[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP5135812B2 - 窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体、及びその製造方法、並びにそれを使用した蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び画像表示装置 - Google Patents

窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体、及びその製造方法、並びにそれを使用した蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び画像表示装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5135812B2
JP5135812B2 JP2007025694A JP2007025694A JP5135812B2 JP 5135812 B2 JP5135812 B2 JP 5135812B2 JP 2007025694 A JP2007025694 A JP 2007025694A JP 2007025694 A JP2007025694 A JP 2007025694A JP 5135812 B2 JP5135812 B2 JP 5135812B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phosphor
light
nitride
group
emitting device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007025694A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008189811A (ja
Inventor
憲一 町田
直人 木島
康夫 下村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2007025694A priority Critical patent/JP5135812B2/ja
Publication of JP2008189811A publication Critical patent/JP2008189811A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5135812B2 publication Critical patent/JP5135812B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/32257Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic the layer connector connecting to a bonding area disposed in a recess of the surface of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48257Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

本発明は、窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法と、その方法で製造された蛍光体、その蛍光体を含む組成物、及びその蛍光体を用いて構成される発光装置、さらには、その発光装置を用いて構成される画像表示装置、並びに照明装置に関する。詳しくは、より簡便で低コストである蛍光体の製造方法と、その方法で製造された蛍光体、その蛍光体を含む組成物、及びその蛍光体を用いて構成される発光装置、さらには、その発光装置を用いて構成される画像表示装置、並びに照明装置に関する。
励起光源と、該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体とを有する発光装置に関する従来技術として、青色発光ダイオード素子と、青色光を吸収して黄色に発光する蛍光体とから構成される白色発光ダイオードが公知であり、各種照明用途に実用化されている。
また、近年、照明用途等に使用される蛍光体として、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4に示されるような、アルカリ土類金属元素を含有し、窒化物や酸窒化物を母体とする蛍光体が提案されている。窒化物や酸窒化物を母体とする蛍光体は、従来のケイ酸塩蛍光体、リン酸塩蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ホウ酸塩蛍光体、硫化物蛍光体、酸硫化物蛍光体等の蛍光体に比較して長波長の発光を有するものが多く、また、耐久性が優れている。
しかし、アルカリ土類金属元素を含有する窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体を製造する際には、一般的に、安定性の低いアルカリ土類金属窒化物、アルカリ土類金属アミド化合物、アルカリ土類金属イミド化合物、あるいは、アルカリ土類金属単体を使用する。従って、以下のような問題点がある。
即ち、アルカリ土類金属窒化物やアルカリ土類金属単体は、大気中で分解、酸化されるため、窒素、アルゴン等の雰囲気下で取り扱う必要があり、原料調製の際にはグローブボックス等の大がかりな設備を要し、製造コストを増大させる一因となっている。また、一般に入手可能なアルカリ土類金属窒化物は多少の酸素を含んでおり、それを用いて蛍光体を製造すると、蛍光体中の酸素含有量を低下させることができず、発光特性が低下する可能性があるという問題もある。
そこで、上記の問題を解決する可能性がある製造方法として、蛍光体原料として金属酸化物あるいは、金属酸化物を生成し得る化合物を用いて、それらを炭素粉末の存在下で加熱することにより還元し、それと同時に窒素ガスと反応させることにより窒化物を合成する製造方法(即ち、カルボサーマル法。以下、「CRN法」と略記する場合がある。)が提案されている(特許文献5、特許文献6参照)。
WO2005−52087A1 WO2001−040403 特開2002−363554 特表2005−530917 :WO2005−049763A1 特開2005−336450
前記のCRN法では、還元剤として炭素粉末を使用しているため、蛍光体原料と炭素粉末との接触が不十分となる場合等、蛍光体原料の還元、及び窒化が不十分となることや、さらには、還元剤として用いる炭素が蛍光体中に、あるいは、蛍光体との混合物として残留することもある。このため、CRN法を用いて発光特性の優れた蛍光体を製造することは困難であった。
従って、CRN法において必須である炭素粉末を使用せず、かつ、アルカリ土類金属の窒化物やアルカリ土類金属単体のように化学的に不安定で大気中では取り扱いが困難な原料を使用せずに、発光特性の高い、窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体を製造することができる製造方法が求められていた。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体を製造するのに優れた方法を提供すると共に、製造された蛍光体と、該蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置と、この発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置を提供することである。
本発明者等は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、CRN法において必須である炭素粉末を使用せず、かつ、アルカリ土類金属の窒化物やアルカリ土類金属単体のように化学的に不安定で大気中では取り扱いが困難な原料を使用せずに、蛍光体を製造する方法を見出した。即ち、蛍光体を構成する金属元素を1種又は2種以上有すると共に、O元素が直接結合していないC元素を1個以上有する化合物を原料として使用することにより、蛍光体原料の還元、及び窒化を十分行うことができ、この方法で蛍光体を製造すると、炭素含有量が低く、発光強度や安定性に優れた蛍光体が得られることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の要旨は次の[1]〜[22]に存する。
[1] 蛍光体を構成する金属元素を1種又は2種以上有すると共に、O元素が直接結合していないC元素を1個以上有する化合物を原料として用いることを特徴とする窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[2] 前記化合物が、前記蛍光体を構成する金属元素として、周期表第2族元素、第3族元素、第12族元素、第13族元素、及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を有することを特徴とする[1]に記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[3] 前記化合物が、前記蛍光体を構成する金属元素として、周期表第2族元素の少なくとも1種を有することを特徴とする[1]又は[2]に記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[4] 前記化合物がO元素を有さないことを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[5] 前記化合物がさらにN元素を含むことを特徴とする[1]ないし[4]のいずれかに記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[6] 前記化合物がさらに置換もしくは非置換の炭化水素基を有することを特徴とする[1]ないし[5]のいずれかに記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[7] 前記化合物がさらにカルボニル基を有することを特徴とする[1]ないし[6]のいずれかに記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[8] 前記化合物がシアナミド(H2N−CN)の金属塩、金属炭化物、及び金属シアン化物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする[1]ないし[4]のいずれかに記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[9] 前記化合物が周期表第2族元素を含むシアナミド(H2N−CN)の金属塩であることを特徴とする[8]に記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[10] 前記化合物が置換もしくは非置換の炭化水素基を有することを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[11] 前記化合物がさらにカルボニル基を有することを特徴とする[1]ないし[3]及び[10]のいずれかに記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[12] 前記化合物が、前記カルボニル基としてカルボキシル基を有すると共に、周期表第2族元素及び/又は第3族元素の少なくとも1種を有することを特徴とする[11]に記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
[13] [1]ないし[12]のいずれかに記載の方法で製造された窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体。
[14] 炭素含有量が0.5重量%以下であることを特徴とする[13]に記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体。
[15] 酸素含有量が0.5重量%以下であることを特徴とする[14]に記載の窒化物を母体とする蛍光体。
[16] Si元素を含むことを特徴とする[13]ないし[15]のいずれかに記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体。
[17] 周期表第2族元素の少なくとも1種を含むことを特徴とする[13]ないし[16]のいずれかに記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体。
[18] [13]ないし[17]のいずれかに記載の蛍光体と、液状媒体とを含有することを特徴とする蛍光体含有組成物。
[19] 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、[13]ないし[17]のいずれかに記載の蛍光体の少なくとも1種以上を、第1の蛍光体として含有することを特徴とする発光装置。
[20] 前記第2の発光体が、前記第1の蛍光体とは発光ピーク波長の異なる少なくとも1種以上の蛍光体を、第2の蛍光体として含有することを特徴とする[19]に記載の発光装置。
[21] [19]又は[20]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。
[22] [19]又は[20]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。
本発明の製造方法によると、発光強度等の発光特性に優れた窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体を製造することができる。本発明の製造方法はまた、蛍光体原料が安定、かつ、比較的安価であり、さらに、製造工程も簡易であることから工業的価値が高い。
また、本発明の製造方法により製造された蛍光体を用いることによって、発光強度に優れた発光装置を得ることができる。
この発光装置は、画像表示装置や照明装置の用途に好適に用いられる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
[1.蛍光体の製造方法]
本発明の蛍光体の製造方法は、少なくとも、各原料を混合する工程(混合工程)、及び、得られた原料混合物を焼成する工程(焼成工程)を有し、原料として[1−1.原料化合物]に記載の化合物を少なくとも1種用いることを特徴とする。
[1−1.原料化合物]
本発明の蛍光体の製造方法では、原料化合物として、蛍光体を構成する金属元素を1種又は2種以上有すると共に、O(酸素)元素が直接結合していないC(炭素)元素を1個以上有する化合物(以下「C含有原料化合物」と称す場合がある。)を少なくとも1種用いる。
C含有原料化合物は、製造目的の蛍光体を構成する金属元素(以下「蛍光体構成元素」と称す場合がある。)として、周期表第2族元素、第3族元素、第12族元素、第13族元素、及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を有していてもよい。中でも、C含有原料化合物は、製造目的の蛍光体構成元素として、周期表第2族元素を少なくとも1種有していることが好ましい。
前記第2族元素の具体例としては、Mg、Ca、Sr、Ba等が、前記第3族元素の具体例としては、Sc、Y、ランタノイド元素(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)等が、第12族元素の具体例としては、Zn、Cd等が、また第13族元素の具体例としては、Al、Ga、In等が挙げられる。これらの中でも、Mg、Ca、Sr、Ba、La、及びYからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、Ca、Sr、及びBaからなる群から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
C含有原料化合物は、通常固体の粉末である。その重量メジアン径(D50)は、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、30μm以下であり、また、通常0.1μm以上、好ましくは1μm以上である。重量メジアン径(D50)が大きすぎると、他の原料化合物との混合を十分に行うことが困難となる傾向にあり、加熱しても未反応のまま残留してしまう場合がある。逆に、重量メジアン径(D50)が小さすぎると、原料化合物が凝集しやすい傾向にあり、また、酸化や水和などを受けやすい表面部分の比率が増える傾向にあり、原料として適切でない性質を示す場合がある。
なお、C含有原料化合物は、O元素が直接配位していないC元素を1個以上有していればよく、O元素を有していても有していなくても構わない。以下、C含有原料化合物がO元素を有する場合とO元素を有さない場合に分けて、詳細に説明する。
[1−1−1.O元素を有さない場合]
C含有原料化合物がO(酸素)元素を有さない場合、C含有原料化合物はN(窒素)元素を有していてもよい。N元素を含有するC含有原料化合物としては、シアン化物、金属イオンとシアナミド(H2N−CN)とを含有し、金属元素の価数に応じて形成される各種のシアナミドの金属塩(以下、「シアナミド化合物」と称する場合がある。)、金属イオンと[N(CN)2-とを含有し、金属元素の価数に応じて形成される各種のジシアナミドの金属塩(以下、「ジシアナミド化合物」と称する場合がある。)等が挙げられる。
より具体的には、C含有原料化合物としては、シアナミド化合物、ジシアナミド化合物、金属炭化物、金属シアン化物等が挙げられる。これらの中でも、シアナミド化合物であることが好ましく、周期表第2族元素を含有するシアナミド化合物であることが特に好ましい。
