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JPS5940178B2 - Method for producing europium activated stannic oxide phosphor - Google Patents
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JPS5940178B2 - Method for producing europium activated stannic oxide phosphor - Google Patents

Method for producing europium activated stannic oxide phosphor

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Publication number
JPS5940178B2
JPS5940178B2 JP9443079A JP9443079A JPS5940178B2 JP S5940178 B2 JPS5940178 B2 JP S5940178B2 JP 9443079 A JP9443079 A JP 9443079A JP 9443079 A JP9443079 A JP 9443079A JP S5940178 B2 JPS5940178 B2 JP S5940178B2
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JP
Japan
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phosphor
stannic oxide
heat treatment
europium
cesium chloride
Prior art date
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JP9443079A
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Japanese (ja)
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JPS5618678A (en
Inventor
富造 松岡
隆夫 任田
洋二 福田
恒治 新田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ユーロピウム付活酸化第二錫螢光体の製造方
法にかかり、明るい螢光体をより容易に製造することが
できる方法を提供しようとするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a europium-activated stannic oxide phosphor, and aims to provide a method that can more easily produce a bright phosphor.

ユーロピウムを1×10−2〜15原子%の割合で含む
酸化第二錫螢光体は、励起電圧5Vという非常に低い閾
値電圧から発光を始めることが、すでに見出されている
It has already been found that a stannic oxide phosphor containing europium in a proportion of 1.times.10@-2 to 15 atom % begins to emit light at a very low threshold voltage of 5 V excitation voltage.

その発光色は第1図に示すようなスペクトル分布をする
赤橙色である。低速電子線用螢光体としては、これまで
ZnO:Zn螢光体が使用されていたが、その発光色は
周知のように青緑色であり、上記酸化第二錫螢光体は低
速電子線用螢光体の多色化の可能性を与えるものである
。ところで、近年、種々の表示素子、たとえば発光ダイ
オードや螢光表示管、液晶素子、プラズマディスプレイ
素子、エレクトロミックディスプレイ素子において、す
べて共通してそのカラー化への改善が検討されており、
このことは表示情報量を豊富にし、かつ表示を見やすく
するために不可欠なことである。
The emitted light color is reddish-orange with a spectral distribution as shown in FIG. Until now, ZnO:Zn phosphors have been used as phosphors for slow electron beams, but as is well known, their luminescent color is blue-green. This provides the possibility of multi-colored phosphors. Incidentally, in recent years, improvements to colorization of various display elements, such as light emitting diodes, fluorescent display tubes, liquid crystal elements, plasma display elements, and electromic display elements, have been commonly investigated.
This is essential for enriching the amount of displayed information and making the display easy to read.

これら表示素子のうち、特に螢光表示管は、視感特性が
よい、輝度が高い、寿命が長い、表示パターンの自由度
が高い、および価格が比較的安いなどの特長をもつてお
り、業務用機器だけでなく民生用機器の分野においても
、きわめて数多く使用されており、さらに今後ともその
応用範囲が拡大して行くものと考えられる。
Among these display elements, fluorescent display tubes in particular have features such as good visibility, high brightness, long life, a high degree of freedom in display patterns, and relatively low prices, making them useful for commercial purposes. It is widely used not only in commercial equipment but also in the field of consumer equipment, and it is thought that its range of applications will continue to expand in the future.

このような背景を考えると、従来、青緑色発光のZnO
:Zn螢光体のみが使用されて来た螢光表示管に、赤色
系統の発光が付加されると、前述の特徴と相案効果を生
じて、螢光表示管の実用的価値がよりー層高くなること
は明白である。ところで、SnO2:Eu螢光体を実際
に製造するにあたり、単に各成分元素の酸化物を機械的
に混合し、それを熱処理するだけでは、sno2の粒成
長と、SnO2母体中へのEuの均一拡散を十分に行な
わせることがかなりむずかしL・oそこで、出願人にお
いては、種々の工夫された共沈法、たとえばしゆう酸塩
共沈法やメタ錫酸塩共沈法を使用して、SnとEuとを
その原子的スケールで混合性をよくすることによつて、
その後の熱処理における均一拡散が促進され、より明る
いSnO2:Eu螢光体が得られることを見出した。
Considering this background, conventional blue-green emitting ZnO
: When red light emission is added to fluorescent display tubes that have only used Zn phosphors, the above-mentioned characteristics and complementary effects occur, increasing the practical value of fluorescent display tubes. It is clear that the price will rise. By the way, when actually manufacturing a SnO2:Eu phosphor, simply mixing the oxides of each component element mechanically and heat-treating it will not allow grain growth of sno2 and uniformity of Eu into the SnO2 matrix. It is quite difficult to achieve sufficient diffusion, so the applicant uses various devised coprecipitation methods, such as the oxalate coprecipitation method and the metastannate coprecipitation method. By improving the miscibility of Sn and Eu on the atomic scale,
It has been found that uniform diffusion during subsequent heat treatment is promoted, resulting in a brighter SnO2:Eu phosphor.

