JPS62215684A - 発光材料 - Google Patents

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】 本発明は、イツトリウムを主成分の１種として含有する
結晶性無機化合物からなる主格子（ｈｏｓｔｌａｔｔｉ
ｃｅ）を有する発光化合物を含有し、ガドリニウムによ
り活性化され、更に第２活性剤元素および第３活性剤元
素を含有する発光材料に関するものである。

既に公開されているオランダ国特許出願第７６０７７２
４号には、ガドリニウムを含有し、ビスマスのほかテル
ビウムおよび／またはジスプロシウムにより活性化され
、式：　Ｌａ、−、−ｙ−ｚＧｄｘＢｉ、ＡｚＢｓＯｅ
（式中のＡはテルビウムおよび／またはジスプロシウム
を示し、０≦Ｘ＜Ｌ　　Ｏ，０旧＜ｙ＜０．８０．０＜
Ｚ≦０．６０およびｘ＋ｙ＋ｚ＜１であル）テ表わされ
るメタホウ酸ランタンが披瀝されている。

かかる物質は、Ａとして選定した活性剤元素によって、
テルビウムまたはジスプロシウムの発光特性を示す。効
率の良いテルビウムまたはジスプロシウムの発光を得る
ための条件は、その物質がガドリニウムを好ましくは比
較的多量含有することである。その理由は不詳であるが
、ガドリニウムのみが主格子の主成分の役割を果してい
るからであると考えられる。

普通、発光材料は結晶性無機化合物を主格子とし、これ
に普通少量の活性剤元素を混入したものである。発光材
料にとって重要な主格子群はイツトリウム、ランタンお
よびランタニドからなる群から選定した元素を主成分の
１種として含有する化合物により形成される。かかる主
格子は希土類ト３子で示され、ＹＳＬａおよびランタニ
ドといった上記陽イオンのほかに他の陽イオン、例えば
アルカリ金属およびアルカリ土類金属を主成分として含
有することができる。

ガドリニウムで活性化した発光材料は古くから知られて
いる（例えば、エフ・ニー・クレーゲル（Ｆ、Ａ、　Ｋ
ｒｏｇｅｒ）著：「ザム・アスペクッ、オブ・ザ・ルミ
ネッセンス・オブ・ソリッド（Ｓｏｍｅ八５ｐへｃｔｓ
　　ｏｆ　　ｔｈｅ　　Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ　　
ｏｆ　　５ｏｌｉｄｓ）Ｊ　　（１９４３）第２９３頁
参照）。Ｇｄで活性化した希土類格子、特にＧｄで活性
化したタンタル酸イツトリウムは［ジャーナル６オブ８
ルミネツセンス（Ｊ、　Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ）　
ｊ３　　（１９７０）第１０９頁に披瀝されている。

発光材料において有利に１吏用できる一般に知られてい
る現象は励起エネルギーがある種類の活性剤元素（いわ
ゆる増感剤（ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ））から他の種類の
活性剤元素（実際の活性剤）に移行する現象である。か
かる移行は完全であることもあり、また一部分のみであ
ることもある。前者の場合には活性剤の発光のみが認め
られ、後者の場合には活性剤の発光のほかに増感剤の発
光が認められる。

多くの場合に、エネルギー移行の生起する条件は、活性
剤を励起させることのできるスペクトル部分において、
増感剤が発光を示すことである。

励起エネルギーのガドリニウムへの移行は発光材料中で
生起させることができることが知られている。［アプラ
イド・フィジークス・レター（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、
Ｌｅｔｔ、）　Ｊ２１　（１９７２）第５７頁には、例
えばタリウムで活性化したガラスおよびガドリニウムで
活性化したガラスが披瀝されている。かかる材料では、
励起させる放射は増感剤として作用するタリウムに吸収
され、ガドリニウムに移行する。更に、ガドリニウムが
増感剤の役割を果すことができることが知られている。

［ストラフチャー・アンド・ボンディング（Ｓｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ　ａｎｄＢｏｎｄｉｎｇ）Ｊ　、　１３　（１
９７３）第５３頁には発光材料中のガドリニウムからテ
ルビウムへのエネルギー移行について記載されている。

ドイツ国特許明細書第１、２８４．２９６号には、ガド
リニウム活性化およびテルビニウム活性化ホウ酸アルカ
リ土類金属アルカリ金属塩が披瀝されている。

増感剤および活性剤を含有する多くの発光材料の重大な
欠点は、活性剤への完全なエネルギー移行を達成して所
望の活性剤の放射の最大可能発光を得るには、極めて高
い活性剤濃度を必要とすることが多いことである。しか
し、普通かかる高い活性剤濃度の場合にはいわゆる濃度
消光（ｑｕｅｎｃｈ　ｉｎｇ）が生じ、この結果極めて
低い光束が得られる。従って少量の活性剤を使用する必
要があるが、この場合にはエネルギー移行が最適でない
。高い活性剤濃度でも濃度消光を生じない材料は極めて
高価であるという欠点を有することが多い。この理由は
普通高価な希土類金属を活性剤として使用するからであ
る。

本発明の目的は励起エネルギーの移行が生起し、かつそ
の放射が所望である活性剤の濃度を小さくすることがで
きるガドリニウムで活性化した材料を得ようとするにあ
る。

本発明の発光材料に適当な主格子はハンタイト（ｈｕｎ
ｔｉｔｅ）結晶構造を有するホウ酸イツトリウムアルミ
ニウムＹＡＩ３［１４０１２である。本発明の発光材料
は次式： ％式％ （ただし、０．０１≦Ｘ≦１−ｙ−ｚ ｏ、００１≦ｙ≦０．１ ０、００１≦Ｚ＜０．１） で表わされるかかるアルミン酸ホウ酸塩である。

