(57)【要約】【課題】本発明では、比較的低い電子加速電圧においても、良好な色純度を有する白色光が生じ、環境への影響の少ない白色蛍光体を提供することを目的とする。【解決手段】結晶母体材料として、（Ｍａ）（Ｍｂ）２Ｓ４を有し、発光中心として、Ｐｒ３＋（プラセオジムイオン）を有する、白色蛍光体：ここで、Ｍａは、Ｓｒ（ストロンチウム）、またはＳｒ（ストロンチウム）の一部もしくは全てがＣａ（カルシウム）に置換された元素であり、Ｍｂは、Ｇａ（ガリウム）、またはＧａ（ガリウム）の一部もしくは全てがＡｌ（アルミニウム）に置換された元素である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶母体材料として、（Ｍａ）（Ｍｂ）２Ｓ４を有し、
発光中心として、Ｐｒ３＋（プラセオジムイオン）を有する、白色蛍光体：
ここで、
Ｍａは、Ｓｒ（ストロンチウム）、またはＳｒの一部もしくは全てがＣａ（カルシウム）に置換された元素であり、
Ｍｂは、Ｇａ（ガリウム）、またはＧａの一部もしくは全てがＡｌ（アルミニウム）に置換された元素である。
【請求項２】
前記結晶母体材料は、ＳｒＧａ２Ｓ４であることを特徴とする請求項１に記載の白色蛍光体。
【請求項３】
発光中心として、さらに、Ｃｅ３＋（セリウムイオン）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の白色蛍光体。
【請求項４】
Ｃｅ３＋の量（ｍｏｌ％）は、Ｐｒ３＋の量（ｍｏｌ％）の１／１０以下であることを特徴とする請求項３に記載の白色蛍光体。
【請求項５】
当該白色蛍光体全体に対する発光中心の含有量は、０．０１ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％の範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の白色蛍光体。
【請求項６】
電子を放出する電子源と、前記電子が衝突した際に発光が生じる蛍光体層が設置された基板とを有するフィールドエミッションディスプレイであって、
前記蛍光体層は、前記請求項１乃至５のいずれか一つに記載の白色蛍光体を有すること特徴とするフィールドエミッションディスプレイ。
【請求項７】
電子を放出する電子源と、前記電子が衝突した際に発光が生じる蛍光体層が設置された基板とを有するフィールドエミッションランプであって、
前記蛍光体層は、前記請求項１乃至５のいずれか一つに記載の白色蛍光体を有すること特徴とするフィールドエミッションランプ。
【請求項８】
２つの電極間に電圧を印加する電圧源と、前記電極間に設置され、前記電圧印加の際に発光が生じる蛍光体層とを有する無機エレクトロルミネッセントディスプレイであって、
前記蛍光体層は、前記請求項１乃至５のいずれか一つに記載の白色蛍光体を有すること特徴とする無機エレクトロルミネッセントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色蛍光体に関し、特に、カソードルミネッセンスを用いたディスプレイ等に使用され得る白色蛍光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆるカソードルミネッセンスを利用した、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）およびフィールドエミッションランプ（ＦＥＬ）が注目されるようになってきた。通常、ＦＥＤは、薄型ディスプレイ等に使用され、ＦＥＬは、液晶のバックライトおよび照明光源等に使用される。
【０００３】
ＦＥＤおよびＦＥＬの発光原理は、従来のブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイと同様であり、ＦＥＤおよびＦＥＬに含まれる蛍光体が電子線照射により励起され、この蛍光体が基底状態に戻る際に生じる発光（カソードルミネッセンス）が利用される。
【０００４】
ただし、ＣＲＴディスプレイの場合、蛍光体を有する蛍光面には、高い加速電圧（例えば３０ｋＶ程度）で電子線が照射され、これにより蛍光体から発光が生じる。これに対して、ＦＥＤおよびＦＥＬの場合は、蛍光体には、比較的低い加速電圧（例えば１０ｋＶ以下）で電子線が照射される（非特許文献１−３）。これは、ＦＥＤおよびＦＥＬの場合、電子源と蛍光面の間の距離が比較的近接しており（例えば０．５ｍｍ程度）、両者の間に、１０ｋＶ以上の高い加速電圧を印加した場合、ディスプレイやランプの構造上の耐圧がないため、放電が発生したり、絶縁破壊が発生する可能性が高くなるためである。
【０００５】
