JP4679180B2 - 赤色真空紫外光励起蛍光体およびそれを用いた発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、真空紫外光励起蛍光体およびそれを用いた発光装置に関し、特に赤色真空紫外光励起蛍光体およびそれを用いた発光装置に関する。
近年の環境問題から、水銀を励起源として用いない、キセノンなどの希ガスによる真空紫外線領域の発光を励起源とした蛍光ランプやディスプレイ等の発光装置の開発が強く求められている。
特に、平面型のディスプレイパネルとしてプラズマディスプレイパネルや液晶ディスプレイパネルが注目されている。
プラズマディスプレイパネルは、セル中にＸｅ−ＮｅあるいはＸｅ−Ｈｅ等を封入し、セル毎に赤色、青色および緑色を発光する真空紫外光励起蛍光体が形成されている。セルの放電電極に電圧を印加し、Ｘｅ−ＮｅあるいはＸｅ−Ｈｅ等からの真空紫外線により蛍光体を励起し、赤色、青色および緑色を発光させている。
プラズマディスプレイの輝度の向上のため、真空紫外線により発光する蛍光体の輝度を向上が望まれ、希ガス放電による真空紫外線により励起され効率よく発光する真空紫外線蛍光体の開発が行なわれている。
一方、液晶ディスプレイパネルは、外部からの白色発光光源の光を、カラーフィルタを用いて赤色、青色および緑色に分離しカラー画像を得るもので、バックライトに用いる白色光源の輝度の向上が求められている。キセノン等の希ガスからの真空紫外線による赤色、青色および緑色蛍光体の発光を利用する白色光源の輝度向上も同様に求められている。
白色光源は、液晶ディスプレイパネルのバックライト以外にも自動車のヘッドライト、室内の光源の用途もあり真空紫外線励起蛍光体の発光強度の向上が望まれている。
ディスプレイとしての用途は平面ディスプレイ以外にも、壁面を利用した大型のディスプレイもあり、この場合は、希ガスを封入した放電ランプ内に、赤色、青色あるいは緑色の真空紫外光励起蛍光体を塗布したランプを組み合わせてカラー表示を得る場合もあり、この場合も真空紫外線励起蛍光体の発光強度の向上が望まれている。
このため、真空紫外線励起蛍光体の発光強度の改善の研究が活発に行なわれ、例えば、特開２０００−２９０６４８号公報には、（Ｇｄx-aＹyＬａzＡｌ4-x-y-z-a）Ｂ4Ｏ12：ａＥｕ（１≦Ｘ≦２、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０．０５≦ａ≦０．２）の一般式で表される赤色真空紫外線励起蛍光体が、特開２００３−９６４４８号公報には、Ｙ1-a-bＧｄaＥｕbＡｌ3（ＢＯ3）4（０．３≦ａ≦０．５５、０．００３≦ｂ≦０．４４５）の一般式で表される赤色真空紫外線励起蛍光体が示されている。
しかしながら、このような発光装置に対して効率の良い蛍光体は、いまだ開発途上であることが現状である。
このような背景から、より高効率で発光する蛍光体の開発が求められている。
特開２０００―２９０６４８号公報
特開２００３―９６４４８号公報
本発明は、真空紫外光を励起源とした発光装置（キセノン等の希ガスを封入した蛍光ランプ、プラズマディスプレイパネル等）に使われる、特に、赤色真空紫外蛍光体の輝度の向上を目的とするものである。
本発明の赤色真空紫外光励起蛍光体は、少なくともスカンジウムが添加された、ユーロピウムおよびガドリニウム付活希土類アルミニウム硼酸塩からなり、式（Ｙ 1-x-y-zＧｄxＥｕyＳｃz）Ａｌ3（ＢＯ3）4（０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．２５で、ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されることを特徴とする赤色真空紫外光励起蛍光体である。
更に、本発明は、少なくとも一部が透光性である気密容器と、該気密容器内に封入された真空紫外光を放射する放電媒体と、放電用電極と、前記透光性気密容器の内側に形成された蛍光体層とを有し、蛍光体層が、少なくとも式（Ｙ1-x-y-zＧｄxＥｕyＳｃz）Ａｌ3（ＢＯ3）4（０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．２５で、ｘ＋ｙ＋ｚ＜１になる組成）で表されるユーロピウムおよびガドリニウム付活希土類アルミニウム、スカンジウムホウ酸塩からなる赤色真空紫外光励起蛍光体を含んでいることを特徴とする発光装置である。蛍光体層が、更に、真空紫外光で効率よく発光する青色蛍光体および緑色蛍光体を含んでいる発光装置は白色を効率よく発光する。
