JP2005089496A - Phosphor composition, method for producing the same and fluorescent display apparatus and method for emitting light using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光強度(輝度)が向上された蛍光体組成物及びその製造方法、並びにそれを用いた蛍光表示装置及び発光方法に関する。 The present invention relates to a phosphor composition with improved light emission intensity (luminance), a method for producing the same, a fluorescent display device using the same, and a light emitting method.
電子線照射によって発光する蛍光体(化合物)が、蛍光表示管(Vacuum Fluorescent Display:VFD)、フィールドエミッションディスプレイ(Field Emission Display:FED)等の蛍光表示装置における発光源として利用されている。また、ガス放電によって発生する真空紫外線照射によって発光する蛍光体がプラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panel:PDP)等の蛍光表示装置における発光原として利用されている。PDPは、特に大型フラットパネルディスプレイとして普及が拡大されている。
この種の蛍光素子として従来用いられている蛍光体として、例えば赤色発光用蛍光体には、(Zn1−xCdx)S:Ag,Cl(即ち付活剤がAg,Clであり、母体物質が(Zn1−xCdx)Sである。以下、同様に記載する。)が挙げられる。
A phosphor (compound) that emits light when irradiated with an electron beam is used as a light emission source in a fluorescent display device such as a fluorescent display (VFD) or a field emission display (FED). In addition, a phosphor that emits light by irradiation with vacuum ultraviolet rays generated by gas discharge is used as a light source in a fluorescent display device such as a plasma display panel (PDP). PDP has been widely spread especially as a large flat panel display.
As a phosphor conventionally used as this type of fluorescent element, for example, a phosphor for red light emission includes (Zn 1-x Cd x ) S: Ag, Cl (that is, the activator is Ag, Cl, The substance is (Zn 1-x Cd x ) S. The same shall apply hereinafter).
しかし、(Zn1−xCdx)S:Ag,Clは硫化物であり、これをVFDに利用した場合、電子線の衝突等によって母体物質から分解・分離した硫黄成分が陰極(カソード)の表面に付着して電子放出特性を低下させる虞がある。当該電子放出特性の低下は、蛍光体の輝度低下延いてはVFDの寿命を縮めることともなり好ましくない。また、従来の硫化物蛍光体にはカドミウムが含まれているが、環境問題の高まりによってカドミウムのような環境上好ましくない元素を含む蛍光体の使用が控えられるようになってきている。
そこで、硫化物蛍光体に代わってVFD等に使用し得る酸化物蛍光体が開発されてきている。以下に列挙する特許文献1〜6には、種々の複合酸化物(蛍光体)が記載されている。
However, (Zn 1-x Cd x ) S: Ag, Cl is a sulfide, and when this is used for VFD, the sulfur component decomposed / separated from the base material by the collision of the electron beam etc. is the cathode (cathode). There is a risk that it may adhere to the surface and deteriorate the electron emission characteristics. The decrease in the electron emission characteristics is not preferable because the luminance of the phosphor is decreased and the life of the VFD is shortened. In addition, cadmium is contained in conventional sulfide phosphors, but the use of phosphors containing environmentally undesirable elements such as cadmium has been refrained from increasing environmental problems.
Accordingly, oxide phosphors that can be used in VFDs and the like have been developed instead of sulfide phosphors. In
前記各公報に記載されているような複合酸化物(蛍光体)は、該酸化物を構成する原子(組成原子)の何れかを含む何種類かの化合物を原料とし、目的とする複合酸化物(蛍光体)の元素組成(構成比)に応じてそれらを混合し、次いで該混合物を焼成することによって得られる。しかしながら、焼成条件のばらつきにより、使用した原料化合物に含まれていた原子の全てが目的の複合酸化物とは成らず(即ち原子の全てが当該焼成され合成された蛍光体に取り込まれたわけではなく)、一部は不純物(例えば酸素と他の一種の原子を含む酸化物。以下「単純酸化物」という。)を形成して焼成組成物中に残留(混在)し得る。また、単純酸化物は、空気中の水分を吸収して容易に水酸化物に変化し得る。そして、かかる不純物(単純酸化物及び/又は水酸化物)を含む焼成組成物を蛍光材料として使用する場合、残留したこれら不純物は発光しない成分であるので発光強度(輝度)を低下させる要因となる。 The composite oxide (phosphor) as described in each of the above publications is obtained by using as a raw material several types of compounds containing any of the atoms (composition atoms) constituting the oxide, and the target composite oxide They are obtained by mixing them according to the elemental composition (component ratio) of (phosphor) and then firing the mixture. However, due to variations in firing conditions, not all of the atoms contained in the used raw material compound became the target composite oxide (that is, not all of the atoms were incorporated into the fired and synthesized phosphor). ), Some of which may form impurities (for example, oxides containing oxygen and other types of atoms; hereinafter referred to as “simple oxides”) and remain (mixed) in the fired composition. In addition, simple oxides can be easily converted into hydroxides by absorbing moisture in the air. When a fired composition containing such impurities (simple oxides and / or hydroxides) is used as a fluorescent material, these remaining impurities are components that do not emit light, which causes a reduction in emission intensity (luminance). .
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、不純物の残留による発光強度(輝度)の低下が抑制された蛍光体組成物(蛍光材料)及びその製造方法を提供することである。また、そのような蛍光体組成物(蛍光材料)を備えたVFDその他の蛍光表示装置を提供することを他の目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a phosphor composition (fluorescent material) in which a decrease in emission intensity (luminance) due to residual impurities is suppressed, and a method for producing the same. It is. Another object of the present invention is to provide a VFD or other fluorescent display device provided with such a phosphor composition (fluorescent material).
上記課題を解決するべく提供される蛍光体組成物(蛍光材料)は、Lnと、Rと、Mと、Oとを主構成要素とする蛍光体組成物である。ここでLnは、Y、La及びGdからなる群から選ばれる一種又は二種以上の元素である。Rは、発光中心となり得る希土類元素の中から選ばれる一種又は二種以上の元素である。Mは、Al及びGaからなる群から選ばれる一種又は二種の元素である。ここで前記Ln、前記R及び前記Mに関する原子比x=(Ln+R)/Mは、0.850<x<0.999を満たす数である。また、前記Ln及び前記Rに関する原子比y=R/(Ln+R)は、0.001≦y≦0.100を満たす数である。 A phosphor composition (fluorescent material) provided to solve the above problems is a phosphor composition having Ln, R, M, and O as main components. Here, Ln is one or two or more elements selected from the group consisting of Y, La and Gd. R is one or more elements selected from rare earth elements that can serve as a luminescent center. M is one or two elements selected from the group consisting of Al and Ga. Here, the atomic ratio x = (Ln + R) / M regarding the Ln, the R, and the M is a number that satisfies 0.850 <x <0.999. Further, the atomic ratio y = R / (Ln + R) regarding the Ln and the R is a number that satisfies 0.001 ≦ y ≦ 0.100.
本発明の蛍光体組成物(即ち蛍光体として機能する複合酸化物を主体とする組成物をいう。)は、前記所定元素のLnとMとから構成される複合酸化物に、発光中心となるRをドープした複合酸化物(蛍光体)を主体とし、Ln+RとMとの原子比がある特定の範囲となるように種々の原料化合物を配合して調製される組成物である。この蛍光体組成物では、発光強度(輝度)を低下させる不純物、即ちLnを含む単純酸化物(及び水酸化物)の残留(混在)が従来よりも低く、高い発光強度(輝度)の蛍光材料となり得る。 The phosphor composition of the present invention (that is, a composition mainly composed of a complex oxide functioning as a phosphor) serves as a luminescent center in the complex oxide composed of the predetermined elements Ln and M. It is a composition prepared by blending various raw material compounds mainly containing a complex oxide (phosphor) doped with R and having an atomic ratio of Ln + R and M within a specific range. In this phosphor composition, the residual (mixture) of impurities that reduce the emission intensity (luminance), that is, the simple oxide (and hydroxide) containing Ln is lower than before, and the phosphor material has high emission intensity (luminance). Can be.
