JP2023166643A - 蛍光体、及び発光装置 - Google Patents
蛍光体、及び発光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023166643A JP2023166643A JP2020172404A JP2020172404A JP2023166643A JP 2023166643 A JP2023166643 A JP 2023166643A JP 2020172404 A JP2020172404 A JP 2020172404A JP 2020172404 A JP2020172404 A JP 2020172404A JP 2023166643 A JP2023166643 A JP 2023166643A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphor
- less
- range
- peak
- crystal
- 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.)
- Pending
Links
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 135
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 title description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 7
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 73
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 9
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 11
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 description 32
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 29
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 26
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 20
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 17
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 3
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- -1 strontium nitride Chemical class 0.000 description 3
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010199 LiAl Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003564 SiAlON Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000010724 Wisteria floribunda Nutrition 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910016655 EuF 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010082 LiAlH Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000995 Spectralon Polymers 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003705 background correction Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- CUPFNGOKRMWUOO-UHFFFAOYSA-N hydron;difluoride Chemical compound F.F CUPFNGOKRMWUOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N lithium nitride Chemical compound [Li]N([Li])[Li] IDBFBDSKYCUNPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/64—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
【課題】光学特性に優れた蛍光体を提供する。【解決手段】本発明の蛍光体は、SrLiAl3N4で示される結晶、又はSrLiAl3N4で示される結晶と同一の結晶構造を有する無機結晶にEuが賦活剤として固溶された無機化合物を含有する蛍光体であって、Cu-Kα線を用いて測定した当該蛍光体のX線回折パターンにおいて、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI0とし、回折角2θが25.5°以上27.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI1としたとき、I0、I1が、0.055≦I1/I0≦0.125を満たすように構成される。【選択図】なし
Description
本発明は、蛍光体、及び発光装置に関する。
これまでSrLiAl3N4:Eu蛍光体(SLAN蛍光体)について様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、原料混合物を焼成、熱処理してなるSLAN蛍光体が記載されている(特許文献1の段落0065等)。
しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献1に記載のSLAN蛍光体において、光学特性の点で改善の余地があることが判明した。
本発明者は、SrLiAl3N4で示される結晶、又はSrLiAl3N4で示される結晶と同一の結晶構造を有する無機結晶にEuが賦活剤として固溶された無機化合物を含有する蛍光体、いわゆるSLAN蛍光体において鋭意研究したところ、SLAN蛍光体のX線回折分析パターンにおいて、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度I0と、回折角2θが25.5°以上27.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度I1とのピーク強度比(I1/I0)を指標とすることで光学特性を安定的に評価でき、さらに指標I1/I0を所定範囲内とすることによって、SLAN蛍光体の内部量子効率や外部量子効率等の光学特性を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明によれば、
SrLiAl3N4で示される結晶、又はSrLiAl3N4で示される結晶と同一の結晶構造を有する無機結晶にEuが賦活剤として固溶された無機化合物を含有する蛍光体であって、
Cu-Kα線を用いて測定した当該蛍光体のX線回折パターンにおいて、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI0とし、回折角2θが25.5°以上27.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI1としたとき、
