JPH05152073A

JPH05152073A - 電界発光灯用蛍光体の製造方法

Info

Publication number: JPH05152073A
Application number: JP3316033A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Ito; 博康伊藤
Original assignee: Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd; Kansai Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd; Kansai Nippon Electric Co Ltd
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-06-18

Abstract

(57)【要約】【目的】電界発光灯の輝度及び発光効率を向上させ
る。電界発光灯は、発光層（13）に混入した蛍光体（13
b）が発光するものである。蛍光体（13b）は、ZnSの母
体に、CuとClを添加した混合物を焼成することによって
得られる。【構成】先ず、ZnSの母体にCuとClとを添加した混合
物に、第１回目の焼成により、粒子の結晶が六方晶型の
中間蛍光体（13b'）を得る。第１回目の焼成は、1000〜
1200℃の温度で１〜８時間行う。次に、中間蛍光体（13
b'）をボールミル内で攪拌し、粒子に歪みを加え、結晶
欠陥を生じさせる。次に、結晶欠陥の生じた中間蛍光体
（13b'）に、第２回目の焼成により、六方晶型の一部を
立方晶型へ結晶移転させ、両結晶間にCuを偏析させる。
第２回目の焼成は、500〜800℃の温度で30分から３時間
行う。次に、HClエッチング等を行った後、乾燥する
と、蛍光体（13b）を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高輝度化及び高効率化
を図った電界発光灯用蛍光体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイパネルのバックライト
等に使用される電界発光灯（ＥＬ）は、図５及び図６に
示すように、扁平な電界発光素子（１）の両面を吸湿フ
ィルム（２）（２）で挟着し、さらに外皮フィルム
（３）（３）で密閉封止したものである。前記電界発光
素子（１）は、背面電極（11）、反射絶縁層（12）、発
光層（13）、樹脂フィルム（15）に形成した透明電極
（14）を積層したもので、背面電極（11）と透明電極
（14）から外皮フィルム（３）の封止部を貫通するリー
ド（16）（16）を導出している。上記発光層（13）は、
図７に示すように、有機バインダ（13a）内に微小な球
状の蛍光体（13b）を多数個分散して混入させたもので
ある。上記リード（16）（16）から背面電極（11）と透
明電極（14）との間に高電圧を印加すると、両電極（1
1）（14）間に形成される電界によって、両電極（11）
（14）間の発光層（13）の蛍光体（13b）が発光する。

【０００３】上記蛍光体（13b）は、一般的に粒子状の
硫化亜鉛（ZnS）が使用されているが、長寿命化を図る
ため粒径を大径化したり、あるいは、高輝度化を図るた
め大径化した粒子中に銅（Cu）をドーピングしたりして
いる。このような蛍光体（13b）は、硫化亜鉛（ZnS）の
母体に、銅（Cu）の付活剤と、ハロゲン化合物（Cl）の
共付活剤を添加した混合物を焼成することにより得られ
る。

【０００４】この製造方法を、図８を参照しながら具体
的に説明する。先ず、粒径約0.5μｍの微粒子である微
粉末状のZnS（母体）に対して、0.1〜1.0mol％のCuSO₄
（付活剤）と１〜20mol％のMgCl₂（共付活剤）とを混合
する。この混合物をアルミナのルツボ内で800〜1100℃
の温度で１〜８時間焼成すると、粒径が10〜20μｍの粉
末状の中間蛍光体が形成される。この中間蛍光体の粒子
の内部にはCuが均一に分散してドーピングされている。
また、中間蛍光体の表面には、内部にドーピングしなか
ったCu_xSが付着している。このCu_xSは、輝度を低下させ
るため、KCN液によってCu_xSを洗浄・除去し乾燥して、
粉末の蛍光体（13b）を得る。この蛍光体（13b）を有機
バインダ（13a）中に分散して、発光層（13）が形成さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電界発光灯の蛍光体
（13b）は、発光層（13）を挟む両電極（11）（14）間
に電界が加えられることによって発光する。蛍光体（13
b）がこの電界により発光しやすくするため、中間蛍光
体の粒子内にCuの付活剤をドーピングして発光中心を形
成するとともに、粒子内に局部的に高電界領域を形成す
るために局部的に導電層を形成する必要がある。

