JPH11293241A - Phosphor and its production - Google Patents

Phosphor and its production

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JPH11293241A
JPH11293241A JP10503098A JP10503098A JPH11293241A JP H11293241 A JPH11293241 A JP H11293241A JP 10503098 A JP10503098 A JP 10503098A JP 10503098 A JP10503098 A JP 10503098A JP H11293241 A JPH11293241 A JP H11293241A
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JP
Japan
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terbium
phosphor
mol
europium
zinc
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JP10503098A
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Japanese (ja)
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Masaru Ihara
優 井原
Tsuneo Kusuki
常夫 楠木
Katsutoshi Ono
勝利 大野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a nano-crystalline phosphor which can be excited at a low voltage and fluoresces a green or red color. SOLUTION: There is provided a nano-crystalline phosphor comprising a nano-structure crystal comprising a fluorine-charge-compensated terbium or europium-activated zinc sulfide and having a particle diameter of 2-5 nm. To produce the nano-crystalline phosphor, zinc acetate and sodium sulfide, terbium nitrate (or europium nitrate), and sodium fluoride are mixed in such amounts that the terbium (or europium) is present in an amount of 0.5-5 mol.% based on the zinc, and the fluorine is present in an amount of 1.5-15 mol.%, and the mixture is subjected to a liquid-phase reaction to coprecipitate nano-structure crystals of zinc sulfide doped with a fluorine-charge-compensated terbium (or europium). By compensating the difference between the charges of terbium or europium and zinc by introducing fluoride ions, the luminance characteristics can be markedly improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光体及びその製
造方法に関するものであり、特に、いわゆるナノクリス
タル蛍光体及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a phosphor and a method for producing the same, and more particularly, to a so-called nanocrystal phosphor and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、SiやGe等に代表される超微粒
子、ポーラスシリコン等のII−VI族半導体におい
て、そのナノ構造結晶が特異的な光学的特性を示すこと
が注目されている。ここで、ナノ構造結晶とは、数nm
程度の粒径を有する結晶粒のことを言い、一般的にナノ
クリスタルと呼ばれる。
2. Description of the Related Art In recent years, it has been noted that nanostructure crystals of II-VI group semiconductors such as ultrafine particles represented by Si and Ge, porous silicon and the like exhibit specific optical characteristics. Here, the nanostructure crystal is a few nm
It refers to a crystal grain having a particle size of a certain degree, and is generally called a nanocrystal.

【0003】II−VI族半導体において、上述したよ
うなナノ構造結晶を有する場合とバルク状の構造結晶を
有する場合とを比較すると、ナノ構造結晶を有する場合
に良好な光吸収特性及び発光特性を示す。これは、ナノ
構造結晶を有するII−VI族半導体では、量子サイズ
効果が発現するため、バルク状の結晶構造の場合よりも
大きなバンドギャップを有するためと考えられる。すな
わち、ナノ構造結晶を有するII−VI族半導体におい
ては、量子サイズ効果によりバンドギャップが広げられ
るのではないかと考えられている。
[0003] Comparing the case of having the above-mentioned nano-structured crystal and the case of having a bulk-shaped structural crystal in the II-VI group semiconductor, it is found that good light absorption characteristics and emission characteristics are obtained in the case of having the nano-structured crystal. Show. This is probably because the II-VI group semiconductor having the nanostructured crystal has a larger band gap than that of the bulk crystal structure because the quantum size effect is exhibited. That is, it is considered that the band gap of the II-VI group semiconductor having the nanostructure crystal may be widened by the quantum size effect.

【0004】テレビジョン等のディスプレイには、様々
な蛍光体が用いられており、これまで、この種のディス
プレイに用いられる蛍光体は、原料を高温で焼成するこ
とにより合成されている。そして、合成された蛍光体の
粒径は、数μm程度(3〜10μm)となっている。
[0004] Various phosphors are used in displays such as televisions, and the phosphors used in this type of display have been synthesized by firing raw materials at a high temperature. The particle size of the synthesized phosphor is about several μm (3 to 10 μm).

【0005】一方、近年、テレビジョン等の分野におい
て、ディスプレイの薄型化が望まれており、軽量なフラ
ットディスプレイであるプラズマディスプレイ(以下、
PDPと称する。)やフィールド・エミッション・ディ
スプレイ(以下、FEDと称する。)、エレクトロ・ル
ミネッセンス・ディスプレイ(以下、ELDと称す
る。)が注目されている。
On the other hand, in recent years, in the field of televisions and the like, it has been desired to reduce the thickness of displays.
It is called PDP. ), A field emission display (hereinafter, referred to as FED), and an electroluminescent display (hereinafter, referred to as ELD).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、特
に注目されている上記FEDでは、電子ビームを放出す
る電子放出源(カソード)を微細化して薄型化している
が、このような電子放出源の微細化は電子ビームの電圧
を大幅に低下させることになる。
By the way, for example, in the above-mentioned FED, which has received special attention, an electron emission source (cathode) for emitting an electron beam is made finer and thinner. Miniaturization greatly reduces the voltage of the electron beam.

