JP3721811B2

JP3721811B2 - 蛍光体及びそれを用いた気体放電デバイス

Info

Publication number: JP3721811B2
Application number: JP34350998A
Authority: JP
Inventors: 清隆荒井; 哲也貞本; 一成西田
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2018-12-03
Also published as: JP2000169841A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマディスプレイパネル、照明及び各種ランプ等の気体放電デバイスに使用する蛍光体及びそれを用いた気体放電デバイスに係り、特に、気体放電デバイスの始動特性を向上できる蛍光体に関する。
【０００２】
【従来技術】
蛍光ランプ或いはプラズマディスプレイパネル等は、基本的に、放電空間において生成された紫外線放射エネルギーで蛍光体を高エネルギー状態に励起し、低エネルギー状態に遷移時に発生する波長変換されたエネルギーを蛍光として外部に取り出し利用している。このような蛍光体を利用するデバイスは、その放電空間内壁に蛍光体粒子が層状に塗布された発光スクリーンが形成されるため、その放電モードが変化することが知られている。通常、蛍光体を塗布した場合、その放電開始電圧は高くなる傾向にある。これは蛍光体が絶縁体であるため、これを塗布する事により放電が阻害されるからである。また、蛍光体表面には電子が帯電し易く、いわゆるチャージアップ現象が生じ、放電開始電圧の上昇を招く場合もある。
【０００３】
プラズマディスプレイパネルは、表示セルと呼ばれる小さな蛍光灯を多数並べたものであるが、放電開始電圧が高くなると、放電の応答性が悪くなり、表示セルの不点灯の原因となる。従って、そのような不良を低減するため、放電開始電圧をできるだけ低くすることが望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、気体放電デバイスの放電開始電圧を低減させ、始動特性の優れた気体放電デバイスを実現するための蛍光体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、仕事関数の低い化合物を蛍光体粒子表面に被覆または蛍光体粒子に混合することで気体放電デバイスの放電開始電圧を低減できることを見いだし本発明を完成させるに至った。
【０００６】
即ち、本発明の目的は、下記（１）〜（４）の構成により達成することができる。
（１）仕事関数が３．０ｅＶ以下である化合物が、蛍光体に対し０．００１〜３０重量％の範囲蛍光体粒子表面に被覆されているか、又は蛍光体粒子と混合されていることを特徴とする蛍光体。
（２）前記化合物の分光反射率は可視領域において硫酸バリウム白色標準に対し６０％以上であることを特徴とする前記（１）に記載の蛍光体。
（３）前記化合物の平均粒径は０．００５〜１０μｍの範囲であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の蛍光体。
（４）前記（１）〜（３）の蛍光体をその蛍光面に具備する気体放電デバイス。
【０００７】
【発明の実施の形態】
仕事関数とは、固体内から電場がほとんど０に等しい空間内に電子を移すのに要する最小エネルギーのことであり、これは同じ物体でも内部構造や表面状態に依存し敏感にかわる。本発明の蛍光体は、仕事関数が３．０ｅＶ以下の化合物が蛍光体粒子表面に被覆されているか、又は蛍光体粒子に混合されている。具体的な仕事関数の数値は、電子放出特性便覧（日ソ通信社）のリチャードソン仕事関数のデータを基にした。本発明に使用される低仕事関数の化合物としては、例えばＹ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｐｒ₆Ｏ₁₁、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｅｕ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｔｂ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃等の金属酸化物、５ＢａＯ・Ｎｂ₂Ｏ₅、一般式ｎＢａＯ・ＨｆＯ₂（但しｎ＝２、３、５、７）で表されるハフニウム酸バリウム、一般式ｎＢａＯ・ＲｅＯ₂(但しｎ＝１、２、３、５、７)で表されるレニウム酸バリウム、２ＢａＯ・ＷＯ₃、３ＢａＯ・ＷＯ₃、２ＢａＯ・ＳｒＯ・ＷＯ₃、ＢａＯ・２ＳｒＯ・ＷＯ₃、３ＳｒＯ・ＷＯ₃、２ＳｒＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃、３ＣａＯ・ＷＯ₃、２ＣａＯ・ＢａＯ・ＷＯ₃、ＣａＯ・２ＢａＯ・ＷＯ₃、ＢａＯ・ＳｒＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃、３ＢａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、３ＢａＯ・０.５ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃等の複合酸化物、或いはＬａＢ₆、ＹＢ₆、ＧｄＢ₆、ＳｃＢ₆等のホウ化物等を挙げることができる。
【０００８】
