JPS624779A - 螢光体粉末 - Google Patents
螢光体粉末Info
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- JPS624779A JPS624779A JP14304685A JP14304685A JPS624779A JP S624779 A JPS624779 A JP S624779A JP 14304685 A JP14304685 A JP 14304685A JP 14304685 A JP14304685 A JP 14304685A JP S624779 A JPS624779 A JP S624779A
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- powder
- cas
- zns
- phosphor
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、たとえばE L (electro lu
n+1nescence )装置などに用いられる発光
材料としての螢光体粉末、特にCaSなどのアルカリ土
類硫化物を用いた螢光体粉末の改良に関する。
n+1nescence )装置などに用いられる発光
材料としての螢光体粉末、特にCaSなどのアルカリ土
類硫化物を用いた螢光体粉末の改良に関する。
[従来の技術〕
EL用螢光体としては、ZnSなどのmb −vrb族
化合物が広く用いられている。これに対して、近年、ア
ルカリ土類硫化物(Ira−VIbM化合物〉をEL用
螢光体粉末として利用することが注目されている。この
主な理由は、下記の2点にある。
化合物が広く用いられている。これに対して、近年、ア
ルカリ土類硫化物(Ira−VIbM化合物〉をEL用
螢光体粉末として利用することが注目されている。この
主な理由は、下記の2点にある。
■ EL用螢光体の絶縁破壊は電子崩雪によるものと考
えられている。この電子崩雪は、エネルギバンドギャッ
プに依存し、一般にエネルギバンドギャップが大きくな
るほど絶縁破壊電界は高くなる。ZnSのエネルギバン
ドギャップは、3゜5〜3.78Vであり、絶縁耐圧は
1.0〜1゜5 X 10’ V/amテある。他方、
EL素子の発光効率を改善するためには、螢光体に高電
界を印加しなければならない。したがって、EL用螢光
体としては、アルカリ土類硫化物のように大きなエネル
ギバンドギャップを有する材料が好ましい(下記の第1
表に、アルカリ土類硫化物のエネルギギャップを示す。
えられている。この電子崩雪は、エネルギバンドギャッ
プに依存し、一般にエネルギバンドギャップが大きくな
るほど絶縁破壊電界は高くなる。ZnSのエネルギバン
ドギャップは、3゜5〜3.78Vであり、絶縁耐圧は
1.0〜1゜5 X 10’ V/amテある。他方、
EL素子の発光効率を改善するためには、螢光体に高電
界を印加しなければならない。したがって、EL用螢光
体としては、アルカリ土類硫化物のように大きなエネル
ギバンドギャップを有する材料が好ましい(下記の第1
表に、アルカリ土類硫化物のエネルギギャップを示す。
)。
■ 母体中に発光中心を形成するためには、不純物を添
加しなければならない。この不純物としては、多色化が
容易であるという観点から、通常、希土類元素を用いる
。ところが、希土類イオンの半径は、0.9〜1△であ
り、Zn2+イオンのイオン半径0.75Aよりかなり
大きい。しだがつて、希土類イオンは、ZnS中に拡散
し難(、多色化EL素子の高効率化を果たすことが困難
である。これに対して、アルカリ土類金属のイオン半径
はかなり大きい(下記の第2表を参照されたい。)。し
たがって、アルカリ土類硫化物中に、希土類元素を容易
に拡散させることができ、その結果高効率のEL用螢光
体を作成し得ると考えられる。
加しなければならない。この不純物としては、多色化が
容易であるという観点から、通常、希土類元素を用いる
。ところが、希土類イオンの半径は、0.9〜1△であ
り、Zn2+イオンのイオン半径0.75Aよりかなり
大きい。しだがつて、希土類イオンは、ZnS中に拡散
し難(、多色化EL素子の高効率化を果たすことが困難
である。これに対して、アルカリ土類金属のイオン半径
はかなり大きい(下記の第2表を参照されたい。)。し
たがって、アルカリ土類硫化物中に、希土類元素を容易
に拡散させることができ、その結果高効率のEL用螢光
体を作成し得ると考えられる。
第1表
アルカリ土類硫化物は、CaSを例にとれば、一般に下
