CN112739796B - 荧光体和发光装置 - Google Patents

荧光体和发光装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112739796B
CN112739796B CN201980059046.1A CN201980059046A CN112739796B CN 112739796 B CN112739796 B CN 112739796B CN 201980059046 A CN201980059046 A CN 201980059046A CN 112739796 B CN112739796 B CN 112739796B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphor
less
light
measured
particle diameter
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.)
Active
Application number
CN201980059046.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112739796A (zh
Inventor
杉田和也
武田雄介
小林庆太
梶山亮尚
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.)
Denka Co Ltd
Original Assignee
Denka Co Ltd
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 Denka Co Ltd filed Critical Denka Co Ltd
Publication of CN112739796A publication Critical patent/CN112739796A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112739796B publication Critical patent/CN112739796B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77348—Silicon Aluminium Nitrides or Silicon Aluminium Oxynitrides
    • 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
    • H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • 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
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/7734—Aluminates
    • 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
    • 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
    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
    • H01L33/502—Wavelength conversion materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

一种荧光体，是主晶相具有与CaAlSiN3相同的晶体结构的由通式MAlSiN3：Eu(M为选自Sr、Mg、Ca、Ba中的1种以上的元素)表示的荧光体，满足如下的条件：使用用激光衍射散射法测定的粒径分布中的以体积频率为基准的d10、d50、d90(单位分别为[μm])而表示的跨距值即(d90－d10)/d50的值为1.70以下，d50为10.0μm以下。(其中，所述用激光衍射散射法测定的粒径分布中的以体积频率为基准的d10、d50、d90是使用如下液体的测定值：将测定的荧光体0.5g投入混合有六偏磷酸钠0.05wt％的离子交换水溶液100ml中，使用振荡频率19.5±1kHz、芯片尺寸20φ、振幅为32±2μm的超声波均化器并将芯片配置在液体的中央部，对其进行3分钟分散处理而成的液体。)。

Description

荧光体和发光装置
技术领域
本发明涉及荧光体和使用上述荧光体的发光装置。更详细而言，涉及可以很好地用于LED(也称为发光二极管)或LD(也称为激光二极管)的亮度高的红色荧光体和使用上述红色荧光体的发光装置。
背景技术
白色LED是通过半导体发光元件与荧光体的组合来发出伪白光的设备，作为其代表例，已知有蓝色LED与YAG黄色荧光体的组合。但是，该方式的白色LED虽然作为其色度坐标值进入白色区域，但是由于红色发光成分不足，所以存在如下问题：在照明用途方面显色性低，在如液晶背光的图像显示装置方面颜色再现性差。因此，为了补充不足的红色发光成分，在专利文献1中提出了与YAG荧光体一起并用发出红色光的氮化物或氮氧化物荧光体。
作为发出红色光的氮化物荧光体，已知有以具有与CaAlSiN3(一般也记载为CASN)相同的晶体结构的无机化合物为母晶，用例如Eu2+等光学活性的元素对其进行活化而得的物质。在专利文献2中记载了用Eu2+活化CASN的母晶而制成荧光体的物质(即Eu活化CASN荧光体)以高亮度发光。Eu活化CASN荧光体的发光色即使在红色区域也包含许多更长的波长侧的光谱成分，因此能够实现高且深的显色性。