I0、I1が、0.055≦I1/I0≦0.125を満たす、蛍光体が提供される。
SrLiAl3N4で示される結晶、又はSrLiAl3N4で示される結晶と同一の結晶構造を有する無機結晶にEuが賦活剤として固溶された無機化合物を含有する蛍光体であって、
Cu-Kα線を用いて測定した当該蛍光体のX線回折パターンにおいて、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI0とし、回折角2θが25.5°以上27.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI1としたとき、
I0、I1が、0.055≦I1/I0≦0.125を満たす、蛍光体が提供される。
また本発明によれば、
上記の蛍光体を含む、発光装置が提供される。
上記の蛍光体を含む、発光装置が提供される。
本発明によれば、光学特性に優れた蛍光体、及びそれを用いた発光装置が提供される。
本実施形態の蛍光体を概説する。
本実施形態の蛍光体は、SrLiAl3N4で示される結晶、又はSrLiAl3N4で示される結晶と同一の結晶構造を有する無機結晶にEuが賦活剤として固溶された無機化合物を含有する蛍光体である。この蛍光体は、Cu-Kα線を用いて測定したX線回折パターンにおいて、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI0とし、回折角2θが25.5°以上27.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI1としたとき、I0、I1が、0.055≦I1/I0≦0.125を満たすように構成される。
本発明者の知見によれば、SLAN蛍光体のX線回折分析パターンにおいて、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度I0と、回折角2θが25.5°以上27.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度I1とのピーク強度比(I1/I0)を指標とし、指標I1/I0を上記下限以上かつ上記上限以下の所定範囲内とすることによって、SLAN蛍光体の内部量子効率や外部量子効率等の光学特性を向上できることが見出された。
本実施形態によれば、光学特性に優れた蛍光体を実現できる。
以下、本実施形態の蛍光体を詳述する。
本実施形態の蛍光体は、SrLiAl3N4で示される結晶、又はSrLiAl3N4で示される結晶と同一の結晶構造を有する無機結晶にEuが賦活剤として固溶された無機化合物を含有するSLAN蛍光体である。Euは、結晶中のSrに置換される賦活物質である。
本明細書中、「SrLiAl3N4で示される結晶と同一の結晶構造」とは、特許6335884号で定義されるKLi3GeO4ホスト格子構造を有することを意味する。
KLi3GeO4構造は、空間群P-1の三斜晶系結晶構造を有する。
KLi3GeO4構造で結晶化するものとして、化学量論組成M1-x-y-zZzB3DN4-nOn:ESx,REyを有する化合物が挙げられる。
ここで、Mは、Ca、Sr及びBaから成る群より選択され、
Zは、一価のNa、K及びRbから成る群より選択され、
Bは、三価のAl及びGaから成る群より選択され、
Dは、一価のLi及びCuから成る群より選択され、
ESは、二価のEuであり、
REは、三価のCe、Pr、Sm、Gd、Tb及びDyから成る群より選択され、
0<x≦0.2;0≦y≦0.2;0<x+y≦0.4;y/x<0.1;
0≦z<1;
0≦n≦0.1;である。
KLi3GeO4構造型の具体例の一つは、Sr1-x[LiAl3]N4:Euxが挙げられる。
ただし、Sr1-x[LiAl3]N4:Eux中、Nの一部がOに置換されてもよく、Alの一部がLiに置換されてもよく、Euの一部がCeに置換されてもよい。
KLi3GeO4構造は、空間群P-1の三斜晶系結晶構造を有する。
KLi3GeO4構造で結晶化するものとして、化学量論組成M1-x-y-zZzB3DN4-nOn:ESx,REyを有する化合物が挙げられる。
ここで、Mは、Ca、Sr及びBaから成る群より選択され、
Zは、一価のNa、K及びRbから成る群より選択され、
Bは、三価のAl及びGaから成る群より選択され、
Dは、一価のLi及びCuから成る群より選択され、
ESは、二価のEuであり、
REは、三価のCe、Pr、Sm、Gd、Tb及びDyから成る群より選択され、
0<x≦0.2;0≦y≦0.2;0<x+y≦0.4;y/x<0.1;
0≦z<1;
0≦n≦0.1;である。
KLi3GeO4構造型の具体例の一つは、Sr1-x[LiAl3]N4:Euxが挙げられる。
ただし、Sr1-x[LiAl3]N4:Eux中、Nの一部がOに置換されてもよく、Alの一部がLiに置換されてもよく、Euの一部がCeに置換されてもよい。
蛍光体は、表面が被覆部で被覆された蛍光体粒子を含むように構成されてもよい。
被覆部は、蛍光体を含む粒子(蛍光体粒子)の最表面の少なくとも一部を構成する。
被覆部は、フッ素元素及びアルミニウム元素を含有するフッ素含有化合物を含むように構成されてもよい。被覆部に含まれるフッ素含有化合物は、例えば、フッ素元素及びアルミニウム元素を含有する単一の化合物や、フッ素元素とアルミニウム元素とが直接に共有結合した化合物を含み、好ましくは、AlF3を含む。
被覆部は、フッ素元素及びアルミニウム元素を含有するフッ素含有化合物を含むように構成されてもよい。被覆部に含まれるフッ素含有化合物は、例えば、フッ素元素及びアルミニウム元素を含有する単一の化合物や、フッ素元素とアルミニウム元素とが直接に共有結合した化合物を含み、好ましくは、AlF3を含む。
フッ素含有化合物を含む被覆部が蛍光体粒子の最表面の少なくとも一部を構成することにより、粒子を構成する蛍光体の耐湿性を向上させることができる。なお、蛍光体の耐湿性をより一層向上させる観点から、被覆部がAlF3を含むことがより好ましい。
被覆部の態様は特に制限されない。被覆部の態様として、例えば、粒子状のフッ素含有化合物が蛍光体を含む粒子の表面に多数分布(散在)している態様や、フッ素含有化合物が蛍光体を含む粒子の表面を連続的に被覆する態様が挙げられる。被覆部は、粒子表面の一部又は全体を覆うように構成してもよい。
本実施形態において、Cu-Kα線を用いて測定した蛍光体のX線回折パターンにおいて、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI0とし、回折角2θが25.5°以上27.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI1とし、回折角2θが14.0°以上15.0°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI2とする。
本実施形態の蛍光体は、I0、I1が、0.055≦I1/I0≦0.125を満たすように構成される。
I1/I0の上限は、0.125以下であり、好ましくは0.12以下、より好ましくは0.11以下である。これにより、内部量子効率及び外部量子効率を向上できる。
一方、I1/I0の下限は、0.055以上、好ましくは0.06以上、より好ましくは0.065以上である。これにより、吸収率、内部量子効率及び外部量子効率を向上できる。
一方、I1/I0の下限は、0.055以上、好ましくは0.06以上、より好ましくは0.065以上である。これにより、吸収率、内部量子効率及び外部量子効率を向上できる。
また、本実施形態の蛍光体は、I1、I2が、1≦I1/I2≦2を満たすように構成されてもよい。
I1/I2の上限は、例えば、2以下であり、好ましくは1.9以下、より好ましくは1.7以下である。これにより、内部量子効率及び外部量子効率を向上できる。
一方、I1/I2の下限は、例えば、1以上、好ましくは1.05以上、より好ましくは1.15以上である。これにより、吸収率、内部量子効率及び外部量子効率を向上できる。
