JP2006273929A - Fluorescent substance for electron beam excitation and electron beam excitation fluorescence emission element - Google Patents

Fluorescent substance for electron beam excitation and electron beam excitation fluorescence emission element Download PDF

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清 田村
Hisamitsu Takahashi
尚光 高橋
Naoto Hirosaki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorescent substance for electron beam excitation, having an excellent luminance lifetime, and to provide an electron beam excitation fluorescence emission element given by using the same. <P>SOLUTION: This fluorescent substance for the electron beam excitation comprises a crystal having a β-type silicon nitride crystal structure and composed of elements of Eu, Si, Al, O, and N and is expressed by composition formula: Eu<SB>a</SB>Si<SB>b</SB>Al<SB>c</SB>O<SB>d</SB>N<SB>e</SB>[a+b+c+d+e=1; and a, b, c, d and e satisfy conditions (1) to (5) as follows: (1) 0.00001≤a≤0.1; (2) 0.28≤b≤0.46; (3) 0.001≤c≤0.3; (4) 0.001≤d≤0.3; and (5) 0.4≤e≤0.62]. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子線の射突によって発光する蛍光体及びそれを用いた蛍光発光素子に係り、特に輝度寿命に優れた電子線励起用蛍光体及びこれを被着した陽極の駆動電圧が0. 1kV以上の電子線励起蛍光発光素子に関するものである。   The present invention relates to a phosphor that emits light by the impact of an electron beam and a fluorescent light emitting device using the phosphor, and the driving voltage of an electron beam excitation phosphor excellent in luminance life and an anode on which the phosphor is applied is 0. The present invention relates to an electron beam-excited fluorescent light emitting device of 1 kV or higher.

従来より、電界放出形陰極を電子源に用いた表示素子(Field Emission Display、以下「FED」と略す)及び熱電子放出形陰極を用いた蛍光表示素子(Vacuum Fluorescent Display、以下「VFD」と略す)等の表示装置において、各発光色を得るために種々の蛍光発光素子からなる蛍光体が用いられている。そして、電子線励起による表示装置用の緑色発光蛍光体としては、例えば特許文献1又は特許文献2に開示されるものが公知である。   Conventionally, a display device using a field emission cathode as an electron source (Field Emission Display, hereinafter abbreviated as “FED”) and a fluorescent display device using a thermionic emission cathode (hereinafter referred to as “VFD”) are abbreviated as “VFD”. In order to obtain each emission color, phosphors composed of various fluorescent light emitting elements are used. And as a green light emission fluorescent substance for display apparatuses by electron beam excitation, what is indicated by patent documents 1 or patent documents 2, for example is publicly known.

特許文献1には、A2 SiO5 :B蛍光体で表面における組成元素比(A+B)/Siが1.5〜2.5である緑色発光するA2 SiO5 :B蛍光体(但しAはY又はGd、BはCe又はTb)及びその製造方法について開示されている。また、特許文献2には、特許文献1の組成とは異なる緑色を発光する蛍光体として、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Alの蛍光体粉末について開示されている。 Patent Document 1, A 2 SiO 5: B phosphor composition elemental ratio in the surface at body (A + B) / Si is A 2 SiO 5 emitting green light is 1.5 to 2.5: B phosphor (where A is Y or Gd, B is Ce or Tb) and its production method is disclosed. Patent Document 2 discloses a phosphor powder of ZnS: Cu, Al, ZnS: Cu, Au, Al as a phosphor emitting green light different from the composition of Patent Document 1.

一方、従来の蛍光体は、高エネルギーを有する光や電子線等励起源を照射し、これによって励起されて発光するが、その結果、蛍光体の輝度が低下するという問題があった。そのため、輝度低下のない蛍光体が求められている。
このような要望に応えうる蛍光体を提供するために、例えば特許文献3のようなCa、Eu、Si、Al、O、N元素から構成され、それぞれ成分が特定の組成領域範囲を有するα−サイアロンを含有する蛍光体が提案されている。
On the other hand, conventional phosphors are irradiated with an excitation source such as light or electron beam having high energy, and are excited to emit light. As a result, there is a problem that the luminance of the phosphor is lowered. Therefore, there is a demand for a phosphor that does not have a decrease in luminance.
In order to provide a phosphor capable of meeting such a demand, for example, an α-comprising Ca, Eu, Si, Al, O, and N elements as disclosed in Patent Document 3, each of which has a specific composition region range. Phosphors containing sialon have been proposed.

また、非特許文献1には、β型Si3 4 やβ型サイアロンなどが開示されている。これらは、従来から耐熱材料として研究されているが、そこには本結晶に光学活性な元素を固溶させること及び固溶した結晶を蛍光体として使用することについて記載されている。 この結晶構造を持つ窒化物または酸窒化物としては、β型Si3 4 、β型Ge3 4 及びβ型サイアロン(Si6-z Alz z 8-z 、ただし0≦z≦4.2)などがあり、β型Si3 4 結晶構造はP63 またはP63 /mの対称性を持ち、理想原子位置を持つ構造として定義される。また、1700℃以下の合成温度では結晶中には金属元素を固溶せず、焼結助剤などとして添加した金属酸化物は粒界にガラス相を形成して残留することが知られている。 Non-Patent Document 1 discloses β-type Si 3 N 4 , β-type sialon, and the like. These have been conventionally studied as heat-resistant materials, and they describe that an optically active element is dissolved in the present crystal and that the dissolved solution is used as a phosphor. As nitrides or oxynitrides having this crystal structure, β-type Si 3 N 4 , β-type Ge 3 N 4 and β-type sialon (Si 6-z Al z O z N 8-z , where 0 ≦ z ≦ 4.2) and the like, and the β-type Si 3 N 4 crystal structure is defined as a structure having symmetry of P6 3 or P6 3 / m and having an ideal atomic position. Further, it is known that at a synthesis temperature of 1700 ° C. or lower, metal elements do not dissolve in the crystal, and the metal oxide added as a sintering aid or the like forms a glass phase at the grain boundary and remains. .

