JPS63317582A - 発光組成物および製造方法 - Google Patents

発光組成物および製造方法

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JPS63317582A
JPS63317582A JP15257187A JP15257187A JPS63317582A JP S63317582 A JPS63317582 A JP S63317582A JP 15257187 A JP15257187 A JP 15257187A JP 15257187 A JP15257187 A JP 15257187A JP S63317582 A JPS63317582 A JP S63317582A
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oxide
phosphor
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luminescent
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Masahiko Yoshino
正彦 吉野
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は発光組成物及びその製造方法に関する。更に詳
しくは螢光体とアルカリ土類金属全含む特定の複酸化物
とから成る発光組成物であり、この様な非発光物質を含
みながら極めて高い輝度を維持し、且つ極めて安価であ
る発光組成物及びその製造方法に関する。
(従来の技術) 螢光体は1通常、目に見えない励起エネルギーを可視光
に変換すると言う特殊な性能を有するため、単なる化学
材料に比べると高価なものである。
特に近年になると、様々な特性を満足するためにその原
料に希土類元素や貴金属元素が多量に使用されるに到っ
ている。よって、その使用において価格に起因した様々
な制約が生まれ。
常に最適な螢光体がその目的のために必ずしも使用出来
ないと言う問題が生じている。よってこの様な螢光体の
価格低減化が強く望まれている。
一方、このための技術で1本発明に近い技術としては1
例えば英国特許第t0332t、号公報IC,螢光ラン
プに於て、支持体と螢光体との間に紫外線反射率の良好
な物質の層を介在させることによって螢光物質の使用量
を低減できると記載されている。又、この技術の改良と
して、特開昭!;0−/!02g7号公報には、硫酸バ
リウム、無性燐酸カルシウム、酸化マグネシウムなど紫
外線吸収の小さい白色物質と螢光体全混合した混合物か
ら成る膜をガラス管側に設け。
その上に螢光体のみから成る膜を積層し、且つ上記混合
物から成る膜はガラス管側に向って。
該白色物質の螢光体に対する比率を大きくした構成を有
する気体放電灯が開示されている。又。
関連技術として特開昭j7−/J♂≠j−号公報が知ら
れている。同様に、その他として螢光体と白色顔料を、
各々の特殊用途(X線像変換スクリーン等)に応じて単
純に混合した混合物が、特公昭6j−73j40号公報
、特公昭j6−よ弘7g号公報、特開昭3j−/≠乙グ
弘7号公報等に開示されている。
又1例えば特公昭!ll−3706り号公報、特公昭タ
フ −10g 31号公報に開示されている如くアルカ
リ土類金属の硫酸塩系螢光体(即ちアルカリ土類金属の
硫酸塩を母体とする螢光体)も知られている。これらの
螢光体は、鉛やコ価のユーロピウムを付活剤として含み
、励起エネルギー4て対し紫外もしくは青色の発光を示
す。
上述の螢光体と白色物質の混合物は、発光輝度の低下が
実用レベルから考えると著しく大きく、この低下全よシ
小さくしたり、別の効果を生むためには、上記各公報に
開示される如く特殊な層構成を形成する等、複雑な手段
が求められ、又その使用量も数重量%以下と制限された
ものが多い。
以上述べた如く、従来のいずれの技術も、発光物質の輝
度をほとんど低下させず、且つこれら発光物質の価格低
減を大幅に出来るものは全く無く、よってこのような螢
光物質の出現が強く求められていた。
〔発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、励起エネルギーに対する輝度をほとん
ど低下させずに、更に驚くべき事には、その輝度を向上
