JP2719209B2 - 蛍光体の製造方法 - Google Patents

蛍光体の製造方法

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JP2719209B2 JP1303252A JP30325289A JP2719209B2 JP 2719209 B2 JP2719209 B2 JP 2719209B2 JP 1303252 A JP1303252 A JP 1303252A JP 30325289 A JP30325289 A JP 30325289A JP 2719209 B2 JP2719209 B2 JP 2719209B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば傾向表示管の発光部に用いられ、電
子線に励起されて青色に発光する蛍光体の製造方法に係
り、特に硫黄(S)成分を含有しない酸化物系の蛍光体
の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
前述のような蛍光体の製造方法の一例が特開平1−16
8789号に記載されており、第5図にその工程図を示し
た。この方法によれば、まずZnOとGa2O3を等モルづつ混
合して一次焼成を行う。1次焼成は、大気雰囲気におい
て1,300℃の温度で3時間行なわれ、これによって蛍光
体の母体であるZnO・Ga2O3の固溶体(混晶)が作製され
る。次に、これを粉砕し、母体であるZnO・Ga2O3固溶体
1molに対し5×10-2〜4×10-1mol(少量)のLi3PO4
添加した後に、2次焼成を行う。2次焼成は、H2+N2
還元雰囲気において1,000℃の温度で1時間行なわれ、
これによって、ZnO・Ga2O3:Li,P蛍光体を作製する。そ
して、洗浄工程において未反応のLi3PO4を酸で洗浄除去
し、前記蛍光体を得る。
〔発明の解決しようとする課題〕
(1)Li3PO4はドーピング材であると同時にフラックス
でもあり、母体の融解性を高める作用をもっている。と
ころが、このLi3PO4は2次焼成の工程で添加されるもの
であり、1次焼成の工程では加えられない。従って母体
の固溶体を作る段階ではフラックスとしての作用がな
く、1,300℃の高温で焼成しなければならなかった。こ
のように高温下での1次焼成が必要であることから、従
来の方法によれば加熱費が高くつくという問題点があっ
た。また、高温焼成であっても原料のすべてが固溶され
ず、未反応の原料が残ってしまうという問題点があっ
た。さらに焼成後の固溶体の固着力が強くなって粉砕す
るのに時間がかかり、また粉砕時に結晶に傷をつけてし
まうという問題点があった。
(2)2次焼成による活性化が終った後で未反応の(ド
ープしていない)Li3PO4を硝酸で洗浄して除去するが、
この時に、活性化した蛍光体の結晶表面まで硝酸で一部
侵触し、表面状態を悪化させてしまうという問題点があ
った。
蛍光表示管等において、低速電子線の射突によって励
起発光するのは蛍光体の表面から数10Å程度の部分であ
ることが知られており、蛍光体結晶の表面状態は発光に
多きく影響する。このため、従来のこの種の蛍光体の発
光特性には、前記(1)及び(2)の問題点によってば
らつきが生ずることが避けられなかった。
(3)従来は、ZnOとGa2O3を等モルづつ混合して母体で
あるZnO・Ga2O3の固溶体を作り、これにLi,Pをドープさ
せると共に母体である固溶体から酸素を除去して活性化
させる為に、還元雰囲気中で焼成温度が1,100℃で2次
焼成を行なっていた。しかしながら、本発明者らの研究
において、この2次焼成中に母体である固溶体中のZnO
が加熱還元されてZnになり、Znは沸点が930℃であるの
で、蒸発飛散してしまうことが実験によって確認され
た。第6図はその実験結果を示すものであり、2次焼成
後において、ZnO・Ga2O3固溶体及び各成分の残存率を重
量%で表したものである。この実験結果によれば、母体
である固溶体中に含有されているZnの量が大幅に減少し
ていることがわかる。即ち、従来の製造方法によれば、
母体の組成比が焼成前と比較してずれており、このため
に発光輝度が低くなっているという問題点があった。
本発明は以上の問題点を解決するためになされたもの
であり、母体であるZnO・Ga2O3固溶体の組成比がモル比
