(57)【要約】  本発明は発光材料、特に紫外線領域の光を放射する蛍光体に関し、特にＢ−Ｃｕ型の発光機能を有するＺｎＳ蛍光体、その製造方法、その蛍光体を使用した蛍光ランプ、面発光デバイス等を提供することを目的とする。  本発明によれば、蛍光体であって、一般式がＺｎ（１−ｘ）ＡｘＳ：Ｅ，Ｄで表され、該一般式中、ＡはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも一種の２Ａ族元素、ＥはＣｕ又はＡｇを含む付活剤、Ｄは３Ｂ族及び７Ｂ族元素から選ばれる少なくとも一種を含む共付活剤、ｘは０≦ｘ＜１を満たす混晶比率であり、Ｂｌｕｅ−Ｃｕ型発光機能を持つことを特徴とする蛍光体が提供される。付活剤は共付活剤のモル濃度以上のモル濃度で含有させることがより短波長の発光を得られるため好ましい。付活剤としては、Ｃｕ、Ａｇ、それぞれの他にＡｇ及びＡｕも好ましく用いられる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体であって、一般式がＺｎ（１−ｘ）ＡｘＳ：Ｅ，Ｄで表され、該一般式中、ＡはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも一種の２Ａ族元素、ＥはＣｕ又はＡｇを含む付活剤、Ｄは３Ｂ族及び７Ｂ族元素から選ばれる少なくとも一種を含む共付活剤、ｘは０≦ｘ＜１を満たす混晶比率であり、Ｂｌｕｅ−Ｃｕ型発光機能を持つことを特徴とする蛍光体。
【請求項２】
上記付活剤Ｅを共付活剤Ｄのモル濃度以上のモル濃度で含有させたことを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
上記付活剤Ｅの濃度が上記一般式中Ｚｎ及びＡの総和に対して０．００６〜６ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項２に記載の蛍光体。
【請求項４】
上記付活剤Ｅの濃度が上記一般式中Ｚｎ及びＡの総和に対して０．０１〜１ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項３に記載の蛍光体。
【請求項５】
上記共付活剤Ｄの濃度が上記付活剤Ｅの濃度の０．１〜９０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項６】
上記共付活剤Ｄの濃度が上記付活剤Ｅの濃度の０．１〜６０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項５に記載の蛍光体。
【請求項７】
上記一般式中の付活剤ＥがＣｕであり、ｘが０＜ｘ＜１であり、交流電界印加により測定したエレクトロルミネッセンス発光スペクトルの一部が、波長が４００ｎｍ以下の領域にあることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
【請求項８】
上記ＥＬ発光スペクトルの波長が４２０ｎｍ以下の領域の積分発光強度が全発光強度の２５％以上であることを特徴とする請求項７に記載の蛍光体。
【請求項９】
上記ＥＬ発光スペクトルの波長が４００ｎｍ以下の領域の積分発光強度が全発光強度の５％以上であることを特徴とする請求項７又は８に記載の蛍光体。
【請求項１０】
上記一般式中付活剤ＥがＡｇであり、ｘが０＜ｘ＜１であることを特徴とする請求項を特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
【請求項１１】
波長の異なる２種類の発光ピークが存在することを特徴とする請求項１０に記載の蛍光体。
【請求項１２】
上記２種類の発光ピークのうち短波長側の発光ピーク強度が、長波長側の発光ピーク強度の２０％以上であることを特徴とする請求項１１に記載の蛍光体。
【請求項１３】
上記短波長側の発光ピーク波長が３８７ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の蛍光体。
【請求項１４】
上記短波長側の発光ピーク波長が３５５〜３８７ｎｍであることを特徴とする請求項１３に記載の蛍光体。
【請求項１５】
全結晶相に対してα結晶相が５０％以上であることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項１６】
全結晶相に対してα結晶相が８０％以上であることを特徴とする請求項１５に記載の蛍光体。
【請求項１７】
上記一般式中の付活剤ＥがＡｇ及びＡｕであり、ｘが０≦ｘ＜１であり、エレクトロルミネッセンスで発光することを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
【請求項１８】
上記付活剤Ａｇ及びＡｕのモル濃度の総和が、上記一般式中Ｚｎ及びＡの総和に対して０．０１〜１ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１７に記載の蛍光体。
【請求項１９】
上記共付活剤Ｄの濃度が、上記付活剤Ａｇ及びＡｕのモル濃度の総和の０．１〜８０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１７に記載の蛍光体。
【請求項２０】
上記ｘが０≦ｘ≦０．５であることを特徴とする請求項１７に記載の蛍光体。
【請求項２１】
上記付活剤Ａｇのモル濃度が、上記共付活剤Ｄのモル濃度の総和よりも大きいことを特徴とする請求項１７に記載の蛍光体。
【請求項２２】
上記共付活剤Ｄの濃度が、上記付活剤Ａｇのモル濃度の０．０５〜８０ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項２１に記載の蛍光体。
【請求項２３】
上記付活剤Ａｇのモル濃度が、上記一般式中Ｚｎ及びＡの総和に対して０．０１〜０．５ｍｏｌ％であることを特徴とする請求項１７に記載の蛍光体。
【請求項２４】
フォトルミネッセンス、カソードルミネッセンスまたはエレクトロルミネッセンスによって測定した発光スペクトルが一個以上のピークを持ち、少なくとも一個のピークのピーク波長が４２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１７に記載の蛍光体。
【請求項２５】
上記少なくとも一個のピークのピーク波長が４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２４に記載の蛍光体。
【請求項２６】
上記発光スペクトルの最も短波長側のピーク強度が、その他のピーク強度よりも大きいことを特徴とする請求項２４又は２５に記載の蛍光体。
【請求項２７】
請求項１０に記載の蛍光体を用いた蛍光ランプであって、熱陰極または電界放射冷陰極、陽極、及び陽極上に形成された蛍光体層を備え、蛍光体は上記一般式中のｘが０＜ｘ≦０．５であり、カソードルミネッセンスにより波長が４００ｎｍ未満の紫外線を発生する機能を持つことを特徴とする蛍光ランプ。
【請求項２８】
前記蛍光体層に導電性を有する粉末が添加、またはコーティングされていることを特徴とする請求項２７に記載の蛍光ランプ。
【請求項２９】
前記蛍光体層内部に導電性を有する粉末が複合されていることを特徴とする請求項２７に記載の蛍光ランプ。
【請求項３０】
上記導電性を有する粉末がＣｕ−Ｓ系化合物であることを特徴とする請求項２８又は２９に記載の蛍光ランプ。
【請求項３１】
上記電界放射冷陰極の電子放出源が陰極面と垂直に配向していることを特徴とする請求項２７〜３０のいずれか一項に記載の蛍光ランプ。
【請求項３２】
上記蛍光体に、さらに紫外線照射により可視光発光する第２の蛍光体が添加されていることを特徴とする請求項２７〜３１のいずれか一項に記載の蛍光ランプ。
【請求項３３】
請求項２７〜３２のいずれか１項に記載の蛍光ランプを用い、発光容器の外側に、紫外線照射により可視光を発光する機能を持つ蛍光体層が形成されていることを特徴とするフィールドエミッションディスプレイ。
【請求項３４】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載の蛍光体の作製方法であって、上記一般式中Ｚｎ及びＡを含む蛍光体母材、付活剤及び共不活剤を混合する工程、乾燥する工程、焼成する工程及び冷却する工程を含むことを特徴とする蛍光体の作製方法。
【請求項３５】
上記冷却する工程における冷却速度が１℃／ｍｉｎ〜１００℃／ｍｉｎであることを特徴とする請求項３４に記載の蛍光体の作製方法。
【請求項３６】
上記冷却する工程中もしくは冷却する工程後に焼成温度以下の低温でのアニール処理工程を含むことを特徴とする請求項３４に記載の蛍光体の作製方法。
【請求項３７】
上記アニール処理工程前に、蛍光体内部に歪みを導入することを特徴とする請求項３６に記載の蛍光体の作製方法。
【請求項３８】
上記混合する工程を非水系溶媒中または非酸化性ガス中で行うことを特徴とする請求項３４に記載の蛍光体の作製方法。
【請求項３９】
面発光デバイスであって、蛍光体が交流電界印加によりピーク波長が４６０ｎｍ以下の可視光線または紫外線を放射する機能を持つ第１の蛍光体と、可視光線または紫外線照射により可視光を発光する第２の蛍光体の複合体であり、無機エレクトロルミネッセンスにより発光する面発光体を有することを特徴とする面発光デバイス。
【請求項４０】
請求項１に記載の蛍光体を用いた面発光デバイスであって、第１の蛍光体と第２の蛍光体の複合体である面発光体を有し、第１の蛍光体は請求項１に記載の蛍光体であり、無機エレクトロルミネッセンスにより発光し、かつ、交流電界印加によりピーク波長が４６０ｎｍ以下の可視光線または紫外線を放射する機能を持ち、第２の蛍光体は可視光線または紫外線照射により可視光を発光することを特徴とする面発光デバイス。
【請求項４１】
第１の蛍光体が、発光ピーク波長が４００ｎｍ未満の紫外線を放射する機能を持つ蛍光体であることを特徴とする請求項３９又は４０に記載の面発光デバイス。
【請求項４２】
第１の蛍光体が、発光ピーク波長が３００〜３７５ｎｍの範囲にある紫外線を放射する機能を持つ蛍光体であることを特徴とする請求項４１に記載の面発光デバイス。
【請求項４３】
第２の蛍光体が、残光性蛍光体であることを特徴とする請求項３９又は４０に記載の面発光デバイス。
【請求項４４】
上記残光性蛍光体が酸化物系蛍光体であることを特徴とする請求項４３に記載の面発光デバイス。
【請求項４５】
第２の蛍光体が、ＭＡｌ２Ｏ４で表わされる化合物を母結晶とし、付活剤としてＥｕを添加し、さらに共付活剤としてＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群の少なくとも１つ以上の元素を添加した蛍光体であり、ここで、Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属元素を表すことを特徴とする請求項３９又は４０に記載の面発光デバイス。
【請求項４６】
請求項３９又は４０に記載の面発光デバイスを用いた残光性バックライト。
【請求項４７】
携帯電話の第二画面に用いる請求項４６に記載の残光性バックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光材料、特に紫外線領域の光を放射する蛍光体に関するものである。特に、本発明は、有害物質や細菌・ウイルスなどを分離、分解または殺菌する手段としての光発光デバイスに適した蛍光体に関する。また、本発明は、無機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）により紫外線を放射して発光する発光デバイスに用いる蛍光体及びその作製方法に関する。また、本発明は、発光デバイスとしての蛍光ランプ及びそれを用いたフィールドエミッションディスプレイに関する。さらに本発明は、無機ＥＬにより可視光線または紫外線を放射して発光すると共に、放射された可視光線または紫外線により蛍光体を励起して可視光を発光する面発光体を有する面発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題から、有害物質や細菌・ウイルスなどを分離、分解または殺菌する機能が強く要求されている。このような分解・殺菌を行う手段として光触媒材料が注目されている。代表的な光触媒はＴｉＯ２であるが、これは一般には波長が４００ｎｍ以下の紫外線により光触媒機能を発揮する。特にアナターゼ型ＴｉＯ２は波長が４００ｎｍ以下の紫外線により光触媒機能を発揮する。最近では、アナターゼ型ＴｉＯ２よりは機能は低いものの、４２０ｎｍくらいの波長まで機能するルチル型ＴｉＯ２も開発されている。【０００３】
このような波長の光を放射させるデバイスとしては、水銀ランプや発光ダイオードもあるが、点または線光源であるため、大面積の光触媒を均一に励起するには適さない。大面積を均一に発光させるデバイスとして無機ＥＬデバイスがある。これは、光を放射する機能を持つ蛍光体粉末を誘電体樹脂に分散させて、主として交流電界を印加して発光させるものである。この他、光触媒の励起、捕虫、ＵＶ露光、樹脂硬化等の光源には高効率で紫外線を放射する蛍光体が必要である。【０００４】
高効率で発光する蛍光体としてはＺｎＳ蛍光体が挙げられる。一般にＺｎＳ蛍光体の中で短波長の発光を示すものはＡｇで付活されたものであるが、発光波長は４５０ｎｍの青色であり、可視光領域の光しか放射しない。この発光機構は、ＺｎＳ中に添加された付活剤のＡｇがアクセプタ準位を形成し、共付活剤として添加されるＣｌやＡｌ等がドナー準位を形成し、このドナー準位とアクセプタ準位間で電子と正孔が再結合することにより、ピーク波長が４５０ｎｍ程度のＤ−Ａペア型（別名Ｇｒｅｅｎ−Ｃｕ型、以下Ｇ−Ｃｕ型）の青色の発光が生じる。このＧ−Ｃｕ型の発光は、蛍光体母材をＺｎＳとＺｎＳよりもバンドギャップの大きい化合物との混晶として蛍光体母材のバンドギャップを増大させることにより短波長化することができる。ＺｎＳと混晶にすることによってバンドギャップを増大することができる化合物として２Ａ族元素硫化物が挙げられる。しかし、ＭｇＳをＺｎＳに対して固溶する限界まで固溶させたＺｎ０．８Ｍｇ０．２Ｓ：Ａｇ系蛍光体においてもピーク波長が４００ｎｍを越える紫色領域までしか短波長化させることしかできない。この場合、発光スペクトルの短波長側の裾は４００ｎｍ以下になるが、このＺｎＳ：Ａｇ系蛍光体は電界印加によるエレクトロルミネッセンス発光は起こらない。【０００５】
特開平２００２−２３１１５１号公報にはＺｎＳと２Ａ族元素硫化物の混晶半導体である蛍光体母材に付活剤のＣｕやＡｇとそれ以上のモル濃度の共付活剤を同時に添加することによって、発光効率及び色度を向上できることが記載されている。しかし、その発光スペクトルにはＧ−Ｃｕ型の主発光以外の発光は存在しないことが記載されており、発光波長も可視光領域である。【０００６】