さらに、特許文献4によれば、紫外線を当てることにより500nmから550nmの範囲の波長に発光ピークをもつ蛍光体として、Tb、Yb、Agを添加したものが報告されている。
特開2001−271065号公報 特開2002−265942号公報 特開2005−8793号公報 特開昭60−206889号公報 CHONG−MIN WANG ほか4名“Journal of Materials Science” 1996年、31巻、5281〜5298ページ
Further, according to Patent Document 4, a phosphor having Tb, Yb, and Ag added as a phosphor having an emission peak at a wavelength in the range of 500 nm to 550 nm by applying ultraviolet rays is reported.
JP 2001-271065 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-265942 JP 2005-8793 A JP-A-60-206889 CHONG-MIN WANG and 4 others “Journal of Materials Science” 1996, 31 volumes, 5281-5298 pages

しかしながら、特許文献1に開示されるY2 SiO5:Tb蛍光体は寿命特性において発光効率の低下が著しく、またFEDではRGB蛍光体の劣化度合いに極端な差が生じるため、寿命時間が短いとともに色バランスがシフトするという問題があった。また、駆動電圧が3kV程度のFEDは、電子の浸入深さからメタルバックの使用が困難である。さらに、特許文献2に開示されるZnS:Cu,Alなどの硫黄を含有した蛍光体は、電子の射突で硫黄が飛散し電子源を汚染するためエミッション能力が低下し、デバイスとしての寿命を悪化させる問題がある。 However, the Y 2 SiO 5: Tb phosphor disclosed in Patent Document 1 has a significant decrease in light emission efficiency in the lifetime characteristics, and the FED has an extreme difference in the degree of degradation of the RGB phosphor. There was a problem that the color balance shifted. In addition, it is difficult to use a metal back for an FED having a driving voltage of about 3 kV because of the penetration depth of electrons. Furthermore, the phosphor containing ZnS: Cu, Al or the like disclosed in Patent Document 2 has an emission capability that is reduced because sulfur is scattered by electron impact and contaminates the electron source, and the lifetime of the device is reduced. There are problems that make it worse.

また、特許文献3または非特許文献1に開示されるサイアロン蛍光体に関する技術において、電界放出素子などの蛍光表示管に関する具体的な開示はされていない。   In addition, in the technology relating to the sialon phosphor disclosed in Patent Document 3 or Non-Patent Document 1, there is no specific disclosure regarding a fluorescent display tube such as a field emission device.

また特許文献4に開示されるTbを添加した蛍光体は、様々な波長成分を含むためディスプレイや蛍光表示管用の緑色蛍光体としては適さず、また発光寿命が長いため残像が残りディスプレイ用途には適し難い。そして、YbやAgを添加したものは輝度が低いという問題もあった。   Further, the phosphor added with Tb disclosed in Patent Document 4 contains various wavelength components, so it is not suitable as a green phosphor for a display or a fluorescent display tube, and an afterimage remains because of its long emission lifetime. It is difficult to fit. And the thing which added Yb and Ag also had the problem that a brightness | luminance was low.

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、劣化度合いが少なく寿命時間とともに色バランスがシフトしない電子線励起用蛍光体及び電子線励起蛍光発光素子を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electron beam excitation phosphor and an electron beam excitation fluorescent light-emitting element that have a low degree of deterioration and do not shift in color balance with the lifetime. Is.

上記した目的を達成するために、請求項1記載の電子線励起用蛍光体は、電子線を照射することにより500nmから550nmの間の波長にピークを持つ蛍光を発するβ型窒化ケイ素結晶構造を有するEuが固溶したβ型サイアロン結晶を含有することを特徴とする。   To achieve the above object, the phosphor for electron beam excitation according to claim 1 has a β-type silicon nitride crystal structure that emits fluorescence having a peak at a wavelength between 500 nm and 550 nm when irradiated with an electron beam. It contains a β-type sialon crystal in which Eu is dissolved.

請求項2記載の電子線励起用蛍光体は、請求項1項記載の電子線励起用蛍光体において、組成式Eua Sib Alc d Ne(式中、a+b+c+d+e=1とする)で表され、式中のa、b、c、d、eが、
0.00001≦ a ≦0.01
0.28≦ b ≦0.46
0.001≦ c ≦0.3
0.001≦ d ≦0.3
0.4≦ e ≦0.62
の条件を満たすβ型サイアロン結晶を含有することを特徴とする。
The phosphor for electron beam excitation according to claim 2 is represented by the composition formula Eu a Si b Al c O d Ne (where a + b + c + d + e = 1) in the phosphor for electron beam excitation according to claim 1. A, b, c, d, e in the formula
0.00001 ≦ a ≦ 0.01
0.28 ≦ b ≦ 0.46
0.001 ≦ c ≦ 0.3
0.001 ≦ d ≦ 0.3
0.4 ≦ e ≦ 0.62
It contains a β-type sialon crystal that satisfies the following conditions.

