(57)【要約】【目的】  蓄光性物質を利用した発光部材にして、発光輝度の向上と発光色の多様化を図る。【構成】  第１波長領域の励起光成分を吸収して第２波長領域の燐光成分を放射する蓄光性物質３と、該蓄光性物質３から放射された燐光成分を受けてそれより長波長の蛍光成分を発する蛍光性物質４とを含んで構成される発光部材１であり、蓄光性物質３と蛍光性物質４はアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、透明ＡＢＳ樹脂、又はポリカーボネートなどの合成樹脂、若しくはガラスなどの透明セラミックから成る透明材料２で一体化される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１波長領域の励起光成分を吸収して第２波長領域の燐光成分を放射する蓄光性物質と、該蓄光性物質から放射された燐光成分を受けてそれより長波長の蛍光成分を発する蛍光性物質とを含んで構成される発光部材。
【請求項２】
蓄光性物質と蛍光性物質を透明材料により一体化した請求項１記載の発光部材。
【請求項３】
透明材料がアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、透明ＡＢＳ樹脂、又はポリカーボネートなどの合成樹脂、若しくはガラスなどの透明セラミックである請求項２記載の発光部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路標識や看板などの夜間照明として好適に用いられる発光部材に係わり、特に輝度が高く様々な発光色を得ることのできる蓄光性物質を利用した発光部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ルミネセンスを発する物質として、フルオレセインなどの蛍光体が一般に良く知られる。然し、係る蛍光体は紫外線や可視光などによる刺激を受けているときだけしか発光せず、その残光時間（発光寿命）は１０-9〜１０-3Ｓと短い。これに対し、励起光を取り去った後も長きに亙って発光するものは燐光体または蓄光性蛍光体といって蛍光体とは区別される。
【０００３】
係る燐光体または蓄光性蛍光体（以下、蓄光性物質という）は、酸化物系と硫化物系とに大別されるが、それらの残光時間は１０-3Ｓ以上であり、種類によっては残光時間が数時間〜１日程度にも及ぶものがある。然し、硫化亜鉛（ＺnＳ）に代表される硫化物系の蓄光性物質は、賦活剤として混合する元素の種類と量によって発光強度や発光色を変えることができるものの、その多くは輝度が低く残光時間も比較的短い。又、ＳrＡl2Ｏ4など酸化物系の蓄光性物質は輝度が高く残光時間も硫化物系に比べて長いが、得られる発光色は現状で緑や青などに限られている。
【０００４】
ここに、以上のような蓄光性物質を利用した従来例として、カラー顔料などを含ませた塗料原液に蓄光性物質（蓄光剤）を混合したカラー蓄光塗料が知られる（特許文献１）。
【０００５】
又、紫外線硬化型アクリルホットメルトなどの粘着剤と、蓄光性物質（蓄光剤）及び色素とを混合した板状の蓄光物が知られる（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２９１０９号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２００１−２９６８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
然し乍ら、特許文献１のカラー顔料は合成樹脂を着色するもの（インキ）、特許文献２の色素は粘着剤を着色するものであり、何れもそれ自体が発光するものでなく、特許文献１ではカラー顔料で着色された合成樹脂（顔料合成樹脂）に蓄光剤の放射光を照射し、特許文献２では色素により着色された粘着剤に蓄光剤の放射光を照射するようにしているに過ぎない。よって、特許文献１、２では暗所における蓄光剤の発光により全体をカラー顔料および色素の色調で光らせることができるものの、カラー顔料、色素はそれ自体が発光しないので、その混合量を増やすと蓄光剤の光が遮蔽されて発光強度が大きく低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は蓄光性物質を利用した発光部材にして、発光輝度の向上と発光色の多様化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は第１波長領域の励起光成分を吸収して第２波長領域の燐光成分を放射する蓄光性物質と、該蓄光性物質から放射された燐光成分を受けてそれより長波長の蛍光成分を発する蛍光性物質とを含んで構成される発光部材を提供する。
