JPS60151250A - ホ−ロ−被膜螢光体 - Google Patents

ホ−ロ−被膜螢光体

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JPS60151250A
JPS60151250A JP393284A JP393284A JPS60151250A JP S60151250 A JPS60151250 A JP S60151250A JP 393284 A JP393284 A JP 393284A JP 393284 A JP393284 A JP 393284A JP S60151250 A JPS60151250 A JP S60151250A
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glass
enamel
phosphor
zns
softening point
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一 大藪
Shuzo Tokumitsu
修三 徳満
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吉保 延藤
Yukinobu Hoshida
幸信 星田
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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】 産業上の利用分野 本発明(寸、夜間および暗所における標識、踏切や、駅
通路の標識、非常10の標識、自動車その他の尾燈、時
t1や:l滞の文字盤や機械装置の部品に塗布して用い
られるポーロー被膜螢光体に関するものである。ま/辷
天井、壁面に塗り紫外紳照躬を行なう無影黒射、広告等
の表示物へ利用される、蓄光性を有するポーロー被膜と
して、面J光性、酬久性、配摩耗性、耐水性、耐汚染性
、耐熱性に憂れ−井/(蓄電特性の良い暗所での+y光
表示を可能にするものである。
従来例の構成とその問題点 従来の螢光体としては、有機物として、ローダミン、エ
オンンなどの螢光染fil、およびローダミンタンゲス
デー 1・なとの螢光顔料かある。これらの螢光体に展
色剤としてダンマル、塩化ゴム、塩化ビニル樹脂、メタ
クリル酸樹脂、アルギト樹脂ワニスなとを用いた治機被
膜の螢光体が用いられていた。これらは有機被膜である
ので、摩耗や汚染に弱く、才だ耐光性も劣るという問題
点かあっ/ζ。
一方、無機物の螢光体として、ZnS、CaS、CdS
、Bi およびCuなどの再結晶型の残光を示す螢光体
がある。この中で最も多く用いられているものはZnS
 螢光体であり、これ14Znsを母体とし、賦活剤と
し、てCu、Aqなどを添加し、融剤と混合して焼成す
ると残光の著しい螢光体が得られる。ZnS 螢光体は
、安価で無害であり、偏化水素に安定であるが、耐久性
が劣り、光に当たって暗色化したり、空気中の酸素や水
分の影響で劣化1〜たりするという問題かある。
一般に使用する時は、ZnS を樹脂の中に加え成形し
て螢光プラスチックとして用い/ξす、有機物の樹脂を
展剤として用い、塗料として標識や文字板に塗布してい
た。しかし、この方法も有機被膜として用いられるので
、摩耗や汚染に弱く、ZnS の周囲にL樹脂でコーテ
ィングされているが、酸素や水分を通すので劣化すると
いう問題点があった。
寸だ、これらの有機被膜は耐熱性か弱(300℃以上に
量子とほとんど分解や燃焼を起こ(〜でいた。
そこで、ZnS 螢光体にセラミックや硝子を展剤とし
て用いる方法が考えられるか、次の様な問題点があった
(1) 800′C以上の高温で焼成や焼結するホーロ
ーやセラミックでは、焼成温度が高いために硝子や雰囲
気と反応して発光が著しく弱まる。
(2) 低い軟化点の硝子として、pb系の硝子がある
が、この硝子を使用すると、暗色化してZnS の発光
が弱まったり、有害物質として衛生的に問題であり、他
