JP2009155546A - 青色発光蛍光体粒子 - Google Patents
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Abstract
【課題】基本組成式がＭｅＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+で表される、ディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子（但し、Ｍｅは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選ばれる一種以上のアルカリ土類金属元素）のＸｅ2分子線（波長１７２ｎｍの真空紫外線）の励起による発光輝度を向上させる。
【解決手段】青色発光蛍光体粒子の表面を、厚さが２〜２０ｎｍの範囲にあるアモルファス二酸化珪素層で被覆する。
【選択図】なし
【解決手段】青色発光蛍光体粒子の表面を、厚さが２〜２０ｎｍの範囲にあるアモルファス二酸化珪素層で被覆する。
【選択図】なし
Description
本発明は、基本組成式がＭｅＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+で表される、ディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子に関し、特にＸｅ2分子線に相当する波長１７２ｎｍの真空紫外線の励起による発光輝度が向上した青色発光蛍光体粒子に関する。
カラー表示のプラズマディスプレイパネル（以下、単にＰＤＰという）は、希ガスの放電により発生した真空紫外線を蛍光体に照射して、蛍光体を励起させることにより、青色、緑色、赤色の可視光を得て、その組み合わせにより画像を表示する。希ガスとしては、一般にＸｅ（キセノン）とＮｅ（ネオン）との混合ガスが用いられている。この混合ガスでは、Ｘｅが放電ガスであり、Ｎｅはバッファガスである。Ｘｅの放電により発生する主な真空紫外線は、波長１４７ｎｍのＸｅの共鳴線と、波長１７２ｎｍ（１７３ｎｍと記載されている文献もある）のＸｅ2の分子線である。通常、蛍光体の発光に利用されるのは、波長１４７ｎｍのＸｅ共鳴線である。
このようなＰＤＰに用いられる青色発光用の蛍光体粒子としては、基本組成式がＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+で表されるＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子や、基本組成式がＭｅＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+で表される、ディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子（但し、Ｍｅは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選ばれる一種以上のアルカリ土類金属元素）が知られている。
ディオプサイド結晶構造の青色発光蛍光体粒子は、ＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子と比べて、結晶構造が安定で経時的な安定性が高いという利点がある。しかし、ディオプサイド結晶構造の青色発光蛍光体粒子は、ＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子と比べて、発光輝度が低いという問題がある。
特に最近では、ＰＤＰの発光効率を向上させることを目的として、希ガス中のＸｅガスの割合を多くする傾向にある。この希ガス中のＸｅガスの割合が多くなると、Ｘｅの放電により発生する真空紫外線は、波長１７２ｎｍの分子線の割合が多くなる。このため、波長１７２ｎｍの真空紫外線での励起による発光輝度を向上させることが重要である。
波長１７２ｎｍの真空紫外線での励起による発光輝度が向上したディオプサイド結晶構造の青色発光蛍光体粒子として、特許文献１には、カルシウム源粉末、ユウロピウム源粉末、マグネシウム源粉末及び珪素源粉末を、所定量のフッ素源と共に還元性雰囲気下にて加熱焼成して製造した、一般式がＣａＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+で表される青色発光蛍光体粒子が開示されている。この特許文献１によれば、フッ素源の量を最適化することによって、波長１７２ｎｍの真空紫外線での励起による発光輝度が１０〜３０％程度向上する。しかしながら、実施例に記載されている青色発光蛍光体粒子の発光輝度は、ＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子の発光輝度１００とした相対値で４９〜５５であり、従ってディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子については、さらなる発光輝度の向上が望まれる。
特開２００７−２１７５１０号公報
本発明の目的は、特にＸｅ2分子線の励起による発光輝度が向上した基本組成式がＭｅＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+で表される、ディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体を提供することにある。
本発明は、基本組成式がＭｅＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+で表される、ディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子（但し、Ｍｅは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選ばれる一種以上のアルカリ土類金属元素）であって、厚さが２〜２０ｎｍの範囲にあるアモルファス二酸化珪素層で表面が被覆されていることを特徴とする青色発光蛍光体粒子にある。
アモルファス二酸化珪素層の厚さは、２〜１０ｎｍの範囲にあることが好ましい。
アモルファス二酸化珪素層の厚さは、２〜１０ｎｍの範囲にあることが好ましい。
本発明の青色発光蛍光体粒子は、Ｘｅ2分子線に相当する波長１７２ｎｍの真空紫外線の励起による輝度が、従来のディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体と比較して、高い値を示す。従って、本発明の青色発光蛍光体粒子は、希ガス中のＸｅガスの割合が多いＰＤＰ用の青色発光蛍光体として有利に使用することができる。
