JP4890777B2

JP4890777B2 - 真空紫外光励起蛍光体およびそれを用いた発光装置

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Publication number: JP4890777B2
Application number: JP2005094938A
Authority: JP
Inventors: 尚史吉田
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2006274033A

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する。

従来から、蛍光ランプやディスプレイなどの発光装置が広く用いられている。これらの中には水銀を励起源として用いているものもあるが、近年の環境に対する意識の高まりに伴い、水銀を励起源として用いない発光装置が強く求められてきている。水銀を励起源として用いない発光装置としては、キセノンなどの希ガスを用いた放電ランプが知られている。希ガス放電紫外蛍光ランプは、水銀を励起源として用いた場合に生じる上記のような不都合がない。このような紫外蛍光ランプは、近年注目されている酸化チタンを用いた光触媒反応を用いた脱臭装置や、ＤＮＡ解析用のトランスイルミネータへの応用が期待されている。また、近年の技術の発展に伴い、ディスプレイは、カラーブラウン管で構成されたものに代えて、希ガスを励起源として用いたプラズマディスプレイパネルで構成されたものが注目されてきている。

このような発光装置において用いられる紫外蛍光体として、従来から、ＳｒＢ₄Ｏ₇：Ｅｕ、ＢａＳｉ₂Ｏ₅：Ｐｂ、ＹＰＯ₄：Ｃｅ、あるいはＬａＰＯ₄：Ｃｅから成るものが知られている。また、特許文献１には、一般式（Ｙ_1-xＧｄ_x）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ≦１）で表わされるガドリニウム付活希土類アルミニウム硼酸塩から成る真空紫外光励起紫外蛍光体が開示されている。

また、一般式Ｙ_1-a-bＧＤ_xＴｂ_bＡｌ₃（ＢＯ₃）₄（０．３≦ａ≦０．５５，０．００３≦ｂ≦０．４４５）で表される硼酸塩緑色蛍光体が、特許文献２に開示されている。
特開２００２−３４８５７１号公報特開２００３−０９６４４８号公報

従来から用いられているＳｒＢ₄Ｏ₇：Ｅｕ、ＢａＳｉ₂Ｏ₅：Ｐｂ、ＹＰＯ₄：Ｃｅ、あるいはＬａＰＯ₄：Ｃｅなどからなる蛍光体は、水銀が発する波長２５４ｎｍの紫外線により発光することは知られているが、波長が２００ｎｍ以下の真空紫外光（ＶＵＶ）励起による発光強度は不十分である。したがって、これらの蛍光体を、希ガスを励起源として用いた発光装置に適用した場合には、十分な発光特性を得ることができない。

また、特許文献１に開示されている、一般式（Ｙ_1-xＧｄ_x）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ≦１）で表わされるガドリニウム付活希土類アルミニウム硼酸塩から成る真空紫外光励起紫外蛍光体は、上記のＳｒＢ₄Ｏ₇：Ｅｕ、ＢａＳｉ₂Ｏ₅：Ｐｂ、ＹＰＯ₄：Ｃｅ、あるいはＬａＰＯ₄：Ｃｅなどからなる蛍光体に比べれば紫外光の発光強度は良好であるものの、各種発光装置に適用した場合にはその発光特性は未だ満足できるものではない。そのため、市場では、さらに発光強度が強く、紫外光を高効率で出力できる蛍光体が求められていた。

そこで本発明者らは、研究開発を重ねた結果、ＹＡｌ₃（ＢＯ₃）₄の結晶にガドリニウム（Ｇｄ）が添加された蛍光体に、スカンジウム（Ｓｃ）をアルミニウム（Ａｌ）のモル質量に対して所定のモル比で添加することにより、紫外光の発光特性に優位性が生じることを見出し、一般式（Ｙ_1-xＧｄ_x）Ａｌ_3-yＳｃ_y（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦３）で表される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真空紫外光励起蛍光体を得た（特願２００３−３２８１３０）。しかしながら、市場では、例えばさらに発光強度が向上した蛍光体が求められてきている。

