JPWO2007034609A1

JPWO2007034609A1 - 紫外発光長残光蛍光体

Info

Publication number: JPWO2007034609A1
Application number: JP2007536408A
Authority: JP
Inventors: 雅史細梅; 戸田　健司; 健司戸田; 和義上松; 峰夫佐藤
Original assignee: Niigata University
Current assignee: Niigata University
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2009-03-19
Also published as: WO2007034609A1

Abstract

蛍光体の励起源となる紫外線を長残光で発し、長残光を示さない蛍光体の組み合わせによって白色や多色の残光を可能とするための、新規の紫外発光長残光蛍光体を提供する。本発明の紫外発光長残光蛍光体は、Ｘ３Ｚ２Ｓｉ６Ｏ１８（Ｘはアルカリ土類金属元素、Ｚは希土類金属元素）にＣｅ３＋をドープしてなる。アルカリ土類金属元素としてはＳｒ、希土類金属元素としてはＬａが好ましい。Ｃｅ３＋の濃度が０．５〜５０モル％となるように添加するのが好ましい。

Description

本発明は、紫外発光長残光蛍光体に関する。

長残光蛍光体は、励起を停止した後も長時間にわたって発光を継続する性質を有する蛍光体であって、蓄光性蛍光体、燐光体などとも呼ばれている。

実用レベルに達している代表的な長残光蛍光体としては、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ，Ｄｙが知られている（例えば、特許文献１を参照）。この長残光蛍光体は、高輝度、長残光の優れた性質を示し、可視光の領域に吸収スペクトルをもつという大きな特徴を有している。
特開平７−１１２５０号公報

しかし、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ，Ｄｙは、その発光色が緑色に限られるという欠点があった。

また、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ，Ｄｙのほかに実用レベルに達している長残光蛍光体はわずか数例しか知られていない。これは、照射されたエネルギーを蓄積した後、長時間をかけて徐々に光としてエネルギーを放出させるような材料設計が困難であったからである。

このような事情から、白色やより多彩な発光色を有する長残光蛍光体の開発が求められていた。

なお、白色及びより多彩な発光色の長残光蛍光体を実現するためには、公知の緑色長残光蛍光体、青色長残光蛍光体、赤色長残光蛍光体を組み合わせればよいとも考えられるが、各色に対する視感度の違いにより、長残光蛍光体の組み合わせによる白色及びより多彩な発光色は実現されていない。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、蛍光体の励起源となる紫外線を長残光で発し、長残光を示さない蛍光体の組み合わせによって白色や多色の残光を可能とするための、新規の紫外発光長残光蛍光体を提供することをその目的とする。

上記課題を達成するため種々検討した結果、Ｓｒ_３Ｌａ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８にＣｅ^３＋をドープすることによって蛍光体の励起源となる紫外線を長残光で発することを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の紫外発光長残光蛍光体は、Ｘ_３Ｚ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８（Ｘはアルカリ土類金属元素、Ｚは希土類金属元素）にＣｅ^３＋をドープしてなることを特徴とする。

また、本発明の紫外発光長残光蛍光体は、前記アルカリ土類金属元素はＳｒであり、前記希土類金属元素はＬａであることを特徴とする。

また、本発明の紫外発光長残光蛍光体は、Ｃｅ^３＋の濃度が０．５〜５０モル％であることを特徴とする。

本発明によれば、蛍光体の励起源となる紫外線を長残光で発し、長残光を示さない蛍光体の組み合わせによって白色や多色の残光を可能とするための、新規の紫外発光長残光蛍光体を提供することができる。

本発明のＳｒ_３Ｌａ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８：Ｃｅ^３＋の励起発光スペクトルである。本発明のＳｒ_３Ｌａ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８：Ｃｅ^３＋の波長３７４ｎｍにおける発光強度の減衰曲線である。

本発明の紫外発光長残光蛍光体は、Ｘ_３Ｚ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８（Ｘはアルカリ土類金属元素、Ｚは希土類金属元素）にＣｅ^３＋をドープしてなる。なお、母結晶としてのＸ_３Ｚ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８の組成としては、正しい化学量論から少し外れた組成も含む。

