(57)【要約】【課題】  吸湿性が低く、且つ、安価な電気炉での製造が可能な蛍光体及びその製造方法並びにこの蛍光体を使用したプラズマディスプレイパネルを提供する。【解決手段】  蛍光体Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎの原料としてＺｎＯとＭｎＣＯ３を所定量秤量し、自動乳鉢で１時間混合する。次に、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６及びＳｉＯ２を含む溶融塩の原料を所定量秤量し、自動乳鉢で１時間混合する。この溶融塩は、例えばＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６及びＳｉＯ２とからなり、さらにＳｉが添加されるのが好適である。次に、上記蛍光体の原料及び溶融塩の原料を混合し、この混合物を所定量るつぼに取り、７００〜９００℃で３０分〜３時間焼成する。焼成後、るつぼ内に残っている溶融塩を純水で溶解して、その溶解液を遠心分離することにより、沈殿物から蛍光体試料を得る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ素を母材に含む蛍光体の製造方法であって、蛍光体の原料をＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６、ＳｉＯ２を含む溶融塩と混合することを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の蛍光体の製造方法であって、前記溶融塩はＮａＣｌを含むことを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の蛍光体の製造方法であって、前記溶融塩はＫＣｌを含むことを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項記載の蛍光体の製造方法であって、前記溶融塩にはＳｉが加えられることを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項記載の蛍光体の製造方法であって、前記蛍光体の原料と前記溶融塩の原料との混合物を７００℃以上で焼成または加熱することを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の蛍光体の製造方法であって、前記混合物を７００〜９００℃で焼成または加熱することを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の蛍光体の製造方法であって、前記焼成または加熱時間が３時間以内であることを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか一項記載の蛍光体の製造方法において、前記蛍光体原料は、ＺｎＯとＭｎＣＯ３とを含むことを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項９】
請求項５から請求項８記載の蛍光体の製造方法において、前記混合物に含まれるケイ素のモル比率は、亜鉛の１〜３倍であることを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９記載の蛍光体の製造方法において、前記溶融塩のモル比率は、前記ＺｎＯの０．０５〜１倍であることを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の蛍光体の製造方法において、前記溶融塩のモル比率は、前記ＺｎＯの０．５〜０．７倍であることを特徴とする蛍光体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項記載の蛍光体の製造方法により製造された蛍光体であって、蛍光体の組成式がＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎであることを特徴とする蛍光体。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１のいずれか一項記載の蛍光体の製造方法により製造された蛍光体であって、蛍光体の組成式がＣａＳｉＯ３：Ｐｂ，Ｍｎであることを特徴とする蛍光体。
【請求項１４】
請求項１から請求項１１のいずれか一項記載の蛍光体の製造方法により製造された蛍光体であって、蛍光体の組成式がＢａＳｉ２Ｏ５：Ｐｂであることを特徴とする蛍光体。
【請求項１５】