また、特許文献２に開示された硼酸塩緑色蛍光体は、従来の蛍光体（Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ）に対して相対輝度が良いとされているが、これをプラズマディスプレイに用いた場合における輝度特性は十分に満足できるものではなかった。

そこで本発明者らは、研究開発を重ねた結果、ＹＡｌ₃（ＢＯ₃）₄の結晶にガドリニウム（Ｇｄ）およびテルビウム（Ｔｂ）が添加された蛍光体に、スカンジウム（Ｓｃ）をアルミニウム（Ａｌ）のモル質量に対して所定のモル比で添加することにより、緑色発光特性に優位性が生じることを見出し、一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＴｂ_y）Ａｌ_3-zＳｃ_z（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦３）で表されるテルビ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真空紫外光励起緑色蛍光体を得た（特願２００３−３８３８２６）。しかしながら、市場では、例えばプラズマディスプレイの高輝度化に伴って、発光強度がさらに向上した緑色蛍光体が求められてきている。

そこで本発明は、発光強度をより向上させることができる真空紫外光励起蛍光体およびそれを用いた発光装置を提供することを目的とする。

本発明者は、さらに研究開発を重ねた結果、ＹＡｌ₃（ＢＯ₃）₄の結晶にガドリニウム（Ｇｄ）が添加された蛍光体に、スカンジウム（Ｓｃ）をイットリウム（Ｙ）のモル質量に対して所定のモル比で添加することにより、紫外光の発光特性に優位性が生じることを見出すに至った。

特に、一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）で表される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真空紫外光励起蛍光体は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光（特に波長１７２ｎｍ）を照射したときに、波長３１２ｎｍ〜３１５ｎｍの範囲において従来の蛍光体よりも高い面積強度比が得られ、発光強度が強く、紫外光を高効率で出力できることが判明した。

また、本発明者は、さらに研究開発を重ねた結果、ＹＡｌ₃（ＢＯ₃）₄の結晶にガドリニウム（Ｇｄ）およびテルビウム（Ｔｂ）が添加された蛍光体に、スカンジウム（Ｓｃ）をイットリウム（Ｙ）のモル質量に対して所定のモル比で添加することにより、緑色発光特性に優位性が生じることを見出すに至った。

特に、一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるテルビ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真空紫外光励起蛍光体は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光（特に波長１７２ｎｍ）を照射したときに、波長５４０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲において従来の緑色蛍光体よりも高い発光ピーク強度が得られ、輝度を向上させることができることが判明した。

すなわち、本発明の真空紫外光励起蛍光体は、一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）で表される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ことを特徴とする。

また、本発明の他の真空紫外光励起蛍光体は、一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるテルビ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ことを特徴とする。

また、発光装置の一つである本発明の蛍光ランプは、透光性気密容器と、該透光性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する蛍光ランプにおいて、前記蛍光体層は上記本発明の蛍光体を含んでいることを特徴とする。

さらに、蛍光ランプは冷陰極または熱陰極を有する蛍光ランプである構成としてもよい。また、蛍光ランプは平面形の蛍光ランプである構成としてもよい。あるいは、蛍光ランプは外部電極型の蛍光ランプである構成としてもよい。

さらに、前記放電媒体は希ガスである構成としてもよく、さらには前記希ガスはキセノンガスである構成としてもよい。

また、発光装置の一つである本発明のプラズマディスプレイパネルは、前面ガラス基板と背面ガラス基板とを対向配置し、前記ガラス基板間に形成された表示セルを放電させ、表示セル内に形成された蛍光体層を発光させて表示を行うプラズマディスプレイパネルにおいて、前記蛍光体層は上記本発明の蛍光体を含んでいることを特徴とする。

