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KR20240154072A - 형광체 분말, 형광체 분말의 제조 방법 및 발광 장치 - Google Patents

형광체 분말, 형광체 분말의 제조 방법 및 발광 장치 Download PDF

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KR20240154072A
KR20240154072A KR1020247032645A KR20247032645A KR20240154072A KR 20240154072 A KR20240154072 A KR 20240154072A KR 1020247032645 A KR1020247032645 A KR 1020247032645A KR 20247032645 A KR20247032645 A KR 20247032645A KR 20240154072 A KR20240154072 A KR 20240154072A
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KR
South Korea
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light
powder
phosphor
europium
wavelength
Prior art date
Application number
KR1020247032645A
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English (en)
Inventor
모에코 다나카
도모히로 노미야마
Original Assignee
덴카 주식회사
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 덴카 주식회사 filed Critical 덴카 주식회사
Publication of KR20240154072A publication Critical patent/KR20240154072A/ko

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Abstract

본 개시의 일 측면은, 주 결정상이 CaAlSiN3과 동일한 결정 구조를 갖고, 일반식: (Sr1-x-y, Cax, Euy)AlSi(N, O)3[일반식에 있어서, x 및 y는, 0.0100≤x≤0.0300 및 0.0500≤y≤0.0900을 만족시킨다]으로 표시되는 형광체 입자를 포함하는, 형광체 분말을 제공한다.

Description

형광체 분말, 형광체 분말의 제조 방법 및 발광 장치
본 개시는, 형광체 분말, 형광체 분말의 제조 방법 및 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드 등의 발광 소자를 갖는 발광 장치는, 일반 조명, 액정 디스플레이용의 백라이트 및 LED 디스플레이 등에 사용되고 있다. LED 디스플레이에서는, 예를 들어 청색으로 발광하는 발광 소자와, 발광 소자로부터의 1차 광을 흡수하여, 파장이 다른 광을 발하는 파장 변환체를 갖는 발광 소자가 사용된다. 그리고, 파장 변환체로서, 예를 들어 적색 형광체 및 녹색 형광체 등의 각종 형광체가 사용된다.
적색 형광체로서는, 카즌(CASN) 형광체 및 에스카즌(cousin)(SCASN) 형광체 등의 CASN계 형광체가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 등). 이들의 CASN계 형광체는, 일반적으로, 유로퓸 산화물 또는 유로퓸 질화물과, 칼슘 질화물, 규소 질화물 및 알루미늄 질화물을 포함하는 원료 분말을 가열함으로써 합성된다.
국제 공보 제2005/052087호
색 재현성이 높은 LED 디스플레이를 얻는 관점에서, 녹색 형광체 및 적색 형광체로서, 각각의 파장역에 발광 피크 파장을 갖고, 충분한 발광 강도를 나타내는 형광체를 사용하는 것이 중요하다. 마이크로 LED 디스플레이와 같이, 청색 LED 상에 녹색 형광체 또는 적색 형광체를 충전한 경화 수지층을 배치하고, 청색의 1차 광을 여기광으로 하는 파장 변환에 의해 멀티 컬러화를 추구하는 경우에는, 상기 경화 수지층의 고색 영역화를 도모할 것이 요구된다.
적색 형광체에 대해서는, 형광체의 발광 스펙트럼이 장파장역으로 시프트하여, 붉은 빛이 깊어짐에 따라, 인간 시감도 곡선과의 겹침이 감소하기 때문에, 밝기가 부족한 경향이 있다. 즉, 적색 형광체에 있어서는, 이것을 사용한 발광 장치의 연색성을 높이기 위하여 붉은 빛을 추구하는 것과, 밝기를 추구하는 것은, 양립하는 것이 어려운 특성으로 되어 있다.
본 개시는, 충분한 붉은 빛을 갖는 형광을 발하면서, 우수한 밝기를 나타내는 것이 가능한 형광체 분말, 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 개시는 또한, 상술한 바와 같은 형광체 분말을 사용하여, 우수한 연색성을 발휘할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 측면은, 주 결정상이 CaAlSiN3과 동일한 결정 구조를 갖고, 일반식: (Sr1-x-y, Cax, Euy)AlSi(N, O)3[일반식에 있어서, x 및 y는, 0.0100≤x≤0.0300 및 0.0500≤y≤0.0900을 만족시킨다]으로 표시되는 형광체 입자를 포함하는, 형광체 분말을 제공한다.
상기 형광체 분말은, 주 결정이 CaAlSiN3과 동일한 결정 구조를 갖는 형광체 입자를 포함하는 점에서, 적색 형광체로서 기능할 수 있다. 그리고, 상기 형광체 분말은, 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca) 및 유로퓸(Eu)의 원소비가 상기 소정의 범위 내가 됨으로써, 충분한 붉은 빛을 갖는 형광을 발하면서, 우수한 밝기를 나타내는 것이 가능하게 되어 있다. 이러한 효과가 얻어지는 이유는 분명치는 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추정한다. 먼저, SCASN 형광체에서는, 조성식 중의 칼슘의 함유율이 작아지면(즉, 결정 격자 중의 칼슘의 사이트의 일부가 타 원소로 치환되는 비율이 높아지면), 발광 스펙트럼의 반값 폭이 좁아져 휘도가 향상되기는 하지만, 발광 피크 파장이 단파장측으로 시프트하여, 형광의 붉은 빛이 저하되는 경향이 있다. 한편으로, SCASN 형광체에 있어서 조성식 중의 유로퓸의 함유율이 커지면, 유로퓸의 증가에 수반하는 농도 소광이 발생하여, 발광 효율이 저하되기는 하지만, 발광 피크 파장이 장파장측으로 시프트하는 경향이 있다. 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸은 결정 격자 중의 동일한 사이트를 공유하는 원소인 바, 상기 형광체 분말에서는, 조성식 중의 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 비율이 상술한 x 및 y의 범위를 만족시키는 특정한 것으로 되어 있음으로써, 발광 휘도의 향상 및 파장 위치가 조정됨으로써 인간 시감도 곡선과의 겹침을 증가시키면서, 충분한 붉은 빛을 띠는 파장역에 발광 피크 위치를 머무르게 함과 함께, 발광 강도를 향상시킬 수 있는 것으로 추정한다.
상기 형광체 분말은, 파장 455nm의 광을 조사했을 때의 발광 피크 파장이 635nm 이상이면 된다. 발광 피크 파장이 635nm 이상임으로써, 상기 형광체 분말은 보다 붉은 빛이 우수한 형광을 발하는 적색 형광체로서 보다 적합하게 사용할 수 있다.
