JP2004099692A - Zinc oxide phosphor - Google Patents
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Abstract
【課題】電子線に対して安定で、輝度の高い酸化亜鉛系蛍光体を提供する。
【解決手段】Yの濃度が8〜25モル%、Tbの濃度が3〜10モル%であるYとTbを共付活してなるZnO青色発光蛍光体、Geの濃度が28〜36モル%、Mnの濃度が0.5〜5モル%であるGeとMnを共付活してなるZnO緑色発光蛍光体、およびYの濃度が10〜20モル%、Euの濃度が0.2〜5モル%、Vの濃度が0.2〜8モル%であるYとEuとVを共付活してなるZnO赤色発光蛍光体。
【選択図】 なしAn object of the present invention is to provide a zinc oxide phosphor which is stable to an electron beam and has high luminance.
A ZnO blue light-emitting phosphor in which Y and Tb are co-activated with a Y concentration of 8 to 25 mol% and a Tb concentration of 3 to 10 mol%, and a Ge concentration of 28 to 36 mol%. , A ZnO green light-emitting phosphor obtained by co-activating Ge and Mn having a Mn concentration of 0.5 to 5 mol%, a Y concentration of 10 to 20 mol%, and an Eu concentration of 0.2 to 5 mol%. A ZnO red light-emitting phosphor obtained by co-activating Y, Eu and V having a mol% and a V concentration of 0.2 to 8 mol%.
[Selection diagram] None
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光体材料、即ち、電子線により適当な条件で励起された時に可視領域の波長の発光を行う材料に係わり、特に、酸化亜鉛を母体とする酸化亜鉛系の蛍光体に関するものである。
【0002】
本発明に係る青色発光蛍光体は、蛍光表示管、フラットパネルディスプレイおよびカソード・レイ・チューブ(CRT)などに好適に使用できる。特に、フラットパネルディスプレイの1種であるFED(フィールドエミッションディスプレイ)用蛍光体として好適である。
【0003】
【従来の技術】
インフォーメイション・テクノロジー(IT)の進展に伴い、ディスプレイは今後ますます重要性を増すとともに、その需要も増加が期待されている。
現在、薄型のフラットパネルディスプレイ(FPD)は液晶ディスプレイが中心であるが、プラズマディスプレイ(PDP)、有機ELディスプレイ、電界放出型ディスプレイ((Field Emission Display:FED)など、各種のFPDが研究されている。
【0004】
FEDはCRTと同様にカソードルミネッセンスを基本原理とする発光型表示デバイスであるが、CRTが熱電子源を利用しているのに対して電界で電子を真空中に放出するコールドカソード(冷陰極)を電子源としている。今後、FEDが本格的ディスプレイとして市場に受け入れられるためにはカラー表示が必須であり、このためには高輝度かつ安定な3原色蛍光体が必要である。
【0005】
現在、CRTに使用されている蛍光体としては、ZnS:Ag(青色)、ZnS:Cu、Al(黄緑色)、Y2O2S:Eu3+(赤色)などがある。しかし、FED用蛍光体としてはより高輝度でかつ安定な蛍光体の開発が求められており、各種の発光蛍光体の研究が積極的に実施されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−214161号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、FED用の蛍光体として必要とされる重要な性質は、電子線照射に対して安定なことであるが、従来の硫化物系の蛍光体などは、電子線により蛍光体表面が分解、劣化し、硫化亜鉛が分解して発生した硫黄が真空中の残留ガス(殆どが水分)と反応して亜硫酸ガスとなって電子源表面に付着し電子放出特性が劣化するため、FED用蛍光体として適さないという問題がある。
【0008】
本発明は、酸化物系の蛍光体、特に、酸化亜鉛を母体とする蛍光体(酸化亜鉛系蛍光体)が電子線照射に対して安定であることに着目して成されたもので、電子線に対して安定で、輝度の高い酸化亜鉛系蛍光体を提供することを課題としている。
また、本発明は、電子線に対して安定で、輝度が高く、FEDに好適な酸化亜鉛系蛍光体を提供することを課題としている。
【0009】
また、本発明は、電子線に対して安定で、輝度の高い酸化亜鉛系の青色発光蛍光体を提供することを課題としている。
また、本発明は、電子線に対して安定で、輝度が高く、FEDに好適な酸化亜鉛系の青色発光蛍光体を提供することを課題としている。
【0010】
また、本発明は、電子線に対して安定で、輝度の高い酸化亜鉛系の緑色発光蛍光体を提供することを課題としている。
また、本発明は、電子線に対して安定で、輝度が高く、FEDに好適な酸化亜鉛系の緑色発光蛍光体を提供することを課題としている。
【0011】
また、本発明は、電子線に対して安定で、輝度の高い酸化亜鉛系の赤色発光蛍光体を提供することを課題としている。