請求項１から請求項１１のいずれか一項記載の蛍光体の製造方法により製造された蛍光体であって、蛍光体の組成式がＹ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂであることを特徴とする蛍光体。
【請求項１６】
請求項１２から請求項１５のいずれか一項記載の蛍光体であって、その結晶構造が針状であることを特徴とする蛍光体。
【請求項１７】
請求項１２から請求項１６のいずれか一項記載の蛍光体であって、蛍光体結晶の大きさが、直径０．５〜５μｍ、長さ５〜５０μｍであることを特徴とする蛍光体。
【請求項１８】
請求項１２から請求項１７のいずれか一項記載の蛍光体を含む蛍光体層が設けられていることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体及びその製造方法並びにこの蛍光体を使用したプラズマディスプレイパネルの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蛍光体は、蛍光灯のような照明器具類、テレビやパーソナルコンピュータのディスプレイ等様々な用途に利用されている。このような蛍光体を製造するには、下記非特許文献１に示されるように、原料を高温で焼成する方法が一般的に採用されていた。
【０００３】
また、下記特許文献１には、発光強度が高く、且つ、残光時間の短いケイ酸塩蛍光体の製造方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−５１９１９号公報
【非特許文献１】蛍光体ハンドブック  蛍光体同学会偏  オーム社（１９８７年）２１８〜２２１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の技術においては、原料の焼成温度を１１００℃を超える高温とする必要があり、高価な焼成炉が必要となるという問題があった。
【０００５】
また、得られる蛍光体の粒径が小さく（上記特許文献１には、１μｍ以下が好ましいとの記載がある）、吸湿性が高いため、プラズマ放電をさせるための電極間絶縁が劣化し、放電が起こりにくくなるという問題があった。さらに、微粒子であるため、単体で塗布した場合、すぐに剥がれ落ちるという問題もあった。
【０００６】
これらの問題を解決する手段として、蛍光体を絶縁性の高い塗料と混合し、塗布するという方法も採用されているが、蛍光体物質ではない塗料を含むために、発光効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、吸湿性が低く、且つ、安価な電気炉での製造が可能な蛍光体及びその製造方法並びにこの蛍光体を使用したプラズマディスプレイパネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、ケイ素を母材に含む蛍光体の製造方法であって、蛍光体の原料をＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６、ＳｉＯ２を含む溶融塩と混合することを特徴とする。
【０００９】
ここで、上記溶融塩はＮａＣｌ及び／またはＫＣｌを含むのが好適であり、また、Ｓｉが加えられるのが好適である。
【００１０】
また、上記蛍光体の製造方法では、前記蛍光体の原料と前記溶融塩の原料との混合物を７００℃以上で焼成または加熱するのが好適であり、特に７００〜９００℃で焼成または加熱するのが好適である。
【００１１】
また、上記蛍光体の製造方法では、前記焼成または加熱時間が３時間以内であるのが好適である。
【００１２】
また、上記蛍光体の製造方法では、前記蛍光体原料にＺｎＯとＭｎＣＯ３とを含むのが好適である。
【００１３】
また、上記蛍光体の製造方法では、前記混合物に含まれるケイ素のモル比率が、亜鉛の１〜３倍であるのが好適である。
【００１４】
また、上記蛍光体の製造方法では、前記溶融塩のモル比率が、前記ＺｎＯの０．０５〜１倍であるのが好適であり、特に０．５〜０．７倍であるのが好適である。
【００１５】
また、本発明は、上記各蛍光体の製造方法により製造された蛍光体であって、蛍光体の組成式がＺｎ２ＳｉＯ４：ＭｎまたはＣａＳｉＯ３：Ｐｂ，ＭｎまたはＢａＳｉ２Ｏ５：ＰｂまたはＹ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂであることを特徴とする。
【００１６】
ここで、上記蛍光体の結晶構造は針状であるのが好適である。この蛍光体結晶の大きさは、直径０．５〜５μｍ、長さ５〜５０μｍであるのが好適である。
