JP2010174222A - White fluorophor, field emission display, field emission lamp and inorganic electroluminescent display - Google Patents

White fluorophor, field emission display, field emission lamp and inorganic electroluminescent display Download PDF

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克 田中
Shinji Okamoto
信治 岡本
Toshikatsu Sakai
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a white fluorophor which generates white light having good color purity even at a relatively low electron accelerating voltage and low in environmental effect. <P>SOLUTION: This white fluorophor includes (Ma)(Mb)<SB>2</SB>S<SB>4</SB>as a crystal base material and Pr<SP>3+</SP>(praseodymium ion) as an emission center, wherein Ma is Sr (strontium) or an element in which a part or the whole of Sr (strontium) is substituted with Ca (calcium) and Mb is Ga (gallium) or an element in which a part or the whole of Ga (gallium) is substituted with Al (aluminum). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、白色蛍光体に関し、特に、カソードルミネッセンスを用いたディスプレイ等に使用され得る白色蛍光体に関する。   The present invention relates to a white phosphor, and more particularly to a white phosphor that can be used for a display using cathodoluminescence.

近年、いわゆるカソードルミネッセンスを利用した、フィールドエミッションディスプレイ(FED)およびフィールドエミッションランプ(FEL)が注目されるようになってきた。通常、FEDは、薄型ディスプレイ等に使用され、FELは、液晶のバックライトおよび照明光源等に使用される。   In recent years, field emission displays (FED) and field emission lamps (FEL) using so-called cathodoluminescence have attracted attention. Usually, the FED is used for a thin display or the like, and the FEL is used for a liquid crystal backlight, an illumination light source, or the like.

FEDおよびFELの発光原理は、従来のブラウン管(CRT)ディスプレイと同様であり、FEDおよびFELに含まれる蛍光体が電子線照射により励起され、この蛍光体が基底状態に戻る際に生じる発光(カソードルミネッセンス)が利用される。   The light emission principle of FED and FEL is the same as that of a conventional cathode ray tube (CRT) display. The phosphor contained in FED and FEL is excited by electron beam irradiation, and light emission (cathode) generated when this phosphor returns to the ground state. Luminescence) is used.

ただし、CRTディスプレイの場合、蛍光体を有する蛍光面には、高い加速電圧(例えば30kV程度)で電子線が照射され、これにより蛍光体から発光が生じる。これに対して、FEDおよびFELの場合は、蛍光体には、比較的低い加速電圧(例えば10kV以下)で電子線が照射される(非特許文献1−3)。これは、FEDおよびFELの場合、電子源と蛍光面の間の距離が比較的近接しており(例えば0.5mm程度)、両者の間に、10kV以上の高い加速電圧を印加した場合、ディスプレイやランプの構造上の耐圧がないため、放電が発生したり、絶縁破壊が発生する可能性が高くなるためである。   However, in the case of a CRT display, the phosphor screen having the phosphor is irradiated with an electron beam at a high acceleration voltage (for example, about 30 kV), whereby light is emitted from the phosphor. On the other hand, in the case of FED and FEL, the phosphor is irradiated with an electron beam at a relatively low acceleration voltage (for example, 10 kV or less) (Non-patent Documents 1-3). In the case of FED and FEL, the distance between the electron source and the phosphor screen is relatively close (for example, about 0.5 mm), and when a high acceleration voltage of 10 kV or higher is applied between them, This is because there is no breakdown voltage in the structure of the lamp and the lamp, so that there is a high possibility that electric discharge occurs or dielectric breakdown occurs.

しかしながら、電子の加速電圧の抑制は、蛍光体の発光特性の低下につながるおそれがある。このため、比較的低い電子加速電圧においても、適正な発光特性を示す蛍光体が要望されており、そのような蛍光体材料について、各種開発が進められている。しかしながら、特に白色蛍光体の場合、比較的低い電子加速電圧において、良好な色純度を有する材料については、これまでにあまり報告がなされていないのが現状である。   However, suppression of the acceleration voltage of electrons may lead to deterioration of the light emission characteristics of the phosphor. For this reason, there is a demand for a phosphor exhibiting appropriate light emission characteristics even at a relatively low electron acceleration voltage, and various developments have been made on such phosphor materials. However, in the case of white phosphors in particular, there have been few reports on materials having good color purity at a relatively low electron acceleration voltage.

なお、用途は異なるものの、特許文献1には、CaGaを結晶母材とし、Pb(鉛)を発光中心とする白色蛍光体(CaGa;Pb)が示されている。 Although the application is different, Patent Document 1 discloses a white phosphor (CaGa 2 S 4 ; Pb) having CaGa 2 S 4 as a crystal base material and Pb (lead) as an emission center.

特開2006−2115号公報JP 2006-2115 A

F.−L.Zhang,S.Yang,C.Stoffers,J.Penczek,P.N.Yocom,D.Zaremba,B.K.Wagner,C.J.Summers,Appl.Phys.Lett.vol.72,p2226(1998年)F. -L. Zhang, S.M. Yang, C.I. Stoffers, J.A. Penczek, P.M. N. Yocom, D.M. Zaremba, B.M. K. Wagner, C.I. J. et al. Summers, Appl. Phys. Lett. vol. 72, p2226 (1998) K.Tanaka,S.Okamoto,H.Kominami,Y.Nakanishi,X.Du,A.Yoshikawa,“Cathodoluminescence properties of blue−emitting SrGa2S4”,J.Appl.Phys.vol.92,No.834(2002年)K. Tanaka, S .; Okamoto, H .; Kominami, Y .; Nakanishi, X .; Du, A .; Yoshikawa, “Cathodolumescence properties of blue-emitting SrGa2S4”, J. Am. Appl. Phys. vol. 92, no. 834 (2002) E.J.Chi,et al.,“Recent improvements in brightness and color gamut of carbon nanotube field emission display”,SID‘06 Digest,vol.63,No.1,p1841(2006年)E. J. et al. Chi, et al. , “Recent improvements in brightness and color gamut of carbon nanotube field emission display”, SID '06 Digest, vol. 63, no. 1, p1841 (2006)

前述の特許文献1には、CaGa;Pb蛍光体に、波長350nmの紫外線を照射した際に、白色のフォトルミネッセンスが得られることは示されているものの、他の励起源や励起方法を採用した場合の発光特性については、示されていない。一般に、励起源または励起方法が代わると、発光体の発光挙動は、変化してしまうため、特許文献1に記載の蛍光体を、カソードルミネッセンスを利用したFEDおよびFEL等に適用できるかどうかは不明である。このように、従来、基礎研究としてのフォトルミネッセンスを利用した白色蛍光体に関する研究、報告は、多少あるものの、カソードルミネッセンスを利用したFEDおよびFEL用として、適用可能な白色蛍光体の報告例は、ほとんどない。 Although the aforementioned Patent Document 1 shows that white photoluminescence can be obtained when a CaGa 2 S 4 ; Pb phosphor is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 350 nm, other excitation sources and excitation methods are disclosed. It is not shown about the light emission characteristic at the time of employ | adopting. In general, if the excitation source or the excitation method is changed, the light emission behavior of the light emitter changes. Therefore, it is unclear whether the phosphor described in Patent Document 1 can be applied to FED, FEL, etc. using cathodoluminescence. It is. Thus, although there are some researches and reports on white phosphors using photoluminescence as basic research, there are some reports on white phosphors applicable for FED and FEL using cathodoluminescence. rare.

