説明

真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料およびその製造方法

【課題】高い発光輝度、および色飽和度を備える赤色蛍光材料を提供する。
【解決手段】真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料であって、その化学式は(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuで表わされる。式中において、0≦r≦0.5、0<s<1、0<t<1である。本発明による赤色蛍光材料は、プラズマテレビ、バックライトまたは照明灯具などに使用することができ、さらに高い発光輝度および色飽和度を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料およびその製造方法に関し、特に発光装置に適用される赤色蛍光材料に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、希ガス放電によって輻射された短波長(例えば波長が200nm以下)の真空紫外線を蛍光材料の励起源とした発光装置が開発された。この種の発光装置は、真空紫外線を励起源とした発光蛍光材料であり、真空紫外線を使用して蛍光材料を励起する。
【0003】
真空紫外線を励起源とする発光装置は、ディスプレイ装置および照明装置に使用することができる。公知のディスプレイ装置としては、プラズマディスプレイパネル(Plasma Display Panels)および平面バックライト(Flat Backlighting)がある。マルチメディア時代の到来に伴い、大画面で薄型のデジタルディスプレイ装置に対する要求が高まり、プラズマディスプレイパネルは各種の特性を備える。つまり、プラズマディスプレイパネルは緻密にデータを表示したり、高精度の映像を表示したりでき、大画面で薄型のデジタルディスプレイ装置として現在非常に注目されている。
【0004】
真空紫外線を励起源とする発光装置には、プラズマディスプレイパネルなどのディスプレイ装置以外に、キセノン(Xe)などの希ガス放電発光を利用した希ガス放電灯がある。希ガス放電灯はすでに水銀放電灯に取って代わり、車両用液晶ディスプレイのバックライトや、安全性が要求される領域に広く使用され、有害物質を含む水銀放電灯に代わって注目されている。
【0005】
上述の真空紫外線を励起光とする発光装置の共通点は、よく使用される電子束または水銀蒸気によって発生される紫外線(波長254nm)に代わり、希ガスであるキセノンが放電によって147nmまたは172nmの真空紫外線を発生させる点である。真空紫外線を励起源として蛍光材料を発光させる研究は発展途中であるので、実際の状況は経験に委ねられており、公知の蛍光体の中から真空紫外線発光特性の優れたものが選択されて使用される。
【0006】
通常プラズマディスプレイパネルが全色域の表示を実現する場合、赤、緑、青の三原色の蛍光体が必要である。その中で、真空紫外線を励起源とする蛍光材料は、Y、Gd、B、Oおよび活性剤(Eu)を含む赤色光(Y,Gd)BO:Eu発光蛍光体、Zn、Si、Oおよび活性剤(Mn)を含む緑色光Zn2SiO4:Mn蛍光体、Ba、Mg、Al、Oおよび活性剤(Eu)を含む青色光BaMgAl10O17:Eu蛍光体から構成される。従って、希ガス放電灯は、通常上述の三原色の蛍光体の混合物が使用される。その中で、(Y,Gd)BO:Euは、主に赤橙色光に貢献し、波長は約592nmであり、CIE(Commission International de L'Eclairage)色度値(x,y)は(0.6443,0.3557)であり、この赤色光の色飽和度不足は改良の必要がある。
【0007】
また、真空紫外線によって励起される赤色蛍光体は、Y(P,V)O:Eu、O:Eu、LnPO4:Eu(Ln=Y,La,Gd)、Y(As,Nb,P,V)O:Euまたは(Y,Gd)VO:R(R=Eu,Er,Tm)などがあり、これらの蛍光材料の問題は、希ガス放電によって生成されるプラズマ環境に一定の時間晒されると、発光強度が低下する点にある。従って、真空紫外線によって励起される蛍光材料は、プラズマ環境の下でも安定した発光特性を備える必要がある。
【0008】
上述のプラズマディスプレイパネルまたは希ガス放電灯は、高輝度を実現するために、赤色、緑色、青色の各単色光の発光強度を高める必要がある。つまり、赤色、緑色、青色の三原色の蛍光材料が波長が147nmまたは172nmの真空紫外線によって励起されるとき、高い発光効率を備える必要がある。その中で、白色光の輝度を高めるために、真空紫外線によって励起される赤色蛍光材料の発光強度を高めることは特に重要である。
【0009】
しかし、従来技術の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料では必要な発光強度および色飽和度を達成することは難しく、現在、まさに赤色蛍光材料の発光強度および色飽和度を高めなければならない時期である。上述の構成は、真空紫外線によって励起される赤色蛍光材料の発光強度および色飽和度を高めることを目標としているが、未だ十分ではない。発光装置の高輝度および高色飽和度を実現するために、真空紫外線によって励起される赤色蛍光材料の発光強度および色飽和度をさらに高める必要がある。
【0010】
