JP6241994B2 - Phosphor and method for producing phosphor - Google Patents

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Description

本発明は、新規な蛍光体とその製造方法に関する。   The present invention relates to a novel phosphor and a method for producing the same.

従来、主付活剤に対し、一種類または複数種類の共付活剤を添加し、目的の蛍光色で発光する蛍光体を製造する方法が知られ、その中でケイ酸マグネシウムやケイ酸カルシウムに対して様々な元素の共付活剤を添加し、目的色の発光が得られる蛍光体を製造する方法が試みられている。   Conventionally, a method for producing a phosphor that emits light of a target fluorescent color by adding one or more types of coactivators to the main activator is known, among which magnesium silicate and calcium silicate On the other hand, a method for producing a phosphor capable of obtaining light emission of a target color by adding coactivators of various elements has been attempted.

本願発明者においても、例えば下記特許文献1で示すようにアルミン酸を固溶してなるケイ酸マグネシウムに対し、Eu3+(ユウロピウム)を付活剤として添加し、緑色から赤色の範囲において任意の色彩において発光することを可能とする新規な蛍光体とその製造方法に関する提案を行ったところである。 Even in the present inventor, for example, as shown in Patent Document 1 below, Eu 3+ (europium) is added as an activator to magnesium silicate in which aluminate is solid-dissolved. A proposal has been made regarding a novel phosphor capable of emitting light in color and a method for producing the same.

特開2013−6920号公報JP2013-6920A

ところで本願の発明者は、こうしたケイ酸マグネシウムやケイ酸カルシウムを主付活剤とし、これに様々な付活剤を添加し、目的色の発光が得るべく原料物質を焼成して新規な蛍光体の製造を試みている中、主付活剤としてのケイ酸カルシウムの焼成温度が高すぎると生成される蛍光体が非晶質から結晶質に変化し、いわゆる濃度消光が生じて発光強度が低下する現象を確認した。逆に焼成温度や時間を適度に抑えるよう調整することで、ある波長において極めて発光強度が高く、良好な蛍光体が製造できることが確認され、本発明に係る提案を行うところである。   By the way, the inventor of the present application uses such magnesium silicate or calcium silicate as a main activator, adds various activators to this, and fires the raw material to obtain light emission of the target color, thereby producing a novel phosphor. When the firing temperature of calcium silicate as the main activator is too high, the produced phosphor changes from amorphous to crystalline, so-called concentration quenching occurs and the emission intensity decreases I confirmed the phenomenon. On the contrary, it is confirmed that by adjusting the firing temperature and time appropriately, the emission intensity is extremely high at a certain wavelength and a good phosphor can be manufactured, and the proposal according to the present invention is made.

すなわち本発明は、赤の範囲で強度の高い発光を可能とする蛍光体、及びその製造方法を提供することを目的としている。   That is, an object of the present invention is to provide a phosphor capable of emitting light with high intensity in the red range, and a method for producing the same.

本発明の蛍光体のうち、請求項1に係るものは、波長980nmの励起光を照射して波長546nmの緑色光及び波長659nmの赤色光を得る蛍光体であって、メタケイ酸ナトリウム水溶液に対し、Yb3+、Ho3+を付活剤として添加した塩化カルシウム混合水溶液を混合し、合成してなる蛍光体である。
Among the phosphors of the present invention, the phosphor according to claim 1 is a phosphor that irradiates excitation light with a wavelength of 980 nm to obtain green light with a wavelength of 546 nm and red light with a wavelength of 659 nm, , Yb 3+ , Ho 3+ added as an activator and mixed with a calcium chloride mixed aqueous solution to synthesize the phosphor.

本発明の蛍光体のうち、請求項2に係るものは、付活剤として、さらにCe3+を添加した塩化カルシウム混合水溶液を混合し、合成してなる蛍光体である。 Among the phosphors of the present invention, the phosphor according to claim 2 is a phosphor obtained by mixing and synthesizing a calcium chloride mixed aqueous solution to which Ce 3+ is further added as an activator.

本発明の蛍光体のうち、請求項3に係るものは、Yb3+を、Yb/Caの原子比が0.04〜0.06となるように添加し、合成してなる蛍光体である。 Among the phosphors of the present invention, the phosphor according to claim 3 is a phosphor obtained by adding Yb 3+ so that the atomic ratio of Yb / Ca is 0.04 to 0.06 and synthesizing the phosphor.

本発明の蛍光体のうち、請求項4に係るものは、Ho3+を、Ho/Caの原子比が0.0001〜0.003となるように添加し、合成してなる蛍光体である。 Among the phosphors according to the present invention, the phosphor according to claim 4 is a phosphor formed by adding Ho 3+ so that the atomic ratio of Ho / Ca is 0.0001 to 0.003.