1:1であって、結晶の表面状態が良好なZnO・Ga2O3:Li,P
蛍光体を製造する方法を提供することを目的としてい
る。
〔課題を解決するための手段〕
請求項1に記載された蛍光体の製造方法は、ZnOとGa2
O3とLi化合物を混合した後、大気中で焼成して固溶体を
作る工程と、前記固溶体を粉砕した後に余分のLi化合物
を洗浄除去する工程と、洗浄した前記固溶体を還元性ガ
スとZnガスの混合雰囲気中で焼成することによってZnO
・Ga2O3:Li蛍光体を活性化させる工程とからなることを
特徴としている。
また、請求項2に記載された蛍光体の製造方法によれ
ば、上述した蛍光体の製造方法において、還元性ガスを
導入する炉中にZnOとGa2O3の固溶体とZnOを置き、該ZnO
を焼成して還元することによってZnガスを発生させるよ
うにしたことを特徴としている。
〔作用〕
上記の工程によれば、ZnO及びGa2O3に始めからLi化合
物を加えて焼成する。Li化合物は焼成工程においてフラ
ックス及びドープ材料として作用するので、ZnOとGa2O3
の固溶体を従来より低い温度で母体原料のすべてを完全
に固溶させるとともにLiを固溶体中にドープさせる焼成
温度を従来よりも下げることができる。従って、前記固
溶体の固着力が弱くなって粉砕する際に結晶の表面に傷
がつきにくくなる。
また、従来と異なり、余分のLi化合物を除去するため
の洗浄は、蛍光体を活性化させるための焼成を行なう前
に行なわれる。従って活性化した蛍光体の結晶表面が洗
浄によって損傷することはない。
また、活性化のための焼成工程において、還元性ガス
と共にZnガスを炉中に充満するので、炉中のZn蒸気密度
が高くなる。このため、蛍光体の母体である固溶体中の
ZnO,Ga2O3からZnが飛散しにくくなり、固溶体の組成比
が保たれる。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第1図〜第4図によって説明す
る。
ZnOとGa2O3は等モルづつである8.1gと18.7gに、Li化
合物としてのLi3PO4は母体1molに対し5×10-1molであ
る5.8gにそれぞれ秤量する。第1図に示す工程1におい
て、これらZnO,Ga2O3及びLi3PO4を混合機械によって乾
式でも十分に混合する。(必要に応じて湿式としてもよ
い。Li化合物としては、前記Li3PO4のほかに、ハロゲン
化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、水酸化リチ
ウム、硫酸リチウム等が使用できる。) 工程2において、混合した材料をアルミナ容器に入
れ、大気雰囲気中において従来よりも低温の1,200℃で
3時間焼成して固溶体を形成する。従来は固溶体1molに
対し1×10-1molに相当する0.23gのLi3PO4添加されてい
たが、本実施例におけるLi3PO4の量は固溶体中にドープ
される量よりも多く、この1次焼成工程においてLi3PO4
はフラックスとして作用している。このため、従来より
も低温で1次焼成を行なうことができ、結晶性の良い固
溶体を母体原料のすべてを完全に固溶させることができ
ると共に、Li及びPを固溶体中にドープさせることがで
きた。もちろん加熱に要する費用も従来より安価になっ
ている。
工程3において、焼成した固溶体をめのう製のボール
ミルで粉砕する。前述した1次焼成の温度が従来よりも
低く、焼成された固溶体の固着力は比較的弱く、容易に
粉砕できるので結晶の表面に損傷を与えることがない。
工程4において、粉砕した固溶体を0.5規定の希硝酸
で洗浄し、固溶体中にドープしていない過剰なLi3PO4
洗浄によって除去する。なお、分析の結果、洗浄した固
溶体中には7×10-2molのLiが含有されていた。
工程5において、洗浄済みの固溶体を2次焼成して活
性化する。まず、第2図に示すように、洗浄した固溶体
の試料をアルミナ製の容器10に入れ、1,100±10℃の温
度になる還元雰囲気炉11(以下、炉と呼ぶ。)のほぼ中
心にこの容器10を置く。図中矢印で示すように、H2ガス
を40ml/min、N2ガスを160ml/minの条件で炉中に流し、H
2及びN2ガスの導入方向について前記固溶体よりも手前
側であって、炉内温度が1,000〜1,070℃の範囲となる位
置にZnOが入ったアルミナ製の容器12を置く。また、前
記固溶体のなかにさらにZnOを加えて混合しておいても