【0007】そして、この薄型化に伴い電子ビームの電
圧が低下したディスプレイにおいて、上述したような粒
径が数μm程度の蛍光体を用いると、電子ビームの電圧
が低いが故に十分に発光しないという問題がある。
In a display in which the voltage of the electron beam is reduced due to the reduction in thickness, if a phosphor having a particle diameter of about several μm is used as described above, it will not emit light sufficiently because the voltage of the electron beam is low. There's a problem.

【0008】これは、従来の蛍光体の結晶が大きいた
め、照射された電子ビームが蛍光体の発光する部分にま
で到達することができないことによるものと考えられ
る。
It is considered that this is because the irradiated electron beam cannot reach the light emitting portion of the phosphor due to the large size of the conventional phosphor crystal.

【0009】したがって、上記FEDを実現するために
は、低電圧で励起可能な蛍光体が必要である。
Therefore, in order to realize the above-mentioned FED, a phosphor which can be excited at a low voltage is required.

【0010】また、CRTの分野においても、ますます
高精細化が進められており、より微細な蛍光体が要求さ
れている。ELDの分野においても、さらに発光効率の
高い蛍光体が要求されている。
[0010] In the field of CRTs as well, higher definition is being promoted, and finer phosphors are required. Also in the field of ELD, a phosphor having higher luminous efficiency is required.

【0011】このような諸条件を満たす蛍光体として、
上述したようなナノ構造結晶を有するII−VI族半導
体に対する期待は高い。
[0011] As a phosphor satisfying such conditions,
Expectations are high for II-VI semiconductors having nanostructured crystals as described above.

【0012】低電圧で励起可能な発光体としてこれまで
実用化されているものは、ZnO:Znくらいしかない
のが現状である。
At present, only about ZnO: Zn has been practically used as a light-emitting material which can be excited at a low voltage.

【0013】上述のZnO:Znは緑青色発色するもの
であり、したがって、他の色で発色するナノ結晶構造を
有するII−VI族半導体が要求されるところである
が、ナノ結晶構造を有するII−VI族半導体の製造方
法は、十分に検討されておらず、必ずしも十分な特性を
有する蛍光体が得られていない。
The above-mentioned ZnO: Zn emits green-blue color. Therefore, a II-VI group semiconductor having a nanocrystalline structure which develops another color is required. A method for manufacturing a VI group semiconductor has not been sufficiently studied, and a phosphor having sufficient characteristics has not always been obtained.

【0014】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、低電圧で励起可能であり、緑色
や赤色に発光するナノ結晶構造を有する蛍光体を提供す
ることを目的とし、さらにはその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and has as its object to provide a phosphor having a nanocrystal structure which can be excited at a low voltage and emits green or red light. Further, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method thereof.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ナノクリ
スタル蛍光体について種々の検討を重ねた結果、テルビ
ウムあるいはユーロピウムで硫化亜鉛を付活すること
で、緑色、赤色に発光する蛍光体が得られること、付活
の際にフッ素で電荷補償することにより発光効率が飛躍
的に向上すること、通常の固相反応ではなく共沈を利用
した液相反応を用いることにより、これらのナノクリス
タルを安定に製造可能であること、等を見出し、本発明
を完成するに至った。
The present inventors have conducted various studies on nanocrystal phosphors and found that phosphors that emit green and red light can be obtained by activating zinc sulfide with terbium or europium. The luminescence efficiency is dramatically improved by charge compensation with fluorine at the time of activation, and by using a liquid phase reaction using coprecipitation instead of a normal solid phase reaction, these nanocrystals Were found to be able to be manufactured stably, and the present invention was completed.

【0016】すなわち、本発明の蛍光体は、フッ素によ
り電荷補償されたテルビウムあるいはユーロピウムによ
り付活された硫化亜鉛よりなり、粒径2nm以上、5n
m以下のナノ構造結晶よりなることを特徴とするもので
ある。
That is, the phosphor of the present invention is made of zinc sulfide activated by terbium or europium charge-compensated by fluorine, and has a particle diameter of 2 nm or more and 5 n
m or less of nanostructured crystals.

【0017】また、本発明の製造方法は、溶媒中で酢酸
亜鉛及び硫化ナトリウムと硝酸テルビウム(あるいは硝
酸ユーロピウム)、フッ化ナトリウムを亜鉛に対してテ
ルビウム(あるいはユーロピウム)が0.5〜5モル
%、フッ素が1.5〜15モル%となるような割合で混
合して液相反応させ、フッ素により電荷補償されたテル
ビウム(あるいはユーロピウム)がドープされた硫化亜
鉛のナノ構造結晶を共沈させることを特徴とするもので
ある。
Further, according to the production method of the present invention, zinc acetate and sodium sulfide and terbium nitrate (or europium nitrate) and sodium fluoride are mixed in a solvent in an amount of 0.5 to 5 mol% terbium (or europium) with respect to zinc. Mixing at a ratio of 1.5 to 15 mol% of fluorine to cause a liquid phase reaction to coprecipitate a nanostructured crystal of zinc sulfide doped with terbium (or europium) which is charge-compensated with fluorine. It is characterized by the following.