記の化学反応あるいは熱分解反応によりwA製される。
記の化学反応あるいは熱分解反応によりwA製される。
ヤaH
(a ) 4Ca O−+3Ca S+Ca 804
(b ) Ca Co。+ H28”j’Ca S
+ 82 + CO2 (0) Ca (H8)2″j″Ca S+Hr S
上記した製造方法のうち、螢光体内に酸化物が残留しな
いという点において、(C)の反応が最も優れている。
(b ) Ca Co。+ H28”j’Ca S
+ 82 + CO2 (0) Ca (H8)2″j″Ca S+Hr S
上記した製造方法のうち、螢光体内に酸化物が残留しな
いという点において、(C)の反応が最も優れている。
なお、不純物は、CaSを調製する過程において添加す
ることができ、あるいはCaSと不純物とを混合した後
に熱拡散することにより添加することも可能である。
ることができ、あるいはCaSと不純物とを混合した後
に熱拡散することにより添加することも可能である。
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、アルカリ上類硫化物は化学的に極めて不
安定であり、水分および炭酸ガスの存在する雰囲気下で
は、炭酸カルシウムに変化しやすい。このような変化は
、螢光体粉末として利用した場合、その特性劣化の大き
な原因となる。アルカリ土類硫化物が、EL用螢光体と
して前述した望ましい特性を有するにもかかわらず、あ
まり用いられていないのは、この化学的な不安定性が大
きな障害となっていたからである。
安定であり、水分および炭酸ガスの存在する雰囲気下で
は、炭酸カルシウムに変化しやすい。このような変化は
、螢光体粉末として利用した場合、その特性劣化の大き
な原因となる。アルカリ土類硫化物が、EL用螢光体と
して前述した望ましい特性を有するにもかかわらず、あ
まり用いられていないのは、この化学的な不安定性が大
きな障害となっていたからである。
それゆえに、この発明の目的は、螢光体として優れた性
質を有しつつ、かつ化学的に安定なアルカリ土類硫化物
からなる螢光体粉末を提供することにある。
質を有しつつ、かつ化学的に安定なアルカリ土類硫化物
からなる螢光体粉末を提供することにある。
[問題点を解決するための手段および作用]本MR明者
は、アルカリ土類硫化物を用いて種々の螢光体粉末を作
製し、検討を繰返した結果、アルカリ土類硫化物の表面
に、ZnSなどの化学的に安定な化合物層を形成すれば
、アルカリ土類硫化物の螢光体としての優れた特性を維
持しつつ、化学的な不安定性を克服し得ることを見い出
した。
は、アルカリ土類硫化物を用いて種々の螢光体粉末を作
製し、検討を繰返した結果、アルカリ土類硫化物の表面
に、ZnSなどの化学的に安定な化合物層を形成すれば
、アルカリ土類硫化物の螢光体としての優れた特性を維
持しつつ、化学的な不安定性を克服し得ることを見い出
した。
すなわち、この発明は、Ca S、Ba SおよびSr
sからなる群から選択した化合物の表面に、Zns、Z
n5e、CIJ2SおよびCdSからなる群から選択し
た化合物層を形成してなる螢光体粉末である。
sからなる群から選択した化合物の表面に、Zns、Z
n5e、CIJ2SおよびCdSからなる群から選択し
た化合物層を形成してなる螢光体粉末である。
アルカリ土類硫化物としてCaSを、化学的に安定な層
を構成する化合物としてZnSを用いた場合を例にとり
、この発明を説明する。CaSの粉末と、ZnSの粉末
とを混合し、硫黄雰囲気下において適当な温度(通常は
8o○〜1100℃)で焼成が行なわれる。硫化亜鉛は
、この温度領域では昇華し蒸気となり、CaSの粒子間
の空隙を移動する。もっとも、硫化亜鉛蒸気の一部は、
CaS粒子と反応し、Ca+−xZnXsなる混晶が粒
子表面に形成される。このようにして得られた螢光体粉
末粒子は、中心部がCaSで構成されており、表面に近
い部分にはCa +−x Zn x Sなる混晶が存在
し、表面はZnSにより覆われることになる。したがっ
て、表面が化学的に安定なZnSで覆われているため、
前述したCaSの化学的不安定性が解消されることにな
る。
を構成する化合物としてZnSを用いた場合を例にとり
、この発明を説明する。CaSの粉末と、ZnSの粉末
とを混合し、硫黄雰囲気下において適当な温度(通常は
8o○〜1100℃)で焼成が行なわれる。硫化亜鉛は
、この温度領域では昇華し蒸気となり、CaSの粒子間
の空隙を移動する。もっとも、硫化亜鉛蒸気の一部は、
CaS粒子と反応し、Ca+−xZnXsなる混晶が粒
子表面に形成される。このようにして得られた螢光体粉