金属炭化物とは、炭素と陽性元素との化合物のことを言う。具体例としては、Be2C等のM2Cで表される炭化物、Al43等のM43で表される炭化物、Li22、Na22、K22、Rb22、Cs22等のM22で表される炭化物、BeC2、MgC2、CaC2、SrC2、BaC2、ZnC2、CdC2、CeC2、PrC2、SmC2、YC2等のMC2で表される炭化物などが挙げられる。
金属シアン化物とは、シアン化水素(HCN)の塩のことを言う。具体例としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Zn、Cd等のシアン化物が挙げられる。アルカリ金属シアン化物の具体例としては、NaCN、KCN、RbCN、CsCN等が挙げられる。アルカリ土類金属シアン化物の具体例としては、Ca(CN)2、Sr(CN)2、Ba(CN)2等が挙げられる。また、Zn、Cdのシアン化物の具体例としては、Zn(CN)2、Cd(CN)2等が挙げられる。
シアナミド化合物とは、前述したように、金属イオンとシアナミド(H2N−CN)とを含有し、金属元素の価数に応じて形成される各種のシアナミドの金属塩である。シアナミド化合物は、2価の金属元素を含有することが実用上好ましく、周期表第2属元素金属であることがさらに好ましい。中でも、Mg、Ca、Sr、Ba等を含有するシアナミド化合物であることが好ましく、シアナミド化合物の具体例としては、CaCN2、BaCN2等が挙げられる。
ジシアナミド化合物とは、前述したように、金属イオンとジシアナミド([N(CN)2-)とを含有し、金属元素の価数に応じて形成される各種のジシアナミドの金属塩である。ジシアナミド化合物に含まれる金属元素としては、2価の金属元素、又は3価の金属元素であることが好ましく、周期表第2族金属元素、ランタノイド元素、Sc、Yであることがより好ましい。具体例としては、Ln(N(CN2))3(Lnは、ランタノイド元素、Sc、及びYから選ばれる1種又は2種以上の元素を表す。)、M2+(N(CN2))3(Mは、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、及びCdから選ばれる1種又は2種以上の元素を表す)等が挙げられる。
金属炭化物、及び金属シアン化物等から、以下のような反応によりカルシウムシアナミドが生成することが知られている。従って、本発明においてはCaCN2をはじめから原料に加えてもよいし、CaCN2を生成しうる化合物を原料として用いて、反応途中で生成させてもよい。
蛍光体を構成する金属元素として、カルシウム元素を含有する場合の反応について以下に例示する。
炭化カルシウムは窒素気流中、950℃〜1200℃に加熱すると次の反応でカルシウムシアナミドとなる。
CaC2+N2→CaCN2+C
また、炭酸カルシウム、又は酸化カルシウムを、アンモニア及び一酸化炭素を含有する雰囲気下、600℃〜850℃で反応させてもカルシウムシアナミドを得ることができる。
CaCO3+2NH3+3CO→CaCN2+3H2+3CO2
CaO+2CO+2NH3→CaCN2+H2O+2H2+CO2
また、ジシアンジアミドと酸化カルシウムとを加熱してカルシウムシアナミドを合成することもできる。
424+2CaO→2CaCN2+2H2
さらにまた、シアン化カルシウムCa(CN)2を加熱すると、次の反応が起こり、カルシウムシアナミドが得られることが知られている。
Ca(CN)2→CaCN2+C
(作用メカニズム)
上述のようなO(酸素)元素を有さないC含有原料化合物は、蛍光体原料に含まれる窒素、あるいは、[1−2.製造方法]で説明する焼成工程における雰囲気ガスに含まれる窒素と反応して金属窒化物を生成する。生成した金属窒化物が、他の原料と反応して所望の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体を生成する。この焼成工程における反応において、蛍光体原料に含まれる炭素は、還元作用を有すると考えられ、具体的には、不純物元素として雰囲気ガスや蛍光体原料等に含まれる酸素、水等の酸化性成分による蛍光体の酸化等、期待しない反応を抑制する効果を有し、発光特性の優れた蛍光体を製造可能とすることに寄与するものと考えられる。
[1−1−2.O元素を有する場合]
C含有原料化合物がO(酸素)を有する場合、C含有原料化合物は、置換もしくは非置換の炭化水素基を有する有機官能基の金属塩であってもよい。C含有原料化合物は、前記置換もしくは非置換の炭化水素基以外に金属元素の結合に関与する官能基を有することが好ましい。
(金属元素の配位に関与する官能基について)
金属元素の配位に関与する官能基としては、特に制限はないが、金属元素と安定な結合を生じやすいことから、カルボニル基、水酸基等であることが好ましい。カルボニル基としては、カルボキシル基、アミド基等が挙げられ、中でも、金属元素と安定な化合物を形成しやすいことからカルボキシル基であることがより好ましい。
(炭化水素基について)
炭化水素基についても特に制限はないが、置換もしくは非置換の直鎖炭化水素基、置換もしくは非置換の分枝鎖炭化水素基、置換もしくは非置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは非置換の脂環式炭化水素基等が挙げられる。これらの中でも、置換もしくは非置換の直鎖炭化水素基であることが好ましい。以下に具体例を挙げて説明する。
C含有原料化合物に含まれる直鎖炭化水素基は、飽和脂肪酸基であっても、不飽和脂肪酸基であってもよい。
直鎖炭化水素基が飽和脂肪酸基である場合、炭素数が1個であるメチル基から炭素数が31個であるラクセル基までの直鎖飽和脂肪酸基であることが好ましい。中でも、直鎖炭化水素基としては、炭素数が1個以上10個以下であることが好ましく、炭素数が1個以上5個以下であることが特に好ましい。炭素数が10個を超えると、焼成時に蛍光体が黒くなり、発光特性が低下する場合がある。従って、飽和脂肪酸基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が好ましい。そのようなC含有原料化合物としては、酢酸(CH3COOH)からラクセル酸(C3163COO)までの飽和脂肪酸のカルボン酸塩等を使用することができ、より具体的には、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸などの金属塩を使用することが好ましい。
直鎖炭化水素基が不飽和脂肪酸基である場合、具体的には、ビニル基やアリル基をはじめとする2重結合を少なくとも一以上を含む不飽和脂肪酸基が挙げられる。これらの不飽和脂肪酸基を含むC含有原料化合物としての具体例としては、アクリル酸(CH2CHCOOH)やクロトン酸(CH3CHCHCOOH)等の金属塩が好ましい。
C含有原料化合物に含まれる分枝炭化水素基の具体例としては、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。これらを含む化合物の具体例としては、イソ酪酸((CH32CHCOOH)、イソ吉草酸((CH32CHCH2COOH)、ピバル酸((CH33CCOOH)等の金属塩が好ましい。
C含有原料化合物に含まれる芳香族炭化水素基としては、フェニル基及びその誘導体、ビフェニル等に代表されるような2個以上のベンゼン環が各々独立に離れて存在する化合物の誘導体、ナフタリン、アントラセン等に代表されるような縮合環式構造を持つ化合物及びそれらの誘導体などに由来する基が挙げられ、従って、芳香族炭化水素基を含むC含有原料化合物の具体例としては、安息香酸、フタル酸、サリチル酸等の金属塩が挙げられる。
C含有原料化合物に含まれる脂環式炭化水素基としては、芳香族に属さない三員環、四員環等の小環状化合物から十数個又はそれ以上の炭素原子により環が構成されている環状化合物及びそれらの誘導体に由来する基が挙げられる。さらに、酸素と直接結合している炭素に隣接する炭素原子以外の位置に窒素原子を含む複素環式化合物に由来する基も含むものとする。従って、脂環式炭化水素基を含むC含有原料化合物の具体例としては、シクロヘキサンカルボン酸等の金属塩が挙げられる。
(C含有原料化合物の好ましい例)
C含有原料化合物としては、各種の金属カルボン酸塩を使用することが好ましい。なぜなら、金属元素と安定な化合物を形成しやすいからである。
金属カルボン酸塩の具体例としては、酢酸塩やプロピオン酸塩等の一つのカルボキシル基を有する化合物が挙げられる。また、コハク酸(HOOC−(CH22−COOH)等の一つの分子にカルボキシル基が複数含まれるカルボン酸の金属塩や、クエン酸(HO−C−(COO)3)等のカルボキシル基と水酸基とを両方含むような化合物の金属塩も、前記C含有原料化合物として好適に使用することができる。
上記の中でも、前記化合物としては、カルボキシル基を有すると共に、周期表第2族元素又は第3族元素を有する化合物(即ち、周期表第2族元素又は第3族元素のカルボン酸塩)であることが特に好ましく、具体的には、酢酸ストロンチウム、酢酸カルシウム、コハク酸ストロンチウム、コハク酸カルシウム等が挙げられる。
一方、ギ酸のように、酸素が直接結合していない炭素を持たないカルボン酸の金属塩を用いると、還元作用が弱く、蛍光体の発光特性が低下する傾向にある。
(作用メカニズム)
上述のようなC含有原料化合物は、O元素を含有しているものの、O元素が直接結合していないC元素を1個以上有し、そのC元素の部分が還元剤として作用し、窒素雰囲気中で加熱すると蛍光体原料の還元と窒化を行うことができる。特に、前記炭化水素基(メチル基、エチル基等)を有する化合物(酢酸塩、プロピオン酸塩)は、前記炭化水素基に含まれるC元素とH(水素)元素とが強い還元作用を示すため、蛍光体原料の還元及び窒化を十分に行うことができ、好ましい。
しかしながら、カルボキシル基、水酸基等の前記官能基のみを含む化合物(例えば、ギ酸塩やシュウ酸塩が挙げられる。)は、加熱すると分解し、一酸化炭素又は二酸化炭素となるため、還元作用が弱く、好ましくない。
[1−2.製造方法]
<原料>
本発明の蛍光体の製造に当たり、前記[1−1.原料化合物]に記載のC含有原料化合物以外に、他の原料化合物を用いる場合、併用する化合物については、目的とする蛍光体の製造が可能であれば特に制限はないが、例えば、以下の化合物を原料として併用することができる。
Al源の具体例としては、金属Al、AlN等が挙げられる。Si源の具体例としては、金属シリコン、α型又はβ型のSi34、シリコンジイミド(Si(NH)2)等が挙げられ、中でも入手が容易なα型Si34を用いることが好ましい。
また、付活元素を含有する原料としては、Ce、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及びYbからなる群より選ばれる1種以上の元素を有する金属単体又はそれらの化合物が使用可能であり、より具体的には、酸化物、窒化物、ハロゲン化物等が使用できる。
上記の例示の中でも、不純物である酸素の含有量の低い蛍光体を製造したい場合は、金属単体又は窒化物を使用することが好ましい。特に、目的とする蛍光体を構成する元素を含む化合物であって、空気中で安定な窒化物が存在する場合は窒化物を使用することが好ましい。具体例を挙げると、Si源としてはSi34等を使用することが好ましく、Al源としてはAlNを使用することが好ましい。しかしながら、入手が容易である酸化物を使用することもできる。
以下、原料についてさらに具体的に例示する。
母体結晶がCaAlSiN3で表される窒化物蛍光体を製造する場合は、例えば、以下の化合物を原料として使用することができる。
Ca源としては、CaCN2を用いることができ、Ca源の一部としてCaCO3、CaO等を使用してもよい。CaCO3、CaO等の使用割合としては、通常必要とするCaモル量の0モル%〜50モル%である。
Al源としては、AlNを用いることができる。
Si源としてSi34を用いることができる。
また、母体結晶がSr2Si58で表される窒化物蛍光体を製造する場合は、例えば以下の化合物を原料として使用することができる。
Sr源としては、Sr(CH3COO)2・0.5H2Oを用いることができ、Sr源の一部としてSrCO3等を使用してもよい。SrCO3等の使用割合としては、通常必要とするSrモル量の0モル%〜50モル%である。
Si源としては、Si34を用いることができる。
これらの原料化合物の重量メジアン径(D50)は、前述のC含有原料化合物におけると同じ理由で、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下であり、また、通常0.1μm以上、好ましくは1μm以上である。
<混合工程>
各原料を混合する手法は特に制限されないが、例としては、下記の(A)及び(B)の手法が挙げられる。
(A)ハンマーミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル等の乾式粉砕機、又は、乳鉢と乳棒等を用いる粉砕と、リボンブレンダー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー等の混合機、又は、乳鉢と乳棒を用いる混合とを組み合わせ、各原料を粉砕混合する乾式混合法。
(B)各原料に水等の溶媒又は分散媒を加え、粉砕機、乳鉢と乳棒、又は蒸発皿と撹拌棒等を用いて混合し、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湿式混合法。
<焼成工程>
本発明の蛍光体は前記混合工程で得られた原料混合物を各原料と反応性の低い材料からなるルツボやトレイ等の耐熱容器中に入れ、焼成することにより製造することができる。焼成工程においては、固相反応を促進すべく各イオンの相互拡散のための充分な温度及び時間が必要ある。
耐熱容器としては、原料混合物と耐熱容器との反応性が低く、不純物の混入が少ない材質であることが好ましい。耐熱容器の材質の具体例としては、モリブデン、タングステン等の金属、BN等の窒化物、SiC、B4C等の炭化物、ZrB2等のホウ化物等が挙げられる。中でも、ZrB、モリブデン、BNであることが好ましい。ZrB2は、導電性があり、変形しにくいセラミックスであるため、高周波加熱法により加熱する場合には特に好ましい。また、モリブデンは、原料混合物との反応性が低いので特に好ましく、BNも、絶縁性で、かつ、熱伝導性が良いことから好ましい。
焼成温度(最高到達温度)は、通常1000℃以上、好ましくは、1200℃以上、より好ましくは1450℃以上、また、通常2500℃以下、好ましくは2000℃以下、より好ましくは1800℃の温度範囲である。加熱温度が1200℃より低いと原料混合物間の固相反応が不十分となる場合があり、また、還元窒化反応も生じにくいため、目的の蛍光体が合成できないことがある。また、加熱温度が2500℃より高いと高価な加熱炉が必要となり、また、焼成エネルギーの消費量が大きくなる傾向にある。
焼成時の圧力は、通常、大気圧、もしくは加圧下であり、日本の法規制上、10気圧以下であることが好ましい。当然ながら、加圧下で加熱することも可能であり、その場合は、通常2000気圧以下とする。
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分以上、好ましくは1時間以上、また、通常24時間以下、好ましくは10時間以下の範囲である。
焼成時の雰囲気としては、窒素、又は、NH3等の窒素原子を含む窒化性の気体の単独雰囲気、あるいは、前記の窒化性の気体に、アルゴン、水素、一酸化炭素などの不活性なガス又は還元性のガスを1種又は2種以上加えた混合雰囲気が好ましい。中でも、窒素ガス雰囲気は取り扱いが容易であるという点で好ましい。また、水素と窒素との混合雰囲気は、還元性が高いという点で好ましく、逆に、穏やかに窒化を行わせる必要が有れば、アルゴンと窒素との混合雰囲気を用いるとよい。
また、一旦、窒化性雰囲気下で加熱した後に、不活性雰囲気下又は還元雰囲気下で再度焼成してもよい。これにより、付活元素を蛍光体の母体結晶中においてより安定化させることができる。この場合の不活性雰囲気の具体例としては、窒素又はアルゴン、及びこれらの混合雰囲気が好ましく、還元性雰囲気の具体例としては、窒素又はアルゴン、及びこれらの混合雰囲気に、還元性の水素、一酸化炭素を混合した雰囲気が好ましい。還元性のガス単独の雰囲気も使用可能である。
また、還元雰囲気下で焼成を複数回行うことも輝度等の発光特性の向上に有効である。また、再加熱の前にルツボから内容物を取り出し、解砕した後、再度ルツボに充填して加熱すると、均一な製品が得られる傾向にあり、好ましい。
また、後述する、結晶成長を促進させるフラックス成分は、はじめから、原料中に混合してもよいし、2回目以降の加熱の前に添加してもよい。
<フラックス>
上記の焼成工程においては、良好な結晶を成長させる観点から、反応系にフラックスを共存させることが好ましい。フラックスの種類は特に制限されないが、例としてはNH4Cl、LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、MgCl2、CaCl2、BaCl2、SrCl2等の塩化物、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、MgF2、CaF2、BaF2、SrF2、AlF3等のフッ化物、LiBr、NaBr、KBr、RbBr、CsBr、MgBr、CaBr2、BaBr2、SrBr2、AlBr3等の臭化物などが挙げられる。中でも、塩化物及び/又はフッ化物を用いることが好ましく、塩化物を用いることがより好ましい。また、目的とする蛍光体の母体を構成する元素のハロゲン化物を用いることが好ましい。フラックスの使用量は、原料の種類やフラックスの材料等によっても異なるが、通常、原料の総重量に対して0.01重量%以上、さらには0.1重量%以上、また、通常20重量%以下、さらには10重量%以下の範囲が好ましい。フラックスの使用量が少な過ぎると、フラックスの効果が現れず、フラックスの使用量が多過ぎると、フラックス効果が飽和したり、母体結晶に取り込まれて発光色を変化させたり、輝度低下を引き起こす場合がある。これらのフラックスは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。
