JPH05140552A - 蛍光体及びその製造方法 - Google Patents

蛍光体及びその製造方法

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JPH05140552A
JPH05140552A JP30162591A JP30162591A JPH05140552A JP H05140552 A JPH05140552 A JP H05140552A JP 30162591 A JP30162591 A JP 30162591A JP 30162591 A JP30162591 A JP 30162591A JP H05140552 A JPH05140552 A JP H05140552A
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JP
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phosphor
flux
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alkali metal
general formula
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JP30162591A
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English (en)
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Hideji Matsukiyo
秀次 松清
Takamichi Yamada
▲敞▼馗 山田
Hisashi Toyama
久 外山
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】発光効率が高く、輝度飽和がなく、温度上昇に
よる効率低下が小さく、輝度寿命に優れた特性を有する
緑色成分を含む蛍光材料を得る。 【構成】緑色蛍光体Gd4Al29:Tb を製造する際
に、アルカリ金属の硫酸塩とアルカリ金属のハロゲン化
物の複合物をフラックスに用いることで、深準位欠陥生
成を低減する。特に、第2フラックス(アルカリ金属の
ハロゲン化物)の導入により、蛍光体の発光効率をおよ
そ2割向上できる。 【効果】カラー陰極線管の色再現範囲を指標にすると、
3Al512:Tbを緑色投射管にした場合に比べ、約
17%の色再現範囲拡大となった。ここで、青色投射管
にはZnS:Ag,Al[色度座標;(0.149,0.
060)]を、赤色投射管にはY23:Eu[色度座
標;(0.650,0.347)]を使用した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光特性に優れた蛍光
体の製造方法に係り、この蛍光体を用いた陰極線管は、
特に高密度電子線照射を行う場合に好適である。また、
この蛍光体を蛍光ランプに用いた場合、メリットとし
て、発光の緑色成分が多いゆえの高演色性実現、すなわ
ち太陽光の下で見るのと同様の色再現の実現が挙げられ
る。
【0002】
【従来の技術】投射型テレビは、3本の単色ブラウン管
(投射管)から発する赤色,緑色及び青色の画像をレン
ズを用いてスクリーン上に拡大投影するものである。投
射管は、直視型ブラウン管に比べて100倍以上の高密
度電子線を蛍光膜に照射するので、それに用いる蛍光膜
の特性として、発光効率が高いこと、輝度が電流の増加
に比例すること(輝度飽和がないこと)、蛍光膜の温度
上昇による輝度低下がないこと(温度特性がよいこ
と)、輝度の経時変化がないこと(輝度寿命に優れてい
ること)などが要求される。投射型テレビにおいては、
白色輝度の60%は緑色成分が受け持つので、上記の要
求特性は、特に緑色投射管で重要である。
【0003】現在、赤色蛍光体としてはユーロピウム付
活酸化イットリウム(Y23:Eu)が、また青色蛍光体
として銀,アルミニウム付活硫化亜鉛(ZnS:Ag,
Al)が用いられており、一方緑色蛍光体に関しては、
「第217回蛍光体同学会講演予稿、P19〜26(1
987);投射管用蛍光体」に見られるように、各社各
様の材料を検討・改良を行い使用している状況にある。
例えば、緑色蛍光体のなかで、Y2SiO5:Tbとその
改良組成に関する技術として、特公昭48−37670号,特
公昭57−105948号,米国特許3,758,413 などがある。ま
た、Y3(Al1-xGax512:Tbに関する技術は特
