説明

蛍光体及びそれを使用した発光素子

【課題】高い発光効率と発光色の良い希土類ホウ酸塩系蛍光体を提供する。
【解決手段】組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5,MまたはMのいずれも希土類元素の中から選ばれる少なくとも一種、Mはイオン半径がMより小さい3価イオンの中から選ばれる少なくとも一種、Mはイオン半径がBより大きい4価イオンの中から選ばれる少なくとも一種)から構成されている、蛍光体である。Mは希土類元素、In,Pd,Sb,Ti,As,Al,Gaの中から選ばれる少なくとも一種、MはSi,Ge,Ti,Mo,W,Pt,Zrの中から選ばれる少なくとも一種からなるものであってもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光効率と発光色を改善した新規な蛍光体及びそれを使用した発光素子に関する。
更に詳しくは希ガス放電を用いたプラズマディスプレイパネル(PDP)または水銀フリーランプ(MFL)等の使用に好適な蛍光体であって、発光効率と発光色を改善した新規な蛍光体及びそれを使用した発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、大型ディスプレイ(画像表示装置)としてPDPが普及しつつあり、環境に優しいMFLは注目されている。現在、PDPまたはMFL用赤色蛍光体として主に開発されているのは希土類ホウ酸塩赤色蛍光体であり、青色蛍光体及び緑色蛍光体と組み合わせて用いられる。この希土類ホウ酸塩赤色蛍光体として、現在、(Y,Gd)BO:Eu3+が用いられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、この希土類ホウ酸塩赤色蛍光体について更なる発光効率の向上が求められており、PDP用の場合は色純度が悪いという大きな問題があった。それは強い発光ピークが592nmにあり、オレンジ色の発光となっているためである。
【0004】
(Y,Gd)BO:Eu3+赤色蛍光体は発光センターEu3+のf-f遷移()により複数の線状発光ピークが観察される。オレンジ色の592nm発光は磁気双極子遷移である遷移が結晶場の対称性にあまり依存せず、(Y,Gd)BO:Eu3+において強く観察される。よって、(Y,Gd)BO:Eu3+の色純度の改善は理論的に難しいのである。
【0005】
従って、実用上、赤色蛍光体の色純度改善の対策として、Y(P,V)O:Eu3+などのような蛍光体が開発されたが、発光輝度が(Y,Gd)BO:Eu3+に及ばず、(Y,Gd)BO:Eu3+の色純度の改善が求められている。
【0006】
本発明者は、希土類ホウ酸塩系蛍光体において、現在使用されている(Y,Gd)BO:Eu3+より組成を変化させることで、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5または0<x<0.5,y=0,0<z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩系蛍光体の発光効率の向上と色純度の改善の可能性を見出した。
【0007】
本発明は、このような知見に基づいて導き出されたものであり、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5または0<x<0.5,y=0,0<z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とするPDPまたはMFL等に使用する蛍光体を提供する。
【0008】
(発明の目的)
本発明の目的は、高い発光効率と発光色の良い希土類ホウ酸塩系蛍光体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記蛍光体を使用した発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために講じた本発明の手段は次のとおりである。
本発明は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5,MまたはMのいずれも希土類元素の中から選ばれる少なくとも一種、Mはイオン半径がMより小さい3価イオンの中から選ばれる少なくとも一種、Mはイオン半径がBより大きい4価イオンの中から選ばれる少なくとも一種)から構成されている、蛍光体である。
【0010】
上記蛍光体において、Mは希土類元素,In,Pd,Sb,Ti,As,Al,Gaの中から選ばれる少なくとも一種、MはSi,Ge,Ti,Mo,W,Pt,Zrの中から選ばれる少なくとも一種からなるものであってもよい。
【0011】
また上記蛍光体において、MはY,La,Gd,Luの中から選ばれる少なくとも一種、MはCe,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Dy,Er,Ybの中から選ばれる少なくとも一種、MはSc,In,Pd,Ti,Al,Gaの中から選ばれる少なくとも一種、MはSi,Geの中から選ばれる少なくとも一種からなるものであってもよい。
【0012】
本発明は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5,MまたはMのいずれも希土類元素の中から選ばれる少なくとも一種、Mは2価イオンの中から選ばれる少なくとも一種、Mはイオン半径がBより大きい4価イオンの中から選ばれる少なくとも一種)から構成されている、蛍光体である。
【0013】
上記蛍光体において、MはBa,Pb,Sr,Ca,Pd,Pt,Mn,Zn,Mgの中から選ばれる少なくとも一種、MはSi,Ge,Ti,Mo,W,Pt,Zrの中から選ばれる少なくとも一種からなるものであってもよい。
