JP2016124929A - Phosphor, light emitting device, illumination device and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光体、発光装置、照明装置、及び画像表示装置に関する。 The present invention relates to a phosphor, a light emitting device, a lighting device, and an image display device.
近年、省エネルギーの流れを受け、LEDを用いた照明やバックライトの需要が増加している。ここで用いられるLEDは、青または近紫外波長の光を発するLEDチップ上に、蛍光体を配置した白色発光LEDである。
このようなタイプの白色発光LEDとしては、青色LEDチップ上に、青色LEDチップからの青色光を励起光として赤色に発光する窒化物蛍光体と緑色に発光する蛍光体を用いたものが近年用いられている。
特に、ディスプレイ用途においては、これら青色、緑色及び赤色の3色の中で、緑色は人間の眼に対する視感度が特に高く、ディスプレイの全体の明るさに大きく寄与するため、他の2色に比べて、とりわけ重要であり、発光特性にすぐれた緑色蛍光体の開発が所望されている。
青〜青緑色に発光する蛍光体は種々開発されており、例えば、特許文献1では、Eu2+付活アルミン酸バリウムマグネシウム系蛍光体やEu2+付活アルカリ土類クロロ燐酸塩系蛍光体を用いることが開示されている。また、非特許文献1では、BaSi4Al3N9:Eu2+の組成式で表される窒化物蛍光体などが開発されている。
緑色に発光する蛍光体として、例えば、広帯域蛍光体としては、Ba3Si6O12N2:Eu,Ceの組成式で表される複合酸窒化物などが開発されている(特許文献2)。
In recent years, with the trend of energy saving, the demand for lighting and backlights using LEDs is increasing. The LED used here is a white light emitting LED in which a phosphor is arranged on an LED chip that emits light of blue or near ultraviolet wavelength.
As such a type of white light emitting LED, a LED using a nitride phosphor that emits red light using blue light from the blue LED chip as an excitation light and a phosphor that emits green light on a blue LED chip has recently been used. It has been.
Especially in display applications, among these three colors of blue, green and red, green has a particularly high visual sensitivity to human eyes and contributes greatly to the overall brightness of the display. Therefore, development of a green phosphor that is particularly important and excellent in light emission characteristics is desired.
Various phosphors emitting blue to blue-green have been developed. For example, in Patent Document 1, Eu 2+ activated barium magnesium aluminate phosphor or Eu 2+ activated alkaline earth chlorophosphate phosphor is used. It is disclosed. In Non-Patent Document 1, a nitride phosphor represented by a composition formula of BaSi 4 Al 3 N 9 : Eu 2+ has been developed.
As a phosphor that emits green light, for example, as a broadband phosphor, a composite oxynitride represented by a composition formula of Ba 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu, Ce has been developed (Patent Document 2). .
上記したように様々な蛍光体が開発されているが、例えば、ディスプレイ用途では、演色性の観点から等、発光スペクトルの半値幅が狭い蛍光体が所望されている。
本発明は、上記課題に鑑みて、発光スペクトルの半値幅が狭く、従来の蛍光体とは異なる結晶構造を有し、LED用途に有効に用いられる、新たな蛍光体を提供する。
As described above, various phosphors have been developed. For example, in display applications, phosphors having a narrow half-width of the emission spectrum are desired from the viewpoint of color rendering properties.
In view of the above problems, the present invention provides a new phosphor that has a narrow emission spectrum half-width, has a crystal structure different from that of conventional phosphors, and is effectively used for LED applications.
本発明者等は上記課題に鑑み、蛍光体の新規探索を鋭意検討したところ、従来の蛍光体とは異なる結晶構造を有し、LED用途に有効に用いられる、新たな蛍光体に想到し本発明を完成させた。
本発明は以下の通りである。
<1>
下記式[1]で表される組成を有する結晶相を含むことを特徴とする、蛍光体。
MmSraAlbSicNdOe [1]
(上記式[1]中、
Mは、付活元素を表し、
m、a、b、c、d、eは、各々独立に、下記式を満たす値である。
0<m≦0.2
m+a=1
12.1≦b≦18.2
7.2≦c≦10.8
18.0≦d≦26.9
0.4≦e≦0.7)
<2>
300nm以上、450nm以下の波長を有する励起光を照射することにより、450nm以上、540nm以下の範囲に発光ピーク波長を有することを特徴とする、<1>に記載の蛍光体。
<3>
第1の発光体と、該第1の発光体からの光の照射によって可視光を発する第2の発光体とを備え、該第2の発光体が<1>又は<2>に記載の蛍光体を含むことを特徴とする発光装置。
<4>
<3>に記載の発光装置を光源として備えることを特徴とする照明装置。
<5>
<3>に記載の発光装置を光源として備えることを特徴とする画像表示装置。
In view of the above-mentioned problems, the present inventors diligently studied new phosphors, and as a result, came up with a new phosphor that has a crystal structure different from that of conventional phosphors and is effectively used for LED applications. Completed the invention.
The present invention is as follows.
<1>
A phosphor comprising a crystal phase having a composition represented by the following formula [1].
M m Sr a Al b Si c N d O e [1]
(In the above formula [1],
M represents an activation element,
m, a, b, c, d, and e are values that satisfy the following formulas independently.
0 <m ≦ 0.2
m + a = 1
12.1 ≦ b ≦ 18.2
7.2 ≦ c ≦ 10.8
18.0 ≦ d ≦ 26.9
0.4 ≦ e ≦ 0.7)
<2>
<1> The phosphor according to <1>, wherein the phosphor has an emission peak wavelength in a range of 450 nm to 540 nm by irradiating excitation light having a wavelength of 300 nm to 450 nm.
<3>
A first illuminant, and a second illuminant that emits visible light when irradiated with light from the first illuminant, wherein the second illuminant is the fluorescence according to <1> or <2>. A light-emitting device comprising a body.
<4>
An illumination device comprising the light-emitting device according to <3> as a light source.
<5>
An image display device comprising the light-emitting device according to <3> as a light source.
本発明の新規蛍光体は、発光スペクトルの半値幅が狭く、従来の蛍光体とは異なる結晶構造を有し、LED用途に有効に用いられる。
その為、本発明の新規蛍光体を用いた発光装置は、演色性に優れる。更に、本発明の発光装置を含む、照明装置及び画像表示装置は、高品質である。
The novel phosphor of the present invention has a narrow emission spectrum half-width, has a crystal structure different from that of conventional phosphors, and is effectively used for LED applications.
Therefore, the light emitting device using the novel phosphor of the present invention is excellent in color rendering. Furthermore, the illumination device and the image display device including the light emitting device of the present invention are of high quality.
以下、本発明について実施形態や例示物を示して説明するが、本発明は以下の実施形態や例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。また、本明細書中の蛍光体の組成式において、各組成式の区切りは読点(、)で区切って表わす。また、カンマ(,)で区切って複数の元素を列記する場合には、列記された元素のうち一種又は二種以上を任意の組み合わせ及び組成で含有していてもよいことを示している。例えば、「(Ca,Sr,Ba)Al2O4:Eu」という組成式は、「CaAl2O4:Eu」と、「SrAl2O4:Eu」と、「BaAl2O4:Eu」と、「Ca1−xSrxAl2O4:Eu」と、「Sr1−xBaxAl2O4:Eu」と、「Ca1−xBaxAl2O4:Eu」と、「Ca1−x−ySrxBayAl2O4:Eu」(但し、式中、0<x<1、0<y<1、0<x+y<1である。)とを全て包括的に示しているものとする。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the following embodiments and examples, and may be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention. Can be implemented.