本発明の青色発光蛍光体粒子は、基本組成式がＭｅＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+で表される、ディオプサイド（ＣａＭｇＳｉ2Ｏ6）結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子からなる。基本組成式中のＭｅは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選ばれる一種以上のアルカリ土類金属元素である。Ｍｅは、Ｃａ単体、またはＣａとＳｒの組み合わせであることが好ましい。ＣａとＳｒの組み合わせの場合、ＣａとＳｒとの比率は、原子比で９：１〜１：９の範囲にあることが好ましい。
本発明の青色発光蛍光体粒子は、その表面が厚さ２〜２０ｎｍの範囲、好ましくは２〜１０ｎｍの範囲にあるアモルファス二酸化珪素層で被覆されている点に特徴がある。アモルファス二酸化珪素層がアモルファスであること及びその厚みは、透過型電子顕微鏡を用いて二酸化珪素層の断面の構造を観察することによって確認することができる。
本発明の青色発光蛍光体粒子を構成するＭｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＥｕの各原子の比率は、ディオプサイド結晶構造を形成する比率である限り特に制限はない。通常、Ｍｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＥｕの各原子の比率は、Ｍｇを１として、Ｍｅが０．８〜１．２の範囲、Ｓｉが１．８〜２．４の範囲、Ｅｕが０．００５〜０．１の範囲にあり、Ｅｕ／（Ｍｅ＋Ｅｕ）は、０．００４〜０．１１の範囲にある。
ディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子は、Ｍｅ源粉末、Ｍｇ源粉末、Ｓｉ源粉末及びＥｕ源粉末を、ディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子を生成する割合にて混合して、得られた粉末混合物を還元性雰囲気下にて、焼成することによって製造することができる。
Ｍｅ源粉末、Ｍｇ源粉末、Ｓｉ源粉末及びＥｕ源粉末の各原料粉末は、酸化物、もしくは炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、フッ化物及び塩化物などの加熱より酸化物を生成する化合物であることが好ましい。Ｍｅ源粉末、Ｍｇ源粉末、Ｓｉ源粉末又はＥｕ源粉末の一部もしくは全部に、融剤（フラックス）として作用するフッ化物もしくは塩化物を用いることが好ましい。
粉末混合物は、還元性雰囲気下での焼成の前に、大気雰囲気下にて、６００〜９００℃の温度で仮焼してもよい。
粉末混合物を還元性雰囲気下にて焼成する際の温度は、１０００〜１５００℃の範囲にあることが好ましい。粉末混合物の焼成を行なう際の還元性雰囲気は、水素ガスを１〜１０体積％の範囲にて含むアルゴンガスあるいは窒素ガス雰囲気であることが好ましい。焼成時間は、一般に１〜１００時間の範囲である。
上記のようにして得られる青色発光蛍光体粒子の発光輝度を向上させるために、青色発光蛍光体粒子を大気雰囲気中にて再焼成するアニール処理や、酸水溶液に接触させる酸処理を行なってもよい。
アニール処理の処理温度は、３００〜１５００℃の範囲、好ましくは４００〜１０００℃の範囲、より好ましくは５５０〜１０００℃の範囲である。処理時間は、一般に１０分〜１０時間の範囲である。
酸処理に用いる酸溶液の例としては塩酸水溶液、硝酸水溶液及び硫酸水溶液が挙げられる。特に塩酸水溶液が好ましい。酸溶液の濃度は０．０５〜１０モル／Ｌの範囲にあることが好ましい。処理時間は、一般に１０分〜１０時間の範囲である。
青色発光蛍光体粒子の表面をアモルファス二酸化珪素層で被覆する方法としては、アルコール溶媒中にて、蛍光体粒子、加水分解性珪素化合物及び水を混合して、加水分解性珪素化合物を加水分解縮合させ、生成した珪素含有化合物を蛍光体粒子の表面に付着させることによって珪素含有化合物層付き蛍光体粒子を得て、次いで該珪素含有化合物層付き蛍光体粒子を焼成する方法が挙げられる。
アルコール溶媒の例としては、メタノール、エタノールなどの炭素原子数１〜６の低級アルコールを挙げることができる。
加水分解性珪素化合物の例としては、一般式ＳｉＲ1 aＲ2 4-aで表される化合物を挙げることができる。この一般式において、Ｒ1は有機官能基、Ｒ2は加水分解性官能基、ａは、０〜２の整数を表す。
有機官能基Ｒ1の例としては、アルキル基（例、メチル基、エチル基）及びアルケニル基（例、ビニル基、アリル基）などの炭化水素基が挙げられる。炭化水素基は、炭素原子数が６以下であることが好ましい。加水分解性官能基Ｒ2は、加水分解反応によりシラノール基を生成する官能基であり、その例としては、アルコシキ基（例、メトキシ基、エトキシ基）及びハロゲン元素（例、塩素、臭素）を挙げることができる。
加水分解性珪素化合物は、反応速度の観点から、テトラメチルオルソシリケート及びテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）又は四塩化珪素であることが好ましい。
加水分解性珪素化合物は、反応速度の観点から、テトラメチルオルソシリケート及びテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）又は四塩化珪素であることが好ましい。
加水分解性珪素化合物の加水分解縮合は、必要に応じてアルカリ触媒の存在下にて行なう。アルカリ触媒の例としては、アンモニア、及び水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物を挙げることができる。
珪素含有化合物層付き蛍光体粒子の焼成温度は、一般に７５０℃以下、好ましくは３５０〜７００℃の範囲である。焼成時間は、一般に１０分〜１０時間の範囲である。
［比較例１］
Ｃａ：Ｍｇ：Ｓｉ：Ｅｕのモル比が、０．９７５：１：２．０００：０．０２５となるように炭酸カルシウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：３．８７μｍ）１５．０１ｇ、塩基性炭酸マグネシウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：１１．０８μｍ）１５．５８ｇ、二酸化珪素粉末（純度：９９．９質量％、平均粒子径：３．８７μｍ）２０．００ｇ、酸化ユウロピウム（純度：９９．９質量％、平均粒子径：２．７１μｍ）０．７３３ｇ、塩化カルシウム粉末（純度：９９．９質量％）３．６７５ｇをそれぞれ秤量した。なお、各原料粉末の平均粒子径はいずれもレーザ回折散乱法により測定した値である。秤量した各原料粉末を、純水７５０ｍＬと共にボールミルに投入して、２４時間湿式混合した後、乾燥して、粉末混合物を得た。