以上説明したように、一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表される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本発明の真空紫外光励起蛍光体は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光（特に波長１７２ｎｍ）を照射したときに、波長３１２ｎｍ〜３１５ｎｍの範囲において従来の蛍光体よりも高い面積強度比が得られるので、発光強度が強く、紫外光を高効率で出力できる。

また、一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるテルビ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本発明の真空紫外光励起蛍光体は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光（特に波長１７２ｎｍ）を照射したときに、波長５４０ｎｍ〜５５０ｎｍの範囲において従来の緑色蛍光体よりも高い発光ピーク強度が得られ、輝度を向上させることができる。

（１）真空紫外光励起紫外蛍光体
上述したように、本発明者らは、研究開発を重ねた結果、ＹＡｌ₃（ＢＯ₃）₄の結晶にガドリニウム（Ｇｄ）が添加された蛍光体に、スカンジウム（Ｓｃ）をイットリウム（Ｙ）のモル質量に対して所定のモル比で添加することにより、紫外光の発光特性に優位性が生じることを見出して、一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）で表される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真空紫外光励起蛍光体を得るに至った。

この真空紫外光励起蛍光体の製造方法を説明すると、まず、その蛍光体の原料として、酸化イットリウム物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意する。次に、これらの各原料を上記の組成式に従って、秤量、採取し、湿式もしくは乾式の方法によって十分に良く混合する。

続いて、この混合物をアルミナ、炭素、あるいは白金等から成る「るつぼ」等の耐熱容器内に充填し、４００〜６００℃の温度で予備焼成を行う。その後、大気中で９００〜１２００℃の温度で３〜２０時間の本焼成を行い、得られた焼成物に粉砕、洗浄、乾燥、および篩別処理を施して、本実施形態の真空紫外光励起蛍光体を得る。

なお、上記の予備焼成および本焼成は酸化性雰囲気中で行ってもよい。また、上記のようにして一度得られた蛍光体を再焼成し、同様に粉砕、洗浄、乾燥、および篩別処理を行って真空紫外光励起蛍光体を得てもよい。

また、本実施形態ではイットリウム（Ｙ）を含む構成を例に挙げて説明したが、イットリウム（Ｙ）に代えてランタン（Ｌａ）を用いて真空紫外光励起蛍光体を構成してもよい。
（２）真空紫外光励起緑色蛍光体
また、本発明者らは、研究開発を重ねた結果、ＹＡｌ₃（ＢＯ₃）₄の結晶にガドリニウム（Ｇｄ）およびテルビウム（Ｔｂ）が添加された蛍光体に、スカンジウム（Ｓｃ）をイットリウム（Ｙ）のモル質量に対して所定のモル比で添加することにより、緑色発光特性に優位性が生じることを見出して、一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるテルビ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真空紫外光励起緑色蛍光体を得るに至った。

この真空紫外光励起蛍光体の製造方法を説明すると、まず、その蛍光体の原料として、酸化イットリウム物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、酸化テルビウムなどのテルビウム化合物、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意する。次に、これらの各原料を上記の組成式に従って、秤量、採取し、湿式もしくは乾式の方法によって十分に良く混合する。

続いて、この混合物をアルミナ、炭素、あるいは白金等から成る「るつぼ」等の耐熱容器内に充填し、４００〜６００℃の温度で予備焼成を行う。その後、還元雰囲気中で９００〜１２００℃の温度で３〜２０時間の本焼成を行い、得られた焼成物に粉砕、洗浄、乾燥、および篩別処理を施して、本実施形態の真空紫外光励起蛍光体を得る。

なお、上記の予備焼成および本焼成は酸化性および大気雰囲気中で行ってもよい。また、上記のようにして一度得られた蛍光体を再焼成し、同様に粉砕、洗浄、乾燥、および篩別処理を行って真空紫外光励起蛍光体を得てもよい。