開昭60−101175号に記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、緑色蛍光体材料が各社各様のものを使用していると
いうことは、必ずしも要求されている発光特性を全て満
足していないことを示している。例えば、Y2SiO5
Tbは、輝度飽和が少なく温度特性に優れているが、高
密度電子線照射により劣化してしまい輝度寿命の面で問
題がある。
【0005】Y3(Al1-xGax512:Tbでは、発
光色調が黄色っぽいために色再現範囲が狭くなることが
問題であり、またZn2SiO4:MnやInBO3:T
b は発光色調はよいが残光が長い(ピークの1/10
に減衰する時間で各々約26ms及び16ms)という
問題を有している。
【0006】本発明の目的は、投射管用蛍光体として必
要な発光特性を満たし、かつ色調のよい緑色蛍光体を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、一般式(化1) Gd4(1-Z)Tb4ZAl29 (但し、0.01≦Z≦0.1) …(化1) で表される蛍光体を用いることによって達成される。ま
た、上記蛍光体を製造する際に、その発光特性をよくす
るためにはアルカリ金属の硫酸塩とアルカリ金属のハロ
ゲン化物の混合物をフラックスとして用いることがより
好ましい。
【0008】
【作用】本発明で得られる蛍光体は、通常Gd23,T
47及びAl23を上記一般式(化1)に合うように
混合し、高温での固相反応を利用して得られる。また、
上記以外の原料として、加熱により分解して酸化物にな
るガドリニウム化合物,テルビウム化合物及びアルミニ
ウム化合物を使用することもできる。
【0009】Gd23,Tb47及びAl23を一般式
(化1)に合うように混合し、空気中、1500℃で合
成する場合、フラックスとしてアルカリ金属の硫酸塩
(Na2SO4,K2SO4,Rb2SO4及びCs2SO4
とアルカリ金属のハロゲン化物(KBrなど)の混合物
を用いることが有効である。フラックスを使用すると、
Gd4Al29の単一相が容易に得られる。フラックス
を使用しないと、3価のTbイオンの状態でGd4Al2
9へドープが不十分になり、試料が着色してしまう。
これは、3価のTbイオンと4価のTbイオンが混在す
るために起こるもので、蛍光体の輝度を低下させる原因
となる。また、蛍光体の熱発光−温度曲線、いわゆるグ
ローカーブを調べて見ると、160K,260K及び3
30K付近に蛍光体結晶中の電子捕獲準位が観測される
図2。ここで、図2の各曲線は、以下の実施例に対応す
る。
【0010】 点 線e;フラックス Li2SO4 …… 〔実施例:1〕 実 線f; 〃 Na2SO4 …… 〔実施例:2〕 破 線g; 〃 K2SO4 …… 〔実施例:3〕 一点鎖線h; 〃 Rb2SO4 …… 〔実施例:4〕 そして、上記フラックスの添加状況によってグローピー
クの高さが変化していることがわかる。なかでも、0.
5モルのK2SO4と0.05モルのKBrをフラックス
として用いた場合のグローカーブでは、室温前後(26
0K及び330K)の2つのピークの高さが低くなって
おり(図1参照)、蛍光体の輝度向上に結びついてい
る。フラックスは、Gd4Al29 1モルに対して、ア
ルカリ金属の硫酸塩は0.3モル以上を、アルカリ金属
のハロゲン化物は0.1モル以上添加すると、蛍光体の
輝度向上に対して特に効果がある。ここで、図1の各曲
線は、以下の実施例に対応する。 実 線a;第2フラックス なし …… 〔実施例:3〕 点 線b; 〃 KF …… 〔実施例:6〕 破 線c; 〃 KCl …… 〔実施例:7〕 一点鎖線d; 〃 KBr …… 〔実施例:8〕 フラックス選定に関して、蛍光体結晶内に入りやすい元
素たとえばリチウム(Li)を含んだ化合物は結晶内で
欠陥を作りやすいので、優れた発光特性を持つ蛍光体の
合成にはあまり期待できないと推察される。図2の点線
eで示すように、Li2SO4をフラックスに用いた場
合、グローカーブのピークがより多く、またその積分強
度も大きくなっている。従って、フラックス成分が蛍光
体結晶内に侵入して欠陥を作らないためには、フラック
スの陽イオンが蛍光体の陽イオン(本発明の場合、ガド
リニウム)より大きいイオン半径を持ち、またその陰イ
オンが蛍光体の陰イオン(本発明の場合、酸素)より大
きいイオン半径を持つイオン性の物質であることが望ま
しいと推察される。
【0011】以下に示すように、ガドリニウムイオンよ
り大きいアルカリ金属陽イオンは、ナトリウム,カリウ
ム,ルビジウム及びセシウムイオンである。また、酸素
(O)より大きいハロゲン化物イオンは、塩化物,臭化物
及びヨウ化物イオンである。そこで、第1フラックス
