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紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法および発光デバイス、並びに該発光デバイスの利用法

国内特許コード P06A009085
整理番号 K053P63
掲載日 2006年6月16日
出願番号 特願2003-128333
公開番号 特開2004-331442
登録番号 特許第4430330号
出願日 平成15年5月6日(2003.5.6)
公開日 平成16年11月25日(2004.11.25)
登録日 平成21年12月25日(2009.12.25)
発明者
  • 陳 丹平
  • 赤井 智子
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
発明の名称 紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法および発光デバイス、並びに該発光デバイスの利用法
発明の概要 【課題】耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、紫外線等の照射により強い発光を呈する発光ガラスを生産する方法および該発光ガラス、並びに該発光ガラスの利用法を提供する。
【解決手段】多孔質ガラスに周期表4A族、5A族、6A族、7A族、8族、1B族、2B族、4B族に属する原子から選ばれる少なくとも1種の金属原子を吸着させる第1工程と、上記第1工程により得られた金属原子含有吸着多孔質ガラスを大気中あるいは還元雰囲気中にて焼成させる第2工程とを有する発光ガラス生産方法により、生産された発光ガラスは、耐熱性、化学的耐久性、および機械的強度が優れているとともに、紫外線等の照射により強い発光を呈することができる。
【選択図】 なし
従来技術、競合技術の概要


Eu(ユウロピウム)、Tb(テルビウム)等の希土類を用いた蛍光体材料は、すでにランプ、ブラウン管等に実用化されている。上記蛍光体材料は、担体上に、希土類原子を含む粉末状の蛍光体を塗布する方法、またはゾルゲル法により蛍光体を担体上にコートする方法等により生産されている(特許文献1、非特許文献1および非特許文献2参照)。すなわち、上記蛍光体材料は、蛍光体により表面をコートする方法により生産されているため、表面的な蛍光しか得られない。



しかし、高輝度のランプ、ディスプレイ、または短波長レーザーの調整等に用いるために、透過性があり、なおかつバルク成形できる蛍光体材料が求められている。このような蛍光体材料には、安定な酸化物ガラスを用いることが好ましい。しかし、従来の酸化物ガラス中では、発光中心である希土類原子等と酸化物ガラス母体との結合が強いため、非輻射遷移を起こしやすく、強い発光を呈する発光ガラスは得られなかった。



この問題を解決するため、フッ化物ガラス、オキシフッ化物ガラスを利用した蛍光ガラス(特許文献2および特許文献3参照)が開発されている。また、希土類を多量に含ませた酸化物ガラスを生産する方法も開示されている(特許文献4参照)。



また、その他の発光ガラスの生産方法として、多孔質酸化物ガラス(バイコールガラス)にイオン(非特許文献3および非特許文献4参照)、または半導体微粒子をドープする方法(特許文献5および非特許文献5~7参照)が開示されている。



また、上記発光ガラスを利用した照明器具や蛍光材料を利用した照明器具がいくつか知られている。蛍光材料と紫外線ランプ(例えば、ブラックライト等)とを利用した照明技術としては、蛍光塗料を塗布した板に紫外線を照射して、表示装置として利用する技術(特許文献6)、紫外線によって発光する蛍光体とブラックライトを用いたサイン装置(特許文献7)が開示されている。さらにフッ化物ガラスとブラックライトとを利用した、透明性の高い平面発光照明器具が知られている(特許文献8)。



さらに、水槽等を内側から照らす水中照明器具が知られているが、従来の水中照明器具としては、給電(送電)コードを水中に通している器具、または電磁誘導を利用している防水照明器具や防水ランプを点灯させる照明器具が知られている(特許文献9)。



【特許文献1】
特開2001-270733号公報(公開日 平成13年10月2日)



【特許文献2】
特開平8-133780号公報(公開日 平成8年5月28日)



【特許文献3】
特開平9-202642号公報(公開日 平成9年8月5日)



【特許文献4】
特開平10-167755号公報(公開日 平成10年6月23日)



【特許文献5】
米国特許第6,211,526号明細書



【特許文献6】
特開2001-290447号公報(公開日 平成13年10月19日)



【特許文献7】
特開平10-333619号公報(公開日 平成10年12月18日)



【特許文献8】
特開平11-283415号公報(公開日 平成11年10月15日)