进而在专利文献2中记载了如下内容：进一步用Sr取代上述CaAlSiN3的Ca的一部分而得到也记为(Sr、Ca)AlSiN3的母晶(一般也记载为SCASN)，将该母晶用Eu2+活化而得到荧光体(即Eu活化SCASN荧光体)。与Eu活化CASN荧光体相比，该Eu活化SCASN荧光体的光峰值波长向短波长侧移动，可见度高的区域的光谱成分增加，因此有望作为高亮度白色LED用的红色荧光体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－071726号公报
专利文献2：国际公开第2005/052087号
发明内容
现在，正在发展用于液晶显示器的LED的小型化。用于小型化LED即Mini LED、Micro LED的荧光体的粒子的尺寸成为数百nm至数μm左右。通过粒径变小，可以防止颜色不均、色移，但是如果粒径过小，则光的散射变强，激发光的吸收率降低。另外，粉碎时大量产生的过小的粒子由于因粉碎而产生的缺陷多、包含许多吸收光的缺陷，所以存在内量子效率降低的问题。
因此，本发明的主要目的在于提供一种荧光体，其是d50为10μm以下的小粒径，同时粒径比较均匀，且能够维持高内量子效率和高光吸收率。
本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果发现，通过制成规定了后述的跨距值的上限值和d50的范围的荧光体可解决上述问题，从而完成了本发明。即，本发明规定如下。
(1)一种荧光体，是主晶相具有与CaAlSiN3相同的晶体结构的由通式MAlSiN3：Eu(M为选自Sr、Mg、Ca、Ba中的1种以上的元素)表示的荧光体，
满足如下的条件：使用用激光衍射散射法测定的粒径分布中的以体积频率为基准的d10、d50、d90(单位分别为[μm])而表示的跨距值即(d90－d10)/d50的值为1.70以下，d50为10.0μm以下。
(其中，上述用激光衍射散射法测定的粒径分布中的以体积频率为基准的d10、d50、d90是使用如下液体的测定值：将测定的荧光体0.5g投入混合有六偏磷酸钠0.05wt％的离子交换水溶液100ml中，使用振荡频率19.5±1kHz、芯片尺寸20φ、振幅为32±2μm的超声波均化器并将芯片配置在液体的中央部，对其进行3分钟分散处理而成的液体。)
(2)根据(1)所述的荧光体，其中，由所述d50与由根据BET法测定的比表面积算出的平均粒径d1表示的d50/d1的值为21.0以下。
(3)根据(1)或(2)所述的荧光体，其中，含氧率为2.70质量％以下。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的荧光体，其中，700nm的光吸收率为5.5％以下。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的荧光体，其中，用激光衍射散射法测定的粒径分布中的体积基准的累积100％的粒径d100为24.0μm以下。
(6)一种发光装置，具有包含(1)～(5)中任一项所述的荧光体的LED或荧光体片或荧光体板。
根据本发明，能够提供一种荧光体，其为小粒径，同时粒径比较均匀，且还维持高内量子效率和对于激发光的高的光吸收率。
具体实施方式
以下，使用具体的实施方式来说明本发明，但是本发明的范围不限于特定的实施方式。
(荧光体的组成)
本发明的荧光体的主晶相具有与CaAlSiN3相同的晶体结构，由通式MAlSiN3：Eu(M为选自Sr、Mg、Ca、Ba中的1种以上的元素)表示。作为一个例子，有由通式(Ca、Eu)SiAlN3(即CaSiAlN3：Eu)表示的荧光体。该荧光体通过(Si、Al)－N4正四面体键合而构成，且Ca元素位于其间隙。该组成通过Ca元素的占有率、Si/Al比、N/O比的参数的组合来保持电中性。作为与该通式近似的代表荧光体，有Ca位点占有率为100％，且成为Si/Al＝1、O/N＝0的CaAlSiN3。CaAlSiN3的Ca2+的一部分被作为发光中心起作用的Eu2+取代时成为红色发光荧光体。另外，作为另一荧光体，有Ca位点占有率为5～60％，且Sr取代Ca而固溶的成为Si/Al＝1、O/N＝0的(Ca1-x、Srx)AlSiN3。(Ca1-x、Srx)AlSiN3的Ca2+的一部分被作为发光中心起作用的Eu2+取代时成为红色发光荧光体。
对于本发明的荧光体，荧光体的主晶相是否为与CaAlSiN3晶体相同的晶体结构可以通过粉末X射线衍射来确认。晶体结构与CaAlSiN3不同时，发光色成为非红色、或亮度大大降低，因此不优选。因此，本发明的荧光体优选为尽量不混入上述主晶相以外的晶相(也称为异相)的单相，但是只要对荧光体特性没有大的影响，也可以包含异相。
(粒径分布、跨距值)
本发明的荧光体使用用激光衍射散射法测定的粒径分布中的以体积频率为基准的、各自累计达到10％的值即d10、累计达到50％的值即d50、累计达到90％的值即d90(单位分别为[μm])而表示的跨距值即(d90－d10)/d50的值为1.70以下。上述跨距值是成为表示粒径分布扩大的宽幅的指标的值，如果跨距值超过本发明中规定的上限值、具体而言1.70，则粒径的偏差变大，荧光体对于激发光的吸收效率降低。另外，如果跨距值大则d10相对于d50变小，超微粒的比例变大，在进行LED化时光因超微粒而被散射、反射，光在LED内循环直到光发射到LED外为止，光因反射器、树脂等而衰减(变成热等)，LED整体的亮度容易降低。这在混合荧光体与树脂而制成的荧光体片中也是同样的倾向。向荧光体片照射蓝色的激发光，测定从相反侧出来的激发光的透射光和荧光，如果将出来的荧光与照射的激发光的比例进行比较，则跨距值大，即包含许多超微粒的荧光体的荧光相对于激发光的比例降低。应予说明，在本说明书中“超微粒”是指粒径为0.2μm以下的粒子。