また、本発明は、電子線に対して安定で、輝度が高く、FEDに好適な酸化亜鉛系の赤色発光蛍光体を提供することを課題としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ZnOにYとTbを共付活して成ることを特徴とする青色発光蛍光体が提供される。
ここで、Yの濃度が8〜25モル%であり、Tbの濃度が3〜10モル%であることが好ましい。
また、Yの濃度が10〜20モル%であり、Tbの濃度が6〜9モル%であることが更に好ましい。
【0013】
また、本発明によれば、ZnOにGeとMnを共付活して成ることを特徴とする緑色発光蛍光体が提供される。
ここで、Geの濃度が28〜36モル%であり、Mnの濃度が0.5〜5モル%であることが好ましい。
また、Geの濃度が30〜33モル%であり、Mnの濃度が1〜3モル%であることが更に好ましい。
【0014】
また、本発明によれば、ZnOにYとEuとVを共付活して成ることを特徴とする赤色発光蛍光体が提供される。
ここで、Yの濃度が10〜20モル%であり、Euの濃度が0.2〜5モル%であり、Vの濃度が0.2〜8モル%であることが好ましい。
また、Yの濃度が11〜15モル%であり、Euの濃度が0.5〜2モル%であり、Vの濃度が0.5〜5モル%であることが更に好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明者は、特にFED用蛍光体として、電子線照射に安定で、低電圧で発光し、高輝度で寿命の長い酸化物系蛍光体の開発に鋭意努力した結果、驚くべきことに酸化亜鉛に各種の金属を付活した酸化亜鉛系蛍光体が優れた発色を示すことを見出し、本発明に到達した。
【0016】
ZnO蛍光体(ZnO:Zn)は、低加速電子に対して優れた発光特性をもつ導電性緑色蛍光体として知られており、発光しきい値のアノード電圧、輝度などで優れている。しかしながらZnO蛍光体の欠点は緑色以外の発光が実現できていないことである。
ZnO蛍光体の発光は、もともと結晶中の酸素の欠損もしくは格子中に存在するZnによって形成される輻射遷移準位からの発光で、その中心波長は505nmである。
【0017】
ところが最近、ZnO−MgO混合系蛍光体でMg/Zn比を変えることにより、バンドギャップを3.3eV〜3.7eVの範囲で制御できることが報告されZnO系の発光波長制御の可能性が示された。
我々はこれらの知見に基づき、酸化亜鉛を母体とする蛍光体である酸化亜鉛系蛍光体の研究を行い、ZnOと各種の金属との組合せによる新規な蛍光体の開発に取組み本発明に到達した。即ち、本発明は、発光効率が良く、高輝度を示し、電子線照射に対し安定で新規なZnO系の各種の発光蛍光体を提供するが可能である。
【0018】
本発明者は母体であるZnOに各種の金属を付活してその蛍光を測定する研究を行っていたところ、特定の金属を付活剤として付活すると蛍光体が得られることを見出し鋭意研究を行い本発明に到達した。
具体的には、ZnOにY(イットリウム)とTb(トリビウム)を共付活すると青色発光蛍光体が得られることを見出した。即ち、ZnOを母体とし、Y及びTbを付活剤とする青色発光蛍光体を発明した。
【0019】
また、ZnOにGe(ゲルマニウム)とMn(マンガン)を共付活すると緑色発光蛍光体が得られることを見出した。即ち、ZnOを母体とし、Ge及びMnを付活剤とする緑色発光蛍光体を発明した。
さらに、ZnOにYとEu(ユーロピウム)とV(バナジウム)を共付活すると赤色発光蛍光体が得られることを見出した。即ち、ZnOを母体とし、Y、Eu及びVを付活剤とする赤色発光蛍光体を発明した。
【0020】
ZnO/Y/Tbの3成分系蛍光体について詳述すると、蛍光体に占めるYの濃度が8〜25モル%であり、Tbの濃度が3〜10モル%の範囲が青色発光に好適である。更に好ましい範囲としては、Yの濃度が10〜20モル%であり、Tbの濃度が6〜9モル%である。
この範囲をはずれると青色発光を示さなくなり、又発色強度が弱くなるため実用的に意味がなくなる。青色の発光波長は中心が460〜490nmである。
【0021】
ZnO/Ge/Mnの3成分系蛍光体について詳述すると、蛍光体に占めるGeの濃度は28〜36モル%であり、Mnの濃度は0.5〜5モル%の範囲が緑色発光に好適である。更に好ましい範囲としては、Geの濃度が30〜33モル%であり、Mnの濃度が1〜3モル%である。
この範囲をはずれると緑色発光を示さなくなり、又発光強度が弱くなるため実用的に意味がなくなる。緑色の発光波長は中心が530〜540nmである。
【0022】
ZnO/Y/Eu/Vの4成分系蛍光体について詳述すると、蛍光体に占めるYの濃度が10〜20モル%であり、Euの濃度が0.2〜5モル%であり、Vの濃度が0.2〜8モル%の範囲が赤色発光に好適である。更に好ましい範囲としては、Yの濃度が11〜15モル%であり、Euの濃度が0.5〜2モル%であり、Vの濃度が0.5〜5モル%である。
この範囲をはずれると赤色発光を示さなくなり、又発光強度が弱くなるため実用的に意味がなくなる。
【0023】
前記各蛍光体は、フラットパネルディスプレイ、カソードレイチューブなどに好適であり、特にFEDには好適である。これらの蛍光体の製造法はどのような方法で行っても良いが、一般的な方法としてはゾルゲル法あるいはレーザーアブレーション法などが用いられる。そして、一定の条件下でアンニーリングして蛍光体を製造する。
【0024】
以上の通り、本実施の形態によれば、電子線に対して安定で、輝度の高い酸化亜鉛系の蛍光体を提供することが可能になる。また、電子線に対して安定で、輝度が高く、FEDに好適な酸化亜鉛系蛍光体を提供することが可能になる。
また、本実施の形態によれば、電子線に対して安定で、輝度の高い酸化亜鉛系の青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、または、赤色発光蛍光体を提供することが可能になる。また、本実施の形態によれば、電子線に対して安定で、輝度が高く、FEDに好適な酸化亜鉛系の青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、または、赤色発光蛍光体を提供することが可能になる。
