ホウ酸塩発光材料及びその製造方法
【課題】本発明は、ホウ酸塩発光材料及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のホウ酸塩発光材料は、化学構造式がＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７である化合物を備え、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。本発明は、ホウ酸塩発光材料の製造方法も提供する。前記ホウ酸塩発光材料は、優れる化学安定性及び高い発光効率を有し、さらに色純度が高い美点を有する。
【解決手段】本発明のホウ酸塩発光材料は、化学構造式がＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７である化合物を備え、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。本発明は、ホウ酸塩発光材料の製造方法も提供する。前記ホウ酸塩発光材料は、優れる化学安定性及び高い発光効率を有し、さらに色純度が高い美点を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光材料技術領域に関するものであり、特にホウ酸塩発光材料及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）は、今まで人々が絶えずに発展を追求する表示装置の一つであり、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）はその中の一種である。２０世紀６０年代、Ｋｅｎ Ｓｈｏｕｌｄｅｒは、電界放射陰極アレイ (ＦＥＡｓ)に基づく陰極射線小型装置の構想を提出し、ＦＥＡｓを利用してフラットパネルディスプレイ及び光源器具を設計して製造する研究は、人々の大きい興味を引き起こした。このような新型の電界放射器具の基本原理は、従来のブラウン管（ＣＲＴ）と同じで、電子ビームで赤、緑、青の３色蛍光粉を衝突させることで発光することにより結像及び照明用途を実現し、このような電界放出器具は、輝度、視角、応答時間、動作温度範囲、エネルギー消耗などの面で全て潜在する優れた利点を有する。
【０００３】
優良性能を有する電界放出器具を製造する場合、肝心な要素は高性能の発光材料、即ち蛍光粉を製造することである。現在、電界放出器具が採用する蛍光材料は、主に従来のブラウン管及びプロジェクションテレビの受像管に用いられる硫化物系、酸化物系、又は酸硫化物系の発光材料である。硫化物系及び酸硫化物系の蛍光粉は、発光輝度が高く且つ所定の導電性を有するが、大規模電子ビームに衝突される場合、分解され易く、単体硫黄を放出して陰極針先を「中毒」させ、且つ他の沈殿物を生成して蛍光粉の表面を覆って、蛍光粉の発光効率を下げ、電界放出器具の使用寿命を短縮する。酸化物系の蛍光粉は、優れる安定性を有するが、発光効率は高くなく、且つ材料は一般的に絶縁体である。硫化物系、酸化物系、酸硫化物系のホウ酸塩発光材料は、上述の性能を満たすことができなく、これらの性能を改善することを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、前記課題を解決し、発光効率が高く、安定性が良いホウ酸塩発光材料を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、前記課題を解決し、製造工程が簡単であり、製品品質が高く、コストが低いホウ酸塩発光材料の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るホウ酸塩発光材料は、化学構造式がＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７である化合物を備える。
【０００７】
ただし、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。
【０００８】
本発明に係るホウ酸塩発光材料の製造方法は、アルカリ金属Ｍ＋の源化合物、Ｒｅ３＋の源化合物、Ｌｎイオンの源化合物及びホウ酸又は酸化ホウ素を選び取って原料として、各原料は構造式Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の中の各元素の間のモル比によって選び取るステップと、各原料を研磨して均一に混合するステップと、混合した原料に対して焼成処理を行い、冷却してからホウ酸塩発光材料を獲得するステップと、を備える。
【０００９】
ただし、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のホウ酸塩発光材料は、希土ドーピングしたＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７酸化物系を採用するので、硫化物系の単体硫黄“毒化”現象を免れることができ、且つ従来の酸化物系の発光効率が低い欠点を解消し、前記ホウ酸塩発光材料が優れる化学安定性及び高い発光効率を有することになる。また、前記ホウ酸塩発光材料は、色純度がさらに高い特徴を有する。
【００１１】
本発明のホウ酸塩発光材料の製造方法は、少ない工程ステップを採用し、例えば、研磨及び焼成処理を採用し、これらの工程は、操作が簡単であり且つ工程条件に対する要求も低いので、コストが低い。なお、この方法が提供する最終生産物の中の各種元素の源化合物に他の金属イオン又は他の酸化物を引き込まなかったので、最終生産物であるＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の純度が高く、ホウ酸塩発光材料が発光する時の色純度を大きく高め、この方法によって製造された製品の品質も高い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係わるホウ酸塩発光材料の製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明の実施例４によって製造されたホウ酸塩発光材料と現存の商業販売する緑色蛍光粉（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）の陰極線の励起による発光スペクトル対比図であり、前記発光スペクトルは、５ＫＶ加速電圧の陰極線に励起される場合、シマズ（Ｓｈｉｍａｄｚｕ）ＲＦ−５３０１ＰＣ蛍光分光光度計により測定して分析してから獲得する。以下の図面の発光スペクトル測定条件も同じであるので、具体的な説明を省略する。
【図３】本発明の実施例６によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【図４】本発明の実施例８によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【図５】本発明の実施例９によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の実施例１１によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【図７】本発明の実施例１４によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
本発明の実施形態に係わるホウ酸塩発光材料は、化学構造式がＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７である化合物を備え、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。
【００１５】