In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value. Further, in the phosphor composition formula in this specification, each composition formula is delimited by a punctuation mark (,). In addition, when a plurality of elements are listed separated by commas (,), one or two or more of the listed elements may be included in any combination and composition. For example, the composition formula “(Ca, Sr, Ba) Al 2 O 4 : Eu” has “CaAl 2 O 4 : Eu”, “SrAl 2 O 4 : Eu”, and “BaAl 2 O 4 : Eu”. “Ca 1−x Sr x Al 2 O 4 : Eu”, “Sr 1−x Ba x Al 2 O 4 : Eu”, “Ca 1−x Ba x Al 2 O 4 : Eu”, "Ca 1-x-y Sr x Ba y Al 2 O 4: Eu " (. in the formula, 0 <x <1,0 <y <1,0 < a x + y <1) all the comprehensive It shall be shown in
本発明は、第一の実施態様である蛍光体、第二の実施態様である発光装置、第三の実施態様である照明装置、第四の実施態様である画像表示装置を含む。 The present invention includes the phosphor according to the first embodiment, the light emitting device according to the second embodiment, the illumination device according to the third embodiment, and the image display device according to the fourth embodiment.
<蛍光体について>
[式[1]について]
本発明の第一の実施態様に係る蛍光体は、下記式[1]で表される組成を有する結晶相を含む。
MmSraAlbSicNdOe [1]
(上記式[1]中、
Mは、付活元素を表し、
m、a、b、c、d、eは、各々独立に、下記式を満たす値である。
0<m≦0.2
m+a=1
12.1≦b≦18.2
7.2≦c≦10.8
18.0≦d≦26.9
0.4≦e≦0.7)
<About phosphor>
[Regarding Formula [1]]
The phosphor according to the first embodiment of the present invention includes a crystal phase having a composition represented by the following formula [1].
M m Sr a Al b Si c N d O e [1]
(In the above formula [1],
M represents an activation element,
m, a, b, c, d, and e are values that satisfy the following formulas independently.
0 <m ≦ 0.2
m + a = 1
12.1 ≦ b ≦ 18.2
7.2 ≦ c ≦ 10.8
18.0 ≦ d ≦ 26.9
0.4 ≦ e ≦ 0.7)
式[1]中、付活元素Mは、ユーロピウム(Eu)、マンガン(Mn)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)及びイッテルビウム(Yb)からなる群から選ばれる1種または2種以上の元素を表す。Mは、少なくともEuを含むことが好ましく、Euであることがより好ましい。 In the formula [1], the activation element M is europium (Eu), manganese (Mn), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), terbium (Tb), dysprosium (Dy) ), Holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm) and ytterbium (Yb), or one or more elements selected from the group consisting of ytterbium (Yb). M preferably contains at least Eu, and more preferably Eu.
さらに、Euは、その全部又は一部がCe、Pr、Sm、Tb及びYbよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素で置換されていてもよく、発光量子効率の点でCeがより好ましい。
つまり、Mは、Eu及び/又はCeであることが更に好ましく、より好ましくはEuである。
Further, all or part of Eu may be substituted with at least one element selected from the group consisting of Ce, Pr, Sm, Tb, and Yb, and Ce is more preferable in terms of emission quantum efficiency.
That is, M is more preferably Eu and / or Ce, and more preferably Eu.
付活元素全体に対するEuの割合は、50モル%以上が好ましく、70モル%以上がより好ましく、90モル%以上が特に好ましい。 The ratio of Eu with respect to the entire activation element is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, and particularly preferably 90 mol% or more.
式[1]中、Srは、ストロンチウムを表す。Srは、その他の2価の元素、例えば、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、亜鉛(Zn)などで一部置換されていてもよい。 In the formula [1], Sr represents strontium. Sr may be partially substituted with other divalent elements such as magnesium (Mg), calcium (Ca), barium (Ba), and zinc (Zn).
式[1]中、Alは、アルミニウムを表す。Alは、その他の3価の元素、例えば、ホウ素(B)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、ガドリニウム(Gd)、ルテチウム(Lu)などで一部置換されていてもよい。 In formula [1], Al represents aluminum. Al is another trivalent element such as boron (B), gallium (Ga), indium (In), scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanum (La), gadolinium (Gd), lutetium (Lu). ) Etc. may be partially substituted.
式[1]中、Siは、ケイ素を表す。Siは、その他の4価の元素、例えば、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、チタニウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)などで一部置換されていてもよい。 In formula [1], Si represents silicon. Si may be partially substituted with other tetravalent elements such as germanium (Ge), tin (Sn), titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), and the like.
式[1]中、Nは、窒素元素を表す。また、式[1]中、Oは、酸素元素を表す。N及びOは、一部その他の元素、例えば、ハロゲン原子(フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I))等で置換されていてもよい。 In formula [1], N represents a nitrogen element. In the formula [1], O represents an oxygen element. N and O may be partially substituted with other elements such as halogen atoms (fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I)) and the like.
また、ハロゲン原子が含まれる場合、原料金属中の不純物としての混入や、粉砕工程、窒化工程などの製造プロセス時に導入される場合などが考えられ、特に、フラックスとしてハロゲン化物を用いる場合、蛍光体中に含まれてしまう場合がある。 In addition, when halogen atoms are included, it may be mixed as an impurity in the raw material metal or introduced during a manufacturing process such as a pulverization process or a nitriding process. In particular, when a halide is used as a flux, a phosphor May be included.
mは、付活元素Mの含有量を表し、その範囲は、通常0<m≦0.2であり、下限値は、好ましくは0.001、より好ましくは0.02、またその上限値は、好ましくは0.15、更に好ましくは0.1、特に好ましくは0.08である。 m represents the content of the activating element M, and the range is usually 0 <m ≦ 0.2. The lower limit is preferably 0.001, more preferably 0.02, and the upper limit is , Preferably 0.15, more preferably 0.1, particularly preferably 0.08.
aは、Srの含有量を表す。
mとaの相互の関係は、通常、
m+a=1
を満たす。
a represents the content of Sr.
The mutual relationship between m and a is usually
m + a = 1
Meet.
bは、Alの含有量を表し、その範囲は、通常12.1≦b≦18.2であり、下限値は、好ましくは13.6、また上限値は、好ましくは16.7である。 b represents the content of Al, the range is usually 12.1 ≦ b ≦ 18.2, the lower limit is preferably 13.6, and the upper limit is preferably 16.7.
cは、Siの含有量を表し、その範囲は、通常7.2≦c≦10.8であり、下限値は、好ましくは8.1であり、また上限値は、好ましくは9.9である。 c represents the content of Si, the range is usually 7.2 ≦ c ≦ 10.8, the lower limit is preferably 8.1, and the upper limit is preferably 9.9. is there.
dは、Nの含有量を表し、その範囲は、通常18.0≦d≦26.9であり、下限値は、好ましくは20.2であり、また上限値は、好ましくは24.7である。 d represents the content of N, the range is usually 18.0 ≦ d ≦ 26.9, the lower limit is preferably 20.2, and the upper limit is preferably 24.7. is there.
eは、Oの含有量を表し、その範囲は、通常0.4≦e≦0.7であり、下限値は、好ましくは0.5であり、また上限値は、好ましくは0.61である。 e represents the content of O, the range is usually 0.4 ≦ e ≦ 0.7, the lower limit is preferably 0.5, and the upper limit is preferably 0.61. is there.
いずれの含有量も、上記した範囲であると、得られる蛍光体の発光特性、特に発光輝度が良好である点で好ましい。 Any content is in the above-described range, which is preferable in terms of good emission characteristics of the obtained phosphor, particularly emission luminance.