また特許文献1に記載の蛍光体に含まれるPb(鉛)は、有毒なため、この蛍光体の使用は、環境上好ましくないという問題がある。   Moreover, since Pb (lead) contained in the phosphor described in Patent Document 1 is toxic, there is a problem that the use of this phosphor is not preferable in terms of environment.

本発明は、このような背景の下なされたものであり、本発明では、比較的低い電子加速電圧においても、良好な色純度を有する白色光が生じ、環境への影響の少ない白色蛍光体を提供することを目的とする。   The present invention has been made under such a background. In the present invention, a white phosphor having a good color purity is produced even at a relatively low electron acceleration voltage, and the environmental impact is small. The purpose is to provide.

本発明では、
結晶母体材料として、(Ma)(Mb)を有し、
発光中心として、Pr3+(プラセオジムイオン)を有する、白色蛍光体が提供される。ここで、
Maは、Sr(ストロンチウム)、またはSrの一部もしくは全てがCa(カルシウム)に置換された元素であり、
Mbは、Ga(ガリウム)、またはGaの一部もしくは全てがAl(アルミニウム)に置換された元素である。
In the present invention,
As a crystal matrix material, it has (Ma) (Mb) 2 S 4 ,
A white phosphor having Pr 3+ (praseodymium ion) as the emission center is provided. here,
Ma is an element in which Sr (strontium) or a part or all of Sr is replaced with Ca (calcium),
Mb is an element in which Ga (gallium) or a part or all of Ga is substituted with Al (aluminum).

なお、本発明における白色蛍光体において、前記結晶母体材料は、SrGaであっても良い。 In the white phosphor according to the present invention, the crystal base material may be SrGa 2 S 4 .

また、本発明における白色蛍光体は、発光中心として、さらに、Ce3+(セリウムイオン)を有しても良い。 In addition, the white phosphor in the present invention may further have Ce 3+ (cerium ion) as the emission center.

また、本発明における白色蛍光体において、Ce3+の量(mol%)は、Pr3+の量(mol%)の1/10以下であっても良い。 Further, in the white phosphor of the present invention, the amount of Ce 3+ (mol%) may be less than 1/10 of the amount of Pr 3+ (mol%).

また、本発明における白色蛍光体において、当該白色蛍光体全体に対する発光中心の含有量は、0.01mol%〜20mol%の範囲であっても良い。   Further, in the white phosphor according to the present invention, the content of the emission center with respect to the entire white phosphor may be in the range of 0.01 mol% to 20 mol%.

また本発明では、電子を放出する電子源と、前記電子が衝突した際に発光が生じる蛍光体層が設置された基板とを有するフィールドエミッションディスプレイであって、
前記蛍光体層は、前述の特徴を有する白色蛍光体を有するフィールドエミッションディスプレイが提供される。
In the present invention, a field emission display having an electron source that emits electrons and a substrate on which a phosphor layer that emits light when the electrons collide is disposed,
The phosphor layer is provided with a field emission display having a white phosphor having the above-described characteristics.

また本発明では、電子を放出する電子源と、前記電子が衝突した際に発光が生じる蛍光体層が設置された基板とを有するフィールドエミッションランプであって、
前記蛍光体層は、前述の特徴を有する白色蛍光体を有するフィールドエミッションランプが提供される。
In the present invention, a field emission lamp having an electron source that emits electrons and a substrate on which a phosphor layer that emits light when the electrons collide is disposed,
The phosphor layer is provided with a field emission lamp having a white phosphor having the above-described characteristics.

また本発明では、2つの電極間に電圧を印加する電圧源と、前記電極間に設置され、前記電圧印加の際に発光が生じる蛍光体層とを有する無機エレクトロルミネッセントディスプレイであって、
前記蛍光体層は、前述の特徴を有する白色蛍光体を有する無機エレクトロルミネッセントディスプレイが提供される。
Further, in the present invention, an inorganic electroluminescent display having a voltage source for applying a voltage between two electrodes, and a phosphor layer that is installed between the electrodes and emits light when the voltage is applied,
The phosphor layer is provided with an inorganic electroluminescent display having a white phosphor having the above-described characteristics.

本発明では、比較的低い電子加速電圧においても、良好な色純度を有する白色光が生じ、環境への影響の少ない白色蛍光体を提供することが可能となる。また、そのような白色蛍光体を有する各種装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a white phosphor that generates white light having a good color purity even at a relatively low electron acceleration voltage and has little influence on the environment. In addition, it is possible to provide various devices having such a white phosphor.

本発明による白色蛍光体の一種である、SrGa;Prの電子線励起による発光スペクトルの一例を示した図である。Is a type of white phosphor according to the present invention, SrGa 2 S 4; is a diagram showing an example of an emission spectrum due to electron beam excitation of the Pr. 本発明による白色蛍光体のCIE色度座標を示した図である。It is the figure which showed the CIE chromaticity coordinate of the white fluorescent substance by this invention. CIE色度座標における白色光の領域を示した図である。It is the figure which showed the area | region of the white light in a CIE chromaticity coordinate. 本発明による白色蛍光体の一種である、SrGa;Pr,Ceの電子線励起による発光スペクトルの一例を示した図である。Is a type of white phosphor according to the present invention, SrGa 2 S 4; is a diagram showing an example of the emission spectrum by Pr, electron beam excitation of Ce. 本発明による白色蛍光体を適用したフィールドエミッションディスプレイ(FED)装置の基本構成原理図の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the basic composition principle figure of the field emission display (FED) apparatus to which the white fluorescent substance by this invention is applied. 本発明による白色蛍光体を適用したフィールドエミッションランプ(FEL)装置の基本構成原理図の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the basic composition principle figure of the field emission lamp (FEL) apparatus to which the white fluorescent substance by this invention is applied. 本発明による白色蛍光体を適用した無機エレクトロルミネッセントディスプレイ(ELD)装置の基本構成原理図の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the fundamental structure principle diagram of the inorganic electroluminescent display (ELD) apparatus to which the white fluorescent substance by this invention is applied.

以下、本発明について、より詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

いわゆる「カソードルミネッセンス」を利用した、最近のフィールドエミッションディスプレイ(FED)およびフィールドエミッションランプ(FEL)等の装置においては、電子源と蛍光体を有する蛍光面との間の距離をあまり大きくすることができず(例えば0.5mm程度)、構造上の耐圧がないため、大きな加速電圧を使用した場合、放電が発生したり、絶縁破壊が発生したりする。このため、蛍光体には、比較的低い加速電圧(例えば10kV以下)で電子が照射される。なお、本願において、「カソードルミネッセンス」とは、電子入射によって蛍光体が励起され、発光が生じる現象の総称を意味する。   In recent devices such as field emission display (FED) and field emission lamp (FEL) using so-called “cathode luminescence”, the distance between the electron source and the phosphor screen having the phosphor may be too large. Since it is not possible (for example, about 0.5 mm) and there is no structural breakdown voltage, when a large acceleration voltage is used, discharge occurs or dielectric breakdown occurs. For this reason, the phosphor is irradiated with electrons at a relatively low acceleration voltage (for example, 10 kV or less). In the present application, “cathode luminescence” means a general term for phenomena in which phosphors are excited by the incidence of electrons and light is emitted.