しかしながら、電子の加速電圧の抑制は、蛍光体の発光特性の低下につながるおそれがある。このため、比較的低い電子加速電圧においても、適正な発光特性を示す蛍光体が要望されており、そのような蛍光体材料について、各種開発が進められている。しかしながら、特に白色蛍光体の場合、比較的低い電子加速電圧において、良好な色純度を有する材料については、これまでにあまり報告がなされていないのが現状である。
【０００６】
なお、用途は異なるものの、特許文献１には、ＣａＧａ２Ｓ４を結晶母材とし、Ｐｂ（鉛）を発光中心とする白色蛍光体（ＣａＧａ２Ｓ４；Ｐｂ）が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２１１５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｆ．−Ｌ．Ｚｈａｎｇ，Ｓ．Ｙａｎｇ，Ｃ．Ｓｔｏｆｆｅｒｓ，Ｊ．Ｐｅｎｃｚｅｋ，Ｐ．Ｎ．Ｙｏｃｏｍ，Ｄ．Ｚａｒｅｍｂａ，Ｂ．Ｋ．Ｗａｇｎｅｒ，Ｃ．Ｊ．Ｓｕｍｍｅｒｓ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ．７２，ｐ２２２６（１９９８年）
【非特許文献２】Ｋ．Ｔａｎａｋａ，Ｓ．Ｏｋａｍｏｔｏ，Ｈ．Ｋｏｍｉｎａｍｉ，Ｙ．Ｎａｋａｎｉｓｈｉ，Ｘ．Ｄｕ，Ａ．Ｙｏｓｈｉｋａｗａ，“Ｃａｔｈｏｄｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｂｌｕｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ＳｒＧａ２Ｓ４”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．９２，Ｎｏ．８３４（２００２年）
【非特許文献３】Ｅ．Ｊ．Ｃｈｉ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｒｅｃｅｎｔ  ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ａｎｄ  ｃｏｌｏｒ  ｇａｍｕｔ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｄｉｓｐｌａｙ”，ＳＩＤ‘０６  Ｄｉｇｅｓｔ，ｖｏｌ．６３，Ｎｏ．１，ｐ１８４１（２００６年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の特許文献１には、ＣａＧａ２Ｓ４；Ｐｂ蛍光体に、波長３５０ｎｍの紫外線を照射した際に、白色のフォトルミネッセンスが得られることは示されているものの、他の励起源や励起方法を採用した場合の発光特性については、示されていない。一般に、励起源または励起方法が代わると、発光体の発光挙動は、変化してしまうため、特許文献１に記載の蛍光体を、カソードルミネッセンスを利用したＦＥＤおよびＦＥＬ等に適用できるかどうかは不明である。このように、従来、基礎研究としてのフォトルミネッセンスを利用した白色蛍光体に関する研究、報告は、多少あるものの、カソードルミネッセンスを利用したＦＥＤおよびＦＥＬ用として、適用可能な白色蛍光体の報告例は、ほとんどない。
【００１０】
また特許文献１に記載の蛍光体に含まれるＰｂ（鉛）は、有毒なため、この蛍光体の使用は、環境上好ましくないという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような背景の下なされたものであり、本発明では、比較的低い電子加速電圧においても、良好な色純度を有する白色光が生じ、環境への影響の少ない白色蛍光体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、
結晶母体材料として、（Ｍａ）（Ｍｂ）２Ｓ４を有し、
発光中心として、Ｐｒ３＋（プラセオジムイオン）を有する、白色蛍光体が提供される。ここで、
Ｍａは、Ｓｒ（ストロンチウム）、またはＳｒの一部もしくは全てがＣａ（カルシウム）に置換された元素であり、
Ｍｂは、Ｇａ（ガリウム）、またはＧａの一部もしくは全てがＡｌ（アルミニウム）に置換された元素である。
【００１３】
なお、本発明における白色蛍光体において、前記結晶母体材料は、ＳｒＧａ２Ｓ４であっても良い。
【００１４】
また、本発明における白色蛍光体は、発光中心として、さらに、Ｃｅ３＋（セリウムイオン）を有しても良い。
【００１５】
また、本発明における白色蛍光体において、Ｃｅ３＋の量（ｍｏｌ％）は、Ｐｒ３＋の量（ｍｏｌ％）の１／１０以下であっても良い。
【００１６】
また、本発明における白色蛍光体において、当該白色蛍光体全体に対する発光中心の含有量は、０．０１ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％の範囲であっても良い。
【００１７】
