JPS58222181A - 燐酸塩螢光体 - Google Patents

燐酸塩螢光体

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JPS58222181A
JPS58222181A JP10638882A JP10638882A JPS58222181A JP S58222181 A JPS58222181 A JP S58222181A JP 10638882 A JP10638882 A JP 10638882A JP 10638882 A JP10638882 A JP 10638882A JP S58222181 A JPS58222181 A JP S58222181A
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brightness
phosphate
sodium
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Shusaku Kakita
柿田 修作
Jun Fujino
藤野 純
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Kasei Optonix Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コ価金属オルト燐酸塩螢光体は、電子線励起下で高輝度
の赤色発光を示し、従って陰極線管用螢光体として有用
なものである。また、この螢光体は電子線励起で高輝度
の赤色発光を示し、かつ、10%残光時間(励起停止後
発光輝度が、そのioesrtcまで低下するのに要す
る時間)が長いという性質を有するので,陰極線管のう
ちでも特にコンピューターの端末ディスプレー装置,航
空機管制システムの表示装置等のカラーテレビジョン用
陰極線管よりも遅い走査速度が採用されるディスデレー
用陰極線管に汎用されている。
前記コ価金属オルト燐酸塩螢光体゛(以下単に燐酸塩螢
光体と略称する)として、既にマンガン付活亜鉛または
亜鉛およびマグネシウムオルト燐酸塩螢光体、例えば組
成式が(znl−x,Mgjll・(PO4)2:Mn
  で示される燐酸塩螢光体が知られている。
また本出願人により組成式が(Zn1−x *Mgx)
3(PO4)z:aMn,bM, Clvi’で表わさ
れる、紫外線でも発光する、新規な燐酸塩螢光体も既に
提案されている(特願昭S A −139072号参照
)。
(但し、MはCa、 Sr、 Ha、 Be、 Zr 
 およびSnのうちの少なくとも1種、M′はAsおよ
びpbのうちの少なくとも1種であり、a、b、c、x
およ=1 びyはそれぞれs x io  ≦a≦10  、θく
b≦1 1θ−1、o≦C≦lθ 、θ≦X</およびθ≦y≦
O,tS  なる条件を満足する数である。)ところで
燐酸塩螢光体は、7相結晶構造において高輝度の発光を
示すが、この螢光体を7相にするためには約デθO℃近
辺の高温で、しかも温度範囲(プレ)がわずか1Ooc
程度におさまるというような温度条件で焼成して初めて
得られるというや\苛酷な条件の要求されるものであっ
た。そのため7相のみの燐酸塩螢光体を製造することは
著しく困難であった。
l−かしてこの点を改善する些めに、従来はMgやCa
等の添加剤を加えたり、付活剤のMn量を増加させたり
、要するに姑息な手段が採用されていたにすぎない。そ
わ故多少の改善はあったが、一方輝関低下や長時間の電
子線刺激により螢光体が劣化し輝度が下がるという現象
(輝度保持率の低下)が生じ、根本的な改善にならなか
ったのが実状である。
また前記のように添加剤やMn ilを増加させず、む
しろ温度条件を厳しく制御してl相結晶構造の燐酸塩螢
光体を作っても、それを陰極線管に使用した場合、輝度
保持率がすぐ低下してしまうという欠点があった。
更に燐酸塩螢光体は、通常水に対する溶解度が大きくか
つ加水分解する性質を有しており、それ故それは、その
表面部分から順次不発光性の水利塩になり易すい。その
ため螢光体製造時の焼成後処理工程および陰極線管塗膜
作成工程中に、水湿潤状態が長く続かない様な特殊な工
程にしなくてはならないという製造工程上の充分な注意
が必要であった。
一方燐酸塩螢光体を陰極線管に適用するにあたっては、
より一層優れたもの、たとえば、高輝度の発光を示すも
のが常に望まれている。
従って本発明の目的は、輝度が向上し、幅広い焼成温度