また、本実施形態ではイットリウム（Ｙ）を含む構成を例に挙げて説明したが、イットリウム（Ｙ）に代えてランタン（Ｌａ）を用いて真空紫外光励起蛍光体を構成してもよい。

次に、本実施形態の真空紫外光励起蛍光体およびそれを用いた発光装置について、以下の実施例を参照して具体的に説明する。

（１）真空紫外光励起紫外蛍光体
下記の表１に、本発明の実施例１〜５および比較例１の蛍光体の組成および相対強度比を示す。図６は、本発明の実施例１〜５および比較例１に係る蛍光体の発光波長と発光強度との関係を比較して示すグラフである。なお、励起光源には波長１７２ｎｍのエキシマランプ光源を用いた。

ここで、表１の実施例４に示す蛍光体について説明すると、実施例４に示す蛍光体は次のようにして合成した。まず原料として、Ｙ₂Ｏ₃＝１．４４０ｇ、Ｇｄ₂Ｏ₃＝０．８８９ｇ、Ａｌ₂Ｏ₃＝３．０００ｇ、Ｓｃ₂Ｏ₃＝０．１３５ｇ、Ｂ₂Ｏ₃＝２．７３０ｇを秤量し、十分均一に混合した後、アルミナ製のるつぼに充填し、大気雰囲気中にて５００℃で２時間予備焼成した。さらに、これを１１００℃まで昇温させ、大気雰囲気中で５時間焼成した後、徐冷して焼成物を得た。得られた焼成物を、粉砕し、洗浄、乾燥させた後、篩い分けして、Ｙ_0.65Ｇｄ_0.25Ｓｃ_0.1Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄なる組成を有する蛍光体を得た。

また、上記の製法に基づいてＹとＳｃの比率を変えて実施例１〜３および５の蛍光体を合成するとともに、比較例１としてＳｃを含まない蛍光体［（Ｙ_0.75Ｇｄ_0.25）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄］を合成した。

図６に示すように、本実施例の蛍光体が発する紫外光の波長は約３１２ｎｍから３１５ｎｍである。表１には、各実施例１〜５および比較例１の波長３１２ｎｍから３１５ｎｍまでのピーク強度比および面積強度比が示されている。これらのピーク強度比および面積強度比は、比較例１を１００％とした場合の値を用いて表している。表１から、本実施例の真空紫外光励起紫外蛍光体は、スカンジウム（Ｓｃ）をイットリウム（Ｙ）のモル質量に対して所定のモル比で添加することにより、紫外光の発光の面積強度比が比較例１に比べて最大で１．７倍（実施例４）になることが分かった。また、表１から、本実施例の真空紫外光励起紫外蛍光体は、比較例１の蛍光体と比べて、発光のピーク強度が最大で約１．６６倍（実施例４）に向上することが分かった。
（２）真空紫外光励起緑色蛍光体
下記の表２に、本発明の実施例６および比較例２，３の蛍光体の組成、ピーク強度比、輝度、およびＣＩＥ色度座標（ｘ／ｙ）を示す。図７は、本発明の実施例６および比較例２，３に係る蛍光体の発光波長と発光強度との関係を比較して示すグラフである。なお、励起光源には波長１７２ｎｍのエキシマランプ光源を用いた。

ここで表２の実施例６について説明すると、表２の実施例６に示す蛍光体は次のようにして合成した。まず原料として、Ｙ₂Ｏ₃＝０．９９６６ｇ、Ｇｄ₂Ｏ₃＝０．８８９ｇ、Ｔｂ₄Ｏ₇＝０．７３３ｇ、Ａｌ₂Ｏ₃＝３．０００ｇ、Ｓｃ₂Ｏ₃＝０．１３５ｇ、Ｂ₂Ｏ₃＝２．７３０ｇを秤量し、十分均一に混合した後、アルミナ製のるつぼに充填し、還元雰囲気中にて５００℃で２時間予備焼成した。さらに、これを１１００℃まで昇温させ、還元雰囲気中で５時間焼成した後、徐冷して焼成物を得た。得られた焼成物を、粉砕し、洗浄、乾燥させた後、篩い分けして、（Ｙ_0.45Ｇｄ_0.25Ｔｂ_0.2Ｓｃ_0.1）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄なる組成を有する蛍光体を得た。