Ｃａ：Ｍｇ：Ｓｉ：Ｅｕのモル比が、０．９７５：１：２．０００：０．０２５となるように炭酸カルシウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：３．８７μｍ）１５．０１ｇ、塩基性炭酸マグネシウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：１１．０８μｍ）１５．５８ｇ、二酸化珪素粉末（純度：９９．９質量％、平均粒子径：３．８７μｍ）２０．００ｇ、酸化ユウロピウム（純度：９９．９質量％、平均粒子径：２．７１μｍ）０．７３３ｇ、塩化カルシウム粉末（純度：９９．９質量％）３．６７５ｇをそれぞれ秤量した。なお、各原料粉末の平均粒子径はいずれもレーザ回折散乱法により測定した値である。秤量した各原料粉末を、純水７５０ｍＬと共にボールミルに投入して、２４時間湿式混合した後、乾燥して、粉末混合物を得た。
得られた粉末混合物を、アルミナ坩堝に入れて、大気雰囲気中にて、８５０℃の温度で３時間焼成し、次いで室温まで放冷した後、２体積％水素−９８体積％アルゴンの混合ガス雰囲気中にて、１０５０℃の温度で３時間焼成して、粉末焼成物を得た。
得られた粉末焼成物を、濃度０．１モル／Ｌの塩酸水溶液に３０分間接触させた後、水で洗浄し、乾燥した後、アルミナ坩堝に入れて、大気雰囲気中にて６００℃の温度で１時間アニールした。
アニール後の粉末焼成物のＸ線回折パターンを測定した結果、粉末焼成物はディオプサイド結晶構造を有することが確認された。また、粉末焼成物に波長１７２ｎｍの真空紫外線を照射した結果、青色の発光が確認された。これらの結果から、粉末焼成物はディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子であることが確認された。青色発光蛍光体粒子の平均粒子径は２．８μｍであった。
［実施例１］
上記比較例１にて製造したディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子２．５ｇと、エタノール５０ｍＬとを、１００ｍＬビーカーに投入し、青色発光蛍光体粒子をエタノール中に分散させた。分散液を撹拌しながら、該分散液にテトラエチルオルソシリケート（純度：９９．９９９質量％）５ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として５０質量％）を添加した。次いで、分散液に濃度２．８質量％のアンモニア水２ｍＬを１０分かけて滴下し、さらに、１時間撹拌を続けた。撹拌終了後、分散液を遠心分離して、青色発光蛍光体粒子を回収した。回収した青色発光蛍光体粒子を、真空乾燥した後、アルミナ坩堝に入れて、大気雰囲気中にて、４００℃の温度で１時間焼成した。焼成後の青色発光蛍光体粒子の表面を透過型電子顕微鏡（日本電子（株）製、ＪＥＭ−２０１０Ｆ型）を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ９ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
上記比較例１にて製造したディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子２．５ｇと、エタノール５０ｍＬとを、１００ｍＬビーカーに投入し、青色発光蛍光体粒子をエタノール中に分散させた。分散液を撹拌しながら、該分散液にテトラエチルオルソシリケート（純度：９９．９９９質量％）５ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として５０質量％）を添加した。次いで、分散液に濃度２．８質量％のアンモニア水２ｍＬを１０分かけて滴下し、さらに、１時間撹拌を続けた。撹拌終了後、分散液を遠心分離して、青色発光蛍光体粒子を回収した。回収した青色発光蛍光体粒子を、真空乾燥した後、アルミナ坩堝に入れて、大気雰囲気中にて、４００℃の温度で１時間焼成した。焼成後の青色発光蛍光体粒子の表面を透過型電子顕微鏡（日本電子（株）製、ＪＥＭ−２０１０Ｆ型）を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ９ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
得られたアモルファス二酸化珪素層付き青色発光蛍光体粒子の発光スペクトルを励起波長１７２ｎｍとして分光蛍光光度計により測定し、その発光スペクトルの最大ピーク値を発光輝度として計測した。この発光輝度を、同じ条件で測定した比較例１の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表１に示す。
［実施例２］
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を３ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として３０質量％）とした以外は、実施例１と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ５ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を３ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として３０質量％）とした以外は、実施例１と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ５ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
得られたアモルファス二酸化珪素層付き青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例１の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表１に示す。
［実施例３］
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を２ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として２０質量％）とした以外は、実施例１と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ３ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を２ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として２０質量％）とした以外は、実施例１と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ３ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