具体的に説明すると、ｘの範囲は、０．００１≦ｘ≦０．４であり、アルカリ金属元素は、好ましくはＮａ、Ｋ、及びＬｉ元素の中の少なくとも一種である。Ｒｅは、Ｙ元素又はＹ元素とＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種との組合である。本発明のホウ酸塩発光材料の一つの実施形態において、ホウ酸塩発光材料は、Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７で表示する化合物であり、即ち、ＲｅはＹ元素である。本発明のホウ酸塩発光材料の他の実施形態において、ホウ酸塩発光材料は、Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７で表示する化合物であり、ＲｅはＹ元素であり、異なったのはＹ元素がＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種の元素に部分的に置換されるか又は全て置換される。
【００１６】
なお、金属Ｌｎにおいて、Ｔｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、及びＣｅは全て希土類元素であり、ドーパントとして発光材料の発光を助ける。Ｂｉは第五族元素であり、ここでＢｉ元素は希土類元素と同じ発光ドーパントである。
【００１７】
図１を参照すると、本発明の実施形態に係わるホウ酸塩発光材料の製造方法は、以下のステップを備える。
【００１８】
Ｓ０１：予定のモル比によって必要な原料を選び取り、即ちアルカリ金属Ｍ＋の源化合物、Ｒｅ３＋の源化合物、Ｌｎイオンの源化合物、及びホウ酸又は酸化ホウ素を選び取って原料として、各原料は構造式Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の中の各元素の間のモル比によって選び取り、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種である。
【００１９】
Ｓ０２：各原料を研磨して均一に混合する。
【００２０】
Ｓ０３：混合した原料に対して焼成（Ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ）処理を行い、冷却してからホウ酸塩発光材料を獲得する。
【００２１】
ステップＳ０１において、前記アルカリ金属Ｍ＋の源化合物は、その炭酸塩、シュウ酸塩の中の少なくとも一種であることができ、前記Ｒｅ３＋の源化合物は、その酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であることができ、前記Ｌｎイオンの源化合物は、その酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であることができる。具体的に説明すると、前記アルカリ金属元素は、好ましくはＮａ、Ｋ、及びＬｉ元素の中の少なくとも一種であり、ｘの範囲は、好ましくは０．００１≦ｘ≦０．４である。Ｒｅは、好ましくはＹ元素であり、即ち本発明のホウ酸塩発光材料の一つの実施形態において、ホウ酸塩発光材料は、Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７で表示する化合物である。本発明のホウ酸塩発光材料の他の実施形態において、ホウ酸塩発光材料は、Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７で表示する化合物であり、異なったのはＹ元素がＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種の元素に部分的に置換されるか又は全て置換される。
【００２２】
ステップＳ０２において、多種の方法を採用して実現することができ、高温固相法を備えるが、これに限定されるものではない。具体的に説明すると、高温固相法は以下のステップを備える。各原料を混合し、混合物を粉末に研磨してから、ステップＳ０３を行う。ステップＳ０３における焼成処理過程は、以下の過程を備える。研磨混合した源化合物を６００℃〜８００℃の温度で０．５時間〜２時間予焼成してから、９００℃〜１３００℃の温度で１時間〜２０時間焼結する。好ましくは、前記予焼成温度は６５０℃〜８００℃であり、前記予焼成時間は１〜１．５時間であり、前記焼結温度は１０００℃〜１２００℃であり、前記焼結時間は４時間〜１５時間である。
【００２３】
また、ステップＳ０３の焼成処理は、還元雰囲気で行うことができ、例えば、９５（Ｖ）％Ｎ２＋５（Ｖ）％Ｈ２雰囲気で、１０００℃〜１１５０℃の温度で４時間〜１５時間燃焼するが、これに限定されるものではない。もちろん還元気体を含まない不活性保護雰囲気（例えば、窒素又は不活性ガスであるが、これに限定されるものではない）で焼成処理を行うことができる。
【００２４】
以下、複数の実施例によって、ホウ酸塩発光材料の各種の適用する組成及びその製造方法、その性能などの方面に対して説明する。
【００２５】
実施例１ 高温固相法でＫ２（Ｙ０．９９９Ｔｍ０．００１）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．６９１０ｇのＫ２ＣＯ３、２．７４６２ｇのＹ（ＮＯ３）３、０．０２５ｇのＴｍ２（ＣＯ３）３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて６００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１３００℃で１時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｋ２（Ｙ０．９９９Ｔｍ０．００１）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて青色光を発射する。
【００２６】
実施例２ 高温固相法でＬｉ２（Ｓｃ０．９９５Ｓｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．３６９４ｇのＬｉ２ＣＯ３、０．６８６１ｇのＳｃ２Ｏ３、０．０１２８ｇのＳｍＣｌ３、０．３４８１ｇのＢ２Ｏ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて８００℃で０．５時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１２００℃で１０時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｌｉ２（Ｓｃ０．９９５Ｓｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて赤色光を発射する。
【００２７】
実施例３ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９４６Ｓｃ０．０５Ｐｒ０．００４）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．６７００ｇのＮａ２Ｃ２Ｏ４、１．８４７１ｇのＹＣｌ３、０．０３４４ｇのＳｃ２Ｏ３、０．００２１ｇのＰｒ６Ｏ１１、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で０．５時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１０００℃で１６時間焼結し、焼結産物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９４６Ｓｃ０．０５Ｐｒ０．００４）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて赤色光を発射する。
【００２８】
実施例４ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．８５Ｔｂ０．１５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、０．９５９６ｇのＹ２Ｏ３、０．２８０２ｇのＴｂ４Ｏ７、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．８５Ｔｂ０．１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて緑色光を発射する。
【００２９】