본 개시의 일 측면은, 1차 광을 발하는 발광 소자와, 상기 1차 광의 일부를 흡수하여, 1차 광의 파장보다도 긴 파장을 갖는 2차 광을 발하는 파장 변환체를 구비하는 발광 장치이며, 상기 파장 변환체가 상술한 형광체 분말을 포함하는, 발광 장치를 제공한다.
상기 발광 장치는, 상술한 형광체 분말을 포함하는 점에서, 우수한 연색성을 발휘할 수 있다. 상기 발광 장치는 또한, 상술한 형광체 분말을 포함하는 점에서, 충분한 밝기를 나타내는 것을 기대할 수 있다.
본 개시의 일 측면은, 스트론튬원, 칼슘원, 알루미늄원, 규소원, 질소원 및 유로퓸원을 포함하는 원료 분말과, CASN계 화합물로 구성되는 핵제를 포함하는 혼합 분말을 가열 처리함으로써 소성물을 얻는 소성 공정과, 상기 소성물을 상기 소성 공정에 있어서의 가열 처리의 온도보다도 낮은 온도에서 가열 처리함으로써 어닐 처리물을 얻는 어닐 공정을 갖고, 상기 원료 분말에 있어서, 알루미늄의 물질량에 대한, 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 합계의 물질량의 비가 1.0000을 초과하고, 알루미늄의 물질량을 기준으로 하여, 칼슘의 물질량이 0.0050 이상이고, 또한, 유로퓸의 물질량이 0.0880 이하인, 형광체 분말의 제조 방법을 제공한다.
상기 형광체 분말의 제조 방법은, 원료 분말에 있어서, 알루미늄의 물질량에 대한, 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 합계의 물질량의 비가 1을 초과하고, 또한 칼슘 및 유로퓸의 물질량이 소정의 범위 내가 되도록 조정되어 있고, 또한, 핵제가 존재하는 상황 하에서 소성을 행하여, 원하는 입자를 구성시킴으로써, 상술의 일반식으로 표시되는 형광체 분말을 조제하는 것이 가능하게 되고 있다. 종래, CASN계 형광체의 제조에 있어서는, 목적 조성에 맞춰서 원료 혼합을 행하는 것이 일반적이고, 그때, 알루미늄의 물질량에 대한, 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 합계의 물질량의 비가 1이 되도록 배합을 조정하고 있다. 예를 들어, 칼슘의 양을 증가시켜서, 상술한 비가 1을 벗어나도록 한 경우, 이상(異相)의 생성을 초래하여, 발광 효율의 저하를 초래하는 일이 발생하고 있었다. 이에 비해, 칼슘 및 유로퓸의 배합량을 소정의 범위 내가 되도록 조정함으로써, 상술한 이상의 발생을 억제할 수 있고, 본 개시에 관한 제조 방법에 의해 상술한 형광체를 제조할 수 있는 것을 발견하였다.
본 개시에 의하면, 충분한 붉은 빛을 갖는 형광을 발하면서, 우수한 밝기를 나타내는 것이 가능한 형광체 분말, 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 개시에 의하면 또한, 상술한 바와 같은 형광체 분말을 사용하여, 우수한 연색성을 발휘할 수 있는 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 시감도 곡선과 SCASN 형광체의 발광 스펙트럼의 관계를 도시하는 모식도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태를 설명한다. 단, 이하의 실시 형태는, 본 개시를 설명하기 위한 예시이고, 본 개시를 이하의 내용에 한정하는 취지가 아니다.
본 명세서에 있어서 예시하는 재료는 특별히 언급하지 않는 한, 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 조성물 중의 각 성분의 함유량은, 조성물 중의 각 성분에 해당하는 물질이 복수 존재하는 경우에는, 특별히 언급하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수의 물질의 합계량을 의미한다.
형광체 분말의 일 실시 형태는, 주 결정상이 CaAlSiN3과 동일한 결정 구조를 갖고, 일반식: (Sr1-x-y, Cax, Euy)AlSi(N, O)3[일반식에 있어서, x 및 y는, 0.0100≤x≤0.0300 및 0.0500≤y≤0.0900을 만족시킨다]으로 표시되는 형광체 입자를 포함한다. 일반식: (Sr1-x-y, Cax, Euy)AlSi(N, O)3에 있어서, x의 값은, 예를 들어 0.0105 이상, 0.0108 이상, 0.0110 이상, 또는 0.117 이상이면 되고, 0.0280 이하, 0.0250 이하, 또는 0.0240 이하이면 된다. y의 값은, 예를 들어 0.0600 이상, 0.0700 이상, 또는 0.0750 이상이면 되고, 0.0880 이하, 또는 0.0850 이하여도 된다. 형광체 분말은, 형광체 입자의 집합인 것을 나타낸다. 상기 형광체 입자는, CASN 형광체이면 되고, SCASN 형광체여도 된다.
형광체 입자의 결정 구조는 분말 X선 회절법에 의해 확인할 수 있다. 또한 형광체 입자의 조성에 있어서의 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca), 유로퓸(Eu), 알루미늄(Al) 및 규소(Si)의 함유량은, 측정 대상을 가압 산 분해하여 시료 용액을 조제하고, 이에 비해, ICP 발광 분광 분석 장치를 사용한 정량 분석에 의해 결정할 수 있다.
상기 형광체 분말의 발광 피크 파장의 하한값은, 예를 들어 635nm 이상, 636nm 이상, 637nm 이상, 637nm 초과, 또는 638nm 이상이면 된다. 발광 피크 파장의 하한값이 상기 범위 내임으로써, 상기 형광체 분말은 보다 붉은 빛이 우수한 경향을 발하는 적색 형광체로서 보다 적합하게 사용할 수 있다. 상기 형광체 분말의 발광 피크 파장의 상한값은, 예를 들어 645nm 이하, 642nm 이하, 640nm 이하, 640nm 미만, 또는 639nm 이하이면 된다. 발광 피크 파장의 상한값이 상기 범위 내임으로써, 상기 형광체 분말의 발광 스펙트럼과 인간 시감도 곡선의 겹침을 보다 증가시킬 수 있고, 밝기가 우수한 적색 형광체로서 보다 적합하게 사용할 수 있다. 상기 형광체 분말의 발광 피크 파장은 상술한 범위 내에서 조정해도 되고, 예를 들어 635 내지 645nm이면 된다.