また、上記の製法に基づいて、比較例２として蛍光体［（Ｙ_0.55Ｇｄ_0.25Ｔｂ_0.2）Ａｌ_2.9Ｓｃ_0.1（ＢＯ₃）₄］を合成するとともに、比較例３として蛍光体［（Ｙ_0.55Ｇｄ_0.25Ｔｂ_0.2）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄］を合成した。

図７に示すように、本実施例の蛍光体が発する光の波長は約５４０ｎｍから５５０ｎｍである。表２には、実施例６および比較例２，３のピーク強度比、輝度比、およびＣＩＥ色度座標が示されている。ピーク強度比および輝度比の数値は、比較例３を１００％とした場合の値を用いて表している。表２から、実施例６の真空紫外光励起蛍光体は、スカンジウム（Ｓｃ）をイットリウム（Ｙ）のモル質量に対して所定のモル比で添加することにより、ピーク強度比が比較例３に比べて２８％向上していることがわかる。また、実施例６の真空紫外光励起蛍光体は、スカンジウム（Ｓｃ）をイットリウム（Ｙ）のモル質量に対して所定のモル比で添加することにより、輝度比が比較例３に比べて２９％向上していることがわかる。

このように、本実施例による真空紫外光励起蛍光体は発光強度が強いので、キセノン等の希ガスを励起源とする各種の発光装置に適用することができる。この真空紫外光励起蛍光体を適用できる発光装置としては、例えば、真空紫外光を放射する放電媒体と、その真空紫外光によって励起されて発光する蛍光体層とを必須の構成要件として、ランプ形態、すなわち透光性気密容器の形態（直管形、曲管形、平面形等）、電極動作形態（熱陰極、冷陰極等）、内部電極の有無（外部電極型等）等の構成を組み合わせることにより、種々の装置に好適した特有の効果を奏する各種の蛍光ランプ等が挙げられる。

以下に、本実施形態による真空紫外光励起蛍光体を適用可能な発光装置の例を説明する。
（Ａ）直管形冷陰極蛍光ランプ
図３は、本発明の一実施形態に係る直管形冷陰極蛍光ランプを示す断面図である。

この直管形蛍光ランプは、ソーダガラス管１からなる透光性気密容器の内壁面に、真空紫外光励起で発光する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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）］、または、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］を含む蛍光体層２が形成され、ガラス管１内にはキセノンガスが封入されている。

ガラス管１の両端部にはリード線３，４が封着され、それらの先端部にはＮｉ−Ｆｅ合金からなる金属板を二つ折りにした冷陰極５，６がそれぞれ溶接固定されている。冷陰極５，６の片面にはゲッターとしてのＺｒ−Ａｌ合金が形成されている。ガラス管１を加熱脱ガスし、次いで冷陰極５，６を高周波誘導加熱して脱ガスした後、キセノンを封入して気密封着する。ガラス管１内の不純ガスはゲッターで吸着される。

蛍光体層２を構成する蛍光体は、放電によってキセノンから放射される波長１７２ｎｍの真空紫外光で励起され、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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）］である場合には図１に示すように約３１２〜３１５ｎｍの波長のＵＶ−Ｂ紫外光を効率良く放射する。また、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］である場合には図２に示すように約５４０〜５５０ｎｍの波長の緑色光を効率良く放射する。

蛍光ランプが上記のように冷陰極５，６を有する構成の場合には、ＵＶ−Ｂ紫外光または緑色光の発光強度が向上した、小型かつ長寿命の蛍光ランプを提供できる。また、それらの冷陰極５，６に代えて熱陰極を有する構成の場合は、ランプ電流を大きくできるので発光強度をさらに向上できる。

