JP2003292950A

JP2003292950A - 蛍光体とその製造方法

Info

Publication number: JP2003292950A
Application number: JP2002102334A
Authority: JP
Inventors: Shigero Haruki; 繁郎春木; Takashi Horikawa; 敬司堀河
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】蛍光体の発光効率の向上を図ることを目的と
する。【解決手段】蛍光体を得る蛍光体合成工程の後に、蛍
光体表面を処理する化学的処理工程を行うことにより、
表面の不純物層、未反応層を除去する。これにより発光
効率を向上させることができ、プラズマディスプレイパ
ネルの蛍光体層に用いることにより、パネルの輝度を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にプラズマディ
スプレイパネル（以下ＰＤＰという）に用いられる蛍光
体とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】希ガス放電素子としては、ＰＤＰや蛍光
ランプ等のデバイスがある。希ガス放電素子の一例であ
るＰＤＰは平面薄型画像表示装置であり、設置面積が少
なく、軽量なことから、壁掛けや卓上など設置自由度が
高く、しかも画面が平面で、画像の変形が無く寸法や形
状が正しく表示でき、外部からの不要な光線の反射が少
なく画像が見やすいことなどの多くの利点から、その応
用分野が拡大してきている。

【０００３】このＰＤＰについて、簡単に説明すると、
ＰＤＰは希ガス放電で得られる真空紫外線をＲ，Ｇ，Ｂ
三色の蛍光体により可視光に変換し、カラー表示を得て
いる。ＰＤＰで用いられる蛍光体は、例えば以下の方法
で製造される。

【０００４】青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ）
は、まず、炭酸バリウム（ＢａＣＯ ₃）、炭酸マグネシ
ウム（ＭｇＣＯ₃）、酸化アルミニウム（α−Ａｌ
₂Ｏ₃）、及び所定量の酸化ユーロピウム（Ｅｕ₂Ｏ₃）を
所定の比になるように調合する。次に、適量のフラック
ス（ＡｌＦ₂）と共に、ボールミル、乳鉢等で混合し、
１４００℃〜１７００℃で所定時間、例えば２時間、還
元雰囲気（Ｈ₂／Ｎ₂）中で焼成することにより得られ
る。

【０００５】赤色蛍光体（（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ）
は、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、酸化ガドリニウム
（Ｇｄ₂Ｏ₃）、所定量の酸化ユーロピウム（Ｅｕ₂Ｏ₃）
及びホウ酸（Ｈ₃ＢＯ₃）を所定の比になるように調合す
る。次に、適量のフラックスと共に、ボールミルで混合
し、空気中で１０００℃〜１５００℃の温度で所定時
間、例えば２時間焼成することにより得られる。

【０００６】また、緑色蛍光体（Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ）
は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、及
び所定量の酸化マンガン（Ｍｎ₂Ｏ₃）をＺｎ，Ｓｉの原
子比が２対１になるように調合する。これらをボールミ
ルで混合した後、空気中で１０００℃〜１４００℃の温
度で所定時間、例えば２時間焼成することにより得られ
る。

【０００７】こうして作製した各蛍光体は、粉砕し、分
級することにより蛍光体粉末が得られる。

【０００８】このようにして得られた蛍光体は、表面層
に本来の蛍光体組成以外の不純物層、あるいは未反応層
を有する。この不純物層、あるいは未反応層は発光に関
与せず、発光効率を低下させる一因となっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように作製され
た蛍光体を用いるデバイスとしてＰＤＰが注目されてい
る。ＰＤＰは自発光型のディスプレイであり、大画面、
壁掛けテレビとして近年注目を浴びている。ＰＤＰは、
２枚のガラス板を対向に配置し、その間に複数の隔壁
（リブ）を形成し、隔壁間にＲＧＢの各蛍光体が塗布さ
れた蛍光面を有し、隔壁とガラス板の間の放電空間に封
入した放電ガスの発生する真空紫外線により蛍光体を励
起・発光させてカラー表示を得る。ＰＤＰは大画面の実
現が比較的容易であり、すでに６０インチクラスの製品
が開発されている。