상기 형광체 분말의 발광 피크 파장에 있어서의 반값 폭은, 비교적 작은 것으로 되어 있다. 상기 형광체 분말에 있어서의 발광 피크 파장에 있어서의 반값 폭의 상한값은, 예를 들어 75.0nm 이하, 74.8nm 이하, 74.6nm 이하, 74.5nm 이하, 74.4nm 이하, 74.4nm 미만, 또는 74.3nm 이하이면 된다. 상기 반값 폭의 상한값이 상기 범위 내임으로써, 형광체 분말의 발광 휘도를 보다 향상시킬 수 있다. 상기 형광체 분말에 있어서의 발광 피크 파장에 있어서의 반값 폭의 하한값은, 예를 들어 70.0nm 이상, 71.0nm 이상, 72.0nm 이상, 73.0nm 이상, 또는 73.5nm 이상이면 된다. 상기 반값 폭의 하한값이 상기 범위 내임으로써, 보다 붉은 빛이 우수한 발광을 실현할 수 있다. 상기 형광체 분말에 있어서의 발광 피크 파장에 있어서의 반값 폭은 상술한 범위 내이면 되고, 예를 들어 70, 0 내지 75.0nm, 또는 73.5 내지 74.3nm이면 된다.
본 명세서에 있어서 형광체의 발광 피크 파장은, 파장 455nm의 광을 조사했을 때의 형광 스펙트럼 측정에 의해 결정되는 값을 의미한다. 본 명세서에 있어서 반값 폭은, 반값 전폭(Full Width at Half Maximum: FWHM)을 의미하고, 파장 455nm의 광을 조사했을 때의 형광 스펙트럼 측정에 의해 얻어지는 형광 스펙트럼으로부터 결정할 수 있다.
형광체 분말의 평균 입경의 상한값은, 예를 들어 40.0㎛ 이하, 30.0㎛ 이하, 또는 25.0㎛ 이하이면 된다. 상기 평균 입경의 상한값을 상기 범위 내로 함으로써, LED 발광면에 형광체 분말을 사용했을 때에, 발광색의 색도의 변동을 억제할 수 있다. 형광체 분말의 평균 입경의 하한값은, 예를 들어 0.1㎛ 이상, 0.5㎛ 이상, 또는 1.0㎛ 이상이면 된다. 상기 평균 입경의 하한값을 상기 범위 내로 함으로써, 휘도의 저하를 보다 억제할 수 있다. 형광체 분말의 평균 입경은 상술한 범위 내에서 조정해도 되고, 예를 들어 0.1 내지 40.0㎛, 0.5 내지 30.0㎛, 또는 1.0 내지 25.0㎛로 할 수 있다.
본 명세서에 있어서의 평균 입경은, 레이저 회절·산란법에 의해 측정되는 체적 기준의 입자경의 분포 곡선에 있어서, 소입경으로부터의 적산값이 전체의 50％에 달했을 때의 입자경(D50, 메디안 직경)을 의미한다. 형광체 분말의 입자경에 관한 분포 곡선은, JIS R 1629: 1997 「파인 세라믹스 원료의 레이저 회절·산란법에 의한 입자경 분포 측정 방법」에 기재된 레이저 회절·산란법에 의한 입자경 분포 측정 방법에 준거하여 행한다. 측정에는 입자경 분포 측정 장치를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 먼저, 측정 대상이 되는 형광체 분말 0.1g을 이온 교환수 100mL에 투입하고, 헥사메타인산나트륨을 소량 첨가하고, 초음파 균질기를 사용하여 3분간, 분산 처리를 행한 것을 측정 샘플로 하고, 입자경 분포 측정 장치를 사용하여 입도를 측정하여, 얻어진 입도 분포로부터 D50을 결정한다. D50은, 메디안 직경이라고도 불린다. 또한, 입자경 분포 측정 장치로서는, 예를 들어 마이크로트랙·벨 가부시키가이샤제의 「Microtrac MT3300EX II」(제품명)을 사용할 수 있다. 초음파 균질기로서는, 예를 들어 가부시키가이샤 니혼 세이키 세이사쿠쇼제의 「Ultrasonic Homogenizer US-150E」(제품명, 팁 사이즈: φ20, Amplitude: 100％, 발진 주파수: 19.5KHz, 진폭: 약 31㎛)를 사용할 수 있다.
상술한 형광체 분말은, 충분한 붉은 빛을 갖는 형광을 발하면서, 우수한 밝기를 나타내는 것이 가능한 점에서, LED 등의 발광 장치 및 표시 장치 등에 사용되는 형광체로서 적합하게 사용할 수 있다. 이와 같이 하여 얻어지는 발광 장치 등은 우수한 연색성 및 충분한 밝기를 나타낼 수 있다.
상술한 형광체 분말은, 예를 들어 이하와 같은 방법으로 제조할 수 있다. 형광체 분말의 제조 방법의 일 실시 형태는, 스트론튬원, 칼슘원, 알루미늄원, 규소원, 질소원 및 유로퓸원을 포함하는 원료 분말과, CASN계 화합물로 구성되는 핵제를 포함하는 혼합 분말을 가열 처리함으로써 소성물을 얻는 소성 공정과, 상기 소성물을 상기 소성 공정에 있어서의 가열 처리의 온도보다도 낮은 온도에서 가열 처리함으로써 어닐 처리물을 얻는 어닐 공정을 갖는다.
스트론튬원, 칼슘원, 알루미늄원, 규소원, 질소원 및 유로퓸원은, 각각, 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 규소(Si), 질소(N) 및 유로퓸(Eu)의 공급원이 되는 화합물 또는 단체를 의미한다. 또한, 스트론튬원으로서, 예를 들어 질화스트론튬을 사용한 경우, 질화스트론튬은 스트론튬원임과 동시에 질소원이기도 하다.
스트론튬 화합물은, 예를 들어 질화스트론튬(Sr3N2), 산화스트론튬(SrO) 및 수산화스트론튬(Sr(OH)2) 등을 들 수 있다.
칼슘 화합물은, 예를 들어 질화칼슘(Ca3N2), 산화칼슘(CaO) 및 수산화칼슘(Ca(OH)2) 등을 들 수 있다.
알루미늄 화합물은, 예를 들어 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(Al2O3) 및 수산화알루미늄(Al(OH)3) 등을 들 수 있다.
규소 화합물은, 예를 들어 질화규소(Si3N4) 및 산화규소(SiO2) 등을 들 수 있다. 질화규소로서는, α 분율이 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 질화규소의 α 분율은, 예를 들어 80질량％ 이상, 90질량％ 이상, 또는 95질량％ 이상이어도 된다. 질화규소의 α 분율이 상기 범위 내이면, 무기 화합물의 1차 입자의 성장을 촉진할 수 있다.