【００１１】
つまり、本発明の発光部材は発光源としての蓄光性物質と、その放射光（燐光成分）による刺激により励起して燐光成分が照射されている間だけ特定の色の蛍光成分を発する蛍光性物質とを組み合わせることを特徴とするものであり、組み合わる物質としては例えばＳrＡl2Ｏ4（蓄光性物質）に対して、ローダミン（蛍光性物質）などが挙げられる。
【００１２】
又、本発明は以上のような発光部材において、蓄光性物質と蛍光性物質をアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、透明ＡＢＳ樹脂、又はポリカーボネートなどの合成樹脂、若しくはガラスなどの透明セラミックから成る透明材料により一体化したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る発光部材によれば、第１波長領域の励起光成分を吸収して第２波長領域の燐光成分を放射する蓄光性物質と、該蓄光性物質から放射された燐光成分を受けてそれより長波長の蛍光成分を発する蛍光性物質とを含んで構成されることから、発光色が限られた蓄光性物質でも蛍光性物質により全体を様々な色調で発光させることができ、しかも蓄光性物質から放射される燐光成分を受けて蛍光性物質が固有の色で発光するので全体を大きな輝度で発光させることができる。
【００１４】
又、蓄光性物質と蛍光性物質を透明材料により一体化していることから、内部で発生した光を外部に効率よく放出できる上、標識などに貼り付けて表示文字などを昼夜を問わずに視認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。図１は係る発光部材を板状とした例であり、この発光部材１は透明材料２により蓄光性物質３と蛍光性物質４とを一体化して成る。透明材料２は熱可塑性または熱硬化性の合成樹脂、若しくはガラスをはじめとする透明セラミックであり、合成樹脂としてはアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリレート、透明ＡＢＳ樹脂、又はポリカーボネートなどが選ばれる。
【００１６】
一方、蓄光性物質３は、太陽光や人工光などに含まれる紫外線や可視光といった所定の波長領域（第１波長領域）の励起光成分を吸収して、その励起光成分の照射後も所定の時間に亙って励起光成分より長波長である第２波長領域の燐光成分を放射するものであり、これには亜鉛、カドミウム、カルシウム、アルミニウム、イットリウムなどの金属酸化物、硫化物、珪酸塩、タングステン酸塩などの無機結晶（単結晶あるいは粉末）、好ましくは発光輝度、残光時間の点から酸化物系ないしは酸素酸塩系が好適に用いられ、必要に応じてマンガン、銀、銅、鉛、ビスマス、セリウム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ジスプロシウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウムなどの不純物（賦活剤）が加えられる。係る蓄光性物質の例を以下に示す（括弧内は賦活剤、発光色であり、元素記号のないものは賦活剤を含まない純粋形）。
【００１７】
先ず、酸化物系あるいは酸素酸塩系の蓄光性物質としては、ＺnＯ(Ｚn，白緑)、ＳrＡl2Ｏ4(緑)、Ｓr4Ａl14Ｏ25(青)、ＣaＷＯ4(青緑)、ＭgＷＯ4(青)、ＺnＳiＯ4(Ｍn，緑)などが挙げられ、硫化物系の蓄光性物質としては、ＣaＳ(Ｂi，紫)、ＺnＳ(Ａg：Ｃl，青)、ＺnＳ(Ｃu：Ａl，緑)、ＺnＳ(Ｍn，橙)、ＺnＳ(Ｃu、黄緑)などが挙げられる。特に、ストロンチウム又はカルシウムとアルミニウムを主要な構成材とするＳrＡl2Ｏ4（緑）、Ｓr4Ａl14Ｏ25(青)、ＣaＡl2Ｏ4(紫)、又はそれらにユウロピウム、ジスプロシウムなどの賦活剤を加えたものは発光輝度、残光時間の点で有用であり、これらは励起光成分の照射後も数時間〜２０時間以上に亙って燐光成分を放射することができる。
【００１８】
又、蛍光性物質４は所定波長領域の光成分を選択的に吸収して、それより長波長の蛍光成分（可視光）を発するものであり、これにはクマリン、フルオレセイン、ローダミン、アクリフラビン、ヨウ化3，3′-ジエチルトリカルボシアニン、クロロアルミニウムフタロシアニンなどの有機系色素が好適に用いられ、そのほかカナリーガラス、ストロンチウムや多種の希土類元素を含む蛍石(ＣaＦ2)など各種の不純物を含む結晶蛍光体を用いることもできる。