請求項3記載の電子線励起蛍光発光素子は、請求項1または2記載の電子線励起用蛍光体を用いたことを特徴とする。   The electron beam excited fluorescent light emitting device according to claim 3 is characterized in that the electron beam excited phosphor according to claim 1 or 2 is used.

請求項4記載の電子線励起蛍光発光素子は、請求項3記載の電子線励起蛍光発光素子において、前記電子線励起蛍光発光素子が電界発光素子であることを特徴とする。   The electron beam excited fluorescent light emitting device according to claim 4 is the electron beam excited fluorescent light emitting device according to claim 3, wherein the electron beam excited fluorescent light emitting device is an electroluminescent device.

請求項5記載の電子線励起蛍光発光素子は、請求項3記載の電子線励起蛍光発光素子において、前記電子線励起蛍光発光素子が蛍光表示管であることを特徴とする。   The electron beam excited fluorescent light emitting device according to claim 5 is the electron beam excited fluorescent light emitting device according to claim 3, wherein the electron beam excited fluorescent light emitting device is a fluorescent display tube.

本発明の電子線励起用蛍光体及び電子線励起蛍光発光素子によれば、0.1kV以上の駆動電圧において劣化度合いが少なく、輝度寿命の優れた緑色の電子線励起用蛍光体を提供することができるとともに、FEDやVFDなどの表示装置に用いる電子線励起用蛍光発光素子に用いた場合、輝度寿命に優れているため、RGBの色のバランスのシフトを抑制する効果を奏する。   According to the electron beam excitation phosphor and the electron beam excitation fluorescent light emitting device of the present invention, it is possible to provide a green electron beam excitation phosphor that has a low degree of deterioration at a driving voltage of 0.1 kV or more and has an excellent luminance life. In addition, when used in an electron beam-excited fluorescent light-emitting element used in a display device such as an FED or VFD, the luminance life is excellent, so that an effect of suppressing a shift in RGB color balance is achieved.

以下、本発明の実施の形態について、添付した図面を参照しながら具体的に説明する。図1は本発明の電子線励起用蛍光体を用いた電子線励起蛍光発光素子と従来の蛍光発光素子とのアノード電圧−アノード電流を比較したグラフ、図2は同電子線励起蛍光発光素子と従来の表示素子との発光効率を比較したグラフ、図3は同電子線励起蛍光発光素子と従来の表示素子とのエミッション能力を比較したグラフ、図4は同電子線励起蛍光発光素子と従来の表示素子との色度変化量を示す図表、図5は一般的なFEDの断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a graph comparing the anode voltage-anode current of an electron beam excited fluorescent light emitting device using the phosphor for electron beam excitation of the present invention and a conventional fluorescent light emitting device, and FIG. FIG. 3 is a graph comparing the emission efficiency of the conventional display element, FIG. 3 is a graph comparing the emission capabilities of the electron beam excited fluorescent light emitting element and the conventional display element, and FIG. 4 is a graph comparing the electron beam excited fluorescent light emitting element and the conventional display element. FIG. 5 is a cross-sectional view of a general FED, and FIG. 5 is a chart showing the amount of change in chromaticity with the display element.

本発明の電子線励起用蛍光体は、β型窒化ケイ素結晶構造を有する結晶であり、Euが固溶したβ型サイアロン結晶を主成分として含んでなるものである。β型窒化ケイ素結晶構造は、X線回折や中性子線回折により同定することができ、純粋なβ型Si3 4 と同一の回折を示す物質の他に、構成元素が他の元素と置き換わることにより格子定数が変化したものもβ型窒化ケイ素結晶構造である。β型サイアロンとはβ- Si3 4 結晶のSiの一部がAlで、Nの一部がOで置換された構造であり、一般に、Si、Al、O、Nを含みβ型窒化ケイ素結晶構造を有する結晶である。 The phosphor for electron beam excitation of the present invention is a crystal having a β-type silicon nitride crystal structure, and includes a β-type sialon crystal in which Eu is dissolved as a main component. The β-type silicon nitride crystal structure can be identified by X-ray diffraction and neutron diffraction, and in addition to substances exhibiting the same diffraction as pure β-type Si 3 N 4 , constituent elements are replaced with other elements. Those whose lattice constants are changed by the above are also β-type silicon nitride crystal structures. β-sialon is a structure in which part of Si in β-Si 3 N 4 crystal is Al and part of N is replaced by O. Generally, β-type silicon nitride contains Si, Al, O, and N. A crystal having a crystal structure.

