JP2004269869A - Plasma display panel and method for producing phosphor - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマディスプレイ装置および蛍光体の製造方法に関し、特にその蛍光体は、プラズマディスプレイ装置を代表とする画像表示装置や、希ガス放電ランプ、高負荷蛍光ランプを代表とする照明装置に好適に利用できるものである。 The present invention relates to a plasma display device and a method of manufacturing a phosphor, and particularly, the phosphor is suitable for an image display device represented by a plasma display device, a rare gas discharge lamp, and a lighting device represented by a high-load fluorescent lamp. It can be used for
近年、コンピュータやテレビ等の画像表示に用いられているカラー表示デバイスにおいて、プラズマディスプレイ装置は、大型で薄型軽量を実現することができるカラー表示デバイスとして注目されている。 2. Description of the Related Art In recent years, among color display devices used for image display of computers, televisions, and the like, plasma display devices have attracted attention as color display devices that can be large, thin, and lightweight.
プラズマディスプレイ装置は、3原色(赤、緑、青)を加法混色することにより、フルカラー表示を行っている。このフルカラー表示を行うために、プラズマディスプレイ装置には3原色である赤、緑、青の各色を発光する蛍光体層が備えられている。そして、プラズマディスプレイ装置の放電セル内では、希ガスの放電により波長が200nm以下の紫外線が発生し、その紫外線によって各色蛍光体が励起されて、各色の可視光が生成されている。 The plasma display device performs full-color display by additively mixing three primary colors (red, green, and blue). In order to perform this full color display, the plasma display device is provided with a phosphor layer that emits each of the three primary colors red, green and blue. Then, in the discharge cells of the plasma display device, ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less are generated by the discharge of the rare gas, and the ultraviolet rays excite the phosphors of each color to generate visible light of each color.
上記各色の蛍光体としては、例えば赤色を発光する(Y、Gd)BO3:Eu3+、Y2O2S:Eu3+、緑色を発光する(Ba、Sr、Mg)O・aAl2O3:Mn2+、Zn2SiO4:Mn2+、青色を発光するBaMgAl10O17:Eu2+等が知られている。 Examples of the phosphor of each color include (Y, Gd) BO 3 : Eu 3+ , Y 2 O 2 S: Eu 3+ , which emits red light, and (Ba, Sr, Mg) O · aAl 2 which emit green light. O 3 : Mn 2+ , Zn 2 SiO 4 : Mn 2+ , and BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ emitting blue light are known.
この中で、青色蛍光体であるBAM系と呼ばれる母体がBaMgAl10O17の蛍光体は、発光輝度を高めるには、発光中心であるEuを2価で付活する必要があり、還元雰囲気で焼成し、作製している(例えば、非特許文献1参照)。その理由は、この蛍光体を酸化雰囲気で焼成するとEuは3価となり、Euは母体結晶中の2価のBa位置に正しく置換できないため、活性な発光中心となり得ず発光輝度が低下するからである。さらに青色蛍光体本来の目的を果たさず、Eu3+特有の赤色発光を生じる。 Among them, a blue phosphor, which is a BAM-based phosphor whose base material is BaMgAl 10 O 17 , requires that Eu, which is the emission center, be activated by divalent in order to increase the emission luminance. It is manufactured by firing (for example, see Non-Patent Document 1). The reason is that when this phosphor is fired in an oxidizing atmosphere, Eu becomes trivalent, and Eu cannot be substituted for a divalent Ba position in the host crystal, so that it cannot be an active luminescent center and the luminous brightness is reduced. is there. Further, the blue phosphor does not fulfill its original purpose, and emits red light unique to Eu 3+ .
また、赤色蛍光体であるユーロピウム付活酸硫化イットリウム(Y2O2S:Eu3+)は、Euを3価で付活する必要があるため酸化雰囲気で焼成し、作製している。一方、母体結晶が酸化物から構成されている蛍光体では、焼成中に母体結晶から酸素原子が奪われ、蛍光体中に酸素欠陥が発生すると考えられている。このような酸素欠陥を修復する方法として、Euを3価で付活するY2O2S:Eu3+は、酸素を含有する不活性ガスで焼成する方法が示されている(特許文献1参照)。
しかしながら、酸化雰囲気で焼成し作製する酸化物蛍光体に比べ、還元雰囲気で焼成し作製する酸化物蛍光体は、還元雰囲気が母体結晶から酸素を奪いやすくするため、母体結晶の酸素欠陥が増大する。さらに、還元雰囲気で焼成する必要がある酸化物蛍光体を酸化雰囲気で焼成すると、付活材の本来の価数を保つことが難しいという課題がある。 However, compared to an oxide phosphor produced by firing in an oxidizing atmosphere, an oxide phosphor produced by firing in a reducing atmosphere increases oxygen defects in the host crystal because the reducing atmosphere tends to deprive the host crystal of oxygen. . Furthermore, when an oxide phosphor that needs to be fired in a reducing atmosphere is fired in an oxidizing atmosphere, there is a problem that it is difficult to maintain the original valence of the activator.
すなわち、母体結晶に酸素欠陥の多い蛍光体に、プラズマディスプレイ装置によって発生するエネルギーの高い紫外線(波長147nm)の照射や放電に伴うイオン衝撃が加わると、蛍光体が経時的に劣化しやすくなる。これは、酸素欠陥がある部位では、原子同士の結合が弱く、ここに高エネルギーの紫外線やイオン衝撃が加えられると、結晶構造を乱し非晶質化しやすいためと考えられる。非晶質化した部位は母体結晶の劣化を意味し、プラズマディスプレイ装置では、経時的な輝度劣化、色度変化による色ずれや、画面の焼き付け等を起こすことになる。 That is, when ion bombardment due to irradiation or discharge of high-energy ultraviolet rays (wavelength: 147 nm) generated by the plasma display device is applied to the phosphor having many oxygen defects in the host crystal, the phosphor is likely to deteriorate with time. This is presumably because in a site having an oxygen vacancy, the bonds between atoms are weak, and when high-energy ultraviolet rays or ion bombardment is applied thereto, the crystal structure is easily disturbed and amorphous. An amorphous portion means deterioration of a host crystal, and in a plasma display device, luminance degradation over time, color shift due to chromaticity change, screen burning, and the like occur.