一方、I1/I2の下限は、例えば、1以上、好ましくは1.05以上、より好ましくは1.15以上である。これにより、吸収率、内部量子効率及び外部量子効率を向上できる。
ここで、最大強度I0に対応するピークは、主相であるSrLiAl3N4(SLAN)に帰属される。最大強度I1に対応するピークは、SrF2に帰属される。最大強度I2に対応するピークは、AlF3に帰属される。
本実施形態では、例えば、蛍光体中に含まれる各成分の種類や配合量、蛍光体の調製方法等を適切に選択することにより、上記I1/I0及びI1/I2を制御することが可能である。これらの中でも、例えば、蛍光体の製造において、フッ素元素を含むフラックスを使用すること、そのフラックス濃度を適正に制御すること、酸処理の有無、酸処理における硝酸等の酸種や撹拌時間を適切に制御すること等が、上記I1/I0及びI1/I2を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。
詳細なメカニズムは定かではないが、フラックス等フッ素含有化合物からフッ素元素が供給されることで、SrF2やAlF3が生成すると考えられる。SrF2は、除去され難いが、適当な酸を選択し、かつ適度に強い洗浄条件を採用した酸処理を施すことにより除去することが可能である。
蛍光体を波長455nmの青色光で励起したときの発光スペクトルにおいて、ピーク波長が、例えば640nm以上670nm以下の範囲にあり、その半値幅が、例えば、45nm以上60nm以下の範囲にあるように構成されてもよい。半値幅の上限は、例えば、60nm以下であり、好ましくは57nm以下、より好ましくは55nm以下である。一方、半値幅の下限は、例えば、45nm以上、好ましくは47nm以上、より好ましくは50nm以上である。このような特性を蛍光体が備えることにより、優れた演色性や色再現性が期待できる。
蛍光体を波長455nmの青色光を照射したときの吸収率が、例えば、70%以上、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上である。これにより、蛍光体の発光効率を高められる。
蛍光体を波長455nmの青色光で励起した場合、CIE-xy色度図におけるx値が、例えば、0.68≦x≦0.735を満たすように構成されてもよい。このような特性を蛍光体が備えることにより、優れた演色性や色再現性が期待できる。x値の下限は、例えば、0.68以上、好ましくは0.69以上、より好ましくは0.70以上である。これにより、色純度の良い赤色発光をさらに期待できる。x値の上限は、例えば、0.735以下、好ましくは0.720以下、より好ましくは0.715以下である。x値を上記上限値以下とすることにより、明るさ指標(視感度)を考慮した輝度(光束)が低下することを抑制できる。
粉体状の蛍光体について、レーザー回折散乱法を用いて測定した体積頻度粒度分布において、累積値が50%となる粒子径をD50、累積値が10%となる粒子径をD10、累積値が90%となる粒子径をD90とする。
D50は、例えば、1μm以上30μm以下、好ましくは3μm以上25μm以下、より好ましくは5μm以上20μm以下である。上記の範囲内とすることで、発光特性のバランスを図ることができる。
((D90-D10)/D50)の下限は、例えば、1以上、好ましくは1.2以上、より好ましくは1.5以上である。一方、((D90-D10)/D50)の上限は、5以下、好ましくは4以下、より好ましくは3以下である。上記の範囲内とすることで、発光特性のバランスを図ることができる。
本実施形態の蛍光体粒子の製造方法について説明する。
蛍光体粒子の製造方法の一例は、蛍光体の組成を構成する各元素を含む原料を混合し原料混合粉末を得る混合工程と、原料混合粉末を焼成して焼成物を得る焼成工程と、焼成物を粉砕する粉砕工程と、粉砕物を酸処理する酸処理工程と、酸処理後における焼成物をフッ化水素を含む溶液に接触させるフッ素処理工程と、を含む。
以下、各工程について詳述する。
以下、各工程について詳述する。
(混合工程)
混合工程では、蛍光体の組成を構成する各元素を含む原料混合物と、フラックスとしてLiF等のフッ素元素含有化合物とを混合して混合物を得る。例えば、目的とする蛍光体粒子が得られるように秤量した各原料を混合して粉末状の混合物を得てもよい。
混合工程では、蛍光体の組成を構成する各元素を含む原料混合物と、フラックスとしてLiF等のフッ素元素含有化合物とを混合して混合物を得る。例えば、目的とする蛍光体粒子が得られるように秤量した各原料を混合して粉末状の混合物を得てもよい。
原料を混合する方法は、特に限定されないが、例えば、乳鉢、ボールミル、V型混合機、遊星ミル等の混合装置を用いて十分に混合する方法がある。
なお、空気中の水分や酸素と激しく反応する窒化ストロンチウム、窒化リチウム等は、内部が不活性雰囲気で置換されたグローブボックス内や混合装置を用いて取り扱うことが適切である。
なお、空気中の水分や酸素と激しく反応する窒化ストロンチウム、窒化リチウム等は、内部が不活性雰囲気で置換されたグローブボックス内や混合装置を用いて取り扱うことが適切である。
混合工程において、Alの仕込み量をモル比で3としたときのSrの仕込み量がモル比で1.1以上であることが好ましい。Srの仕込み量をモル比で1.1以上とすることにより、焼成工程中のSrの揮発等により蛍光体中のSrが不足することが抑制され、Srの欠陥が生じにくくなり、結晶性が良好に保たれる。この結果、狭帯域の蛍光スペクトルが得られ、発光強度を高めることができると推測される。また、混合工程において、Alの仕込み量をモル比で3としたときのSrの仕込み量がモル比で1.2以下であることが好ましい。Srの仕込み量をモル比で1.2以下とすることにより、Srを含む異相の増加を抑制し、酸処理工程により異相の除去が容易になり、発光強度を高めることができる。同様の理由で、Liの仕込み量も、量論組成比よりも多い組成比で仕込むことが好ましい。
混合工程において用いられる各原料は、蛍光体の組成に含まれる金属元素の金属単体及び当該金属元素を含む金属化合物からなる群より選ばれる1種以上を含むことができる。金属化合物としては、窒化物、水素化物、フッ化物、酸化物、炭酸塩、塩化物等が挙げられる。このうち、蛍光体の発光強度を向上させる観点から、窒化物が好ましく用いられる。具体的には、Srを含む金属化合物として、Sr3N2、SrN2、SrN等が挙げられる。Liを含む金属化合物として、Li3N、LiN3等が挙げられる。Euを含む金属化合物としては、Eu2O3、EuN、EuF3が挙げられる。Alを含む金属化合物としては、AlN、AlH3、AlF3、LiAlH4等が挙げられる。
混合工程において、フラックスの添加量の下限は、フラックスと原料混合物との合計100質量%に対して、例えば、1.5質量%以上、好ましくは2質量%以上、より好ましくは4質量%以上である。一方、フラックスの添加量の上限は、フラックスと原料混合物との合計100質量%に対して、例えば、10質量%以下でもよく、好ましくは5質量%以下でもよい。
フラックスとして、LiF単独で使用してもよいが、他のフラックスと併用して使用してもよい。
フラックスとして、LiF単独で使用してもよいが、他のフラックスと併用して使用してもよい。
(焼成工程)
焼成工程では、上述した混合物を焼成する。例えば焼成容器の内部に充填した混合物を焼成してもよい。
焼成工程では、上述した混合物を焼成する。例えば焼成容器の内部に充填した混合物を焼成してもよい。
焼成容器は、気密性を高められる構造を備えていることが好ましい。焼成容器は、高温の雰囲気ガス下において安定で、原料の混合体及びその反応生成物と反応しにくい材質で構成されることが好ましく、例えば、窒化ホウ素製、カーボン製の容器や、モリブデンやタンタルやタングステン等の高融点金属製の容器を使用することが好ましい。
[焼成温度]