【００１９】
但し、係る蛍光性物質４は上記のものから任意に選択するのでなく、蛍光成分を発するに必要な励起光の波長領域が蓄光性物質３より放射される燐光成分の波長領域（第２波長領域）と同等ないしは近似するもの、つまり燐光成分を選択的に吸収して蛍光成分を発するものが選ばれる。特に、蛍光性物質４は、蓄光性物質３より放射される燐光成分のピーク波長をλmaxとして、蛍光に係る励起光のピーク波長が０．９５λmax〜１．０５λmax程度のものが好適に用いられる。例えば、燐光成分の波長領域が４５０〜５５０nmで、そのピーク波長が５００nmであるとき、蛍光性物質としては蛍光成分を発する励起光のピーク波長が４７５〜５２５nmのものが好適に用いられる。
【００２０】
以下、係る蛍光性物質の具体名、並びにその励起光および出力光としての蛍光成分のピーク波長を例示する（括弧内はＣＡＳ Ｎo、吸収ピーク波長、出力ピーク波長）。
【００２１】
POPOP（1806-34-4，358nm，415nm）、Coumarin120（26093-31-2，352nm，428nm）、Coumarin2（26078-25-1，365nm，435nm）、Coumarin339（62669-73-2，377nm，447nm）、Coumarin1（91-44-1，374nm，450nm）、Coumarin138（62669-74-3，365nm，447nm）、Coumarin106（41175-45-5，380nm，466nm）、Coumarin102（41267-76-9，390nm，468nm）、Coumarin314T（113869-06-0，435nm，478nm）、Coumarin338（62669-75-4，434nm，478nm）、Coumarin151（53518-15-3，377nm，479nm）、Coumarin4（90-33-5，322nm，386nm）、Coumarin314（55804-66-5，437nm，478nm）、Coumarin30（41044-12-6，413nm，478nm）、Coumarin500（52840-38-7，395nm，499nm）、Coumarin307（55804-70-1，395nm，488nm）、Coumarin334（55804-67-6，452nm，491nm）、Coumarin7（27425-55-4，437nm，488nm）、Coumarin343（55804-65-4，409nm，470nm）、Coumarin337（55804-68-7，443nm，488nm）、Coumarin6（38215-36-0，458nm，497nm）、HPTS（6358-69-6，455nm，510nm）、Coumarin152（53518-14-2，394nm，496nm）、Coumarin153（53518-18-6，423nm，532nm）、Fluorescein（2321-07-5，498nm，518nm）、Rhodamine110（13558-31-1，498nm，520nm）、2′,7′-DichloroFluorescein（76-54-0，512nm，526nm）、Rhodamine6G Tetrafluoroborate（54854-14-7，528nm，547nm）、Rhodamine6G Perchlorate（13161-28-9，528nm，547nm）、Rhodamine19 Perchlorate（62669-66-3，520nm，551nm）、Rhodamine6G（989-38-8，528nm，555nm）、RhodamineB（81-88-9，545nm，565nm）、Sulforhodamine（2609-88-3，556nm，572nm）、Rhodamine101 Inter Salt（41175-43-3，567nm，588nm）、Cresyl Violet Perchlorate（41830-80-2，593nm，615nm）、DODC Iodide（14806-50-9，578nm，605nm）、Oxazine4 Perchlorate（41830-81-3，610nm，625nm）、DCM（51325-91-8，480nm，627nm）、Oxazine170 Perchlorate（62669-60-7，620nm，637nm）、Nile Blue A Perchlorate（53340-16-2，627nm，660nm）、Oxazine1 Perchlorate（24796-94-9，643nm，658nm）、Pyridine1（87004-02-2，534nm，669nm）、HIDC Iodine（36536-22-8，646nm，666nm）、DOTC Iodide（15185-43-0，695nm，719nm）。