の低軟化点の硝子もアルカリ成分が多いため、ZnS 
と反応し発光が弱まったり暗色化する。
(3)低軟化点の硝子組成で、S 102を31〜39
重量%(以下単に係で表わす)、B2O3を13〜21
係、Na 20を14〜22%、に20を1〜6%、Z
nOを13−20%、F2 を2−10%含有し、かつ
At203、Z r 02、T iO2の群から選択さ
れる中間酸化物を1種で5%以下、総量において2〜9
ヂの範囲で含有するものと、蓄光性を有する無機質結晶
螢光体からなるホーロー組成物を、ホーロー用釧板に酸
浄し、無電解のNi メッキの前処理を行なったものに
塗布し焼成することにより光を消した後の残光が5分ま
で伸びたが、焼成中に鋼板よりFe、Ni が硝子中に
拡散しており、螢光体の発光特性を低下させていること
や、可視光のもとて螢光体を見た時、硝子中に分散して
いる螢光体は薄い黄緑色をしているが隠ぺい力が不十分
で素地の色がすけて見え、暗緑色になり、可視光のもと
ての標識や表示物として好寸しくなかった。
発明の目的 本発明は、耐久性、耐水性、耐摩耗性、耐汚染性、耐光
性、耐熱性に優れ、可視光の下でも螢光体が隠ぺい力の
ある黄緑色を示し、鮮明な標示が可能であるとともに、
残光特性の良いホーロー被膜螢光体を挟供することを目
的とする。
発明の構成 本発明のホーロー被膜螢光体は、低融乳白ホーローから
なる下層の上に、蓄光性の無機質結晶螢光体であるZn
S、 CaS およびCdS よりなる群から選択され
る少なくとも1種を上層の総重量の20〜60%、低軟
化点透明硝子を47〜76%含有する上層を形成したも
のである。
実施例の説明 螢光とは光の刺激によ・って起こる発光をいう。
そして当てた光を取り去ると直ちに消滅する発光を螢光
といい、発光がなお持続する場合を残光といい、こうい
う物質を蓄光性の螢光体と言う。
無機螢光体は、Ca、 Ba、 Mg、 Zn、 Cd
 などの酸化物、硫化物、ケイ酸塩、リン酸塩、タング
ステン酸塩などを主成分とし、これに1〜0.1%のM
n、Ag、Cu、Sb、PbなどC話伯済1]を添加し
 了Oo〜1300℃で数時間焼成して作られる。
本発明に用いる螢光体は、ZnS、 CaS およびC
dS の結晶螢光体であり、螢光の原理としてトラップ
に電子′!、たid 、’iE孔が捕獲されることによ
り光のエネルギーを吸収し、螢光体に蓄わえ、それが熱
的に放出され、再結合の際に発光するので再結合型残光
であり、特に残光の持続時間が長いという特長がある。
実施例としてZnS 螢光体の製造法について述べる。
精製したZn8 1モルに賦活剤として1o−4モルの
Cu を加え、融剤としてKCtff:o、 1モル加
え、石英るつぼで1200℃に加熱し、1時間保持し作
成した。壕だ賦活剤としてCuを用いると緑、Aqは青
、pbは青緑、Mnはオレンジ色の発光を示す。
このようにして作ったZn5−Cu 螢光体の光学的性
質はC−I−E・の色表示でXが0.21〜0.29.
yが0.64〜0.56の範囲にあり、緑〜黄緑色を示
し、波長のピークは510〜540nmの範囲にあった
。また粒子径は平均26μであった。このものに耐久性
を増すためにS i02を表面にコーティングした。
硝子は、ホーローフワットとして要求される適当な熱膨
張坪数、軟化点を有し、ボーロー被膜を形成した時の密
着性、化学的耐久性1表面状態などの良好なものが必要
である。
特に要求される重要な因子は、焼成温度が低いことであ
り、普通ホーローのように820〜850℃の高温で焼
成するとZnS の全光行性は著しく低下するので 低
軟化点の硝子であることが要求される。
そこで 本発明では、低軟化点の硝子を用いる。
これらの硝子組成について次に述べる。
第1表Aの硝子は、非鉛系めホウケイ酸硝子であり、焼
成が690℃以下で出来、かつ透明であり、螢光体であ
る硫化物を酸化せず、硝子で表面をコーティングして保
護しながら被膜を作゛るので、螢光の残光特性が非常に
優れている。
この硝子組成としてS X 02は硝子の骨格を形成す