実施例５ 高温固相法でＬｉ２（Ｙ０．９Ｇｄ０．０８Ｓｍ０．０２）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５０９５ｇのＬｉ２Ｃ２Ｏ４、１．６１０１ｇのＹ２（ＣＯ３）３、０．１４５０ｇのＧｄ２Ｏ３、０．０４８０ｇのＳｍ２（ＣＯ３）３、０．３４８１ｇのＢ２Ｏ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて８００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９００℃で２０時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｌｉ２（Ｙ０．９Ｇｄ０．０８Ｓｍ０．０２）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて橙赤色光を発射する。
【００３０】
実施例６ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９９５Ｔｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、１．１２３３ｇのＹ２Ｏ３、０．００９６ｇのＴｍ２Ｏ３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９９５Ｔｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて青色光を発射する。
【００３１】
実施例７ 高温固相法でＫ２（Ｙ０．７９Ｇｄ０．２Ｄｙ０．０１）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．８３００ｇのＫ２Ｃ２Ｏ４、１．５４２５ｇのＹＣｌ３、０．３６２５ｇのＧｄ２Ｏ３、０．０１８６ｇのＤｙ２Ｏ３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて６００℃で２時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１１００℃で１５時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｋ２（Ｙ０．７９Ｇｄ０．２Ｄｙ０．０１）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて白っぽい色の光を発射する。
【００３２】
実施例８ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９６Ｅｕ０．０４）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、１．０８３８ｇのＹ２Ｏ３、０．０７０３ｇのＥｕ２Ｏ３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９６Ｅｕ０．０４）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて赤色光を発射する。
【００３３】
実施例９ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９９８５Ｂｉ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、１．１２７３ｇのＹ２Ｏ３、０．００３４ｇのＢｉ２Ｏ３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１０００℃で４ｈ焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９９８５Ｂｉ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに激励されて紫外光を発射する。
【００３４】
実施例１０ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．３Ｌｕ０．５Ｔｂ０．２）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．６７００ｇのＮａ２Ｃ２Ｏ４、０．５８５７ｇのＹＣｌ３、１．４０６６ｇのＬｕＣｌ３、０．５３０５ｇのＴｂＣｌ３、０．３４８１ｇのＢ２Ｏ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で０．５時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１２５０℃にて８時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．３Ｌｕ０．５Ｔｂ０．２）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて緑色光を発射する。
【００３５】
実施例１１ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９９８５Ｃｅ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、１．１２７３ｇのＹ２Ｏ３、０．００２５ｇのＣｅＯ２、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９９８５Ｃｅ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて青色光を発射する。
【００３６】
実施例１２ 高温固相法でＬｉ２（Ｙ０．３Ｌａ０．３Ｅｕ０．４）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．３６９４ｇのＬｉ２ＣＯ３、０．５３６７ｇのＹ２（ＣＯ３）３、０．７３５７ｇのＬａＣｌ３、０．７０３８ｇのＥｕ２Ｏ３、０．３４８１ｇのＢ２Ｏ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて８００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１１５０℃で６時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｌｉ２（Ｙ０．３Ｌａ０．３Ｅｕ０．４）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて赤色光を発射する。
【００３７】
実施例１３ 高温固相法でＮａ２（Ｇｄ０．８Ｔｂ０．２）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、２．１２２０ｇのＧｄ２（Ｃ２Ｏ４）３、０．３７３６ｇのＴｂ４Ｏ７、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて８００℃で０．５時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１３５０℃で５時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｇｄ０．８Ｔｂ０．２）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて緑色光を発射する。
【００３８】
実施例１４ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．５Ｔｂ０．５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、０．５６４５ｇのＹ２Ｏ３、０．９３４０ｇのＴｂ４Ｏ７、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．５Ｔｂ０．５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて緑色光を発射する。
【００３９】
また、前記実施例４によって製造されたホウ酸塩発光材料の発光性能を説明するために、本実施例は、実施例４、６、８、９、１１、１４によって製造されたホウ酸塩発光材料の発光スペクトルを選択的に考察し、以下、具体的に説明する。