すなわち、xが前記範囲に設定されて成る蛍光体組成物、換言すれば、Mに対するLn及びRの原子比(構成比)x=(Ln+R)/Mが、0.850<x<0.999の範囲内にあると、主成分たる複合酸化物以外の不純物であって発光強度低下の原因となり得る不純物、即ちLnを含む不純物、特に単純酸化物(及び水酸化物)の残留(混在)が低減される。このため、本発明の蛍光体組成物は、紫外線又は電子線により励起された際、同じ構成元素からなる従来の蛍光体組成物(複合酸化物を主成分とする蛍光組成物)、特に(Ln+R)とMとの原子比が約1である蛍光体組成物では従来得られなかった高い発光強度(輝度、即ち明るさ)で発光し得る。
他方、xが0.999以上の範囲となる蛍光体組成物では、前記不純物の含有量の増加により発光強度が低下するため好ましくない。また、xが0.850以下の範囲となる蛍光体組成物では、Mを含む不純物、主にMを含む単純酸化物(又は水酸化物)の残留(混在)により発光強度が低下するため好ましくない。
尚、本発明に係る蛍光体組成物は、Mに対する(Ln+R)の割合を少なくしたために、(Ln+R)とMとから構成される複合酸化物(蛍光体)の他にMを含む不純物が若干量残留し得る。しかし、xが前記範囲内であれば、Lnを含む不純物の存在による発光強度低下に比べてその影響は遥かに少ない。
That is, the phosphor composition in which x is set in the above range, in other words, the atomic ratio of Ln and R to M (configuration ratio) x = (Ln + R) / M is 0.850 <x <0.999. Within the range, impurities other than the complex oxide as the main component, which can cause a decrease in emission intensity, that is, impurities including Ln, in particular, residual (mixed) of simple oxides (and hydroxides) are present. Reduced. For this reason, when the phosphor composition of the present invention is excited by ultraviolet rays or electron beams, it is a conventional phosphor composition (fluorescent composition containing a composite oxide as a main component) composed of the same constituent elements, particularly (Ln + R). ) And M can emit light at a high emission intensity (luminance, that is, brightness), which was not conventionally obtained with a phosphor composition having an atomic ratio of about 1.
On the other hand, a phosphor composition in which x is in the range of 0.999 or more is not preferable because the emission intensity is lowered by the increase in the impurity content. In addition, in the phosphor composition in which x is in the range of 0.850 or less, the emission intensity is decreased due to the residual (mixture) of impurities containing M, mainly simple oxides (or hydroxides) containing M, which is preferable. Absent.
In the phosphor composition according to the present invention, since the ratio of (Ln + R) to M is reduced, there are some impurities including M in addition to the composite oxide (phosphor) composed of (Ln + R) and M. A quantity may remain. However, when x is within the above range, the influence is much less than the decrease in emission intensity due to the presence of impurities containing Ln.
また、本発明に係る蛍光体組成物は、発光中心となる元素Rをドープする割合を前記特定の範囲に設定している。すなわち、yが前記範囲に設定される蛍光体組成物、換言すれば、Ln+Rに対するRの原子比(構成比)y=R/(Ln+R)が0.001≦y≦0.100の範囲内にあると、高い発光強度(輝度)を得ることができる。このため、紫外線又は電子線により励起された際、同じ構成元素からなる従来の蛍光体組成物(複合酸化物を主成分とする蛍光組成物)では従来得られなかった高い発光強度で発光し得る。従って、鮮明な発光及び発色を実現することができる。 Further, in the phosphor composition according to the present invention, the ratio of doping the element R serving as the emission center is set in the specific range. That is, the phosphor composition in which y is set in the above range, in other words, the atomic ratio of R to Ln + R (configuration ratio) y = R / (Ln + R) is within the range of 0.001 ≦ y ≦ 0.100. If there is, high light emission intensity (luminance) can be obtained. For this reason, when excited by ultraviolet rays or an electron beam, it can emit light at a high emission intensity that has not been obtained in the past with conventional phosphor compositions composed of the same constituent elements (fluorescent compositions containing composite oxide as a main component). . Therefore, clear light emission and color development can be realized.
本発明の蛍光体組成物として好ましいものは、前記xが、0.90≦x≦0.98を満たす数である。
かかる範囲にxが設定されて成る蛍光体組成物、換言すれば、Mに対するLn+Rの原子比(構成比)x=(Ln+R)/Mが0.90≦x≦0.98の範囲内にあると、発光強度低下原因となる不純物、即ちLnを含む単純酸化物(及び水酸化物)の残留(混在)が特に低減される。このため、特に高い発光強度を実現することができる。
What is preferable as the phosphor composition of the present invention is such that x is a number satisfying 0.90 ≦ x ≦ 0.98.
A phosphor composition in which x is set in such a range, in other words, the atomic ratio of Ln + R to M (configuration ratio) x = (Ln + R) / M is in the range of 0.90 ≦ x ≦ 0.98. In addition, the residual (mixed) of impurities that cause a decrease in emission intensity, that is, simple oxides (and hydroxides) containing Ln are particularly reduced. For this reason, a particularly high emission intensity can be realized.
本発明の蛍光体組成物として好ましいものは、前記Rが、Ce、Pr、Eu及びTbからなる群から選ばれる一種又は二種以上の元素である組成物である。
発光中心を構成する元素Rとして、Ce、Pr、Eu及びTbのうちのいずれかをドープする(付活剤とする)ことによって、高い発光強度(輝度)の発光を実現することができる。
The phosphor composition of the present invention is preferably a composition in which R is one or more elements selected from the group consisting of Ce, Pr, Eu and Tb.
By doping any one of Ce, Pr, Eu, and Tb as the element R that constitutes the emission center (acting as an activator), light emission with high emission intensity (luminance) can be realized.
本発明の蛍光体組成物として好ましいものは、前記Lnが、La及びYからなる群から選ばれる一種又は二種の元素である組成物である。
特にLa及び/又はYを含む不純物、主に単純酸化物(及び水酸化物)の残留は発光強度を比較的大きく低下させ得る。このため、xが前記範囲に設定されたものは、La及び/又はYの単純酸化物(及び水酸化物)の残留(混在)を低減し、特に発光強度(輝度)の低下を抑制し得る。従って、発光効率がよく、より高い発光強度(輝度)の発光を実現することができる。
What is preferable as the phosphor composition of the present invention is a composition in which the Ln is one or two elements selected from the group consisting of La and Y.
In particular, residual impurities including La and / or Y, mainly simple oxides (and hydroxides), can reduce the emission intensity relatively large. For this reason, when x is set in the above range, the residual (mixed) of simple oxides (and hydroxides) of La and / or Y can be reduced, and in particular, a decrease in emission intensity (luminance) can be suppressed. . Therefore, it is possible to realize light emission with high light emission efficiency and higher light emission intensity (luminance).
また、本発明は、ここで開示される蛍光組成物を製造する方法を提供する。すなわち、本発明の蛍光体組成物製造方法は、前記Lnを含む化合物と、前記Rを含む化合物と、前記Mを含む化合物とを、前記Ln、前記R及び前記Mに関する原子比x=(Ln+R)/Mが、0.850<x<0.999となり、前記Ln及び前記Rに関する原子比y=R/(Ln+R)が、0.001≦y≦0.100となるように混合する工程と、該得られた混合物を焼成する工程とを含む。 The present invention also provides a method for producing the fluorescent composition disclosed herein. That is, in the phosphor composition manufacturing method of the present invention, an atomic ratio x = (Ln + R) relating to the Ln, the R, and the M includes a compound containing the Ln, a compound containing the R, and a compound containing the M. ) / M is 0.850 <x <0.999, and the mixing is performed so that the atomic ratio y = R / (Ln + R) regarding Ln and R is 0.001 ≦ y ≦ 0.100. And baking the obtained mixture.
