JP2011112875A - Hologram sheet - Google Patents
Hologram sheet Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011112875A JP2011112875A JP2009269271A JP2009269271A JP2011112875A JP 2011112875 A JP2011112875 A JP 2011112875A JP 2009269271 A JP2009269271 A JP 2009269271A JP 2009269271 A JP2009269271 A JP 2009269271A JP 2011112875 A JP2011112875 A JP 2011112875A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hologram
- phosphor
- light
- fluorescent
- fluorescence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Credit Cards Or The Like (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
Description
本発明は、新規なホログラムシート、特に、位相ホログラムを呈するレリーフホログラムのレリーフ位置に、蛍光発光体を配した蛍光発光型のホログラムシートに関するものである。
本明細書において、配合を示す「部」は質量基準である。また、「ホログラム」はホログラムと、回折格子などの光回折性機能を有するものも含む。
The present invention relates to a novel hologram sheet, and more particularly to a fluorescent light emitting hologram sheet in which a fluorescent light emitter is disposed at a relief position of a relief hologram that exhibits a phase hologram.
In the present specification, “part” indicating the formulation is based on mass. The “hologram” includes a hologram and a hologram having a light diffractive function such as a diffraction grating.
(主なる用途)
本発明のホログラムシートの主なる用途としては、ホログラムそのものを装飾用として用いる美術・工芸品分野や商業用分野があるが、それにとどまらず、偽造防止分野に使用されるホログラムシートであって、具体的には、クレジットカード等の偽造されて使用されると、カード保持者やカード会社等に損害を与え得るもの、運転免許証、社員証、会員証等の身分証明書、入学試験用の受験票、パスポート等、紙幣、商品券、ポイントカード、株券、証券、抽選券、馬券、預金通帳、乗車券、通行券、航空券、種々の催事の入場券、遊戯券、交通機関や公衆電話用のプリペイドカード等がある。
これらはいずれも、経済的、もしくは社会的な価値を有する情報を保持した情報記録体であり、偽造による損害を防止する目的で、記録体そのものの真正性を識別できる機能を有することが望まれる。
(Main applications)
The main use of the hologram sheet of the present invention is in the art / craft field and commercial field using the hologram itself for decoration, but is not limited to this, and is a hologram sheet used in the counterfeit prevention field. In particular, credit cards and other counterfeited products that can damage cardholders and card companies, driver's licenses, employee ID cards, ID cards such as membership cards, and entrance examinations For tickets, passports, banknotes, gift certificates, point cards, stock certificates, securities, lottery tickets, horse tickets, bank passbooks, boarding tickets, toll tickets, air tickets, tickets for various events, play tickets, transportation and public telephones There are prepaid cards.
Each of these is an information recording body that holds information having economic or social value, and it is desirable to have a function that can identify the authenticity of the recording body for the purpose of preventing damage caused by forgery. .
また、これら情報記録体以外であっても、高額商品、例えば、高級腕時計、高級皮革製品、貴金属製品、もしくは宝飾品等の、しばしば、高級ブランド品と言われるもの、または、それら高額商品の収納箱やケース等も偽造され得るものである。また、量産品でも有名ブランドのもの、例えば、オーディオ製品、電化製品等、または、それらに吊り下げられるタグも、偽造の対象となりやすい。
さらに、著作物である音楽ソフト、映像ソフト、コンピュータソフト、もしくはゲームソフト等が記録された記憶体、またはそれらのケース等も、やはり偽造の対象となり得る。また、プリンター用のトナー、用紙など、交換する備品を純正材料に限定している製品などにも、偽造による損害を防止する目的で、そのものの真正性を識別できる機能を有することが望まれる。
In addition to these information recording media, expensive products such as luxury watches, luxury leather products, precious metal products, jewelry, etc., often referred to as luxury brand products, or storage of such expensive products. Boxes and cases can also be forged. In addition, mass-produced products of famous brands, such as audio products, electrical appliances, etc., or tags that are hung on them are also subject to forgery.
Furthermore, a storage body in which music software, video software, computer software, game software, or the like, which is a copyrighted work, or cases thereof can also be forged. In addition, it is desirable that products such as printer toner, paper, and the like in which supplies to be replaced are limited to genuine materials have a function of identifying their authenticity for the purpose of preventing damage caused by forgery.
(背景技術)
従来、情報記録体や上記した種々の物品(総称して、真正性識別対象物と言う。)の偽造を防止する目的で、その構造の精密さから、製造上の困難性を有すると言われるホログラムを真正性の識別可能なものとして適用することが多く行なわれている。しかしながら、ホログラムの製造方法自体は知られており、その方法により精密な加工を施すことができることから、ホログラムが単に目視による判定だけのものであるときは、真正なホログラムと偽造されたホログラムとの区別は困難である。
これらの真正性識別対象物、特にラベル形態や転写形態にてホログラム画像を施された物品は、ホログラム画像の目視確認という真正性識別のみでなく、新たな真正性識別方法を用いてその対象物の真正性を識別する必要が生じている。
(Background technology)
Conventionally, for the purpose of preventing counterfeiting of information recording bodies and various articles described above (collectively referred to as authenticity identification objects), it is said that they have manufacturing difficulties due to the precision of their structures. In many cases, holograms are applied as authenticity distinguishable. However, since the hologram manufacturing method itself is known and can be precisely processed by that method, when the hologram is merely for visual judgment, there is no difference between a genuine hologram and a forged hologram. It is difficult to distinguish.
These authentic identification objects, in particular, articles that have been subjected to hologram images in a label form or transfer form, are not only used for authentic identification of visual confirmation of hologram images, but also by using a new authenticity identification method. There is a need to identify the authenticity of.
(先行技術)
これらの要求に応えるため、ホログラムに積層して、入射した光の内、左回り偏光もしくは、右回り偏光のいずれか一方の光のみを反射する光選択反射層を有するホログラムシートが提案された。(例えば、特許文献1参照。)
この光選択反射層として、コレステリック液晶を使用し、偏光版等を用いて確認する方法で偽造防止性を高めている。
しかしながら、特許文献1の記載にあるように、ホログラム形成層上の反射性薄膜層の反射率が高いため、コレステリック液晶層で反射されず透過した光(選択的反射光の補色光)が、この反射性薄膜層で反射し、再びコレステリック液晶層へ戻る(以下戻り光とする)ことにより、この戻り光が、コレステリック液晶を観察する際のノイズ成分となって、選択的反射光に付加・混在し、液晶本来の色調とならず、視認・識別することすら難しくなっていた。
(Prior art)
In order to meet these requirements, there has been proposed a hologram sheet having a light selective reflection layer that is laminated on a hologram and reflects only one of the left-handed polarized light and the right-handed polarized light among the incident light. (For example, refer to Patent Document 1.)
As this light selective reflection layer, cholesteric liquid crystal is used, and the anti-counterfeiting property is enhanced by a method of confirming using a polarizing plate or the like.
However, as described in Patent Document 1, since the reflectance of the reflective thin film layer on the hologram forming layer is high, the light that is transmitted without being reflected by the cholesteric liquid crystal layer (complementary light of selective reflected light) Reflecting on the reflective thin film layer and returning to the cholesteric liquid crystal layer again (hereinafter referred to as return light), this return light becomes a noise component when observing the cholesteric liquid crystal and is added to and mixed with the selectively reflected light. However, the color tone was not the original color of the liquid crystal, and it was even difficult to see and identify.
また、コレステリック液晶材料そのものが高価であり、その液晶性能を引き出すためには液晶層に接して、配向膜の形成が不可欠であって煩雑であり、さらには、コレステリック液晶の光散乱性により、ホログラム画像を再生する光がその液晶層を通過するときに画像にボケ・歪みを生じる等の問題があった。
このため、コレステリック液晶層の光散乱性を抑えたり、コレステリック液晶層そのものを薄くする等の工夫が考えられたが、コレステリック液晶層の光散乱性を抑えるために屈折率差を小さくしたり、コレステリック液晶層を薄くしたりすると、上記した光選択反射層としての機能が低下してしまい、ホログラム画像の鮮明性と偽造防止性能を確保する最適な条件を得ることが難しいという欠点を有していた。
In addition, the cholesteric liquid crystal material itself is expensive, and in order to bring out the liquid crystal performance, it is indispensable to form an alignment film in contact with the liquid crystal layer. Furthermore, due to the light scattering property of the cholesteric liquid crystal, the hologram There have been problems such as blurring and distortion of the image when light for reproducing the image passes through the liquid crystal layer.
For this reason, it has been devised to suppress the light scattering property of the cholesteric liquid crystal layer or to make the cholesteric liquid crystal layer itself thin. However, in order to suppress the light scattering property of the cholesteric liquid crystal layer, the refractive index difference is reduced, When the liquid crystal layer is made thin, the function as the light selective reflection layer described above is deteriorated, and it has a drawback that it is difficult to obtain optimum conditions for ensuring the clarity and anti-counterfeit performance of the hologram image. .
そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものである。その目的は、位相ホログラムのホログラム形成層、すなわちホログラムレリーフに接するように蛍光層を設け、もしくは、ホログラムレリーフに同調して蛍光層を部分形成して、定められた所定の波長を有する光源の照明下でのみ、ホログラムを視認することができ、しかも、その照明光源と再生されるホログラムとが異なる色調を呈する新規なホログラムシートを提供することである。さらに、このようなホログラムシートはこれまでに存在しないため、新規な装飾性及び、これを応用する偽造防止性を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such problems. The purpose is to provide a hologram forming layer of a phase hologram, that is, a fluorescent layer so as to be in contact with the hologram relief, or a fluorescent layer is partially formed in synchronization with the hologram relief to illuminate a light source having a predetermined wavelength. It is an object of the present invention to provide a novel hologram sheet in which a hologram can be visually recognized only under such a condition, and the illumination light source and the reproduced hologram have different color tones. Furthermore, since such a hologram sheet has not existed so far, it is to provide a novel decorative property and an anti-counterfeit property to which this is applied.
上記の課題を解決するために、
本発明のホログラムシートの第1の態様は、
透明基材の一方の面に、ホログラム画像に対応した回折格子群を含むホログラムレリーフを有する透明樹脂層、及び、前記ホログラムレリーフに接するように蛍光層が設けられているホログラムシートであって、
前記蛍光層が、ホログラムレリーフの深さ変動に追従して同一の厚さで形成されていることを特徴とするものである。
上記第1の態様のホログラムシートによれば、
透明基材の一方の面に、ホログラム画像に対応した回折格子群を含むホログラムレリーフを有する透明樹脂層、及び、前記ホログラムレリーフに接するように蛍光層が設けられているホログラムシートであって、
前記蛍光層が、ホログラムレリーフの深さ変動に追従して同一の厚さで形成されていることを特徴とするホログラムシートを提供することができる。
本発明のホログラムシートの第2の態様は、
前記蛍光層が、転写法により形成されていることを特徴とするものである。
上記第2の態様のホログラムシートによれば、
前記蛍光層が、転写法により形成されていることを特徴とする請求項1記載のホログラムシートを提供することができる。
To solve the above problem,
The first aspect of the hologram sheet of the present invention is:
A transparent resin layer having a hologram relief including a diffraction grating group corresponding to a hologram image on one surface of a transparent substrate, and a hologram sheet provided with a fluorescent layer so as to be in contact with the hologram relief,
The fluorescent layer is formed with the same thickness following the variation in the depth of the hologram relief.
According to the hologram sheet of the first aspect,
A transparent resin layer having a hologram relief including a diffraction grating group corresponding to a hologram image on one surface of a transparent substrate, and a hologram sheet provided with a fluorescent layer so as to be in contact with the hologram relief,
It is possible to provide a hologram sheet characterized in that the fluorescent layer is formed with the same thickness following the depth variation of the hologram relief.
The second aspect of the hologram sheet of the present invention is:
The fluorescent layer is formed by a transfer method.
According to the hologram sheet of the second aspect,
The hologram sheet according to claim 1, wherein the fluorescent layer is formed by a transfer method.
ホログラム画像を再生する回折格子群が、ホログラムレリーフとして、透明樹脂層面上に略一平面として形成され、そのホログラムレリーフの凹凸に接して、追従するように蛍光層が設けられている。
このホログラムレリーフは、レーザー光により光学的に形成、若しくは、電子線描画法法によって形成した場合のいずれも、その凹凸の深さは、非常に微細な距離で激しく変動している。
すなわち、1μmの距離で、深さ0.5μmの凹凸と、深さ0.1μmの凹凸が隣接するような場合が多く存在する。
このようなホログラムレリーフ上に、通常の印刷方式を用いて蛍光層を形成すると、例えば、深い凹凸部と浅い凹凸部では、当然ながら蛍光層厚さに大きな差が生じ、それらの蛍光層部分から発する蛍光強度に大きな差が生まれる。上記の場合は、深さ深さ0.5μmの凹凸には、0.5μm〜0.6μmの厚さの蛍光層が形成され、、深さ0.1μmの凹凸には、0.1μm〜0.2μmの厚さの蛍光層が形成されるため、各部分からの発光強度比は5倍近くになる。
また、3つ繋がっている凹凸が、深い凹凸、浅い凹凸、深い凹凸と続いている場合にも、同様に、深い凹凸の谷間にあたる、浅い凹凸の部分の蛍光層が、その深い凹凸の高さまで形成され、不必要に厚い蛍光層となってしまう。上記の例にあてはめると、谷間にあたる浅い凹凸部分に、不要な蛍光層(位相ホログラムの位相情報を含まない蛍光層。)が0.4μm〜0.5μmも上乗せして形成され、もはや、浅い凹凸としての位相情報を蛍光発光の光波に含ませることは望めない。
従って、蛍光層厚さは、その蛍光発光強度を一定とするために、上記したホログラムレリーフの凹凸の深浅に無関係に、「高い精度で均一」に、すなわち、「同一」に、形成される。
上記した理由から、蛍光発光の光波にホログラムレリーフの位相差を含ませて伝播させるためには、その蛍光層の厚さが、ホログラムレリーフ凹凸深さの最も小さいものに近く、さらには、その厚さ精度が、その最も小さいものの深さ程度、乃至はそれ以下とする必要がある。
A diffraction grating group for reproducing a hologram image is formed as a hologram relief on a surface of the transparent resin layer as a substantially flat surface, and a fluorescent layer is provided so as to follow and follow the irregularities of the hologram relief.
Whether the hologram relief is optically formed by laser light or formed by an electron beam drawing method, the depth of the unevenness fluctuates violently at a very fine distance.
That is, there are many cases where the unevenness having a depth of 0.5 μm and the unevenness having a depth of 0.1 μm are adjacent to each other at a distance of 1 μm.
When a fluorescent layer is formed on such a hologram relief using a normal printing method, for example, a large difference in the thickness of the fluorescent layer occurs between the deep uneven portion and the shallow uneven portion. A big difference is produced in the emitted fluorescence intensity. In the above case, a fluorescent layer having a thickness of 0.5 μm to 0.6 μm is formed on the unevenness having a depth of 0.5 μm, and 0.1 μm to 0 μm is formed on the unevenness having a depth of 0.1 μm. Since a fluorescent layer having a thickness of 2 μm is formed, the emission intensity ratio from each part is nearly five times.
Similarly, even when the three connected irregularities continue with deep irregularities, shallow irregularities, and deep irregularities, the fluorescent layer in the shallow irregularities corresponding to the valleys of the deep irregularities also reaches the height of the deep irregularities. This results in an unnecessarily thick fluorescent layer. When applied to the above example, an unnecessary fluorescent layer (fluorescent layer not including phase information of the phase hologram) is formed on the shallow uneven portion corresponding to the valley, and is formed by adding 0.4 μm to 0.5 μm. It is impossible to include the phase information in the light wave of fluorescence emission.
Therefore, in order to make the fluorescence emission intensity constant, the fluorescent layer thickness is formed “uniformly with high accuracy”, that is, “same” regardless of the depth of the unevenness of the hologram relief described above.
For the reasons described above, in order to propagate the light wave of the fluorescence emission including the phase difference of the hologram relief, the thickness of the fluorescent layer is close to the smallest depth of the hologram relief unevenness, and further, the thickness The accuracy needs to be about the depth of the smallest one or less.
光学的にホログラムを形成する場合には、光学的干渉縞の大きさが限りなく0まで連続的に存在するため、この最小深さは、フォトレジストの分解能レベルとなる。従って、この場合は、0.01μmをその「最小値」と考えることとする。
これに対して、電子線描画方法すなわち、計算機ホログラムの方法を用いて形成する場合は、この「最小値」をある程度任意に設定可能であるため、例えば、光学的方法の10倍程度、すなわち、0.1μmに設定することも可能である。
以上から、光学的方法の場合は、この蛍光層厚さを、0.003μm〜0.03μmとし、その膜厚さ形成誤差(厚さ変動値。)は、0.01μm以下とする。
また、電子線描画方法の場合には、この蛍光層厚さを、0.03μm〜0.3μmとし、その膜厚さ形成誤差は、0.1μm以下とする。
このような高い精度の膜形成方法としては、蛍光インキとして固形分を1%〜5%として、乾燥前の塗布厚さを1μm程度とするか、樹脂成分を含ませず、蛍光体微粒子と揮発性溶剤のみで蛍光層用の蛍光インキを形成し、塗布後、溶剤を揮発させて、蛍光体粒子の粒子系のみの厚さとする等の方法が好適である。
または、蛍光染料を用いて、ホログラムレリーフの最表面のみに染着させる方法も好適である。
さらに、膜厚さ形成誤差を、0.01μm以下とする方法として、その表面が鏡面仕上げされたプラスチックフィルムや金属フィルム上に、あらかじめ蛍光層を上記の厚さ及び精度で形成しておき、転写方式により、その膜厚さ及び精度を維持したまま、ホログラムレリーフ上へ転移させることにより、その凹凸に追従して高精度に均一な膜を形成することができる。
この場合には、レリーフ形状の凸部から凹部へと変化する「斜面」にも、均一な厚さで蛍光層を形成可能となるため(平面から曲面への転移であり、斜面部分では、蛍光層の変形を伴うことになるが、観察者側から見た発光強度の分布には影響しない。)、好適である。
転写する際に、直接のフィルム背面から加熱してもよいが、超音波加熱や、熱放射加熱することも好適である。いずれにしても、蛍光体の蛍光発光性能に影響のない範囲(加熱は、蛍光層部分で60℃〜120℃とし、超音波振動強度も蛍光体が変形したり、破砕しない範囲とする。)を選択する。
ホログラムレリーフは、位相ホログラムとしての位相差をレリーフ形状で現しているが、この位相差を有するレリーフ形状に追従して同一厚さで蛍光層が設けられることにより、蛍光層が発する蛍光が、上記位相差のみを有して(含んで)放射することになる。
In the case of optically forming a hologram, the size of the optical interference fringes is continuously present up to zero, so this minimum depth is the resolution level of the photoresist. Therefore, in this case, 0.01 μm is considered as the “minimum value”.
On the other hand, in the case of forming using an electron beam drawing method, that is, a computer generated hologram method, this “minimum value” can be arbitrarily set to some extent, for example, about 10 times the optical method, that is, It is also possible to set to 0.1 μm.
