JPH11302640A - 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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JPH11302640A
JPH11302640A JP10633298A JP10633298A JPH11302640A JP H11302640 A JPH11302640 A JP H11302640A JP 10633298 A JP10633298 A JP 10633298A JP 10633298 A JP10633298 A JP 10633298A JP H11302640 A JPH11302640 A JP H11302640A
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JP
Japan
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phosphor
sio
mol
crucible
fed
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JP10633298A
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Fumiaki Kataoka
文昭 片岡
Yoshitaka Sato
義孝 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】FED用の青色発光蛍光体として使用可能なよ
うにY2 SiO5 :Ce蛍光体の寿命や発光効率を改善
する。 【解決手段】1molのY2 3 に対し、0.8mol
以上1mol以下のSiO2 と、フラックスとしてのB
aCl2 と、Ceを添加するためのCeCl3 を用い
る。これらをMgOのるつぼに入れて焼成する。粉砕
し、アニールする。Y 2 SiO5 :Ce蛍光体が得られ
る。組成上はYが多く表面に析出しており、Siが少な
い。蛍光体の表面にはBaOの膜があり、ガスを吸着す
る等の機能により蛍光体を保護している。Y2 Si
5 :Ce蛍光体の寿命特性は従来に比べて大幅に改善
された。MgOのるつぼによって合成したため、アルミ
ナのるつぼで合成した場合に生じるようなSiやY等を
主成分としたウイスカー(非発光の偏析分)は発生しな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色発光蛍光体で
あるY2 SiO5 :Ce蛍光体に関する。特に本発明
は、電界放出形陰極(Field Emission Cathode, FEC) を
電子源に用いた電界放出形表示素子(Field Emission Di
splay, FED) において、発光表示部に設ける蛍光体とし
て有用な物質を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電界放出形陰極(Field Emission
Cathode, FEC) を用いたディスプレイである電界放出形
表示素子(Field Emission Display, FED) の実用化への
検討がなされている。FEDに必要な青色発光蛍光体の
候補としては、CRTに用いられているZnS:Ag蛍
光体やZnS:Ag,Al蛍光体等が考えられる。これ
らは優れた色調及び発光効率の点から一CRT用の青色
発光蛍光体としては一般的であるが、FEDにおいては
電子線励起によるZnSの分解飛散が防止できず、かつ
飛散物によるFECの電子放出能の劣化等が問題とな
り、ZnS:Ag系蛍光体はFEDにおいては実用に到
っていない。
【0003】他方では、前述したような硫化物系の蛍光
体の問題を避けるため、青色発光蛍光体としてY2 Si
5 :Ce蛍光体が検討されている。この蛍光体は、色
調及び輝度は前述したような硫化物系の蛍光体よりも劣
っているにもかかわらず、分解飛散が無くFECのエミ
ション劣化への影響が少ないことから、FEDへの適用
