JPH07118631A - 希土類酸化物蛍光体の製造方法 - Google Patents

希土類酸化物蛍光体の製造方法

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JPH07118631A
JPH07118631A JP26609293A JP26609293A JPH07118631A JP H07118631 A JPH07118631 A JP H07118631A JP 26609293 A JP26609293 A JP 26609293A JP 26609293 A JP26609293 A JP 26609293A JP H07118631 A JPH07118631 A JP H07118631A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ルツボを損傷することなく、蛍光体粒子の成
長を促進させ、大粒子の希土類酸化物蛍光体を製造でき
る方法を提供しようとするものである。 【構成】 一般式(Ln1-x Ln' x ) 2 3 (Ln:
Y,Gd,Lu,La、Ln' :Eu,Tb,Er,P
r,Sm,Dy,Ho,Tm、10-4≦x<2×1
-1)を満たす化合物と、アルカリ金属又はアルカリ土
類金属のハロゲン化物、及び、硼酸又は硼酸塩を、珪素
酸化物とともに耐熱性容器に充填し、焼成することを特
徴とする希土類酸化物蛍光体の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、粒子径の大きな希土類
酸化物蛍光体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】蛍光スクリーンに適用する希土類酸化物
蛍光体は、電圧、電流、寿命等の特性において特に優れ
たものが要望されており、大粒径の希土類酸化物蛍光体
がそれらの特性を発揮するものとして注目されている。
従来(Ln1-x Ln' x ) 2 3 で表される蛍光体、特
に(Y,Eu)2 3蛍光体の結晶成長を促進する方法
として、蛍光体焼成原料に、アルカリ土類硼酸塩を用い
る方法(特開昭55─161882号公報参照)、周期
律表第IA族、第II族、第III 族のハロゲン化物を用い
る方法(特公昭45─22413号公報参照)、塩化物
とアルカリ土類の硼酸塩とを併用する方法(特公昭53
─25840号公報参照)などが提案されている。
【0003】上記添加物を蛍光体原料とともに石英ルツ
ボに充填して焼成すると、添加物の添加量に応じて10
〜12μm程度の大きな粒子径の蛍光体を製造すること
ができるが、添加物の融解作用により石英ルツボが劣化
・損傷するため、繰り返して使用することができず、ま
た、焼成物がルツボ内面と反応して焼結(シンターリン
グ)を起こすため蛍光体粒子の成長も抑制され、収率の
低下を避けることができなかった。なお、上記添加物を
省略すると、石英ルツボを5〜10回程度使用すること
ができるが、蛍光体は4〜6μm程度の小粒径のものし
か得られない。
【0004】他方、石英ルツボの代わりにアルミナ、ジ
ルコニア、マグネシア等の焼成容器を用いて上記の配合
物質を焼成すると、上記添加物の量を増加してもルツボ
の損傷は少ないものの、4〜8μm程度の小さな粒径の
蛍光体しか得られなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記の問題点を解消し、ルツボを損傷することなく、蛍光
体粒子の成長を促進させ、大粒径の希土類酸化物蛍光体
を製造する方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式(Ln
1-x Ln' x ) 2 3 (但し、LnはY,Gd,Lu及
びLaの中の少なくとも1つの元素であり、Ln' は、
Eu,Tb,Er,Pr,Sm,Dy,Ho及びTmの
中の少なくとも1つの元素であり、xは10-4≦x<2
×10-1の範囲の値である)を満たすように配合された
酸化物又は加熱により上記一般式の酸化物を生成する化
合物と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のハロゲン
化物、及び、硼酸又は硼酸塩を、珪素酸化物とともに耐
熱性容器に充填し、焼成することを特徴とする希土類酸
化物蛍光体の製造方法である。
【0007】
【作用】本発明者等は、大粒径の希土類酸化物蛍光体を
製造する方法を検討する中で、石英ルツボを用い、希土
類酸化物蛍光体原料に対し、アルカリ金属又はアルカリ
土類金属のハロゲン化物と、硼酸又は硼酸塩とを添加し