そして、本願発明者等は、電界放出形素子はアノード電圧が数百V〜数kVに設定されるため、種々の蛍光体試料を用いた実験研究の結果、高電圧の電子の射突によって分解飛散しにくいために電界放出形素子用緑色発光蛍光体としてはサイアロン蛍光体が有望であることを知得し、さらに緑色発光のものについて鋭意研究したところ、蛍光体としてβ型窒化ケイ素結晶構造を有するEuが固溶したβ型サイアロン結晶を含有する蛍光体を採用するという新規な着想を得た。   The inventors of the present invention have found that the field emission element has an anode voltage set to several hundred volts to several kV, and as a result of experimental research using various phosphor samples, it is decomposed by high-voltage electron impact. It was found that sialon phosphors are promising as green light-emitting phosphors for field emission devices because they are difficult to scatter, and further research on green light-emitting phosphors revealed that β-type silicon nitride crystal structures were used as phosphors. A novel idea of adopting a phosphor containing β-sialon crystal in which Eu is dissolved is obtained.

本発明においては、β型Si3 4 結晶構造を持ち、Eu、Si、Al、O、Nの元素を含む結晶であれば、組成の種類を特に規定しないが、次の組成でβ型サイアロンの含有割合が高く、輝度が高い緑色蛍光体が得られる。組成式は、Eua Sib Alc d e (式中、a+b+c+d+e=1とする)で示され、a、b、c、d、eは、下記(1)〜(5)の条件を全て満たす値から適宜選択される。
(1):0.00001≦ a ≦0.1
(2):0.28≦ b ≦0.46
(3):0.001≦ c ≦0.3
(4):0.001≦ d ≦0.3
(5):0.4≦ e ≦0.62
In the present invention, the type of composition is not particularly limited as long as it has a β-type Si 3 N 4 crystal structure and contains elements of Eu, Si, Al, O, and N, but the β-type sialon has the following composition: A green phosphor having a high content ratio and high luminance is obtained. The composition formula is represented by Eu a Si b Al c O d Ne (where a + b + c + d + e = 1), and a, b, c, d, and e satisfy the following conditions (1) to (5): It is appropriately selected from values that satisfy all.
(1): 0.00001 ≦ a ≦ 0.1
(2): 0.28 ≦ b ≦ 0.46
(3): 0.001 ≦ c ≦ 0.3
(4): 0.001 ≦ d ≦ 0.3
(5): 0.4 ≦ e ≦ 0.62

組成式中のaは、発光中心となる元素Euの添加量を表す。a値が0.00001より小さいと発光中心となるEuの数が少ないため発光輝度が低下する。また、0.1より大きいとEuイオン間の干渉により濃度消光を起こして輝度が低下する。原子比で0.00001≦a≦0.1となるようにするのがよい。   In the composition formula, a represents the amount of addition of the element Eu serving as the emission center. If the a value is smaller than 0.00001, the number of Eus that are the emission center is small, and the emission luminance is lowered. On the other hand, if the ratio is larger than 0.1, concentration quenching occurs due to interference between Eu ions, and the luminance decreases. The atomic ratio is preferably 0.00001 ≦ a ≦ 0.1.

組成式中のbはSiの量であり、原子比で0.28≦b≦0.46となるようにするのがよい。また、組成式中のcはAlの量であり、原子比で0.001≦c≦0.3となるようにするのがよい。
そして、bとcの値の合計は、0.41≦b+c≦0.44となるようにするのが好ましく、特に好ましくは0.429がよい。なお、b及びc値がこの範囲をはずれるとβ型サイアロン以外の結晶相の生成割合が増え、緑色の発光強度が低下する。
In the composition formula, b is the amount of Si, and it is preferable that the atomic ratio is 0.28 ≦ b ≦ 0.46. Further, c in the composition formula is the amount of Al, and it is preferable that the atomic ratio is 0.001 ≦ c ≦ 0.3.
The total value of b and c is preferably 0.41 ≦ b + c ≦ 0.44, particularly preferably 0.429. When the b and c values are out of this range, the generation rate of the crystal phase other than β-sialon increases and the green emission intensity decreases.

組成式中のdは酸素の量であり、原子比で0.001≦d≦0.3となるようにするのがよい。また、組成式中のeは窒素の量であり、原子比で0.54≦e≦0.62となるようにするのがよい。
そして、dとeの値の合計は、0.56≦d+e≦0.59となるようにするのが好ましく、特に好しくは0.571がよい。なお、d及びe値がこの範囲をはずれるとβ型サイアロン以外の結晶相の生成割合が増え、緑色の発光強度が低下する。
In the composition formula, d is the amount of oxygen, and it is preferable that the atomic ratio is 0.001 ≦ d ≦ 0.3. Further, e in the composition formula is the amount of nitrogen, and it is preferable that the atomic ratio is 0.54 ≦ e ≦ 0.62.
The total value of d and e is preferably 0.56 ≦ d + e ≦ 0.59, particularly preferably 0.571. When the d and e values are out of this range, the generation ratio of the crystal phase other than β-sialon increases, and the green emission intensity decreases.

次に、β型サイアロン蛍光体の組成及び製造方法の一例を示す。なお、以下に示す製造方法は一例であり、これに限定されることはない。   Next, an example of the composition and manufacturing method of the β-type sialon phosphor will be described. In addition, the manufacturing method shown below is an example and is not limited to this.

原料粉末は、平均粒径0.5μm、酸素含有量0.93重量%、α型含有量92%の窒化ケイ素粉末、比表面積3.3m2 /g、酸素含有量0.79%の窒化アルミニウム粉末、純度99.9%の酸化ユーロピュウム粉末を用いた。   The raw material powder is silicon nitride powder having an average particle size of 0.5 μm, oxygen content of 0.93% by weight, α-type content of 92%, aluminum nitride powder having a specific surface area of 3.3 m 2 / g and oxygen content of 0.79%. Europium oxide powder having a purity of 99.9% was used.

