JP2006108090A - 高ｃｒｉエレクトロルミネセンスランプ - Google Patents

高ｃｒｉエレクトロルミネセンスランプ Download PDF

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Abstract

【課題】高ＣＲＩのエレクトロルミネセンスランプを提供する。
【解決手段】エレクトロルミネセンス蛍光体とユーロピウム活性化アルカリ土類金属珪素窒化物蛍光体との混合物からなる蛍光体ブレンドであって、該エレクトロルミネセンス蛍光体が青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体又はこれらの組合せから選ばれる蛍光体ブレンドを使用して、高い演色指数（ＣＲＩ）を有するエレクトロルミネセンスランプを作成することができる。好ましくは、該ランプは、少なくとも約７５、更に好ましくは少なくとも約８０のＣＲＩを示す。好ましいブレンドは、約１０重量％〜約２０重量％のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的にはエレクトロルミネセンスランプ及び蛍光体に関し、更に詳しくは白色光を発生させるためのエレクトロルミネセンスランプに関する。
エレクトロルミネセンス（ＥＬ）は、電界励起下での光の放出である。このメカニズムに基づいて、ＥＬランプは、消費者用電子製品、例えばセル式電話及び携帯型コンピューター装置に対する需要が増大しつつあるために、フラットパネルディスプレーの分野において数多くの用途を見出しつつある。また、ＥＬランプは、見る角度に無関係に均一な光の放出を与え、機械的衝撃及び振動に対して敏感ではない。それらは、５０〜１０００Ｈｚの周波数で約１００〜３００Ｖ（ピーク対ピーク）のＡＣ電圧を発生するインバーターを使用することによって、１．５〜９ボルトで容易にＤＣ駆動することができる。
二つの主要なＥＬランプの構成が薄手フィルム及び厚手フィルムと一般に称される。薄手フィルムＥＬランプは、ＣＶＤのような蒸着技術を使用して、ガラス支持体上に誘電性物質、蛍光体及び導電性酸化物の薄層を交互に付着させることによって作成される。厚手フィルムランプは、粉末状材料を樹脂質材料に懸濁させ、次いで、慣用のスクリーン印刷技術を使用してこれらの材料をプラスチックフィルムに層状に塗布することによって作成される。従って、厚手フィルムＥＬランプは薄く、柔軟で且つ頑丈であることができ、これによってそれらを広範囲の照明用途に好適なものとしている。
厚手フィルムＥＬランプのために入手できる蛍光体は、種々の活性剤、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｂｒ、Ｉ及びＣｌをドープしてある硫化亜鉛から主としてなる。これらの蛍光体の例が、米国特許第５，００９，８０８号、同５，７０２，６４３号、同６，０９０，３１１号及び同５，６４３，４９６号に記載されている。商用のＥＬ蛍光体の例には、青色発光ＺｎＳ：Ｃｕ蛍光体であるＯＳＲＡＭ ＳＹＬＶＡＮＩＡ タイプ８１３、青色−緑色発光ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体であるＯＳＲＡＭ ＳＹＬＶＡＮＩＡ タイプ７２３、黄色−オレンジ色発光ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｍｎ蛍光体であるＯＳＲＡＭ ＳＹＬＶＡＮＩＡ タイプ５２３がある。典型的には、ＥＬ蛍光体の個々の粒子は、それらの水分誘発分解抵抗性を向上させるために無機被覆により包封される。このような被覆の例が、米国特許第５，２２０，２４３号、同５，２４４，７５０号、同６，３０９，７００号及び同６，０６４，１５０号に記載されている。
ビジュアルサイン及びバックライティングを伴うマルチカラー情報表示ディスプレーのためには、高い演色指数（ＣＲＩ）で白色光を発生させ得ることが重要である。しかし、最も明るく輝くエレクトロルミネセンス蛍光体は、青色〜緑色スペクトル領域で約４００ｎｍ〜約５５０ｎｍの波長で主に発光する。このことは、ＥＬランプで高いＣＲＩの白色発光を得るのを困難にさせる。何故ならば、特に、厚手フィルムＥＬランプのための満足できる赤色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がまだ開発されねばならなかったからである。現在、二つの最も流行している白色発光ＥＬ技術は、（１）青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体をローダミン染料と結合すること、（２）青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体をオレンジ色発光ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｍｎエレクトロルミネセンス蛍光体と配合することを伴う。第一の場合には、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体とローダミン染料との結合は、約７９のＣＲＩを示し且つ約０．２７のｘ色度座標及び約０．３４のｙ色度座標を有するランプを生じさせることができる。しかし、ローダミン染料は、点灯してないランプに、ビジュアルサイン用途にとって望ましいものとさせない望ましくないピンク色を与える。第二の場合には、配合されたＥＬ蛍光体は、約０．３４のｘ色度座標及び約０．３８のｙ色度座標で約６９に過ぎないＣＲＩを生じる。更に、２種の異なった蛍光体が使用されるために、蛍光体の輝度が異なった時間で低下するので、ランプの寿命期間中に色のシフトがあるという問題が生じ得る。
中国特許公開Ｎｏ．ＣＮ１３４０５９０Ａは、青色−及び青色−緑色発光ＥＬ蛍光体をセリウム活性化イットリウムアルミニウムガーネット蛍光体Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ，（ＹＡＧ：Ｃｅ）と混合することを記載する。このＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体は、青色−及び青色−緑色発光ＥＬ蛍光体により放出される波長によって励起される光ルミネセンス蛍光体である。ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体からの黄色発光がＥＬ蛍光体からの青色−又は青色−緑色発光と一緒になって白色光を作り出す。しかし、この組合せによって放出された白色光は、重要な赤色成分を欠いており、結果として約７０よりも小さいＣＲＩを有する。
