JP2762846B2 - 青色発光蛍光体およびその製造方法 - Google Patents

青色発光蛍光体およびその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は母体に硫化亜鉛、付活剤
に銀を含む陰極線管用の銀付活硫化亜鉛青色発光蛍光体
と、その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】陰極線管用の青色発光蛍光体として、一
般式がZnS:Ag,X(但し、Xはハロゲン元素、Al
のうちの少なくとも一種。)で表される銀付活硫化亜鉛
蛍光体が知られている。一般に、この蛍光体は、湿式反
応により得られた母体となる硫化亜鉛に、付活剤として
例えばAgCl、AgNO3等のAgを含む化合物と、
共付活剤または融剤としてKCl、NaCl、Al
2(SO43等のX元素を含む化合物とを混合し、硫化
水素雰囲気、または水素を含む還元性雰囲気中で、75
0℃〜1100℃で焼成することによって得られる。
【0003】上記製造方法において、目的とする粒径の
銀付活硫化亜鉛蛍光体を得るには、焼成温度、焼成時
間、および融剤の添加量を調整する手段が一般的であ
り、この手段は、銀付活硫化亜鉛蛍光体に限らず、一般
の硫化亜鉛系蛍光体全般について行われている。また、
陰極線管には平均粒径がおよそ5μmから8μmに調整
された蛍光体が最も好ましく用いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、焼成温
度、焼成時間、融剤の添加量等で粒径を調整する手段
は、長期にわたる実験を繰り返さねばならず、またその
実験によって得た技術はノウハウとして保全され、開示
されることが少ないのが実状である。
【0005】現在、銀付活硫化亜鉛蛍光体は、陰極線管
用の青色発光蛍光体として知られている蛍光体の中で
も、最も輝度が高く、電子線に対して比較的安定である
ため、多用されているが、HDTV、大画面型の陰極線
管等が開発されるにつれ、例えば平均粒径が9μm以上
の大粒子の蛍光体が望まれるようになってきた。
【0006】一方、従来の方法によって得られた大粒子
の蛍光体は粒度分布が悪く、粗大粒子、小粒子の蛍光体
が多く分布しており、粒度分布の悪い蛍光体は、蛍光膜
形成時に均一な塗布面が形成できず、塗布特性が悪いと
いう問題がある。たとえば、粒度分布を表す指標はσl
ogまたはlogσ(中央粒径d50に対する標準偏差)
で表されているが、その値がおよそ0.5以上である
と、分級して、粗大粒子、小粒子を多量に取り除かねば
ならないため、生産性が著しく低下する。
【0007】従って、本発明はこのような事情を鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、従来の
ように焼成温度、焼成時間、融剤量を変更せずとも、簡
単に粒径を調整できる銀付活硫化亜鉛蛍光体の製造方法
と、粒度分布に優れた銀付活硫化亜鉛蛍光体を提供する
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】我々は、従来添加してい
る融剤の他に、銀付活硫化亜鉛蛍光体の輝度を低下させ
ずに結晶を成長させる融剤となり得る物質について、数
々の実験を繰り返した結果、特定の元素を含む低融点物
質を銀付活硫化亜鉛蛍光体に含有させることにより、上
記問題が解決できることを新たに見いだし本発明を成す
に至った。
【0009】即ち、本発明の青色発光蛍光体の製造方法
は、硫化亜鉛に、少なくとも銀と、硫化亜鉛に対し0.