組成式Eu0.00296 Si0.41395 Al0.01334 0.00444 0.56528 で示される化合物を得るべく、窒化ケイ素粉末と窒化アルミニウム粉末と酸化ユーロピウム粉末とを、各々94.77重量%、2.68重量%、2.556重量%となるように秤量し、窒化ケイ素焼結体製のポットと窒化ケイ素焼結体製のボールとn−ヘキサンを用いて湿式ボールミルにより2時間混合した。 In order to obtain a compound represented by the composition formula Eu 0.00296 Si 0.41395 Al 0.01334 O 0.00444 N 0.56528 , silicon nitride powder, aluminum nitride powder and europium oxide powder were respectively 94.77 wt%, 2.68 wt% and 2.556 wt%. It weighed so that it might become weight%, and mixed for 2 hours with the wet ball mill using the pot made from a silicon nitride sintered compact, the ball made from a silicon nitride sintered compact, and n-hexane.

ロータリーエバポレータによりn−ヘキサンを除去し、混合粉体の乾燥物を得た。得られた混合物をメノウ乳鉢と乳棒を用いて粉砕した後に500μmのふるいを通すことで流動性に優れる粉体凝集体を得た。この粉体凝集体を直径60mm高さ35mmの大きさの窒化ホウ素製るつぼに自然落下させて、試料を投入した。   N-Hexane was removed by a rotary evaporator to obtain a dry product of the mixed powder. The obtained mixture was pulverized using an agate mortar and pestle and then passed through a 500 μm sieve to obtain a powder aggregate having excellent fluidity. The powder agglomerate was naturally dropped into a boron nitride crucible having a diameter of 60 mm and a height of 35 mm, and a sample was charged.

次に、るつぼを黒鉛抵抗加熱方式の電気炉にセットした。焼成操作は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から800℃まで毎時500℃の速度で加熱し、800℃で純度が99.999体積%の窒素を導入して圧力を1MPaとし、毎時500℃で2000℃まで昇温し、2000℃で8時間保持した。   Next, the crucible was set in a graphite resistance heating type electric furnace. In the firing operation, first, the firing atmosphere is evacuated by a diffusion pump, heated from room temperature to 800 ° C. at a rate of 500 ° C. per hour, introduced with nitrogen having a purity of 99.999% by volume at 800 ° C. and a pressure of 1 MPa, The temperature was raised to 2000 ° C. at 500 ° C. per hour and held at 2000 ° C. for 8 hours.

そして、合成した試料をメノウの乳鉢を用いて粉末に粉砕し、CuのKα線を用いた粉末X 線回折測定(XRD)を行った。その結果、得られたチャートは、β型窒化ケイ素構造を有していた。   The synthesized sample was pulverized into powder using an agate mortar, and powder X-ray diffraction measurement (XRD) using Cu Kα rays was performed. As a result, the obtained chart had a β-type silicon nitride structure.

このように作製したβ型サイアロン蛍光体を用い、VFDによるCL(カソードルミネッセンス)評価を行った。   Using the β-sialon phosphor thus produced, CL (cathode luminescence) evaluation by VFD was performed.

図1に示すように、エチルセルロースをブチルカルブトールに溶解した有機溶媒にβ型サイアロン蛍光体を混合したペーストを使用して蛍光体をアノード電極に形成し、VFDを作製して評価したところ、アノード電圧を約250V以上に印加して初めてアノードに電流が流れて発光が確認できた(図中A線)。また、比較の為にY2 SiO5:Tb蛍光体について同様に評価したところ、アノード電圧が80V位でアノードに電流が流れて発光が確認できた(図中B線)。そこで、β型サイアロン蛍光体に、導電剤としてZnOを蛍光体に対して5wt%混入して評価したところ、アノード電流の流れ出し電圧は約10Vと低くなり、発光も確認できた(図中C線)。 As shown in FIG. 1, a phosphor was formed on an anode electrode using a paste obtained by mixing β-sialon phosphor in an organic solvent in which ethyl cellulose was dissolved in butyl carbitol, and VFD was produced and evaluated. Only when the voltage was applied to about 250 V or more, current flowed through the anode, and light emission was confirmed (A line in the figure). For comparison, the Y 2 SiO 5 : Tb phosphor was evaluated in the same manner. As a result, a current flowed through the anode at an anode voltage of about 80 V, and light emission was confirmed (B line in the figure). Therefore, when β-sialon phosphor was mixed with ZnO as a conductive agent in an amount of 5 wt% with respect to the phosphor, the anode current flow-out voltage was reduced to about 10 V, and light emission was confirmed (C line in the figure). ).

次に、β型サイアロン蛍光体に、導電剤としてZnOを蛍光体に対して5wt%混入してエチルセルロースをブチルカルブトールに溶解した有機溶媒と、混入した蛍光体ペーストとを使用した蛍光体をアノード電極に形成し、FEDを作製して評価した。なお、駆動条件は、加速電圧3kV,デューティ1/240のパルス駆動,電流密度8 mA/cm2 で実施した。 Next, a phosphor using a β-sialon phosphor, an organic solvent in which 5 wt% of ZnO as a conductive agent is mixed in the phosphor and ethyl cellulose is dissolved in butyl carbitol, and a phosphor paste mixed therein is used as an anode. An FED was formed and evaluated on an electrode. The drive conditions were an acceleration voltage of 3 kV, a pulse drive with a duty of 1/240, and a current density of 8 mA / cm 2 .

