JP2802215B2 - 蛍光体の製造方法 - Google Patents
蛍光体の製造方法Info
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- C09K11/623—Chalcogenides with zinc or cadmium
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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- Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に数１００Ｖ〜２ｋ
Ｖ程度の加速電圧で加速された電子の射突によって発光
する蛍光体の製造方法に関するものである。本発明によ
る蛍光体の製造方法で製造した蛍光体は、例えば電界放
出素子を用いた表示装置、蛍光表示管の原理を応用した
プリンタ用等の光源、さらに車載用の表示パネル等に有
用な高輝度発光形の蛍光表示管等、各種発光素子の発光
・表示部に適用できる。
Ｖ程度の加速電圧で加速された電子の射突によって発光
する蛍光体の製造方法に関するものである。本発明によ
る蛍光体の製造方法で製造した蛍光体は、例えば電界放
出素子を用いた表示装置、蛍光表示管の原理を応用した
プリンタ用等の光源、さらに車載用の表示パネル等に有
用な高輝度発光形の蛍光表示管等、各種発光素子の発光
・表示部に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な蛍光表示管は１００Ｖ以
下の比較的低い陽極電圧で駆動されていた。そして、こ
のような蛍光表示管で用いられている蛍光体において
は、前記陽極電圧で加速された電子が入射しうるのは蛍
光体の表面から数１０オングストローム程度の深さまで
であり、発光する蛍光体もその範囲に限られていた。
下の比較的低い陽極電圧で駆動されていた。そして、こ
のような蛍光表示管で用いられている蛍光体において
は、前記陽極電圧で加速された電子が入射しうるのは蛍
光体の表面から数１０オングストローム程度の深さまで
であり、発光する蛍光体もその範囲に限られていた。
【０００３】従って、比較的低い陽極電圧で加速された
電子により発光する従来の蛍光体では、その表面から浅
い部分にのみ発光中心となる添加剤をドープしていた。
電子により発光する従来の蛍光体では、その表面から浅
い部分にのみ発光中心となる添加剤をドープしていた。
【０００４】しかしながら、前述のように蛍光体の表面
から浅い部分に集中的に添加剤をドープすると、ドープ
された添加剤の数に比例した数だけ、結晶の格子欠陥が
発生する。ドーパント及び欠陥の濃度の深さ方向に関す
る分布は図４に示す通りである。即ち、ドープされた発
光中心となる添加剤の濃度分布と、欠陥の濃度分布は略
相似形であり、全体として欠陥の濃度分布はやや浅い位
置にずれている。
から浅い部分に集中的に添加剤をドープすると、ドープ
された添加剤の数に比例した数だけ、結晶の格子欠陥が
発生する。ドーパント及び欠陥の濃度の深さ方向に関す
る分布は図４に示す通りである。即ち、ドープされた発
光中心となる添加剤の濃度分布と、欠陥の濃度分布は略
相似形であり、全体として欠陥の濃度分布はやや浅い位
置にずれている。
【０００５】従って、表面から浅い狭い発光領域におい
て、多くの格子欠陥が集中することとなり、発光時に十
分な輝度が得られないという問題点があった。
て、多くの格子欠陥が集中することとなり、発光時に十
分な輝度が得られないという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、従来多
用されていた前記低電圧駆動の蛍光体と異なり、数１０
０Ｖ〜２ｋＶ位の陽極電圧で駆動されて高輝度に発光し
うる蛍光体の開発に従事してきた。そして係る開発を目
指した研究のなかで、本発明者等は次のような事実を認
識するに至った。即ち、数１００Ｖ〜２ｋＶ位の陽極電
圧で加速した電子を蛍光体に射突させると、図５に示す
ように、発光に関与する発光領域層の深さが表面からほ
ぼ２５００オングストロームにまで到達する。
用されていた前記低電圧駆動の蛍光体と異なり、数１０
０Ｖ〜２ｋＶ位の陽極電圧で駆動されて高輝度に発光し
うる蛍光体の開発に従事してきた。そして係る開発を目
指した研究のなかで、本発明者等は次のような事実を認
識するに至った。即ち、数１００Ｖ〜２ｋＶ位の陽極電
圧で加速した電子を蛍光体に射突させると、図５に示す
ように、発光に関与する発光領域層の深さが表面からほ
ぼ２５００オングストロームにまで到達する。
【０００７】本発明者等は、このような蛍光体に対する
高電圧駆動電子の進入の態様からみて、表面から浅い範
囲に格子欠陥とともに添加剤を集中させた従来の蛍光体
では、高電圧励起発光には適当でないと判断した。
高電圧駆動電子の進入の態様からみて、表面から浅い範
囲に格子欠陥とともに添加剤を集中させた従来の蛍光体
では、高電圧励起発光には適当でないと判断した。