また酸素欠陥修復のため、還元雰囲気で焼成する必要がある酸化物蛍光体を酸化雰囲気で焼成すると、例えばBAM系蛍光体では、Euは3価のEu3+となり、著しい輝度劣化を引き起こす。 When an oxide phosphor that needs to be fired in a reducing atmosphere for oxygen defect repair is fired in an oxidizing atmosphere, for example, in a BAM-based phosphor, Eu becomes trivalent Eu 3+ , causing significant deterioration in luminance.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり発光中心であるEu、Mnを2価で付活する必要がある母体結晶が酸化物の蛍光体においても、発光輝度を低下させることなく、酸素欠陥を修復することができる蛍光体の製造方法と、発光輝度が高く、なおかつ輝度劣化の小さい蛍光体と、それを用いたプラズマディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and it is necessary to activate Eu and Mn, which are emission centers, in a divalent state. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a phosphor capable of repairing oxygen vacancies, a phosphor having a high emission luminance and a small luminance degradation, and a plasma display device using the same.
本発明の蛍光体の製造方法は、EuとMnとのうち少なくとも1つ以上を付活材として添加され発光中心とし、Ba、Ca、Sr、Mgの元素のうち少なくとも1つ以上を含有する複合酸化物を母体結晶とする蛍光体の製造方法であって、蛍光体の混合原料を少なくとも1回以上還元雰囲気で焼成する還元雰囲気中処理工程と、還元雰囲気中処理工程の後に酸素プラズマ雰囲気で処理を行う酸素プラズマ雰囲気中処理工程とを少なくとも有する。このような製造方法とすることにより、還元雰囲気中処理工程で生じた母体結晶の酸素欠陥が、酸素プラズマ雰囲気中処理により修復されるため、発光輝度が高く、なおかつ輝度劣化の小さい蛍光体の製造方法となる。 In the method for producing a phosphor of the present invention, a composite containing at least one of Eu and Mn as an activator as an emission center and containing at least one of Ba, Ca, Sr, and Mg elements is provided. A method for producing a phosphor using an oxide as a host crystal, comprising: a treating step in a reducing atmosphere in which a mixed material of the phosphor is fired at least once in a reducing atmosphere; and a treating step in an oxygen plasma atmosphere after the treating step in the reducing atmosphere. In an oxygen plasma atmosphere. By adopting such a manufacturing method, since the oxygen vacancies of the host crystal generated in the processing step in the reducing atmosphere are repaired by the processing in the oxygen plasma atmosphere, the production of the phosphor with high emission luminance and small luminance deterioration is performed. Method.
また、本発明の蛍光体の製造方法は、蛍光体の組成式が、Ba(1-x-y)SryMgAl10O17:Eux(ただし、0.01≦x≦0.20、0≦y≦0.30)で構成される。このようなアルミン酸塩蛍光体では、上述の製造方法とすることにより、母体結晶の酸素欠陥修復の効果が大きい。 The manufacturing method of the phosphor of the present invention, the composition formula of the phosphor, Ba (1-xy) Sr y MgAl 10 O 17: Eu x ( although, 0.01 ≦ x ≦ 0.20,0 ≦ y ≦ 0.30). In such an aluminate phosphor, the effect of repairing oxygen defects in the host crystal is large by using the above-described manufacturing method.
そして、その蛍光体を用いた本発明のプラズマディスプレイ装置は、1色または複数色の放電セルが複数配列されるとともに、放電セルに対応する色の蛍光体層が配設され、その蛍光体層が紫外線により励起されて発光するプラズマディスプレイ装置であって、蛍光体層のうち少なくとも1つの蛍光体層は、組成式が、Ba(1-x-y)SryMgAl10O17:Euxで、かつ酸素プラズマ雰囲気で処理した蛍光体を含む。このようなプラズマディスプレイ装置とすることによって、発光輝度が高く、蛍光体の母体結晶中に酸素欠陥が少ないため、実使用時に輝度劣化の発生が抑制される。 In the plasma display device of the present invention using the phosphor, a plurality of discharge cells of one color or a plurality of colors are arranged, and a phosphor layer of a color corresponding to the discharge cell is provided. there a plasma display device which emits light when excited by ultraviolet radiation, at least one phosphor layer of the phosphor layer, composition formula, Ba (1-xy) Sr y MgAl 10 O 17: in Eu x, and Includes phosphor treated in oxygen plasma atmosphere. With such a plasma display device, the emission luminance is high and the number of oxygen defects in the host crystal of the phosphor is small, so that the occurrence of luminance deterioration during actual use is suppressed.
本発明によれば、発光中心であるEu、Mnを2価で付活する必要がある母体結晶が酸化物の蛍光体においても、発光輝度を低下させることなく、酸素欠陥を修復することができ、これにより発光輝度が高く、なおかつ輝度劣化の小さいプラズマディスプレイ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it is a fluorescent substance whose host crystal which needs to activate Eu and Mn which are luminescence centers in bivalence is an oxide, oxygen defect can be repaired, without lowering luminescence brightness. Thus, it is possible to provide a plasma display device having a high emission luminance and a small luminance degradation.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態の蛍光体の製造方法を示す工程図であり、アルミン酸塩蛍光体の1つであるBaSrMgAl10O17:Euの合成を例に説明する。 FIG. 1 is a process chart showing a method of manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention. The synthesis of BaSrMgAl 10 O 17 : Eu which is one of aluminate phosphors will be described as an example.
