JP2005041942A5

JP2005041942A5 -

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Publication number: JP2005041942A5
Application number: JP2003201125A
Authority: JP
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2006-07-20

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】平均ポアサイズが５〜５００ｎｍの多孔質無機粒子に蛍光性錯体を含有することを特徴とする発光物質。
【請求項２】蛍光性錯体を９ｗｔ％以上含有することを特徴とする請求項１に記載の発光物質。
【請求項３】蛍光性錯体が多孔質無機粒子と結合していることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光物質。
【請求項４】蛍光性錯体が希土類イオン錯体系蛍光体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光物質。
【請求項５】多孔質無機粒子がシリカ粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光物質。
【請求項６】シリカ粒子の平均粒子径が１〜３００μｍの範囲にあり、かつ比表面積が５０〜８００ｍ²／ｇであることを特徴とする請求項５に記載の発光物質。
【請求項７】シリカ粒子のポア体積が０．６〜１．６ｍｌ／ｇであり、かつ非晶質であることを特徴とする請求項５又は６に記載の発光物質。
【請求項８】蛍光性錯体を構成する金属以外の金属不純物の含有量が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光物質。
【請求項９】蛍光性錯体が、芳香族環を含む置換基を有するβ−ジケトンまたは芳香族環を含む置換基を有するカルボン酸から誘導されるアニオンを配位子とする錯体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の発光物質。
【請求項１０】３５０〜４１５ｎｍの光を発生する第１の発光体と、当該第１の発光体からの光の照射によって可視光を発生する第２の発光体とを有する発光装置において、第２の発光体として、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光物質を用いることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】請求項１０の発光装置を有する照明装置。
【請求項１２】請求項１０の発光装置を有する画像表示装置。
[Claims]
1. A luminescent material comprising a fluorescent complex in porous inorganic particles having an average pore size of 5 to 500 nm.
2. The luminescent material according to claim 1, which contains 9 wt% or more of a fluorescent complex.
3. The luminescent material according to claim 1, wherein the fluorescent complex is bonded to the porous inorganic particles.
4. The luminescent material according to claim 1, wherein the fluorescent complex is a rare earth ion complex phosphor.
5. The luminescent material according to claim 1, wherein the porous inorganic particles are silica particles.
6. The luminescent material according to claim 5, wherein the average particle diameter of the silica particles is in the range of 1 to 300 μm and the specific surface area is 50 to 800 m ² / g.
7. The luminescent material according to claim 5, wherein the silica particles have a pore volume of 0.6 to 1.6 ml / g and are amorphous.
8. The luminescent material according to claim 1, wherein the content of metal impurities other than the metal constituting the fluorescent complex is 500 ppm or less.
9. The fluorescent complex is a complex having an anion derived from a β-diketone having a substituent containing an aromatic ring or a carboxylic acid having a substituent containing an aromatic ring as a ligand. The luminescent material according to claim 1, wherein the luminescent material is a luminescent material.
10. A light emitting device comprising: a first light emitter that emits light having a wavelength of 350 to 415 nm; and a second light emitter that generates visible light when irradiated with light from the first light emitter. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting material according to claim 1 is used.
11. A lighting device comprising the light emitting device according to claim 10. Description:
12. An image display device comprising the light emitting device according to claim 10. Description:

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光物質及びそれを用いた発光装置に関し、詳しくは、電力源により３５０〜４１５ｎｍの光から可視光領域の光を発光する第１の発光体と、その紫外光から可視光領域にある光を吸収しその光より長波長の可視光を発する発光物質となる蛍光体を有する波長変換材料としての第２の発光体とを組み合わせることにより、使用環境によらず演色性が良く、色再現範囲が広く、かつ、高強度の発光を発生させることのできる発光物質及びそれを用いた発光装置、及び、それを使用した照明装置と画像表示装置に関する。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light-emitting substance and a light-emitting device using the same, and more specifically, a first light-emitting body that emits light in a visible light region from 350 to 415 nm by a power source, and the ultraviolet light to visible light region. Combined with a second phosphor as a wavelength conversion material that has a phosphor that becomes a luminescent substance that absorbs light and emits visible light having a longer wavelength than that light, color rendering is good regardless of the usage environment and color reproduction. The present invention relates to a light-emitting substance that can generate light having a wide range and high intensity, a light-emitting device using the light-emitting substance, and an illumination device and an image display device using the light-emitting material.