る必須成分であるが、軟化点を低くするには3102 
iitを少なくする必要がある。S z 02が31チ
未満では、フリットの熱水への溶解性が犬きくなるとと
もに、遊離のアルカリ成分が多くなり、螢光体のZnS
と反応し黒化する。!、たS 102が39チを超える
と軟化点が高くなり720℃以下で焼成できないので、
Zn9 が熱酸化により黒化し残光特性が低下する。こ
れらの点より3102は31〜39チの範囲が適切であ
る。
B2O3成分は硝子を溶融化するのに重要な役割を果た
し、またホーロー焼成後の光沢や素地金属との密着性を
向」ニさせるのに重要である。B2O3が21%を超え
ると熱水への溶解性が大きくなり好ましくない。また1
3%未満になると、ホーロー被膜の光沢や螢光体の残光
特性が低下するので好ましくない。これらの点からB2
O3の適当な範囲は13〜21係である。
F2成分は、硝子の酸性度を最適に保つのに必須の成分
である。アルカリ成分として、Na 20、K2O,L
i2Oがあるが、これらを硝子中で中和させ、遊離のア
ルカリ成分を少なくすることにより、ZnS の残光特
性を向上させる働きをしている。F2 が2%未満では
、アルカリ成分を中和する効果が乏しく、10%を超え
ると、ホーロー表面に泡を発生し外観不良となる。これ
らの点よりF2 の好ましい範囲は2〜10%である。
Na 20、K2O、L 120 はアルカリ成分であ
り、強力な溶融効果があり、硝子の軟化点を下げる成分
であり、L 120)N a 20〉K2Oの順で効果
がある。しかし、アルカリ成分が多くなると熱水溶解性
が大きくなり、また遊離のアルカリ成分が多くなると螢
光体であるZnS と反応し黒化したり、残光特性を低
下させたりする。これらより Na2Oは14〜22%
、K2Oは1〜6%が好ましく、またL 120を4チ
以下含んでも良い。
ZnOは溶融剤として働くとともに、フリソトの面1水
性、化学的耐久性を向上させるという性質を有しており
、13係未満ではフリ7・1・の熱水溶解性が大きく好
斗しくない。1だ20係を超えると熱膨張係数か大きく
なり、ポーロー面にクラックの発4IE:を生じ易く好
ましくない。これらの点よりZnOは13〜20係の範
囲か好捷しい。
中間酸化物成分としてのAt203、TlO2、ZrO
2はフリットの耐水性、耐酸性を向上させるのに効果が
あるか、あ捷り入れずき−ると軟化点を上昇さぜ、ポー
o−の光べも低下させる。これら中間酸化物の総量(A
1203+TlO2→Zr02)か2%未満では耐水性
か低く、9係を超えると軟化点か一ト列し、720℃以
下で焼成できない。これらより(八t203+TlO2
+Zr02)は2〜9%が好1]7い。M o O3に
ついては密着性向上のため、2チ以下が好ゴしい3、 第1表Bの硝子に、非鉛系のホーロー用硝子であり、焼
成温度か720℃以下であり、かつ透明硝子で、螢光体
であるZnS との反応性も低く、優れプこ残光特性を
示す。
この硝子組成は5102か32〜46%であり、32%
未満ではフリットの熱水溶解性が大きくH4しくなく、
45係を超えると軟化点が高くなりずぎるので好1しく
ない。この硝子はAの硝子に比較して、L120、Ca
O、BaOを多く含むので、S 102 の含有郊か多
くなっている1、これらの点より3102 は32〜4
5%が好ましい。
B2O3成分はTφ未満であると酸性成分か少なくなり
遊離のアルカリ成分か多くなるので、ZnSが酸化され
易く好ましくない。′また20%を超えると熱水への溶
解量か大きくなるので好ましくなく、B203kl、7
〜20%の範囲かH4しい。F2成分+d、硝子中の酸
性度を最適に保つのに必須の成分であり、アルカリ成分
であるN a 2 o、 K 20、L l 20 な
とを硝子中で中和させ、遊離のアルカリ成分を少なくし
ている。F2か2係未満では、アルカリ成分を中和する
効果が乏しく、9係を超えると、ポーロー表面に泡を発
生し易いのでF2のH4しい範囲は2〜9係である。
N a 20、K2O、L)20はアルカリ成分であり