【0025】
【実施例】
次に、本発明の実施例に係る酸化亜鉛系蛍光体の製造方法、発光特性について具体的に説明する。
〔実施例1〕
実施例1では、ゾルゲル法を用いて本実施例に係る酸化亜鉛系蛍光体を製造した。
即ち、先ず、2.3g(0.0118モル)のYCl3と1.8g(0.0068モル)のTbCl3を80mlの水に溶解した溶液に、5.3g(0.0654モル)のZnOを添加した。
【0026】
十分に撹拌した後に水分を蒸発させ、生成した多孔性の固体を良くかき混ぜてルツボに入れた。ルツボを空気中900℃で12時間加熱した。得られた生成物が酸化亜鉛系蛍光体であり、白色の粉末であった。前記酸化亜鉛系蛍光体は14モル%のYと8モル%のTbを含んでいた。前記酸化亜鉛系蛍光体は青色発光蛍光体であり、その発光光の主波長は470〜495nm(青色)であった。本実施例に係る蛍光体の発光スペクトルを、発光スペクトル特性101として図1に示す。
【0027】
[実施例2]
実施例2は、レーザーアブレーション法を用いて酸化亜鉛系蛍光体を製造した例であり、2つのセラミックターゲット(第1、第2のターゲット)にレーザーを照射して蒸発させた。
第1のターゲットはZnOで、第2のターゲットは35モル%のTb2O3をドープしたY2O3よりなる。強力な5WのKrFエキシマレーザーを用いて交互にターゲットを照射し、蒸発させた。蒸発した物質は、ターゲットから70mm離れて配設すると共に500℃に加熱した基板に堆積させた。
【0028】
夫々のターゲット物質の堆積速度は予備的な計算で算出し、生成した堆積フィルム中のYの濃度は10モル%になるように調節した。実際に生成した堆積フィルムは、Yの濃度は12モル%、Tbの濃度が6モル%であることをEPMA(電子線プローブ局所分析法)で確認した。6時間の堆積後、フィルムの厚さは1μmであった。
【0029】
得られたフィルムが酸化亜鉛蛍光体であり、フィルムは青色の蛍光を示した。前記酸化亜鉛系蛍光体は青色発光蛍光体であり、その発光光の主波長は470〜495nmであった。
本実施例に係る蛍光体の発光スペクトルを、発光スペクトル特性102として図1に示す。発光スペクトル特性101と発光スペクトル特性102のスペクトル強度の違いは膜厚の差によるものである。
【0030】
〔実施例3〕
実施例3では、ゾルゲル法を用いて本実施例に係る酸化亜鉛系蛍光体を製造した。
即ち、先ず、5.4g(0.065モル)のZnOと0.16g(0.00127モル)のMnCl2を80mlの水に添加した溶液に、1.51g(0.097モル)のGe(OC2H5)2を添加した。十分に撹拌後、溶液を室温にて24時間保存してゲル化させた。ゲル状物を200℃で12時間乾燥させてルツボに入れた。ルツボを空気中で1100℃で12時間加熱した。
【0031】
得られた生成物が酸化亜鉛系蛍光体であり、白色の粉末であった。前記酸化亜鉛系蛍光体は33モル%のGeと1.3モル%のMnを含んでいた。前記酸化亜鉛系蛍光体は緑色発光蛍光体であり、その発光光の主波長は537nm(緑)であった。本実施例に係る蛍光体の発光スペクトルを、発光スペクトル特性201として図2に示す。
【0032】
[実施例4]
実施例4は、レーザーアブレーション法を用いて酸化亜鉛系蛍光体を製造した例であり、2つのセラミックターゲット(第1、第2のターゲット)にレーザーを照射して蒸発させた。
第1のターゲットは3モル%のMn2O3をドープしたZnOで、第2のターゲットはGeO2よりなる。強力な5WのKrFエキシマレーザーを用いて交互にターゲットを照射し、蒸発させた。蒸発した物質は各ターゲットから70mm離れると共に500℃に加熱した基板に堆積させた。
【0033】
夫々のターゲット物質の堆積速度は予備的な計算で算出し、生成した堆積フィルム中のGeの濃度は30モル%になるように調節した。実際に生成した堆積フィルムはGeの濃度は30モル%、Mnの濃度が2モル%であることをEPMA(電子線プローブ局所分析法)で確認した。6時間の堆積後、フィルムの厚さは1μmであった。フィルムは空気中で3時間、700℃でアニールした。
【0034】
得られたフィルムが酸化亜鉛蛍光体であり、フィルムは緑色の蛍光を示した。前記酸化亜鉛系蛍光体は緑色発光蛍光体であり、その発光光の主波長は540nmであった。
本実施例に係る蛍光体の発光スペクトルを、発光スペクトル特性202として図2に示す。発光スペクトル特性201と発光スペクトル特性202のスペクトル強度の違いは膜厚の差によるものである。
【0035】
〔実施例5〕
実施例5では、ゾルゲル法を用いて本実施例に係る酸化亜鉛系蛍光体を製造した。
即ち、先ず、0.63g(0.0032モル)のYCl3と0.056g(0.0002モル)のEuCl3を80mlの水に溶解した溶液に1.8g(0.0222モル)のZnOと0.025g(0.0002モル)のNH4VO3を添加した。十分に撹拌後、過剰の水を蒸発させ、生成した多孔質の固体をよく混合した後ルツボに入れた。ルツボを空気中で900℃で、12時間加熱した。
【0036】
得られた生成物が酸化亜鉛系蛍光体であり、白色の粉末であった。前記酸化亜鉛系蛍光体は12モル%のYと0.8モル%のEuと0.8モル%のVを含んでいた。前記酸化亜鉛系蛍光体は赤色発光蛍光体である、その発光光の主波長は618nm(赤色)であった。本実施例に係る蛍光体の発光スペクトルを、発光スペクトル特性301として図3に示す。
【0037】
[実施例6]
実施例6は、レーザーアブレーション法を用いて酸化亜鉛系蛍光体を製造した例であり、2つのセラミックターゲット(第1、第2のターゲット)にレーザーを照射して蒸発させた。
第1のターゲットは0.6モル%のV2O5をドープしたZnOで、第2のターゲットは13モル%のEu2O3をドープしたY2O3よりなる。強力な5WのKrFエキシマレーザーを用いて交互にターゲットを照射し、蒸発させた。蒸発した物質は各ターゲットから70mm離れると共に500℃に加熱した基板に堆積させた。