ところで、近年の環境問題から、発光体として水銀を使用する装置やデバイスの使用が規制されつつある。水銀を使用する代表的なデバイスは蛍光灯、低圧・中圧・高圧・超高圧水銀灯などの照明または光源デバイスである。これらは全て、水銀の放電により発生させた紫外線を蛍光体に照射することで、可視光線または紫外線を発光させる原理により作動する。【０００７】
これに対して、水銀を使用しない環境に優しい発光デバイスとしては蛍光表示管をはじめとする蛍光ランプなるものがある。これは、熱陰極または冷陰極カソードから発生させた電子線を蛍光体に照射することで可視光線を発生させるものであり、長寿命・高信頼性、低消費電力という特徴を持ち、車載用のディスプレイや屋外表示デバイスとして使用されている(特開２００１−１７６４３３号公報参照)。【０００８】
最も標準的な蛍光ランプは、直熱三極管のアノード（プレート）に蛍光体が貼り付けてあり（パターニング）、フィラメントから照射された熱電子をグリッドで制御し、その熱電子がアノードに当たる時に蛍光体が発光する。フィラメント材質は基本的にはタングステン合金であるが、その他様々な合金も用いられる。【０００９】
最近はＬＣＤ（Liquid Crystal Display；液晶ディスプレイ）を用いたものや、有機ＥＬディスプレイ等もあるが、依然として視野角の広さ、発光の美しさ、寿命、動作温度範囲等の点で総合的には蛍光表示管に一日の長があり、特に発光が綺麗で表示が鮮明な点が買われて、オーディオ機器やビデオ機器で主に使われている。また、車の時計などにも、視認性と信頼性の高さからよく使われている。有機ＥＬディスプレイも自発光のため視野角は広く、発光効率が高いという長所が有るにせよ、寿命が短いという欠点がある。この点、蛍光表示管の寿命は３万時間を超える長寿命である。さらには、陰極を冷陰極型にすることにより、熱フィラメントが切れるという問題が解決できるために、蛍光表示管の寿命はさらに長くなり信頼性が増大する。【００１０】
しかしながら、従来の蛍光表示管は、表示デバイス用途のみを対象としているために紫外線を発生させることを目的としたものではない。蛍光表示管において、電子線照射により可視光発光する蛍光体粉末の表面に、電子線照射により紫外光発光する蛍光体をコーティングするという方法が提案されている。これは、電子線を紫外発光蛍光体に照射して一旦紫外線を発生させ、これを可視光発光蛍光体に照射することにより望む波長の可視光を発生させるという原理のものである。紫外発光蛍光体としては、ＺｎＯ、ＺｎＯ・Ｇａ２Ｏ３：Ｃｄ等が報告されている。（特開平８−１２７７６９公報、特開平８−４５４３８公報参照）【００１１】
また、他の蛍光体の応用として、近年、災害等が起こった時にビルの電源系統が絶たれた後も一定時間は光を放射し続ける蛍光体が開発されている（特許第２５４３８２５号公報参照）。これは、蛍光体に予め一定時間以上の可視光線または紫外線のエネルギーを照射しておくと、蛍光体が畜光して、エネルギーを遮断した後、畜光したエネルギーを光として放射し続けるものである。このような蛍光体をシート形状に加工した面発光体は、屋内では一般の蛍光灯等と組み合わされ、また屋外では、人工光源なしで太陽光線のエネルギーを利用して、日没後に光り続ける機能を持つ。
【特許文献１】特開２００２−２３１１５１号公報
【特許文献２】特開２００１−１７６４３３号公報
【特許文献３】特開平８−１２７７６９号公報
【特許文献４】特開平８−４５４３８号公報
【発明の開示】
【００１２】
ＺｎＳ蛍光体におけるＧ−Ｃｕ型の青色発光はＺｎＳのバンドギャップを増大して発光波長を短波長化しても紫色領域までしか達せず、紫外線領域の発光は生じない。一方ＣｕやＡｇで付活したＺｎＳ蛍光体はＣｕやＡｇが結晶格子のＺｎ位置のみならず、格子間にも侵入すると、Ｇ−Ｃｕ型発光の短波長側にＢｌｕｅ−Ｃｕ型（以下Ｂ−Ｃｕ型）と呼ばれる発光が生じると言われている。しかし付活剤がＡｇの場合はＡｇのイオン半径が０．１３３ｎｍとＺｎのイオン半径０．０８３ｎｍと比較しても大きく、ＺｎＳ中のＺｎ位置を占有することができても結晶格子間への侵入は生じにくいため、Ｂ−Ｃｕ型の発光を得ることは容易ではないという問題がある。また、この場合はＥＬ発光は生じない。
【００１３】
一方、付活剤がＣｕの場合は、Ｃｕのイオン半径がＡｇよりも小さく、Ｚｎイオンとほぼ同じであるため、結晶格子間へ容易に侵入させることができるという利点があり、しかもＥＬ発光が起こるが、付活剤であるＣｕのエネルギー準位はＡｇのそれよりも深いために、これまでＢ−Ｃｕ型発光の発光波長は、ピーク波長を４５０ｎｍ程度までしか短波長化させることができず、かつ短波長側の裾も４００ｎｍを越えてしまっていた。すなわち、４００ｎｍ以下の紫外領域の発光成分がなかった。
【００１４】
したがって、本発明は上記の問題点を解決するために、ＺｎＳ系蛍光体において、Ａｇ又はＣｕを含む付活剤を用いた時に、Ｂ−Ｃｕ型発光を生じる蛍光体、及びその作製方法を提供することを目的とする。本発明のさらなる目的は、Ｃｕを付活剤とした時に、短波長のＥＬ紫外発光が起こる蛍光体、及びその作製方法を提供することである。本発明の別の更なる目的は、Ａｇを付活剤とした時に、格子間へのＡｇの侵入が容易になるよう、ＺｎＳと他の硫化物との混晶化、Ａｇ等の付活剤・共付活剤量の工夫、原料混合手法・焼成条件等の工夫によりＧ−Ｃｕ型の青紫色発光だけでなく、更にＧ−Ｃｕ型青紫色発光の短波長側の紫外線領域に発光ピークを有するＢ−Ｃｕ型発光を生じる蛍光体を提供することである。本発明の別の目的は、Ａｇを含む付活剤を用いた時に、Ａｇイオンの格子間ドーピングを安定化して短波長発光を可能にすると共に、ＥＬ発光に必要な導電相を結晶粒界、双晶界面及び転位に形成できる蛍光体を提供することである。
【００１５】
また、蛍光表示管について言えば、上記の電子線照射により可視光発光する蛍光体粉末の表面に、電子線照射により紫外光発光する蛍光体をコーティングする発明は、可視光発光する蛍光表示管を得るためのものであり、紫外線を放出するデバイスではない。この理由は以下の通りと推測される。すなわち、電子線を照射して効率よく紫外線を発生させ得る蛍光体がこれまで存在しなかったためである。この蛍光表示管では、可視発光蛍光体は、紫外発光蛍光体が放出した紫外線を吸収して可視光発光するのと同時に、それ自体が、ある程度電子線を吸収して可視光を発光するので、紫外線の強度はそれほど高くなくてもかまわない。しかし、紫外発光蛍光体のみを使用した場合は、発光効率が低すぎて紫外発光蛍光ランプとして実用には至らないのである。
【００１６】
本発明はこのような問題にも対処することができ、本発明の蛍光体を用い、蛍光ランプまたは蛍光表示管の原理を利用し、簡易な構造で全体に高輝度で長寿命な紫外線光源として利用できる蛍光ランプを提供することを今ひとつの目的とする。
【００１７】
また、上記の残光性の蛍光体をシート状に加工した面蛍光体について言えば、屋内で使用する場合には、このようなシートには光源が必要であるために、例えば蛍光灯が必要であるために、デバイスとしては嵩張ったものになってしまうという欠点がある。特に、残光性蛍光体を短時間で効率よく励起するためには、好ましくはエネルギーの大きい紫外線が必要であるが、蛍光灯に含まれる紫外線量は非常に少ないため、長時間の照射が必要であり、消費電力が大きくなってしまう。蛍光灯の代わりに、ブラックライトなどの紫外灯を用いると照射時間は短くて済むが、嵩張るという問題は同じである。特に、携帯電話やパソコンのバックライトなど、薄型機能が要求される場合、嵩張ることは致命的である。
【００１８】
一方、携帯電話や時計のバックライトには薄型ＥＬシートが適用されている。しかし、これらは基本的には、ユーザーの操作時にはバックライトが点灯して画面表示できるが、操作終了後、数十秒後には消灯するので暗い場所では認視できない。よって、暗い場所で時刻等を見るためには再度点灯ボタンを押してバックライトを点灯させなければならない。
【００１９】
したがって、本発明の更なる目的は、本発明の蛍光体を用い、蛍光体を短時間で励起できる低消費電力型で、嵩張らない面発光体を用いた面発光デバイスを提供することである。
【００２０】
上記の目的を達成するための本発明は以下のとおりである。
１    本発明の蛍光体
本発明によれば、蛍光体であって、一般式がＺｎ（１−ｘ）ＡｘＳ：Ｅ，Ｄで表され、該一般式中、ＡはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群から選ばれる少なくとも一種の２Ａ族元素、ＥはＣｕ又はＡｇを含む付活剤、Ｄは３Ｂ族及び７Ｂ族元素から選ばれる少なくとも一種を含む共付活剤、ｘは０≦ｘ＜１を満たす混晶比率であり、Ｂｌｕｅ−Ｃｕ型発光機能を持つことを特徴とする蛍光体が提供される。本発明の蛍光体は、蛍光体の母材を、ＺｎＳを基に、バンドギャップの大きいＭｇＳやＣａＳ等の２Ａ族硫化物を混合した混晶母材とし、付活剤（アクセプタ）としてＣｕ又はＡｇを含み、共付活剤（ドナー）としてＣｌやＡｌ等の短周期型の周期表における３Ｂ族または７Ｂ族元素を添加して作製され、Ｂ−Ｃｕ型発光機能を持つ蛍光体である。
【００２１】
このようなＢ−Ｃｕ型発光を持つ蛍光体は、Ｃｕ又はＡｇを含む付活剤を共付活剤のモル濃度以上のモル濃度で含有させることにより作製できる。本発明ではＺｎＳ系蛍光体に共付活剤のモル濃度よりも高いモル濃度の、Ｃｕ又はＡｇを含む付活剤を添加することで、電荷補償されないＣｕ又はＡｇを増加させ、より多くのＣｕ又はＡｇを含む付活剤が格子間に侵入しやすいようにした。
【００２２】
特開２００２−２３１１５１号公報に記載のＺｎＳ系蛍光体は、付活剤Ａｇのモル濃度以上のモル濃度の共付活剤が添加されている。ＺｎＳ系蛍光体に添加される共付活剤は付活剤の電荷補償の役割も担うため、特開２００２−２３１１５１号公報に記載のＺｎＳ系蛍光体中の付活剤のＡｇは全て電荷補償されていると考えられる。電荷補償されたＡｇは結晶格子のＺｎ位置を置換してしまい格子間には侵入しないため特開２００２−２３１１５１号公報に記載の蛍光体が示す発光はＢ−Ｃｕ型発光でなく、Ｇ−Ｃｕ型発光のみである。
【００２３】
一般に、蛍光体に紫外線を照射した場合（ＰＬ）には、Ｂ−Ｃｕ型発光が現れる時にはＧ−Ｃｕ型発光も同時に現れるが、電子線を照射した場合（ＣＬ）や、電界を印加した場合（ＥＬ）には、Ｂ−Ｃｕ型発光の相対強度がより高くなり、長波長側に長く裾を引いた形の発光スペクトル形状になる場合が多い。
【００２４】
Ｂ−Ｃｕ型発光を以下に説明する。例えば、一般的にはＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体は、ドーピングされたＣｕがＺｎの位置を置換し、同時にＣｌがＳの位置を置換する。発光波長は５３０ｎｍ近傍の緑色を示すことから、Ｇ−Ｃｕ型発光と呼ばれる。一方、ＣｕがＺｎ位置を置換するのと同時に、ＺｎＳの結晶格子の隙間に侵入すると、短波長の４６０ｎｍ近傍のＢ−Ｃｕ型発光と呼ばれる発光が起こる。これらの２つの発光は同時に起こるので、発光スペクトルには２つのピークが現れることになる。一般には、蛍光体の励起を紫外線で行った場合のフォトルミネッセンス（ＰＬ）スペクトルは、長波長側のピーク強度が最も高くなるが、電子線や電界で励起した場合のカソードルミネッセンス（ＣＬ）スペクトル、またはエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）スペクトルは、短波長側のピーク強度が最も高くなるか、または長波長側に明確なピークが現れないことがある。Ｃｕの代わりにＡｇをドーピングした場合も同様の現象が起こり、Ｃｕの場合と同様に、短波長側の発光はＢ−Ｃｕ型と呼ぶ。
【００２５】
本蛍光体においては、混晶比率ｘの値を変化させることにより、発光スペクトルのピーク波長を制御することができる。ｘが大きいほど発光波長のピークは短波長側へシフトする。このとき、発光のピーク波長を３６０〜３７５ｎｍの範囲に制御することが好ましい。この波長帯は、例えば、紫外線による樹脂硬化に最も利用されている波長である。
【００２６】
発光スペクトルがＢ−Ｃｕ型を含むか否かの判断は、例えば下記のような手段で判断することができる。例えば、蛍光体の母材がＺｎＳ−ＭｇＳ系なら、Ｚｎに対するＭｇの濃度比が分かれば、母材のバンドギャップが計算でき、さらに、蛍光体中にドーピングした付活剤元素種と共付活剤元素種が分かれば、それらのエネルギー準位から、ＤＡペア型発光またはＢ−Ｃｕ型発光が生じた場合の発光ピーク波長を計算することができるので、実際の発光波長と比較して判断する方法がある。または、付活剤の濃度と共付活剤濃度を測定して、前者が後者よりも大きければＢ−Ｃｕ型発光を含むと言える。また、強力なエックス線を用いたＸＡＦＳ分析を行うことにより付活種元素の占める位置を決定することもできるので、Ｇ−Ｃｕ型発光とＢ−Ｃｕ型発光を区別することもできる。
【００２７】
更に、本発明の蛍光体では、蛍光体母材をＺｎＳとＢｅＳ、ＭｇＳ、ＣａＳ、ＳｒＳ及びＢａＳの中から少なくとも１種選ばれる２Ａ族硫化物との混晶にすることにより結晶格子を拡大させ、より多くのＣｕ又はＡｇを含む付活剤が格子間に侵入しやすいようにした。例えばＭｇＳの場合はＭｇＳの固溶限においてａ軸方向に約０．０５ｎｍ拡大し、ｃ軸方向に約０．０４ｎｍ拡大する。また、母材をＺｎＳと２Ａ族硫化物との混晶にすることにより、格子間に侵入したＣｕ又はＡｇを含む付活剤に起因するＢ−Ｃｕ型の発光が得られやすくなる他、蛍光体母材のバンドギャップが増大することから、Ｂ−Ｃｕ型の発光が更に短波長化し、より短波長の紫外線領域の発光が得られる利点もある。
【００２８】
この蛍光体は紫外線領域の発光を生じるＰＬ用途、ＣＬ用途の蛍光体として利用できる他、導電相としてのＣｕ２Ｓ等のＣｕ−Ｓ系化合物やカーボンナノチューブ等の導電性を有する物質との複合化によりＥＬ用途としても利用でき、本発明を用いたＰＬ、ＣＬ、ＥＬを応用した発光素子は紫外線発光光源として利用が期待できる。
【００２９】
２    本発明の蛍光体の製法
本発明の蛍光体を製造するには、蛍光体母材の原料であるＺｎＳ粉末と２Ａ族硫化物粉末と、付活剤の原料粉末（Ａｇであれば所定量のＡｇ２Ｓ粉末）と、共付活剤の原料粉末（例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩのうち少なくとも１種の原料である所定量のＡｌ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓ３、ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＮａＢｒ及びＮａＩ粉末）とをエタノール中にて分散させ、更に超音波振動を印加して混合する。原料分散エタノールは２Ａ族硫化物の加水分解・酸化を防止する目的で乾燥窒素もしくは乾燥アルゴンを流入させたエバポレータにより乾燥する。回収した乾燥原料は蓋付きのアルミナるつぼまたは石英るつぼに投入し、硫化水素ガス中、水素ガス中、アルゴンガス中、あるいは窒素ガス中で１０００℃で２時間焼成を行い、そののち冷却処理・アニール処理を行い合成する。