、強力な溶融効果かあり、その効果の太きいものから示
すとL 10) N a 20 ) K 20 の順に
なる。しかし1、アルカリ成分が多くなると熱水溶解性
が犬きくなり、捷た遊離のアルカリ成分も多くなるので
、ZnS と反応し、残光特性を低下させるので好まし
くない。これらよりN a 20 は14〜22係、K
Oは0.4〜5%、L 120 は0.3〜2%が好捷
しい。
CaOとBaOはアルカリ土類金属酸化物で、アルカリ
性を増さずに硝子の流動性を向−トさせる効果があり、
CaOは1.5−15%、BaOは1.6〜15係が好
ましい範囲である。ZnOはフリットの耐水性と光沢を
向上させる効果があり、6%以下含まれていても良い。
Z r O2とAt203は、硝子の化学的な耐久性を
向上させる効果があり、ZrO2は0.5〜4.5係、
At203は0.6〜6係が好ましい範囲である。上記
の八、Bの硝子は、720℃以下で焼成できるホーロー
用硝子で、高温焼成しなくても良いので、螢光体の酸化
を抑さえることができ、螢光ホーロー被膜としての残光
特性に優れている。
寸だ硝子中の酸性成分とアルカリ成分を中和してあり、
遊離のアルカリ成分が少ないので、螢光体と反応して黒
化することがなく、残光特性が良いという局長を有する
第1表の硝子Cは鉛系の低軟化点硝子である。
第1表の下層用硝子りは、低融乳白ホーローフリットで
あり、T 102を硝子中に溶融しておき、焼成時に、
T 102の微結晶を析出させ、隈、べいカの優れた白
色度(W)を得ることができる。ホーローの白さはハン
ター白色度で表わすことかできる。
これは色差計によりり、a、bの値を測定し、これを次
式に代入してめられる。。
W = 100− FOO−L)2→−(a2+b弓低
融乳白ホーローフリットは、軟化点を600℃以下にし
、720℃以下で焼成できるとともに、素地であるFe
との膨張係数を合わせ密着性が良く、白色度も90以上
と非常に優れた隠ぺい力を示す硝子である。
この組成として、5iQ2が30%未満であると硝子の
熱水への溶解量が大きくなり好壕しくない。
また36cibを超えると、軟化点が600℃以上にな
り720℃以下で焼成できない。これらの点より、51
02 は30〜36係の範囲が好寸しい。
B2O3は、硝子中の酸性成分とアルカリ成分を中和し
、T 102が最適に析出する条件にするのに必須の成
分であり、B2O3か15係未満では白色度が低く、2
0%を超えると、硝子の熱水への溶解性が大きくなるの
で好寸しくない。
Na O、K2O、Li2Oけ、アルカリ成分であり、
硝子を低軟化点にする後割かあり、少ないと軟化点が大
きくなりずぎるので好寸しくない。
ま/こ多ずきると熱水への溶解が大きくなるので好まし
くないが、さらに白色度はこれらの含有量により極大値
を示(〜、白色度か86以−トを示す組成範囲は、N 
a 20か7〜9%、K2Oか7〜15%、1・120
が3チリ、下である。
T 10 トZ r O2はイ消子中に祈出し白色度を
高め7−)必須の成分であり、少ないと白色度か低く、
多すぎると光沢が低くなり、軟化点も高くなり白色度も
低下する。白色度が86以」二を示すTlO2の範囲は
1o−17%、Z r O2の範囲ば5−10係である
F2とP2O6は酸性成分てあり、硝子中のアルカリ成
分を中和し、TlO2を最適析出にするのに役立ってい
る。F2もP2O5も含有量により白色度は極太値を示
(7、白色度か85以トの範囲けF2か2〜10%、P
2O5か0.5〜2.6係である。
第1表のEは830℃で焼成する鉄ホーロー用の白色硝
子である。
以上の様な硝子とミル添加物、螢光体を第2表に示す様
な配合割合でボールミルに投入し、スリップ60 cc
 中に200メツツユのふるい上に残る固形量が2〜6
gになるように粒度υl幣を行ないながらミル引した。
基材はホーロー用鋼板(spp)の板厚o6mmのもの
を10%H2S○4溶液中で酸洗し、N i SC2・
7H20の15 g/!−水溶液中で無電解のニッケル
ノノギを行ない、酸洗減量が300 i / dm2.
