JP3336572B2 - 赤外蛍光発光体及びその製造方法 - Google Patents
赤外蛍光発光体及びその製造方法Info
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Description
る。更に詳細には、本発明は、赤外線によって励起さ
れ、赤外波長領域の発光スペクトルを有する赤外発光蛍
光体の微粒子化とその構造と組成の変更に関する。
バーコードによる商品管理などが盛んに行われている。
また、各種プリベートカードあるいは通行カードなどに
もバーコードが印刷されており、スキャナーなどの光学
読取装置を用いてこのバーコードを読取ることが行われ
ている。また、これらのカードに加えて、クレジットカ
ードなどでは、これらのカードに偽造防止手段を施した
り、あるいは、カードが偽造されたものであるか否かを
判定する方法が種々提案されている。その一つとして、
バーコードなどのマークを蛍光体含有インクにより印刷
して潜像マークを形成し、その潜像マークに半導体レー
ザを照射して蛍光体を励起せしめ、蛍光体から発する光
を受光してバーコード情報を読み取る光学読取装置が提
案されている。
る場合にのみ蛍光信号を検出するために、偽造あるいは
変造されたカードを確実に発見することができる。ま
た、潜像マークの内容は真正なカード製造者にしか分か
らないので、カードを偽造あるいは変造すること自体、
極めて困難である。
一般式、 QD1-x-y Ndx Yby P4 O12 (式中、QはLi,Na,K,RbおよびCsからなる
群から選択される少なくとも1種の元素であり、DはS
c,Y,La,Ce,Gd,Lu,GaおよびInから
なる群から選択される少なくとも1種の元素であり、
0.05≦x≦0.999,0.001≦x≦0.95
0,x+y≦1.0である。)で表されるリン酸系蛍光
体が使用されている(例えば、特公昭53−40594
号公報参照)。
ティー性を向上させるため、光学読取方法として、蛍光
体の残光を利用することも提案されており、これに用い
る蛍光体としては、長い残光持続時間を有する蛍光体が
必要とされている。
7μm以上と大きく、オフセット印刷やインクリボンに
使用する際、粉砕する必要があった。この粉砕により、
蛍光体の結晶性および組成が損なわれ、発光強度が大幅
に低下するという問題があった。また、発光強度が低下
するに伴い、残光持続時間も短くなった。
持っていた、粒子サイズの問題を解決し、発光強度の高
い、しかも、残光持続時間が長い超微粒子状の赤外発光
蛍光体を提供することである。
めに、本発明では、下記の一般式、 A1−x−y Ndx Yby PO4 (式中、AはY,LuおよびLaからなる群から選択さ
れる少なくとも1種以上の元素であり;0<x≦0.
5;0<y≦0.5および0<x+y<1である。)で
表され、100μs以上の残光持続時間を有することを
特徴とする赤外発光蛍光体を提供する。これらの蛍光体
の粒径は0.1μm〜3μmの範囲内である。
ありながら、赤外励起光に対して高い発光強度を示し、
しかも残光持続時間が非常に長いことが見いだされた。
本発明の新規な赤外発光蛍光体は100μs以上の残光
持続時間を有する。
合、原材料として、従来一般的に用いられているリン酸
アンモニウムの代わりに、オルトリン酸(H3 P0
4 )またはリン酸塩(A 3−z H z PO 4 、但し、A
はアルカリ金属またはアルカリ土類金属のうちの少なく
とも1種以上の元素である)を用いることによって、焼
成時にアンモニアガスが発生することを防止し、このガ
スの無毒化処理工程の不要化により製造工程全体を簡略
化できるばかりか、生産性を向上させると共に、得られ
る蛍光体の粒径を一層小さくすることができる。
で得られた蛍光体の粒径はせいぜい7μm程度までしか
小さくすることができなかったが、本発明の方法によれ
ば、リン酸アンモニウムを用いた蛍光体の粒径の1/1
0以下にまで粒径を低下させることができる。特に、リ
ン酸塩を用いる方法によれば、蛍光体の粒径を3μm以
下、例えば、平均粒径で0.8μm以下にまで低下させ
ることができる。また、この方法によれば、0.1μm
の粒径を有する蛍光体を得ることもできる。
体は使用に際し、微粉砕などの二次加工処理を行うこと
なく直接使用することができる。従来のリン酸アンモニ
ウムを使用する方法で得られた蛍光体を微粉砕処理する
と発光強度が低下するが、本発明の赤外発光蛍光体は超
微粒子の状態で非常に高い発光強度を有し、残光持続時
間も長い。本発明の赤外発光蛍光体は超微粒子のため、
オフセット印刷やインクリボンに使用する際、塗料作製
が極めて容易になるばかりか、マイクロカプセル化する
ことも可能になる。
たはリン酸塩を単独で、あるいは混合して使用すること
もできる。また、高い発光強度を得るためには、リン酸
塩(A 3−z H z PO 4 、但し、Aはアルカリ金属ま
たはアルカリ土類金属のうちの少なくとも1種以上の元
素である)のなかでも、zの値の大きいほうが好まし
い。
4f電子の禁制遷移により発光するもので、超微粒子に
も拘らず発光強度が高い理由は、母体とするオルトリン
酸塩の結晶性が良いこと、および多くのNdおよびYb
を含有できることによるものと思われる。また、アルカ
リ金属またはアルカリ土類金属を少量加えることで更に
結晶性が良くなり、発光強度が向上するものと思われ
る。更に、残光持続時間が従来の蛍光体よりも長い理由
は、Nd+Ybの発光中心が少ないため、濃度消光を起
こし難いためと考えられる。
