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JP2005008704A - Yttrium silicate spherical phosphor and cathode ray tube - Google Patents

Yttrium silicate spherical phosphor and cathode ray tube Download PDF

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JP2005008704A
JP2005008704A JP2003172370A JP2003172370A JP2005008704A JP 2005008704 A JP2005008704 A JP 2005008704A JP 2003172370 A JP2003172370 A JP 2003172370A JP 2003172370 A JP2003172370 A JP 2003172370A JP 2005008704 A JP2005008704 A JP 2005008704A
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JP
Japan
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phosphor
phase
ratio
yttrium silicate
luminance
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Application number
JP2003172370A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryosuke Hiramatsu
亮介 平松
Masaaki Tamaya
正昭 玉谷
Naohisa Matsuda
直寿 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a spherical phosphor of yttrium silicate having further excellently improved luminance and luminance deterioration properties by electron beam irradiation while keeping excellent luminance saturation properties, temperature properties and high resolution in excitation at a high current density. <P>SOLUTION: The spherical phosphor of yttrium silicate exhibits a spherical state having ≥1.0 and ≤1.2 ratio (major axis/minor axis), ≥2μm and ≤10μm average particle diameter and a composition represented by chemical formula (Y,Ln)<SB>2</SB>O<SB>3</SB>-SiO<SB>2</SB>(1) (Ln is at least one kind of Tb and Ce; x is in a range of 1.011≤x≤1.090). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光体に係り、陰極線管、特に投写管に好適な蛍光体に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般家庭用の大画面のテレビジョンとして、価格的に優位なCRT方式の投写型ディスプレイが広く用いられている。これは、赤、緑、青のモノクロームCRT(投写管)3個を用いて、レンズ系を介して投写管の画像をスクリーン上に拡大投影する方式のディスプレイである。大画面であり、さらに高輝度の映像を実現するために、このディスプレイに用いられる投写管の蛍光面には高電圧、高電流を印加して使用される。そのために、蛍光面を構成する蛍光体には以下のような特性が要求される。
【0003】
まず、投写管の内面に塗布される蛍光体は、高電流を流しても輝度が飽和しない輝度電流飽和特性を有することが要求される。次に、高温でも安定に高輝度な発光を有することが必要である。すなわち、投写管の蛍光面には大電力電子ビームが入射するために、発光に使用されなかったエネルギーは熱に変換され、蛍光面を形成する蛍光体は100℃以上にも加熱される。そのため、高温でも輝度低下の起こりにくい蛍光体であることが要求される。さらに、このような大電流印加条件で使用されても結晶破壊が起こりにくく、安定な結晶構造の蛍光体であることが要求される。
【0004】
投写管の輝度は、蛍光体の発光効率に依存することはもちろんであるが、蛍光面の厚さや充填密度、平滑度など蛍光面の膜質の影響も受ける。一方、解像度は蛍光面内の光散乱の大きさに依存し、蛍光体粒子の大きさや蛍光面の膜厚、充填密度などの影響を受ける。
【0005】
ところで、球状蛍光体を、熱プラズマ法により作製することが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、および特許文献3参照)。こうした球状蛍光体は、個々の蛍光体粒子の形および分散性が良好であることに起因して充填密度の高い蛍光膜を形成することができ、投写管の蛍光面に用いた時には解像度を改善することができる。
【0006】
投写管に用いられる代表的な蛍光体は、輝度および高電流密度励起下での輝度飽和特性から、赤色がユーロピウム付活酸化イットリウム(Y:Eu)、緑色がテルビウム付活ケイ酸イットリウム(YSiO:Tb)、青色が銀付活硫化亜鉛(ZnS:Ag)である。特に、緑色蛍光体は、これらの中でカラー画面の輝度に対する寄与が最も大きいことから、上述した特性が重要視されている。
【0007】
【特許文献1】
特開平8−109375号公報
【0008】
【特許文献2】
特開平11−43672号公報
【0009】
【特許文献3】
特開2002−105450号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
これからのデジタルテレビ時代では、解像度のより高い投写管が要求されており、その要求に伴なって走査線の数が増加し、走査線が細くなり、蛍光体の励起電流密度が増大する。そのために、現在のケイ酸イットリウム球状蛍光体の輝度寿命特性では、不十分な状況となりつつある。輝度寿命特性を改善でき、現在よりもさらに高輝度なケイ酸イットリウム球状蛍光体が求められている。
【0011】
そこで本発明は、高電流密度励起下での良好な輝度飽和特性、温度特性、および高分解能を維持しつつ、輝度および電子線照射による輝度劣化特性を更に良好に改善したケイ酸イットリウム球状蛍光体を提供することを目的とする。
【0012】
また本発明は、デジタルテレビに対応し得る高解像度の陰極線管を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様にかかるケイ酸イットリウム球状蛍光体は、(長径/短径)比が1.0以上1.2以下の球状を呈し、平均粒径が2μm以上10μm以下であり、下記化学式で表わされる組成を有することを特徴とする。
【0014】
(Y,Ln)・xSiO (1)
(上記一般式(1)中、LnはTbおよびCeの少なくとも1種類であり、xは1.011≦x≦1.090の範囲内である。)
本発明の一態様にかかる陰極線管は、前述のケイ酸イットリウム球状蛍光体を備えたスクリーンを具備することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【0016】
本発明者らは、ケイ酸イットリウム球状蛍光体の組成、具体的にはSiO量に関して、化学両論組成比からはずれた最適な組成比が存在することを見出し、本発明を成すに至ったものである。
【0017】
本発明の実施形態にかかるケイ酸イットリウム球状蛍光体は、(長径/短径)比が1.0以上1.2以下の範囲内に規定される。この比が1.2より大きくなると、もはや球状とはみなされない粒子が多くなって、蛍光面の充填密度が低下する。その結果、主に分解能に関して、所望される十分な発光特性を得られなくなる。なお、(長径/短径)比とは、次のように定義した。まず、走査電子顕微鏡などにより蛍光体粒子像を観察して、複数個の粒子をランダムに選択する。それぞれの粒子について、最大の径と最小の径を測定してその比を求め、各粒子についての比の値を平均したものを(長径/短径)比として定義した。