유로퓸원은, 유로퓸의 공급원이 되는 화합물 또는 단체를 의미한다. 유로퓸을 구성 원소로서 갖는 화합물(유로퓸 화합물)로서는, 예를 들어 질화물, 산화물, 산질화물 및 수산화물의 어느 것이어도 되지만, 바람직하게는 산화물이다.
유로퓸 화합물은, 예를 들어 유로퓸의 산화물(산화 유로퓸), 유로퓸의 질화물(질화 유로퓸) 및 유로퓸의 할로겐화물 등을 들 수 있다. 유로퓸의 할로겐화물은, 예를 들어 불화 유로퓸, 염화 유로퓸, 브롬화 유로퓸 및 요오드화 유로퓸 등을 들 수 있다. 유로퓸의 화합물은, 바람직하게는 산화 유로퓸을 포함한다. 유로퓸의 화합물에 있어서의 유로퓸의 가수는, 2가 또는 3가이면 되고, 바람직하게는 2가이다.
상기 원료 분말에 있어서, 알루미늄의 물질량에 대한, 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 합계의 물질량의 비가 1.0000을 초과하고, 알루미늄의 물질량을 기준으로 하여, 칼슘의 물질량이 0.0050 이상이고, 또한, 유로퓸의 물질량이 0.0880 이하이다.
상기 원료 분말에 있어서, 알루미늄의 물질량에 대한, 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 합계의 물질량의 비의 하한값은, 예를 들어 1.0200 이상, 1.0300 이상, 1.0400 이상, 1.0450 이상, 또는 1.0500 이상이면 된다. 상기 비의 하한값을 상기 범위 내로 함으로써, 얻어지는 형광체 분말이 발하는 형광 스펙트럼의 붉은 빛과 밝기를 보다 고수준으로 양립시킬 수 있다. 상기 원료 분말에 있어서, 알루미늄의 물질량에 대한, 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 합계의 물질량의 비의 상한값은, 예를 들어 1.5000 이하, 1.4000 이하, 1.3000 이하, 1.2000 이하, 또는 1.1000 이하여도 된다. 상기 비의 상한값이 상기 범위 내임으로써, 이상의 생성을 보다 충분히 억제시킬 수 있다. 상기 원료 분말에 있어서, 알루미늄의 물질량에 대한, 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 합계의 물질량의 비는 상술한 범위 내에서 조정해도 되고, 예를 들어 1.0000 초과 1.5000 이하, 1.0000 초과 1.3000 이하, 또는 1.0200 내지 1.2000이면 된다.
상기 원료 분말에 있어서의 칼슘의 물질량의 하한값은, 알루미늄의 물질량을 기준으로 하여, 예를 들어 0.0050 이상, 0.0100 이상, 0.0105 이상, 0.0108 이상, 0.0110 이상, 0.0130 이상, 또는 0.0150 이상이어도 된다. 칼슘의 물질량의 하한값이 상기 범위 내임으로써, 붉은 빛이 보다 우수한 발광을 실현할 수 있다. 상기 원료 분말에 있어서의 칼슘의 물질량의 상한값은, 알루미늄의 물질량을 기준으로 하여, 예를 들어 0.0280 이하, 0.0250 이하, 0.0240 이하, 또는 0.0220 이하이면 된다. 칼슘의 물질량의 상한값이 상기 범위 내임으로써, 발광 휘도를 보다 향상시킬 수 있다. 상기 원료 분말에 있어서의 칼슘의 물질량은 상술한 범위 내에서 조정해도 되고, 알루미늄의 물질량을 기준으로 하여, 예를 들어 0.0050 내지 0.0280이면 된다.
상기 원료 분말에 있어서의 유로퓸의 물질량의 하한값은, 알루미늄의 물질량을 기준으로 하여, 예를 들어 0.0550 이상, 0.0600 이상, 0.0650 이상, 또는 0.0700 이상이어도 된다. 유로퓸의 물질량의 하한값이 상기 범위 내임으로써, 붉은 빛이 보다 우수한 발광을 실현할 수 있다. 상기 원료 분말에 있어서의 유로퓸의 물질량의 상한값은, 알루미늄의 물질량을 기준으로 하여, 예를 들어 0.0880 이하, 0.0860 이하, 0.0850 이하, 또는 0.0830 이하여도 된다. 유로퓸의 물질량의 상한값이 상기 범위 내임으로써, 발광 휘도를 보다 향상시킬 수 있다. 상기 원료 분말에 있어서의 유로퓸의 물질량은 상술한 범위 내에서 조정해도 되고, 알루미늄의 물질량을 기준으로 하여, 예를 들어 0.0550 내지 0.0880이면 된다.
혼합 분말에 배합되는 CASN계 화합물로 구성되는 핵제는, CaAlSiN3과 동일한 결정 구조를 갖는 것이면 되고, 발광 중심 원소를 함유하는 것이어도 된다.
소성 공정에 있어서의 소성은, 예를 들어 소성의 대상이 되는 혼합 분말을 내열성의 덮개가 구비된 용기에 충전하고, 용기마다 가열하는 방법으로 행해도 된다. 내열성의 용기를 구성하는 소재로서는, 예를 들어 질화붕소, 텅스텐, 몰리브덴 및 탄탈 등을 들 수 있다. 가열에는, 전기로 등을 사용할 수 있다.
소성 공정은, CaAlSiN3과 동일한 결정 구조를 형성하고, 당해 결정 구조를 구성할 때의 조성의 변동을 저감하기 위해서, 소성 온도, 소성 시간, 소성 압력 및 소성 분위기 등의 조건을 조정하여 행한다.
소성 공정에 있어서의 소성 온도는, 공정을 통하여 일정한 것이 바람직하다. 소성 공정에 있어서의 소성 온도는, 예를 들어 1500℃ 이상, 또는 1550℃ 이상이면 된다. 상기 소성 온도의 하한값을 상기 범위 내로 함으로써, 얻어지는 소성물에 있어서의 조성의 변동을 보다 저감할 수 있다. 소성 공정에 있어서의 소성 온도는, 예를 들어 2000℃ 이하, 1980℃ 이하, 또는 1950℃ 이하여도 된다. 상기 소성 온도의 상한값을 상기 범위 내로 함으로써, 무기 화합물의 원료가 되는 각종 화합물의 휘발을 억제할 수 있고, 또한 형성되는 무기 화합물의 분해를 억제하고, 결정 구조가 깨지는 것을 억제할 수 있다. 소성 공정에 있어서의 소성 온도는 상술한 범위 내에서 조정할 수 있고, 예를 들어 1500 내지 2000℃, 또는 1550 내지 1950℃여도 된다.