よい。このようにすれば、焼成時に容器12内のZnOから
はZnが飛散し、H2及びN2ガスと共にZnガスが固溶体の試
料を覆う。即ち、固溶体は、Znガスの蒸気密度が高い還
元雰囲気中において約1,100℃の温度で焼成させる。従
って固溶体のZnOからはZnが飛散しにくくなり、固溶体
の組成比が理想的な値に保たれた状態で蛍光体の活性化
が行なわれる。
第3図は、前記炉内で固溶体の手前に置くZnOの量を
変え、それによってZnOの蒸発面積(面積比)を変化さ
せZnフロー量を変化させた場合の実験結果を示す表図で
ある。この表図において、Znフロー量の欄は、固溶体と
は別に炉内に設けられた前記ZnOが還元されてZnとなっ
て飛散した量を示しており、ZnGa2O4の欄は固溶体の残
存率を示しており、Zn:Gaモル比の欄は合成された蛍光
体を分析して得られたZnとGaのモル比を示している。
この表図からわかるように、Znフロー量が多くなるほ
ど合成されたZnO・Ga2O3の残存率は高くなり、蛍光体中
のZnとGaのモル比も理想的な組成比である1:2に達する
ようになる。
第4図は、第3図の各試料No.1〜No.4の蛍光体を各々
蛍光表示管の陽極発光部分に実装して同一条件で発光さ
せた場合の発光スペクトルを示している。
このグラフからわかるように、固溶体内から飛散した
Znの量が最も少ない試料No.1の蛍光体の輝度が一番高く
なっている。そして固溶体のZnOからZnが飛散する量の
多くなる順に、輝度が低下する傾向となっている。
なお、第1図における工程6は、蛍光体の印刷性を良
くするために、得られた蛍光体の粒径を一定にするため
の分級工程である。
以上説明した一実施例では、Znガスを発生させるため
に還元雰囲気炉中にZnOを加えたが、有機亜鉛化合物を
分解してZnガスを作り、前記炉中に導入して炉中のZn蒸
気密度を高くするようにしてもよい。この有機亜鉛化合
物としては、例えばC4H10Zn(ジエチル亜鉛、沸点118
℃)やC2H6Zn(ジメチル亜鉛、沸点46℃)等のジアルキ
ル亜鉛が使用できる。
〔発明の効果〕
(1)ドープ材料であるLi化合物を1次焼成前から加え
て1次焼成時にフラックスとして作用させたので、焼成
温度を100℃下げて固溶体を形成することができた。
又、固溶体の未反応部分がなくなると共に、固溶体の粒
子間の固着力が従来よりも小さくなって粉砕が容易にな
った。このため、粉砕時間が短縮化され、結晶の表面に
できる傷が少くなり、結晶の表面状態も良好になった。
(2)1次焼成後に不要になったLi化合物を、2次焼成
の前に洗浄して除去するので、洗浄工程で固溶体の一部
が侵触されたとしても、次の2次焼成で結晶状態が良く
なる。
(3)2次焼成における蛍光体の活性化を還元性ガスと
Znガスの混合雰囲気中で行なっているので、母体である
ZnO・Ga2O3固溶体の組成比を理想的に近く保持すること
ができる。
以上(1),(2),(3)の点から、本方法で得ら
れるZnO・Ga2O3:Li蛍光体は、従来に比べて発光輝度が
高いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す工程図、第2図は同実
施例における2次焼成を示す模式図、第3図は同実施例
による実験の結果を例示する表図、第4図は同実施例の
実験で得られた試料No.1〜No.4のスペクトルを示す図、
第5図は従来の製造方法の一例を示す工程図、第6図は
従来の製造方法による実験の結果を示す表図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ZnOとGa2O3とLi化合物を混合した後、大気
    中で焼成して固溶体を作る工程と、前記固溶体を粉砕し
    た後に余分のLi化合物を洗浄除去する工程と、洗浄した
    前記固溶体を還元性ガスとZnガスの混合雰囲気中で焼成
    することによってZnO・Ga2O3:Li蛍光体を活性化させる
    工程とからなることを特徴とする蛍光体の製造方法。
  2. 【請求項2】還元性ガスを導入する炉中にZnOとGa2O3
    固溶体とさらにZnOを加えて、該ZnOを焼成して還元する
    ことによってZnガスを発生させる請求項1記載の蛍光体
    の製造方法。
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