【００４０】
図２は、前記実施例４によって製造されたホウ酸塩発光材料の発光スペクトル１１と現有の商業販売する緑色蛍光粉（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）の発光スペクトル１２の対比図である。前記実施例４によって製造されたホウ酸塩発光材料のピーク位置は、標準カード（ＰＤＦ３５−０４０５）の純相のＮａ３ＹＳｉ２Ｏ７のピーク位置と一致する。現有の商業販売する緑色蛍光粉（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）は、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｌをドーピングイオンとするＺｎＳ緑色蛍光粉である。図２に示されたように、前記実施例４によって製造された発光材料は、５４４ｎｍの位置で強い発射ピークがあって、その発光強度は、商業販売する緑色蛍光粉（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）の発光強度を超え、前記実施例４によって製造された発光材料は、安定性がよく、色純度がよく、発光効率が高い特徴を有し、同様に前記実施例６、８、９、１１、１４によって製造されたホウ酸塩発光材料も類似する特徴を有するので、以下詳しい説明を省略する。
【００４１】
図３は、前記実施例６によって製造されたＮａ２（Ｙ０．９９５Ｔｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図３に示されたように、前記実施例６によって製造された発光材料は、４６０ｎｍの位置で狭帯域の青色光を発射する。同様に、前記実施例６によって製造された発光材料も安定性がよく、色純度がよく、発光効率が高い特徴を有する。
【００４２】
図４は、前記実施例８によって製造されたＮａ２（Ｙ０．９６Ｅｕ０．０４）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図４に示されたように、前記実施例８によって製造された発光材料は、６１４ｎｍの位置で狭帯域の赤色光を発射する。
【００４３】
図５は、前記実施例９によって製造されたＮａ２（Ｙ０．９９８５Ｂｉ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図５に示されたように、前記実施例９によって製造された発光材料は、３６５ｎｍの位置で広帯域の紫外光を発射する。
【００４４】
図６は、前記実施例１１によって製造されたＮａ２（Ｙ０．９９８５Ｃｅ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図６に示されたように、前記実施例１１によって製造された発光材料は、４３２ｎｍの位置で広帯域の青色光を発射する。
【００４５】
図７は、前記実施例１４によって製造されたＮａ２（Ｙ０．５Ｔｂ０．５）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図７に示されたように、前記実施例１４によって製造された発光材料は、５４４ｎｍの位置で狭帯域の緑色光を発射する。
【００４６】
上述の実施例の発光スペクトルから見ると、前記ホウ酸塩発光材料の発光強度は現有の蛍光粉の発光強度より強い。前記ホウ酸塩発光材料は、希土ドーピングしたＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７酸化物系を採用するので、硫化物系の単体硫黄“毒化”現象を免れることができ、且つ従来の酸化物系の発光効率が低い欠点を削除し、前記ホウ酸塩発光材料が優れる化学安定性及び高い発光効率を有することにする。また、前記ホウ酸塩発光材料は、さらに色純度が高い特徴を有する。前記ホウ酸塩発光材料の製造方法において、少ない工程ステップを採用し、例えば、研磨及び焼成処理を採用し、これらの工程は、操作が簡単であり且つ工程条件に対する要求も低いので、コストが低い。なお、この方法が提供する最終生産物の中の各種元素の源化合物に他の金属イオン又は他の酸化物を引き込まなかったので、最終生産物であるＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の純度が高く、ホウ酸塩発光材料が発光する時の色純度を大きく高め、この方法によって製造された製品の品質も高い。
【００４７】
以上本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種種変更可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光材料技術領域に関するものであり、特にホウ酸塩発光材料及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）は、今まで人々が絶えずに発展を追求する表示装置の一つであり、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）はその中の一種である。２０世紀６０年代、Ｋｅｎ Ｓｈｏｕｌｄｅｒは、電界放射陰極アレイ (ＦＥＡｓ)に基づく陰極射線小型装置の構想を提出し、ＦＥＡｓを利用してフラットパネルディスプレイ及び光源器具を設計して製造する研究は、人々の大きい興味を引き起こした。このような新型の電界放射器具の基本原理は、従来のブラウン管（ＣＲＴ）と同じで、電子ビームで赤、緑、青の３色蛍光粉を衝突させることで発光することにより結像及び照明用途を実現し、このような電界放出器具は、輝度、視角、応答時間、動作温度範囲、エネルギー消耗などの面で全て潜在する優れた利点を有する。
【０００３】
優良性能を有する電界放出器具を製造する場合、肝心な要素は高性能の発光材料、即ち蛍光粉を製造することである。現在、電界放出器具が採用する蛍光材料は、主に従来のブラウン管及びプロジェクションテレビの受像管に用いられる硫化物系、酸化物系、又は酸硫化物系の発光材料である。硫化物系及び酸硫化物系の蛍光粉は、発光輝度が高く且つ所定の導電性を有するが、大規模電子ビームに衝突される場合、分解され易く、単体硫黄を放出して陰極針先を「中毒」させ、且つ他の沈殿物を生成して蛍光粉の表面を覆って、蛍光粉の発光効率を下げ、電界放出器具の使用寿命を短縮する。酸化物系の蛍光粉は、優れる安定性を有するが、発光効率は高くなく、且つ材料は一般的に絶縁体である。硫化物系、酸化物系、酸硫化物系のホウ酸塩発光材料は、上述の性能を満たすことができなく、これらの性能を改善することを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、前記課題を解決し、発光効率が高く、安定性が良いホウ酸塩発光材料を提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、前記課題を解決し、製造工程が簡単であり、製品品質が高く、コストが低いホウ酸塩発光材料の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るホウ酸塩発光材料は、化学構造式がＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７である化合物を備える。
【０００７】
ただし、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。
【０００８】
本発明に係るホウ酸塩発光材料の製造方法は、アルカリ金属Ｍ＋の源化合物、Ｒｅ３＋の源化合物、Ｌｎイオンの源化合物及びホウ酸又は酸化ホウ素を選び取って原料として、各原料は構造式Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の中の各元素の間のモル比によって選び取るステップと、各原料を研磨して均一に混合するステップと、混合した原料に対して焼成処理を行い、冷却してからホウ酸塩発光材料を獲得するステップと、を備える。
【０００９】