本発明の蛍光体のうち、請求項5に係るものは、Ce3+を、Ce/Caの原子比が0.005〜0.02となるように添加し、合成してなる蛍光体である。 Among the phosphors of the present invention, the phosphor according to claim 5 is a phosphor obtained by adding Ce 3+ so that the Ce / Ca atomic ratio is 0.005 to 0.02 and synthesizing.

また本発明の請求項6は、波長980nmの励起光を照射して波長546nmの緑色光及び波長659nmの赤色光を得る蛍光体の製造方法であって、メタケイ酸ナトリウム水溶液に対し、Yb3+、Ho3+を付活剤として添加した塩化カルシウム混合水溶液を混合する混合工程と、
前記混合工程で得られた水溶液をろ過して水和物を得るろ過工程と、前記ろ過工程で得られた水和物を焼成して蛍光体を得る焼成工程とを備えることを特徴とする蛍光体の製造方法である。
Moreover, claim 6 of the present invention is a method for producing a phosphor that irradiates excitation light having a wavelength of 980 nm to obtain green light having a wavelength of 546 nm and red light having a wavelength of 659 nm , wherein Yb 3+ A mixing step of mixing a calcium chloride mixed aqueous solution added with Ho 3+ as an activator;
A fluorescence comprising: a filtration step of filtering the aqueous solution obtained in the mixing step to obtain a hydrate; and a firing step of firing the hydrate obtained in the filtration step to obtain a phosphor. It is a manufacturing method of a body.

本発明の蛍光体の製造方法のうち、請求項7に係るものは、混合工程において、付活剤としてさらにCe3+添加し、塩化カルシウム混合水溶液を混合することとした蛍光体の製造方法である。 Among the phosphor manufacturing methods of the present invention, the one according to claim 7 is a phosphor manufacturing method in which Ce 3+ is further added as an activator and a calcium chloride mixed aqueous solution is mixed in the mixing step. .

本発明の蛍光体の製造方法のうち、請求項8に係るものは、Yb3+を、Yb/Caの原子比が0.04〜0.06となるように添加して、蛍光体を合成する蛍光体の製造方法である。 Among the methods for producing the phosphor of the present invention, the method according to claim 8 synthesizes the phosphor by adding Yb 3+ so that the atomic ratio of Yb / Ca is 0.04 to 0.06. It is a manufacturing method of fluorescent substance.

本発明の蛍光体の製造方法のうち、請求項9に係るものは、Ho3+を、Ho/Caの原子比が0.0001〜0.003となるように添加して、蛍光体を合成する蛍光体の製造方法である。 Among the phosphor manufacturing methods of the present invention, the phosphor according to claim 9 synthesizes the phosphor by adding Ho 3+ so that the atomic ratio of Ho / Ca is 0.0001 to 0.003. It is a manufacturing method of fluorescent substance.

本発明の蛍光体の製造方法のうち、請求項10に係るものは、Ce3+を、Ce/Caの原子比が0.005〜0.02となるように添加して、蛍光体を合成する蛍光体の製造方法である。 Among the methods for producing the phosphor of the present invention, the method according to claim 10 synthesizes phosphor by adding Ce 3+ so that the Ce / Ca atomic ratio is 0.005 to 0.02. It is a manufacturing method of fluorescent substance.

本発明の蛍光体の製造方法のうち、請求項11に係るものは、焼成工程における焼成温度が770°Cから860°Cである蛍光体の製造方法である。   Among the methods for producing a phosphor according to the present invention, a method according to claim 11 is a method for producing a phosphor in which the firing temperature in the firing step is 770 ° C. to 860 ° C.

本発明の蛍光体の製造方法のうち、請求項12に係るものは、焼成工程における焼成時間が15分から60分である蛍光体の製造方法である。   Among the phosphor manufacturing methods of the present invention, the phosphor according to claim 12 is a phosphor manufacturing method in which the firing time in the firing step is 15 minutes to 60 minutes.

本発明の蛍光体の製造方法のうち、請求項13に係るものは、焼成工程を大気中又はAr−Hの雰囲気下で行う蛍光体の製造方法である。 Among the methods for producing the phosphor of the present invention, a method according to claim 13 is a method for producing a phosphor in which the firing step is performed in the atmosphere or in an Ar—H 2 atmosphere.

本発明は、赤の範囲で強度の高い発光を可能とする蛍光体を提供することができる。   The present invention can provide a phosphor capable of emitting light with high intensity in the red range.