焼成工程における焼成温度の下限は、900℃以上が好ましく、1000℃以上がより好ましく、1100℃以上がさらに好ましい。一方、焼成温度の上限は、1500℃以下が好ましく、1400℃以下がより好ましく、1300℃以下がさらに好ましい。焼成温度を上記範囲とすることにより、焼成工程終了後の未反応原料を少なくでき、また主結晶相の分解を抑制することができる。
焼成工程における焼成温度の下限は、900℃以上が好ましく、1000℃以上がより好ましく、1100℃以上がさらに好ましい。一方、焼成温度の上限は、1500℃以下が好ましく、1400℃以下がより好ましく、1300℃以下がさらに好ましい。焼成温度を上記範囲とすることにより、焼成工程終了後の未反応原料を少なくでき、また主結晶相の分解を抑制することができる。
[焼成雰囲気ガスの種類]
焼成工程における焼成雰囲気ガスの種類としては、例えば元素としての窒素を含むガスを好ましく用いることができる。具体的には、窒素及び/又はアンモニアを挙げることができ、特に窒素が好ましい。また同様に、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスも好ましく用いることができる。なお焼成雰囲気ガスは1種類のガスで構成されていても、複数の種類のガスの混合ガスであっても構わない。
焼成工程における焼成雰囲気ガスの種類としては、例えば元素としての窒素を含むガスを好ましく用いることができる。具体的には、窒素及び/又はアンモニアを挙げることができ、特に窒素が好ましい。また同様に、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスも好ましく用いることができる。なお焼成雰囲気ガスは1種類のガスで構成されていても、複数の種類のガスの混合ガスであっても構わない。
[焼成雰囲気ガスの圧力]
焼成雰囲気ガスの圧力は、焼成温度に応じて選択されるが、通常0.1MPa・G以上10MPa・G以下の範囲の加圧状態である。焼成雰囲気ガスの圧力が高いほど、蛍光体の分解温度は高くなるが、工業的生産性を考慮すると0.5MPa・G以上1MPa・G以下とすることが好ましい。
焼成雰囲気ガスの圧力は、焼成温度に応じて選択されるが、通常0.1MPa・G以上10MPa・G以下の範囲の加圧状態である。焼成雰囲気ガスの圧力が高いほど、蛍光体の分解温度は高くなるが、工業的生産性を考慮すると0.5MPa・G以上1MPa・G以下とすることが好ましい。
[焼成時間]
焼成工程における焼成時間は、未反応物が多く存在したり、蛍光体の粒子が成長不足であったり、或いは生産性の低下という不都合が生じない時間範囲が選択される。焼成時間の下限は、0.5時間以上が好ましく、1時間以上がより好ましく、2時間以上がさらに好ましい。また、焼成時間の上限は、48時間以下が好ましく、36時間以下がより好ましく、24時間以下がさらに好ましい。
焼成工程における焼成時間は、未反応物が多く存在したり、蛍光体の粒子が成長不足であったり、或いは生産性の低下という不都合が生じない時間範囲が選択される。焼成時間の下限は、0.5時間以上が好ましく、1時間以上がより好ましく、2時間以上がさらに好ましい。また、焼成時間の上限は、48時間以下が好ましく、36時間以下がより好ましく、24時間以下がさらに好ましい。
(粉砕工程)
粉砕工程では、焼成工程後の原料混合物(焼成物)を、粉砕して粉砕物を得る。
粉砕工程では、焼成工程後の原料混合物(焼成物)を、粉砕して粉砕物を得る。
焼成工程により得られる焼成物の状態は、原料配合や焼成条件によって、粉体状、塊状と様々である。解砕・粉砕工程及び/又は分級操作工程によって、焼成物を、所定のサイズの粉末状にできる。
上述の解砕・粉砕工程では、その処理に由来する不純物の混入を防ぐため、焼成物と接触する機器の部材が、窒化ケイ素、アルミナ、サイアロンといったセラミックス製であることが好ましい。
なお、粉砕物の平均粒子径は、蛍光体粒子の平均粒子径D50が1μm以上30μm以下となるように調整されてもよい。平均粒子径の上限は、例えば、30μm以下であり、好ましくは25μm以下、より好ましくは20μm以下である。一方、平均粒子径の下限は、例えば、1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上である。これによって、蛍光体粒子は、励起光の吸収効率及び発光効率に優れたものとなるため、LED用等に好適に用いることができる。
(酸処理工程)
酸処理工程では、粉砕物に対して、酸とアルコールと含む混合液を用いて酸処理する。
酸処理は、酸とアルコールと含む混合液中に粉砕物に加えてもよく、アルコール中の粉砕物に酸を加えてもよい。酸処理中、混合液を静置してもよいが、適当な条件で撹拌してもよい。
また、酸処理後、必要に応じて、アルコールを用いてデカンテーション(固液分離処理)を施してもよい。デカンテーションは、1回又は2回以上行ってもよい。これにより、粉砕物中から酸を洗浄除去できる。
その後、粉砕物を、ろ過、乾燥する。
酸処理工程では、粉砕物に対して、酸とアルコールと含む混合液を用いて酸処理する。
酸処理は、酸とアルコールと含む混合液中に粉砕物に加えてもよく、アルコール中の粉砕物に酸を加えてもよい。酸処理中、混合液を静置してもよいが、適当な条件で撹拌してもよい。
また、酸処理後、必要に応じて、アルコールを用いてデカンテーション(固液分離処理)を施してもよい。デカンテーションは、1回又は2回以上行ってもよい。これにより、粉砕物中から酸を洗浄除去できる。
その後、粉砕物を、ろ過、乾燥する。
酸は、例えば、無機酸を使用してもよい。その具体例としては、硝酸、塩酸、硫酸、及びリン酸等が挙げられる。無機酸の中でも、硝酸又は塩酸の少なくとも一方を含むことが好ましい。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
混合液は、水溶媒を含んでもよい。水の含有量は1.5質量%~20質量%、好ましくは12質量%~17質量%である。これによって異相の除去が容易になり、発光強度を高めることができるので好ましい。
アルコールとしては、例えば、脂肪族アルコール、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール等が用いられる。
混合液中の酸の濃度が、例えば、0.1質量%~5質量%、好ましくは0.5質量%~3質量%となるようにアルコールと酸とを混合してもよい。
酸処理によって、原料に含まれる不純物元素、焼成容器に由来する不純物元素、焼成工程で生じた異相、粉砕工程にて混入した不純物元素を溶解除去できる。すなわち、酸処理は、異物等を洗浄できる。これにより、蛍光体の内部量子効率を向上できる。
酸処理の一例として、酸とアルコールとを含む混合液に、例えば0.5時間以上5時間以下程度、粉砕物を分散・浸漬させてもよい。
(フッ素処理工程)
フッ素処理では、酸処理工程後における粉砕物等の酸処理物に、フッ素処理を施す。
フッ素処理では、酸処理工程後における粉砕物等の酸処理物に、フッ素処理を施す。
フッ素処理には、フッ化水素(HF)を含む溶液として、フッ化水素を含む水溶液、いわゆるフッ化水素酸(フッ酸)が好ましく用いられる。
フッ化水素を含む溶液中のフッ化水素の濃度の下限は、例えば、1質量%以上、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上である。一方、上記フッ化水素の濃度の上限は、例えば、60%質量以下、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。
フッ化水素の濃度を上記下限値以上とすることにより、蛍光体を含む粒子の最表面の少なくとも一部に(NH4)3AlF6を含む被覆部を形成することができる。一方、フッ化水素の濃度を上記上限値以下とすることにより、粒子とフッ化水素との反応が激しくなり過ぎることを抑制することができる。
フッ化水素の濃度を上記下限値以上とすることにより、蛍光体を含む粒子の最表面の少なくとも一部に(NH4)3AlF6を含む被覆部を形成することができる。一方、フッ化水素の濃度を上記上限値以下とすることにより、粒子とフッ化水素との反応が激しくなり過ぎることを抑制することができる。