ただし、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のホウ酸塩発光材料は、希土ドーピングしたＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７酸化物系を採用するので、硫化物系の単体硫黄“毒化”現象を免れることができ、且つ従来の酸化物系の発光効率が低い欠点を解消し、前記ホウ酸塩発光材料が優れる化学安定性及び高い発光効率を有することになる。また、前記ホウ酸塩発光材料は、色純度がさらに高い特徴を有する。
【００１１】
本発明のホウ酸塩発光材料の製造方法は、少ない工程ステップを採用し、例えば、研磨及び焼成処理を採用し、これらの工程は、操作が簡単であり且つ工程条件に対する要求も低いので、コストが低い。なお、この方法が提供する最終生産物の中の各種元素の源化合物に他の金属イオン又は他の酸化物を引き込まなかったので、最終生産物であるＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の純度が高く、ホウ酸塩発光材料が発光する時の色純度を大きく高め、この方法によって製造された製品の品質も高い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係わるホウ酸塩発光材料の製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明の実施例４によって製造されたホウ酸塩発光材料と現存の商業販売する緑色蛍光粉（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）の陰極線の励起による発光スペクトル対比図であり、前記発光スペクトルは、５ＫＶ加速電圧の陰極線に励起される場合、シマズ（Ｓｈｉｍａｄｚｕ）ＲＦ−５３０１ＰＣ蛍光分光光度計により測定して分析してから獲得する。以下の図面の発光スペクトル測定条件も同じであるので、具体的な説明を省略する。
【図３】本発明の実施例６によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【図４】本発明の実施例８によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【図５】本発明の実施例９によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【図６】本発明の実施例１１によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【図７】本発明の実施例１４によって製造されたホウ酸塩発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
本発明の実施形態に係わるホウ酸塩発光材料は、化学構造式がＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７である化合物を備え、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。
【００１５】
具体的に説明すると、ｘの範囲は、０．００１≦ｘ≦０．４であり、アルカリ金属元素は、好ましくはＮａ、Ｋ、及びＬｉ元素の中の少なくとも一種である。Ｒｅは、Ｙ元素又はＹ元素とＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種との組合である。本発明のホウ酸塩発光材料の一つの実施形態において、ホウ酸塩発光材料は、Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７で表示する化合物であり、即ち、ＲｅはＹ元素である。本発明のホウ酸塩発光材料の他の実施形態において、ホウ酸塩発光材料は、Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７で表示する化合物であり、ＲｅはＹ元素であり、異なったのはＹ元素がＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種の元素に部分的に置換されるか又は全て置換される。
【００１６】
なお、金属Ｌｎにおいて、Ｔｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、及びＣｅは全て希土類元素であり、ドーパントとして発光材料の発光を助ける。Ｂｉは第五族元素であり、ここでＢｉ元素は希土類元素と同じ発光ドーパントである。
【００１７】
図１を参照すると、本発明の実施形態に係わるホウ酸塩発光材料の製造方法は、以下のステップを備える。
【００１８】
Ｓ０１：予定のモル比によって必要な原料を選び取り、即ちアルカリ金属Ｍ＋の源化合物、Ｒｅ３＋の源化合物、Ｌｎイオンの源化合物、及びホウ酸又は酸化ホウ素を選び取って原料として、各原料は構造式Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の中の各元素の間のモル比によって選び取り、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種である。
【００１９】
Ｓ０２：各原料を研磨して均一に混合する。
【００２０】
Ｓ０３：混合した原料に対して焼成（Ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ）処理を行い、冷却してからホウ酸塩発光材料を獲得する。
【００２１】
ステップＳ０１において、前記アルカリ金属Ｍ＋の源化合物は、その炭酸塩、シュウ酸塩の中の少なくとも一種であることができ、前記Ｒｅ３＋の源化合物は、その酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であることができ、前記Ｌｎイオンの源化合物は、その酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であることができる。具体的に説明すると、前記アルカリ金属元素は、好ましくはＮａ、Ｋ、及びＬｉ元素の中の少なくとも一種であり、ｘの範囲は、好ましくは０．００１≦ｘ≦０．４である。Ｒｅは、好ましくはＹ元素であり、即ち本発明のホウ酸塩発光材料の一つの実施形態において、ホウ酸塩発光材料は、Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７で表示する化合物である。本発明のホウ酸塩発光材料の他の実施形態において、ホウ酸塩発光材料は、Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７で表示する化合物であり、異なったのはＹ元素がＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種の元素に部分的に置換されるか又は全て置換される。
【００２２】
ステップＳ０２において、多種の方法を採用して実現することができ、高温固相法を備えるが、これに限定されるものではない。具体的に説明すると、高温固相法は以下のステップを備える。各原料を混合し、混合物を粉末に研磨してから、ステップＳ０３を行う。ステップＳ０３における焼成処理過程は、以下の過程を備える。研磨混合した源化合物を６００℃〜８００℃の温度で０．５時間〜２時間予焼成してから、９００℃〜１３００℃の温度で１時間〜２０時間焼結する。好ましくは、前記予焼成温度は６５０℃〜８００℃であり、前記予焼成時間は１〜１．５時間であり、前記焼結温度は１０００℃〜１２００℃であり、前記焼結時間は４時間〜１５時間である。
【００２３】
また、ステップＳ０３の焼成処理は、還元雰囲気で行うことができ、例えば、９５（Ｖ）％Ｎ２＋５（Ｖ）％Ｈ２雰囲気で、１０００℃〜１１５０℃の温度で４時間〜１５時間燃焼するが、これに限定されるものではない。もちろん還元気体を含まない不活性保護雰囲気（例えば、窒素又は不活性ガスであるが、これに限定されるものではない）で焼成処理を行うことができる。
【００２４】
以下、複数の実施例によって、ホウ酸塩発光材料の各種の適用する組成及びその製造方法、その性能などの方面に対して説明する。
【００２５】