第１の効果は、これらの蛍光体を用いた発光装置は、従来にない高効率な赤色発光光源を提供することができる。表１に示すように、キセノン分子放電による真空紫外光（波長１７２ｎｍ）で励起した際の相対積分発光強度では、それぞれ高効率を示すことがわかる。また、従来の青色蛍光体（例えば、ＢＡＭ蛍光体）や緑色蛍光体（例えば、ＬＡＰ：Ｃｅ、Ｔｂ）蛍光体などと組み合わせることにより、高効率な白色光源としても提供できる。
本発明の赤色真空紫外光励起蛍光体は、少なくともスカンジウムが添加された、式（Ｙ 1-x-y-zＧｄxＥｕyＳｃz）Ａｌ3（ＢＯ3）4（０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．２５で、ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるユーロピウムおよびガドリニウム付活希土類アルミニウム硼酸塩からなることを特徴とする赤色真空紫外光励起蛍光体である。
更に、本発明の赤色真空紫外光励起蛍光体は、真空紫外線励起によって高い輝度の赤色光の発光が得られるので、真空紫外線励起赤色発光装置、あるいは、青色真空紫外光励起蛍光体および緑色真空紫外光励起蛍光体とともに用いることで紫外線励起白色発光装置とすることができる。
本発明の真空紫外励起発光装置は、少なくとも一部が光を透過する材料で形成された容器と、容器中に形成された放電電極と、容器の壁面に形成された紫外線励起蛍光体と、容器中に封入され、該放電電極に電圧が印加された際に真空紫外線を発光する、例えば、キセノンのような希ガスのような放電媒体とから構成されている。
このような真空紫外発光装置は、キセノンなどの希ガスをガラス管内部に封入し、本蛍光体をガラス管内部の管壁に塗布したキセノン放電による管型赤色蛍光ランプ、あるいは、真空紫外光により効率よく青色および緑色を発光する、青色蛍光体（例えば、ＢＡＭ蛍光体）と緑色蛍光体（例えば、ＬＡＰ：Ｃｅ、Ｔｂ）と本発明の赤色真空紫外光励起蛍光体とを混合してガラス管内部の管壁に塗布したキセノン放電による管型白色蛍光ランプ、あるいは、プラズマディスプレイパネル表示装置の赤色を発光する赤色セル（画素）等に用いることができる。
次に、本発明の実施例について詳細に説明する。
アルミニウムホウ酸塩赤色蛍光体については、特開２０００−２９０６４８に記されているＹ、Ｇｄ、Ｅｕ、Ａｌ、Ｂ、Ｏから成る特許が公開されている。しかし、エネルギー問題などから発光強度の向上が求められているため、蛍光体の特性向上が期待されている。
本発明者らは、研究開発を重ねた結果、上記の蛍光体に代わる蛍光体としてＹＡｌ3（ＢＯ3）4結晶にガドリウム（Ｇｄ）およびユーロピウム（Ｅｕ）を添加した蛍光体において、スカンジウム（Ｓｃ）を添加することにより優位性があることを見いだし、本発明に至った。発明した蛍光体の赤色発光は、（Ｙ0.55Ｇｄ0.25Ｅｕ0.2）Ａｌ3（ＢＯ3）4蛍光体と比べて、発光ピーク強度は最大で約１０％向上していることがわかった。
次に、実施例の製造方法を説明する。
まず蛍光体原料としては、酸化イットリウムなどのイットリウム化合物、酸化ガドリニウムなどのガドリニウム化合物、酸化ユーロピウムなどのユーロピウム化合物、酸化アルミニウムなどのアルミニウム酸化物、酸化スカンジウムなどのスカンジウム化合物および酸化硼素などの硼素化合物を用い、これらの各原料を組成式に従って、秤量、採取し、湿式もしくは乾式で十分良く混合する。
この混合物をアルミナルツボ、炭素ルツボ、白金ルツボなどの耐熱容器に充填し、４００〜６００℃で予備焼成を行う。その後大気中で９００〜１２００℃で３〜２０時間で本焼成し、得られた焼成物を粉砕、洗浄、乾燥、篩い分けして、本発明の蛍光体を得る。なお、予備焼成および本焼成は酸化性雰囲気で焼成してもよい。また得られた蛍光体を再焼成してもよい。