前記所定元素のLnとMとから構成される複合酸化物に、発光中心となるRをドープした複合酸化物(蛍光体)を主成分として含む蛍光体組成物(蛍光材料)を製造する場合において、Ln+RとMとの原子比が上記範囲となるような配合比でこれら元素を含む種々の原料化合物を混合する。このことによって、発光強度(輝度)を低下させる不純物、即ち、Lnを含む単純酸化物(及び水酸化物)の残留(混在)を低減し、高純度に目的の複合酸化物(蛍光体)を含む蛍光体組成物を製造することができる。従って、本発明の製造方法によると、上述のように発光輝度の高い蛍光体組成物を製造することができる。 In the case of manufacturing a phosphor composition (fluorescent material) containing, as a main component, a complex oxide (phosphor) doped with R serving as an emission center in a complex oxide composed of the predetermined elements Ln and M , Various raw material compounds containing these elements are mixed at a blending ratio such that the atomic ratio of Ln + R and M is in the above range. As a result, impurities that lower the emission intensity (luminance), that is, residual (mixture) of simple oxides (and hydroxides) containing Ln are reduced, and the target composite oxide (phosphor) is highly purified. A phosphor composition containing the same can be produced. Therefore, according to the production method of the present invention, a phosphor composition having high emission luminance can be produced as described above.
また、本発明に係る製造方法では、Ln+Rに対するRの原子比(構成比)y=R/(Ln+R)が前記特定の範囲となるような配合比でこれら元素を含む種々の原料化合物を混合する。このことによって、上述のように、紫外線又は電子線により励起された際に高い発光強度で発光し得る蛍光体組成物を製造することができる。 Further, in the production method according to the present invention, various raw material compounds containing these elements are mixed in such a mixing ratio that the atomic ratio of R to Rn + R (configuration ratio) y = R / (Ln + R) falls within the specific range. . This makes it possible to produce a phosphor composition that can emit light with high emission intensity when excited by ultraviolet rays or electron beams, as described above.
本発明に係る製造方法として好ましいものは、前記xが、0.90≦x≦0.98を満たす数となるようにする。
かかる範囲にxを設定することにより、発光強度低下原因となる不純物、即ちLnを含む単純酸化物(及び水酸化物)の残留(混在)が特に低減され、高い発光強度を実現する蛍光体組成物を製造することができる。
A preferable manufacturing method according to the present invention is such that x is a number satisfying 0.90 ≦ x ≦ 0.98.
By setting x in such a range, the phosphor composition that realizes high emission intensity by reducing particularly the residual (mixture) of impurities that cause a decrease in emission intensity, that is, simple oxides (and hydroxides) containing Ln. Can be manufactured.
本発明に係る製造方法として好ましい他のものは、前記Rが、Ce、Pr、Eu及びTbからなる群から選ばれる一種又は二種以上の元素である。
発光中心を構成する元素Rとして、Ce、Pr、Eu及びTbのうちのいずれかをドープする(付活剤とする)ことによって、高い発光強度(輝度)の発光を実現する蛍光体組成物を容易に製造することができる。
In another preferable production method according to the present invention, R is one or more elements selected from the group consisting of Ce, Pr, Eu and Tb.
A phosphor composition that realizes light emission with high light emission intensity (luminance) by doping (using as an activator) any of Ce, Pr, Eu and Tb as the element R constituting the emission center It can be manufactured easily.
本発明に係る製造方法として好ましい他のものは、前記Lnが、La及びYからなる群から選ばれる一種又は二種の元素である。
xが前記範囲に設定されたものは、La及び/又はYの単純酸化物(及び水酸化物)の残留(混在)をよく抑制し得、発光効率がよく、より高い発光強度(輝度)の発光を実現する蛍光体組成物を製造することができる。
In another preferable production method according to the present invention, Ln is one or two elements selected from the group consisting of La and Y.
When x is set within the above range, the residual (mixture) of simple oxides (and hydroxides) of La and / or Y can be well suppressed, the luminous efficiency is good, and the higher luminous intensity (luminance) is obtained. A phosphor composition that realizes light emission can be manufactured.
本発明は他の側面として、ここで開示されるいずれかの蛍光体組成物を蛍光材料として備えるVFDその他の蛍光表示装置を提供する。すなわち、本発明の蛍光表示装置は、典型的には、基板と、電極と、所望の形状に形成された蛍光材料とを備え、当該蛍光材料の少なくとも一部に、ここで開示される蛍光体組成物が使用された装置である。
この構成の蛍光表示装置(例えば、VFD、FED、PDP、種々の陰極線管(CRT)、エレクトロルミネッセンス(EL)素子)は、本発明の蛍光体組成物を用いることにより、特に高い輝度の発光を実現することができる。
As another aspect, the present invention provides a VFD or other fluorescent display device comprising any of the phosphor compositions disclosed herein as a fluorescent material. That is, the fluorescent display device of the present invention typically includes a substrate, an electrode, and a fluorescent material formed in a desired shape, and at least a part of the fluorescent material includes the phosphor disclosed herein. The device in which the composition was used.
The fluorescent display device having this structure (for example, VFD, FED, PDP, various cathode ray tubes (CRT), electroluminescence (EL) elements) emits light with particularly high luminance by using the phosphor composition of the present invention. Can be realized.
また、本発明は他の側面として、低速電子線又は紫外線により蛍光材料を発光させる方法において、該蛍光材料として、ここで開示されるいずれかの蛍光体組成物を使用することを特徴とする発光方法を提供する。
例えば、低速電子線を蛍光材料に与えて発光させる構造の蛍光表示装置(VFD等)において、上記元素R(発光中心)がCe、Pr、及び/又はEuである本発明の蛍光体組成物を蛍光材料として使用することによって、低速電子線により当該蛍光材料(具体的には当該蛍光材料の主構成要素たる複合酸化物)を励起させて高輝度の発光を実現することができる。
Further, according to another aspect of the present invention, in a method for emitting a fluorescent material with a low-energy electron beam or ultraviolet light, any one of the phosphor compositions disclosed herein is used as the fluorescent material. Provide a method.
For example, the phosphor composition of the present invention in which the element R (emission center) is Ce, Pr, and / or Eu in a fluorescent display device (VFD or the like) that emits light by applying a slow electron beam to a fluorescent material. By using it as a fluorescent material, the fluorescent material (specifically, a complex oxide as a main component of the fluorescent material) can be excited by a low-speed electron beam to realize high-luminance light emission.
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. Note that matters other than matters specifically mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art in this field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in this specification and common technical knowledge in the field.
ここで開示される蛍光体組成物は、Lnと、Rと、Mと、Oとを主構成要素(Ln、R、及びMについては上述のとおり)とする蛍光体組成物であって、その原子比(構成比)が所定範囲であればよく、特定の化合物に限定されるものではない。 The phosphor composition disclosed herein is a phosphor composition having Ln, R, M, and O as main constituents (Ln, R, and M are as described above), The atomic ratio (configuration ratio) may be in a predetermined range, and is not limited to a specific compound.
蛍光体組成物を構成する前記Lnに包含される好ましい元素として、イットリウム(Y)、ランタン(La)、及びガドリニウム(Gd)が挙げられる。Lnは、これらのうちの一種のみから構成されていてもよく、あるいは二種以上の組み合わせであってもよい。
このうち、La、Y又はLaとYとの組み合わせが好ましい。或いは、Ln中のLa又はYの含有率が高いものが、発光効率の低下を抑制し、延いては高い発光強度の発光を実現するために好ましい。
Preferable elements included in the Ln constituting the phosphor composition include yttrium (Y), lanthanum (La), and gadolinium (Gd). Ln may be composed of only one of these, or may be a combination of two or more.
Of these, La, Y, or a combination of La and Y is preferable. Alternatively, a material having a high content of La or Y in Ln is preferable in order to suppress a decrease in light emission efficiency and to realize light emission with a high light emission intensity.
蛍光体組成物を構成する前記Mに包含される元素は、アルミニウム(Al)及び/又はガリウム(Ga)である。Mは、このうち、一種のみから構成されていてもよく、或いはこれら二種の組み合わせであってもよい。特にMはAlであるか、Alの含有率が高いことが発光強度向上の観点から好ましい。 The element included in the M constituting the phosphor composition is aluminum (Al) and / or gallium (Ga). M may be composed of only one of these, or a combination of these two. In particular, M is preferably Al or has a high Al content from the viewpoint of improving the emission intensity.