<後処理>
上述の焼成工程後、必要に応じて粉砕、洗浄、乾燥、分級等の処理を行なう。
洗浄時に酸やアルカリを使用して蛍光体を洗浄すると、蛍光体表面に付着するフラックス等蛍光体母体結晶以外の不純物相を除去できて発光特性を改善できるので好ましい。
また、さらに表面処理に供しても良い。例えばシリカ、アルミナ、リン酸カルシウム等の微粒子を表面に付着させることにより、粉体特性(凝集状態、溶液中での分散性や沈降挙動等)を改善することができる。加熱処理後の後処理については、公知の蛍光体、例えば、ブラウン管、プラズマディスプレイパネル、蛍光ランプ、蛍光表示管、X線増感紙等に用いられる蛍光体に関して一般的に知られている技術を利用することができ、目的、用途等に応じて適宜選択することができる。
前述の方法により、得られる蛍光体は、後述するように、炭素含有量が低く、発光特性が高い。
[2.蛍光体]
[2−1.蛍光体の特性等]
本発明の蛍光体の製造方法によると、母体が窒化物又は酸窒化物である蛍光体(以下、「本発明の蛍光体」と称す。)を製造することができ、特に、本発明は、母体が窒化物である蛍光体の製造に好適である。
なお、母体が酸窒化物である蛍光体については、前記焼成工程において原料中のO元素をN元素に置換する必要がある場合に好適に用いることができる。
本明細書において、蛍光体の母体とは、付活元素を固溶し得る結晶又はガラス(非晶質、アモルファス)を意味し、また、付活元素を含有せずに、結晶又はガラス(非晶質、アモルファス)それ自体が発光するものも含む。
また、前記窒化物とは、窒素とこれよりも陽性の元素の化合物であり、結晶構造が酸素を含有しないものと実質的に同じ構造を維持できる程度ならば、酸素を不純物として含んでいてもよい。具体的には酸素含有量が5重量%以下のものを指す。
また、前記酸窒化物とは、酸素が構成元素として結晶構造中に存在する窒化物を指し、具体的には一般式Cap(Si,Al)12(O,N)16:Euqで表されるCa−α−SiAlON、一般式(Si,Al)6(O,N)8:Eurで表されるβ−SiAlON等が挙げられる。
本発明の蛍光体は次の特徴を有する。
(炭素含有量)
本発明の蛍光体は、炭素含有量が通常0.5重量%以下、好ましくは0.3重量%以下、特に好ましくは0.2重量%以下である。
炭素含有量が前記範囲より多い場合には、蛍光体粉末が黒っぽく着色しやすくなる傾向にあり、励起光や蛍光体による発光を吸収し、発光効率が低下する場合がある。また、結晶に取り込まれる炭素は、格子欠陥の原因となる可能性がある。
蛍光体の炭素含有量は、例えば、炭素硫黄分析装置EMIA−520(堀場製作所製)を用いて測定することができる。
(酸素含有量)
本発明の母体が窒化物である蛍光体は、酸素含有量が通常5重量%以下、好ましくは3.5重量%以下、さらに好ましくは0.5重量%以下である。本発明の蛍光体が窒化物を母体とする蛍光体であって酸素含有量が前記範囲より多い場合には、発光強度が低下したり、発光スペクトルがシフトしたりする場合がある。
酸素含有量は、例えば、酸素窒素分析装置TC430(LECO社製)や固体中酸素/窒素分析装置EMGA550/EF610型(堀場製作所製)を用いて測定することができる。
また、本発明の蛍光体は、窒化物を母体とし、炭素含有量及び酸素含有量が共に0.5重量%以下であると、発光強度が高くなる傾向にあり、最も好ましい。
なお、酸素含有量及び炭素含有量は、原料化合物だけではなく、焼成温度、時間、雰囲気(雰囲気中の酸素濃度等)等の焼成条件にも依存すると考えられる。従って、C含有原料化合物を蛍光体原料として用いることに加えて、適切な焼成条件で焼成する必要がある。例えば、焼成雰囲気中の酸素濃度を下げると、蛍光体の炭素含有量が増加する場合がある。蛍光体の炭素含有量及び酸素含有量が共に少量となるような焼成条件を選択することが好ましい。
本発明の蛍光体の組成、発光色、励起光については、特に制限されず、組成等を調整することにより所望の蛍光体を得ることができる。
(組成)
本発明の蛍光体は、Si元素を含んでいてもよい。Siの窒化物は安定であり、その性質を引き継いだシリコン含有窒化物は蛍光体の母体結晶として好ましい。
また、本発明の蛍光体は、さらに周期表第2族元素のうち少なくとも1種を含んでいてもよい。付活元素として好ましいEu2+やCe3+などの希土類元素と置換(あるいは固溶)しやすくなるからである。
(蛍光体の例示)
本発明の蛍光体の母体となる窒化物結晶には特に制限は無いが、好ましい例として、次の結晶が挙げられる。
CaAlSiN3、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN3
Sr2Si58、(Mg,Ca,Sr,Ba) 2 Si58
(Mg,Ca,Sr,Ba)SiN2
BaYSi47、(Ca,Sr,Ba)(La,Gd,Y,Lu,Sc)Si47
(La,Gd,Y)Si35
(La,Gd,Y)3Si611
(La,Gd,Y,Lu,Sc)2Si46C、
(La,Gd,Y,Lu,Sc)Al(Si6-zAlz)N10-zz(但し、0<z<3)、
(Ca,Sr,Ba)Si710
上記の中で、Siの一部をAl、Gaで置き換え、窒素の一部を酸素で置き換えたような結晶も好ましい例である。
[2−2.蛍光体の用途]
本発明の蛍光体は、蛍光体を使用する任意の用途に用いることができるが、特に、青色光又は近紫外光で励起可能であるという特性を生かして、各種の発光装置(後述する「本発明の発光装置」)に好適に用いることができる。組み合わせる蛍光体の種類や使用割合を調整することで、様々な発光色の発光装置を製造することができる。
例えば、本発明の蛍光体が赤色蛍光体である場合、青色光を発する励起光源と緑色蛍光体(緑色の蛍光を発する蛍光体)を組み合わせれば、白色発光装置を製造することができる。この場合の発光色は、本発明の蛍光体や緑色蛍光体の発光ピーク波長を調整することにより、好みの発光色にすることができる。例えば、赤色の演色性に極めて優れた発光装置や電球色(暖かみのある白色)に発光する発光装置を実現することができる。また、本発明の蛍光体の発光色や組み合わせる蛍光体の発光色によっては、いわゆる擬似白色(例えば、青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせた発光装置の発光色)の発光スペクトルと類似した発光スペクトルを得ることもできる。また、近紫外光を発する励起光源に、赤色蛍光体(例えば、本発明の蛍光体が赤色発光であるとする。)と、青色蛍光体(青色の蛍光を発する蛍光体)及び緑色蛍光体を組み合わせても、白色発光装置を製造することができる。
発光装置の発光色としては白色に制限されず、必要に応じて、黄色蛍光体(黄色の蛍光を発する蛍光体)、青色蛍光体、緑色蛍光体、橙色ないし赤色蛍光体等を組み合わせて、蛍光体の種類や使用割合を調整することにより、任意の色に発光する発光装置を製造することができる。こうして得られた発光装置を、画像表示装置の発光部(特に液晶用バックライトなど)や照明装置として使用することができる。
[3.蛍光体含有組成物]
本発明の蛍光体含有組成物は、本発明の蛍光体と液状媒体とを含有するものである。本発明の蛍光体を発光装置等の用途に使用する場合には、これを液状媒体中に分散させた形態で用いることが好ましい。
本発明の蛍光体含有組成物に使用可能な液状媒体としては、所望の使用条件下において液状の性質を示し、本発明の蛍光体を好適に分散させると共に、好ましくない反応等を生じないものであれば、任意のものを目的等に応じて選択することが可能である。液状媒体の例としては、硬化前の熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂が挙げられ、例えば、付加反応型シリコーン樹脂、縮合反応型シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。また、無機系材料、例えば、セラミック前駆体ポリマー若しくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合して成る溶液を用いることができる。これらの液状媒体は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。なお、上記の液状媒体に有機溶媒を含有させることもできる。
特に、液状媒体としては、後述の封止材料としての各種材料が好適に用いられる。
液状媒体の使用量は、用途等に応じて適宜調整すればよいが、一般的には、本発明の蛍光体に対する液状媒体の重量比で、通常3重量%以上、好ましくは5重量%以上、また、通常30重量%以下、好ましくは15重量%以下の範囲である。液状媒体が少な過ぎると蛍光体からの発光が強くなり過ぎて輝度が低下する可能性があり、多過ぎると蛍光体からの発光が弱くなり過ぎて輝度が低下する可能性がある。
また、本発明の蛍光体含有組成物は、本発明の蛍光体及び液状媒体に加え、その用途等に応じて、その他の任意の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、拡散剤、増粘剤、増量剤、干渉剤等が挙げられる。具体的には、アエロジル等のシリカ系微粉、アルミナ等が挙げられる。
なお、これらその他の成分は、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。
[4.発光装置]
本発明の発光装置は、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、上述の本発明の蛍光体の少なくとも1種以上を、第1の蛍光体として含有することを特徴とする。
[4−1.第1の発光体]
本発明の発光装置における第1の発光体は、後述する第2の発光体を励起する光を発光するものである。第1の発光体の発光波長は、後述する第2の発光体の吸収波長と重複するものであれば、特に制限されず、幅広い発光波長領域の発光体を使用することができる。通常は、近紫外領域から青色領域までの発光波長を有する発光体が使用され、具体的数値としては、通常300nm以上、好ましくは330nm以上、また、通常500nm以下、好ましくは480nm以下の発光波長を有する発光体が使用される。この第1の発光体としては、一般的には半導体発光素子が用いられ、具体的には発光ダイオード(light emitting diode。以下適宜「LED」と略称する。)や半導体レーザーダイオード(semiconductor laser diode。以下適宜「LD」と略称する。)等が使用できる。その他、第1の発光体として使用できる発光体としては、有機エレクトロルミネッセンス発光素子、無機エレクトロルミネッセンス発光素子等が挙げられる。但し、第1の発光体として使用できるものは本明細書に例示されるものに限られない。
中でも、第1の発光体としては、GaN系化合物半導体を使用したGaN系LEDやLDが好ましい。なぜなら、GaN系LEDやLDは、この領域の光を発するSiC系LED等に比し、発光出力や外部量子効率が格段に大きく、前記蛍光体と組み合わせることによって、非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。例えば、20mAの電流負荷に対し、通常GaN系LEDやLDはSiC系の100倍以上の発光強度を有する。GaN系LEDやLDにおいては、AlXGaYN発光層、GaN発光層、又はInXGaYN発光層を有しているものが好ましい。GaN系LEDにおいては、それらの中でInXGaYN発光層を有するものが発光強度が非常に強いので、特に好ましく、GaN系LDにおいては、InXGaYN層とGaN層の多重量子井戸構造のものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。
なお、上記においてX+Yの値は通常0.8〜1.2の範囲の値である。GaN系LEDにおいて、これら発光層にZnやSiをドープしたものやドーパント無しのものが発光特性を調節する上で好ましいものである。
GaN系LEDはこれら発光層、p層、n層、電極、及び基板を基本構成要素としたものであり、発光層をn型とp型のAlXGaYN層、GaN層、又はInXGaYN層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが、発光効率が高く、好ましく、さらにヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが、発光効率がさらに高く、より好ましい。
[4−2.第2の発光体]
本発明の発光装置における第2の発光体は、上述した第1の発光体からの光の照射によって可視光を発する発光体であり、第1の蛍光体としての本発明の蛍光体を含有するとともに、その用途等に応じて適宜、後述する第2の蛍光体を含有する。また、例えば、第2の発光体は、第1及び第2の蛍光体を封止材料中に分散させて構成される。
<4−2−1.第1の蛍光体>
第1の蛍光体は、本発明の製造方法により製造された蛍光体、即ち、本発明の蛍光体であれば特に制限はない。本発明の蛍光体は、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。
<4−2−2.第2の蛍光体>
第2の蛍光体は、本発明の製造方法以外で製造された蛍光体であり、その組成、発光色等には制限はなく、これらの1種を単独で用いても良く、2種以上を用いても良い。第2の蛍光体は、第1の蛍光体とは発光ピーク波長が異なる蛍光体であっても同等の蛍光体であっても良いが、通常、第1の蛍光体とは発光ピーク波長の異なる第2の蛍光体が、第2の発光体の発光の色調を調節するために使用される。
以下に、第2の蛍光体として使用し得る蛍光体を例示する。
なお、以下のものはあくまでも例示であり、本発明で使用できる蛍光体はこれらに限られるものではない。なお、本明細書では、構造の一部のみが異なる蛍光体を、適宜省略して示している。例えば、「Y2SiO5:Ce3+」、「Y2SiO5:Tb3+」及び「Y2SiO5:Ce3+,Tb3+」を「Y2SiO5:Ce3+,Tb3+」と、「La22S:Eu」、「Y22S:Eu」及び「(La,Y)22S:Eu」を「(La,Y)22S:Eu」とまとめて示している。この場合、( )内の元素の合計は1モルである。省略箇所はカンマ(,)で区切って示す。
(橙色ないし赤色蛍光体)
第2の蛍光体として橙色ないし赤色蛍光体を使用する場合、当該橙色ないし赤色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、橙色ないし赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常580nm以上、好ましくは585nm以上、また通常780nm以下、好ましくは700nm以下の波長範囲にあることが好適である。このような橙色ないし赤色蛍光体としては、例えば、赤色破断面を有する破断粒子から構成され、赤色領域の発光を行なう(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si58:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリコンナイトライド系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、赤色領域の発光を行なう(Y,La,Gd,Lu)22S:Euで表わされるユウロピウム付活希土類オキシカルコゲナイド系蛍光体等が挙げられる。
さらに、特開2004−300247号公報に記載された、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W、及びMoよりなる群から選ばれる少なくも1種の元素を含有する酸窒化物及び/又は酸硫化物を含有する蛍光体や、Al元素の一部又は全てがGa元素で置換されたアルファサイアロン構造をもつ酸窒化物を含有する蛍光体も、本実施形態において用いることができる。なお、これらは酸窒化物及び/又は酸硫化物を含有する蛍光体である。