イツトリウムを活性剤により完全に置き換えることがで
きるかかる発光材料は効率よく特徴あるジスプロシウム
放射を放出する。かかる発光材料は相対的に極めて安価
であるイツトリウムおよびガドリニウムと較べて高価な
ジスプロシウムを少量含有するにすぎない。

本発明は、ガドリニウム、第２活性剤元累および第３活
性剤元素を含有する希土類金属格子において、ガドリニ
ウムを経由する第２活性剤元素から第３活性剤元素への
励起エネルギーの効率の良い移行を生起させることがで
きることを確かめたことに基く。原則として、この機構
は上述のように活性化されているすべての結晶性希土類
金属格子において生起させることができる。しかし、Ｇ
ｄおよび第２活性剤元素のみによって（すなわち、第３
活性剤元素の不存在下に）活性化された感光材料が、短
波長の紫外放射により励起させた場合に、３１０〜３１
５ｎｍの範囲においてＧｄの特性線発光を示し、また場
合によっては第２活性剤元素の発光特性を示すことが条
件である。６ｄを含有する希土類格子が第２と第３の活
性剤元素のある組合せにより活性化するのに適当である
かどうかを求めるためのかかる試験において使用する紫
外放射は主として約２５４ｎｍの波長からなる低圧水銀
蒸気放電の水銀共鳴放射である。

上述の説明から、本発明の発光材料においては、エネル
ギー移行は第２活性剤からＧｄへの移行およびＧｄから
第３活性剤への移行という２段階で行われることが分か
る。この過程において、Ｇｄイオン間の相互移行を生起
させることができるので、第３活性剤濃度が低（でも普
通この第３活性剤への完全な移行を達成することができ
る。

本発明の発光材料の重要な利点は、第３活性剤濃度が低
くても第３活性剤元素からの効率の良い発光を示すこと
ができることである。

従って濃度消光の危険が小さくなり、高い光束を達成す
ることができる。更に、普通第３活性剤濃度が低いと高
価でない材料が得られる。

上述の一般式における数値限定は、発光材料が所望の発
光を示す範囲を意味するものである。

本発明の発光材料は発光スクリーン、好ましくは低圧水
銀蒸気放電灯の発光スクリーンに使用することができる
。かかる放電灯においては、普通の照明用および特殊用
途において、上述の第３活性剤元素の１種または２種以
上の発光が所望であることが多い。

本発明の発光材料は従来の発光材料の製Ｗ方法により製
造することができる。化合物を構成する元素の出発混合
物を高温において固体反応させるのが普通である。

次に本発明を図面を参照して実施例について説明する。

実施例１ 次の物質： Ｙ２［１３１，３３３ｇ ｃｄ２ｃ＋３１．４５０　ｇ 八１２０＋　　　　　　３．０６０１？１１３Ｂ［１３
４，９４４ｇ Ｂｉ２０２ＣＯ３０，０２６ｇ Ｄ！７２０３　　　　０．０１９　ｇ からなる混合物を作った。この混合物を１２００℃の炉
において空気中で１時間加熱した。生成物を冷却し、粉
砕し、次いで窒素雰囲気中において１２００℃で１時間
加熱した。生成した発光材料は式：％式％ ハンタイト結晶構造を有していた。２７０ｎｍの放射で
励起させた場合に、この物質は主としてＤＶ先発光特徴
である約４７５ｎｍおよび約５７５ｎｍに最大を有する
２個のバンドにおいて発光し、量子収率は５５％であっ
た。第１図に放出された放射のエネルギースペクトル分
布を示す。第２図では波長λ（ｎｍ）を横軸にとり、相
対放射強度Ｅ（任意のｆｌｉ位）を縦軸にとった。Ｇｄ
から発生する３１０〜３１５１ｍの範囲の発光に対する
小さな寄与がなお認められた。

第１図ではこの発光ラインを１０倍の縮尺で示した。

実施例２および３ 実施例１と同様な方法により活性剤含有量の異なる２種
のアルミン酸ホウ酸塩を製造した。これらの物質を表わ
す式およびｑ値を第１表に示す。

これらの物質は効率良＜Ｄｙ発光を示した。

第１表 第２図に本発明の発光材料を用いた低圧水銀蒸気放電灯
の断面を示す。この低圧水銀蒸気放電灯は管状ガラス壁
１を具える。放電灯の各端部に１個づつ電極２および３
を設置し、作動中この電極間で放電を行わせる。この放
電灯に出発ガスとして作用する希ガス混合物を少量の水
銀と共に入れる。壁１の内面を発光層４で被覆する。発
光層４には本発明の発光材料を含有させる。発光層４を
、例えば発光材料を含有する懸濁液により、常法によっ
て被着させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発光材料から放出された放射のエネル
ギースペクトル分布を示すグラフ、第２図は本発明の発
光材料を用いた低圧水銀蒸気放電灯の断面図である。 ■・・・ガラス壁　　２，３・・・電極　　４・・・感
光層特許出願人　　　エヌ・べ−・フィリップス・フル
ーイランペンファブリケン 第１図 □χ（ｎｍ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　次式： 　Ｙ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ＿−＿ｚＧｄ＿ｘＢｉ＿ｙＤ
   ｙ＿ＺＡｌ＿３Ｂ＿４Ｏ＿１＿２ただし、０．０１≦ｘ
   ≦１−ｙ−ｚ 　０．００１≦ｙ≦０．１ 　０．００１≦ｚ≦０．１ で表わされるアルミン酸ホウ酸塩である発光材料。