JPH07268319A

JPH07268319A - 蛍光体および蛍光体の製造方法

Info

Publication number: JPH07268319A
Application number: JP6049094A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takahara; 武高原; Tadashi Wakatsuki; 正若月; Hisashirou Saruta; 尚志郎猿田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1995-10-17

Abstract

(57)【要約】【目的】カラー受像管用の赤色発光成分としての発光
色調を十分に満足し、かつ輝度の電流飽和特性に優れる
と共に、均一な蛍光面が形成でき、しかも充填密度を高
くすることが可能な形状を有する赤色発光の蛍光体を提
供する。【構成】発光の主ピーク波長が 611〜 626nmの範囲に
あり、かつ球状の粒子形状を有するユーロピウム付活酸
化イットリウム蛍光体である。このようなユーロピウム
付活酸化イットリウム蛍光体は、その出発原料を融剤と
混合して、1300〜1400℃程度の温度で焼成した後、焼成
物を洗浄、乾燥する。次いで、この乾燥物を2000℃以上
の高温領域を瞬間的に通した後、急速冷却することによ
り得られる。この蛍光体の製造方法は、他の希土類酸化
物系蛍光体にも適用でき、球状の粒子形状を有する希土
類酸化物系蛍光体を再現性よく得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー受像管用として
好適な赤色発光の蛍光体およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー受像管の蛍光面は、周知のよう
に、赤、緑、青の各色に発光する 3種類の蛍光体をドッ
トマトリクス状、またはストライプ状に塗布して形成さ
れている。最近では、カラー受像管による映像の高品位
化のために、ハイビジョン方式も採用されている。ハイ
ビジョン方式のカラー受像管では、走査線の数が現行の
ＮＴＳＣ方式による 525本から1125本に増加されてい
る。

【０００３】ところで、上述したようなハイビジョン方
式のカラー受像管では、走査スピードが速いため、蛍光
体の刺激時間が従来の方式に比べてかなり短くなる。ま
た、走査線数の増加により電子線のフォーカス特性を向
上させているため、蛍光体の電子線による刺激密度が高
くなる。さらに、ハイビジョン方式では、映像を高精細
化するために、均一でかつ蛍光体粒子を高密度に充填し
た蛍光面が必要とされる。

【０００４】従って、ハイビジョン方式のカラー受像管
用蛍光体には、均一な蛍光面が形成でき、しかも充填密
度を高くすることが可能な分散性に優れる形状を有する
ことが望まれる。また、発光特性の点からは、刺激時間
が短くても効率よく発光し、かつ電子線の刺激密度が高
くても輝度（発光強度）が飽和しないこと、すなわち照
射電子線による電流密度と蛍光体の輝度とが直線関係を
示し、高電流密度側でも輝度が飽和しないことが望まれ
る。

【０００５】ここで、従来のカラー受像管用の赤色発光
蛍光体としては、ユーロピウム付活酸硫化イットリウム
(Y₂O ₂S:Eu）蛍光体が主に用いられてきた。しかし、
このY₂O ₂S:Eu蛍光体は、上述した輝度の電流飽和特
性に劣り、高電流密度側での輝度の電流飽和が著しいと
いう問題を有していた。また、従来の一般的な製造方法
による蛍光体は、粒子形状の点からも不十分なものであ
った。なお、他の赤色発光の蛍光体として、ユーロピウ
ム付活酸化イットリウム(Y₂O ₃:Eu)蛍光体が知られて
いるが、従来の Y₂O ₃:Eu 蛍光体は、輝度の電流飽和
特性には優れるものの、発光のピーク波長が 610nm付近
にあり、ピンク系統の赤色発光を示すことから、このま
まではカラー受像管用蛍光体として使用することはでき
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ハイ
ビジョン方式等の高品位型のカラー受像管に用いられる
蛍光体には、均一な蛍光面が形成でき、しかも充填密度
を高くすることが可能な形状を有すること、さらには刺
激時間が短くても効率よく発光し、かつ輝度の電流飽和
特性に優れることが望まれているが、従来の赤色発光の
蛍光体は、輝度の電流飽和特性に劣るという問題や、赤
色発光成分としての発光色調を満足していないという問
題を有しており、さらには高精細な蛍光面を形成する上
で粒子形状的に不十分なものであった。

