(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5700306
(24)【登録日】2015年2月27日
(45)【発行日】2015年4月15日
(54)【発明の名称】緑色発光材料およびその調製方法
(51)【国際特許分類】
C09K 11/79 20060101AFI20150326BHJP
C09K 11/08 20060101ALI20150326BHJP
【FI】
C09K11/79CPR
C09K11/08 B
【請求項の数】10
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2012-513441(P2012-513441)
(86)(22)【出願日】2009年6月4日
(65)【公表番号】特表2012-528902(P2012-528902A)
(43)【公表日】2012年11月15日
(86)【国際出願番号】CN2009072123
(87)【国際公開番号】WO2010139117
(87)【国際公開日】20101209
【審査請求日】2012年3月30日
(73)【特許権者】
【識別番号】512226860
【氏名又は名称】▲海▼洋王照明科技股▲ふん▼有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】100091683
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】ショウ,ミンジー
(72)【発明者】
【氏名】マ,ウェンボー
(72)【発明者】
【氏名】シ,ゾプ
【審査官】
馬籠 朋広
(56)【参考文献】
【文献】
中国特許出願公開第101033398(CN,A)
【文献】
“A novel green-emitting VUV phosphor Na3YSi3O9:Tb3”,Material Letters,2008年,Vol.62(2008), pp.846-848
【文献】
“Multifunctional Sodium Lanthanide Silicates: From Blue Emitters and Infrared S-Band Amplifiers to X-ray Phosphors”,Advanced Materials,2003年,Vol.15(2006), No.12, pp.980-985
【文献】
“Unusual full-colour phosphor: Na3LnSi3O9”,Optical Materials,2006年,Vol.28(2006), pp.582-586
【文献】
“Photoluminescence of lanthanide NASICONs: Na5LnSi4O12, Ln=Eu, Tb”,J. Mater. Chem.,2006年,Vol16(2006), pp.3139-3144
【文献】
“Luminescent-Technique Study on the Structure of Cation Subsystem in the Ionic Conductor Na5RESi4O12(RE is a Rare-earth Cation Tb3+, Ho3+, Er3+, Gd3+, Eu3+)”,Russian Journal of Electrochemistry,2009年 5月,Vol.45(2009), No.5, pp.531-546
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09K 11/00−11/89
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
M5Y1−XTbXSi4O12の構造の化合物であり、式中、xの値は0<x<1であり、MはNa、K、Liのうちの一種類である、陰極線での励起により緑色光を出射することを特徴とする緑色発光材料。
【請求項2】
xの値が0.1≦x≦0.6である、ことを特徴とする請求項1に記載の緑色発光材料。
【請求項3】
M5Y1−XTbXSi4O12の構造の化合物であり、式中、xの値は0<x<1であり、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、前記Y元素がGd、Sc、Lu、Laのうちの一種類により一部または全てが置換される、陰極線での励起により緑色光を出射することを特徴とする緑色発光材料。
【請求項4】
xの値が0.1≦x≦0.6である、ことを特徴とする請求項3に記載の緑色発光材料。
【請求項5】
請求項1に記載した緑色発光材料を調製する方法であって、
(1)、Y3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Tb3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、M+のケイ酸塩およびSiO2を原料とし、化学式M5Y1−XTbXSi4O12のうちの各元素の間のモル比により原料を計量するものであり、このうち、0<x<1、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、
(2)、工程(1)にてY3+、Tb3+の各種イオンの酸化物、炭酸塩またはシュウ酸塩を原料として選択するとき、これを塩酸または硝酸で溶解させて溶液を作製し、Y3+、Tb3+の塩化物または硝酸塩を原料として選択するとき、これを直接水に加えて溶解させて溶液を作製し、
(3)、M+のケイ酸塩を水に溶解させて、撹拌中にSiO2を加えた後、撹拌中に工程(2)の溶液をゆっくりと加えて、引き続き0.5〜1.5h撹拌して、コロイド溶液を得て、コロイド溶液を100〜150℃にて4〜24h加熱して乾燥ゲルを得て、
(4)、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、60〜1000℃/hの温度上昇速度で900〜1200℃にまで加熱して、4〜20h恒温か焼することで、緑色発光材料を得る、
または、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、周波数が2450MHzで、電力が500〜1000Wのマイクロ波中で5〜30min反応させることで、緑色発光材料を得る、工程を含む、
陰極線での励起により緑色光を出射することを特徴とする緑色発光材料の調製方法。
【請求項6】
前記工程(4)において、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、300〜800℃/hの温度上昇速度で1000〜1150℃にまで加熱して、6〜15h恒温か焼することで、緑色発光材料を得る、ことを特徴とする請求項5に記載の緑色発光材料の調製方法。
【請求項7】
請求項3に記載した緑色発光材料を調製する方法であって、