条件下で1相を示し、加水分解し難く。
輝度保持率が高い燐酸塩螢光体を提供することにある。
本発明者等は前記目的を達成するために、燐酸塩螢光体
について色々研究を重ねてた結果、燐酸塩螢光体に、ナ
トリウム、 リチウム、 カリウム、 ルビジウムおよ
びセシウムのうちの少なくとも7種を特定量含有せしめ
ることにより、前記目的が達成出来ることを見出し本発
明に到達した。
すなわち、本発明は組成式が、 (Zn、、 MII、)34(PO4)2:xMn+7
M1.zM(但し、M はマグネシウム、 カルシウム
ストロンチウム、 バリウムおよびベリリウムのうちの
少なくとも1種: M はリチウム、ナトリウム、 カ
リウム、 ルビジウムおよびセシウムのうちの少なくと
も1種; Mは鉛、砒素、錫およびシリコニウムのうち
の少なくとも1種であり*  A + q* X m 
)’および2はそれぞれ、θ、9S≦A≦八コ、θ≦q
へ7θ 。
lθ−3≦X≦to−”、axtθ−4≦y≦s x 
io−”およびθ≦2≦lθ−1なる条件を満たす数で
ある。) で表わされる2価金属オルト燐酸塩螢光体に関する。
なお、従来燐酸塩螢光体の母体原料製造時にリン酸水素
ナトリウム等を原料として使用する事が提案されている
。しかし、その際のナトリウム等は母体原料製造後、洗
浄により除去され、更に焼成により飛散する。それ故、
そのようにして得られた従来の燐酸塩螢光体は前記す)
 IJウム等を全く含有していないか、仮に含有してい
ても数ppm以下のオーダであり、明らかに本発明と異
なるものである。
本発明の前記組成式で示される燐酸塩螢光体は、以下に
述べる製造方法によって製造される。
まず螢光体原料としては、 1)酸化亜鉛(ZnO)および硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩
等の、高温で分解しZnOに変わりつる亜鉛化合物から
なる化合物群より選ばれる化合物の少なくとも7種、 11)酸化物、 塩化物、 硝酸塩、 炭酸塩、硫酸塩
等の、マグネシウム化合物、 カルシウム化合物、 ス
トロンチウム化合物、 ・々リウム化合物およびベリリ
ウム化合物からなる化合物群より選ばれる化合物の少な
くとも1種。
111)燐酸もしくは燐酸第コアンモニウムの少なくと
も7種、 lv)  塩化物、 炭酸塩、 硝酸塩、 硫酸塩等の
、マンガン化合物の少なくとも7種、い 金属塩、 炭
酸塩、 燐酸塩、 塩化物、硝酸塩、 硫酸塩等の、リ
チウム化合物、ナトリウム化合物、 カリウム化合物、
 ルビジウム化合物およびセシウム化合物の少なくとも
1種、および vl)  酸化物、 塩化物、 硝酸塩等の、鉛化合物
、 砒素化合物、 錫化合物およびシリコニウム化合物
の少なくとも1種、 が用いられる。
上記各螢光体原料を化学量論的に組成式が(Zn 1−
q IVl、)3・A (PO2) 2 : xMn 
t )’M + zM(但し、M はマグネシウム、 
 カルシウム、ストロンチウム、 バリウムおよびベリ
リウムのうちの少なくとも1種; Mlはリチウム。
ナトリウム、 カリウム、 ルビジウムおよびセシウム
のうちの少なくとも1種; Mは鉛、砒素、錫およびノ
リコニウムのうちの少なくとも1種でありp  A +
 q+ X * Vおよび2はそれぞれo、qs≦A$
7.コ、θ≦q≦io  。
/θ  ≦X≦10..lXIθ  ≦y≦5 X /
Q−”およびO≦2≦70  なる条件を満たす数であ
る。) となるような割合で秤取し、充分に混合して螢光体原料
混合物を得る。尚、本発明で加えられる前記原料い は
、加熱焼成等でその一部が飛散蒸発するので、通常所望
の含有量より多めの量が添加される。勿論、その添加量
は製造条件(焼成温度訃よび時間や、処理等)により当
業者により決定され得よう。
混合は常法による。すなわち、d?−ルミル、ミキサー
ミル、乳鉢等を用いて(乾式で)行なってもよいし、水
、アルコール、弱酸等を媒体としペースト状態として(
湿式で)行なってもよい。なお、一般に得られる螢光体
の発光輝度、粉体特性等を向上させることを目的として
、螢光体原料混合物にさらに融剤を添加混合することが
多いが、本発明の螢光体の製造においても、特に塩化ア
ンモニウム(NH4Cl)、炭酸アンモニウム[(NH
4) 2003)等のアンモニウム塩を融剤として螢光
体原料混合物に適当量添加混合し、上記のような目的を
達成することができる。
なお、前記混合組成式のq値および2値がOである場合