<蛍光体の物性について>
[発光色]
本実施態様の蛍光体の発光色は、化学組成等を調整することにより、波長300nm〜500nmといった近紫外領域〜青色領域の光で励起され、青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色等、所望の発光色とすることができる。
<Physical properties of phosphor>
[Luminescent color]
The emission color of the phosphor of this embodiment is excited by light in the near ultraviolet region to blue region having a wavelength of 300 nm to 500 nm by adjusting the chemical composition and the like, and is blue, blue-green, green, yellow-green, yellow, orange , Red, etc., and a desired emission color can be obtained.
[発光スペクトル]
本実施態様の蛍光体は、波長300nmもしくは450nmの光で励起した場合における発光スペクトルを測定した場合に、以下の特性を有することが好ましい。
本実施態様の蛍光体は、上述の発光スペクトルにおけるピーク波長が、通常450nm以上、好ましくは470nm以上である。また、通常540nm以下、好ましくは520nm以下である。
上記範囲内であると、得られる蛍光体において、良好な青色ないし緑色を呈するため、好ましい。
[Emission spectrum]
The phosphor of this embodiment preferably has the following characteristics when an emission spectrum is measured when excited with light having a wavelength of 300 nm or 450 nm.
The phosphor of this embodiment has a peak wavelength in the above-described emission spectrum of usually 450 nm or more, preferably 470 nm or more. Moreover, it is 540 nm or less normally, Preferably it is 520 nm or less.
It is preferable for it to be in the above-mentioned range because the resulting phosphor exhibits a good blue or green color.
[発光スペクトルの半値幅]
本実施態様の蛍光体は、上述の発光スペクトルにおける発光ピークの半値幅が、通常90nm以下、好ましくは80nm以下、より好ましくは70nm以下、また通常30nm以上、より好ましくは40nm以上である。
即ち、本実施態様における「半値幅の狭い蛍光体」とは、発光ピークの半値幅が90nm以下である蛍光体を意味するものである。
上記範囲内とすることで、液晶ディスプレイなどの画像表示装置に使用する場合には色純度を低下させずに画像表示装置の色再現範囲を広くすることができる。
[Half width of emission spectrum]
In the phosphor of this embodiment, the half-value width of the emission peak in the above-described emission spectrum is usually 90 nm or less, preferably 80 nm or less, more preferably 70 nm or less, and usually 30 nm or more, more preferably 40 nm or more.
That is, the “phosphor with a narrow half-value width” in this embodiment means a phosphor having a half-value width of an emission peak of 90 nm or less.
By setting it within the above range, when used in an image display device such as a liquid crystal display, the color reproduction range of the image display device can be widened without reducing the color purity.
なお、本実施態様の蛍光体を波長365nmの光で励起するには、例えば、キセノンランプを用いることができる。また、400nmの光で励起するには、例えば、GaN系L
EDを用いることができる。本実施態様の蛍光体の発光スペクトルの測定、並びにその発光ピーク波長、ピーク相対強度及びピーク半値幅の算出は、例えば、励起光源として150Wキセノンランプを、スペクトル測定装置としてマルチチャンネルCCD検出器C7041(浜松フォトニクス社製)を備える蛍光測定装置(日本分光社製)を用いて行うことができる。
For example, a xenon lamp can be used to excite the phosphor of this embodiment with light having a wavelength of 365 nm. In order to excite with 400 nm light, for example, GaN-based L
ED can be used. The measurement of the emission spectrum of the phosphor of this embodiment and the calculation of the emission peak wavelength, peak relative intensity, and peak half width are, for example, a 150 W xenon lamp as an excitation light source and a multichannel CCD detector C7041 ( It can be performed using a fluorescence measuring apparatus (manufactured by JASCO Corporation) equipped with Hamamatsu Photonics Corporation.
[励起波長]
本実施態様の蛍光体は、通常300nm以上、好ましくは320nm以上、より好ましくは350nm以上、また、通常450nm以下、好ましくは420nm以下、より好ましくは400nm以下、特に好ましくは380nm以下の波長範囲に励起ピークを有する。即ち、近紫外から青色領域の光で励起される。
[Excitation wavelength]
The phosphor of this embodiment is usually excited to a wavelength range of 300 nm or more, preferably 320 nm or more, more preferably 350 nm or more, and usually 450 nm or less, preferably 420 nm or less, more preferably 400 nm or less, particularly preferably 380 nm or less. Has a peak. That is, it is excited by light in the near ultraviolet to blue region.
<蛍光体の製造方法>
本実施態様の蛍光体を得るための、原料、蛍光体製造法等については以下の通りである。
本実施態様の蛍光体の製造方法は特に制限されないが、例えば、付活元素である元素Mの原料(以下適宜「M源」という。)、元素Srの原料(以下適宜「Sr源」という。)、及び、元素Alの原料(以下適宜「Al源」という。)、元素Siの原料(以下適宜「Si源」という。)を混合し(混合工程)、得られた混合物を焼成する(焼成工程)ことにより製造することができる。
また、以下では例えば、元素Euの原料を「Eu源」、元素Smの原料を「Sm源」などということがある。
<Method for producing phosphor>
The raw materials, the phosphor production method, and the like for obtaining the phosphor of this embodiment are as follows.
The method for producing the phosphor of the present embodiment is not particularly limited. For example, the raw material of the element M as an activator (hereinafter referred to as “M source” as appropriate) and the raw material of the element Sr (hereinafter referred to as “Sr source” as appropriate). ) And a raw material of elemental Al (hereinafter referred to as “Al source” as appropriate) and a raw material of elemental Si (hereinafter referred to as “Si source” as appropriate) (mixing step), and the resulting mixture is fired (firing). Step).
Hereinafter, for example, the raw material of the element Eu may be referred to as “Eu source”, and the raw material of the element Sm may be referred to as “Sm source”.
[蛍光体原料]
本実施態様の蛍光体の製造に使用される蛍光体原料(即ち、M源、Sr源、Al源及びSi源)としては、M元素、Sr、Al及びSiの各元素の金属、合金、イミド化合物、酸窒化物、窒化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、カルボン酸塩、ハロゲン化物等が挙げられる。これらの化合物の中から、複合酸窒化物への反応性や、焼成時におけるNOx、SOx等の発生量の低さ等を考慮して、適宜選択すればよい。
[Phosphor material]
Phosphor raw materials (that is, M source, Sr source, Al source, and Si source) used for manufacturing the phosphor of this embodiment include metals, alloys, and imides of each element of M element, Sr, Al, and Si. Examples thereof include compounds, oxynitrides, nitrides, oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, sulfates, oxalates, carboxylates, and halides. From these compounds, the reactivity to the composite oxynitride and the low generation amount of NOx, SOx, etc. during firing may be selected as appropriate.
(M源)
M源のうち、Eu源の具体例としては、Eu2O3、Eu2(SO4)3、Eu2(C2O4)3・10H2O、EuCl2、EuCl3、Eu(NO3)3・6H2O、EuN、EuNH等が挙げられる。中でもEu2O3、EuN等が好ましく、特に好ましくはEuNである。
また、Sm源、Tm源、Yb源等のその他の付活元素の原料の具体例としては、Eu源の具体例として挙げた各化合物において、EuをそれぞれSm、Tm、Yb等に置き換えた化合物が挙げられる。
(M source)
Of the M sources, specific examples of Eu sources include Eu 2 O 3 , Eu 2 (SO 4 ) 3 , Eu 2 (C 2 O 4 ) 3 · 10H 2 O, EuCl 2 , EuCl 3 , Eu (NO 3 ) 3 · 6H 2 O, EuN , EuNH and the like. Of these, Eu 2 O 3 , EuN and the like are preferable, and EuN is particularly preferable.