図2は、上記駆動条件における発光効率の半減時間を相対比で表したものである。比較例1はY2 SiO5:Tb蛍光体を使用した蛍光発光素子、比較例2はZnS:Cu,Al蛍光体とし、Y2 SiO5:Tb蛍光体を1.0の基準とした。図2に示すように、比較例1が1.0、比較例2が3.0であるのに対し、本実施例は約5.5であった。これにより、本実施例は、比較例1と比較して約5.5倍、比較例2と比較して約1.83倍近く発光効率が向上したことを示す。 FIG. 2 shows the half-life of the luminous efficiency under the above driving conditions as a relative ratio. Comparative Example 1 was a fluorescent light emitting device using a Y 2 SiO 5 : Tb phosphor, Comparative Example 2 was a ZnS: Cu, Al phosphor, and Y 2 SiO 5 : Tb phosphor was a standard of 1.0. As shown in FIG. 2, the comparative example 1 was 1.0 and the comparative example 2 was 3.0, whereas the present example was about 5.5. As a result, this example shows that the luminous efficiency is improved by about 5.5 times compared to Comparative Example 1 and about 1.83 times compared to Comparative Example 2.

図3は、同様の駆動条件で、エミッション能力の半減時間を相対比で表したものである。比較例1はY2 SiO5:Tb蛍光体を使用した蛍光発光素子、比較例2はZnS:Cu,Al蛍光体を使用した蛍光発光素子とし、Y2 SiO5:Tb蛍光体を1.0の基準とした。図3に示すように、比較例1が1.0、比較例2が0.21であるのに対し、本実施例の蛍光発光素子は約1.22であった。これにより、本実施例は、比較例1と比較して約1.22倍、比較例2と比較して約6.0倍近くエミッション能力が向上したことを示す。 FIG. 3 shows the half-life of emission capability as a relative ratio under the same driving conditions. Comparative Example 1 is a fluorescent light emitting device using a Y 2 SiO 5 : Tb phosphor, Comparative Example 2 is a fluorescent light emitting device using a ZnS: Cu, Al phosphor, and Y 2 SiO 5 : Tb phosphor is 1.0. The standard of As shown in FIG. 3, the comparative example 1 was 1.0 and the comparative example 2 was 0.21, whereas the fluorescent light emitting device of this example was about 1.22. As a result, this example shows that the emission capability is improved by about 1.22 times compared to Comparative Example 1 and about 6.0 times compared with Comparative Example 2.

図4は、FED全点灯における寿命試験2000h後の色度変化量を示したものである。本実施例の蛍光発光素子は、比較例1のY2 SiO5:Tb蛍光体を使用した蛍光発光素子及び比較例2のZnS:Cu,Al蛍光体を使用した蛍光発光素子と比較し、色度変化が少なく寿命安定性に優れていることが分かる。 FIG. 4 shows the amount of change in chromaticity after 2000 hours of life test in full lighting of the FED. The fluorescent light-emitting device of this example was compared with the fluorescent light-emitting device using the Y 2 SiO 5 : Tb phosphor of Comparative Example 1 and the fluorescent light-emitting device using the ZnS: Cu, Al phosphor of Comparative Example 2, It can be seen that there is little change in degree and that the life stability is excellent.

以下、上述した本発明を実施例によって更に具体的に説明する。なお、下記の各実施例は、本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. It should be noted that each of the following embodiments is not of a nature that limits the present invention, and any design changes that fall within the spirit of the preceding and following descriptions are within the technical scope of the present invention.

(実施例1)
図5は一般的な構成のFEDを示す。陽極基板1と陰極基板2を対面させて周囲を封止した外囲器を有している。電子源である電界放出陰極3(FEC)は陰極基板2の内面に形成され、発光部である陽極4は陰極基板2に対面する陽極基板1の内面に形成されている。FEC3は、陰極基板2に形成された陰極導体5と、その上に形成された絶縁層6と、その上に形成されたゲート7と、絶縁層6とゲート7に形成されたホール8と、ホール8内の陰極導体5上に形成されたコーン形状のエミッタ9を有している。陽極4は、陽極基板1に陽極導体として形成された例えばITOなどの透明導電膜10と、その上に形成された蛍光体層11から構成されている。FEC3から放出された電子は陽極4の蛍光体層11に射突してこれを発光させる。蛍光体層11の発光は、透光性の透明導電膜10と陽極基板1を介して陽極基板1の外側から観察される。
Example 1
FIG. 5 shows a general configuration FED. An envelope having an anode substrate 1 and a cathode substrate 2 facing each other and sealed around the periphery is provided. A field emission cathode 3 (FEC) that is an electron source is formed on the inner surface of the cathode substrate 2, and an anode 4 that is a light emitting portion is formed on the inner surface of the anode substrate 1 facing the cathode substrate 2. The FEC 3 includes a cathode conductor 5 formed on the cathode substrate 2, an insulating layer 6 formed thereon, a gate 7 formed thereon, a hole 8 formed in the insulating layer 6 and the gate 7, It has a cone-shaped emitter 9 formed on the cathode conductor 5 in the hole 8. The anode 4 is composed of a transparent conductive film 10 such as ITO formed as an anode conductor on the anode substrate 1 and a phosphor layer 11 formed thereon. The electrons emitted from the FEC 3 strike the phosphor layer 11 of the anode 4 to emit light. The light emission of the phosphor layer 11 is observed from the outside of the anode substrate 1 through the translucent transparent conductive film 10 and the anode substrate 1.

