JP2016526583A - 蛍光粉及びそれを含有する発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光粉及びそれを含有する発光装置を提供する。【解決手段】該蛍光粉は無機化合物を含有し、該無機化合物は、Ｍ元素、Ａ元素、Ｄ元素、Ｅ元素、Ｒ元素を含む組成を有し、Ｍ元素はＥｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍから選ばれ、Ａ元素はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれ、Ｄ元素はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｙから選ばれ、Ｅ元素はＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれ、Ｒ元素はＮ、Ｏ、Ｆ、Ｃｌから選ばれた少なくとも２種類の元素であって、該無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくとも、ブラッグ角（２θ）が２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在する。本発明の蛍光粉を提示することで、緑色蛍光粉の応用のためにさらに多い候補案を提供する。【選択図】図１
Description
本発明は、無機発光材料分野に関し、具体的には、蛍光粉及びそれを含有する発光装置に関する。
白色光ＬＥＤは、新規の固体光源として、高発光率、エネルギー低消費、長寿命、無汚染などのメリットを有するため、照明及び表示分野で汎用されている。現在、白色光ＬＥＤの実現方式は、単一の青色光/紫外線光チップ複合蛍光粉をメインとしており、この方法は簡単で実現しやすく、価格が比較的に低い。
照明分野において、緑色蛍光粉は、赤、緑、青の三原色の中の重要な成分で不可欠なものであり、「青色光ＬＥＤ＋ＹＡＧ：Ｃｅ３＋」中の緑色欠如を補償すること以外に、青色光ＬＥＤ及び赤色蛍光粉と配合して白色光を発生し、さらに、白色光ＬＥＤの顕色指数の向上に非常に重要な役割を果たしている。一方、液晶バックライトのＬＥＤの実現において、青色光チップ、赤色蛍光粉及び緑色蛍光粉は、直接的に液晶表示色域の範囲を決定するため、緑色蛍光粉の品質も液晶表示品質を左右するキーポイントになる。
新規の窒素/窒素酸化物である緑色蛍光粉は、開示された時から注目されていて、その組成は主に、Ｅｕ又はＣｅイオンによって活性化されたＳｒ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｎ-Ｏ化合物である。その中、ＭＳｉ２Ｏ２Ｎ２:Ｅｕ２＋（Ｍ＝Ｃａ,Ｓｒ,Ｂａ）、Ｍ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２:Ｅｕ２＋（Ｍ＝Ｃａ,Ｓｒ,Ｂａ)、 Ｃａ−α−Ｓｉａｌｏｎ、β-Ｓｉａｌｏｎの緑色蛍光粉等の組成を含有する。
現在、緑色蛍光粉の応用のために更なる候補法案を検討し、白色光ＬＥＤの迅速な発展に応用できるように、緑色蛍光粉に対する更なる研究が求められている。
本発明は、緑色蛍光粉の更なる候補方案を提供できるように、蛍光粉及びそれを含有する発光装置を提供することを目的とする。
上記目的を実現するため、本発明の一態様は、Ｍ元素、Ａ元素、Ｄ元素、Ｅ元素、Ｒ元素を含む組成を有する無機化合物を含有し、Ｍ元素はＥｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ａ元素はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｄ元素はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｙから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｅ元素はＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｒ元素はＮ、Ｏ、Ｆ、Ｃｌから選ばれた少なくとも２種類の元素であり、無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくとも、ブラッグ角（２θ）が２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在し、かつ、これらの回折ピークを有する結晶相は無機化合物のメイン生成相である蛍光粉である。
さらに、上記無機化合物の組成式は、ＭａＡｂＤｃＥｄＲｅであり、パラメーターａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、０．０００１≦ａ≦０．５、０．５≦ｂ≦１．５、０．５≦ｃ≦１．５、３≦ｄ≦６、７≦ｅ≦１４の条件を満たす。
さらに、上記無機化合物は、Ｐｍ結晶系を主相とする結晶体構造である。
さらに、上記パラメーターａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが、０．０３≦ａ≦０．１、０．９≦ｂ≦１．１、０．９≦ｃ≦１．１、４．７≦ｄ≦４．９、８≦ｅ≦１０の条件を満たす。
さらに、上記パラメーターａ、ｂ、ｃ、ｄは、（ａ＋ｂ）:ｃ：ｄ＝（０．８〜１．２）:（０．８〜１．２）:（４．８〜５．２）の条件を満たす。
さらに、上記パラメーターは、ｄ／ｃ＞４．６の条件を満たす。