소성 공정에 있어서의 소성 시간의 하한값은, 예를 들어 0.5시간 이상, 1.0시간 이상, 1.5시간 이상, 3.0시간 이상, 또는 4.0시간 이상이어도 된다. 상기 소성 시간의 하한값을 상기 범위 내로 함으로써, 원료가 되는 각종 화합물의 CaAlSiN3 결정상과 동일한 결정 구조를 갖는 소성물에 대한 변환을 보다 촉진할 수 있고, 형광체 분말의 제조에 있어서의 수율을 향상시킬 수 있다. 소성 공정에 있어서의 소성 시간의 상한값은, 예를 들어 30.0시간 이하, 20.0시간 이하, 10.0시간 이하, 또는 8.0시간 이하여도 된다. 상기 소성 시간의 상한값을 상기 범위 내로 함으로써, 소성물 중의 1차 입자의 과도한 결정 성장을 보다 억제할 수 있다. 소성 공정에 있어서의 소성 시간은 상술한 범위 내에서 조정할 수 있고, 예를 들어 0.5 내지 30.0시간, 1.5 내지 10.0시간, 또는 4.0 내지 8.0시간이어도 된다.
본 명세서에 있어서 소성 시간이란, 가열 대상물의 주위 환경의 온도가 소정의 온도에 도달하고 나서 당해 온도에서 유지되는 시간(유지 시간)을 의미한다.
소성 공정은, 대기압 하, 또는 가압 하에서 행해져도 된다. 소성 공정을 가압 환경 하에서 행하는 경우, 소성 공정의 소성 압력의 하한값은, 예를 들어 0.1MPaG 이상, 또는 0.2MPaG 이상이어도 된다. 상기 소성 압력의 하한값이 상기 범위 내임으로써, 상기 소성물을 구성하는 주 결정의 분해를 보다 억제할 수 있다. 소성 공정의 소성 압력의 상한값은, 예를 들어 1.0MPaG 이하, 또는 0.9MPaG 이하여도 된다. 상기 소성 압력의 상한값이 상기 범위 내임으로써, 상기 무기 화합물의 분해를 보다 억제할 수 있다. 소성 공정의 압력은 상술한 범위 내에서 조정할 수 있고, 예를 들어 0.1 내지 1.0MPaG, 또는 0.1 내지 0.9MPaG이면 된다.
본 명세서에 있어서의 압력은 게이지압을 의미한다.
소성 공정은, 희가스 및 불활성 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 희가스는, 예를 들어 아르곤 및 헬륨 등을 함유해도 되고, 아르곤을 함유해도 되고, 아르곤을 포함해도 된다. 불활성 가스는, 예를 들어 질소 등을 함유해도 되고, 질소를 포함해도 된다.
어닐 공정에서는, 상기 소성물을 상기 소성 공정에 있어서의 가열 처리의 온도보다도 낮은 온도에서 가열 처리함으로써 어닐 처리물을 얻는다.
어닐 공정에서의 가열 처리의 온도는, 예를 들어 1200℃ 이상, 1250℃ 이상, 또는 1300℃ 이상이어도 된다. 상기 가열 처리의 온도의 하한값이 상기 범위 내임으로써, 소성 공정이나 분쇄 공정에서 발생한 결정 결함을 저감할 수 있고, 보다 발광 효율이 높은 형광체 분말을 얻을 수 있다. 어닐 공정에서의 가열 처리의 온도는, 예를 들어 1450℃ 이하, 1400℃ 이하, 또는 1350℃ 이하여도 된다. 상기 가열 처리의 온도의 상한값이 상기 범위 내임으로써, 주상의 분해를 보다 억제하면서, 결정 결함을 충분히 저감할 수 있다. 어닐 공정에서의 가열 처리의 온도는 상술한 범위 내에서 조정할 수 있고, 예를 들어 1200 내지 1450℃, 또는 1250 내지 1350℃여도 된다.
어닐 공정에서의 가열 처리의 시간의 하한값은, 예를 들어 0.5시간 이상, 1.0시간 이상, 1.5시간 이상, 3.0시간 이상, 또는 4.0시간 이상이어도 된다. 어닐 공정에서의 가열 처리의 시간의 상한값은, 예를 들어 30.0시간 이하, 20.0시간 이하, 10.0시간 이하, 8.0시간 이하, 또는 5.0시간 이하여도 된다. 어닐 공정에서의 가열 처리의 시간은 상술한 범위 내에서 조정할 수 있고, 예를 들어 0.5 내지 30.0시간, 1.5 내지 10.0시간, 또는 4.0 내지 8.0시간이어도 된다.
어닐 공정은, 대기압 하, 또는 가압 하에서 행해져도 된다. 어닐 공정을 가압 환경 하에서 행하는 경우, 어닐 공정의 압력의 하한값은, 예를 들어 0.1MPaG 이상, 또는 0.2MPaG 이상이어도 된다. 상기 압력의 하한값이 상기 범위 내임으로써, 형광체 입자의 분해를 보다 억제할 수 있다. 어닐 공정의 압력의 상한값은, 예를 들어 1.0MPaG 이하, 또는 0.9MPaG 이하여도 된다. 상기 압력의 상한값이 상기 범위 내임으로써, 형성되는 형광체 입자의 분해를 보다 억제할 수 있다. 어닐 공정의 압력은 상술한 범위 내에서 조정할 수 있고, 예를 들어 0.1 내지 1.0MPaG, 또는 0.1 내지 0.9MPaG이면 된다.
어닐 공정은, 희가스 및 불활성 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다. 상기 희가스는, 예를 들어 아르곤 및 헬륨 등을 함유해도 되고, 아르곤을 함유해도 되고, 아르곤을 포함해도 된다. 불활성 가스는, 예를 들어 질소 등을 함유해도 되고, 질소를 포함해도 된다.
상술한 형광체 분말의 제조 방법은, 소성 공정 및 어닐 공정에 추가하여, 그 밖의 공정을 갖고 있어도 된다. 그 밖의 공정은, 예를 들어 해쇄 공정, 분급 공정 및 산 처리 공정 등을 들 수 있다.