本発明の実施形態に係る蛍光体の製造の流れを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the flow of manufacture of the fluorescent substance which concerns on embodiment of this invention. 実施例1のYb3+Ho3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、Ho/Ca原子比変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。In the Yb 3+ Ho 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 1, it is an X-ray diffraction diagram of each phosphor obtained by changing the Ho / Ca atomic ratio. Ho/Ca原子比変化により得られた図2に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the excitation and the emission spectrum of the fluorescent substance shown in FIG. 2 obtained by Ho / Ca atomic ratio change. 実施例1の蛍光体における発光強度に及ぼすHo/Ca原子比変化の影響を示すグラフである。4 is a graph showing the influence of a change in Ho / Ca atomic ratio on the emission intensity in the phosphor of Example 1. 実施例2のYb3+Ho3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、Yb/Ca原子比変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。In the Yb 3+ Ho 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 2, it is an X-ray diffraction diagram of each phosphor obtained by changing the Yb / Ca atomic ratio. Yb/Ca原子比変化により得られた図5に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the excitation and the emission spectrum of the fluorescent substance shown in FIG. 5 obtained by Yb / Ca atomic ratio change. 実施例2の蛍光体における発光強度に及ぼすYb/Ca原子比変化の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of the Yb / Ca atomic ratio change which acts on the emitted light intensity in the fluorescent substance of Example 2. 実施例3のHo3+Ce3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、Ce/Ca原子比変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。4 is an X-ray diffraction diagram of each phosphor obtained by changing the Ce / Ca atomic ratio in the Ho 3+ Ce 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 3. FIG. Ce/Ca原子比変化により得られた図8に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the excitation and the emission spectrum of the fluorescent substance shown in FIG. 8 obtained by Ce / Ca atomic ratio change. 実施例3の蛍光体における発光強度に及ぼすCe/Ca原子比変化の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of Ce / Ca atomic ratio change which acts on the emitted light intensity in the fluorescent substance of Example 3. 実施例4のHo3+Ce3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、焼成温度変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。In the Ho 3+ Ce 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 4, it is an X-ray diffraction diagram of each phosphor obtained by changing the firing temperature. 焼成温度変化により得られた図11に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the excitation and the emission spectrum of the fluorescent substance shown in FIG. 11 obtained by the calcination temperature change. 実施例4の蛍光体における発光強度に及ぼす焼成温度変化の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of the calcination temperature change which acts on the emitted light intensity in the fluorescent substance of Example 4. 実施例5のYb3+Ho3+Ce3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、焼成時間変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。In the Yb 3+ Ho 3+ Ce 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 5, it is an X-ray diffraction diagram of each phosphor obtained by changing the firing time. 焼成時間変化により得られた図14に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the excitation and the emission spectrum of the fluorescent substance shown in FIG. 14 obtained by baking time change. 実施例5の蛍光体における発光強度に及ぼす焼成時間変化の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of the baking time change which acts on the emitted light intensity in the fluorescent substance of Example 5.

図1は、本発明の実施形態に係る蛍光体の製造の流れを示すフロー図である。本発明の実施形態に係る蛍光体は、混合工程、ろ過工程、及び焼成工程を順に実行することによって合成する。   FIG. 1 is a flowchart showing a flow of manufacturing a phosphor according to an embodiment of the present invention. The phosphor according to the embodiment of the present invention is synthesized by sequentially executing a mixing step, a filtration step, and a firing step.

混合工程においては、メタケイ酸ナトリウム水溶液に対し、Yb3+、Ho3+、さらにCe3+を付活剤として添加した塩化カルシウム混合水溶液を混合する。
メタケイ酸ナトリウム水溶液は、二酸化ケイ素を炭酸ナトリウム又は水酸化ナトリウムと融解させることによって作製する。作製は、例えば0.5時間撹拌することによって行う(図1のステップS1)。
塩化カルシウム混合水溶液は、塩化カルシウム水溶液に付活剤を添加してから、例えば0.5時間撹拌することによって作製する(ステップS2)。塩化カルシウム混合水溶液において、Yb3+は、Yb/Caの原子比が0.04〜0.06となるように添加し、Ho3+は、Ho/Caの原子比が0.0001〜0.003となるように添加し、Ce3+は、Ce/Caの原子比が0.005〜0.02となるように添加する。
メタケイ酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム混合水溶液の混合は、例えば、室温で0.5時間撹拌することによって行う(ステップS3)。メタケイ酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム混合水溶液は、(Yb3++Ho3++Ce3++Ca3+)/Siの原子比が1.0となるような量を混合する。
In the mixing step, a calcium chloride mixed aqueous solution in which Yb 3+ , Ho 3+ and Ce 3+ are added as activators is mixed with the sodium metasilicate aqueous solution.
The aqueous sodium metasilicate solution is prepared by melting silicon dioxide with sodium carbonate or sodium hydroxide. The production is performed, for example, by stirring for 0.5 hour (step S1 in FIG. 1).
The calcium chloride mixed aqueous solution is prepared by adding an activator to the calcium chloride aqueous solution and then stirring, for example, for 0.5 hour (step S2). In the calcium chloride mixed aqueous solution, Yb 3+ is added so that the atomic ratio of Yb / Ca is 0.04 to 0.06, and Ho 3+ is the atomic ratio of Ho / Ca is 0.0001 to 0.003. Ce 3+ is added so that the Ce / Ca atomic ratio is 0.005 to 0.02.
The mixing of the sodium metasilicate aqueous solution and the calcium chloride mixed aqueous solution is performed, for example, by stirring at room temperature for 0.5 hour (step S3). The sodium metasilicate aqueous solution and calcium chloride mixed aqueous solution are mixed in such an amount that the atomic ratio of (Yb 3+ + Ho 3+ + Ce 3+ + Ca 3+ ) / Si is 1.0.

