JP2001107044A - 蛍光体およびその製造方法 - Google Patents

蛍光体およびその製造方法

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JP2001107044A
JP2001107044A JP28961699A JP28961699A JP2001107044A JP 2001107044 A JP2001107044 A JP 2001107044A JP 28961699 A JP28961699 A JP 28961699A JP 28961699 A JP28961699 A JP 28961699A JP 2001107044 A JP2001107044 A JP 2001107044A
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phosphor
powder
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average particle
europium
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Fumiyuki Shimizu
史幸 清水
Kazuo Nagashima
和郎 永島
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Shoei Co Ltd
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Shoei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光強度が大きく、残光特性に優れ、平均粒
径が5μm以下の微細な粉末でも発光特性の良好な蛍光
体または蓄光性蛍光体を提供する。 【解決手段】 下記一般式(1)で表されるEuで賦活
された蛍光体及びこれを噴霧熱分解法により製造する方
法。 【数1】 m(M1-p-q Eupq )O・n(Al1-xx23 ・ (Zra Tib Hfc )O2 (1) (式中、M:Mg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群
より選ばれた1種又は2種以上の元素 Q:Mn、Nb、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb、Luからなる群より選ばれた1
種又は2種以上の元素 0.0001≦p≦0.5 、0 ≦q≦0.5 、 0≦x≦1 、 0 ≦a≦1.0 、0 ≦b≦1.0 、0 ≦c≦1.0 、 a+b+c =1、 0.1≦m ≦3、0 ≦n<1.0 )