In addition, as specific examples of raw materials of other activating elements such as Sm source, Tm source, Yb source, etc., compounds in which Eu is replaced with Sm, Tm, Yb, etc. in the respective compounds listed as specific examples of Eu source Is mentioned.
(Sr源)
Sr源の具体例としては、SrO、Sr(OH)2・8H2O、SrCO3、Sr(NO3)2、SrSO4、Sr(C2O4)・H2O、Sr(OCOCH3)2・0.5H2O、SrCl2、Sr3N2、SrNH等が挙げられる。中でも、SrO、SrCO3、Sr2N、Sr3N2が好ましく、Sr2N、Sr3N2が特に好ましい。また、反応性の点から粒径が小さく、発光効率の点から純度の高いものが好ましい。
その他の2価の元素の原料の具体例としては、上記Sr源の具体例として挙げた各化合物において、Srを例えば、Ba、Ca、Mg等に置き換えた化合物が挙げられる。
(Sr source)
Specific examples of the Sr source include SrO, Sr (OH) 2 .8H 2 O, SrCO 3 , Sr (NO 3 ) 2 , SrSO 4 , Sr (C 2 O 4 ) · H 2 O, Sr (OCOCH 3 ). 2 · 0.5H 2 O, SrCl 2 , Sr 3 N 2, SrNH and the like. Among these, SrO, SrCO 3 , Sr 2 N, and Sr 3 N 2 are preferable, and Sr 2 N and Sr 3 N 2 are particularly preferable. Further, those having a small particle size from the viewpoint of reactivity and high purity from the viewpoint of light emission efficiency are preferable.
Specific examples of other divalent element materials include compounds in which Sr is replaced with, for example, Ba, Ca, Mg, etc. in each of the compounds listed as specific examples of the Sr source.
(Al源)
Al源の具体例としては、AlN、Al2O3、Al(OH)3、AlOOH、Al(
NO3)3等が挙げられる。中でも、AlN、Al2O3が好ましく、AlNが特に好ましい。また、AlNとして、反応性の点から、粒径が小さく、発光効率の点から純度の高いものが好ましい。
その他の3価の元素の原料の具体例としては、上記Al源の具体例として挙げた各化合物において、AlをB、Ga、In、Sc、Y、La、Gd、Lu等に置き換えた化合物が挙げられる。
(Al source)
Specific examples of the Al source include AlN, Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , AlOOH, Al (
NO 3 ) 3 and the like. Among these, AlN and Al 2 O 3 are preferable, and AlN is particularly preferable. Moreover, as AlN, the thing with a small particle size from a reactive point and a high purity from the point of luminous efficiency is preferable.
Specific examples of other trivalent element materials include compounds in which Al is replaced with B, Ga, In, Sc, Y, La, Gd, Lu, etc. in each of the compounds listed as specific examples of the Al source. Can be mentioned.
(Si源)
Si源の具体例としては、SiO2又はSi3N4を用いるのが好ましい。また、SiO2となる化合物を用いることもできる。このような化合物としては、具体的には、SiO2、H4SiO4、Si(OCOCH3)4等が挙げられる。また、Si3N4として反応性の点から、粒径が小さく、発光効率の点から純度の高いものが好ましい。さらに、不純物である炭素元素の含有割合が少ないものの方が好ましい。
その他の4価の元素の原料の具体例としては、上記Si源の具体例として挙げた各化合物において、SiをそれぞれGe、Ti、Zr、Hf等に置き換えた化合物が挙げられる。
(Si source)
As a specific example of the Si source, it is preferable to use SiO 2 or Si 3 N 4 . It is also possible to use a compound as a SiO 2. Specific examples of such a compound include SiO 2 , H 4 SiO 4 , Si (OCOCH 3 ) 4 and the like. Further, Si 3 N 4 is preferably one having a small particle diameter and high purity in terms of light emission efficiency from the viewpoint of reactivity. Furthermore, the thing with few content rates of the carbon element which is an impurity is preferable.
Specific examples of other raw materials for tetravalent elements include compounds in which Si is replaced by Ge, Ti, Zr, Hf, etc. in the respective compounds listed as specific examples of the Si source.
なお、上述したM源、Sr源、Al源及びSi源は、それぞれ、一種のみを用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 In addition, each of the above-described M source, Sr source, Al source, and Si source may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
[混合工程]
目的組成が得られるように蛍光体原料を秤量し、ボールミル等を用いて十分混合したのち、ルツボに充填し、所定温度、雰囲気下で焼成し、焼成物を粉砕、洗浄することにより、本実施態様の蛍光体を得ることができる。
[Mixing process]
Weigh the phosphor materials so that the desired composition is obtained, mix them well using a ball mill, etc., fill them in a crucible, fire them under a predetermined temperature and atmosphere, and pulverize and wash the fired product. The phosphor of the aspect can be obtained.
上記混合手法としては、特に限定はされず、乾式混合法や湿式混合法のいずれであってもよい。
乾式混合法としては、例えば、ボールミルなどが挙げられる。
湿式混合法としては、例えば、前述の蛍光体原料に水等の溶媒又は分散媒を加え、乳鉢と乳棒、を用いて混合し、溶液又はスラリーの状態とした上で、噴霧乾燥、加熱乾燥、又は自然乾燥等により乾燥させる方法である。
The mixing method is not particularly limited, and may be either a dry mixing method or a wet mixing method.
Examples of the dry mixing method include a ball mill.
As the wet mixing method, for example, a solvent or dispersion medium such as water is added to the above-described phosphor raw material, mixed using a mortar and pestle, and in a solution or slurry state, spray drying, heat drying, Alternatively, it is a method of drying by natural drying or the like.
[焼成工程]
得られた混合物を、各蛍光体原料と反応性の低い材料からなるルツボ又はトレイ等の耐熱容器中に充填する。このような焼成時に用いる耐熱容器の材質としては、本実施態様の効果を損なわない限り特に制限はないが、例えば、窒化ホウ素などの坩堝が挙げられる。
[Baking process]
The obtained mixture is filled in a heat-resistant container such as a crucible or a tray made of a material having low reactivity with each phosphor raw material. The material of the heat-resistant container used at the time of firing is not particularly limited as long as the effects of the present embodiment are not impaired, and examples thereof include a crucible such as boron nitride.
焼成温度は、圧力など、その他の条件によっても異なるが、通常1800℃以上、2200℃以下の温度範囲で焼成を行なうことができる。焼成工程における最高到達温度としては、通常1800℃以上、好ましくは1900℃以上、より好ましくは2000℃以上、また、通常2200℃以下、好ましくは2150℃以下、より好ましくは2100℃以下である。
焼成温度が高すぎると窒素が飛んで母体結晶に欠陥を生成し着色する傾向にあり、低すぎると固相反応の進行が遅くなる傾向にあり、目的相を主相として得にくくなる場合がある。
Although the firing temperature varies depending on other conditions such as pressure, the firing can be usually performed in a temperature range of 1800 ° C. or more and 2200 ° C. or less. The maximum temperature reached in the firing step is usually 1800 ° C. or higher, preferably 1900 ° C. or higher, more preferably 2000 ° C. or higher, and usually 2200 ° C. or lower, preferably 2150 ° C. or lower, more preferably 2100 ° C. or lower.
If the calcination temperature is too high, nitrogen will fly and tend to produce defects in the host crystal and color, while if it is too low, the progress of the solid phase reaction will tend to be slow, making it difficult to obtain the target phase as the main phase. .
