JP2013537579A - カラー調整可能な蛍光粉及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、化学一般式が(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmOであり、式中、0≦a≦0.99、0≦b≦0.99、0.01≦c≦0.08、a+b+c=1であり、aとbとが同時に0であることはなく、xはZn(1−m)AlmOと(YaGdbEuc)2O3とのモル比であり、0.01≦x≦0.20、0.001≦m≦0.05である、カラー調整可能な蛍光粉を提供する。また、所望の成分を含有する混合溶液に、錯化剤を含有するアルコール・水混合溶液、界面活性剤を加入して得られた前駆体溶液をエージングし、焼成処理を行い、冷却して前記蛍光粉を得る工程を備える、上記蛍光粉の製造方法を提供する。
【選択図】 図5
【選択図】 図5
Description
本発明は、光電子及び照明の技術分野に属し、具体的には、カラー調整可能な蛍光粉及びその製造方法に関する。
高品質な表示及び照明デバイスの仕事・生活中への発展・応用がますます広くなるにつれて、高効率・長使用寿命の蛍光粉は、照明や表示デバイスにおける重要な構成部分となり、蛍光粉の性能は、デバイスの品質に影響を与える直接の要素になっている。特に、電界放出デバイスにおいて、電子が蛍光粉の表面に集積しやすくなって、電子ビームの衝撃能力が低くなることにより、デバイスの輝度が下げられるため、蛍光粉の導電性は、照明や表示デバイスの性能を制約する非常に重要な要素の一つとなっている。
現在採用する蛍光材料としては、硫化亜鉛、及び希土類イオンにより励起された酸化物、硫黄酸化物粉体である場合が多い。その中、硫化物蛍光粉は、発光輝度が高く、一定の導電性を持っているが、大型電子ビームの衝撃下で分解しやすく、蛍光粉の発光効率を低下させてしまう。酸化物蛍光粉は、安定性に優れるが、低圧電子ビームの衝撃下での発光効率が十分に高くならず、且つ材料がいずれも導電しない絶縁体であるため、その性能を改善・向上させる必要がある。これと同時に、高品質な照明や表示デバイスも蛍光粉に対しカラー調整可能の要求を提出したため、蛍光粉の高発光輝度を実現すると共に、蛍光粉の発光色の調整を実現することは、ずっと材料学、光電子工学及び照明技術分野における重要な研究課題となっていた。
前記事情に鑑み、本発明の目的は、発光輝度が高く、カラー調整可能な蛍光粉を提供することにある。
また、本発明の目的は、カラー調整可能な蛍光粉の製造方法を提供することにある。
本発明のカラー調整可能な蛍光粉は、化学一般式が(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmOである(式中、0≦a≦0.99、0≦b≦0.99、0.01≦c≦0.08、且つa+b+c=1であり、aとbが同時に0であることはなく、xはZn(1−m)AlmOと(YaGdbEuc)2O3とのモル比であり、0.01≦x≦0.20、0.001≦m≦0.05である。)ことを特徴とする。
また、本発明のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法は、
Zn2+、Al3+溶液を調製し、及び、化学一般式(YaGdbEuc)2O3における対応元素のモル比により、Y3+、Eu3+、Gd3+溶液、又はEu3+、Gd3+溶液、又はY3+、Eu3+溶液を調製する工程と、
化学一般式(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmO(式中、0≦a≦0.99、0≦b≦0.99、0.01≦c≦0.08、且つa+b+c=1であり、aとbが同時に0であることはなく、xはZn(1−m)AlmOと(YaGdbEuc)2O3とのモル比であり、0.01≦x≦0.20、0.001≦m≦0.05である。)における対応のモル比により、上記各溶液を取り、錯化剤を含有するアルコール・水混合溶液、界面活性剤を加入して前駆体溶液を得る工程と、
前記前駆体溶液をエージングし、さらに焼成処理を行い、冷却した後研磨を行ってカラー調整可能な蛍光粉を得る工程と、
を備えることを特徴とする。
Zn2+、Al3+溶液を調製し、及び、化学一般式(YaGdbEuc)2O3における対応元素のモル比により、Y3+、Eu3+、Gd3+溶液、又はEu3+、Gd3+溶液、又はY3+、Eu3+溶液を調製する工程と、
化学一般式(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmO(式中、0≦a≦0.99、0≦b≦0.99、0.01≦c≦0.08、且つa+b+c=1であり、aとbが同時に0であることはなく、xはZn(1−m)AlmOと(YaGdbEuc)2O3とのモル比であり、0.01≦x≦0.20、0.001≦m≦0.05である。)における対応のモル比により、上記各溶液を取り、錯化剤を含有するアルコール・水混合溶液、界面活性剤を加入して前駆体溶液を得る工程と、
前記前駆体溶液をエージングし、さらに焼成処理を行い、冷却した後研磨を行ってカラー調整可能な蛍光粉を得る工程と、
を備えることを特徴とする。
上記蛍光粉は導電物質であるZnAlOを導入することで、蛍光粉の表面に蓄積した電子を効果的に導出することができ、且つ製造した蛍光粉の陰極線下での継続的発光輝度を向上して、既存の蛍光粉における導電性が低いという劣勢を改善することができ、更に、発光性能を有する導電材料の加入比率を調整し、及び陰極線の励起電圧を変えることにより、蛍光粉の発光色の調整を実現することができた。
以下、本発明の目的、技術手段及び利点を更に明らかにするために、図面と実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、ここで具体的に記載された実施例は、本発明を解釈するためのものに過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明のカラー調整可能な蛍光粉は、化学一般式が(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmOであり、式中、0≦a≦0.99、0≦b≦0.99、0.01≦c≦0.08、且つa+b+c=1であり、a、bが同時に0であることはなく、xはZn(1−m)AlmOと(YaGdbEuc)2O3とのモル比であり、0.01≦x≦0.20、0.001≦m≦0.05であることを特徴とする。