また、低仕事関数の化合物の被覆或いは添加量は、蛍光体に対し０．００１〜３０重量％の範囲であることが好ましく、更に好ましくは０．０１〜１０重量％の範囲である。なぜならば、０．００１重量％以下では被覆或いは添加した効果がほとんどみられず、逆に、３０重量％以上では始動電圧は低下するが、この化合物は非発光物質であるため当然輝度低下の原因となるからである。
【０００９】
また、上記化合物の反射率が低い場合、励起光、及び蛍光体からの発光を吸収してしまい輝度低下の原因につながる。従って、この化合物は分光反射率が可視領域において硫酸バリウム白色標準に対し６０％以上であることが好ましく、更に好ましくは８０％以上とする。
【００１０】
上記化合物の平均粒径は、０．００５〜１０μｍの範囲であることが好ましく、更に好ましくは０．０１〜５μｍの範囲とする。なぜならば、本発明の蛍光体は、蛍光体層を形成する際には、一般の塗布方法（ディップ法、スプレー法、フラッシュ法、スクリーン法、沈降法、回転法等）を用いるため、その粒径は取り扱いやすい範囲にあることが望ましい。また、平均粒径が１０μｍよりも大きいと被覆或いは添加した効果がなくなってしまう。
【００１１】
本発明では、仕事関数が３．０ｅＶ以下である低仕事関数の化合物を蛍光体粒子に被覆、又は混合することにより、この蛍光体を用いた気体放電デバイスの放電開始電圧を低下させることができる。その理由としては、蛍光体層に存在する低仕事関数の化合物が放電空間内へ電子を放出するため、これが引き金となって低電圧で放電が開始できる。また、蛍光体層表面に電子が帯電し、チャージアップ現象が生じるのを防ぐことができる。
【００１２】
＜蛍光体に被覆する場合＞
蛍光体に上記仕事関数の低い化合物を被覆する方法としては、その化合物を蛍光体懸濁液に必要量添加し、混合、乾燥することにより仕事関数の低い化合物を蛍光体粒子表面に被覆することができる。この時、仕事関数の低い化合物に溶媒を添加、混合し予め分散させてから、蛍光体懸濁液に添加する方が効果的である。
【００１３】
＜蛍光体に混合する場合＞
蛍光体に上記仕事関数の低い化合物を混合するには、乳鉢、ボールミル、ミキサーミル等を用いて十分に混合し、蛍光体粒子と均一に混合されることが好ましい。
【００１４】
気体放電デバイスの蛍光面を形成するには、従来から使用されている方法を適用することができる。具体的には、蛍光体をバインダー液に懸濁させた蛍光体塗布スラリーにおいて、仕事関数の低い化合物が蛍光体に対して０．００１〜１０重量％添加されている蛍光体塗布スラリーを調製し、これを塗布して蛍光面を形成することでも同様な効果を発揮する。
【００１５】
本発明に使用する蛍光体は、ランプ用蛍光体やプラズマディスプレイ用蛍光体などの気体放電デバイス用蛍光体であれば全て使用できる。例えばランプ用蛍光体としては、アンチモン付活ハロリン酸カルシウム蛍光体に代表されるハロリン酸塩蛍光体、２価のユーロピウム付活ピロリン酸ストロンチウムに代表されるリン酸塩蛍光体、マンガン付活ケイ酸亜鉛蛍光体に代表される珪酸塩蛍光体、タングステン酸カルシウムに代表されるタングステン酸塩蛍光体、２価ユーロピウム付活アルミン酸バリウムマグネシウム蛍光体に代表されるアルミン酸塩蛍光体、３価のユーロピウム付活酸化イットリウム蛍光体に代表される希土類蛍光体等を挙げることができる。またプラズマディスプレイ用蛍光体としては、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｍｎ蛍光体、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ蛍光体、（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ蛍光体、ＹＢＯ₃：Ｅｕ蛍光体、或いはＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ等を挙げることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００１７】
［実施例１］
ＢａＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、ＷＯ₃をモル比がＢａ：Ｃａ：Ｗ＝２：１：１となるように秤量し、これらをボールミルで２時間混合した。その混合物を空気雰囲気中、１４００℃で２時間焼成し、平均粒径２．０μｍ、反射率が硫酸バリウム白色標準に対して９０％である２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物を得た。ここで、平均粒径は空気透過法によるフィッシャー・サブ・シーブ・サイザー（Ｆ.Ｓ.Ｓ.Ｓ）を用いて測定した。
【００１８】
得られた２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物１０ｇに、ニトロセルロースを１重量％含む酢酸ブチル溶液９０ｇを添加し、３ｍｍφジルコニアビーズ２００ｇを用いて２時間混合して、２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物を１０重量％含む１％ニトロセルロース−酢酸ブチルスラリーを得た。
【００１９】
得られた２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物の１％ニトロセルロース−酢酸ブチルスラリー５ｇと、アンチモン・マンガン付活ハロリン酸塩蛍光体１００ｇと、１％ニトロセルロース−酢酸ブチル溶液１００ｇとを混合して、蛍光体に対して０．５重量％の２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物が混合された蛍光体塗布スラリーを調製した。
【００２０】