また、その他、赤色蛍光体としては、(La,Y)22S:Eu等のEu付活酸硫化物蛍光体、Y(V,P)O4:Eu、Y23:Eu等のEu付活酸化物蛍光体、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu,Mn、(Ba,Mg)2SiO4:Eu,Mn等のEu,Mn付活珪酸塩蛍光体、LiW28:Eu、LiW28:Eu,Sm、Eu229、Eu229:Nb、Eu229:Sm等のEu付活タングステン酸塩蛍光体、(Ca,Sr)S:Eu等のEu付活硫化物蛍光体、YAlO3:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、LiY9(SiO462:Eu、Ca28(SiO462:Eu、(Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu、Sr2BaSiO5:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、(Y,Gd)3Al512:Ce、(Tb,Gd)3Al512:Ce等のCe付活アルミン酸塩蛍光体、(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si58:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)SiN2:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu等のEu付活窒化物蛍光体、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Ce等のCe付活窒化物蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO46Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、Ba3MgSi28:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)3(Zn,Mg)Si28:Eu,Mn等のEu,Mn付活珪酸塩蛍光体、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn等のMn付活ゲルマン酸塩蛍光体、Eu付活αサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)23:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)22S:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸硫化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu,Bi等のEu,Bi付活バナジン酸塩蛍光体、SrY24:Eu,Ce等のEu,Ce付活硫化物蛍光体、CaLa24:Ce等のCe付活硫化物蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgP27:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)227:Eu,Mn等のEu,Mn付活リン酸塩蛍光体、(Y,Lu)2WO6:Eu,Mo等のEu,Mo付活タングステン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)xSiyz:Eu,Ce(但し、x、y、zは、1以上の整数を表す。)等のEu,Ce付活窒化物蛍光体、(Ca,Sr,Ba,Mg)10(PO46(F,Cl,Br,OH)2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、((Y,Lu,Gd,Tb)1-x-yScxCey2(Ca,Mg)1-r(Mg,Zn)2+rSiz-qGeq12+δ等のCe付活珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。
赤色蛍光体としては、β−ジケトネート、β−ジケトン、芳香族カルボン酸、又は、ブレンステッド酸等のアニオンを配位子とする希土類元素イオン錯体からなる赤色有機蛍光体、ペリレン系顔料(例えば、ジベンゾ{[f,f’]−4,4’,7,7’−テトラフェニル}ジインデノ[1,2,3−cd:1’,2’,3’−lm]ペリレン)、アントラキノン系顔料、レーキ系顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、フタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料を用いることも可能である。
また、赤色蛍光体のうち、ピーク波長が580nm以上、好ましくは590nm以上、また、620nm以下、好ましくは610nm以下の範囲内にあるものは、橙色蛍光体として好適に用いることができる。このような橙色蛍光体の例としては、(Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu、Sr2BaSiO5:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、(Sr,Mg)3(PO42:Sn2+等のSn付活リン酸塩蛍光体等が挙げられる。
以上例示した赤色蛍光体は、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。
以上の例示の中でも、赤色蛍光体としては、(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Ce、(La,Y)22S:Euが好ましく、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、(La,Y)22S:Euが特に好ましい。
また、以上例示の中でも、橙色蛍光体としては(Sr,Ba)3SiO5:Euが好ましい。
(緑色蛍光体)
第2の蛍光体として緑色蛍光体を使用する場合、当該緑色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常490nm以上、好ましくは510nm以上、より好ましくは515nm以上、また、通常560nm以下、好ましくは540nm以下、より好ましくは535nm以下の波長範囲にあることが好適である。
緑色蛍光体としては、例えば、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行なう(Mg,Ca,Sr,Ba)Si222:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行なう(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類シリケート系蛍光体等が挙げられる。
また、その他、緑色蛍光体としては、Sr4Al1425:Eu、(Ba,Sr,Ca)Al24:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ba)Al2Si28:Eu、(Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si27:Eu、(Ba,Ca,Sr,Mg)9(Sc,Y,Lu,Gd)2(Si,Ge)624:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Y2SiO5:Ce,Tb等のCe,Tb付活珪酸塩蛍光体、Sr227−Sr225:Eu等のEu付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si38−2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体、Zn2SiO4:Mn等のMn付活珪酸塩蛍光体、CeMgAl1119:Tb、Y3Al512:Tb等のTb付活アルミン酸塩蛍光体、Ca28(SiO462:Tb、La3Ga5SiO14:Tb等のTb付活珪酸塩蛍光体、(Sr,Ba,Ca)Ga24:Eu,Tb,Sm等のEu,Tb,Sm付活チオガレート蛍光体、Y3(Al,Ga)512:Ce、(Y,Ga,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)512:Ce等のCe付活アルミン酸塩蛍光体、Ca3Sc2Si312:Ce、Ca3(Sc,Mg,Na,Li)2Si312:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaSc24:Ce等のCe付活酸化物蛍光体、SrSi222:Eu、(Mg,Sr,Ba,Ca)Si222:Eu、Eu付活βサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、BaMgAl1017:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、SrAl24:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(La,Gd,Y)22S:Tb等のTb付活酸硫化物蛍光体、LaPO4:Ce,Tb等のCe,Tb付活リン酸塩蛍光体、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al等の硫化物蛍光体、(Y,Ga,Lu,Sc,La)BO3:Ce,Tb、Na2Gd227:Ce,Tb、(Ba,Sr)2(Ca,Mg,Zn)B26:K,Ce,Tb等のCe,Tb付活硼酸塩蛍光体、Ca8Mg(SiO44Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)24:Eu等のEu付活チオアルミネート蛍光体やチオガレート蛍光体、(Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO44Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体、MSi222:Eu、M3Si694:Eu、M2Si7104:Eu(但し、Mはアルカリ土類金属元素を表す。)等のEu付活酸窒化物蛍光体等を用いることも可能である。
また、緑色蛍光体としては、ピリジン−フタルイミド縮合誘導体、ベンゾオキサジノン系、キナゾリノン系、クマリン系、キノフタロン系、ナルタル酸イミド系等の蛍光色素、テルビウム錯体等の有機蛍光体を用いることも可能である。
以上例示した緑色蛍光体は、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。
(青色蛍光体)
第2の蛍光体として青色蛍光体を使用する場合、当該青色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上、また、通常490nm以下、好ましくは470nm以下、より好ましくは460nm以下の波長範囲にあることが好適である。
このような青色蛍光体としては、規則的な結晶成長形状としてほぼ六角形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なうBaMgAl1017:Euで表わされるユウロピウム付活バリウムマグネシウムアルミネート系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Ca,Sr,Ba)5(PO43Cl:Euで表わされるユウロピウム付活ハロリン酸カルシウム系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ立方体形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Ca,Sr,Ba)259Cl:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類クロロボレート系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、青緑色領域の発光を行なう(Sr,Ca,Ba)Al24:Eu又は(Sr,Ca,Ba)4Al1425:Euで表わされるユウロピウム付活アルカリ土類アルミネート系蛍光体等が挙げられる。
また、その他、青色蛍光体としては、Sr227:Sn等のSn付活リン酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba)Al24:Eu又は(Sr,Ca,Ba)4Al1425:Eu、BaMgAl1017:Eu、BaAl813:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、SrGa24:Ce、CaGa24:Ce等のCe付活チオガレート蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgAl1017:Eu、BaMgAl1017:Eu,Tb,Sm等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgAl1017:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO46Cl2:Eu、(Ba,Sr,Ca)5(PO43(Cl,F,Br,OH):Eu,Mn,Sb等のEu付活ハロリン酸塩蛍光体、BaAl2Si28:Eu、(Sr,Ba)3MgSi28:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Sr227:Eu等のEu付活リン酸塩蛍光体、ZnS:Ag、ZnS:Ag,Al等の硫化物蛍光体、Y2SiO5:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaWO4等のタングステン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)BPO5:Eu,Mn、(Sr,Ca)10(PO46・nB23:Eu、2SrO・0.84P25・0.16B23:Eu等のEu,Mn付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si38・2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体、SrSi9Al19ON31:Eu、EuSi9Al19ON31等のEu付活酸窒化物蛍光体等を用いることも可能である。
また、青色蛍光体としては、例えば、ナフタル酸イミド系、ベンゾオキサゾール系、スチリル系、クマリン系、ピラゾリン系、トリアゾール系化合物の蛍光色素、ツリウム錯体等の有機蛍光体等を用いることも可能である。
以上の例示の中でも、青色蛍光体としては、BaMgAl1017:Eu、(Ba,Ca,Mg)2SiO4:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO46Cl2:Euが好ましく、BaMgAl1017:Euが特に好ましい。
以上例示した青色蛍光体は、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。
(黄色蛍光体)
第2の蛍光体として黄色蛍光体を使用する場合、当該青色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上、また、通常620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあることが好適である。
このような黄色蛍光体としては、各種の酸化物系、窒化物系、酸窒化物系、硫化物系、酸硫化物系等の蛍光体が挙げられる。
特に、RE3512:Ce(ここで、REは、Y、Tb、Gd、Lu、及びSmからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表し、Mは、Al、Ga、及びScからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表す。)やMa 3b 2c 312:Ce(ここで、Maは2価の金属元素、Mbは3価の金属元素、Mcは4価の金属元素を表す。)等で表わされるガーネット構造を有するガーネット系蛍光体、AE2d4:Eu(ここで、AEは、Ba、Sr、Ca、Mg、及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表し、Mdは、Si、及び/又はGeを表す。)等で表わされるオルソシリケート系蛍光体、これらの系の蛍光体の構成元素の酸素の一部を窒素で置換した酸窒化物系蛍光体、AEAlSiN3:Ce(ここで、AEは、Ba、Sr、Ca、Mg及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表す。)等のCaAlSiN3構造を有する窒化物系蛍光体等のCeで付活した蛍光体、(Mg,Ca,Sr,Ba)Si222:Eu等のEu付活酸窒化物蛍光体等が挙げられる。
また、その他、黄色蛍光体としては、CaGa24:Eu、(Ca,Sr)Ga24:Eu、(Ca,Sr)(Ga,Al)24:Eu等の硫化物系蛍光体、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu等のSiAlON構造を有する酸窒化物系蛍光体等のEuで付活した蛍光体を用いることも可能である。
また、黄色蛍光体としては、例えば、brilliant sulfoflavine FF(Colour Index Number 56205)、basic yellow HG(Colour Index Number 46040)、eosine(Colour Index Number 45380)、rhodamine 6G(Colour Index Number 45160)等の蛍光染料等を用いることも可能である。
以上例示した黄色蛍光体は、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。
なお、第2の蛍光体としては、1種類の蛍光体を単独で使用してもよく、2種以上の蛍
光体を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、第1の蛍光体と第2の蛍光体
との比率も、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。従って、第2の蛍光体の
使用量、並びに、第2の蛍光体として用いる蛍光体の組み合わせ及びその比率などは、発
光装置の用途などに応じて任意に設定すればよい。
<4−2−3.第2の蛍光体の物性>
本発明の発光装置に使用される第2の蛍光体の重量メジアン径(D50)は、通常10μm以上、中でも15μm以上、また、通常30μm以下、中でも20μm以下の範囲であることが好ましい。重量メジアン径が小さ過ぎると、輝度が低下し、蛍光体粒子が凝集してしまう傾向がある。一方、重量メジアン径が大き過ぎると、塗布ムラやディスペンサー等の閉塞が生じる傾向がある。
<4−2−4.第2の蛍光体の選択>