米国特許第５，００９，８０８号明細書 米国特許第５，７０２，６４３号明細書 米国特許第６，０９０，３１１号明細書 米国特許第５，６４３，４９６号明細書 米国特許第５，２２０，２４３号明細書 米国特許第５，２４４，７５０号明細書 米国特許第６，３０９，７００号明細書 米国特許第６，０６４，１５０号明細書 中国特許公開Ｎｏ．ＣＮ１３４０５９０Ａ公報
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を取り除くことである。
本発明の他の目的は、高いＣＲＩを有する白色発光エレクトロルミネセンスランプを提供することである。
ここに、青色−及び青色−緑色発光ＥＬ蛍光体をユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体と結合させることによって高いＣＲＩを有するエレクトロルミネセンスランプが製造できることが見出された。好ましくは、青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体は約４００ｎｍ〜約４７０ｎｍで発光し、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体は約４７０ｎｍ〜約５５０ｎｍで発光する。ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体は、約２００ｎｍ〜約５００ｎｍの波長で励起され且つ黄色〜赤色スペクトル領域で発光し、最大発光が約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの波長である光ルミネセンス物質である。
一具体例では、ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体は、式：ＭxＳｉyＮz：Ｅｕ（ここで、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれ、ｚ＝２ｘ／３＋４ｙ／３である。）により表わすことができる。このようなアルカリ土金属珪素窒化物蛍光体は、米国特許第６，６８２，６６３号及び同６，６４９，９４６号（これらの特許は、引用することによってここに含めるものとする。）に記載されている。好ましい具体例では、アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体は、式：Ｍ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ（ここで、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる。）により表わされる。更に好ましい蛍光体は、Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕである。他の具体例では、アルカリ土金属蛍光体は、ＭＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ（ここで、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる。）により表わされる。好ましくは、Ｅｕの濃度は、アルカリ土金属イオンと比べて、１〜１０原子％である。
エレクトロルミネセンスランプにおいて一緒に結合させたときに、エレクトロルミネセンス蛍光体と光ルミネセンス蛍光体からの発光は、高いＣＲＩを有する白色光を発生するように協力する。好ましくは、該ランプは、少なくとも約７５のＣＲＩを示す。更に好ましくは、このＣＲＩは少なくとも約８０である。好ましいブレンドは、エレクトロルミネセンス蛍光体及び約１０重量％〜約２０重量％のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有し、この場合にエレクトロルミネセンス蛍光体は青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体又はこれらの混合物から選ばれる。
本発明をその他の目的、利点及び能力と共により良く理解するために、以下に説明する開示及び請求の範囲を図面と結び付けて参照されたい。
図１を参照するに、本発明に従う厚手フィルムエレクトロルミネセンスランプ２が示される。ランプ２は、二つの誘電体層２０及び２２を有する。プラスチックフィルム１２ｂの上に被覆されたアルミニウム又はグラファイトのような第一導体４がランプ２の第一電極を形成するが、第二プラスチックフィルム１２ａ上に被覆された酸化錫インジウムのような透明導体６の薄層が第二電極を形成している。二つの導電性電極４と６の間に挟まれているのが誘電性物質１４の二つの層２０及び２２であって、該誘電性物質は例えばシアノエチルセルロース又はシアノエチルでんぷんであることができる。第一電極４と隣接するのは、強誘電性物質１０、好ましくはチタン酸バリウムの粒子が埋封されている誘電性物質１４の層である。第二電極６に隣接するのは、青色又は青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体８の粒子及びユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体７の粒子が埋封されている誘電性物質１４の層である。
いくつかの蛍光体：ＯＳＲＡＭ ＳＹＬＶＡＮＩＡ タイプ８１３青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、ＯＳＲＡＭ ＳＹＬＶＡＮＩＡ タイプ７２３青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、セリウム活性化イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光体及びＯＳＲＡＭ タイプＬ３５０Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ蛍光体の発光スペクトルを図２において比較する。Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ蛍光体の最大発光は、約５３０ｎｍのＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体の最大発光よりも有意に高い約６００ｎｍで起こる。更に、Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ蛍光体の発光は、約６８０ｎｍまで拡がる。
Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ蛍光体と青色及び青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体とのブレンドを含有するように作ったエレクトロルミネセンスランプは、約７５よりも大きいＣＲＩ値を生じさせることができる。これに対して、同じエレクトロルミネセンス蛍光体とＹＡＧ：Ｃｅとのブレンドを含有するように作ったランプは、７０よりも小さいＣＲＩ値を生じさせ得るに過ぎない。特に、表１は、このような組合せから得ることができるＣＲＩ値の計算された範囲を与える。
Figure 2006108090
図３は、青色発光（８１３）及び青色−緑色発光（７２３）エレクトロルミネセンス蛍光体とＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体とのブレンド（それぞれ曲線２１及び２２）並びにＣａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ（Ｌ３５０）蛍光体とのブレンド（それぞれ曲線３１及び３２）について得ることができるＣＩＥのｘ色度座標及びｙ色度座標の範囲を示す。Ｌ３５０蛍光体とのブレンド３１及び３２についての曲線は、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を含有するブレンド２１及び２２についての相当する曲線よりも黒体（Ｂｌａｃｋ Ｂｏｄｙ）曲線の近くにあり、また昼光（Ｄａｙｌｉｇｈｔ）（０．３３３、０．３３３）、クールホワイト（Ｃｏｏｌ Ｗｈｉｔｅ）（０．３８０、０．３８０）及びウオームホワイト（Ｗａｒｍ Ｗｈｉｔｅ）（０．４４０、０．４００）についての白色点に近くにある。（本明細書でいうｘ及びｙ色度座標は、１９３１年の国際照明委員会（ＣＩＥ）標準オブザーバー（２°）についていう。）
約１０重量％〜約２０重量％のＬ３５０蛍光体を含有するブレンドにより約８５のＣＲＩを得ることができる。このようなブレンドについての色度座標は、ｘ値については約０．２９〜約０．３９及びｙ値については約０．３５〜約０．３９の範囲にある。表２は、２０重量％のエレクトロルミネセンス蛍光体、ＹＡＧ：Ｃｅ（ＯＳＲＡＭ ＳＹＬＶＡＮＩＡ タイプ２５１）及びＣａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ（Ｌ３５０）を含有するブレンドから作成したいくつかのＥＬランプからのデータを比較する。
Figure 2006108090
現時点で本発明の好ましい具体例と見なされるものを示し説明したが、種々の変更及び修正を本発明の範囲から離れることなくなし得ることは当業者には明かである。
本発明に従う厚手フィルムエレクトロルミネセンスランプの横断面図である。 ２種のエレクトロルミネセンス蛍光体、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体及びユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体の発光スペクトルの比較を示すグラフである。 種々の蛍光体の組合せにより得ることができる色度点を例示するＣＩＥによるｘ及びｙ色度図である。
符号の説明
２ ランプ
４ 第一電極
６ 第二電極
８ エレクトロルミネセンス蛍光体
１０ 強誘電性物質
１２ａ 第二プラスチックフィルム
１２ｂ プラスチックフィルム
１４ 誘電性物質
２０，２２ 誘電体層

Claims (28)

  1. エレクトロルミネセンス蛍光体とユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体との混合物からなる蛍光体ブレンドを含有するエレクトロルミネセンスランプであって、該エレクトロルミネセンス蛍光体が青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体又はこれらの組合せから選ばれるエレクトロルミネセンスランプ。
  2. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が式：ＭxＳｉyＮz：Ｅｕ（ここで、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれ、ｚ＝２ｘ／３＋４ｙ／３である。）により表わされる請求項１に記載のランプ。
  3. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が式：Ｍ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ（ここで、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる。）により表わされる請求項１に記載のランプ。
  4. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がＭＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ（ここで、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる。）により表わされる請求項１に記載のランプ。
  5. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がＣａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕである請求１に項記載のランプ。
  6. 該ブレンドが約１０重量％〜約２０重量％のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有する請求項１に記載のランプ。