焼成温度等によっても異なるが、通常0.2MPa以上、好ましくは0.4MPa以上であり、また、通常200MPa以下、好ましくは190MPa以下である。構成している元素、特にアルカリ土類金属元素の揮発を抑え、欠陥が生じるのを抑える場合は0.8MPa以上が好ましく、さらに10MPa以上が好ましく、さらに50MPa以上が好ま
しく、さらに100MPa以上が好ましく、特に150MPa以上が好ましい。また、吸収効率の高い蛍光体を得たい場合は190MPa以下が好ましく、さらに50MPa以下が好ましく、さらに10MPa以下が好ましく、特に1.0MPa以下が好ましい。
Although it varies depending on the firing temperature or the like, it is usually 0.2 MPa or more, preferably 0.4 MPa or more, and is usually 200 MPa or less, preferably 190 MPa or less. In the case of suppressing the volatilization of constituent elements, particularly alkaline earth metal elements, and suppressing the occurrence of defects, 0.8 MPa or more is preferable, more preferably 10 MPa or more, further preferably 50 MPa or more, and further preferably 100 MPa or more, 150 MPa or more is particularly preferable. When it is desired to obtain a phosphor with high absorption efficiency, it is preferably 190 MPa or less, more preferably 50 MPa or less, further preferably 10 MPa or less, and particularly preferably 1.0 MPa or less.
焼成工程における圧力が10MPa以下で焼成する場合は焼成時の最高到達温度は、通常1800℃以上、好ましくは1900℃以上、より好ましく2000℃以上であり、また、通常2200℃以下、好ましくは2150℃以下、より好ましくは2100℃以下である。
焼成温度が1800℃以下であると固相反応が進まないため不純物相もしくは未反応相のみが出現し、目的相を主相として得にくくなる場合がある。
When firing at a pressure of 10 MPa or less in the firing step, the highest temperature achieved during firing is usually 1800 ° C. or higher, preferably 1900 ° C. or higher, more preferably 2000 ° C. or higher, and usually 2200 ° C. or lower, preferably 2150 ° C. Hereinafter, more preferably 2100 ° C. or less.
When the firing temperature is 1800 ° C. or lower, the solid phase reaction does not proceed, so that only the impurity phase or the unreacted phase appears, and it may be difficult to obtain the target phase as the main phase.
また、ごくわずかに目的の結晶相が得られたとしても、結晶内では発光中心となる元素、特にEu元素の拡散がされず量子効率を低下させる可能性がある。また、焼成温度が高すぎると目的の蛍光体結晶を構成する元素が揮発しやすくなり、格子欠陥を形成、もしくは分解し別の相が不純物として生じてしまう可能性が高い。 Moreover, even if a very small target crystal phase is obtained, there is a possibility that the element that becomes the light emission center, particularly the Eu element, is not diffused in the crystal and the quantum efficiency is lowered. If the firing temperature is too high, the elements constituting the target phosphor crystal are likely to volatilize, and there is a high possibility that another phase will be formed as an impurity by forming or decomposing lattice defects.
焼成工程における昇温速度は、通常2℃/分以上、好ましくは5℃/分以上、より好ましくは10℃/分以上であり、また、通常30℃/分以下、好ましくは25℃/分以下である。昇温速度がこの範囲を下回ると、焼成時間が長くなる可能性がある。また、昇温速度がこの範囲を上回ると、焼成装置、容器等が破損する場合がある。 The heating rate in the firing step is usually 2 ° C./min or more, preferably 5 ° C./min or more, more preferably 10 ° C./min or more, and usually 30 ° C./min or less, preferably 25 ° C./min or less. It is. If the rate of temperature rise is below this range, the firing time may be long. In addition, if the rate of temperature rise exceeds this range, the firing device, container, etc. may be damaged.
焼成工程における焼成雰囲気は、本実施態様の蛍光体が得られる限り任意であるが、窒素含有雰囲気とすることが好ましい。具体的には、窒素雰囲気、水素含有窒素雰囲気等が挙げられ、中でも窒素雰囲気が好ましい。なお、焼成雰囲気の酸素含有量は、通常10ppm以下、好ましくは5ppm以下にするとよい。 The firing atmosphere in the firing step is arbitrary as long as the phosphor of the present embodiment is obtained, but a nitrogen-containing atmosphere is preferable. Specific examples include a nitrogen atmosphere and a hydrogen-containing nitrogen atmosphere, and a nitrogen atmosphere is particularly preferable. The oxygen content in the firing atmosphere is usually 10 ppm or less, preferably 5 ppm or less.
焼成時間は、焼成時の温度や圧力等によっても異なるが、通常10分間以上、好ましくは30分間以上、また、通常72時間以下、好ましくは12時間以下である。焼成時間が短すぎると粒生成と粒成長を促すことができないため、特性のよい蛍光体を得ることができず、焼成時間が長すぎると構成している元素の揮発が促されるため、原子欠損により結晶構造内に欠陥が誘発され特性のよい蛍光体を得ることができない場合がある。
なお、焼成工程は、必要に応じて、複数回繰り返し行なってもよい。その際は、一回目の焼成と、二回目の焼成とで、焼成条件を同一にしてもよいし、異なるものにしてもよい。
The firing time varies depending on the firing temperature, pressure, etc., but is usually 10 minutes or longer, preferably 30 minutes or longer, and usually 72 hours or shorter, preferably 12 hours or shorter. If the firing time is too short, grain formation and grain growth cannot be promoted, so that a phosphor with good characteristics cannot be obtained. If the firing time is too long, volatilization of the constituent elements is promoted, so atomic deficiency As a result, defects may be induced in the crystal structure and a phosphor having good characteristics may not be obtained.
In addition, you may repeat a baking process in multiple times as needed. In that case, the firing conditions may be the same or different between the first firing and the second firing.
蛍光体生成時に原子が均一に拡散し、内部量子効率の高い蛍光体を焼成する場合や数μmの大きな粒子を得る場合は、繰り返し焼成が有効となる。この場合の第一の焼成工程の最高到達温度は第二の焼成工程での最高温度よりも低いことが好ましい。 When the phosphor is uniformly diffused during the production of the phosphor and the phosphor having a high internal quantum efficiency is fired or when obtaining a large particle of several μm, repeated firing is effective. In this case, the highest temperature reached in the first baking step is preferably lower than the maximum temperature in the second baking step.
尚、本実施態様の蛍光体を製造する場合、上記焼成工程時に、例えば、Mg3N2、Li3N、Na3Nなどをフラックス(結晶成長補助剤)として用いることが好ましい。 In the case of producing the phosphor of the present embodiment, during the sintering step, for example, it is preferable to use Mg 3 N 2, Li 3 N , Na 3 N and the like as flux (crystal growth supplements).
[後処理工程]
得られた焼成物を解砕、粉砕及び/又は分級操作を組み合わせて所定のサイズの粉末にする。ここでは、D50が約30μm以下になるように処理するとよい。
具体的な処理の例としては、合成物を目開き45μm程度の篩分級処理し、篩を通過した粉末を次工程に回す方法、或いは合成物をボールミルや振動ミル、ジェットミル等の一般的な粉砕機を使用して所定の粒度に粉砕する方法が挙げられる。後者の方法において、過度の粉砕は、光を散乱しやすい微粒子を生成するだけでなく、粒子表面に結晶欠陥を生成し、発光効率の低下を引き起こす可能性がある。
[Post-processing process]
The obtained fired product is pulverized, pulverized, and / or classified into a powder having a predetermined size. Here, it is preferable to process as D 50 is less than about 30 [mu] m.