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光強度の大きい
新規な蛍光体に関する。また特に残光特性に優れた蓄光
性蛍光体に関する。更には、平均粒径が5μm以下の微
細な粉末でも発光特性の良好な、蓄光性蛍光体とその製
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、安定性の優れた酸化物系蛍光体と
して、例えば米国特許第3294699号に記載されて
いるような、アルカリ土類金属のアルミン酸塩等を母結
晶とし、これに賦活剤としてユウロピウムをドープした
ものが知られている。また最近、これに共賦活剤として
ネオジム、ジスプロシウム、テルビウム等の希土類元素
を添加した、長残光の蓄光材料が開発され、夜光塗料、
標識、表示素子等、種々の用途に用いられている。例え
ば特許第2543825号公報や特開平8−12777
2号公報にはユウロピウムで賦活したアルカリ土類金属
のアルミン酸塩タイプの蓄光体が、また特開平8−73
845号公報には更に硼素が添加された2価金属のアル
ミン酸塩系の蓄光体が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、新規な組成
で、発光強度の大きい蛍光体、更には残光特性に優れた
蓄光性蛍光体を提供することを目的とする。更にまた、
結晶性に優れ、平均粒径が5μm以下という微細な粉末
であっても発光特性の良好な、蛍光体または蓄光性蛍光
体を得ることを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、下式(1)で
表されるEuで賦活された蛍光体、
【0005】
【数2】 m(M1-p-q Eupq )O・n(Al1-xx23 ・ (Zra Tib Hfc )O2 (1) (式中、M:Mg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群
より選ばれた1種又は2種以上の元素 Q:Mn、Nb、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、H
o、Er、Tm、Yb、Luからなる群より選ばれた1
種又は2種以上の元素 0.0001≦p≦0.5 、0 ≦q≦0.5 、 0≦x≦1 、 0 ≦a≦1.0 、0 ≦b≦1.0 、0 ≦c≦1.0 、 a+b+c =1、 0.1≦m ≦3、0 ≦n<1.0 ) およびそれを噴霧熱分解法により製造する方法を要旨と
するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明は、ジルコニウム(Z
r)、チタン(Ti)およびハフニウム(Hf)から選
ばれる1種または2種以上の金属と、2価の金属元素
(M)とを含む複合酸化物を母結晶とし、賦活剤として
少なくともユウロピウム(Eu)を含む蛍光体である。
2価金属としては、マグネシウム(Mg)、カルシウム
(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)
から選ばれるアルカリ土類金属や亜鉛(Zn)が使用さ
れる。
【0007】母結晶は、例えばMg2 TiO4 、MgT
iO3 、MgTi25 、Ca3 Ti27 、CaTi
3 、CaZrTi27 、Sr2 ZrO4 、SrZr
3、SrTiO2 、Sr3 Ti27 、Sr2 TiO4
、BaTiO3 、BaTi 49 、Ba2 TiO4
Ba2 Ti920、ZnTiO3 、Zn2 TiO4 、Z
rTiO4等の酸化物結晶や、これらの混合物である。
更にアルミニウム(Al)や硼素(B)の酸化物を含有
させてもよく、これにより多様な蛍光特性を持たせるこ
とができる。Alは、ZrやTi、2価金属等と共に複
合酸化物結晶を作ったり、またアルミン酸塩結晶とジル
コン酸塩、チタン酸塩等の結晶との混晶や混合物の形で
母結晶中に存在し得る。またBは結晶性を向上させると
考えられる。
【0008】式(1)において、元素Qは共賦活剤であ
って、マンガン(Mn)、ニオブ(Nb)、プラセオジ
ム(Pr)、ネオジム(Nd)、ガドリニウム(G
d)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、
ホルミウム、(Ho)エルビウム(Er)、ツリウム
(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(L
u)から選ばれる1種または2種以上が使用される。こ
れにより蓄光性をもたせたり、発光特性を制御すること
ができる。
【0009】賦活剤、共賦活剤は共に、配合量が多くな
ると濃度消光を起こすので、p、qの範囲は上記のとお
りに限定される。本発明の蛍光体は、焼結法、化学還元
法、ゾルゲル法、噴霧熱分解法、高周波熱プラズマ蒸発
法等いかなる方法で製造されてもよいが、特に噴霧熱分
解法が好ましい。
【0010】通常金属酸化物系蛍光体の製造には、原料
金属の酸化物、炭酸塩などの粉末を混合して高温で焼成
し、これを粉砕する焼結法が用いられている。しかしZ
r、Ti、Hfの酸化物は融点が高く、高温で長時間焼
成する必要があるうえ、得られた粉末は粒径が大きく、
かつ不規則で角張った形状をしている。又、一般的に焼
結法で製造された蛍光体粉末は、粒径が小さいと発光強
度が極端に低下し、例えば5μm 以下にまで粉砕すると
発光しなくなるため、用途が限定される。このように粉
砕により発光性が失われる現象は、固相焼結法では結晶
性が悪いこと、更に粉砕時の機械的応力によって結晶構
造にひずみが入ること、また反応を均一に行わせるのが
困難なため賦活剤等の分散状態が悪いことなどに起因す
ると考えられる。
【0011】これに対し、噴霧熱分解法によれば、微粉
末であるにもかかわらず優れた蛍光特性や残光特性を有
する蛍光体が得られるのが特徴である。噴霧熱分解法
は、構成成分元素の化合物の混合溶液を調製し、これを
微細な液滴とし、その液滴を該化合物の分解温度より高
い温度で加熱して熱分解することにより、蛍光体粉末を
得るものである。この方法では、焼結法と比べて比較的
低温、かつ短時間で、平均粒径が0.1μm以下から1
0μm程度の、結晶性が極めて良好な球状の微粉末が得
られる。更に生成粒子の組成は基本的に原料溶液組成と
一致するので、組成の制御が容易であり、また均一な組
成が得られるので、賦活剤等の分散も均一で、偏析はみ
られない。このため蛍光特性が極めて良好で、粒径を小
さくしても発光が低下することがない。また目的に応じ
て処理条件を適宜選択することにより、粒子サイズや発
光特性を容易にコントロールできる利点がある。
【0012】噴霧熱分解法において、出発化合物として
は、Zr、Ti等の構成元素の硝酸塩、硫酸塩、塩化
物、アンモニウム塩、リン酸塩、カルボン酸塩、金属ア
ルコラート、樹脂酸塩などの熱分解性化合物などを適宜
選択して使用する。複塩や錯塩、酸化物コロイド等を使
用することもできる。またBを添加する場合は、硼酸、
硼酸塩なども使用される。これらの化合物を、水や、ア
ルコール、アセトン、エーテル等の有機溶剤あるいはこ
れらの混合溶剤中に溶解又は分散した混合溶液を、超音
波式、二流体ノズル式等の噴霧器により微細な液滴と
し、次いで酸化性雰囲気、還元性雰囲気または不活性雰
囲気中、該化合物の分解温度より高い温度、望ましくは
500℃〜1800℃程度の温度で加熱することにより
熱分解を行う。
【0013】熱分解で得られた粉末は、更に高温で熱処
理を施すことにより、結晶性や発光特性を向上させるこ
とができる。熱処理は、酸化性雰囲気、還元性雰囲気ま
たは不活性雰囲気において、好ましくは400℃〜18
00℃の温度で行う。熱分解時やこれに引続く熱処理工
程において、雰囲気および温度条件により賦活剤の価数
や母結晶の酸素欠損の生成が制御されると考えられ、条
件を適宜選択することにより発光強度が向上するほか、
残光時間を延ばしたり、色調を変化させるなど種々コン
トロールすることが可能である。
【0014】
【実施例】次に、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。 実施例1 硝酸カルシウム、硝酸ジルコニウム、および硝酸ユウロ
ピウムを、表1に示される組成比になるように混合し、
金属成分の濃度が合計で30g/lとなるように水に溶
解し、原料溶液とした。この溶液を、超音波噴霧器を用
いて微細な液滴とし、空気をキャリアガスとして、電気
炉で1200℃に加熱されたセラミック管中に供給し
た。液滴は加熱ゾーンを通って熱分解され、ユウロピウ
ムがドープされたジルコン酸カルシウム粉末を生成し
た。この粉末は平均粒径が1μm以下で、形状は球状で
あった。
【0015】得られた粉末の結晶構造をX線回折計で調
べたところ、CaZrO3 結晶が確認された。この試料
に254nmの波長の励起光を照射したところ、赤色の
蛍光が得られた。 実施例2 実施例1で製造された粉末を、更に4%の水素を含む窒
素雰囲気中、1500℃で1時間熱処理を行った。この
試料は、波長254nmの励起光により緑色の蛍光を発
した。 実施例3〜6 硝酸ストロンチウム、硝酸アルミニウム、硝酸ジルコニ
ウム、硝酸ユウロピウムおよび硝酸ジスプロシウムを、
表1に示される組成比になるように混合し、実施例1と
同様にして作製した原料溶液を同様に液滴とし、空気中
又は4%の水素を含む窒素雰囲気中で1200℃で熱分
解して、ユウロピウム、ジスプロシウムがドープされた
アルミニウム含有ジルコン酸ストロンチウム系粉末を得
た。この粉末はいずれも平均粒径が1μm以下で、形状
は球状であった。X線回折により、SrZrO3 結晶の
存在が確認された。この粉末に、更に表1 に示される条
件で1時間熱処理を施した。波長254nmの励起光に
よる蛍光特性を表1に併せて示す。
【0016】
【表1】
【0017】実施例7 カルシウム、ジルコニウム、ユウロピウム、ジスプロシ
ウムの各酸化物を、組成比が(Ca0.97Eu0.01Dy
0.02)O・ZrO2 となるように混合し、1500℃で
3時間熱処理を行い、ユウロピウムおよびジスプロシウ
ムがドープされたジルコン酸カルシウム粉末を製造し
た。この粉末は平均粒径が50μm以上の塊状であっ
た。この試料に254nmの波長の励起光を照射したと
ころ、緑色の蓄光が得られた。
【0018】比較例1 ストロンチウム、アルミニウム、ユウロピウム、ジスプ
ロシウムの各酸化物と、硼酸を、組成比が(Sr0.97
0.01Dy0.02)O・(Al0.850.152 3 となる
ように混合し、4%の水素を含む窒素雰囲気中1500
℃で1時間熱処理を行い、硼素、ユウロピウムおよびジ
スプロシウムがドープされたアルミン酸ストロンチウム
粉末を製造した。この粉末は平均粒径が50μm以上の
塊状であった。この試料に254nmの波長の励起光を
照射したところ、緑色の蓄光が得られた。しかしこの粉
末を平均粒径約1μmにまで粉砕処理したところ、蛍光
を全く示さなかった。
【0019】
【発明の効果】本発明は、蛍光強度、蓄光性等の発光特
性が極めて優れた新規な蛍光体であり、蛍光材料、蓄光
材料として有用である。また、噴霧熱分解法によって製
造された本発明の蛍光体は、微細でかつ結晶性、蛍光特
性が極めて良好な球状の粉末であり、広い用途に応用が
期待されるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H001 CA04 CF01 XA05 XA08 XA12 XA13 XA20 XA22 XA30 XA38 XA40 XA56 XA72 YA25 YA41 YA59 YA60 YA63 YA64 YA65 YA66 YA67 YA68 YA69 YA70 YA71