本発明の発光装置において、以上説明した第2の蛍光体の使用の有無及びその種類は、発光装置の用途に応じて適宜選択すればよい。例えば、本発明の発光装置を赤色発光の発光装置として構成する場合には、赤色蛍光体である第1の蛍光体のみを使用すればよく、第2の蛍光体の使用は通常は不要である。
一方、本発明の発光装置を白色発光の発光装置として構成する場合には、所望の白色光が得られるように、第1の発光体と、第1の蛍光体と、第2の蛍光体を適切に組み合わせればよい。具体的に、本発明の発光装置を白色発光の発光装置として構成する場合における、第1の発光体と、第1の蛍光体と、第2の蛍光体との好ましい組み合わせの例としては、以下の(i)〜(v)の組み合わせが挙げられる。
(i)本発明の蛍光体が赤色蛍光体である場合
(i−1)第1の発光体として青色発光体(青色LED等)を使用し、第1の蛍光体として赤色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として緑色蛍光体を使用する。この場合、緑色蛍光体としては、(Ba,Sr,Ca,Mg)SiO:Eu、(Sr,Ba,Ca)Ga:Eu,Tb,Sm、Y(Al,Ga)12:Ce、(Y,Ga,Tb,La,Sm,Pr,Lu)(Al,Ga)12:Ce、CaScSi12:Ce、Ca(Sc,Mg,Na,Li)Si12:Ce、CaSc:Ce、SrSi:Eu、(Mg,Sr,Ba,Ca)Si:Eu、及びEu付活βサイアロンからなる群より選ばれる1種又は2種以上の緑色蛍光体が好ましい。
(i−2)第1の発光体として近紫外発光体(近紫外LED等)を使用し、第1の蛍光体として赤色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として青色蛍光体及び緑色蛍光体を併用する。この場合、青色蛍光体としては、BaMgAl1017:Euが好ましい。また、緑色蛍光体としては、(Ba,Sr,Ca,Mg)SiO:Eu、(Sr,Ba,Ca)Ga:Eu,Tb,Sm、SrSi:Eu、(Mg,Sr,Ba,Ca)Si:Eu、Eu付活βサイアロン、及びBaMgAl1017:Eu,Mnからなる群より選ばれる1種又は2種以上の赤色蛍光体が好ましい。中でも、近紫外LEDと、本発明の蛍光体と、青色蛍光体としてBaMgAl1017:Euと、緑色蛍光体としてBaMgAl1017:Eu,Mn及び/又は(Ca,Sr,Ba)Ga24:Euとを組み合わせて用いることが好ましい。
(ii)本発明の蛍光体が橙色蛍光体である場合
(ii−1)第1の発光体として発光体(青色LED等)を使用し、第1の蛍光体として橙色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として緑色蛍光体を併用する。この場合、緑色蛍光体としては、(Ba,Sr,Ca,Mg)SiO:Eu、(Sr,Ba,Ca)Ga:Eu,Tb,Sm、Y(Al,Ga)12:Ce、(Y,Ga,Tb,La,Sm,Pr,Lu)(Al,Ga)12:Ce、CaScSi12:Ce、Ca(Sc,Mg,Na,Li)Si12:Ce、CaSc:Ce、SrSi:Eu、(Mg,Sr,Ba,Ca)Si:Eu、及びEu付活βサイアロンが好ましい。このような発光装置は、いわゆる擬似白色に発光する。
(ii−2)第1の発光体として近紫外発光体(近紫外LED等)を使用し、第1の蛍光体として橙色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として青色蛍光体及び緑色蛍光体を併用する。この場合、青色蛍光体としては、BaMgAl1017:Euが好ましい。また、緑色蛍光体としては、(Ba,Sr,Ca,Mg)SiO:Eu、(Sr,Ba,Ca)Ga:Eu,Tb,Sm、SrSi:Eu、(Mg,Sr,Ba,Ca)Si:Eu、Eu付活βサイアロン、及びBaMgAl1017:Eu,Mnが好ましい。このような発光装置は、いわゆる擬似白色に発光する。
(ii−3)上記(ii−1),(ii−2)はいずれも擬似白色になるが、これらに赤色蛍光体を組み合わせると演色性が向上する。この場合、赤色蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、及び(Ca,Sr,Ba)2Si58:Euからなる群より選ばれる1種又は2種以上の赤色蛍光体が好ましい。
(iii)本発明の蛍光体が緑色蛍光体である場合
(iii−1)第1の発光体として青色発光体(青色LED等)を使用し、第1の蛍光体として緑色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として赤色蛍光体を使用する。この場合、赤色蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、及び(Ca,Sr,Ba)2Si58:Euからなる群より選ばれる1種又は2種以上の赤色蛍光体が好ましい。
(iii−2)第1の発光体として近紫外発光体(近紫外LED等)を使用し、第1の蛍光体として緑色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として青色蛍光体及び赤色蛍光体を併用する。この場合、青色蛍光体としては、BaMgAl1017:Euが好ましい。また、赤色蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、La22S:Eu、及び(Ca,Sr,Ba)2Si58:Euからなる群より選ばれる1種又は2種以上の赤色蛍光体が好ましい。中でも、近紫外LEDと、本発明の蛍光体と、青色蛍光体としてBaMgAl1017:Euと、赤色蛍光体として(Sr,Ca)AlSiN3:Euとを組み合わせて用いることが好ましい。
(iii−3)第1の発光体として青色発光体(青色LED等)を使用し、第1の蛍光体として緑色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として橙色蛍光体を使用する。この場合、橙色蛍光体としては(Sr,Ba)3SiO5:Euが好ましい。
(iv)本発明の蛍光体が青色蛍光体である場合
(iv−1)第1の発光体として近紫外発光体(近紫外LED等)を使用し、第1の蛍光体として青色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として緑色蛍光体及び赤色蛍光体を併用する。この場合、緑色蛍光体としては、(Ba,Sr,Ca,Mg)SiO:Eu、(Sr,Ba,Ca)Ga:Eu,Tb,Sm、SrSi:Eu、(Mg,Sr,Ba,Ca)Si:Eu、Eu付活βサイアロン、及びBaMgAl1017:Eu,Mnが好ましい。また、赤色蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、La22S:Eu、及び(Ca,Sr,Ba)2Si58:Euからなる群より選ばれる1種又は2種以上の赤色蛍光体が好ましい。
(iv−2)第1の発光体として近紫外発光体(近紫外LED等)を使用し、第1の蛍光体として青色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として黄色蛍光体を併用する。この場合、黄色蛍光体としては、RE12:Ce(ここで、REは、Y、Tb、Gd、Lu、及びSmからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わし、Mは、Al、Ga、及びScからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わす。)、M 12:Ce(ここで、Mは2価の金属元素、Mは3価の金属元素、Mは4価の金属元素を表わす。)、AE:Eu(ここで、AEは、Ba、Sr、Ca、Mg、及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わし、Mは、Si、及び/又はGeを表わす。)、及び(Mg,Ca,Sr,Ba)Si:Euが好ましい。
(v)本発明の蛍光体が黄色蛍光体である場合
(v−1)第1の発光体として青色発光体(青色LED等)を使用し、第1の蛍光体として黄色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用する。この場合、擬似白色に発光する。
(v−2)第1の発光体として近紫外発光体(近紫外LED等)を使用し、第1の蛍光体として黄色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として青色蛍光体を併用する。この場合、青色蛍光体としては、BaMgAl1017:Euが好ましい。この場合擬似白色に発光する。
<4−2−5.封止材料>
第2の発光体は、例えば、上述の第1の蛍光体及び必要に応じて使用される第2の蛍光体を、封止材料に分散させて構成される。
封止材料を用いる場合、後述するような液状のシリコーン系材料等を用いて封止した後、熱や光によって硬化させて用いることができる。使用される封止材料としては無機系材料及び/又は有機系材料が使用できる。
無機系材料としては、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマー若しくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合して成る溶液、又はこれらの組み合わせを固化した無機系材料(例えばシロキサン結合を有する無機系材料)等を挙げることができる。
有機系材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が挙げられる。具体的には、例えば、ポリメタアクリル酸メチル等のメタアクリル樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエステル樹脂;フェノキシ樹脂;ブチラール樹脂;ポリビニルアルコール;エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;シリコーン樹脂等が挙げられる。特に照明など大出力の発光装置が必要な場合、耐熱性や耐光性等を目的として珪素含有化合物を使用するのが好ましい。
珪素含有化合物とは分子中に珪素原子を有する化合物をいい、ポリオルガノシロキサン等の有機材料(シリコーン系材料)、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の無機材料、及びホウケイ酸塩、ホスホケイ酸塩、アルカリケイ酸塩等のガラス材料を挙げることができる。中でも、ハンドリングの容易さ等の点から、シリコーン系材料が好ましい。
(シリコーン系材料)
シリコーン系材料とは、通常、シロキサン結合を主鎖とする有機重合体をいい、例えば一般組成式(1)で表される化合物及び/又はそれらの混合物が挙げられる。
(R123SiO1/2M(R45SiO2/2D(R6SiO3/2T(SiO4/2Q
・・・式(1)
ここで、R1からR6は同じであっても異なってもよく、有機官能基、水酸基、水素原子からなる群から選択される。またM、D、T及びQは0から1未満であり、M+D+T+Q=1を満足する数である。
シリコーン系材料を半導体発光素子の封止に用いる場合、液状のシリコーン系材料を用いて封止した後、熱や光によって硬化させて用いることができる。
(シリコーン系材料の種類)
シリコーン系材料を硬化のメカニズムにより分類すると、通常付加重合硬化タイプ、縮重合硬化タイプ、紫外線硬化タイプ、パーオキサイド架硫タイプなどのシリコーン系材料を挙げることができる。これらの中では、付加重合硬化タイプ(付加型シリコーン樹脂)、縮合硬化タイプ(縮合型シリコーン樹脂)、紫外線硬化タイプが好適である。以下、付加型シリコーン系材料、及び縮合型シリコーン系材料について説明する。
(付加型シリコーン系材料)
付加型シリコーン系材料とは、ポリオルガノシロキサン鎖が、有機付加結合により架橋されたものをいう。代表的なものとしては、例えばビニルシランとヒドロシランをPt触媒などの付加型触媒の存在下反応させて得られるSi−C−C−Si結合を架橋点に有する化合物等を挙げることができる。これらは市販のものを使用することができ、例えば付加重合硬化タイプの具体的商品名としては信越化学工業社製「LPS−1400」「LPS−2410」「LPS−3400」等が挙げられる。
(縮合型シリコーン系材料)
縮合型シリコーン系材料とは、例えば、アルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合で得られるSi−O−Si結合を架橋点に有する化合物を挙げることができる。
具体的には、下記一般式(2)及び/又は(3)で表わされる化合物、及び/又はそのオリゴマーを加水分解・重縮合して得られる重縮合物が挙げられる。
m+n1 m-n ・・・(2)
(式(2)中、Mは、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、及びチタンより選択される少なくとも1種の元素を表し、Xは、加水分解性基を表し、Y1は、1価の有機基を表し、mは、Mの価数を表す1以上の整数を表し、nは、X基の数を表す1以上の整数を表す。但し、m≧nである。)
(Ms+t1 s-tu2 ・・・(3)
(式(3)中、Mは、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、及びチタンより選択される少なくとも1種の元素を表し、Xは、加水分解性基を表し、Y1は、1価の有機基を表し、Y2は、u価の有機基を表し、sは、Mの価数を表す1以上の整数を表し、tは、1以上、s−1以下の整数を表し、uは、2以上の整数を表す。)
[4−3.発光装置の構成]
本発明の発光装置は、上述の第1の発光体及び第2の発光体を備えていれば、その他の構成は特に制限されないが、通常は、適当なフレーム上に上述の第1の発光体及び第2の発光体を配置してなる。この際、第1の発光体の発光によって第2の発光体が励起されて(即ち、第1及び第2の蛍光体が励起されて)発光を生じ、且つ、この第1の発光体の発光及び/又は第2の発光体の発光が、外部に取り出されるように配置されることになる。この場合、第1の蛍光体と第2の蛍光体とは必ずしも同一の層中に混合されなくてもよく、例えば、第1の蛍光体を含有する層の上に第2の蛍光体を含有する層が積層する等、蛍光体の発色毎に別々の層に蛍光体を含有するようにしてもよい。
また、本発明の発光装置では、上述の第1の発光体、第2の発光体及びフレーム以外の部材を用いてもよい。その例としては、<4−2−5.封止材料>で述べた封止材料が挙げられる。具体例を挙げると、封止材料は、発光装置において、第2の発光体を分散させる目的で用いたり、第1の発光体、第2の発光体及びフレーム間を接着する目的で用いたりすることができる。
なお、封止材料としては、例えば、<4−2−5.封止材料>で第2の発光体の構成材料として例示したものと同様のものが使用できる。その他に使用される封止樹脂としては、通常、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が挙げられる。具体的には、例えば、ポリメタアクリル酸メチル等のメタアクリル樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエステル樹脂;フェノキシ樹脂;ブチラール樹脂;ポリビニルアルコール;エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;シリコーン樹脂等が挙げられる。また、無機系材料、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマー若しくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合して成る溶液又はこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えばシロキサン結合を有する無機系材料を用いることができる。
[4−4.発光装置の実施形態]
以下、本発明の発光装置について、具体的な実施の形態を挙げて、より詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態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。
図1は、本発明の一実施形態に係る発光装置の構成を模式的に示す図である。本実施形態の発光装置1は、フレーム2と、光源である青色LED(第1の発光体)3と、青色LED3から発せられる光の一部を吸収し、それとは異なる波長を有する光を発する蛍光体含有部(第2の発光体)4からなる。
フレーム2は、青色LED3、蛍光体含有部4を保持するための金属製の基部である。フレーム2の上面には、図1中上側に開口した断面台形状の凹部(窪み)2Aが形成されている。これにより、フレーム2はカップ形状となっているため、発光装置1から放出される光に指向性をもたせることができ、放出する光を有効に利用できるようになっている。
フレーム2の凹部2Aの底部には、光源として青色LED3が設置されている。青色LED3は、電力を供給されることにより青色の光を発するLEDである。この青色LED3から発せられた青色光の一部は、蛍光体含有部4内の発光物質(第1の蛍光体及び第2の蛍光体)に励起光として吸収され、また別の一部は、発光装置1から所定方向に向けて放出されるようになっている。
また、青色LED3は前記のようにフレーム2の凹部2Aの底部に設置されているが、ここではフレーム2と青色LED3との間は接着剤5によって接着され、これにより、青色LED3はフレーム2に設置されている。