(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmO蛍光粉において、Zn(1−m)AlmOの配合比率が異なることにより、400〜600nmにおけるZn(1−m)AlmOの蛍光発光ピークと、600〜625nmにおける希土類蛍光発光ピークとの比が、それに対応して変更され、これにより、異なる配合比による蛍光粉カラーの調整を実現することができる。これと同時に、Zn(1−m)AlmOと希土類との蛍光発光の機序が異なるため、励起電圧を変更する場合、2つの発光ピーク強度の変化も異なることになり、異なる励起電圧により、蛍光粉のカラー調整を実現することができる。
蛍光粉において導電の機能を奏するZn(1−m)AlmOは、化合物半導体であり、蛍光粉の表面に蓄積された電子を効果的に出導することができで、製造した蛍光粉の陰極線下での発光輝度を向上させることができる。
図1を参照して、本発明の実施例のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法のフローを説明する。該製造方法は、
S01:Zn2+、Al3+溶液を調製し、及び、化学一般式(YaGdbEuc)2O3における対応元素のモル比により、Y3+、Eu3+、Gd3+溶液、又はEu3+、Gd3+溶液、又はY3+、Eu3+溶液を調製する工程と、
S02:化学一般式(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmO(式中、0≦a≦0.99、0≦b≦0.99、0.01≦c≦0.08、且つa+b+c=1であり、aとbが同時に0であることはなく、xがZn(1−m)AlmOと(YaGdbEuc)2O3とのモル比であり、0.01≦x≦0.20、0.001≦m≦0.05である。)における対応のモル比により、上記の各溶液を取り、錯化剤を含有するアルコール・水混合溶液、界面活性剤を加入して前駆体溶液を得る工程と、
S03:前記前駆体溶液をエージングし、さらに焼成処理を行い、冷却した後研磨を行って、カラー調整可能な蛍光粉を製造する工程と、
を備える。
S01:Zn2+、Al3+溶液を調製し、及び、化学一般式(YaGdbEuc)2O3における対応元素のモル比により、Y3+、Eu3+、Gd3+溶液、又はEu3+、Gd3+溶液、又はY3+、Eu3+溶液を調製する工程と、
S02:化学一般式(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmO(式中、0≦a≦0.99、0≦b≦0.99、0.01≦c≦0.08、且つa+b+c=1であり、aとbが同時に0であることはなく、xがZn(1−m)AlmOと(YaGdbEuc)2O3とのモル比であり、0.01≦x≦0.20、0.001≦m≦0.05である。)における対応のモル比により、上記の各溶液を取り、錯化剤を含有するアルコール・水混合溶液、界面活性剤を加入して前駆体溶液を得る工程と、
S03:前記前駆体溶液をエージングし、さらに焼成処理を行い、冷却した後研磨を行って、カラー調整可能な蛍光粉を製造する工程と、
を備える。
工程S01において、Zn2+、Al3+溶液は、その対応する酢酸塩、硝酸塩、塩酸塩、及び硫酸塩などの可溶性塩を選択して調製してもよい。具体的には、適量の反応物を秤量して容器に入れ、溶液におけるZn2+とAl3+との合計濃度が0.1〜2.00mol/Lになり、且つZn2+とAl3+とのモル比が99.9:0.1〜95:5になるように、脱イオン水で溶解する。Y3+、Eu3+、Gd3+溶液(I溶液)、又はEu3+、Gd3+溶液(II溶液)、又はY3+、Eu3+溶液(III溶液)は、それぞれ対応する硝酸塩又は塩酸塩などの可溶性塩を選択して調製してもよく、希土類酸化物又は蓚酸塩を選択し原料として調製してもよい。可溶性塩を選択して調製する方法は、Zn2+、Al3+溶液と類似する。希土類酸化物又は蓚酸塩を選択し原料とする場合、具体的な工程は下記の通りである。即ち、15℃〜100℃で加熱し撹拌しながら、適量の希土類酸化物又は蓚酸塩を、分析用純度の塩酸(36〜37%、11.7mol/L)又は分析用純度の硝酸(65〜68%、14.4〜15.2mol/L)で容器に溶解し、さらに脱イオン水を加入して所望の濃度に調製する。
工程S02は、具体的に以下の通りである。即ち、適量の調製したI溶液、又はII溶液、又はIII溶液を量り取り、Zn2+、Al3+のモル量と、I溶液、又はII溶液、又はIII溶液のモル量との比が(0.01〜0.20):1に維持できるように、調製したZn2+、Al3+溶液を加入し、さらに、錯化剤を含有するアルコール・水混合溶液を加入して、0.1〜1.00mol/Lの、Zn2+、Al3+がドープされたI溶液、又はII溶液、又はIII溶液のアルコール水溶液40mLを調製する。その中で、水とエタノールとの体積比を1:(1〜7)に、同時に、クエン酸と原料における金属イオンとのモル比を(1〜5):1に維持する。さらに、界面活性剤の濃度が0.05〜0.20g/mLになるように、溶液に界面活性剤を加入する。調製したZn2+、Al3+がドープされたI溶液、又はII溶液、又はIII溶液のアルコール水溶液を、40〜70℃の水浴中で2〜6時間撹拌した後、60〜100℃の焙炉に入れて、40〜60時間エージングさせて、Zn2+、Al3+イオンがドープされたI溶液、又はII溶液、又はIII溶液のコロイドを得る。その中で、用いる錯化剤は、分析用純度のクエン酸であることが好ましく、界面活性剤は、分析用純度のポリグリコール6000、ポリグリコール8000、ポリグリコール10000、ポリグリコール20000から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