【００３０】
蛍光体の発光スペクトルの傾向や、２Ａ族硫化物の固溶量、焼成温度の関係を、ＺｎＳ−ＭｇＳ系を例に説明する。
ＭｇＳ量が増加するに従って発光スペクトル全体が短波長にシフトするが、４２０ｎｍ以下の領域の積分発光強度が全発光強度の２５％以上であることが好ましい。さらには、４００ｎｍ以下の領域の積分発光強度が全発光強度の５％以上であることが好ましい。４００ｎｍ以下の領域の積分発光強度が全発光強度の５％となる時のＭｇ量は、ＺｎとＭｇの総和の２５モル％程度となる。４００ｎｍ以下の領域の積分発光強度が全発光強度の５％以上にするためには、さらなるＭｇＳの混晶化が必要であるが、通常、室温では、ＺｎＳに対してＭｇＳは２５モル％程度までしか固溶せず、これを越えると、六方晶であるＺｎＳと結晶構造が異なる岩塩型のＭｇＳが単独で析出し始める。これは極めて水分に弱く、ＭｇＯやＭｇ（ＯＨ）２に転化してしまい、蛍光体性能を劣化させる。
【００３１】
本発明では、焼成温度から急冷することにより２５モル％以上のＭｇＳを固溶させることができる。焼成温度が高いほど、その温度でのＭｇＳの固溶量が高い。例えば、１０２０℃で焼成すると、２５モル％程度のＭｇＳが固溶する。１２００℃で焼成すると、５０モル％まで増大する。この焼成温度と固溶量、発光スペクトルの傾向は、本発明の蛍光体の一般式中ＡがＢｅ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのいずれか、又はいずれかの組み合わせであっても同様である。
【００３２】
高い焼成温度から急冷することで、焼成温度での固溶量を維持したままの蛍光体が得られる。例えば、冷却速度の速い焼成炉を使用し、３０℃／ｍｉｎ程度で室温まで急冷することでＭｇの固溶量を上記の値にすることができる。その他の冷却方法としては、保持が終わった後、多量のガスを流しながら冷却する方法、炉内から取り出した蛍光体粉末を、水中に浮かべた熱伝導率の高い容器に移す等の方法がある。炉内で自然放冷する場合は、冷却速度は１℃／ｍｉｎ〜１００℃／ｍｉｎ程度であるが、水中急冷などを用いると、これらの値よりも高い冷却速度が得られる。焼成炉の構造によっては、焼成温度が高い場合は水中急冷法が望ましい場合もある。尚、水中急冷を行う場合は、不活性ガス中で行うことが好ましいが、極めて短時間で急冷されるので大気中でも大きな支障はない。
【００３３】
このようにして、格子間に侵入させた付活剤の原子もしくはイオンは不安定であることから冷却中に格子間から吐き出され、また、急冷により結晶格子に歪みが導入され、発光強度が低下してしまう場合もある。そのため、急冷中、室温まで冷却する前に、又は室温まで急冷後に、焼成温度よりも低温で長時間アニールすることにより格子間原子を安定化させると共に結晶格子の歪みの除去を行うと効果がある。
【００３４】
また、歪みを除去するためのアニールの前に、意図的に蛍光体内部に歪みを導入して、双晶(積層欠陥)を高密度で形成することでＥＬ発光の輝度を向上させることができる。アニール温度が高いほど歪み除去による結晶性向上と導電相の分散密度は高くなり輝度は高くなるが、温度が８００℃を越えると、格子間に導入された付活剤の吐き出しが生じたり、蛍光体中の硫黄成分が昇華して長波長側の発光強度が高くなり、結果としてＢ−Ｃｕ型発光強度の低下が生じる場合がある。アニール温度が１００℃より低いと、結晶性が向上しない。好ましくは７００℃程度である。歪みを導入する方法としては、例えば、焼成後の蛍光体粉末に機械的応力を加える方法や電子線を照射する方法などが考えられる。焼成後の蛍光体内部にもある程度の量の双晶は形成されているが、機械的応力を加えるとさらに双晶密度は増加する。このような双晶を含む粉末をアニールすると、アニール中に蛍光体に含まれるＣｕやＡｇ、またはＡｕが双晶界面に偏析して導電相として機能する場合がある。
【００３５】
焼成前の原料混合は、非水系溶媒中または非酸化性ガス中で行うことが好ましい。蛍光体母材の原料の２Ａ族硫化物は不安定で特に水との接触により加水分解が生じ、また乾燥空気中においても酸化が生じてしまうため混晶蛍光体が得られない、もしくは焼成後に２Ａ族酸化物が不純物として混入してしまう等の問題がある。本発明ではエタノール等の溶媒で原料の混合を行い、エバポレータを用いて不活性ガス中で原料の乾燥を行い、原料の劣化を防止して仕込み濃度通りの材料設計通りの蛍光体を得ることができる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等が挙げられる。また、Ｂ−Ｃｕ型の発光は硫化水素ガス、水素ガス、窒素ガス又はアルゴンガス中の焼成で生じ、特に水素ガス、硫化水素ガス、アルゴンガス中で焼成すると高輝度で生じることが判明した。理由は硫化水素を含むガス中で焼成すると、ＺｎＳからの硫黄の昇華が防止できるからと推定される。
【００３６】
３    付活剤がＣｕの場合
本発明の蛍光体は、付活剤としてＣｕを好ましく用いることができる。すなわち、上記の蛍光体であって、上記一般式中の付活剤ＥがＣｕであり、ｘが０＜ｘ＜１であり、交流電界印加により測定したエレクトロルミネッセンス発光スペクトルの一部が、波長が４００ｎｍ以下の領域にあることをさらなる特徴とする蛍光体が提供される。
一般に、ＺｎＳ系蛍光体の発光波長はブロードな形を持つが、本発明では、発光スペクトルのピーク波長が４００ｎｍ以下であることではなく、短波長側の裾が４００ｎｍ以下の領域にあることを意味する。本発明では、母材のバンドギャップを大きくし、付活剤及び共付活剤の含有量を調整することで短波長側の裾を４００ｎｍ以下にシフトさせることができる。
【００３７】
付活剤であるＣｕの濃度が蛍光体母材の金属元素（上記一般式中ＺｎとＡの総和）に対して０．００６〜６ｍｏｌ％であることが好ましい。これより小さいとＢ−Ｃｕ型発光は生じにくい。これより大きいと効果は飽和する。より好ましくは０．２〜１ｍｏｌ％である。
【００３８】
共付活剤であるＤとしては、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｌ、Ｆ等が挙げられるが、原料コストの点でＡｌ、Ｃｌが好ましい。共付活剤の濃度は付活剤濃度の０．１〜９０ｍｏｌ％が好ましい。これより大きいと、Ｂ−Ｃｕ型発光の強度は小さい。これを越えると、Ｂ−Ｃｕ型発光は生じにくい。より好ましくは０．１〜６０ｍｏｌ％である。
但し、上記した、共付活剤濃度の付活剤濃度に対する比率は、あくまで蛍光体内部に含まれる濃度であって、原料粉末の調合時の濃度比とは必ずしも一致しないことがある。すなわち、高輝度で発光する蛍光体を作製するためには、結晶性を高くすることが必要であり、そのために、通常は多量の融剤を使用する。融剤は低温で液相となるもので、一般にはＫＣｌやＮａＣｌなどの塩化物が用いられる。これらの融剤濃度を高くすることは、出発原料に含まれる共付活剤濃度が高くなり、出発原料中では、付活剤濃度よりも共付活剤濃度が高くなる。しかし、ＣｌのＺｎＳへの固溶量は０．１ｍｏｌ％程度と低いので、出発原料中の付活剤濃度を、０．１ｍｏｌ％よりも高くすることで、融剤量に関わらず、蛍光体中の付活剤濃度を共付活剤濃度よりも高くすることができる。これは、Ｃｕを付活剤にする時に顕著に現れる現象であり、Ｃｕを付活剤とする時は、融剤の濃度を高くしてもＢ−Ｃｕ発光が得られる場合が多い。この理由は、ＣｕがＡｇに比べて格子間に入りやすいためである。
【００３９】
上述したように、蛍光体の製造においては、焼成後急冷した蛍光体の結晶格子には歪みが生じるため、アニールが有効である。アニールの効果は歪みの除去による蛍光体母材の結晶性向上のみでなく、次のような効果もある。すなわち、蛍光体内部には歪みの導入により、多数の結晶転位や双晶（積層欠陥）が発生しているが、アニールすることにより、付活剤として導入したＣｕの内、過剰のＣｕ成分が再度、結晶転位や双晶界面に拡散してＣｕ２Ｓとなり導電相として高密度に分散して、ＥＬ発光時の輝度が向上する。尚、転位や粒界の析出物はＣｕ２Ｓである場合もあるし、Ｃｕ１−ｘＳのような場合もある。または双晶界面に高密度でＣｕ原子が偏析している場合もある。
【００４０】
また、上述した方法でＣｕ２Ｓを内在させた蛍光体の表面にもＣｕ２Ｓ粒子が付着している。導電性の高いＣｕ２Ｓ粒子が蛍光体表面に存在すると、交流電界を印可した時、電界が表面を伝わってしまって蛍光体内部に効果的に電圧が印可されず、発光強度が低下するので、エッチングなどで除去するほうが好ましい。
【００４１】
ＭｇＳ量が５０モル％の組成では、発光スペクトルのピーク波長は４００ｎｍ程度、短波長側の裾は３５０ｎｍ程度であり、４００ｎｍ以下の累積発光強度は３６％近くまで増大するものもある。
【００４２】
また、本発明の蛍光体は、付活剤としてＣｕを添加している。したがって、本発明の蛍光体は電子線や紫外線を照射しても発光させることができる。また、Ｃｕは付活剤として働く一方で、余剰のＣｕは焼成後にＣｕの硫化物となって蛍光体中に分散する。Ｃｕの硫化物は導電性が高いために、電界を印加した時、蛍光体中には局所的には印加した電圧よりも２桁程度高い電界が印加されるようになり、高いＥＬ発光強度が得られる。
【００４３】
４    付活剤がＡｇの場合
本発明の蛍光体には、付活剤ＥとしてＡｇを好ましく用いることができる。すなわち、上記の蛍光体であって、上記一般式中付活剤ＥがＡｇであり、ｘが０＜ｘ＜１であり、該付活剤Ａｇを共付活剤Ｄのモル濃度以上のモル濃度で含有させたことをさらなる特徴とする蛍光体が提供される。
本発明はＺｎＳ系蛍光体の格子間により多くのＡｇが侵入するよう、付活剤・共付活剤の添加量、混晶とする２Ａ族硫化物の添加量、焼成条件及び原料の混合において工夫した。
【００４４】
上述のように、本発明の蛍光体の発光スペクトルは２つのピーク波長を有する場合がある。特に、付活剤としてＡｇを用いた場合は２つのＰＬピークを持つ場合が多い。一方、Ｃｕを用いた場合は、１つのピーク波長となる場合が多い。これは、ＣｕのほうがＡｇよりも格子間に入りやすいためである。この２種類の発光ピークのうち短波長側の発光ピーク強度が、長波長側の発光ピーク強度の２０％以上であることが好ましい。２０％以上の場合、電子線照射時の発光スペクトルは、短波長側のピーク波長のみをピーク波長とするＣＬスペクトルが得られる。また、本発明のＺｎＳ−２Ａ族硫化物蛍光体は、光触媒の励起、捕虫、ＵＶ露光、樹脂硬化等の様々な用途に必要な紫外線である波長３５５〜３８７ｎｍの領域での発光を生じ、特に汎用性の高い波長３６５ｎｍ付近の発光も得られるため、本発明の蛍光体を用いたＰＬ、ＣＬ及びＥＬ発光素子はこれらの用途の光源としての利用が期待できる。
【００４５】
また、ＺｎＳの結晶構造は高温相のα型と低温相のβ型の２種類があり、結晶格子の隙間はα型の方が大きい。本発明のＺｎＳ蛍光体は９００〜１２００℃程度で焼成して合成するが、焼成後に冷却速度１℃／ｍｉｎ〜１００℃／ｍｉｎの範囲で冷却処理を行うことにより格子間隔の大きいα型を多く含有させることができ、より多くのＡｇが結晶格子間に侵入しやすい結晶相とすることができた。特開２００２−２３１１５１号公報においてはα相含有率は０〜４０％であり、結晶格子間隔の大きいα相含有量が少なく、結晶格子間への付活剤Ａｇの侵入が生じにくいことが予測され、このこともＢ−Ｃｕ型発光が得られない原因の一つと推測される。
【００４６】
また、上記のように、本発明の蛍光体の母材は２Ａ族硫化物との混晶であり、ＢｅＳ、ＭｇＳ、ＣａＳ、ＳｒＳ及びＢａＳからなる群から選ばれた少なくとも１種の硫化物が固溶している。このとき、硫化物の濃度が５〜５０ｍｏｌ％であることが好ましく、１５〜５０ｍｏｌ％であることがさらに好ましい。
【００４７】
また、格子間に侵入した原子もしくはイオンは不安定であることから冷却中に格子間から吐き出される問題があるが、急冷処理は格子間原子を安定化させることができる利点もある。一方、急冷処理をすることにより結晶格子には歪みも導入され、発光強度が低下してしまう問題があるが、これは上述のようにアニールすることで解消できる。ここでは、１００℃〜５００℃程度の低温で長時間アニールすることが望ましく、５００℃以上のアニールでは格子間Ａｇの吐き出しが生じ、Ｂ−Ｃｕ型発光強度の低下が生じると考えられる。これらの処理を行うことにより、高濃度のＡｇが格子間に侵入しやすいようになりＢ−Ｃｕ型の紫外線領域の発光を実現でき、また最大限にその発光強度を向上できる。
【００４８】
共付活剤Ｄとしては、３Ｂ族元素であるＡｌ及びＧａ、並びに、７Ｂ族元素であるＦ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩの中から選ばれる少なくとも１種であることが望ましい。また、付活剤Ａｇの濃度が蛍光体母材の金属元素（上記一般式中Ｚｎ及びＡの総和）に対して０．００６〜６ｍｏｌ％であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜１ｍｏｌ％である。
【００４９】
また、本発明の蛍光体はＰＬ及びＣＬにて紫外線領域の発光を示す。その他、Ｃｕ２Ｓ等のＣｕ−Ｓ系化合物やカーボンナノチューブ等の導電性を有する物質との複合化によりＥＬ発光を示すようになるため、公知のＥＬパネルの蛍光体を本発明の蛍光体に置換することで容易に紫外発光ＥＬ素子が作製できる。
【００５０】
５    付活剤がＡｇ及びＡｕの場合
本発明の蛍光体には、上述のように付活剤としてＡｇ、Ｃｕが好適であるが、さらに好ましい態様として、Ａｇ及びＡｕを付活剤に用いることができる。すなわち、上記の蛍光体であって、上記一般式中の付活剤ＥがＡｇ及びＡｕであり、ｘが０≦ｘ＜１であり、エレクトロルミネッセンスで発光することをさらなる特徴とする蛍光体が提供される。Ａｇ及びＡｕが好ましい理由は、次のとおりである。
【００５１】
付活剤がＣｕの場合は、Ｃｕ１＋イオン（０．６Ａ）はＺｎ２＋イオン（０．６Ａ）とほぼ同じサイズであるため、容易に格子間の隙間に侵入して、Ｂ−Ｃｕ型発光が生じる。さらに、格子間に入りきれなかったＣｕイオンは、結晶格子外にはき出されて、ＺｎＳのＳと反応して導電性の高いＣｕ２Ｓなどの銅の硫化物をＺｎＳ結晶の粒界に形成する。このような蛍光体を用いた無機ＥＬデバイスに対し交流電界を印加すると、銅の硫化物の周辺には、局所的に印加した電界値以上の電界が印加され、ＥＬ発光が生じる。しかし、Ｃｕのアクセプタ準位が深いために、ＥＬ発光を大きく短波長化することは難しい。
【００５２】
一方、付活剤がＡｇの場合は、Ａｇイオンのサイズ（４配位で１．０Ａ）がＣｕイオンより大きく、Ｃｕイオンほど容易に格子間に侵入させることはできないものの、ＺｎＳにＭｇを固溶させるなどして、格子サイズを増大させることで、格子間の隙間にＡｇイオンを侵入させて、４００ｎｍ以下のＢ−Ｃｕ型発光を生じさせることができる。しかし、格子間に入りきれなかったＡｇイオンは、導電性の小さなＡｇ２Ｓ等のＡｇの硫化物を形成してしまい、上記したような電界集中が生じないため、ＥＬ発光が比較的小さい。