ステップ1の粉体秤量工程では、各金属の原料として一般的に炭酸塩、酸化物や水酸化物である以下のものを使用し、秤量する。すなわち、バリウム原材料として炭酸バリウム、水酸化バリウム、酸化バリウム、硝酸バリウム等のバリウム化合物、ストロンチウム原材料としては炭酸ストロンチウム、水酸化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム等のストロンチウム化合物、マグネシウム原材料として炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、硝酸マグネシウム等のマグネシウム化合物、アルミニウム原材料として酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム化合物、また、ユーロピウム原材料として酸化ユーロピウム、炭酸ユーロピウム、水酸化ユーロピウム、硝酸ユーロピウム等のユーロピウム化合物を用いる。そして、これらの原料を所定の構成イオンのモル比となるように秤量する。なお、各原料は炭酸塩や酸化物、水酸化物に限らず、いずれの化合物でもよい。 In the powder weighing step of Step 1, the following materials, which are generally carbonates, oxides and hydroxides, are used as raw materials for each metal, and weighed. That is, barium carbonate as a barium raw material, barium hydroxide, barium oxide, barium compounds such as barium nitrate, strontium raw materials strontium carbonate, strontium hydroxide, strontium compounds such as strontium nitrate, magnesium raw materials magnesium carbonate, magnesium hydroxide, Magnesium compounds such as magnesium oxide and magnesium nitrate, aluminum compounds such as aluminum oxide, aluminum hydroxide and aluminum nitrate as aluminum raw materials, and europium compounds such as europium oxide, europium carbonate, europium hydroxide and europium nitrate as europium raw materials are used. . Then, these raw materials are weighed so as to have a predetermined molar ratio of constituent ions. In addition, each raw material is not limited to carbonate, oxide, and hydroxide, and may be any compound.
ステップ2の混合工程では、上述の秤量された原料に、必要に応じてフッ化アルミニウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウム等の結晶成長促進剤であるフラックスを同時に混合する。ここで混合手段としては、例えばボールミルを用いて1〜5時間程度混合する。また、原料の混合はボールミルにて湿式で混合したり、ボールミルにより混合する他に共沈法や各金属をアルコキシドとしたものを原料に用い液相で混合する等、いずれの方法でも可能である。 In the mixing step of step 2, a flux that is a crystal growth accelerator such as aluminum fluoride, barium fluoride, magnesium fluoride, or the like is simultaneously mixed with the weighed raw materials as necessary. Here, as a mixing means, for example, a ball mill is used for mixing for about 1 to 5 hours. The raw materials can be mixed by any method such as wet mixing with a ball mill, mixing by a ball mill, co-precipitation, or mixing in a liquid phase using a material obtained by converting each metal into an alkoxide as a raw material. .
ステップ3の充填工程では、これらの混合物を高純度アルミナ坩堝等の耐熱坩堝に充填する。 In the filling step of Step 3, the mixture is filled in a heat-resistant crucible such as a high-purity alumina crucible.
ステップ4の大気雰囲気中処理工程では、充填された混合粉末を大気雰囲気で、母体結晶の結晶成長を促進することを目的として、800℃以上、1500℃以下の温度範囲で1時間から10時間焼成する。なお、ステップ4は結晶成長の促進であるので必須のステップではない。 In the air atmosphere treatment step of Step 4, the filled mixed powder is fired in an air atmosphere at a temperature range of 800 ° C. or more and 1500 ° C. or less for 1 hour to 10 hours in order to promote crystal growth of a host crystal. I do. Step 4 is not an essential step because it promotes crystal growth.
ステップ5の還元雰囲気中処理工程では、充填された混合粉末を還元雰囲気、例えば窒素雰囲気で所望の結晶構造を形成しうる温度で焼成する。本発明の実施の形態のアルミン酸塩蛍光体では、1100℃以上、1500℃以下の温度範囲で1時間から50時間焼成する。 In the processing step in a reducing atmosphere in step 5, the filled mixed powder is fired in a reducing atmosphere, for example, a nitrogen atmosphere at a temperature capable of forming a desired crystal structure. The aluminate phosphor according to the embodiment of the present invention is fired in a temperature range of 1100 ° C. or more and 1500 ° C. or less for 1 hour to 50 hours.
ステップ6の酸素プラズマ雰囲気中処理工程では、所定の大きさにした蛍光体粉末を400〜450℃で1〜2時間、酸素プラズマ雰囲気に晒す。このような雰囲気での熱処理により、還元雰囲気中処理工程で生じた母体結晶の酸素欠陥部に酸素原子が入り込み、酸素欠陥が修復される。 In the processing step in the oxygen plasma atmosphere in step 6, the phosphor powder having a predetermined size is exposed to an oxygen plasma atmosphere at 400 to 450 ° C. for 1 to 2 hours. By the heat treatment in such an atmosphere, oxygen atoms enter the oxygen deficient portions of the host crystal generated in the processing step in the reducing atmosphere, and the oxygen vacancies are repaired.