(1)、M+のケイ酸塩、Y3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Tb3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類およびSiO2を原料とし、化学式M5Y1−XTbXSi4O12のうちの各元素の間のモル比により原料を計量するものであり、このうち、0<x<1、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、
(2)、工程(1)にてY3+、Tb3+の各種イオンの酸化物、炭酸塩またはシュウ酸塩を原料として選択するとき、これを塩酸または硝酸で溶解させて溶液を作製し、Y3+、Tb3+の塩化物または硝酸塩を原料として選択するとき、これを直接水に加えて溶解させて溶液を作製し、
(3)、M+のケイ酸塩を水に溶解させて、撹拌中にSiO2を加えた後、撹拌中に工程(2)の溶液をゆっくりと加えて、引き続き0.5〜1.5h撹拌して、コロイド溶液を得て、コロイド溶液を100〜150℃にて4〜24h加熱して乾燥ゲルを得て、
(4)、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、60〜1000℃/hの温度上昇速度で900〜1200℃にまで加熱して、4〜20h恒温か焼することで、緑色発光材料を得る、
または、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、周波数が2450MHzで、電力が500〜1000Wのマイクロ波中で5〜30min反応させることで、緑色発光材料を得る、工程を含み、
前記工程(1)、(2)におけるY3+はGd3+、Sc3+、Lu3+、La3+のうちの一種類で一部または全てで置換される、
陰極線での励起により緑色光を出射する、ことを特徴とする緑色発光材料の調製方法。
【請求項8】
前記工程(4)において、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、300〜800℃/hの温度上昇速度で1000〜1150℃にまで加熱して、6〜15h恒温か焼することで、緑色発光材料を得る、ことを特徴とする請求項7に記載の緑色発光材料の調製方法。
【請求項9】
請求項1に記載した緑色発光材料を調製する方法であって、
(1)、M+の炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Y3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Tb3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類およびSiO2を原料とし、化学式M5Y1−XTbXSi4O12のうちの各元素の間のモル比により原料を計量するものであり、このうち、0<x<1、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、
(2)、原料を均一に粉砕し、1000〜1200℃で4〜20h焼結して得られた生成物を室温にまで冷却して、緑色発光材料を得る、工程を含む、
陰極線での励起により緑色光を出射する、ことを特徴とする緑色発光材料の調製方法。
【請求項10】
請求項3に記載した緑色発光材料を調製する方法であって、
(1)、M+の炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Y3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Tb3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類およびSiO2を原料とし、化学式M5Y1−XTbXSi4O12のうちの各元素の間のモル比により原料を計量するものであり、このうち、0<x<1、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、前記Y3+はGd3+、Sc3+、Lu3+、La3+のうちの一種類で一部または全てが置換され、
(2)、原料を均一に粉砕し、1000〜1200℃で4〜20h焼結して得られた生成物を室温にまで冷却して、緑色発光材料を得る、工程を含む、
陰極線での励起により緑色光を出射する、ことを特徴とする緑色発光材料の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は発光材料およびその調製方法に関し、とりわけ緑色発光材料およびその調製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
20世紀の60年代、Ken Shoulderが電界放出陰極アレイ(FEAs)陰極放出小型装置の構想を提示したことから、FEAsを用いてフラットパネルをおよび光源デバイスの設計および製造における研究にて絶大なる関心を集めた。このような新型の電界放出デバイスの動作原理は、従来の陰極線管(CRT)に似ており、陰極線を放出して赤色、緑色、青色の三色の蛍光体にぶつけて発光させることで、画像形成および照明の用途を実現するものであり、この種のデバイスでは明度、視野角、反応時間、動作温度の範囲、電力消耗などの方面でいずれも潜在的な優勢を持っている。
【0003】
優れた性能の電界放出デバイスを製造するキーポイントの1つは、高性能の蛍光粉体の調製にある。現在、電界放出デバイスに採用されている蛍光材料は主に従来の陰極線管およびプロジェクタテレビジョンの陰極線管に用いられる硫化物系、酸化物系および硫酸化物系の蛍光粉体である。硫化物および酸化物系の蛍光粉体については、発光輝度が高いうえ、一定の導電性を備えているものの、大量の陰極線がぶつかると分解しやすく、硫黄単体が放出されて電子銃が「汚染」されるうえ、その他の沈殿物が生成されて蛍光粉体の表面を覆って、蛍光粉体の発光効率が低下し、電界放出デバイスの寿命が短くなってしまう。酸化物蛍光粉体は安定性に優れているものの、発光効率は高くなく、しかも材料は一般的に絶縁体であり、両者の性能は改善および向上が待たれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決すべき技術的課題は、従来技術における硫化物系の蛍光粉体は大量の陰極線がぶつかると分解しやすく、硫黄単体が放出されて電子銃が「汚染」されるうえ、その他の沈殿物が生成されて蛍光粉体の表面を覆って、蛍光粉体の発光効率が低下し、電界放出デバイスの寿命が短くなってしまうという問題、そして酸化物蛍光粉体は発光効率が高くないうえ絶縁体であるという欠陥に対して、安定性に優れ、陰極線での励起により緑色光を出射するとともに、発光効率が高い緑色発光材料を提供するところにある。
【0005】
