説明

高CRIエレクトロルミネセンスランプ

【課題】高CRIのエレクトロルミネセンスランプを提供する。
【解決手段】エレクトロルミネセンス蛍光体とユーロピウム活性化アルカリ土類金属珪素窒化物蛍光体との混合物からなる蛍光体ブレンドであって、該エレクトロルミネセンス蛍光体が青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体又はこれらの組合せから選ばれる蛍光体ブレンドを使用して、高い演色指数(CRI)を有するエレクトロルミネセンスランプを作成することができる。好ましくは、該ランプは、少なくとも約75、更に好ましくは少なくとも約80のCRIを示す。好ましいブレンドは、約10重量%〜約20重量%のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、一般的にはエレクトロルミネセンスランプ及び蛍光体に関し、更に詳しくは白色光を発生させるためのエレクトロルミネセンスランプに関する。
【背景技術】
【0002】
エレクトロルミネセンス(EL)は、電界励起下での光の放出である。このメカニズムに基づいて、ELランプは、消費者用電子製品、例えばセル式電話及び携帯型コンピューター装置に対する需要が増大しつつあるために、フラットパネルディスプレーの分野において数多くの用途を見出しつつある。また、ELランプは、見る角度に無関係に均一な光の放出を与え、機械的衝撃及び振動に対して敏感ではない。それらは、50〜1000Hzの周波数で約100〜300V(ピーク対ピーク)のAC電圧を発生するインバーターを使用することによって、1.5〜9ボルトで容易にDC駆動することができる。
【0003】
二つの主要なELランプの構成が薄手フィルム及び厚手フィルムと一般に称される。薄手フィルムELランプは、CVDのような蒸着技術を使用して、ガラス支持体上に誘電性物質、蛍光体及び導電性酸化物の薄層を交互に付着させることによって作成される。厚手フィルムランプは、粉末状材料を樹脂質材料に懸濁させ、次いで、慣用のスクリーン印刷技術を使用してこれらの材料をプラスチックフィルムに層状に塗布することによって作成される。従って、厚手フィルムELランプは薄く、柔軟で且つ頑丈であることができ、これによってそれらを広範囲の照明用途に好適なものとしている。
【0004】
厚手フィルムELランプのために入手できる蛍光体は、種々の活性剤、例えば、Cu、Au、Ag、Mn、Br、I及びClをドープしてある硫化亜鉛から主としてなる。これらの蛍光体の例が、米国特許第5,009,808号、同5,702,643号、同6,090,311号及び同5,643,496号に記載されている。商用のEL蛍光体の例には、青色発光ZnS:Cu蛍光体であるOSRAM SYLVANIA タイプ813、青色−緑色発光ZnS:Cu,Cl蛍光体であるOSRAM SYLVANIA タイプ723、黄色−オレンジ色発光ZnS:Cu,Mn蛍光体であるOSRAM SYLVANIA タイプ523がある。典型的には、EL蛍光体の個々の粒子は、それらの水分誘発分解抵抗性を向上させるために無機被覆により包封される。このような被覆の例が、米国特許第5,220,243号、同5,244,750号、同6,309,700号及び同6,064,150号に記載されている。
【0005】
ビジュアルサイン及びバックライティングを伴うマルチカラー情報表示ディスプレーのためには、高い演色指数(CRI)で白色光を発生させ得ることが重要である。しかし、最も明るく輝くエレクトロルミネセンス蛍光体は、青色〜緑色スペクトル領域で約400nm〜約550nmの波長で主に発光する。このことは、ELランプで高いCRIの白色発光を得るのを困難にさせる。何故ならば、特に、厚手フィルムELランプのための満足できる赤色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がまだ開発されねばならなかったからである。現在、二つの最も流行している白色発光EL技術は、(1)青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体をローダミン染料と結合すること、(2)青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体をオレンジ色発光ZnS:Cu,Mnエレクトロルミネセンス蛍光体と配合することを伴う。第一の場合には、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体とローダミン染料との結合は、約79のCRIを示し且つ約0.27のx色度座標及び約0.34のy色度座標を有するランプを生じさせることができる。しかし、ローダミン染料は、点灯してないランプに、ビジュアルサイン用途にとって望ましいものとさせない望ましくないピンク色を与える。第二の場合には、配合されたEL蛍光体は、約0.34のx色度座標及び約0.38のy色度座標で約69に過ぎないCRIを生じる。更に、2種の異なった蛍光体が使用されるために、蛍光体の輝度が異なった時間で低下するので、ランプの寿命期間中に色のシフトがあるという問題が生じ得る。
【0006】
中国特許公開No.CN1340590Aは、青色−及び青色−緑色発光EL蛍光体をセリウム活性化イットリウムアルミニウムガーネット蛍光体Y3Al512:Ce,(YAG:Ce)と混合することを記載する。このYAG:Ce蛍光体は、青色−及び青色−緑色発光EL蛍光体により放出される波長によって励起される光ルミネセンス蛍光体である。YAG:Ce蛍光体からの黄色発光がEL蛍光体からの青色−又は青色−緑色発光と一緒になって白色光を作り出す。しかし、この組合せによって放出された白色光は、重要な赤色成分を欠いており、結果として約70よりも小さいCRIを有する。