02重量%以下のアンチモンとを混合し、硫黄を含む還
元性雰囲気中で焼成することを特徴とするものである。
詳しく述べると、まず硫酸亜鉛水溶液等のZnイオンを
含む水溶液に、硫化水素ガスを吹き込んで得られる硫化
亜鉛沈澱を分離、乾燥した硫化亜鉛生粉に、AgCl、
AgNO3等のAgを含む 化合物と、NH4Cl等の融
剤と、アンチモンとをアンチモンが前記硫化亜鉛生 粉
に対し0.02重量%以下の割合となるように添加、混
合した後、坩堝に入れ、硫黄を含む還元性雰囲気で75
0℃〜1100℃の温度域で、30分〜10時間焼成す
ることによって得ることができる。なお、請求項2の本
発明の製造方法において、硫化亜鉛に混合する銀、およ
びアンチモンとは、金属、およびそれらの元素を含む1
100℃以下に融点を有する化合物か、又は、熱により
分解してSと反応してSb 2 3 となり得る化合物を意味
するものとする。
【0010】このようにして得られた本発明の青色発光
蛍光体は、少なくとも銀が付活された硫化亜鉛蛍光体中
に、アンチモンが硫化亜鉛母体に対し、0.01重量%
以下含有されていることを特徴とするものであって、一
般式ZnS:Ag,Sb,Xとして表すことができる。こ
の蛍光体において、Ag量はZnS母体に対し、通常
0.001重量%〜0.1重量%、共付活剤であるX量
は同じく0.001重量%〜0.5重量%の範囲に調整
される。X量を増加するに従って蛍光体の残光性が向上
することが知られているが、Ag、Xの量を前記範囲外
とすることは、発光輝度、色度点の上で陰極線管用蛍光
体として好ましいものではない。
【0011】本発明の製造方法において、アンチモンは
Sb23を添加するのが最も好ましく、その他Sb
3、SbCl3等のハロゲン化アンチモン、Sb23
の低融点の化合物、及びSb2( SO43等、硫黄を含
む雰囲気中で焼成する際に、分解、反応してSb23
なり得るアンチモン化合物を添加することができる。焼
成雰囲気を硫黄を含む還元性雰囲気とすることは重要で
あり、添加したSb化合物が熱により分解して、Sと反
応してSb23となって蛍光体に対する融剤として作用
する。
【0012】
【作用】一般に、従来法により得られる銀付活硫化亜鉛
蛍光体は、粒度分布が悪く、また結晶形も良いとはいい
難いものが多いのが実状であった。例えば、図2はAg
を0.02重量%と、Alを0.02重量%含有する平
均粒径7.5μmのZnS:Ag,Al蛍光体の結晶の
構造を示す電子顕微鏡写真(650倍)であるが、この
図 に示すように、従来の蛍光体の結晶形状は、いわゆ
るおにぎり型、偏平型のものが多く存在し、またその粒
度分布もブロードなものが多い。
【0013】それに対し、図1に本発明の銀付活硫化亜
鉛蛍光体の結晶の構造を示す電子顕微鏡写真(650
倍)を示す。この蛍光体は同じくAgを0.02重量
%、Alを0.02重量%と、さらにSbを0.001
重量%含有する平均粒径7.8μmのZnS:Ag,S
b,Al蛍光体であるが、図2と比較しても分かるよう
に、本発明の蛍光体は粒子が全体に丸い形状を有してお
り、従来のように偏平型、おにぎり型の結晶が少なくな
っている。
【0014】図3は、平均粒径2μmの硫化亜鉛生粉に
Agを0.02重量%、Alを0.02重量%含有する
ようにAgClと、Al2(NO33と、融剤を5重量
%混合し、さらに 、Sb23の混合量を変えて、焼成
条件960℃、5時間でZnS:Ag,Sb,Al蛍光体
を試作し、硫化亜鉛生粉に対するSbの添加量と、蛍光
体の粒径との関係を示す図である。なお、横軸はSb換
算値である。
【0015】この図に示すように、アンチモンを添加し
ない場合は、粒径はおよそ8μmぐらいにまでしか成長
しないが、アンチモン量を増加することにより、銀付活
硫化亜鉛蛍光体の粒径を大きくすることができ、しかも
その関係はほとんど比例に近い。以上よりアンチモンが
結晶成長のための融剤として作用していることが分か