【0018】
蛍光体の平均粒径は、2μm以上10μm以下に規定される。2μm未満の場合には輝度が低下し、10μmを越えると、投写管に用いる場合に解像度が低下するなど画質が劣化する。粒径の定義としては、粒度分布から求めた積算分布曲線が50%の値をとるときの粒径、すなわち50%径を採用した。具体的には、レーザ回折法による堀場製作所製LA−910W型粒度分布測定装置で測定した50%径を用いる。
【0019】
さらに、本発明の実施形態にかかる球状蛍光体は、前記一般式(1)で表わされる組成を有する。
【0020】
ケイ酸イットリウムと同一の結晶構造を示す限りは、イットリウム(Y)の一部は、ガドリニウム(Gd)、ランタン(La)、ルテチウム(Lu)などの希土類元素の少なくとも一つで置換してもよい。こうした元素で置換された場合も、(Y,Ln)・xSiOと類似した発光特性および効果が期待できるので、実質的に(Y,Ln)・xSiOと同様であるとみなすことができる。
【0021】
付活剤Lnとして含有される元素に応じて、蛍光体の発光色が決定される。例えば、テルビウム(Tb)の場合には緑色発光蛍光体になり、セリウム(Ce)の場合には青色発光蛍光体になる。さらに、テルビウム(Tb)とセリウム(Ce)とを同時に付活された場合には、緑色発光蛍光体となる。
【0022】
本発明の実施形態にかかるケイ酸イットリウム球状蛍光体においては、化学量論比よりもSiOが過剰に含有される。具体的には、SiOの組成比xは、1.011≦x≦1.090の範囲内に規定される。
【0023】
従来のY粉体とSiO粉体との高温固相反応でケイ酸イットリウムを作製する場合、SiO過剰の組成にすると、P.J.Born et al.:J.Mater.Sci.Let.,4,97頁(1985年)に示されているように、蛍光体中には不可避的にダイシリケート[(Y,Ln)Si]が生成する。これとは逆に、SiO過少で作製した場合には、蛍光体中には不可避的に(Y,Ln)相が生成する。
【0024】
すなわち、x=0.980の場合には2%以上の(Y,Ln)相が生成し、x=1.010の場合には、1%以上の(Y,Ln)Si相がxの値に比例して生成する。
【0025】
本発明者らは、球状のケイ酸イットリウム蛍光体を作製した際に、従来とは異なる相が生じることを見出した。すなわち、化学量論組成であるx=1.000の場合には(Y,Ln)相が生成し、x=1.011の場合に異相が顕著に減少し、x=1.02の場合に異相が最も減少した。また、x=1.090までは、通常の蛍光体より(Y,Ln)Si相の増加が少ない。より好ましくはxは1.050以下である。さらに、本発明者らは、この(Y,Ln)相は、蛍光体の輝度および寿命特性に非常に悪影響を及ぼすことも見出した。なお、(Y,Ln)Si相も、ケイ酸イットリウム球状蛍光体の輝度および寿命特性に悪影響を及ぼすが、(Y,Ln)相ほどではない。
【0026】
こうした知見に基づいて、本発明の実施形態にかかるケイ酸イットリウム球状蛍光体のSiO組成(x)を、1.011≦x≦1.090の範囲内に規定した。なお、SiOの組成は、ICP発光分析法によりY,LnおよびSiの量を測定し、その値からY,LnおよびSiの原子数比として計算することができる。
【0027】
また、不可避的に生じるY相の異相率は3%以下であることが好ましく、β−YSi,γ−YSi,およびδ−YSi相の異相率の合計量が5%以下であることが好ましい。こうした異相の割合は、Cu−Kα線で測定した際のX線回折線の強度比によって、次のように定義することができる。
【0028】
JCPDSカードにおいて、γ−YSiではそのd=3.099Åの回折線(JCPDSカードによれば(121)の回折線に対応する。)強度のYSiOの(402)に対応するd=2.912Aの回折線強度に対する比として計算している。δ−YSiではそのd=2.872Å(JCPDSカードによれば(221)の回折線に対応する。)の、β−YSiではそのd=3.219Å(JCPDSカードによれば(021)の回折線に対応する。)の回折線強度比として計算している。また、上述のβ,γ,δ−YSiは、イットリウムの一部が付活剤などの他の希土類元素で置換されうることはその生成過程を考えれば明白である。
【0029】
上述したような形状および平均粒径の球状蛍光体は、熱プラズマ法などにより製造することができる。具体的には、例えば(長径/短径)比が1.25〜1.5である球状ではないケイ酸イットリウム蛍光体を原料として、高周波熱プラズマを用いて球状化処理を施す。その後、アルゴン雰囲気中で熱処理を施すことによって、所定の形状、平均粒径、および組成のケイ酸イットリウム球状蛍光体が得られる。
【0030】
本発明の実施形態にかかるケイ酸イットリウム球状蛍光体は、化学量論組成よりもSiOが過剰に含有されているので、従来のケイ酸イットリウム蛍光体より輝度が高く、輝度劣化特性が安定で長寿命の蛍光面を得ることができた。
【0031】
【実施例】
以下、具体例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
【0032】
(比較例1〜3、実施例1〜3)
(長径/短径)比が1.42で、平均粒径6.7μmの(Y,Tb)・xSiO蛍光体を比較例1とした。(長径/短径)比が1.42なので、この粒子は球状ではない。また、Tb濃度は4原子%であった。ICP発光分析法による組成分析を行なったところ、比較例1の蛍光体におけるSiO組成はx=1.003であった。また、Cu−Kα線によるX線回折測定の結果、この蛍光体中にはY相が4%、γ−YSi相が2%、δ−YSi相は1%含まれていることが確認されたが、β−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0033】
次に、(長径/短径)比が1.36で、平均粒径6.3μmの(Y,Tb)・xSiO蛍光体を比較例2とした。(長径/短径)比が1.36であるので、この粒子も球状ではない。また、Tb濃度は4原子%であった。ICP発光分析法による組成分析を行なったところ、比較例2の蛍光体のSiO組成はx=1.105であった。また、Cu−Kα線によるX線回折測定の結果、この蛍光体中にはγ−YSi相が5%、δ−YSi相は3%、β−YSi相が1%含まれていることが確認されたが、Y相は0.1%未満で検出できなかった。
【0034】
さらに、比較例1の蛍光体を高周波熱プラズマにより球状化し、アルゴン雰囲気中で1600℃、5時間の熱処理を施して比較例3の球状蛍光体を作製した。この蛍光体の(長径/短径)比は1.08であり、平均粒径は7.1μmであった。また、Tb濃度は4原子%であった。ICP発光分析を行なったところ、SiO組成はx=0.992であった。また、Cu−Kα線によるX線回折測定の結果、この蛍光体中にはY相は5%、γ−YSi相は1%、δ−YSi相は1%含まれていることが確認されたが、β−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0035】
一方、原料として、比較例1、2とは異なる蛍光体を準備した。具体的には、平均粒径が5.9μm、(長径/短径)比が1.3、SiO組成がx=1.034であるテルビウム付活ケイ酸イットリウム蛍光体を原料として用い、高周波熱プラズマにより球状化し、アルゴン雰囲気中で1500℃、5時間の熱処理を施して、実施例1の球状蛍光体を作製した。得られた蛍光体の(長径/短径)比は1.06であり、平均粒径は6.2μmであった。また、Tb濃度は4原子%であった。この蛍光体のICP発光分析を行なったところ、SiO組成はx=1.015であった。また、Cu−Kα線によるX線回折測定の結果、Y相およびYSi相は、いずれも0.1%未満で検出できなかった。
【0036】
平均粒径が6.1μm、(長径/短径)比が1.5、SiO組成がx=1.043であるテルビウム付活ケイ酸イットリウム蛍光体を原料として用い、実施例1の場合と同様の手法により球状化処理および熱処理を施して、実施例2の球状蛍光体を作製した。得られた蛍光体の(長径/短径)比は1.05であり、平均粒径は6.5μmであった。また、Tb濃度は4原子%であった。ICP発光分析の結果、SiO組成はx=1.025であった。また、Cu−Kα線によるX線回折測定の結果、γ−YSi相は1.3%であることが確認されたが、Y相、δ−YSi相、β−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0037】