【0038】
夫々のターゲット物質の堆積速度は予備的な計算で算出し、生成した堆積フィルム中のYの濃度は12モル%になるように調節した。実際に生成した堆積フィルムはYの濃度は14モル%、Euの濃度が1.5モル%、Vの濃度が0.5モル%であることをEPMA(電子線プローブ局所分析法)で確認した。6時間の堆積後、フィルムの厚さは1μmであった。フィルムは空気中で3時間、700℃でアニールした。
【0039】
得られたフィルムが酸化亜鉛蛍光体であり、フィルムは赤色の蛍光を示した。前記酸化亜鉛系蛍光体は赤色発光蛍光体であり、その発光光の主波長は620nmであった。
本実施例に係る蛍光体の発光スペクトルを、発光スペクトル特性302として図3に示す。発光スペクトル特性301と発光スペクトル特性302のスペクトル強度の違いは膜厚の差によるものである。
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば、電子線に対して安定で、輝度の高い酸化亜鉛系蛍光体を提供することが可能になる。また、電子線に対して安定で、輝度が高く、FEDに好適な酸化亜鉛系蛍光体を提供することが可能になる。
また、本発明によれば、電子線に対して安定で、輝度の高い酸化亜鉛系の青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、または、赤色発光蛍光体を提供することが可能になる。
また、本発明によれば、電子線に対して安定で、輝度が高く、FEDに好適な酸化亜鉛系の青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体、または、赤色発光蛍光体を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る青色発光蛍光体の発光スペクトル特性を示す図である。
【図2】本発明の実施例に係る緑色発光蛍光体の発光スペクトル特性を示す図である。
【図3】本発明の実施例に係る赤色発光蛍光体の発光スペクトル特性を示す図である。
【符号の説明】
101、102、201、202、301、302・・・発光スペクトル特性[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a phosphor material, that is, a material that emits light of a wavelength in the visible region when excited under an appropriate condition by an electron beam, and more particularly to a zinc oxide-based phosphor having zinc oxide as a base material. is there.
[0002]
The blue light emitting phosphor according to the present invention can be suitably used for a fluorescent display tube, a flat panel display, a cathode ray tube (CRT), and the like. In particular, it is suitable as a phosphor for FED (field emission display), which is a kind of flat panel display.
[0003]
[Prior art]
With the development of information technology (IT), displays are becoming increasingly important in the future, and demand for them is expected to increase.
Currently, thin flat panel displays (FPDs) are mainly liquid crystal displays, but various types of FPDs such as plasma displays (PDPs), organic EL displays, and field emission displays ((Field Emission Display): FED) have been studied. I have.
[0004]
The FED is a light-emitting display device based on cathodoluminescence, similar to a CRT, but a cold cathode (cold cathode) that emits electrons into a vacuum by an electric field while a CRT uses a thermionic electron source. Is the electron source. In the future, color display is indispensable in order for the FED to be accepted as a full-scale display in the market, and a high-luminance and stable three-primary-color phosphor is required for this.
[0005]