しかしながら、一般に、電子の加速電圧の低下に伴い、蛍光体の発光特性は、低下する傾向にある。従って、低い加速電圧においても、良好な発光特性、特に色純度の良い発光色を示す蛍光体が要望されている。特に、低加速電圧条件において、色純度の良い白色発光を示す蛍光体(以下、「白色蛍光体」という)は、ほとんど報告されていない。また、環境負荷の少ない、より安全な蛍光体が要望されている。   However, in general, the emission characteristics of the phosphor tend to decrease as the acceleration voltage of the electrons decreases. Therefore, there is a demand for a phosphor that exhibits good light emission characteristics, particularly light emission color with good color purity, even at a low acceleration voltage. In particular, a phosphor that emits white light with good color purity under a low acceleration voltage condition (hereinafter referred to as “white phosphor”) has hardly been reported. There is also a demand for safer phosphors with less environmental impact.

本願発明者らは、このような背景に鑑み、鋭意研究開発を進めた結果、チオガレートSrGaを結晶母体材料とし、Pr3+を発光中心とする蛍光体によって、上記目的が達成し得ることを見出し、本発明に至った。 As a result of earnest research and development in view of such a background, the inventors of the present application can achieve the above object by using a phosphor having thiogallate SrGa 2 S 4 as a crystal base material and Pr 3+ as an emission center. And found the present invention.

すなわち、本発明では、結晶母体材料として、(Ma)(Mb)を有し、発光中心として、Pr3+(プラセオジムイオン)を有することを特徴とする白色蛍光体が提供される。ここで、Maは、Sr(ストロンチウム)、またはSr(ストロンチウム)の一部もしくは全てがCa(カルシウム)に置換された元素であり、Mbは、Ga(ガリウム)、またはGa(ガリウム)の一部もしくは全てがAl(アルミニウム)に置換された元素である。 That is, the present invention provides a white phosphor characterized by having (Ma) (Mb) 2 S 4 as a crystal matrix material and Pr 3+ (praseodymium ion) as a luminescence center. Here, Ma is an element in which part or all of Sr (strontium) or Sr (strontium) is replaced with Ca (calcium), and Mb is Ga (gallium) or a part of Ga (gallium). Alternatively, all elements are replaced by Al (aluminum).

なお、Srを含むチオガレートSrGaにおいて、Srの少なくとも一部をCaに置換し、および/またはGaの少なくとも一部をAlに置換しても、蛍光体のカソードルミネッセンス特性に、実質的に影響が生じないことは、良く知られている。従って、本発明では、Maを、Sr(ストロンチウム)、またはSr(ストロンチウム)の一部もしくは全てがCa(カルシウム)に置換された元素とし、Mbを、Ga(ガリウム)、またはGa(ガリウム)の一部もしくは全てがAl(アルミニウム)に置換された元素としたとき、白色蛍光体の結晶母体材料は、(Ma)(Mb)で表記される。 In the thiogallate SrGa 2 S 4 containing Sr, even if at least part of Sr is replaced with Ca and / or at least part of Ga is replaced with Al, the cathodoluminescence characteristics of the phosphor are substantially reduced. It is well known that no effect occurs. Therefore, in the present invention, Ma is Sr (strontium), or an element in which part or all of Sr (strontium) is replaced by Ca (calcium), and Mb is Ga (gallium) or Ga (gallium). When a part or all of the element is substituted with Al (aluminum), the crystal base material of the white phosphor is represented by (Ma) (Mb) 2 S 4 .

本発明のような、結晶母体材料として、(Ma)(Mb)を有し、発光中心として、Pr3+(プラセオジムイオン)を有することを特徴とする白色蛍光体(以下、単に「(本発明による)白色蛍光体」と称する)では、10kV程度の比較的低い加速電圧においても、電子線励起により、色純度の良い白色発光を得ることができる。 As in the present invention, a white phosphor (hereinafter referred to simply as “()) having (Ma) (Mb) 2 S 4 as a crystal matrix material and Pr 3+ (praseodymium ion) as a luminescent center. In the present invention (referred to as “white phosphor”), white light emission with good color purity can be obtained by electron beam excitation even at a relatively low acceleration voltage of about 10 kV.

また、本発明による白色蛍光体は、Pb(鉛)のような有害な物質を含んでおらず、環境に優しい白色蛍光体を提供することが可能となる。   In addition, the white phosphor according to the present invention does not contain a harmful substance such as Pb (lead) and can provide an environment-friendly white phosphor.

さらに、本発明による白色蛍光体は、単一の材料(Ma)(Mb)のみが、結晶母体材料として使用される。すなわち、本発明では、白色発光を得るため、青、赤および緑等の各発光を示す複数の発光材料を混合して、一つの蛍光体を構成するという方法を採用してはいない。従って、本発明では、各発光材料間の相互作用について考慮する必要がない上、製造が比較的簡単であるという特徴を有する。 Furthermore, in the white phosphor according to the present invention, only a single material (Ma) (Mb) 2 S 4 is used as a crystal matrix material. That is, in the present invention, in order to obtain white light emission, a method of forming a single phosphor by mixing a plurality of light emitting materials exhibiting each light emission such as blue, red, and green is not employed. Therefore, the present invention has features that it is not necessary to consider the interaction between the light emitting materials and that the manufacturing is relatively simple.

ここで、本発明による白色蛍光体では、発光中心イオンとして、Pr3+イオンに加えて、Ce3+イオンを含んでも良い。Ce3+イオンは、青色の発光を示す蛍光体として知られており、発光中心として、少量のCe3+イオンを加えることにより、発光色(すなわち白色)の演色性が向上する。通常、本発明による白色蛍光体に含まれるCe3+イオンの含有量(mol%)は、Pr3+イオンの含有量(mol%)の1/10以下である。白色蛍光体に、これ以上Ce3+イオンを添加すると、発光の中の青色が強くなりすぎ、色純度の良い白色が得られなくなるおそれがあるからである。 Here, the white phosphor according to the present invention may contain Ce 3+ ions as emission center ions in addition to Pr 3+ ions. Ce 3+ ions are known as phosphors that emit blue light. By adding a small amount of Ce 3+ ions as the emission center, the color rendering property of the emission color (that is, white) is improved. Usually, the Ce 3+ ion content (mol%) contained in the white phosphor according to the present invention is 1/10 or less of the Pr 3+ ion content (mol%). This is because when Ce 3+ ions are further added to the white phosphor, the blue color in the light emission becomes too strong, and a white color with good color purity may not be obtained.

発光中心の含有量(Ce3+イオンを含まない場合は、Pr3+イオンの含有量であり、Ce3+イオンを含む場合は、Pr3+イオンとCe3+イオンの含有量の総和)は、特に限られないが、例えば、蛍光体の全量に対して、0.01mol%〜20mol%の範囲であることが好ましく、0.01mol%〜3mol%の範囲であることがより好ましい。発光中心の含有量が0.01mol%よりも少なくなると、輝度が低下する。また、発光中心の含有量が20mol%よりも多くなると、濃度消光が生じ、輝度が減少する。 The content of the emission center (if not containing Ce 3+ ions is the content of Pr 3+ ions, if it contains Ce 3+ ions, the sum of the content of Pr 3+ ions and Ce 3+ ions) is particularly limited However, for example, it is preferably in the range of 0.01 mol% to 20 mol%, more preferably in the range of 0.01 mol% to 3 mol%, with respect to the total amount of the phosphor. When the content of the luminescent center is less than 0.01 mol%, the luminance is lowered. On the other hand, when the content of the emission center is more than 20 mol%, concentration quenching occurs and the luminance decreases.