さらに、上記パラメーターは、４．７≦ｄ／ｃ≦４．９の条件を満たす。
さらに、上記無機化合物の格子定数をそれぞれ、ａ’、ｂ’、ｃ’とし、その数値がａ’＝１４．７４(１)Å、ｂ’＝９．０３６(１)Å、ｃ’＝７．４６１(１) Åである。
さらに、上記Ｍ元素はＥｕを含み、Ａ元素はＳｒを含み、Ｄ元素はＡｌを含み、Ｅ元素はＳｉを含み、Ｒ元素はＮとＯを含む。
さらに、上記Ｓｒ元素の原子数ｍとＡ元素の原子数ｂとの間の比例は、０．８≦ｍ／ｂ≦１の条件を満たす。
さらに、上記Ｍ元素はＥｕで、Ａ元素はＳｒで、Ｄ元素はＡｌで、Ｅ元素はＳｉで、Ｒ元素はＮとＯである。
さらに、上記Ｎ原子数ｎとＲ元素の原子数ｅとの間の比例は、０．５≦ｎ／ｅ＜１の条件を満たす。
さらに、上記Ｎ原子数ｎとＲ元素の原子数ｅとの間の比例は、０．９≦ｎ／ｅ＜１の条件を満たす。
さらに、上記無機化合物は、励起源による放射によって、ピーク波長が５１０〜５５０ｎｍ範囲である可視光を発射する。
さらに、上記蛍光粉は、前記無機化合物と他の結晶相又は非結晶相からなる混合物であって、の混合物総質量における前記他の結晶相と非結晶相の割合は２０％未満である。
さらに、上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相である。
さらに、上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相である。
さらに、上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°の範囲内の回折ピークの強度が全て、該回折パターンにおける最も強い回折ピークの強度の１０％より高く、該回折パターンにおける最も強い回折ピークの強度の１０％〜３０％であることが好ましい。
さらに、上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が３６．７°〜３６．８°の範囲内の回折ピーク強度が該回折パターンにおける最も強い回折ピークの強度の３％より低い。
さらに、上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３１．０°〜３２．０°、３４．０°〜３５．０°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相である。
さらに、上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が３１．０°〜３２．０°の範囲内の回折ピークの強度が該回折パターンにおける最も強い回折ピークの強度の５％を越えない。
さらに、上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１３．４°〜１４．４°、１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３１．０°〜３２．０°、３４．０°〜３５．０°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、３９．３°〜４０．３°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°、７４．３°〜７５．３°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相である。
さらに、上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１３．４°〜１４．４°、１５．１°〜１６．１°、１７．４°〜１８．４°、２３．７°〜２５．７°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３１．０°〜３２．０°、３４．０°〜３５．０°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、３９．３°〜４０．３°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°、４６．５°〜４７．５°、５４．６°〜５５．６°、７４．３°〜７５．３°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相である。
本発明の他の一態様は、励起源と、少なくとも上述した蛍光粉を含む発光体とを有する発光装置を提供する。
さらに、上記の発光装置の励起光源は、紫外線、紫色光、又は青色光の発射源である。
本発明の蛍光粉及びそれを含有する発光装置によると、緑色蛍光粉を応用するための、様々な候補方案を提供することができるため、白色光ＬＥＤの高速発展を促進できる。
ここで、衝突しない限り、本願の実施例及び実施例中の特徴を互いに結合することができる。以下、図面を参照しつつ実施例を結合して本発明の実施例を説明する。
なお、本願の一部を構成する図面は本発明をさらに理解させるためのものであって、本発明の概略的な実施例及びその説明は本発明を解釈するためのもので、本発明を不当に限定するものではない。