【００１０】現在、ＰＤＰは消費電力の抑制と、高輝度
化が課題であり、そのために蛍光体の発光効率向上が必
須である。特にＲＧＢのバランスを考えた場合、Ｂ（青
色）の発光効率向上が必要である。

【００１１】本発明はこのような状況に鑑みなされたも
ので、蛍光体の発光効率の向上を図ることを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、蛍光体の表面の不純物層または未反応層を除
去したものである。

【００１３】また、本発明の蛍光体の製造方法では、蛍
光体を得る蛍光体合成工程の後に蛍光体表面を処理する
化学的処理を行うことで、蛍光体の表面における未反応
層、あるいは不純物層を除去できる。

【００１４】この本発明によれば、真空紫外線は蛍光体
の内部には侵入せず、最表面にのみ侵入し、蛍光体を励
起・発光させる。よって、蛍光体表面層の純粋化は発光
効率向上のためには有用な方法であり、蛍光体の発光効
率を向上させることができる。また、この蛍光体による
蛍光面を作製することにより、高輝度なＰＤＰ、高い光
束の蛍光ランプの希ガス放電素子を提供することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】前述したように希ガス放電素子の
一例であるＰＤＰで良好なパネル輝度を得るためには、
蛍光体層に用いる蛍光体粒子の発光効率を高める必要が
ある。これには発光に寄与しない蛍光体粒子表面層に存
在する未反応層、あるいは不純物層を除去することが有
効であり、以下、本発明の一実施の形態について、説明
する。

【００１６】なお、以下の説明では、蛍光体の材料とし
て一般的に希ガス放電素子の青色、あるいは緑色蛍光体
層に使用されているアルミン酸塩蛍光体を例に説明する
が、本発明はこれらの組成に限定するものではない。ま
ず、このアルミン酸塩蛍光体の組成を示すと、次のよう
な化学式で表わされる。

【００１７】青色蛍光体：ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ緑色蛍光体：ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ図１に本実施の形態による蛍光体の製造工程のフローチ
ャートを示している。次に、図１に従って各製造工程を
説明する。

【００１８】まず、蛍光体合成工程について説明する
と、青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ）は、炭酸
バリウム（ＢａＣＯ₃）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣ
Ｏ₃）、酸化アルミニウム（α−Ａｌ₂Ｏ₃）と、付活剤
となる酸化ユーロピウム（Ｅｕ₂Ｏ₃）を所定量秤量す
る。そして、適量のフラックス（ＡｌＦ₃、ＭｇＦ₂）と
共にボールミルで混合する。そして１３００℃〜１７０
０℃で所定時間、例えば２時間、還元雰囲気（Ｈ₂／
Ｎ₂）中で焼成する。

【００１９】緑色蛍光体（ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ）は、
炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）、酸化アルミニウム（α−
Ａｌ₂Ｏ₃）、及び付活剤となる酸化マンガン（Ｍｎ
₂Ｏ₃）を添加し、ボールミルで混合する。そして空気中
１０００℃〜１６００℃で所定時間、例えば１時間加熱
する。

【００２０】この合成工程により、各蛍光体は、設定し
た加熱温度および加熱時間により蛍光体粒子群として得
られる。これらの合成後の蛍光体粒子は焼結しているた
め、結晶性が損なわれない程度に乳鉢やボールミル等で
ほぐすために解砕する。

【００２１】次に、化学的処理工程を行うのであるが、
上記解砕した蛍光体を酸溶液、あるいはアルカリ溶液中
で洗浄（エッチング）し、その後十分水洗した後、乾燥
させる。これにより、蛍光体粒子の表面層の未反応層、
あるいは不純物層が除去できる。ここで、実際の蛍光体
粒子の表面状態はＴＥＭ等で確認できる。また、化学的
処理を行った後は、酸、あるいはアルカリ成分はその後
の蛍光面形成工程で影響を及ぼさないように十分水洗す
ることにより蛍光体が得られる。

