紫外線激發發光元件的製作方法
2023-04-29 15:31:56 1
專利名稱：紫外線激發發光元件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種紫外線激發發光元件背景技術紫外線激發發光元件，具有冷陰極管，3波長型螢光燈等多種，在液晶顯示器的背光等方面使用。用於背光的紫外線激發發光元件(冷陰極管)，通常，由基材、螢光體和電極構成。
含有由CaMgSi2O6:Eu所表示的螢光體的紫外線激發發光元件為大家所熟識，不過，從液晶顯示器的亮度提高的觀點出發，希望紫外線激發發光元件具有更高的亮度。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種高亮度的紫外線激發發光元件。
本發明者們，為解決上述課題反覆進行了銳意研究，得出結果從而完成本發明。
即，本發明提供一種紫外線激發發光元件，其所含的螢光體，含有下式(1)所示的化合物，其中至少含有由作為活性劑Eu以及Mn構成的群中的任選一種。
M1M2M32O6(1)(公式(1)中，M1為從Ca，Sr以及Ba組成的群中任選的至少2個，Sr或Ba，M2為從Mg以及Zn組成的群中任選的至少1個，M3為從Si以及Ge組成的群中任選的至少1個。)具體實施方式
本發明的紫外線激發發光元件所含的螢光體，含有上式(1)所示的化合物以及活性劑。
在上式(1)中，M1是2價的金屬元素，即是Ca和Sr的組合、Ca和Ba的組合、Sr和Ba的組合、Ca和Sr和Ba的組合、Sr或Ba。
在上式(1)中，M2是2價的金屬元素，即是Mg和Zn的組合、Mg或Zn，優選是Mg。
在上式(1)中，M3是4價的金屬元素，即是Si和Ge的組合、Si或Ge，優選是Si。
活性劑為Eu和Mn的組合、Eu或Mn，優選是Eu。
螢光體含有作為活性劑的Eu，優選為由下式(2)所示的化合物，並且進一步優選為滿足a大於0，且在0.1以下的化合物。
(M11-aEua)M2M32O6(2)(式(2)中，M1、M2、M3分別與式(1)的M1，M2，M3相同。)在這些化合物中，M1是Ca和Sr的組合，M2是Mg，而M3是Si，特別優選為由下式(3)所示的化合物。
Ca1-b-cSrbEucMgSi2O6(3)(式(3)中，b大於0.1，優選在0.2以上，且在0.4以下。c大於0，優選在0.003以上，且在0.1以下，優選在0.05以下。)本發明的紫外線激發發光元件所包含的螢光體，從提高亮度的觀點出發，優選為具有與透輝石(Diopside)相同的結晶構造。
本發明的紫外線激發發光元件所包含的螢光體，平均粒徑通常大約在0.5μm以上，且大約在8μm以下。
本發明的紫外線激發發光元件所包含的螢光體，可以通過燒固含有式(1)所示的化合物和活性劑的螢光體的組成比的燒固金屬化合物而調製。例如，以規定的組成稱量至少2種的金屬化合物，將其混合，並燒固混合物。
所用的金屬化合物，是鈣化合物、鍶化合物、鋇化合物、銪化合物、錳化合物、鎂化合物、鋅化合物、矽元素化合物、鍺化合物或含有這些金屬的化合物等。作為這些金屬化合物，可以舉出如高純度(純度大約99質量％以上)的氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、滷化物、草酸鹽，在高溫分解而形成氧化物的化合物，或者高純度(純度大約99質量％以上)的氧化物。
這些金屬化合物以規定的組成被稱量。例如，在調製由式Ca0.792Sr0.2Eu0.008MgSi2O6所示的螢光體時，可以使摩爾比為0.792∶0.2∶0.004∶1∶2，而混合CaCO3、SrCO3、Eu2O3、MgO、SiO2。在調製由式Ca0.692Sr0.296Eu0.012MgSi2O6所示的螢光體時，可以使摩爾比為0.692∶0.296∶0.006∶1∶2，而混合CaCO3、SrCO3、Eu2O3、MgO、SiO2。
被稱量的化合物的混合，例如，可以採用球磨機、V型攪拌機或者攪拌機附屬容器進行。並且，從能夠所得的螢光體的結晶性的提高、結晶粒徑的控制的觀點出發，可以在金屬化合物中添加適量的助熔劑(flux)，將其混合。作為助熔劑可以列舉出LiF、NaF、KF、LiCI、NaCI、KCI、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、NH4CI、NH4I等。