また、本発明による白色蛍光体には、さらに、電荷補償剤を添加しても良い。電荷補償剤としては、例えば、アルカリ金属元素、Ag(銀イオン)のような+1価の陽イオンとなる金属元素、ハロゲンイオン(Cl、F、I)等がある。電荷補償材剤は、発光中心イオンの含有量と等量加えることが好ましく、その添加量は、例えば0.01mol%〜20mol%の範囲である。なお、電荷補償材剤の量が20mol%を超えると、輝度が低下するおそれがある。 Further, a charge compensator may be further added to the white phosphor according to the present invention. Examples of the charge compensator include an alkali metal element, a metal element that becomes a +1 cation such as Ag + (silver ion), a halogen ion (Cl , F , I ), and the like. The charge compensation material agent is preferably added in an amount equivalent to the content of the emission center ion, and the addition amount is, for example, in the range of 0.01 mol% to 20 mol%. In addition, when the amount of the charge compensation material agent exceeds 20 mol%, the luminance may be lowered.

図1は、本発明による白色蛍光体の発光スペクトルの一例を示したものである。この発光スペクトルは、白色蛍光体材料としてSrGa;Pr(Pr含有量2.0mol%)を使用し、加速電圧2kVの電子線を照射した際に得られたものである。波長483nm近傍、495nm近傍、539nm近傍、610nm近傍、630nm近傍に、および653nm近傍に、発光ピークが生じていることがわかる。 FIG. 1 shows an example of the emission spectrum of the white phosphor according to the present invention. This emission spectrum is obtained when SrGa 2 S 4 ; Pr (Pr content 2.0 mol%) is used as a white phosphor material and irradiated with an electron beam with an acceleration voltage of 2 kV. It can be seen that emission peaks occur at wavelengths near 483 nm, 495 nm, 539 nm, 610 nm, 630 nm, and 653 nm.

図2には、得られた発光のCIE色度座標を示す。SrGa;Prの色度座標(x,y)は、x=0.33,y=0.40(図のA点)であった。 FIG. 2 shows the CIE chromaticity coordinates of the obtained light emission. The chromaticity coordinates (x, y) of SrGa 2 S 4 ; Pr were x = 0.33, y = 0.40 (point A in the figure).

図3には、CIE色度座標内における各色の領域を示す(出典:テレビジョン画像情報工学ハンドブック、オーム社、1990年)。この図3には、図2に示したSrGa;Prの色度座標(x,y)は、x=0.33,y=0.40も同時に示されている。 FIG. 3 shows each color region in the CIE chromaticity coordinates (Source: Television Image Information Engineering Handbook, Ohmsha, 1990). In FIG. 3, the chromaticity coordinates (x, y) of SrGa 2 S 4 ; Pr shown in FIG. 2 are also shown as x = 0.33 and y = 0.40.

一般に、発光のCIE色度座標が図3の斜線部分の範囲にあれば、その発光は、色純度の良好な白色光であると言える。従って、この図から、本発明による白色蛍光体では、色純度の良好な白色光が得られていることがわかる。   In general, if the CIE chromaticity coordinates of light emission are within the shaded area in FIG. 3, it can be said that the light emission is white light with good color purity. Therefore, it can be seen from this figure that white light with good color purity is obtained with the white phosphor according to the present invention.

なお、白色蛍光体に含まれるPr濃度を、蛍光体の全量に対して、0.01mol%〜20mol%まで変化させても、発光のCIE色度座標(x,y)は、(0.32,0.40)〜(0.35,0.41)と、ほとんど変化しない。これは、Pr3+の発光が、4f−4f電子間の遷移であり、発光中心イオンの量が増加しても、遷移挙動にはあまり影響が生じないためであると考えられる。 Even if the Pr concentration contained in the white phosphor is changed from 0.01 mol% to 20 mol% with respect to the total amount of the phosphor, the CIE chromaticity coordinates (x, y) of light emission are (0.32). , 0.40) to (0.35, 0.41), there is almost no change. This is thought to be because the emission of Pr 3+ is a transition between 4f-4f electrons, and even if the amount of luminescent center ions increases, the transition behavior is not significantly affected.

従って、本発明による白色蛍光体は、調製の際に、発光中心の濃度をそれ程厳密に制御しなくても、十分に良好な発光性を呈するという追加の特徴を有する。   Therefore, the white phosphor according to the present invention has an additional feature that it exhibits sufficiently good luminescent properties even when the concentration of the luminescent center is not so strictly controlled during the preparation.

図4は、本発明による別の白色蛍光体の発光スペクトルの一例を示したものである。この発光スペクトルは、白色蛍光体材料としてSrGa;Pr,Ce(蛍光体全体に対するPr含有量4.9mol%、Ce含有量0.30mol%)を使用し、加速電圧2kVの電子線を照射した際に得られたものである。前述の白色蛍光体SrGa;Prと同様の位置に、同様の強度の発光ピークが得られた。ただし、この発光体の場合、さらに、440nm近傍に、Ceに起因したものと思われる発光ピークが得られた。 FIG. 4 shows an example of the emission spectrum of another white phosphor according to the present invention. This emission spectrum uses SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce (Pr content 4.9 mol%, Ce content 0.30 mol% with respect to the whole phosphor) as a white phosphor material, and an electron beam with an acceleration voltage of 2 kV is used. It was obtained when irradiated. A light emission peak having the same intensity was obtained at the same position as the white phosphor SrGa 2 S 4 ; Pr described above. However, in the case of this illuminant, a luminescence peak that was probably caused by Ce was obtained in the vicinity of 440 nm.

440nm近傍の発光は、青色成分に相当する。従って、SrGa;Pr蛍光体に、Ceを添加することにより、白色光の演色性が向上する。 Light emission in the vicinity of 440 nm corresponds to a blue component. Therefore, the color rendering property of white light is improved by adding Ce to the SrGa 2 S 4 ; Pr phosphor.

前述の図2に、SrGa;Pr,Ce蛍光体において得られた発光のCIE色度座標を合わせて示す。この白色蛍光体の色度座標(x,y)は、x=0.31,y=0.36(図のB点)であり、色純度の良好な白色光が得られていることがわかる。 FIG. 2 described above also shows the CIE chromaticity coordinates of the light emission obtained in the SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce phosphor. The chromaticity coordinates (x, y) of this white phosphor are x = 0.31, y = 0.36 (point B in the figure), and it can be seen that white light with good color purity is obtained. .

なお、本発明による白色蛍光体において、Pr3+に対して、Ce3+の量を増やしていくと、発光色のCIE色度座標は、図2において破線Lで示した線上を、矢印の方向に沿って移動する。ただし、本願発明者らにより、Pr3+イオンの含有量(mol%)に対するCe3+の含有量(mol%)が、1/10以下の場合、発光色は、白色の領域に留まることが確認されている。 In the white phosphor according to the present invention, when the amount of Ce 3+ is increased with respect to Pr 3+ , the CIE chromaticity coordinates of the luminescent color are on the line indicated by the broken line L in FIG. Move along. However, the inventors of the present application confirmed that when the Ce 3+ content (mol%) with respect to the Pr 3+ ion content (mol%) is 1/10 or less, the emission color remains in the white region. ing.