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下式(1 )で表されるEuで賦活された
    蛍光体。 【数1】 m(M1-p-q Eupq )O・n(Al1-xx23 ・ (Zra Tib Hfc )O2 (1) (式中、M:Mg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群
    より選ばれた1種又は2種以上の元素 Q:Mn、Nb、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、H
    o、Er、Tm、Yb、Luからなる群より選ばれた1
    種又は2種以上の元素 0.0001≦p≦0.5 、0 ≦q≦0.5 、 0≦x≦1 、 0 ≦a≦1.0 、0 ≦b≦1.0 、0 ≦c≦1.0 、 a+b+c =1、 0.1≦m ≦3、0 ≦n<1.0 )
  2. 【請求項2】 蓄光性を有する請求項1に記載された蛍
    光体。
  3. 【請求項3】 平均粒径が5μm以下の粉末状である、
    請求項1または2に記載された蛍光体。
  4. 【請求項4】 構成成分元素の化合物の混合溶液を微細
    な液滴とし、その液滴を該化合物の分解温度より高い温
    度で加熱して熱分解することを特徴とする、請求項3に
    記載された蛍光体の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2003106588A1 (ja) * 2002-06-13 2005-10-13 イージーブライト株式会社 球形蓄光性蛍光体粉末及びその製造方法
JP2007031503A (ja) * 2005-07-25 2007-02-08 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 赤色蛍光体及び白色発光装置
JP2017155087A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 デンカ株式会社 蓄光性蛍光体を含有するフッ素系樹脂シート、これを用いた積層物、蓄光性シート、屋外用蓄光標識

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JP2007031503A (ja) * 2005-07-25 2007-02-08 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 赤色蛍光体及び白色発光装置
JP2017155087A (ja) * 2016-02-29 2017-09-07 デンカ株式会社 蓄光性蛍光体を含有するフッ素系樹脂シート、これを用いた積層物、蓄光性シート、屋外用蓄光標識

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