実施例１ 高温固相法でＫ２（Ｙ０．９９９Ｔｍ０．００１）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．６９１０ｇのＫ２ＣＯ３、２．７４６２ｇのＹ（ＮＯ３）３、０．０２５ｇのＴｍ２（ＣＯ３）３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて６００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１３００℃で１時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｋ２（Ｙ０．９９９Ｔｍ０．００１）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて青色光を発射する。
【００２６】
実施例２ 高温固相法でＬｉ２（Ｓｃ０．９９５Ｓｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．３６９４ｇのＬｉ２ＣＯ３、０．６８６１ｇのＳｃ２Ｏ３、０．０１２８ｇのＳｍＣｌ３、０．３４８１ｇのＢ２Ｏ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて８００℃で０．５時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１２００℃で１０時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｌｉ２（Ｓｃ０．９９５Ｓｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて赤色光を発射する。
【００２７】
実施例３ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９４６Ｓｃ０．０５Ｐｒ０．００４）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．６７００ｇのＮａ２Ｃ２Ｏ４、１．８４７１ｇのＹＣｌ３、０．０３４４ｇのＳｃ２Ｏ３、０．００２１ｇのＰｒ６Ｏ１１、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で０．５時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１０００℃で１６時間焼結し、焼結産物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９４６Ｓｃ０．０５Ｐｒ０．００４）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて赤色光を発射する。
【００２８】
実施例４ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．８５Ｔｂ０．１５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、０．９５９６ｇのＹ２Ｏ３、０．２８０２ｇのＴｂ４Ｏ７、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．８５Ｔｂ０．１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて緑色光を発射する。
【００２９】
実施例５ 高温固相法でＬｉ２（Ｙ０．９Ｇｄ０．０８Ｓｍ０．０２）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５０９５ｇのＬｉ２Ｃ２Ｏ４、１．６１０１ｇのＹ２（ＣＯ３）３、０．１４５０ｇのＧｄ２Ｏ３、０．０４８０ｇのＳｍ２（ＣＯ３）３、０．３４８１ｇのＢ２Ｏ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて８００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９００℃で２０時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｌｉ２（Ｙ０．９Ｇｄ０．０８Ｓｍ０．０２）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて橙赤色光を発射する。
【００３０】
実施例６ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９９５Ｔｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、１．１２３３ｇのＹ２Ｏ３、０．００９６ｇのＴｍ２Ｏ３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９９５Ｔｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて青色光を発射する。
【００３１】
実施例７ 高温固相法でＫ２（Ｙ０．７９Ｇｄ０．２Ｄｙ０．０１）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．８３００ｇのＫ２Ｃ２Ｏ４、１．５４２５ｇのＹＣｌ３、０．３６２５ｇのＧｄ２Ｏ３、０．０１８６ｇのＤｙ２Ｏ３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて６００℃で２時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１１００℃で１５時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｋ２（Ｙ０．７９Ｇｄ０．２Ｄｙ０．０１）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて白っぽい色の光を発射する。
【００３２】
実施例８ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９６Ｅｕ０．０４）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、１．０８３８ｇのＹ２Ｏ３、０．０７０３ｇのＥｕ２Ｏ３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９６Ｅｕ０．０４）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて赤色光を発射する。
【００３３】
実施例９ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９９８５Ｂｉ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、１．１２７３ｇのＹ２Ｏ３、０．００３４ｇのＢｉ２Ｏ３、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１０００℃で４ｈ焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９９８５Ｂｉ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに激励されて紫外光を発射する。
【００３４】
実施例１０ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．３Ｌｕ０．５Ｔｂ０．２）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．６７００ｇのＮａ２Ｃ２Ｏ４、０．５８５７ｇのＹＣｌ３、１．４０６６ｇのＬｕＣｌ３、０．５３０５ｇのＴｂＣｌ３、０．３４８１ｇのＢ２Ｏ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で０．５時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１２５０℃にて８時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．３Ｌｕ０．５Ｔｂ０．２）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて緑色光を発射する。