(本発明の白色蛍光体の適用例)
このような本発明の白色蛍光体は、カソードルミネッセンスを利用した各種装置に適用することができる。
(Application example of white phosphor of the present invention)
Such a white phosphor of the present invention can be applied to various devices utilizing cathodoluminescence.

図5には、本発明の白色蛍光体を有するフィールドエミッションディスプレイ(FED)装置の基本構成原理図を示す。   FIG. 5 shows a basic configuration principle diagram of a field emission display (FED) device having a white phosphor according to the present invention.

このFED装置100(単位素子)は、ガラス基板120と、該ガラス基板120上に形成された、ITO(インジウムスズ酸化物)のような透明導電体で形成された透明電極130と、該透明電極上に設置された蛍光体層140とを有する。また、FED装置100は、さらに、蛍光体層140から離して、蛍光体層140と対向するように配置された電子放出源150を有する。ここで、蛍光体層140は、本発明による白色蛍光体141を有する。   The FED device 100 (unit element) includes a glass substrate 120, a transparent electrode 130 formed on the glass substrate 120 and made of a transparent conductor such as ITO (indium tin oxide), and the transparent electrode. And a phosphor layer 140 disposed thereon. Further, the FED device 100 further includes an electron emission source 150 that is disposed so as to face the phosphor layer 140 apart from the phosphor layer 140. Here, the phosphor layer 140 includes the white phosphor 141 according to the present invention.

なお、図5には示していないが、ガラス基板120と電子放出源150の間は、封止材によって密閉されており、この密閉空間は、真空になっている。   Although not shown in FIG. 5, the space between the glass substrate 120 and the electron emission source 150 is sealed with a sealing material, and this sealed space is evacuated.

なお、実際には、図5に示す構成の単位素子が複数、2次元的(縦横)にマトリック状に配列されることにより、平面状のフィールドエミッションディスプレイが構成される。   In practice, a planar field emission display is configured by arranging a plurality of unit elements shown in FIG. 5 in a two-dimensional (vertical and horizontal) matrix.

このように構成されたFED装置100において、電圧源170により、透明電極130と電子放出源150の間に電圧が印加されると、電子放出源150から、蛍光体層140に向かって電子190が放射される。この電子190が、蛍光体層140に含まれる本発明による白色蛍光体141に衝突すると、白色蛍光体141から白色光191が生じる。   In the FED device 100 configured as described above, when a voltage is applied between the transparent electrode 130 and the electron emission source 150 by the voltage source 170, electrons 190 are emitted from the electron emission source 150 toward the phosphor layer 140. Radiated. When the electrons 190 collide with the white phosphor 141 according to the present invention included in the phosphor layer 140, white light 191 is generated from the white phosphor 141.

ここで、前述のように、白色蛍光体141は、比較的低い加速電圧においても、電子線励起により、色純度の良い白色発光を得ることができるという特徴を有する。従って、このFED装置100では、電子190の加速電圧が10kV以下程度の比較的低い電圧であっても、色純度の良い白色発光が得られる。   Here, as described above, the white phosphor 141 has a feature that white light emission with good color purity can be obtained by electron beam excitation even at a relatively low acceleration voltage. Therefore, in the FED device 100, white light emission with good color purity can be obtained even when the acceleration voltage of the electrons 190 is a relatively low voltage of about 10 kV or less.

次に、図6を参照して、本発明の白色蛍光体を適用した、別のカソードルミネッセンスを用いた装置について説明する。   Next, with reference to FIG. 6, another apparatus using cathodoluminescence to which the white phosphor of the present invention is applied will be described.

図6には、本発明の白色蛍光体を有するフィールドエミッションランプ(以下、「FEL装置)と称する)の基本構成原理図を示す。   FIG. 6 shows a basic configuration principle diagram of a field emission lamp (hereinafter referred to as “FEL device”) having a white phosphor according to the present invention.

このFEL装置200は、第1のガラス基板220と、該第1のガラス基板220上に形成された、第1の金属電極230と、該第1の金属電極230上に設置された蛍光体層240とを有する。ここで、蛍光体層240は、本発明による白色蛍光体241を有する。   The FEL device 200 includes a first glass substrate 220, a first metal electrode 230 formed on the first glass substrate 220, and a phosphor layer installed on the first metal electrode 230. 240. Here, the phosphor layer 240 includes the white phosphor 241 according to the present invention.

また、FEL装置200は、さらに、蛍光体層240から離して、該蛍光体層240と対向するように配置された電子放出源250を有する。電子放出源250は、第2の金属電極255が設置された第2の基板260上に、第2の金属電極255と接するようにして配置される。   Further, the FEL device 200 further includes an electron emission source 250 disposed so as to face the phosphor layer 240 at a distance from the phosphor layer 240. The electron emission source 250 is disposed on the second substrate 260 provided with the second metal electrode 255 so as to be in contact with the second metal electrode 255.

このように構成されたFEL装置200において、電圧源270により、第1の金属電極230と第2の金属電極255の間に電圧が印加されると、電子放出源250から、蛍光体層240に向かって電子290が放射される。この電子290が、蛍光体層240に含まれる本発明による白色蛍光体241に衝突すると、白色蛍光体241から、各方向に向かって白色光が生じる。特にこの構造では、生じた白色光を、第1の金属電極230と第2の金属電極255とによって、反射させることにより、横方向に発光を伝搬させることができる。また、FEL装置200においても、前述のFEDのように、第1の金属電極230を透明にした場合は、上方向に発光を取り出すことも可能である。   In the FEL device 200 configured as described above, when a voltage is applied between the first metal electrode 230 and the second metal electrode 255 by the voltage source 270, the electron emission source 250 applies to the phosphor layer 240. Electrons 290 are emitted toward it. When the electrons 290 collide with the white phosphor 241 according to the present invention included in the phosphor layer 240, white light is generated from the white phosphor 241 in each direction. In particular, in this structure, the generated white light is reflected by the first metal electrode 230 and the second metal electrode 255, whereby light emission can be propagated in the lateral direction. Also in the FEL device 200, when the first metal electrode 230 is made transparent like the above-described FED, it is possible to take out light emission upward.

ここで、前述のように、白色蛍光体241は、比較的低い加速電圧においても、電子線励起により、色純度の良い白色発光を得ることができるという特徴を有する。従って、このFEL装置200では、電子290の加速電圧が10kV以下程度の比較的低い電圧であっても、色純度の良い白色発光が得られる。   Here, as described above, the white phosphor 241 has a feature that white light emission with good color purity can be obtained by electron beam excitation even at a relatively low acceleration voltage. Therefore, in the FEL device 200, white light emission with good color purity can be obtained even when the acceleration voltage of the electrons 290 is a relatively low voltage of about 10 kV or less.

また、本発明の白色蛍光体は、カソードルミネッセンス以外の方式を利用した各種表示装置等に適用することも可能である。例えば、本発明の白色蛍光体は、エレクトロルミネッセンスを利用した表示装置に適用しても良い。   The white phosphor of the present invention can also be applied to various display devices using systems other than cathodoluminescence. For example, the white phosphor of the present invention may be applied to a display device using electroluminescence.

以下、図7を参照して、本発明による白色蛍光体の、エレクトロルミネッセント表示装置への適用例について、説明する。   Hereinafter, an application example of the white phosphor according to the present invention to an electroluminescent display device will be described with reference to FIG.