ニッケル句着侶が7’%’ / dm2のものを作成し
た。
」:記基材に螢光体を含むスリップとして第2表に示す
ような組成でミル引を行ない、捷ず下層用のスリップを
焼成後の膜厚が100μになるように塗布し、第2表に
示す様な焼成温度で6分間焼成した。その上に上層用ス
リップを上層の焼成後の膜厚が200μになるように塗
布し、第2表に示す様7ケ焼成温度で5分間前度焼成し
た。
以 下 余 白 第 1 表 (単位:重量%) 第 3 表 なお、ホーロー被膜の評価法は次のとおりである。
ホーロー被膜の表面状態として外観は目視で観察し、ゆ
ず肌、ピンホール、亀裂が認められない時は0印、認め
られる時はX印で示した。
隠ぺい力が低いと基材の色がすけて見え、螢光面は暗緑
色になる。そこで下層と上層合わせた隠ぺい力を評価し
た。色差側により測定した明るさLの値が70以上の時
、被膜の隠ぺい力を○印、それ以下の時をX印で示した
光沢は記験板に入射角46°、反射角46° で光を当
て、光の反射率を測定したものであり、O印は反射率8
0以上、Δ印は8Q〜60、X印は60以下を示す。
ホーロ一層の密着は米国ホーロー協会(PEI)の密着
試給機を用いて評価を行ない、その値が90チ以上のも
のはO印、70〜90チのものはΔ印、70%以下のも
のはX印で示した。
被膜の残光特性は、紫外線で刺激しておいて、光を除い
たあとの残光が、10分以上におよぶものを○印、2〜
10分のものをΔ印、2分以下のものをX印で示した。
捷だ、これらの結果を総合した評価として、螢光ホーロ
ー被膜として使用可能なものをQ印、一部欠陥があるが
使用できるものをΔ印、使用不可能なものをX印で示し
た。
以上の結果から、下層の硝子およびスリップ組成、上層
の硝子の種類および、各成分の含有率については以下の
ように考えられる。
(1) 下層用スリップ 螢光ホーローの下層用スリップとして、可視光のもとで
は下地の基材の色がすけて見えないように、また暗いと
きは螢光体の光を反射してより明るく見えるように、再
結晶析出型の乳白硝子が優れていた。
第3表の2461〜8に示したように、下層が無いと、
可視光のもとて螢光ホーロー面を見た時、下地がすけて
暗緑色に見えるので、標示物としては好ましくなく、ま
た光を消した後の残光が下層がある時は10分以上であ
るのに、下層を省いて直接上層スリップを基材に焼成し
た時は、基材よりFeやN1イオンが拡散し残光特性を
低下させるので、残光が10分以下であり好ましくなか
った。
また、下層用スリップとして、第1表Eで示した普通ボ
ーロー山川の高温焼成硝子を用いると、に層の焼成温度
が690〜700℃であるので、下層と上層の密着が不
十分で、下層と上層の間で剥離を生じ好寸しくなかった
。一方、第1表りで示した低融乳白ホーローフリットを
用いると、700℃という低温焼成でも隠、べい力か優
れ、かつ上層との焼成温度に差が無いので、密着が良好
であった。
以上の結果から、下層用スIJ ノブとしては第1表の
Dで示しだ低融乳白ホーローフリットを用いたものが好
丑しい。
(2) 上層用スリップ 硝子の種類は第1表に示す様に、AとBは低軟化点の透
明ホーロー用硝子で、非鉛系の無毒の硝子である。Cは
鉛系の低軟化点の硝子である。
第3表の腐3〜9に示したように、八1Bの硝子は、螢
光体の総固形物に対する割合が20%未満の時は残光特
性が低く、60%を超えると硝子がZnS を十分に破
傷できないので暗色化し、光沢も低い。これらより螢光
体の含有量は、上層のスリップの総固形物の20〜50
係か好ましい。
また硝子の含有率も47〜76%か好ましい。
第1表のCの硝子を用いると、ZnS が暗色化するの
で明るさが無くなり、隠ぺい力が低下したように見える