ＡｇとＣｕを同時にドーピングすると、イオン半径の小さなＣｕのみが格子間に侵入してしまい、Ｂｌｕｅ−Ｃｕ型発光の波長は４５０ｎｍになる。
【００５３】
そこで、付活剤ＥとしてＡｇとＡｕを同時にドーピングする。これにより、上記の付活剤がＣｕのみの場合よりもさらに短波長でのＥＬ発光が得られる。Ａｕ１＋のイオン半径（１．３７Ａ）はＡｇよりも大きいため、同時にドーピングすると、Ａｇのみが格子間の隙間に侵入し、余分なＡｕイオンは粒界にＡｕのまま残存する。これは、ＡｕがＳと反応しないためである。Ａｕは導電性が極めて高いために、ＥＬで容易に発光させることができるのである。
【００５４】
本蛍光体は、付活剤ＥであるＡｇ及びＡｕのモル濃度の総和を、共付活剤Ｄのモル濃度の総和よりも大きくすることで実現できる。共付活剤の濃度以上の付活剤は、電気的に中性を保つためにＺｎの位置を置換しないで格子間の隙間に侵入するのである。また、付活剤Ａｇのモル濃度が、共付活剤Ｄのモル濃度の総和よりも大きいことが望ましい。
【００５５】
ＡｇとＡｕのモル濃度の総和が、蛍光体母材の金属元素（上記一般式中ＺｎとＡの総和）に対して０．０１〜１ｍｏｌ％であることが望ましい。０．０１ｍｏｌ％未満ではＰＬやＣＬ発光強度が低くなると共に、ＥＬ発光強度が大きく低下する。１ｍｏｌ％を越えると発光強度は飽和する。さらに好ましくは、Ａｇのモル濃度は、蛍光体母材の金属元素に対して０．０１〜０．５ｍｏｌ％である。
【００５６】
共付活剤の濃度は、ＡｇとＡｕのモル濃度の総和の０．１〜８０ｍｏｌ％であることが望ましい。０．１ｍｏｌ％未満では、発光強度が低下する。８０ｍｏｌ％を越えると、Ｂ−Ｃｕ型発光と同時に存在する長波長側のＤＡペア発光の強度が増大し始めるので好ましくない。さらに好ましくは共付活剤の濃度は、Ａｇのモル濃度の０．０５〜８０ｍｏｌ％である。
【００５７】
ＡｇとＡｕのイオン半径の差は、ＣｕとＡｇのイオン半径の差ほど大きくないため、格子間にはＡｇだけでなくＡｕが入ることもある。この場合は、発光スペクトルは二こぶになり、短波長側のピークがＡｇ、長波長側がＡｕに起因するものである。短波長側のピーク強度を高くするためには、ＡｇとＡｕの添加量、さらには共付活剤の添加量等の最適化が必要であるが、このほか、焼成温度からの冷却速度も重要である。基本的には冷却速度が大きいほど、Ａｇは格子間の隙間に入りやすくなるが、過度に大きいと、イオン半径のより大きいＡｕイオンも入りやすくなる傾向がある。上述したように、焼成温度から急冷することで焼成温度での２Ａ族硫化物（第二成分）の固溶量を維持したままの蛍光体が得られるが、急冷速度が大きすぎる場合は、Ａｕが格子間に入りやすくなるので注意が必要である。
【００５８】
上述のように、急冷処理した蛍光体内部には歪みが導入されているが、アニールの効果は歪みの除去による蛍光体母材の結晶性向上のみでなく、次のような効果もある。すなわち、蛍光体内部には歪みの導入により、多数の結晶転位や積層欠陥が発生しているが、アニールすることにより、付活剤として導入したＡｇとＡｕの内、ＺｎＳ中に取り込まれなかった過剰の成分が再度、結晶転位や積層欠陥部に拡散する。過剰の成分は、蛍光体の表面に析出する場合もある。Ａｇの場合はＡｇ２Ｓに転化して、Ａｕの場合はＡｕのままで第２相として、結晶転位部や結晶粒界部に高密度に分散する。これらの第二相の内、Ａｇ２Ｓは導電性が低いためにＥＬ発光しないが、Ａｕは導電性が極めて高いためにＥＬ発光時の輝度を向上させる。ＡｕとＡｇのイオン半径を考慮すると、小さなＡｇがＺｎＳ格子間に取り込まれやすく、Ａｕは第二相として存在する確率が高い。
【００５９】
また、これらの方法でＡｕを内在させた蛍光体の表面にもＡｕ粒子が付着している。導電性の高いＡｕが蛍光体表面に存在すると、交流電界を印加した時、電界が表面を伝わってしまって蛍光体内部に効果的に電圧が印可されず、発光強度が低下するので、エッチングなどで除去するほうが好ましい。
【００６０】
本発明で、ＡｇとＡｕの両方が格子間にドーピングされた場合は、原理的には、発光スペクトルは少なくとも二つのピークを持つはずであるが、実際の発光スペクトルでは裾の広い単一のピークとして現れることが多い。また、Ｂ−Ｃｕ型発光が生じる場合には必ずＧ−Ｃｕ型発光も共存する。付活剤としてＡｇとＡｕの二種を用いるので、それぞれに対するＧ−Ｃｕ型発光（これらの発光波長もまた蛍光体母材のバンドギャップにより変化する）も生じているが、これらの強度が弱い場合は、明確なピークにはならないため、ＣＬやＥＬスペクトルの形状は長波長側に長く裾を引いた形になる場合が多い。一般に、Ｂ−Ｃｕ型の発光は強励起下でより強く発光するため、本蛍光体を電子線または交流電界で印加した場合は、紫外線励起の場合に比べて、全発光強度に対する相対発光強度が高くなる場合が多い。ＥＬ発光においては、印加する電圧や周波数を高く（例えば、５００Ｖ、３０００Ｈｚくらい）すると、Ｂ−Ｃｕ型発光がＧ−Ｃｕ型発光よりも強く現れる。
従って、ＡｇとＡｕをドーピングして得られるＢ−Ｃｕ型発光を持つ蛍光体の発光スペクトルは、ブロードで、一こぶまたは二こぶを持つ形状になる場合が多いと言える。
【００６１】
これに対し、Ｂ−Ｃｕ型発光するＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌは、ＰＬスペクトルとほぼ同じピーク波長でＥＬ発光するものの、Ｂ−Ｃｕ型発光する時は必ずＧ−Ｃｕ型発光（約５２５ｎｍ）も生じるので、発光スペクトルは左右非対称形状となり、長波長側の裾は約６００ｎｍまでシフトする。蛍光体の母材がＺｎＳ−ＭｇＳ系のような混晶になった場合も同じことが言える。
【００６２】
発光スペクトルの少なくとも短波長側のピーク波長が４２０ｎｍ以下であると、ルチル型ＴｉＯ２を励起できるので望ましい。２Ａ族硫化物の固溶量を増大させて蛍光体母材のバンドギャップを増大させて、ピーク波長を４００ｎｍ以下にできれば、アナターゼ型ＴｉＯ２を励起できるのでさらに好ましい。
【００６３】
６    蛍光ランプ
本発明の蛍光体は、蛍光ランプとして好適に使用できる。すなわち、本発明によれば、上記の蛍光体を用いた蛍光ランプであって、熱陰極または電界放射冷陰極、陽極、及び陽極上に形成された蛍光体層を備え、蛍光体は上記一般式中ｘが０＜ｘ≦０．５であり、カソードルミネッセンスにより波長が４００ｎｍ未満の紫外線を発生する機能を持つことを特徴とする蛍光ランプが提供される。
とりわけ、波長が３６５ｎｍの紫外線は昆虫が好んで集まる、また紫外線による樹脂の硬化や露光装置に使用される波長でもあり、この波長をピーク中心とする紫外線は非常に応用範囲が広く、本発明はこの範囲の波長に主発光帯を持つ蛍光体を用いるため、様々な用途展開ができる。
【００６４】
陰極の電子放出源として電界放射冷陰極を用いることにより、白熱灯などの使用時に問題となる余熱などが必要なく応答速度の向上と低消費電力が図れる。特に、カーボンナノチューブを使用することにより、放出される電子の量が多くなる。そのため蛍光ランプは紫外線ランプとして十分な高輝度化が図れる。また、陰極表面に電子放出源としてカーボンナノチューブ層を形成し、該放出源外側を覆うようにゲート電極を配置することにより、電界放射冷陰極の球表面全体から電子が引き出され発光容器内面の発光部の全領域に電子が衝突し発光するので輝度ムラのない蛍光ランプが得られる。また、カーボンナノチューブを陰極面に垂直に成長させることにより、放出される電子量が増大し、いっそうの高輝度化が図れる。カーボンナノチューブの代わりに先端部が尖ったダイヤモンド柱状結晶を用いても同様の効果が得られる。
【００６５】
さらには、本紫外発光蛍光ランプの基本原理をそのまま生かし、紫外線照射により可視光を発光する機能を持つ蛍光体層を形成することにより、色純度に優れた電界放射型蛍光ランプ、またはディスプレイ(フィールドエミッションディスプレイ)にすることもできる。
【００６６】
７    面発光デバイス
本発明によれば、面発光デバイスであって、蛍光体が交流電界印加によりピーク波長が４６０ｎｍ以下の可視光線または紫外線を放射する機能を持つ第１の蛍光体と、可視光線または紫外線照射により可視光を発光する第２の蛍光体の複合体であり、無機エレクトロルミネッセンスにより発光する面発光体を有することを特徴とする面発光デバイスが提供される。
【００６７】
また、面発光デバイスには本発明の蛍光体を好ましく用いることができる。すなわち、面発光デバイスであって、第１の蛍光体と第２の蛍光体の複合体である面発光体を有し、第１の蛍光体は上記の本発明の蛍光体であり、無機エレクトロルミネッセンスにより発光し、かつ、交流電界印加によりピーク波長が４６０ｎｍ以下の可視光線または紫外線を放射する機能を持ち、第２の蛍光体は可視光線または紫外線照射により可視光を発光することを特徴とする面発光デバイスが提供される。
【００６８】
一般的な無機ＥＬシートは、誘電率の高い樹脂中にＥＬ用蛍光体粉末を分散させた層の上下に形成した電極に交流電界を印加することで可視光線を発光させる。本発明では、ＥＬ用蛍光体粉末（第１の蛍光体）に加えて、可視光線または紫外線を照射することにより、それらの光よりも波長の長い可視光線を放射する機能を持つＰＬ用蛍光体（第２の蛍光体）を混合することにより、残光性を兼ね備えた面発光デバイスにすることができる。これを携帯電話や時計のバックライトに用いると、操作終了後も、バックライトは光り続けることができる。
【００６９】
第１の蛍光体としては、４００ｎｍ未満の紫外線を放射するものが好ましく、ＥＬで十分に発光すれば、本発明の蛍光体のどの態様のものも好ましく用いることができる。例えば第１の蛍光体は、一般式がＺｎ(１−ｘ)ＡｘＳ：Ｃｕ，Ｄで表され、該一般式中、Ａは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの群から選ばれる少なくとも１種の２Ａ族元素、Ｄは３Ｂ族または７Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種を含む共付活剤、ｘは０＜ｘ≦０．５を満たす混晶比率であり、Ｂ−Ｃｕ型発光機能を持つ蛍光体を含むことが好ましい。共付活剤Ｄとしては、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｌ、Ｆ等が挙げられるが、原料コストの点でＡｌ、Ｃｌが好ましい。
【００７０】
Ｃｕをドーピングする場合、添加したＣｕの一部は導電性の高いＣｕ２Ｓ等の硫化物として蛍光体内部に残存し、この蛍光体を用いたＥＬデバイスに交流電界を印加した時、電界集中が起こる等の理由でＥＬ発光が起こる。この発光の発光波長は、蛍光体の母材となる半導体のバンドギャップに依存し、バンドギャップが大きいほど短波長の発光が起こる。よって、Ｂ−Ｃｕ型発光を利用すると、例えば、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ，Ａｌ（４５０〜４６０ｎｍ）やＺｎ０.７Ｍｇ０.３Ｓ：Ｃｕ，Ａｌ（４２１ｎｍ）が使用できる。
【００７１】
ＥＬ用第１の蛍光体は、交流電界印加により波長が４００ｎｍ未満の紫外線を放射する機能を持つことが好ましい。なぜなら、ユーザーが携帯電話等を操作する時間は短いために、短時間で残光性蛍光体を励起できるエネルギーの高い紫外線が好ましいためである。また、発光のピーク波長が４００ｎｍ未満、さらに好ましくは３００〜３７５ｎｍの範囲にある紫外発光蛍光体であることが特に好ましい。なぜなら、後述する第２の蛍光体は、この範囲の波長の紫外線を照射することにより、最も効率良く発光するためである。
【００７２】
この波長域でＥＬ発光する第１の蛍光体としては、一般式がＺｎ(１−ｘ)ＡｘＳ：Ａｇ，Ｄで表され、該一般式中、Ａは、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの群から選ばれる少なくとも１種の２Ａ族元素、Ｄは３Ｂ族または７Ｂ族元素から選ばれる少なくとも１種を含む共付活剤、ｘは０≦ｘ≦０．５を満たす混晶比率であり、Ｂ−Ｃｕ型発光機能を持つ蛍光体を含むことが好ましい。Ｄとしては、Ａｌ、Ｇａ、Ｃｌ、Ｆ等が挙げられるが、原料コストの点からＡｌ、Ｃｌが好ましい。
【００７３】
この蛍光体の発光のメカニズムはＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌの場合と全く同じであり、Ａｇをドーピングした場合でもＢ−Ｃｕ型発光と呼ばれる。例えば、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ，Ａｌ（３９９ｎｍ）やＺｎ０.６５Ｍｇ０.３５Ｓ：Ａｇ，Ｃｌ，Ａｌ（３６９ｎｍ）が使用できる。Ａｇ系の場合、Ｃｕ系と同様にＡｇ２Ｓが形成されるが、導電性が低いために、電界集中等が起こらないのでＥＬ発光しない。よって、Ａｇ系の場合は、作製した蛍光体に別の手段でＣｕ２Ｓ相を複合させればＥＬ発光させることができる。
【００７４】
これらの蛍光体の他、第１の蛍光体として、ＣａＳ：Ｇｄ，Ｆ（３１５ｎｍで発光）、ＣａＳ：Ｃｕ（４００ｎｍで発光）、ＣａＳ：Ａｇ，Ｋ（３８８ｎｍで発光）、ＣａＳ：Ｐｂ（３６０ｎｍで発光）などが紫外発光蛍光体の候補である。また、大気中での化学的安定性に課題はあるものの、酸化カルシウムも電子線でよく光る蛍光体であり、ＣａＯ：Ｆ（３３５ｎｍで発光）、ＣａＯ：Ｃｕ（３９０ｎｍで発光）、ＣａＯ：Ｚｎ，Ｆ（３２４−３４０ｎｍで発光）などがある。その他、若干発光効率は低下するが、Ｇｄ、またはＧｄとＰｒの両方をドーピングした材料も紫外発光する蛍光体であり、ＺｎＦ２：Ｇｄなど、３１１ｎｍ付近に強い輝線スペクトルを持つ紫外線を放射する蛍光体がある。これらの蛍光体を用いる場合も、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ等と同様にＣｕ２Ｓを始めとする導電性の高い相を複合させないとＥＬ発光は起こらない。
【００７５】