From the above, in the case of the optical method, the thickness of the fluorescent layer is set to 0.003 μm to 0.03 μm, and the film thickness formation error (thickness variation value) is set to 0.01 μm or less.
In the case of the electron beam drawing method, the fluorescent layer thickness is set to 0.03 μm to 0.3 μm, and the film thickness formation error is set to 0.1 μm or less.
As such a highly accurate film forming method, the solid content of the fluorescent ink is set to 1% to 5%, the coating thickness before drying is set to about 1 μm, or no resin component is contained, and the phosphor fine particles are volatilized. A method such as forming a fluorescent ink for a fluorescent layer only with a reactive solvent, volatilizing the solvent after coating, and making the thickness of the phosphor particles only, is suitable.
Alternatively, a method of dyeing only the outermost surface of the hologram relief using a fluorescent dye is also suitable.
Furthermore, as a method of setting the film thickness formation error to 0.01 μm or less, a fluorescent layer is formed in advance with the above thickness and accuracy on a plastic film or metal film whose surface is mirror-finished, and transferred. By transferring to the hologram relief while maintaining the film thickness and accuracy by the method, a uniform film can be formed with high accuracy following the unevenness.
In this case, it is possible to form a fluorescent layer with a uniform thickness even on the “slope” that changes from the convex part of the relief shape to the concave part (this is a transition from a flat surface to a curved surface. This is accompanied by deformation of the layer, but does not affect the distribution of the emission intensity seen from the observer side.
When transferring, the film may be heated directly from the back of the film, but ultrasonic heating or heat radiation heating is also suitable. In any case, a range that does not affect the fluorescence emission performance of the phosphor (heating is set to 60 ° C. to 120 ° C. in the fluorescent layer portion, and the ultrasonic vibration intensity is set to a range in which the phosphor is not deformed or crushed). Select.
The hologram relief expresses the phase difference as a phase hologram in a relief shape, but the fluorescence emitted from the fluorescent layer is formed by providing the fluorescent layer with the same thickness following the relief shape having this phase difference. It will radiate with (including) only the phase difference.
すなわち、レリーフホログラムを再生する場合に生じるホイヘンスの2次波に対し、本発明のホログラムシートの場合において、この2次波に相当するものが、ホログラムレリーフ面に配された蛍光体(もしくは、蛍光物質とも呼ぶ。蛍光層の中に含まれている。)の蛍光発光であり、この発光がその役目を担い、ホログラム画像に対応した回折格子群を含むホログラムレリーフが有する位相差を含んで発光光を観察者側に発するものである。
この発光光が、ホログラムレリーフ面上の空間において干渉現象を起こし、その結果、所定の方向に所定のホログラム再生像を発現する。
蛍光体は、紫外線、電子線、X線などのエネルギーを吸収して可視光線として放出する物質であり、例えば、母体となるセラミックス結晶にEu やCe などの発光を担う金属イオンが微量添加した材料等がある。この場合、発光に寄与するのは金属イオンであり、外から加えられたエネルギー(紫外線、電子線、X線などや、もちろん可視光線、赤外線等のエネルギー。)を吸収して励起され、その後基底状態に戻る時に発光する。ホスト結晶の格子は金属イオンを取り囲むことによりイオンを化学的に安定化させたり、結晶場や配位環境を整えることにより発光色や発光強度を制御する働きをする。
本発明は、これらの蛍光発光の内、ストークスシフト(Stokes shift)によって可視光領域の発光を起こす蛍光体材料を用いる。もちろん、赤外線の励起による可視光領域の発光を起こすもの(多段励起による。)も用いることができる。
That is, in contrast to the Huygens secondary wave generated when the relief hologram is reproduced, in the case of the hologram sheet of the present invention, the secondary wave corresponds to the phosphor (or fluorescent light) arranged on the hologram relief surface. This light emission plays a role and includes the phase difference of the hologram relief including the diffraction grating group corresponding to the hologram image. Is emitted to the observer side.
This emitted light causes an interference phenomenon in the space on the hologram relief surface, and as a result, a predetermined hologram reproduction image appears in a predetermined direction.
A phosphor is a substance that absorbs energy such as ultraviolet rays, electron beams, and X-rays and emits it as visible light. For example, a material obtained by adding a trace amount of metal ions responsible for light emission such as Eu and Ce to a base ceramic crystal. Etc. In this case, metal ions contribute to light emission and are excited by absorbing energy applied from outside (energy such as ultraviolet rays, electron beams, X-rays, and of course visible rays, infrared rays, etc.), and then the base. Lights when returning to the state. The lattice of the host crystal functions to chemically stabilize the ions by surrounding the metal ions, and to control the emission color and intensity by adjusting the crystal field and coordination environment.
The present invention uses a phosphor material that emits light in the visible light region by Stokes shift among these fluorescent emissions. Needless to say, those that emit light in the visible light region by infrared excitation (by multi-stage excitation) can also be used.
本発明は、ホログラムの照明光源の波長とは異なる波長でホログラムを再生するものであり、例えば、紫外線で照明し、緑色のホログラムを視認することもできるため、観察者の目には、あたかも、通常用いられる緑色の照明光源の無いところに、ホログラムだけが光輝き、空中に浮いているように見え、意匠性にも優れるものとなる。
もちろん、ホログラムを再生可能な光源の波長域が非常に狭いことに起因して、その特定の波長域を知りうる者のみがホログラム再生を果たすことができ、真正性判定用に有用なものとなる。また、上記したストークスシフトの値を知りうる者のみがホログラム再生像の色調を予測でき、その再生波長に調整したバンドパスフィルターを通して覗いて、そのバンドパスフィルターを通過できるホログラムのみが、真正であると判定することもできる。
また、このバンドパスフィルターを通過する角度(回折角度)も、そのストークスシフト量に依存し、やはり、その値を知りうる者のみがその所定の角度で判定を行うことができる。
そして、蛍光体を複数含めることにより、この再生像は複数の角度に異なる色調で現れることを利用して、カラーホログラムを再生可能であって、意匠性の面でも、真正性判定の面でもより優れたものとなる。
蛍光発光の原理は、図1に示すジャブロンスキー図にあるように、蛍光体(蛍光色素、蛍光顔料、蛍光染料等を含む。)の基底状態(S0:一重項状態)から光吸収によって第一(S1)、第二(S2)、第三励起状態(S3)・・・のどれかの振動状態に励起された発光体が、無放射過程で非常に速やかに緩和してS1の電子励起状態に移るか、あるいは項間交差によって三重項状態(T1、T2)へ移る。S1の最低振動状態になった蛍光体は、無放射過程によるか蛍光を発して基底状態に戻る。三重項状態になった分子は、無放射過程によるか、リン光を発して基底状態に戻る。
The present invention reproduces a hologram at a wavelength different from the wavelength of the illumination light source of the hologram, for example, it can be illuminated with ultraviolet light and a green hologram can be visually recognized. In the absence of the normally used green illumination light source, only the hologram shines, appears to float in the air, and is excellent in design.
Of course, because the wavelength range of the light source capable of reproducing the hologram is very narrow, only those who know the specific wavelength range can reproduce the hologram, which is useful for authenticity determination. . Also, only those who can know the value of the Stokes shift described above can predict the color tone of the hologram reproduction image, and only the hologram that can pass through the bandpass filter by looking through the bandpass filter adjusted to the reproduction wavelength is authentic. It can also be determined.
Further, the angle (diffraction angle) passing through the bandpass filter also depends on the amount of Stokes shift, and only those who can know the value can make the determination at the predetermined angle.
By including a plurality of phosphors, it is possible to reproduce color holograms by utilizing the fact that this reproduced image appears in different colors at a plurality of angles, and it is more in terms of design and authenticity. It will be excellent.
As shown in the Jablonsky diagram shown in FIG. 1, the principle of fluorescence emission is first determined by light absorption from the ground state (S0: singlet state) of the phosphor (including fluorescent dye, fluorescent pigment, fluorescent dye, etc.). The luminescent material excited in any one of the vibration states (S1), second (S2), third excited state (S3),... Or a triplet state (T1, T2) by intersystem crossing. The phosphor in the lowest vibration state of S1 returns to the ground state due to a non-radiation process or emits fluorescence. The molecule in the triplet state returns to the ground state by a non-radiative process or phosphorescence.
一重項同士の遷移は瞬間的に起こるため、蛍光の半減期は10-4sec以下と短いものである。遷移に要する時間は、10-15secで励起が起こり、その後10-9〜10-7secで蛍光発光が起こるとされている。
一方、三重項から一重項への遷移はスピン変化禁止により禁制遷移となり自発的放出が起こりにくいので、リン光の半減期は大きく、秒単位のものもある。
基底状態に戻る際に光を発するか否か、光の強度が強いか弱いか、蛍光寿命が長いか短いかは、その蛍光体物質の分子構造や分子の置かれた環境に大きく依存する。
蛍光体材料の放出光の波長分布を蛍光スペクトルといい、蛍光スペクトルは蛍光の波長に対し相対的な蛍光強度をプロットして作成される。(実際の蛍光スペクトル測定では、波長と 強度が一定に維持された励起光を光源として用い、 蛍光体を取り扱う場合は、放出スペクトルのことを蛍光スペクトルと呼ぶ。)蛍光スペクトルに示される波長(エネルギー)は一次励起状態の最低振動エネルギー準位から基底状態の優先的な振動エネルギー準位までのエネルギー差と等しくなる。
蛍光の振幅が励起状態と基底状態の振幅構造と類似しているなら、最も長波長側の励起の振幅と鏡像関係となり、理論上、蛍光色素が吸収した光エネルギーの波長と蛍光として放出する波長は同じになる。しかし実際にはほとんどの蛍光色素の蛍光スペクトルは長波長(低エネルギー)側にシフトする。励起スペクトルと蛍光スペクトルのピーク波長間の差はストークスシフトと呼ばれ、この波長差は、蛍光放出以前の励起状態の際に放出されたエネルギーが熱エネルギーに変換されたために生じる。
Since the transition between singlets occurs instantaneously, the half-life of fluorescence is as short as 10 −4 sec or less. The time required for the transition is said to be excited at 10 −15 sec and then to emit fluorescence at 10 −9 to 10 −7 sec.
On the other hand, the transition from triplet to singlet is forbidden due to the prohibition of spin change, and spontaneous emission is difficult to occur.
Whether or not light is emitted when returning to the ground state, whether the intensity of light is strong or weak, and whether the fluorescence lifetime is long or short largely depends on the molecular structure of the phosphor material and the environment in which the molecule is placed.
The wavelength distribution of the emitted light of the phosphor material is called a fluorescence spectrum, and the fluorescence spectrum is created by plotting the fluorescence intensity relative to the fluorescence wavelength. (In actual fluorescence spectrum measurement, excitation light with a constant wavelength and intensity is used as the light source, and when dealing with phosphors, the emission spectrum is called the fluorescence spectrum.) The wavelength (energy) shown in the fluorescence spectrum ) Is equal to the energy difference from the lowest vibration energy level in the primary excited state to the preferential vibration energy level in the ground state.
If the amplitude of the fluorescence is similar to the amplitude structure of the excited state and the ground state, the wavelength of the light energy absorbed by the fluorescent dye and the wavelength emitted as fluorescence are theoretically related to the amplitude of the excitation on the longest wavelength side. Will be the same. However, in practice, the fluorescence spectrum of most fluorescent dyes shifts to the longer wavelength (low energy) side. The difference between the peak wavelengths of the excitation spectrum and the fluorescence spectrum is called the Stokes shift, and this wavelength difference is caused by the energy released in the excited state before the emission of fluorescence being converted into thermal energy.
ストークスシフトは蛍光の感度おいて非常に重要であり、蛍光を検出する際、励起光の影響を受けないためバックグラウンドを低くすることができる。多段励起の場合も同様である。
入射光の波長と強度を一定にした場合(例えば、光源として制御されたレーザー光を使用した場合)、放出される蛍光は蛍光物質の量と正比例する。従って、蛍光の強度を一定とするためには、ホログラムレリーフ面に形成する蛍光層の中の蛍光体の量を一定とすることが望ましい。そのために、各区画の中に含まれる蛍光体の量(蛍光層の量。)の均一化手段として、各区画の回折格子に蛍光層を形成する面積を制御することも好適である。
もちろん、蛍光体の濃度が高い場合には、サチレーションをおこし直線性が失われて一定の強度となったり、蛍光体間の距離が極めて接近し、表面付近だけが励起され、放出蛍光が吸収されてしまうため、本発明の目的である蛍光光の干渉性を十分得るためには、蛍光層の厚さ方向に蛍光体が分散して多く存在するよりも、ホログラムレリーフ面近傍にのみ均一に存在する方が、より高い干渉現象を生じるため、蛍光層の形成厚さは、蛍光体の粒径の1〜3倍とすることが望ましい。
The Stokes shift is very important in the sensitivity of fluorescence, and when detecting fluorescence, the background can be lowered because it is not affected by excitation light. The same applies to the case of multistage excitation.
When the wavelength and intensity of incident light are constant (for example, when controlled laser light is used as a light source), the emitted fluorescence is directly proportional to the amount of fluorescent material. Therefore, in order to make the fluorescence intensity constant, it is desirable to make the amount of the phosphor in the fluorescent layer formed on the hologram relief surface constant. Therefore, it is also preferable to control the area where the fluorescent layer is formed on the diffraction grating of each section as a means for equalizing the amount of phosphor contained in each section (the amount of the fluorescent layer).
Of course, when the concentration of the phosphor is high, saturation occurs and the linearity is lost, resulting in a constant intensity, or the distance between the phosphors is very close, and only the vicinity of the surface is excited and the emitted fluorescence is absorbed. Therefore, in order to sufficiently obtain the coherence of fluorescent light, which is the object of the present invention, it exists uniformly only in the vicinity of the hologram relief surface, rather than a large amount of phosphors dispersed in the thickness direction of the fluorescent layer. This causes a higher interference phenomenon, so that the formation thickness of the fluorescent layer is desirably 1 to 3 times the particle size of the phosphor.
また、蛍光体によっては、放出される蛍光強度(輝度)が異なり、蛍光強度はそのまま感度に影響を与えるため蛍光体の蛍光強度は非常に重要な要素となる。蛍光強度は蛍光体の以下の2つの特性に依存し、
・光の吸収効率(吸光係数)
・励起光と蛍光の変換効率(量子収率)
蛍光強度は蛍光体の吸光係数(ε)と量子収率(φ)に比例するため、以下の式で表される。
・蛍光強度(輝度) ∝ 吸光係数(ε)×量子収率(φ)
ここで、蛍光体の吸光係数とは蛍光体に吸収される特定波長の光量を意味し、モル吸光係数は光路1 cmあたりの1M(1モル)蛍光色素溶液の光学濃度として定義される。有用な蛍光体では、このモル吸光係数が10,000以上を示す。励起光と蛍光の変換効率(量子収率)は以下の式から得ることができる。
・φ = 放出された光子数 / 吸収された光子数
ここで、量子収率(φ)は “0” (非蛍光性物質)から “1” (効率100%)までの値をとる。蛍光体の量子収率を示す例として、フルオレセイン(φ=0.9)およびCy5(φ=0.3)がある。通常の量子収率(φ)の測定には、吸収スペクトルのピーク波長が用いられる。
Also, depending on the phosphor, the emitted fluorescence intensity (brightness) varies, and the fluorescence intensity directly affects the sensitivity, so the fluorescence intensity of the phosphor is a very important factor. The fluorescence intensity depends on the following two characteristics of the phosphor:
・ Light absorption efficiency (absorption coefficient)
-Conversion efficiency between excitation light and fluorescence (quantum yield)
Since the fluorescence intensity is proportional to the extinction coefficient (ε) and quantum yield (φ) of the phosphor, it is expressed by the following equation.
・ Fluorescence intensity (luminance) 吸 光 Absorption coefficient (ε) × quantum yield (φ)
Here, the extinction coefficient of the phosphor means the amount of light of a specific wavelength absorbed by the phosphor, and the molar extinction coefficient is defined as the optical density of a 1M (1 mol) fluorescent dye solution per 1 cm of the optical path. Useful phosphors have a molar extinction coefficient of 10,000 or more. The conversion efficiency (quantum yield) between excitation light and fluorescence can be obtained from the following equation.
Φ = number of emitted photons / number of absorbed photons Here, the quantum yield (φ) ranges from “0” (non-fluorescent substance) to “1” (efficiency 100%). Examples showing the quantum yield of the phosphor include fluorescein (φ = 0.9) and Cy5 (φ = 0.3). The peak wavelength of the absorption spectrum is used for the usual quantum yield (φ) measurement.
フルオレセイン(ε=70,000、φ=0.9) とCy5(ε=200,000、φ=0.3)は極めて高い輝度を持っており、これらの蛍光体は量子収率と吸光係数は非常に異なっているが、蛍光強度は同等となる。
したがって、蛍光体を評価する場合は、吸光係数と量子収率をあわせて考慮する必要がある。蛍光強度は入射光の強さにも影響を受け、理論上、入射光量を上げていくと励起さ
れる蛍光体が増加し、同時に放出される光量(光子数、あるいは基底状態まで落ちていく 電子数)が増加し、蛍光強度の上昇として観察される。しかし 実際には、入射光量を上げすぎてしまうと全ての蛍光体が常時励起状態となり、蛍光破壊が起こり蛍光強度が減衰あるいは消失して蛍光強度との相関性が失われる等の現象が発生するため、入射光量を適切に定める必要がある。
さらに、蛍光体の量子収率や励起スペクトルおよび蛍光スペクトルは 環境条件、すなわち、環境温度、イオン濃度、PH、励起光の強度、樹脂等との共有結合、非共有結合性の相互作用(インターカレーション効果等。)などから影響を受けるため、これら環境条件を考慮して励起光波長や、蛍光光を認識しやすくするための光学フィルター(ロウパスフィルター、ハイパスフィルターや、バンドパスフィルター等。)を必要に応じ、設定する必要がある場合もある。
Fluorescein (ε = 70,000, φ = 0.9) and Cy5 (ε = 200,000, φ = 0.3) have extremely high luminance, and these phosphors have quantum yields and extinction coefficients. Although very different, the fluorescence intensity is equivalent.
Therefore, when evaluating a phosphor, it is necessary to consider both the extinction coefficient and the quantum yield. Fluorescence intensity is also affected by the intensity of incident light. Theoretically, when the amount of incident light is increased, the number of excited phosphors increases, and the amount of emitted light (the number of photons or the ground state falls to the ground state) Number) increases and is observed as an increase in fluorescence intensity. However, in reality, if the incident light intensity is increased too much, all the phosphors are always excited, causing fluorescence destruction, resulting in attenuation or disappearance of the fluorescence intensity and loss of correlation with the fluorescence intensity. Therefore, it is necessary to appropriately determine the amount of incident light.
In addition, the quantum yield, excitation spectrum, and fluorescence spectrum of the phosphor are determined based on environmental conditions, that is, environmental temperature, ion concentration, pH, excitation light intensity, covalent bond with resin, non-covalent interaction (intercalation The optical filter (low-pass filter, high-pass filter, band-pass filter, etc.) that makes it easy to recognize the excitation light wavelength and fluorescent light in consideration of these environmental conditions. May need to be set as needed.
