JPH0954562A

JPH0954562A - 透明な波長変換型発光パネル

Info

Publication number: JPH0954562A
Application number: JP20594495A
Authority: JP
Inventors: Akira Nishihara; 明西原; Etsuji Kimura; 悦治木村; Masaharu Ishiwatari; 正治石渡; Akira Okubo; 晶大久保
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【構成】赤外線あるいは赤色レーザー光をより低波長
の可視光に変換する透明なガラス質蛍光体 (例、ハロゲ
ン化ガドリニウム／アルカリ土類金属塩化物／希土類ハ
ロゲン化物系) のシートを、２枚の透明板の間に挟んだ
サンドイッチ構造の透明な波長変換型発光パネル。【効果】赤外線あるいは赤色レーザー光を照射するこ
とにより瞬時に青色光ないしは緑色光を発し、耐久性が
あるため、屋内・屋外においてディスプレイ、イルミネ
ーション用等として有用。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、赤外線あるいは赤色レ
ーザー光をより低波長の可視光に変換することができ
る、透明な波長変換型発光パネルに関する。本発明の発
光パネルは、透明であることから、赤外線あるいは赤色
光を照射していないときはパネルそのもので、赤外光あ
るいは赤色光を照射した場合には、照射部から低波長の
光（例、緑色光）が発光することで、種々の表示を行う
ことができ、例えばイルミネーションまたはディスプレ
イ用として窓ガラス、パーテーション等に使用すること
ができる。

【０００２】

【従来の技術】赤外線あるいは赤色レーザー光をより低
波長（即ち、より高エネルギー）の可視光に変換する、
いわゆるアップコンバージョン型の波長変換材料 (蛍光
体) としては、例えばＹLiＦ₄ 結晶にTm³⁺をドープした
ものが知られている。これは、赤外線レーザー光を照射
すると、赤外線を青色光に変換して発光する。

【０００３】また、本出願人にかかる特開平７−62334
号公報には、エルビウム(Er)のハロゲン化物からなる発
光源物質と、ガドリニウム(Gd)またはランタン(La)のハ
ロゲン化物からなる発光補助物質とを含有する、予備励
起が不要で、光変換効率の大きいアップコンバージョン
型の発光体が提案されている。

【０００４】しかし、従来のアップコンバージョン型の
蛍光体のほとんどは結晶質であるため、任意の形態に成
形することが困難であり、また透明性を得ることができ
なかった。波長変換材料の用途を拡大するため、非晶
質、即ちガラス質の蛍光体が求められているが、ガラス
質でアップコンバージョン型の蛍光体としては、フッ化
物ガラスにHo³⁺をドープした蛍光体がこれまでに知られ
ているにすぎない (特開平６−219777号公報) 。しか
し、この蛍光体は波長変換率 (発光輝度) が低く、高い
輝度を得ることができないため、実用性には乏しい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アップコン
バージョン型の波長変換材料を用いて、これをパネル化
することによりディスプレイやイルミネーション用など
として有用な発光パネルを提供することである。

【０００６】具体的には、本発明の目的は、発光輝度が
高く、容易に加工でき、かつ透明なアップコンバージョ
ン型の波長変換材料を用いた耐久性に優れた発光パネル
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述した
特開平７−62334 号公報に記載のアップコンバージョン
型の発光体に、ガラス形成助剤としてさらにアルカリ土
類金属の塩化物を含有させることにより、容易にガラス
化でき、かつ発光輝度の高い透明なガラス質の波長変換
材料 (蛍光体) が得られることを先に提案した (特願平
６−95477 号、同６−83447 号、同６−219405号、同６
−219406号) 。この蛍光体は赤外線または赤色レーザー
光をより低波長の可視光に変換することできる。

【０００８】その後の研究の結果、このような発光輝度
の高い蛍光体を、板ガラスの製造と同様にしてガラス質
のシート状に成形し、これを２枚の透明板の間に挟んで
サンドイッチ構造のパネルを作製することにより、上記
目的を達成することができることを知見し、本発明を完
成させた。

【０００９】ここに、本発明は、赤外線あるいは赤色レ
ーザー光をより低波長の可視光に変換する透明なガラス
質蛍光体のシートを２枚の透明体の間に挟んだ構造を持
つ、透明な波長変換型発光パネルである。

【００１０】このガラス質蛍光体のシートは、ガラス母
材の主成分としてGdのハロゲン化物を、ガラス成形助剤
としてアルカリ土類金属の塩化物を、および発光中心と
して希土類ハロゲン化物を含有する材料から作製するこ
とができる。