(アルカリ金属の硫酸塩)としてRb2SO4を、第2フ
ラックス(アルカリ金属のハロゲン化物)としてKIを
用いて合成した蛍光体のグローカーブを図3に示した。
ここで、図3の各曲線は、以下の実施例に対応する。 破 線i;第1フラックス K2SO4 + 第2フラックス KCl …… 〔実施例: 7〕 実 線j;第1フラックス Rb2SO4 + 第2フラックス KI …… 〔実施例:17〕 この合成法で得られた蛍光体において、室温付近のグロ
ーピークはほとんど観測されなかった。
【0012】
【表1】
【0013】一般式(化1) Gd4(1-Z)Tb4ZAl2
9の組成において、Tb濃度(Z)と輝度及び色度座
標の関係を実施例10〜16に示した。これから明らか
なように、Zが0.01 以上ではY3Al512:Tbよ
りも色度座標のx値が小さく、より緑色成分の強い蛍光
体であることがわかる。
【0014】Tb濃度(Z)の範囲は、Y3Al512
Tbよりも色度座標のx値が小さく、かつ実用上必要な
輝度を有するという点から、0.01≦Z≦0.1に限定
した。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0016】〔実施例:1〜5〕 Gd23 …… 0.9994モル Tb47 …… 0.0003モル Al23 …… 0.01モル さらに、フラックス(焼成助剤)として、0.5 モルの
アルカリ金属硫酸塩(Li2SO4,Na2SO4,K2
4,Rb2SO4及びCs2SO4)をメノウ乳鉢でよく
混合した後、空気中において1500℃で2時間の固相
反応を行った。フラックスを除去するために生成物を水
洗いし、120℃で乾燥した。
【0017】こうして得られた蛍光体の組成は、(化1)
に示す(Gd0.97Tb0.03)4Al29であり、これらの蛍
光体の発光特性を表2に示す。
【0018】
【表2】
【0019】この表2で明らかなように、Li2SO4
フラックスとして用いたときに比べて、他のフラックス
を用いた場合に輝度増大を実現できることがわかる。
【0020】また、得られた蛍光他組成物は、比較例
(Y3Al512:Tb)に比べて、色度座標xの値が小
さく発光の緑色成分が多いという点で優れていることが
わかる。
【0021】〔実施例:6〜9〕 Gd23 …… 0.9994モル Tb47 …… 0.0003モル Al23 …… 0.01モル K2SO4 …… 0.5モル さらに、第2フラックスとして、0.3 モルのKF,K
Cl,KBr及びKIをメノウ乳鉢でよく混合した後、
前述の実施例〔実施例:1〜5〕と同様にして蛍光体合
成を行った。これらの蛍光体の輝度を表3に示す。
【0022】また、図1にはこれら4種類の蛍光体の熱
発光−温度曲線(グローカーブ)を示す。
【0023】
【表3】
【0024】この表3で明らかなように、K2SO4を第
1フラックスとして用いたときに、第2フラックスの陰
イオンがCl,Br,Iのように、イオンサイズの大き
い化合物にすると、上記蛍光体の輝度向上に効果がある
ことがよくわかる。
【0025】特に実施例8で得られた蛍光体では効果が
顕著であった。このことは、前述の作用の項でも示した
ように、イオンサイズの大きいイオン種が蛍光体結晶内
に入り込めないために結晶中の欠陥数が低く押さえられ
ることによると思われる。図1に示したグローカーブを
見ると、輝度向上に効果の見られる実施例7〜9の蛍光
体では、200〜400Kの温度領域においてグローピ
ーク強度が減少し、電子捕獲準位(欠陥準位)が少ない
ことを明示している。そして、実施例8で得られた蛍光
体(第2フラックスとしてKBrを用いたもの)では、
この温度領域(200〜400K)のグローピークはほ
とんど観測されなかった。これは、この温度領域に相当
するエネルギーレベルの電子捕獲準位(電子トラップ)
がほとんどないことを物語っている。
【0026】〔実施例:10〜16〕 Gd23 …… 0.02×(1−Z)モル Tb47 …… 0.01×Zモル Al23 …… 0.01モル K2SO4 …… 0.5モル をメノウ乳鉢でよく混合した後、空気中において150
0℃で2時間の固相反応を行った。フラックスK2SO4
を除去するために生成物を水洗いし、120℃で乾燥し
た。こうして得られた蛍光体の組成は、(化1)に示す
Gd4(1-Z)Tb4ZAl29であり、これらの蛍光体の輝
度及び発光色調を表4に示す。
【0027】
【表4】
【0028】この表4で明らかなように、実用に耐える
輝度を考えると、Tb濃度は0.01〜0.10程度が望ま
しい。その中で特に、実施例12のTb濃度(0.0
3)が高輝度であった。