ただ、これらの方法には、出発原料のSn化合物が酸性
溶液に可溶性でなければならないために酸化物に比較し
て原料価格が高い。しかも、SnとEuとが均一に混り
合つた共沈塩を作るのはかなり困難でそれに要する時間
も長く、かつ製造費用も高くつくと(・つた問題点があ
る。本発明は、成分元素の酸化物または熱分解で容易に
酸化物になる化合物を、機械的混合法で均一に混合させ
る際に、原料中に、熱処理時に成分の互いに均一な拡散
を促進する融剤として塩化セシウムを加えることによつ
て、上述の方法にあつた問題点を解決したものである。
However, these methods require the Sn compound as a starting material to be soluble in an acidic solution, so the cost of the starting material is higher than that of an oxide. Moreover, it is quite difficult to produce a coprecipitated salt in which Sn and Eu are uniformly mixed, and it takes a long time, and the manufacturing cost is high. When uniformly mixing oxides or compounds that easily become oxides by thermal decomposition using a mechanical mixing method, cesium chloride is added to the raw materials as a fluxing agent to promote uniform diffusion of the components during heat treatment. In particular, the problems encountered in the above-mentioned methods are solved.

この本発明の方法によつて、共沈法で得られる螢光体に
匹敵する明るさの螢光体を得ることができる。以下、本
発明の方法について、実施例をあげて説明する。
By the method of the present invention, it is possible to obtain a phosphor whose brightness is comparable to that obtained by coprecipitation. The method of the present invention will be described below with reference to Examples.

まず、平均粒径0.1μmの高純度SnO2粉末に、E
U2O3粉末を、SnとEuとの合計量に対してEuが
1原子%の割合になるよう添加した。
First, high-purity SnO2 powder with an average particle size of 0.1 μm was
U2O3 powder was added so that Eu was in a proportion of 1 atomic % based on the total amount of Sn and Eu.

得られた混合物に、塩化セシウム(CsCl)を、合計
量に対して、重量百分率で0.1%、0.5%、1%、
3%、7%、および10%づつ別々に添加し、それぞれ
に純水を加えて湿式混合した。混合には、不純物の混入
を防ぐために、ウレタンゴムで被覆した鉄玉を入れたポ
リエチレン製のボールミルを使用した。混合物のそれぞ
れを乾燥させて得られた各混合粉体をアルミナ製のルツ
ポに入れ、1000〜1600℃の範囲内の温度で、0
.08〜10時間、空気中において加熱処理した。それ
から、融剤としての塩化セシウムを除去するため{に、
熱処理済の粉体を沸騰した純水に人れ、約30分間攪拌
した。このようにして処理された粉体を瀘別し、よく水
洗(・してから、乾燥させて、螢光体を得た。以上のよ
うにして作製したSnO2:Eu螢光体を用いて、第2
図に示すような低速電子線発光装置を構成し、それぞれ
の螢光体についてその発光の明るさを調べた。
Cesium chloride (CsCl) was added to the resulting mixture in weight percentages of 0.1%, 0.5%, 1%, based on the total amount.
3%, 7%, and 10% were added separately, and pure water was added to each and wet-mixed. For mixing, a polyethylene ball mill containing iron balls covered with urethane rubber was used to prevent contamination of impurities. The mixed powder obtained by drying each of the mixtures was placed in an alumina crucible, and heated to 0 at a temperature within the range of 1000 to 1600°C.
.. Heat treatment was carried out in air for 08 to 10 hours. Then, in order to remove the cesium chloride as a fluxing agent,
The heat-treated powder was poured into boiling pure water and stirred for about 30 minutes. The thus treated powder was filtered, thoroughly washed with water, and then dried to obtain a phosphor. Using the SnO2:Eu phosphor prepared as described above, Second
A low-speed electron beam emitting device as shown in the figure was constructed, and the brightness of the light emitted by each phosphor was investigated.