て蛍光体粒子を成長させると、蛍光体粒子が著しく成長
することを見出した。この成長は石英ルツボより蒸発す
るSiO又は若干のSiが添加物のハロゲン化物と反応
してハロゲン化珪素を生成するためと考えられる。ま
た、石英ルツボの代わりに珪素酸化物、具体的には石英
ガラス片、石英粒子(数mm)、石英ルツボ片等を焼成
原料の一成分として配合しても、石英ルツボを使用する
場合と同様に、ルツボの劣化を抑制し、大粒径の希土類
酸化物蛍光体を製造できることも確認した。
【0008】本発明で焼成原料に配合する珪素酸化物
は、SiO2 を主成分とする原料を高温で加熱溶融した
後冷却して得た固形物を言い、ガラス片、石英ルツボ片
等を含む。焼成原料への配合は、図1のように固形物を
粉砕して焼成原料中に分散させるか、比較的大きな塊若
しくは図2のように板状体の形で埋設することも可能で
ある。珪素酸化物を粒子状で添加する場合は、他の焼成
原料と混合した後ルツボに充填して焼成するが、板状体
の場合は、他の焼成原料をルツボに充填した後、板状体
を充填物中に埋め込んで焼成する。このように珪素酸化
物の形状は種々取りえるが、得られる蛍光体の粒子成長
をより促進させるために、その表面積の合計は1〜30
0cm3 に調製することが好ましく、10〜100cm
3 にすることがより好ましい。
【0009】本発明で用いるアルカリ金属又はアルカリ
土類金属のハロゲン化物とは、MX(M:Li,Na,
K、X:F,Cl,Br,I)又はM’X2 (M’:C
a,Mg,Sr,Ba、X:F,Cl,Br,I)で表
される化合物から選択される少なくとも1つである。蛍
光体の粒子径の成長には塩化物が最も好ましく、次いで
弗化物が好ましい。また、アルカリ金属塩化物とアルカ
リ土類金属塩化物を併用することが好ましい。
【0010】その添加量は原料(Ln1-x Ln' x ) 2
3 1モルに対して1×10-4〜5×10-1モルの範
囲、好ましくは5×10-4〜7×10-2モルの範囲であ
る。添加量が少ないと粒子成長の効果がなく、多すぎる
と融着・焼結を生じて粒子成長も低下する。なお、ハロ
ゲン化物は固体の状態で蛍光体原料と混合しても液体の
状態で添加してもよい。
【0011】本発明で用いる硼酸又は硼酸塩とは、無水
硼酸(B2 3 )、オルト硼酸(H 3 BO3 )、メタ硼
酸(HBO2 )、四硼酸(H2 4 7 )及びこれらの
水和物、メタ硼酸アンモニウム〔NH4 BO2 又は(N
4 2 O・B2 3 〕、四硼酸アンモニウム〔(NH
4 2 4 7 又は(NH4 2 O・2B2 3 〕、五
硼酸アンモニウム〔NH4 5 8 又は(NH4 2
・5B2 3 〕、八硼酸アンモニウム〔(NH4 2
8 13又は(NH4 2 O・4B2 3 〕及びこれらの
水和物、メタ硼酸リチウム(LiBO2 )、四硼酸リチ
ウム(Li2 4 7 )、五硼酸リチウム(LiB5
8 )及びこれらの水和物、メタ硼酸ナトリウム(NaB
2 又はNa2 O・B2 3 )、四硼酸ナトリウム(N
2 47 又はNa2 O・2B2 3 )、五硼酸ナト
リウム(NaB5 8 又はNa2O・5B2 3 )、六
硼酸ナトリウム(Na2 6 10又はNa2 O・3B2
3 )、八硼酸ナトリウム(Na2 8 13又は2Na
2 O・B2 3 )及びこれらの水和物、メタ硼酸カリウ
ム(KBO2 又はK2 O・B2 3 )、四硼酸カリウム
(K2 4 7 又はK2 O・2B2 3 )、六硼酸カリ
ウム(K2 6 10又はK2 O・3B2 3 )、八硼酸
カリウム(K2 8 13又は2K2 O・B23 )及び
これらの水和物などを挙げることができる。
【0012】その添加量は上記の硼酸及び硼酸塩の内少
なくとも1つを、原料(Ln1-x Ln' x ) 2 3 1モ
ルに対してB2 3 に換算して1×10-4〜4×10-2
モルの範囲、好ましくは3×10-4〜2×10-2モルの
範囲である。添加量が少ないと粒子成長の効果がなく、
多すぎると融着・焼結を生じて粒子成長も低下する。な
お、硼酸又は硼酸塩は固体の状態で蛍光体原料と混合し
ても液体の状態で添加してもよい。
【0013】本発明の製造方法に適した希土類酸化物蛍
光体は、一般式(Ln1-x Ln' x) 2 3 (但し、L
nはY,Gd,Lu及びLaの中の少なくとも1つの元
素であり、Ln' は、Eu,Tb,Er,Pr,Sm,
Dy,Ho及びTmの中の少なくとも1つの元素であ
り、xは 10-4≦x<2×10-1の範囲の値である)
である。
【0014】また、本発明の方法で使用する焼成容器の
材質は容器の損傷を完全に防止するために、アルミナ、
マグネシア、ジルコニア等を主成分とするものが好まし
い。