Specific examples of the treatment include a method of subjecting the synthesized product to sieve classification with an opening of about 45 μm, and passing the powder that has passed through the sieve to the next step, or the synthesized product to a general method such as a ball mill, a vibration mill, or a jet mill. The method of grind | pulverizing to a predetermined particle size using a grinder is mentioned. In the latter method, excessive pulverization not only generates fine particles that easily scatter light, but also generates crystal defects on the particle surface, which may cause a decrease in luminous efficiency.
また、必要に応じて、蛍光体(焼成物)を洗浄する工程を設けてもよい。洗浄工程後は、蛍光体を付着水分がなくなるまで乾燥させて、使用に供する。さらに、必要に応じて、凝集をほぐすために分散・分級処理を行ってもよい。
尚、本実施態様の蛍光体は、あらかじめ構成金属元素を合金化して、それを窒化して形成する、所謂、合金法で形成してもよい。
Moreover, you may provide the process of wash | cleaning fluorescent substance (baked material) as needed. After the cleaning step, the phosphor is dried until it has no adhering moisture and is used. Further, if necessary, dispersion / classification treatment may be performed to loosen the aggregation.
Note that the phosphor of this embodiment may be formed by a so-called alloy method in which a constituent metal element is alloyed in advance and nitrided.
<蛍光体含有組成物>
本発明の第一の実施態様に係る蛍光体は、液体媒体と混合して用いることもできる。特に、本発明の第一の実施態様に係る蛍光体を発光装置等の用途に使用する場合には、これを液体媒体中に分散させた形態で用いることが好ましい。本発明の第一の実施態様に係る蛍光体を液体媒体中に分散させたものを、本発明の一実施態様として、適宜、「本発明の一実施態様に係る蛍光体含有組成物」などと呼ぶものとする。
<Phosphor-containing composition>
The phosphor according to the first embodiment of the present invention can be used by mixing with a liquid medium. In particular, when the phosphor according to the first embodiment of the present invention is used for a light emitting device or the like, it is preferable to use the phosphor in a form dispersed in a liquid medium. What dispersed the fluorescent substance which concerns on 1st embodiment of this invention in the liquid medium as one embodiment of this invention is suitably with "the fluorescent substance containing composition which concerns on one embodiment of this invention", etc. Shall be called.
[蛍光体]
本実施態様の蛍光体含有組成物に含有させる本発明の第一の実施態様に係る蛍光体の種類に制限は無く、上述したものから任意に選択することができる。また、本実施態様の蛍光体含有組成物に含有させる本発明の第一の実施態様に係る蛍光体は、1種のみであってもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。更に、本実施態様の蛍光体含有組成物には、本実施態様の効果を著しく損なわない限り、本発明の第一の実施態様に係る蛍光体以外の蛍光体を含有させてもよい。
[Phosphor]
There is no restriction | limiting in the kind of fluorescent substance which concerns on the 1st embodiment of this invention contained in the fluorescent substance containing composition of this embodiment, It can select arbitrarily from what was mentioned above. Further, the phosphor according to the first embodiment of the present invention to be contained in the phosphor-containing composition of the present embodiment may be only one type, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio. Also good. Furthermore, the phosphor-containing composition of the present embodiment may contain a phosphor other than the phosphor according to the first embodiment of the present invention as long as the effects of the present embodiment are not significantly impaired.
[液体媒体]
本実施態様の蛍光体含有組成物に使用される液体媒体としては、該蛍光体の性能を目的の範囲で損なわない限りにおいて特に限定されない。例えば、所望の使用条件下において液状の性質を示し、本発明の第一の実施態様に係る蛍光体を好適に分散させるとともに、好ましくない反応を生じないものであれば、任意の無機系材料及び/又は有機系材料が使用でき、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドシリコーン樹脂などが挙げられる。
[Liquid medium]
The liquid medium used in the phosphor-containing composition of the present embodiment is not particularly limited as long as the performance of the phosphor is not impaired within the intended range. For example, any inorganic material and any material can be used as long as it exhibits liquid properties under the desired use conditions, suitably disperses the phosphor according to the first embodiment of the present invention, and does not cause an undesirable reaction. An organic material can be used, and examples thereof include a silicone resin, an epoxy resin, and a polyimide silicone resin.
[液体媒体及び蛍光体の含有率]
本実施態様の蛍光体含有組成物中の蛍光体及び液体媒体の含有率は、本実施態様の効果を著しく損なわない限り任意であるが、液体媒体については、本実施態様の蛍光体含有組成物全体に対して、通常50重量%以上、好ましくは75重量%以上であり、通常99重量%以下、好ましくは95重量%以下である。
[Content of liquid medium and phosphor]
The phosphor and the liquid medium content in the phosphor-containing composition of the present embodiment are arbitrary as long as the effects of the present embodiment are not significantly impaired, but for the liquid medium, the phosphor-containing composition of the present embodiment. The total amount is usually 50% by weight or more, preferably 75% by weight or more, and usually 99% by weight or less, preferably 95% by weight or less.
[その他の成分]
なお、本実施態様の蛍光体含有組成物には、本実施態様の効果を著しく損なわない限り、蛍光体及び液体媒体以外に、その他の成分を含有させてもよい。また、その他の成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[Other ingredients]
In addition, you may make the fluorescent substance containing composition of this embodiment contain other components other than a fluorescent substance and a liquid medium, unless the effect of this embodiment is impaired remarkably. Moreover, only 1 type may be used for another component and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
<発光装置>
本発明の第二の実施態様は、第1の発光体(励起光源)と、当該第1の発光体からの光の照射によって可視光を発する第2の発光体とを含む発光装置であって、該第2の発光体は本発明の第一の実施態様に係る蛍光体を含有する。ここで、本発明の第一の実施態様に係る蛍光体は、何れか1種を単独で使用してもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<Light emitting device>
A second embodiment of the present invention is a light-emitting device including a first light emitter (excitation light source) and a second light emitter that emits visible light when irradiated with light from the first light emitter. The second luminous body contains the phosphor according to the first embodiment of the present invention. Here, any one of the phosphors according to the first embodiment of the present invention may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
本発明の第一の実施態様に係る蛍光体としては、例えば、励起光源からの光の照射下において、青色ないし緑色領域の蛍光を発する蛍光体を使用する。具体的には、発光装置を
構成する場合、本発明の第一の実施態様における青色ないし緑色蛍光体としては、450nm以上540nm以下の波長範囲に発光ピークを有するものが好ましい。
As the phosphor according to the first embodiment of the present invention, for example, a phosphor that emits blue or green region fluorescence under irradiation of light from an excitation light source is used. Specifically, when constituting a light emitting device, the blue or green phosphor in the first embodiment of the present invention preferably has a light emission peak in a wavelength range of 450 nm or more and 540 nm or less.
上記の場合、本実施態様の発光装置は、例えば、次の態様とすることができる。
即ち、第1の発光体として、300nm以上450nm以下の波長範囲に発光ピークを有するものを用い、第2の発光体の第1の蛍光体として、450nm以上540nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも1種の蛍光体(本発明の第一の実施態様に係る蛍光体)を用い、第2の発光体の第2の蛍光体として、580nm以上680nm以下の波長範囲に発光ピークを有する蛍光体(赤色蛍光体)を用いる態様とすることができる。
In the above case, the light-emitting device of this embodiment can be set as follows, for example.