第２の蛍光体としては、ＺｎＳ：Ｃｕ、Ｃｌ等の伝統的な蛍光体が使用できるが、より残光時間が長く、耐湿性等に優れる酸化物系蛍光体が好ましい。例えば、ＭＡｌ２Ｏ４で表わされる化合物が好ましい。ここで、Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａからなる群から選ばれる少なくとも１つの金属元素を表し、第２の蛍光体は、この化合物を母結晶にすると共に、付活剤としてＥｕを、好ましくはＭで表わす金属元素に対するモル％で０．００２〜２０％添加し、さらに共付活剤としてＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群の少なくとも１つ以上の元素を、好ましくはＭで表わす金属元素に対するモル％で０．００２〜２０％添加したことを特徴とする蛍光体であり、ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｎｄ、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙ、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｌｕ等がある。またＳｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ，Ｄｙ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｍｇ，Ｔｉ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ，Ｍｇ，Ｔｉ等の酸化物系蛍光体も好ましく用いることができる。
【００７６】
本発明の面発光デバイスは、通常のＥＬシートの製造工程とまったく同じ工程で製造できる。エレクトロルミネッセンス通電時の発光輝度、残光性等考慮すると、第１の蛍光体の全蛍光体に対する比率は、３０〜７０ｖｏｌ％が好ましい。
【００７７】
第２の蛍光体として残光性蛍光体を含む本発明の面発光デバイスを携帯電話や時計のバックライトに用いると、ユーザーの操作時にはエレクトロルミネッセンスによりバックライトが点灯して画面表示でき、操作終了後に電源が切れた時もバックライトが点灯し続けるので、低消費電力であり、かつ、暗所でも認視できるバックライトになる。
【００７８】
また、紫外線照射により色純度の良い可視光を発光する蛍光体は各種あるので、第１の蛍光体として紫外線発光する蛍光体を用い、第２の蛍光体として紫外線照射により色純度の良い可視光を発光する蛍光体を用いると、輝度が高く、色純度の良い可視光を発光する面発光デバイスとすることができる。本発明において第２の蛍光体として用いることができる色純度の良い可視光を発光する蛍光体としては、ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕ等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１の試料Ｎｏ．６の、交流電界印加により測定したＥＬ発光スペクトルである。
【図２】本発明の蛍光ランプの実施例の説明図である。
【図３】本発明のフィールドエミッションディスプレイの説明図である。
【図４】実施例４の試料Ｎｏ．５４のカソードルミネッセンススペクトルを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８０】
蛍光ランプの構成
本発明の蛍光ランプの一実施例を図２を参照して説明する。図２は蛍光ランプの模式断面図を示す。蛍光ランプは、ガラスバルブ１ａとガラス基板６と、ガラス基板６の内面に形成された蛍光部１ｂとからなる内部が真空排気された蛍光容器１と、電極となる陰極２ａと陰極２ａの外表面に形成された電子放出源２ｂとこの電子放出源２ｂの外側を覆うように所定距離離間して配置され、電子放出源２ｂから電子を引き出すためのゲート電極２ｃとからなる電界放射冷陰極２と、冷陰極２をガラスバルブ１の略中央部で支持する支持台３と、該支持台３と蛍光容器１とを固定するソケット４とを備えている。使用時には、ソケット４を介して外部回路に電気的に接続されて電源供給を受けて動作する。蛍光部１ｂは、ガラス基板６内面に形成された蛍光体層１ｃと、この蛍光体層１ｃ表面に形成された陽極となるメタルバック層（アルミニウム；Ａｌ）１ｄとからなる。メタルバック層１ｄは、陽極としての機能の他に、輝度の増大、蛍光体面へのイオン衝撃防止などの効果を有する。また、メタルバック層１ｄの形成は、蛍光体層表面にアルミニウム膜を蒸着することにより行なう。メタルバック層は、厚さが薄すぎるとピンホールが増加して蛍光体層１ｃへの反射が減少し、厚さが厚すぎると蛍光体層１ｃへの電子の衝突が阻害されて発光量が減少するという理由から、Ａ１メタルバック膜は厚さを１５０ｎｍ程度の厚さで形成することが好ましい。なお、動作時に蛍光体層１ｃに電圧を印加するためにメタルバック層１ｄには陽極用のリードピン５ａが電気的に接続されている。また、陰極２ａにはリードピン５ｂ、ゲート電極２ｃにはリードピン５ｃが接続される。５ａ、５ｂ、５ｃ全体をガードピン５とする。【００８１】
蛍光体層１ｃは、ＣＬにより高効率で波長が４００ｎｍ未満の紫外線を発生する機能を持つ、本発明の蛍光体を用いる。蛍光体を溶媒に溶かしたペーストをガラス基板に印刷・スラリー法等の方法で塗布した後、乾燥して形成する。【００８２】
本発明では、電子線で励起するため、短波長側のＢ−Ｃｕ型発光強度が高くなる。発光のピーク波長を３６０〜３７５ｎｍの範囲に制御することが好ましい。この波長帯は、紫外線による樹脂硬化に最も利用されている波長である。この波長帯は、紫外線による樹脂硬化に最も利用されている波長である。また、３６５ｎｍを中心とする波長は昆虫が最も好む波長であり、蛍光ランプにすると集虫装置に適する。【００８３】
また、本蛍光体層の表面または内部に導電性材料がコーティングまたは複合されているのが好ましい。本蛍光体を用いた蛍光ランプを作動させる場合、電子放出源から放射された電子を加速させるが、加速電圧が低い場合は、蛍光体がマイナスに帯電してしまい、輝度飽和が起こるか、または最悪の場合は発光しなくなる。ここで、蛍光体層表面に導電性材料がコーティングまたは内在されていると、帯電が防止できる。また、導電相は蛍光体層内部に複合されていてもかまわない。導電性材料としてはＩＴＯなどが使用できる。例えば、一般的なエレクトロルミネッセンス用のＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ蛍光体のように、内部にＣｕ２Ｓを複合させてもよい。【００８４】
電界放射冷陰極を構成する電子放出源２ｂは、ソケット４に固定された絶縁材からなる支持台３によりガラスバルブ１ａ内に設置されている。支持台の上端部３ａに台との設置箇所を除いて陰極２ａが設置されており、この陰極２ａの表面には電子放出源２ｂが形成されている。また、陰極２ａには電圧を印加するための陰極用のリードピン５ｂが電気的に接続されている。【００８５】
ここで、支持台３の絶縁材質としてはガラス、セラミックス類などが使用でき、例えばフォルステライト、白板・カリガラス、青板・ソーダガラスなどが使用できる。また、支持台３上に設置する陰極２ａには、半導体チップなどに使用できる配線材料を使用することができる。例えば、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ及びこれらの合金、化合物を挙げることができる。【００８６】
電子放出源２ｂとしては、陰極２ａ表面に形成でき、電子放出しやすい材料であれば用いることができる。そのような材料としては、例えばカーボンナノチューブ、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、非晶質ダイヤモンド、非晶質カーボン等の炭素系電子放出材料や先端が先鋭化したＺｎＯウィスカー等が挙げられる。特に、カーボンナノチューブは電子放出に必要な電圧が低く、また、放出される電子の量も多いため蛍光ランプの省電力及び高輝度化が図れることから好適に用いることができる。カーボンナノチューブ層の利用形態としては、単層構造のカーボンナノチューブ層、同軸多層構造のカーボンナノチューブ層などを用いることができる。なお、熱ＣＶＤ法でカーボンナノチューブ層を形成する場合、陰極２ａは鉄（Ｆｅ）を含む金属が好適である。電子放出源の形成方法は、印刷法、浸漬塗布法、電着塗装法、静電塗装法、乾式法などが用いられる。これらの中でも本発明に好適なカーボンナノチューブ層を陰極２ａ表面に形成する方法としては、乾式法が好ましい。ここで乾式法とは、レーザー蒸着法、抵抗加熱法、プラズマ法、熱ＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、電子線蒸着法等、主に気相成長により電子放出源となるカーボンナノチューブなどを形成する方法をいう。好ましくは、不活性ガス若しくは水素ガス存在下に反応ガスを導入する乾式法が好ましく、より好ましくは水素ガス存在下に一酸化炭素を導入し、熱分解した成分を鉄を含む金属からなる陰極表面上にカーボンナノチューブとして析出させる方法が好ましい。また、陰極上に直接カーボンナノチューブを形成することにより、金属板の表面に滑らかな被膜が形成できる。そのため、電界が該表面に均一に印加されることにより、各箇所で電子が均一に放出されるので、輝度ムラの発生を防止することができる。【００８７】
ゲート電極２ｃは電子放出源２ｂから電子を引き出す電極であり、金属網、開口部を有する金属薄板等で構成され、電子放出源２ｂから引き出された電子が蛍光部１ｂに到達できる形状で形成される。ゲート電極２ｃの材質としては、４２６合金、ステンレス（ＳＵＳ３０４）、インバー、スーパーインバー、ニッケル（Ｎｉ）などが好適に利用できる。また、ゲート電極２ｃの形状は、複数の開口部を有し、電子放出源２ｂの形状に合わせた形状とし、冷陰極から所定距離離間して設置している。ゲート電極の開口部は金属薄板をエッチング加工などにより形成することができる。ゲート電極２ｃに吸収される無効電流を抑え、効率的に電界を印加するために、ゲート電極２ｃの電子放出源２ｂに対向する面に絶縁層を形成することができる（図示省略）。ゲート電極２ｃの支持台３への固定は、固定用フリットガラスと、耐熱性導電ペーストとを用いて行なうことが好ましい。この両者を併用することで、ゲート電極２ｃの固定とゲート用のリードピン５ｃの電気的接続が同時にできる。【００８８】
上記のような構成において、外部回路からリードピン５ｂ、５ｃを介して陰極２ａ及びゲート電極２ｃに電圧を供給し、陰極２ａとゲート電極２ｃとの間に電界をかけ、カーボンナノチューブ層２ｂより電子を引き出す。この時、リードピン５ａを介して陽極側のメタルバック層１ｄに高電圧を供給しておくことにより、上記冷陰極２より放出した電子が陽極側の蛍光体層１ｃに衝突し、紫外線発光が起こる。【００８９】
ゲート電極２ｃと電子放出源２ｂとは０．１〜１ｍｍ程度離して設置する。ゲート電極２ｃ及び電子放出源２ｂに電圧を供給することにより、冷陰極表面上の電子放出源全体から電子が引き出される。電子放出源２ｂ自体が発光容器１の中央部に設置されていると電子放出源２ｂから引き出された電子が発光容器１の内面に形成された蛍光体層の全体に衝突し発光するので輝度ムラが発生しない。また、電子放出源としてカーボンナノチューブ層を用いることにより、放出される電子の量が多く高輝度な蛍光ランプが得られる。さらに、このような電界放射冷陰極２を用いることにより、フィラメントのような脆弱な部品を必要としないため、加熱電源が必要なくなるなどその取り扱い及び製造が容易となり、蛍光ランプの寿命も大幅に長くなる。また、余熱などが必要ないため、応答速度が速いという利点も有する。
本発明は、上記した冷陰極を用いるものに限定されない。すなわち、従来から用いられている熱陰極(熱フィラメント)を用いた蛍光ランプにも応用できる。【００９０】
本発明の蛍光ランプの原理を応用すると、新しい電界放射型ディスプレイ（フィールドエミッションディスプレイ；ＦＥＤ）を作ることができる。以下にこれを説明する。
図３に本発明のＦＥＤの原理を示す。電子線とゲート電極、内面に蛍光体を形成した発光容器から構成されるのは通常のＦＥＤと同じである。本発明では、蛍光体として、電子線照射により紫外線を発生できる紫外発光蛍光体層を発光容器の外側に形成する（図３（ａ））か、もしくは、発光容器内面に形成された蛍光体層が、紫外発光蛍光体と可視光発光蛍光体の混合体からなる（図３（ｂ））ことを特徴としている。【００９１】
通常のＦＥＤでは、電子線を蛍光体に照射して、赤、緑、青色発光させている。しかし、電子線照射により色純度の優れた各色を高効率で発光させる蛍光体は少ないのでフルカラーディスプレイを実現することは容易ではない。これに対して、本発明では、電子線を一旦、高変換効率で紫外線に変換し、この紫外線を可視光発光蛍光体に照射させて各色発光させる。紫外線照射により、優れた色純度と発光効率で各色発光させる蛍光体は数多くあり選択肢が広がることから、演色性の優れたフルカラーディスプレイが実現できる。例えば、カラーテレビの蛍光体として用いられている蛍光体の内、ＺｎＳ：Ａｇ、Ｃｌ（青色）などは、主励起帯が３４０〜３７０ｎｍ付近に存在するので、この波長域の紫外線が高効率で発生できる本発明品は、特開平８−１２７７６９号公報、特開平８−４５４３８号公報のものに比べて利点がある。【００９２】
以下本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００９３】
（蛍光体の作製方法）
本実施例では、付活剤としてＣｕを用いた。Ｃｕ付活Ｚｎ(１−ｘ)ＡｘＳ蛍光体の作製手順を以下に示す。
（１）原料
蛍光体母材：平均粒径１μｍのＺｎＳ、ＭｇＳ、ＣａＳ、ＳｒＳ、ＢｅＳ
付活剤：平均粒径１μｍのＣｕ２Ｓ粉末
共付活剤：平均粒径０．５μｍのＡｌ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓ３、ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＮａＩ
（２）混合
原料粉末を所定の組成で、各種溶媒中に分散させ、更に超音波振動を印加して３時間混合を行った。各試料における組成は下記表１に示した。表１中第二成分は、蛍光体母材を構成する２Ａ族硫化物を指す。その後、乾燥アルゴンを流入させたエバポレータを用い、各種溶媒を揮発させ原料混合物の乾燥を行った。
（３）焼成
回収した原料混合物は、２０×２００×２０ｍｍ（高さ）の蓋付きのアルミナるつぼに投入し、管状炉を用い、１気圧の各種ガス中、各温度で６時間焼成を行った後、各種ガスを流したまま炉内で自然放冷させた。一部の試料については、水を張った容器に、３００×３００×１００ｍｍ（高さ）、厚さが０．５ｍｍの容器を浮かべた。試料が入ったるつぼを焼成温度から一気に取り出し、逆さまにして水に浮かべた容器に移し冷却した。
（４）歪みの導入
焼成後の試料を、プレス成型機に装填し、面圧５０ＭＰａで成形した後、成形体をボールミルで粉砕して粉末に戻した。
（５）アニール
冷却後の試料の一部は、アルゴンガス中、各温度で２．５ｈｒアニールした。アニールしない試料も作製した。試料Ｎｏ．１〜２については、焼成後に一端試料を取り出すことなく、冷却途中でアニールした。
（６）エッチング
蛍光体表面に存在するＣｕ２Ｓを除去するために、蛍光体４ｇあたり１００ｃｃのアンモニア水を加え、さらに３０ｃｃの過酸化水素水を加えて１時間保持した後、濁った液を捨てた。この工程を液が透明になるまで３回繰り返した。次に、蛍光体４ｇあたり、１０００ｃｃの純水で５回洗浄した。【００９４】
（発光波長の評価方法）