【００１１】以下、本発明を詳しく説明する。本発明の
波長変換型発光パネルは、赤外線あるいは赤色レーザー
光をより低波長の可視光に変換する、アップコンバージ
ョン型の透明なガラス質蛍光体のシートを、２枚の透明
板の間に挟んだ、透明板／蛍光体／透明板の３層サンド
イッチ構造から構成される。本発明の発光パネルは全体
として透明であり、上記の３層構造により耐久性にも優
れている。この透明パネルに赤外線レーザー光または赤
色レーザー光を照射すると、これをより低波長の可視光
に変換して、照射部が発光する。

【００１２】本発明に使用される波長変換材料 (即ち、
蛍光体) は、透明なガラス質であるという要件に加え
て、予備励起がなく、波長変換応答速度が速く、高輝度
であるものが望ましく、かつ加工性の良いものが望まし
い。

【００１３】かかる条件を満たす蛍光体の例は、Gdのハ
ロゲン化物をガラス母材の主成分とし、アルカリ土類金
属の塩化物をガラス形成助剤とし、さらに発光中心とし
て希土類のハロゲン化物を含有するガラス質蛍光体であ
る。

【００１４】具体的には、蛍光体を構成する成分のう
ち、ガラス母材の主成分であるGdのハロゲン化物は、Gd
の塩化物、弗化物、ヨウ化物および臭化物から選択され
た１種もしくは２種以上であり、蛍光体の40〜90モル％
の量で存在させる。ガラス形成助剤であるアルカリ土類
金属の塩化物は、BaCl₂、SrCl₂およびCaCl₂ から選択
された１種もしくは２種であり、蛍光体の10〜45モル％
の量で存在させる。発光中心となる希土類のハロゲン化
物は、ランタン系のNd、Ho、Er、Tm、Yb等の希土類金属
の塩化物、弗化物、ヨウ化物および臭化物から選択され
た１種もしくは２種以上であることが好ましく、これは
蛍光体の0.05〜30モル％の量とする。

【００１５】好ましい蛍光体は、ガラス母材の主成分と
してGdCl₃を40〜90モル％、より好ましくは50〜70モル
％、ガラス形成助剤としてBaCl₂, SrCl₂, CaCl₂, BaCl₂
+SrCl₂, BaCl₂+CaCl₂, SrCl₂+CaCl₂の何れかを10〜45モ
ル％、より好ましくは15〜30モル％含有し、さらに発光
中心体としてErCl₃, TmCl₃, HoCl₃, NdCl₃のいずれかを
0.05〜20モル％、より好ましくは 0.5〜５モル％含有す
る。必要であれば増感剤としてYbCl₃を添加してもよ
く、その場合には増感剤のYbCl₃と前記の発光中心体と
の合計量が 0.1〜30モル％、より好ましくは１〜20モル
％となるようにする。

【００１６】これらの原料を所定量調合した混合粉末
を、600 ℃以上で加熱溶融し、ガラス転移点以下に急冷
することにより、本発明で用いるアップコンバージョン
型の透明なガラス質蛍光体を得ることができる。

【００１７】本発明の波長変換型発光パネルを作製する
には、この透明なガラス質蛍光体をシート状に成形する
必要がある。このガラス質蛍光体のシートは、板ガラス
の製造と同様の手法を利用して容易に製造することがで
きる。即ち、上記の混合粉末を600 ℃以上で加熱溶融し
た溶融体、或いはこの溶融体を一旦急冷して得たガラス
質蛍光体を再加熱して溶融させた溶融体を、溶融したSn
メタルの浴上に流し込み、冷却すると、透明シート状の
ガラス質蛍光体が得られる。

【００１８】こうして成形したガラス質蛍光体のシート
は、通常は厚さが１〜２mmと薄いため、構造的に弱く、
特に塩化物系ガラス質蛍光体は耐湿性に劣るため、この
シート単独では強度と耐久性が不足する。このシートに
十分な強度と耐久性を付与するため、本発明では、この
透明なガラス質蛍光体を２枚の透明体 (シートまたはフ
ィルム) の間に挟み込んだ、透明体／蛍光体／透明体の
サンドイッチ構造の積層体とする。

【００１９】透明体としては、ガラス板、透明プラスチ
ック板 (例、アクリル樹脂、ポリカーボネートなどの透
明樹脂板) などの透明シート、または透明プラスチック
フィルム (例、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエ
チレンテレフタレート等のフィルム) などの透明フィル
ムが使用できる。