また、もう1つの環境効果として光によるフォトブリーチングがある。励起状態にある蛍光体は基底状態に比べて化学的に活性化されているため、破壊されやすくなり、低頻度ではあるが、例えば、「励起蛍光色素分子」が化学反応を進行し、最終的に低蛍光性の構造になりことがある。この化学反応の進行は個々の蛍光体のフォトブリーチングに対する感受性や化学的な環境、励起光の強度、励起光の照射時間、観察や認証のための光学スキャンの繰り返し数等に依存するため、目的に応じた設定が必要となる。
光源として制御可能なレーザー光を使用するなど、入射光の波長と強度を一定にした場合、放出される蛍光(光子数)は蛍光体の量と正比例する。蛍光体が極めて高濃度である場合は、シグナル応答が非線形になる。
一定量の蛍光体から放出される光子数は、励起/放出サイク ルを繰り返せば増幅できる。励起光強度と蛍光体濃度が一定の場合は、放出光の総量は照射時間(蛍光色素等に励起光を照射している期間)に比例する。励起/放出サイクルの時間よりも照射時間が長ければ、蛍光体は励起/放出サイクルを何回も繰り返す。蛍光強度(放出光子数)の測定は、どのような受光素子でも測定可能である。
低強度光を測定する場合は、 増幅機構を持つ光電子増幅管(Photo multiplier tube:PMT) が有効である。PMTに十分なエネルギーを持つ光が入射すると、 陰極から電子が放出され、電子は電流として増幅される。これら受光素子の電流は、入射光の強度に比例し、蛍光強度は通常、任意単位で表示される(例rfu:rela−tive fluorescence unites:相対蛍光単位)。
Another environmental effect is photobleaching with light. Since the phosphor in the excited state is chemically activated as compared with the ground state, it is more likely to be destroyed and, for example, the “excited fluorescent dye molecule” proceeds with a chemical reaction, but is less frequent. May have a low fluorescence structure. The progress of this chemical reaction depends on the sensitivity of individual phosphors to photobleaching and the chemical environment, the intensity of excitation light, the irradiation time of excitation light, the number of repetitions of optical scans for observation and authentication, etc. Settings according to the purpose are required.
When the wavelength and intensity of incident light are made constant, such as when a controllable laser beam is used as the light source, the emitted fluorescence (number of photons) is directly proportional to the amount of phosphor. If the phosphor is at a very high concentration, the signal response is non-linear.
The number of photons emitted from a certain amount of phosphor can be amplified by repeating the excitation / emission cycle. When the excitation light intensity and the phosphor concentration are constant, the total amount of emitted light is proportional to the irradiation time (period in which excitation light is irradiated to a fluorescent dye or the like). If the irradiation time is longer than the time of the excitation / emission cycle, the phosphor repeats the excitation / emission cycle many times. The fluorescence intensity (number of emitted photons) can be measured by any light receiving element.
When measuring low-intensity light, a photomultiplier tube (PMT) having an amplification mechanism is effective. When light having sufficient energy enters the PMT, electrons are emitted from the cathode, and the electrons are amplified as a current. The currents of these light receiving elements are proportional to the intensity of incident light, and the fluorescence intensity is usually displayed in arbitrary units (eg, rfu: relative-fluorescence units).
蛍光体は、一般的に、蛍光体原料を焼成する固相反応法により、製造される。この固相反応法では原料混合物を高い温度で焼成するため、得られる焼成ケーキは、蛍光体粒子が硬く凝集したものとなることが多い。そのため、通常は、蛍光体の製造の際には例えばボールミル、乳鉢等による粉砕工程を行うが、このときの蛍光体粒子の表面の損傷を抑制する方法として、流動式反応器装置を用いて、実質的に単分散の蛍光体−前駆体粒子を、流動する気体中に浮遊させて焼成することにより、凝集していない実質的に単分散の蛍光性粒子を製造する。この方法によれば、1μm未満の大きさの蛍光性粒子を製造することができる。
また、例えば、ZnGa2O4:Mn蛍光体を製造するに際し、焼成を行なう前の蛍光体原料を湿式沈殿法により調製することにより、低温での焼成が可能となり、蛍光体粒子の凝集を抑制することができる。
また、例えば、アルカリ土類アルミン酸塩系、またはアルカリ土類珪酸塩系の母体結晶を有する蛍光体の製造方法に関し、Srを含む蛍光体原料として硝酸ストロンチウムを用い、原料混合液又は懸濁液を所望の粒径となるよう液滴化し、これを焼成する方法がある。これにより、極めて脆い性質を有する蛍光体が得られ、容易に微小なサイズへ粉砕することができる。
The phosphor is generally manufactured by a solid phase reaction method in which a phosphor material is fired. In this solid phase reaction method, since the raw material mixture is fired at a high temperature, the obtained fired cake is often a product in which phosphor particles are hard and aggregated. Therefore, normally, when manufacturing the phosphor, for example, a pulverization process using a ball mill, a mortar, etc., is performed. Substantially monodispersed phosphor-precursor particles are suspended in a flowing gas and baked to produce substantially monodispersed fluorescent particles that are not aggregated. According to this method, fluorescent particles having a size of less than 1 μm can be produced.
In addition, for example, when manufacturing a ZnGa2O4: Mn phosphor, the phosphor raw material before firing is prepared by a wet precipitation method, which enables firing at a low temperature and suppresses aggregation of the phosphor particles. it can.
Further, for example, regarding a method for producing a phosphor having an alkaline earth aluminate-based or alkaline earth silicate-based host crystal, strontium nitrate is used as a phosphor raw material containing Sr, and a raw material mixture or suspension There is a method of forming droplets so as to have a desired particle diameter and firing the droplets. Thereby, a phosphor having extremely brittle properties can be obtained, and can be easily pulverized to a minute size.
蛍光体原料としては、製造しようとする蛍光体を構成する元素(以下、「蛍光体構
成元素」ともいう。)を含有する化合物を用いることができる。その例を挙げると、蛍光体構成元素を含有する、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、カルボン酸塩、ハロゲン化物、窒化物等が挙げられる。蛍光体原料の選択に際しては、得られる蛍光体への反応性等を考慮して選択することが好ましい。さらに、蛍光体を構成する各蛍光体構成元素に対応し、蛍光体原料は、それぞれ、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
また、蛍光体の各蛍光体原料中に含まれる不純物としては、蛍光体の特性に悪影響を与えない限りにおいて、特に限定されない。
各蛍光体原料の重量メジアン径としては、通常0.01μm以上、0.5μm以下である。このために、蛍光体原料の種類によっては予めジェットミル等の乾式粉砕機で粉砕を行っても良い。これにより、各蛍光体原料の原料混合物中での均一分散化を図り、かつ、蛍光体原料の表面積増大による原料混合物の固相反応性を高めることができ、不純物相の生成を抑えることが可能となる。
As the phosphor material, a compound containing an element constituting the phosphor to be manufactured (hereinafter also referred to as “phosphor constituent element”) can be used. Examples thereof include oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, sulfates, oxalates, carboxylates, halides, nitrides and the like containing phosphor constituent elements. When selecting the phosphor raw material, it is preferable to select in consideration of the reactivity to the obtained phosphor. Furthermore, corresponding to each phosphor constituting element constituting the phosphor, one kind of phosphor raw material may be used, or two or more kinds may be used in combination in any combination and ratio.
Further, the impurities contained in each phosphor raw material of the phosphor are not particularly limited as long as the phosphor characteristics are not adversely affected.
The weight median diameter of each phosphor material is usually 0.01 μm or more and 0.5 μm or less. For this reason, depending on the type of the phosphor material, pulverization may be performed in advance by a dry pulverizer such as a jet mill. As a result, each phosphor raw material can be uniformly dispersed in the raw material mixture, and the solid phase reactivity of the raw material mixture can be increased by increasing the surface area of the phosphor raw material, thereby suppressing the generation of impurity phases. It becomes.
例えば、Baを含む蛍光体原料の具体例としては、BaO、Ba(OH)2・8H2O、BaCO3、Ba(NO3)2、BaSO4、Ba(C2O4)・2H2O、Ba(OCOCH3)2、BaCl2等が挙げられる。
Caを含む蛍光体原料の具体例としては、CaO、Ca(OH)2、CaCO3、Ca(NO3)2・4H2O、CaSO4・2H2O、Ca(C2O4)・H2O、Ca(OCOCH3)2・H2O、無水CaCl2(但し、水和物であってもよい。)等が挙げられる。
Srを含む蛍光体原料の具体例としては、SrO、Sr(OH)2・8H2O、SrCO3、Sr(NO3)2、SrSO4、Sr(C2O4)・H2O、Sr(OCOCH3)2・0.5H2O、SrCl2等が挙げられる。
Znを含む蛍光体原料の具体例としては、ZnO、Zn(C2O4)・2H2O、ZnSO4・7H2O等が挙げられる。
Mgを含む蛍光体原料の具体例としては、MgCO3、MgO、MgSO4、Mg(C2O4)・2H2O等が挙げられる。
Siを含む蛍光体原料の具体例としては、SiO2、H4SiO4、Si(OCOCH3)4等が挙げられる。
Euを含む蛍光体原料の具体例としては、Eu2O3、Eu2(SO4)3、Eu2(C2O4)3、EuCl2、EuCl3、Eu(NO3)3・6H2O等が挙げられる。
Sm、Tm及びYbを含む各蛍光体原料の具体例としては、Eu源の具体例として挙げた各化合物において、EuをそれぞれSm、Tm及びYbに置き換えた化合物が挙げられる。
For example, specific examples of phosphor raw materials containing Ba include BaO, Ba (OH) 2 .8H 2 O,
Specific examples of phosphor materials containing Ca include CaO, Ca (OH) 2, CaCO3, Ca (NO3) 2 · 4H2O, CaSO4 · 2H2O, Ca (C2O4) · H2O, Ca (OCOCH3) 2 · H2O, anhydrous And CaCl2 (however, it may be a hydrate).
Specific examples of the phosphor raw material containing Sr include SrO, Sr (OH) 2 · 8H2O, SrCO3, Sr (NO3) 2, SrSO4, Sr (C2O4) · H2O, Sr (OCOCH3) 2 · 0.5H2O, SrCl2 Etc.
Specific examples of the phosphor material containing Zn include ZnO, Zn (C2O4) .2H2O, ZnSO4.7H2O, and the like.
Specific examples of the phosphor raw material containing Mg include MgCO3, MgO, MgSO4, Mg (C2O4) .2H2O, and the like.
Specific examples of the phosphor material containing Si include SiO2, H4SiO4, Si (OCOCH3) 4, and the like.
Specific examples of the phosphor material containing Eu include Eu2O3, Eu2 (SO4) 3, Eu2 (C2O4) 3, EuCl2, EuCl3, Eu (NO3) 3 · 6H2O.
Specific examples of each phosphor raw material containing Sm, Tm, and Yb include compounds in which Eu is replaced with Sm, Tm, and Yb, respectively, in the compounds listed as specific examples of the Eu source.
Mnを含む蛍光体原料の具体例としては、MnO、MnO2、Mn2O3、MnF2、MnCl2、MnBr2、Mn(NO3)2・6H2O、MnCO3、MnCr2O4等が挙げられる。
Crを含む蛍光体原料の具体例としては、Cr2O3、CrF3(水和物であってもよい)、CrCl3、CrBr3・6H2O、Cr(NO3)2・9H2O、(NH4)2CrO4等が挙げられる。
Tbを含む蛍光体原料の具体例としては、Tb4O7、TbCl3(水和物を含む。)、TbF3、Tb(NO3)3・nH2O、Tb2(SiO4)3、Tb2(C2O4)3・10H2O等が挙げられる。また、他の蛍光体原料(例えば、Eu源)とTb源とを共沈させてから用いることもできる。
Prを含む蛍光体原料の具体例としては、Pr2O3、PrCl3、PrF3、Pr(NO3)3・6H2O、Pr2(SiO4)3、Pr2(C2O4)3・10H2O等が挙げられる。
Ceを含む蛍光体原料の具体例としては、CeO2、CeCl3、Ce2(CO3)3・5H2O、CeF3、Ce(NO3)3・6H2O等が挙げられる。
Luを含む蛍光体原料の具体例としては、Lu2O3、LuCl3、LuF3(水和物であってもよい)、Lu(NO3)3(水和物であってもよい)等が挙げられる。
Laを含む蛍光体原料の具体例としては、La2O3、LaCl3・7H2O、La2(CO3)3・H2O、LaF3、La(NO3)3・6H2O、La2(SO4)3等が挙げられる。
Gdを含む蛍光体原料の具体例としては、Gd2O3、GdCl3・6H2O、Gd(NO3)3・5H2O、Gd2(SO4)3・8H2O、GdF3等が挙げられる。
Specific examples of the phosphor raw material containing Mn include MnO, MnO2, Mn2O3, MnF2, MnCl2, MnBr2, Mn (NO3) 2 · 6H2O, MnCO3, MnCr2O4 and the like.
Specific examples of the phosphor material containing Cr include Cr2O3, CrF3 (may be a hydrate), CrCl3, CrBr3 · 6H2O, Cr (NO3) 2 · 9H2O, (NH4) 2CrO4, and the like.
Specific examples of phosphor materials containing Tb include Tb4O7, TbCl3 (including hydrates), TbF3, Tb (NO3) 3 · nH2O, Tb2 (SiO4) 3, Tb2 (C2O4) 3 · 10H2O, and the like. It is done. Further, other phosphor materials (for example, Eu source) and Tb source may be co-precipitated before use.
Specific examples of the phosphor material containing Pr include Pr2O3, PrCl3, PrF3, Pr (NO3) 3 · 6H2O, Pr2 (SiO4) 3, Pr2 (C2O4) 3 · 10H2O, and the like.
Specific examples of the phosphor raw material containing Ce include CeO2, CeCl3, Ce2 (CO3) 3 · 5H2O, CeF3, Ce (NO3) 3 · 6H2O, and the like.
Specific examples of the phosphor material containing Lu include Lu2O3, LuCl3, LuF3 (may be a hydrate), Lu (NO3) 3 (may be a hydrate), and the like.
Specific examples of the phosphor material containing La include La2O3, LaCl3 · 7H2O, La2 (CO3) 3 · H2O, LaF3, La (NO3) 3 · 6H2O, La2 (SO4) 3, and the like.
Specific examples of the phosphor material containing Gd include Gd2O3, GdCl3 · 6H2O, Gd (NO3) 3 · 5H2O, Gd2 (SO4) 3 · 8H2O, GdF3 and the like.
Geを含む蛍光体原料の具体例としては、GeO2、Ge(OH)4、Ge(OCOCH3)4、GeCl4等が挙げられる。
Gaを含む蛍光体原料の具体例としては、Ga2O3、Ga(OH)3、Ga(NO3)3・nH2O、Ga2(SO4)3、GaCl3等が挙げられる。
Alを含む蛍光体原料の具体例としてはα−Al2O3、γ−Al2O3等のAl2O3、Al(OH)3、AlOOH、Al(NO3)3・9H2O、Al2(SO4)3、AlCl3等が挙げられる。
Pを含む蛍光体原料の具体例としては、P2O5、Ba3(PO4)2、Sr3(PO4)2、(NH4)3PO4等が挙げられる。
Bを含む蛍光体原料の具体例としては、B2O3、H3BO3等が挙げられる。
なお、上記に例示した原料は、必要に応じて共沈させてから用いてもよい。
さらに、N元素、O元素及びハロゲン元素等に対応する蛍光体原料は、通常、上記各蛍光体構成元素の蛍光体原料のアニオン成分として、又は焼成雰囲気中に含有される成分として、蛍光体製造時に供給される。
Specific examples of the phosphor material containing Ge include GeO2, Ge (OH) 4, Ge (OCOCH3) 4, and GeCl4.
Specific examples of the phosphor material containing Ga include Ga2O3, Ga (OH) 3, Ga (NO3) 3.nH2O, Ga2 (SO4) 3, and GaCl3.
Specific examples of the phosphor material containing Al include Al2O3 such as α-Al2O3 and γ-Al2O3, Al (OH) 3, AlOOH, Al (NO3) 3 · 9H2O, Al2 (SO4) 3, and AlCl3.
Specific examples of the phosphor raw material containing P include P2O5, Ba3 (PO4) 2, Sr3 (PO4) 2, (NH4) 3PO4 and the like.
Specific examples of the phosphor material containing B include B2O3 and H3BO3.
In addition, you may use the raw material illustrated above, after coprecipitating as needed.
Further, phosphor raw materials corresponding to N element, O element, halogen element, etc. are usually manufactured as phosphors as anion components of the phosphor raw materials of the respective phosphor constituting elements or as components contained in the firing atmosphere. Sometimes supplied.
蛍光体原料を混合して原料混合物を調製してから、原料混合物を所定温度、雰囲気下で焼成する。この際、混合は十分に行うことが好ましい。
上記混合手法としては、特に限定はされないが、具体的には、下記(A)及び(B)として挙げた手法を用いることができる。また、これらの各種条件については、例えば、ボールミルにおいて2種の粒径の異なるボールを混合して用いる等の条件を選択可能である
。
(A)例えばハンマーミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル等の乾式粉砕機、又は、乳鉢と乳棒等を用いる粉砕と、例えばリボンブレンダー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー等の混合機、又は、乳鉢と乳棒を用いる混合とを組み合わせ、前述の蛍光体原料を粉砕混合する乾式混合法。
(B)前述の蛍光体原料に例えばメタノール、エタノール等のアルコール系溶媒又は水などの溶媒又は分散媒を加え、例えば粉砕機、乳鉢と乳棒、又は蒸発皿と撹拌棒等を用いて混合し、溶液又はスラリーの状態とした上で、噴霧乾燥、加熱乾燥、又は自然乾燥等により乾燥させる湿式混合法。
蛍光体原料の混合は、蛍光体原料の物性に応じて、湿式又は乾式のいずれかを選択することができる。
また、ハロゲン化物、窒化物等の酸化・吸湿し易い原料を用いる場合には、例えばアルゴンガス、窒素ガス等の不活性気体を充填し、水分管理されたグローブボックス内でミキサー混合する。
After preparing a raw material mixture by mixing phosphor raw materials, the raw material mixture is fired at a predetermined temperature and atmosphere. At this time, it is preferable to perform the mixing sufficiently.
Although it does not specifically limit as said mixing method, Specifically, the method quoted as the following (A) and (B) can be used. As for these various conditions, for example, it is possible to select conditions such as mixing and using two kinds of balls having different particle diameters in a ball mill.
(A) Dry pulverizer such as hammer mill, roll mill, ball mill, jet mill, etc., or pulverization using mortar and pestle, and mixer such as ribbon blender, V-type blender, Henschel mixer, or mortar and pestle And a dry mixing method in which the above phosphor raw materials are pulverized and mixed.
(B) Add a solvent or dispersion medium such as an alcohol solvent such as methanol or ethanol or water to the phosphor raw material, and mix using, for example, a pulverizer, a mortar and pestle, or an evaporating dish and a stirring bar, A wet mixing method in which a solution or slurry is made and then dried by spray drying, heat drying, or natural drying.
The mixing of the phosphor raw material can be either wet or dry depending on the physical properties of the phosphor raw material.
In addition, when using a material that easily oxidizes and absorbs moisture, such as halide and nitride, for example, an inert gas such as argon gas or nitrogen gas is filled and mixed in a glove box in which moisture is controlled.
また、混合・粉砕時に、粒径を揃える等の目的で、蛍光体原料を篩いにかけても良い。この場合、各種市販の篩いを用いることが可能であるが、金属メッシュのものよりもナイロンメッシュ等の樹脂製のものを用いる方が、不純物混入防止の点で好ましい。
焼成工程では、得られた原料混合物を焼成することにより焼成物を得る。得られた焼成物は、通常、その組成は目的とする蛍光体のものとなっているが、その粒子は焼結して焼成ケーキとなっている。
さらに、焼成において、焼成炉中の耐熱容器の数が多い場合には、例えば、上記の昇温速度を遅めにする等、各耐熱容器への熱の伝わり具合を均等にすることが、ムラなく焼成するためには好ましい。
焼成工程における焼成温度、圧力、雰囲気等の焼成条件は、製造しようとする蛍光体そ
れぞれに応じて適切な条件を設定することが好ましい。
さらに、耐湿性等の耐候性を一層向上させるために、又は、発光装置の蛍光体含有部における樹脂に対する分散性を向上させるために、必要に応じて、蛍光体の表面を異なる物質で被覆する等の表面処理を行なってもよい。
In addition, the phosphor material may be sieved for the purpose of, for example, uniforming the particle size during mixing and pulverization. In this case, various types of commercially available sieves can be used, but it is preferable to use a resin mesh such as a nylon mesh rather than a metal mesh in terms of preventing impurities from being mixed.
In the firing step, a fired product is obtained by firing the obtained raw material mixture. The obtained fired product usually has the composition of the intended phosphor, but the particles are sintered into a fired cake.
Furthermore, when the number of heat-resistant containers in the baking furnace is large in baking, for example, the rate of heat transfer to each heat-resistant container can be made uniform, for example, by slowing the temperature increase rate. It is preferable for firing without any problems.
The firing conditions such as the firing temperature, pressure, and atmosphere in the firing step are preferably set appropriately for each phosphor to be manufactured.
Furthermore, in order to further improve the weather resistance such as moisture resistance or to improve the dispersibility of the phosphor in the phosphor-containing part of the light emitting device, the surface of the phosphor is coated with a different substance as necessary. You may perform surface treatments, such as.
蛍光体の表面に存在させることのできる物質(以下「表面処理物質」とも称する。)の例としては、例えば、有機化合物、無機化合物、ガラス材料等を挙げることができる。 有機化合物の例としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエチレン等の熱溶融性ポリマー、ラテックス、ポリオルガノシロキサン等が挙げられる。
無機化合物の例としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化ゲルマニウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化硼素、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ビスマス等の金属酸化物、窒化珪素、窒化アルミニウム等の金属窒化物、燐酸カルシウム、燐酸バリウム、燐酸ストロンチウム等のオルト燐酸塩、ポリリン酸塩等が挙げられる。なお、燐酸リチウム、燐酸ナトリウム、及び燐酸カリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種と、硝酸バリウム、硝酸カルシウム、硝酸ストロンチウム、塩酸バリウム、塩酸カルシウム、及び塩酸ストロンチウムからなる群から選ばれる少なくとも1種とを組み合わせて用いることもできる。中でも、燐酸ナトリウムと硝酸カルシウムとを組み合わせて用いることが好ましい。また、蛍光体表面にバリウム、カルシウム、ストロンチウムが存在する場合には燐酸ナトリウム等の燐酸塩のみを用いても表面処理を行なうことができる。
Examples of substances that can be present on the surface of the phosphor (hereinafter also referred to as “surface treatment substances”) include organic compounds, inorganic compounds, glass materials, and the like. Examples of the organic compound include acrylic resins, heat-meltable polymers such as polycarbonate, polyamide, and polyethylene, latex, polyorganosiloxane, and the like.
Examples of inorganic compounds include magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, tin oxide, germanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, vanadium oxide, boron oxide, antimony oxide, zinc oxide, yttrium oxide, oxide Examples thereof include metal oxides such as lanthanum and bismuth oxide, metal nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride, orthophosphates such as calcium phosphate, barium phosphate, and strontium phosphate, and polyphosphates. And at least one selected from the group consisting of lithium phosphate, sodium phosphate, and potassium phosphate, and at least one selected from the group consisting of barium nitrate, calcium nitrate, strontium nitrate, barium hydrochloride, calcium hydrochloride, and strontium hydrochloride. Can also be used in combination. Among them, it is preferable to use a combination of sodium phosphate and calcium nitrate. Further, when barium, calcium, or strontium is present on the phosphor surface, the surface treatment can be performed using only a phosphate such as sodium phosphate.
ガラス材料の例としてはホウ珪酸塩、ホスホ珪酸塩、アルカリ珪酸塩等が挙げられる。 これらの表面処理物質は、何れか1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
表面処理を施した蛍光体は、これらの表面処理物質を有することになるが、その表面処理物質の存在態様としては、例えば下記のものが挙げられる。
(i)表面処理物質が連続膜を構成して、蛍光体の表面を被覆する態様。
(ii)表面処理物質が多数の微粒子となって、蛍光体の表面に付着することにより、蛍光体の表面を被覆する態様。
蛍光体の表面への表面処理物質の付着量、若しくは被覆量は、蛍光体の重量に対して、0.1重量%以上、また、30重量%以下、好ましくは15重量%以下であることが望ましい。蛍光体に対する表面処理物質量の量が多過ぎると、蛍光体の発光特性が損なわれる場合があり、少な過ぎると表面被覆が不完全となって、耐湿性、分散性の改善が見られない場合がある。
表面処理の方法には特に限定は無いが、例えば、以下に説明するような、金属酸化物(
酸化珪素)による被覆処理法を挙げることができる。
Examples of the glass material include borosilicate, phosphosilicate, and alkali silicate. Any one of these surface treatment substances may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
The phosphor subjected to the surface treatment has these surface treatment substances. Examples of the presence of the surface treatment substance include the following.
(I) A mode in which the surface treatment substance constitutes a continuous film and covers the surface of the phosphor.
(Ii) An embodiment in which the surface of the phosphor is coated by the surface treatment substance becoming a large number of fine particles and adhering to the surface of the phosphor.
The adhesion amount or the coating amount of the surface treatment substance on the surface of the phosphor is 0.1% by weight or more, 30% by weight or less, preferably 15% by weight or less based on the weight of the phosphor. desirable. If the amount of the surface treatment substance relative to the phosphor is too large, the light emission characteristics of the phosphor may be impaired. If the amount is too small, the surface coating will be incomplete, and the moisture resistance and dispersibility will not be improved. There is.
The surface treatment method is not particularly limited. For example, a metal oxide (described below)
And a coating treatment method using silicon oxide).
蛍光体をエタノール等のアルコール中に混合して、攪拌し、更にアンモニア水等のアルカリ水溶液を混合して、攪拌する。次に、加水分解可能なアルキル珪酸エステル、例えばテトラエチルオルト珪酸を混合して、攪拌する。得られた溶液を30分間静置した後、蛍光体表面に付着しなかった酸化珪素粒子を含む上澄みを除去する。次いで、アルコール混合、攪拌、静置、上澄み除去を数回繰り返した後、150℃で2時間の減圧乾燥工程を経て、表面処理蛍光体を得る。
蛍光体の表面処理方法としては、この他、例えば球形の酸化珪素微粉を蛍光体に付着さ
せる方法、蛍光体に珪素系化合物の皮膜を付着させる方法、蛍光体微粒子の表面をポリマー微粒子で被覆する方法、蛍光体を有機材料、無機材料及びガラス材料等でコーティングする方法、蛍光体の表面を化学気相反応法によって被覆する方法、金属化合物の粒子を付着させる方法等を用いることができる。
蛍光体の結晶構造の例を挙げると、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu等のオルソシリケート系結晶構造、Ca3(Sc,Mg,Na,Li)2Si3O12:Ce等のガーネット系結晶構造、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu等のアパタイト系結晶構造、M3Si6O12N2:Eu(但し、Mはアルカリ土類金属元素を表わす。)等の窒化物系結晶構造などが挙げられる。中でも、オルソシリケート系結晶構造又はガーネット系結晶構造が好ましい。
The phosphor is mixed in an alcohol such as ethanol and stirred, and further an alkaline aqueous solution such as ammonia water is mixed and stirred. Next, a hydrolyzable alkyl silicate such as tetraethylorthosilicate is mixed and stirred. After the resulting solution is allowed to stand for 30 minutes, the supernatant containing silicon oxide particles that have not adhered to the phosphor surface is removed. Next, alcohol mixing, stirring, standing, and removal of the supernatant are repeated several times, and then a vacuum treatment is performed at 150 ° C. for 2 hours to obtain a surface-treated phosphor.
In addition to the surface treatment method of the phosphor, for example, a method of attaching spherical silicon oxide fine powder to the phosphor, a method of attaching a silicon compound film to the phosphor, and coating the surface of the phosphor fine particles with polymer fine particles Methods, a method of coating the phosphor with an organic material, an inorganic material, a glass material, etc., a method of coating the surface of the phosphor by a chemical vapor reaction method, a method of attaching metal compound particles, and the like can be used.
Examples of the crystal structure of the phosphor include an orthosilicate crystal structure such as (Ba, Sr, Ca, Mg) 2SiO4: Eu, and a garnet crystal structure such as Ca3 (Sc, Mg, Na, Li) 2Si3O12: Ce. , (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4) 6 Cl 2: Eu and other apatite crystal structures,
(緑色蛍光体)
緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常500nm以上、中でも510nm以上、さらには515nm以上であることが好ましく、また、通常550nm以下、中でも542nm以下、さらには535nm以下の範囲であることが好ましい。この発光ピーク波長λpが短過ぎると青味を帯びる傾向がある一方で、長過ぎると黄味を帯びる傾向があり、何れも緑色光としての特性が低下する可能性がある。
また、緑色蛍光体の発光ピークの半値幅としては、通常10nm以上、通常130nm以下であり、用途に応じて適宜調整することが好ましい。この半値幅FWHMが狭過ぎると発光強度が低下する場合があり、広過ぎると色純度が低下する場合がある。
また、緑色蛍光体は、外部量子効率が、通常60%以上、好ましくは70%以上のものであり、メジアン径D50は、通常1μm程度である。
緑色蛍光体の具体例を挙げると、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行う(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体等が挙げられる。
(Green phosphor)
The emission peak wavelength of the green phosphor is usually 500 nm or more, preferably 510 nm or more, more preferably 515 nm or more, and usually 550 nm or less, especially 542 nm or less, and more preferably 535 nm or less. If this emission peak wavelength λp is too short, it tends to be bluish, while if it is too long, it tends to be yellowish, and there is a possibility that the characteristics as green light will deteriorate.
In addition, the half-value width of the emission peak of the green phosphor is usually 10 nm or more and usually 130 nm or less, and is preferably adjusted as appropriate according to the application. If the full width at half maximum FWHM is too narrow, the emission intensity may decrease, and if it is too wide, the color purity may decrease.
The green phosphor has an external quantum efficiency of usually 60% or more, preferably 70% or more, and a median diameter D50 is usually about 1 μm.
As a specific example of the green phosphor, a europium-activated alkaline earth silicon oxynite represented by (Mg, Ca, Sr, Ba) Si2O2N2: Eu which is composed of fractured particles having a fracture surface and emits light in the green region. Ride type phosphors and the like can be mentioned.
また、その他の緑色蛍光体としては、Sr4Al14O25:Eu、(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ba)Al2Si2O8:Eu、(Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu、(Ba,Ca,Sr,Mg)9(Sc,Y,Lu,Gd)2(Si,Ge)6O24:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Y2SiO5:Ce,Tb等のCe,Tb付活珪酸塩蛍光体、Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu等のEu付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体、Zn2SiO4:Mn等のMn付活珪酸塩蛍光体、CeMgAl11O19:Tb、Y3Al5O12:Tb等のTb付活アルミン酸塩蛍光体、Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb、La3Ga5SiO14:Tb等のTb付活珪酸塩蛍光体、(Sr,Ba,Ca)Ga2S4:Eu,Tb,Sm等のEu,Tb,Sm付活チオガレート蛍光体、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Y,Ga,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce等のCe付活アルミン酸塩蛍光体、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Ca3(Sc,Mg,Na,Li)2Si3O12:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaSc2O4:Ce等のCe付活酸化物蛍光体、Eu付活βサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、BaMgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、SrAl2O4:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(La,Gd,Y)2O2S:Tb等のTb付活酸硫化物蛍光体、LaPO4:Ce,Tb等のCe,Tb付活リン酸塩蛍光体、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al等の硫化物蛍光体、(Y,Ga,Lu,Sc,La)BO3:Ce,Tb、Na2Gd2B2O7:Ce,Tb、(Ba,Sr)2(Ca,Mg,Zn)B2O6:K,Ce,Tb等のCe,Tb付活硼酸塩蛍光体、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu等のEu付活チオアルミネート蛍光体やチオガレート蛍光体、(Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体、M3Si6O9N4:Eu、M3Si6O12N2:Eu(但し、Mはアルカリ土類金属元素を表わす。)等のEu付活酸窒化物蛍光体等を用いることも可能である。 Other green phosphors include Eu-activated aluminate phosphors such as Sr4Al14O25: Eu, (Ba, Sr, Ca) Al2O4: Eu, (Sr, Ba) Al2Si2O8: Eu, (Ba, Mg) 2SiO4 : Eu, (Ba, Sr, Ca, Mg) 2SiO4: Eu, (Ba, Sr, Ca) 2 (Mg, Zn) Si2O7: Eu, (Ba, Ca, Sr, Mg) 9 (Sc, Y, Lu, Gd) 2 (Si, Ge) 6O24: Eu activated silicate phosphor such as Eu, Y2SiO5: Ce, Tb activated silicate phosphor such as Ce, Tb, Eu activated phosphoric acid borate such as Sr2P2O7-Sr2B2O5: Eu Salt phosphors, Eu-activated halosilicate phosphors such as Sr2Si3O8-2SrCl2: Eu, Mn-activated silicate phosphors such as Zn2SiO4: Mn, Tb-activated aluminate fluorescence such as CeMgAl11O19: Tb, Y3Al5O12: Tb body Tb activated silicate phosphor such as Ca2Y8 (SiO4) 6O2: Tb, La3Ga5SiO14: Tb, (Sr, Ba, Ca) Ga2S4: Eu, Tb, Sm activated thiogallate phosphor such as Eu, Tb, Sm, Y3 ( Al, Ga) 5O12: Ce, (Y, Ga, Tb, La, Sm, Pr, Lu) 3 (Al, Ga) 5O12: Ce activated aluminate phosphors such as Ce, Ca3Sc2Si3O12: Ce, Ca3 (Sc , Mg, Na, Li) 2Si3O12: Ce activated silicate phosphor such as Ce, Ce activated oxide phosphor such as CaSc2O4: Ce, Eu activated oxynitride phosphor such as Eu activated β sialon, BaMgAl10O17 : Eu, Mn activated aluminate phosphors such as Eu and Mn, SrAl2O4: Eu activated aluminate phosphors such as Eu, and (La, Gd, Y) 2O2S: Tb activated oxysulfide fluorescence such as Tb Body, LaPO4: Ce, Tb-activated phosphate phosphors such as Ce and Tb, sulfide phosphors such as ZnS: Cu, Al, ZnS: Cu, Au, Al, (Y, Ga, Lu, Sc, La) BO3: Ce , Tb, Na 2 Gd 2 B 2 O 7: Ce, Tb, (Ba, Sr) 2 (Ca, Mg, Zn) B 2 O 6: Ce, Tb activated borate phosphors such as K, Ce, Tb, Ca 8 Mg (SiO 4) 4 Cl 2: Eu, Mn Eu, Mn activated halosilicate phosphors such as (Sr, Ca, Ba) (Al, Ga, In) 2S4: Eu activated thioaluminate phosphors and thiogallate phosphors such as Eu, (Ca, Sr) 8 (Mg, Zn) (SiO4) 4Cl2: Eu, Mn activated halosilicate phosphor such as Eu, Mn, M3Si6O9N4: Eu, M3Si6O12N2: Eu (where M represents an alkaline earth metal element). It is also possible to use Eu-activated oxynitride phosphors such as
また、緑色蛍光体としては、ピリジン−フタルイミド縮合誘導体、ベンゾオキサジノン系、キナゾリノン系、クマリン系、キノフタロン系、ナルタル酸イミド系等の蛍光色素、テルビウム錯体等の有機蛍光体を用いることも可能である。
以上例示した緑色蛍光体は、何れか一種のみを使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(橙色ないし赤色蛍光体)
該橙色ないし赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常570nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは585nm以上、また、通常780nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは680nm以下の波長範囲にあることが好適である。
このような橙色ないし赤色蛍光体としては、例えば、赤色破断面を有する破断粒子から構成され、赤色領域の発光を行う(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Euで表わされるユーロピウム賦活アルカリ土類シリコンナイトライド系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、赤色領域の発光を行う(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Euで表わされるユーロピウム賦活希土類オキシカルコゲナイド系蛍光体等が挙げられる。
また、赤色蛍光体の発光ピークの半値幅としては、通常1nm〜50nmの範囲である
。
また、赤色蛍光体は、外部量子効率が、通常60%以上、好ましくは70%以上のもの
であり、メジアン径D50は通常1μm程度である。
In addition, as the green phosphor, it is also possible to use a pyridine-phthalimide condensed derivative, a benzoxazinone-based, a quinazolinone-based, a coumarin-based, a quinophthalone-based, a naltalimide-based fluorescent pigment, or an organic phosphor such as a terbium complex. is there.
Any one of the green phosphors exemplified above may be used, or two or more may be used in any combination and ratio.
(Orange to red phosphor)
The emission peak wavelength of the orange to red phosphor is usually in the wavelength range of 570 nm or more, preferably 580 nm or more, more preferably 585 nm or more, and usually 780 nm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 680 nm or less. Is preferred.
Examples of such orange or red phosphors are europium activated alkaline earths composed of broken particles having a red fracture surface and represented by (Mg, Ca, Sr, Ba) 2Si5N8: Eu that emits light in the red region. Europium activated rare earth oxy represented by (Y, La, Gd, Lu) 2O2S: Eu, which is composed of silicon nitride phosphors and grown particles having a substantially spherical shape as a regular crystal growth shape, and emits light in the red region. Examples include chalcogenide phosphors.
In addition, the half-value width of the emission peak of the red phosphor is usually in the range of 1 nm to 50 nm.
The red phosphor has an external quantum efficiency of usually 60% or more, preferably 70% or more, and a median diameter D50 is usually about 1 μm.
更に、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W、及びMoよりなる群から選ばれる少なくも1種類の元素を含有する酸窒化物及び/又は酸硫化物を含有する蛍光体であって、Al元素の一部又は全てがGa元素で置換されたアルファサイアロン構造をもつ酸窒化物を含有する蛍光体も用いることができる。なお、これらは酸窒化物及び/又は酸硫化物を含有する蛍光体である。
また、そのほか、赤色蛍光体としては、(La,Y)2O2S:Eu等のEu付活酸硫化物蛍光体、Y(V,P)O4:Eu、Y2O3:Eu等のEu付活酸化物蛍光体、(Ba,Mg)2SiO4:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu,Mn等のEu,Mn付活珪酸塩蛍光体、LiW2O8:Eu、LiW2O8:Eu,Sm、Eu2W2O9、Eu2W2O9:Nb、Eu2W2O9:Sm等のEu付活タングステン酸塩蛍光体、(Ca,Sr)S:Eu等のEu付活硫化物蛍光体、YAlO3:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu、LiY9(SiO4)6O2:Eu、(Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu、Sr2BaSiO5:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、(Tb,Gd)3Al5O12:Ce等のCe付活アルミン酸塩蛍光体、(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu等のEu付活酸化物、窒化物又は酸窒化物蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、Ba3MgSi2O8:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)3(Zn,Mg)Si2O8:Eu,Mn等のEu,Mn付活珪酸塩蛍光体、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn等のMn付活ゲルマン酸塩蛍光体、Eu付活αサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸硫化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu,Bi等のEu,Bi付活バナジン酸塩蛍光体、SrY2S4:Eu,Ce等のEu,Ce付活硫化物蛍光体、CaLa2S4:Ce等のCe付活硫化物蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu,Mn等のEu,Mn付活リン酸塩蛍光体、(Y,Lu)2WO6:Eu,Mo等のEu,Mo付活タングステン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)xSiyNz:Eu,Ce(但し、x、y、zは、1以上の整数を表わす。)等のEu,Ce付活窒化物蛍光体、(Ca,Sr,Ba,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、((Y,Lu,Gd,Tb)1-x-yScxCey)2(Ca,Mg)1-r(Mg,Zn)2+rSiz-qGeqO12+δ等のCe付活珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。
And a phosphor containing oxynitride and / or oxysulfide containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, W and Mo, A phosphor containing an oxynitride having an alpha sialon structure in which some or all of the elements are substituted with Ga elements can also be used. These are phosphors containing oxynitride and / or oxysulfide.
Other red phosphors include Eu-activated oxysulfide phosphors such as (La, Y) 2O2S: Eu, Eu-activated oxide fluorescence such as Y (V, P) O4: Eu, Y2O3: Eu. (Ba, Mg) 2SiO4: Eu, Mn, (Ba, Sr, Ca, Mg) 2SiO4: Eu, Mn activated silicate phosphors such as Eu, Mn, LiW2O8: Eu, LiW2O8: Eu, Sm, Eu2W2O9 Eu activated tungsten phosphors such as (Ca, Sr) S: Eu, Eu activated aluminate phosphors such as YAlO3: Eu, Eu2W2O9: Nb, Eu2W2O9: Sm Eu-activated silicate phosphors such as, Ca2Y8 (SiO4) 6O2: Eu, LiY9 (SiO4) 6O2: Eu, (Sr, Ba, Ca) 3SiO5: Eu, Sr2BaSiO5: Eu, (Y, Gd) 3Al5O12: Ce, (Tb, Gd) 3Al5 12: Ce-activated aluminate phosphor such as Ce, (Mg, Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8: Eu, (Mg, Ca, Sr, Ba) Si (N, O) 2: Eu, (Mg, Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3: Eu-activated oxide such as Eu, nitride or oxynitride phosphor, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO4) Eu, Mn activated halophosphate phosphor such as 6Cl2: Eu, Mn, Ba3MgSi2O8: Eu, Mn, (Ba, Sr, Ca, Mg) 3 (Zn, Mg) Si2O8: Eu, Mn attached Activated silicate phosphor, 3.5MgO · 0.5
赤色蛍光体としては、β−ジケトネート、β−ジケトン、芳香族カルボン酸、又は、ブレンステッド酸等のアニオンを配位子とする希土類元素イオン錯体からなる赤色有機蛍光体、ペリレン系顔料(例えば、ジベンゾ{[f,f’]−4,4’,7,7’−テトラフェニル}ジインデノ[1,2,3−cd:1’,2’,3’−lm]ペリレン)、アントラキノン系顔料、レーキ系顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、フタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料を用いることも可能である。
以上の中でも、赤色蛍光体としては、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Ce、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、(La,Y)2O2S:Eu又はEu錯体を含むことが好ましく、より好ましくは(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Ce、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Ca,Sr)S:Eu又は(La,Y)2O2S:Eu、もしくはEu(ジベンゾイルメタン)3・1,10−フェナントロリン錯体等のβ−ジケトン系Eu錯体又はカルボン酸系Eu錯体を含むことが好ましく、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Sr,Ca)AlSi(N,O):Eu又は(La,Y)2O2S:Euが特に好ましい。
また、以上例示の中でも、橙色蛍光体としては(Sr,Ba)3SiO5:Euが好ましい。
なお、橙色ないし赤色蛍光体は、1種のみを用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Examples of red phosphors include β-diketonates, β-diketones, aromatic carboxylic acids, red organic phosphors composed of rare earth element ion complexes having an anion such as Bronsted acid as a ligand, and perylene pigments (for example, Dibenzo {[f, f ′]-4,4 ′, 7,7′-tetraphenyl} diindeno [1,2,3-cd: 1 ′, 2 ′, 3′-lm] perylene), anthraquinone pigment, Lake pigments, azo pigments, quinacridone pigments, anthracene pigments, isoindoline pigments, isoindolinone pigments, phthalocyanine pigments, triphenylmethane basic dyes, indanthrone pigments, indophenol pigments, It is also possible to use a cyanine pigment or a dioxazine pigment.
Among these, red phosphors include (Ca, Sr, Ba) 2 Si5 (N, O) 8: Eu, (Ca, Sr, Ba) Si (N, O) 2: Eu, (Ca, Sr, Ba). AlSi (N, O) 3: Eu, (Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3: Ce, (Sr, Ba) 3SiO5: Eu, (Ca, Sr) S: Eu, (La, Y) ) 2O2S: Eu or Eu complex, more preferably (Ca, Sr, Ba) 2Si5 (N, O) 8: Eu, (Ca, Sr, Ba) Si (N, O) 2: Eu, (Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3: Eu, (Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3: Ce, (Sr, Ba) 3SiO5: Eu, (Ca, Sr) S: Eu or (La, Y) 2 O2S: Eu or Eu (dibenzoylmethane) 3,1,10-phenanthroline complex Β-diketone Eu complex or carboxylic acid Eu complex of (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8: Eu, (Sr, Ca) AlSi (N, O): Eu or (La, Y) 2O2S: Eu is particularly preferred.
Of the above examples, (Sr, Ba) 3SiO5: Eu is preferable as the orange phosphor.
In addition, orange or red fluorescent substance may use only 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
(青色蛍光体)
青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上、また、通常490nm以下、好ましくは480nm以下、より好ましくは470nm以下、更に好ましくは460nm以下の波長範囲にあることが好適である。
また、青色蛍光体の発光ピークの半値幅としては、通常20nm〜80nmの範囲である。
また、青色蛍光体は、外部量子効率が、通常60%以上、好ましくは70%以上のものであり、メジアン径D50は通常1μm程度である。
このような青色蛍光体としては、規則的な結晶成長形状としてほぼ六角形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行う(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Euで表わされるユーロピウム賦活バリウムマグネシウムアルミネート系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行う(Mg,Ca,Sr,Ba)5(PO4)3(Cl,F):Euで表わされるユウロピウム賦活ハロリン酸カルシウム系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ立方体形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行う(Ca,Sr,Ba)2B5O9Cl:Euで表わされるユウロピウム賦活アルカリ土類クロロボレート系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、青緑色領域の発光を行う(Sr,Ca,Ba)Al2O4:Eu又は(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Euで表わされるユウロピウム賦活アルカリ土類アルミネート系蛍光体等が挙げられる。
(Blue phosphor)
The emission peak wavelength of the blue phosphor is usually 420 nm or more, preferably 430 nm or more, more preferably 440 nm or more, and usually 490 nm or less, preferably 480 nm or less, more preferably 470 nm or less, more preferably 460 nm or less. Preferably it is.
In addition, the half-value width of the emission peak of the blue phosphor is usually in the range of 20 nm to 80 nm.
The blue phosphor has an external quantum efficiency of usually 60% or more, preferably 70% or more, and a median diameter D50 is usually about 1 μm.
As such a blue phosphor, europium-activated barium magnesium represented by (Ba, Sr, Ca) MgAl10O17: Eu, which is composed of growing particles having a substantially hexagonal shape as a regular crystal growth shape and emits light in a blue region. An aluminate phosphor, which is composed of growing particles having a substantially spherical shape as a regular crystal growth shape, emits light in a blue region (Mg, Ca, Sr, Ba) 5 (PO 4) 3 (Cl, F): Europium-activated calcium halophosphate phosphor represented by Eu, composed of growing particles having a substantially cubic shape as a regular crystal growth shape, and emitting light in the blue region (Ca, Sr, Ba) 2B5O9Cl: Europium represented by Eu Activated alkaline earth chloroborate phosphor, composed of fractured particles with fractured surface And (Sr, Ca, Ba) Al2O4: Eu or (Sr, Ca, Ba) 4Al14O25: Eu.
また、そのほか、青色蛍光体としては、Sr2P2O7:Sn等のSn付活リン酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba)Al2O4:Eu又は(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Eu、BaMgAl10O17:Eu、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu、BaMgAl10O17:Eu,Tb,Sm、BaAl8O13:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、SrGa2S4:Ce、CaGa2S4:Ce等のCe付活チオガレート蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba,Sr,Ca)5(PO4)3(Cl,F,Br,OH):Eu,Mn,Sb等のEu付活ハロリン酸塩蛍光体、BaAl2Si2O8:Eu、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Sr2P2O7:Eu等のEu付活リン酸塩蛍光体、ZnS:Ag、ZnS:Ag,Al等の硫化物蛍光体、Y2SiO5:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaWO4等のタングステン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)BPO5:Eu,Mn、(Sr,Ca)10(PO4)6・nB2O3:Eu、2SrO・0.84P2O5・0.16B2O3:Eu等のEu,Mn付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si3O8・2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体、SrSi9Al19ON31:Eu、EuSi9Al19ON31等のEu付活酸窒化物蛍光体、La1-xCexAl(Si6-zAlz)(N10-zOz)(ここで、x、及びyは、それぞれ0≦x≦1、0≦z≦6を満たす数である。)、La1-x-yCexCayAl(Si6-zAlz)(N10-zOz)(ここで、x、y、及びzは、それぞれ、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦6を満たす数である。)等のCe付活酸窒化物蛍光体等を用いることも可能である。 In addition, as the blue phosphor, Sn-activated phosphate phosphors such as Sr2P2O7: Sn, (Sr, Ca, Ba) Al2O4: Eu or (Sr, Ca, Ba) 4Al14O25: Eu, BaMgAl10O17: Eu, (Ba, Sr, Ca) MgAl10O17: Eu, BaMgAl10O17: Eu, Tb, Sm, Eu activated aluminate phosphors such as BaAl8O13: Eu, Ce activated thiogallate phosphors such as SrGa2S4: Ce, CaGa2S4: Ce, Ba, Sr, Ca) MgAl10O17: Eu, Mn activated aluminate phosphor such as Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO4) 6Cl2: Eu, (Ba, Sr, Ca) 5 ( PO4) 3 (Cl, F, Br, OH): Eu-activated halophosphate phosphor such as Eu, Mn, Sb, BaAl2Si2O8: Eu, (Sr, Ba) 3MgSi2O8: E Eu-activated silicate phosphor such as Sr2P2O7: Eu, etc. Eu-activated phosphate phosphor, sulfide phosphor such as ZnS: Ag, ZnS: Ag, Al, and Ce-activated silicate such as Y2SiO5: Ce Phosphor, tungstate phosphor such as CaWO4, (Ba, Sr, Ca) BPO5: Eu, Mn, (Sr, Ca) 10 (PO4) 6, nB2 O3: Eu, 2SrO, 0.84 P2 O5, 0.16 B2 O3: Eu, Mn activated boric acid phosphor such as Eu, Sr2Si3O8 · 2SrCl2: Eu activated halosilicate phosphor such as Eu, SrSi9Al19ON31: Eu activated oxynitride phosphor such as Eu, EuSi9Al19ON31, La1-xCexAl (Si6-zAlz) (N10-zOz) (where x and y are numbers satisfying 0≤x≤1 and 0≤z≤6), La1-x-yCexCayAl (Si6-zAlz) (N10-zOz) Here, x, y, and z are numbers satisfying 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and 0 ≦ z ≦ 6, respectively. It is also possible.
また、青色蛍光体としては、例えば、ナフタル酸イミド系、ベンゾオキサゾール系、スチリル系、クマリン系、ピラリゾン系、トリアゾール系化合物の蛍光色素、ツリウム錯体等の有機蛍光体等を用いることも可能である。
以上の例示の中でも、青色蛍光体としては、(Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(Cl,F)2:Eu又は(Ba,Ca,Mg,Sr)2SiO \f14:Euを含むことが好ましく、(Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(Cl,F)2:Eu又は(Ba,Ca,Sr)3MgSi2O8:Euを含むことがより好ましく、BaMgAl10O17:Eu、Sr10(PO4)6(Cl,F)2:Eu又はBa3MgSi2O8:Euを含むことがより好ましい。また、このうち照明用途及びディスプレイ用途としては(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu又は(Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Euが特に好ましい。
なお、青色蛍光体は、1種のみを用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
In addition, as the blue phosphor, for example, naphthalic acid imide-based, benzoxazole-based, styryl-based, coumarin-based, pyrarizone-based, triazole-based compound fluorescent dyes, organic phosphors such as thulium complexes, and the like can be used. .
Among the above examples, as the blue phosphor, (Ca, Sr, Ba) MgAl10O17: Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO4) 6 (Cl, F) 2: Eu or (Ba, Ca) , Mg, Sr) 2SiO \ f14: Eu, (Ca, Sr, Ba) MgAl10O17: Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO4) 6 (Cl, F) 2: Eu or More preferably, (Ba, Ca, Sr) 3MgSi2O8: Eu is included, and BaMgAl10O17: Eu, Sr10 (PO4) 6 (Cl, F) 2: Eu or Ba3MgSi2O8: Eu is more preferable. Of these, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO4) 6Cl2: Eu or (Ca, Sr, Ba) MgAl10O17: Eu is particularly preferred for illumination and display applications.
In addition, only 1 type may be used for blue fluorescent substance and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
(黄色蛍光体)
黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上、また、通常620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあることが好適である。
また、黄色蛍光体の発光ピークの半値幅としては、通常60nm〜200nmの範囲である。
また、黄色蛍光体は、外部量子効率が、通常60%以上、好ましくは70%以上のものであり、メジアン径D50は通常1μm程度である。
このような黄色蛍光体としては、各種の酸化物系、窒化物系、酸窒化物系、硫化物系、酸硫化物系等の蛍光体が挙げられる。
特に、RE3M5O12:Ce(ここで、REは、Y、Tb、Gd、Lu、及びSmからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わし、Mは、Al、Ga、及びScからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わす。)やMa3Mb2Mc3O12:Ce(ここで、Maは2価の金属元素、Mbは3価の金属元素、Mcは4価の金属元素を表わす。)等で表わされるガーネット構造を有するガーネット系蛍光体、AE2MdO4:Eu(ここで、AEは、Ba、Sr、Ca、Mg、及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わし、Mdは、Si、及び/又はGeを表わす。)等で表わされるオルソシリケート系蛍光体、これらの系の蛍光体の構成元素の酸素の一部を窒素で置換した酸窒化物系蛍光体、AEAlSi(N,O)3:Ce(ここで、AEは、Ba、Sr、Ca、Mg及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わす。)等のCaAlSiN3構造を有する窒化物系蛍光体等のCeで付活した蛍光体が挙げられる。
(Yellow phosphor)
The emission peak wavelength of the yellow phosphor is usually in the wavelength range of 530 nm or more, preferably 540 nm or more, more preferably 550 nm or more, and usually 620 nm or less, preferably 600 nm or less, more preferably 580 nm or less. .
Further, the half-value width of the emission peak of the yellow phosphor is usually in the range of 60 nm to 200 nm.
The yellow phosphor has an external quantum efficiency of usually 60% or more, preferably 70% or more, and a median diameter D50 is usually about 1 μm.
Examples of such yellow phosphors include various oxide-based, nitride-based, oxynitride-based, sulfide-based, and oxysulfide-based phosphors.
In particular, RE3M5O12: Ce (where RE represents at least one element selected from the group consisting of Y, Tb, Gd, Lu, and Sm, and M is selected from the group consisting of Al, Ga, and Sc) Or a garnet represented by Ma3Mb2Mc3O12: Ce (where Ma is a divalent metal element, Mb is a trivalent metal element, and Mc is a tetravalent metal element). Garnet-based phosphor having a structure, AE2MdO4: Eu (where AE represents at least one element selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg, and Zn, and Md represents Si and / or Orthosilicate phosphors represented by Ge), etc., oxynitride phosphors obtained by substituting part of oxygen of the constituent elements of these phosphors with nitrogen, AEAlSi (N, O) 3: C (Here, AE represents at least one element selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg and Zn.) Fluorescence activated with Ce such as a nitride-based phosphor having a CaAlSiN3 structure such as The body is mentioned.
また、その他、黄色蛍光体としては、CaGa2S4:Eu、(Ca,Sr)Ga2S4:Eu、(Ca,Sr)(Ga,Al)2S4:Eu等の硫化物系蛍光体、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu等のsialon構造を有する酸窒化物系蛍光体等のEuで付活した蛍光体、(M1-a-bEuaMnb)2(BO3)1-p(PO4)pX(但し、Mは、Ca、Sr、及びBaからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、Xは、F、Cl、及びBrからなる群より選ばれる1種以上の元素を表わす。a、b、及びpは、各々、0.001≦a≦0.3、0≦b≦0.3、0≦p≦0.2を満たす数を表わす。)等のEu付活又はEu,Mn共付活ハロゲン化ホウ酸塩蛍光体等を用いることも可能である。
また、黄色蛍光体としては、例えば、brilliant sulfoflavine FF (Colour Index Number 56205)、basic yellow HG (Colour Index Number 46040)、eosine (Colour Index Number 45380)、rhodamine 6G (Colour Index Number 45160)等の蛍光染料等を用いることも可能である。
Other yellow phosphors include sulfide phosphors such as CaGa2S4: Eu, (Ca, Sr) Ga2S4: Eu, (Ca, Sr) (Ga, Al) 2S4: Eu, and Cax (Si, Al). 12 (O, N) 16: a phosphor activated by Eu such as an oxynitride phosphor having a sialon structure such as Eu, (M1-a-bEuaMnb) 2 (BO3) 1-p (PO4) pX ( M represents one or more elements selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba, and X represents one or more elements selected from the group consisting of F, Cl, and Br. b and p represent numbers satisfying 0.001 ≦ a ≦ 0.3, 0 ≦ b ≦ 0.3, and 0 ≦ p ≦ 0.2, respectively). It is also possible to use an activated halogenated borate phosphor.
Examples of yellow phosphors include brilliant sulfoflavine FF (Color Index Number 56205), basic yellow HG (Color Index Number 46040), eosine (Color Index Number 45G80), 45G Etc. can also be used.
さらには、ビス(トリアジニルアミノ)スチルベンジスルホン酸誘導体やビススチリルビフェニル誘導体(紫外線励起400〜450nm蛍光発光)等を用いることもできる。
特に、ナノ蛍光体:Siナノ蛍光体、ZnSナノ蛍光体、YAG:Ceナノ蛍光体、LaPO4:Lnナノ蛍光体、色素ドープシリカナノ蛍光体、半導体ナノ粒子、CdSe−ZnS量子ドット等は、その粒径がホログラムレリーフのレリーフ周期よりはるかに小さいため、そのレリーフ面上へ均一に形成でき、かつ、形成厚さも制御しやすいため特に好適である。半導体薄膜の極微細加工により形成する場合は、高精度且つ、極薄膜で形成可能であり、発光光の波形や、強度を制御して、その干渉性を向上させることができる。
蛍光性半導体量子ドットにおいては、中心核(コア)は、例えば、セレン化カドミウム(CdSe)でできており、その外側を硫化亜鉛(ZnS)の被覆層(シェル)が覆っている構造をしている。この金属化合物の直径を変えることで、発する蛍光波長が変わる特徴を持つ。この量子ドットの周囲に生体高分子を配置したものは、生体高分子特有の反応基を有するため、この反応基を利用して蛍光体を特異的に配置させることが可能である。
Furthermore, a bis (triazinylamino) stilbene disulfonic acid derivative, a bisstyryl biphenyl derivative (ultraviolet excitation 400 to 450 nm fluorescence), or the like can also be used.
In particular, nanophosphor: Si nanophosphor, ZnS nanophosphor, YAG: Ce nanophosphor, LaPO4: Ln nanophosphor, dye-doped silica nanophosphor, semiconductor nanoparticle, CdSe-ZnS quantum dot, etc. Since the diameter is much smaller than the relief period of the hologram relief, it can be formed uniformly on the relief surface, and the formation thickness is easy to control. When the semiconductor thin film is formed by ultra-fine processing, the semiconductor thin film can be formed with high precision and an ultra-thin film, and the coherence can be improved by controlling the waveform and intensity of the emitted light.
In the fluorescent semiconductor quantum dot, the central core (core) is made of, for example, cadmium selenide (CdSe), and the outer side thereof is covered with a zinc sulfide (ZnS) coating layer (shell). Yes. By changing the diameter of the metal compound, the emitted fluorescence wavelength changes. Since the biopolymer arranged around the quantum dot has a reactive group peculiar to the biopolymer, the phosphor can be specifically arranged using the reactive group.
紫外線発光蛍光体としては、紫外線により励起され、これよりも低いエネルギー準位に戻る時に発する蛍光スペクトルのピークが、青、緑、赤等の波長域にあるものである。そして、このような紫外線発光蛍光体としては、例えばCa2 B5 O9 Cl:Eu2+,CaWO4 ,ZnO:Zn,Zn2 SiO4 :Mn、Y2 O2 S:Eu,ZnS:Ag,YVO4 :Eu、Y2 O3 :Eu,Gd2 O2 S:Tb,La2 O2S:Tb,Y3 Al5 O12:Ce等があり、これらを単体として使用するか、またはこれらを数種、適当な割合で混合して使用する。
これらは、蛍光スペクトルのピークを、青、赤、緑の波長領域以外に有するものである。また、インキ中の紫外線蛍光発光体の重量率は、読み取りヘッドの受光素子による蛍光の検知が可能であればよい。
一方、赤外線発光蛍光体としては、波長λ1の励起光を受けて、波長λ2の可視光を発光する特性を有し、λ1>λ2なる性質を有するものがある。そして、このような赤外線発光蛍光体としては、例えば組成が YF3 :Yb,Er,ZnS:CuCO等がある。
As the ultraviolet light-emitting phosphor, the peak of the fluorescence spectrum that is emitted when excited by ultraviolet light and returns to a lower energy level is in a wavelength region such as blue, green, and red. Such ultraviolet light emitting phosphors include, for example, Ca2 B5 O9 Cl: Eu2 +, CaWO4, ZnO: Zn, Zn2 SiO4: Mn, Y2 O2 S: Eu, ZnS: Ag, YVO4: Eu, Y2 O3: Eu, There are Gd2 O2 S: Tb, La2 O2 S: Tb, Y3 Al5 O12: Ce, etc., and these are used as a single substance, or several of them are mixed and used in an appropriate ratio.
These have peaks in the fluorescence spectrum outside the blue, red, and green wavelength regions. Further, the weight ratio of the ultraviolet fluorescent substance in the ink is not limited as long as the fluorescence can be detected by the light receiving element of the reading head.
On the other hand, some infrared light emitting phosphors have a property of receiving visible light having a wavelength λ2 upon receiving excitation light having a wavelength λ1, and having a property of λ1> λ2. Examples of such infrared light emitting phosphors include YF3: Yb, Er, ZnS: CuCO, and the like.
具体的例として、BASF社製ルモゲンFVヴァイオレット570(ナフタルイミド:374nm→413nm)、ルモゲンFイエロー083(ペリレン:励起波長476nm→発光波長490nm:以下同じ。)、ルモゲンFオレンジ(ペリレン:525nm→539nm)、ルモゲンFレッド305(ペリレン:578nm→613nm)等、
デイグロ社製蛍光顔料:グロプリルT/GTシリーズ、ACTシリーズ、Z/ZQシリーズ、GPLシリーズ、LHYシリーズ、蛍光染料:ダイブライトD−818ロアノークイエロー、D−784アルパータイエロー、D−208アパツチイエロー、D−288チェロキーレツド、D−688コロラドレツド、D−298コロンビアブルー等、
シンロイヒ社製蛍光顔料:シンロイヒカラーFZ−2000シリーズ(FZ−2001RED等)、FZ-2800シリーズ(FZ−2808Blue等)、SX−100シリーズ(SX−104Orange等)、SX−1000シリーズ(SX−1004Orange、SX−1005Lemon Yellow、SX−1007Pink、SX−1037Magenta:平均粒径1.0μm以下)、SW−10シリーズ(SW−11Red Orange、SW−12NGreen、SW−13Red、SW−14NOrange、SW−15N Lemon Yellow、SW−16N Orange Yellow、SW−07Cerise、SW−17Pink、SW−27Rose、SW−37Rubine、SW−47Violet、SW−28Blue:平均粒径1.0μm以下)、SPシリーズ、SF−3000シリーズ(超微粒子タイプ)、SF−5000シリーズ(超微粒子タイプ)、SF−8000シリーズ(超微粒子タイプ)、ルミライトナノRY202(粒径30nm、365〜370nm→619nm)等、
Specific examples include Lumogen FV Violet 570 (Naphthalimide: 374 nm → 413 nm), Lumogen F Yellow 083 (perylene: excitation wavelength 476 nm → emission wavelength 490 nm: the same applies hereinafter), Lumogen F orange (perylene: 525 nm → 539 nm). ), Lumogen F Red 305 (perylene: 578 nm → 613 nm), etc.
Fluorescent pigments manufactured by Deigro: Gropril T / GT series, ACT series, Z / ZQ series, GPL series, LHY series, Fluorescent dyes: DIVELIGHT D-818 Roanoke yellow, D-784 ALPARTA yellow, D-208 APACHI yellow D-288 Cherokee Red, D-688 Colorado Red, D-298 Columbia Blue, etc.
Fluorescent pigments manufactured by Sinloi: Sinroicolor FZ-2000 series (FZ-2001RED, etc.), FZ-2800 series (FZ-2808 Blue, etc.), SX-100 series (SX-104 Orange, etc.), SX-1000 series (SX-1004 Orange) SX-1005 Lemon Yellow, SX-1007 Pink, SX-1037 Magenta: average particle size 1.0 μm or less, SW-10 series (SW-11 Red Orange, SW-12NG Green, SW-13 Red Orange, SW-14 NO Orange, SW-15N Lemon Yellow , SW-16N Orange Yellow, SW-07Cerise, SW-17Pink, SW-27Rose, SW-37Rubine, SW-47Viole , SW-28Blue: average particle size 1.0 μm or less), SP series, SF-3000 series (ultrafine particle type), SF-5000 series (ultrafine particle type), SF-8000 series (ultrafine particle type), Lumilite Nano RY202 ( Particle size 30 nm, 365-370 nm → 619 nm), etc.
モリテッククス社製:蛍光粒子(グリーン:468nm→508nm)G25(粒径0.03μm)、G40(粒径0.04μm)、G50(粒径0.05μm)、G75(粒径0.07μm)、G85(粒径0.09μm)、G100(粒径0.10μm)、G140(粒径0.14μm)、G200(粒径0.20μm)、G250(粒径0.25μm)、G300(粒径0.30μm)、G400(粒径0.40μm)、G450(粒径0.45μm)、G500(粒径0.50μm)、
蛍光粒子(グリーン:360nm→530nm)34−1(平均粒径3.0μm)、
蛍光粒子(ブルー:365nm→447nm)B50(粒径0.05μm)、B100(粒径0.10μm)、B150(粒径0.14μm)、B200(粒径0.20μm)、B300(粒径0.30μm)、B400(粒径0.40μm)、B500(粒径0.50μm)、
蛍光粒子(レッド:542nm→612nm)B50(粒径0.05μm)、B60(粒径0.05μm)、B100(粒径0.10μm)、B160(粒径0.16μm)、B200(粒径0.20μm)、B300(粒径0.30μm)、B400(粒径0.40μm)、B500(粒径0.50μm)等、
Manufactured by Moritechx Co., Ltd .: fluorescent particles (green: 468 nm → 508 nm) G25 (particle size 0.03 μm), G40 (particle size 0.04 μm), G50 (particle size 0.05 μm), G75 (particle size 0.07 μm), G85 (particle size 0.09 μm), G100 (particle size 0.10 μm), G140 (particle size 0.14 μm), G200 (particle size 0.20 μm), G250 (particle size 0.25 μm), G300 (particle size 0) .30 μm), G400 (particle size 0.40 μm), G450 (particle size 0.45 μm), G500 (particle size 0.50 μm),
Fluorescent particles (green: 360 nm → 530 nm) 34-1 (average particle size 3.0 μm),
Fluorescent particles (blue: 365 nm → 447 nm) B50 (particle size 0.05 μm), B100 (particle size 0.10 μm), B150 (particle size 0.14 μm), B200 (particle size 0.20 μm), B300 (particle size 0) .30 μm), B400 (particle size 0.40 μm), B500 (particle size 0.50 μm),
Fluorescent particles (red: 542 nm → 612 nm) B50 (particle size 0.05 μm), B60 (particle size 0.05 μm), B100 (particle size 0.10 μm), B160 (particle size 0.16 μm), B200 (particle size 0) .20 μm), B300 (particle size 0.30 μm), B400 (particle size 0.40 μm), B500 (particle size 0.50 μm), etc.
テールナビ社製 紫外線励起蛍光顔料UVP−1(発光波長421nm)、UVB−1(発光波長453nm)、UVG−2(発光波長517nm)、UVR−2(発光波長626nm)、可視光励起蛍光顔料LMS−570(450〜520nm→570nm)、LMS−560(450〜467nm→560nm)、LMS−550(450〜465nm→550nm)、LMS−540(450〜465nm→540nm)等、
イントロジェン社製Qdot525ナノクリスタル(350〜488nm→525nm)、Qdot565ナノクリスタル(350〜488nm→565nm)、Qdot585ナノクリスタル(350〜488nm→585nm)、Qdot605ナノクリスタル(350〜488nm→605nm)、Qdot625ナノクリスタル(350〜488nm→625nm)、Qdot655ナノクリスタル(350〜488nm→655nm)、Qdot705ナノクリスタル(350〜488nm→705nm)、Qdot800ナノクリスタル(350〜488nm→800nm)等、
エヴィデントテクノロジーズ社製エヴィドット:CdSe/ZnSコアシェルエヴィドット(平均粒径7.2〜9.6nmで発光波長490nm〜620nm)等、
日本カンタムデザイン社製量子ドット:カルボキシル基タイプ、アミノ基タイプ:直径3.0nm〜直径8.3nmで発光波長530nm〜620nm等を好適にもちいることができる。
UV excitation fluorescent pigments UVP-1 (emission wavelength 421 nm), UVB-1 (emission wavelength 453 nm), UVG-2 (emission wavelength 517 nm), UVR-2 (emission wavelength 626 nm), visible light excitation fluorescent pigment LMS-570 (450-520 nm → 570 nm), LMS-560 (450-467 nm → 560 nm), LMS-550 (450-465 nm → 550 nm), LMS-540 (450-465 nm → 540 nm), etc.
Qdot525 nanocrystal (350-488 nm → 525 nm), Qdot565 nanocrystal (350-488 nm → 565 nm), Qdot585 nanocrystal (350-488 nm → 585 nm), Qdot605 nanocrystal (350-488 nm → 605 nm), Qdot625 nano Crystal (350-488 nm → 625 nm), Qdot655 nanocrystal (350-488 nm → 655 nm), Qdot705 nanocrystal (350-488 nm → 705 nm), Qdot800 nanocrystal (350-488 nm → 800 nm), etc.
Evidot manufactured by Evident Technologies, Inc .: CdSe / ZnS core shell Evidot (average particle size 7.2 to 9.6 nm, emission wavelength 490 nm to 620 nm), etc.
Quantum dots manufactured by Nippon Quantum Design Co., Ltd .: carboxyl group type, amino group type: diameters of 3.0 nm to 8.3 nm and emission wavelengths of 530 nm to 620 nm can be suitably used.
次に、ホログラフィの原理について説明する。
物体がコヒーレント光で照明され,物体から回折された光が記録媒体(フォトレジスト等。)を照明しているとした場合、物体から回折されて記録面に到達した波面を物体波は、
F(x,y)=A(x,y)EXP[φ(x,y)]
であらわされる。ここで、
A(x,y) は物体波の振幅分布とし、
φ(x,y) は位相分布とする。
このとき、記録媒体には、記録媒体に到達する光波の強度分布が記録される。その強度分布は、
I(x,y)=|F(x,y)|2=A2(x,y) (1)
となり、位相分布は記録されない。
ここで,物体波にこれと干渉性のある光波(参照波という)を重ね合わせると,記録される光波の強度分布は、
I(x,y)=|F(x,y)+R(x,y)|2
=|F(x,y)|2+|R(x,y)|2
+F(x,y)R*(x,y)+F*(x,y)R(x,y) (2)
となる.(*は複素共役項を表す。)
Next, the principle of holography will be described.
If an object is illuminated with coherent light and light diffracted from the object illuminates a recording medium (photoresist, etc.), the object wave is diffracted from the object and reaches the recording surface.
F (x, y) = A (x, y) EXP [φ (x, y)]
It is expressed. here,
A (x, y) is the amplitude distribution of the object wave,
φ (x, y) is a phase distribution.
At this time, the intensity distribution of the light wave reaching the recording medium is recorded on the recording medium. Its intensity distribution is
I (x, y) = | F (x, y) | 2 = A 2 (x, y) (1)
Thus, the phase distribution is not recorded.
Here, when an object wave and a coherent light wave (referred to as a reference wave) are superimposed, the intensity distribution of the recorded light wave is
I (x, y) = | F (x, y) + R (x, y) | 2
= | F (x, y) | 2 + | R (x, y) | 2
+ F (x, y) R * (x, y) + F * (x, y) R (x, y) (2)
It becomes. (* Represents a complex conjugate term.)
ただし,参照光が記録面に角度θで入射する平面波であるとすれば、
R(x,y)=r(x,y)EXP(2πiαx) (3)
と書け、
α = SIN(θ)/λ (4)
である。(2)の第1項と第2項はそれぞれ、物体波の強度と参照波の強度でいずれも位相情報は欠落している。第3項と第4項は干渉の項でそれぞれ
F(x,y)R*(x,y)=
A(x,y)r(x,y)EXP[i [φ(x,y)−2παx] ] (5)
F*(x,y)R(x,y)=
A(x,y)r(x,y)EXP[−i [φ(x,y)−2παx]] (6)
とあらわされ、物体の位相項 φ(x,y) が残っている。(5)、(6)は互いに複素共役であり、(4.2)の第3項は物体の複素振幅分布を含んでいる。(5)、(6)を(2)に代入すると、
I(x,y)=|F(x,y)|2+|R(x,y)|2
+2A(x,y)r(x,y)COS [2παx−φ(x,y)] (7)
となる.物体波と参照波が干渉して干渉縞を形成していることがわかる。
However, if the reference light is a plane wave incident on the recording surface at an angle θ,
R (x, y) = r (x, y) EXP (2πiαx) (3)
Write,
α = SIN (θ) / λ (4)
It is. In the first and second terms of (2), the phase information is missing for both the intensity of the object wave and the intensity of the reference wave. The third term and the fourth term are interference terms. F (x, y) R * (x, y) =
A (x, y) r (x, y) EXP [i [φ (x, y) -2παx]] (5)
F * (x, y) R (x, y) =
A (x, y) r (x, y) EXP [-i [[phi] (x, y) -2 [pi] [alpha] x]] (6)
The phase term φ (x, y) of the object remains. (5) and (6) are complex conjugates of each other, and the third term in (4.2) includes the complex amplitude distribution of the object. Substituting (5) and (6) into (2),
I (x, y) = | F (x, y) | 2 + | R (x, y) | 2
+ 2A (x, y) r (x, y) COS [2παx−φ (x, y)] (7)
It becomes. It can be seen that the object wave and the reference wave interfere to form an interference fringe.
このように、物体波に参照波を重ね合わせて干渉記録し、 物体の位相情報を欠落させずに記録する方法がホログラフィである。(7)を記録したものが「ホログラム」と呼ばれる。ホログラムの振幅透過率もしくは振幅反射率が、記録した強度分布 I(x,y)
比例し、
T(x,y)=τI(x,y) (8)
とかけるとする。このホログラムに、記録したときに用いた参照波を所定の角度であてると、ホログラムを透過もしくは反射してきた波面は、
T(x,y)R(x,y)=τ(|F(x,y)|2+|R(x,y)|2 )
+τF(x,y)|R(x,y)|2
+τF*(x,y)R2(x,y) (9)
とあらわすことが出来る.この第2項は
τF(x,y)|R(x,y)|2=
τA(x,y)r2(x,y)EXP[iφ(x,y)]] (10)
第3項は、
τF*(x,y)R2(x,y)=
τA(x,y)r2(x,y)EXP[−iφ(x,y)+2πiα] (11)
とかける。
In this way, holography is a method in which a reference wave is superimposed on an object wave and interference recording is performed, and the phase information of the object is recorded without being lost. A recording of (7) is called a “hologram”. The intensity transmission or amplitude reflectance of the hologram is the recorded intensity distribution I (x, y)
Proportional,
T (x, y) = τI (x, y) (8)
Let's call it. When the reference wave used when recording on this hologram is at a predetermined angle, the wavefront transmitted or reflected by the hologram is
T (x, y) R (x, y) = τ (| F (x, y) | 2 + | R (x, y) | 2 )
+ ΤF (x, y) | R (x, y) | 2
+ ΤF * (x, y) R 2 (x, y) (9)
Can be expressed. This second term is τF (x, y) | R (x, y) | 2 =
τA (x, y) r 2 (x, y) EXP [iφ (x, y)]] (10)
The third term is
τF * (x, y) R 2 (x, y) =
τA (x, y) r 2 (x, y) EXP [−iφ (x, y) + 2πiα] (11)
Call it.