(粒径d50)
如果荧光体的d50(一般也将d50称为中位径)变得过大，具体而言超过10.0μm，则应用了荧光体的LED的发光色变得容易产生色度的偏差。因此，本发明的荧光体的d50的范围为10.0μm以下，更优选为7.5μm以下。
(粒径d90和d100)
如果d90过大，具体而言超过9.0μm，则应用了荧光体的LED的发光色可能产生色度的偏差。因此，本实施方式的荧光的d90优选为9.0μm以下。
另外，本实施方式的荧光体如果用激光衍射散射法测定的粒径分布中的以体积频率为基准的累积100％的粒径d100(单位为[μm])过大，具体而言超过24.0μm，则应用了荧光体的LED的发光色可能产生偏差。因此，本实施方式的荧光体的d100优选为24.0μm以下。在本说明书中有时将粒径超过24.0μm的粒子称为“粗粉”。
应予说明，用激光衍射散射法测定粉体的粒径时，重要的是在测定前解开粉体彼此的凝集，预先使其在分散介质中充分地分散，但是也有如果分散条件不同则测定值产生差异的情况，因此本发明的荧光体的基于激光衍射散射法的d10、d50、d90等的测定值规定为使用如下液体的测定值：将测定的荧光体0.5g投入混合有六偏磷酸钠0.05wt％的离子交换水溶液100ml中，使用振荡频率19.5±1kHz、芯片尺寸20φ、振幅为32±2μm的超声波均化器并将芯片配置在液体的中央部，对其进行3分钟分散处理而成的液体。这里19.5±1的表述表示18.5～20.5的范围，32±2表示30～34的范围。
(d50/d1)
对于本实施方式的荧光体，如果上述d50与由根据BET法测定的比表面积算出的平均粒径d1之比d50/d1的值为21.0以下，则对光吸收率造成不良影响的超微粒少，因此优选。
(含氧率)
如果本实施方式的荧光体的含氧率为2.70质量％以下的范围内，则能够得到激发光的吸收效率更高的荧光体，发光效率进一步提高，因此含氧率优选为2.70质量％以下，更优选为2.50质量％以下。
(700nm的光吸收率)
另外，本发明的荧光体优选700nm的光吸收率为5.5％以下。700nm的光是作为本发明的荧光体的活化元素的Eu原本不吸收的波长的光，如果700nm的光吸收率超过5.5％，则表示以下的可能性：存在有损本发明的效果的程度的晶体的缺陷、异相。
本发明的另一面是一种发光装置，具有包含本发明的荧光体的LED或荧光体片或荧光体板。如果为使用这样的荧光体的发光装置，则能够实现高的亮度。
用于Mini LED、Micro LED的荧光体如果粒子尺寸小，例如粒径为0.2μm以下的超微粒多，则光的散射、反射因超微粒而变多，激发光的吸收率降低。另外，超微粒大多在粉碎时产生，在该超微粒中吸收光的缺陷因粉碎而变多，因此内量子效率降低。另外，如粒径超过24.0μm的粗粉也如上所述优选为不存在。制造本发明的荧光体的方法没有特别限定，但是例如为了除去超微粒、粗粉，可以优选采用利用筛子的分级、倾析、应用作用于粒子的离心力根据粒径而不同的旋流式的分级机等物理方法。或者煅烧工序中的原料混合物的配合比、煅烧温度、煅烧时间、煅烧压力等制造条件有时也影响荧光体的粒径。例如通过使煅烧温度变低、使煅烧时间变短、或使煅烧压力变高，荧光体的粒子生长受到抑制，而小粒径化。因此优选与调整煅烧工序的制造条件一起，将上述物理方法适当组合于煅烧工序中得到的煅烧物。
实施例
以下，使用实施例和比较例来说明本发明的实施方式。但是，本发明不限于通过特定的方法而制造的荧光体。应予说明，实施例1～4和比较例1～5为Eu活化CASN荧光体，实施例5和比较例6～8为Eu活化SCASN荧光体。
(实施例1)
实施例1的荧光体经过以下详述的各工序而制造：混合起始原料而制成原料混合粉末的混合工序，将上述原料混合粉末进行煅烧的煅烧工序，从煅烧工序后的粉末除去杂质的酸处理工序。应予说明，在除实施例1以外的实施例、比较例中，也有设置从酸处理工序后的粉末进一步除去超微粒的倾析工序、利用球磨机或研钵的粉碎、压碎的工序的实施例、比较例，对此进行标注。
＜混合工序＞
在保持成水量为1质量ppm以下、氧量为1质量ppm以下的氮气气氛的手套箱中，混合α型氮化硅粉末(Si3N4，SN－E10等级，宇部兴产株式会社制)33.90质量％、氮化钙粉末(Ca3N2，太平洋水泥株式会社制)35.61质量％、氮化铝粉末(AlN，E等级，Tokuyama公司制)29.72质量％、氧化铕粉末(Eu2O3，日本钇株式会社制)0.77质量％，得到原料混合粉末。将该原料混合粉末220g填充于钨制的带盖子的容器。
＜煅烧工序＞
将填充有上述原料混合粉末的容器从手套箱取出，快速地设置在具备碳加热器的电炉内，将炉内充分地真空排气到0.1PaA以下。在继续真空排气的状态下开始加热，从到达850℃后将氮气导入炉内，将炉内气氛压力固定在0.13MPaG。氮气经常进行导入和排出，经常进行来自原料的挥发成分的排出。氮气的导入开始后仍持续升温至1750℃，在该煅烧的保持温度进行4小时的煅烧，然后结束加热并使其冷却。冷却到室温后，从容器回收的红色的块状物用研钵压碎后，使最终其通过网眼250μm的筛子，得到粉末。
＜酸处理工序＞
为了将上述通过筛子的粉末中残留的在煅烧时生成的杂质除去，实施酸处理。即实施如下的酸处理：以粉末浓度成为25质量％的方式将上述通过筛子的粉末浸于0.5M的盐酸中，进一步一边搅拌一边煮沸1小时。然后，在约25℃的室温将粉末与盐酸液分离、清洗后，在100℃～120℃的干燥机中干燥12小时。用网眼75μm的筛子将干燥后的粉末分级，得到实施例1的荧光体。将涉及以上制造方法的条件记载于表1。
(实施例2～4)