【0018】テルビウムで付活した硫化亜鉛ナノクリス
タルは、緑色の発光及び残光を示し、ユーロピウムで付
活した硫化亜鉛ナノクリスタルは、赤色の発光及び残光
を示す。このとき、F- イオンを導入することにより、
テルビウムやユーロピウムと亜鉛との電荷の相違が補償
され、発光特性が大幅に向上する。
Zinc sulfide nanocrystals activated with terbium emit green light and afterglow, and zinc sulfide nanocrystals activated with europium emit red light and afterglow. At this time, by introducing F - ions,
The difference in charge between terbium or europium and zinc is compensated, and the light emission characteristics are greatly improved.

【0019】製造に際しては、従来のような原料の高温
焼成、すなわち固相反応ではなく、共沈を利用した液相
反応を用いることにより、3nm程度の粒径を有し発光
特性に優れたナノクリスタルを得ることができる。
At the time of production, nano-particles having a particle size of about 3 nm and having excellent light-emitting characteristics are obtained by using a liquid phase reaction utilizing coprecipitation instead of a conventional high-temperature firing of raw materials, that is, a solid phase reaction. You can get a crystal.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】本発明の蛍光体は、テルビウムや
ユーロピウムにより付活された硫化亜鉛よりなるもので
あり、粒径2nm〜5nmのナノ構造結晶(ナノクリス
タル)よりなるものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The phosphor of the present invention is made of zinc sulfide activated by terbium or europium, and is made of a nanostructure crystal (nanocrystal) having a particle size of 2 nm to 5 nm.

【0021】付活剤として、テルビウム(Tb)、ユー
ロピウム(Eu)、さらにはフッ素(F)を用い、これ
らが硫化亜鉛にドープされると、固有の発光性を持つよ
うになる。例えば、TbあるいはTbF3 で付活された
硫化亜鉛は、緑色の発光及び残光を示す。Euあるいは
EuF3 で付活された硫化亜鉛は、赤色の発光及び残光
を示す。なお、以下の記述では、例えばTbがドープさ
れた硫化亜鉛を「ZnS:Tb」と表記する。
As an activator, terbium (Tb), europium (Eu), and fluorine (F) are used, and when these are doped into zinc sulfide, they have intrinsic light emitting properties. For example, zinc sulfide activated with Tb or TbF 3 emits green light and afterglow. Zinc sulfide activated with Eu or EuF 3 emits red light and afterglow. In the following description, for example, zinc sulfide doped with Tb is referred to as “ZnS: Tb”.

【0022】また、付活剤をドープした硫化亜鉛ナノク
リスタル蛍光体は、励起子、電子、正孔対を数nmの範
囲に閉じ込めることができる量子サイズ効果を発生させ
る結果、広いバンドギャップを有するものとなる。
The activator-doped zinc sulfide nanocrystal phosphor has a wide band gap as a result of generating a quantum size effect capable of confining exciton, electron and hole pairs within a range of several nm. It will be.

【0023】本発明では、付活の際に、テルビウムやユ
ーロピウムのみならず、F- イオンを導入しているが、
これは電荷補償の観点による。すなわち、硫化亜鉛にテ
ルビウムやユーロピウムをドープする場合、亜鉛が2価
(2+)であるのに対して、テルビウムやユーロピウム
は3価(3+)であり、整合性が取れない。そこで、マ
イナスイオンであるフッ素を導入し、電荷補償する。こ
れにより、F- イオンを導入しない場合に比べて発光特
性が2倍以上向上する。
In the present invention, not only terbium and europium but also F - ions are introduced at the time of activation.
This is from the viewpoint of charge compensation. In other words, when doping zinc sulfide with terbium or europium, zinc is divalent (2+), whereas terbium or europium is trivalent (3+), and the matching cannot be obtained. Therefore, fluorine, which is a negative ion, is introduced to perform charge compensation. As a result, the emission characteristics are improved by a factor of two or more as compared with the case where no F - ions are introduced.

【0024】上記硫化亜鉛ナノクリスタル蛍光体を作成
するには、硫化亜鉛に上述した付活剤をドープする際
に、共沈を利用した液相反応を用いる。
To prepare the above zinc sulfide nanocrystal phosphor, a liquid phase reaction utilizing coprecipitation is used when doping the above-mentioned activator into zinc sulfide.

【0025】この共沈を利用した液相反応とは、所定の
溶媒中で硫化亜鉛を合成するに際して、付活剤となる原
子を有する塩を反応系に共存させる反応である。なお、
このとき、ドープされる付活剤としては、1種類の原子
である必要はなく、複数種類の原子からなるものであっ
てもよい。
The liquid phase reaction utilizing this coprecipitation is a reaction in which a salt having an atom serving as an activator coexists in a reaction system when synthesizing zinc sulfide in a predetermined solvent. In addition,
At this time, the activator to be doped does not need to be one kind of atom, and may be composed of a plurality of kinds of atoms.