해쇄 공정은, 예를 들어 소성 공정에서 얻어지는 소성물, 또는 어닐 공정에서 얻어지는 어닐 처리물이 괴상으로 얻어지는 경우가 있기 때문에, 이것을 해쇄하여, 입도를 조정하는 공정이다. 분쇄 공정에 있어서는, 유발 등을 사용해도 되고, 또한 일반적인 분쇄기 또는 해쇄기를 사용할 수도 있다. 분쇄기 및 해쇄기로서는, 예를 들어 볼 밀, 제트 밀 및 헨쉘 믹서 등을 들 수 있다. 소성물의 괴상물에 대해서는 비교적 강도가 높은 방법 등으로 해쇄해도 되지만, 어닐 처리물의 괴상물의 해쇄 시에는, 형광체 입자의 표면에 대한 흠집, 갈라짐 등의 발생을 억제하는 관점에서, 가혹하지 않은 조건에서 해쇄를 행하는 것이 바람직하다. 가혹하지 않은 조건에서의 해쇄로 하는 관점에서, 예를 들어 분쇄 공정은, 이온 교환수 등의 매체를 공존시킨 습식에 있어서의 볼 밀 분쇄로 행해지는 것이 바람직하다. 또한, 볼 밀에는 지르코니아 볼을 사용할 수 있다.
분급 공정은, 형광체 분말의 발광 휘도 등을 저하시키는 미립 부하를 제거하는 공정이면 된다. 형광체 분말에 요구되는 광학 특성의 요구 레벨이 높은 경우에는, 상술한 형광체 분말의 제조 방법은, 분급 공정을 갖는 것이 바람직하다. 분급 공정은, 예를 들어 디캔테이션법을 사용해도 된다. 분급 공정은, 처리 대상물(예를 들어, 해쇄 공정을 거친 형광체 분말)을 분산매 중에 투입하고, 분산액을 조제하여 교반한 후, 당해 분산액 중의 형광체 분말을 침전시켜, 상청을 제거함으로써 행한다. 상청 제거 후, 침전물을 여과 수집하고, 건조시킴으로써, 미립 부하가 제거된 형광체 분말을 얻을 수 있다. 분급 공정에서는, 상술한 분산액의 조제, 상청의 제거를 반복하여 행해도 된다. 분산매로서는, 예를 들어 헥사메타인산나트륨의 수용액 등을 들 수 있다.
산 처리 공정은, 형광체 분말을 산 처리함으로써, 발광에 기여하지 않는 불순물의 함유량을 저감하는 공정이면 된다. 산으로서는, 예를 들어 불화수소산, 황산, 인산, 염산 및 질산 등을 들 수 있다. 산은, 불화수소산, 황산, 인산, 염산 및 질산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함해도 되고, 혼산이면 되지만, 바람직하게는 염산이다. 산 처리 공정은, 형광체 분말을 상술한 산에 접촉시킴으로써 행한다. 구체적으로는, 상기 산을 포함하는 수용액 중에 상술한 형광체 분말을 투입하고, 분산액을 조제하여, 교반하면서 소정 시간 처리를 행한다.
산 처리 공정에서의 상기 교반 시간의 하한값은, 예를 들어 0.1시간 이상, 0.5시간 이상, 또는 1.0시간 이상이어도 된다. 상기 교반 시간의 상한값은, 예를 들어 6.0시간 이하, 3.0시간 이하, 또는 1.5시간 이하여도 된다. 또한, 산 처리 공정에 있어서, 상기 수용액을, 냉각, 가온, 또는 자비시킨 상태에서 산 처리를 행해도 되고, 이때의 수용액의 온도는, 예를 들어 20 내지 90℃, 또는 30 내지 80℃여도 된다. 산 처리의 후에, 형광체 분말을 물로 세정하여 산을 제거하고, 건조시켜도 된다. 건조 시의 온도는, 예를 들어 100 내지 120℃여도 된다. 건조 시의 시간은, 예를 들어 12시간 정도여도 된다.
상술한 형광체 분말은, 표시 장치 등의 발광 장치에 사용하는 형광체로서 적합하다. 발광 장치의 일 실시 형태는, 1차 광을 발하는 발광 소자와, 상기 1차 광의 일부를 흡수하여, 1차 광의 파장보다도 긴 파장을 갖는 2차 광을 발하는 파장 변환체를 구비하는 발광 장치이다.
1차 광을 발하는 발광 소자는, 예를 들어 InGaN 청색 LED 등이면 된다.
상기 파장 변환체는, 상술한 형광체 분말을 포함한다. 상기 파장 변환체는, 상술한 형광체 분말 이외에, 다른 형광체를 포함해도 된다. 다른 형광체로서는, 예를 들어 상술한 형광체 분말 이외의 적색 형광체, 황색 형광체, 황녹색 형광체 및 녹색 형광체 등을 포함해도 된다. 그 밖의 형광체는, 형광체 조성물을 사용하는 용도에 따라서 선택할 수 있고, 예를 들어 발광 장치에 요구되는 휘도, 색감 및 연색성 등에 따라서 선택하여 조합할 수 있다. 적색 형광체로서는, 예를 들어 종래의 CASN계 형광체 등을 들 수 있다. 녹색 내지 황색 형광체(녹색으로부터 황색의 파장 대역에 형광 파장을 갖는 형광체)로서는, 예를 들어 YAG 형광체, LuAG 형광체 등을 들 수 있다. 황색 형광체로서는, Ca-α-SiAlON 형광체 등, 녹색 형광체로서는 β-SiAlON 형광체 등을 들 수 있다.
상기 발광 소자 및 파장 변환체는, 밀봉 수지 등에 분산되어 있어도 된다. 밀봉 수지로서는, 그 자체가 무색인 것이 바람직하고, 가시광 파장에 대한 투과성이 우수한 것을 사용할 수 있다. 밀봉 수지는 일반적으로는, 투명하다고 인식되는 것을 사용할 수 있다. 상술한 바와 같은 수지로서는, 예를 들어 실리콘 수지 또는 아크릴 수지 등이면 된다.