ろ過工程では、上記混合工程で得られた水溶液をろ過することによって、Yb3+、Ho3+、Ce3+共付活ケイ酸カルシウム水和物を得る(ステップS4、S5)。
焼成工程では、ろ過工程で得られた水和物を焼成して蛍光体を得る(ステップS6、S7)。焼成は、焼成温度が770°Cから860°C、焼成時間が15分から60分、Ar−Hの雰囲気下で行うことが好ましい。焼成は大気中で行っても良い。
In the filtration step, Yb 3+ , Ho 3+ , Ce 3+ co-activated calcium silicate hydrate is obtained by filtering the aqueous solution obtained in the mixing step (steps S4 and S5).
In the firing step, the hydrate obtained in the filtration step is fired to obtain a phosphor (steps S6 and S7). The firing is preferably performed in an Ar—H 2 atmosphere at a firing temperature of 770 ° C. to 860 ° C., a firing time of 15 minutes to 60 minutes. Baking may be performed in the air.

以下、上記実施形態の実施例について説明する。
(実施例1)
図2は、実施例1のYb3+Ho3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、Ho/Ca原子比変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。図3は、Ho/Ca原子比変化により得られた図2に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。図4は、実施例1の蛍光体における発光強度に及ぼすHo/Ca原子比変化の影響を示すグラフである。図3及び図4の縦軸は任意単位である。
Examples of the above embodiment will be described below.
Example 1
2 is an X-ray diffraction pattern of each phosphor obtained by changing the Ho / Ca atomic ratio in the Yb 3+ Ho 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 1. FIG. FIG. 3 is a graph showing an excitation / emission spectrum of the phosphor shown in FIG. 2 obtained by changing the Ho / Ca atomic ratio. FIG. 4 is a graph showing the influence of a change in the Ho / Ca atomic ratio on the emission intensity in the phosphor of Example 1. The vertical axis in FIGS. 3 and 4 is an arbitrary unit.

実施例1では、図1に示す各工程において以下の条件で蛍光体の合成を行った。
(1)混合工程:
原子比Yb/Caが0.05となるように、塩化カルシウム水溶液に対して、付活剤として塩化イッテルビウムを添加した。また、塩化カルシウム水溶液に対して、付活剤として塩化ホルミウムを添加した。塩化ホルミウムの添加量により、原子比Ho/Caが0.0001、0.0003、0.0004、0.0005、0.0007、0.001、0.003となる7つの試料を作製した。
(2)ろ過工程では、Yb3+、Ho3+共付活ケイ酸カルシウム水和物としてβ−ウォラストナイトを得た。
(3)焼成工程:以下の条件で焼成を行った。
焼成雰囲気(加熱雰囲気):Air(大気)
焼成温度(加熱温度):830°C
焼成時間:0.5時間
In Example 1, phosphors were synthesized under the following conditions in each step shown in FIG.
(1) Mixing process:
Ytterbium chloride was added as an activator to the calcium chloride aqueous solution so that the atomic ratio Yb / Ca was 0.05. Further, holmium chloride was added as an activator to the calcium chloride aqueous solution. Seven samples having atomic ratios Ho / Ca of 0.0001, 0.0003, 0.0004, 0.0005, 0.0007, 0.001, and 0.003 were prepared depending on the amount of holmium chloride added.
(2) In the filtration step, β-wollastonite was obtained as Yb 3+ , Ho 3+ co-activated calcium silicate hydrate.
(3) Firing step: Firing was performed under the following conditions.
Firing atmosphere (heating atmosphere): Air (air)
Firing temperature (heating temperature): 830 ° C
Firing time: 0.5 hours

スペクトルの測定においては、蛍光体に対して励起波長λex=980nmの励起光を照射し、分光器のスリット幅(バンド幅)を5nmに設定した。
この結果、図3に示すように、波長546nmの緑色光のほかに波長659nmの赤色光が観測された。この赤色光は緑色光よりも発光強度が非常に高くなっている。波長659nmの赤色光は、図4に示すように、原子比Ho/Caが0.0003、0.0004、0.0005、0.0007、0.001のときに発光強度が特に高く、0.0005のときが発光強度のピークである。
In the measurement of the spectrum, the phosphor was irradiated with excitation light having an excitation wavelength of λex = 980 nm, and the slit width (band width) of the spectrometer was set to 5 nm.
As a result, as shown in FIG. 3, red light having a wavelength of 659 nm was observed in addition to green light having a wavelength of 546 nm. The red light has an emission intensity much higher than that of green light. As shown in FIG. 4, red light having a wavelength of 659 nm has particularly high emission intensity when the atomic ratio Ho / Ca is 0.0003, 0.0004, 0.0005, 0.0007, and 0.001. 0005 is the peak of emission intensity.