【特許文献1】米国特許第5,009,808号明細書
【特許文献2】米国特許第5,702,643号明細書
【特許文献3】米国特許第6,090,311号明細書
【特許文献4】米国特許第5,643,496号明細書
【特許文献5】米国特許第5,220,243号明細書
【特許文献6】米国特許第5,244,750号明細書
【特許文献7】米国特許第6,309,700号明細書
【特許文献8】米国特許第6,064,150号明細書
【特許文献9】中国特許公開No.CN1340590A公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従って、本発明の目的は、従来技術の欠点を取り除くことである。
【0008】
本発明の他の目的は、高いCRIを有する白色発光エレクトロルミネセンスランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
ここに、青色−及び青色−緑色発光EL蛍光体をユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体と結合させることによって高いCRIを有するエレクトロルミネセンスランプが製造できることが見出された。好ましくは、青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体は約400nm〜約470nmで発光し、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体は約470nm〜約550nmで発光する。ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体は、約200nm〜約500nmの波長で励起され且つ黄色〜赤色スペクトル領域で発光し、最大発光が約600nm〜約680nmの波長である光ルミネセンス物質である。
【0010】
一具体例では、ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体は、式:MxSiyz:Eu(ここで、MはCa、Sr及びBaから選ばれ、z=2x/3+4y/3である。)により表わすことができる。このようなアルカリ土金属珪素窒化物蛍光体は、米国特許第6,682,663号及び同6,649,946号(これらの特許は、引用することによってここに含めるものとする。)に記載されている。好ましい具体例では、アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体は、式:M2Si58:Eu(ここで、MはCa、Sr及びBaから選ばれる。)により表わされる。更に好ましい蛍光体は、Ca2Si58:Euである。他の具体例では、アルカリ土金属蛍光体は、MSi710:Eu(ここで、MはCa、Sr及びBaから選ばれる。)により表わされる。好ましくは、Euの濃度は、アルカリ土金属イオンと比べて、1〜10原子%である。
【0011】
エレクトロルミネセンスランプにおいて一緒に結合させたときに、エレクトロルミネセンス蛍光体と光ルミネセンス蛍光体からの発光は、高いCRIを有する白色光を発生するように協力する。好ましくは、該ランプは、少なくとも約75のCRIを示す。更に好ましくは、このCRIは少なくとも約80である。好ましいブレンドは、エレクトロルミネセンス蛍光体及び約10重量%〜約20重量%のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有し、この場合にエレクトロルミネセンス蛍光体は青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体又はこれらの混合物から選ばれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明をその他の目的、利点及び能力と共により良く理解するために、以下に説明する開示及び請求の範囲を図面と結び付けて参照されたい。
【0013】
図1を参照するに、本発明に従う厚手フィルムエレクトロルミネセンスランプ2が示される。ランプ2は、二つの誘電体層20及び22を有する。プラスチックフィルム12bの上に被覆されたアルミニウム又はグラファイトのような第一導体4がランプ2の第一電極を形成するが、第二プラスチックフィルム12a上に被覆された酸化錫インジウムのような透明導体6の薄層が第二電極を形成している。二つの導電性電極4と6の間に挟まれているのが誘電性物質14の二つの層20及び22であって、該誘電性物質は例えばシアノエチルセルロース又はシアノエチルでんぷんであることができる。第一電極4と隣接するのは、強誘電性物質10、好ましくはチタン酸バリウムの粒子が埋封されている誘電性物質14の層である。第二電極6に隣接するのは、青色又は青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体8の粒子及びユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体7の粒子が埋封されている誘電性物質14の層である。
【0014】