【0026】具体的にはZnS:Tbを製造する際に
は、下記のような液相反応となる。
Specifically, when producing ZnS: Tb, the following liquid phase reaction occurs.

【0027】Zn(CH3COO)2+Tb(NO33
Na2S→ZnS:Tb+2CH3COONa ZnS:TbF3を製造する際には、下記のような液相
反応となる。
Zn (CH 3 COO) 2 + Tb (NO 3 ) 3 +
Na 2 S → ZnS: Tb + 2CH 3 COONa When producing ZnS: TbF 3 , the following liquid phase reaction occurs.

【0028】Zn(CH3COO)2+Tb(NO33
3NaF+Na2S→ZnS:TbF3+2CH3COO
Na ZnS:Euを製造する際には、下記のような液相反応
となる。
Zn (CH 3 COO) 2 + Tb (NO 3 ) 3 +
3NaF + Na 2 S → ZnS: TbF 3 + 2CH 3 COO
When producing NaZnS: Eu, the following liquid phase reaction occurs.

【0029】Zn(CH3COO)2+Eu(NO33
Na2S→ZnS:Eu+2CH3COONa ZnS:EuF3を製造する際には、下記のような液相
反応となる。
Zn (CH 3 COO) 2 + Eu (NO 3 ) 3 +
Na 2 S → ZnS: Eu + 2CH 3 COONa When producing ZnS: EuF 3 , the following liquid phase reaction occurs.

【0030】Zn(CH3COO)2+Eu(NO33
3NaF+Na2S→ZnS:EuF3+2CH3COO
Na 本方法において、付活剤は、上述したように、塩として
液相反応中に添加される。このとき付活剤となる原子を
有する塩としては、その原子の種類に応じて酢酸塩、硝
酸塩、硫酸塩等を挙げることができる。
Zn (CH 3 COO) 2 + Eu (NO 3 ) 3 +
3NaF + Na 2 S → ZnS: EuF 3 + 2CH 3 COO
Na In this method, the activator is added as a salt during the liquid phase reaction, as described above. At this time, examples of the salt having an atom serving as an activator include an acetate, a nitrate, a sulfate and the like depending on the type of the atom.

【0031】具体的には、例えば溶媒中で酢酸亜鉛及び
硫化ナトリウムと硝酸テルビウム(あるいは硝酸ユーロ
ピウム)、フッ化ナトリウムを亜鉛に対してテルビウム
(あるいはユーロピウム)が0.5〜5モル%、フッ素
が1.5〜15モル%となるような割合で混合して液相
反応させ、フッ素により電荷補償されたテルビウム(ま
たはユーロピウム)がドープされた硫化亜鉛のナノ構造
結晶を共沈させる本発明に係る蛍光体の製造方法は、こ
のような共沈を利用した液相反応を用いることによって
粒径が数nm程度であるような付活剤をドープした硫化
亜鉛を製造することができる。付活剤をドーブした硫化
亜鉛は、励起子、電子、正孔対を数nmの範囲に閉じこ
めることができる量子サイズ効果を発生させる結果、広
いパンドギャップを有するものとなる。従って、本発明
によれぱ光吸収およぴ発光特性の向上が達成された蛍光
体を製造することができる。
Specifically, for example, in a solvent, zinc acetate and sodium sulfide and terbium nitrate (or europium nitrate), and sodium fluoride are mixed with 0.5 to 5 mol% of terbium (or europium) and fluorine of zinc. According to the present invention, a nanostructure crystal of zinc sulfide doped with terbium (or europium), which is charge-compensated with fluorine, is mixed and mixed in a ratio of 1.5 to 15 mol% to cause a liquid phase reaction. In the method for producing a phosphor, an activator-doped zinc sulfide having a particle size of about several nm can be produced by using a liquid phase reaction utilizing such coprecipitation. Zinc sulfide doped with an activator has a wide band gap as a result of generating a quantum size effect capable of confining exciton, electron, and hole pairs within a range of several nm. Therefore, according to the present invention, it is possible to manufacture a phosphor having improved light absorption and emission characteristics.

【0032】NaFを用いてFイオンを導入した理由
は、電荷補償の観点による。後述するが、F- イオンの
導入により、導入しない場合より2倍以上、発光特性を
向上することが可能である。
The reason why F ions are introduced using NaF is from the viewpoint of charge compensation. As will be described later, it is possible to improve the light emission characteristics by introducing the F - ion more than twice as much as the case where no F - ion is introduced.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、実験結果に基づいて説明する。
EXAMPLES Specific examples to which the present invention is applied will be described below based on experimental results.

【0034】ZnS:TbF3 先ず、付活剤としてTbを用いた場合を示す。以下にZ
nS:Tbの製造工程を示す。
ZnS: TbF 3 First, a case where Tb is used as an activator will be described. Below Z
The manufacturing process of nS: Tb is shown.

