説明

電子線励起赤色蛍光体の製造方法

【課題】電子線励起により発光する蛍光体、特に電界放出型ディスプレイ(FED)用に好適な赤色蛍光体を提供すること。
【解決手段】イットリウム化合物及びユーロピウム化合物の混合物若しくはイットリウム・ユーロピウム複合化合物を非還元性雰囲気下で焼成して粗蛍光体を得、次いで、粗蛍光体を粉砕した後、前記焼成時の雰囲気と同じ雰囲気下で再焼成することを特徴とする電子線励起赤色蛍光体の製造方法である。
【効果】本発明の電子線励起赤色蛍光体の製造方法は、電子線照射による発光輝度がより一層優れ、しかもメジアン径も小さくペースト化に適した蛍光体を得ることのできる製造方法である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電界放出型ディスプレイ(FED)等の電子線励起発光素子に用いる赤色蛍光体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子線励起発光素子に用いられる赤色蛍光体としては、ユーロピウムで賦活した酸化イットリウム(Y1-xEuが知られている。このものはイットリウムの一部をユーロピウムで置換することにより電子線を照射した際に赤色発光するのであるが、その発光特性は十分ではなく、発光輝度向上、発光開始電圧の低電圧化等に向けた検討がなされている。例えば、発光開始電圧の低電圧化に関しては還元性雰囲気下で再焼成(アニール)する製造方法が知られている(特許文献1参照)。また、発光輝度の向上に関しては、例えば、亜鉛を共賦活剤として用いる技術が知られている(特許文献2参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2000‐265168号公報
【特許文献2】特開2000‐319654号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載の赤色蛍光体は、発光開始電圧の低電圧化は図られるものの、電界放出型ディスプレイ(FED)の赤色発光素子として用いるには、更なる発光輝度の向上が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、より一層発光輝度の向上した赤色蛍光体を見出すべく種々の研究を重ねたところ、ユーロピウム賦活酸化イットリウム系赤色蛍光体において、蛍光体原料を非還元性雰囲気下で焼成して得られる粗蛍光体を粉砕した後、前記焼成時の雰囲気と同じ雰囲気下で再焼成することで、電子線照射による発光輝度がより一層向上することを見出し、本発明を完成した。
【0006】
すなわち、本発明は、イットリウム化合物及びユーロピウム化合物の混合物若しくはイットリウム・ユーロピウム複合化合物を非還元性雰囲気下で焼成して粗蛍光体を得、次いで、粗蛍光体を粉砕した後、前記焼成時の雰囲気と同じ雰囲気下で再焼成することを特徴とする電子線励起赤色蛍光体の製造方法である。
【発明の効果】
【0007】
本発明の電子線励起赤色蛍光体の製造方法は、電子線照射による発光輝度がより一層優れ、しかもメジアン径も小さく、ペースト化に適した蛍光体を得ることのできる製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本発明は、電子線励起赤色蛍光体の製造方法であって、イットリウム化合物及びユーロピウム化合物の混合物若しくはイットリウム・ユーロピウム複合化合物を非還元性雰囲気下で焼成して粗蛍光体を得、次いで、粗蛍光体を粉砕した後、前記焼成時の雰囲気と同じ雰囲気下で再焼成することを特徴とする。
【0009】
本発明の製造方法においては、まず、イットリウム化合物及びユーロピウム化合物の混合物若しくはイットリウム・ユーロピウム複合化合物を原料として用い、このものを非還元性雰囲気下で焼成して粗蛍光体を得る。使用することのできるイットリウム化合物としては、酸化イットリウム、水酸化イットリウム、蓚酸イットリウム、炭酸イットリウムが挙げられ、ユーロピウム化合物としては、酸化ユーロピウム、水酸化ユーロピウム、蓚酸ユーロピウム、炭酸ユーロピウム、塩化ユーロピウム、硝酸ユーロピウムが挙げられる。また、イットリウム・ユーロピウム複合化合物としては、(Y1-xEu)(OH)3 、(Y1-xEu23 ・nH2O、 (Y1-xEu2(C243等が挙げられる。さらに、イットリウムとユーロピウムの配合比はモル比(Eu/Y)で表して 0.03〜0.20の範囲とすると、ユーロピウムの配合量に見合った発光輝度が得られ、しかも発光色の色純度にも優れたものが得られるため好ましい。
【0010】
上記複合化合物、例えば、(Y1-xEu)(OH)3 はイットリウムとユーロピウムを含む硝酸塩溶液をアンモニア水で中和する、(Y1-xEu23 ・nH2Oは(Y1-xEu)(OH)3 をろ過水洗した後、加熱部分脱水する、(Y1-xEu2(C243はイットリウムとユーロピウムを含む硝酸塩溶液に蓚酸溶液を添加するなどして製造することができる。
【0011】
焼成の雰囲気は、非還元性雰囲気であって、例えば、大気等の酸素を含有する酸化性雰囲気、若しくは窒素等の非酸化性・非還元性ガスを含む中性雰囲気が挙げられる。
【0012】
粗蛍光体を得るに際しては、イットリウム化合物及びユーロピウム化合物の混合物若しくはイットリウム・ユーロピウム複合化合物を造粒した後、焼成すると、粒度の揃った粗蛍光体が得られ易いので好ましい。造粒する方法としては、噴霧乾燥機、フラッシュジエットドライヤ−、スラリ−ドライヤ−、オムテックス等、公知の造粒/乾燥機を用いることができる。本発明においては噴霧乾燥機を用いると、後述するとおり融剤との混合も均一になり、また球形で粒度が揃った造粒物になるため好ましい。
【0013】
上記原料を融剤の存在下で焼成すると、得られる粗蛍光体の結晶化が促進されるため好ましい。使用することのできる融剤としては、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム等が挙げられ、これらを単独で用いたり、あるいは併用することができる。なかでも、フッ化リチウムを用いると、焼成後に得られる粗蛍光体に融剤が残留しにくいため好ましい。フッ化リチウムとリン酸カリウムを併用すると粒子形状が球形になりやすいので好ましい。