また本発明では、電子を放出する電子源と、前記電子が衝突した際に発光が生じる蛍光体層が設置された基板とを有するフィールドエミッションディスプレイであって、
前記蛍光体層は、前述の特徴を有する白色蛍光体を有するフィールドエミッションディスプレイが提供される。
【００１８】
また本発明では、電子を放出する電子源と、前記電子が衝突した際に発光が生じる蛍光体層が設置された基板とを有するフィールドエミッションランプであって、
前記蛍光体層は、前述の特徴を有する白色蛍光体を有するフィールドエミッションランプが提供される。
【００１９】
また本発明では、２つの電極間に電圧を印加する電圧源と、前記電極間に設置され、前記電圧印加の際に発光が生じる蛍光体層とを有する無機エレクトロルミネッセントディスプレイであって、
前記蛍光体層は、前述の特徴を有する白色蛍光体を有する無機エレクトロルミネッセントディスプレイが提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、比較的低い電子加速電圧においても、良好な色純度を有する白色光が生じ、環境への影響の少ない白色蛍光体を提供することが可能となる。また、そのような白色蛍光体を有する各種装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による白色蛍光体の一種である、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒの電子線励起による発光スペクトルの一例を示した図である。
【図２】本発明による白色蛍光体のＣＩＥ色度座標を示した図である。
【図３】ＣＩＥ色度座標における白色光の領域を示した図である。
【図４】本発明による白色蛍光体の一種である、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅの電子線励起による発光スペクトルの一例を示した図である。
【図５】本発明による白色蛍光体を適用したフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）装置の基本構成原理図の一例を示した図である。
【図６】本発明による白色蛍光体を適用したフィールドエミッションランプ（ＦＥＬ）装置の基本構成原理図の一例を示した図である。
【図７】本発明による白色蛍光体を適用した無機エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）装置の基本構成原理図の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について、より詳しく説明する。
【００２３】
いわゆる「カソードルミネッセンス」を利用した、最近のフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）およびフィールドエミッションランプ（ＦＥＬ）等の装置においては、電子源と蛍光体を有する蛍光面との間の距離をあまり大きくすることができず（例えば０．５ｍｍ程度）、構造上の耐圧がないため、大きな加速電圧を使用した場合、放電が発生したり、絶縁破壊が発生したりする。このため、蛍光体には、比較的低い加速電圧（例えば１０ｋＶ以下）で電子が照射される。なお、本願において、「カソードルミネッセンス」とは、電子入射によって蛍光体が励起され、発光が生じる現象の総称を意味する。
【００２４】
しかしながら、一般に、電子の加速電圧の低下に伴い、蛍光体の発光特性は、低下する傾向にある。従って、低い加速電圧においても、良好な発光特性、特に色純度の良い発光色を示す蛍光体が要望されている。特に、低加速電圧条件において、色純度の良い白色発光を示す蛍光体（以下、「白色蛍光体」という）は、ほとんど報告されていない。また、環境負荷の少ない、より安全な蛍光体が要望されている。
【００２５】
本願発明者らは、このような背景に鑑み、鋭意研究開発を進めた結果、チオガレートＳｒＧａ２Ｓ４を結晶母体材料とし、Ｐｒ３＋を発光中心とする蛍光体によって、上記目的が達成し得ることを見出し、本発明に至った。
【００２６】
すなわち、本発明では、結晶母体材料として、（Ｍａ）（Ｍｂ）２Ｓ４を有し、発光中心として、Ｐｒ３＋（プラセオジムイオン）を有することを特徴とする白色蛍光体が提供される。ここで、Ｍａは、Ｓｒ（ストロンチウム）、またはＳｒ（ストロンチウム）の一部もしくは全てがＣａ（カルシウム）に置換された元素であり、Ｍｂは、Ｇａ（ガリウム）、またはＧａ（ガリウム）の一部もしくは全てがＡｌ（アルミニウム）に置換された元素である。
【００２７】