【００３５】
実施例１１ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．９９８５Ｃｅ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、１．１２７３ｇのＹ２Ｏ３、０．００２５ｇのＣｅＯ２、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．９９８５Ｃｅ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて青色光を発射する。
【００３６】
実施例１２ 高温固相法でＬｉ２（Ｙ０．３Ｌａ０．３Ｅｕ０．４）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．３６９４ｇのＬｉ２ＣＯ３、０．５３６７ｇのＹ２（ＣＯ３）３、０．７３５７ｇのＬａＣｌ３、０．７０３８ｇのＥｕ２Ｏ３、０．３４８１ｇのＢ２Ｏ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて８００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して１１５０℃で６時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｌｉ２（Ｙ０．３Ｌａ０．３Ｅｕ０．４）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて赤色光を発射する。
【００３７】
実施例１３ 高温固相法でＮａ２（Ｇｄ０．８Ｔｂ０．２）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、２．１２２０ｇのＧｄ２（Ｃ２Ｏ４）３、０．３７３６ｇのＴｂ４Ｏ７、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて８００℃で０．５時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１３５０℃で５時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｇｄ０．８Ｔｂ０．２）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて緑色光を発射する。
【００３８】
実施例１４ 高温固相法でＮａ２（Ｙ０．５Ｔｂ０．５）２Ｂ２Ｏ７を製造する
室温で０．５２９９ｇのＮａ２ＣＯ３、０．５６４５ｇのＹ２Ｏ３、０．９３４０ｇのＴｂ４Ｏ７、０．６１８４ｇのＨ３ＢＯ３を秤とって、瑪瑙乳鉢に放置して均一に混合するまで十分に研磨して、粉末を形成する。前記粉末をコランダムるつぼに入れて７００℃で１時間予焼成してから、高温箱形炉に放置して９５％Ｎ２＋５％Ｈ２弱還元雰囲気で１０００℃で４時間焼結し、焼結物を室温に冷却してからモルタルに入れて研磨して、Ｎａ２（Ｙ０．５Ｔｂ０．５）２Ｂ２Ｏ７発光材料を獲得し、この材料は電子ビームに励起されて緑色光を発射する。
【００３９】
また、前記実施例４によって製造されたホウ酸塩発光材料の発光性能を説明するために、本実施例は、実施例４、６、８、９、１１、１４によって製造されたホウ酸塩発光材料の発光スペクトルを選択的に考察し、以下、具体的に説明する。
【００４０】
図２は、前記実施例４によって製造されたホウ酸塩発光材料の発光スペクトル１１と現有の商業販売する緑色蛍光粉（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）の発光スペクトル１２の対比図である。前記実施例４によって製造されたホウ酸塩発光材料のピーク位置は、標準カード（ＰＤＦ３５−０４０５）の純相のＮａ３ＹＳｉ２Ｏ７のピーク位置と一致する。現有の商業販売する緑色蛍光粉（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）は、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｌをドーピングイオンとするＺｎＳ緑色蛍光粉である。図２に示されたように、前記実施例４によって製造された発光材料は、５４４ｎｍの位置で強い発射ピークがあって、その発光強度は、商業販売する緑色蛍光粉（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）の発光強度を超え、前記実施例４によって製造された発光材料は、安定性がよく、色純度がよく、発光効率が高い特徴を有し、同様に前記実施例６、８、９、１１、１４によって製造されたホウ酸塩発光材料も類似する特徴を有するので、以下詳しい説明を省略する。
【００４１】
図３は、前記実施例６によって製造されたＮａ２（Ｙ０．９９５Ｔｍ０．００５）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図３に示されたように、前記実施例６によって製造された発光材料は、４６０ｎｍの位置で狭帯域の青色光を発射する。同様に、前記実施例６によって製造された発光材料も安定性がよく、色純度がよく、発光効率が高い特徴を有する。
【００４２】
図４は、前記実施例８によって製造されたＮａ２（Ｙ０．９６Ｅｕ０．０４）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図４に示されたように、前記実施例８によって製造された発光材料は、６１４ｎｍの位置で狭帯域の赤色光を発射する。
【００４３】
図５は、前記実施例９によって製造されたＮａ２（Ｙ０．９９８５Ｂｉ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図５に示されたように、前記実施例９によって製造された発光材料は、３６５ｎｍの位置で広帯域の紫外光を発射する。
【００４４】
図６は、前記実施例１１によって製造されたＮａ２（Ｙ０．９９８５Ｃｅ０．００１５）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図６に示されたように、前記実施例１１によって製造された発光材料は、４３２ｎｍの位置で広帯域の青色光を発射する。
【００４５】
図７は、前記実施例１４によって製造されたＮａ２（Ｙ０．５Ｔｂ０．５）２Ｂ２Ｏ７発光材料の陰極射線の励起による発光スペクトルである。図７に示されたように、前記実施例１４によって製造された発光材料は、５４４ｎｍの位置で狭帯域の緑色光を発射する。
【００４６】
上述の実施例の発光スペクトルから見ると、前記ホウ酸塩発光材料の発光強度は現有の蛍光粉の発光強度より強い。前記ホウ酸塩発光材料は、希土ドーピングしたＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７酸化物系を採用するので、硫化物系の単体硫黄“毒化”現象を免れることができ、且つ従来の酸化物系の発光効率が低い欠点を削除し、前記ホウ酸塩発光材料が優れる化学安定性及び高い発光効率を有することにする。また、前記ホウ酸塩発光材料は、さらに色純度が高い特徴を有する。前記ホウ酸塩発光材料の製造方法において、少ない工程ステップを採用し、例えば、研磨及び焼成処理を採用し、これらの工程は、操作が簡単であり且つ工程条件に対する要求も低いので、コストが低い。なお、この方法が提供する最終生産物の中の各種元素の源化合物に他の金属イオン又は他の酸化物を引き込まなかったので、最終生産物であるＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の純度が高く、ホウ酸塩発光材料が発光する時の色純度を大きく高め、この方法によって製造された製品の品質も高い。
【００４７】
以上本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種種変更可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学構造式がＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７である化合物を備えることを特徴とするホウ酸塩発光材料。