【０００７】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、例えばカラー受像管用の赤色発光成
分としての発光色調を十分に満足し、かつ輝度の電流飽
和特性に優れると共に、均一な蛍光面が形成でき、しか
も充填密度を高くすることが可能な形状を有する赤色発
光の蛍光体を提供することを目的としている。また、本
発明の他の目的は、均一な蛍光面が形成でき、しかも高
密度に充填することが可能な蛍光体、さらには例えばカ
ラー受像管用の赤色発光成分としての発光色調を十分に
満足し、かつ輝度の電流飽和特性に優れる蛍光体を再現
性よく作製することを可能にした蛍光体の製造方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段と作用】本発明者等は、上
述したような目的を達成するために、希土類を母体とす
る多くの化合物について種々検討した結果、ユーロピウ
ム付活酸化イットリウム蛍光体の中間体を通常の焼成法
により作製し、この中間体を2000℃以上の高温領域を瞬
間的に通した後に急速冷却することにより、発光特性が
従来のユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体とは異
なる新規の蛍光体が得られることを見出した。また、上
述したような蛍光体の中間体を高温領域を瞬間的に通す
ことによって、粒子表面が溶解して、球状の蛍光体が得
られることを見出した。この瞬間的な高温処理は、ユー
ロピウム付活酸化イットリウム蛍光体に限らず、希土類
酸化物系蛍光体全般に対して効果を発揮するものであ
る。

【０００９】本発明は、上記したような知見に基いてな
されたもので、本発明の蛍光体は、発光の主ピーク波長
が 611〜 626nmの範囲にあり、かつ球状の粒子形状を有
するユーロピウム付活酸化イットリウムからなることを
特徴としている。

【００１０】また、本発明の蛍光体の製造方法は、希土
類酸化物系蛍光体を製造するにあたり、前記希土類酸化
物系蛍光体の原料を融剤と混合し、所定の温度で焼成し
た後、前記焼成物を洗浄、乾燥する工程と、この乾燥物
を2000℃以上の高温領域に瞬間的に晒した後、急速冷却
する工程とを有することを特徴としている。

【００１１】すなわち、本発明の蛍光体は、一般式： Y₂O ₃:Eu ……(1) で実質的に組成が表され、瞬間的な高温処理および急速
冷却により形成した蛍光体であって、発光の主ピーク波
長が 611〜 626nmの範囲にあり、かつ球状の粒子形状を
有するものである。

【００１２】ここで、通常の大気圧下での焼成により作
製した従来のユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体
は、カラー受像管用の赤色発光蛍光体として主に用いら
れてきたユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体に
比べて輝度の電流飽和特性の点では優れているものの、
発光の主ピーク波長が 610nmのピンク系統の赤色発光を
示し、ユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体の発
光の主ピーク波長である 623nmの赤色発光に比べて、発
光色調に劣るものであった。

【００１３】これに対して、ユーロピウム付活酸化イッ
トリウム蛍光体の中間体に、瞬間的な高温処理を施す
と、優れた輝度の電流飽和特性を維持したまま、発光の
主ピーク波長を 611nm以上の長波長側にシフトさせるこ
とができる。発光ピーク波長が長波長側にシフトする機
構は、明確には判明していないが、瞬間的な高温処理に
より高温相がクエンチされることによって、発光中心で
あるユーロピウムの周りの配位子場が変化することによ
るものと考えられる。また、上記瞬間的な高温処理を施
すと、ユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体の表面
が溶融され、球状の粒子形状を得ることができる。

【００１４】本発明による赤色発光の蛍光体は、発光の
主ピーク波長が 611〜 626nmの範囲に存在する。発光の
主ピーク波長が 611nm未満であっても、また 626nmを超
えても、いずれも赤色発光成分として良好な発光色調を
得ることができない。また、本発明の蛍光体は、球状の
粒子形状を有するもの。ここで、本発明における球状の
蛍光体粒子としては、図１に示すように、粒子１の中心
点から粒子表面の最も遠い点までの距離をａ、最も近い
点までの距離をｃとしたとき、 0.8≦ｃ／ａ≦1.0を満
足することが好ましい。このような条件を満足させるこ
とによって、均一な蛍光面を安定して作製することが可
能となると共に、高密度に蛍光体粒子を充填することが
可能となる。

【００１５】本発明の蛍光体における付活剤であるユー
ロピウムは、酸化イットリウムに対して 3〜15重量% の
範囲で添加することが好ましい。ユーロピウムの付活量
が 3重量% 未満であると、十分な発光強度が得られず、
また逆に15重量% を超えると発光強度の低下を招いてし
まう。