ステップ7の粉砕・分散・水洗・乾燥工程では、酸素プラズマ雰囲気で処理した混合粉末を、十分に冷却した後に、例えば分散手段としてビーズミルを用いて1時間程度湿式で粉砕および分散し、水洗する。ここで、混合粉末の粉砕・分散は、ビーズミルに限らず、ボールミルやジェットミル等他のいずれの分散装置を用いてもよい。この後、粉砕・分散され水洗された蛍光体の粉末を脱水して十分に乾燥した後、所定の篩にかけ、蛍光体の粉末を得る。 In the pulverizing / dispersing / washing / drying step of Step 7, the mixed powder treated in the oxygen plasma atmosphere is sufficiently cooled, and then pulverized and dispersed in a wet system for about 1 hour using a bead mill as a dispersing means, and washed with water. Here, the pulverization / dispersion of the mixed powder is not limited to a bead mill, and any other dispersing device such as a ball mill or a jet mill may be used. Thereafter, the phosphor powder that has been pulverized, dispersed and washed with water is dehydrated and sufficiently dried, and then sieved to obtain a phosphor powder.
なお本実施の形態では、還元雰囲気中処理工程とその後の酸素プラズマ雰囲気中処理工程を1回としたが、Euを2価にして輝度を高めるための還元雰囲気中処理工程と、母体結晶の酸素欠陥を修復する酸素プラズマ雰囲気中処理工程とを複数回繰り返してもよい。また、母体結晶の結晶成長を促進する大気雰囲気中処理工程が還元雰囲気中処理工程の前に1回以上あってもよい。そして、各処理工程後には粉末を粉砕、分散、水洗してもよい。 In this embodiment, the treatment step in the reducing atmosphere and the subsequent treatment step in the oxygen plasma atmosphere are performed once. However, the treatment step in the reducing atmosphere for increasing the luminance by making Eu divalent and the oxygen treatment of the base crystal are performed. The process in an oxygen plasma atmosphere for repairing the defect may be repeated a plurality of times. Further, the treatment step in the air atmosphere for promoting the crystal growth of the host crystal may be performed one or more times before the treatment step in the reducing atmosphere. Then, after each processing step, the powder may be pulverized, dispersed, and washed with water.
図2は、本発明の実施の形態の酸素プラズマ雰囲気中処理工程での処理装置の断面図である。真空チャンバー41は加熱ヒーター42で温度制御が可能である。ガス導入口43からは酸素ガス43Aが供給され、プラズマ励起源として13.56kHzのRFプラズマ装置44によってプラズマ化されて、極めて活性な活性酸素ガスとなる。そして、投入バルブ45を開けて酸素欠陥のある蛍光体40を投入し、少量づつ連続的に落下させると活性酸素ガス43Aに晒されて、酸素欠陥のある蛍光体40は酸素欠陥の修復された蛍光体49となり、落下する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a processing apparatus in a processing step in an oxygen plasma atmosphere according to the embodiment of the present invention. The temperature of the vacuum chamber 41 can be controlled by a
なお、酸素欠陥修復を完全なものとするために、移送管バルブ46を開放し、移送管48によって酸素欠陥のある蛍光体40を上方へ移送して真空チャンバー41内に再び落下させ、完全に酸素欠陥が修復されるまで繰り返す。酸素欠陥のある蛍光体40は所定の酸素欠陥修復を施した後、真空を解除して排出バルブ47を開放し、取り出される。
In order to complete the repair of oxygen deficiency, the
次に、各種アルミン酸塩蛍光体Ba(1-x-y)SryMgAl10O17:Euxを少なくとも還元雰囲気中処理工程の後、酸素プラズマ雰囲気での処理工程でそれぞれ作製したときの特性を実施例に基づいて説明する。 Next, various aluminate phosphor Ba (1-xy) Sr y MgAl 10 O 17: After the Eu x least reducing atmosphere during processing, carried out characteristics when fabricated respectively in the processing step an oxygen plasma atmosphere This will be described based on an example.
(実施例1)
原料として、十分に乾燥して恒量となった炭酸バリウム(BaCO3)、炭酸マグネシウム(MgCO3)、酸化ユーロピウム(Eu2O3)、酸化アルミニウム(Al2O3)の各粉末を用意した。そして、これらの原料を構成イオンのモル比で、Ba:Mg:Eu:Al=0.99:1.00:0.01:10.00となるように秤量した。次に、上述の秤量された原料に、結晶成長促進剤としてフッ化アルミニウムを、ボールミルを用いて3時間混合した。
(Example 1)
As raw materials, powders of barium carbonate (BaCO 3 ), magnesium carbonate (MgCO 3 ), europium oxide (Eu 2 O 3 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which were sufficiently dried to a constant weight, were prepared. These raw materials were weighed so that the molar ratio of constituent ions was Ba: Mg: Eu: Al = 0.99: 1.00: 0.01: 10.00. Next, aluminum fluoride as a crystal growth promoter was mixed with the above weighed raw materials for 3 hours using a ball mill.
次に、これらの混合物を高純度アルミナ坩堝に充填し、大気雰囲気で1200℃、1時間焼成した。その後、焼成された混合粉末を、窒素ガスが20%、水素ガス80%の還元雰囲気で1200℃、10時間、2度目の焼成をした。その後、焼成粉を粉砕、分散、洗浄、乾燥し、篩い分け処理を行った後、図2の酸素プラズマ雰囲気中処理装置により、真空チャンバー内温度400℃、数回の酸素プラズマに晒す(約1時間)処理を行った。 Next, the mixture was filled in a high-purity alumina crucible and fired at 1200 ° C. for 1 hour in an air atmosphere. Thereafter, the fired mixed powder was fired a second time at 1200 ° C. for 10 hours in a reducing atmosphere of 20% of nitrogen gas and 80% of hydrogen gas. Thereafter, the calcined powder is pulverized, dispersed, washed, dried, sieved, and then exposed to oxygen plasma several times at a temperature of 400 ° C. in a vacuum chamber by the treatment apparatus in an oxygen plasma atmosphere shown in FIG. Time) treatment.