That is, the first light emitter having a light emission peak in the wavelength range of 300 nm to 450 nm is used, and the first phosphor of the second light emitter has a light emission peak in the wavelength range of 450 nm to 540 nm. A phosphor having an emission peak in the wavelength range of 580 nm to 680 nm as the second phosphor of the second phosphor using at least one phosphor (the phosphor according to the first embodiment of the present invention). An embodiment using (red phosphor) can be employed.
(赤色蛍光体)
上記の態様における赤色蛍光体としては、例えば、下記の蛍光体が好適に用いられる。
Mn付活フッ化物蛍光体としては、例えば、K2(Si,Ti)F6:Mn、K2Si1−xNaxAlxF6:Mn(0<x<1)、
硫化物蛍光体としては、例えば、(Sr,Ca)S:Eu(CAS蛍光体)、La2O2S:Eu(LOS蛍光体)、
ガーネット系蛍光体としては、例えば、(Y,Lu,Gd,Tb)3Mg2AlSi2O12:Ce、
ナノ粒子としては、例えば、CdSe、
窒化物または酸窒化物蛍光体としては、例えば、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu(S/CASN蛍光体)、(CaAlSiN3)1−x・(SiO2N2)x:Eu(CASON蛍光体)、(La,Ca)3(Al,Si)6N11:Eu(LSN蛍光体)、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu(258蛍光体)、(Sr,Ca)Al1+xSi4−xOxN7−x:Eu(1147蛍光体)、Mx(Si,Al)12(O,N)16:Eu(Mは、Ca、Srなど)(αサイアロン蛍光体)、Li(Sr,Ba)Al3N4:Eu(上記のxは、いずれも0<x<1)
などが挙げられる。
(Red phosphor)
As a red fluorescent substance in said aspect, the following fluorescent substance is used suitably, for example.
Examples of the Mn-activated fluoride phosphor include K 2 (Si, Ti) F 6 : Mn, K 2 Si 1-x Na x Al x F 6 : Mn (0 <x <1),
Examples of sulfide phosphors include (Sr, Ca) S: Eu (CAS phosphor), La 2 O 2 S: Eu (LOS phosphor),
Examples of the garnet phosphor include (Y, Lu, Gd, Tb) 3 Mg 2 AlSi 2 O 12 : Ce,
Examples of nanoparticles include CdSe,
Examples of the nitride or oxynitride phosphor include (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu (S / CASN phosphor), (CaAlSiN 3 ) 1-x · (SiO 2 N 2 ) x : Eu (CASON fluorescence). Body), (La, Ca) 3 (Al, Si) 6 N 11 : Eu (LSN phosphor), (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu (258 phosphor), ( Sr, Ca) Al 1 + x Si 4-x O x N 7-x: Eu (1147 phosphors), M x (Si, Al ) 12 (O, N) 16: Eu (M is, Ca, Sr, etc.) ( α sialon phosphor), Li (Sr, Ba) Al 3 N 4 : Eu (where x is 0 <x <1)
Etc.
(黄色蛍光体)
上記の態様において、必要に応じて、550〜580nmの範囲に発光ピークを有する蛍光体(黄色蛍光体)を用いてもよい。
黄色蛍光体としては、例えば、下記の蛍光体が好適に用いられる。
ガーネット系蛍光体としては、例えば、(Y,Gd,Lu,Tb,La)3(Al,Ga)5O12:(Ce,Eu,Nd)、
オルソシリケートとしては、例えば、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:(Eu,Ce)、
(酸)窒化物蛍光体としては、例えば、(Ba,Ca,Mg)Si2O2N2:Eu(SION系蛍光体)、(Li,Ca)2(Si,Al)12(O,N)16:(Ce,Eu)(α−サイアロン蛍光体)、(Ca,Sr)AlSi4(O,N)7:(Ce,Eu)(1147蛍光体)
などが挙げられる。
尚、上記蛍光体においては、ガーネット系蛍光体が好ましく、中でも、Y3Al5O12:Ceで表されるYAG系蛍光体が最も好ましい。
(Yellow phosphor)
In said aspect, you may use the fluorescent substance (yellow fluorescent substance) which has a light emission peak in the range of 550-580 nm as needed.
For example, the following phosphors are preferably used as the yellow phosphor.
Examples of the garnet phosphor include (Y, Gd, Lu, Tb, La) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : (Ce, Eu, Nd),
Examples of the orthosilicate include (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4 : (Eu, Ce),
Examples of (acid) nitride phosphors include (Ba, Ca, Mg) Si 2 O 2 N 2 : Eu (SION phosphor), (Li, Ca) 2 (Si, Al) 12 (O, N 16 : (Ce, Eu) (α-sialon phosphor), (Ca, Sr) AlSi 4 (O, N) 7 : (Ce, Eu) (1147 phosphor)
Etc.
The phosphor is preferably a garnet phosphor, and most preferably a YAG phosphor represented by Y 3 Al 5 O 12 : Ce.
[発光装置の構成]
本実施態様の発光装置は、第1の発光体(励起光源)を有し、且つ、第2の発光体として少なくとも本発明の第一の実施態様に係る蛍光体を使用している他は、その構成は制限されず、公知の装置構成を任意にとることが可能である。
装置構成及び発光装置の実施形態としては、例えば、特開2007−291352号公
報に記載のものが挙げられる。
その他、発光装置の形態としては、砲弾型、カップ型、チップオンボード、リモートフォスファー等が挙げられる。
[Configuration of light emitting device]
The light emitting device of this embodiment has a first light emitter (excitation light source) and uses at least the phosphor according to the first embodiment of the present invention as the second light emitter, The configuration is not limited, and a known device configuration can be arbitrarily employed.
Examples of the device configuration and the light emitting device include those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-291352.
In addition, examples of the form of the light emitting device include a shell type, a cup type, a chip on board, a remote phosphor, and the like.
<発光装置の用途>
本発明の第二の実施態様に係る発光装置の用途は特に制限されず、通常の発光装置が用いられる各種の分野に使用することが可能であるが、色再現範囲が広く、且つ、演色性も高いことから、中でも照明装置や画像表示装置の光源として、とりわけ好適に用いられる。
<Applications of light emitting device>
The use of the light-emitting device according to the second embodiment of the present invention is not particularly limited and can be used in various fields where a normal light-emitting device is used, but has a wide color reproduction range and color rendering properties. In particular, it is particularly preferably used as a light source for illumination devices and image display devices.
[照明装置]
本発明の第三の実施態様は、本発明の第二の実施態様に係る発光装置を光源として備えることを特徴とする照明装置である。
本発明の第二の実施態様に係る発光装置を照明装置に適用する場合には、前述のような発光装置を公知の照明装置に適宜組み込んで用いればよい。例えば、保持ケースの底面に多数の発光装置を並べた面発光照明装置等を挙げることができる。
[Lighting device]
A third embodiment of the present invention is an illumination device including the light emitting device according to the second embodiment of the present invention as a light source.
When the light-emitting device according to the second embodiment of the present invention is applied to a lighting device, the light-emitting device as described above may be appropriately incorporated into a known lighting device. For example, a surface emitting illumination device in which a large number of light emitting devices are arranged on the bottom surface of the holding case can be used.
[画像表示装置]
本発明の第四の実施態様は、本発明の第二の実施態様に係る発光装置を光源として備えることを特徴とする画像表示装置である。
本発明の第二の実施態様に係る発光装置を画像表示装置の光源として用いる場合には、その画像表示装置の具体的構成に制限は無いが、カラーフィルターとともに用いることが好ましい。例えば、画像表示装置として、カラー液晶表示素子を利用したカラー画像表示装置とする場合は、上記発光装置をバックライトとし、液晶を利用した光シャッターと赤、緑、青の画素を有するカラーフィルターとを組み合わせることにより画像表示装置を形成することができる。
[Image display device]
According to a fourth embodiment of the present invention, there is provided an image display device comprising the light emitting device according to the second embodiment of the present invention as a light source.