  7. 青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がＺｎＳ：Ｃｕであり、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌである請求項１に記載のランプ。
  8. 青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体が約４００ｎｍ〜約４７０ｎｍの波長で発光し、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体が約４７０ｎｍ〜約５５０ｎｍの波長で発光する請求項１に記載のランプ。
  9. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が約２００ｎｍ〜約５００ｎｍの波長で励起され、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの波長で最大発光を示す請求項８に記載のランプ。
  10. 少なくとも約７５のＣＲＩを示す請求項１に記載のランプ。
  11. 少なくとも約８０のＣＲＩを示す請求項１に記載のランプ。
  12. 少なくとも約８５のＣＲＩを示す請求項５に記載のランプ。
  13. 約０．２９〜約０．３９のｘ色度座標及び約０．３５〜約０．３９のｙ色度座標を示す請求項１に記載のランプ。
  14. 該ブレンドが約１０重量％〜約２０重量％のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有する請求項１３に記載のランプ。
  15. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がＣａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕである請求１４に項記載のランプ。
  16. ユーロピウム濃度がアルカリ土金属イオンと比べて１〜１０原子％である請求項２に記載のランプ。
  17. エレクトロルミネセンス蛍光体とユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体との混合物からなる蛍光体のブレンドであって、該エレクトロルミネセンス蛍光体が青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体又はこれらの組合せから選ばれる蛍光体ブレンド。
  18. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が式：ＭxＳｉyＮz：Ｅｕ（ここで、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれ、ｚ＝２ｘ／３＋４ｙ／３である。）により表わされる請求項１７に記載の蛍光体ブレンド。
  19. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が式：Ｍ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ（ここで、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる。）により表わされる請求項１７に記載の蛍光体ブレンド。
  20. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がＭＳｉ7Ｎ10：Ｅｕ（ここで、ＭはＣａ、Ｓｒ及びＢａから選ばれる。）により表わされる請求項１７に記載の蛍光体ブレンド。
  21. ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がＣａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕである請求１７に項記載の蛍光体ブレンド。
  22. 約１０重量％〜約２０重量％のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有する請求項１７に記載の蛍光体ブレンド。
  23. 青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がＺｎＳ：Ｃｕであり、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌである請求項１８に記載の蛍光体ブレンド。
  24. 青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体が約４００ｎｍ〜約４７０ｎｍの波長で発光し、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体が約４７０ｎｍ〜約５５０ｎｍの波長で発光し、そしてユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が約２００ｎｍ〜約５００ｎｍの波長で励起され、約６００ｎｍ〜約６８０ｎｍの波長で最大発光を示す請求項１７に記載の蛍光体ブレンド。
  25. ユーロピウム濃度がアルカリ土金属イオンと比べて１〜１０原子％である請求項１８に記載の蛍光体ブレンド。
  26. エレクトロルミネセンス蛍光体とＣａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ蛍光体との混合物からなる蛍光体ブレンドであって、該エレクトロルミネセンス蛍光体が青色発光ＺｎＳ：Ｃｕ蛍光体、青色−緑色発光ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体又はそれらの組合せから選ばれる蛍光体ブレンド。
  27. ユーロピウム濃度がアルカリ土金属イオンと比べて１〜１０原子％である請求項２６に記載の蛍光体ブレンド。
  28. 約１０重量％〜約２０重量％のＣａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ蛍光体を含有する請求項２６に記載の蛍光体ブレンド。
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