なお、Ｓｒを含むチオガレートＳｒＧａ２Ｓ４において、Ｓｒの少なくとも一部をＣａに置換し、および／またはＧａの少なくとも一部をＡｌに置換しても、蛍光体のカソードルミネッセンス特性に、実質的に影響が生じないことは、良く知られている。従って、本発明では、Ｍａを、Ｓｒ（ストロンチウム）、またはＳｒ（ストロンチウム）の一部もしくは全てがＣａ（カルシウム）に置換された元素とし、Ｍｂを、Ｇａ（ガリウム）、またはＧａ（ガリウム）の一部もしくは全てがＡｌ（アルミニウム）に置換された元素としたとき、白色蛍光体の結晶母体材料は、（Ｍａ）（Ｍｂ）２Ｓ４で表記される。
【００２８】
本発明のような、結晶母体材料として、（Ｍａ）（Ｍｂ）２Ｓ４を有し、発光中心として、Ｐｒ３＋（プラセオジムイオン）を有することを特徴とする白色蛍光体（以下、単に「（本発明による）白色蛍光体」と称する）では、１０ｋＶ程度の比較的低い加速電圧においても、電子線励起により、色純度の良い白色発光を得ることができる。
【００２９】
また、本発明による白色蛍光体は、Ｐｂ（鉛）のような有害な物質を含んでおらず、環境に優しい白色蛍光体を提供することが可能となる。
【００３０】
さらに、本発明による白色蛍光体は、単一の材料（Ｍａ）（Ｍｂ）２Ｓ４のみが、結晶母体材料として使用される。すなわち、本発明では、白色発光を得るため、青、赤および緑等の各発光を示す複数の発光材料を混合して、一つの蛍光体を構成するという方法を採用してはいない。従って、本発明では、各発光材料間の相互作用について考慮する必要がない上、製造が比較的簡単であるという特徴を有する。
【００３１】
ここで、本発明による白色蛍光体では、発光中心イオンとして、Ｐｒ３＋イオンに加えて、Ｃｅ３＋イオンを含んでも良い。Ｃｅ３＋イオンは、青色の発光を示す蛍光体として知られており、発光中心として、少量のＣｅ３＋イオンを加えることにより、発光色（すなわち白色）の演色性が向上する。通常、本発明による白色蛍光体に含まれるＣｅ３＋イオンの含有量（ｍｏｌ％）は、Ｐｒ３＋イオンの含有量（ｍｏｌ％）の１／１０以下である。白色蛍光体に、これ以上Ｃｅ３＋イオンを添加すると、発光の中の青色が強くなりすぎ、色純度の良い白色が得られなくなるおそれがあるからである。
【００３２】
発光中心の含有量（Ｃｅ３＋イオンを含まない場合は、Ｐｒ３＋イオンの含有量であり、Ｃｅ３＋イオンを含む場合は、Ｐｒ３＋イオンとＣｅ３＋イオンの含有量の総和）は、特に限られないが、例えば、蛍光体の全量に対して、０．０１ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％の範囲であることが好ましく、０．０１ｍｏｌ％〜３ｍｏｌ％の範囲であることがより好ましい。発光中心の含有量が０．０１ｍｏｌ％よりも少なくなると、輝度が低下する。また、発光中心の含有量が２０ｍｏｌ％よりも多くなると、濃度消光が生じ、輝度が減少する。
【００３３】
また、本発明による白色蛍光体には、さらに、電荷補償剤を添加しても良い。電荷補償剤としては、例えば、アルカリ金属元素、Ａｇ＋（銀イオン）のような＋１価の陽イオンとなる金属元素、ハロゲンイオン（Ｃｌ−、Ｆ−、Ｉ−）等がある。電荷補償材剤は、発光中心イオンの含有量と等量加えることが好ましく、その添加量は、例えば０．０１ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％の範囲である。なお、電荷補償材剤の量が２０ｍｏｌ％を超えると、輝度が低下するおそれがある。
【００３４】
図１は、本発明による白色蛍光体の発光スペクトルの一例を示したものである。この発光スペクトルは、白色蛍光体材料としてＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ（Ｐｒ含有量２．０ｍｏｌ％）を使用し、加速電圧２ｋＶの電子線を照射した際に得られたものである。波長４８３ｎｍ近傍、４９５ｎｍ近傍、５３９ｎｍ近傍、６１０ｎｍ近傍、６３０ｎｍ近傍に、および６５３ｎｍ近傍に、発光ピークが生じていることがわかる。
【００３５】
図２には、得られた発光のＣＩＥ色度座標を示す。ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒの色度座標（ｘ，ｙ）は、ｘ＝０．３３，ｙ＝０．４０（図のＡ点）であった。
【００３６】
図３には、ＣＩＥ色度座標内における各色の領域を示す（出典：テレビジョン画像情報工学ハンドブック、オーム社、１９９０年）。この図３には、図２に示したＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒの色度座標（ｘ，ｙ）は、ｘ＝０．３３，ｙ＝０．４０も同時に示されている。
【００３７】
一般に、発光のＣＩＥ色度座標が図３の斜線部分の範囲にあれば、その発光は、色純度の良好な白色光であると言える。従って、この図から、本発明による白色蛍光体では、色純度の良好な白色光が得られていることがわかる。
【００３８】