得られたアモルファス二酸化珪素層付き青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例１の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表１に示す。
［実施例４］
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を１ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として１０質量％）とした以外は、実施例１と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ２ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を１ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として１０質量％）とした以外は、実施例１と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ２ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
得られたアモルファス二酸化珪素層付き青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例１の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表１に示す。
［比較例２］
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を０．５ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として５質量％）とした以外は、実施例１と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。得られた青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ１ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を０．５ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として５質量％）とした以外は、実施例１と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。得られた青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ１ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
得られたアモルファス二酸化珪素層付き青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例１の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表１に示す。
［比較例３］
市販のＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例１の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表１に示す。
市販のＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例１の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表１に示す。
表１
────────────────────────────────────────
アモルファス二酸化素層 相対発光輝度*
の厚み（ｎｍ） （対ＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子）
────────────────────────────────────────
実施例１ ９ １０３（５６．６）
実施例２ ５ １０４（５７．１）
実施例３ ３ １０７（５８．８）
実施例４ ２ １０７（５８．８）
────────────────────────────────────────
比較例１ ０ １００（５４．９）
比較例２ １ １０１（５５．５）
比較例３ ０ １８２（１００）
────────────────────────────────────────
＊）相対発光輝度は、比較例１の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値。括弧内は、比較例３（市販のＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子）の発光輝度を１００とした相対値。
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アモルファス二酸化素層 相対発光輝度*
の厚み（ｎｍ） （対ＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子）
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実施例１ ９ １０３（５６．６）
実施例２ ５ １０４（５７．１）
実施例３ ３ １０７（５８．８）
実施例４ ２ １０７（５８．８）
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比較例１ ０ １００（５４．９）
比較例２ １ １０１（５５．５）
比較例３ ０ １８２（１００）
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＊）相対発光輝度は、比較例１の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値。括弧内は、比較例３（市販のＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子）の発光輝度を１００とした相対値。
表１の結果から明らかなように、ディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子（ＣａＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+）の表面にアモルファス二酸化珪素層を２ｎｍ以上の厚さとなるように形成することにより、Ｘｅ2分子線に相当する波長１７２ｎｍの真空紫外線の励起による発光輝度が向上する。
［比較例４］