【0035】酢酸亜鉛のメタノール溶液(0.133m
ol/l)150mlと硝酸テルビウムのメタノール溶
液(0.008mol/l)75mlとを混合してマグ
ネティックスターラーを用いて10分間撹拌し、混合溶
液を得た。
A methanol solution of zinc acetate (0.133 m
(ol / l) 150 ml and 75 ml of a terbium nitrate methanol solution (0.008 mol / l) were mixed and stirred with a magnetic stirrer for 10 minutes to obtain a mixed solution.

【0036】次いで、マグネティックスターラーを用い
て撹拌した状態の硫化ナトリウムの水溶液(0.4mo
l/l)60mlに上記の混合溶液を添加した。そし
て、さらに激しく20分間撹拌した。
Next, an aqueous solution of sodium sulfide (0.4 mol) was stirred using a magnetic stirrer.
(l / l) The above mixed solution was added to 60 ml. Then, the mixture was further vigorously stirred for 20 minutes.

【0037】次に、遠心分離機を用いて、4000rp
mで20分間遠心分離を行った。その後、遠心分離した
沈殿物を50℃で24時間送風乾燥した。そして、送風
乾燥した固体物を粉砕することによりZnS:Tbを製
造した。
Next, using a centrifuge, 4000 rpm
and centrifugation at 20 m for 20 minutes. Thereafter, the precipitate separated by centrifugation was blow-dried at 50 ° C. for 24 hours. Then, ZnS: Tb was produced by pulverizing the air-dried solid.

【0038】ここでは硝酸テルビウムのメタノール溶液
は12.5ml〜125mlの範囲で添加されることが
好ましい。つまり、TbはZnの1molに対して0.
5mol%〜5mol%の割合で添加されることが好ま
しく、3mol%が最適である。
Here, the methanol solution of terbium nitrate is preferably added in the range of 12.5 ml to 125 ml. That is, Tb is 0.1 to 1 mol of Zn.
It is preferably added at a ratio of 5 mol% to 5 mol%, and 3 mol% is optimal.

【0039】上記のナノクリスタル蛍光体ZnS:Tb
の光励起の発光スペクトルを図1に示す。Tb3+54
75の緑色発光が543nmに観測できる。励起スペ
クトルを図2に示す。380nmおよぴ490nmにピ
ークを持つ。
The above nanocrystal phosphor ZnS: Tb
FIG. 1 shows the emission spectrum of the photoexcitation. Of Tb 3+ 5 D 4
Green light emission of the → 7 F 5 can be observed in the 543nm. The excitation spectrum is shown in FIG. It has peaks at 380 nm and 490 nm.

【0040】また、電子線励起によっても同様に緑色発
光に成功した。図3に5kV、20nA条件下での電子
線励起の発光スペクトルを示す。光励起の場合と同様に
Tb3+5475の緑色発光が543nmに観測でき
る。
Similarly, green light emission was successfully achieved by electron beam excitation. FIG. 3 shows an emission spectrum of electron beam excitation under the conditions of 5 kV and 20 nA. Green emission 5 D 47 F 5 of as in the case of photoexcitation Tb 3+ can be observed in the 543 nm.

【0041】以上により、Tbを付活剤とすることによ
り緑色に発光するナノクリスタル蛍光体が得られること
がわかったが、次に、付活剤としてTb及びFを用いた
場合について説明する。以下にZnS:TbF3 の製造
工程を示す。
From the above, it has been found that a nanocrystal phosphor that emits green light can be obtained by using Tb as an activator. Next, the case where Tb and F are used as activators will be described. The manufacturing process of ZnS: TbF 3 is shown below.

【0042】先ず、酢酸亜鉛のメタノール溶液(0.1
33mol/l)150mlと硝酸テルビウムのメタノ
ール溶液(0.008mol/l)75ml、フッ化ナ
トリウムの水溶液(0.024mol/l)75mlと
を混合してマグネティックスターラーを用いて10分間
撹拌し、混合溶液を得た。
First, a zinc acetate methanol solution (0.1
A mixture of 150 ml of 33 mol / l), 75 ml of a methanol solution of terbium nitrate (0.008 mol / l), and 75 ml of an aqueous solution of sodium fluoride (0.024 mol / l) was stirred with a magnetic stirrer for 10 minutes, and then mixed. I got

【0043】次いで、マグネティックスターラーを用い
て撹拌した状態の硫化ナトリウムの水溶液(0.4mo
l/l)60mlに上記の混合溶液を添加した。そし
て、さらに激しく20分間撹拌した。
Next, an aqueous solution of sodium sulfide (0.4 mol) was stirred with a magnetic stirrer.
(l / l) The above mixed solution was added to 60 ml. Then, the mixture was further vigorously stirred for 20 minutes.

【0044】次に、遠心分離機を用いて、4000rp
mで20分間遠心分離を行った。その後、遠心分離した
沈殿物を50℃で24時間送風乾燥した。そして、送風
乾燥した固体物を粉砕することによりZnS:TbF3
を製造した。
Next, using a centrifuge, 4000 rpm
and centrifugation at 20 m for 20 minutes. Thereafter, the precipitate separated by centrifugation was blow-dried at 50 ° C. for 24 hours. Then, the solid that has been blown and dried is pulverized to obtain ZnS: TbF 3.
Was manufactured.