与实施例1的荧光体相比，实施例2～4的荧光体如表1所示地改变中位径d50。为了使荧光体的d50改变，如表1～表3所示，将煅烧时的煅烧时间分别设为8小时、12小时、15小时。其他工序进行与实施例1同样的方法和处理，从而得到实施例2～4的荧光体。
(比较例1～4)
使用以表1所示的配合比混合与实施例1中使用的相同种类的原料粉末而得的混合粉末，另外将煅烧工序中的炉内气氛压力设定为0.13MPaG，将保持温度设为1850℃进行煅烧并保持8小时。其他工序除了追加实施以下所述的操作以外，进行与实施例1同样的方法和处理，得到比较例1～4的荧光体。应予说明，上述追加实施的操作是指如下的操作：在相当于实施例1的酸处理、酸液分离、干燥的操作之后，在相当于用网眼75μm的筛子将上述干燥后的粉末分级的操作之前，使用直径5mm的氧化铝球，比较例1实施8小时的球磨机粉碎，比较例2实施12小时的球磨机粉碎，比较例3实施4小时的球磨机粉碎，比较例4实施3小时的球磨机粉碎。
(比较例5)
使用以表1所示的配合比混合与实施例1中使用的相同种类的原料粉末而得的混合粉末，另外将煅烧工序中的保持温度设为1950℃，将保持时间设定为4小时，其他工序进行与实施例2同样的方法和处理，从而得到比较例5的荧光体。
(实施例5)
＜混合工序＞
在保持成水量为1质量ppm以下、氧量为1质量ppm以下的氮气气氛的手套箱中，混合α型氮化硅粉末(Si3N4，SN－E10等级，宇部兴产株式会社制)25.53质量％、氮化钙粉末(Ca3N2，太平洋水泥株式会社制)2.43质量％、氮化锶粉末(Sr2N，Materion公司制)43.91质量％、氮化铝粉末(AlN，E等级，Tokuyama公司制)22.38质量％、氧化铕粉末(Eu2O3，日本钇株式会社制)5.76质量％，得到原料混合粉末。将该原料混合粉末220g填充于钨制的带盖子的容器。
＜煅烧工序＞
将填充有上述原料混合粉末的容器从手套箱取出，快速地设置在具备碳加热器的电炉内，将炉内充分地真空排气到0.1PaA以下。在继续真空排气的状态下开始加热，从到达850℃后将氮气导入炉内，将炉内气氛压力固定在0.80MPaG。氮气经常进行导入和排出，经常进行来自原料的挥发成分的排出。氮气的导入开始后仍持续升温至1950℃，在该煅烧的保持温度进行8小时的煅烧，然后结束加热并使其冷却。冷却到室温后，使用直径5mm的氧化铝球将从容器回收的红色的块状物进行球磨机粉碎5小时，最终得到使其通过网眼250μm的筛子的粉末。
＜酸处理工序＞
为了将上述通过筛子的粉末中残留的在煅烧时生成的杂质除去，实施酸处理。即实施如下的酸处理：以粉末浓度成为25质量％的方式将上述通过筛子的粉末浸于1.0M的盐酸中，进一步一边搅拌一边煮沸1小时。然后，在约25℃的室温通过倾析来除去盐酸液和超微粒。应予说明，倾析的分散介质使用混合了六偏磷酸钠0.05wt％的离子交换水的水溶液。粒子的沉降时间用斯托克斯公式计算，从沉降开始到规定时间后，将包含2μm以下的粒子的上清液除去排出从而除去超微粒的一部分。应予说明，倾析的操作重复3次而实施。在100℃～120℃的干燥机中将得到的粉末干燥12小时，用网眼75μm的筛子将干燥后的粉末分级，得到实施例5的荧光体。
(比较例6)
不进行酸处理后的利用倾析的分级，其他工序进行与实施例5同样的方法和处理，从而得到比较例6的荧光体。
(比较例7)
使用以表4所示的配合比混合与实施例1中使用的相同种类的原料粉末而得的混合粉末进行煅烧。不实施实施例5的球磨机粉碎，取而代之进行研钵压碎，倾析变更成将包含9μm以下的粒子的上清液除去排出的条件，将煅烧温度变更为1900℃，其他工序进行与实施例5同样的方法和处理，从而得到比较例7的荧光体。
(比较例8)
不进行酸处理工序后的利用倾析的超微粒的除去，其他工序进行与比较例7同样的方法和处理，从而得到比较例8的荧光体。
＜晶体结构的确认＞
对于得到的各实施例、比较例的荧光体，使用X射线衍射装置(株式会社Rigaku制UltimaIV)，根据使用CuKα线的粉末X射线衍射图案来确认其晶体结构。其结果，在得到的各实施例和比较例的各荧光体的粉末X射线衍射图案中观察到与CaAlSiN3晶体相同的衍射图案，确认了实施例、比较例中得到的荧光体满足主晶相具有与CaAlSiN3相同的晶体结构。
＜粒径分布的测定＞
使用粒度分布测定装置(Microtrac·Bel株式会社制Microtrac MT3000II)，按照JIS R1622和R1629测定各实施例和比较例的粒径分布，算出d10、d50、d90、d100。应予说明，用激光衍射·散射法测定粉体的粒径时，重要的是在测定前解开粉体彼此的凝集，使其在分散介质中充分地分散，但是也有如果分散条件不同则测定值产生差异的情况，因此本发明的β型塞隆荧光体的基于激光衍射散射法的d10、d50、d90等的测定值是使用如下液体进行测定的：将测定的荧光体0.5g投入混合有六偏磷酸钠0.05wt％的离子交换水溶液100ml中，使用Amplitude100％、振荡频率19.5±1kHz、芯片尺寸20φ、振幅为32±2μm的超声波均化器(US－150E，株式会社日本精机制作所)并将芯片配置在液体的中央部，对其进行3分钟分散处理而成的液体。这里19.5±1的表述表示18.5～20.5的范围，32±2表示30～34的范围。
＜基于BET法的比表面积和平均粒径d1的测定＞
比表面积使用比表面积测定装置(Mountech公司制Macsorb HM－1201型)，依据JIS Z8830：2013基于气体吸附的粉体(固体)的比表面积测定而进行。吸附气体量的测定方法采用JIS Z8830的6.3.4载气法。吸附数据的解析采用JIS Z8830 7.3一点法。测定试样预先在0.30MPaG的氮气气流中进行300℃、20分钟的脱气处理后，取样4.0g。
＜平均粒径d1的算出法＞