検討がなされているのである。この蛍光体を合成する際
には、フラックスとしてアルカリ金属ハライド、アルカ
リ土類ハライドが使用されるのは公知のことである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図5は、前述したY2
SiO5 :Ce蛍光体をFEDの表示部に使用した際の
寿命特性を示すグラフである。このグラフから分かるよ
うに、前述したY2 SiO5 :Ce蛍光体は、寿命が極
端に短く、発光開始電圧も高電圧側にシフトしてしまう
という問題があった。特に顕著な現象として、点灯開始
の初期の数時間で極端な発光効率の低下が生じるという
問題があった。
【0005】本発明は、FED用の青色発光蛍光体とし
て使用可能なようにY2 SiO5 :Ce蛍光体の寿命や
発光効率を改善することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された蛍
光体は、1molのY2 3 と0.8mol以上1mo
l以下のSiO2 を反応させて得たY2 SiO5 にCe
をドープさせてなり、表面にBaOを有することを特徴
としている。
【0007】請求項2に記載された蛍光体は、表面にY
2 3 とBaOを有するY2 SiO 5 :Ce蛍光体であ
ることを特徴としている。
【0008】請求項3に記載された蛍光体の製造方法
は、1molのY2 3 と、0.8mol以上1mol
以下のSiO2 と、BaCl2 と、Ce化合物をMgO
からなるるつぼで反応させてY2 SiO5 :Ceを合成
することを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】〔発明が解決しようとする課題〕
の項で説明したように、従来のY2 SiO5:Ce蛍光
体は、FED用に使用した場合に寿命が極端に短く、発
光開始電圧も高電圧側にシフトしてしまうという問題が
あった。本発明者等は、このような不都合の原因を蛍光
体の表面にH2 OやCO2 等のガスが吸着して劣化させ
るからであると考えた。そして、さらに本発明者等は、
これらのガスが吸着し易いのは、前記蛍光体の表面にガ
スを吸着させやすいSiが多く存在するからであると考
えた。そこで、本発明者等は、蛍光体の表面のSiにガ
スが吸着されないようにする手段として、蛍光体の合成
の過程においてフラックスとしてBaCl2 を用い、得
られた蛍光体の表面の一部をBaOで覆い、保護するこ
とを案出した。さらに、これに加えて、ガスを吸着しや
すいSiを少なくし、相対的にYが多い組成にすれば、
ガスの吸着による悪影響をさらに減少させることができ
ると考え、そのために蛍光体の合成時に原料の配合をY
が多い所定の組成範囲にするとともに、MgOのるつぼ
を使用することを案出した。
【0010】即ち、1molのY2 3 に対し、0.8
mol以上1mol以下のSiO2と、フラックスとし
てのBaCl2 と、Ceを添加するためのCeCl3
用いる。これらの原料をMgOのるつぼに入れて焼成す
る。BaCl2 は融点が低く、溶けることにより成分の
異なる原料粒子同志を互いに接着する。その際、溶融し
たBaCl2 中に原料粒子から成分の原子が溶け込み、
本来原料粒子が溶解しうる温度よりもはるかに低い温度
でこれらの原料同志の反応を起こさせる。
【0011】これによって、Y2 SiO5 :Ce蛍光体
が得られるが、組成上はYが多く表面に析出しており、
Siは少ない。また蛍光体の表面にはBaOの膜があ
り、ガスを吸着する等の機能により蛍光体を保護してい
る。これによって、このY2 SiO5 :Ce蛍光体の寿
命特性は従来に比べて大幅に改善された。
【0012】また、MgOのるつぼによって合成したた
め、アルミナのるつぼで合成した場合に生じるようなS
iやY等を主成分としたウイスカー(非発光の偏析分)
は発生しない。
【0013】1.Y2 SiO5 :Ce蛍光体の合成の一
具体例を説明する。 (1) 原料の粉砕混合 (Y0.975 ,Ce0.025 2 SiO5 の合成方法を以下
に示す。25g合成する場合の各原料必要量は次の通り