平均粒径が5.7μm、(長径/短径)比が1.45、SiO組成がx=1.102であるテルビウム付活ケイ酸イットリウム蛍光体を原料として用い、実施例1の場合と同様の手法により球状化処理および熱処理を施して、実施例3の球状蛍光体を作製した。得られた蛍光体の(長径/短径9比は1.08であり、平均粒径は6.3μmであった。また、Tb濃度は4原子%であった。ICP発光分析の結果、SiO組成はx=1.087であった。また、Cu−Kα線によるX線回折測定の結果、γ−YSi相は1.5%、δ−YSi相は1%であることが確認されたが、Y相、β−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0038】
比較例1〜3、および実施例1〜3の蛍光体の特性を下記表1にまとめる。
【0039】
【表1】

Figure 2005008704
【0040】
比較例1,2は、(長径/短径)比が1.2を越えており球状ではなく、比較例3はSiO過少の組成である。
【0041】
次に、比較例1〜3および実施例1〜3の蛍光体を用いて投写管を作製し、それらの特性を比較した。
【0042】
まず、バリウム水溶液と水ガラスとを用いた沈降法により、対角7インチのガラスバルブ内に蛍光膜を形成した。この際、1cm当たりの塗布量は4.0mgとした。次に、蒸着法により、膜厚約0.2μmのアルミニウム膜を成膜した。さらに、アノードおよび電子銃を取りつけて、投写管が完成する。
【0043】
こうして得られた投写管の構成を表わす概略図を図1に示す。図示するように、フェースプレート1の内面には、蛍光膜2および反射膜となるアルミニウム膜3が順次形成されている。また、蛍光膜2に電子線を照射するために、アノード5を介して電子銃4が設けられている。
【0044】
投写管の特性としては、スポット径、相対輝度および輝度維持率を調べた。
【0045】
投写管に加速電圧32kVを印加して、スポット径(5%幅)を測定することにより解像度を評価した。スポット径が小さいほど、分解能が優れていることを表わす。輝度特性は、3.5mAのビーム電流でラスターを描かせた際の輝度を測定し、比較例1の蛍光体を用いた投写管の輝度を基準として、相対輝度を求めた。
【0046】
さらに、次のように輝度維持率を求めて、蛍光膜の寿命特性を判断した。具体的には、加速電圧32kVを印加し、1mAのビーム電流で10Hrラスターを描かせた。この際の電流照射直後および10時間後それぞれにおける輝度を測定し、直後と比較した照射後の輝度維持率を蛍光膜の寿命とした。照射後の輝度維持率が大きいほど、寿命が長いことになる。各投写管の特性を下記表2にまとめる。
【0047】
【表2】
Figure 2005008704
【0048】
表2に示されるように、実施例1〜3はスポット径が150μm以下であるのに対し、比較例1,2では220μmを越えている。これは、蛍光体の形状に起因するものであり、球状蛍光体を用いることにより分解能が飛躍的に向上することがわかる。
【0049】
さらに、比較例3と実施例1〜3とを比較すると、実施例では8〜15%以上の輝度改善効果が得られ、寿命特性も8〜10%以上改善されている。比較例3では、SiOの組成比(x値)が0.992と、1.011≦x≦1.090の範囲から外れているからである。しかも、比較例3は、Y相の異相率が5%であるために、輝度および輝度維持率(寿命)特性が実施例よりも劣っている。
【0050】
(比較例4,5、実施例4,5)
(長径/短径)比が1.38で、平均粒径5.8μmの(Y,Ce)・xSiO蛍光体を比較例4とした。(長径/短径)比が1.38なので、この粒子は球状ではない。また、Ce濃度は0.1原子%であった。ICP発光分析法による組成分析を行なったところ、比較例4の蛍光体におけるSiO組成はx=1.103であった。また、Cu−Kα線によるX線回折測定の結果、この蛍光体中にはγ−YSi相が4.2%、δ−YSi相が3.2%であることが確認されたが、Y相およびβ−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0051】
比較例4の蛍光体に、比較例3と同様の手法により球状化処理および熱処理を施して比較例5の球状蛍光体を作製した。この蛍光体の(長径/短径)比は1.05であり、平均粒径は6.3μmであった。また、Ce濃度は0.1原子%であった。ICP発光分析を行なったところ、SiO組成はx=1.097であった。また、Cu−Kα線によるX線回折測定の結果、この球状蛍光体中にはγ−YSi相が3.8%、δ−YSi相が3%含まれていることが確認されたが、Y相およびβ−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0052】
一方、共沈法により(Y,Ce)とSiOを合成し、これを原料としてフラックスを用いる方法により、(Y,Ce)・xSiO蛍光体を作製した。具体的には、平均粒径が6.1μm、(長径/短径)比が1.42、SiO組成がx=1.039である(Y,Ce)・xSiO蛍光体を作製した。
【0053】
この蛍光体を原料として、実施例1と同様の手法により球状化処理および熱処理を施して、実施例4の球状蛍光体を作製した。得られた蛍光体の(長径/短径)比は1.10であり、平均粒径は6.5μmであった。また、Ce濃度は0.1原子%であった。ICP発光分析の結果、SiO組成はx=1.015であった。この蛍光体中に含まれる異相率を分析したところ、Y相およびYSi相は、いずれも0.1%未満で検出できなかった。
【0054】
また、平均粒径が5.9μm、(長径/短径)比が1.42、SiO組成がx=1.097であるセリウム付活ケイ酸イットリウム蛍光体を原料として用い、実施例1と同様の手法により球状化処理および熱処理を施して、実施例5の球状蛍光体を作製した。得られた蛍光体の(長径/短径)比は1.06であり、平均粒径は6.2μmであった。また、Ce濃度は0.1原子%であった。ICP発光分析の結果、SiO組成はx=1.079であった。さらに、この蛍光体中に含まれる異相率を分析したところ、この球状蛍光体に含まれる異相率はγ−YSi相が1%、δ−YSi相が1%で、Y相およびβ−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0055】
比較例4,5、および実施例4,5の蛍光体の特性を下記表3にまとめる。
【0056】
【表3】
Figure 2005008704
【0057】
比較例4は、(長径/短径)比が1.2を越えており球状ではなく、比較例5はSiO過剰の組成である。
【0058】
次に、比較例4,5、および実施例4,5の蛍光体を用いて、前述と同様の手法により投写管を作製し、それらの特性を比較した。相対輝度値は、比較例4を基準(100)として求めた。各投写管の特性を、下記表4にまとめる。
【0059】
【表4】
Figure 2005008704
【0060】
表4に示されるように、実施例4,5ではスポット径が160μm以下であるのに対し、比較例4では220μmを越えている。これは、蛍光体の形状に起因するものであり、球状蛍光体を用いることにより分解能が飛躍的に向上することがわかる。
【0061】
さらに、比較例5と実施例4,5とを比較すると、実施例では、約10%の輝度改善効果が得られ、輝度維持率も約5%程度向上している。比較例5では、組成比(x値)が1.011≦x≦1.090の範囲から外れているからである。しかも、比較例5は、YSi相の合計異相率が6.8%であるために、輝度維持率(寿命)特性が劣っている。
【0062】
(比較例6,7、実施例6,7)
(長径/短径)比が1.40で、平均粒径6.1μmの(Y,Tb,Ce)・xSiO蛍光体を比較例6とした。(長径/短径)比が1.40なので、この粒子は球状ではない。また、Tb濃度は4原子%であり、Ce濃度は0.1原子%であった。この蛍光体に含まれるSiO組成はx=1.010であった。異相に関しては、Y相が3.5%、γ−YSi相が3.1%、δ−YSi相が1.2%で、β−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0063】
比較例6の蛍光体に、比較例3と同様の手法により球状化処理および熱処理を施して、比較例7の球状蛍光体を作製した。この蛍光体の(長径/短径)比は1.12であり、平均粒径は6.7μmであった。また、Tb濃度は4原子%であり、Ce濃度は0.1原子%であった。この蛍光体のICP発光分析を行なったところ、この蛍光体に含まれるSiO組成はx=1.001であった。異相に関しては、Y相が4.3%、γ−YSi相が2.7%、δ−YSi相が0.5%で、β−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0064】
一方、共沈法により(Y,Tb,Ce)を合成し、SiOとともに原料として用いて、フラックスを用いる方法により(Y,Tb,Ce)・xSiO蛍光体を作製した。具体的には、平均粒径が6.2μm、(長径/短径)比が1.51、SiO組成がx=1.102である(Y,Tb,Ce)・xSiO蛍光体を作製した。
【0065】