には、それぞれ上記螢光体原料I+)およびvl)は使
用する必要のないことは言うまでもない。
また、前述のように上記各螢光体原料を機械的に混合し
て螢光体原料混合物を得る代わりに、母体構成金属、付
活剤金属およびその他の構成金属なオルト燐酸塩と12
て共沈させ、得られる共沈物を螢光体原料混合物として
使用してもよいし、あるいは母体構成金属の少なくとも
1種と付活剤余端およびその他の構成金属のうちの7種
もしくは二種とをオルト燐酸塩として共沈させ、得られ
た共沈物に残りの金網な上記のような化合物として添加
混合し、得られた混合物を螢光体原料混合物として使用
してもよい。このような例としては、例えば共沈法で得
られたオルト燐酸亜鉛マンガン水和物に他の原料を混合
する方法等を挙げることができる。
次いで、上記螢光体原料混合物はアルミナルツが、石英
ルツ?等の耐熱性容器に充填して焼成を行なう。
焼成は空気中(酸化性雰囲気中)、窒素ガス雰囲気、ア
ルゴンガス雰囲気等の中性雰囲気中あるいは少量の水素
ガスを含有する窒素ガス雰囲気、炭素雰囲気等の還元性
雰囲気中で、g00〜1100oCの温度で1回もしく
はコ回以上行なう。
焼成時間は耐熱性容器に充填される螢光体原料混合物の
量、採用される焼成温度等によって異なるが、一般に前
記焼成温度範囲においてはOlS乃至5時間が適当であ
る。
焼成後、得られる焼成物は粉砕、洗浄、乾燥、篩分は等
、螢光体の製造において普通採用されている各種処理法
によって本発明の螢光体を得る。
このようにして得られた本発明の燐酸塩螢光体の一例を
従来の燐酸塩螢光体と比較したものを第1表に示す。
第7表に示す如く、M (定義は前記と同様)を含まな
い従来の燐酸塩螢光体(従来品3)はγ−相結晶構造を
形成する焼成温度が極めて狭い。
したがって、1柴的生産においては、このような狭い温
度範囲の制御は著しいコストアップになることがさけら
れない。
着た、前記焼成温度範囲を広けるためKM  を微量含
有せしめると(従来品、2)、従来品3に比べて焼成温
度はわずかに広がる。一方、輝度が低下するという欠点
が表われる。
更にMl[の含有量を増加せしめると(従来品/)、焼
成温度範囲が広がる輝度が低下し、更に輝度保持率も低
下する。
このように、現在工業的に実用化されてしる燐酸塩螢光
体(従来品/)は′i4度および輝度保持率が極めて低
い。
一方、本発明の燐酸塩螢光体は、第1表によって示され
る如く焼成温度祿浦及□゛i゛従来品に比べて、1  
  (例えばgり0〜970℃:最高、20倍)極めて
広く、それ故簡便かつ低コストで実施しうるという特長
を有し、かつ輝度と輝度保持率のいずれに於ても、従来
品よりも、著しく高い値を示すものである。
本発明において、ナトリウム以外にリチウムおよびカリ
ウムのいずれか一方もほぼ同様の効果を示した。またル
ビジウムおよびセシウムにおいても本発明のすぐれた効
果が認められた。
本発明に於て前記ナトリウム、リチウム、カリウムおよ
びルビジウムおよびセシウム(Ml)の少なくとも/権
は、その含有量が増加するに従がい、前記焼成温度範囲
は広くなるという傾向が認められた。
以下、図面により、本発明を更にP=細に説明する。1
づ、第1図に本発明の燐酸塩螢光体のナトリウム含有量
に対する相対発光4度の関係の一例を示す。たソし、M
lの含有iが零(y−/X10−’以下)である従来の
燐酸塩螢光体(従来品/〕の発光輝度を/θb:゛とし
た場合の相対発光i*aで示したものである。
第1図より明らかなように1.2X/θ−4≦y≦3X
10  のナトリウム含有量範囲において、本発明の螢
光体が従来の螢光体よりも輝度が顕著に向上することが
判る。%K11XIO≦y≦/、jX10  の範囲に
おいて、極めて高輝度の発光を示すことが図面より理解
されよう。
次に、第一図は本発明の燐酸塩螢光体のナトリウム含有
量と輝度保持率との関係の一例を示す。
尚、第一図は強制劣化テスト(加速電圧、20KV、電
流密度lOpA76M陰極線を/3分間螢螢光膜照射)
において、各々のナトリウム含有量における試料の初輝
度な100とし、その照射後の輝度との比をもとめ、(
輝度保持率として)グロットして得たものである。
この第一図より明らかなように、従来の燐酸塩螢光体の
輝度保持率は約gO%である。(y=θ参照)即ち、従
来の螢光体を螢光膜とする陰極線管の初輝度な100%
とした場合、長期間の使用後に輝度が、go%にまで低
下する事を意味している。
一方、本発明の燐酸塩螢光体は、ナトリウムを特定量含