背景技術部分で説明したように、現在、緑色蛍光粉の応用のために更なる候補方案を提示し、白色光ＬＥＤの高速発展に応用できるように、緑色蛍光粉に対する更なる研究が求められている。従って、本発明の発明者は、新たな蛍光粉を提示する。該蛍光粉は無機化合物を含有し、該無機化合物は、Ｍ元素、Ａ元素、Ｄ元素、Ｅ元素、Ｒ元素の組成を含む。ここで、Ｍ元素はＥｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍから選ばれた１種又は複数種類の元素であり、Ａ元素はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた１種又は複数種類の元素であり、Ｄ元素はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｙから選ばれた１種又は複数種類の元素であり、Ｅ元素はＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれた１種又は複数種類の元素であり、Ｒ元素はＮ、Ｏ、Ｆ、Ｃｌから選ばれた少なくとも２種類の元素であっる。また、該無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は該無機化合物のメイン生成相である。
本発明における上記蛍光粉によると、励起源による放射によってピーク波長が５１０〜５５０ｎｍ範囲である緑色可視光を発射できる。このような緑色蛍光粉を提示することで、緑色蛍光粉の応用のためにさらに多い候補方案を提示し、白色光ＬＥＤの高速発展を促進できる。
蛍光粉の相対発光光度をさらに高めるため、本発明の好適な実施形態において、上記無機化合物の組成式はＭａＡｂＤｃＥｄＲｅ（ここで、Ｍ元素はＥｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍから選ばれた１種又は複数種類の元素であり、Ａ元素はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた１種又は複数種類の元素であり、Ｄ元素はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｙから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｅ元素はＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｒ元素はＮ、Ｏ、Ｆ、Ｃｌから選ばれた少なくとも２種類の元素である）である。また、パラメーターａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、０．０００１≦ａ≦０．５、０．５≦ｂ≦１．５、０．５≦ｃ≦１．５、３≦ｄ≦６、７≦ｅ≦１４の条件を満たす。
上記無機化合物の組成式において、Ｍ元素は発光中心として、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍから選ばれた１種又は２種類の元素である。ａはＭ元素の含有量を表し、ａの値が０．０００１未満である時、発光中心の数量が少なく、それにより、発光光度が低い。ａの値が０．５を超える場合、発光中心のイオンの数量が多すぎて、Ｍイオンとの間の距離が短縮され、濃度消光が現れて光度がかなり低くなる。０．０００１≦ａ≦０．５であることが好ましく、この時、蛍光粉の発光光度が比較的に高い。ここで、ＭがＥｕであることが好ましく、aの値が０．０３≦ａ≦０．１であることが好ましく、この時、蛍光粉は一層良好な発光光度を有する。
上記無機化合物の組成式において、Ａ元素はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ａ元素とＭ元素は無機化合物中の同じ原子位置を占め、ｂはＡ元素の含有量を示す。従って、Ａ元素の値の範囲はＭ元素の影響を直接に受け、ｂの範囲が０．５≦ｂ≦１．５であることが好ましく、０．９≦ｂ≦１．１であることがさらに好ましい。
上記無機化合物の組成式において、Ｄ元素はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｙから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｅ元素はＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｒ元素はＮ、Ｏ、Ｆ、Ｃｌから選ばれた少なくとも２種類の元素である。上記無機化合物において、Ｒ元素はＥ元素と共有結合を形成し、Ｒ元素はさらにＤ元素と共有結合を形成可能である。これらの共有結合が存在するため、該無機化合物の構造の安定性を向上させるに有利である。
上記無機化合物の組成式において、ｃはＤ元素の含有量を表し、０．５≦ｃ≦１．５であることが好ましい。０．９≦ｃ≦１．１であることがさらに好ましい。Ｄ元素の含有量ｃが該範囲内であると、上記無機化合物は蛍光粉の発光光度の向上に有利な結晶相をさらに多く形成することができ、該無機化合物の発光光度の向上に有利である。
上記無機化合物の組成式において、ｄはＥ元素の含有量を表し、３≦ｄ≦６であることが好ましい。そして、Ｅ元素の含有量が４．７≦ｄ≦４．９であることがさらに好ましい。Ｅ元素の含有量ｄが該範囲内であると、上記無機化合物は蛍光粉の発光光度の向上に有利な結晶相をさらに多く形成することができ、該無機化合物の発光光度の向上に有利である。
上記無機化合物の組成式において、ｅはＲ元素の含有量を表し、その値が７≦ｅ≦１４であることが好ましい。Ｒ元素がＮとＯである場合、さらに好適な範囲は８≦ｅ≦１０である。該範囲内であると、上記無機化合物は蛍光粉の発光光度の向上に有利な結晶相をさらに多く形成することができ、該無機化合物の発光光度の向上に有利である。