【0015】上記焼成原料はボールミル、ミキサーミル
等により十分に粉砕混合してから焼成容器に充填し、板
状の珪素酸化物を用いる場合は充填物中に埋め込み、次
いで空気中で1250〜1500℃の温度で30分〜1
0時間加熱処理する。その後、水洗・乾燥・分級等の一
般的な蛍光体製造法にしたがって蛍光体を製造する。
【0016】得られる蛍光体は、蛍光体原料の(Ln
1-x Ln' x ) 2 3 組成を有するが、添加剤である、
硼酸又は硼酸塩、及び、アルカリ金属又はアルカリ土類
金属のハロゲン合物は、加熱処理中に飛散したり、加熱
処理後の水洗工程で洗い流されて大半は消失するが、添
加剤の量によってはその一部がB2 3 及びアルカリ金
属又はアルカリ土類金属の酸化物として蛍光体中に若干
残留する場合がある。また、珪素酸化物は加熱処理後も
ほぼ原形のまま存在し、粒子状のものは水洗及び分級工
程で除去されるが、板状体はこれを抜き取るだけでよ
く、いずれも蛍光体中に残留する量は極めて少ない。
【0017】
【実施例】
(実施例1、比較例1〜6)酸化イットリウム(Y2
3 )248.6g(1.1モル)と酸化ユーロピウム
(Eu2 3 )15.4g(4.4×10-2モル)を6
規定の塩酸1300ミリリットルに溶解し、別途用意し
た30%の蓚酸水溶液2200ミリリットルを十分に攪
拌しながら上記の塩酸溶液を添加して蓚酸イットリウム
と蓚酸ユーロピウムを共沈させた。そして、沈殿物を純
水で十分に洗浄し脱水し、約200℃で乾燥した後、石
英容器に入れて1000℃で90分間加熱処理して混合
希土類酸化物を得た。
【0018】上記混合希土類酸化物231g(1.0モ
ル)に対して表1記載のモル濃度で硼酸、ハロゲン化物
及びその他の添加剤を添加し、ボールミルで十分に混合
した後アルミナルツボに充填し、板状珪素酸化物を埋め
込み、電気炉にセットして空気雰囲気中で1400℃、
3時間焼成し、冷却してから板状珪素酸化物を引き抜
き、得られた焼成物を純水で十分に洗浄し、脱水し、乾
燥した。得られた蛍光体の組成は、(Y0.962 , Eu
0.038 ) 2 3 であり、粒径は表1のとおりであった。
表1より明らかなように、硼酸、ハロゲン化物及び珪素
酸化物を併用した実施例1では、粒径13.3μmの大
きな希土類酸化物蛍光体を得ることができ、それらのい
ずれか1つを欠いた比較例1〜6では蛍光体粒子が成長
しないことが分かる。
【0019】
【表1】
【0020】(実施例2)実施例1において、混合希土
類酸化物231g(1.0モル)に対しB2 3を0.
07g(1×10-3モル)、BaCl2 ・2H2 Oを
2.4g(1×10 -2モル)、LiClを1.3g(3
×10-2モル)及び珪素酸化物を図3の範囲で添加し、
アルミナルツボに充填し、空気雰囲気中で1400℃3
時間焼成し、純水で十分に洗浄し、脱水し、乾燥した。
得られた(Y0.962 , Eu0.038 ) 2 3 蛍光体の中央
粒子径を珪素酸化物の添加量(表面積の合計で表示し
た)と対比すると図3のようになる。珪素酸化物を添加
しないときには蛍光体の粒子径は6〜6.5μmの程度
であったが、粒子状の珪素酸化物を6cm2 添加すると
未添加の粒子径に比べて2.5〜3.0μm大きくな
り、板状の珪素酸化物を60cm2 埋め込むと約7μm
程度大きくなった。なお、アルミナルツボに劣化は認め
られなかった。
【0021】(実施例3)実施例1において、混合希土
類酸化物231g(1.0モル)に対し、無水硼酸(B
2 3 )0.0696g(1×10-3モル)、塩化バリ
ウム(BaCl2・2H2 O)2.3g(9.5×10
-3モル)及び塩化リチウム(LiCl)1.15g
(2.7×10-2モル)を添加し、ボールミルで十分に
混合した後、アルミナルツボに詰め、板状珪素酸化物1
30cm2 を埋め込み、電気炉で空気雰囲気下1400
℃で3時間焼成を行った。焼成後、板状珪素酸化物を取
り除き、焼成物を純水で十分に洗浄し脱水乾燥した。得
られた蛍光体の組成は、(Y0.962 , Eu0.038 ) 2
3 であり、中央粒子径は13.8μmであった。
【0022】(実施例4)実施例3において、無水硼酸
(B2 3 )の代わりに四硼酸アンモニウム〔(N
4 2 4 7 〕0.095g(5×10-4モル)を
添加し、塩化リチウム(LiCl)を省略した以外は実
施例3と同様にして蛍光体を製造した。得られた蛍光体
の組成は、(Y0.962 , Eu0.038 ) 2 3 であり、中
央粒子径は10.8μmであった。
【0023】(実施例5)実施例3において、無水硼酸
(B2 3 )の代わりにオルト硼酸(H3 BO3)0.