有せしめると輝度保持率が向上する。特に約3x/(1
)  ≦y≦l、”X10  にてその効果が顕著であ
り、一方y=にX10  以上含有せしめても、顕著な
効果の向上をもたらさない。
以上述べたように、また図からも明らかな如く本発明の
燐酸塩螢光体はナトリウムの含有量が、2 X / 0
−’≦y≦りX / 0−”の範囲に於て優れた効果が
あり、さらに前述の初輝度と輝度保持率の3 観点からyがjX/(7≦y≦AX10 である範囲が
%に好ましい。
しかして、上記値がy=−X10  未満の場合は、焼
成温度の影響を受は易く、 すべての結晶がγ−相のも
のを得る拳が困難であり、かつ耐水性が不良のため螢光
体#遺時の洗滌等で輝度劣化を生ずる。一方上記値が7
=jX70−2を越えると、γ−相を得る効果は持続す
ることができるものの、螢光体粒子間の融着に起因し、
粉砕、寺に輝度劣化を生ずる。またこのよ5な融着(即
ち輝度劣化に関係)は、Mllの置換1が増えるにした
がい、僅か高温部においても融着しない方向にシフトす
る。
本発明は前述の如く、−例としてナトリウムを採り上げ
、説明したが、他のリチウム、カリウム、ルビジウムお
よびセシウムも、y値が2×10  ≦y≦sxiθ−
2の範囲内圧ある場合本発明と同様な効果の表われるこ
とが確認された。就中、リチウム、ナトリウムおよびカ
リウムはその効果が、顕著であった。
以下実施例によって本発明を説明する。
実施例/ 酸化亜鉛     Zn0     21I’1./ 
9燐酸第コアンモニウム  (NH4)2HPO4コ乙
グ、コg硫酸マンガン   MnSO47,Al!i+
−炭酸ナトリウム  NaCO5O,コ/gまづ上記各
螢光体原料をが一ルミルで充分混合した。次に石英ルツ
ゲに充填し、さらに電気炉に入れ、空気中で920℃の
温竿で/、3時間焼成〔7た。焼成後ルツボな電気炉か
ら取り出して放冷した。それを粉砕した後再度ルツゲに
充填し同一条件で焼成した。得られた焼成物は、次いで
粉砕し、洗浄し、乾燥した後、篩にかけた。このように
してZn3(PO4)2 ’θ、0!r Mn 、 3
.’l X / ONa 螢光体を得た。この螢光体は
前記従来品/の輝度に比べ(以下の実施例も同様とする
)の発光輝度は73%高く、また強制劣化テスト(条件
は前記と同一。以下同様とする)の後は、従来品/の劣
化輝度に対し3θチも高い輝度を示した。
実施例コ 酸化亜鉛     Zn0     .2’13.’l
 17燐酸第コアンモニウム  (NH4)2HPO4
,2A11.211炭酸マンガン   MnC0B  
    ill f/塩化カルシウム  CaCl2・
2HzO/、3 /i炭酸カリウム   K2CO30
,/り g焼成温度が911θ℃である事以外は実施例
/と同様に処理して、組成式が(Zno、eve C1
1o、ooa %(PO,)、 iθ、0!; Mn、
 、2 x / 0−3K テ示cCレルll光体を得
た。この螢光体は従来品/に比べ輝度が10%高く、ま
た強制劣化テスト後は、2.2%も高い輝度を示した。
実、砲例3 酸化亜鉛      Zn0    2弘/、りy燐酸
第コアンモニウA    (NH4)2HPO42b’
1.’)、 1!炭酸マンガン    MnC0a  
    &、−I酸化マグネシウム  MgO/、コy 燐酸リチウム    LiPO4/ 、9 i焼成温度
が?30℃である事以外は実施例/と同様に処理して、
組成式が(ZnO,119Mg0.01)B(PO4)
ilIO,03Mn、 LコX / O−”Liで示さ
れる螢光体を得た。この螢光体は従来品/に比べ輝度が
9qb高く、また強制劣化テスト後は、2θ係も高い輝
度を示した。
実施例ダ 炭酸亜鉛    ZnCO537A 、 / g燐  
酸    H3PO4ココ0尾y′#L酸マンしン  
MnSO47,49上記原料を純水中で共沈せしめへて
得られたオルト燐酸亜鉛マンガン水和物に、オルトリン
酸ナトリウム/、2水塩θ、コ5Iを加え、十分混合し
た。次に、石英ルツデに充填し、さらにI11気炉に入
れ、19                     
    −rζ0ノ空気中で9θO0Cの温度でへS時
間焼成した。組成式がZn5(PO,)2+θ、(B 
Mn 、 /、7 X / ONaで示される螢光体を
得た。この螢光体は従来品/に比べ輝度が75%高く、
また強制劣化テスト後は31I96も高い輝度を示した
実施例S 硫酸亜鉛     Zn5Oa ・7H20gk’1.