工程S03は、具体的に以下の通りである。即ち、前記のように調製したZn2+、Al3+がドープされたI溶液、又はII溶液、又はIII溶液を、100〜200℃焙炉に入れて、48〜96時間エージングし、ベーキング乾燥処理を行い、さらに、ベーキング乾燥した後の産物を鋼玉坩堝に入れ、空気雰囲気の下、800〜1300℃で0.5〜6時間焼成処理を行い、冷却し、研磨する。
このカラー調整可能な蛍光粉の製造方法はゾル−ゲル法を使用し、温度を制御し且つ各反応物を適当な比例で添加するのみで産物を得ることができる。このため、該カラー調整可能な蛍光粉の製造方法は、そのプロセスが簡単であり、設備に対する要求が低く、生産周期が短くなる。
以下、具体的な実施例を挙げて、カラー調整可能な蛍光粉の異なる構成及びその製造方法、並びにその性能などについて説明する。
実施例1
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
37.9180gのY(NO3)3・6H2O、及び0.4441gのEu(NO3)3・6H2Oを秤量し、脱イオン水に溶解して、濃度1mol/LのY3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とY3+とのモル比は1:99であった。
濃度1mol/LのY3+、Eu3+水溶液4mLを量り取り、脱イオン水1mL、及び無水エタノール35mLを加入した後、さらに調製したZn2+、Al3+水溶液0.4mL、クエン酸3.3817g及び2gのポリグリコール10000を加入し、60℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、該前駆体溶液を90℃の焙炉に入れ、40時間エージングして、均一なZn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを100℃の焙炉に入れ、48時間乾燥した後、800℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して、化学式がY1.98Eu0.02O3・0.1Zn0.999Al0.001Oである蛍光粉を製造した。
実施例2
43.0220gのZn(CH3COO)2・2H2O、1.1502gのZnSO4・7H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、2mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は98:2であった。
43.0220gのZn(CH3COO)2・2H2O、1.1502gのZnSO4・7H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、2mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は98:2であった。
76.5254gのY(NO3)3・6H2O、及び0.8920gのEu(NO3)3・6H2Oを秤量し、脱イオン水に溶解して、濃度2mol/LのY3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とY3+とのモル比は1:99であった。
濃度2.00mol/LのY3+、Eu3+水溶液20mLを量り取り、無水エタノール20mL、調製したZn2+、Al3+水溶液0.2mL、クエン酸7.7625g及び8gのポリグリコール10000を加入し、50℃水浴条件の下で6時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を60℃の焙炉に入れ、60時間エージングして、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを200℃の焙炉に入れて50時間乾燥した後、1000℃のマッフル炉で3時間保温し、冷却した後、研磨して、化学式がY1.98Eu0.02O3・0.01Zn0.98Al0.02Oである蛍光粉を製造した。
実施例3
10.5769gのZnCl2、0.9003gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.8mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
10.5769gのZnCl2、0.9003gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.8mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
18.7675gのY(NO3)3・6H2O、及び0.4461gのEu(NO3)3・6H2Oを秤量し、脱イオン水に溶解して、濃度0.5mol/LのY3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とY3+とのモル比は1:49であった。
濃度0.50mol/LのY3+、Eu3+水溶液8mLを量り取り、無水エタノール32mL、調製したZn2+、Al3+水溶液0.5mL、クエン酸4.2271g及び4gのポリグリコール8000を加入し、40℃水浴条件の下で6時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を90℃の焙炉に入れて60時間エージングして、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを150℃の焙炉に入れて96時間乾燥した後、1300℃のマッフル炉で0.5時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がY1.96Eu0.04O3・0.1Zn0.97Al0.03Oである蛍光粉を製造した。
実施例4
22.3147gのZnSO4・7H2O、0.5794gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.8mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