所得的混合物的燒固，優選在還原氣氛下進行，例如，優選在含有氫大約0.1體積％～大約10體積％的氮(N2)的氣氛下，或者在含有氫大約0.1體積％～大約10體積％的氬(Ar)的氣氛下進行。另外，從獲得高還原作用的觀點出發，也可以在至少2種的金屬化合物的混合物中添加適量的碳，進行燒固，或者還可以將至少2種的金屬化合物和適量的碳進行混合，而燒固這些混合物。燒固通常可以在溫度大約900℃～大約1500℃、時間大約1小時～大約100小時的條件下進行。
在所述的混合物中，含有如氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、滷化物、草酸鹽，由高溫而分解形成氧化物的化合物時，在燒固前，可以對混合物進行預製燒結(仮燒)。預製燒結可以在氧化氣氛(例如大氣中)，還原氣氛任何一種下進行。預製燒結可以在使氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、滷化物或草酸鹽中所含的結晶水解吸的溫度或者在氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、滷化物或草酸鹽成為氧化物的溫度下進行，通常可以在大約400℃以上且大約低於900℃的範圍內進行。
通過燒固而得到的螢光體可以進行粉碎、清洗或者分級。粉碎例如可以使用球磨機、噴磨機進行。對如此得到的螢光體可以進行熱處理。通過熱處理，能夠得到具有更高亮度的螢光體。熱處理通常可以在與上述的燒固相同的條件下進行。此外熱處理也可以進行2次以上。
本發明的紫外線激發發光顯示元件，含有所述的螢光體，通常含有螢光體以及基材。紫外線激發發光顯示元件，優選為含有基材和以層狀設置於基材上的螢光體。作為其他的紫外線激發發光顯示元件，能列舉出(液晶顯示器用背光的)冷陰極管、3波長型螢光燈等。此紫外線激發發光顯示器元件，通常含有所述的螢光體、紅色螢光體、綠色螢光體、基材以及電極。所用的紅色螢光體，如果由紫外線激發而發紅色光即可，沒有特別的限定。還有綠色螢光體，如果由紫外線激發而發綠色光即可，也沒有特別的限定。
如上表示，本發明的紫外線激發發光元件，由紫外線，優選為波長大於大約200nm，且在大約400nm以下的光線照射而激發，發出高亮度的藍色光。
以高負荷螢光燈(＝燈管壁的單位面積的耗電量大的燈)為例，對紫外線激發發光顯示元件的製造方法進行說明。高負荷螢光燈，例如，可以根據含有工序(i)～(vi)的方法進行調製。
(i)將所述的藍色發光用螢光體和溶劑(聚環氧乙烷水溶液等)進行混合的工程。
(ii)在基材(玻璃管等)的內壁塗敷所得的塗敷液的工序。
(iii)根據必要，乾燥所得的塗膜的工序。
(iv)在300～600℃燒固所得的塗膜的工序。
(v)在基材中，安裝電極(燈絲等)的工序。
(vi)基材排氣後，在基材內裝入稀有氣體(Ar、Kr、Ne等)以及水銀，並安裝燈頭的工序。
實施例根據實施例更加詳細地說明本發明，但本發明不局限於這些實施例。通過以下的方法求出紫外線激發發光元件的亮度。紫外線激發發光元件的亮度採用水銀燈，對紫外線激發發光元件，進行波長254nm的紫外線(水銀亮線)的照射。
參照例將碳酸鈣(宇部材料(株)制，CaCO3)、氧化銪(信越化學(株)制，Eu2O3)、碳酸鎂(協和化學(株)制，MgCO3)、氧化矽SiO2(日本アエロジル(株)制SiO2)各原料，使CaCO3∶Eu2O3∶MgCO3∶SiO2的摩爾比為0.992∶0.004∶1∶2進行稱量，混合後，在含有2體積％H2的N2氣氛下，以1200℃將混合物燒固2小時。在含有2體積％H2的N2氣氛下，以1200℃對所得燒固物進行2小時熱處理。此外再進行一次熱處理。所得的螢光體，具有與透輝石相同的結晶構造，並含有由式Ca0.992Eu0.008MgSi2O6所示的化合物。
在玻璃基材內裝上所述的螢光體，形成螢光體層，而得到紫外線激發發光元件。此紫外線激發發光元件，受紫外線照射則發出藍色光。設此紫外線激發發光元件的亮度為100。
實施例1將碳酸鈣(宇部材料(株)制，CaCO3)、碳酸鍶(和光純薬工業(株)制，SrCO3)、氧化銪(信越化學(株)制，Eu2O3)、碳酸鎂(協和化學(株)制，MgCO3)、氧化矽(日本アエロジル(株)制SiO2)各原料，以CaCO3∶SrCO3∶Eu2O3∶MgCO3∶SiO2的摩爾比為0.932∶0.06∶0.004∶1∶2進行稱量，混合後，在含有2體積％H2的N2氣氛下，以1180℃對混合物進行2小時燒固。在含有2體積％H2的N2氣氛下，以1200℃對所得燒固物進行2小時熱處理。此外再進行一次熱處理。所得的螢光體，具有與透輝石相同的結晶構造，並含有由式Ca0.932Sr0.06Eu0.008MgSi2O6所示的化合物。