【００１６】次に、本発明の蛍光体の製造方法について
述べる。

【００１７】まず、希土類酸化物系蛍光体の出発原料を
用意する。例えば、本発明の蛍光体を作製する場合に
は、上記 (1)式で表される蛍光体の各出発原料をそれぞ
れ用意する。ここで、イットリウム源としてはその酸化
物や、水酸化物、炭酸塩等の高温において容易に酸化イ
ットリウムとなる化合物等を用い、またユーロピウム源
としては酸化物や炭酸塩等を用いる。これらの出発原料
を所定量秤量し、物理的または化学的に十分均一に混合
した後、さらにホウ酸バリウムのようなフラックスを
0.1〜10重量% 程度混合する。

【００１８】次いで、上記したような原料混合物を所定
の温度で焼成する。焼成温度は、蛍光体の種類に応じて
適宜設定するものとするが、例えばユーロピウム付活酸
化イットリウム蛍光体であれば1300〜1400℃の範囲の温
度で数時間焼成する。この焼成物を例えば純水で洗浄し
てから乾燥して、中間蛍光体を得る。

【００１９】次に、上記中間蛍光体を瞬間的に2000℃以
上の高温領域に晒した後、急速冷却する。このような瞬
間的な高温処理は、例えば太陽光熱炉、赤外線光熱炉、
高周波誘導加熱炉等を用いて行う。この後、分散処理、
洗浄処理等の通常の後処理工程を施す。

【００２０】上述した瞬間的な高温処理および急速冷却
を中間蛍光体に施すことによって、前述した球状の条件
（ 0.8≦ｃ／ａ≦ 1.0）を満足する蛍光体を安定して得
ることができる。上記高温処理の温度が2000℃未満で
は、蛍光体粒子を十分に球状化することができず、また
ユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体に関しては、
発光の主ピーク波長を 611nm以上にシフトさせることが
できない。また、2000℃以上の高温領域に晒す時間を長
くすると、例えば30秒を超えてしまうと、蛍光体の一部
が蒸発してしまい、蛍光体の発光特性を劣化させるおそ
れがあると共に、粒子形状が逆に不定形化してしまう。
なお、高温処理後の冷却速度は、蛍光体粒子が球状を維
持し得る程度であればよい。

【００２１】本発明の蛍光体の製造方法によれば、前述
したような球状の希土類酸化物系蛍光体を安定して得る
ことができる。また、ユーロピウム付活酸化イットリウ
ム蛍光体に関しては、蛍光体粒子を球状化すると共に、
発光の主ピーク波長を 611〜626nmの範囲とすることが
できる。

【００２２】本発明の製造方法を適用することが可能な
希土類酸化物系蛍光体としては、ユーロピウム付活酸化
イットリウム蛍光体以外には、ユーロピウム付活酸化ガ
ドリニウム蛍光体、ユーロピウム付活酸化ランタン蛍光
体、ユーロピウム付活酸化プラセオジム蛍光体、さらに
他の希土類元素で付活した希土類酸化物蛍光体等が例示
される。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２４】実施例１まず、酸化イットリウム(Y₂O ₃)95gと、酸化ユーロピ
ウム（Eu₂O ₃）5gとを硝酸溶液に溶解した。この溶解
液にシュウ酸またはシュウ酸ジメチルを添加して、イッ
トリウムとユーロピウムが均一に混合したシュウ酸塩の
沈殿物を得た。この沈殿物を乾燥した後、大気中にて 9
50〜1000℃の温度で熱処理して、希土類(Y,Eu)酸化物と
した。

【００２５】次に、上記希土類(Y,Eu)酸化物にフラック
スとしてホウ酸バリウムを 0.1重量% 添加し、十分に混
合した後、石英るつぼに充填して蓋をして、大気中にて
1300℃の温度で 3時間焼成した。焼成後、脱イオン水で
洗浄した後、乾燥して中間蛍光体を得た。

【００２６】上記中間蛍光体を図２に示す赤外線光熱炉
を用いて、瞬間的に2000℃以上の高温領域に晒した後、
急速冷却した。図２に示す赤外線光熱炉において、１１
は赤外線光源であり、この赤外線光源１１から放出され
た赤外線は、凹面反射鏡１２で反射集束されて焦点１３
に集中する。この部分は2000℃以上の高温領域となる。
被処理物である中間蛍光体の粉末は、導入管１４内を高
圧空気により圧送され、導入管１４の先端のノズル１５
から霧状に噴出して、上記焦点１３による高温領域を通
過する。この2000℃以上の高温領域を通過した蛍光体
は、下部に設けられた回収槽１６に集められる。また、
この回収槽１６に落下するまでの間に急速冷却される。
このような瞬間的な高温処理および急速冷却を行うこと
によって、目的とするユーロピウム付活酸化イットリウ
ム蛍光体を得た。