上記蛍光粉において、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの値が異なる範囲である時に得られる蛍光粉の光度状況を説明した。さらに好適な範囲は、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの値が同時に、０．０３≦ａ≦０．１、０．９≦ｂ≦１．１、０．９≦ｃ≦１．１、４．７≦ｄ≦４．９、８≦ｅ≦１０を満たす時であって、この時、蛍光粉の発光光度は比較的に高い。
本発明の一好適な実施形態として、上記蛍光粉において、無機化合物に結晶体構造解析を行った結果、該無機化合物は主相がＰｍ（国際結晶学連合Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔａｂｌｅｓ ｆｏｒ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙの第６空間群）結晶系である結晶体構造であった。
上記蛍光粉において、無機化合物の組成式ＭａＡｂＤｃＥｄＲｅ中のパラメーターａ、ｂ、ｃ、ｄが（ａ＋ｂ）:ｃ：ｄ＝（０．８〜１．２）:（０．８〜１．２）:（４．８〜５．２）の条件を満たすことが好ましい。パラメーターａ、ｂ、ｃ、ｄが上記条件を満たす時、得られる無機化合物中の各元素間に形成される網目構造が比較的に安定し、発光光度が高く、安定性が優れている。
上記蛍光粉において、無機化合物の組成式ＭａＡｂＤｃＥｄＲｅにおいて、ｃとｄがｄ／ｃ＞４．６を満たすことが好ましい。Ｄ元素及びＥ元素とＲ元素とが形成する結晶体構造は比較的に安定し、且つ、無機化合物の発光光度が高くなる。また、４．７≦ｄ／ｃ≦４．９であることがさらに好ましい。
上記無機化合物の格子定数をそれぞれａ’、ｂ’、ｃ’とし、その数値がａ’＝１４．７４(１)Å、ｂ’＝９．０３６(１)Å、ｃ’＝７．４６１(１)Åであることがさらに好ましい。このような格子定数を有する無機化合物を蛍光粉として使用すると、光度が比較的に高いと共に、構造が比較的に安定する効果を有する。上記格子定数を有する無機化合物は分子式がＥｕ０．０５Ｓｒ０．９５ＡｌＳｉ４．８Ｎ８Ｏ０．１である無機化合物を含むが、これに限定されない。
上記蛍光粉の無機化合物の組成において、Ｍ元素がＥｕを含有し、Ａ元素がＳｒを含有し、Ｄ元素がＡｌを含有し、Ｅ元素がＳｉを含有し、Ｒ元素がＮとＯを含有することが好ましい。上記元素を含有する無機化合物は、高光度の蛍光粉を比較的に形成しやすい。ここで、Ａ元素はＳｒ以外に、同時にＭｇ、Ｃａ、Ｂａの中の１種又は２種類の元素をさらに含む。元素Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａを添加すると、蛍光粉の発射波長を調節することができる。Ｓｒ元素の原子数ｍとＡ元素の原子数ｂとの間の比例が０．８≦ｍ／ｂ≦１の条件を満たすことが好ましい。該範囲内であると、蛍光粉の発光光度の向上に有利である。
上記蛍光粉の無機化合物の組成において、Ｍ元素がＥｕであり、Ａ元素がＳｒであり、Ｄ元素がＡｌであり、Ｅ元素がＳｉであり、Ｒ元素がＮとＯであることが好ましい。上記元素からなる無機化合物によると、高光度の蛍光粉を一層形成しやすい。特に、Ｒ元素がＮとＯである無機化合物を基質とする蛍光体は、高温空気中での安定性が優れている。上記無機化合物の組成において、Ｎ原子数ｎとＲ元素の原子数ｅとの間の比例が０．５≦ｎ／ｅ＜１の条件を満たすことがさらに好ましい。無機化合物にＮとＯを同時に含有する場合、Ｎの原子数を増加すると、一層、容易にＡｌ又は/及びＳｉ原子と安定した共有結合構造を形成することができる。このような共有結合構造は高温で破壊されにくく、蛍光粉の安定性を向上させることができる。特に、Ｎ原子数ｎとＲ元素の原子数ｅとの間の比例が０．９≦ｎ／ｅ＜１の条件を満たすことがさらに好ましく、この時、蛍光粉の安定性がさらに高い。
上記蛍光粉の無機化合物において、Ｍ元素は活性剤としてＥｕであることが好ましい。Ｅｕ以外に、Ｍ元素に共活性剤を添加してトッピングすることができ、共活性剤イオンは、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍの中の１種類を挙げることができる。この時、Ｍ元素中のＥｕの含有量の割合が８０ｍｏｌ％を超えることが好ましい。その結果、無機化合物は励起源による放射によってピーク波長が５１０〜５５０ｎｍの範囲にある可視光を発射できる。
本発明において、蛍光発射の観点から、蛍光粉に含有されるものの全てが上述した無機化合物の結晶相であることが理想的であるが、実際の蛍光粉の合成においては、不可避的に該無機化合物とは異なる他の結晶相又は非結晶相が現れ、無機化合物との混合物を構成してしまう。光度が明らかに低下していない状況で、上述した他の結晶相と非結晶相の混合物（無機化合物と他の結晶相及び非結晶相との総合）の総質量に対する割合は２０％未満である。
Ｘ線回折パターン中に回折ピークが存在するため、無機化合物中の生成相との間に一定の関連性を有し、放射線回折パターン中の回折ピーク及び回折ピーク間のピーク強度の比例値を限定することによって、無機化合物中の生成相の種類と数量をさらに限定することができ、対応する無機化合物の性能を最適化することができる。
上記蛍光粉において、無機化合物がＣｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に強い回折ピーク強度を有し、且つ、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であることが好ましい。