【０００６】蛍光体のさらに高輝度化、高効率化を図る
ためには、上記導電層を適性に形成する必要があった。

【０００７】そこで、本発明は、粒子中に導電層を適性
に形成することによって、高輝度化、高効率化を進めた
電界発光灯用蛍光体の製造方法を提供することを目的と
する。

【０００８】尚、蛍光体の製造方法が、特開昭61−2960
85号公報及び特開平１−204991号公報に開示されている
が、前者は粒径が大きい立方晶型からなる電場発光蛍光
体を容易に製造する方法を得ることを目的としており、
また、後者はZnSの表面に析出したCu_xSを十分に除去す
ることを目的としたものであり、高輝度化及び高効率化
は十分ではなかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、硫化亜鉛に銅化合物とハロゲン化合物とを添加した
混合物を、比較的高温で長時間の第１回目の焼成により
六方晶型の結晶からなる粉末状の中間蛍光体を製造する
工程と、前記中間蛍光体に衝撃力を加えて歪みを発生さ
せ、結晶に欠陥を生じさせる工程と、前記結晶欠陥の生
じた中間蛍光体を比較的低温で短時間の第２回目の焼成
により立方晶型の結晶を混在させる工程とを含むことを
特徴とする電界発光灯の蛍光体の製造方法を提供する。

【００１０】

【作用】上記手段によれば、第１回目の焼成により、結
晶が六方晶型となり、２回目の焼成により六方晶型と立
方晶型とが積層した結晶となると共に、配向性が向上す
る。また、その両結晶間に銅が偏析される。この偏析さ
れた銅が導電層となって高輝度、高効率蛍光体となる。

【００１１】

【実施例】本発明に係る一実施例を図１乃至図３を参照
しながら説明する。但し、従来と同一部分は同一符号を
附してその説明を省略する。

【００１２】蛍光体（13b）を製造するには、先ず、従
来と同様、粒径約0.5μｍの微粒子である微粉末状のZnS
（母体）に対して、0.1〜1.0mol％のCuSO₄（付活剤）と
１〜20mol％のMgCl₂（共付活剤）とを混合し、この混合
物を、110℃の温度で12時間加熱して乾燥させる。

【００１３】次に、この乾燥した混合物をアルミナのル
ツボ内で第１回目の焼成をする。第１回目の焼成は、10
20〜1200℃の温度で１〜８時間行う。すると、粒径が10
〜20μｍの中間蛍光体（13b'）を得る。この中間蛍光体
の結晶は、ほぼ100％六方晶型（ウルツ鉱）となる。六
方晶型の結晶は、1020℃以上で加熱すると析出する。ま
た、上記第１回目の焼成で中間蛍光体の粒子内に、Cuが
均一にドーピングされる。中間蛍光体は焼結体であるか
ら、図２に示すように、複数個が結合していることもあ
る。図２中の斑点は、Cuが粒子中に均一にドーピングさ
れている状態を示し、矢印は結晶の軸を示す。

【００１４】次に、中間蛍光体（13b'）をボールミル内
で攪拌し、中間蛍光体（13b'）に衝撃力を加える。する
と、中間蛍光体（13b'）に歪みが発生して、結晶に欠陥
が生じる。また、衝撃力が加えられることによって、結
合していた中間蛍光体（13b'）が図３に示すように、１
個１個に分離する。

【００１５】次に、１個ずつの粒子に分離して、結晶欠
陥の生じた中間蛍光体（13b'）に、第２回目の焼成をす
る。第２回目の焼成は、第１回目の焼成よりも低温の50
0〜800℃の温度で、また、短時間の30分〜３時間の加熱
（アニーリング）をするものである。すると、中間蛍光
体（13b'）の結晶が六方晶型から立方晶型（センアエン
鉱）へ一部結晶転移する。立方晶型の結晶は、1000℃以
下で加熱すると析出しやすい。前工程を経た結晶は外観
上積層構造を示すが、これは結晶欠陥の生じた箇所で、
六方晶型から立方晶型へ結晶転移し、図３に示すよう
に、結晶軸の方向に、六方晶型（Ｗ）と立方晶型（Zn）
とが交互に積層されるものと考えられる。上述したよう
に中間蛍光体（13b'）が複数個結合していると、結晶転
移しにくいが、ボールミル内で衝撃力が加えられて、粒
子が１個１個に分離していることから、１粒子内の一部
が確実に六方晶型から立方晶型へ結晶転移する。また、
六方晶型と立方晶型との境界部にCu（太線で図示）が偏
析し、所謂導電層が形成されるものと考えられる。