OJil燐酸燐酸アコアンモニウム(NH4) !HP
O4ムダ1.2g硫酸マンガン   Mn80a   
   7.4 、lit上記原料を純水中で共沈せしめ
て得られたオルト燐酸亜鉛マンガン水オロ物に硫酸カル
シウム((as04・/2 H2O) ’1.11 g
、、炭酸カリウム(K2CO3)0.7gを加え、十分
混合した。次に石英ルツかに充填し、さらに電気炉に入
れ、空気中で930°Cの温度でコ時間焼成した。組成
式(zno、99 ”O,。、)。
(Po4)2: 0.θ& Mu、ム、i X / 0
−” Kで示される螢光体を得た。この螢光体は従来品
/に比べ輝度が77%高く、また強制劣化テスト後は、
2S%も高い輝度を示した。
−20 実施例6 塩化亜鉛     ZnCA’2     ’10θ、
7g100.フ 塩化77ガン   MnC1 、 ’lH2O    
q.9 i上記原料を純水中で共沈せしめて得られたオ
ルト燐酸亜鉛マンガン水和物に酸化マグネシウム(Mg
O) 、!.! l/ 、燐酸ナトリウム〔Nag(P
o4)・/j)(zo]θ.、2.2  、9を加え、
十分混合した。次に石英ルツボに充填し、さらに電気炉
に入れ、空気中で?.20℃の温度で2時間焼成した。
組成式 %式% Na  で示される螢光体を得た。この螢光体は従来品
/に比べ輝度が//係高く、また強制劣化テスト後は2
7%も高いR度を“示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の燐酸塩螢光体に於けるナトリウム含
有1と、相対発光輝度との関係を示すものである。 第一図は、本発明の燐酸塩螢光体に於けるナトリウム、
含−有1゛と、輝度保持率との関係を示すものである。 第2図 リイ直 (X10−3) 1、事件の表示 昭和!7年特許願第1063f1号2
、発明の名称   燐酸塩螢光体 3、補正をする者 事件との関係  出願人 4代理人 住所   東京都千代田区丸の内3丁目3番1号(を話
代表211−8741番)氏名 (5995)弁理士 
中  村    稔5、補正命令の日付  自  発 8 補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙の通シ訂正する。 (2)  明細書中、下記個所の誤記を次の通シ訂正す
る。 特許請求の範囲 (1)  組成式が (Zn  M■)’−A(PO) :xMn、yMI、
zMl−qq342 (但り、M”Uマグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウム、バリウムおよびベリリウムのうちの少なくとも1
種;M■はリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウ
ムおよびセシウムのうちの少なくとも1種1Mは鉛、砒
累、錫およびジル’zニウムのうちの少なくとも1種で
あF)、A、q、x、yおよび2はそれぞれo、yj≦
A≦/、2.0≦q≦10  、10−3≦×≦10.
2XIO≦y≦jxlOオよび0≦2≦IOなる条件を
満たす数である) で表わされる2価金属オルト燐酸塩螢光体。 (2)  y カ!i X / 0  ≦1、y≦A 
、X / 0  である特許請求の範囲第(1)項記載
の2価金属オルト燐酸塩螢光体。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)組成式が (znt−qMIIq)3 ・A(PO4)2 :xM
    n、yM 、zM(但し1M はマグネシウム、 カル
    シウム、ストロンチウム、 バリウムおよびベリリウム
    のうちの少なくとも1種: M はリチウム、ナトリウ
    ム、 カリウム、 ルビジウムおよびセシウムのうちの
    少なくとも1種; Mは鉛、砒素、錫訃よびシリコニウ
    ムのうちの少なくとも1種でありp  A + q+ 
    ” + yおよび2はそ1−3 れぞれO,デS≦A≦/、2.0≦q≦10,10≦X
    ≦lθ、 2X/θ ≦y≦、5− X IQ  およ
    びO≦2≦、o −1なる条件を満たす数である)で表
    わされるコ価金属オルト燐酸塩螢光体。
  2. (2)yが5XIO≦y≦A X io  である特許
    請求の範囲第1項記載のコ価金属オルト燐酸塩螢光体。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102618272A (zh) * 2012-03-16 2012-08-01 武汉工程大学 一种磷酸盐红色发光材料及其制备方法

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