なお、白色蛍光体に含まれるＰｒ濃度を、蛍光体の全量に対して、０．０１ｍｏｌ％〜２０ｍｏｌ％まで変化させても、発光のＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）は、（０．３２，０．４０）〜（０．３５，０．４１）と、ほとんど変化しない。これは、Ｐｒ３＋の発光が、４ｆ−４ｆ電子間の遷移であり、発光中心イオンの量が増加しても、遷移挙動にはあまり影響が生じないためであると考えられる。
【００３９】
従って、本発明による白色蛍光体は、調製の際に、発光中心の濃度をそれ程厳密に制御しなくても、十分に良好な発光性を呈するという追加の特徴を有する。
【００４０】
図４は、本発明による別の白色蛍光体の発光スペクトルの一例を示したものである。この発光スペクトルは、白色蛍光体材料としてＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ（蛍光体全体に対するＰｒ含有量４．９ｍｏｌ％、Ｃｅ含有量０．３０ｍｏｌ％）を使用し、加速電圧２ｋＶの電子線を照射した際に得られたものである。前述の白色蛍光体ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒと同様の位置に、同様の強度の発光ピークが得られた。ただし、この発光体の場合、さらに、４４０ｎｍ近傍に、Ｃｅに起因したものと思われる発光ピークが得られた。
【００４１】
４４０ｎｍ近傍の発光は、青色成分に相当する。従って、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ蛍光体に、Ｃｅを添加することにより、白色光の演色性が向上する。
【００４２】
前述の図２に、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ蛍光体において得られた発光のＣＩＥ色度座標を合わせて示す。この白色蛍光体の色度座標（ｘ，ｙ）は、ｘ＝０．３１，ｙ＝０．３６（図のＢ点）であり、色純度の良好な白色光が得られていることがわかる。
【００４３】
なお、本発明による白色蛍光体において、Ｐｒ３＋に対して、Ｃｅ３＋の量を増やしていくと、発光色のＣＩＥ色度座標は、図２において破線Ｌで示した線上を、矢印の方向に沿って移動する。ただし、本願発明者らにより、Ｐｒ３＋イオンの含有量（ｍｏｌ％）に対するＣｅ３＋の含有量（ｍｏｌ％）が、１／１０以下の場合、発光色は、白色の領域に留まることが確認されている。
【００４４】
（本発明の白色蛍光体の適用例）
このような本発明の白色蛍光体は、カソードルミネッセンスを利用した各種装置に適用することができる。
【００４５】
図５には、本発明の白色蛍光体を有するフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）装置の基本構成原理図を示す。
【００４６】
このＦＥＤ装置１００（単位素子）は、ガラス基板１２０と、該ガラス基板１２０上に形成された、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）のような透明導電体で形成された透明電極１３０と、該透明電極上に設置された蛍光体層１４０とを有する。また、ＦＥＤ装置１００は、さらに、蛍光体層１４０から離して、蛍光体層１４０と対向するように配置された電子放出源１５０を有する。ここで、蛍光体層１４０は、本発明による白色蛍光体１４１を有する。
【００４７】
なお、図５には示していないが、ガラス基板１２０と電子放出源１５０の間は、封止材によって密閉されており、この密閉空間は、真空になっている。
【００４８】
なお、実際には、図５に示す構成の単位素子が複数、２次元的（縦横）にマトリック状に配列されることにより、平面状のフィールドエミッションディスプレイが構成される。
【００４９】
このように構成されたＦＥＤ装置１００において、電圧源１７０により、透明電極１３０と電子放出源１５０の間に電圧が印加されると、電子放出源１５０から、蛍光体層１４０に向かって電子１９０が放射される。この電子１９０が、蛍光体層１４０に含まれる本発明による白色蛍光体１４１に衝突すると、白色蛍光体１４１から白色光１９１が生じる。
【００５０】
ここで、前述のように、白色蛍光体１４１は、比較的低い加速電圧においても、電子線励起により、色純度の良い白色発光を得ることができるという特徴を有する。従って、このＦＥＤ装置１００では、電子１９０の加速電圧が１０ｋＶ以下程度の比較的低い電圧であっても、色純度の良い白色発光が得られる。
【００５１】
次に、図６を参照して、本発明の白色蛍光体を適用した、別のカソードルミネッセンスを用いた装置について説明する。
【００５２】
図６には、本発明の白色蛍光体を有するフィールドエミッションランプ（以下、「ＦＥＬ装置）と称する）の基本構成原理図を示す。