【００２７】このようにして得たユーロピウム付活酸化
イットリウム蛍光体の粒子形状を電子顕微鏡画像処理装
置より測定したところ、ｃ／ａは0.93であった。これは
前述した球状条件（ 0.8≦ｃ／ａ≦ 1.0）を満足してい
た。

【００２８】また、上記実施例で得たユーロピウム付活
酸化イットリウム蛍光体の発光スペクトルを電子線刺激
により測定した。その結果を図３に実線で示す。なお、
図３中の破線は、上記瞬間的な高温処理および急速冷却
を行う前の中間蛍光体、すなわち従来のユーロピウム付
活酸化イットリウム蛍光体の発光スペクトルである。図
３中に実線で示すように、上記実施例によるユーロピウ
ム付活酸化イットリウム蛍光体は、ピーク波長が 615nm
の発光を示し、図３中の破線で示す従来のユーロピウム
付活酸化イットリウム蛍光体（発光ピーク波長= 610nm)
とは、明らかに異なる発光特性を有していることが分か
る。

【００２９】また、上記実施例によるユーロピウム付活
酸化イットリウム蛍光体と、従来の赤色発光蛍光体であ
るユーロピウム付活酸硫化イットリウム蛍光体(Y₂O ₂
S:Eu）の輝度の電流飽和特性をそれぞれ測定した。それ
らの結果を図４に示す。図４から明らかなように、この
実施例によるユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体
は、従来の赤色発光蛍光体に比べて高電流領域での輝度
飽和が少なく、明らかに輝度の電流飽和特性に優れてい
ることが分かる。

【００３０】実施例２〜５表１に組成を示す各希土類酸化物系蛍光体を、それぞれ
実施例１と同一条件で作製した。これら各希土類酸化物
系蛍光体の形状と発光ピーク波長を測定した。それらの
結果を併せて表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の蛍光体に
よれば、例えば高品位型のカラー受像管の赤色発光成分
として、良好な発光色調を有すると共に、輝度の電流飽
和特性に優れ、さらに均一な蛍光面を高充填密度で形成
することが可能な球状の粒子形状を有するユーロピウム
付活酸化イットリウム蛍光体を提供することができる。
また、本発明の蛍光体の製造方法によれば、均一な蛍光
面が形成でき、しかも高密度に充填することが可能な希
土類酸化物系蛍光体を再現性よく得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による蛍光体の形状を説明するための
図である。

【図２】本発明の一実施例で使用した赤外線光熱炉の
構成を模式的に示す図である。

【図３】本発明の一実施例による Y₂O ₃:Eu 蛍光体
の発光スペクトルを従来の Y₂O ₃:Eu 蛍光体と比較し
て示す図である。

【図４】本発明の一実施例による Y₂O ₃:Eu 蛍光体
の輝度の電流飽和特性を従来の Y₂O ₂S:Eu蛍光体と比
較して示す図である。

【符号の説明】

１１……赤外線光源１２……凹面反射鏡１３……焦点（高温領域）１４……導入管１５……ノズル１６……回収槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光の主ピーク波長が 611〜 626nmの範
囲にあり、かつ球状の粒子形状を有するユーロピウム付
活酸化イットリウムからなることを特徴とする蛍光体。
【請求項２】請求項１記載の蛍光体において、前記球状の粒子形状は、粒子の中心点から粒子表面の最
も遠い点までの距離をａ、最も近い点までの距離をｃと
したとき、 0.8≦ｃ／ａ≦ 1.0を満足することを特徴と
する蛍光体。
【請求項３】希土類酸化物系蛍光体を製造するにあた
り、前記希土類酸化物系蛍光体の原料を融剤と混合し、所定
の温度で焼成した後、前記焼成物を洗浄、乾燥する工程
と、前記乾燥物を2000℃以上の高温領域に瞬間的に晒した
後、急速冷却する工程とを有することを特徴とする蛍光
体の製造方法。
【請求項４】請求項３記載の蛍光体の製造方法におい
て、前記希土類酸化物系蛍光体は、ユーロピウム付活酸化イ
ットリウム蛍光体であることを特徴とする蛍光体の製造
方法。