また、希ガス放電灯は、光の三原色の蛍光材料が混合されて使用されるので、真空紫外線によって励起される赤色蛍光材料の発光強度および色飽和度を高めることは特に重要である。従って、希ガス放電灯に使用される真空紫外線によって励起される赤色蛍光材料の発光強度および色飽和度を高めることは特に期待されており、本発明の発明者は長年に渡る経験および研究によってついに本発明の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料およびその製造方法を案出した。
【特許文献1】特開2001−247863号公報
【特許文献2】特開2005−89496号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の目的は、真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料およびその製造方法を提供することにあり、特にディスプレイ装置および照明装置に適用される赤色蛍光材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上述の課題を解決するために、本発明は、真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料およびその製造方法を提供するものであり、本発明が開示する赤色蛍光材料は化学式(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuによって表わされ、0≦r≦0.5、0<s<1、0<t<1である。
【0013】
本発明の赤色蛍光材料の製造方法は、Y、Gd、V、P、OおよびEuの中の少なくとも一つの元素を含む多種材料を準備するステップと、前述の材料に溶剤を加えるステップと、前述の材料と溶剤とを均一に混合した後、磨砕するステップと、磨砕後の前述の材料と溶剤を高温炉の中に入れて焼結し、初期反応物の化学式が(YGd)(VP)O:Euで表示される赤色蛍光材料を得るステップとを含む。
【発明の効果】
【0014】
本発明の赤色蛍光材料の発光強度は高く、色飽和度も優れる。この種の赤色蛍光材料は発光装置、プラズマテレビ、バックライトまたは照明灯具に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明の上述の目的、特徴および長所などを詳細に説明するために、好適な実施例を挙げて具体的な説明を行うが、本発明はこれらの実施例による制限は受けない。
【0016】
図1は本発明の赤色蛍光材料の製造方法を示すフロー図であり、
ステップ11:Y、Gd、V、P、OおよびEuの中の少なくとも一つの元素を含む多種材料を準備するステップ。
ステップ12:前述の材料に溶剤を加えるステップ。
ステップ13:前述の材料と溶剤とを均一に混合した後、磨砕するステップ。
ステップ14:磨砕後の前述の材料と溶剤を高温炉の中に入れて焼結し、初期反応物が化学式(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuで表示される赤色蛍光材料を得るステップ。
【0017】
その中で、0≦r≦0.5、0<s<1、0<t<1または0≦r≦0.1であり、上述の準備される材料は、化学当量に基づいて、酸化イットリウム(Y)、酸化ガドリニウム(Gd)、酸化ユーロピウム(Eu)、リン酸水素二アンモニウム((NH)2HPO)および五酸化二バナジウム(V)が好ましく、溶剤は、硼酸(HBO)が好ましく、一般に約1〜10の重量パーセント(wt%)加える。また、高温炉での焼結過程における好ましい焼結温度の範囲は約1000℃〜1300℃であり、一般に好適な焼結時間は約八時間であり、それによって化学式(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEu(0≦r≦0.5,0<s<1,0<t<1)の赤色蛍光材料が得られる。
【0018】
また、本発明の赤色蛍光材料(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuのYを元素Laまたは元素Gdに変更することができ、原材料の化学式(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuの変更後の赤色蛍光材料の化学式は(La1−r−sGd)(V1−t)O:rEuまたはGd1−r(V1−t)O:rEuで表示される。また、元素Vを元素P、元素Nbまたは元素Asに変更することができ、変更後の化学式は(Y1−r−sGd)PO:rEu、(Y1−r−sGd)(Nb1−t)O:rEu、(Y1−r−sGd)(As1−t)O:rEu、(La1−r−sGd)PO:rEu、(La1−r−sGd)(Nb1−t)O:rEu、(La1−r−sGd)(As1−t)O:rEu、Gd1−rPO:rEu、Gd1−r(Nb1−tPt)O:rEuまたはGd1−r(As1−t)O:rEuで表示される。上述の赤色光蛍光材料は、正方晶系または正方晶系に類似する結晶構造を有し、真空紫外線が照射されたときCIE色度値(x,y)のx値の範囲が0.50〜0.70、y値の範囲が0.25〜0.35の赤色光を放出できる。その中で、化学式(Y1−r−sGd)(V1−tPt)O:rEuで表示される赤色蛍光材料はCIE色度値(x,y)のx値の範囲が0.53〜0.68、y値の範囲が0.30〜0.34の赤色光を放出することができる。
【0019】
また、化学式が(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuで表示され、0.01≦r≦0.07、0.2≦s≦0.8、0<t<1の赤色蛍光材料はCIE色度値(x,y)のx値の範囲が0.65〜0.67、y値の範囲が0.31〜0.33の赤色光を放出することができる。この色飽和度は(Y,Gd)BO:EuのCIE色度値(0.6443,0.3557)よりも高い。