(実施例2)
図5は、実施例2のYb3+Ho3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、Yb/Ca原子比変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。図6は、Yb/Ca原子比変化により得られた図5に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。図7は、実施例2の蛍光体における発光強度に及ぼすYb/Ca原子比変化の影響を示すグラフである。図6及び図7の縦軸は任意単位である。
(Example 2)
FIG. 5 is an X-ray diffraction diagram of each phosphor obtained by changing the Yb / Ca atomic ratio in the Yb 3+ Ho 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 2. FIG. 6 is a graph showing the excitation / emission spectrum of the phosphor shown in FIG. 5 obtained by changing the Yb / Ca atomic ratio. FIG. 7 is a graph showing the influence of the change in the Yb / Ca atomic ratio on the emission intensity in the phosphor of Example 2. The vertical axis in FIGS. 6 and 7 is an arbitrary unit.

実施例2においても、図1に示す各工程において以下の条件で蛍光体の合成を行った。
(1)混合工程:
原子比Ho/Caが0.0005となるように、塩化カルシウム水溶液に対して、付活剤として塩化ホルミウムを添加した。また、塩化カルシウム水溶液に対して、付活剤として塩化イッテルビウムを添加した。塩化イッテルビウムの添加量により、原子比Yb/Caが0.04、0.05、0.06となる3つの試料を作製した。
(2)ろ過工程では、Yb3+、Ho3+共付活ケイ酸カルシウム水和物としてβ−ウォラストナイトを得た。
(3)焼成工程:以下の条件で焼成を行った。
焼成雰囲気(加熱雰囲気):Air(大気)
焼成温度(加熱温度):830°C
焼成時間:0.5時間
Also in Example 2, phosphors were synthesized under the following conditions in each step shown in FIG.
(1) Mixing process:
Holmium chloride was added as an activator to the calcium chloride aqueous solution so that the atomic ratio Ho / Ca was 0.0005. Further, ytterbium chloride was added as an activator to the calcium chloride aqueous solution. Three samples having atomic ratios Yb / Ca of 0.04, 0.05, and 0.06 were prepared depending on the amount of ytterbium chloride added.
(2) In the filtration step, β-wollastonite was obtained as Yb 3+ , Ho 3+ co-activated calcium silicate hydrate.
(3) Firing step: Firing was performed under the following conditions.
Firing atmosphere (heating atmosphere): Air (air)
Firing temperature (heating temperature): 830 ° C
Firing time: 0.5 hours

スペクトルの測定においては、蛍光体に対して励起波長λex=980nmの励起光を照射し、分光器のスリット幅(バンド幅)を5nmに設定した。
この結果、図6に示すように、波長546nmの緑色光のほかに波長659nmの赤色光が観測された。この赤色光は緑色光よりも発光強度が非常に高くなっている。図7に示すように、波長659nmの赤色光は、原子比Yb/Caが0.05のときが発光強度のピークである。
In the measurement of the spectrum, the phosphor was irradiated with excitation light having an excitation wavelength of λex = 980 nm, and the slit width (band width) of the spectrometer was set to 5 nm.
As a result, as shown in FIG. 6, red light having a wavelength of 659 nm was observed in addition to green light having a wavelength of 546 nm. The red light has an emission intensity much higher than that of green light. As shown in FIG. 7, the red light having a wavelength of 659 nm has a peak of emission intensity when the atomic ratio Yb / Ca is 0.05.

(実施例3)
図8は、実施例3のHo3+Ce3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、Ce/Ca原子比変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。図9は、Ce/Ca原子比変化により得られた図8に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。図10は、実施例3の蛍光体における発光強度に及ぼすCe/Ca原子比変化の影響を示すグラフである。図9及び図10の縦軸は任意単位である。
(Example 3)
FIG. 8 is an X-ray diffraction pattern of each phosphor obtained by changing the Ce / Ca atomic ratio in the Ho 3+ Ce 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 3. FIG. 9 is a graph showing the excitation / emission spectrum of the phosphor shown in FIG. 8 obtained by changing the Ce / Ca atomic ratio. FIG. 10 is a graph showing the influence of a change in Ce / Ca atomic ratio on the emission intensity in the phosphor of Example 3. The vertical axis in FIGS. 9 and 10 is an arbitrary unit.