融剤の使用量は、原料に対して1〜15モル%の範囲が好ましい。また、融剤は焼成前に予め上記原料と十分に混合されていることが好ましく、例えば、上記原料と融剤とを予め十分に固相で混合したり、上記原料と融剤とを水系で十分に混合してスラリーとした後、該スラリーを乾燥させるとよく、特に噴霧乾燥法により乾燥したものは、乾燥物(二次粒子)の粒度の揃ったものが得られやすく好ましい。
【0014】
焼成の温度は、原料化合物が反応してユーロピウムがドープされた酸化イットリウムが生成される範囲の温度であれば特に制限はないが、800〜1500℃の範囲が好ましい。融剤の存在下で焼成する場合には、850〜1400℃の範囲が好ましい温度範囲である。
【0015】
次いで、焼成により得られる粗蛍光体を粉砕して粒度を揃える。粉砕の程度としては、粒度をメジアン径で表した時、15μm以下が好ましい。しかしながら、粒度を揃えるために粉砕すると、通常は発光輝度が低下するという問題がある。本発明においては、この様な粉砕によって低下した発光輝度を焼成時と同じ雰囲気下で再焼成することで、粉砕前の粗蛍光体の発光輝度を上回る発光輝度を有し、しかも粒度の揃った蛍光体を得ることができる。
【0016】
再焼成の温度は400〜1200℃の範囲が好ましく、より好ましくは600〜1100℃の範囲である。上記範囲より再焼成温度が低いと、発光輝度の向上が十分ではなく、また、上記範囲より高い温度で再焼成すると、再び粒子同士が焼結し易くなり、また発光輝度の更なる向上を期待することも難しい。
【0017】
再焼成することにより得られる本発明の蛍光体は、粒度の揃ったものであるため、更なる粉砕等は必ずしも必要ではないが、解砕等の軽い粉砕処理を施してもよい。また、焼成に際して融剤を用いた場合は、蛍光体に残留する融剤を除去するために再焼成後の蛍光体を水系で洗浄する操作を施してもよい。
【0018】
電子線励起発光現象を利用したフラットパネルディスプレイとして電界放出型ディスプレイ(FED)があるが、これは100〜3000Vの電圧で加速された電子線を励起源とする低電圧型と、3000V以上の電圧で加速された電子線を励起源とする高電圧型の2種類が検討されている。本発明の赤色蛍光体は少なくとも1000V程度で加速された電子線でも良好な発光が得られるので、上記何れの型でも使用することができる。
【0019】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はそれら実施例に限定されるものではない。
【0020】
比較例1
酸化イットリウム(Y)125gと酸化ユーロピウム(Eu)19.482gに純水400ミリリットルを加えてスラリー化した。これに濃硝酸(濃度61%)268ミリリットルを添加して溶解した後、純水で希釈して液量を8リットルにした。次いで、60℃に昇温し、攪拌下で濃アンモニア水(12.62N)283ミリリットルを添加し、5時間熟成した後、ろ過水洗して複水酸化物(Y0.909Eu0.091)(OH)3 を得た。
(Y0.909Eu0.09123 換算で90gに相当する前記複水酸化物を純水3リットルに再分散し、さらにフッ化リチウム0.723gを添加した後、1時間攪拌してスラリー(試料a)を得た。試料aを120℃の温度で蒸発乾固した。粉砕により粒径(メジアン径)を15μmに調整した後、大気中950℃の温度で5時間、引き続き1350℃の温度で5時間焼成後、洗浄して粗蛍光体(試料A)を得た。
【0021】
比較例2
比較例1で得られた粗蛍光体(試料A)を遠心粉砕機(Retsch社製、タイプZM100)を用いて粉砕して蛍光体(試料B)を得た。
【0022】
実施例1
比較例2で得られた蛍光体(試料B)を焼成時の雰囲気と同じ大気雰囲気下、900℃の温度で2時間再焼成して本発明の蛍光体(試料C)を得た。
【0023】
比較例3
比較例1で得られた粗蛍光体(試料A)を焼成時の雰囲気と同じ大気雰囲気下、900℃の温度で2時間再焼成して蛍光体(試料D)を得た。
【0024】
比較例4
比較例1で得られたスラリー(試料a)を噴霧乾燥機(ニロ社製、デスクアトマイザ−タイプ)を用いて噴霧乾燥してメジアン径12μの球状粒子を得た。次いで、大気中950℃の温度で5時間、引き続いて1350℃の温度で5時間焼成した後、洗浄して粗蛍光体(試料E)を得た。
【0025】
比較例5
比較例4で得られた粗蛍光体(試料E)を遠心粉砕機(Retsch社製、タイプZM100)を用いて粉砕して蛍光体(試料F)を得た。
【0026】
実施例2
比較例5で得られた蛍光体(試料F)を焼成時の雰囲気と同じ大気雰囲気下、900℃の温度で2時間再焼成して本発明の蛍光体(試料G)を得た。
【0027】
比較例6
比較例4で得られた粗蛍光体(試料E)を焼成時の雰囲気と同じ大気雰囲気下、900℃の温度で2時間再焼成して蛍光体(試料H)を得た。
【0028】
実施例1〜2及び比較例1〜6で得られた試料A〜Hを用いて電子線励起発光輝度、比表面積及びメジアン径を測定した。結果を表1に示した。なお、電子線励起発光輝度及びメジアン径は以下の方法にて測定した。
【0029】
(電子線励起発光輝度の測定方法)
試料をアルミニウム板に薄く塗布したものを圧力10−5Pa以下の高真空容器に入れて、電子銃から電子線を照射して試料からの発光を測定した。電子銃は加熱された陰極から出る熱電子を用いた。電子線の加速電圧と試料に流れ込む電子線の電流量は独立に調整できる。輝度は加速電圧5kVで加速した電子線を試料に照射し、試料からの発光スペクトルをマルチチャンネル・スペクトルメータを用いて測定した。試料に流した電流密度は150μA/cm2である。得られた発光スペクトからCIE1931表色系におけるY値(発光輝度)を求めた。なお、表1には、試料Aの発光輝度を100とする相対値で表した。
【0030】
(メジアン径の測定方法)
堀場製作所製レ−ザ−回折/散乱式粒子径分布測定装置LA-950で測定した。
【0031】
【表1】