【0014】
また上記蛍光体において、MはY,La,Gd,Luの中から選ばれる少なくとも一種、MはCe,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Dy,Er,Ybの中から選ばれる少なくとも一種、MはBa,Sr,Ca,Pd,Pt,Zn,Mgの中から選ばれる少なくとも一種、MはSi,Geの中から選ばれる少なくとも一種からなるものであってもよい。
【0015】
本発明は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,y=0,0<z<0.5,MまたはMのいずれも希土類元素の中から選ばれる少なくとも一種、MはB以外の3価イオンである希土類元素、In,Pd,Sb,Ti,As,Al,Gaの中から選ばれる少なくとも一種)から構成されている、蛍光体である。
【0016】
上記蛍光体において、MはY,La,Gd,Luの中から選ばれる少なくとも一種、MはCe,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Dy,Er,Ybの中から選ばれる少なくとも一種、MはAl,Gaの中から選ばれる少なくとも一種からなるものであってもよい。
【0017】
更に本発明は、上記したいずれかに記載の蛍光体を使用した発光素子である。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、高い発光効率と発光色の良い希土類ホウ酸塩系蛍光体が得られる。また、上記蛍光体を使用した発光素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5または0<x<0.5,y=0,0<z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とする。
【0020】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5または0<x<0.5,y=0,0<z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とし、Mは母体とする主な元素で、少なくとも一種の希土類元素で構成される。
【0021】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5または0<x<0.5,y=0,0<z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とし、Mは発光センターで、少なくとも一種の希土類元素で構成される。
【0022】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,y=0,0<z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とし、MまたはMのいずれも希土類元素の中から選ばれる少なくとも一種、MはB以外の3価イオンである希土類元素、In,Pd,Sb,Ti,As,Al,Gaの中から選ばれる少なくとも一種で構成される。
【0023】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とし、MはMを置換する元素で、発光効率の向上や色純度の改善に寄与する。
【0024】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とし、MはMよりイオン半径の小さい3価の希土類元素、In,Pd,Sb,Ti,As,Al,Gaの中から選ばれる少なくとも一種で構成される。
【0025】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とし、MはBa,Pb,Sr,Ca,Pd,Pt,Mn,Zn,Mgの中から選ばれる少なくとも一種の2価イオンで構成される。
【0026】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とし、MはBa,Pb,Sr,Ca,Pd,Pt,Mn,Zn,Mgの中から選ばれる少なくとも一種の2価イオンで構成されたときに、チャージバランスを維持するために4価のSiまたはGeイオンを同時にドープしてもよい。
【0027】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とし、MはBを置換する元素で、Si,Ge,Ti,Mo,W,Pt,Zrの中から選ばれる少なくとも一種で構成される。
【0028】
本発明の蛍光体は、組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5)で表される希土類ホウ酸塩から構成されていることを特徴とし、MはBa,Pb,Sr,Ca,Pd,Pt,Mn,Zn,Mgの中から選ばれる少なくとも一種の2価イオンで構成されたときに、チャージバランスを維持するために4価のMイオンを同時にドープしてもよい。
【0029】
本発明の蛍光体は、各金属の原料(一般には、酸化物、炭酸塩、または水酸化物として)を所定の組成により配合し、または必要に応じて反応促進剤を添加し混合した後、焼成することによって得られる。また、公知の一般的な方法で焼成してもよい。
【0030】
本発明の蛍光体は、各金属の原料(一般には、酸化物、炭酸塩、または水酸化物として)を所定の組成により配合し、または必要に応じてホウ酸を過剰添加し混合した後、焼成することによって得られる。
【0031】
本発明の特徴を更に明らかにするため、以下に実施例を示すが、本発明はこの実施例によって制限されるものではない。
【実施例】
【0032】
図1は本発明に係る蛍光体の各実施例と比較例1の発光スペクトルを示したグラフ(室温における真空紫外線励起)である。