When the light emitting device according to the second embodiment of the present invention is used as a light source of an image display device, the specific configuration of the image display device is not limited, but it is preferably used with a color filter. For example, when the image display device is a color image display device using color liquid crystal display elements, the light emitting device is used as a backlight, a light shutter using liquid crystal, and a color filter having red, green, and blue pixels; By combining these, an image display device can be formed.
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、下記の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples without departing from the gist thereof.
<測定方法>
[発光特性]
試料を銅製試料ホルダーに詰め、蛍光分光光度計FP−6500(JASCO社製)を用いて励起発光スペクトルと発光スペクトルを測定した。なお、測定時には、受光側分光器のスリット幅を1nmに設定して測定を行った。また、発光ピーク波長(以下、「ピーク波長」と称することがある。)と発光ピークの半値幅は、得られた発光スペクトルから読み取った。
<Measurement method>
[Luminescent characteristics]
The sample was packed in a copper sample holder, and the excitation emission spectrum and emission spectrum were measured using a fluorescence spectrophotometer FP-6500 (manufactured by JASCO). During the measurement, the slit width of the light-receiving side spectroscope was set to 1 nm and the measurement was performed. The emission peak wavelength (hereinafter sometimes referred to as “peak wavelength”) and the half width of the emission peak were read from the obtained emission spectrum.
[元素分析]
本発明の第一の実施態様で得られた蛍光体の組成を調べるために下記の元素分析を実施した。走査型電子顕微鏡(SEM)による観察にて結晶を数個選び出したのち、電子プローブマイクロアナライザー(波長分散型X線分析装置:EPMA)JXA−8200(JEOL社製)を用いて各元素の分析を実施した。
[Elemental analysis]
In order to examine the composition of the phosphor obtained in the first embodiment of the present invention, the following elemental analysis was performed. After selecting several crystals by observation with a scanning electron microscope (SEM), each element is analyzed using an electron probe microanalyzer (wavelength dispersive X-ray analyzer: EPMA) JXA-8200 (manufactured by JEOL). Carried out.
<蛍光体の製造>
(実施例1)
蛍光体原料として、Sr3N2(セラック社製)EuN(セラック社製)、Si3N4(宇部興産社製)、AlN(トクヤマ社製)を用いて、次のとおり蛍光体を調製した。
上記原料を、下記表1に示す各重量となるように電子天秤で秤量し、アルミナ乳鉢に入
れ、均一になるまで粉砕及び混合した。さらに、この混合粉末にMg3N2(セラック社製)を0.43g加えて、さらに粉砕、混合を実施した。これらの操作は、Arガスで満たしたグローブボックス中で行った。
<Manufacture of phosphor>
Example 1
Using Sr 3 N 2 (manufactured by Shellac) EuN (manufactured by Shellac), Si 3 N 4 (manufactured by Ube Industries), and AlN (manufactured by Tokuyama) as phosphor materials, phosphors were prepared as follows. .
The raw materials were weighed with an electronic balance so as to have the weights shown in Table 1 below, placed in an alumina mortar, and ground and mixed until uniform. Further, 0.43 g of Mg 3 N 2 (manufactured by Shellac Co.) was added to this mixed powder, and further pulverized and mixed. These operations were performed in a glove box filled with Ar gas.
得られた原料混合粉末から約0.5gを秤量し、窒化ホウ素製坩堝にそのまま充填した。この坩堝を、真空加圧焼成炉(島津メクテム社製)内に置いた。次いで、8×10−3Pa以下まで減圧した後、室温から800℃まで真空加熱した。800℃に達したところで、その温度で維持して炉内圧力が0.85MPaになるまで高純度窒素ガス(99.9995%)を5分間導入した。高純度窒素ガスの導入後、炉内圧力を0.85MPaに保持しながら、さらに、1600℃まで昇温し、1時間保持した。さらに、2080℃まで加熱し、2080℃に達したところで4時間維持した。焼成後1200℃まで冷却し、次いで放冷した。得られた生成物において板状の結晶のみを拾い出し実施例1の蛍光体を得た。
得られた実施例1の蛍光体について走査型電子顕微鏡観察を実施し、どの結晶も図1に示すような板状の結晶であることが確認された。さらに、この板状の結晶について構成する元素とその比率を調べるため化学組成分析を実施した。分析にはカーボン蒸着した4つの結晶試料について各結晶についてそれぞれ20数箇所を分析し、平均した。組成分析結果を表2に示す。
About 0.5 g of the obtained raw material mixed powder was weighed and filled into a boron nitride crucible as it was. This crucible was placed in a vacuum pressure firing furnace (manufactured by Shimadzu Mectem Co.). Next, the pressure was reduced to 8 × 10 −3 Pa or less, and then vacuum heating was performed from room temperature to 800 ° C. When the temperature reached 800 ° C., high-purity nitrogen gas (99.9995%) was introduced for 5 minutes until the pressure inside the furnace reached 0.85 MPa. After the introduction of the high purity nitrogen gas, the temperature was further raised to 1600 ° C. while maintaining the furnace pressure at 0.85 MPa and held for 1 hour. Furthermore, it heated to 2080 degreeC, and when it reached 2080 degreeC, it maintained for 4 hours. After firing, it was cooled to 1200 ° C and then allowed to cool. In the obtained product, only the plate-like crystals were picked up to obtain the phosphor of Example 1.
The obtained phosphor of Example 1 was observed with a scanning electron microscope, and it was confirmed that every crystal was a plate-like crystal as shown in FIG. Furthermore, a chemical composition analysis was performed in order to investigate the constituent elements and the ratio of these plate-like crystals. For the analysis, about 20 crystallized portions of each crystal were averaged and averaged for four crystal samples deposited with carbon. The composition analysis results are shown in Table 2.
表2に示すが如く、本願実施例1の蛍光体において、Mgの混入は、ゼロであることが確認された。
次いで、実施例1の蛍光体の励起・発光スペクトルを図2に示す。励起スペクトルは500nmの発光をモニターし、発光スペクトルは365nmで励起したときのものである。実施例1の蛍光体は、発光ピーク波長498nm、半値幅69nmであり、青緑色の発光を示した。
As shown in Table 2, it was confirmed that the mixing of Mg was zero in the phosphor of Example 1 of the present application.
Next, the excitation / emission spectrum of the phosphor of Example 1 is shown in FIG. The excitation spectrum monitors the emission at 500 nm, and the emission spectrum is when excited at 365 nm. The phosphor of Example 1 had a light emission peak wavelength of 498 nm and a half width of 69 nm, and showed blue-green light emission.
Claims (5)
MmSraAlbSicNdOe [1]
(上記式[1]中、
Mは、付活元素を表し、
m、a、b、c、d、eは、各々独立に、下記式を満たす値である。
0<m≦0.2
m+a=1
12.1≦b≦18.2
7.2≦c≦10.8
18.0≦d≦26.9
0.4≦e≦0.7) A phosphor comprising a crystal phase having a composition represented by the following formula [1].
M m Sr a Al b Si c N d O e [1]
(In the above formula [1],
M represents an activation element,
m, a, b, c, d, and e are values that satisfy the following formulas independently.
0 <m ≦ 0.2
m + a = 1
12.1 ≦ b ≦ 18.2
7.2 ≦ c ≦ 10.8
18.0 ≦ d ≦ 26.9
0.4 ≦ e ≦ 0.7)
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