【０００８】本発明は、数１００Ｖ〜２ｋＶ位の陽極電
圧で加速した電子の射突によって高い発光効率で発光す
る蛍光体の製造方法を提供することを目的とする。
圧で加速した電子の射突によって高い発光効率で発光す
る蛍光体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の蛍光体の製造
方法は、蛍光体の母体結晶に発光に寄与する添加剤を少
なくとも１種類以上イオン注入法でドープする蛍光体の
製造方法において、複数の注入エネルギーを選択し、高
い注入エネルギーから低い注入エネルギーまで順次イオ
ン注入を行うことを特徴とする。
方法は、蛍光体の母体結晶に発光に寄与する添加剤を少
なくとも１種類以上イオン注入法でドープする蛍光体の
製造方法において、複数の注入エネルギーを選択し、高
い注入エネルギーから低い注入エネルギーまで順次イオ
ン注入を行うことを特徴とする。
【００１０】
【作用】発光中心となる添加剤の濃度が、陽極電圧で加
速された電子による発光領域と考えられる蛍光体の表面
から２５００オングストロームの深さの範囲でほぼ均一
になっている。このため、同範囲における格子欠陥の濃
度は低く、発光特性は良好になる。
速された電子による発光領域と考えられる蛍光体の表面
から２５００オングストロームの深さの範囲でほぼ均一
になっている。このため、同範囲における格子欠陥の濃
度は低く、発光特性は良好になる。
【００１１】
【実施例】本実施例は、イオン注入法において複数の注
入エネルギーを採用し、その値の高い方から順次イオン
注入していくことを特徴とする。発光に寄与する添加剤
としては、活性剤及び低抵抗化物質等が含まれ、本実施
例では蛍光体の母体結晶であるＺｎＧａ2 Ｏ4 に、活性
剤としてＭｎをイオン注入する。イオン注入法について
は、特公昭５３−１７６２４号に記載されている。
入エネルギーを採用し、その値の高い方から順次イオン
注入していくことを特徴とする。発光に寄与する添加剤
としては、活性剤及び低抵抗化物質等が含まれ、本実施
例では蛍光体の母体結晶であるＺｎＧａ2 Ｏ4 に、活性
剤としてＭｎをイオン注入する。イオン注入法について
は、特公昭５３−１７６２４号に記載されている。
【００１２】蛍光体の母体結晶であるＺｎＧａ2 Ｏ4 を
ペースト化し、Ｓｉ基板に印刷法により塗布する。基板
としては、Ｓｉ以外の金属、ガラス、セラミック等を用
いることもできる。但し、前記蛍光体の母体結晶は、基
板上に設けた導電膜等からなる電極の上に設けなければ
ならない。塗布方法としては、電着法、スプレー法、ホ
トレジスト法等でもよい。
ペースト化し、Ｓｉ基板に印刷法により塗布する。基板
としては、Ｓｉ以外の金属、ガラス、セラミック等を用
いることもできる。但し、前記蛍光体の母体結晶は、基
板上に設けた導電膜等からなる電極の上に設けなければ
ならない。塗布方法としては、電着法、スプレー法、ホ
トレジスト法等でもよい。
【００１３】ＺｎＧａ2 Ｏ4 を被着した前記基板をイオ
ン注入装置に収納する。本実施例では、複数種類の注入
エネルギーとして１５０、９０、３０ｋｅＶの３種類を
選択した。そして、高い注入エネルギーから順次イオン
注入を行った。Ｍｎのドーズ量は、各回２×１０15個／
ｃｍ2 、３回の合計量が６×１０15個／ｃｍ2 である。
尚、注入時のイオン電流は１〜１００μＡである。
ン注入装置に収納する。本実施例では、複数種類の注入
エネルギーとして１５０、９０、３０ｋｅＶの３種類を
選択した。そして、高い注入エネルギーから順次イオン
注入を行った。Ｍｎのドーズ量は、各回２×１０15個／
ｃｍ2 、３回の合計量が６×１０15個／ｃｍ2 である。
尚、注入時のイオン電流は１〜１００μＡである。
【００１４】ＺｎＧａ2 Ｏ4 にＭｎをイオン注入する場
合の注入エネルギーと注入深さの関係を図２に示す。一
般的には注入エネルギーが大きいほど注入深さは深くな
るが、蛍光体母体とドープされる不純物の組み合わせに
よっても異なる。
合の注入エネルギーと注入深さの関係を図２に示す。一
般的には注入エネルギーが大きいほど注入深さは深くな
るが、蛍光体母体とドープされる不純物の組み合わせに
よっても異なる。
【００１５】イオン注入によって発光中心をドープした
後、この発光中心の活性化及びイオン注入時に発生した
欠陥を回復させる目的でアニール処理を行う。本実施例
におけるアニールは、ランプアニール装置を用いて行っ
た。アニール条件は、９００℃、３０ｍｉｎホールド、
Ａｒ雰囲気であった。アニール手法としては、他にレー
ザーアニール、炉アニール、電子ビームアニール等が適
用できる。アニール雰囲気としては、前記Ａｒの他、Ｎ
2 、Ｏ2 雰囲気が好ましい。これらのアニール条件は、
母体結晶及びドープする不純物の種類や、注入条件等に
よって異なるので、最適の条件を適用することが好まし
い。
後、この発光中心の活性化及びイオン注入時に発生した
欠陥を回復させる目的でアニール処理を行う。本実施例
におけるアニールは、ランプアニール装置を用いて行っ
た。アニール条件は、９００℃、３０ｍｉｎホールド、