【００２２】なお、図１に示すように、化学的処理を行
い、水洗した蛍光体を焼成工程で５００℃〜１６００℃
の温度で熱処理することで、更に発光効率を高めること
が可能である。これは化学的処理後の蛍光体表面層を安
定化する効果がある。また、本発明の化学的処理工程で
用いる酸溶液としては、硝酸溶液や塩酸溶液を用いるこ
とができる。

【００２３】次に、上記方法により表面の不純物層また
は未反応層を除去した蛍光体を用いたＰＤＰの構成につ
いて、図２を用いて説明する。図２にＰＤＰの例とし
て、ＡＣ型ＰＤＰの断面図を示す。図２では説明のた
め、前面板位置を９０度回転させた状態で示している。

【００２４】図２に示すように、前面板１および背面板
２を放電空間３を挟んで対向するように配置することに
より構成されている。前面板１はガラス等の透明材料か
ら構成され、この前面板１上には、誘電体層４および保
護膜層５で覆われた走査電極６と維持電極７からなる電
極群が平行に複数列配列されている。

【００２５】また、背面板２上には走査電極６および維
持電極７と直交するように帯状のデータ電極８が平行に
複数列配列され、このデータ電極８間に隔壁９が設けら
れている。そして、このデータ電極８上から隔壁９上に
わたって上述した本発明の蛍光体層１０が形成されてい
る。さらに、放電空間３にはヘリウム、ネオン、アルゴ
ンの内少なくとも一種類の希ガスとキセノンとの混合ガ
スが封入されている。

【００２６】このパネルは表示面側である前面板１側か
ら表示画像を見るようになっており、放電空間３内での
走査電極６と維持電極７との間の放電により発生する紫
外線によって、蛍光体層１０を励起し、この蛍光体層１
０からの可視光を表示発光に利用するものである。ＰＤ
Ｐ用蛍光体には、一般に（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ赤色
蛍光体、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ青色蛍光体、Ｚｎ₂
ＳｉＯ₄：Ｍｎ緑色蛍光体が用いられている。

【００２７】ここで、本発明のＰＤＰにおいては、蛍光
体層１０を構成する蛍光体は、表面に存在する不純物層
または未反応層が上記のように化学的処理によって除去
されており、蛍光体層１０の発光効率が従来のものより
高くなる。すなわち、本発明では、蛍光体粒子の表面の
不純物層、あるいは未反応層が除去されているため、放
電空間３で発生した紫外線による可視発光を効率よく前
面板１側から取り出すことができ、これによりパネル輝
度が向上し、良好な表示が得られる。

【００２８】次に、本発明の具体的実施例について、青
色蛍光体を例に説明する。

【００２９】青色蛍光体（ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ）
は、まず、炭酸バリウム（ＢａＣＯ ₃）、炭酸マグネシ
ウム（ＭｇＣＯ₃）、酸化アルミニウム（α−Ａｌ
₂Ｏ₃）をＢａ：Ｍｇ：Ａｌが１：１：１０になるように
調合し、さらに酸化ユーロピウム（Ｅｕ₂Ｏ₃）を所定の
比になるように調合する。次に、適量のフラックス（Ａ
ｌＦ ₂）と共にボールミル、乳鉢等で混合し、１５００
℃で２時間、還元雰囲気（Ｈ₂／Ｎ₂）中で焼成する。

【００３０】焼成した蛍光体をボールミルを用いて解砕
し、凝集している粒子をほぐす。粉砕後、微小粒子、及
び巨大粒子を除くため、篩にかけて分級を行う。

【００３１】次に、分級後の蛍光体を耐熱・耐薬品に優
れた容器にて、８０℃に加熱した６規定の硝酸溶液内で
２次間攪拌する。この時、蛍光体表面の不純物層、及び
未反応層が硝酸により溶解され除去できる。次に、化学
的処理後の蛍光体を純水にて十分に洗浄する。