上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に強い回折ピーク強度を有し、かつ、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であることが好ましい。
上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°の範囲内の回折ピークの強度の全てが、該回折パターン中の最も強い回折ピークの強度の１０％より高いことが好ましい。
上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が３６．７°〜３６．８°の範囲内の回折ピーク強度が該回折パターン中の最も強い回折ピークの強度より３％低いことが好ましい。上述のように、無機化合物の３５．６°〜３６．６°と３７．０°〜３８．０°範囲内の回折ピークは交差せず、無機化合物の結晶性が良好であることを他の角度から表する。
上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３１．０°〜３２．０°、３４．０°〜３５．０°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に強い回折ピーク強度を有し、かつ、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であることが好ましい。
上記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が３１．０°〜３２．０°の範囲内の回折ピークの強度が該回折パターン中の最も強い回折ピークの強度より５％高いことが好ましい。
前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１３．４°〜１４．４°、１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３１．０°〜３２．０°、３４．０°〜３５．０°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、３９．３°〜４０．３°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°、７４．３°〜７５．３°の範囲内に強い回折ピーク強度を有し、かつ、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であることが好ましい。
前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１３．４°〜１４．４°、１５．１°〜１６．１°、１７．４°〜１８．４°、２３．７°〜２５．７°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３１．０°〜３２．０°、３４．０°〜３５．０°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、３９．３°〜４０．３°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°、４６．５°〜４７．５°、５４．６°〜５５．６°、７４．３°〜７５．３°の範囲内に強い回折ピーク強度を有し、かつ、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であることが好ましい。
以下、実施例１〜３０に基づいて、本発明の蛍光粉及びそれを含有する発光装置の有益な効果を説明する。
実施例１〜２７の無機化合物の原料：Ｍ源の原料は、Ｍ元素の窒化物、酸化物、フッ化物又は塩化物の中の１種類又は複数種類であり、Ａ源はＡ元素の窒化物、Ｄ元素の窒化物、酸化物、フッ化物又は塩化物の中の１種類又は複数種類であり、Ｅ源はＥ元素の窒化物又は酸化物の中の１種類又は複数種類であり、Ｒ源は上記Ｍ元素、Ａ元素、Ｄ元素、Ｒ元素のフッ化物、塩化物、酸化物、窒化物、焼成雰囲気中の窒素等によって提供される。
実施例１〜２７の無機化合物の製造方法：一定の化学計量比で前記原料を正確に量って、１５００〜１８００℃で、窒素及び/又は水素雰囲気で５〜２０ｈ焼成して焼成物を取得し、焼成物に後処理を施して、必要な無機化合物を得る。後処理は、粉砕、洗浄（水洗い又は弱酸洗い等）、選別等を含む。
テスト１：
無機化合物の発射スペクトル（ピーク波長、半値全幅、相対発光光度）の測定：波長が４６０ｎｍの青色光でそれぞれ、実施例１〜２７に示す無機化合物を励起した。テスト結果を表１に示す。
無機化合物の発射スペクトル（ピーク波長、半値全幅、相対発光光度）の測定：波長が４６０ｎｍの青色光でそれぞれ、実施例１〜２７に示す無機化合物を励起した。テスト結果を表１に示す。
Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンの測定：Ｃｏ標的（λ＝１．７８８９２ｎｍ）を用いてＸ線回折を行った。テスト結果を表２に示す。
実施例１
Ｅｕ２Ｏ３をＥｕ源とし、Ｓｒ３Ｎ２をＳｒ源とし、ＡｌＮをＡｌ源とし、α-Ｓｉ３Ｎ４をＳｉ源として、無機化合物の化学式Ｅｕ０．０５Ｓｒ０．９５ＡｌＳｉ４．８Ｎ８Ｏ０．１中の各原料の配合比に従って、各原料を正確に量り、量った各原料を均一に混合し、混合された原料を、窒素雰囲気で、１７５０℃、８時間保温した後、温度を室温まで下げて、取り出して、研磨、洗浄、乾燥等の後処理を経て、必要な無機化合物を得た。結晶体構造解析を行った結果、該無機化合物は、Ｐｍ結晶体構造を有し、かつ、格子定数ａ’、ｂ’、ｃ’の数値はａ’＝１４．７４(１)Å、ｂ’＝９．０３６(１) Å、ｃ’＝７．４６１(１) Åであった。