一方、発光中心を構成する元素(付活剤)Rとしては、従来公知の発光中心となり得る希土類元素のいずれかを用いることができる。特にセリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ユーロピウム(Eu)及びテルビウム(Tb)が好適である。このうちでも高輝度の赤色発光を実現し得るEu、及び緑色発光を実現し得るPr及びCeが好ましく、特にEuが好ましい。 On the other hand, as the element (activator) R constituting the luminescent center, any of the conventionally known rare earth elements that can be luminescent centers can be used. In particular, cerium (Ce), praseodymium (Pr), europium (Eu), and terbium (Tb) are preferable. Among these, Eu capable of realizing high-luminance red light emission, and Pr and Ce capable of realizing green light emission are preferable, and Eu is particularly preferable.
ここで開示される蛍光体組成物は、典型的には、上記組成中においてx、即ちMに対するLn+Rの原子比(構成比):(Ln+R)/Mが、0.850<x<0.999を満たす数である。特に、前記xが、0.88≦x≦0.99の範囲、さらに0.90≦x≦0.98の範囲であることが好ましい。 The phosphor composition disclosed herein typically has x in the above composition, that is, the atomic ratio of Ln + R to M (constituent ratio): (Ln + R) / M is 0.850 <x <0.999. It is a number that satisfies In particular, x is preferably in the range of 0.88 ≦ x ≦ 0.99, and more preferably in the range of 0.90 ≦ x ≦ 0.98.
特にLnがLaである場合には、xは0.88≦x≦0.98の範囲、さらに0.88≦x≦0.95の範囲、特に0.90≦x≦0.95の範囲であることが好ましい。一方、LnがYである場合には、xは0.90≦x≦0.98の範囲、特に0.95≦x≦0.98の範囲であることが好ましい。
このような原子比(構成比)でMに対してLn及びRを含むことにより、不純物による発光強度の低下を低減し、特に高い発光強度の蛍光体組成物とすることができる。
In particular, when Ln is La, x is in the range of 0.88 ≦ x ≦ 0.98, further in the range of 0.88 ≦ x ≦ 0.95, particularly in the range of 0.90 ≦ x ≦ 0.95. Preferably there is. On the other hand, when Ln is Y, x is preferably in the range of 0.90 ≦ x ≦ 0.98, particularly preferably in the range of 0.95 ≦ x ≦ 0.98.
By including Ln and R with respect to M at such an atomic ratio (configuration ratio), a decrease in emission intensity due to impurities can be reduced, and a phosphor composition with particularly high emission intensity can be obtained.
ここで開示される蛍光体組成物は、典型的には、上記組成中においてy、即ちLn+Rに対するRの原子比(構成比)y;R/(Ln+R)が、0.001≦y≦0.100を満たす数である。特に、前記yが、0.04≦x≦0.10の範囲、さらに0.06≦x≦0.08の範囲であることが好ましい。
このような原子比(構成比)で発光中心となる元素、特にEu或いは他の付活剤をドープすることによって、特に高い発光輝度の蛍光体組成物とすることができる。
The phosphor composition disclosed herein typically has y in the above composition, that is, an atomic ratio (component ratio) y of R to Ln + R; R / (Ln + R) is 0.001 ≦ y ≦ 0. It is a number that satisfies 100. In particular, the y is preferably in the range of 0.04 ≦ x ≦ 0.10, and more preferably in the range of 0.06 ≦ x ≦ 0.08.
A phosphor composition having a particularly high light emission luminance can be obtained by doping an element that becomes a light emission center at such an atomic ratio (configuration ratio), particularly Eu or another activator.
以上の説明から明らかなように、本発明によって提供される好適な蛍光体組成物には以下のものが包含される。
(1)Laと、Rと、Mと、Oとを主構成要素とする蛍光体組成物。
ここで、R及びMは上述した通りであり、La、R及びMに関する原子比x=(La+R)/Mは、0.850<x<0.999、特に0.88≦x≦0.98を満たす数であり、La及びRに関する原子比y=R/(La+R)は、0.001≦y≦0.100を満たす数である。
As is apparent from the above description, suitable phosphor compositions provided by the present invention include the following.
(1) A phosphor composition having La, R, M, and O as main components.
Here, R and M are as described above, and the atomic ratio x = (La + R) / M with respect to La, R, and M is 0.850 <x <0.999, particularly 0.88 ≦ x ≦ 0.98. The atomic ratio y = R / (La + R) regarding La and R is a number satisfying 0.001 ≦ y ≦ 0.100.
(2)Yと、Rと、Mと、Oとを主構成要素とする蛍光体組成物。
ここで、R及びMは上述した通りであり、Y、R及びMに関する原子比x=(Y+R)/Mは、0.850<x<0.999、特に0.90≦x≦0.98を満たす数であり、Y及びRに関する原子比y=R/(Y+R)は、0.001≦y≦0.100を満たす数である。
(2) A phosphor composition having Y, R, M, and O as main components.
Here, R and M are as described above, and the atomic ratio x = (Y + R) / M with respect to Y, R and M is 0.850 <x <0.999, particularly 0.90 ≦ x ≦ 0.98. The atomic ratio y = R / (Y + R) regarding Y and R is a number satisfying 0.001 ≦ y ≦ 0.100.
(3)Lnと、Euと、Mと、Oとを主構成要素とする蛍光体組成物。
ここで、Ln及びMは上述した通りであり、Ln、Eu及びMに関する原子比x=(Ln+Eu)/Mは、0.850<x<0.999、特に0.90≦x≦0.98を満たす数であり、Ln及びEuに関する原子比y=Eu/(Ln+Eu)は、0.001≦y≦0.100を満たす数である。
(3) A phosphor composition having Ln, Eu, M, and O as main components.
Here, Ln and M are as described above, and the atomic ratio x = (Ln + Eu) / M regarding Ln, Eu and M is 0.850 <x <0.999, particularly 0.90 ≦ x ≦ 0.98. The atomic ratio y = Eu / (Ln + Eu) for Ln and Eu is a number that satisfies 0.001 ≦ y ≦ 0.100.
(4)Lnと、Rと、Alと、Oとを主構成要素とする蛍光体組成物。
ここで、Ln及びRは上述した通りであり、Ln、R及びAlに関する原子比x=(Ln+R)/Alは、0.850<x<0.999、特に0.90≦x≦0.98を満たす数であり、Ln及びRに関する原子比y=R/(Ln+R)は、0.001≦y≦0.100を満たす数である。
(4) A phosphor composition having Ln, R, Al, and O as main components.
Here, Ln and R are as described above, and the atomic ratio x = (Ln + R) / Al regarding Ln, R and Al is 0.850 <x <0.999, particularly 0.90 ≦ x ≦ 0.98. The atomic ratio y = R / (Ln + R) regarding Ln and R is a number satisfying 0.001 ≦ y ≦ 0.100.
次に、本発明の蛍光体組成物の製造方法について説明する。本発明の蛍光体組成物は、従来の蛍光体組成物製造と同様、種々の原料化合物(出発原料)を混合し、適当な温度にて焼成することによって製造することができる。
かかる出発原料は、焼成中に分解して酸化物になるものであればよく、必ずしも原料化合物自体が酸化物である必要はない。従って、出発原料としては、本来の酸化物の他、種々の水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、有機酸塩類等が利用され得る。而して、本発明の製造方法では、原料化合物(粉状のものが好ましい)として、Lnを含む化合物と、Rを含む化合物と、Mを含む化合物とを、前記の比率(焼成組成物の原子構成比率)を満足するように混合する。かかる混合は、各原料化合物を所定の器(例えばメノウ乳鉢)に入れて乾式で行ってもよいし、湿式(例えばメノウ乳鉢中でのアセトン添加による混合)で行ってもよい。尚、ここで選択される好適なR、Ln、及びxの範囲については、前記蛍光体組成物において説明したものと同様であるため、その説明を省略する。
Next, a method for producing the phosphor composition of the present invention will be described. The phosphor composition of the present invention can be produced by mixing various raw material compounds (starting materials) and firing at an appropriate temperature, as in the conventional phosphor composition production.