ウム(Nd)およびイッテルビウム(Yb)の化合物
と、Y,LuおよびLaからなる群から選択される少な
くとも1種以上の元素の化合物とからなる原料粉末に、
オルトリン酸(H3 PO4 )またはA 3−z H z PO
4 (但し、Aはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の
うちの少なくとも1種以上の元素である)で示されるリ
ン酸塩を加え、400〜1500℃の範囲内の温度で焼
成し、次いで空冷し、その後50℃以上の水熱で処理す
ることにより過剰のリン酸塩などの不純物を除去する。
ウムおよびイッテルビウムの化合物としては例えば、こ
れらの酸化物、塩化物、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩などを
好適に使用することができる。同様に、Y,Luおよび
Laの元素の化合物としては例えば、これらの酸化物、
塩化物、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩などを好適に使用する
ことができる。これらの化合物は焼成前に希鉱酸(例え
ば、希硫酸、希塩酸、希硝酸など)に溶解させて使用す
ることもできる。
400〜1500℃、好ましくは、650℃〜1000
℃の温度で約2時間〜24時間程度加熱することにより
行われる。
光体の製造を具体的に例証する。
3 :18.0gおよびH3 PO4 :60.0gからなる
原料を十分に混合し、アルミナ製の蓋付きルツボに充填
した後、電気炉に入れ、室温から700℃位まで、一定
昇温速度で2時間かけて昇温し、その後、700℃で6
時間焼成した。焼成終了後、直ちに電気炉から取り出
し、空気中で放冷した。次いで、ルツボに100℃の熱
湯を入れ、煮沸し、蛍光体をルツボから取り出し、1規
定の硝酸で洗浄し、水洗し、乾燥を行い、目的とする蛍
光体を得た。得られた蛍光体の組成は、Nd0.1 Yb
0.1 Y0.8 PO4 であった。
Yb2 O3 :4.0g,La2 O3 :9.8g,Y2 O
3 :11.3gおよびH3 PO4 :60.0gに変更し
たこと以外は実施例1に述べた方法と同様な方法により
蛍光体を得た。得られた蛍光体の組成は、Nd0.1 Yb
0.1 La0.1 Y0.7 PO4 であった。
Yb2 O3 :4.0g,La2 O3 :3.3g,Y2 O
3 :15.3gおよびLiH2 PO4 :65.0gに変
更したこと以外は実施例1に述べた方法と同様な方法に
より蛍光体を得た。得られた蛍光体の組成は、Nd0.1
Yb0.1 La0.1 Y0.7 PO4 であった。
以外は実施例3に述べた方法と同様な方法により蛍光体
を得た。得られた蛍光体の組成は、Nd0.1 Yb0.1 L
a0.1 Y0.7 PO4 であった。
Yb2 O3 :4.0g,Lu2 O3 :31.8g,およ
びLiH2 PO4 :65.0gに変更したこと以外は実
施例1に述べた方法と同様な方法により蛍光体を得た。
得られた蛍光体の組成は、Nd0.1 Yb0.1 Lu0.8 P
O4 であった。
g,Yb2 O3 :4.0g,Li2 CO3 :11.0g
および(NH4 )H2 PO4 :140gに変更したこと
以外は実施例1に述べた方法と同様な方法により蛍光体
を得た。得られた蛍光体の組成は、LiNd0.9 Yb
0.1 P4 O12であった。
に入れ、水を媒体として湿式粉砕を行った。得られた蛍
光体の組成は比較例1のままであった。
得られた各蛍光体の平均粒径と発光特性を下記の表1に
示す。蛍光体の平均粒径は遠心沈降粒度分布計を用いて
測定した。発光特性は波長810nmの光源で励起を行
い、980nmで発光をシリコン光検出器で受光するこ
とにより発光強度を測定した。発光強度は比較例1のサ
ンプルの値を100として表示した。また、消灯300
μs後、ピーク感度980nmのシリコン光検出器で残
光を受光することにより残光特性を測定した。
うに、本発明によれば平均粒径が3.0μm以下で、発
光特性および残光特性に優れた赤外発光蛍光体をえるこ
とができる。
られた蛍光体の発光スペクトルを図1に示す。図1
(a)は実施例1で得られた蛍光体の発光スペクトルで
あり、図1(b)は比較例1で得られた蛍光体の発光ス
ペクトルである。図1(a)および図1(b)に示され
た発光スペクトルを比較すれば明らかなように、本発明
の赤外発光蛍光体は比較例1の赤外発光蛍光体とは全く
異なる特性を有する赤外発光蛍光体であることが理解で
きる。
られた蛍光体の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真を
図2に示す。図2(a)は実施例1で得られた蛍光体の
粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真であり、図2
(b)は比較例1で得られた蛍光体の粒子構造を示す走
査型電子顕微鏡写真である。図2(a)および図2
(b)の写真を比較すれば明らかなように、本発明の蛍
光体は比較例1の蛍光体に比べて、粒子形状が全く異な
り、粒径が著しく小さい超微粒子であることが理解でき
る。
微粒子で、発光強度が高、しかも残光持続時間の長い新
規な赤外発光蛍光体を得ることができる。
クトルを示す波形図であり、(b)は比較例1で得られ
た蛍光体の発光スペクトルを示す波形図である。
を示す走査型電子顕微鏡による写真図であり、(b)は
比較例1で得られた蛍光体の粒子構造を示す走査型電子