実施例3においても、図1に示す各工程において以下の条件で蛍光体の合成を行った。
(1)混合工程:
原子比Yb/Caが0.05、Ho/Caが0.0005となるように、塩化カルシウム水溶液に対して、付活剤として塩化イッテルビウムと塩化ホルミウムを添加した。また、塩化カルシウム水溶液に対して、付活剤として塩化セリウムを添加した。塩化セリウムの添加量により、原子比Ce/Caが0.005、0.010、0.015、0.020となる4つの試料を作製した。
(2)ろ過工程では、Yb3+、Ho3+、Ce3+共付活ケイ酸カルシウム水和物としてβ−ウォラストナイトを得た。
(3)焼成工程:以下の条件で焼成を行った。
焼成雰囲気(加熱雰囲気):Ar−H
焼成温度(加熱温度):830°C
焼成時間:0.5時間
Also in Example 3, phosphors were synthesized under the following conditions in each step shown in FIG.
(1) Mixing process:
Ytterbium chloride and holmium chloride were added as activators to the calcium chloride aqueous solution so that the atomic ratio Yb / Ca was 0.05 and Ho / Ca was 0.0005. Moreover, cerium chloride was added as an activator to the calcium chloride aqueous solution. Four samples with atomic ratios Ce / Ca of 0.005, 0.010, 0.015, and 0.020 were prepared depending on the amount of cerium chloride added.
(2) In the filtration step, β-wollastonite was obtained as Yb 3+ , Ho 3+ , Ce 3+ co-activated calcium silicate hydrate.
(3) Firing step: Firing was performed under the following conditions.
Firing atmosphere (heating atmosphere): Ar—H 2
Firing temperature (heating temperature): 830 ° C
Firing time: 0.5 hours

スペクトルの測定においては、蛍光体に対して励起波長λex=980nmの励起光を照射し、分光器のスリット幅(バンド幅)を2.5nmに設定した。
この結果、図9に示すように、波長546nmの緑色光のほかに波長659nmの赤色光が観測された。この赤色光は緑色光よりも発光強度が非常に高くなっている。図10に示すように、波長659nmの赤色光は、原子比Ce/Caが0.010のときが発光強度のピークである。
In the measurement of the spectrum, the phosphor was irradiated with excitation light having an excitation wavelength of λex = 980 nm, and the slit width (band width) of the spectrometer was set to 2.5 nm.
As a result, as shown in FIG. 9, red light having a wavelength of 659 nm was observed in addition to green light having a wavelength of 546 nm. The red light has an emission intensity much higher than that of green light. As shown in FIG. 10, red light having a wavelength of 659 nm has a peak of emission intensity when the atomic ratio Ce / Ca is 0.010.

(実施例4)
図11は、実施例4のHo3+Ce3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、焼成温度変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。図12は、焼成温度変化により得られた図11に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。図13は、実施例4の蛍光体における発光強度に及ぼす焼成温度変化の影響を示すグラフである。図12及び図13の縦軸は任意単位である。
Example 4
FIG. 11 is an X-ray diffraction pattern of each phosphor obtained by changing the firing temperature in the Ho 3+ Ce 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 4. FIG. 12 is a graph showing the excitation / emission spectrum of the phosphor shown in FIG. 11 obtained by changing the firing temperature. FIG. 13 is a graph showing the influence of the firing temperature change on the emission intensity in the phosphor of Example 4. The vertical axis in FIGS. 12 and 13 is an arbitrary unit.

実施例4においても、図1に示す各工程において以下の条件で蛍光体の合成を行った。
(1)混合工程:
原子比Yb/Caが0.05、Ho/Caが0.0005、Ce/Caが0.01となるように、塩化カルシウム水溶液に対して、付活剤として塩化イッテルビウム、塩化ホルミウム、及び塩化セリウムを添加した。
(2)ろ過工程では、Yb3+、Ho3+、Ce3+共付活ケイ酸カルシウム水和物としてβ−ウォラストナイトを得た。
(3)焼成工程:以下の4つの条件で焼成を行った。
焼成雰囲気(加熱雰囲気):Ar−H
焼成温度(加熱温度):770°C、800°C、830°C、860°C、
焼成時間:0.5時間
Also in Example 4, phosphors were synthesized under the following conditions in each step shown in FIG.
(1) Mixing process:
Ytterbium chloride, holmium chloride, and cerium chloride as activators for an aqueous calcium chloride solution so that the atomic ratio Yb / Ca is 0.05, Ho / Ca is 0.0005, and Ce / Ca is 0.01. Was added.
(2) In the filtration step, β-wollastonite was obtained as Yb 3+ , Ho 3+ , Ce 3+ co-activated calcium silicate hydrate.
(3) Firing step: Firing was performed under the following four conditions.
Firing atmosphere (heating atmosphere): Ar—H 2
Firing temperature (heating temperature): 770 ° C, 800 ° C, 830 ° C, 860 ° C,
Firing time: 0.5 hours