第2図において、1はガラス基板で、その一方の表面に
は透明電極2が形成されており、さらにその土に螢光膜
3が塗布形成されている。
In FIG. 2, numeral 1 is a glass substrate, on one surface of which a transparent electrode 2 is formed, and furthermore, a fluorescent film 3 is coated on the soil.

螢光体の塗布量は3ワ/Cdとした。4はマイカ板で、
その中央部分に5×5m!Lの寸法の開口が設けられて
おり、この開口部分が螢光膜3の前方に位置するよう、
ガラス基板1と平行に配置されている。
The coating amount of the phosphor was 3 W/Cd. 4 is a mica board,
5x5m in the center! An opening having a size of L is provided, and the opening is positioned in front of the fluorescent film 3.
It is arranged parallel to the glass substrate 1.

5はグリツドで、第3図に示すようなハニカム構造をし
ており、マイカ板4の前方に、それと平行に配置されて
いる。
A grid 5 has a honeycomb structure as shown in FIG. 3, and is arranged in front of and parallel to the mica plate 4.

6は熱電子放射用ヒータである。6 is a thermionic radiation heater.

これら構成要素は、真空ガラス容器7内に封じ込まれて
いる。このような発光装置において、グリツド電圧Ec
を18Vとし、ヒータ電圧Efを3Vとした。
These components are enclosed within a vacuum glass container 7. In such a light emitting device, the grid voltage Ec
was set to 18V, and heater voltage Ef was set to 3V.

陽極電圧Ebを10一定として、螢光膜3を励起させて
、各螢光体の発光の明るさを測定した。なお、励起電流
密度は1.5mA/Cd一定である。下表に、その結果
を、製造条件とともにまとめて示す。上表において、試
料1〜6は塩化セシウムの添加量の効果を示している。
The anode voltage Eb was kept constant at 10, the fluorescent film 3 was excited, and the brightness of the light emitted by each phosphor was measured. Note that the excitation current density is constant at 1.5 mA/Cd. The results are summarized in the table below along with the manufacturing conditions. In the above table, Samples 1 to 6 show the effect of the amount of cesium chloride added.

これから明らかなように、塩化セシウムが0.1重量%
のとき、螢光体の発光の明かるさは14フツトランバー
トであり、これは無添加の場合とほぼ同じ値である。と
ころが、塩化セシウムが0.5重量%以上では、実用的
な257ツトランバート以上の明るさが得られ、それが
3重量%のときもつとも明るかつた。塩化セシウムの量
が多くなるに従つて、螢光体の発光の明るさは低下し、
それが10重量%になると23フツトランバートとなる
。これから、実用的な明るさが得られるのは、塩化セシ
ウムの添加量が0.5〜7重量%の範囲であることが望
まし(・o塩化セシウムの添加量が多くなると、螢光体
の粒成長が顕著になり、その粒径が大きくなる。第2図
に示す発光装置では、発光を電子線照射面側から見てい
るため、励起光がより多く放射されるには、粒子表面で
の光散乱の大きな細かい螢光体が好ましい。一般に粒成
長すると螢光体の発光効率が大きくなるが、融剤として
の塩化セシウムをあまりに多く添加すると、粒径が必要
以上に大きくなり、前述した光散乱効果が減少するので
、螢光体の発光の明るさが低下する。ちなみに、試料3
の螢光体の平均粒径は1μm程度であり、試料6のそれ
は12μm程度に達していた。融剤としての塩化セシウ
ムをあまりに多く添加することは、土述のような粒成長
によつて生じる問題点だけではなく、その成分元素や塩
化セシウム中に含まれている不純物による螢光体の汚染
も増大するので、一般的に好ましくないことである。
As is clear from this, 0.1% by weight of cesium chloride
At this time, the brightness of the phosphor's light emission is 14 foot lamberts, which is almost the same value as in the case without additives. However, when the amount of cesium chloride was 0.5% by weight or more, a practical brightness of 257 lamberts or more was obtained, and when it was 3% by weight, it was still extremely bright. As the amount of cesium chloride increases, the brightness of the phosphor's emission decreases,
When it becomes 10% by weight, it becomes 23 foot lambert. From this, it is desirable that the amount of cesium chloride added be in the range of 0.5 to 7% by weight in order to obtain practical brightness (・o If the amount of cesium chloride added is large, the phosphor Grain growth becomes noticeable and the particle size increases.In the light-emitting device shown in Figure 2, the light emission is viewed from the electron beam irradiation surface, so in order to emit more excitation light, it is necessary to A fine phosphor with a large scattering of light is preferable.In general, grain growth increases the luminous efficiency of the phosphor, but if too much cesium chloride is added as a fluxing agent, the grain size becomes larger than necessary, and as described above, As the light scattering effect decreases, the brightness of the phosphor emission decreases.Incidentally, sample 3
The average particle size of the phosphor was about 1 μm, and that of sample 6 was about 12 μm. Adding too much cesium chloride as a flux will not only cause problems caused by grain growth as mentioned above, but also contamination of the phosphor by its component elements and impurities contained in cesium chloride. This is generally undesirable since it also increases the