すらさせ、且つ発光物質の価格を著しく低減せしめた発
光物質およびその製造方法を提供することにある。
本発明者は上記目的を達成するために、低価格の非発光
材料と高価な螢光体の組合せについて種々研究に行なっ
た結果、螢光体とアルカリ土類金属を含む特定の複酸化
物を混合して焼成すると、上記目的の発光物質が得られ
る事を見出して本発明に至ったものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、アルカリ土類金属の酸化物と酸化アルミニウ
ムから成る複酸化物と、螢光体が融着してなる粒子を含
む発光組成物に関する。
又1本発明は、アルカリ土類金属の酸化物と酸化アルミ
ニウムから成る複酸化物と、螢光体又は螢光体原料を混
合し、jjtO〜/600℃の温度範囲で焼成して相互
の少なくとも一部を融着せしめることを特徴とする発光
組成物の製造方法に関する。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明の発光組成物は、螢光体又は螢光体原料と、アル
カリ土類金属の酸化物と酸化アルミニウムから成る複酸
化物(以下単に「複酸化物」と略称する)の両者が共存
する状態でこれを焼成することによって得られる。
本発明の発光組成物は、−例として以下のようにして製
造される。まず螢光体と複酸化物を充分混合し1次いで
この混合物f!jO℃〜/ t00℃の範囲のいずれか
の温度で焼成する。
本発明に使用される螢光体は、従来公知の螢光体等の何
れをも使用し得るが、焼成雰囲気等の点から、酸化物、
酸硫化物、バナジン酸塩、珪酸塩、リン酸塩、アルミン
酸塩、ホウ酸塩等の酸素を母体元素に含む酸化物系螢光
体が主に使用される。即ち、酸素雰囲気、中性雰囲気お
よび弱還元雰囲気で焼成される螢光体に適している。又
、実用性の点から更に言及すると、材料費低減効果の点
から、希土類元素及び貴金属元素の少なくとも1種を含
有する螢光体に適用され、特にこれらの元素を多量に含
む螢光体はど、この効果は大きい。例えば多量に使用さ
れているランプ用の螢光体の中で、最も高価で。
且つ酸化物螢光体であるユーロピウムを付活剤として含
む希土類酸化物螢光体(組成式LnlOs:Eu螢光体
、但しLnはY * Gd # La * Luの少な
くとも1種)に本発明を適用すると、その効果は極めて
大きい。又1本発明で言う複酸化物とは、バリウム(B
a) 、ストロンチウム(Sr) 。
カルシウム(Ca) 、マグネシウム(Mg)等のアル
カリ土類金属と酸化アルミニウムから成る複酸化物なら
いずれでも使用出来、その代表例としてはBa3At2
0a等があり、tた酸化アルミニウムと上記アルカリ土
類金属の酸化物、炭酸塩。
硝酸塩環、高温で容易に酸化アルミニウムと反応させて
造られたものも使用される。これら複酸化物は1通常螢
光体と混合する前に篩により凝集をほぐして小粒子を篩
い分け、これを使用する。又、この両者の混合は、乳鉢
やミル等によって充分おこなうが、乾式・湿式いずれで
も良い。
これら混合物は耐熱容器に入れ、上記温度で焼成される
が、この焼成は、螢光体と複酸化物固有の融点以下の温
度で通常おこなわれ、この時の焼成時間は数十分乃至数
時間の範囲である。
この焼成時の雰囲気は1通常使用される螢光体が製造さ
れる時の焼成雰囲気が使用されるものの、その中でも複
酸化物が化合物として変化を生じにくい条件が求められ
る。上記焼成温度は。
好ましくはざ00℃〜/ !530℃の範囲が使用され
る。
又、上記原料を混合する時に、融剤を適宜に添加される
事が推奨される。特にバリウム、リンおよびホウ素の少
なくとも1種を含む化合物の1つを添加することが推奨
される。この様な融剤を含むことにより、良好な輝度や
良好な粒状性を有する発光組成物が得られる。
また他の製造方法としては、螢光体よりなる。
又はその付活剤を母体原料の少なくとも7つに体を形成
したのち、これを乾燥し、しかる後に!!O℃〜160
0℃の範囲のいずれかの温度で焼成することを特徴とす
る。
以上の様にして本発明の発光組成物が得られる。本発明
の発光組成物は、螢光体と複酸化物の単純混合物に較べ
ると、極めて高い発光輝度を示す。
第1図はJ j 3.7 nmの紫外線で励起した時の
、螢光体’fzos : Eu 、この螢光体と複合酸
化物の単純混合物及び上記発光組成物等の発光色(C!