【００２０】この積層体の各部の厚みは特に制限されな
いが、外側の透明体は 0.1〜10 mmである。蛍光体は前
述のように通常は１〜２mmであるが、これより薄くて
も、または厚くてもよい。

【００２１】外部からの水あるいは湿気の侵入を防ぐた
め、このサンドイッチ構造の積層体の周囲をシーリング
する。例えば、透明体がガラスまたはプラスチックの透
明板の場合は、シリコーン等のシーリング材を周囲に注
入すればよい。透明体が透明フィルムの場合は、接着剤
による密封あるいは熱圧着等を施せばよい。

【００２２】このようにして本発明の透明な波長変換型
発光パネルが作製される。これに赤外線レーザー光ある
いは赤色レーザー光を照射すると、それより低波長の可
視光を発光する。赤外線ランプ等の光源では、一般には
励起に十分なエネルギーを付与できない。使用可能な励
起光源としては、波長1500、980 、810 、780 nm帯域の
赤外半導体レーザー、ならびに波長600 、635 、650 、
700 nm帯域の赤色半導体レーザーがある。例えば、上記
のGdを主成分とする蛍光体において、発光中心としたEr
³⁺をドープした場合は、810 、980 、または655 nmのレ
ーザー光の照射により550 nmの緑色光を発光し、Ho³⁺を
ドープした場合は、650 nmのレーザー光の照射により49
0 nmの青色光を発光する。

【００２３】本発明の発光パネルは、蛍光体として上記
のGdハロゲン化物を主成分とする蛍光体を使用すれば、
予備励起を必要とせずに、赤外線または赤色レーザー光
の照射により瞬時に高輝度に発光し、また耐久性にも優
れている。そのため、この発光パネルは、窓ガラス、パ
ーテーション、案内板、天井板 (駐車場、アーケード
等) 、フード等の表示 (ディスプレイ) または装飾 (イ
ルミネーション) 用に利用することができる。

【００２４】本発明の発光パネルを用いて、表示または
装飾を目的としてパネルの所定領域をパターン状に発光
させるには、例えば、パネルの発光させたくない部分の
みに透明で (可視光を透過させ) 、赤外線を遮断する
(吸収する) 材料 (例、近赤外線の遮断効果が高いＩＴ
Ｏ＜Snドープ酸化インジウム＞微粉末を含有する塗料)
を塗布しておけばよい。形成された塗膜は透明であり、
赤外線レーザー光を照射しないと、パネル全体が透明で
ある。しかし、赤外線レーザー光をパネルに照射する
と、上記塗料を塗布した部分では赤外線が塗膜に吸収さ
れて蛍光体に届かないため、発光が起こらず、塗布しな
かった部分のみが発光することによって、発光パターン
が形成される。

【００２５】照射光が赤色レーザー光である場合には、
上記と同様に、発光させたくない部分のみに赤色光を吸
収する塗料を塗布しておけばよい。この場合、赤色光を
吸収する塗料は一般に青みを帯びているが、発光で生ず
る蛍光は輝度が高いため、発光パターンははっきり認知
することができる。

【００２６】また、発光パネル自体にパターンを予め形
成しておくこともできる。即ち、パネル作製の積層時
に、発光を生ずるガラス質蛍光体を、連続シートとして
全体に配置するのではなく、所望のパターン状に部分的
に配置することも可能である。例えば、多数の円板、矩
形、または短冊状のガラス質蛍光体を配置して、ドット
或いはストライプ状に発光させることができる。このよ
うにガラス質蛍光体をパターン化して２枚の透明体の間
に挟んだ構造の積層体からなる発光パネルも本発明に包
含される。その場合、ガラス質蛍光体が存在しない隙間
は適当な透明シール材で充填しておくことが好ましい。

【００２７】レーザー光を発光パネルの全面に照射する
には、レーザー光をパネルに沿って走査させればよい。
発光体から発する蛍光は残光があるため、このようなレ
ーザー光の走査によって発光させても、人の目には連続
パターンとして認知される。この時、レーザー光をパネ
ル全体に走査させるのではなく、特定部分のみを走査さ
せることによっても、パターン発光が可能である。例え
ば、この走査パターンをコンピュターに記憶させておく
ことによって、コンピュータで制御しながら多様なパタ
ーンの発光を生じさせることができる。レーザー光は所
望により２本以上を使用してもよい。