図7は、本発明の白色蛍光体を有する無機エレクトロルミネッセントディスプレイ(ELD)の基本構成原理図を示したものである。   FIG. 7 shows a basic configuration principle diagram of an inorganic electroluminescent display (ELD) having the white phosphor of the present invention.

このELD装置300(単位素子)は、ガラス基板320を有し、該ガラス基板320上には、透明電極330と、第1の絶縁層335と、蛍光体層340と、第2の絶縁層350と、背面電極360とが、この順に積層される。透明電極330および背面電極360は、例えば、ITO(インジウムスズ酸化物)のような透明導電体で形成される。蛍光体層340は、本発明による白色蛍光体341を有する。   The ELD device 300 (unit element) includes a glass substrate 320, and a transparent electrode 330, a first insulating layer 335, a phosphor layer 340, and a second insulating layer 350 are provided on the glass substrate 320. And the back electrode 360 are laminated in this order. The transparent electrode 330 and the back electrode 360 are formed of a transparent conductor such as ITO (Indium Tin Oxide). The phosphor layer 340 includes the white phosphor 341 according to the present invention.

また、ELD装置300は、さらに、交流電圧源370を有し、この交流電圧源370は、透明電極330と背面電極360の間に、交流電圧を印加することができる。   The ELD device 300 further includes an AC voltage source 370, and the AC voltage source 370 can apply an AC voltage between the transparent electrode 330 and the back electrode 360.

なお、実際には、図6に示す構成の単位素子が複数、2次元的(縦横)にマトリックス状に配列されることにより、平面状の無機エレクトロルミネッセントディスプレイが構成される。   In practice, a planar inorganic electroluminescent display is configured by arranging a plurality of unit elements having the configuration shown in FIG. 6 in a two-dimensional (vertical and horizontal) matrix.

このように構成されたELD装置300において、交流電圧源370により、透明電極330と背面電極360の間に電圧が印加されると、蛍光体層340内に電界が生じる。これにより、蛍光体層340に含まれる本発明による白色蛍光体341から、白色光391が放射される。   In the ELD device 300 configured as described above, when a voltage is applied between the transparent electrode 330 and the back electrode 360 by the AC voltage source 370, an electric field is generated in the phosphor layer 340. Accordingly, white light 391 is emitted from the white phosphor 341 according to the present invention included in the phosphor layer 340.

このようなELD装置300においても、本発明による白色蛍光体の効果により、色純度の良い白色発光が得られる。   Also in such an ELD apparatus 300, white light emission with good color purity can be obtained by the effect of the white phosphor according to the present invention.

(本発明による白色蛍光体の製作方法)
次に、本発明による白色蛍光体の製作方法の一例について説明する。
(Method for producing white phosphor according to the present invention)
Next, an example of a method for producing a white phosphor according to the present invention will be described.

本発明による白色蛍光体は、薄膜状および粉末状など、各種形態で製作することができる。そこで、最初に、薄膜状の白色蛍光体を製作する方法について説明する。   The white phosphor according to the present invention can be manufactured in various forms such as a thin film and a powder. Therefore, first, a method for producing a thin-film white phosphor will be described.

(膜状白色蛍光体を製作する方法)
ここでは、代表的な成膜技術として、分子線エピタキシー(Molecular Beam Epitaxy)法を用いて、SrGa;Pr,Ce白色蛍光体を製作する方法について説明する。
(Method for producing film-like white phosphor)
Here, as a typical film forming technique, a method of manufacturing an SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce white phosphor using a molecular beam epitaxy (Molecular Beam Epitaxy) method will be described.

まず、4つのクヌーンセンセル(以下、「Kセル」という)に、それぞれ、固体のSr(ストロンチウム)、Ga(三硫化二ガリウム)、PrCl(三塩化プラセオジム)、CeCl(三塩化セリウム)を充填する。これらのKセルを、例えばガラス製の被成膜用基板とともに、分子線エピタキシー装置内に配置する。 First, four Kununsen cells (hereinafter referred to as “K cells”) are respectively solid Sr (strontium), Ga 2 S 3 (digallium trisulfide), PrCl 3 (praseodymium trichloride), and CeCl 3 (cerium trichloride). ). These K cells are arranged in a molecular beam epitaxy apparatus together with, for example, a glass deposition substrate.

次に、被成膜基板を所定の温度に昇温後、4つの各Kセルを所定の温度に加熱する。   Next, after raising the deposition target substrate to a predetermined temperature, each of the four K cells is heated to a predetermined temperature.

被成膜用基板上では、以下の化学反応により、SrGaの結晶母体膜が成長する。

Sr+2Ga → SrGa+2GaS↑ (1)式

なお、(1)式において、GaSは、基板上で再蒸発するため、最終的にSrGaの結晶母体膜中には残留しない。
On the deposition target substrate, a crystal base film of SrGa 2 S 4 grows by the following chemical reaction.

Sr + 2Ga 2 S 3 → SrGa 2 S 4 + 2GaS ↑ (1) Formula

Note that in (1), GaS, in order to re-evaporated on the substrate, does not remain in the host crystal film finally SrGa 2 S 4.

また、PrClおよびCeClの加熱により、PrおよびCeがSrGaの母体結晶中に取り込まれ、最終的に、SrGa;Pr,Ce薄膜が得られる。 Also, by heating PrCl 3 and CeCl 3 , Pr and Ce are incorporated into the host crystal of SrGa 2 S 4 , and finally a SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce thin film is obtained.

通常の場合、被成膜基板の加熱温度は、450℃〜650℃程度である。またSrの加熱温度は、400℃〜600℃の範囲であり、Gaの加熱温度は、700℃〜900℃の範囲であり、PrClおよびCeClの加熱温度は、450℃〜650℃の範囲である。また、成膜速度は、10Å/min〜10000Å/minの範囲である。 In normal cases, the heating temperature of the film formation substrate is about 450 ° C. to 650 ° C. The heating temperature of Sr is in the range of 400 ° C. to 600 ° C., the heating temperature of Ga 2 S 3 is in the range of 700 ° C. to 900 ° C., and the heating temperature of PrCl 3 and CeCl 3 is 450 ° C. to 650 ° C. It is in the range of ° C. The film formation rate is in the range of 10 Å / min to 10000 Å / min.

なお、白色蛍光体中の発光中心イオン、すなわちPr3+およびCe3+イオンの濃度は、PrClおよびCeClのKセルの加熱温度を調節することにより、容易に調整可能であることは、当業者には明らかであろう。 It should be noted that the concentration of the luminescent center ions, that is, Pr 3+ and Ce 3+ ions in the white phosphor can be easily adjusted by adjusting the heating temperature of the PrCl 3 and CeCl 3 K cells. It will be obvious.

以上の工程により、薄膜状のSrGa;Pr,Ce白色蛍光体を得ることができる。 Through the above steps, a thin-film SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce white phosphor can be obtained.

なお、発光中心としてCe3+を含まない白色蛍光体も、同様の方法で製作することができることは、当業者には明らかであろう。この場合、CeCl用を除く3種類のKセルを使用して、蛍光体の成膜が行われる。 It will be apparent to those skilled in the art that white phosphors that do not contain Ce 3+ as the emission center can also be manufactured by the same method. In this case, the phosphor film is formed using three types of K cells except for CeCl 3 .