なお、上記ではソーダガラス管１からなる透光性気密容器を例に挙げて説明したが、この容器は紫外光透過ガラスで構成されていてもよい。
（Ｂ）平面形蛍光ランプ
図４は、本発明の一実施形態に係る平面形光蛍光ランプを、一部を破断した状態で示す斜視図である。

この平面形蛍光ランプは、ソーダライムガラスからなる一対の平板ガラス９，１０と、枠状に構成された側壁用ガラス１１とをガラス半田で気密に封着して平面形の透光性気密容器を形成し、平板ガラス９，１０の内面に、紫外光励起で発光する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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）］、または、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］を含む蛍光体層１２が形成され、気密容器内にはキセノンガスが封入されている。

対向する一対の側壁ガラス１１にはリード線１３，１４が封着され、その先端部にはニッケル等の金属板をコの字形に成型したホローカソード型の冷陰極１５，１６がそれぞれ溶接固定されている。冷陰極１５の端部には、Ｚｒ−Ａｌ合金で形成したゲッター１７が溶接されている。ガラス容器を加熱脱ガスし、次いで冷陰極１５，１６、ゲッター１７を高周波誘導加熱で脱ガスし、キセノンを封入して排気管１８を封止する。

冷陰極１５，１６に高周波電圧を印加して放電を発生させ、キセノンから１７２ｎｍの真空紫外光を放射させると、蛍光体層１２は、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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）］が用いられている場合には、図１に示すように約３１２〜３１５ｎｍの波長のＵＶ−Ｂ紫外光を効率良く放射する。また、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］が用いられている場合には、図２に示すように約５４０〜５５０ｎｍの波長の緑色光を効率良く放射する。

この構成により、発光強度が向上した、発光面積の大きい偏平な蛍光ランプを提供できる。

なお、上記ではソーダライムガラスからなる一対の平板ガラス９，１０を例に挙げて説明したが、平板ガラス９，１０は紫外光透過ガラスで構成されていてもよい。
（Ｃ）他の平面形蛍光ランプ
図５は、本発明の一実施形態に係る他の平面形蛍光ランプを示す図である。

図５（ａ）に示す平面形蛍光ランプは、ソーダライムからなる一対の平板ガラス２０，２１と側壁用ガラス２２とをガラス半田で気密に封着して平面形のガラス容器が形成され、前面平板ガラス２０の内面に紫外光励起で発光する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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）］、または、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］を含む蛍光体層２３が形成され、気密容器内にはキセノンガスが封入されている。

背面平板ガラス２１上にはＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃Ｓｎ）などからなる透明な電極２４，２５が複数並設され、その上がＳｉＯ₂等からなる誘電体層２６で被覆され、さらにその上にＭｇＯ等からなる保護層２７が蒸着等で形成されている。電極の形状は、図５（ｂ）に示すように、一対の櫛形の電極２４，２５を交互に配設した形状である。保護層２７は放電によるスパッタリングから誘電体層２６を守るとともに、２次電子放出係数を増加して、放電開始電圧を低下させる働きをする。なお、誘電体層２６や保護層２７を用いないで、電極２４，２５を放電空間に露出させてもよい。

電極２４，２５に高周波電圧を印加して放電を発生させ、キセノンから１７２ｎｍの真空紫外光を放射させると、蛍光体層２３は、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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）］が用いられている場合には、図１に示すように約３１２〜３１５ｎｍの波長のＵＶ−Ｂ紫外光を効率良く放射する。また、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］が用いられている場合には、図２に示すように約５４０〜５５０ｎｍの波長の緑色光を効率良く放射する。