そして、このような処理を行った粉末を、水洗した。水洗された混合粉末蛍光体を脱水し、十分に乾燥した後、所定の篩にかけ、一般式がBa0.99MgAl10O17:Eu0.01の蛍光体粉末を作製した。 And the powder which performed such a process was washed with water. The water-washed mixed powder phosphor was dehydrated, dried sufficiently, and then sieved to prepare a phosphor powder having a general formula of Ba 0.99 MgAl 10 O 17 : Eu 0.01 .
次に、作製した蛍光体粉末に真空紫外エキシマ光照射装置(ウシオ電機(株):146nm光照射器)により得られたピーク波長が146nmの真空紫外線を照射して、輝度計(ミノルタカメラ(株):LS−110)で照射時間に対する輝度を測定した。ここでは、輝度の特性値として、以下に定義する相対輝度値を評価指標とした。相対輝度値とは、各蛍光体の相対初期発光強度に輝度維持率を乗じたものである。ここで相対初期発光強度とは、従来品の初期発光強度を100としたとき、各実施例材料の初期発光強度の割合を示したものである。また、輝度維持率とは、5000時間での各実施例材料の輝度を、各実施例材料の初期発光強度で除した百分率値である。すなわち、この相対輝度値とは、一定の時間経過後の蛍光体の輝度を、従来の蛍光体と本発明の実施例の蛍光体とで比較するものである。材料構成比、処理条件と相対輝度値とを表1に示す。 Next, the prepared phosphor powder was irradiated with vacuum ultraviolet light having a peak wavelength of 146 nm obtained by a vacuum ultraviolet excimer light irradiation device (Ushio Inc .: 146 nm light irradiation device), and a luminance meter (Minolta Camera Co., Ltd.) ): The luminance with respect to the irradiation time was measured by LS-110). Here, a relative luminance value defined below was used as an evaluation index as a characteristic value of luminance. The relative luminance value is obtained by multiplying the relative initial light emission intensity of each phosphor by a luminance maintenance ratio. Here, the relative initial luminous intensity indicates a ratio of the initial luminous intensity of each of the materials of the examples when the initial luminous intensity of the conventional product is set to 100. Further, the luminance maintenance ratio is a percentage value obtained by dividing the luminance of each example material at 5000 hours by the initial light emission intensity of each example material. That is, the relative luminance value is a comparison of the luminance of the phosphor after a certain period of time between the conventional phosphor and the phosphor of the embodiment of the present invention. Table 1 shows material composition ratios, processing conditions, and relative luminance values.
(実施例2、3)
実施例1と同じ原料で、構成イオンのモル比をBa:Mg:Eu:Al=0.9:1.0:0.1:10.0としたものを実施例2、Ba:Mg:Eu:Al=0.8:1.0:0.2:10.0としたものを実施例3とする。実施例2、3と実施例1が異なる点は次の通りとする。実施例2では、大気雰囲気で1400℃、1時間、分圧比で窒素が95%、水素が5%の還元雰囲気で1100℃、10時間焼成した。実施例3では、大気雰囲気で800℃、1時間、分圧比で窒素が100%の還元雰囲気で1200℃、10時間焼成した。そして、これらの条件で作製した蛍光体粉末を実施例1と同様に、相対輝度値で評価した。表1に、処理条件等と相対輝度値を示す。
(Examples 2 and 3)
Example 2, Ba: Mg: Eu with the same raw material as in Example 1 except that the molar ratio of constituent ions was set to Ba: Mg: Eu: Al = 0.9: 1.0: 0.1: 10.0. : Al = 0.8: 1.0: 0.2: 10.0 is the third embodiment. The differences between the second and third embodiments and the first embodiment are as follows. In Example 2, baking was performed at 1400 ° C. for 1 hour in an atmosphere of air at 1400 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere of 95% nitrogen and 5% hydrogen at a partial pressure ratio. In Example 3, baking was performed at 800 ° C. for 1 hour in an air atmosphere and at 1200 ° C. for 10 hours in a reducing atmosphere containing 100% of nitrogen at a partial pressure ratio. Then, the phosphor powders produced under these conditions were evaluated in the same manner as in Example 1 by relative luminance values. Table 1 shows processing conditions and the like and relative luminance values.