本発明がさらに解決すべき技術的課題は、工程が簡単で、製品品質が高く、低コストで、発光材料の製造中に広く応用できる緑色発光材料の調製方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明がその技術的課題を解決するために採用する技術的思想は以下のとおりである。第1種類の緑色発光材料は、M
3Y
1−XTb
XSi
3O
9またはM
5Y
1−XTb
XSi
4O
12の構造の化合物であり、式中、xの値は0<x≦1であり、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、このうち、xの値は0.1≦x≦0.6であるのが好ましい。
【0007】
第2種類の緑色発光材料は、M
3Y
1−XTb
XSi
3O
9またはM
5Y
1−XTb
XSi
4O
12の構造の化合物であり、式中、xの値は0<x≦1であり、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、前記Y元素がGd、Sc、Lu、Laのうちの一種類により一部または全てが置換され、このうち、xの値は0.1≦x≦0.6であるのが好ましい。
【0008】
第1種類の緑色発光材料の調製方法は、以下の工程を含む。
(1)、M
+のケイ酸塩、Y
3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Tb
3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類およびSiO
2を原料とし、化学式M
3Y
1−XTb
XSi
3O
9またはM
5Y
1−XTb
XSi
4O
12のうちの各元素の間のモル比により原料を計量するものであり、このうち、0<x≦1、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、
【0009】
(2)、工程(1)にてY
3+、Tb
3+の各種イオンの酸化物、炭酸塩またはシュウ酸塩を原料として選択するとき、これを塩酸または硝酸で溶解させて溶液を作製し、Y
3+、Tb
3+の塩化物または硝酸塩を原料として選択するとき、これを直接水に加えて溶解させて溶液を作製し、
【0010】
(3)、M
+のケイ酸塩を水に溶解させて、撹拌中にSiO
2を加えた後、撹拌中に工程(2)の溶液をゆっくりと加えて、引き続き0.5〜1.5h撹拌して、コロイド溶液を得て、コロイド溶液を100〜150℃にて4〜24h加熱して乾燥ゲルを得て、
【0011】
(4)、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、60〜1000℃/hの温度上昇速度で900〜1200℃にまで加熱して、4〜20h恒温か焼することで、緑色発光材料を得る、
または、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、周波数が2450MHzで、電力が500〜1000Wのマイクロ波中で5〜30min反応させることで、緑色発光材料を得る、ものである。
【0012】
このうち、前記工程(4)は、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、300〜800℃/hの温度上昇速度で1000〜1150℃にまで加熱して、6〜15h恒温か焼することで、緑色発光材料を得る、のが好ましい。
【0013】
第2種類の緑色発光材料の調製方法は、以下の工程を含む。
(1)、M
+のケイ酸塩、Y
3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Tb
3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類およびSiO
2を原料とし、化学式M
3Y
1−XTb
XSi
3O
9またはM
5Y
1−XTb
XSi
4O
12のうちの各元素の間のモル比により原料を計量するものであり、このうち、0<x≦1、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、
【0014】
(2)、工程(1)にてY
3+、Tb
3+の各種イオンの酸化物、炭酸塩またはシュウ酸塩を原料として選択するとき、これを塩酸または硝酸で溶解させて溶液を作製し、Y
3+、Tb
3+の塩化物または硝酸塩を原料として選択するとき、これを直接水に加えて溶解させて溶液を作製し、
【0015】
(3)、M
+のケイ酸塩を水に溶解させて、撹拌中にSiO
2を加えた後、撹拌中に工程(2)の溶液をゆっくりと加えて、引き続き0.5〜1.5h撹拌して、コロイド溶液を得て、コロイド溶液を100〜150℃にて4〜24h加熱して乾燥ゲルを得て、
【0016】
(4)、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、60〜1000℃/hの温度上昇速度で900〜1200℃にまで加熱して、4〜20h恒温か焼することで、緑色発光材料を得る、
または、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、周波数が2450MHzで、電力が500〜1000Wのマイクロ波中で5〜30min反応させることで、緑色発光材料を得る、ものである。
【0017】
前記工程(1)、(2)におけるY
3+はGd
3+、Sc
3+、Lu
3+、La
3+のうちの一種類で一部または全てで置換される。
【0018】
このうち、前記工程(4)は、乾燥ゲルを粉末状に粉砕した後、300〜800℃/hの温度上昇速度で1000〜1150℃にまで加熱して、6〜15h恒温か焼することで、緑色発光材料を得る、のが好ましい。
【0019】
第1種類の緑色発光材料の調製方法にて、他の方法は以下の工程を含む。
(1)、M
+の炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Y
3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Tb
3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類およびSiO
2を原料とし、化学式M
3Y
1−XTb
XSi
3O
9またはM
5Y
1−XTb
XSi
4O
12のうちの各元素の間のモル比により原料を計量するものであり、このうち、0<x≦1、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、
【0020】
(2)、原料を均一に粉砕し、1000〜1200℃で4〜20h焼結して得られた生成物を室温にまで冷却して、緑色発光材料を得る。
【0021】
第2種類の緑色発光材料の調製方法にて、他の方法は以下の工程を含む。
(1)、M
+の炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Y