平均粒径d1[μm]能够由上述基于BET法的比表面积并根据下述的公式计算。
d1＝6/(V×G)
这里，V为测定对象的材料的用空气透射法求出的比表面积[μm2/g]，G表示密度[g/μm3]。G用MAT－7000((株)Seishin企业)进行测定。
＜含氧率的测定＞
使用氧氮分析装置(堀场制作所株式会社制，EMGA－920)测定各实施例和比较例中得到的荧光体的含氧率。测定是将实施例、比较例的荧光体放入石墨坩埚，在280℃除去表面吸附物，然后升温至2400℃，从测定的含氧率减去预先用空的石墨坩埚在相同条件进行处理而得的背景含氧率，得到上述煅烧体中所含的含氧率。
＜455nm光吸收率、内量子效率、外量子效率、峰值波长、700nm光吸收率的测定＞
实施例、比较例的各荧光体的455nm光吸收率、内量子效率和外量子效率按以下的步骤算出。
即，以表面成为平滑的方式将测定的实施例、比较例的荧光体填充于凹型比色皿，安装于积分球的开口部。使用光纤，从发光光源(Xe灯)将分光为455nm的波长的单色光导入该积分球内，作为荧光体的激发光。将该单色光照射于荧光体试样，使用分光光度计(大塚电子株式会社制MCPD－7000)测定试样的荧光光谱。从得到的光谱数据算出激发反射光光子数(Qref)和荧光光子数(Qem)。激发反射光光子数在与激发光光子数相同的波长范围内算出，荧光光子数在465～800nm的范围内算出。
另外，使用相同的装置，将反射率为99％的标准反射板(Labsphere公司制Spectralon(注册商标))安装于积分球的开口部，测定波长455nm的激发光的光谱。此时，从450～465nm的波长范围的光谱算出激发光光子数(Qex)。
根据以下所示的计算式，求出实施例、比较例的各荧光体的455nm光吸收率、内量子效率。
455nm光吸收率＝((Qex－Qref)/Qex)×100
内量子效率＝(Qem/(Qex－Qref))×100
应予说明，外量子效率根据以下所示的计算式求出。
外量子效率＝(Qem/Qex)×100
因此，根据上述式，外量子效率存在以下所示的关系。
外量子效率＝455nm光吸收率×内量子效率
应予说明，实施例、比较例的荧光体的峰值波长设为在将荧光体安装于积分球的开口部而得到的光谱数据的从465nm到800nm的范围内显示最高强度的波长。
实施例、比较例的荧光体的半峰宽如下测定，即，设为在出现在将荧光体安装于积分球的开口部而得到的光谱数据的从465nm到800nm的范围内的光谱中、成为峰值波长的强度的一半强度的长波长侧的波长与短波长侧的波长之差来测定。
应予说明，根据上述的测定方法测定β型塞隆荧光体的标准试样(NIMS StandardGreen lot No.NSG1301，塞隆株式会社制)时，455nm光吸收率为74.4％，内量子效率为74.8％，外量子效率为55.6％，峰值波长为543nm，半峰宽为53nm。455nm光吸收率、内部和外量子效率、峰值波长的各测定值有如果测定装置的制造商、制造批号等改变则值变动的情况，因此变更测定装置的制造商、制造批号等时，以基于上述β型塞隆荧光体的标准试样的测定值为基准值，进行各测定值的修正。
实施例、比较例的荧光体的700nm光吸收率根据以下的步骤进行测定。即，将反射率为99％的标准反射板(Labsphere公司制Spectralon(注册商标))设置于积分球的开口部，利用光纤，从发光光源(Xe灯)将分光为700nm的波长的单色光导入该积分球内，利用分光光度计(大塚电子株式会社制MCPD－7000)测定反射光光谱。此时，从690～710nm的波长范围的光谱算出入射光光子数(Qex(700))。
接着，以表面成为平滑的方式将测定的实施例、比较例的荧光体填充于凹型的比色皿并设置于积分球的开口部后，照射波长700nm的单色光，利用分光光度计测定入射反射光光谱。从得到的光谱数据算出入射反射光光子数(Qref(700))。入射反射光光子数(Qref(700))在与入射光光子数(Qex(700))同样的波长范围内算出。基于下述的公式由得到的两种光子数算出700nm光吸收率。
700nm光吸收率＝((Qex(700)－Qref(700))/Qex(700))×100
＜基于LED封装体评价的总光通量、色度Y的偏差＞
以CASN、SCASN荧光体成为3wt％的方式计量CASN、SCASN荧光体和有机硅树脂(Toray-Dow Corning株式会社OE6656)，一起用自转公转式的混合机(株式会社Thinky制Awatori练太郎(注册商标)ARE－310)进行混合。LED的搭载如下进行：将LED放置在凹型的封装体主体的底部，与基板上的电极进行引线接合后，从微注射器注入与有机硅树脂混合的荧光体。搭载后，在120℃使其固化后，施加110℃×10小时的后熟化而进行密封。LED使用发光峰值波长448nm且芯片1.0mm×0.5mm大小的LED。用总光通量测定器将制成的LED封装体进行色度Y的测定。色度Y的偏差是用上述的LED的色度Y的测定方法制成20个LED，用总光通量测定器进行测定，取得色度Y的标准差，以相对值的形式进行比较。作为色度Y的标准差的相对值的比较，表1、表2、表3是将使用实施例2的CASN时的标准差设为100％，表4是将使用实施例5的SCASN荧光体时的标准差设为100％，将标准差的相对值成为119％以上的CASN、SCASN荧光体判定为LED的色度Y的偏差大，另外将标准差的相对值小于119％的CASN、SCASN荧光体判定为LED的色度Y的偏差小。
实施例1～4、比较例1～5的荧光体的评价结果与它们的组成、制造条件一起在表1～3示出，实施例5、比较例6～8同样地在表4示出。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