Such a starting material may be any material that decomposes into an oxide during firing, and the raw material compound itself does not necessarily need to be an oxide. Therefore, as starting materials, various hydroxides, carbonates, nitrates, organic acid salts and the like can be used in addition to the original oxides. Thus, in the production method of the present invention, as a raw material compound (preferably in powder form), a compound containing Ln, a compound containing R, and a compound containing M are mixed in the above ratio (of the calcined composition). Mix so as to satisfy the atomic composition ratio. Such mixing may be performed dry by putting each raw material compound in a predetermined vessel (for example, an agate mortar) or wet (for example, mixing by adding acetone in an agate mortar). In addition, since it is the same as that of what was demonstrated in the said phosphor composition about the range of suitable R, Ln, and x selected here, the description is abbreviate | omitted.
次いで、得られた混合物を、好ましくは大気中又は酸化雰囲気中(例えば大気よりも高濃度の酸素を含む雰囲気中)において所定の温度域で焼成する。このことによって本発明の蛍光体組成物が得られる。焼成温度等の焼成条件は、従来の蛍光体を製造する場合と同様でもよく特に限定されないが、好ましくは最高焼成温度800〜1600℃、特に1000〜1500℃、さらには1200〜1400℃程度で行われる。また、焼成時間は、通常1〜50時間、好ましくは10〜40時間、特に15〜35時間、例えば20〜30時間程度行われる。尚、均一な組成及び粒径の混合粉を得るために本焼成前に予め仮焼成を行ってもよい。仮焼成は300〜1000℃、好ましくは500〜700℃程度で1〜15時間、好ましくは5〜10時間程度行われる。仮焼成後の粉末(仮焼成粉)は、典型的には、一旦粉砕した後に再び本焼成する。 Next, the obtained mixture is preferably fired in a predetermined temperature range in the air or in an oxidizing atmosphere (for example, in an atmosphere containing oxygen at a higher concentration than the air). As a result, the phosphor composition of the present invention is obtained. The firing conditions such as the firing temperature may be the same as in the case of producing a conventional phosphor, and are not particularly limited. However, the firing is preferably performed at a maximum firing temperature of 800 to 1600 ° C., particularly 1000 to 1500 ° C. Is called. The firing time is usually 1 to 50 hours, preferably 10 to 40 hours, particularly 15 to 35 hours, for example, about 20 to 30 hours. In order to obtain a mixed powder having a uniform composition and particle size, pre-baking may be performed before the main baking. Pre-baking is performed at 300 to 1000 ° C., preferably about 500 to 700 ° C. for 1 to 15 hours, preferably about 5 to 10 hours. The temporarily fired powder (temporarily fired powder) is typically pulverized and then fired again.
通常、焼成は、アルミナ坩堝等の適当な焼成用耐熱容器中に調整した原料化合物試料を入れ、前記温度において焼成する。好ましくは1200℃〜1400℃程度の高温で20〜30時間(好ましくは22〜28時間)程度の焼成を行う。特に限定するものではないが、常温から最高焼成温度までの昇温速度は毎時100〜200℃程度が好ましい。焼成終了後、炉冷して典型的には粉末状の製造物(即ち焼成された蛍光体組成物)を得ることができる。 Usually, the firing is performed by placing the prepared raw material compound sample in a suitable heat-resistant container for firing such as an alumina crucible and firing at the above temperature. Preferably, baking is performed at a high temperature of about 1200 ° C. to 1400 ° C. for about 20 to 30 hours (preferably 22 to 28 hours). Although not particularly limited, the rate of temperature increase from room temperature to the maximum firing temperature is preferably about 100 to 200 ° C. per hour. After the firing, the product is typically cooled in a furnace to obtain a powdery product (that is, a fired phosphor composition).
なお、所定形状の蛍光体組成物を得ようとするときには、前記混合後の試料を種々の成形手段によって所定形状に成形し、その後、成形された試料(例えば一軸成型によってペレット状に成形されたもの)を前記のように焼成するとよい。また、成形された試料を焼成すると、原料粉体同士の接触面積が粉体そのものを焼成する場合よりも増大するため、焼結反応を促進することができる。 When trying to obtain a phosphor composition having a predetermined shape, the mixed sample is molded into a predetermined shape by various molding means, and then molded into a pellet (for example, uniaxial molding). ) Is preferably fired as described above. Further, when the molded sample is fired, the contact area between the raw material powders is increased as compared with the case where the powder itself is fired, so that the sintering reaction can be promoted.
上述した焼成手順等で得られた粉末状の蛍光体組成物は、従来のセラミックスと同様、その利用形態に応じて種々の二次加工を施すことができる。例えば、後述する実施例に示すような蛍光表示管(図7参照)の蛍光素子として使用する場合には、その装着形状に適合する薄膜状若しくはプレート状に粉末状蛍光体組成物を加工するとよい。例えば、本発明の蛍光体組成物を有機バインダーを含む適当なビヒクルを用いてペースト状に加工した後、アノード電極が形成されたガラス基板にスクリーン印刷で塗布し、さらに焼成によって有機バインダーを除去することによって、本発明の蛍光体組成物が塗布されたアノード基板を作成することができる。 The powdery phosphor composition obtained by the above-described firing procedure or the like can be subjected to various secondary processing according to its utilization form as in the case of conventional ceramics. For example, when used as a fluorescent element of a fluorescent display tube (see FIG. 7) as shown in the examples described later, the powdered phosphor composition may be processed into a thin film or plate suitable for the mounting shape. . For example, after processing the phosphor composition of the present invention into a paste using an appropriate vehicle containing an organic binder, the phosphor composition is applied to a glass substrate on which an anode electrode is formed by screen printing, and the organic binder is removed by firing. As a result, an anode substrate coated with the phosphor composition of the present invention can be produced.
本発明の蛍光体組成物は、かかる二次加工を施すことによって種々の形態に加工することができ、VFD、FED、CRT等における発光用蛍光素子として利用することができる。なお、採用する加工方法、加工手段等は、従来の蛍光体組成物を加工する場合と同様でよく、特に本発明を特徴付けるものではないため、詳細な説明は省く。
以下に説明するいくつかの実施例によって、本発明を更に詳細に説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
The phosphor composition of the present invention can be processed into various forms by performing such secondary processing, and can be used as a fluorescent element for light emission in VFD, FED, CRT and the like. The processing method, processing means, and the like employed may be the same as those used for processing a conventional phosphor composition, and do not particularly characterize the present invention, and thus will not be described in detail.
The present invention will be described in more detail with reference to several examples described below, but the present invention is not intended to be limited to those shown in these examples.
本実施例では、一般式LaAlO3を有する複合酸化物にEuをドープした蛍光体を主構成要素とする組成物において、Laの含有量が種々異なる蛍光体組成物を製造した。即ち、La:Eu:Al=0.82〜0.93:0.06:1に変化させ、従って(La+Eu)/Alの比を0.88〜0.99まで変化させた。
原料化合物として、粉末状のLa2O3、Al2O3、及びEuCl3を表1に示す配合割合で量り取り、アルミナ乳鉢を使い十分に混合した。これにより、表中、サンプルNo.A1〜A5で示す計5種類の混合試料(以下「原料粉」という。)を得た。
In this example, phosphor compositions having different La contents were produced in a composition comprising a phosphor obtained by doping Eu with a composite oxide having the general formula LaAlO 3 as a main constituent element. That is, La: Eu: Al = 0.82 to 0.93: 0.06: 1, and the ratio of (La + Eu) / Al was changed from 0.88 to 0.99.
As raw material compounds, powdered La 2 O 3 , Al 2 O 3 , and EuCl 3 were weighed out at the blending ratios shown in Table 1, and thoroughly mixed using an alumina mortar. Thereby, in the table, sample No. A total of five types of mixed samples (hereinafter referred to as “raw material powder”) indicated by A1 to A5 were obtained.
得られた原料粉を、アルミナ坩堝に入れ、1200〜1400℃で24時間焼成した。次いで、得られた焼成粉をアルミナ乳鉢で粉砕し、その後篩い分けして粗大粒子を除去した。この一連の処理によってサンプルNo.A1〜A5の原料粉からそれぞれ蛍光体組成物粉末を得た。 The obtained raw material powder was put in an alumina crucible and fired at 1200 to 1400 ° C. for 24 hours. Subsequently, the obtained baked powder was pulverized in an alumina mortar and then sieved to remove coarse particles. By this series of processing, sample No. The phosphor composition powders were obtained from the raw material powders A1 to A5, respectively.