IE色度座標のX値)と相対発光輝度(%)の関係金示
す図である。第1図点Aは* y、o、:Eu螢光体の
発光色と相対発光輝度を示すもので、図上の他の丸印(
・)は、上記螢光体と各々図上に記入されている材料を
それぞれSO重量部づつ混合し、約lλOO℃でψ時間
焼成した時の各位を示す。又図上の三角印(ム)は。
上記螢光体と各々図上に記入されている材料をそれぞれ
ro重量%づつ機械的に混合した混合物の値を示す。第
1図からも明らかな如く、上記螢光体と複合酸化物から
成る各々の本発明の発光組成物は、jfO重量%もの多
金1非発光物質全含みながら、100%螢光体から成る
A点と比べ発光色は、はとんど変化せずに輝度はわずか
に向上している。
一方その他のZnOlAt20.+ BaHPO,lC
a5(PO*)2* Att(SOa)x + AjP
O4等を用いた本発明に含まれない発光組成物は、相対
発光輝度が20−10%以上も低下したシ発光色が変化
したりして1本発明の目的を達成出来ず。
又本発明の如く予期せぬ効果も示さなかった。
又、(Δ)印に示された螢光体と複合酸化物の混合物は
これらの多量の非発光物質を含む事によりて、輝度はA
点又は本発明の発光組成物と比べ、2O%以上も低下し
ている。これ程の輝度低下を示すと、実用には供さない
この様に本発明の発光組成物は、非発光物質を含まない
、即ち螢光体のみの輝度に対して。
はぼ同等もしくは、数%も輝度が向上すると言う驚くべ
き効果を示した。更に、この時の材料費低減率はグj%
にも及んだ。
本発明の発光組成物は、輝度や材料費低減率などの点か
ら、複/酸化物の含有量は1重量え〜70重量%が好ま
しく、更に好ましくはjJi量%〜to重量比の範囲で
あり、実用上はis重量%〜60重量見の範囲が推奨さ
れる。
本発明に使用される複l酸化物に含まれるアルカリ土類
金属は、バリウム、ストロンチウムおよびカルシウムが
好ましく、上述の効果および、比重、熱安定性の点から
、バリウムおよびストロンチウムの少なくとも一方又は
それを主としたものが実用上好ましく、又この場合の焼
成温度は♂oo℃〜1rzo℃が好ましく。
/ 000℃〜/ jt00℃が更に好ましい。
以上本発明の発光組成物を紫外線で励起した時の効果を
示したが、電子線においても同様の効果を示す。
本発明の発光組成物が、如何なる理由でこの様な驚くべ
き効果を生むのかは明確ではないが。
螢光体と複2酸化物が融着した。即ち両者の固溶体とな
らず(完全な固溶体は本発明の効果が無い)、融着する
事により両者の界面でアルカリ土類金属が螢光体の励起
に何等かの関与金し。
該アルカリ土類金属をより安定化するため及び発光光の
反射等の酸化アルミニウムが関与していると想定呑秦し
ている。
尚本発明において、複酸化物が1本発明の効果を損わな
−範囲又はその効果を向上させるために、少量もしくは
微量の元素を含有する事が差し支えないことは言うまで
もない。
この様な元素としては、アルカリ金属、ケイ素およびリ
ンがあげられる。これらはいずれも酸化物で含有されて
おり、アルカリ金属の酸化物の含有効果は輝度向上であ
り、ケイ素やリンの酸化物の含有効果は、この発光組成
物のスラリー中での安定性が向上する。
又微量物質としてスカンジウム(SC) ’r含有せし
めるのが輝度等の点で好ましい。
以上述べた如く1本発明の発光組成物は紫外線、電子線
°等により、高輝度な発光を示し、よって、この発光組
成物を用い、従来法に従って造られた螢光ランプ等も極
めて有用なものであった。特に本発明の発光組成物が、
高輝度で且つ、希土類元素や貴金属元素を含む螢光体の
価格を著しく低減出来るため、この様な螢光体を多量に
1用する高演色性螢光ランプに実用する事が推奨される
即ち螢光ランプの螢光膜が、 lI30nm ””4’
7りnmの範囲に発光のピーク波長を有する青色発光物
質、 ! 20 nm −J t Onmの範囲に発光
のピーク波長を有する緑色発光物質及び! 9 j n
m〜A 30 nmの範囲に発光のピーク波長を有する
赤色発光物質金倉み、上記発光物質の少なくとも1種が
本発明の発光組成物からなるものである。上記青色発光
物質に含まれる螢光体としテハ、2価のユーロピウム付
活クロロ硼酸カルシウム系螢光体(例Ca2B50..