应予说明，CASN、SCASN荧光体的455nm光吸收率取决于粒径。这是因为如果粒径小则比表面积上升，反射、散射的影响变大，所以作为激发光的455nm波长的光的光吸收率降低。因此，将d50的值接近的实施例和比较例作为比较对象。即，在表1～表4的各表中，为了相互比较，示出d50的值接近的实施例和比较例的组合。
(考察)
首先，在表1中如果将实施例1与比较例1进行比较，则中位径d50显示接近的值，但是实施例1的粒径分布的跨距值即(d90－d10)/d50较小，d50/d1的值较小。由此可知，与比较例1相比，实施例1的超微粒较少。因此，实施例1由超微粒造成的光的散射·反射少，因此455nm光吸收率高。另外，被认为吸收光的缺陷多的超微粒少，因此内量子效率高。
与比较例1相比，比较例2进行了更长时间球磨机粉碎，因此d50变小，但是粒径分布的跨距值变大，d10变小，因此包含许多超微粒。因此，与比较例1相比，比较例2更强烈地受到由超微粒造成的影响，因此455nm光吸收率和内量子效率变低。
如果将表2的实施例3与比较例3进行比较，则d50都显示在5.0μm附近，但是实施例3的粒径分布的跨距值较小，d50/d1的值较小。由此可知，与比较例3相比，实施例3的超微粒较少。实施例3由超微粒造成的影响小，因此455nm光吸收率显著高。
如果将表3的实施例4与比较例4进行比较，则d50都显示在7.0μm附近的值，但是实施例4的粒径分布的跨距值较小，d10的值较大。由此可知，与比较例4相比，实施例4的超微粒较少。因此，与比较例4相比，实施例4由超微粒造成的影响较小，因此455nm光吸收率和内量子效率高。
由于比较例5是使煅烧时的保持温度变高而进行煅烧的，所以促进粒子生长，合成大粒径的荧光体。如果与实施例1进行比较，则比较例5的d50的值较大，455nm光吸收率和内量子效率较高。但是，由于d50的值大到10.0μm以上，所以不适合Micro LED、荧光体片。Micro LED成为100μm以下的尺寸，荧光体层大多设定为50μm以下。因此，虽然要求50μm厚的片加工性良好，但是比较例5的粗大粒子多，50μm厚的片加工性差。进而由于粒径大，所以添加于LED的荧光体量产生偏差，进而LED中的分散状态也产生偏差，因此比较例5的LED封装体的色度Y的偏差大。
表4的实施例5和比较例6为SCASN荧光体，d50都为10.0μm以下，但是实施例5的跨距值较小，d50/d1较小，d10的值较大，因此实施例5的超微粒较少。因此，与比较例6相比，实施例5受超微粒的影响较小，455nm光吸收率和内量子效率较高。
如果将比较例7与比较例8进行比较，则虽然比较例7实施利用倾析的分级，但是d50都大到10.0μm以上，因此与未实施分级的比较例8的455nm光吸收率和内量子效率之差非常小。另外，Micro LED成为100μm以下的尺寸，荧光体层大多设定为50μm以下。因此，虽然要求50μm厚的片加工性良好，但是比较例7、比较例8的d50都大到10.0μm以上，因此50μm厚的片加工性差。进而由于粒径大，所以添加于LED的荧光体量产生偏差，进而LED中的分散状态也产生偏差，因此LED封装体的色度Y的偏差大。
工业上的可利用性
本发明的荧光体以及用制法制成的荧光体和发光装置可用作白色发光装置和有色发光装置。作为本发明的白色发光装置，可用于液晶显示器、Micro LED显示器、Mini LED显示器、液晶面板的背光、照明装置、信号装置、图像显示装置。另外，也可用于投影仪用途。

Claims (10)

1.一种荧光体，是主晶相具有与CaAlSiN3相同的晶体结构的由通式MAlSiN3：Eu表示的荧光体，其中，M为选自Sr、Mg、Ca、Ba中的1种以上的元素，
所述荧光体满足如下的条件：使用用激光衍射散射法测定的粒径分布中的以体积频率为基准的d10、d50、d90而表示的跨距值即(d90－d10)/d50的值为1.70以下，d50为7.5μm以下，d90为9.0μm以下，且由所述d50与由根据BET法测定的比表面积算出的平均粒径d1表示的d50/d1的值为21.0以下，其中，d10、d50和d90的单位分别为μm，
其中，所述用激光衍射散射法测定的粒径分布中的以体积频率为基准的d10、d50、d90是使用如下液体的测定值：将测定的荧光体0.5g投入到混合有六偏磷酸钠0.05wt％的离子交换水溶液100ml中，使用振荡频率19.5±1kHz、芯片尺寸20φ、振幅为32±2μm的超声波均化器并将芯片配置在液体的中央部，对其进行3分钟分散处理而成的液体。
2.根据权利要求1所述的荧光体，其中，由所述d50与由根据BET法测定的比表面积算出的平均粒径d1表示的d50/d1的值为11.95以下。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的荧光体，其中，含氧率为2.70质量％以下。
4.根据权利要求1或2中任一项所述的荧光体，其中，700nm的光吸收率为5.5％以下。
5.根据权利要求3所述的荧光体，其中，700nm的光吸收率为5.5％以下。
6.根据权利要求1或2中任一项所述的荧光体，其中，用激光衍射散射法测定的粒径分布中的体积基准的累积100％的粒径d100为24.0μm以下。
7.根据权利要求3所述的荧光体，其中，用激光衍射散射法测定的粒径分布中的体积基准的累积100％的粒径d100为24.0μm以下。
8.根据权利要求4所述的荧光体，其中，用激光衍射散射法测定的粒径分布中的体积基准的累积100％的粒径d100为24.0μm以下。
9.根据权利要求5所述的荧光体，其中，用激光衍射散射法测定的粒径分布中的体积基准的累积100％的粒径d100为24.0μm以下。
10.一种发光装置，具有包含权利要求1～9中任一项所述的荧光体的LED或荧光体片或荧光体板。