フッ素処理において、液相処理する方法が採用でき、例えば、フッ化水素を含む溶液中に粉砕物を加えてもよく、粉砕物にフッ化水素を含む溶液を加えてもよい。液相処理は、気相処理する方法と比べて、生産性を高められる。
粉砕物と溶液とを含む混合液を、所定時間静置してもよいが、公知の手段で撹拌してもよい。
粉砕物とフッ化水素を含む溶液との混合は、スターラー等の撹拌手段により行うことができる。
混合時間の下限は、5分以上が好ましく、10分以上がより好ましく、15分以上がさらに好ましい。一方、上記の混合時間の上限は、30分以下が好ましく、25分以下がより好ましく、20分以下がさらに好ましい。混合時間を上記範囲とすることにより、蛍光体を含む粒子の最表面の少なくとも一部に(NH4)3AlF6を含む被覆部を安定的に形成することができる。
粉砕物とフッ化水素を含む溶液との混合は、スターラー等の撹拌手段により行うことができる。
混合時間の下限は、5分以上が好ましく、10分以上がより好ましく、15分以上がさらに好ましい。一方、上記の混合時間の上限は、30分以下が好ましく、25分以下がより好ましく、20分以下がさらに好ましい。混合時間を上記範囲とすることにより、蛍光体を含む粒子の最表面の少なくとも一部に(NH4)3AlF6を含む被覆部を安定的に形成することができる。
本実施形態において、酸処理工程における酸及び溶媒の種類、酸の濃度、フッ素処理工程における、HF濃度、フッ素処理の時間、フッ素処理後に行う加熱処理工程における加熱温度及び加熱時間等を適切に調整することにより、蛍光体を含む粒子の表面を被覆する被覆部を形成できる。
(加熱処理工程)
加熱処理では、フッ素処理後の粉砕物を加熱する。
加熱処理では、フッ素処理後の粉砕物を加熱する。
フッ素処理により得られる結果物が被覆部として(NH4)3AlF6を含む場合、加熱処理工程を実施することにより、(NH4)3AlF6の一部又は全部を、AlF3に変更できる。
加熱処理工程における加熱温度の下限は、220℃以上が好ましく、250℃以上がより好ましい。一方、上記加熱温度の上限は、380℃以下が好ましく、350℃以下がより好ましく、330℃以下がさらに好ましい。
加熱温度を上記下限以上とすることにより、下記反応式(1)を進行させることにより、(NH4)3AlF6をAlF3に変えることができる。
(NH4)3AlF6→AlF3+3NH3+3HF・・・(1)
(NH4)3AlF6→AlF3+3NH3+3HF・・・(1)
一方、加熱温度を上記上限以下とすることにより、蛍光体の結晶構造を良好に維持し、発光強度を高めることができる。
加熱時間の下限は、1時間以上が好ましく、1.5時間以上がより好ましく、2時間以上がさらに好ましい。一方、加熱時間の上限は、6時間以下が好ましく、5.5時間以下がより好ましく、5時間以下がさらに好ましい。加熱時間を上記範囲とすることにより、(NH4)3AlF6を耐湿性がより高いAlF3に確実に変えることができる。
なお、加熱処理工程は大気中あるいは窒素雰囲気下で実施することが好ましい。これによれば、加熱雰囲気の物質自身が上記の反応式(1)を阻害することなく、目的の物質を生成することができる。
以下、本実施形態に係る発光装置について説明する。
本実施形態に係る発光装置は、上記蛍光体と発光素子とを有する。
本実施形態に係る発光装置は、上記蛍光体と発光素子とを有する。
発光素子として、紫外LED、青色LED、蛍光ランプの単体又はこれらの組み合わせを用いることができる。発光素子は、250nm以上550nm以下の波長の光を発するものが望ましく、なかでも420nm以上500nm以下の青色LED発光素子が好ましい。
蛍光体粒子として、蛍光体粒子の他に、他の発光色を持つ蛍光体粒子を併用してもよい。
他の発光色の蛍光体粒子として、青色発光蛍光体粒子、緑色発光蛍光体粒子、黄色発光蛍光体粒子、橙色発光蛍光体粒子、赤色蛍光体があり、例えば、Ca3Sc2Si3O12:Ce、CaSc2O4:Ce、β-SiAlON:Eu、Y3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、(Sr、Ca、Ba)2SiO4:Eu、La3Si6N11:Ce、α-SiAlON:Eu、Sr2Si5N8:Eu等が挙げられる。
他の発光色の蛍光体粒子として、青色発光蛍光体粒子、緑色発光蛍光体粒子、黄色発光蛍光体粒子、橙色発光蛍光体粒子、赤色蛍光体があり、例えば、Ca3Sc2Si3O12:Ce、CaSc2O4:Ce、β-SiAlON:Eu、Y3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、(Sr、Ca、Ba)2SiO4:Eu、La3Si6N11:Ce、α-SiAlON:Eu、Sr2Si5N8:Eu等が挙げられる。
他の蛍光体粒子は、特に限定されるものではなく、発光装置に要求される輝度や演色性等に応じて適宜選択可能である。蛍光体粒子と他の発光色の蛍光体粒子とを混在させることにより、昼白色や電球色等の様々な色温度の白色を実現することができる。
発光装置の具体例として、例えば、照明装置、バックライト装置、画像表示装置、信号装置等が挙げられる。
発光装置は、蛍光体粒子を備えることにより、高い発光強度を実現しつつ、信頼性を高めることができる。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
<蛍光体の製造>
(実施例1)
[混合工程]
大気中で、AlN(トクヤマ社製)、Eu2O3(信越化学工業社製)及びLiF(富士フィルム和光純薬製)を秤量、混合したのち、目開き150μmのナイロン篩で凝集を解砕し、プレ混合物を得た。
プレ混合物を、水分1ppm以下、酸素1ppm以下とした不活性雰囲気を保持しているグローブボックス中に移動させた。その後、一般式:M1 aM2 bM3 cAl3N4-dOd(ただし、M1=Sr、M2=Li、M3=Eu)において、化学量論比(a=1、b=1)でaの値が15%過剰、bの値が20%過剰になるように、Sr3N2(太平洋セメント社製)及びLi3N(Materion社製)を秤量後、追加配合して混合後、目開き150μmのナイロン篩で凝集を解砕して蛍光体の原料混合物を得た。SrおよびLiは焼成中に飛散しやすいため、理論値より多めに配合した。
ここで、Alのモル比を3としたときのSrの仕込み量をモル比で1.15とするとともに、Euの仕込み量をモル比で0.01とした。原料混合物とフラックスの合計量100質量%に対して、4.5質量%のLiFを添加した。
(実施例1)
[混合工程]
大気中で、AlN(トクヤマ社製)、Eu2O3(信越化学工業社製)及びLiF(富士フィルム和光純薬製)を秤量、混合したのち、目開き150μmのナイロン篩で凝集を解砕し、プレ混合物を得た。
プレ混合物を、水分1ppm以下、酸素1ppm以下とした不活性雰囲気を保持しているグローブボックス中に移動させた。その後、一般式:M1 aM2 bM3 cAl3N4-dOd(ただし、M1=Sr、M2=Li、M3=Eu)において、化学量論比(a=1、b=1)でaの値が15%過剰、bの値が20%過剰になるように、Sr3N2(太平洋セメント社製)及びLi3N(Materion社製)を秤量後、追加配合して混合後、目開き150μmのナイロン篩で凝集を解砕して蛍光体の原料混合物を得た。SrおよびLiは焼成中に飛散しやすいため、理論値より多めに配合した。
ここで、Alのモル比を3としたときのSrの仕込み量をモル比で1.15とするとともに、Euの仕込み量をモル比で0.01とした。原料混合物とフラックスの合計量100質量%に対して、4.5質量%のLiFを添加した。
[焼成工程]
次いで、得られた原料混合物を蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(デンカ株式会社製)に充填した。