以上の説明では、代表的な成膜技術として、分子線エピタキシー法を用いて、本発明による白色蛍光体を製作する方法について示した。しかしながら、本発明による白色蛍光体は、電子線蒸着法、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法などの、他の成膜方法を用いて製作することも可能である。   In the above description, the method for producing the white phosphor according to the present invention using the molecular beam epitaxy method has been shown as a typical film forming technique. However, the white phosphor according to the present invention can be manufactured using other film forming methods such as an electron beam evaporation method, a sputtering method, a CVD method, and an ion plating method.

(粉末状白色蛍光体を製作する方法)
次に、本発明によるSrGa;Pr,Ce白色蛍光体を例に、粉末状の白色蛍光体を製作する方法について説明する。
(Method for producing powdered white phosphor)
Next, a method for producing a powdered white phosphor will be described by taking the SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce white phosphor according to the present invention as an example.

SrGa;Pr,Ce白色蛍光体は、固相反応を利用した焼結法により、比較的簡単に製作することができる。 The SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce white phosphor can be relatively easily manufactured by a sintering method using a solid phase reaction.

まず、Sr(ストロンチウム)、Ga(三硫化二ガリウム)、S(硫黄)、PrCl(三塩化プラセオジム)、およびCeCl(三塩化セリウム)の各原料粉末を化学量論組成になるように秤量し、十分に混合する。 First, each raw material powder of Sr (strontium), Ga 2 S 3 (digallium trisulfide), S (sulfur), PrCl 3 (praseodymium trichloride), and CeCl 3 (cerium trichloride) has a stoichiometric composition. Weigh and mix well.

次に、この混合粉末を石英ガラスまたはセラミックス等で構成された耐熱製の容器内に入れ、雰囲気調整炉内に配置する。炉内を、硫化水素を含む雰囲気としてから、高温で、所定の時間、混合粉末を焼成する。焼成雰囲気は、例えば、1vol%〜10vol%(例えば5vol%)の硫化水素を含むAr(アルゴン)雰囲気であっても良い。また、焼成温度および焼成時間は、特に限られないが、焼成温度は、例えば、800℃〜1000℃の範囲であり、焼成時間は、例えば、1時間〜24時間の範囲である。   Next, this mixed powder is placed in a heat-resistant container made of quartz glass, ceramics, or the like, and placed in an atmosphere adjustment furnace. After the furnace is filled with an atmosphere containing hydrogen sulfide, the mixed powder is fired at a high temperature for a predetermined time. The firing atmosphere may be, for example, an Ar (argon) atmosphere containing 1 vol% to 10 vol% (for example, 5 vol%) of hydrogen sulfide. The firing temperature and firing time are not particularly limited, but the firing temperature is, for example, in the range of 800 ° C. to 1000 ° C., and the firing time is, for example, in the range of 1 hour to 24 hours.

その後、得られた焼成物を炉内から取り出し、これを粉砕し、所望の粒度まで微細化することにより、SrGa;Pr,Ce白色蛍光体粉末を得ることができる。 Thereafter, the obtained fired product is taken out from the furnace, pulverized, and refined to a desired particle size, whereby a SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce white phosphor powder can be obtained.

この他、発光中心イオンとしてCeを含まない、SrGa;Pr白色蛍光体粉末等も、同様の方法で作製することができる。 In addition, SrGa 2 S 4 ; Pr white phosphor powder and the like that do not contain Ce as the luminescent center ion can be produced by the same method.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

(実施例1)
以下の方法により、本発明による白色蛍光体薄膜を作製し、その特性について評価した。
Example 1
The white phosphor thin film according to the present invention was prepared by the following method, and the characteristics thereof were evaluated.

ガラス基板上に、分子線エピタキシー法により、SrGa;Pr薄膜を成膜した。 A SrGa 2 S 4 ; Pr thin film was formed on a glass substrate by molecular beam epitaxy.

まず、3つのKセルに、それぞれ、固体のSr、Ga、PrClを充填した。以下、各固体材料を含むKセルを、それぞれ、Kセル1、Kセル2、およびKセル3と称する。これらのKセルおよびガラス基板を,市販の分子線エピタキシー装置内に設置した。 First, three S cells were filled with solid Sr, Ga 2 S 3 , and PrCl 3 , respectively. Hereinafter, the K cells containing each solid material are referred to as K cell 1, K cell 2, and K cell 3, respectively. These K cells and glass substrate were placed in a commercially available molecular beam epitaxy apparatus.

次に、ガラス基板を550℃まで昇温後、この温度に保持するとともに、3つのKセルを調温器により加熱し、所定の温度に保持した。この際、Kセル1(Sr用)は、500℃に保持し、Kセル2(Ga用)は、800℃に保持し、Kセル3(PrCl用)は、550℃に保持した。 Next, the glass substrate was heated up to 550 ° C. and held at this temperature, and the three K cells were heated by a temperature controller and held at a predetermined temperature. At this time, K cell 1 (for Sr) is held at 500 ° C., K cell 2 (for Ga 2 S 3 ) is held at 800 ° C., and K cell 3 (for PrCl 3 ) is held at 550 ° C. did.

これにより、SrGa;Pr薄膜が得られた。成膜速度は、100Å/minであった。分析の結果、SrGa;Pr薄膜に含まれるPrの含有量は、2.0mol%であった。以下、このようにして作製されたSrGa;Pr薄膜を、「実施例1に係る白色蛍光体」と称する。 Thereby, a SrGa 2 S 4 ; Pr thin film was obtained. The deposition rate was 100 Å / min. As a result of the analysis, the content of Pr contained in the SrGa 2 S 4 ; Pr thin film was 2.0 mol%. Hereinafter, the SrGa 2 S 4 ; Pr thin film thus produced is referred to as “white phosphor according to Example 1”.

次に、実施例1に係る白色蛍光体の発光特性について評価した。発光特性の評価は、実施例1に係る白色蛍光体に、2kVの加速電圧で電子を照射した際に生じる発光スペクトルを測定することにより実施した。   Next, the light emission characteristics of the white phosphor according to Example 1 were evaluated. The evaluation of the emission characteristics was carried out by measuring the emission spectrum generated when the white phosphor according to Example 1 was irradiated with electrons at an acceleration voltage of 2 kV.

測定の結果、前述の図1に示した発光スペクトルが得られた。また、得られた発光スペクトルのCIE色度座標を、前述の図2内のA点(0.33,0.40)で示した。   As a result of the measurement, the emission spectrum shown in FIG. 1 was obtained. Further, the CIE chromaticity coordinates of the obtained emission spectrum are indicated by point A (0.33, 0.40) in FIG.

(実施例2)
以下の方法により、ガラス基板上に、SrGa;Pr,Ce薄膜を成膜し、その特性について評価した。
(Example 2)
A SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce thin film was formed on a glass substrate by the following method, and its characteristics were evaluated.

まず、4つのKセルに、それぞれ、固体のSr、Ga、PrClおよびCeClを充填した。以下、各固体材料を含むKセルを、それぞれ、Kセル1、Kセル2、Kセル3およびKセル4と称する。これらのKセルおよびガラス基板を市販の分子線エピタキシー装置内に設置した。 First, four K cells were filled with solid Sr, Ga 2 S 3 , PrCl 3 and CeCl 3 , respectively. Hereinafter, the K cells containing each solid material will be referred to as K cell 1, K cell 2, K cell 3, and K cell 4, respectively. These K cells and glass substrate were placed in a commercially available molecular beam epitaxy apparatus.