スペクトルの測定においては、蛍光体に対して励起波長λex=980nmの励起光を照射し、分光器のスリット幅(バンド幅)を2.5nmに設定した。
この結果、図12に示すように、波長546nmの緑色光のほかに波長659nmの赤色光が観測された。この赤色光は緑色光よりも発光強度が非常に高くなっている。図13に示すように、波長659nmの赤色光は、焼成温度が830°Cのときが発光強度のピークである。
In the measurement of the spectrum, the phosphor was irradiated with excitation light having an excitation wavelength of λex = 980 nm, and the slit width (band width) of the spectrometer was set to 2.5 nm.
As a result, as shown in FIG. 12, red light having a wavelength of 659 nm was observed in addition to green light having a wavelength of 546 nm. The red light has an emission intensity much higher than that of green light. As shown in FIG. 13, red light having a wavelength of 659 nm has a peak of emission intensity when the baking temperature is 830 ° C.

(実施例5)
図14は、実施例5のYb3+Ho3+Ce3+共付活ケイ酸カルシウム蛍光体において、焼成時間変化により得られた各蛍光体のX線回折図である。図15は、焼成時間変化により得られた図14に示す蛍光体の励起・発光スペクトルを示すグラフである。図16は、実施例5の蛍光体における発光強度に及ぼす焼成時間変化の影響を示すグラフである。図15及び図16の縦軸は任意単位である。
(Example 5)
14 is an X-ray diffraction pattern of each phosphor obtained by changing the firing time in the Yb 3+ Ho 3+ Ce 3+ co-activated calcium silicate phosphor of Example 5. FIG. FIG. 15 is a graph showing an excitation / emission spectrum of the phosphor shown in FIG. 14 obtained by changing the firing time. FIG. 16 is a graph showing the influence of the firing time change on the emission intensity in the phosphor of Example 5. The vertical axis in FIGS. 15 and 16 is an arbitrary unit.

実施例5においても、図1に示す各工程において以下の条件で蛍光体の合成を行った。
(1)混合工程:
原子比Yb/Caが0.05、Ho/Caが0.0005、Ce/Caが0.01となるように、塩化カルシウム水溶液に対して、付活剤として塩化イッテルビウム、塩化ホルミウム、及び塩化セリウムを添加した。
(2)ろ過工程では、Yb3+、Ho3+、Ce3+共付活ケイ酸カルシウム水和物としてβ−ウォラストナイトを得た。
(3)焼成工程:以下の3つの条件で焼成を行った。
焼成雰囲気(加熱雰囲気):Ar−H
焼成温度(加熱温度):830°C
焼成時間:15分、30分、60分
Also in Example 5, phosphors were synthesized under the following conditions in each step shown in FIG.
(1) Mixing process:
Ytterbium chloride, holmium chloride, and cerium chloride as activators for an aqueous calcium chloride solution so that the atomic ratio Yb / Ca is 0.05, Ho / Ca is 0.0005, and Ce / Ca is 0.01. Was added.
(2) In the filtration step, β-wollastonite was obtained as Yb 3+ , Ho 3+ , Ce 3+ co-activated calcium silicate hydrate.
(3) Firing step: Firing was performed under the following three conditions.
Firing atmosphere (heating atmosphere): Ar—H 2
Firing temperature (heating temperature): 830 ° C
Firing time: 15 minutes, 30 minutes, 60 minutes

スペクトルの測定においては、蛍光体に対して励起波長λex=980nmの励起光を照射し、分光器のスリット幅(バンド幅)を2.5nmに設定した。
この結果、図15に示すように、波長546nmの緑色光のほかに波長659nmの赤色光が観測された。この赤色光は緑色光よりも発光強度が非常に高くなっている。図16に示すように、波長659nmの赤色光は、焼成時間が30分(0.5時間)のときが発光強度のピークである。
In the measurement of the spectrum, the phosphor was irradiated with excitation light having an excitation wavelength of λex = 980 nm, and the slit width (band width) of the spectrometer was set to 2.5 nm.
As a result, as shown in FIG. 15, red light with a wavelength of 659 nm was observed in addition to green light with a wavelength of 546 nm. The red light has an emission intensity much higher than that of green light. As shown in FIG. 16, red light having a wavelength of 659 nm has a peak of emission intensity when the baking time is 30 minutes (0.5 hours).

本発明に係る蛍光体及びその製造方法により得られる蛍光体は、メタケイ酸ナトリウム水溶液と塩化カルシウム混合水溶液を混合して得られるケイ酸カルシウム水和物を母体とするものであり、この構成によって安定な酸化物を母体とした蛍光体での赤色発光が可能となる。   The phosphor according to the present invention and the phosphor obtained by the method for producing the same are based on calcium silicate hydrate obtained by mixing a sodium metasilicate aqueous solution and a calcium chloride mixed aqueous solution. Red light can be emitted from a phosphor based on a simple oxide.