試料7〜10および同4は、熱処理温度による効果を示
している。これらから明らかなように、熱処理温度が低
すぎると、塩化セシウムの融剤効果が十分に現れず、そ
のため実用的には1100℃以上であることが望ましい
。ただ、あまりに温度が高すぎると、螢光体の粒成長が
著しくなり、試料10では平均粒径が12μmにも達す
ることから、1500℃以下であることが望ましい。試
料11〜15、および同16〜19は、それぞれ熱処理
時間の効果を示したものである。前者は融剤効果を得る
上での添加量、温度についての下限での効果を、また、
後者はそれらの上限での効果をそれぞれ示している。こ
れらの結果から明らかなように、前者においては熱処理
時間5分(0,08時間)は短すぎるが、後者において
は満足し得る程度に粒成長している。熱処理時間があま
り長すぎると螢光体粒子が成長しすぎて、螢光体の明る
さが低下するので好ましくない。前者では、10時間、
後者では7時間程度で限界である。このようなことから
、塩化セシウムの添加量、熱処理温度に応じて、最適の
熱処理時間を設定すればよい。比較のために、しゆう酸
塩共沈法とメタ錫酸塩共沈法により、上述と同じ組成の
SnO2:Eu螢光体をそれぞれ作製した。
Samples 7 to 10 and Sample 4 show the effect of heat treatment temperature. As is clear from these, if the heat treatment temperature is too low, the fluxing effect of cesium chloride will not be sufficiently exhibited, and therefore, it is practically desirable that the heat treatment temperature be 1100° C. or higher. However, if the temperature is too high, the grain growth of the phosphor becomes significant, and in sample 10, the average grain size reaches 12 μm, so it is desirable that the temperature be 1500° C. or lower. Samples 11 to 15 and Samples 16 to 19 each show the effect of heat treatment time. The former is the effect at the lower limit of the addition amount and temperature to obtain the fluxing agent effect, and
The latter shows their respective effects at their upper limits. As is clear from these results, in the former case, the heat treatment time of 5 minutes (0.08 hours) is too short, but in the latter case, the grains have grown to a satisfactory extent. If the heat treatment time is too long, the phosphor particles will grow too much and the brightness of the phosphor will decrease, which is not preferable. In the former case, 10 hours,
The latter is limited to about 7 hours. For this reason, the optimum heat treatment time may be set depending on the amount of cesium chloride added and the heat treatment temperature. For comparison, SnO2:Eu phosphors having the same composition as above were prepared by the oxalate coprecipitation method and the metastannate coprecipitation method, respectively.