そして、上記構成からなるFEDに、前述したβ型サイアロン蛍光体で表される緑色発光する蛍光体に導電剤として平均粒径0.5μmのZnO微粒子を5wt%混合し、エチルセルロースとブチルカルビトールからなる溶媒に分散しペーストとした蛍光体ペーストを実装して寿命特性の評価を行なった。比較のため、Y2 SiO5:Tb、ZnS:Cu,Al蛍光体もそれぞれ別のFEDを作製して同じ条件下で点灯して評価して比較した結果、実施例1は比較例1または比較例2に比べて寿命安定性に優れていることが確認された。 Then, 5 wt% of ZnO fine particles having an average particle diameter of 0.5 μm as a conductive agent are mixed in the FED having the above-described configuration with the phosphor emitting green light represented by the β-type sialon phosphor described above, from ethyl cellulose and butyl carbitol. A life-cycle characteristic was evaluated by mounting a phosphor paste dispersed in a solvent as a paste. For comparison, Y 2 SiO 5 : Tb, ZnS: Cu, and Al phosphors were also manufactured and evaluated under the same conditions by lighting different FEDs. Compared to Example 2, it was confirmed that the life stability was excellent.

(実施例2)
β型サイアロン蛍光体で表される緑色発光する蛍光体に導電剤として平均粒径0.5μmのSnO2 微粒子を5wt%混合した。これをエチルセルロースとブチルカルビトールからなる溶媒に分散しペーストとした。そして、この蛍光体ペーストを使用し、実施例1と同様、FEDに実装して寿命特性の評価を行なった結果、実施例2においても実施例1と同様の効果が得られた。
(Example 2)
A phosphor emitting green light represented by a β-type sialon phosphor was mixed with 5 wt% of SnO 2 fine particles having an average particle diameter of 0.5 μm as a conductive agent. This was dispersed in a solvent composed of ethyl cellulose and butyl carbitol to obtain a paste. As a result of using this phosphor paste and mounting it on an FED and evaluating the life characteristics as in Example 1, the same effect as in Example 1 was obtained in Example 2.

(実施例3)
β型サイアロン蛍光体で表される緑色発光する蛍光体に導電剤として平均粒径0.5μmのZnOを5wt%混合した。これをエチルセルロースとブチルカルビトールからなる溶媒に分散しペーストとした。そして、蛍光体ペーストを使用してVFDを作製してアノード電極に50V印加したところ、実用的な輝度で緑色の発光が得られた。
(Example 3)
A phosphor emitting green light represented by a β-type sialon phosphor was mixed with 5 wt% of ZnO having an average particle diameter of 0.5 μm as a conductive agent. This was dispersed in a solvent composed of ethyl cellulose and butyl carbitol to obtain a paste. When a VFD was prepared using the phosphor paste and 50 V was applied to the anode electrode, green light emission was obtained with practical luminance.

(実施例4)
β型サイアロン蛍光体で表される緑色発光する蛍光体に導電剤として平均粒径0.5μmのSnO2 微粒子を5wt%混合した。これをエチルセルロースとブチルカルビトールからなる溶媒に分散しペーストとした。これをエチルセルロースとブチルカルビトールからなる溶媒に分散しペーストとした。そして、蛍光体ペーストを使用してVFDを作製してアノード電極に50V印加したところ、実施例3と同様に実用的な輝度で緑色の発光が得られた。
Example 4
A phosphor emitting green light represented by a β-type sialon phosphor was mixed with 5 wt% of SnO 2 fine particles having an average particle diameter of 0.5 μm as a conductive agent. This was dispersed in a solvent composed of ethyl cellulose and butyl carbitol to obtain a paste. This was dispersed in a solvent composed of ethyl cellulose and butyl carbitol to obtain a paste. When a VFD was prepared using the phosphor paste and 50 V was applied to the anode electrode, green light emission was obtained with practical luminance as in Example 3.

このように、上述した電子線励起用蛍光体及び電子線励起蛍光発光素子は、0.1kV以上の駆動電圧において輝度寿命の優れた緑色の電子線励起用蛍光体を提供することができる。また、FEDやVFDなどの表示装置に用いる電子線励起用蛍光発光素子に用いた場合、輝度寿命に優れているため、RGBの色のバランスのシフトを抑制する効果を奏する。   As described above, the electron beam excitation phosphor and the electron beam excitation fluorescent light emitting element described above can provide a green electron beam excitation phosphor excellent in luminance life at a driving voltage of 0.1 kV or more. In addition, when used in an electron beam excitation fluorescent light-emitting element used in a display device such as an FED or VFD, the luminance life is excellent, and thus an effect of suppressing a shift in RGB color balance is achieved.