(実施例4〜9)
実施例1の原料に加えて、炭酸ストロンチウム(SrCO3)の粉末を用意し構成イオンのモル比をBa:Sr:Mg:Eu:Al=0.89:0.10:1.00:0.01:10.00としたものを実施例4、Ba:Sr:Mg:Eu:Al=0.8:0.1:1.0:0.1:10.0としたものを実施例5、Ba:Sr:Mg:Eu:Al=0.7:0.1:1.0:0.2:10.0としたものを実施例6、Ba:Sr:Mg:Eu:Al=0.69:0.30:1.00:0.01:10.00としたものを実施例7、Ba:Sr:Mg:Eu:Al=0.6:0.3:1.0:0.1:10.0としたものを実施例8、Ba:Sr:Mg:Eu:Al=0.5:0.3:1.0:0.2:10.0としたものを実施例9とする。実施例4〜9と実施例1が異なる点は次の通りとする。実施例4では、大気雰囲気での焼成がなく、分圧比で水素が100%の還元雰囲気で1100℃、10時間焼成した。実施例5では、大気雰囲気で1300℃、1時間、分圧比で窒素が99%、水素が1%の還元雰囲気で1200℃、10時間焼成した。実施例6では、大気雰囲気で1400℃、1時間、分圧比で窒素が90%、水素が10%の還元雰囲気で1400℃、10時間焼成した。実施例7では、大気雰囲気で1300℃、1時間、分圧比で窒素が98%、水素が2%の還元雰囲気で1300℃、10時間焼成した。実施例8では、大気雰囲気で1000℃、1時間、分圧比で窒素が90%、水素が10%の還元雰囲気で1300℃、10時間焼成した。実施例9では、大気雰囲気で1200℃、1時間、分圧比で窒素が50%、水素が50%の還元雰囲気で1300℃、10時間焼成した。そして、これらの条件で作製した蛍光体粉末を実施例1と同様に、相対輝度値で評価した。表1に、処理条件等と相対輝度値を示す。
(Examples 4 to 9)
In addition to the raw material of Example 1, powder of strontium carbonate (SrCO 3 ) was prepared, and the molar ratio of constituent ions was Ba: Sr: Mg: Eu: Al = 0.89: 0.10: 0. Example 4: the case where the ratio was set to 01: 10.00, and Example 5 where the ratio of Ba: Sr: Mg: Eu: Al was 0.8: 0.1: 1.0: 0.1: 10.0. In Example 6, Ba: Sr: Mg: Eu: Al = 0.7: 0.1: 1.0: 0.2: 10.0 was used, and Ba: Sr: Mg: Eu: Al = 0.69. : 0.30: 1.00: 0.01: 10.00 in Example 7, Ba: Sr: Mg: Eu: Al = 0.6: 0.3: 1.0: 0.1: Example 8 was set to 10.0, and Example 9 was set to Ba: Sr: Mg: Eu: Al = 0.5: 0.3: 1.0: 0.2: 10.0. The differences between Examples 4 to 9 and Example 1 are as follows. In Example 4, firing was performed at 1100 ° C. for 10 hours in a reducing atmosphere of 100% hydrogen at a partial pressure ratio without firing in an air atmosphere. In Example 5, baking was performed at 1300 ° C. for 1 hour in an air atmosphere and at 1200 ° C. for 10 hours in a reducing atmosphere of 99% nitrogen and 1% hydrogen at a partial pressure ratio. In Example 6, firing was performed at 1400 ° C. for 1 hour in an atmosphere of air at 1400 ° C. for 1 hour in a reducing atmosphere of 90% nitrogen and 10% hydrogen at a partial pressure ratio. In Example 7, baking was performed at 1300 ° C. for 1 hour in an air atmosphere at 1300 ° C. in a reducing atmosphere of 98% nitrogen and 2% hydrogen at a partial pressure ratio for 1 hour. In Example 8, firing was performed at 1000 ° C. for 1 hour in an air atmosphere, and at 1300 ° C. for 10 hours in a reducing atmosphere of 90% nitrogen and 10% hydrogen at a partial pressure ratio. In Example 9, firing was performed at 1200 ° C. for 1 hour in an air atmosphere at 1300 ° C. for 10 hours in a reducing atmosphere of 50% nitrogen and 50% hydrogen at a partial pressure ratio. Then, the phosphor powders produced under these conditions were evaluated in the same manner as in Example 1 by relative luminance values. Table 1 shows processing conditions and the like and relative luminance values.
(比較例)
比較例は、実施例5と同じ構成イオンのモル比の蛍光体を、従来の製造方法で作製したもの(従来品)で、実施例5と異なるのは酸素欠陥修復のための酸素プラズマ雰囲気による処理工程がない点である。この試料の輝度維持率は69%であり、従って相対輝度値は69である。
(Comparative example)
In Comparative Example, a phosphor having the same molar ratio of constituent ions as in Example 5 was produced by a conventional manufacturing method (conventional product). The difference from Example 5 was due to an oxygen plasma atmosphere for repairing oxygen defects. There is no processing step. The luminance retention ratio of this sample is 69%, and therefore, the relative luminance value is 69.
表1からわかるように、アルミン酸塩蛍光体Ba(1-x-y)SryMgAl10O17:Euxでは0.01≦x≦0.20、0≦y≦0.30の範囲で、相対輝度値が従来品である比較例に比べ、平均16向上し、発光輝度が高くなっているのがわかる。なお、上記アルミン酸塩蛍光体Ba(1-x-y)SryMgAl10O17:EuxにおけるBa、Sr、Euの量x、yは、上記の範囲内で顕著な効果が得られるが、Mg、Alの量に関しては、上記のモル量(Mgが1、Alが10)の±5%程度の組成範囲であれば、発光効率改善効果は変わらなかった。 As can be seen from Table 1, aluminate phosphors Ba (1-xy) Sr y MgAl 10 O 17: in the range of Eu in x 0.01 ≦ x ≦ 0.20,0 ≦ y ≦ 0.30, the relative It can be seen that the luminance value is improved by an average of 16 and the light emission luminance is higher than that of the comparative example which is a conventional product. Note that the aluminate phosphor Ba (1-xy) Sr y MgAl 10 O 17: Ba in Eu x, Sr, the amount of Eu x, y is remarkable effect in the above-mentioned range can be obtained, Mg As for the amount of Al and Al, the luminous efficiency improving effect did not change if the composition range was about ± 5% of the above molar amount (1 for Mg and 10 for Al).
実施例1〜9では、試料作成にかかわる還元雰囲気焼成条件、およびそれに先立つ大気雰囲気焼成条件を種々変えているが、これによる相対輝度値への影響よりも、酸素プラズマ雰囲気による処理の有無が、相対輝度値への差異をもたらしたと考えられる。特に構成イオンのモル比が同一で、酸素欠陥修復のための酸素プラズマ雰囲気中処理工程の有無だけが異なる、実施例5と比較例では相対輝度値で20の差が見られるからである。さらに、酸素プラズマ雰囲気中処理の効果は、以下のことから推認される。 In Examples 1 to 9, the firing conditions in the reducing atmosphere related to the preparation of the sample and the firing conditions in the air atmosphere prior to it were variously changed. It is considered that a difference to the relative luminance value was caused. In particular, the molar ratios of the constituent ions are the same, and only the presence or absence of a treatment step in an oxygen plasma atmosphere for repairing oxygen defects is different. This is because a difference of 20 in the relative luminance value is observed between the example 5 and the comparative example. Further, the effect of the treatment in the oxygen plasma atmosphere is inferred from the following.