る。焼成温度を750℃とすると、この図の傾きはほぼ
半分になり、Sb添加量が0.02重量%において粒径
がほぼ20μmにまで成長する。20μm以上の粒子は
実用的ではないため、0.02重量%を添加量の最大限
とした。
【0016】図4は、Agが0.02重量%、Alが
0.02重量%付活された平均粒径9.4μm、d50値
10.9μmのZnS:Ag,Sb,Al蛍光体におい
て、直接含有されたSb量と、蛍光体の粒度分布の関係
を示す図である。粒度分布は前記したようにlogσで
表され、その式はlogσ=1/2(lnD84.13−l
nD15.87)(ln=loge、またD84.13、D15.87は
蛍光体の粒度分布の積算分布におけ る84.13%、
および15.87%の粒径値である。)で表すことがで
きる。
【0017】この図を見ても分かるように、本発明のZ
nS:Ag,Sb,Al蛍光体はSbを含有していること
により、粒度分布が非常に優れており、Sb量0.01
重量%においてもその値は0.35であり非常にシャー
プな粒度分布を有している。
【0018】図5は、同じくAgが0.02重量%、A
lが0.02重量%付活されたZnS:Ag,Sb,Al
蛍光体に、直接含有されたSb量と、蛍光体の粉体輝度
の関係を示す図である。なお相対輝度100%はSbを
含有しない蛍光体の輝度値とする。
【0019】ZnS:Ag,Al蛍光体にSbを含有
せてもその輝度はほとんど低下せず、Sb量が0.00
5重量%まではほぼ一定である。しかし0.01重量%
を越したあたりから急に低下する傾向にあるため、輝度
95%以上を保持できるSb含有量として0.01重量
%を限定値とした。
【0020】また、我々の実験によると、硫化亜鉛に添
加したアンチモン化合物は、焼成によりその一部が飛散
し、蛍光体中に含有されるのは、およそ1/10〜1/
2である。従って、硫化亜鉛生粉に混合するアンチモン
の量を0.02重量%以下に調整することにより、蛍光
体に直接含有するアンチモンの量を0.01重量%以下
に調整することができる。
【0021】ところで、本発明に類似した技術として、
特開昭53−141185号公報、特開昭53−141
186号公報において、Sbが0.01重量%以下の範
囲で含有されたZnS:Cu,Alで表される銅付活硫
化亜鉛緑色発光蛍光体が開示され ている。しかしなが
ら、銅付活硫化亜鉛蛍光体にSbを含有させても、本発
明のように結晶の形状を整え、粒度分布をシャープにす
るという効果は得られなかった。
【0022】
【実施例】[実施例1] ZnS生粉(平均粒径2.5μm) 1kg AgCl 0.266g(Agとして0.02重量%) Al2(SO4)3 0.634g(Alとして0.01重量%) Sb23 0.029g(Sbとして0.002重量%) KCl 2g NaCl 1g 硫黄 20g 以上の原料を十分に混合した後、石英坩堝に詰め、硫化
水素雰囲気中850℃で5時間焼成することにより、本
発明の蛍光体を得た。この蛍光体は平均粒径9.0μm
にまで成長しており、logσ0.26と非常にシャー
プな粒度分布を有していた。また、分析の結果、直接蛍
光体に含有されたアンチモン量は0.001重量%であ
った。
【0023】さらに、この蛍光体を用い、常法に従って
蛍光面を形成したところ、平均粒径6.5μm、log
σ0.42の従来のZnS:Ag,Al蛍光体で形成し
た蛍光面に比して、その面輝度はおよそ10%高かっ
た。
【0024】[実施例2] ZnS生粉(平均粒径2.5μm) 1kg AgCl 0.159g(Agとして0.012重量%) Sb23 0.014g(Sbとして0.001重量%) NaCl 5g KCl 1g 硫黄 20g 以上を原料を混合し、同じく硫化水素雰囲気中で、96
0℃で5時間焼成することにより本発明の蛍光体を得
た。この蛍光体は平均粒径9.5μmにまで成長してお
り、同じくlogσ0.26とシャープな粒度分布を有