末粒子は、中心部がCaSで構成されており、表面に近
い部分にはCa +−x Zn x Sなる混晶が存在
し、表面はZnSにより覆われることになる。したがっ
て、表面が化学的に安定なZnSで覆われているため、
前述したCaSの化学的不安定性が解消されることにな
る。
なお、上記混晶領域およびZnSの厚みは、処理温度、
ならびにCaSとZnSとの混合比を調整することによ
り制御することができる。
ならびにCaSとZnSとの混合比を調整することによ
り制御することができる。
上記説明では、CaSを例にとったが、BaS、SrS
のような他のアルカリ土類硫化物を用いた場合、ならび
に表面に形成される化合物層として、ZnSに代えZn
Se 、 Cu 2 SあるいはCdSを用いた場合
についても、同様である。
のような他のアルカリ土類硫化物を用いた場合、ならび
に表面に形成される化合物層として、ZnSに代えZn
Se 、 Cu 2 SあるいはCdSを用いた場合
についても、同様である。
なお、不純物すなわち希土類元素の添加は、アルカリ土
類硫化物を作製する過程で行なうこともでき、あるいは
アルカリ土類硫化物を作製した後不純物と混合し熱拡散
することにより添加してもよい。また、この不純物濃度
は、母体と不純物との重l比を変えることにより容易に
制御することができる。
類硫化物を作製する過程で行なうこともでき、あるいは
アルカリ土類硫化物を作製した後不純物と混合し熱拡散
することにより添加してもよい。また、この不純物濃度
は、母体と不純物との重l比を変えることにより容易に
制御することができる。
[実施例の説明]
以下の説明では、CaS:Ce螢光体粉末の実施例、な
らびにこの実施例を利用して構成した緑色発光厚膜EL
素子につき説明する。
らびにこの実施例を利用して構成した緑色発光厚膜EL
素子につき説明する。
まず、300メツシユのCaS粉末に、400メツシユ
のCe F3粉末を0.8モル%混合し、硫黄雰囲気中
で900℃の温度にて3時間焼成する。この焼成過程に
おいて、CaSに、不純物としてのCeがドープされる
ことになる。
のCe F3粉末を0.8モル%混合し、硫黄雰囲気中
で900℃の温度にて3時間焼成する。この焼成過程に
おいて、CaSに、不純物としてのCeがドープされる
ことになる。
次に、上記のようにして得られたca s : ce粉
末と300メツシユのZnS粉末とを、重量比で5:1
の割合で混合し、硫黄雰囲気下、900℃の温度で31
1i[焼成を行なう。この焼成により、CaS粒子表面
に、ZnS層が形成される。このようにして得られる螢
光体粉末の構造を、第1図に示す。第1図において、1
oがCaS粒子、11が(Ca、Zn)8層、12がZ
nS層を示す。
末と300メツシユのZnS粉末とを、重量比で5:1
の割合で混合し、硫黄雰囲気下、900℃の温度で31
1i[焼成を行なう。この焼成により、CaS粒子表面
に、ZnS層が形成される。このようにして得られる螢
光体粉末の構造を、第1図に示す。第1図において、1
oがCaS粒子、11が(Ca、Zn)8層、12がZ
nS層を示す。
次に、上述のようにして得られた螢光体粉末に、cu
304粉末を、0.5モル%の割合で混合し、硫黄雰囲
気下において900℃の温度で3時間焼成を行なう。こ
の焼成により、ZnS表面に、0L128導電相が形成
される。
304粉末を、0.5モル%の割合で混合し、硫黄雰囲
気下において900℃の温度で3時間焼成を行なう。こ
の焼成により、ZnS表面に、0L128導電相が形成
される。
上記のようにして得られた粉末を、5%KCN溶液でエ
ツチングする。エツチングの進行に伴い、析出した余分
の銅が除去され、粉末表面の色が黒色から白っぽい色に
変わった時点でエツチングを停止し、次に十分に水洗い
を行なう。
ツチングする。エツチングの進行に伴い、析出した余分
の銅が除去され、粉末表面の色が黒色から白っぽい色に
変わった時点でエツチングを停止し、次に十分に水洗い
を行なう。
次に、得られた粉末を乾燥し、しかる後該粉末と、バイ
ンダとしてのシアノエチルセルロースを、重量比1:1
の割合で混合しペースト状とする。
ンダとしてのシアノエチルセルロースを、重量比1:1
の割合で混合しペースト状とする。
得られたペーストを、■TO透明電極を有するガラス基
板上に印刷した後、120℃の温度で20分間乾燥する
。印刷体の厚みは約40μmである。
板上に印刷した後、120℃の温度で20分間乾燥する
。印刷体の厚みは約40μmである。
上記印刷体の上に対向電極としてAcLを蒸着する。上
記の一連の工程により得られたEL素子の構造を第2図