Currently, phosphors used in CRTs include ZnS: Ag (blue), ZnS: Cu, Al (yellow-green), and Y 2 O 2 S: Eu 3+ (red). However, there is a demand for the development of a phosphor having higher luminance and stability as a phosphor for FED, and various kinds of light-emitting phosphors have been actively researched (for example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-214161 A
[Problems to be solved by the invention]
However, an important property required as a phosphor for FED is that it is stable against electron beam irradiation, but the phosphor surface of a conventional sulfide-based phosphor and the like is decomposed by an electron beam. The sulfur produced by the decomposition and decomposition of zinc sulfide reacts with the residual gas (mostly water) in vacuum to form sulfurous acid gas, which adheres to the electron source surface and deteriorates the electron emission characteristics. There is a problem that is not suitable as.
[0008]
The present invention focuses on the fact that oxide-based phosphors, particularly phosphors based on zinc oxide (zinc oxide-based phosphors), are stable against electron beam irradiation. It is an object of the present invention to provide a zinc oxide-based phosphor that is stable to light and has high luminance.
Another object of the present invention is to provide a zinc oxide-based phosphor that is stable to electron beams, has high luminance, and is suitable for FEDs.
[0009]
It is another object of the present invention to provide a zinc oxide-based blue light-emitting phosphor that is stable to an electron beam and has high luminance.
Another object of the present invention is to provide a zinc-oxide-based blue light-emitting phosphor that is stable to electron beams, has high luminance, and is suitable for FEDs.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a zinc oxide-based green light-emitting phosphor that is stable to an electron beam and has high luminance.
Another object of the present invention is to provide a zinc oxide-based green light-emitting phosphor that is stable to electron beams, has high luminance, and is suitable for FEDs.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a zinc oxide-based red light-emitting phosphor that is stable to an electron beam and has high luminance.
Another object of the present invention is to provide a zinc oxide-based red light-emitting phosphor that is stable to an electron beam, has high luminance, and is suitable for an FED.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a blue light-emitting phosphor characterized in that ZnO is co-activated with Y and Tb.
Here, it is preferable that the concentration of Y is 8 to 25 mol% and the concentration of Tb is 3 to 10 mol%.