顕微鏡による写真図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記の一般式、 A1−x−y Ndx Yby PO4 (式中、AはY,LuおよびLaからなる群から選択さ
れる少なくとも1種以上の元素であり;0<x≦0.
5;0<y≦0.5および0<x+y<1である。)で
表され、100μs以上の残光持続時間を有することを
特徴とする赤外発光蛍光体。 - 【請求項2】 粒径が0.1μm〜3μmの範囲内であ
る請求項1の赤外発光蛍光体。 - 【請求項3】 NdおよびYbの化合物と、Y,Luお
よびLaからなる群から選択される少なくとも1種以上
の元素の化合物とからなる原料粉末に、オルトリン酸
(H 3 PO 4 )またはA 3−z H z PO 4 (但し、Aは
アルカリ金属またはアルカリ土類金属のうちの少なくと
も1種以上の元素である)で示されるリン酸塩を加え、
400〜1500℃の範囲内の温度で焼成し、次いで空
冷し、その後50℃以上の水熱で処理することにより、
下記の一般式、 A 1−x−y Nd x Yb y PO 4 (式中、AはY,LuおよびLaからなる群から選択さ
れる少なくとも1種以上の元素であり;0<x≦0.
5;0<y≦0.5および0<x+y<1である。)で
表され、100μs以上の残光持続時間を有する赤外発
光蛍光体を生成することを特徴とする赤外発光蛍光体の
製造方法。
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP26163593A JP3336572B2 (ja) | 1993-09-24 | 1993-09-24 | 赤外蛍光発光体及びその製造方法 |
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CA002123274A CA2123274C (en) | 1993-05-11 | 1994-05-10 | Infrared phosphor and material having latent images and optical reading system using said phosphor |
EP94303355A EP0624636B1 (en) | 1993-05-11 | 1994-05-10 | Infrared phosphor and material having latent images and optical reading system using said phosphor |
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Publications (2)
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JPH0790265A JPH0790265A (ja) | 1995-04-04 |
JP3336572B2 true JP3336572B2 (ja) | 2002-10-21 |
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ID=17364638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26163593A Expired - Lifetime JP3336572B2 (ja) | 1993-05-11 | 1993-09-24 | 赤外蛍光発光体及びその製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007155549A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Hitachi Maxell Ltd | 赤外蛍光粒子を用いた定量方法 |
US7416784B2 (en) | 2005-12-06 | 2008-08-26 | Hitachi Maxell, Ltd. | Functional infrared fluorescent particle |
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JPWO2008152891A1 (ja) * | 2007-06-13 | 2010-08-26 | コニカミノルタエムジー株式会社 | 近赤外発光蛍光体ナノ粒子、その製造方法、それを用いた生体物質標識剤 |
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JP6093978B2 (ja) * | 2013-01-25 | 2017-03-15 | 株式会社フジシール | プラスチックフィルム印刷物の製造方法、インキ、およびプラスチックフィルム印刷物 |
-
1993
- 1993-09-24 JP JP26163593A patent/JP3336572B2/ja not_active Expired - Lifetime
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US7416784B2 (en) | 2005-12-06 | 2008-08-26 | Hitachi Maxell, Ltd. | Functional infrared fluorescent particle |
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