또한, 디스플레이 등의 표시 장치에는, 정보 전달을 위해, 충분한 밝기를 나타낼 것이 요구된다. 그를 위해서는, 디스플레이로부터 발해지는 발광 성분이 인간의 비시감도가 높은 영역에 속하는 것이 바람직하다. 비시감도는, 일반적으로, 국제 조명 위원회(CIE)에 의한 표준 비시감도 곡선에 기초하여 결정된다. 이 표준 비시감도 곡선과의 겹침이 많은 발광 스펙트럼을 갖는 광일수록, 인간이 밝게 느끼게 된다. 표준 비시감도 곡선은 550nm 부근을 피크로 400 내지 700nm에 걸쳐서 넓어지는 정규 분포에 가까운 곡선을 그리고, 예를 들어 명소에서는 555nm 부근의 광을 인간은 가장 강하게 느낀다고 되어 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 일반적으로, SCASN 형광체의 발광 스펙트럼은, 표준 비시감도 곡선과 겹치는 영역을 갖는 점에서, SCASN 형광체는 적색 형광체로서 유용하다고 되어 있다. SCASN 형광체의 발광 스펙트럼은 일반적으로 600 내지 800nm에 걸치는 발광 스펙트럼을 갖는다. 여기서, 상술한 형광체 분말은, 조성식 중의 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 비율이 상술한 x 및 y의 범위를 만족시키는 특정한 것으로 되어 있음으로써, 발광 스펙트럼의 피크 위치가 단파장측으로 시프트되어 비시감도 곡선과의 겹침이 보다 크게 충분한 밝기도 나타내는 것으로 되어 있다. 또한 충분한 붉은 빛도 나타내는 점에서, 상술한 형광체 분말은, 밝기가 우수한 표시 소자를 제조하기 위하여 유용한 적색 형광체가 될 수 있다.
이상, 몇몇 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태에 전혀 한정되는 것은 아니다. 또한, 상술한 실시 형태에 대한 설명 내용은, 서로 적용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 참조하여 본 개시의 내용을 보다 상세하게 설명한다. 단, 본 개시는, 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
[핵제의 조제]
먼저, 용기에, 60.61g의 α형 질화규소(Si3N4, 우베코산 가부시키가이샤제, SN-E10 그레이드), 53.13g의 질화알루미늄(AlN, 가부시끼가이샤 도꾸야마제, E 그레이드) 및 13.68g의 산화 유로퓸(Eu2O3, 신에쯔 가가꾸 고교 가부시키가이샤제)을 넣고, 예비 혼합하였다.
이어서, 수분이 1질량ppm 이하, 산소 농도가 50ppm 이하로 조정된 질소 분위기로 유지한 글로브 박스 중에서, 상기 용기에, 5.76g의 질화칼슘(Ca3N2, Materion사제) 및 106.82g의 질화스트론튬(Sr3N2, 가부시키가이샤 고쥰도 가가꾸 겐뀨쇼제, 순도 2N)을 더 넣고, 건식 혼합하여, 혼합물을 얻었다.
글로브 박스 내에서, 240g의 상기 혼합물을, 텅스텐제의 덮개가 구비된 용기에 충전하였다. 이 덮개가 구비된 용기의 덮개를 닫은 후, 글로브 박스로부터 취출하여, 카본 히터를 구비하는 전기로 내에 배치하였다. 그 후, 전기로 내의 압력이 0.1PaG 이하가 될 때까지 충분히 진공 배기하였다.
진공 배기를 계속한 채, 전기로 내의 온도가 600℃가 될 때까지 승온하였다. 600℃에 도달한 후, 전기로 내에 질소 가스를 도입하고, 전기로 내의 압력이 0.9MPaG가 되도록 조정하였다. 그 후, 질소 가스의 분위기 하에서, 전기로 내의 온도가 1950℃가 될 때까지 승온하고, 1950℃에 도달하고 나서 8시간 걸쳐서 가열 처리하였다. 그 후, 가열을 종료하고, 실온까지 냉각하였다. 실온까지 냉각한 후, 용기로부터 적색의 괴상물을 회수하였다. 회수한 괴상물을 유발로 해쇄 및 체로 걸러, 평균 입경 16㎛의 핵 입자(핵제)를 조제하였다.
[형광체 분말의 제조]
용기에, 51.50g의 α형 질화규소(Si3N4, 우베코산 가부시키가이샤제, SN-E10 그레이드), 45.14g의 질화알루미늄(AlN, 가부시끼가이샤 도꾸야마제, E 그레이드), 15.50g의 산화 유로퓸(Eu2O3, 신에쯔 가가꾸 고교 가부시키가이샤제) 및 24.00g의 상술한 바와 같이 조제한 핵제를, 각각 칭량하여 취하고, 예비 혼합하였다.
이어서, 수분이 1질량ppm 이하, 산소 농도가 50ppm 이하로 조정된 질소 분위기로 유지한 글로브 박스 중에서, 상기 용기에, 0.27g의 질화칼슘(Ca3N2, Materion사제) 및 103.58g의 질화스트론튬(Sr3N2, 가부시키가이샤 고쥰도 가가꾸 겐뀨쇼제, 순도 2N)을 더 칭량하여 취하고, 건식 혼합하였다. 이에 의해 혼합 분말을 얻었다. 핵제와 원료 분말의 투입량의 관계(질량％) 및 원료 분말 중에 있어서의 각 원소의 투입량의 내역(mol비)을 표 1에 나타내었다.
글로브 박스 내에서, 240g의 상기 혼합 분말을, 텅스텐제의 덮개가 구비된 용기에 충전하였다. 이 덮개가 구비된 용기의 덮개를 닫은 후, 글로브 박스로부터 취출하고, 카본 히터를 구비하는 전기로 내에 배치하였다. 그 후, 전기로 내의 압력이 0.1PaG 이하가 될 때까지 충분히 진공 배기하였다.
진공 배기를 계속한 채, 전기로 내의 온도가 600℃가 될 때까지 승온하였다. 600℃에 도달한 후, 전기로 내에 질소 가스를 도입하고, 전기로 내의 압력이 0.9MPaG가 되도록 조정하였다. 그 후, 질소 가스의 분위기 하에서, 전기로 내의 온도가 1950℃가 될 때까지 승온하고, 1950℃에 도달하고 나서 8시간 걸쳐서 가열 처리하였다. 그 후, 가열을 종료하고, 실온까지 냉각시켰다. 실온까지 냉각한 후, 용기로부터 적색의 괴상물을 회수하였다. 회수한 괴상물을 해쇄하고, 체로 걸러, 입도를 조정하여 소성분을 얻었다.
얻어진 소성분을 텅스텐 용기에 충전하고, 카본 히터를 구비한 전기로 내에 빠르게 옮겨, 로 내의 압력이 0.1PaG 이하가 될 때까지 충분히 진공 배기하였다. 진공 배기를 계속한 채 가열을 개시하고, 온도가 600℃에 도달했을 즈음에, 로 내에 아르곤 가스를 도입하고, 로 내 분위기의 압력이 대기압이 되도록 조정하였다. 아르곤 가스의 도입을 개시한 후도 1350℃까지 승온을 계속하였다. 온도가 1350℃에 도달하고 나서 8시간 걸쳐서 가열 처리하였다. 그 후, 가열을 종료하고 실온까지 냉각하였다. 실온까지 냉각한 후, 용기로부터, 어닐 처리 후의 분체를 회수하였다. 회수한 분체는, 체를 통과시켜 입도를 조정하였다. 이와 같이 하여, 어닐분을 얻었다.