123g(2×10-3モル)を添加し、塩化バリウム
(BaCl2 )を省略した以外は実施例3と同様にして
蛍光体を製造した。得られた蛍光体の組成は、(Y
0.962 , Eu0.038 ) 2 3 であり、中央粒子径は8.
9μmであった。
【0024】(実施例6)実施例1において、混合希土
類酸化物231g(1.0モル)に対し、四硼酸カリウ
ム(K2 4 7 ・5H2 O)0.162g(5×10
-4モル)及び塩化ナトリウム(NaCl)2.3g(4
×10-2モル)を添加し、ボールミルで十分に混合した
後、ジルコニアルツボに詰め、以下実施例3と同様にし
て蛍光体を得た。得られた蛍光体の組成は、
(Y0.962 , Eu0.038 ) 2 3 であり、中央粒子径は
10.1μmであった。
【0025】(実施例7)実施例1において、混合希土
類酸化物231g(1.0モル)に対し、四硼酸ナトリ
ウム(Na2 4 7 ・5H2 O)0.100g(5×
10-4モル)及び塩化マグネシウム(MgCl2 )2.
3g(1.1×10-2モル)を添加し、ボールミルで十
分に混合した後、マグネシアルツボに詰め、以下実施例
3と同様にして蛍光体を得た。得られた蛍光体の組成
は、(Y0.962 , Eu0.038 ) 2 3 であり、中央粒子
径は9.7μmであった。
【0026】(比較例7)実施例3において、板状珪素
酸化物の使用を省略し、その他の条件を実施例3と同様
にして蛍光体を得た。得られた蛍光体の組成は、(Y
0.962 , Eu0.038) 2 3 であり、中央粒子径は6〜
6.5μmであった。
【0027】(比較例8)実施例3において、板状珪素
酸化物の使用を省略し、アルミナルツボの代わりに石英
ルツボを使用した以外、実施例3と同様の条件で蛍光体
を製造した。得られた蛍光体の組成は、(Y0.962 , E
0.038 ) 2 3 であり、中央粒子径は10〜11μm
であった。しかし、石英ルツボは壁面全面で石英が薄く
剥がれ、亀裂が生じ、劣化が激しい。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用することに
より、焼成容器を損傷させずに、大粒子径の希土類酸化
物蛍光体を容易に製造することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法で焼成ルツボ中に粒状珪素酸
化物を添加した状況を説明するための図である。
【図2】本発明の製造方法で焼成ルツボ中に板状珪素酸
化物を配置した状況を説明するための図である。
【図3】実施例2で、珪素酸化物の添加量と蛍光体の中
央粒子径の関係を示したグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(Ln1-x Ln' x ) 2 3 (但
    し、LnはY,Gd,Lu及びLaの中の少なくとも1
    つの元素であり、Ln' は、Eu,Tb,Er,Pr,
    Sm,Dy,Ho及びTmの中の少なくとも1つの元素
    であり、xは10-4≦x<2×10-1の範囲の値であ
    る)を満たすように配合された酸化物又は加熱により上
    記一般式の酸化物を生成する化合物と、アルカリ金属又
    はアルカリ土類金属のハロゲン化物、及び、硼酸又は硼
    酸塩を、珪素酸化物とともに耐熱性容器に充填し、焼成
    することを特徴とする希土類酸化物蛍光体の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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