Ａｒ雰囲気であった。アニール手法としては、他にレー
ザーアニール、炉アニール、電子ビームアニール等が適
用できる。アニール雰囲気としては、前記Ａｒの他、Ｎ
2 、Ｏ2 雰囲気が好ましい。これらのアニール条件は、
母体結晶及びドープする不純物の種類や、注入条件等に
よって異なるので、最適の条件を適用することが好まし
い。
【００１６】図１は、本実施例によって製造した蛍光体
におけるＺｎＧａ2 Ｏ4 中のＭｎの分布状態を破線で示
している。同図中には、比較のために単一の注入エネル
ギー３０ｋｅＶで同じ注入量だけイオン注入した場合の
分布を実線で示してある。この比較例のイオン注入条件
は本実施例と同一であり、アニールは同一の装置により
Ａｒ雰囲気中で９００℃、３０ｍｉｎホールドで行っ
た。
におけるＺｎＧａ2 Ｏ4 中のＭｎの分布状態を破線で示
している。同図中には、比較のために単一の注入エネル
ギー３０ｋｅＶで同じ注入量だけイオン注入した場合の
分布を実線で示してある。この比較例のイオン注入条件
は本実施例と同一であり、アニールは同一の装置により
Ａｒ雰囲気中で９００℃、３０ｍｉｎホールドで行っ
た。
【００１７】この図から分かるように、本実施例におい
ては、Ｍｎの濃度は蛍光体の表面から徐々に増加し、深
さ２００オングストロ−ム付近から１０００オングスト
ロ−ム付近までの間で略一定となる。即ち、ドープが終
了する１４００オングストロ−ムよりも４００オングス
トロ−ム手前から徐々に減少し、１４００オングストロ
−ム付近で０となる。
ては、Ｍｎの濃度は蛍光体の表面から徐々に増加し、深
さ２００オングストロ−ム付近から１０００オングスト
ロ−ム付近までの間で略一定となる。即ち、ドープが終
了する１４００オングストロ−ムよりも４００オングス
トロ−ム手前から徐々に減少し、１４００オングストロ
−ム付近で０となる。
【００１８】次に、前記本実施例の蛍光体と、前記比較
例の蛍光体の発光輝度を比較する。図３は、電子を加速
する陽極電圧と該電子の射突によって発光する両蛍光体
の相対輝度との関係を示す。本実施例の蛍光体は、図示
した全ての陽極電圧について比較例よりも明らかに高い
輝度を示している。
例の蛍光体の発光輝度を比較する。図３は、電子を加速
する陽極電圧と該電子の射突によって発光する両蛍光体
の相対輝度との関係を示す。本実施例の蛍光体は、図示
した全ての陽極電圧について比較例よりも明らかに高い
輝度を示している。
【００１９】このように本実施例の蛍光体が比較例より
も発光特性が優れているのは、次の理由によるものと考
えられる。即ち、本実施例の蛍光体では、図１に示した
ように、Ｍｎが深さ１０００オングストローム以内の深
さに均一に分布しているからである。深さ１０００オン
グストロームは、前述したように数１００Ｖ以上の比較
的高い陽極電圧で加速された電子が到達しうる深さであ
り、即ち本実施例の蛍光体における発光領域である。
も発光特性が優れているのは、次の理由によるものと考
えられる。即ち、本実施例の蛍光体では、図１に示した
ように、Ｍｎが深さ１０００オングストローム以内の深
さに均一に分布しているからである。深さ１０００オン
グストロームは、前述したように数１００Ｖ以上の比較
的高い陽極電圧で加速された電子が到達しうる深さであ
り、即ち本実施例の蛍光体における発光領域である。
【００２０】本実施例におけるＭｎの濃度としては５×
１０21ｃｍ-3以上あれば十分であるが、図１中に示す比
較例ではＭｎは０〜５００オングストロームの比較的狭
い深さ範囲に集中しており、その濃度も前記必要な程度
を大きく上回っている。これは、Ｍｎが集中している同
範囲において格子欠陥の密度も高まっていることを意味
する。従って従来の方法で行ったイオン注入による蛍光
体では、狭い領域に欠陥が蓄積されるのでアニール処理
によってこれを回復することは困難であり、結果として
蛍光体としての高い発光効率が得られないのである。
１０21ｃｍ-3以上あれば十分であるが、図１中に示す比
較例ではＭｎは０〜５００オングストロームの比較的狭
い深さ範囲に集中しており、その濃度も前記必要な程度
を大きく上回っている。これは、Ｍｎが集中している同
範囲において格子欠陥の密度も高まっていることを意味
する。従って従来の方法で行ったイオン注入による蛍光
体では、狭い領域に欠陥が蓄積されるのでアニール処理
によってこれを回復することは困難であり、結果として
蛍光体としての高い発光効率が得られないのである。
【００２１】これに対し、本実施例のように、蛍光体の
表面からの深さについて所定範囲にわたって発光中心が
分散し、その濃度分布に一定な領域があると、同範囲内
における欠陥の分布も広がり、特定深さにおける欠陥濃
度は前記比較例よりも小さくなる。本実施例では、Ｍｎ
は主として１００〜１０００オングストロームの広い範
囲に存在している。
表面からの深さについて所定範囲にわたって発光中心が
分散し、その濃度分布に一定な領域があると、同範囲内
における欠陥の分布も広がり、特定深さにおける欠陥濃
度は前記比較例よりも小さくなる。本実施例では、Ｍｎ