More preferably, the concentration of Y is 10 to 20 mol%, and the concentration of Tb is 6 to 9 mol%.
[0013]
Further, according to the present invention, there is provided a green light-emitting phosphor characterized in that Ge and Mn are co-activated with ZnO.
Here, it is preferable that the concentration of Ge is 28 to 36 mol% and the concentration of Mn is 0.5 to 5 mol%.
More preferably, the concentration of Ge is 30 to 33 mol%, and the concentration of Mn is 1 to 3 mol%.
[0014]
Further, according to the present invention, there is provided a red light-emitting phosphor characterized in that Y, Eu and V are co-activated with ZnO.
Here, it is preferable that the concentration of Y is 10 to 20 mol%, the concentration of Eu is 0.2 to 5 mol%, and the concentration of V is 0.2 to 8 mol%.
More preferably, the concentration of Y is 11 to 15 mol%, the concentration of Eu is 0.5 to 2 mol%, and the concentration of V is 0.5 to 5 mol%.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventors have made intensive efforts to develop an oxide-based phosphor which is stable to electron beam irradiation, emits light at a low voltage, has high luminance, and has a long life. Have found that zinc oxide-based phosphors activated with various metals exhibit excellent color development, and have reached the present invention.
[0016]
A ZnO phosphor (ZnO: Zn) is known as a conductive green phosphor having excellent emission characteristics with respect to low-acceleration electrons, and has excellent emission threshold anode voltage, luminance, and the like. However, a disadvantage of the ZnO phosphor is that emission of light other than green cannot be realized.
The light emission of the ZnO phosphor is light emission from a radiation transition level formed by oxygen deficiency in the crystal originally or Zn existing in the lattice, and its central wavelength is 505 nm.
[0017]
However, recently, it has been reported that the band gap can be controlled in the range of 3.3 eV to 3.7 eV by changing the Mg / Zn ratio of the ZnO-MgO mixed phosphor, and the possibility of controlling the emission wavelength of the ZnO-based phosphor has been shown. Was.
Based on these findings, we conducted research on zinc oxide-based phosphors, which are phosphors based on zinc oxide, and worked on the development of new phosphors by combining ZnO with various metals, and reached the present invention. . That is, the present invention can provide a variety of novel ZnO-based phosphors that exhibit good luminous efficiency, exhibit high luminance, and are stable to electron beam irradiation.
[0018]
The present inventor has been conducting research on activating various metals on ZnO, which is a base material, and measuring the fluorescence, and has found that a phosphor can be obtained by activating a specific metal as an activator. And arrived at the present invention.
Specifically, it has been found that a blue light-emitting phosphor can be obtained when Y (yttrium) and Tb (tribium) are co-activated with ZnO. That is, a blue light emitting phosphor using ZnO as a base material and Y and Tb as activators was invented.
[0019]
Further, they have found that a green light-emitting phosphor can be obtained by co-activating Ge (germanium) and Mn (manganese) with ZnO. That is, the inventors have invented a green light-emitting phosphor using ZnO as a base and Ge and Mn as activators.
Further, they have found that a red-emitting phosphor can be obtained when Y, Eu (europium) and V (vanadium) are co-activated on ZnO. That is, the inventors have invented a red light-emitting phosphor using ZnO as a base and Y, Eu and V as activators.
[0020]
The ZnO / Y / Tb ternary phosphor is described in detail. The concentration of Y in the phosphor is 8 to 25 mol%, and the concentration of Tb in the range of 3 to 10 mol% is suitable for blue light emission. . More preferably, the concentration of Y is 10 to 20 mol% and the concentration of Tb is 6 to 9 mol%.
If the ratio is out of this range, blue light is not emitted, and the color intensity is weakened, so that it is practically meaningless. The emission wavelength of blue light has a center of 460 to 490 nm.
[0021]
The ternary phosphor of ZnO / Ge / Mn will be described in detail. The concentration of Ge in the phosphor is 28 to 36 mol%, and the concentration of Mn in the range of 0.5 to 5 mol% is suitable for green light emission. It is. More preferably, the concentration of Ge is 30 to 33 mol%, and the concentration of Mn is 1 to 3 mol%.
Outside of this range, green light emission will not be exhibited, and the light emission intensity will be weak, which is practically meaningless. The emission wavelength of green light has a center of 530 to 540 nm.
[0022]
The ZnO / Y / Eu / V four-component phosphor is described in detail. The concentration of Y in the phosphor is 10 to 20 mol%, the concentration of Eu is 0.2 to 5 mol%, and A concentration in the range of 0.2 to 8 mol% is suitable for red light emission. More preferably, the concentration of Y is 11 to 15 mol%, the concentration of Eu is 0.5 to 2 mol%, and the concentration of V is 0.5 to 5 mol%.