である。 原料化合物 重量 Y2 3 19.274 SiO2 5.193 CeCl3 0.533 BaCl2 0.540
【0014】まず、Y2 3 ,SiO2 を必要量秤量
し、150gの3mmφジルコニアボール及び約100
mlエタノールを含む250molPPポリビンに入
れ、混合機にて約2時間混合粉砕する。所定時間後、ふ
るいを通し遠心分離器にて原料粉を強制沈降させ、分離
しドライオーブン中で乾燥させる。
【0015】(2) 原料混合・焼成 所定のBaCl2 ,CeCl3 を秤量し原料とメノウ乳
鉢にて混合する。これをMgOるつぼに入れ蓋をする。
これを中るつぼであるB3アルミナるつぼに入れ蓋を
し、さらに外るつぼであるB5アルミナるつぼにいれB
3アルミナの蓋上部に炭素粉を充填し、蓋をする。炭素
粉は高純度化学製2N炭素を用いた。このように3重る
つぼとした理由は、次の通りである。
【0016】 外るつぼは、外気をなるべく遮断し炭
素還元雰囲気をつくりだすものである。
【0017】 中るつぼは、内るつぼの炭素との接触
を防止し、MgOるつぼの寿命を延ばすためのものであ
る。
【0018】 MgOるつぼを使用する理由は次の通
りである。アルミナルツボを使用すると、フラックスと
してBaCl2 を使用し、1400℃前後で合成する場
合、フラックスBaCl2 と蛍光体原料であるSi
2 、Y2 3 等の原料が気化し、アルミナるつぼ表面
を核としたウイスカーを形成する。また同時に、特に蛍
光体のるつぼ及び上部には非発光部が作製され、発光効
率の低下が生じる。MgOるつぼを使用するのは、蛍光
体へのウイスカーの形成の防止とMgOるつぼにて密閉
度を高めてフラックスBaCl2 の効果を有効に利用す
るとともに、気化を防止すること及びウイスカーの蛍光
体塊への混入を防止することに主眼がある。
【0019】(3) 粉砕 粉砕は、合成原料粉の粉砕混合と同様にして行われる。
ポリビンにエタノール100ml、蛍光体約25gに対
し100gのジルコニアボールにて30分間混合機にて
粉砕し、濾過し乾燥する。
【0020】(4) アニール 外るつぼとしてアルミナるつぼ、例えばSSAのB3る
つぼに、蛍光体粉砕品を入れたSSAのB1アルミナる
つぼを入れ、これらの内外るつぼの間に炭素粉末を充填
した2重るつぼを用いて、炭素還元雰囲気にて1000
℃1時間アニールを行う。その後、必要に応じ軽い粉砕
・乾燥を行う。この蛍光体を用い、VFDの陽極導体に
蛍光体膜をスクリーン印刷によって形成し、評価を行
う。尚、Ce濃度に関しては、添加量に依存した発光色
度値を示し、それにより効率等も変わる。
【0021】2.原料のモル比、SiO2 /Y2 3
発光特性に対する影響 Y2 SiO5 :Ce蛍光体においては、CeはYを置換
することにより+3価の付活剤として発光に関与する。
前記3重るつぼによる合成に関して、使用する原料のモ
ル比SiO2 /Y2 3 は、得られる蛍光体の特性に影
響を与える。即ち、前述したように、組成上、ガスを吸
着しやすいSiよりも、ある程度Yが多い方が蛍光体の
発光特性が高くなるとすれば、YとSiの比の好ましい
値乃至範囲を考察することが必要であると考えられる。
【0022】例えば、Siリッチでは、過剰のSiO2
とMgOが反応し発光特性に好ましくない影響を与え
る。また、(Y+Ce)が過剰でありすぎると、結晶中
や結晶の表面にY2 3 が生成することにより発光特性
が低下する。これらのことから、SiとYの比には、最
適値があると考えられ、本発明者等はその好ましい値乃
至範囲を実験によって特定した。このように、原料のモ
ル比、SiO2 /Y2 3 は本発明の蛍光体の特性にと
って重要な因子である。
【0023】図1は、Ce濃度2.0mol%仕込量に
おける、原料のモル比SiO2 /Y 2 3 と、発光効率
の相対値との関係を示すグラフである。図2は、その時
のMgの溶出量の測定結果(蛍光X線半定量分析結果)
を示す。これらの結果から、実用的な発光効率と許容し
うる溶出Mg量を考慮すると、原料のモル比SiO2
2 3 は、Y2 3 1molに対し、SiO2 は0.