Claims (13)

波長980nmの励起光を照射して波長546nmの緑色光及び波長659nmの赤色光を得る蛍光体であって、メタケイ酸ナトリウム水溶液に対し、Yb3+、Ho3+を付活剤として添加した塩化カルシウム混合水溶液を混合し、合成してなることを特徴とする蛍光体。 A phosphor to obtain a red light green light and wavelength 659nm wavelength 546nm is irradiated with excitation light having a wavelength of 980 nm, with respect to sodium metasilicate solution, Yb 3+, calcium chloride mixture added with Ho 3+ as an activator A phosphor obtained by mixing and synthesizing an aqueous solution. 付活剤として、さらにCe3+を添加した塩化カルシウム混合水溶液を混合し、合成してなることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。 The phosphor according to claim 1, wherein the phosphor is obtained by mixing and synthesizing a calcium chloride mixed aqueous solution to which Ce 3+ is further added as an activator. Yb3+を、Yb/Caの原子比が0.04〜0.06となるように添加し、合成してなることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。 The phosphor according to claim 1, wherein Yb 3+ is added and synthesized so that the atomic ratio of Yb / Ca is 0.04 to 0.06. Ho3+を、Ho/Caの原子比が0.0001〜0.003となるように添加し、合成してなることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。 The phosphor according to claim 1, wherein Ho 3+ is added and synthesized such that the atomic ratio of Ho / Ca is 0.0001 to 0.003. Ce3+を、Ce/Caの原子比が0.005〜0.02となるように添加し、合成してなることを特徴とする請求項2に記載の蛍光体。 The phosphor according to claim 2, wherein Ce 3+ is added and synthesized such that the Ce / Ca atomic ratio is 0.005 to 0.02. 波長980nmの励起光を照射して波長546nmの緑色光及び波長659nmの赤色光を得る蛍光体の製造方法であって、
メタケイ酸ナトリウム水溶液に対し、Yb3+、Ho3+を付活剤として添加した塩化カルシウム混合水溶液を混合する混合工程と、
前記混合工程で得られた水溶液をろ過して水和物を得るろ過工程と、
前記ろ過工程で得られた水和物を焼成して蛍光体を得る焼成工程と
を備えることを特徴とする蛍光体の製造方法。
A method for producing a phosphor that irradiates excitation light having a wavelength of 980 nm to obtain green light having a wavelength of 546 nm and red light having a wavelength of 659 nm,
A mixing step of mixing an aqueous solution of calcium chloride mixed with Yb 3+ and Ho 3+ as an activator to an aqueous solution of sodium metasilicate;
A filtration step of filtering the aqueous solution obtained in the mixing step to obtain a hydrate;
And a firing step of firing the hydrate obtained in the filtration step to obtain a phosphor.
混合工程において、付活剤としてさらにCe3+添加し、塩化カルシウム混合水溶液を混合することを特徴とする請求項6に記載の蛍光体の製造方法。 The method for producing a phosphor according to claim 6, wherein in the mixing step, Ce 3+ is further added as an activator, and a calcium chloride mixed aqueous solution is mixed. Yb3+を、Yb/Caの原子比が0.04〜0.06となるように添加して、前記蛍光体を合成することを特徴とする請求項6に記載の蛍光体の製造方法。 The method for producing a phosphor according to claim 6, wherein Yb 3+ is added so that an atomic ratio of Yb / Ca is 0.04 to 0.06 to synthesize the phosphor. Ho3+を、Ho/Caの原子比が0.0001〜0.003となるように添加して、前記蛍光体を合成することを特徴とする請求項6に記載の蛍光体の製造方法。 The method for producing a phosphor according to claim 6, wherein the phosphor is synthesized by adding Ho 3+ so that the atomic ratio of Ho / Ca is 0.0001 to 0.003. Ce3+を、Ce/Caの原子比が0.005〜0.02となるように添加して、前記蛍光体を合成することを特徴とする請求項7に記載の蛍光体の製造方法。 The method for producing a phosphor according to claim 7, wherein Ce 3+ is added so that the Ce / Ca atomic ratio is 0.005 to 0.02 to synthesize the phosphor. 前記焼成工程における焼成温度は770°Cから860°Cであることを特徴とする請求項6から請求項10のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to any one of claims 6 to 10, wherein a firing temperature in the firing step is 770 ° C to 860 ° C. 前記焼成工程における焼成時間は15分から60分であることを特徴とする請求項6から請求項11のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。   The method for producing a phosphor according to any one of claims 6 to 11, wherein a firing time in the firing step is 15 minutes to 60 minutes. 前記焼成工程は、大気中又はAr−Hの雰囲気下で行うことを特徴とする請求項6から請求項12のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。
The firing step method for manufacturing the phosphor according to any one of claims 6 to claim 12, characterized in that in an atmosphere of air or in Ar-H 2.
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