【0032】
表1より、本発明の製造方法で得られる赤色蛍光体は、電子線励起による発光輝度に優れ、しかもメジアン径も小さく、ペースト化に適したものであることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0033】
本発明の蛍光体は、電界放出型ディスプレイ(FED)等の電子線励起発光素子用の赤色蛍光体として有用である。



【特許請求の範囲】
【請求項1】
イットリウム化合物及びユーロピウム化合物の混合物若しくはイットリウム・ユーロピウム複合化合物を非還元性雰囲気下で焼成して粗蛍光体を得、次いで、粗蛍光体を粉砕した後、前記焼成時の雰囲気と同じ雰囲気下で再焼成することを特徴とする電子線励起赤色蛍光体の製造方法。
【請求項2】
400〜1200℃の範囲の温度で再焼成することを特徴とする請求項1に記載の電子線励起赤色蛍光体の製造方法。
【請求項3】
イットリウム化合物及びユーロピウム化合物の混合物若しくはイットリウム・ユーロピウム複合化合物を造粒した後、焼成することを特徴とする請求項1に記載の電子線励起赤色蛍光体の製造方法。
【請求項4】
噴霧乾燥機を用いて造粒することを特徴とする請求項3に記載の電子線励起赤色蛍光体の製造方法。
【請求項5】
融剤の存在下で焼成することを特徴とする請求項1に記載の電子線励起赤色蛍光体の製造方法。
【請求項6】
融剤としてフッ化リチウム及び/又はリン酸カリウムを用いることを特徴とする請求項5に記載の電子線励起赤色蛍光体の製造方法。
【請求項7】
焼成及び再焼成の雰囲気が酸化性雰囲気であることを特徴とする請求項1に記載の電子線励起赤色蛍光体の製造方法。


【公開番号】特開2007−2086(P2007−2086A)
【公開日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−183317(P2005−183317)
【出願日】平成17年6月23日(2005.6.23)
【出願人】(000000354)石原産業株式会社 (289)
【Fターム(参考)】