この塗布スラリーを通常の方法に従い、ＩＴＯ透明導電膜が施されたＦＬ４０バルブに塗布した後、乾燥して、６００℃で５分間空気中でベーキングした。更にその後も通常の方法に従い、ラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００２１】
［実施例２］
ＢａＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、ＷＯ₃の混合物を温度を１３５０℃にする以外は実施例１と同様の方法で、平均粒径１．０μｍ、反射率が硫酸バリウム白色標準に対して９２％である２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物を得た。
【００２２】
その後も実施例１と同様の方法で、蛍光体に対して１．０重量％の２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物が混合された蛍光体塗布スラリーを調製し、ラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００２３】
［実施例３〜４］
ＢａＣＯ₃、ＳｒＣＯ₃、ＷＯ₃をモル比がＢａ：Ｓｒ：Ｗ＝２：１：１となるように秤量、混合する以外は実施例１と同様の方法で平均粒径１．５μｍ、反射率が硫酸バリウム白色標準に対して８８％である２ＢａＯ・ＳｒＯ・ＷＯ₃複合酸化物を得た。
【００２４】
その後も実施例１と同様の方法で、蛍光体に対してそれぞれ、１．０重量％、１０重量％のＢａＯ・ＳｒＯ・ＷＯ₃複合酸化物が混合された蛍光体塗布スラリーを調製し、ラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００２５】
［実施例５〜６］
ＢａＣＯ₃、ＳｒＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、ＷＯ₃をモル比がＢａ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｗ＝１：１：１：１となるように秤量、混合する以外は実施例１と同様の方法で平均粒径１．４μｍ、反射率が硫酸バリウム白色標準に対して９０％であるＢａＯ・ＳｒＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物を得た。
【００２６】
その後も実施例１と同様の方法で、蛍光体に対してそれぞれ、０．５重量％、１０重量％のＢａＯ・ＳｒＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物が混合された蛍光体塗布スラリーを調製し、ラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００２７】
［実施例７〜９］
２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物の代わりに、平均粒径が２．５μｍ、反射率は硫酸バリウム白色標準に対して８０％であるＬａＢ₆を蛍光体塗布スラリーに混合する以外は実施例１と同様の方法で、蛍光体に対してそれぞれ、０．１重量％、０．５重量％、５．０重量％のＬａＢ₆が混合された蛍光体塗布スラリーを調製し、ラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００２８】
［実施例１０］
実施例１で得られた２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物を１０重量％含む１％ニトロセルロース−酢酸ブチルスラリー５ｇと、アンチモンマンガン付活ハロリン酸塩蛍光体１００ｇと、酢酸ブチル溶液５０ｇとをよく混合後、乾燥し、アンチモンマンガン付活ハロリン酸塩蛍光体に２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物が０．５％被覆された蛍光体を得た。
【００２９】
得られた蛍光体１００ｇと、１％ニトロセルロース−酢酸ブチル溶液１００ｇとを混合して蛍光体塗布スラリーを調製し、その後は実施例１と同様にしてラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００３０】
［実施例１１］
実施例５で得られたＢａＯ・ＳｒＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物を１０重量％含む１％ニトロセルロース−酢酸ブチルスラリー５ｇと、アンチモンマンガン付活ハロリン酸塩蛍光体１００ｇと、酢酸ブチル溶液５０ｇとをよく混合後、乾燥し、アンチモンマンガン付活ハロリン酸塩蛍光体にＢａＯ・ＳｒＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物が０．５％被覆された蛍光体を得た。得られた蛍光体を用い、実施例１０と同様の方法で蛍光体塗布スラリーを調製し、ラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００３１】
［実施例１２〜１３］
実施例７で得られたＬａＢ₆を１０重量％含む１％ニトロセルロース−酢酸ブチルスラリーをそれぞれ、１ｇ、３ｇと、アンチモンマンガン付活ハロリン酸塩蛍光体１００ｇと、酢酸ブチル溶液５０ｇとをよく混合後、乾燥し、アンチモンマンガン付活ハロリン酸塩蛍光体にＬａＢ₆がそれぞれ、０．１％、０．５％被覆された蛍光体を得た。得られた蛍光体を用い、実施例１０と同様の方法で蛍光体塗布スラリーを調製し、ラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００３２】