次に、ガラス基板を550℃まで昇温後、この温度に保持するとともに、4つのKセルを調温器により加熱し、所定の温度に保持した。この際、Kセル1(Sr用)は、500℃に保持し、Kセル2(Ga用)は、800℃に保持し、Kセル3(PrCl用)は、550℃に保持し、Kセル4(CeCl用)は、530℃に保持した。 Next, the glass substrate was heated up to 550 ° C. and held at this temperature, and the four K cells were heated by a temperature controller to be held at a predetermined temperature. At this time, K cell 1 (for Sr) is held at 500 ° C., K cell 2 (for Ga 2 S 3 ) is held at 800 ° C., and K cell 3 (for PrCl 3 ) is held at 550 ° C. K cell 4 (for CeCl 3 ) was kept at 530 ° C.

これにより、ガラス基板に、SrGa;Pr,Ce薄膜が形成された。なお、成膜速度は、100Å/minであった。分析の結果、SrGa;Pr,Ce薄膜に含まれるPrの含有量は、4.85mol%であり、Ceの含有量は、0.30mol%であった。以上の工程を経て得られたSrGa;Pr,Ce薄膜を、「実施例2に係る白色蛍光体」と称する。 Thus, a glass substrate, SrGa 2 S 4; Pr, Ce thin film is formed. The film formation rate was 100 Å / min. As a result of analysis, the content of Pr contained in the SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce thin film was 4.85 mol%, and the content of Ce was 0.30 mol%. The SrGa 2 S 4 ; Pr, Ce thin film obtained through the above steps is referred to as “white phosphor according to Example 2”.

次に、前述の実施例1の場合と同様の方法により、実施例2に係る白色蛍光体の発光特性について評価した。   Next, the light emission characteristics of the white phosphor according to Example 2 were evaluated by the same method as in Example 1 described above.

測定の結果、前述の図4に示した発光スペクトルが得られた。また、得られた発光スペクトルのCIE色度座標を、前述の図2内に、B点(0.31,0.36)で示した。   As a result of the measurement, the emission spectrum shown in FIG. 4 was obtained. In addition, the CIE chromaticity coordinates of the obtained emission spectrum are indicated by point B (0.31, 0.36) in FIG.

以上のように、実施例1および実施例2に係る白色蛍光体において、色純度の良好な白色光が得られることがわかった。   As described above, it was found that the white phosphors according to Example 1 and Example 2 can obtain white light with good color purity.

本発明は、カソードルミネッセンスもしくはエレクトロルミネッセンスを用いることにより発光が生じる、各種表示装置および/または照明ランプ等に適用することができる。   The present invention can be applied to various display devices and / or illumination lamps that emit light by using cathodoluminescence or electroluminescence.

100 FED装置
120 ガラス基板
130 透明電極
140 蛍光体層
141 白色蛍光体
150 電子放出源
170 電圧源
190 電子
191 白色光
200 FEL装置
220 第1のガラス基板
230 第1の金属電極
240 蛍光体層
241 白色蛍光体
250 電子放出源
255 第2の金属電極
260 第2の基板
270 電圧源
290 電子
300 ELD装置
320 ガラス基板
330 透明電極
335 第1の絶縁層
340 蛍光体層
341 白色蛍光体
350 第2の絶縁層
360 背面電極
370 交流電圧源
391 白色光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 FED apparatus 120 Glass substrate 130 Transparent electrode 140 Phosphor layer 141 White phosphor 150 Electron emission source 170 Voltage source 190 Electron 191 White light 200 FEL apparatus 220 First glass substrate 230 First metal electrode 240 Phosphor layer 241 White Phosphor 250 Electron emission source 255 Second metal electrode 260 Second substrate 270 Voltage source 290 Electron 300 ELD device 320 Glass substrate 330 Transparent electrode 335 First insulating layer 340 Phosphor layer 341 White phosphor 350 Second insulation Layer 360 Back electrode 370 AC voltage source 391 White light

Claims (8)

結晶母体材料として、(Ma)(Mb)を有し、
発光中心として、Pr3+(プラセオジムイオン)を有する、白色蛍光体:
ここで、
Maは、Sr(ストロンチウム)、またはSrの一部もしくは全てがCa(カルシウム)に置換された元素であり、
Mbは、Ga(ガリウム)、またはGaの一部もしくは全てがAl(アルミニウム)に置換された元素である。
As a crystal matrix material, it has (Ma) (Mb) 2 S 4 ,
White phosphor having Pr 3+ (praseodymium ion) as the emission center:
here,
Ma is an element in which Sr (strontium) or a part or all of Sr is replaced with Ca (calcium),
Mb is an element in which Ga (gallium) or a part or all of Ga is substituted with Al (aluminum).
前記結晶母体材料は、SrGaであることを特徴とする請求項1に記載の白色蛍光体。 The white phosphor according to claim 1, wherein the crystal base material is SrGa 2 S 4 . 発光中心として、さらに、Ce3+(セリウムイオン)を有することを特徴とする請求項1または2に記載の白色蛍光体。 The white phosphor according to claim 1, further comprising Ce 3+ (cerium ion) as a light emission center. Ce3+の量(mol%)は、Pr3+の量(mol%)の1/10以下であることを特徴とする請求項3に記載の白色蛍光体。 The white phosphor according to claim 3, wherein the amount of Ce 3+ (mol%) is 1/10 or less of the amount of Pr 3+ (mol%). 当該白色蛍光体全体に対する発光中心の含有量は、0.01mol%〜20mol%の範囲であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の白色蛍光体。   The white phosphor according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the emission center with respect to the entire white phosphor is in the range of 0.01 mol% to 20 mol%. 電子を放出する電子源と、前記電子が衝突した際に発光が生じる蛍光体層が設置された基板とを有するフィールドエミッションディスプレイであって、
前記蛍光体層は、前記請求項1乃至5のいずれか一つに記載の白色蛍光体を有すること特徴とするフィールドエミッションディスプレイ。
A field emission display having an electron source that emits electrons, and a substrate on which a phosphor layer that emits light when the electrons collide is disposed,
The field emission display, wherein the phosphor layer includes the white phosphor according to any one of claims 1 to 5.
電子を放出する電子源と、前記電子が衝突した際に発光が生じる蛍光体層が設置された基板とを有するフィールドエミッションランプであって、
前記蛍光体層は、前記請求項1乃至5のいずれか一つに記載の白色蛍光体を有すること特徴とするフィールドエミッションランプ。
A field emission lamp having an electron source that emits electrons and a substrate on which a phosphor layer that emits light when the electrons collide is disposed,
6. The field emission lamp according to claim 1, wherein the phosphor layer has the white phosphor according to any one of claims 1 to 5.
2つの電極間に電圧を印加する電圧源と、前記電極間に設置され、前記電圧印加の際に発光が生じる蛍光体層とを有する無機エレクトロルミネッセントディスプレイであって、
前記蛍光体層は、前記請求項1乃至5のいずれか一つに記載の白色蛍光体を有すること特徴とする無機エレクトロルミネッセントディスプレイ。
An inorganic electroluminescent display comprising: a voltage source that applies a voltage between two electrodes; and a phosphor layer that is installed between the electrodes and that emits light when the voltage is applied.
The inorganic electroluminescent display, wherein the phosphor layer includes the white phosphor according to any one of claims 1 to 5.
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