3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類、Tb
3+の酸化物、塩化物、硝酸塩、炭酸塩、シュウ酸塩のうちの一種類およびSiO
2を原料とし、化学式M
3Y
1−XTb
XSi
3O
9またはM
5Y
1−XTb
XSi
4O
12のうちの各元素の間のモル比により原料を計量するものであり、このうち、0<x≦1、MはNa、K、Liのうちの一種類であり、前記Y
3+はGd
3+、Sc
3+、Lu
3+、La
3+のうちの一種類で一部または全てが置換され、
【0022】
(2)、原料を均一に粉砕し、1000〜1200℃で4〜20h焼結して得られた生成物を室温にまで冷却して、緑色発光材料を得る。
【発明の効果】
【0023】
本発明における発光材料はTb
3+、Y
3+のケイ酸塩をドーピングした緑色発光材料であって、安定性に優れ、色純度が高く、しかも発光効率が高いなどの長所を備え、陰極線での励起により緑色光を出射する。
【0024】
Tb
3+、Y
3+がその他希土類元素Gd
3+、Sc
3+、Lu
3+、La
3+のうちの一種類で一部または全てが置換されたときに製作された緑色発光材料も同様に安定性に優れ、色純度が高く、しかも発光効率が高いなどの長所を備え、陰極線での励起により緑色光を出射する。
【0025】
本発明の製造方法で採用する工程は手順が少なく、工程条件を達成しやすく、工程は相対的に簡素化される。当該方法ではその他不純物を加入せず、製品品質は高い。工程条件が厳格でないことから低コストで、発光材料の製造中に広く応用できる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【
図1】従来における市販されている緑色蛍光粉体(ZnS:Cu、Au、Al)と、実施例27で調製され、希土類イオンがドーピングされたナトリウム・ケイ酸塩発光材料とが陰極線で発光するスペクトル比較図。
【
図2】従来における市販されている緑色蛍光粉体(ZnS:Cu、Au、Al)と、実施例34で調製され、希土類イオンがドーピングされたナトリウム・ケイ酸塩発光材料とが陰極線で発光するスペクトル比較図。図面における発光スペクトルは、島津RF−5301発光分光光度計を採用しており、測定条件は、陰極線励起電圧は7.5kvである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
実施例1 ゾル−ゲル法でNa
3Y
0.9Tb
0.1Si
3O
9を調製した
室温にて、0.9mmolのY(NO
3)
3、0.1mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。1.22g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液中に1.5mmolのSiO
2を撹拌しながら加えて、その後引き続き撹拌している状態で、調製しておいた希土類溶液をゆっくりと加えて、混合溶液中のアルカリ金属Naイオン、希土類イオン中のYイオンおよびTbイオンの合計、ケイ素のモル比を3:1:3として、引き続き1h撹拌して、コロイド溶液を得た後、得られたコロイド溶液を120℃で12h乾燥させて、溶剤を蒸発させて乾燥ゲルを得て、さらに乾燥ゲルを粉末に粉砕し、コランダムるつぼに移し、高温炉中に入れて100℃/hの温度上昇速度で1100℃まで加熱して6h保温か焼して、冷却・粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.9Tb
0.1Si
3O
9発光材料が得られた。
【0028】
実施例2 ゾル−ゲル法でNa
3Y
0.5Gd
0.2Tb
0.3Si
3O
9を調製した
室温にて、0.5mmolのY(NO
3)
3、0.2mmolのGd(NO
3)
3、0.3mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。残りの工程は実施例1と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.5Gd
0.2Tb
0.3Si
3O
9発光材料が得られた。
【0029】
実施例3 ゾル−ゲル法でNa
3Y
0.4Tb
0.6Si
3O
9を調製した
室温にて、0.4mmolのYCl
3、0.6mmolのTbCl
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、調製しておいた。残りの工程は実施例1と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.4Tb
0.6Si
3O
9発光材料が得られた。
【0030】
実施例4 ゾル−ゲル法でNa
3TbSi
3O
9を調製した
室温にて、1mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。残りの工程は実施例1と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3TbSi
3O
9発光材料が得られた。
【0031】
実施例5 ゾル−ゲル法でK
3Sc
0.74Tb
0.26Si
3O
9を調製した
室温にて、0.74mmolのSc(NO
3)
3、0.26mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。1.55g質量パーセント濃度が15%であるK
2SiO
3溶液中に1.5mmolのSiO
2を撹拌しながら加えて、その後引き続き撹拌している状態で、調製しておいた希土類溶液をゆっくりと加えて、混合溶液中のアルカリ金属Kイオン、希土類イオン中のScイオンおよびTbイオンの合計、ケイ素のモル比を3:1:3として、引き続き0.5h撹拌して、コロイド溶液を得た後、得られたコロイド溶液を100℃で24h乾燥させて、溶剤を蒸発させて乾燥ゲルを得て、さらに乾燥ゲルを粉末に粉砕し、コランダムるつぼに移し、高温炉中に入れて800℃/hの温度上昇速度で1200℃まで加熱して4h保温か焼して、冷却・粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するK
3Sc
0.74Tb
0.26Si
3O
9発光材料が得られた。
【0032】
実施例6 ゾル−ゲル法でLi
3Y
0.74Tb
0.26Si
3O
9を調製した
室温にて、0.37mmolのY
2(C
2O
4)
3、0.13mmolのTb
2(C
2O
4)
3を0.21mlの分析試薬の濃硝酸溶液で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。1.22g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液を0.9g質量パーセント濃度が15%であるLi