【００５３】
このＦＥＬ装置２００は、第１のガラス基板２２０と、該第１のガラス基板２２０上に形成された、第１の金属電極２３０と、該第１の金属電極２３０上に設置された蛍光体層２４０とを有する。ここで、蛍光体層２４０は、本発明による白色蛍光体２４１を有する。
【００５４】
また、ＦＥＬ装置２００は、さらに、蛍光体層２４０から離して、該蛍光体層２４０と対向するように配置された電子放出源２５０を有する。電子放出源２５０は、第２の金属電極２５５が設置された第２の基板２６０上に、第２の金属電極２５５と接するようにして配置される。
【００５５】
このように構成されたＦＥＬ装置２００において、電圧源２７０により、第１の金属電極２３０と第２の金属電極２５５の間に電圧が印加されると、電子放出源２５０から、蛍光体層２４０に向かって電子２９０が放射される。この電子２９０が、蛍光体層２４０に含まれる本発明による白色蛍光体２４１に衝突すると、白色蛍光体２４１から、各方向に向かって白色光が生じる。特にこの構造では、生じた白色光を、第１の金属電極２３０と第２の金属電極２５５とによって、反射させることにより、横方向に発光を伝搬させることができる。また、ＦＥＬ装置２００においても、前述のＦＥＤのように、第１の金属電極２３０を透明にした場合は、上方向に発光を取り出すことも可能である。
【００５６】
ここで、前述のように、白色蛍光体２４１は、比較的低い加速電圧においても、電子線励起により、色純度の良い白色発光を得ることができるという特徴を有する。従って、このＦＥＬ装置２００では、電子２９０の加速電圧が１０ｋＶ以下程度の比較的低い電圧であっても、色純度の良い白色発光が得られる。
【００５７】
また、本発明の白色蛍光体は、カソードルミネッセンス以外の方式を利用した各種表示装置等に適用することも可能である。例えば、本発明の白色蛍光体は、エレクトロルミネッセンスを利用した表示装置に適用しても良い。
【００５８】
以下、図７を参照して、本発明による白色蛍光体の、エレクトロルミネッセント表示装置への適用例について、説明する。
【００５９】
図７は、本発明の白色蛍光体を有する無機エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬＤ）の基本構成原理図を示したものである。
【００６０】
このＥＬＤ装置３００（単位素子）は、ガラス基板３２０を有し、該ガラス基板３２０上には、透明電極３３０と、第１の絶縁層３３５と、蛍光体層３４０と、第２の絶縁層３５０と、背面電極３６０とが、この順に積層される。透明電極３３０および背面電極３６０は、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）のような透明導電体で形成される。蛍光体層３４０は、本発明による白色蛍光体３４１を有する。
【００６１】
また、ＥＬＤ装置３００は、さらに、交流電圧源３７０を有し、この交流電圧源３７０は、透明電極３３０と背面電極３６０の間に、交流電圧を印加することができる。
【００６２】
なお、実際には、図６に示す構成の単位素子が複数、２次元的（縦横）にマトリックス状に配列されることにより、平面状の無機エレクトロルミネッセントディスプレイが構成される。
【００６３】
このように構成されたＥＬＤ装置３００において、交流電圧源３７０により、透明電極３３０と背面電極３６０の間に電圧が印加されると、蛍光体層３４０内に電界が生じる。これにより、蛍光体層３４０に含まれる本発明による白色蛍光体３４１から、白色光３９１が放射される。
【００６４】
このようなＥＬＤ装置３００においても、本発明による白色蛍光体の効果により、色純度の良い白色発光が得られる。
【００６５】
（本発明による白色蛍光体の製作方法）
次に、本発明による白色蛍光体の製作方法の一例について説明する。
【００６６】
本発明による白色蛍光体は、薄膜状および粉末状など、各種形態で製作することができる。そこで、最初に、薄膜状の白色蛍光体を製作する方法について説明する。
【００６７】
（膜状白色蛍光体を製作する方法）
ここでは、代表的な成膜技術として、分子線エピタキシー（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法を用いて、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ白色蛍光体を製作する方法について説明する。
【００６８】
まず、４つのクヌーンセンセル（以下、「Ｋセル」という）に、それぞれ、固体のＳｒ（ストロンチウム）、Ｇａ２Ｓ３（三硫化二ガリウム）、ＰｒＣｌ３（三塩化プラセオジム）、ＣｅＣｌ３（三塩化セリウム）を充填する。これらのＫセルを、例えばガラス製の被成膜用基板とともに、分子線エピタキシー装置内に配置する。