さらに、フレーム2には、青色LED3に電力を供給するための金製のワイヤ6が取り付けられている。つまり、青色LED3の上面に設けられた電極(図示は省略している。)とは、ワイヤ6を用いてワイヤボンディングによって結線されていて、このワイヤ6を通電することによって青色LED3に電力が供給され、青色LED3が青色光を発するようになっている。なお、ワイヤ6は青色LED3の構造にあわせて1本又は複数本が取り付けられる。
さらに、フレーム2の凹部2Aには、青色LED3から発せられる光の一部を吸収し異なる波長を有する光を発する蛍光体含有部4が設けられている。蛍光体含有部4は、蛍光体と透明樹脂(封止材料)とで形成されている。蛍光体は、青色LED3が発する青色光により励起されて、青色光よりも長波長の光である光を発する物質である。蛍光体含有部4を構成する蛍光体は1種類であってもよいし、複数からなる混合物であってもよく、青色LED3の発する光と蛍光体発光部4の発する光の総和が所望の色になるように選べばよい。色は白色だけでなく、黄色、オレンジ、ピンク、紫、青緑等であってもよい。また、これらの色と白色との間の中間的な色であってもよい。ここでは、蛍光体として、例えば、本発明の蛍光体からなる赤色蛍光体(第1の蛍光体)と緑色蛍光体(第2の蛍光体)とを用い、発光装置から白色光が発せられるようになっているものとする。
モールド部7は、青色LED3、蛍光体含有部4、ワイヤ6などを外部から保護するとともに、配光特性を制御するためのレンズとしての機能を持つ。モールド部7には例えばエポキシ樹脂を用いることができる。
本実施形態の発光装置は以上のように構成されているので、青色LED3が発光すると、蛍光体発光部4内の緑色蛍光体と赤色蛍光体とが励起されて発光する。これにより、発光装置からは、青色LED3が発する青色光、緑色蛍光体が発する緑色光、及び、赤色蛍光体が発する赤色光からなる白色の光が発せられることになるのである。
本発明の発光装置は、上記の実施形態のものに限定されず、その要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。
例えば、第1の発光体として面発光型のものを使用し、第2の発光体として膜状のものを用いることができる。この場合、第1の発光体の発光面に、直接膜状の第2の発光体を接触させた形状とすることが好ましい。なお、ここでいう接触とは、第1の発光体と第2の発光体とが空気や気体を介さないでぴたりと接している状態をつくることを言う。その結果、第1の発光体からの光が第2の発光体の膜面で反射されて外にしみ出るという光量損失を避けることができるので、装置全体の発光効率を良くすることができる。
図2は、このように、第1の発光体として面発光型のものを用い、第2の発光体として膜状のものを適用した発光装置の一例を示す模式的な斜視図である。図2に示す発光装置8では、基板9上に第1の発光体としての面発光型GaN系LD10が設けられ、面発光型GaN系LD10の上に膜状の第2の発光体11が形成されている。ここで、相互に接触した状態をつくるためには、第1の発光体であるLD10と第2の発光体11とそれぞれ別個に用意して、それらの面同士を接着剤やその他の手段によって接触させてもよいし、LD10の発光面上に第2の発光体11を成膜(成型)させてもよい。これらの結果、LD11と第2の発光体11とを接触した状態とすることができる。
このような構成の発光装置8によれば、上記実施形態と同様の利点に加え、光量損失を避けて発光効率を向上させることが可能である。
[4−5.発光装置の用途]
本発明の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、中でも画像表示装置や照明装置の光源として、とりわけ好適に用いられる。なお、本発明の発光装置を画像表示装置の光源として用いる場合には、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。
図1に示す発光装置1を組み込んだ面発光照明装置12の一例を図3に模式的に示す。この面発光照明装置12では、内面を白色の平滑面等の光不透過性とした方形の保持ケース13の底面に、多数の発光装置1を、その外側に発光装置1の駆動のための電源及び回路等(図示は省略している。)を設けて配置してある。また、発光の均一化のために、保持ケース13の蓋部に相当する箇所には、乳白色としたアクリル板等の拡散板14が固定されている。
この面発光照明装置12の使用時には、発光装置1を発光させる。この光が拡散板14を透過して、図面上方に出射され、保持ケース13の拡散板14面内において均一な明るさの照明光が得られることとなる。
以下に、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超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例、参考例及び比較例において、発光スペクトル、及び励起スペクトルの測定は、蛍光分光光度計F−4500型(日立製作所製)を用いて室温にて行った。なお、参考例1で得られた蛍光体については、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)用いて発光スペクトル及び励起スペクトルを測定した。
粉末X線回折測定は、RINT 2200PC(株式会社リガク製)を用いて行った。
蛍光体の炭素含有量は、炭素硫黄分析装置EMIA−520(堀場製作所製)を用いて測定し、酸素含有量は、実施例3及び参考例1については酸素窒素分析装置TC430(LECO社製)を、実施例1、比較例1及び3については固体中酸素/窒素分析装置EMGA550/EF610型(堀場製作所製)を用いて測定した。
(実施例1)
原料として、CaCN2を0.5モル、CaCO3を0.5モル、Si34を1モル、AlNを1モル、Eu23を0.01モルの割合で秤量して、これらを良く混合した。得られた原料混合物をMo箔に包み、ZrB2製るつぼに充填し、高周波加熱式電気炉を用いて大気圧の窒素雰囲気下、1300℃で6時間加熱した。
得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を図4に、発光スペクトル及び励起スペクトルを図5に、走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図6に示す。
図4のパターンは、WO2005/052087A1に示されたパターンとほぼ一致していることから、得られた粉末はEu付活で赤色発光を呈するCaAlSiN3:Eu蛍光体の単一相であることが分かった。
図5から、この蛍光体は紫外域から青色域の励起光の照射により、良好な赤色を発光することが分かった。この蛍光体の発光ピーク波長は644nm、CIE色度座標はx=0.63、y=0.36であった。また、455nmの光で励起した場合の発光強度は、化成オプトニクス社製、黄色蛍光体((Y,Gd)3Al512:Ce、製品番号P46−Y3、以下、「YAG蛍光体」と称する場合がある。)の発光強度を100%とした時、60%であった。
図6のSEM写真から、得られた蛍光体は粒径が1μm〜5μm程度の粒子からなることが分かった。
この蛍光体の酸素及び炭素の含有量の測定を行ったところ、酸素の含有量は0.40重量%、炭素の含有量は0.25重量%であり、酸素、炭素ともに少ないことが分かった。酸素含有量及び炭素含有量は、焼成温度、焼成時間、及び焼成雰囲気の純度(酸素濃度、水分含有量等)にも依存すると考えられるが、酸素含有量及び炭素含有量が共に少ない場合に輝度が向上する傾向にある。
(実施例2)
原料として、CaCN2を1モル、CaCO3を1モル、Si34を1.66モル、Eu23を0.01モルの割合で秤量して、これらを良く混合した。得られた原料混合物をMo箔に包み、ZrB2製るつぼに充填し、これを高周波加熱式電気炉を用いて大気圧の窒素雰囲気下、1500℃で6時間加熱した。
得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)を図7に、発光スペクトル及び励起スペクトルを図8に示す。
図7のパターンはJCPDS No.82−2489に報告されているパターンと一致し、Ca2Si58:Euの単一相であることが分かった。
図8の発光スペクトルから、この蛍光体は紫外域から青色域の励起光の照射により、良好な橙色から赤色を発光することが分かった。
この蛍光体を波長455nmの光で励起した場合の発光強度は、化成オプトニクス社製、黄色蛍光体((Y,Gd)3Al512:Ce、製品番号P46−Y3)の発光強度を100%とした時、80%であった。
(実施例3)
原料として、CaCN2を1モル、SrCO3を1モル、Si34を1.66モル、Eu23を0.01モルの割合で秤量して、それらを良く混合した。得られた原料混合物をMo箔に包み、ZrB2製るつぼに充填し、高周波加熱式電気炉を用いて大気圧の窒素雰囲気下、1500℃で6時間加熱した。
得られた蛍光体粉末の粉末X線回折結果を図9に、発光スペクトル及び励起スペクトルを図10に、SEM写真を図11にそれぞれ示す。
図9のパターンはSrの代わりにCa含有することによる回折角のシフトを考慮すると、図9に併記したJCPDS ICDD PDF No.85−0101に報告されているSr2Si58のパターンとほぼ一致しており、CaSrSi58:Euの単一相であることが分かった。
図10の発光スペクトルから、この蛍光体は紫外域から青色域の励起光の照射により、良好な橙色から赤色を発光することが分かった。この蛍光体の発光ピーク波長は640nm、CIE色度座標はx=0.64、y=0.36であった。図10には比較対照として化成オプトニクス社製、黄色蛍光体((Y,Gd)3Al512:Ce、製品番号P46−Y3)のスペクトルを併せて示している。
図11のSEM写真から、得られた蛍光体は粒径が1μm〜5μm程度の粒子からなることが分かった。
この蛍光体の酸素及び炭素の含有量の測定を行ったところ、酸素の含有量は3.4重量%、炭素の含有量は0.09重量%であり、炭素が特に少ないことが分かった。
(実施例4)
焼成温度を1300℃としたこと以外は、実施例3と同様に処理した。
得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を図12に示す。図12のパターンは実施例3で得られた蛍光体粉末と同様の回折角にピークを有し、CaSrSi58:Eu蛍光体であることが分かった。
得られた蛍光体は、その発光が実施例3で得られた蛍光体よりも少し暗かった。従って、実施例3の製造条件の方がより好ましいことがわかる。
参考例1
原料として、Sr(CHCOO)2・0.5H2O(酢酸ストロンチウム)を1モル、SrCO3を1モル、Si34を1.66モル、Eu23を0.01モルの割合で秤量し、これらを良く混合した。得られた蛍光体原料混合物をMo箔に包み、ZrB2製るつぼに充填し、高周波加熱式電気炉を用いて大気圧の窒素雰囲気下、1500℃で5時間加熱した。
得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を図13に、455nmの励起光を照射したときの発光スペクトルを図14に示す。図14には、前述のYAG蛍光体の発光スペクトルも併せて示した。
図13を図9のJCPDS標準チャート85−0101と比較することにより、得られた蛍光体粉末は、Sr2Si58のほぼ単一相であることが分かり、Sr2Si58:Eu蛍光体が得られたことがわかった。
図14より、この蛍光体は紫外域から青色域の励起光の照射により、良好な赤色を発光することが分かった。この蛍光体の発光ピーク波長は627nm、CIE色度座標はx=0.64、y=0.36であった。
波長455nmの光で励起した場合の発光強度は、化成オプトニクス社製、黄色蛍光体((Y,Gd)3Al512:Ce、製品番号P46−Y3)の発光強度を100%とした時、150%であった。
この蛍光体の酸素及び炭素の含有量の測定を行ったところ、酸素の含有量は0.45重量%、炭素の含有量は0.20重量%であり、酸素、炭素ともに少ないことが分かった。
(比較例1)
原料として、CaCO3を1モル、Si34を0.33モル、AlNを1モル、Eu23を0.01モル、グラファイト粉末(和光純薬製、純度95%以上、目開き45μmの篩い通過品)を1モルの割合で秤量し、これらを良く混合した。得られた原料混合物をグラファイト製るつぼに充填し、高周波加熱式電気炉を用いて大気圧の窒素雰囲気下、1500℃で6時間加熱した。
得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を図15に示す。図15より、本比較例では、WO2005/052087A1に記載のCaAlSiN3:Eu蛍光体が生成していないことがわかる。図15に記載のパターンは、JCPDS−ICDD−PDF−No.39−0747に報告されているパターンとほぼ一致している。
また、発光スペクトル及び励起スペクトルを図16に示す。この蛍光体の発光は実施例1とは異なり、図16に示すように、発光ピークが590nm付近にあるオレンジ色発光であった。なお、図16の励起スペクトルの460nm付近の輝線は、励起光源として使用したキセノンランプに由来するものである。
この蛍光体の酸素及び炭素の含有量の測定を行ったところ、酸素の含有量は0.65重量%、炭素の含有量は0.21重量%だった。
(比較例2)
原料として、Sr(HCOO)2・2H2O(ギ酸ストロンチウム)を1モル、SrCO3を1モル、Si34を1.66モル、Eu23を0.01モルの割合で秤量し、これらを良く混合した。得られた原料混合物をMo箔に包み、ZrB2製るつぼに充填し、高周波加熱式電気炉を用いて大気圧の窒素雰囲気下、1500℃で5時間加熱した。
得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を図17に示す。図17から、生成物のX線回折パターンは、報告されているSr2Si58相のパターン(JCPDS ICDD PDF No.85−0101)とは一致せず、Sr2Si58相が生成しなかったことが分かった。
得られた蛍光体粉末を455nmで励起してみたが、発光は見られなかった。
(比較例3)
原料として、SrCO3を2モル、Si34を1.66モル、Eu23を0.01モル、グラファイト粉末(目開き45μmの篩い通過品、和光純薬製、純度95%以上)を1モルの割合で秤量し、これらを良く混合した。得られた原料混合物をMo箔に包み、ZrB2製るつぼに充填し、高周波加熱式電気炉を用いて大気圧の窒素雰囲気下、1500℃で6時間加熱した。
得られた粉末の粉末X線回折(測定)結果を図18に示す。図18からSr2Si58がほぼ単一相で生成していることが分かり、Sr2Si58:Eu蛍光体が得られたことがわかった。
しかしながら、この蛍光体の酸素及び炭素の含有量の測定を行ったところ、酸素の含有量は1.9重量%、炭素の含有量は0.3重量%であり、参考例1で得られた蛍光体と比較して酸素、炭素とも多く含まれていることが分かった。
なお、得られた蛍光体粉末の発光強度は、参考例1で得られた蛍光体粉末の発光強度よりも小さかった。
以上の結果から、本発明の蛍光体の製造方法によると、炭素含有量が少なく、明るい蛍光体を製造することができることが分かる。また、従来のCRN法では製造することができないCaAlSiN3:Eu蛍光体の製造も可能となる。
本発明の一実施形態に係る発光装置を示す模式的断面図である。 本発明の発光装置の他の実施の形態を示す模式的な斜視図である。 本発明の発光装置を用いた面発光照明装置の一例を示す模式的断面図である。 実施例1で得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を示すチャートである。 実施例1で得られた蛍光体粉末の発光スペクトル及び励起スペクトルを示すチャートである。 実施例1で得られた蛍光体粉末の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 実施例2で得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を示すチャートである。 実施例2で得られた蛍光体粉末の発光スペクトル及び励起スペクトルを示すチャートである。 実施例3で得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を示すチャートである。 実施例3で得られた蛍光体粉末の発光スペクトル及び励起スペクトルを示すチャートである。 実施例3で得られた蛍光体粉末の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。 実施例4で得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を示すチャートである。 参考例1で得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を示すチャートである。 参考例1で得られた蛍光体粉末の発光スペクトルを示すチャートである。 比較例1で得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を示すチャートである。 比較例1で得られた蛍光体粉末の発光スペクトル及び励起スペクトルを示すチャートである。 比較例2で得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を示すチャートである。 比較例3で得られた蛍光体粉末の粉末X線回折(測定)結果を示すチャートである。
符号の説明
1 発光装置
2 フレーム
2A フレームの凹部
3 青色LED(第1の発光体)
4 蛍光体含有部(第2の発光体)
5 銀ペースト
6 ワイヤ
7 モールド部
8 発光装置
9 基板
10 面発光型GaN系LD(第1の発光体)
11 第2の発光体
12 面発光照明装置
13 保持ケース
14 拡散板
21 第1の発光体(LED)
22 蛍光体含有部
23 フレーム
24 ワイヤ
25,26 電極