このことから、(9)の第1項は、照明光と同じ方向にホログラムを突き抜ける光束もしくは正反射する光束であり、第2項は、(10)より、物体光に比例した振幅を持つ光波であることがわかり、第3項は、(11)より、物体波と共役な位相分布を持ち、2θの方向に伝播する光波であることがわかる。
このようにして,ホログラフィの技術を使うと複素振幅分布を記録して再生することが出来る。
本発明の場合は、ホログラムの振幅透過率もしくは振幅反射率が、記録した強度分布に比例し、(8)の式で表されてはいるものの、このホログラムに、記録したときに用いた参照波を所定の角度であてるのではなく、(8)の振幅透過率もしくは振幅反射率と同様の空間的な分布を持つ発光波がこのホログラムから発せられることになる。
従って、参照光にホログラムに記録された位相項を付与するという従来のホログラム再生の原理によらず、既にホログラムに記録されている位相項を保持して発光波を放射するものである。従って、理論上は、物体の位相差を含む空間関数を持つ3次元の連続曲面状の発光面を有し、その1曲面から光が放射されることになる。
Therefore, the first term of (9) is a light beam penetrating the hologram in the same direction as the illumination light or a specularly reflected light beam, and the second term is a light wave having an amplitude proportional to the object light from (10). From (11), it can be seen that the third term is a light wave having a phase distribution conjugate with the object wave and propagating in the direction of 2θ.
In this way, the complex amplitude distribution can be recorded and reproduced using the holographic technique.
In the case of the present invention, the amplitude transmittance or reflectance of the hologram is proportional to the recorded intensity distribution and is expressed by the equation (8), but the reference wave used when recording on this hologram. Is not a predetermined angle, but a light-emitting wave having a spatial distribution similar to the amplitude transmittance or amplitude reflectance of (8) is emitted from this hologram.
Therefore, the emission wave is emitted while maintaining the phase term already recorded in the hologram, regardless of the conventional principle of hologram reproduction in which the phase term recorded in the hologram is given to the reference light. Therefore, theoretically, it has a three-dimensional continuous curved light emitting surface having a spatial function including the phase difference of an object, and light is emitted from the one curved surface.
従来のホログラム再生原理を透過タイプについて、単純化して説明すると、参照光としての平行光をホログラムにあてた際、遮蔽部分では、平行光が遮蔽され、透過部分からのみその平行光を透過し、透過部分と遮蔽部分との境界において回折が起こり、物体の持つ位相項を受け取り、ホログラムを透過した成分全体が重ね合わさり、それがホログラム再生光となって観察者の目に届くものである。
本発明の場合は、上記した参照光としての平行光が存在せず、ホログラムレリーフの深さ変動に追従して同一厚さで形成されている発光面での発光時、その放射光が物体の位相項を保持しており、その放射光同士の干渉現象により、ホログラム再生がなされるものである。
時間的且つ空間的コヒーレンス性を持たない放射光同士の干渉効果は、レーザー光のような十分な干渉を生じないが、低コヒーレント光で ホログラムを照明した際と同様のレベルでホログラム再生が行われる。
以上のような原理による再生であるため、ホログラム撮影時の参照光は平行光であることが好ましく(複雑な参照光を再現できないため。)、もしくは、「回折格子により表現されたホログラム」(回折格子は、物体光、参照光とも平行光である。)であることが好ましく、回折格子は計算機ホログラム等、電子線描画により形成したものが精密であり、好適である。
To simplify the conventional hologram reproduction principle for the transmission type, when parallel light as reference light is applied to the hologram, the parallel light is shielded in the shielding part, and the parallel light is transmitted only from the transmission part. Diffraction occurs at the boundary between the transmission part and the shielding part, receives the phase term of the object, and the entire component transmitted through the hologram is superimposed, which becomes the hologram reproduction light and reaches the observer's eyes.
In the case of the present invention, there is no parallel light as the reference light described above, and when the light is emitted from the light emitting surface formed with the same thickness following the variation in the depth of the hologram relief, The phase term is held, and hologram reproduction is performed by the interference phenomenon between the emitted lights.
The interference effect between synchrotron radiation that does not have temporal and spatial coherence does not cause sufficient interference like laser light, but hologram reproduction is performed at the same level as when a hologram is illuminated with low coherent light. .
Since the reproduction is based on the principle as described above, the reference light at the time of hologram photographing is preferably parallel light (because complicated reference light cannot be reproduced), or “hologram represented by a diffraction grating” (diffraction The grating is preferably both object light and reference light.) The diffraction grating formed by electron beam drawing, such as a computer generated hologram, is precise and suitable.
さらに、上記の理由から、ホログラム再生像をより鮮明にするためには、放射光に、時間的若しくは空間的なコヒーレンス性に類する特性を付与することが必要であり、例えば、発光体の発光面の厚さを薄いものとしたり、発光波長の幅を狭くすることが望ましい。さらに、励起光源も小さい形状であることが好ましく、スポット形状等が特に好適である。
また、発光体を励起する励起光と、発光波長との波長差は大きい方が望ましく、さらに、観察時、その励起光をフィルタリングして発光光のみを増幅することも有効である。
励起光源として、紫外線、可視光線、電子線、X線等のエネルギー及び場合に応じて、赤外線エネルギーを放射可能な光源を用いて、蛍光発光等をさせることができるが、ホログラム観察用さらには、ホログラム認証用に用いるためには、蛍光体に応じた光源を用いる必要があり、所定の強度、波長、さらには照明スポットのサイズを有する紫外線光源、可視光光源、場合により赤外光光源を用いる。
これらの光源による照明により、ホログラムレリーフ面に設けられた蛍光層から、さらに言及すれば、その蛍光層に含まれる蛍光体から個々に、照明光源の波長とは異なる波長の蛍光等が発現する。その蛍光発光等が、ホログラムレリーフと同一の空間的位相を含み、且つ、照明光源とは異なる波長(蛍光波長。)を有することから、ホログラムレリーフによる正反射光(0次回折光)方向や、照明光波長(励起光波長)による回折方向とは異なる方向、すなわち、蛍光波長による回折方向へホログラム像の再生が行われる。
Further, for the above reason, in order to make the hologram reproduction image clearer, it is necessary to give the radiation light a characteristic similar to temporal or spatial coherence, for example, the light emitting surface of the light emitter. It is desirable to reduce the thickness of the light emission and to narrow the emission wavelength width. Further, the excitation light source is also preferably a small shape, and a spot shape or the like is particularly suitable.
In addition, it is desirable that the wavelength difference between the excitation light for exciting the illuminant and the emission wavelength is large, and it is also effective to amplify only the emission light by filtering the excitation light during observation.
As an excitation light source, energy such as ultraviolet rays, visible rays, electron beams, X-rays and the like, and depending on the case, a light source capable of emitting infrared energy can be used to emit fluorescence, etc. In order to use it for hologram authentication, it is necessary to use a light source corresponding to the phosphor, and an ultraviolet light source, a visible light source having a predetermined intensity, wavelength, and size of an illumination spot, an infrared light source is used in some cases. .
Illumination by these light sources causes fluorescence or the like of a wavelength different from the wavelength of the illumination light source to appear individually from the fluorescent layer provided on the hologram relief surface. Since the fluorescence emission and the like have the same spatial phase as the hologram relief and have a wavelength (fluorescence wavelength) different from that of the illumination light source, the direction of specularly reflected light (0th order diffracted light) by the hologram relief, illumination The hologram image is reproduced in a direction different from the diffraction direction by the light wavelength (excitation light wavelength), that is, in the diffraction direction by the fluorescence wavelength.
但し、この蛍光層の厚さが、ホログラムレリーフとは無関係にそのホログラム面上に分布している場合には、その厚さ分布に起因する蛍光発光強度分布が、場合によっては、ホログラムを再生する光と不要な干渉を生じ、ホログラム再生像を不鮮明にする要因となり得る。
この要因を排除するため、蛍光層を、ホログラムレリーフの深さ変動に追従して同一厚さで形成して、ホログラムレリーフ面の各区画の中のどの位置からも、同一の強度の発光が生じるようにし、ホログラム再生像の鮮明化を図ることができる。
本発明のホログラムシートの照明光(励起光)として、可視光以外の紫外光や赤外光を使用した場合は、その光は観察者には見えず、あたかも照明光のないところからホログラム再生像が浮き上がっているように観察されるが、このホログラム再生像は、例え、照明光が、時間的・空間的なコヒーレント性を有していても、結果として、励起・蛍光というプロセスを経て発光するものであるため、その発光時の空間的なホログラムの位相を含んではいるとはいえ、その発光光同士の時間的及び空間的なコヒーレント性は小さく、ホログラム再生像は通常のレーザー再生レリーフホログラムの再生像より微弱であって且つ不鮮明となっている。
However, when the thickness of the fluorescent layer is distributed on the hologram surface irrespective of the hologram relief, the fluorescence emission intensity distribution resulting from the thickness distribution may be reproduced in some cases. Unnecessary interference with light can occur, which can be a cause of blurring of the hologram reproduction image.
In order to eliminate this factor, the fluorescent layer is formed with the same thickness following the variation in the depth of the hologram relief, and light of the same intensity is generated from any position in each section of the hologram relief surface. In this way, the hologram reproduction image can be sharpened.
When ultraviolet light or infrared light other than visible light is used as the illumination light (excitation light) of the hologram sheet of the present invention, the light is not visible to the observer, and the hologram reproduction image is seen from the place where there is no illumination light. However, even if the illumination light is temporally and spatially coherent, as a result, this hologram reconstructed image emits light through a process of excitation and fluorescence. Therefore, the temporal and spatial coherence between the emitted lights is small, although the phase of the spatial hologram at the time of emission is included, the hologram reproduction image is a normal laser reproduction relief hologram. It is weaker than the reproduced image and is unclear.
もちろん、ビーム形状の回折光を観察するのみであれば、その色調と回折方向を確認することは容易であり、そのままでも真正性の判定に差し支えないが、このため、この微弱且つ不鮮明なホログラム再生像を観察者が認識しその存在を正確に判定可能とするために、蛍光体の発光性能を向上させ、且つ、回折角度を大きくとって波長―回折角依存性を強め、照明光回折角度と蛍光光回折角度の差を大きくすることが必要となる。
さらには、時間的なコヒーレント性を発現するため、光源として10-15sec以下のパルスレーザーで励起して、パルスとパルスの時間的間隔を蛍光発光時間である10-7sec以上あけて照明することも好適である。これにより、一つの励起パルスによって生じた一つの蛍光発光の発光面が、次の励起パルスによって生じた蛍光発光面とは、互いに撹乱現象を起こさず、一つのパルスによって発現した一つの蛍光発光面によって生じるホログラフィックな干渉現象により、鮮明なホログラム再生像を観察することができるようになる。もちろん、単純に秒単位でON−OFFするストロボ状の光源を使用した場合でも、観察者には、連続して発光しているようにも見えるため、このような簡易な手段であっても目視で確認する場合には、上記した効果を十分得ることができる。
Of course, if only observing the beam-shaped diffracted light, it is easy to check its color tone and diffraction direction, and it can be used as it is to determine the authenticity, but this weak and unclear hologram reproduction. In order to allow the observer to recognize the image and accurately determine its presence, the luminous performance of the phosphor is improved, and the diffraction angle is increased to increase the wavelength-diffraction angle dependency. It is necessary to increase the difference in the fluorescence diffraction angle.
Furthermore, in order to express temporal coherence, excitation is performed with a pulse laser of 10 −15 sec or less as a light source, and illumination is performed with a time interval between pulses of 10 −7 sec or more that is a fluorescence emission time. It is also suitable. Thus, one fluorescent light emitting surface generated by one excitation pulse does not cause a disturbance phenomenon with the fluorescent light emitting surface generated by the next excitation pulse, and one fluorescent light emitting surface expressed by one pulse. Due to the holographic interference phenomenon caused by the above, a clear hologram reproduction image can be observed. Of course, even if a strobe light source that is simply turned on and off in seconds is used, the viewer seems to emit light continuously. When confirming with the above, the above-described effects can be sufficiently obtained.
本発明のホログラムシートによれば、
透明基材の一方の面に、ホログラム画像に対応した回折格子群を含むホログラムレリーフを有する透明樹脂層、及び、前記ホログラムレリーフに接するように蛍光層が設けられているホログラムシートであって、前記蛍光層が、ホログラムレリーフの深さ変動に追従して同一厚さで形成されていることを特徴とするホログラムシートが提供され、高い精度で位相情報を有し、より鮮明なホログラム再生が可能なホログラムシートが提供されて、照明光の波長と異なる波長によるホログラム再生像を持つ、意匠性及び真正性判定性に優れるカラーホログラムシートが提供される。
According to the hologram sheet of the present invention,
A transparent sheet having a hologram relief including a diffraction grating group corresponding to a hologram image on one surface of a transparent substrate, and a hologram sheet provided with a fluorescent layer in contact with the hologram relief, Provided is a hologram sheet characterized in that the fluorescent layer is formed with the same thickness following the variation in the depth of the hologram relief, and has a highly accurate phase information and enables a clearer hologram reproduction. A hologram sheet is provided, and a color hologram sheet having a hologram reproduction image with a wavelength different from the wavelength of illumination light and excellent in design and authenticity determination is provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。
(透明基材)本発明で使用される透明基材1は、厚みを薄くすることが可能であって、機械的強度や、ホログラムシートAを製造する際の加工に耐える耐溶剤性および耐熱性を有するものが好ましい。使用目的にもよるので、限定されるものではないが、フィルム状もしくはシート状のプラスチックが好ましい。
例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアリレート、トリアセチルセルロース(TAC)、ジアセチルセルロース、ポリエチレン/ビニルアルコール等の各種のプラスチックフィルムを例示することができる。
その中でも、紫外線等の励起光に対する耐性を有するもの、例えば、紫外線吸収剤を含むものであってもよい。紫外線吸収剤を含むものは、自然光等の中に含まれる紫外線により微かではあるが、予定外のホログラム再生を防ぐ効果も有する。
透明基材1の厚さは、通常5〜100μmであるが、ホログラム再生像の視認性を配慮する場合には、5〜50μm、特に5〜25μmとすることが望ましい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Transparent substrate) The transparent substrate 1 used in the present invention can be reduced in thickness, and can withstand mechanical strength and solvent resistance and heat resistance that can withstand processing when manufacturing the hologram sheet A. Those having the following are preferred. Since it depends on the purpose of use, it is not limited, but a film-like or sheet-like plastic is preferable.
For example, various plastic films such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyvinyl alcohol, polysulfone, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyarylate, triacetyl cellulose (TAC), diacetyl cellulose, and polyethylene / vinyl alcohol can be exemplified. .
Among them, those having resistance to excitation light such as ultraviolet rays, for example, those containing ultraviolet absorbers may be used. Those containing an ultraviolet absorber also have the effect of preventing unscheduled hologram reproduction, although faint due to ultraviolet rays contained in natural light or the like.
The thickness of the transparent substrate 1 is usually 5 to 100 μm, but in view of the visibility of the hologram reproduction image, it is preferably 5 to 50 μm, particularly 5 to 25 μm.
(ホログラムレリーフを有する透明樹脂層:ホログラム形成層ともいう。)
本発明のホログラム形成層2を構成するための透明な樹脂材料としては、各種の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、もしくは電離放射線硬化性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としてはアクリル酸エステル樹脂、アクリルアミド樹脂、ニトロセルロース樹脂、もしくはポリスチレン樹脂等が、また、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂、エポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、もしくはフェノール樹脂等が挙げられる。
これらの熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂は、1種もしくは2種以上を使用することができる。これらの樹脂の1種もしくは2種以上は、各種イソシアネート樹脂を用いて架橋させてもよいし、あるいは、各種の硬化触媒、例えば、ナフテン酸コバルト、もしくはナフテン酸亜鉛等の金属石鹸を配合するか、または、熱もしくは紫外線で重合を開始させるためのベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド等の過酸化物、ベンゾフェノン、アセトフェノン、アントラキノン、ナフトキノン、アゾビスイソブチロニトリル、もしくはジフェニルスルフィド等を配合しても良い。
(Transparent resin layer having hologram relief: also referred to as hologram forming layer)
As the transparent resin material for constituting the
These thermoplastic resins and thermosetting resins can be used alone or in combination of two or more. One or more of these resins may be cross-linked using various isocyanate resins, or various curing catalysts, for example, metal soap such as cobalt naphthenate or zinc naphthenate may be blended. Or peroxide such as benzoyl peroxide and methyl ethyl ketone peroxide for initiating polymerization with heat or ultraviolet light, benzophenone, acetophenone, anthraquinone, naphthoquinone, azobisisobutyronitrile, or diphenyl sulfide good.
また、電離放射線硬化性樹脂としては、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、アクリル変性ポリエステル等を挙げることができ、このような電離放射線硬化性樹脂に架橋構造を導入するか、もしくは粘度を調整する目的で、単官能モノマーもしくは多官能モノマー、またはオリゴマー等を配合して用いてもよい。
上記の樹脂材料を用いてホログラム形成層2を形成するには、感光性樹脂材料にホログラムの干渉露光を行なって現像することによって直接的に形成することもできるが、予め作成したレリーフホログラムもしくはその複製物、またはそれらのメッキ型等を複製用型として用い、その型面を上記の樹脂材料の層に押し付けることにより、賦型を行なうのがよい。
Examples of the ionizing radiation curable resin include epoxy acrylate, urethane acrylate, acrylic-modified polyester, etc., for the purpose of introducing a crosslinked structure into such an ionizing radiation curable resin or adjusting the viscosity, A monofunctional monomer, a polyfunctional monomer, or an oligomer may be blended and used.
In order to form the
熱硬化性樹脂や電離放射線硬化性樹脂を用いる場合には、型面に未硬化の樹脂を密着させたまま、加熱もしくは電離放射線照射により、硬化を行わせ、硬化後に剥離することによって、硬化した透明な樹脂材料からなる層の片面にレリーフホログラムの微細凹凸を形成することができる。なお、同様な方法によりパターン状に形成して模様状とした回折格子を有する回折格子形成層も光回折構造として使用できる。
ホログラムは物体光と参照光との光の干渉による干渉縞を凹凸のレリーフ形状で記録されたもので、例えば、フレネルホログラムなどのレーザ再生ホログラム、及びレインボーホログラムなどの白色光再生ホログラム、さらに、それらの原理を利用したカラーホログラム、コンピュータジェネレーティッドホログラム(CGH)、ホログラフィック回折格子などがある。また、マシンリーダブルホログラムのように、その再生光を受光部でデータに変換し所定の情報として伝達したり、真偽判定を行うものであってもよい。
When thermosetting resin or ionizing radiation curable resin is used, curing is performed by heating or ionizing radiation irradiation while keeping the uncured resin in close contact with the mold surface, and then cured by peeling after curing. The fine irregularities of the relief hologram can be formed on one side of the layer made of a transparent resin material. A diffraction grating forming layer having a diffraction grating formed in a pattern by a similar method can also be used as the optical diffraction structure.