【００２８】

【実施例】以下に本発明の実施例と比較例を示すが、こ
の実施例は例示であり、本発明の範囲を限定するもので
はない。

【００２９】(実施例１)表１のNo.1〜６に示すように、
各原料粉末を表示した所定の調合比で混合し、坩堝に入
れて電気炉にて600 ℃で15分溶融した後、予め250 ℃で
Snメタルを溶融した浴槽 (10×10 cm 、深さ５cm) の溶
融Sn上に42ｇづつ流し込み、No.1〜6 の６種類のガラス
質蛍光体からなる厚さ約１mmづつの透明なシートを得
た。

【００３０】得られた各蛍光体シートの周辺を研磨機に
より削って滑らかにすると共に、寸法を約9.5 cm角に調
整した後、市販の青板ガラス (10×10×0.2 cm) ２枚で
蛍光板を挟み、周辺を市販のシリコーン (信越シリコー
ン製 KE422) でシールして、透明な発光パネルを作製し
た。

【００３１】得られた波長変換型の各発光パネルに、そ
れぞれ表１に示す波長の半導体レーザー光を１点に照射
した結果、瞬時にして表１に示す波長の緑色光または青
色光を発光した。次いで、耐久性試験として、得られた
各発光パネルを温度40℃、湿度95％の条件下で２週間放
置した後、前記と同様にレーザー光を照射して発光性を
調べた。その結果、発光強度は試験前と後でほとんど変
化がなかった。一方、蛍光体を単独で同様に放置した
後、発光性を試験したところ、レーザー光を照射しても
発光は認められなかった。

【００３２】

【表１】

【００３３】(実施例２)実施例１と同様にして表１に示
した所定混合比の原料粉末から６種類のガラス質蛍光体
の約9.5 cm角の透明シートを製作し、各蛍光体シートを
市販のポリカーボネートのシート (厚さ約２mm) を切断
して得た10×10cmの２枚の透明プラスチックシートの間
に挟み、実施例１と同様に周辺をシールして、透明な発
光パネルを作製した。

【００３４】得られた波長変換型発光パネルに、実施例
１と同様にレーザー光を照射した結果、同様に瞬時にし
て発光した。さらに、実施例１と同様に耐久性試験を行
った結果、本実施例で作製した発光パネルでは発光強度
に変化がなかったのに対し、蛍光体のみの場合は発光が
認められなかった。

【００３５】(実施例３)実施例１と同様にして表１に示
した所定混合比の原料粉末から６種類のガラス質蛍光体
の約9.5 cm角の透明シートを製作し、各蛍光体シートを
市販のポリプロピレンフィルム (厚さ約200 μｍ) を切
断して得た12×12cmの２枚の透明プラスチックフィルム
の間に挟み、周辺を熱圧着器でシールして、透明な発光
パネルを作製した。

【００３６】得られた波長変換型発光パネルに、実施例
１と同様にレーザー光を照射した結果、同様に瞬時にし
て発光した。さらに、実施例１と同様に耐久性試験を行
った結果、本実施例で作製した発光パネルでは発光強度
に変化がなかったのに対し、蛍光体のみの場合は発光が
認められなかった。

【００３７】(実施例４)実施例１の表１のNo.2の組成で
作製した発光パネルの片面に、三菱マテリアル製の近赤
外線遮断透明塗料 (商品名 PI-2 、アクリル樹脂中に近
赤外線遮断性のＩＴＯ粉末を分散させた塗料) を３mm角
の市松模様に塗布し、波長1500 nm の半導体レーザー光
を走査させながらパネルの全面に照射して発光性を調べ
た。その結果、上記塗料を塗布していない部分は瞬時に
して青緑色光を発光し、塗布した部分は発光せず、明瞭
な市松模様を認識できた。

【００３８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の波長変
換型ディスプレイ用パネルは、赤外線あるいは赤色光を
照射することにより瞬時に青色光ないしは緑色光を発
し、種々のパターン化発光も可能である。また、２枚の
透明体の間に挟んだパネル構造とすることにより蛍光体
の耐久性が高まり、屋内だけでなく屋外においてもディ
スプレイ、イルミネーション用等として使用することが
可能となるため、アップコンバージョン型の透明蛍光体
の用途拡大につながる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大久保晶埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地三菱マテリアル株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線あるいは赤色レーザー光をより低
波長の可視光に変換する透明なガラス質蛍光体のシート
を２枚の透明体の間に挟んだ構造を持つ、透明な波長変
換型発光パネル。
【請求項２】前記ガラス質蛍光体が、ガラス母材の主
成分としてガドリニウム(Gd)のハロゲン化物を、ガラス
成形助剤としてアルカリ土類金属の塩化物を、および発
光中心として希土類ハロゲン化物を含有する、請求項１
記載の発光パネル。