に示す。第2図において、1がガラス基板、2がITO
透明電極、3が上記ペースト体よりなる発光層、4がA
m電極を示す。
記の一連の工程により得られたEL素子の構造を第2図
に示す。第2図において、1がガラス基板、2がITO
透明電極、3が上記ペースト体よりなる発光層、4がA
m電極を示す。
得られたEL素子のAQ、電極4と、IT○透明電極2
との間に直流電圧を印加し、輝度−電圧特性、効率−電
圧特性を測定した。結果を第3図に示す。第3図より、
400 rL以上の高輝度と、0.1Q、m/W以上の
高い発光効率を達成し得ることがわかる。
との間に直流電圧を印加し、輝度−電圧特性、効率−電
圧特性を測定した。結果を第3図に示す。第3図より、
400 rL以上の高輝度と、0.1Q、m/W以上の
高い発光効率を達成し得ることがわかる。
他方、上記螢光体粉末の製造方法のうち、ZnS層形成
過程を除いた方法により得られた螢光体粉末、すなわち
Ca S : Ceのみからなる螢光体粉末を用いて、
同様に第2図に示す構造のEL素子を作製したところ、
発光輝度は1 fL以下であることが確認された。し
たがって、この実施例では、ZnS層を表面に設けるこ
とにより、発光輝度が著しく改善されることがわかる。
過程を除いた方法により得られた螢光体粉末、すなわち
Ca S : Ceのみからなる螢光体粉末を用いて、
同様に第2図に示す構造のEL素子を作製したところ、
発光輝度は1 fL以下であることが確認された。し
たがって、この実施例では、ZnS層を表面に設けるこ
とにより、発光輝度が著しく改善されることがわかる。
また、上記実施例の製造過程のうち、最初のCaS粉末
を混合・焼成する工程を除いた場合、すなわちZnS粉
末とCUSO4粉末のみを用いて発光体を作成し、同様
にEL素子を構成したところ、第3図に破線で示す輝度
−電圧特性が得られた。したがって、ZnS粉末とCL
ISO4粉末のみを用いて発光体を作成した場合には、
上記実施例に比べて低い輝度しか得られないことがわか
る。
を混合・焼成する工程を除いた場合、すなわちZnS粉
末とCUSO4粉末のみを用いて発光体を作成し、同様
にEL素子を構成したところ、第3図に破線で示す輝度
−電圧特性が得られた。したがって、ZnS粉末とCL
ISO4粉末のみを用いて発光体を作成した場合には、
上記実施例に比べて低い輝度しか得られないことがわか
る。
なお、上記実施例の各焼成工程は、硫黄雰囲気下で行な
われるが、これに代えてH2Sガス雰囲気中で焼成を行
なってもよい。
われるが、これに代えてH2Sガス雰囲気中で焼成を行
なってもよい。
また、Ca S : Ce粉末とZnS粉末との混合・
焼成工程ならびにCu5o<粉末の混合焼成工程につい
ては、ZnS粉末をCuSO4粉末と混合し硫黄雰囲気
中で焼成してZnS表面にCIJ2S相を形成し、次に
CaS:Ce粉末を混合し焼成してもよい。すなわち、
CIJ 2S相の形成と、ca s : Ce粉末の混
合・焼成は、いずれを先に行なってもよい。
焼成工程ならびにCu5o<粉末の混合焼成工程につい
ては、ZnS粉末をCuSO4粉末と混合し硫黄雰囲気
中で焼成してZnS表面にCIJ2S相を形成し、次に
CaS:Ce粉末を混合し焼成してもよい。すなわち、
CIJ 2S相の形成と、ca s : Ce粉末の混
合・焼成は、いずれを先に行なってもよい。
さらに、バインダとしては、シアノエチルセルロースに
限らず、他の公知の有機バインダを用いることができる
。
限らず、他の公知の有機バインダを用いることができる
。
また、第2図に示した構造のEl素子では、ガラス基板
1上にITO透明電極・2を構成したものを用いたが、
これに代えて他の透明導電膜を有するもの、あるいはガ
ラス以外の有撮フィルムを用いることもできる。
1上にITO透明電極・2を構成したものを用いたが、
これに代えて他の透明導電膜を有するもの、あるいはガ
ラス以外の有撮フィルムを用いることもできる。
さらに第2図に示したピし装置は、直流駆動ELである
が、バインダを上記実施例よりもかなり多くたとえば数
倍程度含有させ、それによって絶縁耐圧を上げ、交流駆
動のEしとすることもできる。この場合、Ba Tt
Osなどからなる絶縁層を設けてもよい。
が、バインダを上記実施例よりもかなり多くたとえば数
倍程度含有させ、それによって絶縁耐圧を上げ、交流駆
動のEしとすることもできる。この場合、Ba Tt
Osなどからなる絶縁層を設けてもよい。
[発明の効果]
以上のように、この発明によれば、CaS、BaSおよ
びSrSなどのアルカリ土類金属の表面が、Zn S、