2SiO
3溶液に変えた。残りの工程は実
【0033】
施例1と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するLi
3Y
0.74Tb
0.26Si
3O
9発光材料が得られた。
【0034】
実施例7 ゾル−ゲル法でNa
5Y
0.8Lu
0.1Tb
0.1Si
4O
12を調製した
室温にて、0.4mmolのY
2O
3、0.05mmolのLu
2O
3、0.025mmolのTb
4O
7を0.3mlの分析試薬の濃塩酸溶液で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。2.04g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液中に1.5mmolのSiO
2を撹拌しながら加えて、その後引き続き撹拌している状態で、調製しておいた希土類溶液をゆっくりと加えて、混合溶液中のアルカリ金属Naイオン、希土類イオン中のYイオン、LuイオンおよびTbイオンの合計、ケイ素のモル比を5:1:4として、引き続き1.5h撹拌して、コロイド溶液を得た後、得られたコロイド溶液を150℃で4h乾燥させて、溶剤を蒸発させて乾燥ゲルを得て、さらに乾燥ゲルを粉末に粉砕し、コランダムるつぼに移し、60℃/hの温度上昇速度で高温炉中に入れて900℃まで加熱して20h保温か焼して、冷却・粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5Y
0.8Lu
0.1Tb
0.1Si
4O
12発光材料が得られた。
【0035】
実施例8 ゾル−ゲル法でNa
5TbSi
4O
12を調製した
室温にて、1mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。2.04g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液中に1.5mmolのSiO
2を撹拌しながら加えて、その後引き続き撹拌している状態で、調製しておいた希土類溶液をゆっくりと加えて、混合溶液中のアルカリ金属Naイオン、希土類イオンのTbイオン、ケイ素のモル比を5:1:4として、引き続き1.5h撹拌して、コロイド溶液を得た後、得られたコロイド溶液を100℃で16h乾燥させて、溶剤を蒸発させて乾燥ゲルを得て、さらに乾燥ゲルを粉末に粉砕し、コランダムるつぼに移し、300℃/hの温度上昇速度で高温炉中に入れて1150℃まで加熱して6h保温か焼して、冷却・粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5TbSi
4O
12発光材料が得られた。
【0036】
実施例9 ゾル−ゲル法でK
5Y
0.1La
0.8Si
4O
12を調製した
室温にて、0.1mmolのYCl
3、0.8mmolのLaCl
3、0.1mmolのTbCl
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。2.57g質量パーセント濃度が15%であるK
2SiO
3溶液中に1.5mmolのSiO
2を撹拌しながら加えて、その後引き続き撹拌している状態で、調製しておいた希土類溶液をゆっくりと加えて、混合溶液中のアルカリ金属Naイオン、希土類イオン中のYイオン、LaイオンおよびTbイオンの合計、ケイ素のモル比を5:1:4として、引き続き1.5h撹拌して、コロイド溶液を得た後、得られたコロイド溶液を140℃で6h乾燥させて、溶剤を蒸発させて乾燥ゲルを得て、さらに乾燥ゲルを粉末に粉砕し、コランダムるつぼに移し、1000℃/hの温度上昇速度で高温炉中に入れて1150℃まで加熱して8h保温か焼して、冷却・粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するK
5Y
0.1La
0.8Si
4O
12発光材料が得られた。
【0037】
実施例10 ゾル−ゲル法でLi
5Y
0.99Tb
0.01Si
4O
12を調製した
室温にて、0.495mmolのY
2(CO
3)
3、0.005mmolのTb
2(CO
3)
3を0.3mlの分析試薬の塩酸溶液で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。2.04g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液を1.5g濃度が15%であるLi
2SiO
3溶液に変えた。残りの工程は実施例7と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するLi
5Y
0.99Tb
0.01Si
4O
12発光材料が得られた。
【0038】
実施例11 マイクロ波合成法でNa
3Y
0.9Tb
0.1Si
3O
9を調製した
室温にて、0.9mmolのY(NO
3)
3、0.1mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。1.22g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液中に1.5mmolのSiO
2を撹拌しながら加えて、その後引き続き撹拌している状態で、調製しておいた希土類溶液をゆっくりと加えて、混合溶液中のアルカリ金属Naイオン、希土類イオン中のYイオンおよびTbイオンの合計、ケイ素のモル比を3:1:3として、引き続き1h撹拌して、コロイド溶液を得た後、得られたコロイド溶液を120℃で12h乾燥させて、溶剤を蒸発させて乾燥ゲルを得て、さらに乾燥ゲルを粉末に粉砕し、粉砕した後の粉末をコランダムるつぼに移し、このるつぼをFe
2O
3が充填された別の大るつぼ内に入れて、蓋をした。さらに前記装置をマイクロ波オーブン(周波数は2450MHz、最大出力電力は1000W)中に入れて、電力700Wで10min反応させ、冷却・粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.9Tb
0.1Si
3O
9発光材料が得られた。
【0039】
実施例12 マイクロ波合成法でNa
3Y
0.2La
0.3Tb
0.5Si
3O
9を調製した
室温にて、0.2mmolのYCl
3、0.3mmolのLaCl
3、0.5mmolのTbCl
3 を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。残りの工程は実施例11と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.2La
0.3Tb
0.5Si
3O
9発光材料が得られた。
【0040】
実施例13 マイクロ波合成法でNa