【００２２】
尚、蓄光性物質３と蛍光性物質４の混合比は双方の発光強度などにより異なるが、体積比で概ね２：８〜８：２程度に設定される。
【００２３】
次に、図２は係る発光部材の使用例を示す。図２において、５は地上に立てられる支柱、６は支柱の上部に取り付けられる基板であり、この基板６には係る発光部材１が接着剤やボルトといった固定手段により固定される。尚、本例において基板６は道路標識として発光部材１の取付面に種々の記号や地名などが記される。
【００２４】
そして、係る発光部材１によれば、蓄光性物質が日中の太陽光に含まれる紫外光など第１波長領域の励起光成分を選択的に吸収し、日没後も吸収した励起光より長波長である第２波長領域の燐光成分を放射し続ける。すると、蛍光性物質がその燐光成分を受けて励起し、ストークス則によりそれより長波長である可視光領域の蛍光成分を発する。この結果、発光部材１の全面が蛍光成分の光色、あるいは燐光成分と蛍光成分との合成光色で発光し、その光により基板６の表示が夜間においても視認可能となる。
【００２５】
尚、本発明に係る発光部材は上記のように道路標識の照明としてだけでなく、看板照明として用いたり、又は室内の天上や壁面に貼り付けて停電時における非常灯として用いることもできる。更に、これを種々の形状に成形して例えば携帯電話のブッシュボタンとしたり、室内の置物としたりすることもできる。
【実施例１】
【００２６】
液状で透明な合成樹脂に蓄光性物質と蛍光性物質とを加えて混合した後、合成樹脂を硬化させて板状の固形物とした。尚、蓄光性物質にはＳrＡl2Ｏ4を用いた。その励起光成分は図３のように概ね２００〜４５０nmの波長領域であり、燐光成分は概ね４５０〜６５０nmの波長領域でピーク波長は５２２nmである。又、蛍光性物質には燐光成分のピーク波長５２２nmに対応してローダミン（Rhodamine19 Perchlorate）を選択した。この蛍光性物質は図４に示すように概ね４５０〜５５０nm（ピーク波長５２０nm）の光成分を吸収して、５２０〜６５０nm（ピーク波長５５１nm）の蛍光成分を発するものである。そして、以上のような蓄光性物質と蛍光性物質を一体として含んだ板状の固形物にブラックライト（紫外線）を一定時間照射し、その後その固形物を暗所で観察したところ緑色〜黄緑色の発光が確認された。
【実施例２】
【００２７】
液状で透明な合成樹脂に蓄光性物質と蛍光性物質とを加えて混合した後、合成樹脂を硬化させて板状の固形物とした。尚、蓄光性物質にはＳrＡl2Ｏ4・(3/4)Ａl2Ｏ3を用いた。その励起光成分は図５のように概ね２００〜４５０nmの波長領域であり、燐光成分は概ね４３０〜６００nmの波長領域でピーク波長は４９３nmである。又、蛍光性物質には燐光成分のピーク波長４９３nmに対応してピリジン１（Pyridine1）を選択した。この蛍光性物質は図６に示すように概ね４００〜６２０nm（ピーク波長５３４nm）の光成分を吸収して、６００〜８００nm（ピーク波長６６９nm）の蛍光成分を発するものである。そして、以上のような蓄光性物質と蛍光性物質を一体として含んだ板状の固形物にブラックライト（紫外線）を一定時間照射し、その後その固形物を暗所で観察したところ橙色〜赤色の発光が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る発光部材の構造を示した断面概略図
【図２】同発光部材の使用例を示す説明図
【図３】蓄光性物質に係る波長分布を示すグラフ
【図４】蛍光性物質に係る波長分布を示すグラフ
【図５】蓄光性物質に係る波長分布を示すグラフ
【図６】蛍光性物質に係る波長分布を示すグラフ
【符号の説明】
【００２９】
１  発光部材
２  透明材料
３  蓄光性物質
４  蛍光性物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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