第1に、Euは通常2価にも3価にもなりうる付活材としてよく用いられるが、青色蛍光体であるBAM系の例では、その原材料からBa(1-x)MgAl10O17の母体結晶を生成させつつ、2価のEuを2価のBaで置換させ安定な発光中心Eu2+を作る必要がある。これには、従来からの基本的焼成方法として、1000〜1500℃の高温で、4時間以上、適当な還元雰囲気で焼成すればよい。 First, Eu is often used as an activator, which can usually be divalent or trivalent. In the case of a BAM-based blue phosphor, for example, Ba (1-x) MgAl 10 O 17 It is necessary to replace the divalent Eu with the divalent Ba while producing the parent crystal of the above to form a stable luminescence center Eu 2+ . For this purpose, as a conventional basic firing method, firing may be performed at a high temperature of 1000 to 1500 ° C. for 4 hours or more in an appropriate reducing atmosphere.
第2に、上述の還元雰囲気で生じた母体結晶の酸素欠陥修復については、蛍光体を連続的に400〜450℃の酸素プラズマ雰囲気による処理を施したとき、酸素欠陥修復効果が確認された。 Secondly, regarding the repair of oxygen defects in the host crystal generated in the above-described reducing atmosphere, the effect of repairing oxygen defects was confirmed when the phosphor was continuously treated in an oxygen plasma atmosphere at 400 to 450 ° C.
また、Srは蛍光体の組成に含まれていなくてもよいが、Srが含まれているとBa2+の一部がよりイオン半径の小さなSr2+で置換され、結晶構造の格子定数を少し縮めて、青色蛍光体の発光色をより望ましい色に近づけることができる。 Further, Sr is may not be included in the composition of the phosphor, a portion of the Ba 2+ Sr contains is replaced with a more ionic radius of small Sr 2+, the lattice constants of the crystal structure By slightly shrinking, the emission color of the blue phosphor can be made closer to a more desirable color.
次に、図3は本発明の実施の形態のプラズマディスプレイ装置の要部斜視図である。前面板PA1は、透明で絶縁性の前面基板11上に、走査電極12aと維持電極12bよりなる表示電極15と、これらを覆うように誘電体層13とが形成され、さらにこの誘電体層13上に保護層14が形成されて構成される。
Next, FIG. 3 is a perspective view of a main part of the plasma display device according to the embodiment of the present invention. The front plate PA1 has a
ここで表示電極15は前面基板11上に一定のピッチを有し、所定の本数形成されている。また誘電体層13は表示電極15の形成後で、しかも、この表示電極15を確実に覆うことが必要とされるために、一般的には低融点ガラスを印刷・焼成方式で形成している。ガラスペースト材料としては、例えば酸化鉛(PbO)、酸化ケイ素(SiO2)、酸化ホウ素(B2O3)、酸化亜鉛(ZnO)および酸化バリウム(BaO)等を含む、いわゆる(PbO−SiO2−B2O3−ZnO−BaO)系ガラス組成を有する低融点ガラスペーストを用いることができる。このガラスペーストを用いて、例えばスクリーン印刷と焼成とを繰り返すことで、所定の膜厚の誘電体層13を容易に得ることができる。なお、この膜厚は表示電極15の厚さや、目標とする静電容量値等に応じて設定すればよい。本発明の実施の形態では、誘電体層13の膜厚は約40μmである。さらに酸化鉛(PbO)、酸化ビスマス(Bi2O3)および酸化リン(PO4)の少なくとも1つを主成分とするガラスペーストを用いることもできる。
Here, the
また、保護層14は、プラズマ放電により誘電体層13がスパッタリングされないようにするために設けるもので、耐スパッタリング性に優れた材料であることが要求される。このために、酸化マグネシウム(MgO)が多く用いられている。
The
一方、同様に透明で絶縁性を有する背面基板16上に、画像データを書き込むためのデータ電極17が前面板PA1の表示電極15に対して直交する方向に形成される。このデータ電極17を覆うように背面基板16面上に絶縁体層18を形成した後、このデータ電極17と平行で、かつデータ電極17間のほぼ中央部に隔壁19を形成する。また隔壁19間で挟まれた領域に、蛍光体層20が形成されて、背面板PA2が構成される。なお、この蛍光体層20はR光、G光およびB光に発光する蛍光体が隣接して形成され、これらで画素を構成している。
On the other hand,
なお、データ電極17は抵抗の低い銀やアルミニウムや銅等の単層構造膜、あるいはクロムと銅の2層構造、クロムと銅とクロムの3層構造等の積層構造膜を、印刷・焼成方式やスパッタリング等の薄膜形成技術で形成する。また、絶縁体層18は誘電体層13と同一の材料と成膜方式で形成することもできる。さらに酸化鉛(PbO)、酸化ビスマス(Bi2O3)および酸化リン(PO4)の少なくとも1つを主成分とするガラスペーストを用いてもよい。前述の製造方法で製造し、それぞれR光、G光およびB光に発光する蛍光体を、例えばインクジェット法で隔壁19で囲まれた領域に塗布し、蛍光体層20を形成する。
The
前面板PA1と背面板PA2とを対向させると、隔壁19、前面基板11上の保護層14、および背面基板16上の蛍光体層20で囲まれた放電空間30が形成される。この放電空間30にNeとXeの混合ガスを約66.5kPaの圧力で充填し、走査電極12aと維持電極12b間に数10〜数100kHzの交流電圧を印加して放電させると、励起されたXe原子が基底状態に戻る際に発生する紫外線により蛍光体層20を励起することができる。この励起により蛍光体層20は、塗布された材料に応じてR光、G光またはB光の発光をするので、データ電極17により発光させる画素および色の選択を行えば、所定の画素部で必要な色を発光させることができ、カラー画像を表示することが可能となる。
When the front panel PA1 and the rear panel PA2 face each other, a