3Y
0.4Tb
0.6Si
3O
9を調製した
室温にて、0.2mmolのY
2(C
2O
4)
3、0.3mmolのTb
2(C
2O
4)
3を0.21mlの分析試薬の硝酸で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。残りの工程は実施例11と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.4Tb
0.6Si
3O
9発光材料が得られた。
【0041】
実施例14 マイクロ波合成法でNa
3TbSi
3O
9を調製した
室温にて、1mmolのTb(NO
3)
3 を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。1.22g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液中に1.5mmolのSiO
2を撹拌しながら加えて、その後引き続き撹拌している状態で、調製しておいた希土類溶液をゆっくりと加えて、混合溶液中のアルカリ金属Naイオン、希土類イオンTbのイオン、ケイ素のモル比を3:1:3として、引き続き1h撹拌して、コロイド溶液を得た後、得られたコロイド溶液を120℃で12h乾燥させて、溶剤を蒸発させて乾燥ゲルを得て、さらに乾燥ゲルを粉末に粉砕し、粉砕した後の粉末をコランダムるつぼに移し、このるつぼをFe
2O
3が充填された別の大るつぼ内に入れて、蓋をした。さらに前記装置をマイクロ波オーブン(周波数は2450MHz)中に入れて、電力500Wで30min反応させ、冷却・粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3TbSi
3O
9発光材料が得られた。
【0042】
実施例15 マイクロ波合成法でK
3Y
0.74Tb
0.26Si
3O
9を調製した
室温にて、0.37mmolのY
2(CO
3)
3、0.13mmolのTb
2(CO
3)
3を0.3mlの分析試薬の塩酸で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。1.22g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液を1.55g質量パーセント濃度が15%であるK
2SiO
3溶液に変えた。残りの工程は実施例11と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するK
3Y
0.74Tb
0.26Si
3O
9発光材料が得られた。
【0043】
実施例16 マイクロ波合成法でLi
3Y
0.9Sc
0.05Tb
0.05Si
3O
9を調製した
室温にて、0.9mmolのY(NO
3)
3、0.05mmolのSc(NO
3)
3、0.05mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、調製しておいた。1.22g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液を0.9g質量パーセント濃度が15%であるLi
2SiO
3溶液に変えた。残りの工程は実施例11と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するLi
3Y
0.9Sc
0.05Tb
0.05Si
3O
9発光材料が得られた。
【0044】
実施例17 マイクロ波合成法でNa
5Gd
0.9Tb
0.1Si
4O
12を調製した
室温にて、0.9mmolのGd(NO
3)
3、0.1mmolのTb(NO
3)
3 を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。2.04g質量パーセント濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液中に1.5mmolのSiO
2を撹拌しながら加えて、その後引き続き撹拌している状態で、調製しておいた希土類溶液をゆっくりと加えて、混合溶液中のアルカリ金属Naイオン、希土類イオン中のGdイオンおよびTbのイオンの合計、ケイ素のモル比を5:1:4として、引き続き1h撹拌して、コロイド溶液を得た後、得られたコロイド溶液を110℃で14h乾燥させて、溶剤を蒸発させて乾燥ゲルを得て、さらに乾燥ゲルを粉末に粉砕し、粉砕した後の粉末をコランダムるつぼに移し、このるつぼをFe
2O
3が充填された別の大るつぼ内に入れて、蓋をした。さらに前記装置をマイクロ波オーブン(周波数は2450MHz、最大出力電力は1000W)中に入れて、電力1000Wで5min反応させ、冷却・粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5Gd
0.9Tb
0.1Si
4O
12発光材料が得られた。
【0045】
実施例18 マイクロ波合成法でNa
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12を調製した
室温にて、0.74mmolのYCl
3、0.26mmolのTbCl
3 を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。残りの工程は実施例17と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12発光材料が得られた。
【0046】
実施例19 マイクロ波合成法でNa
5Y
0.5Tb
0.5Si
4O
12を調製した
室温にて、0.25mmolのY
2(C
2O
4)
3、0.25mmolのTb
2(C
2O
4)
3 を0.21mlの分析試薬の硝酸で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。残りの工程は実施例17と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5Y
0.5Tb
0.5Si
4O
12発光材料が得られた。
【0047】
実施例20 マイクロ波合成法でNa
5Y
0.4Lu
0.4Tb
0.2Si
4O
12を調製した
室温にて、0.4mmolのY(NO
3)
3、0.4mmolのLu(NO
3)
3、0.2mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。残りの工程は実施例17と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5Y
0.4Lu
0.4Tb
0.2Si
4O
12発光材料が得られた。
【0048】
実施例21 マイクロ波合成法でNa
5TbSi
4O
12を調製した