Ｃａ：Ｓｒ：Ｍｇ：Ｓｉ：Ｅｕのモル比が、０．４７５：０．５００：１：２．０００：０．０２５となるように、炭酸カルシウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：３．８７μｍ）５．４１７ｇ、炭酸ストロンチウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：９．０８μｍ）１２．３０ｇ、塩基性炭酸マグネシウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：１１．０８μｍ）１５．５８ｇ、二酸化珪素粉末（純度：９９．９質量％、平均粒子径：３．８７μｍ）２０．００ｇ、酸化ユウロピウム（純度：９９．９質量％、平均粒子径：２．７１μｍ）０．７３３ｇ、塩化カルシウム粉末（純度：９９．９質量％）３．６７５ｇをそれぞれ秤量した。なお、各原料粉末の平均粒子径はいずれもレーザ回折散乱法により測定した値である。秤量した各原料粉末を、純水７５０ｍＬと共にボールミルに投入して、２４時間湿式混合した後、乾燥して、粉末混合物を得た。
Ｃａ：Ｓｒ：Ｍｇ：Ｓｉ：Ｅｕのモル比が、０．４７５：０．５００：１：２．０００：０．０２５となるように、炭酸カルシウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：３．８７μｍ）５．４１７ｇ、炭酸ストロンチウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：９．０８μｍ）１２．３０ｇ、塩基性炭酸マグネシウム粉末（純度：９９．９９質量％、平均粒子径：１１．０８μｍ）１５．５８ｇ、二酸化珪素粉末（純度：９９．９質量％、平均粒子径：３．８７μｍ）２０．００ｇ、酸化ユウロピウム（純度：９９．９質量％、平均粒子径：２．７１μｍ）０．７３３ｇ、塩化カルシウム粉末（純度：９９．９質量％）３．６７５ｇをそれぞれ秤量した。なお、各原料粉末の平均粒子径はいずれもレーザ回折散乱法により測定した値である。秤量した各原料粉末を、純水７５０ｍＬと共にボールミルに投入して、２４時間湿式混合した後、乾燥して、粉末混合物を得た。
得られた粉末混合物を、アルミナ坩堝に入れて、大気雰囲気中にて、８５０℃の温度で３時間焼成し、次いで室温まで放冷した後、２体積％水素−９８体積％アルゴンの混合ガス雰囲気中にて、１０５０℃の温度で３時間焼成して、粉末焼成物を得た。
得られた粉末焼成物を、濃度０．１モル／Ｌの塩酸水溶液に３０分間接触させた後、水で洗浄し、乾燥した後、アルミナ坩堝に入れて、大気雰囲気中にて６００℃の温度で１時間アニールした。
アニール後の粉末焼成物のＸ線回折パターンを測定した結果、粉末焼成物はディオプサイド結晶構造を有することが確認された。また、粉末焼成物に波長１７２ｎｍの真空紫外線を照射した結果、青色の発光が確認された。これらの結果から、粉末焼成物はディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子であることが確認された。青色発光蛍光体粒子の平均粒子径は５．０μｍであった。
［実施例５］
上記比較例４にて製造したディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子２．５ｇと、エタノール５０ｍＬとを、１００ｍＬビーカーに投入し、青色発光蛍光体粒子をエタノール中に分散させた。分散液を撹拌しながら、該分散液にテトラエチルオルソシリケート（純度：９９．９９９質量％）５ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として５０質量％）を添加した。次いで、分散液に濃度２．８質量％のアンモニア水２ｍＬを１０分かけて滴下し、さらに、１時間撹拌を続けた。撹拌終了後、分散液を遠心分離して、青色発光蛍光体粒子を回収した。回収した青色発光蛍光体粒子を、真空乾燥した後、アルミナ坩堝に入れて、大気雰囲気中にて、４００℃の温度で１時間焼成した。焼成後の青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ１３ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
上記比較例４にて製造したディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子２．５ｇと、エタノール５０ｍＬとを、１００ｍＬビーカーに投入し、青色発光蛍光体粒子をエタノール中に分散させた。分散液を撹拌しながら、該分散液にテトラエチルオルソシリケート（純度：９９．９９９質量％）５ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として５０質量％）を添加した。次いで、分散液に濃度２．８質量％のアンモニア水２ｍＬを１０分かけて滴下し、さらに、１時間撹拌を続けた。撹拌終了後、分散液を遠心分離して、青色発光蛍光体粒子を回収した。回収した青色発光蛍光体粒子を、真空乾燥した後、アルミナ坩堝に入れて、大気雰囲気中にて、４００℃の温度で１時間焼成した。焼成後の青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ１３ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
得られたアモルファス二酸化珪素層付き青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例４の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表２に示す。
［実施例６］
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を３ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として３０質量％）とした以外は、実施例５と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ８ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を３ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として３０質量％）とした以外は、実施例５と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ８ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
得られたアモルファス二酸化珪素層付き青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例４の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表２に示す。