어닐분을, 실온 하에서, 2.0M의 염산에, 슬러리 농도가 25질량％가 되도록 투입하여 1시간 침지하였다. 이에 의해 산 처리를 행하였다. 산 처리 후, 염산 슬러리를 교반하면서 1시간 자비 처리하였다. 자비 처리 후의 슬러리를 실온까지 냉각하여 여과하고, 고형분으로부터 산 처리액을 분리하여, 산 처리물을 얻었다. 산 처리물을, 100 내지 120℃의 범위의 온도 설정을 한 건조기 내에 12시간 두고 건조시킴으로써 산 처리분을 얻었다.
산 처리분을 알루미나제 도가니에 충전하고, 대기 중, 승온 속도 10℃/분으로 승온하고, 400℃에서 3시간 가열 처리하였다. 가열 처리 후, 실온이 될 때까지 방치하고, 가열 처리 분말을 얻었다.
얻어진 가열 처리 분말에 대하여, X선 회절 장치(가부시키가이샤 리가쿠제, 상품명: UltimaIV)를 사용하여, CuKα선을 사용한 분말 X선 회절을 행하였다. 얻어진 X선 회절 패턴에는, CaAlSiN3 결정과 동일한 회절 패턴이 확인되고, 주 결정상이 CaAlSiN3 결정과 동일한 결정 구조를 갖는 것이 확인되었다. 당해 가열 처리 분말을 실시예 1의 형광체 분말로 하였다.
(실시예 2, 비교예 1 내지 4)
원료 분말 중에 있어서의 각 원소의 투입량의 내역(mol비)이 표 1에 기재한 것이 되도록 혼합비를 조정한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 형광체 분말을 조제하였다.
Figure pct00001
<형광체 분말의 평가>
상술한 바와 같이 하여 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4에서 얻어진 형광체 분말의 각각에 대해서, 후술하는 방법을 따라, 조성비, 형광의 발광 피크 파장 및 반값 폭, 그리고, 연색 지수 및 전 광속의 측정을 행하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[조성비]
형광체 분말을 가압 산 분해시켜, 시료 용액을 조제하고, 이것을 대상으로 하여 ICP 발광 분광 분석 장치를 사용한 정량 분석을 행함으로써, 형광체 분말을 구성하는 원소의 조성비를 결정하였다.
[형광의 발광 피크 파장 및 반값 폭]
형광체 분말의 형광 스펙트럼은, 로다민 B와 부표준 광원에 의해 보정을 행한 분광 형광 광도계(가부시키가이샤 히타치 하이테크놀러지즈제, 상품명: F-7000)를 사용하여 측정하였다. 측정에는, 광도계에 부속의 고체 시료 홀더를 사용하고, 여기 파장: 455nm에 대한 형광 스펙트럼을 측정하였다. 얻어진 형광 스펙트럼으로부터, 발광 스펙트럼의 피크 파장 및 반값 폭을 결정하였다.
[연색 지수 및 전 광속]
형광체 분말의 연색성 및 전 광속은, LuAG 형광체와 함께 실리콘 수지에 배합하고, 백색 LED를 조제하고, 이것을 평가 샘플로서 평가하였다.
먼저, 형광체 분말과 LuAG 황색 형광체(파장 455nm의 여기광을 받았을 때의 발광 피크 파장이 535nm)를 실리콘 수지에 배합하고 탈포 및 혼련함으로써 혼련물을 얻었다. 얻어진 혼련물을, 피크 파장 450nm의 청색 LED 소자를 접합한 표면 실장 타입의 패키지에, 포팅하고, 열 경화시킴으로써 백색 LED를 조제하였다. 여기서, 형광체 분말과 YAG 형광체의 배합량비는, 통전 발광 시에 백색 LED의 색도 좌표(x, y)가 (0.460, 0.411)이 되도록 조정하였다.
얻어진 백색 LED를, 통전 발광시켰을 때의 특수 연색 지수 R9와 전 광속을, 전 광속 측정 장치(오츠카 덴시 가부시키가이샤제, 직경 500mm의 적분 반구와 분광 광도계(MCPD-9800)를 조합한 장치)를 사용하여 측정하였다.
Figure pct00002
본 개시에 의하면, 충분한 붉은 빛을 갖는 형광을 발하면서, 우수한 밝기를 나타내는 것이 가능한 형광체 분말, 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 개시에 의하면 또한, 상술한 바와 같은 형광체 분말을 사용하여, 우수한 연색성을 발휘할 수 있는 발광 장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 주 결정상이 CaAlSiN3과 동일한 결정 구조를 갖고,
    일반식: (Sr1-x-y, Cax, Euy)AlSi(N, O)3[일반식에 있어서, x 및 y는, 0.0100≤x≤0.0300 및 0.0500≤y≤0.0900을 만족시킨다]으로 표시되는 형광체 입자를 포함하는, 형광체 분말.
  2. 제1항에 있어서, 파장 455nm의 광을 조사했을 때의 발광 피크 파장이 635nm 이상인, 형광체 분말.
  3. 1차 광을 발하는 발광 소자와, 상기 1차 광의 일부를 흡수하여, 1차 광의 파장보다도 긴 파장을 갖는 2차 광을 발하는 파장 변환체를 구비하는 발광 장치이며,
    상기 파장 변환체가, 제1항 또는 제2항에 기재된 형광체 분말을 포함하는, 발광 장치.
  4. 스트론튬원, 칼슘원, 알루미늄원, 규소원, 질소원 및 유로퓸원을 포함하는 원료 분말과, CASN계 화합물로 구성되는 핵제를 포함하는 혼합 분말을 가열 처리함으로써 소성물을 얻는 소성 공정과,
    상기 소성물을 상기 소성 공정에 있어서의 가열 처리의 온도보다도 낮은 온도에서 가열 처리함으로써 어닐 처리물을 얻는 어닐 공정을 갖고,
    상기 원료 분말에 있어서,
    알루미늄의 물질량에 대한, 스트론튬, 칼슘 및 유로퓸의 합계의 물질량의 비가 1.0000을 초과하고,
    알루미늄의 물질량을 기준으로 하여, 칼슘의 물질량이 0.0050 이상이고, 또한, 유로퓸의 물질량이 0.0880 이하인,
    형광체 분말의 제조 방법.
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