なお、上記ではソーダライムガラスからなる一対の平板ガラス２０，２１を例に挙げて説明したが、平板ガラス２０，２１は紫外光透過ガラスで構成されていてもよい。
（Ｄ）外部電極型蛍光ランプ
図６は、本発明の一実施形態に係る外部電極型蛍光ランプを示す図である。

この外部電極型蛍光ランプは、ランプ内部に電極を持たず、外部からの高周波電磁界の印加によって、ランプ内部の放電ガスを励起し、蛍光体を発光させる紫外発光蛍光ランプである。この外部電極型蛍光ランプは、図６に示すように、ソーダガラス管３１からなる透光性気密容器の内面に、紫外光励起で発光する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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）］、または、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］を含む蛍光体層３２が形成され、透光性気密容器内にはキセノンガスが封入されている。

このように構成された無電極蛍光ランプを一対の外部電極３４，３５で挟み、高周波電源３６を用いて外部電極３４，３５に高周波電圧を印加して放電を発生させ、キセノンから１７２ｎｍの真空紫外光を放射させると、蛍光体層３２は、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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）］が用いられている場合には、図１に示すように約３１２〜３１５ｎｍの波長のＵＶ−Ｂ紫外光を効率良く放射する。また、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］が用いられている場合には、図２に示すように約５４０〜５５０ｎｍの波長の緑色光を効率良く放射する。

この構成により、発光強度が向上した、小型かつ長寿命で、簡易な構造で安価な蛍光ランプを提供できる。

なお、上記ではソーダガラス管３１からなる透光性気密容器を例に挙げて説明したが、この容器は紫外光透過ガラスで構成されていてもよい。
（Ｅ）白色蛍光ランプ
図３〜６に示したそれぞれの蛍光ランプは、蛍光体層に、テルビ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真空紫外光励起蛍光体（緑色蛍光体）［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］と、真空紫外光で発光する青色蛍光体と、真空紫外光で発光する赤色蛍光体と、とを混合したものを用いることで、白色蛍光ランプとすることができる。

青色蛍光体としては、例えばＢＡＭ蛍光体材料を用いることができ、赤色蛍光体青色蛍光体としては、例えばＹ₂Ｏ₃：Ｅｕや（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕなどの蛍光体材料を用いることができる。
（Ｆ）プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
図７は、本発明の一実施形態に係るプラズマディスプレイパネルを示す分解斜視図である。図７に示すプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」という。）はＡＣ面放電型のＰＤＰである。

図７に示すＰＤＰ４１は、前面ガラス基板４２にペアで形成された表示電極１３と背面ガラス基板１４に形成されたアドレス電極４５を構成する２種類の電極を有し、これらを２枚のガラス板４２，４４上にマトリックス配置して各交点からなる個々の表示ドットを形成している。前面ガラス側の表示電極４３は、蒸着したＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃Ｓｎ）等からなる透明導電膜をストライプ状にエッチングして形成している。また、表示電極４３の上にはコンデンサとして機能する誘電体層４６が形成され、さらにその上にはＭｇＯからなる保護層４７が形成されている。一方、隣接するアドレス電極４５の間には、厚膜印刷によってストライプ状の隔壁４８が設けられており、各表示ドット（画素）を分離独立させている。また、紫外光励起で発光する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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）］、または、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］を含む蛍光体層４９がアドレス電極４５上に形成された誘電体層５０の上と隔壁４８の側面に塗布されており、隔壁４８と前面ガラス基板４２とで囲まれた放電空間の内部にはキセノン（Ｘｅ）を含む不活性ガスの混合ガスが封入されている。

表示は、ペアになっている表示電極４３間にＡＣ電圧を印加することによって行い、表示するセルの選択は任意のアドレス電極４５と表示電極４３との間に電圧を印加し、これらの電極４３，４５の交点に発生する放電により行う。その際、キセノン（Ｘｅ）のグロー放電により放射される真空紫外光の励起光により、蛍光体層４９を発光させている。