この蛍光体を原料として、実施例1と同様の手法により球状化処理および熱処理を施して、実施例6の球状蛍光体を作製した。得られた蛍光体の(長径/短径)比は1.13であり、平均粒径は6.5μmであった。また、Tb濃度は4原子%であり、Ce濃度は0.1原子%であった。ICP発光分析の結果、SiO組成はx=1.082であった。異相に関しては、γ−YSi相が1.5%、δ−YSi相が0.9%であり、Y相およびβ−YSi相は0.1%未満で検出できなかった。
【0066】
また、平均粒径が5.7μm、(長径/短径)比が1.29、SiO組成がx=1.038であるテルビウム、セリウム付活ケイ酸イットリウム蛍光体を原料として用い、実施例1と同様の手法により球状化処理および熱処理を施して、実施例7の球状蛍光体を作製した。得られた蛍光体の(長径/短径)比は1.04であり、平均粒径は6.1μmであった。また、Tb濃度は4原子%であり、Ce濃度は0.1原子%であった。ICP発光分析の結果、SiO組成はx=1.013であった。異相に関しては、Y相およびYSi相は、いずれも0.1%未満で検出できなかった。
【0067】
比較例6,7、および実施例6,7の蛍光体の特性を下記表5にまとめる。
【0068】
【表5】
Figure 2005008704
【0069】
比較例6は、(長径/短径)比が1.2を越えており球状ではなく、比較例7はSiO組成比が本発明の範囲よりも少ない。
【0070】
次に、比較例6,7、および実施例6,7の蛍光体を用いて、前述と同様の手法により投写管を作製し、それらの特性を比較した。相対輝度値は、比較例6を基準(100)として求めた。各投写管の特性を、下記表6にまとめる。
【0071】
【表6】
Figure 2005008704
【0072】
表6に示されるように、実施例6,7ではスポット径が160μm以下であるのに対し、比較例6では220μm程度である。これは、蛍光体の形状に起因するものであり、球状蛍光体を用いることにより分解能が飛躍的に向上することがわかる。
【0073】
さらに、比較例7と実施例6,7とを比較すると、実施例では、約13%の輝度改善効果が得られ、輝度維持率も約6%程度向上している。比較例5では、組成比(x値)が1.001と、1.011≦x≦1.090の範囲から外れているからである。しかも、比較例5は、Y相の異相率が4.3%であるために、輝度および輝度維持率(寿命)特性が劣っている。
【0074】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の一態様によれば、高電流密度励起下での良好な輝度飽和特性、温度特性、および高分解能を維持しつつ、輝度および電子線照射による輝度劣化特性を更に良好に改善したケイ酸イットリウム球状蛍光体が提供される。本発明の他の態様によれば、デジタルテレビに対応し得る高解像度の陰極線管が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる投写管の概略断面図。
【符号の説明】
1…フェースプレート,2…蛍光膜,3…アルミニウム膜,4…電子銃,5…アノード。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a phosphor, and more particularly to a phosphor suitable for a cathode ray tube, particularly a projection tube.
[0002]
[Prior art]
As a large-screen television for general home use, a CRT-type projection display which is superior in price is widely used. This is a display of a system that uses three red, green and blue monochrome CRTs (projection tubes) to enlarge and project an image of the projection tube on a screen via a lens system. In order to realize an image with a large screen and higher brightness, a high voltage and a high current are applied to a fluorescent screen of a projection tube used in this display. Therefore, the following characteristics are required for the phosphor constituting the phosphor screen.
[0003]
First, the phosphor applied to the inner surface of the projection tube is required to have a luminance current saturation characteristic in which the luminance is not saturated even when a high current is passed. Next, it is necessary to stably emit light with high brightness even at high temperatures. That is, since a high-power electron beam is incident on the fluorescent screen of the projection tube, energy not used for light emission is converted into heat, and the phosphor forming the fluorescent screen is heated to 100 ° C. or higher. For this reason, the phosphor is required to be less susceptible to a decrease in luminance even at high temperatures. Furthermore, even if it is used under such a large current application condition, crystal breakdown is unlikely to occur and a phosphor having a stable crystal structure is required.
[0004]
The brightness of the projection tube depends on the luminous efficiency of the phosphor, but is also affected by the film quality of the phosphor screen such as the thickness, packing density, and smoothness of the phosphor screen. On the other hand, the resolution depends on the size of light scattering in the phosphor screen, and is affected by the size of the phosphor particles, the thickness of the phosphor screen, the packing density, and the like.
[0005]
Incidentally, it has been proposed to produce a spherical phosphor by a thermal plasma method (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3). These spherical phosphors can form fluorescent films with high packing density due to the good shape and dispersibility of the individual phosphor particles, improving resolution when used on the phosphor screen of projection tubes can do.
[0006]
A typical phosphor used in a projection tube is red with europium activated yttrium oxide (Y) due to luminance and luminance saturation characteristics under high current density excitation. 2 O 3 : Eu), green is terbium-activated yttrium silicate (Y 2 SiO 5 : Tb), and the blue color is silver activated zinc sulfide (ZnS: Ag). In particular, since the green phosphor has the largest contribution to the luminance of the color screen among these, the above-described characteristics are regarded as important.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-8-109375
[0008]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-43672
[0009]
[Patent Document 3]
JP 2002-105450 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the future digital television era, a higher-definition projection tube is required, and the number of scanning lines increases, the scanning lines become thinner, and the excitation current density of the phosphor increases. For this reason, the luminance life characteristics of current yttrium silicate spherical phosphors are becoming insufficient. There is a need for a yttrium silicate spherical phosphor that can improve the luminance life characteristics and has higher luminance than the present one.
[0011]
Accordingly, the present invention provides a yttrium silicate spherical phosphor that further improves the luminance and luminance degradation characteristics due to electron beam irradiation while maintaining good luminance saturation characteristics, temperature characteristics, and high resolution under high current density excitation. The purpose is to provide.
[0012]
It is another object of the present invention to provide a high-resolution cathode ray tube that can be applied to a digital television.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The yttrium silicate spherical phosphor according to one embodiment of the present invention has a sphere having a (major axis / minor axis) ratio of 1.0 or more and 1.2 or less, an average particle diameter of 2 μm or more and 10 μm or less. It has the composition represented.
[0014]
(Y, Ln) 2 O 3 ・ XSiO 2 (1)
(In the general formula (1), Ln is at least one of Tb and Ce, and x is in the range of 1.011 ≦ x ≦ 1.090.)
A cathode ray tube according to an aspect of the present invention includes a screen including the above-described yttrium silicate spherical phosphor.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0016]
The inventors have determined that the composition of the yttrium silicate spherical phosphor, specifically SiO 2 2 As a result, the present inventors have found that there is an optimum composition ratio that deviates from the stoichiometric composition ratio, and thus achieved the present invention.
[0017]
The yttrium silicate spherical phosphor according to the embodiment of the present invention has a (major axis / minor axis) ratio of 1.0 to 1.2. If this ratio is greater than 1.2, more particles are no longer considered spherical, and the packing density of the phosphor screen is reduced. As a result, the desired sufficient light emission characteristics cannot be obtained mainly with respect to resolution. The ratio (major axis / minor axis) was defined as follows. First, a phosphor particle image is observed with a scanning electron microscope or the like, and a plurality of particles are selected at random. About each particle | grain, the largest diameter and the minimum diameter were measured, the ratio was calculated | required, and what averaged the ratio value about each particle | grain was defined as ratio (major axis / minor axis).
[0018]
The average particle size of the phosphor is specified to be 2 μm or more and 10 μm or less. If it is less than 2 μm, the luminance is lowered, and if it exceeds 10 μm, the image quality deteriorates, for example, the resolution is lowered when used in a projection tube. As the definition of the particle size, the particle size when the integrated distribution curve obtained from the particle size distribution takes a value of 50%, that is, the 50% size was adopted. Specifically, a 50% diameter measured by a LA-910W type particle size distribution measuring apparatus manufactured by Horiba Seisakusho using a laser diffraction method is used.
[0019]
Furthermore, the spherical phosphor according to the embodiment of the present invention has a composition represented by the general formula (1).
[0020]
As long as it shows the same crystal structure as yttrium silicate, a part of yttrium (Y) may be substituted with at least one rare earth element such as gadolinium (Gd), lanthanum (La), or lutetium (Lu). . Even when substituted with such elements, (Y, Ln) 2 O 3 ・ XSiO 2 The light emission characteristics and effects similar to the above can be expected, so substantially (Y, Ln) 2 O 3 ・ XSiO 2 Can be regarded as the same.
[0021]
The emission color of the phosphor is determined according to the element contained as the activator Ln. For example, in the case of terbium (Tb), it becomes a green light emitting phosphor, and in the case of cerium (Ce), it becomes a blue light emitting phosphor. Further, when terbium (Tb) and cerium (Ce) are simultaneously activated, a green light emitting phosphor is obtained.
[0022]
In the yttrium silicate spherical phosphor according to the embodiment of the present invention, the SiO 2 rather than the stoichiometric ratio. 2 Is contained in excess. Specifically, SiO 2 Is defined within the range of 1.011 ≦ x ≦ 1.090.
[0023]
Conventional Y 2 O 3 Powder and SiO 2 When producing yttrium silicate by high-temperature solid phase reaction with powder, 2 If the composition is excessive, P.I. J. et al. Born et al. : J. Mater. Sci. Let. 4, 97 (1985), inevitably disilicate [(Y, Ln) in the phosphor. 2 Si 2 O 7 ] Is generated. On the contrary, SiO 2 In the case where the amount is too small, (Y, Ln) is unavoidable in the phosphor. 2 O 3 A phase is formed.
[0024]
That is, when x = 0.980, (Y, Ln) is 2% or more. 2 O 3 When a phase is formed and x = 1.010, 1% or more (Y, Ln) 2 Si 2 O 7 A phase is generated in proportion to the value of x.
[0025]
The present inventors have found that when a spherical yttrium silicate phosphor is produced, a phase different from the conventional one is generated. That is, when x = 1.000 which is a stoichiometric composition, (Y, Ln) 2 O 3 A phase was formed, and when x = 1.01, the heterogeneous phase was significantly reduced, and when x = 1.02, the heterogeneous phase was most decreased. Further, up to x = 1.090, (Y, Ln) than a normal phosphor 2 Si 2 O 7 There is little increase in phase. More preferably, x is 1.050 or less. Furthermore, the inventors have determined that this (Y, Ln) 2 O 3 The phase has also been found to have a very detrimental effect on the luminance and lifetime properties of the phosphor. (Y, Ln) 2 Si 2 O 7 The phase also adversely affects the luminance and lifetime properties of the yttrium silicate spherical phosphor, but (Y, Ln) 2 O 3 Not as much as the phase.
[0026]
Based on these findings, SiO of the yttrium silicate spherical phosphor according to the embodiment of the present invention 2 The composition (x) was defined within the range of 1.011 ≦ x ≦ 1.090. In addition, SiO 2 The composition of can be calculated as the atomic ratio of Y, Ln and Si by measuring the amounts of Y, Ln and Si by ICP emission analysis.
[0027]
Inevitable Y 2 O 3 The heterogeneous ratio of the phase is preferably 3% or less, and β-Y 2 Si 2 O 7 , Γ-Y 2 Si 2 O 7 , And δ-Y 2 Si 2 O 7 It is preferable that the total amount of the different phase ratios of the phases is 5% or less. The ratio of such a different phase can be defined as follows by the intensity ratio of the X-ray diffraction lines when measured with Cu-Kα rays.
[0028]
In JCPDS card, γ-Y 2 Si 2 O 7 Then, the diffraction line of d = 3.099 mm (corresponding to the diffraction line of (121) according to the JCPDS card) intensity Y 2 SiO 5 Is calculated as a ratio to the diffraction line intensity of d = 2.912A corresponding to (402). δ-Y 2 Si 2 O 7 Then, β = Y of d = 2.872 mm (corresponding to the diffraction line (221) according to the JCPDS card). 2 Si 2 O 7 Then, it is calculated as the diffraction line intensity ratio of d = 3.219 (corresponding to the diffraction line (021) according to the JCPDS card). In addition, the above β, γ, δ-Y 2 Si 2 O 7 It is clear that a part of yttrium can be substituted with another rare earth element such as an activator in view of the generation process.
[0029]
The spherical phosphor having the shape and average particle diameter as described above can be manufactured by a thermal plasma method or the like. Specifically, for example, a non-spherical yttrium silicate phosphor having a (major axis / minor axis) ratio of 1.25 to 1.5 is used as a raw material, and spheroidizing treatment is performed using high-frequency thermal plasma. Thereafter, heat treatment is performed in an argon atmosphere to obtain a yttrium silicate spherical phosphor having a predetermined shape, average particle diameter, and composition.
[0030]
The yttrium silicate spherical phosphor according to the embodiment of the present invention has a SiO 2 rather than a stoichiometric composition. 2 Is excessively contained, it was possible to obtain a phosphor screen having higher luminance than conventional yttrium silicate phosphors, stable luminance deterioration characteristics, and long life.
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
[0032]
(Comparative Examples 1-3, Examples 1-3)
(Y, Tb) having a (major axis / minor axis) ratio of 1.42 and an average particle diameter of 6.7 μm 2 O 3 ・ XSiO 2 The phosphor was set as Comparative Example 1. Since the (major axis / minor axis) ratio is 1.42, the particles are not spherical. The Tb concentration was 4 atomic%. When composition analysis was performed by ICP emission analysis, SiO in the phosphor of Comparative Example 1 was analyzed. 2 The composition was x = 1.003. In addition, as a result of X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays, this phosphor contains Y 2 O 3 4% phase, γ-Y 2 Si 2 O 7 2% phase, δ-Y 2 Si 2 O 7 It was confirmed that the phase contained 1%, but β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0033]
Next, (Y, Tb) having a (major axis / minor axis) ratio of 1.36 and an average particle diameter of 6.3 μm 2 O 3 ・ XSiO 2 The phosphor was designated as Comparative Example 2. Since the (major axis / minor axis) ratio is 1.36, this particle is also not spherical. The Tb concentration was 4 atomic%. Composition analysis by ICP emission analysis was performed. 2 The composition was x = 1.105. Further, as a result of X-ray diffraction measurement by Cu-Kα ray, this phosphor contains γ-Y 2 Si 2 O 7 5% phase, δ-Y 2 Si 2 O 7 Phase is 3%, β-Y 2 Si 2 O 7 It was confirmed that the phase contained 1%, but Y 2 O 3 The phase was not detectable below 0.1%.
[0034]
Further, the phosphor of Comparative Example 1 was spheroidized by high-frequency thermal plasma, and heat-treated at 1600 ° C. for 5 hours in an argon atmosphere to produce the spherical phosphor of Comparative Example 3. This phosphor had a (major axis / minor axis) ratio of 1.08 and an average particle diameter of 7.1 μm. The Tb concentration was 4 atomic%. When ICP emission analysis was performed, SiO 2 The composition was x = 0.992. In addition, as a result of X-ray diffraction measurement using Cu-Kα rays, this phosphor contains Y 2 O 3 Phase is 5%, γ-Y 2 Si 2 O 7 Phase is 1%, δ-Y 2 Si 2 O 7 It was confirmed that the phase contained 1%, but β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0035]
On the other hand, a phosphor different from Comparative Examples 1 and 2 was prepared as a raw material. Specifically, the average particle size is 5.9 μm, the (major axis / minor axis) ratio is 1.3, SiO 2 Using the terbium-activated yttrium silicate phosphor having a composition of x = 1.034 as a raw material, it was spheroidized by high-frequency thermal plasma, and was subjected to heat treatment at 1500 ° C. for 5 hours in an argon atmosphere. The body was made. The phosphor obtained had a (major axis / minor axis) ratio of 1.06 and an average particle diameter of 6.2 μm. The Tb concentration was 4 atomic%. When the ICP emission analysis of this phosphor was performed, SiO 2 The composition was x = 1.015. Further, as a result of X-ray diffraction measurement by Cu-Kα ray, Y 2 O 3 Phase and Y 2 Si 2 O 7 None of the phases were detectable below 0.1%.
[0036]
Average particle diameter is 6.1 μm, (major axis / minor axis) ratio is 1.5, SiO 2 Using a terbium-activated yttrium silicate phosphor having a composition of x = 1.043 as a raw material, spheroidizing treatment and heat treatment were performed in the same manner as in Example 1 to produce the spherical phosphor of Example 2. did. The phosphor obtained had a (major axis / minor axis) ratio of 1.05 and an average particle diameter of 6.5 μm. The Tb concentration was 4 atomic%. As a result of ICP emission analysis, SiO 2 The composition was x = 1.025. Further, as a result of X-ray diffraction measurement by Cu-Kα ray, γ-Y 2 Si 2 O 7 The phase was confirmed to be 1.3%, but Y 2 O 3 Phase, δ-Y 2 Si 2 O 7 Phase, β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0037]
Average particle size is 5.7 μm, (major axis / minor axis) ratio is 1.45, SiO 2 Using a terbium-activated yttrium silicate phosphor having a composition of x = 1.102 as a raw material, spheroidizing treatment and heat treatment were performed in the same manner as in Example 1 to produce the spherical phosphor of Example 3 did. The obtained phosphor (ratio of major axis / minor axis 9 was 1.08, average particle size was 6.3 μm, and Tb concentration was 4 atomic%. As a result of ICP emission analysis, SiO 2 The composition was x = 1.087. Further, as a result of X-ray diffraction measurement by Cu-Kα ray, γ-Y 2 Si 2 O 7 Phase is 1.5%, δ-Y 2 Si 2 O 7 The phase was confirmed to be 1% but Y 2 O 3 Phase, β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0038]
The characteristics of the phosphors of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 3 are summarized in Table 1 below.
[0039]
[Table 1]
Figure 2005008704
[0040]
Comparative Examples 1 and 2 have a (major axis / minor axis) ratio exceeding 1.2 and are not spherical. Comparative Example 3 is SiO 2 2 Under composition.
[0041]
Next, projection tubes were prepared using the phosphors of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 3, and their characteristics were compared.
[0042]
First, a fluorescent film was formed in a 7 inch diagonal glass bulb by a sedimentation method using an aqueous barium solution and water glass. At this time, 1cm 2 The coating amount per unit was 4.0 mg. Next, an aluminum film having a thickness of about 0.2 μm was formed by vapor deposition. Further, the projection tube is completed by attaching the anode and the electron gun.
[0043]
A schematic diagram showing the configuration of the projection tube thus obtained is shown in FIG. As shown in the figure, a fluorescent film 2 and an aluminum film 3 serving as a reflective film are sequentially formed on the inner surface of the face plate 1. In addition, an electron gun 4 is provided via an anode 5 to irradiate the fluorescent film 2 with an electron beam.
[0044]
As the characteristics of the projection tube, the spot diameter, relative luminance, and luminance maintenance rate were examined.
[0045]
The resolution was evaluated by applying an acceleration voltage of 32 kV to the projection tube and measuring the spot diameter (5% width). The smaller the spot diameter, the better the resolution. As for the luminance characteristics, the luminance when a raster was drawn with a beam current of 3.5 mA was measured, and the relative luminance was obtained on the basis of the luminance of the projection tube using the phosphor of Comparative Example 1.
[0046]
Further, the luminance maintenance ratio was obtained as follows, and the life characteristics of the fluorescent film were judged. Specifically, an acceleration voltage of 32 kV was applied, and a 10 Hr raster was drawn with a beam current of 1 mA. At this time, the luminance was measured immediately after the current irradiation and 10 hours after the current irradiation, and the luminance maintenance rate after the irradiation compared with the current irradiation was defined as the lifetime of the fluorescent film. The longer the luminance maintenance rate after irradiation, the longer the lifetime. The characteristics of each projection tube are summarized in Table 2 below.
[0047]
[Table 2]
Figure 2005008704
[0048]
As shown in Table 2, in Examples 1 to 3, the spot diameter is 150 μm or less, while in Comparative Examples 1 and 2, it exceeds 220 μm. This is due to the shape of the phosphor, and it can be seen that the resolution is dramatically improved by using the spherical phosphor.
[0049]
Further, when Comparative Example 3 and Examples 1 to 3 are compared, in the example, a brightness improvement effect of 8 to 15% or more is obtained, and the life characteristics are also improved by 8 to 10% or more. In Comparative Example 3, SiO 2 This is because the composition ratio (x value) is 0.992, which is out of the range of 1.011 ≦ x ≦ 1.090. Moreover, Comparative Example 3 is Y 2 O 3 Since the heterogeneous ratio of the phases is 5%, the luminance and luminance maintenance rate (life) characteristics are inferior to those of the examples.
[0050]
(Comparative Examples 4 and 5, Examples 4 and 5)
(Y, Ce) having a (major axis / minor axis) ratio of 1.38 and an average particle diameter of 5.8 μm 2 O 3 ・ XSiO 2 The phosphor was designated as Comparative Example 4. Since the (major / minor) ratio is 1.38, the particles are not spherical. The Ce concentration was 0.1 atomic%. Composition analysis by ICP emission analysis was performed. As a result, SiO in the phosphor of Comparative Example 4 2 The composition was x = 1.103. Further, as a result of X-ray diffraction measurement by Cu-Kα ray, this phosphor contains γ-Y 2 Si 2 O 7 Phase 4.2%, δ-Y 2 Si 2 O 7 The phase was confirmed to be 3.2% but Y 2 O 3 Phase and β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0051]
The phosphor of Comparative Example 4 was subjected to spheronization treatment and heat treatment in the same manner as in Comparative Example 3 to produce the spherical phosphor of Comparative Example 5. The phosphor had a (major axis / minor axis) ratio of 1.05 and an average particle diameter of 6.3 μm. The Ce concentration was 0.1 atomic%. When ICP emission analysis was performed, SiO 2 The composition was x = 1.097. Further, as a result of X-ray diffraction measurement by Cu-Kα ray, this spherical phosphor contains γ-Y 2 Si 2 O 7 3.8% phase, δ-Y 2 Si 2 O 7 It was confirmed that 3% of the phase was contained. 2 O 3 Phase and β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0052]
On the other hand, by coprecipitation method (Y, Ce) 2 O 3 And SiO 2 And using a flux as a raw material, (Y, Ce) 2 O 3 ・ XSiO 2 A phosphor was prepared. Specifically, the average particle size is 6.1 μm, (major axis / minor axis) ratio is 1.42, SiO 2 2 The composition is x = 1.039 (Y, Ce) 2 O 3 ・ XSiO 2 A phosphor was prepared.
[0053]
Using this phosphor as a raw material, a spheroidizing treatment and a heat treatment were performed in the same manner as in Example 1 to produce a spherical phosphor of Example 4. The phosphor obtained had a (major axis / minor axis) ratio of 1.10 and an average particle diameter of 6.5 μm. The Ce concentration was 0.1 atomic%. As a result of ICP emission analysis, SiO 2 The composition was x = 1.015. When the heterogeneous ratio contained in this phosphor was analyzed, Y 2 O 3 Phase and Y 2 Si 2 O 7 None of the phases were detectable below 0.1%.
[0054]
Further, the average particle diameter is 5.9 μm, the (major axis / minor axis) ratio is 1.42, SiO 2 2 Using a cerium-activated yttrium silicate phosphor having a composition of x = 1.097 as a raw material, a spheroidizing treatment and a heat treatment were performed in the same manner as in Example 1 to produce a spherical phosphor of Example 5. The phosphor obtained had a (major axis / minor axis) ratio of 1.06 and an average particle diameter of 6.2 μm. The Ce concentration was 0.1 atomic%. As a result of ICP emission analysis, SiO 2 The composition was x = 1.079. Furthermore, when the heterogeneous ratio contained in this phosphor was analyzed, the heterogeneous ratio contained in this spherical phosphor was γ-Y 2 Si 2 O 7 1% phase, δ-Y 2 Si 2 O 7 Phase is 1%, Y 2 O 3 Phase and β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0055]
The characteristics of the phosphors of Comparative Examples 4 and 5 and Examples 4 and 5 are summarized in Table 3 below.
[0056]
[Table 3]
Figure 2005008704
[0057]
Comparative Example 4 has a (major axis / minor axis) ratio exceeding 1.2 and is not spherical, and Comparative Example 5 is SiO 2. 2 Excess composition.
[0058]
Next, using the phosphors of Comparative Examples 4 and 5 and Examples 4 and 5, a projection tube was produced by the same method as described above, and their characteristics were compared. The relative luminance value was obtained with Comparative Example 4 as a reference (100). The characteristics of each projection tube are summarized in Table 4 below.
[0059]
[Table 4]
Figure 2005008704
[0060]
As shown in Table 4, in Examples 4 and 5, the spot diameter is 160 μm or less, while in Comparative Example 4, it exceeds 220 μm. This is due to the shape of the phosphor, and it can be seen that the resolution is dramatically improved by using the spherical phosphor.
[0061]
Further, when the comparative example 5 is compared with the examples 4 and 5, in the example, the luminance improvement effect of about 10% is obtained, and the luminance maintenance rate is also improved by about 5%. This is because in Comparative Example 5, the composition ratio (x value) is out of the range of 1.011 ≦ x ≦ 1.090. Moreover, Comparative Example 5 is Y 2 Si 2 O 7 Since the total phase ratio of the phases is 6.8%, the luminance maintenance factor (life) characteristic is inferior.
[0062]
(Comparative Examples 6 and 7, Examples 6 and 7)
(Y, Tb, Ce) having a (major axis / minor axis) ratio of 1.40 and an average particle diameter of 6.1 μm 2 O 3 ・ XSiO 2 The phosphor was designated as Comparative Example 6. Since the (major axis / minor axis) ratio is 1.40, the particles are not spherical. Moreover, Tb density | concentration was 4 atomic% and Ce density | concentration was 0.1 atomic%. SiO contained in this phosphor 2 The composition was x = 1.010. For different phases, Y 2 O 3 Phase is 3.5%, γ-Y 2 Si 2 O 7 3.1% phase, δ-Y 2 Si 2 O 7 The phase is 1.2% and β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0063]
The phosphor of Comparative Example 6 was subjected to spheronization treatment and heat treatment in the same manner as in Comparative Example 3 to produce the spherical phosphor of Comparative Example 7. This phosphor had a (major axis / minor axis) ratio of 1.12 and an average particle diameter of 6.7 μm. Moreover, Tb density | concentration was 4 atomic% and Ce density | concentration was 0.1 atomic%. When the ICP emission analysis of this phosphor was performed, the SiO contained in this phosphor was analyzed. 2 The composition was x = 1.001. For different phases, Y 2 O 3 Phase is 4.3%, γ-Y 2 Si 2 O 7 2.7% phase, δ-Y 2 Si 2 O 7 The phase is 0.5% and β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0064]
On the other hand, by coprecipitation method (Y, Tb, Ce) 2 O 3 Is synthesized into SiO 2 (Y, Tb, Ce) 2 O 3 ・ XSiO 2 A phosphor was prepared. Specifically, the average particle size is 6.2 μm, (major axis / minor axis) ratio is 1.51, SiO 2 2 The composition is x = 1.102 (Y, Tb, Ce) 2 O 3 ・ XSiO 2 A phosphor was prepared.
[0065]
Using this phosphor as a raw material, a spheroidizing treatment and a heat treatment were performed in the same manner as in Example 1 to produce a spherical phosphor of Example 6. The phosphor obtained had a (major axis / minor axis) ratio of 1.13 and an average particle diameter of 6.5 μm. Moreover, Tb density | concentration was 4 atomic% and Ce density | concentration was 0.1 atomic%. As a result of ICP emission analysis, SiO 2 The composition was x = 1.082. For heterogeneous phase, γ-Y 2 Si 2 O 7 Phase is 1.5%, δ-Y 2 Si 2 O 7 The phase is 0.9% and Y 2 O 3 Phase and β-Y 2 Si 2 O 7 The phase was not detectable below 0.1%.
[0066]
Further, the average particle diameter is 5.7 μm, the (major axis / minor axis) ratio is 1.29, SiO 2 2 Using the terbium and cerium activated yttrium silicate phosphors whose composition is x = 1.038 as raw materials, spheroidizing treatment and heat treatment were performed in the same manner as in Example 1 to produce the spherical phosphor of Example 7 did. The phosphor obtained had a (major axis / minor axis) ratio of 1.04 and an average particle diameter of 6.1 μm. Moreover, Tb density | concentration was 4 atomic% and Ce density | concentration was 0.1 atomic%. As a result of ICP emission analysis, SiO 2 The composition was x = 1.003. For different phases, Y 2 O 3 Phase and Y 2 Si 2 O 7 None of the phases were detectable below 0.1%.
[0067]
The characteristics of the phosphors of Comparative Examples 6 and 7 and Examples 6 and 7 are summarized in Table 5 below.
[0068]
[Table 5]
Figure 2005008704
[0069]
Comparative Example 6 has a (major axis / minor axis) ratio exceeding 1.2 and is not spherical, and Comparative Example 7 is SiO 2. 2 The composition ratio is less than the range of the present invention.
[0070]
Next, using the phosphors of Comparative Examples 6 and 7 and Examples 6 and 7, projection tubes were produced by the same method as described above, and their characteristics were compared. Relative luminance values were determined using Comparative Example 6 as a reference (100). The characteristics of each projection tube are summarized in Table 6 below.
[0071]
[Table 6]
Figure 2005008704
[0072]
As shown in Table 6, in Examples 6 and 7, the spot diameter is 160 μm or less, while in Comparative Example 6, it is about 220 μm. This is due to the shape of the phosphor, and it can be seen that the resolution is dramatically improved by using the spherical phosphor.
[0073]
Further, comparing the comparative example 7 with the examples 6 and 7, in the example, the luminance improvement effect of about 13% is obtained, and the luminance maintenance rate is also improved by about 6%. In Comparative Example 5, the composition ratio (x value) is 1.001, which is out of the range of 1.011 ≦ x ≦ 1.090. Moreover, Comparative Example 5 is Y 2 O 3 Since the heterogeneous ratio of the phases is 4.3%, the luminance and luminance maintenance ratio (life) characteristics are inferior.
[0074]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to one aspect of the present invention, while maintaining good brightness saturation characteristics, temperature characteristics, and high resolution under high current density excitation, brightness and brightness degradation characteristics due to electron beam irradiation are maintained. A further improved yttrium silicate spherical phosphor is provided. According to another aspect of the present invention, a high-resolution cathode ray tube capable of supporting a digital television is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a projection tube according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Face plate, 2 ... Fluorescent film, 3 ... Aluminum film, 4 ... Electron gun, 5 ... Anode.

Claims (4)

(長径/短径)比が1.0以上1.2以下の球状を呈し、平均粒径が2μm以上10μm以下であり、下記化学式で表わされる組成を有することを特徴とするケイ酸イットリウム球状蛍光体。
(Y,Ln)・xSiO (1)
(上記一般式(1)中、LnはTbおよびCeの少なくとも1種類であり、xは1.011≦x≦1.090の範囲内である。)
Yttrium silicate spherical fluorescence having a (major axis / minor axis) ratio of 1.0 to 1.2, an average particle size of 2 to 10 μm, and a composition represented by the following chemical formula body.
(Y, Ln) 2 O 3 .xSiO 2 (1)
(In the general formula (1), Ln is at least one of Tb and Ce, and x is in the range of 1.011 ≦ x ≦ 1.090.)
相の異相率が3%以下であることを特徴とする請求項1記載のケイ酸イットリウム球状蛍光体。 2. The yttrium silicate spherical phosphor according to claim 1, wherein a heterogeneous ratio of the Y 2 O 3 phase is 3% or less. β−YSi,γ−YSi,およびδ−YSi相の異相率の合計量が5%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のケイ酸イットリウム球状蛍光体。The total amount of heterogeneous ratios of β-Y 2 Si 2 O 7 , γ-Y 2 Si 2 O 7 , and δ-Y 2 Si 2 O 7 phases is 5% or less. Yttrium silicate spherical phosphor described in 1. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のケイ酸イットリウム球状蛍光体を備えたスクリーンを具備することを特徴とする陰極線管。A cathode ray tube comprising a screen comprising the yttrium silicate spherical phosphor according to any one of claims 1 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105780120A (en) * 2016-01-29 2016-07-20 陕西科技大学 A kind of Y2Si2O7 whisker and preparation method thereof
CN105780104A (en) * 2016-01-29 2016-07-20 陕西科技大学 A kind of Yb2Si2O7 whisker and preparation method thereof

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