５０×５０×１ｍｍの石英ガラス基板に、４０×４０×５０μｍ深さの凹加工を施した後、アルミを０．１μｍ厚さ蒸着して裏面電極とした。蛍光体をひまし油に、３５ｖｏｌ％の体積分率で超音波混合してスラリーにし、これを凹部に流し込んだ。最後に、厚さ０．１μｍの透明導電膜（表面電極）がコーティングされた５０×５０×１ｍｍの石英ガラス基板で蓋をしてＥＬデバイスとした。
両電極にリード線を取り付け、電圧３００Ｖ、周波数３０００Ｈの交流電圧を印加した。発光スペクトルはフォトニックアナライザで測定した。発光強度は、測定範囲が３１０〜９００ｎｍの光照度計で測定した。
これらの測定結果から、全発光強度に占める４２０ｎｍ以下、及び４００ｎｍ以下の光強度を算出した。結果を表１に示す。表１中、ｍｏｌ％で表された第二成分量は一般式中ｘに相当する値であり、付活剤濃度、共付活剤濃度及び共付活剤／付活剤は、蛍光体母材の金属元素すなわち一般式中Ｚｎ及びＡの総和に対するｍｏｌ％を表している。また、図１に試料Ｎｏ．６の交流電界印加により測定したＥＬ発光スペクトルを示す。【００９５】
【表１】
2006025259.tif 000002
【００９６】
全体として、ＭｇＳ量が増大するほど発光スペクトルは短波長側にシフトし、４２０ｎｍ以下、及び４００ｎｍ以下の紫外線強度比ＲUVが増大した。
炉内放冷後、歪みを導入した試料（例えばＮｏ．４）は、歪みを導入しない試料（例えばＮｏ．３）と比較すると、ＲUVが増加した。これは、蛍光体内部に転位や欠陥が発生し、アニールにより拡散したＣｕがこれらの転位や欠陥部でＣｕ２Ｓに転化したために、電界印加時に、より多くの場所から発光が生じたためと考えられる。水溶媒で混合した試料（Ｎｏ．５）は、発光波長が長波長側にシフトした結果、ＲUVが低下した。これは、混合中にＭｇＳが酸化して、ＺｎＳ−ＭｇＳ混晶母材中のＭｇ比が低下したためと考えられる。水中急冷法を用いることで、ＭｇＳ固溶量が増加させることができ、ＲUVを増加させることができた（例えばＮｏ．７〜８）。焼成をＮ２雰囲気で行った場合（Ｎｏ．９）は、焼成をＡｒ雰囲気で行った場合（Ｎｏ．８）よりＲUVがやや低下した。アニールなしの場合（Ｎｏ．１０〜１１）は、アニールした場合（Ｎｏ．１２）よりＲUVがやや低下した。水中急冷後のアニール温度を７３０℃に高くする（Ｎｏ．１２）と、アニール温度が６７０℃のもの（Ｎｏ．９）よりＲUVがやや増加した。水中急冷後に、歪みを導入する（Ｎｏ．１３）と、歪みを導入しない試料（Ｎｏ．１２）より、さらにＲUVが増加した。アニール温度が８５０℃と高いとＲUVがやや低下した（Ｎｏ．１４）。【００９７】
蛍光体母材の第二成分としてＣａＳ、ＳｒＳ、ＢｅＳを、共付活剤としてＡｌ、Ｃｌ、Ｆ、Ｉ、Ｇａを用いても４００ｎｍ以下の紫外発光は生じた（Ｎｏ．１５〜１９）。共付活剤の付活剤に対する濃度が６０モル％を越えると、紫外線強度比は低くなった（Ｎｏ．２０）。共付活剤／付活剤比を変化させた場合は、その値が小さいとＲUVがやや低下した（Ｎｏ．２１〜２４）。共付活剤を添加しないと長波長発光が生じ、ＲUVはゼロになった（Ｎｏ．２５）。蛍光体母材の金属元素に対する付活剤濃度が５ｍｏｌ％を越えると、ＲUVがやや低下した（Ｎｏ．２６）。
【実施例２】
【００９８】
（蛍光体の作製方法）
本実施例では、付活剤としてＡｇを用いた。Ａｇ付活Ｚｎ(１−ｘ)ＡｘＳ蛍光体の作製手順を以下に示す。
原料として組成表１〜組成表９に示す量のＺｎＳ粉末、ＢｅＳ、ＭｇＳ、ＣａＳ、ＳｒＳ及びＢａＳ粉末の中から１種選ばれる２Ａ族硫化物粉末、付活剤のＡｇの供給源であるＡｇ２Ｓ粉末、共付活剤のＡｌ、Ｇａ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩの供給源であるＡｌ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓ３、ＮａＦ、ＮａＣｌ、ＮａＢｒ及びＮａＩの中から１種選ばれる粉末をエタノール中に分散させ、更に超音波振動を印加して３時間混合を行った。表中の数値は原料粉末の重量（ｇ）を表している。ただし、これらの表に示している組成は一例に過ぎない。その後、乾燥窒素もしくは乾燥アルゴンを流入させたエバポレータを用いてエタノールを揮発させ原料混合物の乾燥を行った。回収した原料混合物は蓋付きのアルミナるつぼに投入し、真空中、硫化水素ガス中、水素中、アルゴン中、あるいは窒素ガス中において１２００℃で２時間焼成を行い蛍光体の作製を行った。勿論、ここに示す合成方法も本発明の合成方法の一例に過ぎない。【００９９】
【表２】
2006025259.tif 000003
【０１００】
【表３】
2006025259.tif 000004
【０１０１】
【表４】
2006025259.tif 000005
【０１０２】
【表５】
2006025259.tif 000006
【０１０３】
【表６】
2006025259.tif 000007
【０１０４】
【表７】
2006025259.tif 000008
【０１０５】
【表８】
2006025259.tif 000009
【０１０６】
【表９】
2006025259.tif 000010
【０１０７】
【表１０】
2006025259.tif 000011
【０１０８】
（発光波長の評価方法）
合成した蛍光体の発光特性の評価はＰＬとＣＬにて実施した。ＰＬ測定は日立Ｆ４５００蛍光分光光度計を用いて行い、ＣＬ測定は日本分光製の走査型電子顕微鏡に取り付けたＣＬ測定装置を用いて行った。それぞれ励起源はＸｅランプと１０ｋＶの電子線である。測定温度は両測定とも室温である。【０１０９】
本発明の蛍光体は波長の異なる２種類の発光ピークを有するが、それぞれの発光ピークの裾は１００ｎｍ程度に渡って広がっているのに対し、二つの発光ピークは５０ｎｍ程度しか離れていないために、二つの発光ピークは重なってしまい、ＰＬスペクトル、ＣＬスペクトルは発光強度の大きい発光スペクトルに加えて、発光強度の小さい発光スペクトルがショルダとして現れた形で得られる。発光強度が大きいピークに関しては、ピークの最大値を示す波長を発光波長とした。発光強度が小さい発光スペクトルの分離は次のようにして行った。まず、発光強度の大きい発光スペクトルをガウス関数で近似する。次に全スペクトルから発光強度の大きい発光スペクトルを近似したガウス関数を差し引くことにより、ショルダとして存在していた発光強度の小さい発光スペクトルが一つのピークとして得られ、そのピークの最大値を示す波長を発光強度の小さいピークの発光波長とした。
得られた二つの発光スペクトルのうち、長波長側の発光スペクトルはＧ−Ｃｕ型発光であり、短波長側の発光スペクトルはＢ−Ｃｕ型である。【０１１０】
（発光特性評価結果）
（ＺｎＳ−ＢｅＳ混晶比の影響）
上記組成表１及び組成表２中の組成１及び組成２〜７に示す量の原料組成にて先述の手順で蛍光体を作製した。ただし焼成は窒素ガス中で行っている。これらの組成はそれぞれＺｎ／Ｂｅモル比で１００／０、９５／５、８０／２０、７０／３０、６５／３５、５０／５０、４０／６０となるＺｎＳとＢｅＳに加えＡｇ／(Ｚｎ＋Ｂｅ)モル比で０．２／１００となる量のＡｇ２Ｓ及びＣｌ／Ａｇモル比で０．５／１となる量のＮａＣｌを含む組成である。【０１１１】
ＰＬにおけるＧ−Ｃｕ型発光の発光波長、Ｂ−Ｃｕ型発光の発光波長及びＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比を下記表１１に示す。ＢｅＳ含有量が５ｍｏｌ％以上でＢ−Ｃｕ型の発光ピークが出現し、さらにＢｅＳ量が増すほどＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比が増大した。これはＢｅＳ量が増したことで結晶格子が拡大し、Ｂ−Ｃｕ型発光中心となる格子間Ａｇが増大したためと考えられる。ただし、Ｚｎ／Ｂｅ比＝４０／６０のものは５０／５０のものと同じ波長の発光を示した。これはＺｎＳに対するＢｅＳの固溶限は５０％程度と報告されていることから実質は仕込み濃度Ｚｎ／Ｂｅ＝５０／５０のものと同じＺｎ０.５Ｂｅ０.５Ｓ組成の混晶となっているためと考えられる。Ｂｅ含有比率がＺｎ／Ｂｅ比＝８０／２０のものより高くなるとＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は２倍以上に急増し、高い発光強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られるため好ましい。ＣＬにおいては、二つの発光ピークはＰＬと一致しており、Ｂ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は１以上となり主発光がＢ−Ｃｕ型発光となる。【０１１２】
【表１１】
2006025259.tif 000012
【０１１３】
（ＺｎＳ−ＭｇＳ混晶比の影響）
上記組成表１及び組成表３中の組成１及び組成８〜１３に示す量の原料組成にて先述の手順で蛍光体を作製した。ただし焼成は窒素ガス中で行っている。これらの組成はそれぞれＺｎ／Ｍｇモル比で１００／０、９５／５、８０／２０、７０／３０、６５／３５、５０／５０、４０／６０となるＺｎＳとＭｇＳに加えＡｇ／(Ｚｎ＋Ｍｇ)モル比で０．２／１００となる量のＡｇ２Ｓ及びＣｌ／Ａｇモル比で０．５／１となる量のＮａＣｌを含む組成である。【０１１４】
ＰＬにおけるＧ−Ｃｕ型発光の発光波長、Ｂ−Ｃｕ型発光の発光波長及びＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比を下記表１２に示す。ＭｇＳ含有量が５ｍｏｌ％以上でＢ−Ｃｕ型の発光ピークが出現し、さらにＭｇＳ量が増すほどＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比が増大した。これはＭｇＳ量が増したことで結晶格子が拡大し、Ｂ−Ｃｕ型発光中心となる格子間Ａｇが増大したためと考えられる。ただし、Ｚｎ／Ｍｇ比＝４０／６０のものは５０／５０のものと同じ波長の発光を示した。これはＺｎＳに対するＭｇＳの固溶限は５０％程度と報告されていることから、実質は仕込み濃度Ｚｎ／Ｍｇ＝５０／５０のものと同じＺｎ０.５Ｍｇ０.５Ｓ組成の混晶となっているためと考えられる。Ｍｇ含有比率がＺｎ／Ｍｇ比＝８０／２０のものより高くなるとＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は２倍以上に急増し、高い発光強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られるため好ましい。ＣＬにおいては、二つの発光ピークはＰＬと一致しており、Ｂ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は１以上となり主発光がＢ−Ｃｕ型発光となる。【０１１５】
【表１２】
2006025259.tif 000013
【０１１６】
（ＺｎＳ−ＣａＳ混晶比の影響）
上記組成表１及び組成表４中の組成１及び組成１４〜１９に示す量の原料組成にて先述の手順で蛍光体を作製した。ただし焼成は窒素ガス中で行っている。これらの組成はそれぞれＺｎ／Ｃａモル比で１００／０、９５／５、８０／２０、７０／３０、６５／３５、５０／５０、４０／６０となるＺｎＳとＣａＳに加えＡｇ／(Ｚｎ＋Ｃａ)モル比で０．２／１００となる量のＡｇ２Ｓ及びＣｌ／Ａｇモル比で０．５／１となる量のＮａＣｌを含む組成である。【０１１７】
ＰＬにおけるＧ−Ｃｕ型発光の発光波長、Ｂ−Ｃｕ型発光の発光波長及びＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比を下記表１３に示す。ＣａＳ含有量が５ｍｏｌ％以上でＢ−Ｃｕ型の発光ピークが出現し、さらにＣａＳ量が増すほどＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比が増大した。これはＣａＳ量が増したことで結晶格子が拡大し、Ｂ−Ｃｕ型発光中心となる格子間Ａｇが増大したためと考えられる。ただし、Ｚｎ／Ｃａ比＝４０／６０のものは５０／５０のものと同じ波長の発光を示した。これはＺｎＳに対するＣａＳの固溶限は５０％程度と報告されていることから、実質は仕込み濃度Ｚｎ／Ｃａ＝５０／５０のものと同じＺｎ０.５Ｃａ０.５Ｓ組成の混晶となっているためと考えられる。Ｃａ含有比率がＺｎ／Ｃａ比＝８０／２０のものより高くなるとＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は２倍以上に急増し、高い発光強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られるため好ましい。ＣＬにおいては、二つの発光ピークはＰＬと一致しており、Ｂ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は１以上となり主発光がＢ−Ｃｕ型発光となる。【０１１８】
【表１３】
2006025259.tif 000014
【０１１９】
（ＺｎＳ−ＳｒＳ混晶比の影響）
上記組成表１及び組成表５中の組成１及び組成２０〜２５に示す量の原料組成にて先述の手順で蛍光体を作製した。ただし焼成は窒素ガス中で行っている。これらの組成はそれぞれＺｎ／Ｓｒモル比で１００／０、９５／５、８０／２０、７０／３０、６５／３５、５０／５０、４０／６０となるＺｎＳとＳｒＳに加えＡｇ／(Ｚｎ＋Ｓｒ)モル比で０．２／１００となる量のＡｇ２Ｓ及びＣｌ／Ａｇモル比で０．５／１となる量のＮａＣｌを含む組成である。【０１２０】
ＰＬにおけるＧ−Ｃｕ型発光の発光波長、Ｂ−Ｃｕ型発光の発光波長及びＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比を下記表１４に示す。ＳｒＳ含有量が５ｍｏｌ％以上でＢ−Ｃｕ型の発光ピークが出現し、さらにＳｒＳ量が増すほどＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比が増大した。これはＳｒＳ量が増したことで結晶格子が拡大し、Ｂ−Ｃｕ型発光中心となる格子間Ａｇが増大したためと考えられる。ただし、Ｚｎ／Ｓｒ比＝４０／６０のものは５０／５０のものと同じ波長の発光を示した。これはＺｎＳに対するＳｒＳの固溶限は５０％程度と報告されていることから、実質は仕込み濃度Ｚｎ／Ｓｒ＝５０／５０のものと同じＺｎ０.５Ｃａ０.５Ｓ組成の混晶となっているためと考えられる。Ｃａ含有比率がＺｎ／Ｓｒ比＝８０／２０のものより高くなるとＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は２倍以上に急増し、高い発光強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られるため好ましい。ＣＬにおいては、二つの発光ピークはＰＬと一致しており、Ｂ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は１以上となり主発光がＢ−Ｃｕ型発光となる。【０１２１】