【0033】
[実施例1]
0.21 mol
Gd 0.20 mol
Eu 0.03 mol
Al 0.06 mol
BO 1.0 mol
【0034】
上記の組成の原料を混合した後、焼成(温度1200℃で3時間)、粉砕、分級、乾燥を行い、(Y0.42Gd0.40Al0.12)BO:Eu0.06なる組成式で表される3価のEu付活赤色発光希土類ホウ酸塩蛍光体を得た。比較のため、通常組成(Y0.54Gd0.40)BO:Eu0.06の蛍光体(比較例1)を同条件で同時に作製した。
【0035】
得られた蛍光体と通常組成の希土類ホウ酸塩蛍光体(Y0.54Gd0.40)BO:Eu0.06を真空紫外線光源(147nm)で照射し、発光強度及び発光色を測定した。発光スペクトルを図1に、発光特性を下記表1に示す。
【0036】
【表1】

【0037】
比較例1に比べ、実施例1では発光輝度が16%向上され、611nmの発光が強くなり、発光の色純度が改善された。
【0038】
[実施例2]
実施例1に記載の方法と同様の方法により、(Y0.42Gd0.40Mg0.12)BO:Eu0.06なる組成式で表される3価のEu付活赤色発光希土類ホウ酸塩蛍光体を得た。真空紫外線(147nm)励起の発光スペクトルを図1に、発光特性を上記表1に示す。比較例1に比べ、実施例2では発光輝度が6%向上され、611nmの発光が強くなり、発光の色純度が改善された。
【0039】
[実施例3]
実施例1に記載の方法と同様の方法により、(Y0.42Gd0.40Mg0.12)(B0.88Si0.12)O:Eu0.06なる組成式で表される3価のEu付活赤色発光希土類ホウ酸塩蛍光体を得た。真空紫外線(147nm)励起の発光スペクトルを図1に、発光特性を上記表1に示す。比較例1に比べ、実施例3では発光輝度が11%向上され、611nmの発光が強くなり、発光の色純度が改善された。
【0040】
本明細書及び特許請求の範囲で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書及び特許請求の範囲に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明に係る蛍光体の各実施例と比較例1の発光スペクトルを示したグラフ(室温における真空紫外線励起)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5,MまたはMのいずれも希土類元素の中から選ばれる少なくとも一種、Mはイオン半径がMより小さい3価イオンの中から選ばれる少なくとも一種、Mはイオン半径がBより大きい4価イオンの中から選ばれる少なくとも一種)から構成されている、
蛍光体。
【請求項2】
組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,0<y<0.5,0≦z<0.5,MまたはMのいずれも希土類元素の中から選ばれる少なくとも一種、Mは2価イオンの中から選ばれる少なくとも一種、Mはイオン半径がBより大きい4価イオンの中から選ばれる少なくとも一種)から構成されている、
蛍光体。
【請求項3】
組成式(M1−x−y)(B1−z)Oで表されるホウ酸塩(0<x<0.5,y=0,0<z<0.5,MまたはMのいずれも希土類元素の中から選ばれる少なくとも一種、MはB以外の3価イオンである希土類元素、In,Pd,Sb,Ti,As,Al,Gaの中から選ばれる少なくとも一種)から構成されている、
蛍光体。
【請求項4】
は希土類元素、In,Pd,Sb,Ti,As,Al,Gaの中から選ばれる少なくとも一種、MはSi,Ge,Ti,Mo,W,Pt,Zrの中から選ばれる少なくとも一種からなる、
請求項1記載の蛍光体。
【請求項5】
はBa,Pb,Sr,Ca,Pd,Pt,Mn,Zn,Mgの中から選ばれる少なくとも一種、MはSi,Ge,Ti,Mo,W,Pt,Zrの中から選ばれる少なくとも一種からなる、
請求項2記載の蛍光体。
【請求項6】
MはY,La,Gd,Luの中から選ばれる少なくとも一種、MはCe,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Dy,Er,Ybの中から選ばれる少なくとも一種、MはSc,In,Pd,Ti,Al,Gaの中から選ばれる少なくとも一種、MはSi,Geの中から選ばれる少なくとも一種からなる、
請求項1記載の蛍光体。
【請求項7】
MはY,La,Gd,Luの中から選ばれる少なくとも一種、MはCe,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Dy,Er,Ybの中から選ばれる少なくとも一種、MはBa,Sr,Ca,Pd,Pt,Zn,Mgの中から選ばれる少なくとも一種、MはSi,Geの中から選ばれる少なくとも一種からなる、
請求項2記載の蛍光体。
【請求項8】
MはY,La,Gd,Luの中から選ばれる少なくとも一種、MはCe,Pr,Nd,Sm,Eu,Tb,Dy,Er,Ybの中から選ばれる少なくとも一種、MはAl,Gaの中から選ばれる少なくとも一種からなる、
請求項3記載の蛍光体。
【請求項9】
請求項1ないし8のいずれかに記載の蛍光体を使用した、
発光素子。

【図1】
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【公開番号】特開2008−163255(P2008−163255A)
【公開日】平成20年7月17日(2008.7.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−356172(P2006−356172)
【出願日】平成18年12月28日(2006.12.28)
【出願人】(000207089)大電株式会社 (67)
【Fターム(参考)】