は主として１００〜１０００オングストロームの広い範
囲に存在している。
【００２２】両者を比較すれば、ドープ量が同じである
から欠陥の量も同じではあるが、本実施例のように複数
種類のイオン注入電圧を順次適用してＭｎの分布を発光
領域内に広げれば、欠陥分布も広がり、アニール処理に
よって回復し易くなり、その結果として高い発光効率が
得られるのである。
から欠陥の量も同じではあるが、本実施例のように複数
種類のイオン注入電圧を順次適用してＭｎの分布を発光
領域内に広げれば、欠陥分布も広がり、アニール処理に
よって回復し易くなり、その結果として高い発光効率が
得られるのである。
【００２３】
【発明の効果】本発明の蛍光体の製造方法によれば、イ
オン注入エネルギーの値を複数選択して複数回に分けて
イオン注入を行うようにしたので、蛍光体の発光領域内
に発光中心を分散させて分布させることができ、このた
め格子欠陥が特定の領域に集中することがなく、従って
従来と異なる比較的高い電圧で加速された電子によって
高い発光効率で発光する蛍光体を得ることができた。
オン注入エネルギーの値を複数選択して複数回に分けて
イオン注入を行うようにしたので、蛍光体の発光領域内
に発光中心を分散させて分布させることができ、このた
め格子欠陥が特定の領域に集中することがなく、従って
従来と異なる比較的高い電圧で加速された電子によって
高い発光効率で発光する蛍光体を得ることができた。
【図１】蛍光体の表面からの深さとＭｎの濃度との関係
を、本発明の一実施例と比較例について比較して示した
ものである。
を、本発明の一実施例と比較例について比較して示した
ものである。
【図２】イオン注入エネルギーの値と注入深さとの関係
を、本発明の一実施例について示したグラフである。
を、本発明の一実施例について示したグラフである。
【図３】電子を加速する陽極の陽極電圧と該電子の射突
によって発光する蛍光体の相対発光輝度との関係を、本
発明の一実施例と比較例について比較して示したもので
ある。
によって発光する蛍光体の相対発光輝度との関係を、本
発明の一実施例と比較例について比較して示したもので
ある。
【図４】蛍光体の浅い深さ範囲に集中的にドープされた
ドーパントの分布と、該ドープによって生じた欠陥の分
布を比較して示すグラフである。
ドーパントの分布と、該ドープによって生じた欠陥の分
布を比較して示すグラフである。
【図５】電子を加速する陽極電圧と、加速されて蛍光体
に射突した電子が該蛍光体に侵入する深さとの関係を例
示するグラフである。
に射突した電子が該蛍光体に侵入する深さとの関係を例
示するグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 土岐 均 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−37183（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−17689（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−115184（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−88785（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C09K 11/00 - 11/89
Claims (1)
- 【請求項１】 蛍光体の母体結晶に発光に寄与する添加
剤を少なくとも１種類以上イオン注入法でドープする蛍
光体の製造方法において、複数の注入エネルギーを選択
し、高い注入エネルギーから低い注入エネルギーまで順
次イオン注入を行うことを特徴とする蛍光体の製造方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5279709A JP2802215B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 蛍光体の製造方法 |
| TW083109595A TW271000B (ja) | 1993-11-09 | 1994-10-17 | |
| US08/337,007 US5558814A (en) | 1993-11-09 | 1994-11-07 | Phosphor and method for preparing same |
| KR1019940029256A KR100211225B1 (ko) | 1993-11-09 | 1994-11-09 | 형광체 및 형광체의 제조방법 |
| FR9413442A FR2713395B1 (fr) | 1993-11-09 | 1994-11-09 | Luminophore et son procédé de préparation. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5279709A JP2802215B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 蛍光体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07133484A JPH07133484A (ja) | 1995-05-23 |