次いで、原料混合物を充填した容器をグローブボックスから取り出した後、グラファイト断熱材を備えたカーボンヒーター付きの電気炉(富士電波工業社製)にセットし、焼成工程を実施した。
焼成工程の開始にあっては、電気炉内を真空状態まで一旦脱ガスしたのち、室温から0.8MPa・Gの加圧窒素雰囲気下で焼成を開始した。電気炉内の温度が1100℃に到達後は、8時間温度を保ちながら焼成を続け、その後室温まで冷却した。
次いで、得られた原料混合物を蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(デンカ株式会社製)に充填した。
次いで、原料混合物を充填した容器をグローブボックスから取り出した後、グラファイト断熱材を備えたカーボンヒーター付きの電気炉(富士電波工業社製)にセットし、焼成工程を実施した。
焼成工程の開始にあっては、電気炉内を真空状態まで一旦脱ガスしたのち、室温から0.8MPa・Gの加圧窒素雰囲気下で焼成を開始した。電気炉内の温度が1100℃に到達後は、8時間温度を保ちながら焼成を続け、その後室温まで冷却した。
[粉砕工程]
得られた焼成物は乳鉢で粉砕後、目開き75μmのナイロン篩で分級し、回収した。
得られた焼成物は乳鉢で粉砕後、目開き75μmのナイロン篩で分級し、回収した。
[酸処理工程]
メタノール(純度99%)(国産化学社製)に硝酸(HNO3濃度60%)(和光純薬社製)及び蒸留水を加え、HNO3濃度が0.23mol/Lの硝酸溶液を調製し、調製した硝酸溶液中に得られた焼成物の粉体を加えて1時間撹拌して酸処理を施し、その後、分級し、蛍光体粉末を得た。
メタノール(純度99%)(国産化学社製)に硝酸(HNO3濃度60%)(和光純薬社製)及び蒸留水を加え、HNO3濃度が0.23mol/Lの硝酸溶液を調製し、調製した硝酸溶液中に得られた焼成物の粉体を加えて1時間撹拌して酸処理を施し、その後、分級し、蛍光体粉末を得た。
[フッ素処理工程]
フッ化水素(HF)を蒸留水に混合し、HF濃度が10.7mol/Lのフッ酸を調製し、調製したフッ酸中に蛍光体粉末を加え、15分間撹拌することによりフッ素処理を実施した。
フッ素処理工程の後、メタノールによるデカンテーションで溶液が中性になるまで洗浄し、濾過による固液分離を行った後、固形分を乾燥し、それを目開き45μmの篩を全通させることで、凝集物を解砕し、蛍光体粒子を得た。
フッ化水素(HF)を蒸留水に混合し、HF濃度が10.7mol/Lのフッ酸を調製し、調製したフッ酸中に蛍光体粉末を加え、15分間撹拌することによりフッ素処理を実施した。
フッ素処理工程の後、メタノールによるデカンテーションで溶液が中性になるまで洗浄し、濾過による固液分離を行った後、固形分を乾燥し、それを目開き45μmの篩を全通させることで、凝集物を解砕し、蛍光体粒子を得た。
[加熱処理工程]
フッ素処理後における蛍光体粒子を、大気雰囲気下で300℃、4時間の加熱処理を施し、実施例1の蛍光体粒子を得た。
フッ素処理後における蛍光体粒子を、大気雰囲気下で300℃、4時間の加熱処理を施し、実施例1の蛍光体粒子を得た。
(実施例2)
上記[酸処理工程]において、撹拌時間を3時間に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の蛍光体粒子を得た。
上記[酸処理工程]において、撹拌時間を3時間に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2の蛍光体粒子を得た。
(実施例3)
上記[混合工程]において、LiFの添加量を10質量%に変更した以外は、実施例2と同様にして、実施例3の蛍光体粒子を得た。
上記[混合工程]において、LiFの添加量を10質量%に変更した以外は、実施例2と同様にして、実施例3の蛍光体粒子を得た。
(比較例1)
上記[混合工程]において、LiFを添加しなかった(LiFの添加量を0質量%)以外は、実施例2と同様にして、比較例1の蛍光体粒子を得た。
上記[混合工程]において、LiFを添加しなかった(LiFの添加量を0質量%)以外は、実施例2と同様にして、比較例1の蛍光体粒子を得た。
(比較例2)
上記[混合工程]において、LiFの添加量を1質量%に変更した以外は、実施例2と同様にして、比較例2の蛍光体粒子を得た。
上記[混合工程]において、LiFの添加量を1質量%に変更した以外は、実施例2と同様にして、比較例2の蛍光体粒子を得た。
(比較例3)
上記[酸処理工程]を行わなかった以外は、実施例2と同様にして、比較例3の蛍光体粒子を得た。
上記[酸処理工程]を行わなかった以外は、実施例2と同様にして、比較例3の蛍光体粒子を得た。
得られた蛍光体粒子について、以下の評価を実施した。
<X線回折法による分析>
得られた蛍光体粒子、AlF3、SrF2、及びSrLiAl3N4(SLAN)について、X線回折装置(株式会社リガク製UltimaIV)を用い、Cu-Kα線を用いて、下記の測定条件でX線回折パターンを測定した。X線回折パターンを図1に示す。
(測定条件)
X線源:Cu-Kα線(λ=1.54184Å)、
出力設定:40kV・40mA
光学系:集中法
検出器:半導体検出器
測定時光学条件:発散スリット=2/3°
散乱スリット=8mm
受光スリット=開放
回折ピークの位置=2θ(回折角)
測定範囲:2θ=20°~70°
スキャン速度:2度(2θ)/sec,連続スキャン
走査軸:2θ/θ
試料調製:粉末状の蛍光体粒子をサンプルホルダーに載せた。
ピーク強度はバックグラウンド補正を行って得た値とした。
得られた蛍光体粒子、AlF3、SrF2、及びSrLiAl3N4(SLAN)について、X線回折装置(株式会社リガク製UltimaIV)を用い、Cu-Kα線を用いて、下記の測定条件でX線回折パターンを測定した。X線回折パターンを図1に示す。
(測定条件)
X線源:Cu-Kα線(λ=1.54184Å)、
出力設定:40kV・40mA
光学系:集中法
検出器:半導体検出器
測定時光学条件:発散スリット=2/3°
散乱スリット=8mm
受光スリット=開放
回折ピークの位置=2θ(回折角)
測定範囲:2θ=20°~70°
スキャン速度:2度(2θ)/sec,連続スキャン
走査軸:2θ/θ
試料調製:粉末状の蛍光体粒子をサンプルホルダーに載せた。
ピーク強度はバックグラウンド補正を行って得た値とした。
回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI0とし、2θが25.5°以上27.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI1とし、及び2θが14.0°以上15.0°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI2とし、I0の値を100として規格化した。
実施例1~5及び比較例1~3の蛍光体粒子において、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲にSLANに帰属するピーク、2θが25.5°以上27.5°以下の範囲にSrF2に帰属するピーク、及び2θが14.0°以上15.0°以下の範囲にAlF3に帰属するピークが、それぞれ確認された。
実施例1~5及び比較例1~3の蛍光体粒子において、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲にSLANに帰属するピーク、2θが25.5°以上27.5°以下の範囲にSrF2に帰属するピーク、及び2θが14.0°以上15.0°以下の範囲にAlF3に帰属するピークが、それぞれ確認された。
また、得られたX線回折パターンから蛍光体粒子の結晶構造を確認した。実施例1~5の蛍光体粒子は、いずれも、SrLiAl3N4で表される結晶相の組成を有する蛍光体であることを確認した。
<XPSによる表面分析>
得られた実施例1~5蛍光体粒子について、XPSによる表面分析を実施した。
実施例1~5の蛍光体粒子の最表面において、AlとFとが存在し、AlとFとが共有結合していることが確認された。