上記の製造方法を用いて、式（Ｙ1-x-y-zＧｄxＥｕyＳｃz）Ａｌ3（ＢＯ3）4で表される赤色真空紫外光励起蛍光体のＳｃの組成比を変えた蛍光体を製造し、波長１７２ｎｍの真空紫外線を、エキシマランプを用いて照射し、発光スペクトルを観測した。
Ｓｃの組成が０のものを比較例１とし、比較例１の輝度、発光ピーク強度を基準として実施例１〜５の蛍光体の輝度、発光ピーク強度およびＣＩＥ色度座標を表１に、比較例１および実施例３の発光スペクトルを図１に、Ｓｃ組成比（Ｓｃ添加濃度）を横軸に、輝度比および発光ピーク強度比を縦軸にとったグラフを図２に示す。
実施例２の製造方法を詳細に説明する。実施例２の蛍光体は、次のようにして合成した。
まず原料として、Ｙ2Ｏ3＝０．９９７ｇ、Ｇｄ2Ｏ3＝０．８８９ｇ、Ｅｕ2Ｏ3＝０．６９０ｇ、Ａｌ2Ｏ3＝３．０００ｇ、Ｓｃ2Ｏ3＝０．１３５ｇ、Ｂ2Ｏ3＝２．７３０ｇを秤量し、十分均一に混合した後、アルミナルツボにて充填し大気中５００℃で２時間予備焼成した。さらに１１００℃まで昇温させ、大気中で５時間焼成した後、徐冷して焼成物を得る。得られた焼成物は、粉砕し、洗浄、乾燥させた後、篩い分けしてＹ0.55Ｇｄ0.25Ｅｕ0.2Ｓｃ0.1Ａｌ3.0（ＢＯ3）4蛍光体を得た。
表１から、式（Ｙ1-x-y-zＧｄxＥｕyＳｃz）Ａｌ3（ＢＯ3）4（０≦ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．２５で、ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるユーロピウムおよびガドリニウム付活希土類アルミニウム・スカンジウム硼酸塩から成る赤色真空紫外光励起蛍光体の発光効率が良いことがわかる。
式（Ｙ1-x-y-zＧｄxＥｕyＳｃz）Ａｌ3（ＢＯ3）4（０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．２５で、ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるユーロピウムおよびガドリニウム付活希土類アルミニウム・スカンジウム硼酸塩から成る赤色真空紫外光励起蛍光体は、真空紫外線励起によって高い輝度の赤色光の発光が得られるので、真空紫外線励起赤色発光装置、あるいは、青色真空紫外光励起蛍光体および緑色真空紫外光励起蛍光体とともに用いることで紫外線励起白色発光装置とすることができることは言うまでもない。
Claims (6)
- 少なくともスカンジウムが添加された、ユーロピウムおよびガドリニウム付活希土類アルミニウム硼酸塩からなり、式（Ｙ 1-x-y-z Ｇｄ x Ｅｕ y Ｓｃ z ）Ａｌ 3 （ＢＯ 3 ） 4 （０＜ｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５、０＜ｚ＜０．２５で、ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されることを特徴とする赤色真空紫外光励起蛍光体。
- 少なくとも一部が透光性である気密容器と、該気密容器内に封入された真空紫外光を放射する放電媒体と、放電用電極と、前記透光性気密容器の内側に形成された蛍光体層とを有し、
前記蛍光体層が、少なくとも請求項１に記載の赤色真空紫外光励起蛍光体を含んでいることを特徴とする発光装置。 - 前記発光装置が、蛍光ランプであることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
- 前記発光装置が、プラズマディスプレイパネル表示装置の赤色画素であることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
- 前記蛍光体層が、真空紫外光で発光する青色蛍光体および緑色蛍光体を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
- 前記発光装置が、白色蛍光ランプであることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
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