【００１６】その後、HClで導電層を形成した中間蛍光
体（13b'）のエッチングをして、表面の酸化物を除去す
る。そして、中間蛍光体（13b'）の表面に付着したCu_xS
をKCN液によって洗浄して除去する。その後、中間蛍光
体（13b'）を乾燥して、導電層を形成した蛍光体（13
b）を得る。この蛍光体（13b）を有機バインダ（13a）
中に分散して、発光層（13）が形成される。

【００１７】この発光層（13）を、背面電極（11）上の
反射絶縁層（12）と、透明電極（14）との間に配置した
電界発光素子（１）を外皮フィルム（３）（３）で密閉
封止すると、電界発光灯が完成する。両電極（11）（1
4）間に高電圧を印加すると、両電極（11）（14）間に
形成される電界によって、発光層（13）の蛍光体（13
b）が発光する。この蛍光体（13b）は、その粒子が内部
に導電層を形成した状態になっているため、導電層の部
分は電位差がなくなり、配向性が良くなることから、輝
度及び発光効率が向上する。

【００１８】ここで、本発明の蛍光体と従来の蛍光体を
それぞれ使用した電界発光灯について、電力に対する輝
度及び発光効率の結果を図４に比較して示す。本発明の
蛍光体の製造仕様は概略次のとおりである。ZnSに対し
て、CuSO₄が0.1mol％、MgCl₂が10mol％混合した後、110
℃で12時間乾燥した。第１回目の焼成は、1100℃下で５
時間行った。遊星ボールミルで10分間攪拌した。２回
目の焼成は、700℃下で３時間行った。HClエッチング
は、６Ｎのもので１時間行った。その後、水洗洗浄液が
ph ＝７となるまで水洗した。

【００１９】輝度を実線で示し、発光効率を破線で示
す。輝度も発光効率も共に、従来の蛍光体よりも本発明
による蛍光体の方が約２倍向上した。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、銅が偏析することによ
り、蛍光体内に導電層が形成され、また、配向性が向上
する。従って、電界発光灯の高輝度化、高効率化をより
一層図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蛍光体の製造工程を示すフローチ
ャート図。

【図２】本発明に係る中間蛍光体の断面図。

【図３】本発明に係る蛍光体の断面図。

【図４】電力に対する輝度と発光効率の関係を示した
図。

【図５】電界発光灯の縦断面正面図。

【図６】電界発光灯の平面図。

【図７】発光層の拡大断面図。

【図８】従来の蛍光体の製造工程を示すフローチャート
図。

【符号の説明】

13b 蛍光体 13b' 中間蛍光体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硫化亜鉛に銅化合物とハロゲン化合物とを
添加した混合物を、比較的高温で長時間の第１回目の焼
成により六方晶型の結晶からなる粉末状の中間蛍光体を
製造する工程と、前記中間蛍光体に衝撃力を加えて歪み
を発生させ、結晶に欠陥を生じさせる工程と、前記結晶
欠陥の生じた中間蛍光体を比較的低温で短時間の第２回
目の焼成により立方晶型の結晶を混在させる工程とを含
むことを特徴とする電界発光灯用蛍光体の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の第１回目の焼成を1020〜12
00℃の温度で１〜８時間とし、第２回目の焼成を500〜8
00℃の温度で30分〜３時間としたことを特徴とする電界
発光灯用蛍光体の製造方法。
【請求項３】中間蛍光体をボールミル内で攪拌し、中間
蛍光体に衝撃力を加えて歪みを発生させ、結晶に欠陥を
生じさせることを特徴とする請求項１記載の電界発光灯
用蛍光体の製造方法。