なお、テルビ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真空紫外光励起蛍光体［一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０≦ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）］は、緑色蛍光体であるので、ＰＤＰ４１の表示セルが赤色、青色、緑色の各画素からなる場合には、この蛍光体は緑色画素の蛍光体層４９に塗布されて用いられる。

本発明の実施例１〜５および比較例１に係る蛍光体の発光波長と発光強度との関係を比較して示すグラフである。本発明の実施例６および比較例２，３に係る蛍光体の発光波長と発光強度との関係を比較して示すグラフである。本発明の一実施形態に係る直管形冷陰極蛍光ランプを示す断面図である。本発明の一実施形態に係る平面形蛍光ランプを、一部を破断した状態で示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る他の平面形蛍光ランプを示す図である。本発明の一実施形態に係る外部電極型蛍光ランプを示す図である。本発明の一実施形態に係るプラズマディスプレイパネルを示す分解斜視図である。

符号の説明

１，３１ガラス管
２，１２，２３，３２，４９蛍光体層
３，４，１３，１４リード線
５，６，１５，１６冷陰極
９，１０，２０，２１平板ガラス
１１側壁用ガラス
１７ゲッター
１８排気管
２４，２５電極
２６，４６，５０誘電体層
２７，４７保護層
３４，３５外部電極
３６高周波電源
４１プラズマディスプレイパネル
４２前面ガラス基板
４３表示電極
４４背面ガラス基板
４５アドレス電極
４８隔壁

Claims

一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）で表される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真空紫外光励起蛍光体。
一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるテルビ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真空紫外光励起蛍光体。
透光性気密容器と、該透光性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する蛍光ランプにおいて、
前記蛍光体層は、一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）で表される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真空紫外光励起蛍光体を含んでいることを特徴とする蛍光ランプ。
透光性気密容器と、該透光性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する蛍光ランプにおいて、
前記蛍光体層は、一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるテルビ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真空紫外光励起蛍光体を含んでいることを特徴とする蛍光ランプ。
前記蛍光体層は、真空紫外光で発光する青色蛍光体および赤色蛍光体をさらに含んでいる、請求項４に記載の蛍光ランプ。
蛍光ランプは冷陰極または熱陰極を有する蛍光ランプである、請求項３から５のいずれか１項に記載の蛍光ランプ。
蛍光ランプは平面形の蛍光ランプである、請求項３から５のいずれか１項に記載の蛍光ランプ。
蛍光ランプは外部電極型の蛍光ランプである、請求項３から５のいずれか１項に記載の蛍光ランプ。
前記放電媒体は希ガスである、請求項３から８のいずれか１項に記載の蛍光ランプ。
前記希ガスはキセノンガスである、請求項９に記載の蛍光ランプ。
前面ガラス基板と背面ガラス基板とを対向配置し、前記両ガラス基板間に形成された表示セル内で放電を生じさせ、前記表示セル内に形成された蛍光体層を発光させて表示を行うプラズマディスプレイパネルにおいて、
前記蛍光体層は、一般式（Ｙ_1-x-yＧｄ_xＳｃ_y）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＜１）で表される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真空紫外光励起蛍光体を含んでいることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
前面ガラス基板と背面ガラス基板とを対向配置し、前記両ガラス基板間に形成された表示セル内で放電を生じさせ、前記表示セル内に形成された蛍光体層を発光させて表示を行うプラズマディスプレイパネルにおいて、
前記表示セルはそれぞれ赤色、青色、緑色を表示する各色用の画素を有しており、
前記表示セルの緑色の画素における前記蛍光体層は、一般式（Ｙ_1-x-y-zＧｄ_xＴｂ_yＳｃ_z）Ａｌ₃（ＢＯ₃）₄（０＜ｘ＜０．５，０＜ｙ＜０．５，０＜ｚ≦０．５、ただしｘ＋ｙ＋ｚ＜１）で表されるテルビ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真空紫外光励起蛍光体を含んでいることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。