在玻璃基材內裝上所述的螢光體，形成螢光體層，而得到紫外線激發發光元件。此紫外線激發發光元件，受紫外線照射則發出藍色光。此紫外線激發發光元件的亮度是136。
實施例2再實施例1中，除將CaCO3∶SrCO3∶Eu2O3∶MgCO3∶SiO2的摩爾比變更為0.792∶0.2∶0.004∶1∶2以外，進行同樣的操作。所得螢光體，具有與透輝石相同的結晶構造，並含有由式Ca0.792Sr0.2Eu0.008MgSi2O6所示的化合物。
在玻璃基材內裝上所述的螢光體，形成螢光體層，而得到紫外線激發發光元件。此紫外線激發發光元件，受紫外線照射則發出藍色光。此紫外線激發發光元件的亮度是213。
實施例3在實施例1中，除將CaCO3∶SrCO3∶Eu2O3∶MgCO3∶SiO2的摩爾比變更為0.692∶0.3∶0.004∶1∶2以外，進行同樣的操作。所得螢光體，具有與透輝石相同的結晶構造，並含有由式Ca0.792Sr0.2Eu0.008MgSi2O6所示的化合物。
在玻璃基材內裝上所述的螢光體，形成螢光體層，而得到紫外線激發發光元件。此紫外線激發發光元件，受紫外線照射則發出藍色光。此紫外線激發發光元件的亮度是226。
實施例4在實施例1中，除將CaCO3∶SrCO3∶Eu2O3∶MgCO3∶SiO2的摩爾比變更為0.692∶0.296∶0.006∶1∶2以外，進行同樣的操作。所得螢光體，具有與透輝石同樣的結晶構造，並含有由式Ca0.692Sr0.296Eu0.012MgSi2O6所示的化合物。
在玻璃基材內裝上所述的螢光體，形成螢光體層，而得到紫外線激發發光元件。此紫外線激發發光元件，受紫外線照射則發出藍色光。此紫外線激發發光元件的亮度是231。
權利要求
1.一種紫外線激發發光元件，含有螢光體，其特徵在於，所述螢光體含有下式(1)所示的化合物，其中至少含有由作為活性劑的Eu以及Mn組成的群中的任選一種，M1M2M32O6(1)式(1)中，M1是從Ca、Sr以及Ba組成的群中所任選的至少2種，Sr或Ba；M2是從Mg以及Zn組成的群中所任選的至少1種；M3是從Si以及Ge組成的群中所任選的至少1種。
2.根據權利要求1所述紫外線激發發光元件，其特徵在於，螢光體具有與透輝石相同的結晶構造。
3.根據權利要求1所述紫外線激發發光元件，其特徵在於，螢光體含有由下式(2)所示的化合物，(M11-aEua)M2M32O6(2)式(2)中，M1是從Ca、Sr以及Ba組成的群中所任選的至少2種，Sr或Ba；M2是從Mg以及Zn組成的群中所任選的至少1種；M3是從Si以及Ge組成的群中所任選的至少1種。
4.根據權利要求1所述紫外線激發發光元件，其特徵在於，螢光體含有由下式(3)所示的化合物，Ca1-b-cSrbEucMgSi2O6(3)其中b大於0.1，且在0.4以下，c大於0，且在0.1以下。
5.根據權利要求1所述紫外線激發發光元件，其特徵在於，紫外線波長大於大約200nm，且在大約400nm以下。
6.一種對於紫外線激發發光元件的螢光體的使用，其特徵在於，該螢光體含有上述式(1)所示的化合物，其中至少含有由作為活性劑的Eu以及Mn組成的群中的任選一種。
7.根據權利要求6所述的使用，其特徵在於，螢光體具有與透輝石相同的結晶構造。
8.根據權利要求6所述的使用，其特徵在於，螢光體含有上述式(2)所示的化合物。
9.根據權利要求6所述的使用，其特徵在於，螢光體含有上述式(3)所示的化合物。
10.根據權利要求6所述的使用，其特徵在於，紫外線波長大於大約200nm，且在大約400nm以下。
全文摘要
本發明提供一種紫外線激發發光元件，其所含的螢光體，含有式(1)所示的化合物，其中至少含有由作為活性劑Eu以及Mn構成的群中的任選一種。M
文檔編號H01J61/44GK1806027SQ20048001613
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月3日 優先權日2003年6月11日
發明者磯部敏典, 國本崇, 宮崎進 申請人:住友化學株式會社