22.3147gのZnSO4・7H2O、0.5794gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.8mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
37.9180gのY(NO3)3・6H2O、及び0.4441gのEu(NO3)3・6H2Oを秤量し、脱イオン水に溶解して、濃度1mol/LのY3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とY3+とのモル比は1:99であった。
濃度1.00mol/LのY3+、Eu3+水溶液20mLを量り取り、無水エタノール20mL、調製したZn2+、Al3+水溶液1.25mL、クエン酸4.0349g及び5gのポリグリコール20000を加入し、60℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を80℃の焙炉に入れて56時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを100℃の焙炉に入れて96時間乾燥した後、800℃のマッフル炉で6時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がY1.98Eu0.02O3・0.05Zn0.97Al0.03Oである蛍光粉を製造した。
実施例5
22.3147gのZnSO4・7H2O、0.5794gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.8mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
22.3147gのZnSO4・7H2O、0.5794gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.8mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
28.6899gの蓚酸イットリウム、及び1.7201gの蓚酸ユウロピウムを秤量し、15℃で撹拌する条件の下で、20mLの硝酸に溶解し、さらに100mLになるまで脱イオン水を加入して、濃度1mol/LのY3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とY3+とのモル比は1:19であった。
濃度1.00mol/LのY3+、Eu3+水溶液20mLを量り取り、無水エタノール20mL、調製したZn2+、Al3+水溶液0.75mL、クエン酸7.9162g及び4gのポリグリコール10000を加入し、70℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を60℃の焙炉に入れて60時間エージングして、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを100℃の焙炉に入れて56時間乾燥し、その後、1000℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がY1.90Eu0.10O3・0.03Zn0.97Al0.03Oである蛍光粉を製造した。
実施例6
22.3147gのZnSO4・7H2O、0.5794gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.8mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
22.3147gのZnSO4・7H2O、0.5794gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.8mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
28.6899gの蓚酸イットリウム、及び1.7201gの蓚酸ユウロピウムを秤量し、15℃で撹拌する条件の下で、20mLの硝酸に溶解し、さらに100mLになるまで脱イオン水を加入して、濃度1mol/LのY3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とY3+とのモル比は1:19であった。
濃度1.00mol/LのY3+、Eu3+水溶液20mLを量り取り、無水エタノール20mL、調製したZn2+、Al3+水溶液1.25mL、クエン酸7.9162g及び4gのポリグリコール10000を加入し、70℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を60℃の焙炉に入れて60時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを100℃の焙炉に入れて56時間乾燥し、その後、1000℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がY1.90Eu0.10O3・0.05Zn0.97Al0.03Oである蛍光粉を製造した。
実施例7
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
10.7260gのY2O3、及び0.8798gのEu2O3を秤量し、60℃で撹拌する条件の下で、27mLの塩酸に溶解し、さらに100mLになるまで脱イオン水を加入して、濃度1mol/LのY3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とY3+とのモル比は1:19であった。
濃度1.00mol/LのY3+、Eu3+水溶液8mLを量り取り、無水エタノール32mL、調製したZn2+、Al3+水溶液1.6mL、クエン酸7.3781g及び7gのポリグリコール6000を加入し、60℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を70℃の焙炉に入れて60時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたY3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを120℃の焙炉に入れて48時間乾燥した後、1000℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がY1.90Eu0.10O3・0.2Zn0.999Al0.001Oである蛍光粉を製造した。