次いで、得られた蛍光体組成物の粉末それぞれについて、以下の測定方法に従い紫外線で励起した際の発光スペクトルを測定し、発光強度を比較した。
すなわち、上記得られた各蛍光体組成物粉末を所定サイズのガラスホルダーに充填した。次いで、当該ガラスホルダーを蛍光分光光度計(株式会社日立製作所製品:F−4500)の試料室に入れ、339nmの紫外線を照射し波長が300〜800nmの範囲の発光スペクトルを測定した。図1は、サンプルNo.A3により得られた蛍光体組成物粉末について測定した発光スペクトルを示すグラフである。図中の横軸の数値は波長(nm)であり、縦軸は発光強度(a.u.)を示す。このとき、発光スペクトルは、590nm(黄色がかった橙色)と620nm(赤色)において認められた。
Next, with respect to each of the obtained powders of the phosphor composition, emission spectra when excited with ultraviolet rays were measured according to the following measurement methods, and the emission intensities were compared.
That is, each phosphor composition powder obtained above was filled in a glass holder of a predetermined size. Next, the glass holder was placed in a sample chamber of a fluorescence spectrophotometer (Hitachi, Ltd. product: F-4500), and an emission spectrum having a wavelength in the range of 300 to 800 nm was measured by irradiating 339 nm ultraviolet rays. FIG. It is a graph which shows the emission spectrum measured about the fluorescent substance composition powder obtained by A3. The numerical value on the horizontal axis in the figure is the wavelength (nm), and the vertical axis indicates the emission intensity (au). At this time, emission spectra were observed at 590 nm (yellowish orange) and 620 nm (red).
また、各サンプルの発光強度比較は、発光スペクトルのピーク位置(620nm)でのピーク高さを、紫外線励起での発光強度(a.u.)として行った。図2は、発光スペクトルのピーク高さ(発光強度:a.u.)比を各蛍光体組成物(サンプルNo.A1〜A5)の(La+Eu)/Al比に対してプロットしたグラフである。尚、ここで、(La+Eu)/Al比が0.95であるときの蛍光体組成物の発光スペクトルのピーク高さを強度比0.8とした。(正確には、下記実施例2において、(Y+Eu)/Al比が0.99であるときの蛍光体組成物の発光スペクトルのピーク高さを強度比1とした。)
図2から明らかなように、紫外線励起による赤色発光強度は、Alに対する(La+Eu)の比が概ね0.88以上0.99以下、特に0.88以上0.98以下、さらには0.88以上0.95以下、最も好適には0.90以上0.95以下程度のときに著しく高いことが認められた。尚、発光強度は、この比が0.95のときに発光強度は最も高くなり、その比が1に近づくにつれて低下し、一方、その比が0.95よりも低くなるとともに低下することが確かめられた。
In addition, the emission intensity comparison of each sample was performed by using the peak height at the peak position (620 nm) of the emission spectrum as the emission intensity (au) by ultraviolet excitation. 2 is a graph in which the peak height (emission intensity: a.u.) ratio of the emission spectrum is plotted against the (La + Eu) / Al ratio of each phosphor composition (sample Nos. A1 to A5). Here, the peak height of the emission spectrum of the phosphor composition when the (La + Eu) / Al ratio is 0.95 was set to an intensity ratio of 0.8. (Accurately, in Example 2 below, the peak height of the emission spectrum of the phosphor composition when the (Y + Eu) / Al ratio is 0.99 was defined as the intensity ratio 1).
As apparent from FIG. 2, the ratio of (La + Eu) to Al is approximately 0.88 or more and 0.99 or less, particularly 0.88 or more and 0.98 or less, more preferably 0.88 or more. A remarkably high value was observed when it was 0.95 or less, most preferably 0.90 or more and 0.95 or less. Note that the emission intensity is highest when the ratio is 0.95, and decreases as the ratio approaches 1, while it is confirmed that the ratio decreases as the ratio becomes lower than 0.95. It was.
次に、サンプルNo.A3及びNo.A5により得られた蛍光体組成物について、XRDプロファイルをX線回折装置(株式会社リガク製;RAD−B型)により測定した。サンプルNo.A3により得られた蛍光体組成物のXRDプロファイルを図3に、及びサンプルNo.A5により得られた蛍光体組成物のXRDプロファイルを図4に示す。あわせてその下には、LaAlO3及びLa(OH)3によるXRDプロファイルのピーク位置を示す比較グラフを載せた。図3及び図4を比較すると、いずれにおいてもLaAlO3のパターンが認められているが、図3にはLa(OH)3のパターンが殆ど認められないのに対し、図4にはこのパターンが認められる。従って、サンプルNo.A5により得られた蛍光体組成物には、La(OH)3が生成していることが判る。このため、発光しない成分である不純物La(OH)3が混ざっており、発光強度が相対的に低下したことが判る。 Next, sample no. A3 and No. The XRD profile of the phosphor composition obtained by A5 was measured with an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation; RAD-B type). Sample No. The XRD profile of the phosphor composition obtained by A3 is shown in FIG. The XRD profile of the phosphor composition obtained by A5 is shown in FIG. In addition, a comparative graph showing the peak position of the XRD profile by LaAlO 3 and La (OH) 3 is placed below the above. Comparing FIG. 3 and FIG. 4, the pattern of LaAlO 3 is recognized in both cases, but the pattern of La (OH) 3 is hardly recognized in FIG. 3, whereas this pattern is shown in FIG. Is recognized. Therefore, sample no. It can be seen that La (OH) 3 is generated in the phosphor composition obtained by A5. For this reason, it can be seen that the impurity La (OH) 3, which is a component that does not emit light, is mixed, and the emission intensity is relatively lowered.
本実施例では、一般式:YAlO3を有する複合酸化物にEuをドープした蛍光体を含む組成物において、Yの含有量(構成比)が種々異なる蛍光体組成物を製造した。即ち、Y:Eu:Al=0.82〜0.93:0.06:1に変化させ、従って(Y+Eu)/Alの比を0.88〜0.99まで変化させた。
原料化合物として、粉末状のY2O3、Al2O3、EuCl3を表2に示す配合割合で用いたこと以外は、実施例1と同様にして蛍光体組成物を製造した。
In this example, phosphor compositions having different Y contents (component ratios) were produced in a composition containing a phosphor in which Eu was doped in a composite oxide having the general formula: YAlO 3 . That is, Y: Eu: Al = 0.82 to 0.93: 0.06: 1, and the ratio of (Y + Eu) / Al was changed from 0.88 to 0.99.
A phosphor composition was produced in the same manner as in Example 1 except that powdery Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , and EuCl 3 were used as raw material compounds at the blending ratios shown in Table 2.
得られた蛍光体組成物の粉末それぞれについて、実施例1と同様に紫外線で励起した際の発光スペクトルを測定し、発光強度を比較した。図5は、発光スペクトルのピーク高さ(発光強度:a.u.)比を各蛍光体組成物(サンプルNo.B1〜B5)の(Y+Eu)/Al比に対してプロットしたグラフである。尚、ここで、(Y+Eu)/Al比が0.99であるときの蛍光体組成物の発光スペクトルのピーク高さを強度比1とした。 About each obtained powder of the phosphor composition, the emission spectrum at the time of exciting with an ultraviolet-ray was measured like Example 1, and the emitted light intensity was compared. 5 is a graph in which the peak height (emission intensity: a.u.) ratio of the emission spectrum is plotted against the (Y + Eu) / Al ratio of each phosphor composition (sample Nos. B1 to B5). Here, the peak height of the emission spectrum of the phosphor composition when the (Y + Eu) / Al ratio was 0.99 was defined as an intensity ratio of 1.