XPSによる表面分析結果と、上記のX線回折法による分析により、次のことが示された。
実施例1~5の蛍光体粒子の最表面の少なくとも一部をAlF3で被覆した表面被覆蛍光体粒子であった。
得られた実施例1~5蛍光体粒子について、XPSによる表面分析を実施した。
実施例1~5の蛍光体粒子の最表面において、AlとFとが存在し、AlとFとが共有結合していることが確認された。
XPSによる表面分析結果と、上記のX線回折法による分析により、次のことが示された。
実施例1~5の蛍光体粒子の最表面の少なくとも一部をAlF3で被覆した表面被覆蛍光体粒子であった。
また、得られた実施例1~5蛍光体粒子について、SEM断面観察を行った、蛍光体粒子の最表面に単層の被覆層が形成されることが確認された。
<光学特性>
(吸収率、内部量子効率、外部量子効率、ピーク波長、半値幅、色度x,y)
積分球(φ60mm)の側面開口部(φ10mm)に反射率が99%の標準反射板(Labsphere社製、スペクトラロン)をセットした。この積分球に、発光光源としてのXeランプから455nmの波長に分光した単色光を光ファイバーにより導入し、反射光のスペクトルを分光光度計(大塚電子社製、MCPD-7000)により測定した。その際、450~465nmの波長範囲のスペクトルから励起光フォトン数(Qex)を算出した。次に、凹型のセルに表面が平滑になるように、得られた蛍光体粒子を充填したものを積分球の開口部にセットし、波長455nmの単色光を照射し、励起の反射光及び蛍光スペクトルを分光光度計により測定した。
得られたスペクトルデータから励起反射光フォトン数(Qref)及び蛍光フォトン数(Qem)を算出した。励起反射光フォトン数は、励起光フォトン数と同じ波長範囲で、蛍光フォトン数は、465~800nmの範囲で算出した。
得られた三種類のフォトン数から、下記の式に基づいて、455nm光吸収率、内部量子効率、及び外部量子効率を求めた。
455nm光吸収率(%)=((Qex-Qref)/Qex)×100
内部量子効率=Qem/(Qex-Qref)×100
外部量子効率(%)=(Qem/Qex)×100
また、この測定で得られた蛍光スペクトルからピーク波長、半値幅、色度x値及び色度y値を求めた。
なお、色度はJIS Z 8724(色の測定方法-光源色-)に準じた方法で、JIS Z 8701に規定されるXYZ表色系における算出法により、色度座標(x、y)を算出した。但し、色度座標算出に用いる波長範囲は550~780nmとした。
(吸収率、内部量子効率、外部量子効率、ピーク波長、半値幅、色度x,y)
積分球(φ60mm)の側面開口部(φ10mm)に反射率が99%の標準反射板(Labsphere社製、スペクトラロン)をセットした。この積分球に、発光光源としてのXeランプから455nmの波長に分光した単色光を光ファイバーにより導入し、反射光のスペクトルを分光光度計(大塚電子社製、MCPD-7000)により測定した。その際、450~465nmの波長範囲のスペクトルから励起光フォトン数(Qex)を算出した。次に、凹型のセルに表面が平滑になるように、得られた蛍光体粒子を充填したものを積分球の開口部にセットし、波長455nmの単色光を照射し、励起の反射光及び蛍光スペクトルを分光光度計により測定した。
得られたスペクトルデータから励起反射光フォトン数(Qref)及び蛍光フォトン数(Qem)を算出した。励起反射光フォトン数は、励起光フォトン数と同じ波長範囲で、蛍光フォトン数は、465~800nmの範囲で算出した。
得られた三種類のフォトン数から、下記の式に基づいて、455nm光吸収率、内部量子効率、及び外部量子効率を求めた。
455nm光吸収率(%)=((Qex-Qref)/Qex)×100
内部量子効率=Qem/(Qex-Qref)×100
外部量子効率(%)=(Qem/Qex)×100
また、この測定で得られた蛍光スペクトルからピーク波長、半値幅、色度x値及び色度y値を求めた。
なお、色度はJIS Z 8724(色の測定方法-光源色-)に準じた方法で、JIS Z 8701に規定されるXYZ表色系における算出法により、色度座標(x、y)を算出した。但し、色度座標算出に用いる波長範囲は550~780nmとした。
<粒度分布>
蛍光体粒子の粒子径分布を、レーザー回折・散乱法の粒子径分布測定装置(ベックマン・コールター社製、LC13 320)で測定した。測定溶媒にはエタノールを使用した。分散剤としてエタノールに少量の蛍光体粉末を投入し、ホーン式の超音波ホモジナイザー(出力300W、ホーン径26mm)で分散処理を行い、粒子径分布を測定した。得られた体積頻度粒度分布曲線から、10体積%径(D10)、50体積%径(D50)、90体積%径(D90)を求め、得られた値から粒子径分布のスパン値((D90-D10)/D50)を求めた。
実施例1~3の蛍光体は、比較例1~3の蛍光体と比べて内部量子効率及び外部量子効率が高く、光学特性に優れる結果を示した。
Claims (10)
- SrLiAl3N4で示される結晶、又はSrLiAl3N4で示される結晶と同一の結晶構造を有する無機結晶にEuが賦活剤として固溶された無機化合物を含有する蛍光体であって、
Cu-Kα線を用いて測定した当該蛍光体のX線回折パターンにおいて、回折角2θが36.5°以上38.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI0とし、回折角2θが25.5°以上27.5°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI1としたとき、
I0、I1が、0.055≦I1/I0≦0.125を満たす、蛍光体。 - 請求項1に記載の蛍光体であって、
Cu-Kα線を用いて測定した当該蛍光体のX線回折パターンにおいて、回折角2θが14.0°以上15.0°以下の範囲内にあるピークの最大強度をI2としたとき、
I1、I2が、1≦I1/I2≦2を満たす、蛍光体。 - 請求項1又は2に記載の蛍光体であって、
粒子状の前記無機化合物の表面が被覆部で被覆された蛍光体粒子を含む、蛍光体。 - 請求項3に記載の蛍光体であって、
前記被覆部がAlF3を含む、蛍光体。 - 請求項1~4のいずれか一項に記載の蛍光体であって、
波長455nmの青色光で励起した場合、ピーク波長が640nm以上670nm以下の範囲にあり、半値幅が45nm以上60nm以下である、蛍光体。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の蛍光体であって、
455nmの青色光における吸収率が70%以上である、蛍光体。 - 請求項1~6のいずれか一項に記載の蛍光体であって、
前記蛍光体は、粒子状であり、
レーザー回折散乱法で測定される体積頻度粒度分布において、累積値が50%となる粒子径をD50としたとき、
D50が、1μm以上30μm以下である、蛍光体。 - 請求項7に記載の蛍光体であって、
レーザー回折散乱法で測定される体積頻度粒度分布において、累積値が10%となる粒子径をD10、累積値が90%となる粒子径をD90としたとき、
(D90-D10)/D50が、1以上5以下である、蛍光体。 - 請求項1~8のいずれか一項に記載の蛍光体であって、
波長455nmの青色光で励起したとき、発光色の色純度がCIE-xy色度図において、x値が0.68≦x≦0.735を満たす、蛍光体。 - 請求項1~9のいずれか一項に記載の蛍光体を含む、発光装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020172404A JP2023166643A (ja) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 蛍光体、及び発光装置 |
PCT/JP2021/037387 WO2022080262A1 (ja) | 2020-10-13 | 2021-10-08 | 蛍光体、及び発光装置 |