【表１４】
2006025259.tif 000015
【０１２２】
（ＺｎＳ-ＢａＳ混晶比の影響）
組成表１及び組成表６中の組成1及び組成２６〜３１に示す量の原料組成にて先述の手順で蛍光体を作製した。ただし焼成は窒素ガス中で行っている。これらの組成はそれぞれＺｎ／Ｂａモル比で１００／０、９５／５、８０／２０、７０／３０、６５／３５、５０／５０、４０／６０となるＺｎＳとＢａＳに加えＡｇ／(Ｚｎ＋Ｂａ)モル比で０．２／１００となる量のＡｇ２Ｓ及びＣｌ／Ａｇモル比で０．５／１となる量のＮａＣｌを含む組成である。【０１２３】
ＰＬにおけるＧ−Ｃｕ型発光の発光波長、Ｂ−Ｃｕ型発光の発光波長及びＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比を表１５に示す。ＢａＳ含有量が５ｍｏｌ％以上でＢ−Ｃｕ型の発光ピークが出現し、さらにＢａＳ量が増すほどＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比が増大した。これはＢａＳ量が増したことで結晶格子が拡大し、Ｂ−Ｃｕ型発光中心となる格子間Ａｇが増大したためと考えられる。ただし、Ｚｎ／Ｂａ比＝４０／６０のものは５０／５０のものと同じ波長の発光を示した。これはＺｎＳに対するＢａＳの固溶限は５０％程度と報告されていることから、実質は仕込み濃度Ｚｎ／Ｂａ＝５０／５０のものと同じＺｎ０.５Ｃａ０.５Ｓ組成の混晶となっているためと考えられる。Ｂａ含有比率がＺｎ／Ｂａ比＝８０／２０のものより高くなるとＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は２倍以上に急増し、高い発光強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られるため好ましい。ＣＬにおいては、二つの発光ピークはＰＬと一致しており、Ｂ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比は１以上となり主発光がＢ−Ｃｕ型発光となる。【０１２４】
【表１５】
2006025259.tif 000016
【０１２５】
（共付活剤濃度の影響）
上記組成表７の組成３２〜４４に示す量の原料組成にて先述の手順で蛍光体を作製した。ただし焼成は窒素ガス中で行っている。これらの組成はＺｎ／Ｍｇモル比が６５／３５となるＺｎＳとＭｇＳに加え、Ａｇ／(Ｚｎ＋Ｂａ)モル比で０．２／１００となる量のＡｇ２Ｓ及び共付活剤Ｃｌ／付活剤Ａｇ濃度モル比が０、０．１、１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００％となる組成である。【０１２６】
作製した蛍光体のＰＬにおけるＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比を下記表１６に示す。共付活剤Ｃｌ／付活剤Ａｇモル濃度比が０及び０．１〜９０％の時、Ｂ−Ｃｕ型発光は得られたが１００％の時はＢ−Ｃｕ型発光は得られなかった。共付活剤／付活剤濃度率が１００％の時にＢ−Ｃｕ型発光が得られなかったのは、付活剤Ａｇと共付活剤Ｃｌ濃度が等しいため、付活剤Ａｇは全てＣｌによって電荷補償されＺｎ格子位置に置換されてしまい格子間に侵入しないためであると考えられる。共付活剤Ｃｌ／付活剤Ａｇモル濃度比が０〜６０％の時は、Ｂ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比が７０〜９０％の時より２倍以上に急増し、高い発光強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られるため好ましい。表１６中＊印の組成の蛍光体は比較例である。【０１２７】
【表１６】
2006025259.tif 000017
【０１２８】
（共付活剤種類の影響）
上記組成表８の組成４５〜４９に示す量の原料組成にて先述の手順で蛍光体を作製した。ただし焼成は窒素ガス中で行っている。これらの組成はＺｎ／Ｍｇモル比が６５／３５となるＺｎＳとＭｇＳに加え、Ａｇ／(Ｚｎ＋Ｍｇ)モル比で０．２／１００となる量のＡｇ２Ｓ及び共付活剤／付活剤Ａｇ濃度モル率が５０％となる量のＡｌ２Ｓ３、Ｇａ２Ｓ３、ＮａＦ、ＮａＢｒ、ＮａＩの中から１種含む組成である。いずれの共付活剤を添加した蛍光体も共付活剤がＣｌのもの同様、Ｇ−Ｃｕ型発光強度に加え、Ｇ−Ｃｕ発光強度に対して２０％以上の強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られた。【０１２９】
（α相含有率の影響）
組成表３の組成１０の原料組成の蛍光体を焼成した後に冷却速度を制御してα相の含有率を調節した蛍光体のＰＬ測定を実施した。結晶相の測定はＸＲＤ分析により行い、全結晶相に対するα相の割合Ｈ（％）は次のＳｔｅｗａｒｄの式から算出した。
【数１】
2006025259.tif 000018
ここでＡとＢはそれぞれ２８．５°と５１．８°のＸＲＤ強度である。
α相含有率が４０〜１００％の場合のＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比を下記表１７に示す。α相含有量が４０％のものは明確なＢ−Ｃｕ型発光のピークは得られなかった。α相含有量が５０％以上のものにおいてＢ−Ｃｕ型発光ピークを得た。これは格子間隔の大きいα相含有量が増大することにより格子間に侵入する付活剤Ａｇの量が増大したためと考えられる。α相含有量が８０％以上の場合には、Ｂ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比が８０％未満のものより２倍以上急増し、高い発光強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られるため好ましい。【０１３０】
【表１７】
2006025259.tif 000019
【０１３１】
（付活剤濃度の影響）
上記組成表９の組成５０〜５９で作製した、蛍光体母材がＺｎ／Ｍｇモル比６５／３５のＺｎＳとＭｇＳからなり、付活剤Ａｇの濃度が蛍光体母材の金属元素の０．００１〜５ｍｏｌ％、かつ共付活剤Ｃｌの濃度が付活剤Ａｇの５０ｍｏｌ％の蛍光体の付活剤Ａｇ濃度とＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比の関係を下記表１８に示す。付活剤０．００１ｍｏｌ％と１０．０ｍｏｌ％のものはＢ−Ｃｕ発光のピークは得られなかった。Ｂ−Ｃｕ型発光のピークは付活剤Ａｇが蛍光体母材の金属元素の０．００５〜５ｍｏｌ％の間で得られ、特に０．２〜１ｍｏｌ％において、Ｂ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比が０．２ｍｏｌ％未満、５ｍｏｌ％以上のものより２倍以上急増し、高い発光強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られるため好ましい。表１８中、＊印の蛍光体は比較例である。【０１３２】
【表１８】
2006025259.tif 000020
【０１３３】
（焼成雰囲気の影響）
組成表３の組成１１に示す組成の原料を真空中、硫化水素ガス中、水素ガス中、アルゴン中、あるいは窒素ガス中１２００℃で焼成し作製した蛍光体の焼成雰囲気別のＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比の関係を下記表１９に示す。真空中の焼成ではＢ−Ｃｕ型発光は得られなかったが、硫化水素ガス、水素ガス、アルゴンガス、窒素ガス中で焼成した蛍光体はＧ−Ｃｕ型発光強度の２０％を越える強度のＢ−Ｃｕ型発光が得られ、特に水素ガス、アルゴンガス、窒素ガス中で焼成した蛍光体は硫化水素ガス中で焼成したものと比較してＢ−Ｃｕ型／Ｇ−Ｃｕ型発光強度比が２倍以上のＢ−Ｃｕ型発光が得られるため好ましい。【０１３４】
【表１９】
2006025259.tif 000021
【０１３５】
（アニールの影響）
焼成処理後のアニール処理が発光特性に与える影響を調査するため、急冷処理まで行ったＡｇ付活Ｚｎ(１−ｘ)ＡｘＳ蛍光体と、アニール処理を窒素ガス中３００℃で８ｈｒ行ったＡｇ付活Ｚｎ(１−ｘ)ＡｘＳ蛍光体の発光強度の比較を行った。アニール処理を行った蛍光体は行っていない蛍光体と比較してＢ−Ｃｕ型発光、Ｇ−Ｃｕ型発光共に発光強度が１．６倍程度向上することを確認した。低温でのアニール処理により格子間に侵入したＡｇの吐き出しが生じずに、急冷処理により導入された結晶歪みのみが解消されるため、発光強度が向上したものと考えられる。【０１３６】
（原料混合溶媒の影響）
原料を混合する際に用いる溶媒の影響を調査するため、水とエタノールそれぞれの溶媒について、組成表３の組成１１に示す組成の原料粉末を混合、窒素中乾燥、焼成して蛍光体を作製し、その発光波長の調査を行った。混合溶媒別のＧ−Ｃｕ型発光波長、Ｂ−Ｃｕ型発光波長、Ｂ−Ｃｕ／Ｇ−Ｃｕ発光強度比を下記表２０に示す。原料をエタノールで混合した蛍光体はＢ−Ｃｕ型発光が得られたが、水で混合した蛍光体はＢ−Ｃｕ型発光は得られず、またＧ−Ｃｕ型発光もほとんどＺｎＳ単体のものと比較して短波長化していないことから、ほとんどＺｎＳとＭｇＳの混晶化が生じていないと考えられる。この理由は２Ａ族硫化物は化学的に不安定であり水との接触により加水分解が生じることから混合中にＭｇＳのほとんどは分解してしまったためと考えられる。このため、本発明のＺｎＳと２Ａ族硫化物の原料混合はエタノール等、２Ａ族硫化物の分解が生じない有機溶媒中での混合が好ましい。【０１３７】
【表２０】
2006025259.tif 000022
【実施例３】
【０１３８】
本実施例では、付活剤としてＡｇ及びＡｕを用いた。
（蛍光体の作製方法）
（１）原料
蛍光体母材：平均粒径１μｍのＺｎＳ、ＭｇＳ、ＣａＳ、ＳｒＳ、ＢｅＳ
付活剤：
（ａ）Ａｇ源：平均粒径１μｍのＡｇ２Ｓ粉末
（ｂ）Ａｕ源：平均粒径１０μｍのＡｕＣｌ３粉末、平均粒径４０μｍのＡｕ粉末
共付活剤：同上のＡｕＣｌ３（付活剤と共用）、平均粒径２０μｍのＮａＣｌ粉末
（２）混合
原料粉末を所定のドーピング組成になるよう各種溶媒中に分散させ、更に超音波振動を印加して３時間混合を行った。その後、乾燥アルゴンを流入させたエバポレータを用い、各種溶媒を揮発させ原料混合物の乾燥を行った。
（３）焼成
回収した原料混合物は、２０×２００×２０ｍｍ（高さ）の蓋付きのアルミナるつぼに投入し、管状炉を用い、１気圧の各種ガス中、各温度で６時間焼成を行った。
水を張った容器に、３００×３００×１００ｍｍ（高さ）、厚さが０．５ｍｍの容器を浮かべた。試料が入ったるつぼを焼成温度から一気に取り出し、逆さまにして水に浮かべた容器に移し冷却した。
（４）歪みの導入
焼成後の試料を、プレス成型機に装填し、面圧５０ＭＰａで成形した後、成形体をボールミルで粉砕して粉末に戻した。
（５）アニール
冷却後の試料の一部は、アルゴンガス中、各温度で２．５ｈｒアニールした。アニールしない試料も作製した。
（６）エッチング
蛍光体表面に存在するＡｕを除去するために、蛍光体４ｇあたり１００ｃｃのアンモニア水を加え、さらに３０ｃｃの過酸化水素水を加えて１時間保持した後、濁った液を捨てた。この工程を液が透明になるまで３回繰り返した。次に、蛍光体４ｇあたり、１０００ｃｃの純水で５回洗浄した。【０１３９】
（発光波長の評価方法）
５０×５０×１ｍｍの石英ガラス基板に、４０×４０×５０μｍ深さの凹加工を施した後、アルミニウムを０．１μｍ厚さで蒸着して裏面電極とした。蛍光体をひまし油に、３５ｖｏｌ％の体積分率で超音波混合してスラリーにし、これを凹部に流し込んだ。最後に、厚さ０．１μｍの透明導電膜（表面電極）がコーティングされた５０×５０×１ｍｍの石英ガラス基板で蓋をしてＥＬデバイスとした。
両電極にリード線を取り付け、電圧５００Ｖ、周波数３０００Ｈｚの交流電圧を印加した。発光スペクトルはフォトニックアナライザを用い、同じ感度で測定した。一部の試料に関して発光強度の比較を行った。得られた発光スペクトルのピーク波長の強度を相対比較した。（Ｎｏ．３４〜４３）  （Ｎｏ．４７〜５２）【０１４０】
結果を下記表２１に示す。表２１において、第二成分は本発明の一般式中Ａで表される元素の硫化物であり、ｍｏｌ％で表された第二成分量は、一般式中ｘに相当する値である。Ａｇ濃度、Ａｕ濃度及び共付活剤濃度は、蛍光体母材の金属元素（Ｎｏ．２８の試料であれば、Ｚｎ及びＭｇである）に対するｍｏｌ％を表している。なお、表２１中＊印を付した試料は比較例である。Ｎｏ．２８及び３４は、Ａｕが含まれておらず、Ｎｏ．２９とＮｏ．５３はＧ−Ｃｕ型発光を示す。【０１４１】
【表２１】
2006025259.tif 000023
【０１４２】
Ａｕをドーピングしない場合はＥＬ発光しなかった（Ｎｏ．２８、３４）。ＭｇＳ量が増大するほど発光スペクトルは短波長側にシフトした（Ｎｏ．４４〜５０）。水溶媒で混合した試料は、発光波長が長波長側にシフトした（Ｎｏ．４４）。これは、焼成前にＭｇＳが酸化してしまい、ＺｎＳへのＭｇの固溶量が減少したためと考えられる。焼成をＮ２雰囲気で行った場合（Ｎｏ．３７）、及びアニールなしの場合は、発光強度が低下した（Ｎｏ．４９、５０）。焼成をＨ２Ｓで行うと発光強度が増大した（Ｎｏ．３６）。急冷しない場合は、発光波長が長波長側にシフトした（Ｎｏ．４８）。これは、Ｂｅの固溶量が低下したためと考えられる。付活剤濃度が０．００１ｍｏｌ％以下では、ＥＬ発光は確認されたが、ピーク波長を特定できる程度に相対強度の強いものではなかった（Ｎｏ．３９）。これは、ドーピングされた付活剤量が少ないために、導電相として存在するＡｕが少なくなったためと考えられる。付活剤濃度が１ｍｏｌ％を越えると発光強度は飽和した（Ｎｏ．４０）。Ａｇ濃度が０．５ｍｏｌ％を越えると発光強度は飽和した（Ｎｏ．４１）。共付活剤の付活剤に対する濃度が６０ｍｏｌ％を越えると、発光強度は低くなった（Ｎｏ．５０）。共付活剤のＡｇに対する濃度が６０ｍｏｌ％を越えると、発光強度は低くなった（Ｎｏ．３８）。共付活剤の付活剤に対する濃度が１００ｍｏｌ％を越え、Ａｇ濃度がＡｕ濃度よりも十分大きい試料（Ｎｏ．５３）は、同じＧ−Ｃｕ型発光のＮｏ．２９と比べて波長の短いＧ−Ｃｕ型発光が生じた。
【実施例４】
【０１４３】
蛍光体として、平均粒径が５μｍのＺｎ０.６５Ｍｇ０.３５Ｓ：Ａｇ，Ｃｌを用い、図２の構造の蛍光ランプを作製した。グリッド電極と陰極表面の距離を０．２ｍｍとした。【０１４４】
蛍光体に対して０〜３０体積％（粉末全量に対して）のＩｎ２Ｏ３粉末を添加してエタノール中で超音波混合した後、それらのスラリーをスクリーン印刷により石英ガラス基板の片面に塗布後、乾燥させて厚さが約１５μｍの蛍光体層を形成した。次に、石英ガラス基板のもう片面に、以下の（１）〜（３）の市販のＣＲＴ用蛍光体粉末をスクリーン印刷により、１５μｍ塗布形成した。本処理を行わず、片面だけに紫外発光蛍光体層を形成したものも作製した。