図5から明らかなように、紫外線励起による赤色発光強度は、Alに対するY+Euのの比が概ね0.88以上0.99以下、とくに0.90以上0.98以下のときに著しく向上されることが認められた。尚、発光強度は、この比が0.98のときに最も高くなり、その比が1に近づくにつれて低下し、一方、その比が0.98よりも低くなるとともに低下することが確かめられた。 As is clear from FIG. 5, the red emission intensity by ultraviolet excitation is remarkably improved when the ratio of Y + Eu to Al is approximately 0.88 or more and 0.99 or less, particularly 0.90 or more and 0.98 or less. Was recognized. The emission intensity was highest when the ratio was 0.98, and decreased as the ratio approached 1. On the other hand, it was confirmed that the emission intensity decreased as the ratio became lower than 0.98.
本実施例では、一般式LaAlO3を有する複合酸化物にEuをドープした蛍光体を含む組成物において、Euの含有量(濃度)が種々異なる蛍光体組成物を製造した。即ち、一般式(La1−yEuy)0.99AlO3において、yの値(即ち、Euの濃度)を0.04から0.10に変化させた。従って、LaとEuの合計に対するEu濃度を4モル%〜10モル%、La:Eu:Al=約0.95〜0.89:0.04〜0.10:1、Eu/(La+Eu)比を0.04〜0.10まで変化させた。
原料化合物として、粉末状のLa2O3、Al2O3、EuCl3を表3に示す配合割合で用いたこと以外は、実施例1と同様にして蛍光体組成物を製造した。
In this example, phosphor compositions having different Eu contents (concentrations) were prepared in a composition containing a phosphor obtained by doping Eu into a composite oxide having the general formula LaAlO 3 . That is, in the general formula (La 1-y Eu y ) 0.99 AlO 3 , the value of y (that is, the Eu concentration) was changed from 0.04 to 0.10. Accordingly, the Eu concentration with respect to the sum of La and Eu is 4 mol% to 10 mol%, La: Eu: Al = about 0.95 to 0.89: 0.04 to 0.10: 1, Eu / (La + Eu ) The ratio was varied from 0.04 to 0.10.
A phosphor composition was produced in the same manner as in Example 1 except that powdery La 2 O 3 , Al 2 O 3 , and EuCl 3 were used as raw material compounds at the blending ratios shown in Table 3.
得られた蛍光体組成物の粉末それぞれについて、実施例1と同様に紫外線で励起した際の発光スペクトルを測定し、発光強度を比較した。図6は、発光スペクトルのピーク高さ(発光強度:a.u.)比を各蛍光体組成物(サンプルNo.C1〜C4)のEu濃度(モル%)に対してプロットしたグラフである。尚、ここで、Eu濃度が8モル%であるときの蛍光体組成物の発光スペクトルのピーク高さを強度比1とした。 About each obtained powder of the phosphor composition, the emission spectrum at the time of exciting with an ultraviolet-ray was measured like Example 1, and the emitted light intensity was compared. 6 is a graph in which the peak height (emission intensity: a.u.) ratio of the emission spectrum is plotted against the Eu concentration (mol%) of each phosphor composition (sample No. C1 to C4). Here, the peak height of the emission spectrum of the phosphor composition when the Eu concentration was 8 mol% was defined as an intensity ratio of 1.
図6から明らかなように、紫外線励起による赤色発光強度は、Eu濃度が4モル%以上10モル%以下、さらに6モル%以上10モル%以下、特に8モル%以上10モル%以下のときに高いことが認められた。尚、発光強度は、Eu濃度が8モル%のときに最も高くなった。 As is clear from FIG. 6, the red emission intensity by ultraviolet excitation is when the Eu concentration is 4 mol% or more and 10 mol% or less, further 6 mol% or more and 10 mol% or less, particularly 8 mol% or more and 10 mol% or less. It was found to be expensive. The emission intensity was highest when the Eu concentration was 8 mol%.
本実施例では、前記実施例1及び2により得られた蛍光体組成物を用いて、蛍光表示装置の一典型例である蛍光表示管を構築した。
前記各実施例において得られた各蛍光体組成物粉末全体に対して約12質量%に相当する量の酸化インジウム粉末を添加してよく混合した。さらに適当なビヒクルを適量加えてよく混合し、ペースト状に調製した。なお、調製したペースト(以下「蛍光体組成物ペースト」という。)は必要であれば希釈剤(溶媒)を加えて粘度を調整してもよい。
次いで、得られた計10種類の蛍光体組成物ペースト(実施例1のサンプルNo.A1〜A5及び実施例2のサンプルNo.B1〜B5にそれぞれ対応する)を用いて、グラファイト製陽極板上に所定のパターンの蛍光部を厚膜状にスクリーン印刷した。このようにして、蛍光素子に相当する厚膜状蛍光部(以下「蛍光体層」という。)が形成された陽極板を用いて、従来公知のプロセスによって蛍光表示管を構築した。構築した蛍光表示管10は、具体的には次のとおりである。なお、図7は本実施例に係る蛍光表示管10の一部を切り欠いて示す斜視図である。
In this example, a fluorescent display tube, which is a typical example of a fluorescent display device, was constructed using the phosphor composition obtained in Examples 1 and 2.
An amount of indium oxide powder corresponding to about 12% by mass with respect to the entire phosphor composition powder obtained in each of the above Examples was added and mixed well. Furthermore, an appropriate amount of an appropriate vehicle was added and mixed well to prepare a paste. The prepared paste (hereinafter referred to as “phosphor composition paste”) may be adjusted in viscosity by adding a diluent (solvent) if necessary.
Next, a total of 10 phosphor composition pastes obtained (corresponding to sample Nos. A1 to A5 of Example 1 and sample Nos. B1 to B5 of Example 2 respectively) were used on the graphite anode plate. A fluorescent portion having a predetermined pattern was screen-printed in a thick film. In this way, a fluorescent display tube was constructed by a conventionally known process using the anode plate in which the thick fluorescent portion (hereinafter referred to as “phosphor layer”) corresponding to the fluorescent element was formed. The constructed
ここで製造した蛍光表示管10は、所定の発光パターンに形成された蛍光素子たる蛍光体層20S,20D,20Nを複数箇所に備えたガラス、セラミックス、琺瑯などの絶緑性材料製の基板12と、枠状に形成されたガラス製のスペーサ14と、透明なカバー・ガラス板16と、複数本の陽極端子18P、複数本のグリッド端子18G、カソード18K、および補助グリッド端子18SGとを備えている。
而して、それら基板12、スペーサ14、およびカバー・ガラス板16が相互にガラス封着されることにより気密容器が構成され、その内部にそれらの部材により囲まれた真空空間が形成されている。
The
Thus, the
上記基板12の真空空間により覆われた蛍光表示管10の表示面19には、セグメントで「8」文字形状を表す複数個の蛍光体層20S、ドット形状を表す1個の蛍光体層20D、「1」文字形状を菱す1個の蛍光体層20N等が配置されている。それら各蛍光体層20S,20D,20Nは、グリッド電極22および補助グリッド電極24によりそれぞれ囲まれている。
そして、上記各蛍光体層20S,20D,20Nのうちの各表示桁毎にあらかじめ定められた位置のものは、後述する陽極用プリント配線34(図9)を介して各陽極端子18Pにそれぞれ接続されている。また、上記各グリッド電極22はグリッド配線26を介して各グリッド端子18Gにそれぞれ接続され、各補助グリッド電極24は補助グリッド配線28を介して各補助グリッド端子18SGに接続されている。
On the
Of the phosphor layers 20S, 20D, and 20N, the ones predetermined for each display digit are connected to the
また、上記基板12の両端部には、上記カソード端子18Kを備えた一対のフィラメント支持フレーム30(図7では右側に位置する一方だけを示す。)がそれぞれ固設されており、それらフィラメント支持フレーム30の間には、直熱型カソード(陰極)として機能する細線状の複数本のフィラメント(フィラメント・カソード)32が基板12の長手方向に平行であって基板12の表示面19から離隔した所定の高さ位置となるように張設されている。
このフィラメント32は、例えば、表面に電子放出層として(Ba、Sr、Ca)O等のような比較的仕事関数の低いアルカリ土類金属の酸化物固溶体がコーティングされたタングステン・ワイヤ等からなるものである。
Further, a pair of filament support frames 30 (only one of which is located on the right side in FIG. 7) provided with the
The
図8およびそのIX−IX線断面図である図9は、上記表示面19に備えられた表示パターンの1つである「8」文字形状の蛍光体層20S近傍の構成およびその断面構造を示す図である。
これら図面に示すように、基板12の表示面19には、陽極端子18Pに接続される陽極用プリント配線34が厚膜スクリーン印刷法や蒸着法等によって形成されている。その上には、所定の厚みに形成され且つ厚み方向に貫通するスルーホール36を適宜備えた絶縁体層38が固着されている。この絶縁体層38は、厚膜スクリーン印刷法等によって形成されたものであり、低融点ガラスおよび着色顔料で構成されている。
FIG. 8 and FIG. 9 which is a sectional view taken along line IX-IX of FIG. FIG.