［実施例１４］
ＢａＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、Ａｌ₂Ｏ₃をモル比がＢａ：Ｃａ：Ａｌ＝３：０．５：１となるように秤量し、これらをボールミルで２時間混合した。その混合物を空気雰囲気中、１３００℃で２時間焼成し、平均粒径が２．３μｍ、反射率は硫酸バリウム白色標準に対して８５％である３ＢａＯ・０．５ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃複合酸化物を得た。
【００３３】
得られた３ＢａＯ・０．５ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃複合酸化物と、ニトロセルロースを１重量％含む酢酸ブチル溶液９０ｇを、３ｍｍφジルコニアビーズ２００ｇを用いて２時間混合し、３ＢａＯ・０．５ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃複合酸化物を１０重量％含む１％ニトロセルロース−酢酸ブチルスラリーを得た。
【００３４】
得られた３ＢａＯ・０．５ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃複合酸化物を１０重量％含む１％ニトロセルロース−酢酸ブチルスラリーを１０ｇと、アンチモンマンガン付活ハロリン酸塩蛍光体１００ｇと、酢酸ブチル溶液５０ｇとをよく混合後、乾燥し、アンチモンマンガン付活ハロリン酸塩蛍光体に３ＢａＯ・０．５ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃複合酸化物が１．０％被覆された蛍光体を得た。得られた蛍光体を用い、実施例１０と同様の方法で蛍光体塗布スラリーを調製し、ラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００３５】
［実施例１５］
実施例１で得られた２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物５ｇと、アンチモンマンガン付活ハロリン酸塩蛍光体１００ｇとをボールミルを用いて乾式で十分に混合した後、１％ニトロセルロース−酢酸ブチル溶液１００ｇと混合して蛍光体塗布スラリーを調製し、その後は実施例１と同様にしてラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００３６】
［比較例１］
アンチモン・マンガン付活ハロリン酸塩蛍光体１００ｇと、１％ニトロセルロース−酢酸ブチル溶液１００ｇとを混合して蛍光体塗布スラリーを調製した後、実施例１と同様の方法でラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００３７】
［比較例２］
２ＢａＯ・ＣａＯ・ＷＯ₃複合酸化物の代わりに、平均粒径が０．５μｍ、反射率が硫酸バリウム白色標準に対して１００％であるＭｇＯ（仕事関数：３．１〜４．４ｅＶ電子放出便覧引用）を蛍光体塗布スラリーに混合する以外は実施例１と同様の方法で、蛍光体に対して０．５重量％のＭｇＯが混合された蛍光体塗布スラリーを調製し、ラピッドスタート型蛍光ランプを作製した。
【００３８】
実施例１〜１５、比較例１〜２で作製した蛍光ランプを点灯させ、以下のようにして評価した。始動電圧（Ｖｓ）は一定電流値におけるランプ点灯時に要する電圧を示す。また０時間および１０００時間点灯後の光束を測定し、光束維持率を調べた。その結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表１に示すように、本発明の蛍光体を使用したラピッドスタート型蛍光ランプは、高い光束維持率を保持し、更に始動電圧を下げることができた。
【００４１】
本実施例では、ラピッドスタート型蛍光ランプについて述べたが、他にも本発明の蛍光体を用いて形成された蛍光体層を有する気体放電デバイス、例えばプラズマディスプレイパネル、無電極放電ランプについても、同様に放電開始電圧が低減する。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の蛍光体を用いることにより、プラズマディスプレイパネル、照明及び各種ランプ等の気体放電デバイスの放電開始電圧が低下し、始動特性の向上が可能となる。

Claims

リチャードソン仕事関数が３．０ｅＶ以下の化合物である、一般式ｎＢａＯ・ＨｆＯ _２（但しｎ＝２、３、５、７）で表されるハフニウム酸バリウム、２ＢａＯ・ＷＯ _３、３ＢａＯ・ＷＯ _３、２ＢａＯ・ＳｒＯ・ＷＯ _３、ＢａＯ・２ＳｒＯ・ＷＯ _３、３ＳｒＯ・ＷＯ _３、２ＳｒＯ・ＣａＯ・ＷＯ _３、３ＣａＯ・ＷＯ _３、２ＣａＯ・ＢａＯ・ＷＯ _３、ＣａＯ・２ＢａＯ・ＷＯ _３、ＢａＯ・ＳｒＯ・ＣａＯ・ＷＯ _３或いは３ＢａＯ・０ . ５ＣａＯ・Ａｌ _２Ｏ _３が、蛍光体に対し０．００１〜３０重量％の範囲蛍光体粒子表面に被覆されているか、又は蛍光体粒子と混合されていることを特徴とする蛍光体。
前記化合物の分光反射率は可視領域において硫酸バリウム白色標準に対し６０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
前記化合物の平均粒径は０．００５〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光体。
請求項１〜３の蛍光体をその蛍光面に具備する気体放電デバイス。