図4は、前述のプラズマディスプレイ装置に使用した蛍光体の輝度変化率を示すグラフである。表示電極15間に振幅180V、周波数15kHzのパルス電圧を印加、本発明の実施の形態で製造された実施例5の蛍光体と従来の方法で製造された比較例の蛍光体とを調べた発光輝度の経時変化である。点灯初期の発光輝度を100%とし、各点灯時間での発光輝度を点灯初期の発光輝度で除した値を輝度変化率とする。5000時間点灯時の輝度変化率は、従来の方法で製造された蛍光体は72%に低下するのに対して、本発明の実施の形態で製造された蛍光体は85%の発光輝度を維持しており、輝度変化率のみの点からでも13%の改善が得られ、輝度劣化が抑制された。これは本発明の実施の形態の製造方法で得られた蛍光体は、還元雰囲気で焼成された後に、酸素プラズマ雰囲気による処理をされているため、蛍光体の結晶構造中に酸素欠陥が少なく、非晶質構造を取る部分も少なくなる。その結果、紫外線照射やイオン衝撃があっても結晶構造の劣化が少なく、輝度劣化も小さくなる。
FIG. 4 is a graph showing a luminance change rate of the phosphor used in the above-described plasma display device. A pulse voltage having an amplitude of 180 V and a frequency of 15 kHz was applied between the
なお、本実施の形態ではBAM系で付活材としてEu2+を用いた場合で説明したが、その他のEu2+を付活材とするCaMgSi2O6:Euや、付活材としてMn2+を用いた酸化物を母体結晶とする緑色蛍光体(Ba、Sr、Mg)O・aAl2O3:Mnでも、酸素プラズマ雰囲気による処理により発光輝度が高く、輝度劣化の抑制効果があった。 In this embodiment, the case where Eu 2+ is used as an activator in the BAM system has been described. However, CaMgSi 2 O 6 : Eu using Eu 2+ as an activator, or Mn as an activator Even with the green phosphor (Ba, Sr, Mg) O.aAl 2 O 3 : Mn having an oxide using 2+ as a host crystal, the light emission luminance is high due to the treatment in the oxygen plasma atmosphere, and the effect of suppressing the luminance deterioration is obtained. Was.
以上説明したように本発明によれば、発光中心であるEu、Mnを2価で付活する必要がある母体結晶が酸化物の蛍光体においても、発光輝度を低下させることなく、酸素欠陥を修復することができ、プラズマディスプレイ装置を代表とする画像表示装置や、希ガス放電ランプ、高負荷蛍光ランプを代表とする照明装置の性能改善に有用な発明である。 As described above, according to the present invention, oxygen vacancies can be reduced without lowering the emission luminance even in a phosphor whose host crystal, which needs to activate Eu, Mn, which is a luminescent center, is divalent. The present invention can be repaired and is useful for improving the performance of an image display device represented by a plasma display device, or a lighting device represented by a rare gas discharge lamp or a high-load fluorescent lamp.
11 前面基板
12a 走査電極
12b 維持電極
13 誘電体層
14 保護層
15 表示電極
16 背面基板
17 データ電極
18 絶縁体層
19 隔壁
20 蛍光体層
30 放電空間
40 酸素欠陥のある蛍光体
41 真空チャンバー
42 加熱ヒーター
43 ガス導入口
43A 酸素ガス
44 RFプラズマ装置
45 投入バルブ
46 移送管バルブ
47 排出バルブ
48 移送管
49 酸素欠陥の修復された蛍光体
PA1 前面板
PA2 背面板
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記蛍光体層のうちの少なくとも1つの蛍光体層は、組成式が、Ba(1-x-y)SryMgAl10O17:Euxで、かつ酸素プラズマ雰囲気で処理した蛍光体により構成したプラズマディスプレイ装置。 A plasma display device in which a plurality of discharge cells of one color or a plurality of colors are arranged, and a phosphor layer of a color corresponding to the discharge cell is provided, and the phosphor layer emits light when excited by ultraviolet rays.
The phosphor layer at least one phosphor layer of the composition formula, Ba (1-xy) Sr y MgAl 10 O 17: plasma display configured in Eu x, and the treated phosphor in an oxygen plasma atmosphere apparatus.
前記蛍光体の混合原料を少なくとも1回以上還元雰囲気で焼成する還元雰囲気中処理工程と、
前記還元雰囲気中処理工程の後に酸素プラズマ雰囲気で処理を行う酸素プラズマ雰囲気中処理工程とを少なくとも有することを特徴とする蛍光体の製造方法。 Fluorescence in which at least one or more of Eu and Mn is added as an activator to serve as a light emission center and a composite oxide containing at least one of Ba, Ca, Sr, and Mg elements as a host crystal. A method of manufacturing a body,
A treatment step in a reducing atmosphere in which the mixed material of the phosphor is fired at least once or more in a reducing atmosphere;
A process in an oxygen plasma atmosphere, wherein the process is performed in an oxygen plasma atmosphere after the processing step in a reducing atmosphere.
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