【0045】ここでは硝酸テルビウムのメタノール溶液
は12.5ml〜125mlの範囲で、またフッ化ナト
リウムの水溶液も12.5ml〜125mlの範囲で添
加されることが好ましい。つまり、TbはZnの1mo
lに対して0.5mol%〜5mol%の割合で、Fは
1.5mol%〜15mol%の割合で添加されること
が好ましく、Tbは3mol%、Fは9mol%が最適
である。
Here, the methanol solution of terbium nitrate is preferably added in the range of 12.5 ml to 125 ml, and the aqueous solution of sodium fluoride is preferably added in the range of 12.5 ml to 125 ml. That is, Tb is 1 mo of Zn.
Preferably, F is added at a ratio of 0.5 mol% to 5 mol%, and F is added at a ratio of 1.5 mol% to 15 mol%, and Tb is most preferably 3 mol%, and F is most preferably 9 mol%.

【0046】上記のナノクリスタル蛍光体ZnS:Tb
3 の光励起の発光スペクトルを図4に示す。やはり、
Tb3+5475の緑色発光が543nmに観測でき
る。しかも、電荷補償の観点からF- イオンを導入する
ことにより、およそ2.5倍、発光特性が向上した。
The above nanocrystal phosphor ZnS: Tb
The emission spectrum of excitation of F 3 shown in FIG. also,
5 green emission D 47 F 5 of Tb 3+ can be observed in the 543 nm. In addition, the introduction of F - ions from the viewpoint of charge compensation improved the light emission characteristics by about 2.5 times.

【0047】ZnS:EuF3 次に、付活剤としてEuを用いた場合について説明す
る。以下にZnS:Euの製造工程を示す。
[0047] ZnS: EuF 3 will now be described the case of using Eu as an activator. The manufacturing process of ZnS: Eu is described below.

【0048】酢酸亜鉛のメタノール溶液(0.133m
ol/l)150mlと硝酸ユーロピウムのメタノール
溶液(0.008mol/l)75mlとを混合してマ
グネティックスターラーを用いて10分間撹拌し、混合
溶液を得た。
A solution of zinc acetate in methanol (0.133 m
ol / l) 150 ml and 75 ml of a methanol solution of europium nitrate (0.008 mol / l) were mixed and stirred for 10 minutes using a magnetic stirrer to obtain a mixed solution.

【0049】次いで、マグネティックスターラーを用い
て撹拌した状態の硫化ナトリウムの水溶液(0.4mo
l/l)60mlに上記の混合溶液を添加した。そし
て、さらに激しく20分間撹拌した。
Next, an aqueous solution of sodium sulfide (0.4 mol) was stirred using a magnetic stirrer.
(l / l) The above mixed solution was added to 60 ml. Then, the mixture was further vigorously stirred for 20 minutes.

【0050】次に、遠心分離機を用いて、4000rp
mで20分間遠心分離を行った。その後、遠心分離した
沈殿物を50℃で24時間送風乾燥した。そして、送風
乾燥した固体物を粉砕することによりZnS:Euを製
造した。
Next, using a centrifuge, 4000 rpm
and centrifugation at 20 m for 20 minutes. Thereafter, the precipitate separated by centrifugation was blow-dried at 50 ° C. for 24 hours. Then, ZnS: Eu was produced by pulverizing the air-dried solid.

【0051】ここでは硝酸ユーロピウムのメタノール溶
液は12.5ml〜125mlの範囲で添加されること
が好ましい。つまり、EuはZnの1molに対して
0.5mol%〜5mol%の割合で添加されることが
好ましく、3mol%が最適である。
Here, the methanol solution of europium nitrate is preferably added in the range of 12.5 ml to 125 ml. That is, Eu is preferably added at a ratio of 0.5 mol% to 5 mol% with respect to 1 mol of Zn, and 3 mol% is optimal.

【0052】上記のナノクリスタル蛍光体ZnS:Eu
の光励起の発光スペクトルを図5に示す。Eu3+50
72の赤色発光が616nmに観測できる。励起スペ
クトルを図6に示す。397nmおよぴ466nmにピ
ークを持つ。
The above nanocrystal phosphor ZnS: Eu
5 shows the emission spectrum of the photoexcitation. Eu 3+ 5 D 0
→ Red emission of 7 F 2 can be observed at 616 nm. The excitation spectrum is shown in FIG. It has peaks at 397 nm and 466 nm.

【0053】また、電子線励起によっても同様に赤色発
光に成功した。図7に5kV、20nA条件下での電子
線励起の発光スペクトルを示す。光励起の場合と同様に
Eu3+5072の赤色発光が616nmに観測でき
る。
Similarly, red emission was also successfully achieved by electron beam excitation. FIG. 7 shows an emission spectrum of electron beam excitation under the conditions of 5 kV and 20 nA. Red light 5 D 07 F 2 of as in the case of photoexcitation Eu 3+ can be observed in the 616 nm.