【0020】
赤色蛍光材料の一例を挙げると、化学式が(Y0.75Gd0.2)(V0.60.4)O:0.05Eu、即ち、(Y0.75 Eu0.05 Gd0.2)(V0.60.4)Oで表示され、147nmの紫外線を受けて励起するとき、そのCIE色度値は(0.6614,0.3286)であり、このCIE色度値が表示する色飽和度は同様に(Y,Gd)BO
:EuのCIE色度値(0.6443,0.3557)よりも高い。また、図2はrを0.05に、tを0.4に固定し、sを変更した比率によって製造される赤色光蛍光材料のCIE色度値を示す。
【0021】
上述の赤色蛍光材料は発光装置、プラズマテレビ、バックライトまたは照明灯具に使用することができ、この種の赤色蛍光材料はさらに高い発光強度および色飽和度を備える。
【0022】
本発明の赤色光蛍光材料は、紫外線が照射されたとき赤色光を放出する蛍光材料であって、その化学式は、(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuで表示され、0≦r≦0.5、0<s<1、0<t<1または0≦r≦0.1である。
【0023】
また、本発明の赤色蛍光材料(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuのYを元素Laまたは元素Gdに変更することができ、原材料の化学式(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuの変更後の赤色蛍光材料の化学式は(La1−r−sGds)(V1−t)O:rEuまたはGd1−r(V1−t)Oで表される。また、元素Vを元素P、元素Nbまたは元素Asに変更することができ、変更後の化学式は(Y1−r−sGd)PO:rEu、(Y1−r−sGd)(Nb1−tPt)O:rEu、(Y1−r−sGd)(As1−tPt)O:rEu、(La1−r−sGds)O:rEu、(La1−r−sGds)(Nb1−tPt)O4:rEu、(La1−r−sGds)(As1−tPt)O:rEu、Gd1−rPO:rEu、Gd1−r(Nb1−tPt)O:rEuまたはGd1−r(As 1−t )O:rEuで表される。上述の赤色光蛍光材料は正方晶系または正方晶系に類似する結晶構造を有し、真空紫外線が照射されたときCIE色度値(x,y)のx値の範囲が0.50〜0.70、y値の範囲が0.25〜0.35の赤色光を放出できる。その中で、化学式が(Y1−r−sGd)(V1−t)O4:rEuで表示される赤色蛍光材料はCIE色度値(x,y)のx値の範囲が0.53〜0.68、y値の範囲が0.30〜0.34の赤色光を放出できる。
【0024】
また、化学式が(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuで表示され、0.01≦r≦0.07、0.2≦s≦0.8、0<t<1赤色蛍光材料はCIE色度値(x,y)のx値の範囲が0.65〜0.67、y値の範囲が0.31〜0.33の赤色光を放出できる。この色飽和度は(Y,Gd)BO:EuのCIE色度値(0.6443,0.3557)よりも高い。
【0025】
赤色蛍光材料の一例を挙げると、化学式が(Y0.75Gd0.2 )(V0.60.4 )O0.05 Eu、即ち、(Y0.75Eu0.05Gd0.2)(V0.60.4 )Oであり、147nmの紫外線を受けて励起するとき、そのCIE色度値は(0.6614,0.3286)であり、このCIE色度値が表示する色飽和度は同様に(Y,Gd)BO:EuのCIE色度値(0.6443,0.3557)よりも高い。また、図2はrを0.05に、tを0.4に固定し、sを変更した比率によって製造される赤色光蛍光材料のCIE色度値を示す。
【0026】
上述のように、本発明は発光装置、プラズマテレビ、バックライトまたは照明灯具に使用することができる赤色蛍光材料を開示するものであり、この種の赤色蛍光材料はさらに高い発光強度および色飽和度を備える。
【0027】
以上の詳細な説明は、好適な実施例を挙げたものであり、本発明を制限するものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲における修飾および変更はすべて本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の赤色蛍光材料の製造方法を示すフロー図である。
【図2】rを0.05、tを0.4に固定し、sを変更した比率によって製造 される赤色蛍光材料のCIE色度値を示す図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
化学式(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuで表わされ、0≦r≦0.5、0<s<1、0<t<1であることを特徴とする真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料。
【請求項2】
0≦r≦0.1であることを特徴とする請求項1記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料。
【請求項3】
前記Yは、Y、LaまたはGdであることを特徴とする請求項1記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料。
【請求項4】
前記Vは、V、P、NbまたはAsであることを特徴とする請求項1記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料。