いくつかの蛍光体:OSRAM SYLVANIA タイプ813青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、OSRAM SYLVANIA タイプ723青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、セリウム活性化イットリウムアルミニウムガーネット(YAG:Ce)蛍光体及びOSRAM タイプL350Ca2Si58:Eu蛍光体の発光スペクトルを図2において比較する。Ca2Si58:Eu蛍光体の最大発光は、約530nmのYAG:Ce蛍光体の最大発光よりも有意に高い約600nmで起こる。更に、Ca2Si58:Eu蛍光体の発光は、約680nmまで拡がる。
【0015】
Ca2Si58:Eu蛍光体と青色及び青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体とのブレンドを含有するように作ったエレクトロルミネセンスランプは、約75よりも大きいCRI値を生じさせることができる。これに対して、同じエレクトロルミネセンス蛍光体とYAG:Ceとのブレンドを含有するように作ったランプは、70よりも小さいCRI値を生じさせ得るに過ぎない。特に、表1は、このような組合せから得ることができるCRI値の計算された範囲を与える。
【0016】
【表1】

【0017】
図3は、青色発光(813)及び青色−緑色発光(723)エレクトロルミネセンス蛍光体とYAG:Ce蛍光体とのブレンド(それぞれ曲線21及び22)並びにCa2Si58:Eu(L350)蛍光体とのブレンド(それぞれ曲線31及び32)について得ることができるCIEのx色度座標及びy色度座標の範囲を示す。L350蛍光体とのブレンド31及び32についての曲線は、YAG:Ce蛍光体を含有するブレンド21及び22についての相当する曲線よりも黒体(Black Body)曲線の近くにあり、また昼光(Daylight)(0.333、0.333)、クールホワイト(Cool White)(0.380、0.380)及びウオームホワイト(Warm White)(0.440、0.400)についての白色点に近くにある。(本明細書でいうx及びy色度座標は、1931年の国際照明委員会(CIE)標準オブザーバー(2°)についていう。)
【0018】
約10重量%〜約20重量%のL350蛍光体を含有するブレンドにより約85のCRIを得ることができる。このようなブレンドについての色度座標は、x値については約0.29〜約0.39及びy値については約0.35〜約0.39の範囲にある。表2は、20重量%のエレクトロルミネセンス蛍光体、YAG:Ce(OSRAM SYLVANIA タイプ251)及びCa2Si58:Eu(L350)を含有するブレンドから作成したいくつかのELランプからのデータを比較する。
【0019】
【表2】

【0020】
現時点で本発明の好ましい具体例と見なされるものを示し説明したが、種々の変更及び修正を本発明の範囲から離れることなくなし得ることは当業者には明かである。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に従う厚手フィルムエレクトロルミネセンスランプの横断面図である。
【図2】2種のエレクトロルミネセンス蛍光体、YAG:Ce蛍光体及びユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体の発光スペクトルの比較を示すグラフである。
【図3】種々の蛍光体の組合せにより得ることができる色度点を例示するCIEによるx及びy色度図である。
【符号の説明】
【0022】
2 ランプ
4 第一電極
6 第二電極
8 エレクトロルミネセンス蛍光体
10 強誘電性物質
12a 第二プラスチックフィルム
12b プラスチックフィルム
14 誘電性物質
20,22 誘電体層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
エレクトロルミネセンス蛍光体とユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体との混合物からなる蛍光体ブレンドを含有するエレクトロルミネセンスランプであって、該エレクトロルミネセンス蛍光体が青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体又はこれらの組合せから選ばれるエレクトロルミネセンスランプ。
【請求項2】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が式:MxSiyz:Eu(ここで、MはCa、Sr及びBaから選ばれ、z=2x/3+4y/3である。)により表わされる請求項1に記載のランプ。
【請求項3】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が式:M2Si58:Eu(ここで、MはCa、Sr及びBaから選ばれる。)により表わされる請求項1に記載のランプ。
【請求項4】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がMSi710:Eu(ここで、MはCa、Sr及びBaから選ばれる。)により表わされる請求項1に記載のランプ。
【請求項5】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がCa2Si58:Euである請求1に項記載のランプ。
【請求項6】
該ブレンドが約10重量%〜約20重量%のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有する請求項1に記載のランプ。
【請求項7】