【0029】〔実施例:17〕 Gd23 …… 0.9994モル Tb47 …… 0.0003モル Al23 …… 0.01モル Rb2SO4 …… 0.5モル,及び KI ……
0.3モル をメノウ乳鉢でよく混合した後、前述の実施例と同様に
して蛍光体合成を行った。
【0030】これらの蛍光体を、水ガラスと酢酸バリウ
ムを用いた凝集沈降法により塗布し、7″投射型ブラウ
ン管を作製した。
【0031】加速電圧25kV,照射電流0.5mA の
電子線を6″ラスタで照射した場合の輝度は、緑色蛍光
体Y3Al512:Tbのブラウン管の輝度に対してほぼ
同等の99%であった。また、発光の時定数(残光時
間)については、10μsの電子線パルスを用いて測定
したところ、発光ピークの1/10に減衰する時間で約
4.4msであった。
【0032】〔実施例:18〕実施例17の蛍光体につ
いて、量産プロセスと同様にして蛍光ランプを作製し
た。
【0033】Hg線(254nm)の紫外線励起により
緑色発光を示し、その色度座標は、x=0.340,y
=0.600であった。ブラウン管の場合と同様、蛍光
ランプにおいても発光色調の優れた材料であることが判
る。
【0034】
【発明の効果】本発明の蛍光体を用いることにより、カ
ラー陰極線管の色再現範囲を指標にすると、Y3Al5
12:Tbを緑色投射管にした場合に比べて、約17%の
色再現範囲拡大となった(ここで、青色投射管には、Z
nS:Ag,Al[色度座標;(0.149,0.06
0)]を用い、また赤色投射管には、Y23:Eu[色
度座標;(0.650,0.347)]を使用した)。ま
た、発光の減衰における時定数に関しては、発光ピーク
の1/10に減衰する時間を指標にすると、本発明の蛍
光体は4.4msであり、前述の蛍光体Y3Al512
Tb(6.0ms),Y2SiO5:Tb(5.0ms)と
ほぼ同様の数値で、動画像表示において全く問題のない
レベルである。
【図面の簡単な説明】
【図1】蛍光体合成時に用いる第2フラックス(アルカ
リ金属のハロゲン化物)の違いによる特性の相違を示す
熱発光曲線の測定図。
【図2】蛍光体合成時に用いるフラックス(アルカリ金
属の硫酸塩)の違いによる特性の相違を示す熱発光曲線
の測定図。
【図3】蛍光体合成時に用いる第1および第2フラック
ス(アルカリ金属の硫酸塩)の違いによる特性の相違を
示す熱発光曲線の測定図。
【符号の説明】
a,b,c,d,e,f,g,h,i,j…本発明の実
施例の蛍光体材料の熱発光曲線。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 Gd4(1-Z)Tb4ZAl29 (但し、0.01≦Z≦0.1) …(化1) で表される蛍光体において、熱発光強度の温度依存性を
    示した曲線、いわゆるグローカーブの中で、200〜4
    00Kの温度領域で熱発光ピークが観測されない、すな
    わち電子捕獲準位がないことを特徴とする蛍光体。
  2. 【請求項2】グローカーブのピークの中で、200〜3
    00Kのピークに対する300〜400Kのピークの積
    分強度比が1以下であることを特徴とする一般式(化
    1)の蛍光体。
  3. 【請求項3】蛍光体を製造する際に用いるフラックスの
    陽イオンがガドリニウム(Gd)より大きいイオン半径
    を持ち、また陰イオンが酸素(O)より大きいイオン半
    径を持つイオン性の物質であることを特徴とする一般式
    (化1)の蛍光体の製造方法。
  4. 【請求項4】一般式(化1)の蛍光体を製造する際に、
    アルカリ金属の硫酸塩とアルカリ金属のハロゲン化物の
    複合物をフラックスに用いることを特徴とする蛍光体の
    製造方法。
  5. 【請求項5】上記一般式(化1)の蛍光体を用いたこと
    を特徴とする陰極線管。
  6. 【請求項6】上記一般式(化1)の蛍光体を用いたこと
    を特徴とする蛍光ランプ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007145902A (ja) * 2005-11-24 2007-06-14 Hitachi Medical Corp 酸化物蛍光体、放射線検出器およびx線ct装置
KR20200016191A (ko) * 2018-08-06 2020-02-14 심동훈 침입자의 흔적 확인 또는 야간 피아식별을 위한 형광물질 페이스트의 제조방법 및 이를 이용한 형광물질 스프레이 장치

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