Claims (13)

  1. CaAlSiN 3 、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSiN 3 、Sr 2 Si 5 8 、(Mg,Ca,Sr,Ba) 2 Si 5 8 のいずれかの窒化物を母体とする蛍光体を製造する方法であって、
    還元作用を有し、かつ、O元素を有さない炭素含有化合物を含む原料を混合する工程と、
    得られた原料混合物を焼成する工程と、を備え、
    該O元素を有さない炭素含有化合物が、周期表第2族元素を含むシアナミド(H N−CN)の金属塩又はジシアナミドの金属塩の少なくともいずれかを含むことを特徴とする窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
  2. 前記窒化物が、CaAlSiN 3 、(Ca,Sr)AlSiN 3 、Sr 2 Si 5 8 、(Ca,Sr)Si 5 8 のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
  3. 前記周期表第2族元素が、Caであることを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化物を母体とする蛍光体の製造方法。
  4. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の方法で製造された窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体。
  5. 炭素含有量が0.5重量%以下であることを特徴とする請求項に記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体。
  6. 酸素含有量が0.5重量%以下であることを特徴とする請求項に記載の窒化物を母体とする蛍光体。
  7. Si元素を含むことを特徴とする請求項ないしのいずれか1項に記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体。
  8. 周期表第2族元素の少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項ないしのいずれか1項に記載の窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体。
  9. 請求項ないしのいずれか1項に記載の蛍光体と、液状媒体とを含有することを特徴とする蛍光体含有組成物。
  10. 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、請求項ないしのいずれか1項に記載の蛍光体の少なくとも1種以上を、第1の蛍光体として含有することを特徴とする発光装置。
  11. 前記第2の発光体が、前記第1の蛍光体とは発光ピーク波長の異なる少なくとも1種以上の蛍光体を、第2の蛍光体として含有することを特徴とする請求項10に記載の発光装置。
  12. 請求項10又は11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。
  13. 請求10又は11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。
JP2007025694A 2007-02-05 2007-02-05 窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体、及びその製造方法、並びにそれを使用した蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び画像表示装置 Expired - Fee Related JP5135812B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007025694A JP5135812B2 (ja) 2007-02-05 2007-02-05 窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体、及びその製造方法、並びにそれを使用した蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び画像表示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007025694A JP5135812B2 (ja) 2007-02-05 2007-02-05 窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体、及びその製造方法、並びにそれを使用した蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び画像表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008189811A JP2008189811A (ja) 2008-08-21
JP5135812B2 true JP5135812B2 (ja) 2013-02-06