CN201980059046.1A 2018-09-12 2019-08-22 荧光体和发光装置 Active CN112739796B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-170875 2018-09-12
JP2018170875 2018-09-12
PCT/JP2019/032908 WO2020054351A1 (ja) 2018-09-12 2019-08-22 蛍光体及び発光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112739796A CN112739796A (zh) 2021-04-30
CN112739796B true CN112739796B (zh) 2024-01-09

Family

ID=69777972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980059046.1A Active CN112739796B (zh) 2018-09-12 2019-08-22 荧光体和发光装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11434421B2 (zh)
JP (1) JP7312187B2 (zh)
KR (1) KR20210057099A (zh)
CN (1) CN112739796B (zh)
TW (1) TWI827667B (zh)
WO (1) WO2020054351A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020054351A1 (ja) * 2018-09-12 2020-03-19 デンカ株式会社 蛍光体及び発光装置
JPWO2021193182A1 (zh) * 2020-03-24 2021-09-30
US20230104278A1 (en) * 2020-03-24 2023-04-06 Denka Company Limited Phosphor particle, composite, light- emitting device, and self-light-emitting display
CN116113678A (zh) * 2020-07-30 2023-05-12 电化株式会社 荧光体粒子、复合体、波长转换部件及投影仪
WO2022102503A1 (ja) * 2020-11-13 2022-05-19 デンカ株式会社 蛍光体粉末、発光装置、画像表示装置および照明装置
JPWO2022102512A1 (zh) * 2020-11-13 2022-05-19
JPWO2022118600A1 (zh) * 2020-12-04 2022-06-09
CN112745835A (zh) * 2021-01-26 2021-05-04 厦门大学 一种小粒径高量子效率氮化物荧光粉及其制备方法与应用、发光器件、显示器件
WO2023037728A1 (ja) * 2021-09-08 2023-03-16 デンカ株式会社 蛍光体粉末、及び発光装置
JPWO2023037727A1 (zh) * 2021-09-08 2023-03-16
WO2024071305A1 (ja) * 2022-09-30 2024-04-04 三井金属鉱業株式会社 蛍光体粉末、蛍光体含有組成物、蛍光体、発光素子、及び発光装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006332202A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Mitsubishi Chemicals Corp 発光装置、発光装置の製造方法、及びそれを用いた照明装置、画像表示装置用バックライト並びに画像表示装置
CN101023150A (zh) * 2004-07-28 2007-08-22 同和电子科技有限公司 荧光体及其制造方法以及光源
CN101195742A (zh) * 2003-11-26 2008-06-11 独立行政法人物质·材料研究机构 荧光体和使用荧光体的发光装置
JP2009013186A (ja) * 2007-06-29 2009-01-22 Mitsubishi Chemicals Corp 被覆蛍光体粒子、被覆蛍光体粒子の製造方法、蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置、および照明装置
CN101600778A (zh) * 2006-11-20 2009-12-09 电气化学工业株式会社 荧光物质及其生产方法、以及发光器件
JP2013170184A (ja) * 2012-02-17 2013-09-02 Toyoda Gosei Co Ltd 蛍光体粉末の製造方法
CN105228972A (zh) * 2013-05-23 2016-01-06 欧司朗光电半导体有限公司 用于制造粉末状的前体材料的方法、粉末状的前体材料和其应用
WO2018092696A1 (ja) * 2016-11-15 2018-05-24 デンカ株式会社 赤色蛍光体、発光部材、及び発光装置
CN112739796A (zh) * 2018-09-12 2021-04-30 电化株式会社 荧光体和发光装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003221442A1 (en) 2002-03-22 2003-10-08 Nichia Corporation Nitride phosphor and method for preparation thereof, and light emitting device