【特許文献9】
特開2002-251901号公報(公開日 平成14年9月6日)



【非特許文献1】
M. Nogami and Y. Abe著、「Enhanced emission from Eu2+ ions in sol-gel derived Al2O3-SiO2 glasses.」、Appl. Phys. Lett., 69(25) 3776 (1996)、American Institute of Physics発行、(発行日1996年12月16日)



【非特許文献2】
M. Nogami著、「Fluorescence properties of Eu-doped GeO2-SiO2 glass heated under an H2 atmosphere.」、J. Luminescence, 92, 329 (2001)、Elsevier Science発行、(発行日2001年4月)



【非特許文献3】
H. Mack, R. Reisfeld and D. Avnir著、「Fluorescence of rate earth ions adsorbed on porous vycor glass.」、Chem. Phys. Lett. Vol.99, No.3, 238 (1983)、Elsevier Science発行、(発行日1983年8月5日)



【非特許文献4】
R. Reisfeld, N. Manor and D. Avnir著、「Transparent high surface area porous supports as new materials for luminescent solar concentrators.」、Solar Energy Materials, 8, 399 (1983)、North-Holland Publishing Company発行、(発行日1983年)



【非特許文献5】
A.L. Huston, B.L. Justus and T.L. Johnson著、「Fiber-optic-coupled, laser heated thermoluminescence dosimeter for remote radiation sensing.」、Appl. Phys. Lett., 68(24), 3377 (1996)、American Institute of Physics発行、(発行日1996年6月10日)



【非特許文献6】
B.L. Justus and A.L. Huston著、「Ultraviolet dosimetry using thermoluminescence of semiconductor-doped Vycor glass.」、Appl. Phys. Lett., 67(9), 1179 (1995)、American Institute of Physics発行、(発行日1995年8月28日)



【非特許文献7】
B.L. Justus, A.L. Huston and T.L. Johnson著、「Laser-heated radiation dosimetry using transparent thermoluminescent glass.」、Appl. Phys. Lett., 68(1), 1 (1996)、American Institute of Physics発行、(発行日1996年1月1日)

産業上の利用分野


本発明は、化学的、機械的安定性に優れているとともに、強い発光を示す酸化物ガラス、およびその利用法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
多孔質ガラスに、Cu,SnおよびVから選ばれる少なくとも1種の金属原子を吸着させる第1工程と、上記第1工程により得られた金属原子含有吸着多孔質ガラスを大気中あるいは還元雰囲気中にて、1100℃以上の温度にて焼成させる第2工程とを有し、
上記第1工程は、上記金属原子を有する化合物を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる工程であることを特徴とする紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法。

【請求項2】
多孔質ガラスに、Mnの金属原子を吸着させる第1工程と、上記第1工程により得られた金属原子含有吸着多孔質ガラスを大気中あるいは還元雰囲気中にて、1100℃以上の温度にて焼成させる第2工程とを有し、
上記第1工程は、上記金属原子を有する化合物を含む溶液に多孔質ガラスを含浸させる工程であり、
上記第1工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有し、上記増感剤を上記第2工程における焼成によりAl23とすることを特徴とする紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法。

【請求項3】
上記第1工程は、さらに、多孔質ガラスに増感剤を吸着させる工程を有し、上記増感剤を上記第2工程における焼成によりAl23することを特徴とする請求項1に記載の紫外線励起により発光する発光ガラス生産方法。

【請求項4】
請求項1~のいずれか1項に記載の発光ガラスの生産方法により生産され得る発光ガラスを用いた紫外線励起により発光する発光デバイス。

【請求項5】
請求項に記載の発光デバイスと紫外線光源とを備えていることを特徴とする照明装置。

【請求項6】
請求項に記載の発光デバイスと紫外線光源とを備えていることを特徴とする水中照明装置。

【請求項7】
上記照明装置は、さらに光ファイバーを備えており、上記光ファイバーの一方の端部は上記紫外線光源と接続されており、上記光ファイバーのもう一方の端部は上記発光デバイスの近傍に設けられていることを特徴とする請求項またはに記載の照明装置。

【請求項8】
請求項に記載の発光デバイスと紫外線光源とを利用することを特徴とする照明方法。

【請求項9】
請求項に記載の発光デバイスを備えていることを特徴とするディスプレイ装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 変換と制御 領域
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