（ただし、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。）
【請求項２】
前記ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．４であることを特徴とする請求項１に記載のホウ酸塩発光材料。
【請求項３】
前記アルカリ金属元素は、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉ元素の中の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載のホウ酸塩発光材料。
【請求項４】
前記ＲｅはＹ元素であることを特徴とする請求項１に記載のホウ酸塩発光材料。
【請求項５】
前記Ｒｅは、Ｙ元素とＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種との組合であることを特徴とする請求項１に記載のホウ酸塩発光材料。
【請求項６】
アルカリ金属Ｍ＋の源化合物、Ｒｅ３＋の源化合物、Ｌｎイオンの源化合物、及びホウ酸又は酸化ホウ素を選び取って原料として、各原料は構造式Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の中の各元素の間のモル比によって選び取るステップと、
各原料を研磨して均一に混合するステップと、
混合した原料に対して焼成処理を行い、冷却してからホウ酸塩発光材料を獲得するステップと、
を備えることを特徴とするホウ酸塩発光材料の製造方法。
（ただし、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。）
【請求項７】
前記焼成処理過程は、混合した原料を６００℃〜８００℃の温度で０．５時間〜２時間予焼成してから、９００℃〜１３００℃の温度で１時間〜２０時間焼結することを特徴とする請求項６に記載のホウ酸塩発光材料の製造方法。
【請求項８】
前記ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．４であることを特徴とする請求項６に記載のホウ酸塩発光材料の製造方法。
【請求項９】
前記Ｒｅは、Ｙ元素又はＹ元素とＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種との組合であることを特徴とする請求項６に記載のホウ酸塩発光材料の製造方法。
【請求項１０】
前記アルカリ金属Ｍ＋の源化合物は、その炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であり、前記Ｒｅ３＋の源化合物は、その酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であり、前記Ｌｎイオンの源化合物は、その酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であることを特徴とする請求項６に記載のホウ酸塩発光材料の製造方法。
【請求項１】
化学構造式がＭ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７である化合物を備えることを特徴とするホウ酸塩発光材料。
（ただし、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。）
【請求項２】
前記ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．４であることを特徴とする請求項１に記載のホウ酸塩発光材料。
【請求項３】
前記アルカリ金属元素は、Ｎａ、Ｋ、及びＬｉ元素の中の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載のホウ酸塩発光材料。
【請求項４】
前記ＲｅはＹ元素であることを特徴とする請求項１に記載のホウ酸塩発光材料。
【請求項５】
前記Ｒｅは、Ｙ元素とＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種との組合であることを特徴とする請求項１に記載のホウ酸塩発光材料。
【請求項６】
アルカリ金属Ｍ＋の源化合物、Ｒｅ３＋の源化合物、Ｌｎイオンの源化合物、及びホウ酸又は酸化ホウ素を選び取って原料として、各原料は構造式Ｍ２（Ｒｅ１−ｘＬｎｘ）２Ｂ２Ｏ７の中の各元素の間のモル比によって選び取るステップと、
各原料を研磨して均一に混合するステップと、
混合した原料に対して焼成処理を行い、冷却してからホウ酸塩発光材料を獲得するステップと、
を備えることを特徴とするホウ酸塩発光材料の製造方法。
（ただし、０＜ｘ≦０．５であり、Ｍはアルカリ金属元素であり、ＬｎはＴｍ、Ｔｂ、Ｅｕ、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｃｅ、及びＢｉの中の少なくとも一種であり、ＲｅはＹ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の一種又は多種である。）
【請求項７】
前記焼成処理過程は、混合した原料を６００℃〜８００℃の温度で０．５時間〜２時間予焼成してから、９００℃〜１３００℃の温度で１時間〜２０時間焼結することを特徴とする請求項６に記載のホウ酸塩発光材料の製造方法。
【請求項８】
前記ｘの範囲は０．００１≦ｘ≦０．４であることを特徴とする請求項６に記載のホウ酸塩発光材料の製造方法。
【請求項９】
前記Ｒｅは、Ｙ元素又はＹ元素とＧｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、及びＬａ元素の中の少なくとも一種との組合であることを特徴とする請求項６に記載のホウ酸塩発光材料の製造方法。
【請求項１０】
前記アルカリ金属Ｍ＋の源化合物は、その炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であり、前記Ｒｅ３＋の源化合物は、その酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であり、前記Ｌｎイオンの源化合物は、その酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、及びシュウ酸塩の中の少なくとも一種であることを特徴とする請求項６に記載のホウ酸塩発光材料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１３−５１２３２０（Ｐ２０１３−５１２３２０Ａ）
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４１２９７（Ｐ２０１２−５４１２９７）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００９／０７５３０４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６６６８５
【国際公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（５１１２１５２３０）オーシャンズ キング ライティング サイエンスアンドテクノロジー カンパニー リミテッド (15)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２００９／０７５３０４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６６６８５
【国際公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（５１１２１５２３０）オーシャンズ キング ライティング サイエンスアンドテクノロジー カンパニー リミテッド (15)
【Ｆターム（参考）】
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