【0054】以上により、Euを付活剤とすることによ
り赤色に発光するナノクリスタル蛍光体が得られること
がわかったが、次に、付活剤としてEu及びFを用いた
場合について説明する。以下にZnS:EuF3 の製造
工程を示す。
From the above, it has been found that a nanocrystal phosphor that emits red light can be obtained by using Eu as an activator. Next, the case where Eu and F are used as activators will be described. Hereinafter, a manufacturing process of ZnS: EuF 3 will be described.

【0055】先ず、酢酸亜鉛のメタノール溶液(0.1
33mol/l)150mlと硝酸ユーロピウムのメタ
ノール溶液(0.008mol/l)75ml、フッ化
ナトリウムの水溶液(0.024mol/l)75ml
とを混合してマグネティックスターラーを用いて10分
間撹拌し、混合溶液を得た。
First, a zinc acetate methanol solution (0.1
33 mol / l) 150 ml, methanol solution of europium nitrate (0.008 mol / l) 75 ml, aqueous solution of sodium fluoride (0.024 mol / l) 75 ml
And stirred with a magnetic stirrer for 10 minutes to obtain a mixed solution.

【0056】次いで、マグネティックスターラーを用い
て撹拌した状態の硫化ナトリウムの水溶液(0.4mo
l/l)60mlに上記の混合溶液を添加した。そし
て、さらに激しく20分間撹拌した。
Then, an aqueous solution of sodium sulfide (0.4 mol) was stirred using a magnetic stirrer.
(l / l) The above mixed solution was added to 60 ml. Then, the mixture was further vigorously stirred for 20 minutes.

【0057】次に、遠心分離機を用いて、4000rp
mで20分間遠心分離を行った。その後、遠心分離した
沈殿物を50℃で24時間送風乾燥した。そして、送風
乾燥した固体物を粉砕することによりZnS:EuF3
を製造した。
Next, using a centrifuge, 4000 rpm
and centrifugation at 20 m for 20 minutes. Thereafter, the precipitate separated by centrifugation was blow-dried at 50 ° C. for 24 hours. Then, the solid matter blown and dried is pulverized to obtain ZnS: EuF 3.
Was manufactured.

【0058】ここでは硝酸ユーロピウムのメタノール溶
液は12.5ml〜125mlの範囲で、またフッ化ナ
トリウムの水溶液も12.5ml〜125mlの範囲で
添加されることが好ましい。つまり、EuはZnの1m
olに対して0.5mol%〜5mol%の割合で、F
は1.5mol%〜15mol%の割合で添加されるこ
とが好ましく、Euは3mol%、Fは9mol%が最
適である。
Here, it is preferable that the methanol solution of europium nitrate is added in the range of 12.5 ml to 125 ml, and the aqueous solution of sodium fluoride is also added in the range of 12.5 ml to 125 ml. That is, Eu is 1 m of Zn
ol at a rate of 0.5 mol% to 5 mol%,
Is preferably added at a ratio of 1.5 mol% to 15 mol%, and optimally, Eu is 3 mol% and F is 9 mol%.

【0059】上記のナノクリスタル蛍光体ZnS:Eu
3 の光励起の発光スペクトルを図8に示す。やはり、
Eu3+5072の赤色発光が616nmに観測でき
る。しかも、電荷補償の観点からF- イオンを導入する
ことにより、およそ2.2倍、発光特性が向上した。
The above nanocrystal phosphor ZnS: Eu
The emission spectrum of excitation of F 3 shown in FIG. also,
Red light emission of Eu 3+ 5 D 07 F 2 can be observed at 616 nm. Moreover, the introduction of F - ions from the viewpoint of charge compensation improved the light emission characteristics by about 2.2 times.

【0060】以上のようにして製造されたZnS:Tb
やZnS:TbF3 、ZnS:Eu、ZnS:EuF3
は、透過型電子顕微鏡およぴX線回析ピークの広がりに
基づいて分析したところ、いずれも粒径は3nm程度で
あった。
The ZnS: Tb manufactured as described above
And ZnS: TbF 3 , ZnS: Eu, ZnS: EuF 3
Was analyzed on the basis of the transmission electron microscope and the spread of the X-ray diffraction peak.

【0061】特に、ZnS:TbF3 やZnS:EuF
3 は、非常に優れた発光特性を有することから、低電圧
で励起発光することができ、低電圧の電子ビームが用い
られる薄型フラットパネルディスプレイ、例えばFED
の蛍光体として用いて好適である。勿論、高精細CRT
やELDにも有効であることは言うまでもない。
In particular, ZnS: TbF 3 and ZnS: EuF
3 is a thin flat panel display that can excite and emit light at a low voltage and has a low voltage electron beam, for example, an FED
It is suitable for use as a phosphor. Of course, high definition CRT
Needless to say, it is also effective for ELD.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、緑色や赤色に発光するナノクリスタル蛍光
体を提供することが可能である。
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a nanocrystal phosphor that emits green or red light.