しゆう酸塩共沈法では熱処理温度を1350℃、熱処理
時間を2時間とし、また、メタ錫酸塩共沈法では熱処理
温度を1300℃、熱処理時間を2時間とした。得られ
た螢光体の一般的な明るさは、前者については30フツ
トランバート、後者については33ランバートフツトで
あつた。土表の結果をこれら値と対比してみると明らか
なように、本発明の方法によれば非常に良好な特性を示
す螢光体が得られている。本発明の方法においては、原
料が酸化物に限られるものでなく、熱分解によつて酸化
物となる塩たとえば水酸化物、しゆう酸塩、炭酸塩、酢
酸塩などを使用することもできる。
In the oxalate coprecipitation method, the heat treatment temperature was 1350°C and the heat treatment time was 2 hours, and in the metastannate coprecipitation method, the heat treatment temperature was 1300°C and the heat treatment time was 2 hours. The typical brightness of the resulting phosphors was 30 foot lamberts for the former and 33 lambert feet for the latter. As is clear from comparing the soil surface results with these values, the method of the present invention yields a phosphor exhibiting very good properties. In the method of the present invention, the raw materials are not limited to oxides, and salts that become oxides through thermal decomposition, such as hydroxides, oxalates, carbonates, acetates, etc. can also be used. .

以上説明したように、本発明の方法によれば、融剤効果
を利用することによつて、従来困難であつた熱処理時に
おけるSnO2の粒成長と、それへのEuの拡散を促進
助長させることができ、発光の明るいSnO2:Eu螢
光体を得ることができる。
As explained above, according to the method of the present invention, by utilizing the fluxing agent effect, grain growth of SnO2 and diffusion of Eu into it can be promoted and facilitated during heat treatment, which was difficult in the past. Thus, a brightly emitting SnO2:Eu phosphor can be obtained.

そして、この方法では、原料の機械的な混合、熱処理と
いう操作を主体としているので、共沈法に比べて実施が
きわめて容易であり、得られる螢光体の発光の明るさも
共沈法によるものに匹敵していて、その製造コストも妄
いものである。
Since this method mainly involves mechanical mixing of raw materials and heat treatment, it is much easier to implement than the coprecipitation method, and the brightness of the luminescence of the resulting phosphor is also the same as that of the coprecipitation method. The manufacturing cost is also ridiculous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はSnO2:Eu螢光体の電子線励起発光スペク
トルを示す図、第2図は本発明の方法で得られた螢光体
を低速電子線で励起させ発光させるための装置の断面図
、第3図はこの装置のグリツド電極の構造を示す図であ
る。
Fig. 1 is a diagram showing the electron beam excitation emission spectrum of SnO2:Eu phosphor, and Fig. 2 is a cross-sectional view of an apparatus for exciting the phosphor obtained by the method of the present invention with a low-speed electron beam to emit light. , FIG. 3 is a diagram showing the structure of the grid electrode of this device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 酸化第二錫もしくは熱分解によつて酸化第二錫にな
る錫塩、および酸化ユーロピウムもしくは熱分解によつ
て酸化ユーロピウムとなるユーロピウム塩の混合物に、
融剤として塩化セシウムを添加し、熱処理することを特
徴とするユーロピウム付活酸化第二錫螢光体の製造方法
。 2 塩化セシウム(CsCl)を、酸化物に換算したと
きの混合物との合計量に対して0.5〜7重量%の割合
で添加することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載のユーロピウム付活酸化第二錫螢光体の製造方法。 3 熱処理温度を1100〜1500℃とすることを特
徴とする特許請求の範囲第1項に記載のユーロピウム付
活酸化第二錫螢光体の製造方法。
[Claims] 1. A mixture of stannic oxide or a tin salt that becomes stannic oxide through thermal decomposition, and europium oxide or a europium salt that becomes europium oxide through thermal decomposition,
1. A method for producing a europium-activated stannic oxide phosphor, which comprises adding cesium chloride as a fluxing agent and performing heat treatment. 2. Cesium chloride (CsCl) is added at a rate of 0.5 to 7% by weight based on the total amount of the mixture when converted to oxide. A method for producing a europium-activated stannic oxide phosphor. 3. The method for producing a europium-activated stannic oxide phosphor according to claim 1, wherein the heat treatment temperature is 1100 to 1500°C.
JP9443079A 1979-07-25 1979-07-25 Method for producing europium activated stannic oxide phosphor Expired JPS5940178B2 (en)

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