A hologram is a recording of interference fringes due to interference of light between object light and reference light in an uneven relief shape. For example, a laser reproduction hologram such as a Fresnel hologram, a white light reproduction hologram such as a rainbow hologram, There are color holograms utilizing the above principle, computer generated holograms (CGH), holographic diffraction gratings and the like. Further, like a machine readable hologram, the reproduction light may be converted into data by a light receiving unit and transmitted as predetermined information, or authenticity determination may be performed.
微細な凹凸を精密に作成するため、光学的な方法だけでなく、電子線描画装置を用いて、精密に設計されたレリーフ構造を作り出し、より精密で複雑な再生光を作り出すものであってもよい。このレリーフ形状は、ホログラムを再現もしくは再生する光もしくは光源の波長(域)と、再現もしくは再生する方向、及び強度によってその凹凸のピッチや、深さ、もしくは特定の周期的形状が設計される。
単一回折格子のように、全く同一形状の凹凸の繰り返しであるものは、隣り合う凹凸が同じ形状であればある程、反射する光の干渉度合いが増しその強度が強くなり、最大値へと収束する。回折方向のぶれも最小となる。立体像のように、画像の個々の点が焦点に収束するものは、その焦点への収束精度が向上し、再現もしくは再生画像が鮮明となる。
In order to precisely create fine irregularities, not only optical methods, but also electron beam lithography equipment can be used to create precisely designed relief structures that produce more precise and complex reproduction light. Good. The relief shape is designed to have a pitch, depth, or specific periodic shape of the unevenness according to the wavelength (range) of the light or light source for reproducing or reproducing the hologram, the direction and the intensity of reproduction or reproduction.
As in the case of a single diffraction grating, when the unevenness of exactly the same shape is repeated, as the adjacent unevenness is the same shape, the degree of interference of reflected light increases and the intensity increases, and the maximum value is reached. Converge. Diffraction in the diffraction direction is also minimized. When a single point of an image converges to a focal point, such as a stereoscopic image, the convergence accuracy to the focal point is improved, and a reproduced or reproduced image becomes clear.
ホログラムレリーフ形状を賦形(複製ともいう)する方法は、回折格子や干渉縞が凹凸の形で記録された原版をプレス型(スタンパという)として用い、上記透明基材1上に、前記原版を重ねて加熱ロールなどの適宜手段により、両者を加熱圧着することにより、原版の凹凸模様を複製することができる。形成するホログラムパターンは単独でも、複数でもよい。
上記の極微細な形状を精密に再現するため、また、複製後の熱収縮などの歪みや変形を最小とするため、原版は金属を使用し、低温・高圧下で複製を行う。
原版は、Niなどの硬度の高い金属を用いる。光学的撮影もしくは、電子線描画などにより形成したガラスマスターなどの表面にCr、Ni薄膜層を真空蒸着法、スパッタリングなどにより5〜50nm形成後、Niなどを電着法(電気めっき、無電解めっき、さらには複合めっきなど)により50〜1000μm形成した後、金属を剥離することで作ることができる。
複製方式は、平板式もしくは、回転式を用い、線圧0.1トン/m〜10トン/m、複製温度は、通常60℃〜200℃とする。
The method of shaping (also called duplicating) the hologram relief shape is as follows. A master plate on which diffraction gratings and interference fringes are recorded in a concavo-convex shape is used as a press die (referred to as a stamper), and the master plate is placed on the transparent substrate 1. The concavo-convex pattern of the original plate can be duplicated by stacking and pressing them together by an appropriate means such as a heating roll. The hologram pattern to be formed may be single or plural.
In order to accurately reproduce the above-mentioned extremely fine shape and to minimize distortion and deformation such as heat shrinkage after replication, the original plate is made of metal and replicated at low temperature and high pressure.
For the original plate, a metal having high hardness such as Ni is used. After a Cr or Ni thin film layer is formed on the surface of a glass master or the like formed by optical imaging or electron beam drawing or the like by vacuum deposition or sputtering, Ni or the like is electrodeposited (electroplating, electroless plating) Further, it can be made by peeling the metal after forming 50 to 1000 μm by composite plating or the like.
The duplication method uses a flat plate type or a rotary type, the linear pressure is 0.1 ton / m to 10 ton / m, and the duplication temperature is usually 60 ° C. to 200 ° C.
(蛍光層)
本発明では、ホログラム形成層2のホログラムレリーフ面に、蛍光発光色を有する蛍光層3を形成する。
蛍光層3の形成方法としては、蛍光インキとして固形分を1%〜5%として、乾燥前の塗布厚さを1μm程度とするか、樹脂成分を含ませず、蛍光体微粒子と揮発性溶剤のみで蛍光層3用の蛍光インキを形成し、塗布後、溶剤を揮発させて、蛍光体粒子の粒子系のみの厚さとする等の方法が好適である。
または、蛍光染料を用いて、ホログラムレリーフの最表面のみに染着させる方法も好適である。この場合は、ホログラムレリーフ層中に、蛍光層3が入り込んでいる状態となる。(図示せず。)
さらに、膜厚さ形成誤差を、0.01μm以下とする方法として、その表面が鏡面仕上げされた、厚さ3μm〜16μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムや厚さ50μm〜300μmのステンレスフィルム等の金属フィルム上に、あらかじめ蛍光層を上記の厚さで形成しておき、転写方式により、その膜厚さを維持したまま、ホログラムレリーフ上へ転移させることにより、その凹凸に追従して高精度に均一な膜を形成することができる。
(Fluorescent layer)
In the present invention, the
As a method for forming the
Alternatively, a method of dyeing only the outermost surface of the hologram relief using a fluorescent dye is also suitable. In this case, the
Furthermore, as a method of setting the film thickness formation error to 0.01 μm or less, a metal such as a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 3 μm to 16 μm or a stainless film having a thickness of 50 μm to 300 μm whose surface is mirror-finished. A fluorescent layer is formed on the film in advance with the above thickness, and transferred to the hologram relief while maintaining the film thickness by the transfer method. A simple film can be formed.
転写する際に、フィルム背面から直接加熱してもよいが、超音波加熱や、背面からレーザービーム放射等による熱放射加熱等により加熱することも好適である。
以上から、光学的方法の場合は、この蛍光層厚さを、0.003μm〜0.03μmとし、その膜厚さ形成誤差(厚さ変動値。)は、0.01μm以下とする。
また、電子線描画方法の場合には、この蛍光層厚さを、0.03μm〜0.3μmとし、その膜厚さ形成誤差は、0.1μm以下とする。
樹脂分散型の蛍光インキは、上記した蛍光体を、透明樹脂、例えば、熱可塑性樹脂としてはアクリル酸エステル樹脂、塩ビ・酢ビ樹脂、アクリルアミド樹脂、ニトロセルロース樹脂、もしくはポリスチレン樹脂等が、また、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、アクリルウレタン樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂、エポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、もしくはフェノール樹脂等に2次凝集を少なくするように、ガラスビーズやスチールビーズを用いたボールミル、ニーダー、ロールミル等による混練りを十分行い、溶剤等で粘度調整をして、作製することができる。
When transferring, the film may be directly heated from the back side, but it is also preferable to heat from the back side by ultrasonic heating or heat radiation heating by laser beam radiation or the like.
From the above, in the case of the optical method, the thickness of the fluorescent layer is set to 0.003 μm to 0.03 μm, and the film thickness formation error (thickness variation value) is set to 0.01 μm or less.
In the case of the electron beam drawing method, the fluorescent layer thickness is set to 0.03 μm to 0.3 μm, and the film thickness formation error is set to 0.1 μm or less.
The resin-dispersed fluorescent ink is a transparent resin such as an acrylic ester resin, a vinyl chloride / vinyl acetate resin, an acrylamide resin, a nitrocellulose resin, or a polystyrene resin as a thermoplastic resin. Thermosetting resins include glass beads and steel beads to reduce secondary aggregation in unsaturated polyester resins, acrylic urethane resins, epoxy-modified acrylic resins, epoxy-modified unsaturated polyester resins, alkyd resins, or phenol resins. It can be produced by sufficiently kneading with a ball mill, kneader, roll mill or the like using, and adjusting the viscosity with a solvent or the like.
樹脂成分を含まず、揮発性の溶剤等にのみ分散した溶媒分散型の蛍光インキは、樹脂成分を含まず、蛍光体と溶媒のみであるため、樹脂分散型より蛍光層厚さを薄くすることができる。
溶媒としては、水やアルコール系溶剤、若しくは、セルソルブ系、パラフィン系溶剤を用いて、粒子系の小さい蛍光体を分散保持させ、攪拌しながらカーテンコート、ノズルコート等によりホログラム形成層2上に設けることができる。
さらには、ホログラムレリーフ面を形成している樹脂に対して、溶解性を有する遅い揮発性の溶剤を数μm塗布し(アクリル・塩ビ・酢ビ樹脂や、ポリエステル樹脂等に対するケトン系溶剤、例えばシクロヘキサノン等。この溶剤を非溶解性の溶剤で希釈して使用し、残留する成分を0.1μm以下にすることも可能である。)、そのホログラムレリーフ面の最表面のみを溶解して、その最表面に粘着性を付与し、その上に、蛍光体を粉体のまま吹きかけて、その粘着性の面に接する蛍光体粒子のみがホログラムレリーフ面上に残るようにする蛍光層形成方法も好適である。
この方法によると、蛍光層がほぼ1粒子膜となり、ホログラムレリーフ面上に均一に形成され、ホログラム形成層側から励起光を当てた場合の蛍光発光面が、ホログラムレリーフ面と同一となる。
いずれにしても、ホログラムレリーフの凹凸が非常に小さい為、蛍光層を均一厚さで、且つその中の蛍光体が均一な密度となるように、形成するためには、蛍光体の粒径は小さい方が好ましく、ナノ蛍光体は特に好適である。
Solvent-dispersed fluorescent inks that do not contain resin components and are dispersed only in volatile solvents, etc. do not contain resin components, but only phosphors and solvents. Can do.
As a solvent, water, an alcohol solvent, a cellsolve solvent, or a paraffin solvent is used to disperse and hold a small particle phosphor and provided on the
Furthermore, several μm of a slow volatile solvent having solubility is applied to the resin forming the hologram relief surface (a ketone solvent such as cyclohexanone for acrylic, vinyl chloride, vinyl acetate resin, polyester resin, etc.). It is also possible to dilute this solvent with a non-soluble solvent and use it to make the remaining components 0.1 μm or less.) Dissolve only the outermost surface of the hologram relief surface, Also suitable is a method of forming a fluorescent layer that imparts tackiness to the surface and sprays the phosphor as it is on the surface so that only phosphor particles in contact with the sticky surface remain on the hologram relief surface. is there.
According to this method, the fluorescent layer becomes almost one particle film, is formed uniformly on the hologram relief surface, and the fluorescence emission surface when the excitation light is applied from the hologram forming layer side is the same as the hologram relief surface.
In any case, since the unevenness of the hologram relief is very small, in order to form the phosphor layer with a uniform thickness and a uniform density of the phosphor, the particle size of the phosphor is Smaller ones are preferred, and nanophosphors are particularly suitable.
(実施例1)
透明基材1として、12μmのPETフィルムの表面に、メラミン樹脂組成物を塗布しホログラム画像位置検知パターン付きのレリーフホログラムの複製用型の型面を、接触させたまま加熱硬化させることにより、レリーフホログラムの形成を行ない、厚さ3μmのホログラム形成層2を得た。
このホログラム形成層2上に、下記組成の樹脂分散型蛍光インキをグラビア方式により、1μm厚さに塗布し乾燥して、蛍光層3を、ホログラムレリーフに接して、追従するように高い精度で均一に形成し、(乾燥後、0.02μmとなった。)
・<蛍光インキ組成物>
テールナビ社製 紫外線励起蛍光顔料UVR−2 1質量部
アクリル樹脂 1質量部
トルエン 20質量部
メチルエチルケトン 30質量部
酢酸エチル 48質量部
本発明のホログラムシートA(図2参照。)を作製した。
このホログラムシートを365nm波長の光源(浜松ホトニクス製UV-LEDモジュール LC―L2)を用いて照明したところ、図3に示すように、この紫外線は目視では見えず、赤色のホログラム再生像「蛍光」を確認することができ、赤色の再生像のみが空間に浮いているように見え、意匠性に優れるものであった。
このホログラムシートを3cm角に切り出し、パスポートに貼付して、ブラックライト蛍光管40W照明(照明形状を小さくするため、3mmφ穴を持つカバー装着。)したところ、赤色のホログラム再生像を認識することができた。
Example 1
By applying a melamine resin composition onto the surface of a 12 μm PET film as the transparent substrate 1 and heating and curing the mold surface of a relief hologram replication mold with a hologram image position detection pattern, the relief is obtained. Hologram formation was performed to obtain a
On this
・ <Fluorescent ink composition>
UV-excited fluorescent pigment UVR-2 manufactured by Tale Navi Co., Ltd. 1 part by mass Acrylic resin 1 part by mass Toluene 20 parts by mass Methyl ethyl ketone 30 parts by mass Ethyl acetate 48 parts by mass The hologram sheet A of the present invention (see FIG. 2) was prepared.
When this hologram sheet was illuminated with a 365 nm wavelength light source (UV-LED module LC-L2 manufactured by Hamamatsu Photonics), as shown in FIG. 3, this ultraviolet light was not visible and the red hologram reproduction image “fluorescence” It was confirmed that only the red reproduced image appeared to float in the space, and the design was excellent.
When this hologram sheet is cut into a 3 cm square and pasted on a passport and illuminated with a black light fluorescent tube 40W (a cover with a 3 mmφ hole is used to reduce the illumination shape), a red hologram reproduction image can be recognized. did it.
(実施例2)
樹脂分散型蛍光インキを、あらかじめ3μmのPETフィルム上に形成し、100度の熱ロールで押し付けながら、ホログラムレリーフ上へ加熱転写して蛍光層3を形成した以外は、実施例1と同様とし、本発明のホログラムシートA(図2参照。)を作製した。
このホログラムシートAを実施例1と同様に観察したところ、より鮮明に赤色のホログラム再生像「蛍光」を確認することができ、赤色の再生像のみが空間に浮いているように見え、より意匠性に優れるものであった。
このホログラムシートを3cm角に切り出し、パスポートに貼付して、ブラックライト蛍光管40W照明(照明形状を小さくするため、3mmφ穴を持つカバー装着。)したところ、赤色のホログラム再生像を認識することができた。
(Example 2)
Resin-dispersed fluorescent ink was formed in advance on a 3 μm PET film, and was pressed with a 100 degree heat roll, and was transferred onto a hologram relief to form a
When this hologram sheet A was observed in the same manner as in Example 1, it was possible to more clearly confirm the red hologram reproduction image “fluorescence”, and it seemed that only the red reproduction image was floating in the space. It was excellent in properties.
When this hologram sheet is cut into a 3 cm square and pasted on a passport and illuminated with a black light fluorescent tube 40W (a cover with a 3 mmφ hole is used to reduce the illumination shape), a red hologram reproduction image can be recognized. did it.
(比較例)
蛍光層を形成せず、ホログラムシートを形成し、比較例とした。
実施例1と同様に観察したところ、目視にて認識できるホログラム再生像を確認することはできなかった。
このことより、このホログラムシートが真正なものでなく、このパスポートが偽物であると判断できた。
(Comparative example)
A hologram sheet was formed without forming a fluorescent layer, and was used as a comparative example.
When observed in the same manner as in Example 1, it was not possible to confirm a hologram reproduction image that can be visually recognized.
From this, it was possible to determine that the hologram sheet was not genuine and the passport was fake.
A ホログラムシート
1 透明基材
2 ホログラムレリーフを有する透明樹脂層(ホログラム形成層)
3 蛍光層(高い精度の均一性を持って形成されている。)
4 観察状態の例示:可視光線(照明光)
5 同上 :再生像なし
6 同上 :紫外線(照明光)
7 同上 :緑色の再生像
A hologram sheet 1
3 Fluorescent layer (formed with high precision uniformity)
4 Example of observation state: Visible light (illumination light)
5 Same as above: no reproduced
7 Same as above: Green reproduction image
Claims (2)
前記蛍光層が、ホログラムレリーフの深さ変動に追従して同一の厚さで形成されていることを特徴とするホログラムシート。 A transparent resin layer having a hologram relief including a diffraction grating group corresponding to a hologram image on one surface of a transparent substrate, and a hologram sheet provided with a fluorescent layer so as to be in contact with the hologram relief,
A hologram sheet, wherein the fluorescent layer is formed with the same thickness following the variation in the depth of the hologram relief.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009269271A JP2011112875A (en) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Hologram sheet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009269271A JP2011112875A (en) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Hologram sheet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011112875A true JP2011112875A (en) | 2011-06-09 |
Family
ID=44235247
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009269271A Withdrawn JP2011112875A (en) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | Hologram sheet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011112875A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018196954A (en) * | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 凸版印刷株式会社 | Transfer printing method and printed article |
-
2009
- 2009-11-26 JP JP2009269271A patent/JP2011112875A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018196954A (en) * | 2017-05-24 | 2018-12-13 | 凸版印刷株式会社 | Transfer printing method and printed article |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4451521A (en) | Security paper with authenticity features in the form of substances luminescing only in the invisible region of the optical spectrum and process for testing the same | |
EP3390066B1 (en) | Security element formed from at least two materials present in partially overlapping areas, articles carrying the security element, and authentication methods | |
RU2379192C1 (en) | Valuable document with counterfeit protection, method for verification of valuable document authenticity and device for verification of counterfeit-protected valuable document authenticity | |
JP5870506B2 (en) | Anti-counterfeit sheet and anti-counterfeit medium | |
JP2012242407A (en) | Hologram label | |
JP5034499B2 (en) | Anti-counterfeit print medium and method for judging authenticity of anti-counterfeit print medium | |
JP4712990B2 (en) | Anti-counterfeit print medium capable of authenticity determination and method for determining authenticity of print medium | |
TW201501961A (en) | Security laminate | |
AU2014203815A1 (en) | Safety and/or valuable document having a photonic crystal | |
JP2011203487A (en) | Hologram sheet | |
JPH1134545A (en) | Transparent image forming body | |
JP5402532B2 (en) | Hologram sheet | |
JP2011112877A (en) | Hologram sheet | |
JP2015158605A (en) | Hologram sheet and card with hologram | |
JP2012242411A (en) | Hologram sheet | |
JP2011112875A (en) | Hologram sheet | |
JP2012208366A (en) | Hologram label | |
KR100828258B1 (en) | Recording medium having an image, recording method, information recognition method, and information recognition apparatus | |
JP2002212552A (en) | Infrared light emitting fluorophor and printed matter | |
JP2011112876A (en) | Hologram sheet | |
JP2011095444A (en) | Hologram sheet | |
JP2004117636A (en) | Forgery preventing transfer foil, forgery preventing sticker, and forgery preventing medium and manufacturing method for the same | |
JP2015066808A (en) | Scratch label | |
JP2011203486A (en) | Hologram sheet | |
JP5961919B2 (en) | Method for manufacturing hologram label |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130205 |