Ｅｕ２Ｏ３をＥｕ源とし、Ｓｒ３Ｎ２をＳｒ源とし、ＡｌＮをＡｌ源とし、α-Ｓｉ３Ｎ４をＳｉ源として、無機化合物の化学式Ｅｕ０．０５Ｓｒ０．９５ＡｌＳｉ４．８Ｎ８Ｏ０．１中の各原料の配合比に従って、各原料を正確に量り、量った各原料を均一に混合し、混合された原料を、窒素雰囲気で、１７５０℃、８時間保温した後、温度を室温まで下げて、取り出して、研磨、洗浄、乾燥等の後処理を経て、必要な無機化合物を得た。結晶体構造解析を行った結果、該無機化合物は、Ｐｍ結晶体構造を有し、かつ、格子定数ａ’、ｂ’、ｃ’の数値はａ’＝１４．７４(１)Å、ｂ’＝９．０３６(１) Å、ｃ’＝７．４６１(１) Åであった。
無機化合物の粉末を４６０ｎｍの青色光で励起したところ、その発射スペクトルと励起スペクトルは図１に示すように、ピーク波長は５１５ｎｍで、半値全幅は６６．６ｎｍで、相対発光光度は１３１（実施例７の相対発光光度は１００）で、具体的に表１に示すとおりであった。また、ＸＲＤパターンは図２に示すとおりであり、ＸＲＤ-回折強度は表２に示すとおりであり、そのＳＥＭ図データは図３に示すとおりである。
実施例２
Ｅｕ２Ｏ３をＥｕ源とし、Ｓｒ３Ｎ２をＳｒ源とし、Ｃａ３Ｎ２をＣａ源とし、ＡｌＮをＡｌ源とし、α-Ｓｉ３Ｎ４をＳｉ源として、無機化合物の化学式Ｅｕ０．０５Ｓｒ０．８Ｃａ０．１５Ａｌ１．１Ｓｉ４．７Ｎ７．９Ｏ０．２中の各原料の配合比に従って、各原料を正確に量り、量った各原料を均一に混合し、混合された原料を、窒素雰囲気で、１７５０℃、８時間保温した後、温度を室温まで下げて、取り出して、研磨、洗浄、乾燥等の後処理を経て、必要な無機化合物を得た。該無機化合物は、Ｐｍ結晶体構造を有する。
Ｅｕ２Ｏ３をＥｕ源とし、Ｓｒ３Ｎ２をＳｒ源とし、Ｃａ３Ｎ２をＣａ源とし、ＡｌＮをＡｌ源とし、α-Ｓｉ３Ｎ４をＳｉ源として、無機化合物の化学式Ｅｕ０．０５Ｓｒ０．８Ｃａ０．１５Ａｌ１．１Ｓｉ４．７Ｎ７．９Ｏ０．２中の各原料の配合比に従って、各原料を正確に量り、量った各原料を均一に混合し、混合された原料を、窒素雰囲気で、１７５０℃、８時間保温した後、温度を室温まで下げて、取り出して、研磨、洗浄、乾燥等の後処理を経て、必要な無機化合物を得た。該無機化合物は、Ｐｍ結晶体構造を有する。
無機化合物の粉末を４６０ｎｍの青色光で励起したところ、その励起スペクトルと発射スペクトルは図４に示すように、そのピーク波長は５１１ｎｍで、半値全幅は６７．０ｎｍで、相対発光光度は１０８で、具体的に表１に示すとおりであった。また、ＸＲＤ-回折強度は表２に示すとおりである。
実施例３〜２６
実施例３〜２６の無機化合物の製造方法は実施例１とほぼ同じであるが、選ばれた原料と原料の配合比が異なる。また、得られた実施例３〜２６の無機化合物は全てＰｍの結晶体構造を有し、得られた無機化合物の光色性能パラメーターは表１に示すとおりであった。また、ＸＲＤ回折ピークの強度は表２に示すとおりである。
実施例３〜２６の無機化合物の製造方法は実施例１とほぼ同じであるが、選ばれた原料と原料の配合比が異なる。また、得られた実施例３〜２６の無機化合物は全てＰｍの結晶体構造を有し、得られた無機化合物の光色性能パラメーターは表１に示すとおりであった。また、ＸＲＤ回折ピークの強度は表２に示すとおりである。
実施例２７
実施例２７の無機化合物の製造方法は実施例１とほぼ同じであるが、選ばれた原料と原料の配合比が異なる。また、得られた実施例２７の無機化合物はＰ２２２の結晶体構造を有し、得られた無機化合物の光色性能パラメーターは表１に示すとおりであった。また、ＸＲＤ回折ピークの強度は表２に示すとおりである。
実施例２７の無機化合物の製造方法は実施例１とほぼ同じであるが、選ばれた原料と原料の配合比が異なる。また、得られた実施例２７の無機化合物はＰ２２２の結晶体構造を有し、得られた無機化合物の光色性能パラメーターは表１に示すとおりであった。また、ＸＲＤ回折ピークの強度は表２に示すとおりである。
テスト２：
熱安定性テスト：量子効率機器を用い、４６０ｎｍで励起する際の異なる温度での量子の効率をテストした。
熱安定性テスト：量子効率機器を用い、４６０ｎｍで励起する際の異なる温度での量子の効率をテストした。
本発明の上記実施例１〜２７で製造された蛍光粉は、ある程度の良好な熱安定性を有する。以下、実施例１〜５で製造された無機化合物と珪酸塩蛍光粉及びβ-ｓｉａｌｏｎ蛍光粉とのテスト結果に基づいて、本発明で製造された無機化合物の熱安定性を説明する。
図５に実施例１〜５で製造された無機化合物と珪酸塩蛍光粉及びβ-ｓｉａｌｏｎ蛍光粉との熱安定性の比較データを示す。本発明の上記実施例１〜５で製造された無機化合物の熱安定性は、いずれも珪酸塩蛍光粉の熱安定性より優れている。実施例１〜５において、熱安定性効果は、実施例１＞実施例３＞実施例２＞実施例４＞実施例５である。
以下、実施例２８〜３０に基づいて、上記本発明で製造された無機化合物を緑色光蛍光粉として青色光ＬＥＤチップに応用する際の有益な効果を説明する。
本発明で提供される上記無機化合物はすべて緑色光蛍光粉として青色光ＬＥＤチップに応用できる。説明を簡略化するため、以下、実施例１を例に説明する。
実施例２８