（１）ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ（青色）
（２）ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ（緑色）
（３）Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕ（赤色）【０１４５】
その後、真空蒸着により紫外発光蛍光体層表面へのメタルバック層（Ａｌ）を約１００ｎｍ形成した。全ての部材を無機系接着剤を用いて組み立てて容器内部を排気し、封止切り後、ゲッターをフラッシュさせて残留ガスを吸着させて、容器内部を１０−６Ｐａとした後、所定の安定化処理を行った。このとき、紫外発光蛍光体層の側がランプ内部になるようにした。【０１４６】
まず、グリッド電圧を２９０Ｖとしたときの陽極電流が２００μＡであることを確認した。片面（内面）のみに紫外発光蛍光体層を形成した蛍光面に１１ｋＶの電圧を印加した時にガラス基板を透過する紫外線のスペクトルを分光器で測定した。次に、片面（内面）に紫外発光蛍光体層を、もう片面（外面）に可視光発光蛍光体層を形成したランプを同様の条件で発光させた時の、各色の輝度を輝度計で測定した。
本実施例における輝度とは、４００〜７００ｎｍの波長域の可視光線の輝度であり、紫外線の強度は含まれていない。本発明では、各実施例で、試料Ｎｏ．２，１４，１９，２２をそれぞれ標準輝度１００として記載している。
比較として、紫外発光蛍光体として、平均粒径が５μｍの市販ＺｎＯ粉末を酸素４０％−窒素８０％の雰囲気中、８００℃で２ｈ焼成した蛍光体を作製し、同様の測定を行った。【０１４７】
(結果)
結果を下記表２２に示す。表２２中＊印は比較例を表す。
本発明の蛍光ランプは高い可視光輝度を示した。これは、紫外発光蛍光体から強い紫外線が発生し、各種可視光発光蛍光体を励起したためである。一方、比較例では可視光輝度は非常に弱かった。この理由は、紫外発光蛍光体の強度が低いことに加えて、これらの可視光発光蛍光体が３８５ｎｍの紫外線で効率よく励起できないためと考えられる。
図４は試料Ｎｏ．５４のＣＬスペクトルである。３６９ｎｍのピークはＢ−Ｃｕ型発光を示している。長波長側に長く裾を引いている理由は、４２０ｎｍ付近にＧ−Ｃｕ発光が出現しているためと考えられる。このように、本蛍光体を電子線で励起した場合、Ｂ−Ｃｕ発光が強く励起されることが分かる。【０１４８】
【表２２】
2006025259.tif 000024
【実施例５】
【０１４９】
紫外発光蛍光体として、平均粒径が５μｍの各種蛍光体を用い、実施例４と同様の測定を行った。結果を下記表２３に示す。【０１５０】
【表２３】
2006025259.tif 000025
発光波長が短いほど、高い可視光輝度を示した。
【実施例６】
【０１５１】
紫外発光蛍光体として、平均粒径が５μｍのＺｎ０.６５Ｍｇ０.３５Ｓ：Ａｇ，Ａｌの表面に、平均粒径１０ｎｍのＩｎ２Ｏ３粒子を蛍光体の各種体積％付着させたものを用い、一般的な熱陰極型蛍光表示管を作製して陽極電圧を５０Ｖ印加して輝度を測定した。蛍光表示管の外表面に可視光発光蛍光体を実施例４と同様に塗布して輝度を測定した。結果を下記表２４に示す。【０１５２】
【表２４】
2006025259.tif 000026
Ｉｎ２Ｏ３を複合することにより低加速電子線照射でも紫外線が発生したために可視光発光が生じた。
【実施例７】
【０１５３】
紫外発光蛍光体として、平均粒径が５μｍのＺｎ０.６５Ｍｇ０.３５Ｓ：Ａｇ，Ａｌの表面に、平均粒径１０ｎｍのＣｕ２Ｓ粒子を蛍光体の各種体積％付着させたものを用い、一般的な熱陰極型蛍光表示管を作製して陽極電圧を３５Ｖ印加して輝度を測定した。蛍光表示管の外表面に可視光発光蛍光体を実施例４と同様に塗布して輝度を測定した。結果を表２５に示す。【０１５４】
【表２５】
2006025259.tif 000027
Ｃｕ２Ｓを複合することにより低加速電子線照射でも紫外線が発生したために可視光発光が生じた。実施例４〜７の相対輝度は、各実施例内の比較を示している。
【実施例８】
【０１５５】
本実施例では、面発光デバイスを作製した。
１．準備
（樹脂シート）
１００×１００ｍｍサイズ、厚さ１００μｍの紫外線透過樹脂シート（三菱レイヨン製＃０００）を用意した。
（絶縁層）
ＢａＴｉＯ３：平均粒径０．２μｍ
樹脂：信越化学製（商品名：シアノレジン）
（第１の蛍光体）  ＥＬ用蛍光体
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ粉末                          平均粒径３μｍ
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ，Ａｌ粉末                    平均粒径３μｍ
ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ粉末                          平均粒径３μｍ
ＺｎＳ−３５ｍｏｌ％ＭｇＳ：Ａｇ，Ｃｌ粉末      平均粒径３μｍ
ＺｎＳ−３５ｍｏｌ％ＭｇＳ：Ｃｕ，Ｃｌ粉末      平均粒径３μｍ
ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ−２０ｍｏｌ％ＭｇＳ：Ａｇ，Ｃｌについては、これらの蛍光体表面にＣｕ２Ｓをコーティングしたものを用いた。
（第２の蛍光体）
ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ粉末          非残光性      平均粒径３μｍ
ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ粉末          残光性        平均粒径３μｍ
ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｄｙ粉末    残光性        平均粒径３μｍ
ＣａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｎｄ粉末    残光性        平均粒径３μｍ
ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｌｕ粉末    残光性        平均粒径３μｍ【０１５６】
２．工程
（１）裏面電極形成
樹脂シートにスパッタリング法でＡｌ膜を０．４μｍコーティングした後、Ａｌ電極膜に電極リード線を接着した。
（２）絶縁層の形成
樹脂をシクロヘキサノンに２５ｖｏｌ％になるように分散して溶解させた後、ＢａＴｉＯ３粉末を分散させて（２５ｖｏｌ％）スラリーを作製した。（１）のＡｌ電極上にスクリーン印刷により厚さ３０μｍの塗布層を形成した。
（３）発光層の形成
樹脂をシクロヘキサノンに２５ｖｏｌ％になるように分散して溶解させたものを準備した。この溶液に蛍光体粉末（第１の蛍光体と第２の蛍光体を所定の組成で混合した粉末）をＡｒガス中で分散処理した（２５ｖｏｌ％）スラリーを作製した。スクリーン印刷により、絶縁層表面に厚さ６０μｍの塗布層を形成した。尚、全ての蛍光体は、処理前に暗中に２４ｈｒ保管しておいたものを取り出して使用した。
（４）表面電極形成と封止
樹脂シートにスパッタリング法で透明導電膜（ＩＴＯ膜）を０．２μｍコーティングした後、Ａｌ電極膜に電極リード線を接着した。このシートのＩＴＯ電極側と発光層を重ねて、１２０℃で熱圧着させて封止して、面発光デバイスを得た。【０１５７】
３．評価
（１）予備評価
第１の蛍光体のみを使用して、面発光デバイスを作製し、電極間に２００Ｖ、８００Ｈｚの交流電界を印加した。発光波長（ＥＬ発光波長）をマルチフォトニックアナライザ（浜松フォトニクス製）で測定した。第２の蛍光体のみを使用して、面発光デバイスを作製し、電極間に２００Ｖ、８００Ｈｚの交流電界を印加したが、全く発光しないことを確認した。第２の蛍光体に、発光波長が３６０ｎｍの市販のブラックライトを照射してＰＬ波長を測定した。
（２）面発光デバイス評価
作製した面発光デバイスの電極間に２００Ｖ、８００Ｈｚの交流電界を印加した。発光輝度を輝度計（ミノルタ製）で測定した。その後、電界印加を中断し、暗中でも目視できる輝度の限界（０．３ｍｃｄ／ｍ２）に達するまでの時間を測定した。結果を下記表２６に示す。【０１５８】
【表２６】
2006025259.tif 000028
【０１５９】
表２６中、発光波長とは得られたスペクトルの長波長側のピーク波長を意味する。
第１の蛍光体のＥＬ発光波長が５１６ｎｍでは光エネルギーが低いため第２の蛍光体は残光しなかった。第２の蛍光体を励起するためのエネルギーが不足したためと考えられる。
第１の蛍光体のＥＬ発光波長が短くなるほど残光時間は長くなった。ＥＬ通電時輝度及び残光時間を考慮すると、第１の蛍光体が全体の３０〜７０ｖｏｌ％が好ましい。第２の蛍光体のＰＬ発光波長が長いほど残光時間は長くなった。
第２の蛍光体として、非残光性蛍光体を用いると、残光はしないが、通電時の輝度は高かった。これは、第２の蛍光体が第１の蛍光体から放射された紫外線を受けて発光する時の輝度が残光性蛍光体よりも高いためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
本発明の蛍光体は無機エレクトロルミネッセンスにより発光波長の一部が４００ｎｍ以下の紫外線を発光させることができる。これを用いたＥＬシートは、コンパクトで薄型の紫外面発光源となるため、光触媒と組み合わせることにより有害物や細菌等を含む気体や液体を浄化することができる。ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯガス、ディーゼルパティキュレート、花粉、埃、ダニ等の分解除去、下水中に含まれる有機化合物の分解除去、一般の細菌、ウイルス等の殺菌光源、化学プラントで発生する有害ガスの分解、臭い成分の分解等もできる。
本発明の蛍光体を用いたＥＬシートに適度な大きさの複数の貫通孔を形成すると、シート内部を流体が透過できる紫外線発光機能を持つフィルタとなり、光触媒と組み合わせて使うと優れた汚染流体浄化デバイスとなる。ＥＬシートに貫通孔を形成し、光触媒シートを積層して用いると、ＥＬシート内を流体が透過することができるので、流体と光触媒の接触効率が高くなり、より一層高い光触媒性能を発揮できると共に、流体が透過することでＥＬシートの冷却も可能となる。【０１６１】
本発明のＺｎＳ−２Ａ族硫化物蛍光体は、光触媒の励起、捕虫、ＵＶ露光、樹脂硬化等の様々な用途に必要な紫外線である波長３５５〜３８７ｎｍの領域での発光を生じ、特に汎用性の高い波長３６５ｎｍ付近の発光も得られるため、本発明の蛍光体を用いたＰＬ、ＣＬ及びＥＬ発光素子はこれらの用途の光源としての利用が期待できる。【０１６２】
付活剤にＡｇ及びＡｕを使用した場合、蛍光体表面にＡｕ粒子が析出しているものを電子線励起型蛍光ランプ、特に低速電子線励起型の蛍光ランプの蛍光体として用いると、蛍光体表面のチャージアップを防止できるので、安定して発光することができる。無機ＥＬにより発光ピーク波長が４２０ｎｍ以下の光を発光させることができる。【０１６３】
本発明のＺｎＳ系蛍光体は、格子間にＡｇをドーピングすることにより、ピーク波長が４２０ｎｍ以下の短波長光を発光させることができる。また、同時にＡｕをドーピングすることにより、Ａｕが粒界に残存するために、ＥＬによって効率よく発光させることができる。本蛍光体を用いて作成した発光デバイスは、ルチル型ＴｉＯ２やアナターゼ型ＴｉＯ２光触媒を効率良く励起することができる。また、本蛍光体は、導電性の高いＡｕを含むため、低速電子線励起型蛍光ランプ用の蛍光体として用いると、効率よく短波長光を放射することもできる。【０１６４】
本発明の蛍光ランプは、蛍光体層が内面に形成され内部が真空排気された発光容器と、この発光容器の内部に電子放出源である陰極と、ＣＬにより紫外線を発光する機能を持つ蛍光体層を陽極側に形成した蛍光ランプである。【０１６５】
陰極には熱陰極よりも電界放射冷陰極を用いるが、電界放射冷陰極は、一般的には陰極上に形成された電子放出源と、この電子放出源を包囲するゲート電極とを備えている。電子放出源としてカーボンナノチューブ等の電子銃を備えた冷陰極を用いると、電子放出に必要な電圧が低く、放出される電子の量も多いため省電力及び紫外線光源用として十分な高輝度化が図れる。また、電界放射冷陰極を用いるため、加熱電源が必要なくなるなどその取り扱い及び製造が容易となり、応答速度の向上と消費電力の低減が図れるとともに、蛍光ランプの寿命が大幅に長くなる。【０１６６】
本発明の蛍光ランプは、波長が４００ｎｍ未満の紫外線を発光させることができる蛍光ランプであり、細菌、ウイルス等を効率よく殺菌することができる光源となる。光触媒と組み合わせることにより、有機物や細菌・ウイルス、大気中の汚染物質となるＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯガス、ディーゼルパティキュレート、花粉、埃、ダニ等の分解除去、下水中に含まれる有機化合物の分解除去、一般の細菌、ウイルス等の殺菌光源、化学プラントで発生する有害ガスの分解、臭い成分の分解ができる。特に発光のピーク波長が３６０〜３７５ｎｍの範囲にある紫外線は、紫外線樹脂硬化システムに有効な波長であり、また、昆虫が好む波長であるため、集虫ランプとしても有効である。【０１６７】
本発明品の面発光デバイスは、ＥＬにより可視光線または紫外線を放射できる蛍光体（第１の蛍光体）と、放射された可視光線または紫外線により可視光線を放射する蛍光体（第２の蛍光体）の複合体である面発光体を有する。第２の蛍光体を残光性蛍光体とすることにより、電界印加時はＥＬにより発光し、電界遮断時は残光により光続ける特徴を持つ。本発明の面発光デバイスを携帯電話や時計のバックライトに用いると、ユーザーの操作時にはＥＬによりバックライトが点灯して画面表示でき、操作終了後に電源が切れた時もバックライトが点灯し続けるので、低消費電力であり、かつ、暗所でも認視できるバックライトになる。特に、折り畳み式携帯電話の第二画面（折り畳んだ場合に外側に配置された画面）のバックライトとして用いると、時刻やメール着信の情報が見やすく好ましい。また、非常用の表示板等にも利用できる。
また、紫外線照射により色純度の良い可視光を有する蛍光体を第２の蛍光体として用いることにより、色純度の良い可視光を発光することができる面発光デバイスとなる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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