C6: Eu”)、J価のユービウム付活アルカリ土類
金属アルミン酸塩系螢光体(例BaMg、 At、60
□7: Eu” ) 、 、2価のユーロピウム付活ア
ルカリ土類金属ハロリ■ ン酸塩螢光体〔例aM、 (po、 )2 ” bM”
C42:Eu”(但しM’=Ca @ Sr e Ba
 、 /≦a/b≦3)〕、上記録緑色光物質に含まれ
る螢光体としては、セリウム・テルビウム付活リン酸ラ
ンタン系螢光体(例 LaP (14) : ce I
 ’rb ) 、セリウムeテルビウム付活アルカリ土
類金属硼酸塩系螢光体〔例nM OaB、○s : C
e * Tb (但しM” =Mg、 Zn 、 0〈
n≦2 ) * C)dMgB、O,o: Ce + 
Tb ]、テルビウム付活アルカリ土類金属セリウム拳
アルミン酸塩螢光体〔例(Ce 、 Tb)MllAt
、、O,。(但し、M■=Mg、 Zn ) ]セリウ
ム・テルビウム付活希土類珪酸塩螢光体〔例LnSi○
s : Ce+Tb  (但し、Ln == Y # 
Gd * La ) 〕h上記赤色発光物質に含まれる
螢光体としてはユーロピウム付活希土類酸化物系螢光体
〔例Ln40s : Eu (Ln =y 。
Gd、La)]がそれぞれ代表的なものとして推奨され
る。
更に演色性のためにグ♂Onm −j 00 nmの範
囲に発光のピーク波長を有する青緑色発光物質を加えて
も良い。この青緑色発光物質に含まれる螢光体としては
、2価のユーロピウム付活ストロンチウムアルミネート
螢光体c例≠SrO・nAt1os : Eu” (但
しj≦n≦f)、、2価のユーロピウム付活アルカリ土
類金属ボロフォスフェート螢光体〔例mMIIos (
/−n)P、O,snB、O,:Eu” (但しMII
=CaISr*Ba、ム7j≦m≦2.JO。
0.0!≦n≦O,a S ) ]が代表的なものとし
て推奨される。
上記螢光体の少なくとも1種と複酸化物が融着した本発
明の発光組成物を用いると上記螢光体の使用量を大幅に
低減出来る。この目的からも本発明の発光組成物は、上
記螢光体として希土類元素を母体構成元素として含むか
、又は付活剤として多量の希土類元素を含む酸化物系螢
光体を選択する事が推奨される。即ち、この様な螢光体
とは、ユーロピウム付活希土類酸化物系螢光体やセリウ
ム・テルビウム付活希土類珪酸塩系螢光体等である。
又1本発明の発光組成物の驚くべき点は、融着した螢光
体の輝度を向上させるばかりではなく1本発明の発光組
成物と機械的に混合させた融着されていない他の螢光体
にも1発光効率の向上をもたらすことである。例えば1
本発明発光組成物である(LnEu)20. ・Ba、
At206と、上記緑色発光螢光体および上記青色発光
螢光体を混合して得られた螢光膜を有する高演色性螢光
ランプは、上記B a @ A l 106を含まない
従来の高演色性螢光ランプと同一の発光色を得るに。
(LnEu)10g螢光体の使用量が減るばかりでなく
、他の緑色発光螢光体および青色発光螢光体の使用量も
同時に減らす事が出来る。この−例は実施例によって示
す。この事から1本発明の発光組成物を用いた高演色性
螢光ランプには、アルカリ土類金属の硫酸塩と最も安定
して又はより容易に本発明の発光組成物を造り得る螢光
体を適宜に選ぶことが推奨される。この様な螢光体の代
表は赤色発光を示すユーロピウム付、舌希土類酸[ヒ物
系螢光体である。よって以下に示す実施例は、この螢光
体を用いた本発明の発光組成物全中心に示すが、本発明
は何等これに限定されるものではない。
以下、いくつかの実施例全挙げて本発明を更に詳しく説
明する。
実施例/ 試薬特級アルミン酸バリウム(Ba3At206)50
重量部、ユーロピウム付活酸化イツトリウム螢光体(Y
2O3: Eu ) j 0重量部、酸化硼素(B2o
、 ) 0.1重量部を十分混合し、耐熱性セラミック
容器に充填し、1200℃で弘時間焼成した。次いで洗
浄、乾燥、篩仕上げをして本発明の発光組成物2得た。
この発光組成物f2j4tnmの紫外線で励起した時の
粉体反射輝度は。
Y2O3: Eu螢光体を100%とした時に、702
%を示し1両者の発光色に差異はなかった。