していた。また直接蛍光体に含有されたアンチモン量は
0.0003重量%であった。
【0025】[実施例3] ZnS生粉(平均粒径2.5μm) 1kg AgCl 0.531g(Agとして0.04重量%) Al2(SO4)3 1.902g(Alとして0.03重量%) Sb23 0.070g(Sbとして0.005重量%) NaCl 2g KCl 1g 硫黄 20g 以上の原料を混合し、同じく硫化水素雰囲気中で、96
0℃で5時間焼成することにより本発明の蛍光体を得
た。この蛍光体は平均粒径12.5μmにまで成長して
おり、同じくlogσ0.26とシャープな粒度分布を
有していた。また直接蛍光体に含有されたアンチモン量
は0.0018重量%であった。
【0026】[実施例4] ZnS生粉(平均粒径2.5μm) 1kg AgCl 0.797g(Agとして0.06重量%) Al2(SO4)3 3.170g(Alとして0.05重量%) Sb23 0.279g(Sbとして0.02重量%) KCl 5g NaCl 1g 硫黄 20g 以上の原料を混合し、同じく硫化水素雰囲気中で、75
0℃で5時間焼成することにより本発明の蛍光体を得
た。この蛍光体は平均粒径19.5μmにまで成長して
おり、同じくlogσ0.35とシャープな粒度分布を
有していた。また直接蛍光体に含有されたアンチモン量
は0.098重量%であった。
【0027】[比較例1] 実施例1においてSb23を添加しない他は同様にして
銀付活硫化亜鉛蛍光体を得た。この蛍光体は平均粒径が
7.2μmにまでしか成長しておらず、logσは0.
45とブロードな粒度分布であった。
【0028】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の製造方法に
よる銀付活硫化亜鉛蛍光体は粒子形状が全体に丸く、ま
た粒度分布が非常にシャープである。そのためブラウン
管塗布時においても、蛍光体粒子の詰まり(密度)の良
い蛍光面を形成することができる。従って、本発明の蛍
光体は従来の蛍光体に比して、粉体輝度はほぼ同一であ
るが、蛍光面を形成した場合に、ドット、ストライプを
形成する蛍光体の詰まりがよいため面輝度が向上する。
【0029】さらに本発明の製造方法によると、アンチ
モンの添加量と、成長する蛍光体の粒径がほぼ比例関係
にあることを明らかにしたため、容易に目的とする粒径
の銀付活硫化亜鉛蛍光体を得ることができる。しかも得
られた蛍光体の粒度分布は前記したように非常にシャー
プで陰極線管用として、好適な蛍光体を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例による銀付活硫化亜鉛蛍光
体の結晶の構造を示す電子顕微鏡写真図。
【図2】 従来の銀付活硫化亜鉛蛍光体の結晶の構造を
示す電子顕微鏡写真図。
【図3】 硫化亜鉛に対するSbの添加量と、蛍光体の
粒径との関係を示す図。
【図4】 銀付活硫化亜鉛蛍光体に直接含有されたSb
量と、蛍光体の粒度分布との関係を示す図。
【図5】 銀付活硫化亜鉛蛍光体に直接含有されたSb
量と、蛍光体の粉体輝度との関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09K 11/00 - 11/89 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも銀が付活された硫化亜鉛蛍光
    体中に、アンチモンが硫化亜鉛母体に対し、0.01重
    量%以下含有されていることを特徴とする青色発光蛍光
    体。
  2. 【請求項2】 硫化亜鉛に、少なくとも銀と、硫化亜鉛
    に対し0.02重量%以下のアンチモンとを混合し、硫
    黄を含む還元性雰囲気中で焼成することを特徴とする青
    色発光蛍光体の製造方法。
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