実施例8
2.8857gのZn(NO3)2・6H2O、0.0724gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
2.8857gのZn(NO3)2・6H2O、0.0724gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
42.4281gのGd(NO3)3・6H2O、及び2.6760gのEu(NO3)3・6H2Oを秤量し、脱イオン水に溶解して、濃度0.1mol/LのGd3+、Eu3+水溶液1Lを調製した。その中で、Eu3+とGd3+とのモル比は3:47であった。
濃度0.1mol/LのGd3+、Eu3+水溶液20mLを量り取り、無水エタノール20mL、調製したZn2+、Al3+水溶液1.6mL、クエン酸2.0751g及び5gのポリグリコール10000を加入し、70℃水浴条件の下で2時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を90℃の焙炉に入れて40時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを130℃の焙炉に入れ、59時間乾燥した後、1100℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がGd1.88Eu0.12O3・0.08Zn0.97Al0.03Oである蛍光粉を製造した。
実施例9
14.1308gのZn(NO3)2・6H2O、0.9378gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.5mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は95:5であった。
14.1308gのZn(NO3)2・6H2O、0.9378gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.5mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は95:5であった。
22.1166gのGd(NO3)3・6H2O、及び0.4461gのEu(NO3)3・6H2Oを秤量し、脱イオン水に溶解して、濃度0.5mol/LのGd3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とGd3+とのモル比は1:49であった。
濃度0.5mol/LのGd3+、Eu3+水溶液10mLを量り取り、脱イオン水8mL、及び無水エタノール22mLを加入した後、さらに調製したZn2+、Al3+水溶液0.6mL、クエン酸3.0550g及び4gのポリグリコール10000を加入し、50℃水浴条件の下で6時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を100℃の焙炉に入れて40時間エージングして、Zn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを130℃の焙炉に入れ、59時間乾燥した後、1200℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がGd1.96Eu0.04O3・0.06Zn0.95Al0.05Oである蛍光粉を製造した。
実施例10
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
62.5670gの蓚酸ガドリニウム、及び1.7201gの蓚酸ユウロピウムを秤量し、60℃で撹拌する条件の下で、20mLの硝酸に溶解し、さらに100mLになるまで脱イオン水を加入して、濃度1mol/LのGd3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とGd3+とのモル比は1:19であった。
濃度1mol/LのGd3+、Eu3+水溶液8mLを量り取り、無水エタノール32mL、調製したZn2+、Al3+水溶液0.4mL、クエン酸3.2280g及び4gのポリグリコール10000を加入し、70℃水浴条件の下で6時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を90℃の焙炉に入れ、60時間エージングして、Zn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを130℃の焙炉に入れ、59時間乾燥した後、1200℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がGd1.9Eu0.1O3・0.05Zn0.999Al0.001Oである蛍光粉を製造した。
実施例11
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
34.4375gのY2O3、及び0.8798gのEu2O3を秤量し、40℃で撹拌する条件の下で、20mLの硝酸に溶解し、さらに100mLになるまで脱イオン水を加入して、濃度1mol/LのGd3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とGd3+とのモル比は1:19であった。
濃度1.00mol/LのGd3+、Eu3+水溶液20mLを量り取り、無水エタノール20mL、調製したZn2+、Al3+水溶液0.2mL、クエン酸11.7590g及び4gのポリグリコール10000を加入し、60℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を80℃の焙炉に入れ、56時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを100℃の焙炉に入れ、50時間乾燥した後、800℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がGd1.9Eu0.1O3・0.01Zn0.999Al0.001Oである蛍光粉を製造した。
実施例12
2.8857gのZn(NO3)2・6H2O、0.0724gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
2.8857gのZn(NO3)2・6H2O、0.0724gのAlCl3・6H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.1mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は97:3であった。
34.1964gのGdCl3、及び2.8154gのEuCl3を秤量し、15℃で撹拌する条件の下で脱イオン水に溶解して、濃度0.1mol/LのGd3+、Eu3+水溶液1Lを調製した。その中で、Eu3+とGd3+とのモル比は2:23であった。
濃度0.1mol/LのGd3+、Eu3+水溶液20mLを量り取り、無水エタノール20mL、調製したZn2+、Al3+水溶液2mL、クエン酸0.8454g及び4gのポリグリコール10000を加入し、60℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を60℃の焙炉に入れ、60時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたGd3+、Eu3+コロイドを得た。
得られたコロイドを100℃の焙炉に入れ、48時間乾燥した後、1200℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がGd1.84Eu0.16O3・0.1Zn0.97Al0.03Oである蛍光粉を製造した。
実施例13
14.1308gのZn(NO3)2・6H2O、0.9378gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.5mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は95:5であった。
14.1308gのZn(NO3)2・6H2O、0.9378gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、0.5mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は95:5であった。
3.4471gのY(NO3)3・6H2O、18.0544gのGd(NO3)3・6H2O、及び0.4461gのEu(NO3)3・6H2Oを秤量し、脱イオン水に溶解して、濃度0.5mol/LのY3+、Gd3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Y3+、Gd3+、Eu3+のモル比は18:80:2であった。
濃度0.5mol/LのY3+、Gd3+、Eu3+水溶液10mLを量り取り、脱イオン水5mL、無水エタノール25mL、調製したZn2+、Al3+水溶液1.5mL、クエン酸2.2096g及び4gのポリグリコール10000を加入し、60℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Gd3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を70℃の焙炉に入れ、60時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたY3+、Gd3+、Eu3+のコロイドを得た。
得られたコロイドを150℃の焙炉に入れ、75時間乾燥した後、1200℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がY0.36Gd1.6Eu0.04O3・0.15Zn0.95Al0.05Oである蛍光粉を製造した。
実施例14
43.0220gのZn(CH3COO)2・2H2O、1.1502gのAl2(SO4)3を秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、2mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は98:2であった。
43.0220gのZn(CH3COO)2・2H2O、1.1502gのAl2(SO4)3を秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、2mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は98:2であった。
3.4471gのY(NO3)3・6H2O、40.6224gのGd(NO3)3・6H2O、及び0.4441gのEu(NO3)3・6H2Oを秤量し、脱イオン水に溶解して、濃度1mol/LのY3+、Gd3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Y3+、Gd3+、Eu3+のモル比は9:90:1であった。
濃度1.00mol/LのY3+、Gd3+、Eu3+水溶液8mLを量り取り、無水エタノール32mL、調製したZn2+、Al3+水溶液0.2mL、クエン酸3.2280g及び4gのポリグリコール10000を加入し、60℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Gd3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を70℃の焙炉に入れ、60時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたY3+、Gd3+、Eu3+のコロイドを得た。