室温にて、1mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。残りの工程は実施例17と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5TbSi
4O
12発光材料が得られた。
【0049】
実施例22 マイクロ波合成法でK
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12を調製した
室温にて、0.37mmolのY
2(CO
3)
3、0.13mmolのY
2(CO
3)
3を?mlの分析試薬の塩酸で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。2.04g濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液を2.57g濃度が15%であるK
2SiO
3溶液に変えた。残りの工程は実施例17と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するK
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12発光材料が得られた。
【0050】
実施例23 マイクロ波合成法でLi
5Y
0.99Tb
0.01Si
4O
12を調製した
室温にて、0.99mmolのY(NO
3)
3、0.01mmolのTb(NO
3)
3を2mlの脱イオン水で容器中にて溶解して、希土類溶液として調製しておいた。2.04g濃度が15%であるNa
2SiO
3溶液を1.5g濃度が15%であるLi
2SiO
3溶液に変えた。残りの工程は実施例17と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するLi
5Y
0.99Tb
0.01Si
4O
12発光材料が得られた。
【0051】
実施例24 高温固相法でNa
3Y
0.9Tb
0.1Si
3O
9を調製した
室温にて、Na
2CO
3を1.5mmol量り取り、Y
2O
3を0.45mmol量り取り、Tb
4O
7を0.025mmol量り取り、SiO
2を3mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した後、粉末をコランダムるつぼに移し、さらに高温管型炉中に入れて95%N
2+5%H
2弱還元雰囲気下にて1150℃で10h焼結して、得られた生成物を室温にまで冷却した後に乳鉢に投入して粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.9Tb
0.1Si
3O
9発光材料が得られた。
【0052】
実施例25 高温固相法でNa
3Sc
0.74Tb
0.26Si
3O
9を調製した
室温にて、Na
2CO
3を1.5mmol量り取り、Sc
2O
3を0.37mmol量り取り、Tb
4O
7を0.065mmol量り取り、SiO
2を3mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。その後、粉末をコランダムるつぼに移し、さらに高温管型炉中に入れて95%N
2+5%H
2弱還元雰囲気下にて1000℃で20h焼結して、得られた生成物を室温にまで冷却した後に乳鉢に投入して粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Sc
0.74Tb
0.26Si
3O
9発光材料が得られた。
【0053】
実施例26 高温固相法でNa
3Y
0.1Lu
0.5Tb
0.4Si
3O
9を調製した
室温にて、Na
2C
2O
4を1.5mmol量り取り、Y
2O
3を0.05mmol量り取り、Lu
2O
3を0.25mmol量り取り、Tb
4O
7を0.1mmol量り取り、SiO
2を3mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。その後、粉末をコランダムるつぼに移し、さらに高温管型炉中に入れて95%N
2+5%H
2弱還元雰囲気下にて1200℃で4h焼結して、得られた生成物を室温にまで冷却した後に乳鉢に投入して粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.1Lu
0.5Tb
0.4Si
3O
9発光材料が得られた。
【0054】
実施例27 高温固相法でNa
3Y
0.6Tb
0.4Si
3O
9を調製した
室温にて、Na
2CO
3を1.5mmol量り取り、Y
2O
3を0.3mmol量り取り、Tb
4O
7を0.1mmol量り取り、SiO
2を3mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例24と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.6Tb
0.4Si
3O
9発光材料が得られた。
図1に示すものは従来における市販されている緑色蛍光粉体(ZnS:Cu、Au、Al)と、本実施例で調製され、希土類イオンがドーピングされたナトリウム・ケイ酸塩発光材料とが陰極線で発光するスペクトル比較図であって、このうち従来における市販されている緑色蛍光粉体(ZnS:Cu、Au、Al)はCu、Au、AlをドーピングイオンとしたZnS緑色蛍光粉体であり、図中から分かるように、本実施例の発光材料は544nm箇所で強い出射ピークを持ち、発光強さは市販されている緑色蛍光粉体(ZnS:Cu、Au、Al)の発光強さに近く、本実施例の発光材料は安定性に優れ、色純度が高く、しかも発光効率が高いなどの長所を備えている。
【0055】
説明しておくべきは、本実施例で提供される、従来における市販されている緑色蛍光粉体(ZnS:Cu、Au、Al)の発光スペクトル、および本実施例で調製された希土類がドーピングされたナトリウム・ケイ酸塩発光材料の発光スペクトルは、いずれも7.5KVで電圧が加速された陰極線での励起の下、島津RF−5301発光分光光度計で分析したことである。
【0056】
実施例28 高温固相法でNa
3Y
0.4Gd
0.2Tb
0.4Si
3O
9を調製した
室温にて、Na
2CO
3を1.5mmol量り取り、Y
2O
3を0.2mmol量り取り、Gd
2O
3を0.1mmol量り取り、Tb
4O
7を0.1mmol量り取り、SiO
2を3mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例24と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3Y
0.4Gd
0.2Tb
0.4Si
3O
9発光材料が得られた。
【0057】
実施例29 高温固相法でNa
3TbSi
3O
9を調製した
室温にて、Na
2CO
3を1.5mmol量り取り、Tb
4O