【００１７】
また、本発明は、プラズマディスプレイパネルであって、上記蛍光体を含む蛍光体層が設けられていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１９】
図１は、本発明にかかる蛍光体の製造方法の手順を示すフロー図である。なお、本発明の蛍光体は、ケイ素を含む母材に付活剤としての金属イオンを添加した構造となっている。図１において、蛍光体の原料を所定量秤量する（Ｓ１）。製造する蛍光体が例えばＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎである場合、上記蛍光体の原料は、ＺｎＯ及びＭｎＣＯ３である。
【００２０】
次に、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６及びＳｉＯ２を含む溶融塩の原料を所定量秤量し、上記蛍光体の原料と自動乳鉢で１時間混合する（Ｓ２）。ここで、自動乳鉢とは、乳鉢中の材料をマグネットスターラーで攪拌、混合する装置である。この溶融塩は、例えばＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＮａＦ、Ｎａ２ＳｉＦ６及びＳｉＯ２とからなり、さらにＳｉが添加されるのが好適である。
【００２１】
次に、上記蛍光体の原料及び溶融塩の原料を混合し（Ｓ３）、この混合物を所定量るつぼに取り、７００〜９００℃で３０分〜３時間焼成する。ただし、焼成温度を９００℃以上にする場合は、焼成時間を３０分未満、例えば５分程度まで短縮することができる（Ｓ４）。
【００２２】
焼成後のるつぼ内に残っている溶融塩を純水で溶解し（Ｓ５）、その溶解液を遠心分離することによって、沈殿物から本発明にかかる蛍光体を得る（Ｓ６）。
【００２３】
ここで、上記溶融塩にＮａＦとＮａ２ＳｉＦ６とが含まれていることにより、焼成中にＳｉＦ６４−イオンが発生して、母材とシリコンが結合しやすくなり、さらに結合したシリコンが酸化されることによって、母材結晶が成長する。同時に、付活材である金属イオンが結晶構造内に取り込まれることにより、蛍光体としての機能を有するようになる。
【００２４】
なお、上記本発明の製造方法によれば、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎの他にケイ素を母材に含む各種蛍光体、例えばＣａＳｉＯ３：Ｐｂ，Ｍｎ、ＢａＳｉ２Ｏ５：Ｐｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ等を製造することができる。
【００２５】
上記工程により製造された蛍光体の多くは針状結晶により構成されている。この針状結晶は、従来の球状蛍光体と比べて吸湿性が低く、プラズマ放電させるための電極間絶縁劣化を抑制することができる。
【００２６】
以上に述べた蛍光体は、例えばプラズマディスプレイの蛍光体層等に使用することができる。上述した通り、本実施形態にかかる蛍光体は、吸湿性が低く、絶縁性を保持できるので、プラズマディスプレイの表示品質を長期間高く維持することができる。
【実施例】
【００２７】
以下に、上記本発明の実施例を説明する。なお、以下の実施例は本発明の一例であり、本発明はこれらの実施例には限定されない。
【００２８】
実施例１．
蛍光体の原料として、ＺｎＯ及びＭｎＣＯ３を、ＺｎＯとＭｎＣＯ３とのモル比率（ＺｎＯ：ＭｎＣＯ３）が１５：１となるように秤量し、溶融塩の原料として、ＺｎＯが１ｍｏｌに対してＮａＣｌを１ｍｏｌ、ＫＣｌを１ｍｏｌ、ＮａＦを０．６ｍｏｌ、Ｎａ２ＳｉＦ６を０．１３ｍｏｌとし、さらにＳｉＯ２を２ｍｏｌとなるように秤量して、蛍光体原料、溶融塩原料およびＳｉＯ２を１時間自動乳鉢で混合した。
【００２９】
次に、上記混合物４００ｍｇをるつぼに取って、７００、８００及び９００℃のそれぞれの温度で３０分、１、２、３、６時間の合計１５通りで焼成し、るつぼ内に残っている溶融塩を純水で溶解して、その溶解液を遠心分離することにより、沈殿物から蛍光体試料を得た。なお、原料の焼成には、マッフル型電気炉（ＦＵＬＬ−ＴＥＣＨ社製ＦＴ−１００）を使用した。
【００３０】
以上により得た蛍光体試料は、それぞれの蛍光体集率には差があるものの、いずれの条件においても紫外線照射による蛍光を確認できた。
【００３１】
また、上記原料の混合物において、ＳｉＯ２のＺｎＯに対するモル比率のみを１００、２００、３００％と変化させたものについて、９００℃で１時間焼成し、るつぼ内に残っている溶融塩を純水で溶解して、その溶解液を遠心分離することにより、沈殿物から蛍光体試料を得た。