得られたコロイドを120℃の焙炉に入れ、48時間乾燥し、その後、1000℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がY0.18Gd1.8Eu0.02O3・0.05Zn0.98Al0.02Oである蛍光粉を製造した。
実施例15
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液100mLを調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
21.9281gのZn(CH3COO)2・2H2O、0.0375gのAl(NO3)3・9H2Oを秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、1mol/LのZn2+、Al3+水溶液100mLを調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は99.9:0.1であった。
30.2000gの蓚酸イットリウム、29.6370gの蓚酸ガドリニウム、及び1.7201gの蓚酸ユウロピウムを秤量し、60℃で撹拌する条件の下で、27mLの塩酸に溶解し、さらに100mLになるまで脱イオン水を加入して、濃度1mol/LのY3+、Gd3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Y3+、Gd3+、Eu3+のモル比は50:45:5であった。
濃度1.00mol/LのY3+、Gd3+、Eu3+水溶液4mLを量り取り、脱イオン水6mL、無水エタノール30mL、調製したZn2+、Al3+水溶液0.48mL、クエン酸2.5824g及び4gのポリグリコール10000を加入し、60℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Gd3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を70℃の焙炉に入れ、60時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたY3+、Gd3+、Eu3+のコロイドを得た。
得られたコロイドを120℃の焙炉に入れて48時間乾燥し、その後、1000℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がY1Gd0.9Eu0.1O3・0.12Zn0.999Al0.001Oである蛍光粉を製造した。
実施例16
43.0220gのZn(CH3COO)2・2H2O、1.1502gのAl2(SO4)3を秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、2mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は98:2であった。
43.0220gのZn(CH3COO)2・2H2O、1.1502gのAl2(SO4)3を秤量し、100mLの脱イオン水に溶解して、2mol/LのZn2+、Al3+水溶液を調製した。その中で、Zn2+とAl3+とのモル比は98:2であった。
19.1939gのY2O3、3.6250gのGd2O3、及び0.8798gのEu2O3を秤量し、60℃で撹拌する条件の下で、27mLの塩酸に溶解し、さらに100mLになるまで脱イオン水を加入して、濃度1mol/LのY3+、Gd3+、Eu3+水溶液100mLを調製した。その中で、Y3+、Gd3+、Eu3+のモル比は85:10:5であった。
濃度1.00mol/LのY3+、Gd3+、Eu3+水溶液10mLを量り取り、脱イオン水10mL、無水エタノール20mL、調製したZn2+、Al3+水溶液0.2mL、クエン酸3.9965g及び4gのポリグリコール10000を加入し、60℃水浴条件の下で4時間撹拌して、Zn2+、Al3+がドープされたY3+、Gd3+、Eu3+前駆体溶液を得、その後、前駆体溶液を70℃の焙炉に入れ、60時間エージングしてZn2+、Al3+がドープされたY3+、Gd3+、Eu3+のコロイドを得た。
得られたコロイドを120℃の焙炉に入れて48時間乾燥し、その後、1300℃のマッフル炉で2時間保温し、冷却した後、研磨して化学式がY1.7Gd0.2Eu0.1O3・0.1Zn0.98Al0.02Oである蛍光粉を製造した。
実施例6を例にして、図2に、実施例6で製造したY1.90Eu0.10O3・0.05Zn0.97Al0.03O蛍光粉の陰極線励起の下でのスペクトル図を示した。図2において、aは実施例6で製造した試料の7kV下でのスペクトル図であり、bは実施例6で製造した試料の5kV下でのスペクトル図である。これらのスペクトル図は、島津製作所製RF−5301PC分光計で分析して得られたものである。図3は、本発明の実施例6で製造したY1.90Eu0.10O3・0.05Zn0.97Al0.03O蛍光粉の5kV陰極線励起の下での色座標を示す図であり、図4は、本発明の実施例6で製造したY1.90Eu0.10O3・0.05Zn0.97Al0.03O蛍光粉の7kV陰極線励起の下での色座標を示す図である。図3及び図4から分かるように、製造した蛍光粉は、電圧が異なる陰極線励起の下でカラー調整が実現できた。図3の色座標は、X=0.3406、Y=0.4074であり、図4の色座標は、X=0.3357、Y=0.4136であった。
図5は、本発明の実施例5及び実施例6で製造した、異なる比例のZn0.97Al0.03OがドープされたY1.90Eu0.10O3蛍光粉の7kV陰極線励起の下でのスペクトル図であり、その中で、cは、Y1.90Eu0.10O3・0.03Zn0.97Al0.03O蛍光粉の発光スペクトルであり、dは、Y1.90Eu0.10O3・0.05Zn0.97Al0.03O蛍光粉の発光スペクトルである。これらのスペクトル図は、島津製作所製RF−5301PC分光計で分析して得られたものである。図から分かるように、ZnAlOが蛍光粉の表面に蓄積された電子を効果的に導出することができるため、調製した蛍光粉の陰極線励起下での発光輝度を向上することができた。図6は、本発明の実施例5で製造したY1.90Eu0.10O3・0.03Zn0.97Al0.03O蛍光粉の7kV陰極線励起の下での色座標を示す図であり、図7は、本発明の実施例6で製造したY1.90Eu0.10O3・0.05Zn0.97Al0.03O蛍光粉の7kV陰極線励起の下での色座標を示す図である。図6及び図7から分かるように、異なる比例のZn(1−m)AlmOがドープされた蛍光粉は、発光色の調整を実現することができた。その中で、図6の色座標はX=0.5189、Y=0.3781であり、図7の色座標はX=0.3357、Y=0.4136であった。
実施例及び比較例の結果から分かるように、カラー調整可能な蛍光粉の製造方法において、ゾルーゲル法を用い、反応原料の配合比を制御することで、発光性能に優れたカラー調整可能な蛍光粉を製造することができ、その製造プロセスが簡単で、コストが低廉であり、幅広い産業への応用が期待できる。
以上は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で行なった任意の変更・同等の入替・改良などは、すべて本発明の保護範囲に含まれるべきである。
32.9750gの蓚酸ガドリニウム、及び1.7201gの蓚酸ユウロピウムを秤量し、60℃で撹拌する条件の下で、20mLの硝酸に溶解し、さらに100mLになるまで脱イオン水を加入して、濃度1mol/LのGd3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とGd3+とのモル比は1:19であった。
17.2180gのGd 2 O 3 、及び0.8798gのEu2O3を秤量し、40℃で撹拌する条件の下で、20mLの硝酸に溶解し、さらに100mLになるまで脱イオン水を加入して、濃度1mol/LのGd3+、Eu3+水溶液を調製した。その中で、Eu3+とGd3+とのモル比は1:19であった。
Claims (10)
- 化学一般式が(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmOである、カラー調整可能な蛍光粉。
(式中、0≦a≦0.99、0≦b≦0.99、0.01≦c≦0.08、且つa+b+c=1であり、aとbが同時に0であることはなく、xは、Zn(1−m)AlmOと(YaGdbEuc)2O3とのモル比であり、0.01≦x≦0.20、0.001≦m≦0.05である。) - Zn2+、Al3+溶液を調製し、及び、化学一般式(YaGdbEuc)2O3における対応元素のモル比により、Y3+、Eu3+、Gd3+溶液、又はEu3+、Gd3+溶液、又はY3+、Eu3+溶液を調製する工程と、
化学一般式(YaGdbEuc)2O3・xZn(1−m)AlmO(式中、0≦a≦0.99、0≦b≦0.99、0.01≦c≦0.08、且つa+b+c=1であり、aとbが同時に0であることはなく、xは、Zn(1−m)AlmOと(YaGdbEuc)2O3とのモル比であり、0.01≦x≦0.20、0.001≦m≦0.05である。)における対応元素のモル比により、上記の各溶液を取り、錯化剤を含有するアルコール・水混合溶液、界面活性剤を加入して前駆体溶液を得る工程と、
上記前駆体溶液をエージングし、さらに焼成処理を行い、冷却した後研磨を行って前記カラー調整可能な蛍光粉を製造する工程と、
を備える、カラー調整可能な蛍光粉の製造方法。 - 前記Zn2+、Al3+溶液は、それぞれ、可溶性の亜鉛塩、アルミニウム塩を用いて調製し、
前記可溶性の亜鉛塩、アルミニウム塩は、それぞれの対応する酢酸塩、硝酸塩、塩酸塩、及び硫酸塩から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする、請求項2に記載のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法。 - 前記Y3+、Eu3+、Gd3+溶液、又はEu3+、Gd3+溶液、又はY3+、Eu3+溶液は、それぞれの対応する可溶性塩を用いて調整し、
前記可溶性塩は、硝酸塩、塩酸塩から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする、請求項2に記載のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法。 - 前記Y3+、Eu3+、Gd3+溶液、又はEu3+、Gd3+溶液、又はY3+、Eu3+溶液を調製する工程は、希土類酸化物又は蓚酸塩を原料とし、15℃〜100℃で撹拌する条件の下で、希土類酸化物又は蓚酸塩を、塩酸又は硝酸で溶解する工程であることを特徴とする、請求項2に記載のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法。
- 前記錯化剤がクエン酸であることを特徴とする、請求項2に記載のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法。
- 前記アルコール・水混合液は、エタノールと水との混合液であり、水とエタノールの体積比が1:1〜7であることを特徴とする、請求項2に記載のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法。
- 前記界面活性剤は、ポリグリコール6000、ポリグリコール8000、ポリグリコール10000、ポリグリコール20000から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする、請求項2に記載のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法。
- 前記エージングは、前駆体溶液を100〜200℃の焙炉に入れて48〜96時間エージングすることを特徴とする、請求項2に記載のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法。
- 前記焼成処理は、800〜1300℃で0.5〜6時間加熱することを特徴とする、請求項2に記載のカラー調整可能な蛍光粉の製造方法。
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