【請求項5】
前記赤色蛍光材料は、正方晶系または正方晶系に類似する結晶構造を有することを特徴とする請求項1記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料。
【請求項6】
前記赤色蛍光材料は、真空紫外線が照射されたとき、CIE色度値(x,y)のx値の範囲が0.50〜0.70、y値の範囲が0.25〜0.35の赤色光を放出することを特徴とする請求項1記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料。
【請求項7】
前記x値の範囲が、0.53〜0.68であることを特徴とする請求項6記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料。
【請求項8】
前記y値の範囲が、0.30〜0.34であることを特徴とする請求項6記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料。
【請求項9】
前記赤色蛍光材料は、発光装置、プラズマテレビ、バックライトまたは照明灯具に使用されることを特徴とする請求項1記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料。
【請求項10】
Y、Gd、V、P、OおよびEuの中の少なくとも一つの元素を含む多種材料を準備するステップと、
前記材料に溶剤を加えるステップと、
前記材料と溶剤とを均一に混合した後、磨砕するステップと、
磨砕後の前記材料と溶剤を高温炉の中に入れて焼結し、初期反応物が化学式(Y1−r−sGd)(V1−t)O:rEuで表示される赤色蛍光材料を得るステップとを含み、
0≦r≦0.5、0<s<1、0<t<1であることを特徴とする真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項11】
0≦r≦0.1であることを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項12】
前記材料は、少なくとも酸化イットリウム(Y)を含むことを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項13】
前記材料は、少なくとも酸化ガドリニウム(Gd)を含むことを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項14】
前記材料は、少なくとも酸化ユーロピウム(Eu)を含むことを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項15】
前記材料は、少なくともリン酸水素二アンモニウム((NH4)2HPO)を含むことを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項16】
前記材料は、少なくとも五酸化二バナジウム(V)を含むことを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項17】
前記溶剤は、硼酸(HBO)であることを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項18】
前記蛍光材料の焼結温度範囲は、1000℃〜1300℃であることを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項19】
前記Yは、Y、LaまたはGdであることを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項20】
前記Vは、V、P、NbまたはAsであることを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項21】
前記赤色蛍光材料は、正方晶系または正方晶系に類似する結晶構造を有することを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項22】
前記赤色蛍光材料は、真空紫外線が照射されたとき、CIE色度値(x,y)のx値の範囲が0.50〜0.70、y値の範囲が0.25〜0.35の赤色光を放出することを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項23】
前記x値の範囲が、0.53〜0.68であることを特徴とする請求項22記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項24】
前記y値の範囲が、0.30〜0.34であることを特徴とする請求項22記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。
【請求項25】
前記赤色蛍光材料は、発光装置、プラズマテレビ、バックライトまたは照明灯具に使用されることを特徴とする請求項10記載の真空紫外線を励起光とする赤色蛍光材料の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2007−197661(P2007−197661A)
【公開日】平成19年8月9日(2007.8.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−227477(P2006−227477)
【出願日】平成18年8月24日(2006.8.24)
【出願人】(503077109)国立交通大学 (34)
【Fターム(参考)】