【００３２】
以上により得た蛍光体試料についても、それぞれの蛍光体集率には差があるものの、いずれの条件においても紫外線照射による蛍光を確認できた。
【００３３】
実施例２．
上記実施例１の結果に基づき、さらに最適な混合比率を絞り込むため、ＺｎＯとＭｎＣＯ３とのモル比率を１５：１、ＳｉＯ２のモル比率をＺｎＯの２００％又は３００％となるように秤量し、溶融塩（モル比率がＮａＣｌ：ＫＣｌ：ＮａＦ：Ｎａ２ＳｉＦ６＝１：１：０．６：０．１３）のＮａＣｌのモル比率をＺｎＯに対して５、１０、２５、４０、５０、６０、７０、１００、２００、５００％となるように秤量し、１時間自動乳鉢で混合して９００℃で１時間焼成し、るつぼ内に残っている溶融塩を純水で溶解して、その溶解液を遠心分離することにより、沈殿物から蛍光体試料を得た。なお、以後溶融塩のＺｎＯに対するモル比率というときは、上記組成（ＮａＣｌ：ＫＣｌ：ＮａＦ：Ｎａ２ＳｉＦ６＝１：１：０．６：０．１３）の溶融塩に含まれるＮａＣｌのＺｎＯに対するモル比率をいう。
【００３４】
以上により得た蛍光体試料のうち、溶融塩のＺｎＯに対するモル比率が５〜１００％のものについて、紫外線照射による蛍光が確認できた。
【００３５】
特に、溶融塩のＺｎＯに対するモル比率が５０〜７０％のときに、最も効率よく蛍光体を生成できた。
【００３６】
図２には、本実施例の条件のうち、溶融塩のＺｎＯに対するモル比率が６０％、ＳｉＯ２のＺｎＯに対するモル比率が２００％、焼成温度９００℃、焼成時間１時間で合成した蛍光体を顕微鏡（５０００倍）で観察した様子が示される。図２に示されるように、蛍光体は、ほぼ全て針状結晶により構成されている。また、顕微鏡の倍率から、この針状結晶は、直径が１〜２μｍ、長さが５〜３０μｍの形状であることがわかる。さらに、針状結晶は透明であることも観察された。
【００３７】
実施例３．
蛍光体の原料として、ＺｎＯ及びＭｎＣＯ３を、ＺｎＯとＭｎＣＯ３とのモル比率（ＺｎＯ：ＭｎＣＯ３）が１５：１となるように秤量し、溶融塩の原料として、ＺｎＯが１ｍｏｌに対してＮａＣｌを１ｍｏｌ、ＫＣｌを１ｍｏｌ、ＮａＦを０．６ｍｏｌ、Ｎａ２ＳｉＦ６を０．１３ｍｏｌとし、さらにＳｉＯ２を２ｍｏｌ、Ｓｉを２ｍｏｌとなるように秤量して、蛍光体原料、溶融塩原料、ＳｉＯ２およびＳｉを１時間自動乳鉢で混合した。これを８００℃、３０分で焼成し、るつぼ内に残っている溶融塩を純水で溶解して、その溶解液を遠心分離することにより、沈殿物から蛍光体試料を得た。
【００３８】
得られた蛍光体試料に紫外線を照射し蛍光を観察したところ、高輝度の緑色の蛍光が観察された。
【００３９】
以上より、溶融塩にＳｉを添加すると、より低い焼成温度で高輝度のＺｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ蛍光体を合成できることがわかる。
【００４０】
比較例
上記実施例の比較例として、従来実施されていた方法である、粉体混合焼結法により蛍光体を合成した。ただし、溶融塩を用いた場合と条件を同じにするために、焼結は１回のみとした。
【００４１】
蛍光体の原料として、ＺｎＯ、ＭｎＣＯ３及びＳｉＯ２をモル比１３：１：２６となるように秤量し、これらを１時間自動乳鉢で混合した。
【００４２】
次に、上記蛍光体原料をるつぼに取り、焼成温度を７００℃、８００℃、９００℃、１１００℃の４種類に設定して焼成し、蛍光体試料を得た。なお、焼成時間も１時間、３時間、６時間の３種類とした。
【００４３】
以上により得た蛍光体試料について、紫外線照射による蛍光を観察したところ、９００℃以下では蛍光が全く見られず、１１００℃においても１時間では蛍光が見られなかった。
【００４４】
これにより、本比較例では、上記各実施例（９００℃以下、１時間以内の焼成）に比較して、より高温で長時間焼成する必要があることがわかる。このため、本比較例を実施するには、高温での焼成が可能な高価な焼成炉が必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明にかかる蛍光体の製造方法の手順を示すフロー図である。
【図２】本発明にかかる蛍光体の製造方法で製造した蛍光体を顕微鏡で観察した様子を示す図である。
【図１】
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【図２】
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