発光装置であって、青色光ＬＥＤチップと、実施例１の窒素酸化物緑色無機化合物と、赤色蛍光物質ＣａＡｌＳｉＮ３:Ｅｕとを用いた。前後の２種類の蛍光物質の重量比は、緑：赤＝８０：２０であって、蛍光物質を屈折率１．４１、透光率９９％のシリカゲルに均一に分散し、チップと光変換膜とを組み合わせて、回路を溶接し、密封して液晶バックライトモジュールを得た。その発光効率は１０５で、表示色域は１００％である。
発光装置であって、青色光ＬＥＤチップと、実施例１の窒素酸化物緑色無機化合物と、赤色蛍光物質ＣａＡｌＳｉＮ３:Ｅｕとを用いた。前後の２種類の蛍光物質の重量比は、緑：赤＝８０：２０であって、蛍光物質を屈折率１．４１、透光率９９％のシリカゲルに均一に分散し、チップと光変換膜とを組み合わせて、回路を溶接し、密封して液晶バックライトモジュールを得た。その発光効率は１０５で、表示色域は１００％である。
実施例２９
発光装置であって、青色光ＬＥＤチップと、実施例２の窒素酸化物緑色無機化合物と、赤色蛍光物質ＣａＡｌＳｉＮ３:Ｅｕとを用いた。前後の２種類の蛍光物質の重量比は、緑：赤＝８５：１５であって、蛍光物質を屈折率１．４１、透光率９９％のシリカゲルに均一に分散し、チップと光変換膜とを組み合わせて、回路を溶接し、密封して液晶バックライトモジュールを得た。その発光効率は１０３で、表示色域は９８％である。
発光装置であって、青色光ＬＥＤチップと、実施例２の窒素酸化物緑色無機化合物と、赤色蛍光物質ＣａＡｌＳｉＮ３:Ｅｕとを用いた。前後の２種類の蛍光物質の重量比は、緑：赤＝８５：１５であって、蛍光物質を屈折率１．４１、透光率９９％のシリカゲルに均一に分散し、チップと光変換膜とを組み合わせて、回路を溶接し、密封して液晶バックライトモジュールを得た。その発光効率は１０３で、表示色域は９８％である。
実施例３０
発光装置であって、青色光ＬＥＤチップと、実施例５の窒素酸化物緑色無機化合物と、赤色蛍光物質ＣａＡｌＳｉＮ３:Ｅｕとを用いた。前後の２種類の蛍光物質の重量比は、緑：赤＝７５：２５であって、蛍光物質を屈折率１．４１、透光率９９％のシリカゲルに均一に分散し、チップと光変換膜とを組み合わせて、回路を溶接し、密封して液晶バックライトモジュールを得た。その発光効率は１０９で、表示色域は１０２％である。
発光装置であって、青色光ＬＥＤチップと、実施例５の窒素酸化物緑色無機化合物と、赤色蛍光物質ＣａＡｌＳｉＮ３:Ｅｕとを用いた。前後の２種類の蛍光物質の重量比は、緑：赤＝７５：２５であって、蛍光物質を屈折率１．４１、透光率９９％のシリカゲルに均一に分散し、チップと光変換膜とを組み合わせて、回路を溶接し、密封して液晶バックライトモジュールを得た。その発光効率は１０９で、表示色域は１０２％である。
以上は、本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではない。当業者であれば本発明に様々な変更や変形が可能である。本発明の精神や原則内での如何なる修正、均等的な置換、改良などは本発明の保護範囲内に含まれる。
Claims (19)
- 無機化合物を含有する蛍光粉であって、
前記無機化合物は、Ｍ元素、Ａ元素、Ｄ元素、Ｅ元素、Ｒ元素を含む組成を有し、Ｍ元素はＥｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｔｍから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ａ元素はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｄ元素はＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｓｃ、Ｌｕ、Ｙから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｅ元素はＳｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆから選ばれた１種又は２種類の元素であり、Ｒ元素はＮ、Ｏ、Ｆ、Ｃｌから選ばれた少なくとも２種類の元素であり、前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくとも、ブラッグ角（２θ）が２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在し、かつ、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であることを特徴とする蛍光粉。 - 前記無機化合物の組成式は、ＭａＡｂＤｃＥｄＲｅであり、パラメーターａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、０．０００１≦ａ≦０．５、０．５≦ｂ≦１．５、０．５≦ｃ≦１．５、３≦ｄ≦６、７≦ｅ≦１４の条件を満たし、好ましくは前記パラメーターａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅが、０．０３≦ａ≦０．１、０．９≦ｂ≦１．１、０．９≦ｃ≦１．１、４．７≦ｄ≦４．９、８≦ｅ≦１０の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の蛍光粉。
- 前記無機化合物は、Ｐｍ結晶系を主相とする結晶体構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光粉。