As shown in these drawings, the anode printed
また、上記絶縁体層38の上には、蛍光体層20Sと同様であるが若干大きいパターン形状のグラファイト層40が上記スルーホール36を介して陽極用印刷配線34と導通する位置に形成されている。このグラファイト層40は表示管10の陽極として機能するものである。
本実施例においては、上述したように、かかるグラファイト層(陽極板)40上に蛍光体組成物ぺ一ストを厚膜印刷して蛍光体層20S,20D,20Nを形成しており、当該グラファイト層40を介して加速電圧が印加されるように構成されている。即ち、赤色に発光し得る蛍光体層20S,20D,20Nである。
On the
In the present embodiment, as described above, the phosphor layers 20S, 20D and 20N are formed on the graphite layer (anode plate) 40 by thick printing the phosphor composition paste, and the graphite An acceleration voltage is applied via the
一方、蛍光体層20Sの周囲には、その外周縁に接触し旦つ取り囲んだ状態のリブ状壁44がグラファイト層40の上からフィラメント32に向かう方向へ立設されている。さらにリブ状壁44は、絶緑体層38上に立設された補助リブ状壁46によって取り囲まれている。これらリブ状壁44および補助リブ状壁46は、低融点ガラスおよびアルミナ等の無機フィラー等からなるものであり、互いに同様な高さ寸法を有して何れもその上端が蛍光体層20Sよりも上側に位置する。
上記グリッド電極22および補助グリッド電極24は、粒子状のグラファイト、銀、パラジウム、銅、アルミニウム、ニッケル等の粒子状導電性物質を主成分とする厚膜導体であって、厚膜スクリーン印刷法によってこれらリブ状壁44および補助リブ状壁46の頂部に所定の厚さで設けられている。また、グリッド電極22および補助グリッド電極24は、絶縁体層38の上に形成されたグリッド配線26、補助グリッド配線28、およびそれらに連続して形成されたグリッド・パッド48、補助グリッド・パッド50を介して上記グリッド端子18G、補助グリッド端子18SGにそれぞれ接続されている。
On the other hand, around the
The
図7に示すように、本実施例に係る蛍光表示管10の左端部すなわち長手方向における一方の端部には、円筒状のガラスからなる排気管52が備えられている。この排気管52は、蛍光表示管10の製造工程において、上述の基板12、スペーサ14、およびカバー・ガラス板16をガラス封着して気密容器が構成された後に、その内部から排気して真空にする目的で設けられたものであり、その先端部は排気終了後にガス・バーナー等によって溶断されている。
As shown in FIG. 7, an
以上のように構成された蛍光表示管10を駆動するに際しては、フィラメント32に所定のヒート電流を定常的に流した状態で各グリッド電極22に順次加速電圧を印加し、それに同期して複数の蛍光体層20S,20D,20Nのうち発光させるべき何れかのものに加速電圧をグラファイト層40を介して印加する。このことによって、フィラメント32から放出された熱電子は加速電圧を印加されたグリッド電極22によって加速される。而して、それに囲まれた蛍光体層20S,20D,20Nにも加速電圧力が印加されると、その熱電子が衝突して蛍光体層20S,20D,20Nが発光する。ここで、グリッド電極22は熱電子の蛍光体層20S,20D,20Nへの到達を制御する制御電極であり、補助グリッド電極24は周囲のグリッド電極22によって形成される負電界の影響を排除して、その蛍光体層20S,20D,20Nへ一様に熱電子を向かわせるためのものである。なお、かかる駆動方法の詳細は、ここで開示される蛍光体組成物を理解するうえで特に必要がなく、当業者における周知・常識事項でもあるので省略する。
When driving the
以上のようにして構築した、前記実施例1及び2のいずれかのサンプルの蛍光体組成物粉末から成る蛍光体層を備える計10種類の蛍光表示管を用いて、カソード−陽極間に所定の電圧を印加し、フィラメントからの熱電子を蛍光体組成物に射突させて蛍光体組成物を発光させた。而して、蛍光体組成物が発光している状態で、輝度計(トプコン製BM−7)で発光輝度を測定した。尚、本実施例では、カソード−陽極間の電圧(励起電圧)を26Vとして測定した。この結果、低速電子線(例えば50V以下、ここでは26V)により励起された際、全ての蛍光体層において特に高い輝度(明るさ)で発光し得ることが確かめられた。 Using a total of 10 types of fluorescent display tubes provided with a phosphor layer composed of the phosphor composition powder of the sample of any one of Examples 1 and 2 constructed as described above, a predetermined interval is provided between the cathode and the anode. A voltage was applied, and thermal electrons from the filaments were projected onto the phosphor composition to cause the phosphor composition to emit light. Thus, the luminance of the phosphor composition was measured with a luminance meter (Topcon BM-7) while the phosphor composition was emitting light. In this example, the voltage between the cathode and the anode (excitation voltage) was measured as 26V. As a result, it was confirmed that all phosphor layers can emit light with particularly high luminance (brightness) when excited by a low-speed electron beam (for example, 50 V or less, here 26 V).
10・・蛍光表示管
20S,20D,20N・・蛍光体層
10. ・
Claims (10)
ここで、前記Ln、前記R及び前記Mに関する原子比x=(Ln+R)/Mは、0.850<x<0.999を満たす数であり、
前記Ln及び前記Rに関する原子比y=R/(Ln+R)は、0.001≦y≦0.100を満たす数である、蛍光体組成物。 Ln (Ln is one or more elements selected from the group consisting of Y, La and Gd) and R (R is one or two or more elements selected from rare earth elements that can be the emission center) Is a phosphor composition comprising, as main components, M (which is an element), M (M is one or two elements selected from the group consisting of Al and Ga), and O,
Here, the atomic ratio x = (Ln + R) / M regarding the Ln, the R, and the M is a number that satisfies 0.850 <x <0.999,
The phosphor composition according to claim 1, wherein the atomic ratio y = R / (Ln + R) relating to Ln and R is a number satisfying 0.001 ≦ y ≦ 0.100.
前記Ln、前記R及び前記Mに関する原子比x=(Ln+R)/Mが、0.850<x<0.999となり、
前記Ln及び前記Rに関する原子比y=R/(Ln+R)が、0.001≦y≦0.100となるように混合する工程と、
該混合物を焼成する工程と、
を含む、蛍光体組成物の製造方法。 A compound containing Ln (Ln is one or two or more elements selected from the group consisting of Y, La, and Gd) and R (R is a kind selected from rare earth elements that can be the emission center) Or a compound containing M (M is one or two elements selected from the group consisting of Al and Ga).
The atomic ratio x = (Ln + R) / M with respect to Ln, R and M is 0.850 <x <0.999,
Mixing so that the atomic ratio y = R / (Ln + R) for Ln and R is 0.001 ≦ y ≦ 0.100;
Baking the mixture;
A method for producing a phosphor composition, comprising:
該蛍光材料の少なくとも一部に請求項1〜4のうちのいずれかに記載の蛍光体組成物が使用されていることを特徴とする、蛍光表示装置。 In a fluorescent display device comprising a substrate, an electrode, and a fluorescent material,
A fluorescent display device, wherein the phosphor composition according to any one of claims 1 to 4 is used for at least a part of the fluorescent material.
前記蛍光材料として、請求項1〜4のうちのいずれかに記載の蛍光体組成物を使用することを特徴とする発光方法。 In a method of emitting a fluorescent material with a low-speed electron beam or ultraviolet rays,
The phosphor composition according to any one of claims 1 to 4 is used as the fluorescent material.
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