7を0.25mmol量り取り、SiO
2を3mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例24と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
3TbSi
3O
9発光材料が得られた。
【0058】
実施例30 高温固相法でK
3Y
0.3La
0.3Tb
0.4Si
3O
9を調製した
室温にて、K
2C
2O
4を1.5mmol量り取り、Y
2O
3を0.15mmol量り取り、La
2O
3を0.15mmol量り取り、Tb
4O
7を0.1mmol量り取り、SiO
2を3mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例24と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するK
3Y
0.3La
0.3Tb
0.4Si
3O
9発光材料が得られた。
【0059】
実施例31 高温固相法でLi
3Y
0.74Tb
0.26Si
3O
9を調製した
室温にて、Li
2CO
3を1.5mmol量り取り、Y
2O
3を0.37mmol量り取り、Tb
4O
7を0.065mmol量り取り、SiO
2を3mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例24と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するLi
3Y
0.74Tb
0.26Si
3O
9発光材料が得られた。
【0060】
実施例32 高温固相法でNa
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12を調製した
室温にて、Na
2CO
3を2.5mmol量り取り、Y(NO
3)
3を0.37mmol量り取り、Tb
2(CO
3)
3を0.065mmol量り取り、SiO
2を4mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。その後、粉末をコランダムるつぼに移し、さらに高温管型炉中に入れて95%N
2+5%H
2弱還元雰囲気下にて1115℃で6h焼結して、得られた生成物を室温にまで冷却した後に乳鉢に投入して粉砕することで、陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12発光材料が得られた。
【0061】
実施例33 高温固相法でNa
5Y
0.2Lu
0.6Tb
0.2Si
4O
12を調製した
室温にて、Na
2CO
3を2.5mmol量り取り、YCl
3を0.2mmol量り取り、LuCl
3を0.6mmol量り取り、TbCl
3を0.2mmol量り取り、SiO
2を4mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例32と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5Y
0.2Lu
0.6Tb
0.2Si
4O
12発光材料が得られた。
【0062】
実施例34 高温固相法でNa
5Y
0.6Tb
0.4Si
4O
12を調製した
室温にて、Na
2CO
3を2.5mmol量り取り、Y
2(C
2O
4)
3を0.3mmol量り取り、Tb
2(C
2O
4)
3を0.2mmol量り取り、SiO
2を4mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例32と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5Y
0.6Tb
0.4Si
4O
12発光材料が得られた。
図2に示すものは従来における市販されている緑色蛍光粉体(ZnS:Cu、Au、Al)と、本実施例で調製され、希土類イオンがドーピングされたナトリウム・ケイ酸塩発光材料とが陰極線で発光するスペクトル比較図であって、図中から分かるように、本実施例の発光材料は544nm箇所で強い出射ピークを持ち、発光強さは市販されている緑色蛍光粉体(ZnS:Cu、Au、Al)の発光強さに73%にまで達し、本実施例の発光材料は安定性に優れ、色純度が高く、しかも発光効率が高いなどの長所を備えている。
【0063】
説明しておくべきは、本実施例で提供される、従来における市販されている緑色蛍光粉体(ZnS:Cu、Au、Al)の発光スペクトル、および本実施例で調製された希土類がドーピングされたナトリウム・ケイ酸塩発光材料の発光スペクトルは、いずれも7.5KVで電圧が加速された陰極線での励起の下、島津RF−5301発光分光光度計で分析したことである。
【0064】
実施例35 高温固相法でK
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12を調製した
室温にて、K
2CO
3を2.5mmol量り取り、Y
2O
3を0.37mmol量り取り、Tb
4O
7を0.065mmol量り取り、SiO
2を4mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例32と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するK
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12発光材料が得られた。
【0065】
実施例36 高温固相法でLi
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12を調製した
室温にて、Li
2CO
3を2.5mmol量り取り、Y
2O
3を0.37mmol量り取り、Tb
4O
7を0.065mmol量り取り、SiO
2を4mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例32と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するLi
5Y
0.74Tb
0.26Si
4O
12発光材料が得られた。
【0066】
実施例37 高温固相法でNa
5Y
0.8Gd
0.1Tb
0.1Si
4O
12を調製した
室温にて、Na
2CO
3を2.5mmol量り取り、Y
2(CO
3)
3を0.4mmol量り取り、Gd
2(CO
3)
3を0.05mmol量り取り、Tb(NO
3)
3を0.1mmol量り取り、SiO
2を4mmol量り取って、メノウ製の乳鉢中に投入して均一に混ざるまで充分に粉砕した。残りの工程は実施例32と同じである。これにより陰極線での励起にて緑色光を出射するNa
5Y
0.8Gd
0.1Tb
0.1Si
4O
12発光材料が得られた。