Outside of this range, red light emission will not be exhibited, and the light emission intensity will be weak, which is practically meaningless.
[0023]
Each of the phosphors is suitable for a flat panel display, a cathode ray tube, and the like, and is particularly suitable for an FED. These phosphors may be produced by any method, but a general method such as a sol-gel method or a laser ablation method is used. Then, annealing is performed under certain conditions to produce a phosphor.
[0024]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a zinc oxide-based phosphor that is stable to an electron beam and has high luminance. Further, it is possible to provide a zinc oxide-based phosphor which is stable to an electron beam, has high luminance, and is suitable for an FED.
Further, according to the present embodiment, it is possible to provide a zinc oxide-based blue light-emitting phosphor, a green light-emitting phosphor, or a red light-emitting phosphor that is stable to an electron beam and has high luminance. Further, according to the present embodiment, it is possible to provide a zinc oxide-based blue light-emitting phosphor, a green light-emitting phosphor, or a red light-emitting phosphor that is stable to an electron beam, has high luminance, and is suitable for an FED. Becomes possible.
[0025]
【Example】
Next, a method for producing a zinc oxide-based phosphor according to an example of the present invention and light emission characteristics will be specifically described.
[Example 1]
In Example 1, the zinc oxide-based phosphor according to the present example was manufactured using the sol-gel method.
First, 5.3 g (0.0654 mol) of ZnO was added to a solution of 2.3 g (0.0118 mol) of YCl 3 and 1.8 g (0.0068 mol) of TbCl 3 in 80 ml of water. Was added.
[0026]
After sufficient stirring, the water was evaporated and the resulting porous solid was mixed well and placed in a crucible. The crucible was heated in air at 900 ° C. for 12 hours. The obtained product was a zinc oxide-based phosphor and was a white powder. The zinc oxide-based phosphor contained 14 mol% of Y and 8 mol% of Tb. The zinc oxide-based phosphor was a blue light-emitting phosphor, and the main wavelength of the emitted light was 470 to 495 nm (blue). The emission spectrum of the phosphor according to this example is shown in FIG.
[0027]
[Example 2]
Example 2 is an example in which a zinc oxide-based phosphor was manufactured by using a laser ablation method. Two ceramic targets (first and second targets) were irradiated with a laser and evaporated.
The first target is ZnO, and the second target is Y 2 O 3 doped with 35 mol% of Tb 2 O 3 . The target was irradiated alternately with a powerful 5 W KrF excimer laser and evaporated. The evaporated material was deposited on a substrate placed at a distance of 70 mm from the target and heated to 500 ° C.
[0028]
The deposition rate of each target material was calculated by preliminary calculation, and the concentration of Y in the formed deposited film was adjusted to be 10 mol%. The deposited film actually produced was confirmed by EPMA (Electron Beam Probe Local Analysis) to have a Y concentration of 12 mol% and a Tb concentration of 6 mol%. After 6 hours of deposition, the film thickness was 1 μm.
[0029]
The obtained film was a zinc oxide phosphor, and the film showed blue fluorescence. The zinc oxide-based phosphor was a blue light-emitting phosphor, and the main wavelength of the emitted light was 470 to 495 nm.
The emission spectrum of the phosphor according to this example is shown in FIG. The difference between the spectral intensities of the emission spectrum characteristic 101 and the emission spectrum characteristic 102 is due to the difference in film thickness.
[0030]
[Example 3]
In Example 3, the zinc oxide-based phosphor according to this example was manufactured using the sol-gel method.
That is, first, 1.51 g (0.097 mol) of Ge (0.097 mol) was added to a solution obtained by adding 5.4 g (0.065 mol) of ZnO and 0.16 g (0.00127 mol) of MnCl 2 to 80 ml of water. was added OC 2 H 5) 2. After thorough stirring, the solution was stored at room temperature for 24 hours to gel. The gel was dried at 200 ° C. for 12 hours and placed in a crucible. The crucible was heated at 1100 ° C. in air for 12 hours.
[0031]
The obtained product was a zinc oxide-based phosphor and was a white powder. The zinc oxide-based phosphor contained 33 mol% of Ge and 1.3 mol% of Mn. The zinc oxide-based phosphor was a green light-emitting phosphor, and the main wavelength of the emitted light was 537 nm (green). The emission spectrum of the phosphor according to this example is shown in FIG.