| JP2802215B2 true JP2802215B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=17614789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5279709A Expired - Fee Related JP2802215B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 蛍光体の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5558814A (ja) |
| JP (1) | JP2802215B2 (ja) |
| KR (1) | KR100211225B1 (ja) |
| FR (1) | FR2713395B1 (ja) |
| TW (1) | TW271000B (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109727850B (zh) * | 2018-12-20 | 2020-12-08 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种利用离子注入实现目标薄膜纵向均匀掺杂的方法 |
| CN111653652B (zh) * | 2020-05-08 | 2023-09-01 | 浙江大学 | 一种硅基铒掺杂镓酸锌薄膜电致发光器件及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS523624B2 (ja) * | 1974-02-22 | 1977-01-28 | ||
| DE2716143A1 (de) * | 1977-04-12 | 1978-10-19 | Siemens Ag | Lichtemittierendes halbleiterbauelement |
| JPS60197788A (ja) * | 1984-03-19 | 1985-10-07 | Norinaga Baba | 母体内部に螢光付活剤をイオン注入した螢光体 |
| JPH0662949B2 (ja) * | 1986-07-31 | 1994-08-17 | 双葉電子工業株式会社 | 蛍光体 |
| JPS6388785A (ja) * | 1986-10-01 | 1988-04-19 | 株式会社小松製作所 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
| US5510154A (en) * | 1992-12-03 | 1996-04-23 | Futaba Denshi Kogyo K.K. | Low-velocity electron excited phosphor and method for producing same |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP5279709A patent/JP2802215B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-10-17 TW TW083109595A patent/TW271000B/zh active
- 1994-11-07 US US08/337,007 patent/US5558814A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-09 KR KR1019940029256A patent/KR100211225B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1994-11-09 FR FR9413442A patent/FR2713395B1/fr not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5558814A (en) | 1996-09-24 |
| KR100211225B1 (ko) | 1999-07-15 |
| FR2713395A1 (fr) | 1995-06-09 |
| KR950014261A (ko) | 1995-06-15 |
| JPH07133484A (ja) | 1995-05-23 |
| TW271000B (ja) | 1996-02-21 |
| FR2713395B1 (fr) | 1997-01-17 |
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