青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がZnS:Cuであり、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がZnS:Cu,Clである請求項1に記載のランプ。
【請求項8】
青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体が約400nm〜約470nmの波長で発光し、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体が約470nm〜約550nmの波長で発光する請求項1に記載のランプ。
【請求項9】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が約200nm〜約500nmの波長で励起され、約600nm〜約680nmの波長で最大発光を示す請求項8に記載のランプ。
【請求項10】
少なくとも約75のCRIを示す請求項1に記載のランプ。
【請求項11】
少なくとも約80のCRIを示す請求項1に記載のランプ。
【請求項12】
少なくとも約85のCRIを示す請求項5に記載のランプ。
【請求項13】
約0.29〜約0.39のx色度座標及び約0.35〜約0.39のy色度座標を示す請求項1に記載のランプ。
【請求項14】
該ブレンドが約10重量%〜約20重量%のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有する請求項13に記載のランプ。
【請求項15】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がCa2Si58:Euである請求14に項記載のランプ。
【請求項16】
ユーロピウム濃度がアルカリ土金属イオンと比べて1〜10原子%である請求項2に記載のランプ。
【請求項17】
エレクトロルミネセンス蛍光体とユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体との混合物からなる蛍光体のブレンドであって、該エレクトロルミネセンス蛍光体が青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体又はこれらの組合せから選ばれる蛍光体ブレンド。
【請求項18】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が式:MxSiyz:Eu(ここで、MはCa、Sr及びBaから選ばれ、z=2x/3+4y/3である。)により表わされる請求項17に記載の蛍光体ブレンド。
【請求項19】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が式:M2Si58:Eu(ここで、MはCa、Sr及びBaから選ばれる。)により表わされる請求項17に記載の蛍光体ブレンド。
【請求項20】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がMSi710:Eu(ここで、MはCa、Sr及びBaから選ばれる。)により表わされる請求項17に記載の蛍光体ブレンド。
【請求項21】
ユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体がCa2Si58:Euである請求17に項記載の蛍光体ブレンド。
【請求項22】
約10重量%〜約20重量%のユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体を含有する請求項17に記載の蛍光体ブレンド。
【請求項23】
青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がZnS:Cuであり、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体がZnS:Cu,Clである請求項18に記載の蛍光体ブレンド。
【請求項24】
青色発光エレクトロルミネセンス蛍光体が約400nm〜約470nmの波長で発光し、青色−緑色発光エレクトロルミネセンス蛍光体が約470nm〜約550nmの波長で発光し、そしてユーロピウム活性化アルカリ土金属珪素窒化物蛍光体が約200nm〜約500nmの波長で励起され、約600nm〜約680nmの波長で最大発光を示す請求項17に記載の蛍光体ブレンド。
【請求項25】
ユーロピウム濃度がアルカリ土金属イオンと比べて1〜10原子%である請求項18に記載の蛍光体ブレンド。
【請求項26】
エレクトロルミネセンス蛍光体とCa2Si58:Eu蛍光体との混合物からなる蛍光体ブレンドであって、該エレクトロルミネセンス蛍光体が青色発光ZnS:Cu蛍光体、青色−緑色発光ZnS:Cu,Cl蛍光体又はそれらの組合せから選ばれる蛍光体ブレンド。
【請求項27】
ユーロピウム濃度がアルカリ土金属イオンと比べて1〜10原子%である請求項26に記載の蛍光体ブレンド。
【請求項28】
約10重量%〜約20重量%のCa2Si58:Eu蛍光体を含有する請求項26に記載の蛍光体ブレンド。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2006−108090(P2006−108090A)
【公開日】平成18年4月20日(2006.4.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−281971(P2005−281971)
【出願日】平成17年9月28日(2005.9.28)
【出願人】(394001685)オスラム・シルバニア・インコーポレイテッド (68)
【Fターム(参考)】