8mol以上1mol以下となる。
【0024】3.表面のフラックス残渣の影響について 図3は、Y2 SiO5 :Ce蛍光体について、FEDの
発光部に使用してエージングした場合における経過時間
と輝度の関係を示すグラフである。同図において、実線
は、エタノールを用いて粉砕した後、洗浄せずにアニー
ルした蛍光体を表す。破線は、純水を用いて粉砕した
後、水洗してアニールした蛍光体を示す。一点鎖線は、
純水を用いて粉砕した後、酸洗浄してアニールした蛍光
体を示す。エージングの条件は、陽極電圧400V、3
0Wである。
【0025】また、図4は、Y2 SiO5 :Ce蛍光体
について、FEDの発光部に使用してエージングした場
合における発光開始アノード電圧と電流値の関係を示す
グラフである。図3で示した3種類の上記各蛍光体につ
いて、それぞれ初期及び48時間後の状態を示してい
る。
【0026】表1に、図3乃至図4で示した3種類の上
記各蛍光体について、その表面をAES分析した結果を
示す。Siが少ない点、YとBaが多い点において、水
洗の蛍光体と、非洗浄の蛍光体(エタノール)は、酸洗
浄のものに比べて優れている。
【0027】
【表1】
【0028】図3、図4、表1で示した結果から、水洗
の蛍光体と、非洗浄の蛍光体(エタノール)の表面に
は、フラックス残渣(BaO)が時間の経過に対して有
効に残存し、蛍光体の発光効率に影響を与えていると考
えられる。なお、フラックス残渣は非発光物質であり、
これが蛍光体粒子の表面に存在するため、初期の発光効
率は洗浄品と比較し非洗浄品の方が低い。BaCl2
フラックス量は、蛍光母体のmol数に対する混合量と
しては、1mol%〜5mol%、望ましくは3mol
%が必要である。
【0029】
【発明の効果】本発明のY2 SiO5 :Ce蛍光体は、
1molのY2 3 と0.8mol以上1mol以下の
SiO2 を反応させて製造したので、表面にYが多く、
Siが少なく、また表面がBaOで保護されているの
で、表面にH2 OやCO2 等のガスを吸着しにくい。従
って、本発明によれば、FED用の青色発光蛍光体であ
るY2 SiO5 :Ce蛍光体の寿命や発光効率が改善さ
れ、有用な蛍光体を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】Ce濃度2.0mol%仕込量における、原料
のモル比SiO2 /Y2 3 と、発光効率の相対値との
関係を示すグラフである。
【図2】Ce濃度2.0mol%仕込量における、原料
のモル比SiO2 /Y2 3 とMgの溶出量の測定結果
(蛍光X線半定量分析結果)との関係を示すグラフであ
る。
【図3】Y2 SiO5 :Ce蛍光体について、FEDの
発光部に使用してエージングした場合における経過時間
と輝度の関係を示すグラフである。実線は非洗浄、破線
は水洗浄、一点鎖線は酸洗浄の場合を示す。
【図4】Y2 SiO5 :Ce蛍光体について、FEDの
発光部に使用してエージングした場合における発光開始
アノード電圧と電流値の関係を示すグラフである。
【図5】Y2 SiO5 :Ce蛍光体をFEDの表示部に
使用した際の寿命特性を示すグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1molのY2 3 と0.8mol以上1
    mol以下のSiO 2 を反応させて得たY2 SiO5
    Ceをドープさせてなり、表面にBaOを有する蛍光
    体。
  2. 【請求項2】表面にY2 3 とBaOを有するY2 Si
    5 :Ce蛍光体。
  3. 【請求項3】1molのY2 3 と、0.8mol以上
    1mol以下のSiO2 と、BaCl2 と、Ce化合物
    をMgOからなるるつぼで反応させてY2 SiO5 :C
    eを合成する蛍光体の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001234166A (ja) * 1999-12-23 2001-08-28 Samsung Sdi Co Ltd 低電圧駆動用のイットリウムシリケート系蛍光体及びその製造方法
KR100356266B1 (ko) * 2000-04-08 2002-10-12 한국과학기술연구원 세륨실리케이트 발광재료 및 그 제조방법
US6517740B2 (en) * 2000-03-27 2003-02-11 Futaba Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha Phosphor and method for preparing same

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