【００６９】
次に、被成膜基板を所定の温度に昇温後、４つの各Ｋセルを所定の温度に加熱する。
【００７０】
被成膜用基板上では、以下の化学反応により、ＳｒＧａ２Ｓ４の結晶母体膜が成長する。
Ｓｒ＋２Ｇａ２Ｓ３  →  ＳｒＧａ２Ｓ４＋２ＧａＳ↑      （１）式
なお、（１）式において、ＧａＳは、基板上で再蒸発するため、最終的にＳｒＧａ２Ｓ４の結晶母体膜中には残留しない。
【００７１】
また、ＰｒＣｌ３およびＣｅＣｌ３の加熱により、ＰｒおよびＣｅがＳｒＧａ２Ｓ４の母体結晶中に取り込まれ、最終的に、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ薄膜が得られる。
【００７２】
通常の場合、被成膜基板の加熱温度は、４５０℃〜６５０℃程度である。またＳｒの加熱温度は、４００℃〜６００℃の範囲であり、Ｇａ２Ｓ３の加熱温度は、７００℃〜９００℃の範囲であり、ＰｒＣｌ３およびＣｅＣｌ３の加熱温度は、４５０℃〜６５０℃の範囲である。また、成膜速度は、１０Å／ｍｉｎ〜１００００Å／ｍｉｎの範囲である。
【００７３】
なお、白色蛍光体中の発光中心イオン、すなわちＰｒ３＋およびＣｅ３＋イオンの濃度は、ＰｒＣｌ３およびＣｅＣｌ３のＫセルの加熱温度を調節することにより、容易に調整可能であることは、当業者には明らかであろう。
【００７４】
以上の工程により、薄膜状のＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ白色蛍光体を得ることができる。
【００７５】
なお、発光中心としてＣｅ３＋を含まない白色蛍光体も、同様の方法で製作することができることは、当業者には明らかであろう。この場合、ＣｅＣｌ３用を除く３種類のＫセルを使用して、蛍光体の成膜が行われる。
【００７６】
以上の説明では、代表的な成膜技術として、分子線エピタキシー法を用いて、本発明による白色蛍光体を製作する方法について示した。しかしながら、本発明による白色蛍光体は、電子線蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法などの、他の成膜方法を用いて製作することも可能である。
【００７７】
（粉末状白色蛍光体を製作する方法）
次に、本発明によるＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ白色蛍光体を例に、粉末状の白色蛍光体を製作する方法について説明する。
【００７８】
ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ白色蛍光体は、固相反応を利用した焼結法により、比較的簡単に製作することができる。
【００７９】
まず、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｇａ２Ｓ３（三硫化二ガリウム）、Ｓ（硫黄）、ＰｒＣｌ３（三塩化プラセオジム）、およびＣｅＣｌ３（三塩化セリウム）の各原料粉末を化学量論組成になるように秤量し、十分に混合する。
【００８０】
次に、この混合粉末を石英ガラスまたはセラミックス等で構成された耐熱製の容器内に入れ、雰囲気調整炉内に配置する。炉内を、硫化水素を含む雰囲気としてから、高温で、所定の時間、混合粉末を焼成する。焼成雰囲気は、例えば、１ｖｏｌ％〜１０ｖｏｌ％（例えば５ｖｏｌ％）の硫化水素を含むＡｒ（アルゴン）雰囲気であっても良い。また、焼成温度および焼成時間は、特に限られないが、焼成温度は、例えば、８００℃〜１０００℃の範囲であり、焼成時間は、例えば、１時間〜２４時間の範囲である。
【００８１】
その後、得られた焼成物を炉内から取り出し、これを粉砕し、所望の粒度まで微細化することにより、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ白色蛍光体粉末を得ることができる。
【００８２】
この他、発光中心イオンとしてＣｅを含まない、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ白色蛍光体粉末等も、同様の方法で作製することができる。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００８４】
（実施例１）
以下の方法により、本発明による白色蛍光体薄膜を作製し、その特性について評価した。
【００８５】
ガラス基板上に、分子線エピタキシー法により、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ薄膜を成膜した。
【００８６】
まず、３つのＫセルに、それぞれ、固体のＳｒ、Ｇａ２Ｓ３、ＰｒＣｌ３を充填した。以下、各固体材料を含むＫセルを、それぞれ、Ｋセル１、Ｋセル２、およびＫセル３と称する。これらのＫセルおよびガラス基板を，市販の分子線エピタキシー装置内に設置した。