ところで、結晶相としてβ型Si3 4 結晶構造を持つサイアロン結晶の単相から構成されることが望ましいが、これに限定されることはなく、例えば特性が低下しない範囲内の他の結晶相やアモルファス相との混合物から構成することもできる。この場合、β型Si3 4 結晶構造を持つサイアロン結晶の含有量が50質量%以上であることが高い輝度を得るために望ましい。 By the way, it is desirable that the crystal phase is composed of a single phase of a sialon crystal having a β-type Si 3 N 4 crystal structure, but the present invention is not limited to this. For example, other crystal phases within a range in which characteristics do not deteriorate Or a mixture with an amorphous phase. In this case, the content of sialon crystals having a β-type Si 3 N 4 crystal structure is preferably 50% by mass or more in order to obtain high luminance.

以上、本発明を用いて最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術等はすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。   As mentioned above, although the best form was demonstrated using this invention, this invention is not limited with the description and drawing by this form. That is, it is a matter of course that all other forms, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on this form are included in the scope of the present invention.

本発明の電子線励起用蛍光体を用いた電子線励起蛍光発光素子と従来の蛍光発光素子とのアノード電圧−アノード電流を比較したグラフである。It is the graph which compared the anode voltage-anode current of the electron beam excitation fluorescence light emitting element using the fluorescent substance for electron beam excitation of this invention, and the conventional fluorescence light emission element. 同電子線励起蛍光発光素子と従来の蛍光発光素子との発光効率を比較したグラフである。It is the graph which compared the luminous efficiency of the electron beam excitation fluorescence light emitting element and the conventional fluorescence light emitting element. 同電子線励起蛍光発光素子と従来の蛍光発光素子とのエミッション能力を比較したグラフである。It is the graph which compared the emission capability of the same electron beam excitation fluorescence light emitting element and the conventional fluorescence light emission element. 同電子線励起蛍光発光素子と従来の表示素子との色度変化量を示す図表である。It is a table | surface which shows the amount of chromaticity changes of the electron beam excitation fluorescence light emitting element and the conventional display element. 一般的なFEDの断面図である。It is sectional drawing of a general FED.

符号の説明Explanation of symbols

1 陽極基板
2 陰極基板
3 電界放出素子(FEC)
4 陽極
5 陰極導体
6 絶縁層
7 ゲート
8 ホール
9 エミッタ
10 陽極導体
11 蛍光体層
1 Anode substrate 2 Cathode substrate 3 Field emission device (FEC)
4 Anode 5 Cathode conductor 6 Insulating layer 7 Gate 8 Hole 9 Emitter 10 Anode conductor 11 Phosphor layer

Claims (5)

電子線を照射することにより500nmから550nmの間の波長にピークを持つ蛍光を発するβ型窒化ケイ素結晶構造を有するEuが固溶したβ型サイアロン結晶を含有することを特徴とする電子線励起用蛍光体。 It contains a β-sialon crystal in which Eu having a β-type silicon nitride crystal structure that emits fluorescence having a peak at a wavelength between 500 nm and 550 nm when irradiated with an electron beam. Phosphor. 組成式Eua Sib Alc d Ne(式中、a+b+c+d+e=1とする)で表され、式中のa、b、c、d、eが、
0.00001≦ a ≦0.01
0.28≦ b ≦0.46
0.001≦ c ≦0.3
0.001≦ d ≦0.3
0.4≦ e ≦0.62
の条件を満たすβ型サイアロン結晶を含有することを特徴とする請求項1記載の電子線励起用蛍光体。
It is represented by a composition formula Eu a Si b Al c O d Ne (where a + b + c + d + e = 1), and a, b, c, d, e in the formula are
0.00001 ≦ a ≦ 0.01
0.28 ≦ b ≦ 0.46
0.001 ≦ c ≦ 0.3
0.001 ≦ d ≦ 0.3
0.4 ≦ e ≦ 0.62
The phosphor for electron beam excitation according to claim 1, comprising a β-type sialon crystal that satisfies the following condition.
請求項1または2記載の電子線励起用蛍光体を用いたことを特徴とする電子線励起蛍光発光素子。 3. An electron beam-excited fluorescent light-emitting element using the electron beam excitation phosphor according to claim 1 or 2. 前記電子線励起蛍光発光素子が電界発光素子であることを特徴とする請求項3記載の電子線励起用蛍光発光素子。 The fluorescent light emitting device for electron beam excitation according to claim 3, wherein the electron beam excited fluorescent light emitting device is an electroluminescent device. 前記電子線励起蛍光発光素子が蛍光表示管であることを特徴とする請求項3記載の電子線励起蛍光発光素子。 4. The electron beam excited fluorescent light emitting device according to claim 3, wherein the electron beam excited fluorescent light emitting device is a fluorescent display tube.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011140665A (en) * 2011-04-08 2011-07-21 Sharp Corp Phosphor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005255895A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 National Institute For Materials Science Phosphor and its manufacturing method
WO2006016711A1 (en) * 2004-08-11 2006-02-16 National Institute For Materials Science Phosphor, method for producing same and light-emitting device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005255895A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 National Institute For Materials Science Phosphor and its manufacturing method
WO2006016711A1 (en) * 2004-08-11 2006-02-16 National Institute For Materials Science Phosphor, method for producing same and light-emitting device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011140665A (en) * 2011-04-08 2011-07-21 Sharp Corp Phosphor

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