TW110137809A TW202227594A (zh) | 2020-10-13 | 2021-10-12 | 螢光體、以及發光裝置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020172404A JP2023166643A (ja) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 蛍光体、及び発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023166643A true JP2023166643A (ja) | 2023-11-22 |
Family
ID=81208151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020172404A Pending JP2023166643A (ja) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 蛍光体、及び発光装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023166643A (ja) |
TW (1) | TW202227594A (ja) |
WO (1) | WO2022080262A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7311867B1 (ja) * | 2022-01-20 | 2023-07-20 | 三菱ケミカル株式会社 | 蛍光体 |
KR102599818B1 (ko) * | 2022-01-20 | 2023-11-08 | 미쯔비시 케미컬 주식회사 | 형광체, 발광 장치, 조명 장치, 화상 표시 장치 및 차량용 표시등 |
KR102599819B1 (ko) * | 2022-01-20 | 2023-11-08 | 미쯔비시 케미컬 주식회사 | 형광체, 발광 장치, 조명 장치, 화상 표시 장치 및 차량용 표시등 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105400513A (zh) * | 2015-07-21 | 2016-03-16 | 杭州萤鹤光电材料有限公司 | 一种红色荧光粉及其制备方法 |
JP6291675B2 (ja) * | 2015-11-11 | 2018-03-14 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物蛍光体の製造方法、窒化物蛍光体及び発光装置 |
JP6443417B2 (ja) * | 2016-02-29 | 2018-12-26 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物蛍光体の製造方法、窒化物蛍光体及び発光装置 |
JP6418208B2 (ja) * | 2016-08-24 | 2018-11-07 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物蛍光体及び発光装置 |
JP6575500B2 (ja) * | 2016-12-15 | 2019-09-18 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物蛍光体の製造方法 |
JP6720944B2 (ja) * | 2017-08-31 | 2020-07-08 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物蛍光体の製造方法、窒化物蛍光体及び発光装置 |
WO2019188377A1 (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-03 | デンカ株式会社 | 蛍光体、その製造方法及び発光装置 |
CN113677775A (zh) * | 2019-04-09 | 2021-11-19 | 电化株式会社 | 表面被覆荧光体粒子、表面被覆荧光体粒子的制造方法及发光装置 |
CN113785030B (zh) * | 2019-04-09 | 2024-02-23 | 电化株式会社 | 表面被覆荧光体粒子、表面被覆荧光体粒子的制造方法以及发光装置 |
CN113891926A (zh) * | 2019-05-31 | 2022-01-04 | 电化株式会社 | 表面被覆荧光体粒子和发光装置 |
WO2021015004A1 (ja) * | 2019-07-22 | 2021-01-28 | デンカ株式会社 | 蛍光体粒子の製造方法 |
-
2020
- 2020-10-13 JP JP2020172404A patent/JP2023166643A/ja active Pending
-
2021
- 2021-10-08 WO PCT/JP2021/037387 patent/WO2022080262A1/ja active Application Filing
- 2021-10-12 TW TW110137809A patent/TW202227594A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202227594A (zh) | 2022-07-16 |
WO2022080262A1 (ja) | 2022-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3921545B2 (ja) | 蛍光体とその製造方法 | |
TWI404792B (zh) | A phosphor and a method for manufacturing the same, and a light-emitting device using the same | |
KR101320290B1 (ko) | 형광체, 그 제조방법 및 광원 | |
WO2016186057A1 (ja) | 蛍光体、その製造方法、照明器具および画像表示装置 | |
WO2022080262A1 (ja) | 蛍光体、及び発光装置 | |
WO2022080265A1 (ja) | 蛍光体、及び発光装置 | |
WO2006101096A1 (ja) | 蛍光体とその製造方法および発光器具 | |
WO2022080263A1 (ja) | 蛍光体、蛍光体の製造方法、及び発光装置 | |
EP3297046B1 (en) | Light-emitting instrument and image display device | |
WO2021015004A1 (ja) | 蛍光体粒子の製造方法 | |
JP2007262417A (ja) | 蛍光体 | |
JP7498171B2 (ja) | 表面被覆蛍光体粒子、及び発光装置 | |
JP2012046625A (ja) | 蛍光体の製造方法 | |
JP2016216711A (ja) | 蛍光体、その製造方法、照明器具および画像表示装置 | |
JP7507149B2 (ja) | 表面被覆蛍光体粒子、表面被覆蛍光体粒子の製造方法および発光装置 | |
JP3975451B2 (ja) | 蛍光体を用いた照明器具および画像表示装置 | |
JP7507150B2 (ja) | 表面被覆蛍光体粒子、表面被覆蛍光体粒子の製造方法および発光装置 | |
JP5187817B2 (ja) | 蛍光体と発光器具 | |
JP6940778B2 (ja) | 窒化物蛍光体の製造方法 | |
JP7453377B2 (ja) | 蛍光体、波長変換体、及び発光装置 | |
US20230323199A1 (en) | Method for manufacturing phosphor powder, phosphor powder, and light emitting device |