JP4280038B2 (ja) 2002-08-05 2009-06-17 日亜化学工業株式会社 発光装置
US8178001B2 (en) 2007-04-18 2012-05-15 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing inorganic compound, phosphor, phosphor-containing composition, light-emitting device, lighting system, and display device
JP6869057B2 (ja) 2017-03-10 2021-05-12 デンカ株式会社 赤色蛍光体および発光装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101195742A (zh) * 2003-11-26 2008-06-11 独立行政法人物质·材料研究机构 荧光体和使用荧光体的发光装置
CN101023150A (zh) * 2004-07-28 2007-08-22 同和电子科技有限公司 荧光体及其制造方法以及光源
JP2006332202A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Mitsubishi Chemicals Corp 発光装置、発光装置の製造方法、及びそれを用いた照明装置、画像表示装置用バックライト並びに画像表示装置
CN101600778A (zh) * 2006-11-20 2009-12-09 电气化学工业株式会社 荧光物质及其生产方法、以及发光器件
JP2009013186A (ja) * 2007-06-29 2009-01-22 Mitsubishi Chemicals Corp 被覆蛍光体粒子、被覆蛍光体粒子の製造方法、蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置、および照明装置
JP2013170184A (ja) * 2012-02-17 2013-09-02 Toyoda Gosei Co Ltd 蛍光体粉末の製造方法
CN105228972A (zh) * 2013-05-23 2016-01-06 欧司朗光电半导体有限公司 用于制造粉末状的前体材料的方法、粉末状的前体材料和其应用
WO2018092696A1 (ja) * 2016-11-15 2018-05-24 デンカ株式会社 赤色蛍光体、発光部材、及び発光装置
CN112739796A (zh) * 2018-09-12 2021-04-30 电化株式会社 荧光体和发光装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112739796A (zh) 2021-04-30
TWI827667B (zh) 2024-01-01
KR20210057099A (ko) 2021-05-20
JPWO2020054351A1 (ja) 2021-08-30
US11434421B2 (en) 2022-09-06
WO2020054351A1 (ja) 2020-03-19
US20210324267A1 (en) 2021-10-21
TW202020118A (zh) 2020-06-01
JP7312187B2 (ja) 2023-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112739796B (zh) 荧光体和发光装置
TWI641677B (zh) Phosphor, light-emitting element and lighting device
TWI821389B (zh) 螢光體及發光裝置
JP7045192B2 (ja) 蛍光体および発光装置
WO2018092696A1 (ja) 赤色蛍光体、発光部材、及び発光装置
CN116529896A (zh) 荧光体粉末、发光装置、图像显示装置和照明装置
CN116569348A (zh) 荧光体粒子和发光装置
JP6970658B2 (ja) 蛍光体、発光素子及び発光装置
CN111201304A (zh) 红色荧光体和发光装置
WO2022102503A1 (ja) 蛍光体粉末、発光装置、画像表示装置および照明装置
WO2021193182A1 (ja) 蛍光体粒子、複合体、発光装置および自発光型ディスプレイ
WO2021193183A1 (ja) 蛍光体粒子、複合体、発光装置および自発光型ディスプレイ
CN116508168A (zh) 荧光体粉末、发光装置、图像显示装置和照明装置
WO2020235297A1 (ja) α型サイアロン蛍光体、発光部材、および発光装置
CN116507693A (zh) 荧光体粉末、发光装置、图像显示装置和照明装置
TWI838523B (zh) α型矽鋁氮氧化物螢光體、發光構件、以及發光裝置
TW202140750A (zh) 螢光體粉末、複合體、發光裝置、以及螢光體粉末之製造方法
TW202346539A (zh) 螢光體粉末、螢光體粉末之製造方法、及發光裝置
KR20240051239A (ko) 형광체 분말 및 발광 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant