JP2000034480A - 蓄光性蛍光体 - Google Patents

蓄光性蛍光体

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JP2000034480A
JP2000034480A JP10286520A JP28652098A JP2000034480A JP 2000034480 A JP2000034480 A JP 2000034480A JP 10286520 A JP10286520 A JP 10286520A JP 28652098 A JP28652098 A JP 28652098A JP 2000034480 A JP2000034480 A JP 2000034480A
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afterglow
phosphorescent phosphor
phosphor
alkaline earth
afterglow luminance
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Ketsu Fu
杰 傅
Yasuo Ochi
康雄 越智
Susumu Uehara
進 上原
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Ohara Inc
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    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K11/7783Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/7797Borates

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のアルミン酸塩蛍光体よりも、高残光輝
度でありながら、長残光時間をも実現した、蓄光性蛍光
体を提供する。 【解決手段】2価のユーロピウムで賦活され、その化学
組成式がRO・a(Al 1-xGax23・bMnm・c
23・dEu2+(但し、RはBa,Sr,Ca,Mg
等のアルカリ土類金属およびZnからなる群から選ばれ
る少なくとも1種以上であり、MはY,Sc,Siの中
から選ばれる少なくとも一種以上である)で示され、
a,b,c,d,e,xはそれぞれ0.3≦a≦8,0
<b≦0.2,0.001≦c≦0.3,0.001≦
d≦0.3,0≦x<1.0,の範囲にあることを特徴
とする蓄光性蛍光体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学組成式がRO
・a(Al1-xGax)23・bMmn・cB23・dE
2+(ただし、RはBa,Sr,Ca,Mg等のアルカ
リ土類金属およびZnからなる群から選ばれる少なくと
も1種であり、MはY,Sc,Siの中から選ばれる1
種以上である)で示され、残光輝度が高く、残光時間の
長い、さらに発光波長の多様な、新規な蓄光性蛍光体に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】蛍光とは、物質が外部からの刺激(励
起)によって可視域付近の光を発する現象であり、蛍光
灯,放電ランプ,CRT(Cathode Ray T
ube)いわゆるブラウン管などの発光がこれにあた
る。蛍光を発する物質を蛍光体というが、励起停止後に
目に感じられる程度の時間(0.1s程度)の蛍光の場
合を燐光と呼ぶ。そして残光時間が室温で数時間に及ぶ
ような長残光性を持つ蛍光体を、蓄光性蛍光体と呼んで
いる。
【0003】このような蓄光性蛍光体としては、硫化物
系と酸化物系が知られている。ZnS:Cuは数十年前
に実用化された代表的な硫化物系蓄光性蛍光体である。
しかし残光時間がせいぜい3時間程度で短いという問題
点があり、さらに日光に含まれる紫外線ならびに大気中
の水分により、ZnS+H2O→Zn+H2Sの形に分解
されて粒子自体が黒化し、短期間で残光輝度が著しく低
下するという致命欠点を有している。そのため、これら
の蓄光体は主に夜光時計や屋内の夜間表示など非常に限
られた用途に限定されていた。
【0004】一方、酸化物系蓄光性蛍光体としてm(S
1-xEux)O・nAl23・yB23(中国特許:C
N1053807A)や、4(Sr,Eu)O・7Al2
3(Chines journal of lumi
nescence,12(1991)144.)が報告
されているが、残光輝度および残光時間はまだ不十分で
あり、なかなか実用化できないのが現状である。
【0005】しかし、これら酸化物は、優れた化学耐久
性と耐光性を有するので、その残光特性を更に高めるこ
とができれば、既存の夜光時計や屋内の夜間表示などの
狭い範囲の用途に加えて、防災標識,位置認識用危険防
止の表示,装飾品等、幅広い用途が期待される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決すべく、残光輝度と残光時間を同時に向上させた、E
2+で賦活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩系蓄光
性蛍光体を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、既存の E
2+で賦活されたアルカリ土類金属アルミン酸塩系蛍光
体について鋭意試験研究を行った結果、これらの蛍光体
に酸化イットリウム,酸化スカンジウム,酸化珪素の中
から選ばれる少なくとも1種以上を含有させることによ
って、上記目的を達成することを見いだし、本発明をな
すに至った。
【0008】すなわち、請求項1に記載の発明は、化学
組成式がRO・a(Al1-xGax 23・bMmn・c
23・dEu2+(ただし、RはBa,Sr,Ca,M
g等のアルカリ土類金属およびZnからなる群から選ば
れる少なくとも1種以上であり、MはY,Sc,Siの
中から選ばれる少なくとも1種以上ある)で示され、
a,b,c,d,xはそれぞれ0.3≦a≦8,0<b
≦0.2,0.001≦c≦0.3,0.001≦d≦
0.3,0≦x<1.0の範囲にあることを特徴とする
蓄光性蛍光体である。
【0009】本発明の蓄光性蛍光体において、Al23
はホスト結晶を構成する必須な成分であり、その組成比
を表すaが0.3〜8の範囲で残光特性を発揮するが、
その以外の範囲では残光特性が認められない。
【0010】Y23,Sc23,SiO2は残光に寄与
するキャリアトラップの生成促進あるいは安定化に寄与
する働きをするため、残光輝度と残光時間の向上になく
てはならない成分であり、その組成比を表すbが0<b
≦0.2の範囲で残光特性の向上に最も効果的である。
【0011】cはB23の組成比を示すもので、それが
0.001〜0.3の範囲で残光輝度の増大に効果があ
る。
【0012】dは賦活剤Eu2+の濃度を示すもので、
0.001〜0.3の範囲である。dが0.001未満
では光吸収が悪く、肉眼で認識できるほどの残光輝度が
得られず、逆に0.3を越えると濃度消光を起こし、残
光輝度が低下する。
【0013】xはAlをGaで置換するときの置換率を
示すもので、その置換は100%でも可能であるが、よ
り良好な残光特性を得ようとするならば、x<0.5の
範囲が好ましく、特に好ましくはx<0.2の範囲であ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の蓄光性蛍光体は以下の焼
結法で合成することができる。まず、本発明の蓄光性蛍
光体の原料として、アルカリ土類金属酸化物(RO)
または炭酸塩,硝酸塩,ハロゲン化等の高温で容易にR
2+に変化し得る化合物、酸化アルミニウム(Al
23)または硝酸塩,水酸化物,ハロゲン化等の高温で
容易にAl 3+に変化し得る化合物、酸化イットリウム
(Y23)または硝酸塩,ハロゲン化等の高温で容易に
3+に変化し得る化合物、酸化スカンジウム(Sc2
3)または硝酸塩,ハロゲン化等の高温で容易にSc
3+に変化し得る化合物、酸化珪素(SiO2)または
硝酸塩,ハロゲン化等の高温で容易にSi4+に変化し得
る化合物、酸化ユーロピウム(Eu23)または炭酸
塩,硝酸塩,ハロゲン化等の高温で容易にEu2+に変化
し得る化合物、等が用いられる。
【0015】上記原料を秤量し、十分に混合した後アル
ミナるつぼに入れて還元雰囲気で1100〜1600℃
で1〜10時間焼成する。組成によっては、得られた焼
成物を粉砕し、もう一度同じ条件で焼成する方法を採用
することも可能である。
【0016】また、本発明の蓄光性蛍光体を合成する際
に、フラックスとしてNH42PO 4等のリン化合物,
NH4F,NH4Cl,NH4Br等のハロゲン化物を添
加することができる。尚、その最適な添加量はmol%
で0.02〜8の範囲である。以下、本発明を具体的な
実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定
されたものではない。
【0017】
【実施例1】 CaCO3 7.27g Al23 7.41g Y23 0.03g H3BO3 0.18g Eu23 0.10g 上記の配合組成の原料を十分混合し、97N2+3H2
混合ガス気流中で1300℃:2時間焼成し、組成式C
aO・Al23・0.002Y23・0.02B23
0.004Eu23からなる蓄光性蛍光体を得た。図1
に示すように、この蓄光性蛍光体は440nm付近にピ
ークを持つ発光特性を有し、目視で青色の発光が観察さ
れた。
【0018】図2は、青色蓄光性蛍光体CaO・Al2
3・bY23・0.02B23・0.004Eu23
の、励起停止5分後におけるY23の含有量に応じた、
相対残光輝度比を示す。b=0の組成は比較例(A)で
ある。残光輝度はD65光源(FL20S・D-EDL-
D65,東芝ライテック株式会社製)を200ルクスの
照度で30分間照射し、その後の残光輝度を輝度計で測
定したものである。相対残光輝度比は励起停止後、同じ
時間経過した時の本発明の残光輝度と比較例の残光輝度
との比を表すものである。
【0019】図3は、SiO2を含有させた青色蓄光性
蛍光体CaO・Al23・bSiO2・0.02B23
・0.004Eu23の、励起停止5分後におけるSi
2の含有量に応じた、相対残光輝度比を示す。b=0
の組成は比較例(A)である。
【0020】図2と図3から明らかなように、少量のY
23やSiO2を含有させた本発明の蓄光性蛍光体は、
従来の青色発光のアルミン酸塩蛍光体すなわち比較例
(A)に比べて、残光輝度が大きく向上した。
【0021】
【実施例2】 SrCO3 8.71g Al23 6.02g Y23 0.03g H3BO3 0.15g Eu23 0.10g 上記の配合組成の原料を十分混合し、97N2+3H2
混合ガス気流中で1350℃:2時間焼成し、組成式S
rO・Al23・0.002Y23・0.02B23
0.005Eu23からなる蓄光性蛍光体を得た。この
蓄光性蛍光体は、図4に示すように520nm付近にピ
ークを持つ発光特性を有し、目視で黄緑の発光が観察さ
れた。
【0022】図5は、黄緑色蓄光性蛍光体SrO・Al
23・bY23・0.02B23・0.005Eu23
の、励起停止5分後におけるY23の含有量に応じた、
相対残光輝度比を示す。b=0の組成は比較例(B)で
ある。
【0023】図5から、少量のY23を含有させた本発
明の蓄光性蛍光体は、Y23を含まない比較例(B)に
比べて、残光輝度が約3倍も高くなった。
【0024】実施例2と同じ方法でSc23を含有させ
た実施例3(組成:SrO・Al23・0.004Sc
23・0.02B23・0.006Eu23)と実施例
4(組成:SrO・Al23・0.008Sc23
0.02B23・0.006Eu23)を作製した。こ
れらの残光特性を、Sc23を含まない組成の残光特性
と共に図6に示した。この図より、少量のSc23を含
有させた本発明の蓄光性蛍光体の残光輝度と残光時間
は、Sc23を含まない比較例(C)に比べて、1桁以
上向上したことがわかる。
【0025】
【実施例5】 SrCO3 6.60g Al23 7.97g Y23 0.06g H3BO3 0.31g Eu23 0.07g 上記の配合組成の原料を十分混合し、97N2+3H2
混合ガス気流中で1450℃:2時間焼成し、組成式S
rO・1.75Al23・0.006Y23・0.06
23・0.004Eu23からなる蓄光性蛍光体を得
た。この蓄光性蛍光体は、図7に示すように490nm
付近にピークを持つ発光特性を有し、目視で青緑の発光
が観察された。
【0026】図8は、青緑色蓄光性蛍光体SrO・1.
75Al23・bY23・0.06B23・0.004
Eu23の、励起停止5分後におけるY23の含有量に
応じた、相対残光輝度比を示す。b=0の組成は比較例
(D)である。
【0027】図8から、少量のY23を含有させた本発
明の蓄光性蛍光体は、比較例(D)に比べて、残光輝度
が3.5倍くらい高くなることが明らかである。
【0028】実施例5と同様な方法で同じ発光色を有す
る実施例6〜12を作製した。実施例6,7がAl23
の一部をGa23に置換したもの、実施例8,9,10
はSrの一部をそれぞれMg,Ba,Znで置換したも
ので、特に実施例11はY23の変わりの原料としてY
3を用い、実施例12と実施例13はフラックス剤と
して、それぞれNH4F,NH4Clを用いたもので、実
施例14はフラックス材としてNH42PO4を用いた
ものである。表1にこれらの実施例の励起停止5分後に
おける相対残光輝度比を示す。いずれの組成においても
残光輝度の顕著な増大が認められた。
【0029】
【表1】
【0030】
【耐光性試験】蓄光性蛍光体は直接に太陽光にさらされ
使用される場合が多いので、太陽光,特にその中に含ま
れる紫外線に対して強くなければならない。そこで本発
明で得られた蛍光体について、JIS−K5671(発
光塗料の耐光性試験方法)にしたがって、耐光性試験を
行った。その結果、いずれの実施例においても残光輝度
の低下が認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の発光スペクトルである。
【図2】青色蓄光性蛍光体CaO・Al23・bY23
・0.02B23・0.004Eu23の、励起停止5
分後における、Y23の含有量に応じた、相対残光輝度
比を示すものである。
【図3】青色蓄光性蛍光体CaO・Al23・bSiO
2・0.02B23・0.004Eu23の、励起停止
5分後における、Y23の含有量に応じた、相対残光輝
度比を示すものである。
【図4】実施例2の発光スペクトルである。
【図5】黄緑色蓄光性蛍光体SrO・Al23・bY2
3・0.02B23・0.005Eu23の、励起停
止5分後における、Y23の含有量に応じた、相対残光
輝度比を示すものである。
【図6】実施例3,4及び比較例の残光特性である。
【図7】実施例5の発光スペクトルである。
【図8】青緑色蓄光性蛍光体SrO・1.75Al23
・bY23・0.06B23・0.004Eu23の、
励起停止5分後における、Y23の含有量に応じた、相
対残光輝度比を示すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 進 神奈川県相模原市小山1丁目15番30号 株 式会社オハラ内 Fターム(参考) 4H001 XA05 XA08 XA12 XA13 XA14 XA20 XA21 XA30 XA31 XA38 XA39 XA56 YA63

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2価のユーロピウムで賦活されたアルカ
    リ土類金属アルミン酸塩蓄光性蛍光体であり、その化学
    組成式がRO・a(Al1-xGax)23・bMmn・c
    23・dEu2+(ただし、RはBa,Sr,Ca,M
    g等のアルカリ土類金属およびZnからなる群から選ば
    れる少なくとも1種以上であり、MはY,Sc,Siの
    中から選ばれる少なくとも1種以上である)で示され、
    a,b,c,d,xはそれぞれ0.3≦a≦8,0<b
    ≦0.2,0.001≦c≦0.3,0.001≦d≦
    0.3,0≦x<1.0の範囲にあることを特徴とする
    蓄光性蛍光体。
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