実施例λ 実施例1におけるアルミン酸バリウムと螢光体の混合比
全それぞれ30重量部と70重量部および70重量部と
30重量部とする以外は実施例/と同様にして得られた
本発明の発光組成物の粉体反射輝度は、それぞれ102
%およびioo%であった。
実施例3 試薬特級炭酸バリウム(BaC○a)  g夕重量部。
試薬特級酸化アルミニウム(At20.)/夕重量部。
試薬特級リン酸アンモニウムr (NH,) 、PO,
) 0.2重量部を乳鉢企用い充分混合粉砕し、これを
面子熱性セラミック容器に充填し、1ti−oo′cで
/j時間焼成して複酸化物を製造した。この複酸化物オ
O重量部、Y2O3:Eu螢光体jO重量部、酸化硼素
(B20.) o、1重量部、塩化バリウム(BaC4
・λH20)1重量部を充分混合粉砕し、耐熱性セラミ
ック容器に充填し、/ll−00℃で3時間焼成した。
次いで洗浄、乾燥、篩仕上げをして本発明の発光組成物
を得た。この発光組成物を2 !;ll−nmの紫外線
で励起した時の粉体反射率輝度は。
Y2O,: Eu螢光体2ioo%とした時に、 10
乙%を示し1両者の発光色に差異はなかった。
実施例≠ 試薬特級酸化マグネシウムCMgo)2g、!重量部、
試薬特級7/、j重量部1日本アエロジル■裂アエロジ
ル(sio2) 2重量部に乳鉢を用い充分混合粉砕し
、これを耐熱性セラミック容器に充填し、1ttoo℃
でハj時間焼成して複酸化物全製造した。この複酸化物
30重量部11 Y1O3:Eu螢光体70重量部、酸
比硼素(B20.)o、1重量部を充分混合粉砕し、耐
熱性セラミック容器に充填し、1ioo℃で≠時間焼成
し之。次いで洗浄、乾燥、篩仕上げをして本発明の発光
組成物を得た。この発光組成物f2j弘nmの紫外線で
励起した時の粉体反射輝度は* y20.:Eu螢光体
と同等のioo%であり1発光色の変化もなかった。
実施例j 実施例≠において、5i02に使用しない事以外は全く
同様にして製造された本発明の発光組成物は、粉体反射
輝度り7%を示し、発光色の変化もなかった。
実施例乙 試薬特級炭酸ストロンチウム(srco、)  Jり重
量部、試薬特級酸化アルミニウム(At20.)≠/重
量部を、乳鉢を用い充分混合粉砕し、これを耐熱性セラ
ミック容器に充填し、ipo。
℃でハj時間焼成して、複合酸化物を製造した。
この複合酸化物30重量部、テルビウム付活ケイ酸イツ
トリウム螢光体(Y、 S i○、:Tb) 7 o重
量部、酸化硼素0,1重量部を充分混合粉砕し。
耐熱性セラミック容器に充填し、1roo℃で/j時間
焼成した。次いで洗浄、乾燥、篩仕上げをして本発明の
発光組成物シ得た。この発光組成物音2!≠nmの紫外
線で励起した時の粉体反射輝度は、 Y2Si○、 :
 Tb螢光体と同等の100%であり、発光色の変化も
なかった。
実施例7 試薬特級炭酸カルシウム(CaCOs ) 37  M
債部、試薬特級酸化アルミニウム(AtzOs)63重
量部、試薬特級炭酸ナトリウム(Na、Co3) A、
3重量部、アエロジル(SiO2)3.夕重量部を用い
て複酸化物全製造し、これ全周いる以外は実施例乙と同
様にして本発明の発光組成物を製造した。この発光組成
物の粉体反射輝度は103%を示し1発光色の変化はな
かった。
〔発明の効果〕
本発明の発光組成物は、極めて高い輝度を維持し、且つ
安価であるから産業上の利用価値は極めて高い。又螢光
ランプ等に使用した時に顕著な効果を示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、紫外線励起下における螢光体1本発明の発光
組成物1本発明以外の発光組成物。 混合物等の発光色(X値)と相対発光輝度の関係を示す
図である。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1.  (1)アルカリ土類金属の酸化物と酸化アルミニウム
    から成る複酸化物と、螢光体が融着してなる粒子を含む
    発光組成物。
  2.  (2)上記複酸化物の含有量が1重量%〜70重量%
    の範囲である特許請求の範囲第(1)項記載の発光組成