［実施例７］
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を２ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として２０質量％）とした以外は、実施例５と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ５ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を２ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として２０質量％）とした以外は、実施例５と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ５ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
得られたアモルファス二酸化珪素層付き青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例４の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表２に示す。
［実施例８］
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を１ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として１０質量％）とした以外は、実施例５と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ３ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
青色発光蛍光体粒子２．５ｇに対して、テトラエチルオルソシリケートの添加量を１ｍＬ（青色発光蛍光体粒子に対する二酸化珪素換算量として１０質量％）とした以外は、実施例５と同様にして、青色発光蛍光体粒子の表面にアモルファス二酸化珪素層を形成した。青色発光蛍光体粒子の表面を実施例１と同様に透過型電子顕微鏡を用いて観察した結果、青色発光蛍光体粒子の表面には厚さ３ｎｍの均一なアモルファス二酸化珪素層が形成されていることが確認された。
得られたアモルファス二酸化珪素層付き青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例４の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表２に示す。
［比較例５］
市販のＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例４の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表２に示す。
市販のＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子の発光輝度を実施例１と同様に測定した。この発光輝度を、比較例４の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値として下記の表２に示す。
表２
────────────────────────────────────────
アモルファス二酸化素層 相対発光輝度*
の厚み（ｎｍ） （対ＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子）
────────────────────────────────────────
実施例５ １３ １０３（６０．６）
実施例６ ８ １０８（６３．５）
実施例７ ５ １０５（６１．８）
実施例８ ３ １０３（６０．６）
────────────────────────────────────────
比較例４ ０ １００（５８．８）
比較例５ ０ １７０（１００）
────────────────────────────────────────
＊）相対発光輝度は、比較例４の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値。括弧内は、比較例５（市販のＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子）の発光輝度を１００とした相対値。
────────────────────────────────────────
アモルファス二酸化素層 相対発光輝度*
の厚み（ｎｍ） （対ＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子）
────────────────────────────────────────
実施例５ １３ １０３（６０．６）
実施例６ ８ １０８（６３．５）
実施例７ ５ １０５（６１．８）
実施例８ ３ １０３（６０．６）
────────────────────────────────────────
比較例４ ０ １００（５８．８）
比較例５ ０ １７０（１００）
────────────────────────────────────────
＊）相対発光輝度は、比較例４の青色発光蛍光体粒子の発光輝度を１００とした相対値。括弧内は、比較例５（市販のＢＡＭ：Ｅｕ2+青色発光蛍光体粒子）の発光輝度を１００とした相対値。
表２の結果から明らかなように、カルシウムの一部をストロンチウムに置換したディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子［（Ｃａ，Ｓｒ）ＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+］についても、表面に２ｎｍ以上の厚さのアモルファス二酸化珪素層を形成することにより、Ｘｅ2分子線に相当する波長１７２ｎｍの真空紫外線の励起による発光輝度が向上する。
Claims (2)
- 基本組成式がＭｅＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕ2+で表される、ディオプサイド結晶構造を有する青色発光蛍光体粒子（但し、Ｍｅは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選ばれる一種以上のアルカリ土類金属元素）であって、厚さが２〜２０ｎｍの範囲にあるアモルファス二酸化珪素層で表面が被覆されていることを特徴とする青色発光蛍光体粒子。
- アモルファス二酸化珪素層の厚さが、２〜１０ｎｍの範囲にある請求項１に記載の青色発光蛍光体粒子。
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