[0032]
[Example 4]
Example 4 is an example in which a zinc oxide-based phosphor was manufactured by using a laser ablation method, and two ceramic targets (first and second targets) were irradiated with a laser and evaporated.
The first target is ZnO doped with 3 mol% of Mn 2 O 3 , and the second target is made of GeO 2 . The target was irradiated alternately with a powerful 5 W KrF excimer laser and evaporated. The evaporated material was deposited on a substrate heated to 500 ° C. at a distance of 70 mm from each target.
[0033]
The deposition rate of each target material was calculated by preliminary calculation, and the concentration of Ge in the formed deposited film was adjusted to be 30 mol%. The deposited film actually formed was confirmed by EPMA (Electron Beam Probe Local Analysis) to have a Ge concentration of 30 mol% and a Mn concentration of 2 mol%. After 6 hours of deposition, the film thickness was 1 μm. The film was annealed at 700 ° C. for 3 hours in air.
[0034]
The resulting film was a zinc oxide phosphor and the film exhibited green fluorescence. The zinc oxide-based phosphor was a green light-emitting phosphor, and the main wavelength of the emitted light was 540 nm.
The emission spectrum of the phosphor according to this example is shown in FIG. The difference between the spectral intensities of the
[0035]
[Example 5]
In Example 5, the zinc oxide-based phosphor according to this example was manufactured using the sol-gel method.
That is, first, 1.8 g (0.0222 mol) of ZnO was added to a solution obtained by dissolving 0.63 g (0.0032 mol) of YCl 3 and 0.056 g (0.0002 mol) of EuCl 3 in 80 ml of water. 0.025 g (0.0002 mol) of NH 4 VO 3 was added. After sufficient stirring, excess water was evaporated and the resulting porous solid was mixed well and placed in a crucible. The crucible was heated at 900 ° C. in air for 12 hours.
[0036]
The obtained product was a zinc oxide-based phosphor and was a white powder. The zinc oxide phosphor contained 12 mol% of Y, 0.8 mol% of Eu, and 0.8 mol% of V. The zinc oxide-based phosphor was a red light-emitting phosphor, and the main wavelength of the emitted light was 618 nm (red). FIG. 3 shows an emission spectrum of the phosphor according to this example as an
[0037]
[Example 6]
Example 6 is an example in which a zinc oxide-based phosphor was manufactured by using a laser ablation method. Two ceramic targets (first and second targets) were irradiated with a laser and evaporated.
The first target is made of ZnO doped with 0.6 mol% of V 2 O 5 , and the second target is made of Y 2 O 3 doped with 13 mol% of Eu 2 O 3 . The target was irradiated alternately with a powerful 5 W KrF excimer laser and evaporated. The evaporated material was deposited on a substrate heated to 500 ° C. at a distance of 70 mm from each target.
[0038]
The deposition rate of each target material was calculated by preliminary calculation, and the concentration of Y in the formed deposited film was adjusted to be 12 mol%. It was confirmed by EPMA (Electron Beam Probe Local Analysis) that the actually formed deposited film had a Y concentration of 14 mol%, an Eu concentration of 1.5 mol%, and a V concentration of 0.5 mol%. . After 6 hours of deposition, the film thickness was 1 μm. The film was annealed at 700 ° C. for 3 hours in air.
[0039]
The obtained film was a zinc oxide phosphor, and the film showed red fluorescence. The zinc oxide-based phosphor was a red light-emitting phosphor, and the main wavelength of the emitted light was 620 nm.
The emission spectrum of the phosphor according to this example is shown in FIG. The difference between the spectral intensities of the emission spectrum characteristic 301 and the emission spectrum characteristic 302 is due to the difference in film thickness.
[0040]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes stable with respect to an electron beam, and it becomes possible to provide a zinc oxide type fluorescent substance with high brightness. Further, it is possible to provide a zinc oxide-based phosphor which is stable to an electron beam, has high luminance, and is suitable for an FED.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a zinc oxide-based blue light-emitting phosphor, a green light-emitting phosphor, or a red light-emitting phosphor that is stable to an electron beam and has high luminance.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a zinc oxide-based blue light-emitting phosphor, a green light-emitting phosphor, or a red light-emitting phosphor that is stable to an electron beam, has high luminance, and is suitable for an FED. become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing emission spectrum characteristics of a blue light emitting phosphor according to an example of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing emission spectrum characteristics of a green light emitting phosphor according to an example of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an emission spectrum characteristic of a red light emitting phosphor according to an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
101, 102, 201, 202, 301, 302 ... emission spectrum characteristics
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