    物。
  3.  (3)上記複酸化物の含有量が5重量%〜60重量%
    の範囲である特許請求の範囲第(2)項記載の発光組成
    物。
  4.  (4)上記アルカリ土類金属がバリウム、ストロンチ
    ウム、およびカルシウムの少なくとも1種である特許請
    求の範囲第(1)項乃至第(3)項のうちの1に記載の
    発光組成物。
  5.  (5)上記アルカリ土類金属がバリウムおよびストロ
    ンチウムの少なくとも1つ又はそれを主とするものであ
    る特許請求の範囲第(1)項乃至第(4)項のうちの1
    に記載の発光組成物。
  6.  (6)上記螢光体が希土類元素及び貴金属元素の少な
    くとも1種を含有する特許請求の範囲第(1)項乃至第
    (5)項のうちの1に記載の発光組成物。
  7.  (7)上記螢光体が酸化物系螢光体である特許請求の
    範囲第(1)項乃至第(6)項のうちの1に記載の発光
    組成物。
  8.  (8)上記螢光体がユーロピウムを付活剤として含む
    希土類酸化物螢光体である特許請求の範囲第(7)項記
    載の発光組成物。
  9.  (9)上記複酸化物がアルカリ金属、ケイ素およびリ
    ンの少なくとも1種の酸化物を含有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項乃至第(8)項のうちの1
    に記載の発光組成物。
  10.  (10)上記複酸化物中に含まれるアルカリ金属、ケ
    イ素およびリンの少なくとも1種の酸化物の含有量が1
    0重量%以下である特許請求の範囲第(9)項記載の発
    光組成物。
  11.  (11)上記アルカリ金属がナトリウム、リチウムお
    よびカリウムの少なくとも1種である特許請求の範囲第
    (9)項又は第(10)項記載の発光組成物。
  12.  (12)アルカリ土類金属の酸化物と酸化アルミニウ
    ムから成る複酸化物と、螢光体又は螢光体原料を混合し
    、550〜1600℃の温度範囲で焼成して相互の少な
    くとも一部を融着せしめることを特徴とする発光組成物
    の製造方法。
  13.  (13)上記複酸化物と螢光体又は螢光体原料の混合
    比がそれぞれ1:99乃至7:3の範囲にあることを特
    徴とする特許請求の範囲第(12)項記載の発光組成物
    の製造方法。
  14.  (14)上記複酸化物がアルカリ金属、ケイ素および
    リンの少なくとも1種の酸化物を含有することを特徴と
    する特許請求の範囲第(12)項又は第(13)項記載
    の発光組成物の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006038449A1 (ja) * 2004-10-05 2006-04-13 Nippon Sheet Glass Company, Limited 蛍光体微粒子が分散した発光体とその製造方法、およびこの発光体を含む材料または物品

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WO2006038449A1 (ja) * 2004-10-05 2006-04-13 Nippon Sheet Glass Company, Limited 蛍光体微粒子が分散した発光体とその製造方法、およびこの発光体を含む材料または物品
US7674400B2 (en) 2004-10-05 2010-03-09 Nippon Sheet Glass Company, Limited Light-emitting body dispersed with phosphor particles, method for producing same and material or article containing such light-emitting body

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