【0063】特に、電荷補償の観点からF- イオンを導
入することにより、発光効率を大幅に向上することがで
き、ナノサイズといった超微粒子であり、しかも低電圧
でも励起発光することが可能な蛍光体を提供することが
できる。
In particular, by introducing F - ions from the viewpoint of charge compensation, the luminous efficiency can be greatly improved, and the fluorescent particles are ultrafine particles of nano size and can emit and emit light even at a low voltage. Body can be provided.

【0064】本発明の蛍光体は、FEDや高精細CR
T、ELD等に用いることができ、これらディスプレイ
の高性能化に有効である。
The phosphor of the present invention can be used for FED or high-definition CR.
It can be used for T, ELD, etc., and is effective for improving the performance of these displays.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ZnS:Tbの発光スペクトルを示す特性図で
ある。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing an emission spectrum of ZnS: Tb.

【図2】ZnS:Tbの励起スペクトルを示す特性図で
ある。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing an excitation spectrum of ZnS: Tb.

【図3】ZnS:Tbの電子線励起での発光スペクトル
を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an emission spectrum when ZnS: Tb is excited by an electron beam.

【図4】ZnS:TbとZnS:TbF3 の発光スペク
トルを比較して示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a comparison between emission spectra of ZnS: Tb and ZnS: TbF 3 .

【図5】ZnS:Euの発光スペクトルを示す特性図で
ある。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing an emission spectrum of ZnS: Eu.

【図6】ZnS:Euの励起スペクトルを示す特性図で
ある。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an excitation spectrum of ZnS: Eu.

【図7】ZnS:Euの電子線励起での発光スペクトル
を示す特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing an emission spectrum of ZnS: Eu upon electron beam excitation.

【図8】ZnS:EuとZnS:EuF3 の発光スペク
トルを比較して示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a comparison between emission spectra of ZnS: Eu and ZnS: EuF 3 .

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フッ素により電荷補償されたテルビウム
により付活された硫化亜鉛よりなり、 粒径2nm以上、5nm以下のナノ構造結晶よりなるこ
とを特徴とする蛍光体。
1. A phosphor comprising a nanostructure crystal having a particle size of 2 nm or more and 5 nm or less, comprising zinc sulfide activated by terbium charge-compensated by fluorine.
【請求項2】 TbF3 により付活されていることを特
徴とする請求項1記載の蛍光体。
2. The phosphor according to claim 1, wherein the phosphor is activated by TbF 3 .
【請求項3】 フッ素により電荷補償されたユーロピウ
ムにより付活された硫化亜鉛よりなり、粒径2nm以
上、5nm以下のナノ構造結晶よりなることを特徴とす
る蛍光体。
3. A phosphor comprising zinc sulfide activated by europium charge-compensated by fluorine and a nanostructured crystal having a particle size of 2 nm or more and 5 nm or less.
【請求項4】 EuF3 により付活されていることを特
徴とする請求項1記載の蛍光体。
4. The phosphor according to claim 1, wherein the phosphor is activated by EuF 3 .
【請求項5】 溶媒中で酢酸亜鉛及び硫化ナトリウムと
硝酸テルビウム、フッ化ナトリウムを亜鉛に対してテル
ビウムが0.5〜5モル%、フッ素が1.5〜15モル
%となるような割合で混合して液相反応させ、フッ素に
より電荷補償されたテルビウムがドープされた硫化亜鉛
のナノ構造結晶を共沈させることを特徴とする蛍光体の
製造方法。
5. In a solvent, zinc acetate and sodium sulfide are mixed with terbium nitrate and sodium fluoride at a ratio such that terbium is 0.5 to 5 mol% and fluorine is 1.5 to 15 mol% based on zinc. A method for producing a phosphor, comprising mixing and performing a liquid phase reaction to co-precipitate a nanostructured crystal of zinc sulfide doped with terbium whose charge is compensated by fluorine.
【請求項6】 溶媒中で酢酸亜鉛及び硫化ナトリウムと
硝酸ユーロピウム、フッ化ナトリウムを亜鉛に対してユ
ーロピウムが0.5〜5モル%、フッ素が1.5〜15
モル%となるような割合で混合して液相反応させ、フッ
素により電荷補償されたテルビウムがドープされた硫化
亜鉛のナノ構造結晶を共沈させることを特徴とする蛍光
体の製造方法。
6. A solvent in which zinc acetate and sodium sulfide are mixed with europium nitrate and sodium fluoride with 0.5 to 5 mol% of europium and 1.5 to 15 mol% of fluorine based on zinc.
A method for producing a phosphor, comprising mixing at a molar ratio to cause a liquid phase reaction, and coprecipitating terbium-doped zinc sulfide nanostructured crystals charge-compensated with fluorine.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1231249A1 (en) * 2001-02-07 2002-08-14 Agfa-Gevaert Manufacturing of a thin film inorganic light emitting diode
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US10234723B2 (en) 2016-05-05 2019-03-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Backlight unit including anisotropic semiconductor nanocrystal particles, production method thereof, and electronic device including the same
US10717927B2 (en) 2016-07-14 2020-07-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Indium-based quantum dots and production methods thereof

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