【００３２】この時点で、化学的処理を行っていない従
来と本発明の蛍光体の発光強度を測定した。なお、測定
は蛍光体を深さ１ｍｍのホルダーに充填し、波長１４６
ｎｍエキシマランプを照射して行った。本発明の蛍光体
は、比較例と比べ、５％の発光強度が向上するという結
果が確認できた。この発光強度向上は、化学的処理によ
って蛍光体粒子の表面の不純物層、あるいは未反応層が
除去され、発光効率が向上したためである。

【００３３】次に、洗浄・乾燥後の蛍光体を合成温度以
下の５００℃〜１６００℃の温度で焼成する。焼成雰囲
気は、付活剤ユーロピウムの酸化を防ぐため還元雰囲気
で行う。雰囲気による影響がない場合は空気中で行って
も良い。この焼成で化学処理によりエッチングされた表
面がより安定なものとなり、発光効率をより高めること
ができる。

【００３４】この時点でも、蛍光体の発光強度を測定し
た。本発明の蛍光体は比較例と比べ７％の発光強度が向
上するという結果が確認できた。この発光強度向上は、
化学的処理によって蛍光体粒子が焼成によって安定化
し、さらに発光効率が向上したためである。表１に化学
的処理を行っていない従来品と、化学的処理を行った本
発明品１と、化学的処理後焼成工程を行った本発明品２
について、従来品を１００とした相対発光強度を比較し
て示す。

【００３５】次に、本発明品１，２とその比較例で作製
した従来品の蛍光体による蛍光体層を形成してＰＤＰを
作製した。そして各ＰＤＰのパネル輝度を測定した。そ
の測定結果を表２に示す。蛍光体としては、青色蛍光体
にＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、緑色蛍光体にＺｎ₂Ｓｉ
Ｏ₄：Ｍｎ、赤色蛍光体に（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕをそ
れぞれ用いた。表２からもわかるように蛍光体粉末同様
に本発明例は比較例と比べ大幅な輝度向上を図ることが
できた。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明は、蛍光体合成工程
後に蛍光体を化学的処理する工程を行い、表面の不純物
層、未反応層を除去することで、蛍光体の発光効率を向
上させることができ、さらにこの蛍光体を用いた蛍光面
を有するＰＤＰの輝度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による蛍光体の製造工程
のフローチャート

【図２】本発明の一実施の形態による蛍光体を用いたＡ
Ｃ型ＰＤＰの構成を示す断面図

【符号の説明】

１前面板２背面板３放電空間４誘電体層５保護膜層６走査電極７維持電極８データ電極９隔壁１０蛍光体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4H001 CA01 CA06 CF02 5C040 FA01 GG08 MA03 MA23 5C043 AA02 DD28 EB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面の不純物層または未反応層を除去し
たことを特徴とする蛍光体。
【請求項２】蛍光体を得る蛍光体合成工程の後に、蛍
光体の表面を処理する化学的処理工程を行うことを特徴
とする蛍光体の製造方法。
【請求項３】化学的処理工程は、酸溶液またはアルカ
リ溶液中で蛍光体の表面を処理するものである請求項２
に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項４】化学的処理工程後に、焼成工程を経るこ
とを特徴とする請求項２に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項５】化学的処理工程後の焼成工程の温度が５
００℃〜１６００℃の範囲であることを特徴とする請求
項４に記載の蛍光体の製造方法。
【請求項６】請求項１記載の蛍光体による蛍光体層を
形成した希ガス放電素子。
【請求項７】請求項１記載の蛍光体による蛍光体層を
形成したプラズマディスプレイパネル。
【請求項８】請求項１記載の蛍光体による蛍光体層を
形成した蛍光ランプ。