ここで、アルカリ土類金属元素としては、特定のものに限定されないが、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａが好適であり、残光特性から特にＳｒが好ましい。また、希土類金属元素はとしては、特定のものに限定されないが、Ｙ，Ｌａ，Ｇｄが好適であり、残光特性から特にＬａが好ましい。

また、Ｃｅ^３＋は、母体結晶となるＸ_３Ｚ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８中の濃度が０．５〜５０モル％となるように添加するのが好ましい。なお、Ｃｅ^３＋の濃度が０．５モル％未満では微弱な発光しか得られない。また、添加量を増していくと発光強度が増していくが、５０モル％を超えるＣｅ^３＋を添加しても顕著な発光強度の増加が見られない。

Ｘ_３Ｚ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８（Ｘはアルカリ土類金属元素、Ｚは希土類金属元素）にＣｅ^３＋をドープしてなる本発明の紫外発光長残光蛍光体は、波長３００〜３５０ｎｍの紫外線の励起によって、３５０〜４００ｎｍの紫外領域にブロードなピークを有する発光スペクトルを示し、減衰特性は市販のＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ，Ｄｙを上回っている。

したがって、本発明の長残光蛍光体の残光によって３５０〜４００ｎｍに励起スペクトルを有する蛍光体を励起することができる。その結果、本発明の紫外発光長残光蛍光体と、長残光を示さない種々の蛍光体の組み合わせによって、白色や多色の残光特性を有する蛍光体を構成することができる。

また、本発明の紫外発光長残光蛍光体は、紫外発光のほか、電子ビーム、電気エネルギーによっても励起可能であり、蛍光灯やＥＬ（電気発光）素子などの発光体として利用可能である。停電時においても発光が継続するので、緊急災害時における停電の際などの非常時の蛍光体励起源として持続的に発光することで、非常灯や誘導灯への利用が期待される。また、光触媒の励起源としても用いることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

本発明の紫外発光長残光蛍光体の一例として、Ｓｒ_３Ｌａ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８にＣｅ^３＋をドープしてなるＳｒ_３Ｌａ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８：Ｃｅ^３＋について説明する。

Ｓｒ_３Ｌａ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８：Ｃｅ^３＋は通常の固相法によって合成した。出発原料としてＳｒＯ、Ｌａ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＣｅＯ_２をＣｅ^３＋の濃度が０．５〜５０モル％になるように秤量し、少量のエタノールを加えメノウ乳鉢で湿式混合した。赤外ランプを用いて試料を乾燥後、アルミナるつぼに入れて空気中で１２００℃、６時間焼成した。その後、還元雰囲気（アルゴン９５％と水素５％の混合気体）中で１３００℃、６時間焼成した。粉末Ｘ線回折測定の結果から上記の合成条件で目的物が得られたことを確認した。

なお、出発原料としては、上記酸化物以外にシュウ酸塩、酢酸塩、硝酸塩、水酸化物などが使用可能である。

図１に合成したＳｒ_３Ｌａ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８：Ｃｅ^３＋の励起発光スペクトルを示す。波長３００〜３５０ｎｍの紫外領域に励起スペクトルが存在し、３５０〜４００ｎｍの紫外領域にブロードなピークを有する発光がみられた。

また、図２に合成したＳｒ_３Ｌａ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８：Ｃｅ^３＋の波長３７４ｎｍにおける発光強度の減衰特性を示す。減衰特性は市販のＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ，Ｄｙを上回っていることが確認された。

このように、本発明の新規のＳｒ_３Ｌａ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８にＣｅ^３＋をドープしてなる紫外発光長残光蛍光体は、優れた紫外領域における残光特性を示すことが確認された。

Claims

Ｘ_３Ｚ_２Ｓｉ_６Ｏ_１８（Ｘはアルカリ土類金属元素、Ｚは希土類金属元素）にＣｅ^３＋をドープしてなることを特徴とする紫外発光長残光蛍光体。
前記アルカリ土類金属元素はＳｒであり、前記希土類金属元素はＬａであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の紫外発光長残光蛍光体。
Ｃｅ^３＋の濃度が０．５〜５０モル％であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の紫外発光長残光蛍光体。