【０００２】
【従来の技術】
青、赤、緑の混色により、白色その他の様々な色を、むらなくかつ演色性良く色再現範囲の広い状態で発生させるために、ＬＥＤやＬＤの発光色を蛍光体で色変換させた発光装置が提案されている。例えば、特公昭４９−１２２１号公報では、３００〜５３０ｎｍの波長の放射ビームを発するレーザーのビームを燐光体（Ｙ_3-x-yＣｅ_xＧｄ_yＭ_5-zＧａ_zＯ₁₂（ＹはＹ、Ｌｕ、またはＬａ、ＭはＡｌ、Ａｌ−Ｉｎ、またはＡｌ−Ｓｃを表す。））
に照射させ、これを発光させてディスプレイを形成する方法が示されている。また、近年では、青色発光の半導体発光素子として注目されている発光効率の高い窒化ガリウム（ＧａＮ）系ＬＥＤやＬＤと、波長変換材料としての蛍光体とを組み合わせて構成される白色発光の発光装置が、消費電力が小さく長寿命であるという特徴を活かして照明装置や画像表示装置の発光源として提案されている。実際に、特開平１０−２４２５１３号公報において、この窒化物系半導体のＬＥＤ又はＬＤチップを使用し、蛍光体としてイットリウム・アルミニウム・ガーネット系を使用することを特徴とする発光装置が示されている。また、米国特許第６，２７８，１３５号明細書においては、蛍光体がＬＥＤからの紫外光を受けて可視光を発する発光装置において、その蛍光体としてＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺などの無機蛍光体が示されている。
[0002]
[Prior art]
Light emission in which the emission color of LED or LD is converted with phosphor to generate various colors such as white, nonuniformity, color rendering and wide color reproduction range by mixing blue, red and green. A device has been proposed. For example, in JP-B-49-1221, phosphors the laser beam emitting a radiation beam having a wavelength of _{300 ~ 530nm (Y 3-xy} Ce x Gd y M 5-z Ga z O 12 (Y is Y, Lu Or La and M represent Al, Al-In, or Al-Sc.))
Is irradiated, a method of forming a Display b emit light of this is shown in. Further, in recent years, a white light emitting device configured by combining a gallium nitride (GaN) LED or LD with high luminous efficiency, which has been attracting attention as a blue light emitting semiconductor light emitting element, and a phosphor as a wavelength conversion material. However, it has been proposed as a light-emitting source for lighting devices and image display devices, taking advantage of the feature of low power consumption and long life. Actually, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-242513 discloses a light emitting device using this nitride semiconductor LED or LD chip and using yttrium, aluminum, garnet as a phosphor. . Further, in US Pat. No. 6,278,135, in a light-emitting device in which a phosphor receives ultraviolet light from an LED and emits visible light, BaMg ₂ Al ₁₆ O ₂₇ : Eu ²⁺ or the like is used as the phosphor. Inorganic phosphors are shown.

しかし、従来のＥｕ錯体色素はバイオ関係を中心とする微量分析用が主な用途であるため、輝度の向上の研究は盛んに行われたものの、耐久性の必要性が低いため、耐光性の改良検討はほとんど行われておらず、既知のＥｕ錯体色素では照明用の蛍光体として実用化することができない。
また、耐久性向上のためＥｕ錯体色素をポアサイズ４．１ｎｍ、比表面積が６００〜８００ｍ²／ｇである結晶性シリカ粒子に挿入した例（ＱｉｎｇｈｏｎｇＸｕ，Ｌｉａｎ
ｓｈｅｎｇＬｉ，ＸｉｎｓｈｅｎｇＬｉｕ，ＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ．，ｖｏｌ．１４，ｐｐ５４９−５５５，２００２）が知られているが、錯体の挿入量としてはたかだか８ｗｔ％程度であり十分な輝度が得られなかった。
However, the conventional Eu complex dyes are mainly used for microanalysis, mainly bio-related. Therefore, although research on improving luminance has been actively conducted, the necessity for durability is low, so light resistance is low. Almost no improvement has been made, and known Eu complex dyes cannot be put into practical use as phosphors for illumination.
In addition, an example of inserting Eu complex dye into crystalline silica particles having a pore size of 4.1 nm and a specific surface area of 600 to 800 m ² / g to improve durability (Qinghong Xu, Lian
sheng Li, Xinsheng Liu, Chemistry of Materials. , Vol. 14, pp 549-555, 2002) is known, but the amount of insertion of the complex is at most about 8 wt%, and sufficient luminance could not be obtained.

一般式（４）におけるルイス塩基からなる補助配位子（Ｒ₉）としては、前述した一般
式（２）におけるルイス塩基からなる補助配位子（Ｒ₆）と同様な化合物が挙げられる。
また、本発明において発光物質は第２の発光体として、第１の発光体からの３５０〜４１５ｎｍの光によって励起され、可視光を発生する。上記発光物質は、３５０〜４１５ｎｍの光の励起によって演色性がよく、かつ、強い発光強度の可視光を発生する。特に、第１の発光体としてのＧａＮ系半導体から発せられる４００ｎｍ励起光により演色性が高く、かつ輝度が高い蛍光を発することを発見したものである。
Examples of the auxiliary ligand (R ₉ ) composed of the Lewis base in the general formula (4) include compounds similar to the auxiliary ligand (R ₆ ) composed of the Lewis base in the general formula (2) described above.
In the present invention, the light-emitting substance is excited as the second light emitter by light of 350 to 415 nm from the first light emitter, and generates visible light. The luminescent material has good color rendering properties when excited with light of 350 to 415 nm, and generates visible light with strong luminescence intensity. In particular, the present inventors have discovered that 400 nm excitation light emitted from a GaN-based semiconductor as the first light emitter emits fluorescence with high color rendering properties and high luminance.

本発明において、前記蛍光体を照明装置や画像表示装置などの発光装置に好適に用いることができる。光を照射する第１の発光体は、波長３５０〜４１５ｎｍの光を発生する。好ましくは波長３５０〜４１５ｎｍの範囲にピーク波長を有する光を発生する発光体を使用する。第１の発光体の具体例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）等を挙げることができる。消費電力が少ない点でより好ましくはレーザーダイオードである。その中で、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、Ａｌ_XＧａ_YＮ発光層、ＧａＮ発光層、またはＩｎ_XＧａ_YＮ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Ｉｎ_XＧａ_YＮ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、およ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Ａｌ_XＧａ_YＮ層、ＧａＮ層、またはＩｎ_XＧａ_YＮ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。
In this invention, the said fluorescent substance can be used suitably for light-emitting devices, such as an illuminating device and an image display apparatus. The first light emitter that emits light generates light having a wavelength of 350 to 415 nm. Preferably, a light emitter that generates light having a peak wavelength in the wavelength range of 350 to 415 nm is used. Specific examples of the first light emitter include a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD). More preferably a laser diode in that power consumption is not small. Of these, GaN LEDs and LDs using GaN compound semiconductors are preferred. This is because GaN-based LEDs and LDs have significantly higher light emission output and external quantum efficiency than SiC-based LEDs that emit light in this region, and are extremely bright with very low power when combined with the phosphor. This is because light emission can be obtained. For example, for a current load of 20 mA, the GaN system usually has a light emission intensity 100 times or more that of the SiC system. GaN-based LEDs and LDs preferably have an Al _x Ga _Y N light emitting layer, a GaN light emitting layer, or an In _x Ga _Y N light emitting layer. Among GaN-based LEDs, those having an In _X Ga _Y N light-emitting layer are particularly preferable because the emission intensity is very strong, and GaN-based LDs have a multiple quantum well structure of an In _X GaYN layer and a GaN layer. Is particularly preferable because of its very high emission intensity. In the above, the value of X + Y is usually a value in the range of 0.8 to 1.2. In the GaN-based LED, those in which the light emitting layer is doped with Zn or Si or those without a dopant are preferable for adjusting the light emission characteristics. A GaN-based LED has these light-emitting layer, p-layer, n-layer, electrode, and substrate as basic constituent elements. The light-emitting layer is made of n-type and p-type Al _x Ga _y N layers, GaN layers, or In _x. Those having a heterostructure sandwiched between Ga _Y N layers and the like have high luminous efficiency, and those having a heterostructure having a quantum well structure have higher luminous efficiency and are more preferable.

本発明の発光装置は、波長変換材料としての前記発光物質と、３５０〜４１５ｎｍの光を発生する発光素子とから構成されてなり、前記発光物質が発光素子の発する３５０〜４１５ｎｍの光を吸収して、使用環境によらず演色性が良く、かつ、高強度の可視光を発生させることのできる発光装置であり、バックライト光源、信号機などの発光源、又、カラー液晶ディスプレイ等の画像表示装置や面発光等の照明装置等の光源に適している。 The light-emitting device of the present invention includes the light-emitting substance as a wavelength conversion material and a light-emitting element that generates light of 350 to 415 nm, and the light-emitting substance absorbs light of 350 to 415 nm emitted from the light-emitting element. In addition, it is a light emitting device that has good color rendering properties and can generate high-intensity visible light regardless of the use environment, and a light source such as a backlight light source and a traffic light, and an image display device such as a color liquid crystal display. And suitable for light sources such as lighting devices such as surface emitting.