とともに、残光特性も低下するので好甘しくない。
また螢光体の種類としては、ZnS をCuで活性化し
たものや、Ag 、 P b 、Mn等て活性化したも
のも発光色を変えたものとして用いることかできる。捷
たZnS以外にCdSやCaSも用いることができる。
次に、前処理をしたホーロー用鋼板に、第2表イの下層
用スリップを焼成後の膜厚が100μになるように塗布
し、了○Q℃で5分間焼成した。
この被膜はハンター白色度で90を示し、非常に隠ぺい
力の優れた被膜であった。この上に第2表へに示した上
層用スリップを焼成後の上層の膜厚が200μになるよ
うに塗布し、690℃で5分間焼成した。この上に転写
紙を用いて低軟化点硝子と黒顔料で第1図に示す様なパ
ターンを張り付けた後に紙を除き、再度650’Cで3
分間焼成した。第1図、第2図において、1は転写によ
る黒色のパターン、2は螢光ホーロ一部、3は乳白ホー
ロ一層、4はホーロー用鋼板である。
このようにして作った標識は、可視光の下でも螢光部と
その他の明確な区別がつき、識別し易い表示であるとと
もに、光を消した後の残光が10分以上も続くという優
れた特性を有していた。
発明の効果 以上のように、本発明のホーロー被膜螢光体は、耐摩耗
性、耐汚染性、耐熱性、耐光性、耐久性、耐水性に優れ
、屋外や夜間の螢光標識として利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の螢光ホーロー被膜標識を示す
平面図、第2図はその断面図である。 1・・・・・・黒色パターン、2・・・・・・螢光ホー
ロ一層、3・・・・・・乳白ホーロ一層、4・・・・・
鋼板。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 乳白ホーローからなる下層の上に、蓄光性のあ
    る螢光体ZnS、CaS及びCdSよりなる群から選ん
    だ少なくとも1種を20〜60重量係、低軟化点透明硝
    子を47〜76重]%含有する上層を形成したホーロー
    破膜螢光体であって、前記乳白ポーローを形成する硝子
    が、重量比で8102を30〜36市)11係 −゛′
    −二一 、B2O3を15−20%、Na 20を7〜
    9係、Z F02を5〜10係、TiO2を10〜17
    %、K2Oを7〜16係、F242−1o%、B20.
    全0.6−2−5係含有するポーロー被膜螢光体。
  2. (2) 上層の硝子か、重量比でSiC2を31〜39
    係、B203Q13−21% N a 20を14.−
    22%、K 20を1〜5係、ZnOを13−20%、
    F2f、p2−10%含有し、かつAt203、Z r
     O2およびT IO2よりなる群から選択される中間
    酸化物を1神で5チリ、−「、総量で2〜9係含有する
    特許請求の範囲第1項記載のホーロー被膜螢光体。
  3. (3) 上層の硝子か、重量比で3102を32〜45
    係、B2O3を7−20%、F2を2〜9 % 、Na
    2Oを14〜22係、K2Oを0.4〜5%、L 12
    0を0.3−2係、CaOを1.5〜15%、BaOを
    1.5〜15%、Zn○ を5係収−下、Z rO2を
    0.5〜4.5%、Al2O3を0.5〜5%含有する
    特許請求の範囲第1項記載のホーロー被膜螢光体。
JP393284A 1984-01-12 1984-01-12 ホ−ロ−被膜螢光体 Granted JPS60151250A (ja)

Priority Applications (1)

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