- 前記パラメーターａ、ｂ、ｃ、ｄは、（ａ＋ｂ）:ｃ：ｄ＝（０．８〜１．２）:（０．８〜１．２）:（４．８〜５．２）の条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載の蛍光粉。
- 前記パラメーターは、ｄ／ｃ＞４．６の条件を満たし、好ましくは４．７≦ｄ／ｃ≦４．９の条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載の蛍光粉。
- 前記無機化合物の格子定数をそれぞれ、ａ’、ｂ’、ｃ’とし、その数値がａ’＝１４．７４(１)Å、ｂ’＝９．０３６(１) Å、ｃ’＝７．４６１(１) Åであることを特徴とする請求項５に記載の蛍光粉。
- 前記Ｍ元素はＥｕを含み、前記Ａ元素はＳｒを含み、前記Ｄ元素はＡｌを含み、前記Ｅ元素はＳｉを含み、前記Ｒ元素はＮとＯを含むことを特徴とする請求項２に記載の蛍光粉。
- 前記Ｓｒ元素の原子数ｍと前記Ａ元素の原子数ｂとが、０．８≦ｍ／ｂ≦１の条件を満たすことを特徴とする請求項７に記載の蛍光粉。
- 前記Ｍ元素はＥｕであり、前記Ａ元素はＳｒであり、前記Ｄ元素はＡｌであり、前記Ｅ元素はＳｉであり、前記Ｒ元素はＮとＯであることを特徴とする請求項７に記載の蛍光粉。
- 前記Ｎの原子数ｎと前記Ｒ元素の原子数ｅとが、０．５≦ｎ／ｅ＜１の条件を満たし、好ましくは０．９≦ｎ／ｅ＜１の条件を満たすことを特徴とする請求項９に記載の蛍光粉。
- 前記無機化合物は、励起源による放射によって、ピーク波長が５１０〜５５０ｎｍ範囲である可視光を発射することを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光粉。
- 前記無機化合物と他の結晶相又は非結晶相からなる混合物であって、混合物総質量における前記他の結晶相及び非結晶相の割合が２０％未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光粉。
- 前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光粉。
- 前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であって、
前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°の範囲内の回折ピークの強度が全て、該回折パターンにおける最も強い回折ピークの強度の１０％より高いことが好ましく、該回折パターンにおける最も強い回折ピークの強度の１０％〜３０％であることが好ましく、
前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が３６．７°〜３６．８°の範囲内の回折ピーク強度が該回折パターンにおける最も強い回折ピークの強度の３％を越えないことを特徴とする請求項１３に記載の蛍光粉。 - 前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３１．０°〜３２．０°、３４．０°〜３５．０°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であって、
前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、ブラッグ角（２θ）が３１．０°〜３２．０°の範囲内の回折ピークの強度が該回折パターンにおける最も強い回折ピークの強度の５％を越えないことを特徴とする請求項１４に記載の蛍光粉。 - 前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１３．４°〜１４．４°、１７．４°〜１８．４°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３１．０°〜３２．０°、３４．０°〜３５．０°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、３９．３°〜４０．３°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°、７４．３°〜７５．３°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であることを特徴とする請求項１５に記載の蛍光粉。
- 前記無機化合物は、Ｃｏｋα線の粉末Ｘ線回折パターンにおいて、少なくともブラッグ角（２θ）が１３．４°〜１４．４°、１５．１°〜１６．１°、１７．４°〜１８．４°、２３．７°〜２５．７°、２７．３°〜２８．３°、２９．７°〜３０．７°、３１．０°〜３２．０°、３４．０°〜３５．０°、３５．６°〜３６．６°、３７．０°〜３８．０°、３９．３°〜４０．３°、４１．９°〜４２．９°、４３．５°〜４４．５°、４６．５°〜４７．５°、５４．６°〜５５．６°、７４．３°〜７５．３°の範囲内に回折ピークが存在し、これらの回折ピークを有する結晶相は前記無機化合物のメイン生成相であることを特徴とする請求項１６に記載の蛍光粉。
- 励起源と、発光体とを含む発光装置であって、
前記発光体が、少なくとも請求項１〜１７のいずれか１項に記載の蛍光粉を含有することを特徴とする発光装置。 - 前記励起光源が、紫外線、紫色光、又は青色光の発射源であることを特徴とする請求項１８に記載の発光装置。
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