【００８７】
次に、ガラス基板を５５０℃まで昇温後、この温度に保持するとともに、３つのＫセルを調温器により加熱し、所定の温度に保持した。この際、Ｋセル１（Ｓｒ用）は、５００℃に保持し、Ｋセル２（Ｇａ２Ｓ３用）は、８００℃に保持し、Ｋセル３（ＰｒＣｌ３用）は、５５０℃に保持した。
【００８８】
これにより、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ薄膜が得られた。成膜速度は、１００Å／ｍｉｎであった。分析の結果、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ薄膜に含まれるＰｒの含有量は、２．０ｍｏｌ％であった。以下、このようにして作製されたＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ薄膜を、「実施例１に係る白色蛍光体」と称する。
【００８９】
次に、実施例１に係る白色蛍光体の発光特性について評価した。発光特性の評価は、実施例１に係る白色蛍光体に、２ｋＶの加速電圧で電子を照射した際に生じる発光スペクトルを測定することにより実施した。
【００９０】
測定の結果、前述の図１に示した発光スペクトルが得られた。また、得られた発光スペクトルのＣＩＥ色度座標を、前述の図２内のＡ点（０．３３，０．４０）で示した。
【００９１】
（実施例２）
以下の方法により、ガラス基板上に、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ薄膜を成膜し、その特性について評価した。
【００９２】
まず、４つのＫセルに、それぞれ、固体のＳｒ、Ｇａ２Ｓ３、ＰｒＣｌ３およびＣｅＣｌ３を充填した。以下、各固体材料を含むＫセルを、それぞれ、Ｋセル１、Ｋセル２、Ｋセル３およびＫセル４と称する。これらのＫセルおよびガラス基板を市販の分子線エピタキシー装置内に設置した。
【００９３】
次に、ガラス基板を５５０℃まで昇温後、この温度に保持するとともに、４つのＫセルを調温器により加熱し、所定の温度に保持した。この際、Ｋセル１（Ｓｒ用）は、５００℃に保持し、Ｋセル２（Ｇａ２Ｓ３用）は、８００℃に保持し、Ｋセル３（ＰｒＣｌ３用）は、５５０℃に保持し、Ｋセル４（ＣｅＣｌ３用）は、５３０℃に保持した。
【００９４】
これにより、ガラス基板に、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ薄膜が形成された。なお、成膜速度は、１００Å／ｍｉｎであった。分析の結果、ＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ薄膜に含まれるＰｒの含有量は、４．８５ｍｏｌ％であり、Ｃｅの含有量は、０．３０ｍｏｌ％であった。以上の工程を経て得られたＳｒＧａ２Ｓ４；Ｐｒ，Ｃｅ薄膜を、「実施例２に係る白色蛍光体」と称する。
【００９５】
次に、前述の実施例１の場合と同様の方法により、実施例２に係る白色蛍光体の発光特性について評価した。
【００９６】
測定の結果、前述の図４に示した発光スペクトルが得られた。また、得られた発光スペクトルのＣＩＥ色度座標を、前述の図２内に、Ｂ点（０．３１，０．３６）で示した。
【００９７】
以上のように、実施例１および実施例２に係る白色蛍光体において、色純度の良好な白色光が得られることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、カソードルミネッセンスもしくはエレクトロルミネッセンスを用いることにより発光が生じる、各種表示装置および／または照明ランプ等に適用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１００  ＦＥＤ装置
１２０  ガラス基板
１３０  透明電極
１４０  蛍光体層
１４１  白色蛍光体
１５０  電子放出源
１７０  電圧源
１９０  電子
１９１  白色光
２００  ＦＥＬ装置
２２０  第１のガラス基板
２３０  第１の金属電極
２４０  蛍光体層
２４１  白色蛍光体
２５０  電子放出源
２５５  第２の金属電極
２６０  第２の基板
２７０  電圧源
２９０  電子
３００  ＥＬＤ装置
３２０  ガラス基板
３３０  透明電極
３３５  第１の絶縁層
３４０  蛍光体層
３４１  白色蛍光体
３５０  第２の絶縁層
３６０  背面電極
３７０  交流電圧源
３９１  白色光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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