Zn Se 、Cu 2 SおよびCdSの化合物層に
より覆われているため、化学的に安定なアルカリ土類硫
化物からなる螢光体を得ることが可能となる。したがっ
て、発光中心として、希土類元素を有利に用いることが
でき、その結果多色化に適した螢光体粉末を得ることが
できる。
びSrSなどのアルカリ土類金属の表面が、Zn S、
Zn Se 、Cu 2 SおよびCdSの化合物層に
より覆われているため、化学的に安定なアルカリ土類硫
化物からなる螢光体を得ることが可能となる。したがっ
て、発光中心として、希土類元素を有利に用いることが
でき、その結果多色化に適した螢光体粉末を得ることが
できる。
この発明の螢光体粉末は、EL装置の発光層に限らず、
たとえば陰極線管用螢光体などの種々の用途に利用し得
るものであることを指摘しておく。
たとえば陰極線管用螢光体などの種々の用途に利用し得
るものであることを指摘しておく。
第1図は、この発明の一実施例の構造を示す断面図であ
る。第2図は、この発明の螢光体粉末を用いて発光層が
形成されたEL装置の断面構造を示す図である。第3図
は、この発明の実施例を用いて構成したEL装置の輝度
−電圧特性および効率−電圧特性を示す図である。 図において、10がCaS粒子、12がZnS層を示す
。 第1図 10:CaS 粒子 第2図
る。第2図は、この発明の螢光体粉末を用いて発光層が
形成されたEL装置の断面構造を示す図である。第3図
は、この発明の実施例を用いて構成したEL装置の輝度
−電圧特性および効率−電圧特性を示す図である。 図において、10がCaS粒子、12がZnS層を示す
。 第1図 10:CaS 粒子 第2図
Claims (1)
- CaS、BaSおよびSrSからなる群から選択した
化合物の粉末の表面に、ZnS、ZnSe、Cu_2S
およびCdSからなる群から選択した化合物層を形成し
てなることを特徴とする螢光体粉末。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14304685A JPS624779A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 螢光体粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14304685A JPS624779A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 螢光体粉末 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS624779A true JPS624779A (ja) | 1987-01-10 |
Family
ID=15329645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14304685A Pending JPS624779A (ja) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | 螢光体粉末 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS624779A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006286746A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電界効果トランジスタ |
JP2007031549A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 赤色蛍光体、赤色蛍光体の製造方法、及びel素子 |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP14304685A patent/JPS624779A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006286746A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電界効果トランジスタ |
JP2007031549A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 赤色蛍光体、赤色蛍光体の製造方法、及びel素子 |
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