Family

ID=39750216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007025694A Expired - Fee Related JP5135812B2 (ja) 2007-02-05 2007-02-05 窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体、及びその製造方法、並びにそれを使用した蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び画像表示装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5135812B2 (ja)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9120975B2 (en) 2006-10-20 2015-09-01 Intematix Corporation Yellow-green to yellow-emitting phosphors based on terbium-containing aluminates
US8133461B2 (en) 2006-10-20 2012-03-13 Intematix Corporation Nano-YAG:Ce phosphor compositions and their methods of preparation
US8529791B2 (en) 2006-10-20 2013-09-10 Intematix Corporation Green-emitting, garnet-based phosphors in general and backlighting applications
US8475683B2 (en) 2006-10-20 2013-07-02 Intematix Corporation Yellow-green to yellow-emitting phosphors based on halogenated-aluminates
JP2010538102A (ja) * 2007-09-04 2010-12-09 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 複合材料SiAlONをベースにしたセラミック材料を有する発光装置
US8680547B2 (en) 2007-10-15 2014-03-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light emitting device comprising a multiphase ceramic material
US8740400B2 (en) 2008-03-07 2014-06-03 Intematix Corporation White light illumination system with narrow band green phosphor and multiple-wavelength excitation
US8274215B2 (en) * 2008-12-15 2012-09-25 Intematix Corporation Nitride-based, red-emitting phosphors
TWI524027B (zh) * 2008-11-06 2016-03-01 皇家飛利浦電子股份有限公司 照明裝置
DE102008058295A1 (de) * 2008-11-20 2010-05-27 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Rot emittierender Leuchtstoff aus der Klasse der Nitridosilikate und Lichtquelle mit derartigem Leuchtstoff sowie Verfahren zur Herstellung des Leuchtstoffs
KR101114061B1 (ko) 2009-02-23 2012-02-21 주식회사 포스포 형광체 및 발광소자
WO2011024296A1 (ja) * 2009-08-28 2011-03-03 株式会社 東芝 蛍光体の製造方法およびそれにより製造された蛍光体
JP5718580B2 (ja) * 2010-03-18 2015-05-13 株式会社東芝 赤色蛍光体およびその製造方法、ならびに発光装置
WO2011142228A1 (ja) * 2010-05-13 2011-11-17 電気化学工業株式会社 β型サイアロンの製造方法、β型サイアロン及びその利用製品
KR100984273B1 (ko) * 2010-05-25 2010-10-01 충남대학교산학협력단 질화물 형광체, 이의 제조방법 및 상기 형광체를 포함하는 발광 소자
KR101521513B1 (ko) * 2010-09-10 2015-05-19 라이트스케이프 머티어리얼스, 인코포레이티드 실리콘 카바이도나이트라이드계 형광체 및 이를 사용한 발광장치
KR101472989B1 (ko) * 2011-03-08 2014-12-15 인터매틱스 코포레이션 할로겐화된-알루미네이트에 기반한 황녹색 내지 황색-발광 인광체
KR101215300B1 (ko) 2011-03-29 2012-12-26 순천대학교 산학협력단 산질화물계 형광체
CN103045256B (zh) * 2011-10-17 2014-08-27 有研稀土新材料股份有限公司 一种led红色荧光物质及含有该荧光物质的发光器件
KR101362185B1 (ko) 2012-06-22 2014-02-12 순천대학교 산학협력단 형광체 및 이를 포함하는 발광장치
JP6068914B2 (ja) * 2012-10-09 2017-01-25 デンカ株式会社 蛍光体の製造方法
KR20150085162A (ko) * 2014-01-13 2015-07-23 주식회사 효성 복합 질화물 형광체, 및 이를 포함하는 발광 장치
JP2015189789A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 三菱化学株式会社 蛍光体、蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置及び照明装置
JP6536622B2 (ja) * 2016-05-30 2019-07-03 日亜化学工業株式会社 βサイアロン蛍光体の製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4979187B2 (ja) * 2003-07-24 2012-07-18 東洋アルミニウム株式会社 窒化アルミニウム系蛍光体及びその製造方法
JP4581120B2 (ja) * 2004-04-26 2010-11-17 独立行政法人物質・材料研究機構 酸窒化物粉末およびその製造方法
JP2006111520A (ja) * 2004-09-17 2006-04-27 Hokkaido Univ 窒化ガリウム系結晶性化合物及びその製造方法並びに結晶性化合物及びその製造方法並びにリチウムシアナミドの製造方法
CN101712868A (zh) * 2005-02-28 2010-05-26 电气化学工业株式会社 荧光体及其制造方法及使用了该荧光体的发光元件
JP4512869B2 (ja) * 2005-02-28 2010-07-28 電気化学工業株式会社 蛍光体とその製造方法、およびそれを用いた発光素子
CN101175835B (zh) * 2005-05-24 2012-10-10 三菱化学株式会社 荧光体及其应用
JP5212691B2 (ja) * 2005-06-06 2013-06-19 独立行政法人物質・材料研究機構 無機結晶の製造方法
JP5211297B2 (ja) * 2005-11-22 2013-06-12 中部キレスト株式会社 金属窒化物の製法
EP2308946B1 (en) * 2006-03-10 2013-07-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Luminescent material and light-emitting device
JP2007332016A (ja) * 2006-05-19 2007-12-27 Tohoku Univ 複合金属化合物の製造方法
JP5110499B2 (ja) * 2006-08-21 2012-12-26 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008189811A (ja) 2008-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5135812B2 (ja) 窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体、及びその製造方法、並びにそれを使用した蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び画像表示装置
JP5754374B2 (ja) 蛍光体、蛍光体の製造方法、蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置及び画像表示装置
TWI475093B (zh) 螢光體及其應用
JP5176665B2 (ja) 発光装置、画像表示装置、照明装置及び複合酸窒化物
JP5392074B2 (ja) 蛍光体
US8277687B2 (en) Phosphor and light-emitting device using same
JP5245222B2 (ja) 蛍光体及びそれを用いた発光装置
KR101172143B1 (ko) 백색 발광다이오드 소자용 시온계 산화질화물 형광체, 그의 제조방법 및 그를 이용한 백색 led 소자
JP2008285662A (ja) 無機化合物の製造方法、蛍光体、蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置及び画像表示装置
JP5092667B2 (ja) 発光装置
JP2008274254A (ja) 蛍光体及びその製造方法、蛍光体含有組成物、発光装置、並びに画像表示装置及び照明装置
JP2009173905A (ja) 蛍光体、蛍光体の製造方法、蛍光体含有組成物および発光装置
JP2008095091A (ja) 蛍光体及びその製造方法、蛍光体含有組成物、発光装置、並びに画像表示装置及び照明装置
JP2009057554A (ja) 蛍光体の製造方法及びその製造方法で得られる蛍光体、並びに、その蛍光体を用いた蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置及び画像表示装置
JP2010121068A (ja) 蛍光体及び蛍光体含有組成物、並びに、それを用いた発光装置、照明装置及び画像表示装置
JP2009040918A (ja) 蛍光体及びその製造方法、蛍光体含有組成物、発光装置、並びに画像表示装置及び照明装置
JP2009030042A (ja) 蛍光体、蛍光体の製造方法、蛍光体含有組成物、並びに発光装置
JP2010270196A (ja) 蛍光体及び蛍光体の製造方法、並びに、蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、画像表示装置及び蛍光塗料
JP4840778B2 (ja) 蛍光体の製造方法、蛍光体、並びに蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置及び照明装置
JP2009040944A (ja) 蛍光体、蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び、画像表示装置
JP2008050493A (ja) 蛍光体及びそれを用いた発光装置
JP5590092B2 (ja) 蛍光体、蛍光体含有組成物、発光装置、並びに画像表示装置及び照明装置
JP2008174621A (ja) 蛍光体、蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置、及び照明装置
JP5429731B2 (ja) 蛍光体の製造方法、蛍光体含有組成物、発光装置、並びに画像表示装置及び照明装置
JP2008266410A (ja) 蛍光体、蛍光体含有組成物、蛍光体の製造方法、発光装置、画像表示装置及び照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100203

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20100301

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20100301

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120704

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120724

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120920

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121016

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121029

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5135812

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151122

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees