JP2007321139A - Method for producing fluorophor, the resultant fluorophor, light-emitting device, light emitter, image display, and illuminator - Google Patents
Method for producing fluorophor, the resultant fluorophor, light-emitting device, light emitter, image display, and illuminator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007321139A JP2007321139A JP2006156669A JP2006156669A JP2007321139A JP 2007321139 A JP2007321139 A JP 2007321139A JP 2006156669 A JP2006156669 A JP 2006156669A JP 2006156669 A JP2006156669 A JP 2006156669A JP 2007321139 A JP2007321139 A JP 2007321139A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- phosphor
- emitting
- sulfur
- compound
- 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
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48257—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、蛍光体の製造方法等に関し、より詳しくは半導体発光素子等の励起光源(第1の発光材料)からの光の少なくとも一部を波長変換する波長変換材料(第2の発光材料)として好適に使用できる蛍光体の製造方法等に関する。 The present invention relates to a phosphor manufacturing method and the like, and more specifically, a wavelength conversion material (second light emitting material) for wavelength-converting at least part of light from an excitation light source (first light emitting material) such as a semiconductor light emitting element. The present invention relates to a method for producing a phosphor that can be suitably used.
近年、励起光源として半導体発光素子である窒化ガリウム(GaN)系青色発光ダイオード(LED)と、当該励起光源から放射された光を波長変換して発光する蛍光体等とを組み合わせて構成される白色発光素子が、消費電力が小さくて長寿命であるという特徴を活かして画像表示装置や照明装置等の発光源として注目されている。 In recent years, a gallium nitride (GaN) blue light-emitting diode (LED), which is a semiconductor light-emitting element, is used as an excitation light source, and a white phosphor formed by combining a phosphor that emits light by converting the wavelength of light emitted from the excitation light source. A light-emitting element attracts attention as a light-emitting source of an image display device, a lighting device, or the like by taking advantage of the feature of low power consumption and long life.
ここで、波長変換を行う蛍光体として特によく用いられているものは、一般式(Y、Gd)3(Al、Ga)5O12:Ce3+で表される、セリウムで付活したイットリウム・アルミニウム・ガーネット系黄色発光蛍光体である(特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。
Here, what is particularly often used as a phosphor for wavelength conversion is yttrium activated by cerium represented by the general formula (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce 3+. It is an aluminum garnet yellow light emitting phosphor (see Patent Document 1,
また2種の蛍光体を混合することによりイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体で不足する赤色発光成分を別の赤色発光蛍光体で補う白色発光素子が検討されている(特許文献4参照)。 Further, a white light-emitting element in which a red light-emitting component that is insufficient in an yttrium, aluminum, and garnet-based phosphor is supplemented with another red light-emitting phosphor by mixing two kinds of phosphors has been studied (see Patent Document 4).
ここで赤色発光蛍光体として、SrY2S4蛍光体などが存在する(非特許文献1参照)。 Here, SrY 2 S 4 phosphor and the like exist as the red light emitting phosphor (see Non-Patent Document 1).
しかしながら、青色発光ダイオード素子とイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体とから成る白色発光素子は、赤色発光成分の不足から青白い発光となる特徴を有し、演色性が低いという問題があった。 However, a white light emitting element composed of a blue light emitting diode element and an yttrium / aluminum / garnet phosphor has a feature that light emission is pale due to a shortage of a red light emitting component, and has a problem of low color rendering.
また、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体で不足する赤色発光成分を別の赤色発光蛍光体で補う白色発光素子においても演色性に関して未だ改善すべき問題点は残されている。 In addition, there is still a problem to be improved in terms of color rendering even in a white light emitting element in which a red light emitting component that is insufficient with an yttrium, aluminum, and garnet phosphor is supplemented with another red light emitting phosphor.
一方、SrY2S4蛍光体の従来の製造方法は有毒な硫化水素ガス気流中で加熱する方法であるため、製造設備が大がかりになり、製造コストが増大するという欠点があった。また当該製造方法では、発光効率が未だ低く、実用に向かないという欠点も有している。 On the other hand, the conventional manufacturing method of the SrY 2 S 4 phosphor is a method of heating in a toxic hydrogen sulfide gas stream, so that the manufacturing equipment becomes large and the manufacturing cost increases. In addition, the production method has the disadvantage that the luminous efficiency is still low and is not suitable for practical use.
本発明は、従来の技術が有する上記のような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い発光効率、特に紫外〜青色の光を吸収して赤色の蛍光を発する場合に、高い発光効率を有する蛍光体の好適な製造方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned various problems of the prior art, and the object of the present invention is to achieve high luminous efficiency, particularly red to fluorescent light by absorbing ultraviolet to blue light. Therefore, it is an object of the present invention to provide a suitable method for producing a phosphor having high luminous efficiency.
本発明の目的はまた、当該製造方法より製造された蛍光体を提供しようとするものである。 Another object of the present invention is to provide a phosphor manufactured by the manufacturing method.
本発明の目的はまた、当該製造方法を用いて製造された発光効率の高い蛍光体を用いて、高効率な発光素子を提供しようとするものである。 Another object of the present invention is to provide a highly efficient light-emitting element using a phosphor having high emission efficiency manufactured using the manufacturing method.
本発明の目的はまた、当該製造方法を用いて製造された発光効率の高い蛍光体を用いて、高効率で演色性の高い白色発光素子を提供しようとするものである。 Another object of the present invention is to provide a white light-emitting element having a high efficiency and a high color rendering property by using a phosphor having a high light emission efficiency manufactured using the manufacturing method.
本発明の目的はまた、当該発光素子あるいは白色発光素子を用いて、高効率で演色性の高い画像表示装置を提供しようとするものである。 Another object of the present invention is to provide an image display apparatus having high efficiency and high color rendering using the light emitting element or the white light emitting element.
本発明の目的はまた、当該発光素子あるいは白色発光素子を用いて、高効率で演色性の高い照明装置を提供しようとするものである。 Another object of the present invention is to provide a lighting device having high efficiency and high color rendering using the light emitting element or the white light emitting element.
本発明者らは、鋭意検討した結果、赤色発光成分として2価の金属元素と3価の金属元素と硫黄を含む化合物を母体化合物とし、母体化合物に付活剤元素を含む蛍光体の製造において、好適な製造方法を見出し、本発明の完成に至った。即ち、本発明は以下を要旨とするものである。 As a result of intensive studies, the present inventors have made a compound containing a divalent metal element, a trivalent metal element and sulfur as a red light-emitting component as a base compound, and in the manufacture of a phosphor containing an activator element in the base compound. The present inventors have found a suitable production method and have completed the present invention. That is, the gist of the present invention is as follows.
即ち、本発明によれば、2価の金属元素と3価の金属元素と硫黄を含む化合物を母体化合物とし、母体化合物に付活剤元素を含む蛍光体の製造において、硫黄単体又は硫黄含有化合物と、炭素単体又は炭素含有化合物の共存下で、蛍光体を構成する金属元素を含む原料化合物を加熱することを特徴とする蛍光体の製造方法が提供される。 That is, according to the present invention, in the production of a phosphor containing a divalent metal element, a trivalent metal element and sulfur as a base compound, and the host compound containing an activator element, sulfur alone or a sulfur-containing compound And a raw material compound containing a metal element constituting the phosphor in the coexistence of simple carbon or a carbon-containing compound.
また母体化合物は、下記一般式(I)で表されることが好ましい。
MLn2S4 (I)
(式(I)中、Mは1種又は2種以上の2価の金属元素を表し、Lnは1種又は2種以上の3価の金属元素を表す。)
Moreover, it is preferable that a base compound is represented by the following general formula (I).
MLn 2 S 4 (I)
(In formula (I), M represents one or more divalent metal elements, and Ln represents one or more trivalent metal elements.)
また2価の金属元素が、アルカリ土類金属と亜鉛からなる群から選ばれる1種又は2種以上の金属元素であることが好ましい。 The divalent metal element is preferably one or more metal elements selected from the group consisting of alkaline earth metals and zinc.
また3価の金属元素が、希土類元素、Al、Ga及びInからなる群から選ばれる1種又は2種以上の金属元素であることが好ましい。 The trivalent metal element is preferably one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth elements, Al, Ga and In.
また付活剤元素が、Ce、Pr、Sm、Eu、Tb、Tm、Mn、Fe及びCrからなる群から選ばれる1種又は2種以上の金属元素であることが好ましい。 The activator element is preferably one or more metal elements selected from the group consisting of Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Tm, Mn, Fe, and Cr.
また加熱工程ののち急速に冷却する工程を含むことが望ましい。 It is also desirable to include a step of rapidly cooling after the heating step.
一方、本発明によれば、上記の製造方法により製造された蛍光体が提供される。 On the other hand, according to this invention, the fluorescent substance manufactured by said manufacturing method is provided.
また本発明によれば、上記の製造方法により製造された蛍光体を用いた発光素子が提供される。 Moreover, according to this invention, the light emitting element using the fluorescent substance manufactured by said manufacturing method is provided.
また本発明によれば、第1の発光材料と、第1の発光材料から放射された光を吸収して波長変換を行う第2の発光材料を含む発光素子において、波長変換を行う第2の発光材料として上記の製造方法により製造された蛍光体を用いた発光素子が提供される。 According to the invention, in the light-emitting element including the first light-emitting material and the second light-emitting material that absorbs light emitted from the first light-emitting material and performs wavelength conversion, the second light-emitting element that performs wavelength conversion. There is provided a light emitting element using a phosphor manufactured by the above manufacturing method as a light emitting material.
また本発明によれば、上記の発光素子を用いた発光装置が提供される。 Moreover, according to this invention, the light-emitting device using said light emitting element is provided.
また本発明によれば、上記の発光素子を用いた画像表示装置が提供される。 According to the present invention, there is also provided an image display device using the above light emitting element.
また本発明によれば、上記の発光素子を用いた照明装置が提供される。 Moreover, according to this invention, the illuminating device using said light emitting element is provided.
本発明によれば、高効率の発光を有する蛍光体を得ることができる。 According to the present invention, a phosphor having highly efficient light emission can be obtained.
以下、本発明を実施するための最良の形態(実施の形態)について詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (embodiment) will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiment, and various modifications may be made within the scope of the gist of the present invention. Can be implemented.
[蛍光体の製造方法]
本実施の形態が適用される蛍光体の製造方法は、複合金属硫化物蛍光体の製造において、蛍光体を構成する金属元素を含む原料化合物と、炭素または炭素化合物と、硫黄又は硫黄化合物を共存させた状態で加熱することを特徴とするものである。このようにすることで、炭素または炭素化合物と、硫黄又は硫黄化合物が反応し、二硫化炭素が生成し、その作用により高品質の複合硫化物を製造することができる。すなわち、二硫化炭素の還元硫化作用により原料金属化合物の硫化や硫化された金属化合物相互の反応が生じたり、原料化合物が硫化物であった場合に原料硫化物の酸化を防いで原料硫化物の固相反応を促進したりすることにより、高品質の複合硫化物蛍光体を製造することができる。また硫化水素などの有毒なガスの供給を必要としないため、製造装置が大規模にならず蛍光体のコストダウン等に有効である。
[Phosphor production method]
The phosphor manufacturing method to which the present embodiment is applied is a composite metal sulfide phosphor manufacturing method in which a raw material compound containing a metal element constituting a phosphor, carbon or a carbon compound, and sulfur or a sulfur compound coexist. It heats in the made state, It is characterized by the above-mentioned. By doing in this way, carbon or a carbon compound and sulfur or a sulfur compound react, carbon disulfide produces | generates, and a high quality composite sulfide can be manufactured by the effect | action. In other words, due to the reduction and sulfidation action of carbon disulfide, sulfidation of the raw metal compound and the mutual reaction of the sulfided metal compound occur, or when the raw material compound is sulfide, oxidation of the raw material sulfide is prevented and By promoting the solid-phase reaction, a high-quality composite sulfide phosphor can be produced. In addition, since it is not necessary to supply a toxic gas such as hydrogen sulfide, the manufacturing apparatus is not large-scale and effective in reducing the cost of the phosphor.
蛍光体の原料化合物には制限はないが、必要とする金属元素の硫化物、硫酸塩、酸化物、炭酸塩、塩化物、硝酸塩、シュウ酸塩等を使用することができる。原料化合物は、各々、1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。この中でも硫化物を使用することが、複合硫化物蛍光体の単一相が得られやすいという点で好ましい。一方、アルカリ土類金属元素の炭酸塩や、希土類金属元素やAl、Ga、In、Znの酸化物を使用することは、高純度で取り扱いやすい安定な原料であるという点で好ましい。 There are no limitations on the raw material compound of the phosphor, but the required metal element sulfides, sulfates, oxides, carbonates, chlorides, nitrates, oxalates, and the like can be used. One raw material compound may be used alone, or two or more raw material compounds may be mixed and used. Among these, the use of sulfide is preferable in that a single phase of the composite sulfide phosphor is easily obtained. On the other hand, the use of carbonates of alkaline earth metal elements, rare earth metal elements, and oxides of Al, Ga, In, and Zn is preferable because they are high purity and stable raw materials.
原料の混合は、下記の(A)または(B)の混合法により混合した混合物(以下、「原料混合物」と称す。)を加熱焼成することにより製造することができる。
(A)ハンマーミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル等の乾式粉砕機、または、乳鉢と乳棒等を用いる粉砕と、リボンブレンダー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー等の混合機、または乳鉢と乳棒を用いる混合とを合わせた乾式混合法。
(B)水等を加えてスラリー状態または溶液状態で、粉砕機、乳鉢と乳棒、または蒸発皿と撹拌棒等により混合し、噴霧乾燥、加熱乾燥、または自然乾燥等により乾燥させる湿式混合法。
The raw materials can be mixed by heating and firing a mixture (hereinafter referred to as “raw material mixture”) mixed by the following mixing method (A) or (B).
(A) Dry pulverizer such as hammer mill, roll mill, ball mill, jet mill, etc., or pulverization using mortar and pestle, etc. and mixing using ribbon blender, V-type blender, Henschel mixer, etc., or mixing using mortar and pestle And dry mixing method.
(B) A wet mixing method in which water or the like is added and mixed in a slurry state or a solution state by a pulverizer, a mortar and pestle, or an evaporating dish and a stirring bar, and then dried by spray drying, heat drying, natural drying or the like.
尚、原料混合物には、必要に応じて、焼成助剤(「フラックス」とも呼ばれる。)を添加混合することができ、焼成助剤の添加により、粒子成長の促進や反応温度の低下などが期待でき、好ましい蛍光体を合成するために有効である。焼成助剤としては、例えば、NH4ClやNH4F・HF等のハロゲン化アンモニウム;NaCO3、LiCO3等のアルカリ金属炭酸塩;LiCl、NaCl、KCl等のアルカリハロゲン化物;CaCl2、CaF2、BaF2等のアルカリ土類金属のハロゲン化物;B2O3、H3BO3、NaB4O7等のホウ酸塩化合物;Li3PO4、NH4H2PO4等のリン酸塩化合物、等の1種又は2種以上が使用できる。 The raw material mixture can be mixed with a firing aid (also referred to as “flux”) as necessary, and the addition of the firing aid is expected to promote particle growth and lower the reaction temperature. This is effective for synthesizing preferred phosphors. The sintering aids, for example, NH 4 Cl or NH 4 ammonium halides such as F · HF; NaCO 3, alkali metal carbonates such as LiCO 3; LiCl, NaCl, alkali halides KCl like; CaCl 2, CaF 2 , halides of alkaline earth metals such as BaF 2 ; borate compounds such as B 2 O 3 , H 3 BO 3 and NaB 4 O 7 ; phosphoric acids such as Li 3 PO 4 and NH 4 H 2 PO 4 1 type, or 2 or more types, such as a salt compound, can be used.
炭素又は炭素化合物としては、炭素単体が好ましく、中でも比表面積の大きい活性炭が好ましいが、その他の炭素、例えば、黒鉛粉末等も用いることができる。また、炭素単体でなく、炭素化合物、例えば、脂肪族炭化水素や芳香族炭化水素も用いることができ、なかでも常圧で固体状態のものが取り扱い上好ましい。また、炭素化合物としては、低分子化合物だけでなく、高分子化合物も使用することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンをはじめとする酸素を含まない、あるいは酸素の含有量の少ない樹脂が好ましい。 As carbon or a carbon compound, carbon alone is preferable, and activated carbon having a large specific surface area is preferable, but other carbons such as graphite powder can also be used. In addition, carbon compounds, such as aliphatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbons, can be used instead of simple carbon, and those in a solid state at normal pressure are preferable for handling. Further, as the carbon compound, not only a low molecular compound but also a high molecular compound can be used. For example, a resin containing no oxygen or low oxygen content such as polyethylene, polypropylene, and nylon is preferable. .
硫黄または硫黄化合物としては、硫黄単体が好ましい。また、硫黄化合物としては、酸素を含まない硫黄化合物を使用することができ、例えば、チオ尿素、チオアセトアミド等を硫黄源として使用することができる。 As the sulfur or sulfur compound, sulfur alone is preferable. Moreover, as a sulfur compound, the sulfur compound which does not contain oxygen can be used, for example, thiourea, thioacetamide, etc. can be used as a sulfur source.
硫黄単体又は硫黄含有化合物と、炭素単体又は炭素含有化合物の組み合わせとしては、中でも硫黄単体と活性炭の組み合わせが好ましい。この組み合わせにすることにより、昇温過程で融点の低い硫黄が溶融して活性炭に吸着され、更に昇温することでそれらが反応して二硫化炭素を生成することができる。この場合、硫黄と活性炭の重量比は任意であるが、いずれかが過度に少ないと二硫化炭素の生成量が減少するため好ましくない。硫黄の重量と活性炭重量の合計に対する硫黄の重量は、下限としては20%以上が好ましく、30%以上が更に好ましく、40%以上が特に好ましい。また上限としては80%以下が好ましく、70%以下が更に好ましく、60%以下が特に好ましい。 As a combination of a simple sulfur or a sulfur-containing compound and a simple carbon or a carbon-containing compound, a combination of a simple sulfur and activated carbon is particularly preferable. By using this combination, sulfur having a low melting point is melted and adsorbed on the activated carbon during the temperature raising process, and further heated to react with each other to generate carbon disulfide. In this case, the weight ratio of sulfur and activated carbon is arbitrary, but if any of them is too small, the amount of carbon disulfide produced is not preferable. The lower limit of the weight of sulfur with respect to the sum of the weight of sulfur and the weight of activated carbon is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and particularly preferably 40% or more. Further, the upper limit is preferably 80% or less, more preferably 70% or less, and particularly preferably 60% or less.
硫黄または硫黄化合物と、炭素または炭素化合物は、あらかじめ混合しておくことが好ましい。また、加熱時には、蛍光体の原料混合物の近くに配置することが好ましい。近くに配置する方法として、大きさの異なる2つの坩堝を入れ子にし、内側の坩堝に原料混合物を入れ、外側の坩堝に硫黄または硫黄化合物と、炭素または炭素化合物の混合物(以下、「硫黄源炭素源混合物」と略す。)を入れ、それぞれ蓋をする方法(以下、「2重坩堝法」と呼ぶ。)が最も好ましい。他の配置の方法としては、チューブ式電気炉で加熱する場合、チューブの上流に硫黄源炭素源混合物を配置し、下流側に原料混合物を配置する(以下、「直列配置法」と呼ぶ。)ことで、二硫化炭素を原料混合物周辺に効率よく供給できる。 Sulfur or a sulfur compound and carbon or a carbon compound are preferably mixed in advance. Further, during heating, it is preferable to dispose near the phosphor raw material mixture. As a method of arranging them close to each other, two crucibles of different sizes are nested, a raw material mixture is put in an inner crucible, sulfur or a sulfur compound and a carbon or a mixture of carbon compounds (hereinafter referred to as “sulfur source carbon” The method (hereinafter abbreviated as “double crucible method”) is most preferred. As another arrangement method, when heating in a tube electric furnace, a sulfur source carbon source mixture is arranged upstream of the tube, and a raw material mixture is arranged downstream (hereinafter referred to as “series arrangement method”). Thus, carbon disulfide can be efficiently supplied around the raw material mixture.
加熱雰囲気は、不活性雰囲気、または、還元性雰囲気が好ましい。更に好ましいのは、アルゴン、窒素等の不活性雰囲気や、水素を1%〜10%含むアルゴンや水素を1%〜10%含む窒素等の還元性雰囲気が好ましい。さらに硫化水素やメタン、アンモニア等、H、S、C又はNを構成成分とする酸素を含まないガス成分を含むことができる。上述の2重坩堝法を適用した場合には、酸化性雰囲気、例えば大気雰囲気においても製造することができ、簡便であるので好ましい。 The heating atmosphere is preferably an inert atmosphere or a reducing atmosphere. More preferred is an inert atmosphere such as argon or nitrogen, or a reducing atmosphere such as argon containing 1% to 10% of hydrogen or nitrogen containing 1% to 10% of hydrogen. Further, hydrogen sulfide, methane, ammonia, and the like can contain a gas component that does not contain oxygen and contains H, S, C, or N as a constituent component. The application of the above-described double crucible method is preferable because it can be manufactured in an oxidizing atmosphere, for example, an air atmosphere, and is simple.
加熱処理は、原料混合物との反応性の低い材料を使用した坩堝やトレイ等の耐熱容器中で行う。耐熱容器は、石英、アルミナ、黒鉛、窒化ホウ素等で製造されたものが使用でき、中でもアルミナ、石英で製造された耐熱容器は、原料混合物との反応性が低く、入手しやすいため好ましい。
また、黒鉛で製造された耐熱容器は、本実施の形態の要点である炭素または炭素化合物の機能をも果たすため好ましい。
The heat treatment is performed in a heat-resistant container such as a crucible or a tray using a material having low reactivity with the raw material mixture. A heat-resistant container made of quartz, alumina, graphite, boron nitride or the like can be used, and among them, a heat-resistant container made of alumina or quartz is preferable because it has low reactivity with the raw material mixture and is easily available.
Further, a heat-resistant container made of graphite is preferable because it also functions as carbon or a carbon compound, which is the main point of the present embodiment.
加熱温度は、目的とする蛍光体の種類に依存するので一概に言えないが、800℃〜1800℃の範囲に加熱することが好ましく、下限は900℃以上が更に好ましく、1000℃以上が特に好ましい。上限は1500℃以下が更に好ましく、1300℃以下が特に好ましい。 Although the heating temperature depends on the type of the target phosphor, it cannot be generally stated, but it is preferable to heat in the range of 800 ° C. to 1800 ° C., and the lower limit is more preferably 900 ° C. or more, and particularly preferably 1000 ° C. or more. . The upper limit is more preferably 1500 ° C. or less, and particularly preferably 1300 ° C. or less.
加熱温度は、原料化合物の種類、混合状態、粒径、形態などの影響を受けるが、温度が高すぎる場合には、原料を入れた容器と原料混合物との反応や、原料成分の揮発などによって発光強度が低下する。温度が低すぎる場合は、原料同士の反応が不十分で目的とする結晶相が生成しないか、目的結晶相が得られても結晶性が低いために発光強度が低下する。 The heating temperature is affected by the type, mixing state, particle size, form, etc. of the raw material compound, but if the temperature is too high, the reaction between the raw material container and the raw material mixture, the volatilization of the raw material components, etc. Luminous intensity decreases. If the temperature is too low, the reaction between the raw materials is insufficient and the target crystal phase is not formed, or even if the target crystal phase is obtained, the crystallinity is low and the emission intensity decreases.
加熱処理は、複数回行っても良く、その場合、各回の焼成条件を変化させても良い。特に反応性の低い原料化合物を使用した場合に、複数回焼成は効果がある。また、加熱にあたっては、最高加熱温度以下のある温度において、一定の時間だけ温度を保持することもできる。これにより、原料化合物の分解や反応を適切に行うことができる場合がある。 The heat treatment may be performed a plurality of times, in which case the firing conditions may be changed each time. Particularly when a raw material compound having low reactivity is used, firing multiple times is effective. In heating, the temperature can be maintained for a certain time at a certain temperature below the maximum heating temperature. Thereby, decomposition | disassembly and reaction of a raw material compound can be performed appropriately.
上述の加熱温度における保持時間は通常、10分〜24時間であり、下限としては1時間以上が好ましく、2時間以上が更に好ましい。また上限としては12時間以下が好ましく、6時間以下が更に好ましく、4時間以下が特に好ましい。保持時間が短すぎると必要な反応や結晶成長が完了しないため好ましくなく、また保持時間が必要以上に長いことはエネルギーの浪費であり、好ましくないためである。 The holding time at the above-mentioned heating temperature is usually 10 minutes to 24 hours, and the lower limit is preferably 1 hour or longer, and more preferably 2 hours or longer. Moreover, as an upper limit, 12 hours or less are preferable, 6 hours or less are still more preferable, and 4 hours or less are especially preferable. If the holding time is too short, it is not preferable because necessary reactions and crystal growth are not completed, and it is not preferable that the holding time is longer than necessary because it is a waste of energy.
蛍光体製造に必要な温度が高い場合は、上述の2重坩堝法よりも直列配置法のほうが、原料混合物の温度とは別に硫黄源窒素源混合物の温度を調節して雰囲気制御ができるので好ましい。 When the temperature required for phosphor production is high, the serial arrangement method is preferable to the above-described double crucible method because the atmosphere can be controlled by adjusting the temperature of the sulfur source nitrogen source mixture separately from the temperature of the raw material mixture. .
加熱処理後は、室温まで冷却を行う。冷却時の雰囲気は、加熱処理のときと同様に、不活性雰囲気、または、還元性雰囲気が好ましい。更に好ましいのは、アルゴン、窒素等の不活性雰囲気や、水素を1%〜10%含むアルゴンや水素を1%〜10%含む窒素等の還元性雰囲気が好ましい。さらに硫化水素やメタン、アンモニア等、H、S、C又はNを構成成分とする酸素を含まないガス成分を含むことができる。 After the heat treatment, cooling to room temperature is performed. The atmosphere during cooling is preferably an inert atmosphere or a reducing atmosphere as in the case of the heat treatment. More preferred is an inert atmosphere such as argon or nitrogen, or a reducing atmosphere such as argon containing 1% to 10% of hydrogen or nitrogen containing 1% to 10% of hydrogen. Further, hydrogen sulfide, methane, ammonia, and the like can contain a gas component that does not contain oxygen and contains H, S, C, or N as a constituent component.
また冷却は急速に冷却することが好ましい。これにより、加熱処理後の冷却過程において、雰囲気ガスに含まれる微量の酸素による酸化を防止することができ、結晶性が高く、不純物相の少ない蛍光体を得ることができる。
ここで急速に冷却とは、300℃を下回るまで、1000℃/h以上の速度で冷却することを意味し、例えば室温中で放置する方法などが考えられる。
Moreover, it is preferable to cool rapidly. Thereby, in the cooling process after the heat treatment, oxidation by a small amount of oxygen contained in the atmospheric gas can be prevented, and a phosphor with high crystallinity and few impurity phases can be obtained.
Here, rapid cooling means cooling at a rate of 1000 ° C./h or higher until the temperature falls below 300 ° C., and for example, a method of leaving it at room temperature can be considered.
冷却後は、必要に応じて、粉砕、洗浄、分級処理等がなされる。粉砕処理は、原料の粉砕混合に使用できるとして列挙した粉砕機が使用できる。分級処理には、各種の気流分級機や振動篩など各種の分級機が使用できる。 After cooling, pulverization, washing, classification, etc. are performed as necessary. For the pulverization treatment, pulverizers listed as being usable for pulverization and mixing of raw materials can be used. Various classifiers such as various air classifiers and vibrating sieves can be used for the classification treatment.
洗浄処理には、水、酸(塩酸、硝酸、硫酸、酢酸等)、アルカリ(アンモニア水、水酸化ナトリウム水溶液等)など、通常の蛍光体の処理工程として適用できるものがすべて利用できる。 For the washing treatment, any of those applicable as a normal phosphor treatment process such as water, acid (hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, etc.), alkali (ammonia water, sodium hydroxide aqueous solution, etc.) can be used.
この方法によって製造できる蛍光体は、複合硫化物を母体化合物とするもの全般であるが、とくにアルカリ土類金属元素または亜鉛の少なくとも一つと、希土類金属元素、Al、Ga及びInの少なくとも一つを母体に含むものはこの方法によって特性の高い蛍光体が得られる。ここでアルカリ土類金属元素とは、好ましくは、Mg、Ca、Sr又はBaを指し、なかでもCa、Sr、Baを含む蛍光体がこの方法に適している。また、希土類金属元素は、Sc、Y、ランタノイド(La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)を指し、中でもSc、Y、La、Gd又はLuを含む蛍光体がこの方法に適している。 Phosphors that can be produced by this method are generally those in which composite sulfides are used as a base compound. In particular, at least one of an alkaline earth metal element or zinc and at least one of a rare earth metal element, Al, Ga, and In is used. A phosphor with high characteristics can be obtained by this method in the matrix. Here, the alkaline earth metal element preferably indicates Mg, Ca, Sr or Ba, and among them, a phosphor containing Ca, Sr and Ba is suitable for this method. The rare earth metal element refers to Sc, Y, lanthanoids (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu), and among them, Sc, Y Phosphors containing La, Gd or Lu are suitable for this method.
蛍光体の発光を担う添加する付活剤元素(「付活剤」または「発光イオン」とも呼ばれる。)としては特に制限はないが、Ce、Pr、Sm、Eu、Tb、Tm、Mn、Fe及びCrが好ましく、Ce、Eu、Mn及びTbが更に好ましく、Eu及びCeが特に好ましく、Euを使用することが最も好ましい。さらに、これとは別の付活剤元素を添加することができる。このような別の付活剤元素は、蛍光体の発光強度を増大させたり、その添加物由来の発光を示したりすることにより発光色調の調整に効果がある。 There is no particular limitation on the activator element (also referred to as “activator” or “luminescent ion”) to be added that is responsible for light emission of the phosphor, but Ce, Pr, Sm, Eu, Tb, Tm, Mn, Fe And Cr are preferred, Ce, Eu, Mn and Tb are more preferred, Eu and Ce are particularly preferred, and Eu is most preferred. Furthermore, an activator element different from this can be added. Such another activator element is effective in adjusting the light emission color tone by increasing the light emission intensity of the phosphor or showing light emission derived from the additive.
下記一般式の(I)で表される母体化合物を有する蛍光体は、本実施の形態の製造方法で製造される好ましい蛍光体の一つである。
MLn2S4 (I)
ここで、Mは2価の金属元素の1種または2種以上を表し、Lnは3価の金属元素の1種または2種以上を表す。
Mとしては、アルカリ土類金属と亜鉛からなる群から選ばれる1種又は2種以上の金属元素であることが好ましく、中でもMg、Ca、Sr及びBaからなる群から選ばれる1種又は2種以上のであることが好ましく、CaとSrの片方又は両方であることが好ましく、Srであることが好ましい。
Lnとしては、希土類元素、Al、Ga及びInからなる群から選ばれる1種又は2種以上の金属元素であることが好ましく、中でもSc、Y、La、Gd、Lu、Al、Ga及びInからなる群から選ばれる1種又は2種以上の金属元素であることが更に好ましく、Y、Ln及びGdからなる群から選ばれる1種又は2種以上の金属元素であることが特に好ましく、Yであることが最も好ましい。
A phosphor having a host compound represented by the following general formula (I) is one of the preferred phosphors produced by the production method of the present embodiment.
MLn 2 S 4 (I)
Here, M represents one or more divalent metal elements, and Ln represents one or more trivalent metal elements.
M is preferably one or more metal elements selected from the group consisting of alkaline earth metals and zinc. Among them, one or two kinds selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba are preferable. The above is preferable, and one or both of Ca and Sr are preferable, and Sr is preferable.
Ln is preferably one or more metal elements selected from the group consisting of rare earth elements, Al, Ga and In, and among them, from Sc, Y, La, Gd, Lu, Al, Ga and In More preferably, the metal element is one or more metal elements selected from the group consisting of Y, Ln and Gd, and particularly preferably one or more metal elements selected from the group consisting of Y, Ln and Gd. Most preferably it is.
Yを含むアルカリ土類チオイットレート蛍光体はこの方法にさらに適した蛍光体であり、SrY2S4を母体とする蛍光体は、特にこの方法に適した蛍光体である。この蛍光体に添加される好ましい付活剤は、Eu、Ce及びMnのいずれかであり、Euを付活剤とした場合には、長波長の紫外線で励起されうる高効率の赤色発光蛍光体となるため好ましい。 An alkaline earth thioitrate phosphor containing Y is a phosphor more suitable for this method, and a phosphor based on SrY 2 S 4 is a phosphor particularly suitable for this method. A preferred activator added to the phosphor is any one of Eu, Ce and Mn. When Eu is used as an activator, a highly efficient red light-emitting phosphor that can be excited by long-wave ultraviolet light. This is preferable.
得られる蛍光体の発光ピーク波長は、400nm〜800nmの範囲にあり、500nm〜700nmの範囲に発光ピーク波長が存在する蛍光体が半導体発光素子を励起光源とする発光素子に用いるためにさらに好ましく、発光ピーク波長が500nm〜580nmに存在する蛍光体は緑色発光または黄色発光蛍光体として好ましく、発光ピーク波長が580nm〜700nmに存在する蛍光体は橙色発光、または赤色発光蛍光体として好ましい。ちなみに、Euが添加されたSrY2S4蛍光体の発光ピーク波長は600nm〜650nmであるため、赤色発光蛍光体として好ましい。 The emission peak wavelength of the obtained phosphor is in the range of 400 nm to 800 nm, and the phosphor having the emission peak wavelength in the range of 500 nm to 700 nm is more preferably used for a light emitting device using a semiconductor light emitting device as an excitation light source, A phosphor having an emission peak wavelength of 500 nm to 580 nm is preferred as a green or yellow emission phosphor, and a phosphor having an emission peak wavelength of 580 nm to 700 nm is preferred as an orange emission or red emission phosphor. Incidentally, since the emission peak wavelength of the SrY 2 S 4 phosphor to which Eu is added is 600 nm to 650 nm, it is preferable as the red light emitting phosphor.
さらに、原料の種類や加熱条件など製造条件を適切に管理することにより、蛍光体中の付活剤元素の価数を必要とする価数に制御することができる。例えば、Eu2+を付活剤元素とする場合、全Eu中のEu2+の割合を60%以上とすることが好ましく、80%以上とすることが更に好ましく、90%以上とすることが更に好ましい。蛍光体中の全Eu中のEu2+の割合が低すぎると発光強度を高くすることができない。 Furthermore, the valence of the activator element in the phosphor can be controlled to a required valence by appropriately managing the production conditions such as the type of raw material and heating conditions. For example, when Eu 2+ is used as an activator element, the ratio of Eu 2+ in the total Eu is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, and even more preferably 90% or more. . If the ratio of Eu 2+ in the total Eu in the phosphor is too low, the emission intensity cannot be increased.
蛍光体中のEu2+の割合は、例えば、X線吸収微細構造(X−ray Absorption Fine Structure:XAFS)の測定によって調べることができる。すなわち、Eu原子のL3吸収端を測定すると、Eu2+とEu3+が別々の吸収ピークを示すので、その面積から比率を定量できる。また、Eu2+の比率は、電子スピン共鳴(ESR)の測定によっても知ることができる。 The ratio of Eu 2+ in the phosphor can be examined, for example, by measuring an X-ray absorption fine structure (XAFS). That is, when the L3 absorption edge of Eu atom is measured, Eu 2+ and Eu 3+ show separate absorption peaks, and the ratio can be determined from the area. The ratio of Eu 2+ can also be determined by measuring electron spin resonance (ESR).
また、Mn2+を付活剤元素とする場合も同様に全Mn中のMn2+の割合を60%以上とすることが好ましく、80%以上とすることが更に好ましく、90%以上とすることが更に好ましい。また、Ce3+、Tb3+、Pr3+の場合には、いずれも3価と4価の状態をとりうるが、いずれもイオン全量のうち、3価状態の割合を60%以上とすることが好ましく、80%以上とすることが更に好ましく、90%以上とすることが更に好ましい。 Similarly, when Mn 2+ is used as the activator element, the ratio of Mn 2+ in the total Mn is preferably 60% or more, more preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. Further preferred. In the case of Ce 3+ , Tb 3+ , and Pr 3+ , all can take a trivalent and tetravalent state, but it is preferable that the ratio of the trivalent state is 60% or more in the total amount of ions. 80% or more, more preferably 90% or more.
蛍光体の重量メジアン径は通常1μm以上であり、2μm以上とすることが好ましく、10μm以上とすることが更に好ましく、15μm以上とすることが特に好ましい。また、蛍光体の重量メジアン径は通常50μm以下であり、30μm以下が好ましく、25μm以下が更に好ましい。この好ましい範囲の中でも2μm〜10μm程度とすると、樹脂への分散性など取り扱い上好ましい。一方、発光強度の点では、重量メジアン径を10μm〜30μm程度とすることが好ましい。 The weight median diameter of the phosphor is usually 1 μm or more, preferably 2 μm or more, more preferably 10 μm or more, and particularly preferably 15 μm or more. The weight median diameter of the phosphor is usually 50 μm or less, preferably 30 μm or less, and more preferably 25 μm or less. Within this preferable range, a thickness of about 2 μm to 10 μm is preferable in terms of handling such as dispersibility in the resin. On the other hand, in terms of light emission intensity, the weight median diameter is preferably about 10 to 30 μm.
重量メジアン径が過度に大きい場合は、発光素子に使用する場合に沈降や塗布膜の不均一などの問題が大きくなる。一方、重量メジアン径が過度に小さい場合は、輝度の低下や、取り扱いの困難さを招く。ナイロンメッシュによる乾式分級によれば、重量メジアン径15μm〜25μmの分散性の良い蛍光体を得ることができる。このような粒径制御は、上述の粉砕処理によっても行うことができるが、各種の分級処理によって行うことが好ましい。例えば、水簸やナイロンメッシュによる篩い分けなどの方法が好ましい。 When the weight median diameter is excessively large, problems such as sedimentation and coating film non-uniformity increase when used in a light emitting device. On the other hand, when the weight median diameter is excessively small, luminance is lowered and handling is difficult. According to the dry classification using a nylon mesh, a phosphor with good dispersibility having a weight median diameter of 15 μm to 25 μm can be obtained. Such particle size control can be performed by the above-described pulverization treatment, but is preferably performed by various classification treatments. For example, a method such as sieving with water tank or nylon mesh is preferable.
尚、得られた蛍光体を用いて、後述の方法で発光素子を製造する際には、必要に応じて公知の表面処理、例えば燐酸カルシウム処理を行ってから樹脂中に分散することが好ましい。 In addition, when manufacturing a light emitting element by the below-mentioned method using the obtained fluorescent substance, it is preferable to disperse | distribute in resin after performing well-known surface treatment, for example, calcium phosphate treatment.
このように本実施の形態が適用される製造方法で製造された蛍光体は、真空紫外線、紫外線、可視光線、電子線、X線、電場等によっても発光するので、後述の発光ダイオードやレーザーダイオード等の半導体発光素子を励起光源とする本実施の形態の発光素子の他、このような励起手段を利用する蛍光体としても有効に使用することができる。 Thus, the phosphor manufactured by the manufacturing method to which the present embodiment is applied emits light also by vacuum ultraviolet rays, ultraviolet rays, visible rays, electron beams, X-rays, electric fields, etc. In addition to the light-emitting element of the present embodiment in which a semiconductor light-emitting element such as the above is used as an excitation light source, it can be effectively used as a phosphor using such excitation means.
[発光素子]
本実施の形態が適用される発光素子は、励起光源(第1の発光材料)と、第2の発光材料として当該励起光源からの光の少なくとも一部を波長変換する蛍光体とを有する発光素子において、波長変換材料としての蛍光体として本実施の形態の製造方法で製造された蛍光体を用いたものであり、下記のような励起光源と組み合わせて、白色、または、任意の色調の発光素子を構成することができる。
[Light emitting element]
A light-emitting element to which this embodiment is applied includes a light-emitting element having an excitation light source (first light-emitting material) and a phosphor that converts at least part of light from the excitation light source as a second light-emitting material. In which a phosphor manufactured by the manufacturing method of the present embodiment is used as a phosphor as a wavelength conversion material, and in combination with an excitation light source as described below, white or a light emitting element of any color tone Can be configured.
本実施の形態が適用される発光素子において、前記蛍光体に光を照射する励起光源は、波長360nmから490nmの光を発生するものが好ましい。励起光源の具体例としては、発光ダイオード(LED)またはレーザーダイオード(LD)、有機エレクトロルミネッセンス発光装置(OLED)、分散型または薄膜型の無機エレクトロルミネッセンス発光装置(無機EL)等を挙げることができる。 In the light emitting element to which the present embodiment is applied, the excitation light source for irradiating the phosphor with light preferably generates light having a wavelength of 360 nm to 490 nm. Specific examples of the excitation light source include a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD), an organic electroluminescence light emitting device (OLED), a dispersion type or thin film type inorganic electroluminescence light emitting device (inorganic EL), and the like. .
その中で、GaN系化合物半導体を使用した、GaN系発光ダイオードやレーザーダイオードが好ましい。なぜなら、GaN系発光ダイオードやレーザーダイオードは、この領域の光を発するSiC系発光ダイオード等に比し、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。 Among them, GaN-based light emitting diodes and laser diodes using GaN-based compound semiconductors are preferable. This is because GaN-based light-emitting diodes and laser diodes have significantly higher light emission output and external quantum efficiency than SiC-based light-emitting diodes that emit light in this region, and can be combined with the phosphor to achieve very low power. This is because very bright 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系発光ダイオードやレーザーダイオードにおいては、AlXGaYN発光層、GaN発光層、またはInXGaYN発光層を有しているものが好ましい。GaN系発光ダイオードにおいては、それらの中でInXGaYN発光層を有するものが発光強度が非常に強いので、特に好ましく、GaN系レーザーダイオードにおいては、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。尚、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。 Of the GaN-based light-emitting diodes and laser diodes, those having an Al X Ga Y N light-emitting layer, a GaN light-emitting layer, or an In X Ga Y N light-emitting layer are preferable. Among the GaN-based light emitting diodes, those having an In X Ga Y N light-emitting layer are particularly preferable because the emission intensity is very strong. In a GaN-based laser diode, an In X Ga Y N layer and a GaN layer are particularly preferable. A multi-quantum well structure is particularly preferable because the emission intensity is very strong. In the above, the value of X + Y is usually in the range of 0.8 to 1.2.
GaN系発光ダイオードにおいて、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系発光ダイオードはこれら発光層、p層、n層、電極、及び基板を基本構成要素としたものであり、発光層をn型とp型のAlXGaYN層、GaN層、またはInXGaYN層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが発光効率が高いので好ましく、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 the GaN-based light emitting diode, those in which these light emitting layers are doped with Zn or Si or those without a dopant are preferable for adjusting the light emission characteristics. A GaN-based light emitting diode has these light emitting layer, p layer, n layer, electrode, and substrate as basic constituent elements, and the light emitting layer is made of an n-type and p-type Al X Ga Y N layer, a GaN layer, or In Those having a heterostructure sandwiched between X Ga YN layers and the like are preferable because of high light emission efficiency, and those having a heterostructure of a quantum well structure are more preferable because of higher light emission efficiency.
尚、本実施の形態が適用される発光素子には、波長変換材料として本実施の形態の製造方法で製造された蛍光体以外に、その他の蛍光体を含んでいてもよい。その他の蛍光体としては、青、青緑、緑、黄緑、黄色、または深赤色の発光を示す蛍光体が好ましく、特に、本実施の形態の蛍光体と、緑色、黄緑、または黄色の発光を示す蛍光体と、励起光源としての青色発光ダイオードとを組み合わせることにより、演色性の高い白色の発光素子を構成することができるので好ましい。 In addition, the light emitting element to which this embodiment is applied may contain other phosphors as the wavelength conversion material in addition to the phosphor manufactured by the manufacturing method of this embodiment. As the other phosphors, phosphors that emit blue, blue-green, green, yellow-green, yellow, or deep red light are preferable, and in particular, the phosphor of the present embodiment and green, yellow-green, or yellow A combination of a phosphor exhibiting light emission and a blue light emitting diode as an excitation light source is preferable because a white light emitting element with high color rendering can be formed.
さらに、本実施の形態が適用される蛍光体と、近紫外発光ダイオードと青色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を組み合わせることによっても好ましい白色の発光素子を構成することができる。これらの白色発光素子には、赤色から深赤色に発光する蛍光体を追加することでさらに演色性を向上させることができるので好ましい。 Furthermore, a preferred white light-emitting element can also be configured by combining a phosphor to which this embodiment is applied, a near-ultraviolet light emitting diode, a blue light emitting phosphor, and a green light emitting phosphor. These white light emitting elements are preferable because a color rendering property can be further improved by adding a phosphor that emits light from red to deep red.
以下、本実施の形態の蛍光体と組み合わせるのに好ましい蛍光体の例を以下に列挙する。
緑色発光蛍光体としては、M2SiO4:Eu2+、MAl2O4:Eu2+、MSi2N2O2:Eu2+、MGa2S4:Eu2+、MMgAl10O17:Eu2+、Mn2+(以上、Mは、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つを表す)、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Ca3(Sc1−x、Mgx)2Si3O12:Ce等が使用できる。
Hereinafter, examples of preferred phosphors to be combined with the phosphor of the present embodiment are listed below.
Green light emitting phosphors include M 2 SiO 4 : Eu 2+ , MAl 2 O 4 : Eu 2+ , MSi 2 N 2 O 2 : Eu 2+ , MGa 2 S 4 : Eu 2+ , MMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , Mn 2+ (M represents at least one selected from Ca, Sr, and Ba), Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce, Ca 3 (Sc 1-x , Mg x ) 2 Si 3 O 12 : Ce or the like can be used.
赤色発光蛍光体としては、CaS:Eu2+、SrS:Eu2+等の硫化物系蛍光体、M2Si5N8:Eu2+、MAlSiN3:Eu2+(Mは、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも1種または2種以上を表す)等の窒化物系蛍光体、及び、M’’(Si、Al)12(O、N)16:Eu2+(M’’は、Li、Mg、Ca、Sr、Y、La、Gd、Lyから選ばれる少なくとも1種または2種以上を表す)等のオキシ窒化物系蛍光体等が好ましい。 As red light emitting phosphors, sulfide phosphors such as CaS: Eu 2+ , SrS: Eu 2+ , M 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , MAlSiN 3 : Eu 2+ (M is selected from Ca, Sr, Ba) Nitride-based phosphor such as at least one or two or more) and M ″ (Si, Al) 12 (O, N) 16 : Eu 2+ (M ″ represents Li, Mg, Ca) An oxynitride phosphor such as at least one selected from Sr, Y, La, Gd, and Ly is preferred.
また、3価のEuを発光中心イオンとしたものでは、La2O2S:Eu3+、Y2O2S:Eu3+等のオキシ硫化物系蛍光体、及び、3価のEuにアセチルアセトンやテノイルトリフルオロアセトン等が配位した配位化合物系蛍光体等が好ましい。 In addition, when trivalent Eu is used as a luminescent center ion, oxysulfide phosphors such as La 2 O 2 S: Eu 3+ and Y 2 O 2 S: Eu 3+ , and trivalent Eu with acetylacetone or Preference is given to coordination compound phosphors coordinated with tenoyltrifluoroacetone and the like.
また、4価のMnを発光中心イオンとしたものでは、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+等が好ましい。中でも3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn4+、La2O2S:Eu3+、CaAlSiN3:Eu2+等が深赤色領域の発光を追加できるので好ましい。 Moreover, 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 : Mn 4+ or the like is preferable when tetravalent Mn is used as the emission center ion. Among these, 3.5MgO · 0.5MgF 2 · GeO 2 : Mn 4+ , La 2 O 2 S: Eu 3+ , CaAlSiN 3 : Eu 2+ and the like are preferable because light emission in the deep red region can be added.
青色発光蛍光体としては、MMgAl10O17:Eu2+、M3MgSi2O8:Eu2+、M2MgSi2O7:Eu2+、MMgSi2O6:Eu2+(以上、Mは、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つを表す)、M’5(PO4)3Cl:Eu2+(以上、M’は、Mg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一つを表す)等が使用できる。中でもBaをMの主成分とするMMgAl10O17:Eu2+やSrをM’の主成分とするM’5(PO4)3Cl:Eu2+が好ましい。 As the blue light emitting phosphors, MMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , M 3 MgSi 2 O 8 : Eu 2+ , M 2 MgSi 2 O 7 : Eu 2+ , MMgSi 2 O 6 : Eu 2+ (M is Ca, M ′ 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ (in the above, M ′ represents at least one selected from Mg, Ca, Sr, Ba) and the like. Can be used. Of these, MGgAl 10 O 17 : Eu 2+ containing Ba as the main component of M and M ′ 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu 2+ containing Sr as the main component of M ′ are preferable.
また、本実施の形態が適用される発光素子に用いる蛍光体には、その性能を損なわない程度に、蛍光体を製造する際に伴う不純物元素や不純物相が含まれていてもよい。 In addition, the phosphor used in the light-emitting element to which the present embodiment is applied may contain an impurity element and an impurity phase that are involved in manufacturing the phosphor to such an extent that the performance is not impaired.
[発光装置、画像表示装置、照明装置]
波長変換材料としての前記蛍光体と、発光ダイオードやレーザーダイオードなどの半導体発光素子、OLED、無機ELなどから放射される光を励起光源として有する本実施の形態の発光素子は、半導体発光素子の発する紫外光から可視光の範囲の光を吸収してより長波長の可視光を発する演色性の高い発光装置とすることができ、バックライトユニットを使用した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として好適である。
[Light emitting device, image display device, lighting device]
The phosphor as the wavelength conversion material, a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode, and a light emitting element of the present embodiment having light emitted from an OLED, an inorganic EL or the like as an excitation light source emits light from the semiconductor light emitting element. It can be a light emitting device with high color rendering properties that absorbs light in the ultraviolet to visible light range and emits visible light of a longer wavelength, and is an image display device such as a color liquid crystal display using a backlight unit or a surface emitting device. It is suitable as a light source for lighting devices such as the above.
以下に、このような励起光源及び蛍光体を備える本実施の形態の発光素子、発光装置、画像表示装置及び照明装置について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a light-emitting element, a light-emitting device, an image display device, and an illumination device according to this embodiment including such an excitation light source and a phosphor will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、励起光源(波長360nmから490nmの短波長の光を発生する半導体発光素子)と蛍光体とを有する発光素子の一実施例を示す模式的断面図である。
また、図2は、図1に示す発光素子を組み込んだ面発光照明装置の一実施例を示す模式的断面図である。
図1及び図2において、1は発光素子、2はマウントリード、3はインナーリード、4は励起光源、5は蛍光体含有樹脂部、6は導電性ワイヤー、7はモールド部材、8は面発光照明装置、9は拡散板、10は保持ケースである。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a light emitting device having an excitation light source (a semiconductor light emitting device that generates light having a short wavelength of 360 to 490 nm) and a phosphor.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a surface emitting illumination device incorporating the light emitting element shown in FIG.
1 and 2, 1 is a light emitting element, 2 is a mount lead, 3 is an inner lead, 4 is an excitation light source, 5 is a phosphor-containing resin part, 6 is a conductive wire, 7 is a molding member, and 8 is a surface emitting light. An illuminating device, 9 is a diffusion plate, and 10 is a holding case.
図1に示すように、この発光素子1は、一般的な砲弾型の形態をなし、マウントリード2の上部カップ内には、GaN系発光ダイオード等からなる励起光源(360nm〜490nm励起光源)4が、その上に、蛍光体をシリコーン樹脂、エポキシ樹脂やアクリル樹脂等のバインダーに混合、分散させ、カップ内に流し込むことにより形成された蛍光体含有樹脂部5で被覆されることにより固定されている。一方、励起光源4とマウントリード2、及び励起光源4とインナーリード3は、それぞれ導電性ワイヤー6で導通されており、これら全体がエポキシ樹脂等によるモールド部材7で被覆、保護されてなる。
As shown in FIG. 1, the light emitting element 1 has a general bullet shape, and an excitation light source (360 nm to 490 nm excitation light source) 4 made of a GaN-based light emitting diode or the like is disposed in the upper cup of the
また、図2に示すように、この発光素子1を組み込んだ面発光照明装置8は、内面を白色の平滑面等の光不透過性とした方形の保持ケース10の底面に、多数の発光素子1を、その外側に発光素子1の駆動のための電源及び回路等(図示せず。)を設けて配置し、保持ケース10の蓋部に相当する箇所に、乳白色としたアクリル板等の拡散板9を発光の均一化のために固定してなる。
As shown in FIG. 2, the surface emitting illumination device 8 incorporating the light emitting element 1 has a large number of light emitting elements on the bottom surface of a
そして、面発光照明装置8を駆動して、発光素子1の励起光源4に電圧を印加することにより波長360nmから490nmの短波の光を発光させ、その発光の一部を、蛍光体含有樹脂部5における前記蛍光体が吸収して、より長波長(波長380nm〜780nm)の可視光を発光し、一方、蛍光体に吸収されなかった青色光等との混色により演色性の高い発光が得られ、この光が拡散板9を透過して、図面上方に出射され、保持ケース10の拡散板9面内において均一な明るさの照明光が得られることとなる。
Then, the surface-emitting illumination device 8 is driven to apply a voltage to the
尚、上記発光素子1における蛍光体含有樹脂部5は、次のような効果を有する。即ち、励起光源4からの光や蛍光体からの光は通常四方八方に向いているが、蛍光体粉を樹脂中に分散させると、光が樹脂の外に出る時にその一部が反射されるので、ある程度光の向きを変えることができるため、光の混合が行われ、配光が均一化される傾向にある。従って、効率の良い向きに光をある程度誘導できるので、前記蛍光体の粉を樹脂中へ分散して使用するのが好ましい。また、蛍光体を樹脂中に分散させると、励起光源4からの光の蛍光体への全照射面積が大きくなるので、蛍光体からの発光強度を大きくすることができるという利点も有する。
In addition, the fluorescent substance containing
この蛍光体含有樹脂部に使用できる樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等各種のものを1種を単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
蛍光体粉の分散性が良い点で好ましくはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂である。蛍光体の粉を樹脂中に分散させる場合、当該蛍光体粉と樹脂との合計重量に対するその蛍光体粉の重量割合は、通常0.1重量%〜20重量%、好ましくは0.3重量%〜15重量%、さらに好ましくは0.5重量%〜10重量%である。この範囲よりも蛍光体が過度に多すぎると蛍光体粉の凝集により発光効率が低下することがあり、過度に少なすぎると今度は樹脂による光の吸収や散乱のため発光効率が低下することがある。
As a resin that can be used for the phosphor-containing resin part, various kinds such as silicone resin, epoxy resin, polyvinyl resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, etc. are used alone or in combination of two or more. Can be used.
In view of good dispersibility of the phosphor powder, silicone resins and epoxy resins are preferable. When the phosphor powder is dispersed in the resin, the weight ratio of the phosphor powder to the total weight of the phosphor powder and the resin is usually 0.1% by weight to 20% by weight, preferably 0.3% by weight. -15% by weight, more preferably 0.5% by weight to 10% by weight. If the amount of the phosphor is excessively larger than this range, the luminous efficiency may be reduced due to aggregation of the phosphor powder. If the amount is too small, the luminous efficiency may be decreased due to light absorption or scattering by the resin. is there.
この樹脂中には、色斑(ムラ)を防止するために、増量剤または拡散剤を添加してもよい。具体的な拡散剤としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素等が好適に用いられる。このような拡散剤の使用によって良好な指向特性を有する発光素子が得られる。例えば、粒径1nm〜1μmの拡散剤は、半導体発光素子からの光波長に対する干渉効果が低い反面、光度を低下させることなく樹脂粘度を高めることができる。これにより、ポッティング等により蛍光体含有樹脂などを配置させる場合、シリンジ内において樹脂中の蛍光体をほぼ均一に分散させ、その状態を維持することが可能となり、比較的取り扱いが困難である粒径の大きい蛍光体を用いた場合でも均一性の高い蛍光体含有樹脂部を歩留まり良く形成することが可能となる。拡散剤は、その粒径範囲により作用が異なり、使用方法に合わせて選択若しくは組み合わせて用いることができる。 In this resin, an extender or a diffusing agent may be added in order to prevent color spots (unevenness). As a specific diffusing agent, barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, silicon oxide or the like is preferably used. By using such a diffusing agent, a light emitting element having good directivity can be obtained. For example, a diffusing agent having a particle size of 1 nm to 1 μm has a low interference effect on the light wavelength from the semiconductor light emitting device, but can increase the resin viscosity without reducing the luminous intensity. This makes it possible to disperse the phosphor in the resin almost uniformly in the syringe and maintain the state when arranging the phosphor-containing resin by potting or the like, and the particle size is relatively difficult to handle. Even when a large phosphor is used, a highly uniform phosphor-containing resin portion can be formed with a high yield. The action of the diffusing agent varies depending on the particle size range, and can be selected or combined according to the method of use.
尚、前述の如く、蛍光体は必要に応じて公知の表面処理を行ってから樹脂中に分散することが好ましい。 As described above, the phosphor is preferably dispersed in the resin after performing a known surface treatment if necessary.
本実施の形態においては、面発光型の発光体、特に面発光型GaN系レーザーダイオードを励起光源として使用することは、発光素子全体の発光効率を高めることになるので、特に好ましい。面発光型の発光体とは、膜の面方向に強い発光を有する発光体であり、面発光型GaN系レーザーダイオードにおいては、発光層等の結晶成長を制御し、かつ、反射層等をうまく工夫することにより、発光層の縁方向よりも面方向の発光を強くすることができる。面発光型のものを使用することによって、発光層の縁から発光するタイプに比べ、単位発光量あたりの発光断面積が大きくとれる結果、波長変換材料としての蛍光体にその光を照射する場合、同じ光量で照射面積を非常に大きくすることができ、照射効率を良くすることができるので、波長変換材料である蛍光体からより強い発光を得ることができる。 In the present embodiment, it is particularly preferable to use a surface-emitting type illuminant, particularly a surface-emitting GaN-based laser diode, as an excitation light source, since it increases the luminous efficiency of the entire light-emitting element. A surface-emitting type illuminant is an illuminant that emits strong light in the surface direction of a film. In a surface-emitting GaN-based laser diode, the crystal growth of a light-emitting layer or the like is controlled, and a reflective layer or the like is successfully performed. By devising, the light emission in the surface direction can be made stronger than the edge direction of the light emitting layer. Compared to the type that emits light from the edge of the light emitting layer by using a surface emitting type, as a result of taking a large emission cross-sectional area per unit light emission amount, when irradiating the phosphor as a wavelength conversion material, Since the irradiation area can be made very large with the same amount of light and the irradiation efficiency can be improved, stronger light emission can be obtained from the phosphor as the wavelength conversion material.
このように励起光源として面発光型のものを使用する場合、波長変換材料としての蛍光体を膜状に形成するのが好ましい。面発光型の励起光源からの光は断面積が十分大きいので、蛍光体をその断面の方向に膜状に形成すると、励起光源からの蛍光体単位量あたりの照射断面積が大きくなるので、蛍光体からの発光の強度をより大きくすることができる。 Thus, when using a surface emitting type as an excitation light source, it is preferable to form the phosphor as the wavelength conversion material in a film shape. Since the cross-sectional area of the light from the surface-emitting type excitation light source is sufficiently large, if the phosphor is formed in a film shape in the direction of the cross-section, the irradiation cross-sectional area per unit amount of the phosphor from the excitation light source increases. The intensity of light emitted from the body can be further increased.
また、励起光源として面発光型のものを使用し、蛍光体を膜状に形成したものを用いる場合、励起光源の発光面に、直接膜状の蛍光体を接触させた形状とするのが好ましい。ここでいう接触とは、励起光源と蛍光体とが空気や気体を介さないで密着している状態をつくることを言う。その結果、励起光源からの光が蛍光体の膜面で反射されて外にしみ出るという光量損失を避けることができるので、素子全体の発光効率を良くすることができる。 In addition, when a surface emitting type light source is used as the excitation light source and a phosphor is formed in a film shape, it is preferable to have a shape in which the film-shaped phosphor is directly in contact with the light emission surface of the excitation light source. . Contact here means creating a state in which the excitation light source and the phosphor are in close contact with each other without air or gas. As a result, it is possible to avoid a light amount loss in which light from the excitation light source is reflected by the phosphor film surface and oozes out, so that the luminous efficiency of the entire device can be improved.
図3は、励起光源として面発光型のものを用い、蛍光体を膜状に形成したものを適用した発光装置の一例を示す模式的斜視図である。図3中、11は、前記蛍光体を有する蛍光体含有膜、12は励起光源としての面発光型GaN系レーザーダイオード、13は基板を表す。相互に接触した状態をつくるために、励起光源の面発光型GaN系レーザーダイオード12と蛍光体含有膜11とそれぞれ別個に作成し、それらの面同士を接着剤やその他の手段によって接触させても良いし、面発光型GaN系レーザーダイオード12の発光面上に蛍光体含有膜11を製膜(成型)させても良い。これらの結果、面発光型GaN系レーザーダイオード12と蛍光体含有膜11とを接触した状態とすることができる。
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of a light emitting device to which a surface emitting type light source is used as an excitation light source and a phosphor is formed in a film shape. In FIG. 3, 11 is a phosphor-containing film having the phosphor, 12 is a surface-emitting GaN laser diode as an excitation light source, and 13 is a substrate. In order to create a state where they are in contact with each other, the surface-emitting GaN-based
本実施の形態の発光装置は、励起光源と、波長変換材料としての前述の本実施の形態の製造方法で製造された蛍光体を備え、その蛍光体が、励起光源の発する波長360nmから490nmの短波長の光を吸収して、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る。 The light-emitting device of this embodiment includes an excitation light source and a phosphor manufactured by the manufacturing method of the above-described embodiment as a wavelength conversion material, and the phosphor has a wavelength of 360 nm to 490 nm emitted from the excitation light source. It is a light-emitting device that absorbs short-wavelength light, has good color rendering properties regardless of the use environment, and can generate high-intensity visible light.
このような本実施の形態の発光装置は、バックライト光源、信号機などの発光源、また、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。画像表示装置としては、例えば、蛍光表示管(VFD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、陰極線管(CRT)等が挙げられる。また、本実施の形態の発光装置は、画像表示装置用のバックライトにも使用することができる。 Such a light emitting device of this embodiment is suitable for a light source such as a backlight light source, a light source such as a traffic light, an image display device such as a color liquid crystal display, and a lighting device such as a surface emitting device. Examples of the image display device include a fluorescent display tube (VFD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP), a cathode ray tube (CRT), and the like. Further, the light-emitting device of this embodiment can also be used for a backlight for an image display device.
図4は、バックライト光源として使用する場合に好適な発光装置の一例(表面実装型発光装置)を示す図である。図4中、21は、励起光源である発光ダイオード(LED)、22は、本発明の製造方法で製造された蛍光体を含む蛍光体含有樹脂部、23はフレーム、24は導電性ワイヤー、25と26は端子をそれぞれ表す。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a light-emitting device (surface-mounted light-emitting device) suitable for use as a backlight light source. In FIG. 4, 21 is a light emitting diode (LED) which is an excitation light source, 22 is a phosphor-containing resin part containing a phosphor manufactured by the manufacturing method of the present invention, 23 is a frame, 24 is a conductive wire, 25 And 26 represent terminals.
以下に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
〈蛍光体の製造と評価〉
表1は、以下の実施例で挙げる蛍光体の製造において、蛍光体を構成するSrS、Y2S3、EuSのモル比、活性炭と硫黄の重量、活性炭の形状、加熱処理温度および冷却方法を示す表である。
(実施例1)
原料化合物として硫化ストロンチウム(SrS)0.5985g(0.005mol)と硫化イットリウム(Y2S3)1.3705g(0.005mol)と硫化ユーロピウム(EuS)0.0368g(0.0002mol)(以上、(株)高純度化学研究所製、99.99%)を乳鉢で良く混合した。得られた原料混合物をアルミナ坩堝(B1サイズ、内容積30ml)に入れて蓋をした。
<Manufacture and evaluation of phosphors>
Table 1 shows the molar ratio of SrS, Y 2 S 3 , EuS constituting the phosphor, the weight of activated carbon and sulfur, the shape of activated carbon, the heat treatment temperature, and the cooling method in the production of the phosphor mentioned in the following examples. It is a table | surface which shows.
Example 1
As raw material compounds, strontium sulfide (SrS) 0.5985 g (0.005 mol), yttrium sulfide (Y 2 S 3 ) 1.3705 g (0.005 mol) and europium sulfide (EuS) 0.0368 g (0.0002 mol) (above, High purity chemical laboratory (99.99%) was mixed well in a mortar. The obtained raw material mixture was put in an alumina crucible (B1 size, internal volume 30 ml) and covered.
一方、硫黄源炭素源混合物として、活性炭(日本エンバイロケミカルズ製)40gと硫黄((株)高純度化学研究所製)10gを良く混合した。アルミナ坩堝(B4サイズ、内容積150ml)に原料混合物を入れたB1サイズ坩堝を入れ、残りの空間に上述の硫黄源炭素源混合物を入れて蓋をした。これを大気雰囲気の電気炉(ADVANTEC製、KS−1501型)で1200℃で3時間加熱することによりSrY2S4:Eu蛍光体を得た。1200℃での加熱終了後、室温である25℃になるまで約3時間かけて冷却した。得られた蛍光体の粉末X線回折パターンを理学電機(株)製粉末X線回折装置RAD−IIAによって測定した結果を図5(a)に示す。 On the other hand, as a sulfur source carbon source mixture, 40 g of activated carbon (manufactured by Nippon Envirochemicals) and 10 g of sulfur (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) were mixed well. A B1 size crucible containing a raw material mixture was placed in an alumina crucible (B4 size, internal volume 150 ml), and the above-mentioned sulfur source carbon source mixture was placed in the remaining space and capped. This was heated at 1200 ° C. for 3 hours in an electric furnace (manufactured by ADVANTEC, model KS-1501) in an air atmosphere to obtain a SrY 2 S 4 : Eu phosphor. After completion of heating at 1200 ° C., the mixture was cooled to 25 ° C., which was room temperature, over about 3 hours. FIG. 5A shows the result of measuring the powder X-ray diffraction pattern of the obtained phosphor with a powder X-ray diffraction apparatus RAD-IIA manufactured by Rigaku Corporation.
得られた蛍光体のフォトルミネッセンス(PL)スペクトルを図6(a)に示す。PLスペクトルは、キセノンランプを分光して取り出した325nmの光の照射下の発光スペクトルであり、分光器を走査しながら光電子増倍管によって検出することにより発光スペクトルを得た。図6(a)からわかるように、この蛍光体は色純度の良い赤色発光を示した。 A photoluminescence (PL) spectrum of the obtained phosphor is shown in FIG. The PL spectrum is an emission spectrum under irradiation of light of 325 nm extracted by spectrally separating a xenon lamp, and an emission spectrum was obtained by detecting with a photomultiplier tube while scanning the spectroscope. As can be seen from FIG. 6A, this phosphor emitted red light with good color purity.
(実施例2、3)
活性炭と硫黄の使用量を、表1に示した量とした以外は実施例1と同様に処理し、実施例2のSrY2S4:Eu蛍光体を得た。得られた蛍光体の粉末X線回折パターンを図5(b)に示す。また得られた蛍光体のPLスペクトルを図6(b)に示す。
また同様に活性炭と硫黄の使用量を、表1に示した量とした以外は実施例1と同様に処理し、実施例3のSrY2S4:Eu蛍光体を得た。得られた蛍光体の粉末X線回折パターンを図5(c)に示す。また得られた蛍光体のPLスペクトルを図6(c)に示す。
図5(b)によればほぼ単一相の蛍光体結晶が得られていることがわかり、図6(b)、図6(c)からわかるように、この蛍光体は色純度の良い赤色発光を示した。
(Examples 2 and 3)
The SrY 2 S 4 : Eu phosphor of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amounts of activated carbon and sulfur were changed to those shown in Table 1. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained phosphor is shown in FIG. The PL spectrum of the obtained phosphor is shown in FIG.
Similarly, the same treatment as in Example 1 was carried out except that the amounts of activated carbon and sulfur used were those shown in Table 1, and the SrY 2 S 4 : Eu phosphor of Example 3 was obtained. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained phosphor is shown in FIG. The PL spectrum of the obtained phosphor is shown in FIG.
FIG. 5B shows that a substantially single-phase phosphor crystal is obtained. As can be seen from FIGS. 6B and 6C, this phosphor has a red color with good color purity. Luminescence was shown.
(実施例4〜7)
活性炭と硫黄の量を表1に記載のように変化させたこと、活性炭を粉砕してから使用したこと、1200℃において3時間保持した後、坩堝を炉外に取り出したこと(急冷処理)以外は実施例1と同様に処理することで、実施例4〜7のSrY2S4:Eu蛍光体を得た。坩堝を炉外に取り出すことによって、1200℃から室温に冷却されるのに必要な時間は約1時間となった。
(Examples 4 to 7)
Other than changing the amount of activated carbon and sulfur as shown in Table 1, pulverizing activated carbon and using it after holding at 1200 ° C. for 3 hours, then removing the crucible outside the furnace (rapid cooling treatment) Were processed in the same manner as in Example 1 to obtain SrY 2 S 4 : Eu phosphors in Examples 4 to 7. By taking the crucible out of the furnace, the time required for cooling from 1200 ° C. to room temperature was about 1 hour.
得られた蛍光体の粉末X線パターンを図7、図8、図9(a)〜(b)に示す。ここで図7は実施例4に、図8は実施例5に、図9(a)は実施例6に、図9(b)は実施例7に対応する。図7、図8、図9(a)の粉末X線回折パターンからわかるようにほぼ単一相の蛍光体結晶が得られた。
また急冷することにより母体化合物であるSrY2S4が単一相になりやすい傾向にあることがわかる。
The powder X-ray patterns of the obtained phosphor are shown in FIGS. 7, 8, and 9 (a) to 9 (b). 7 corresponds to the fourth embodiment, FIG. 8 corresponds to the fifth embodiment, FIG. 9A corresponds to the sixth embodiment, and FIG. 9B corresponds to the seventh embodiment. As can be seen from the powder X-ray diffraction patterns of FIGS. 7, 8, and 9A, a substantially single-phase phosphor crystal was obtained.
Also it can be seen that SrY 2 S 4 is a parent compound by quenching tends to easily become a single phase.
また得られた蛍光体のPLスペクトルを図10(a)〜(c)、図11(a)〜(b)、図12(a)〜(b)に示す。
ここで図10(a)〜(c)、図11(a)〜(b)は、キセノンランプを分光して取り出した325nmの光の照射下の発光スペクトルであり、図10(a)は実施例4に、図10(b)は実施例5に、図10(c)と図11(a)は実施例6に、図11(b)は実施例7に対応する。
Moreover, PL spectrum of the obtained fluorescent substance is shown to Fig.10 (a)-(c), Fig.11 (a)-(b), Fig.12 (a)-(b).
Here, FIGS. 10 (a) to 10 (c) and FIGS. 11 (a) to 11 (b) are emission spectra under irradiation of 325 nm light extracted by spectrally separating the xenon lamp, and FIG. 10B corresponds to the fifth embodiment, FIG. 10C and FIG. 11A correspond to the sixth embodiment, and FIG. 11B corresponds to the seventh embodiment.
また図12(a)〜(b)はキセノンランプを分光して取り出した365nmの光の照射下の発光スペクトルであり、図12(a)は実施例6に、図12(b)は実施例7に対応する。
以上のPLスペクトルからわかるように、この蛍光体は色純度の良い赤色発光を示した。
FIGS. 12A to 12B are emission spectra under irradiation of 365 nm light extracted by spectrally separating a xenon lamp. FIG. 12A shows Example 6, and FIG. 12B shows Example. Corresponds to 7.
As can be seen from the above PL spectrum, this phosphor emitted red light with good color purity.
尚、図13(a)〜(b)は、検出波長を640nmとして測定した実施例6〜7の蛍光体の励起スペクトルであり、図13(a)は実施例6に、図13(b)は実施例7に対応する。以上の励起スペクトルによれば、この蛍光体は紫外域から青色域の光に対し良好に励起され発光することがわかる。 FIGS. 13A to 13B are excitation spectra of the phosphors of Examples 6 to 7 measured at a detection wavelength of 640 nm. FIG. 13A shows the excitation spectrum of Example 6, and FIG. Corresponds to Example 7. According to the excitation spectrum described above, it can be seen that this phosphor is well excited and emits light from the ultraviolet region to the blue region.
以上詳述したように、本発明によれば、2価の金属元素と3価の金属元素を母体化合物とし、母体化合物に付活剤元素を含む高効率の発光を有する蛍光体を得ることができる。 As described in detail above, according to the present invention, it is possible to obtain a phosphor having high efficiency light emission, in which a divalent metal element and a trivalent metal element are used as a base compound, and the base compound includes an activator element. it can.
特に、前記一般式(I)で表される母体化合物に付活剤元素を含む蛍光体が得られ、中でも組成式SrY2S4で表される蛍光体にEuが付活された赤色発光蛍光体が得られる。そして、この製造方法で製造された蛍光体を用いることにより、高効率な発光素子、特に高効率で演色性の高い白色発光素子を提供することができ、これらの発光素子を用いて高性能の発光装置、画像表示装置及び照明装置が提供される。 In particular, a phosphor containing an activator element in the base compound represented by the general formula (I) is obtained, and in particular, a red light emitting fluorescence in which Eu is activated in the phosphor represented by the composition formula SrY 2 S 4. The body is obtained. By using the phosphor manufactured by this manufacturing method, it is possible to provide a high-efficiency light-emitting element, in particular, a high-efficiency and high color rendering white light-emitting element. A light emitting device, an image display device, and a lighting device are provided.
1…発光素子、2…マウントリード、3…インナーリード、4…励起光源、5…蛍光体含有樹脂部、6…導電性ワイヤー、7…モールド部材、8…面発光照明装置、9…拡散板、10…保持ケース、11…蛍光体含有膜、12…面発光型GaN系レーザーダイオード、13…基板、21…発光ダイオード(LED)、22…蛍光体含有樹脂部、23…フレーム、24…導電性ワイヤー、25、26…端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting element, 2 ... Mount lead, 3 ... Inner lead, 4 ... Excitation light source, 5 ... Phosphor containing resin part, 6 ... Conductive wire, 7 ... Mold member, 8 ... Surface emitting illumination apparatus, 9 ... Diffusing plate DESCRIPTION OF
Claims (11)
硫黄単体又は硫黄含有化合物と、炭素単体又は炭素含有化合物の共存下で、蛍光体を構成する金属元素を含む原料化合物を加熱することを特徴とする蛍光体の製造方法。 In the production of a phosphor containing a divalent metal element, a trivalent metal element and sulfur as a base compound, and containing the activator element in the base compound,
A method for producing a phosphor, comprising heating a raw material compound containing a metal element constituting a phosphor in the presence of a simple sulfur or a sulfur-containing compound and a simple carbon or a carbon-containing compound.
MLn2S4 (I)
(式(I)中、Mは1種又は2種以上の2価の金属元素を表し、Lnは1種又は2種以上の3価の金属元素を表す。) The method for producing a phosphor according to claim 1, wherein the base compound is represented by the following general formula (I).
MLn 2 S 4 (I)
(In formula (I), M represents one or more divalent metal elements, and Ln represents one or more trivalent metal elements.)
前記第2の発光材料として請求項7に記載の蛍光体を用いることを特徴とする発光素子。 In a light-emitting element including a first light-emitting material and a second light-emitting material that performs wavelength conversion by absorbing light emitted from the first light-emitting material,
A light-emitting element using the phosphor according to claim 7 as the second light-emitting material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006156669A JP2007321139A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Method for producing fluorophor, the resultant fluorophor, light-emitting device, light emitter, image display, and illuminator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006156669A JP2007321139A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Method for producing fluorophor, the resultant fluorophor, light-emitting device, light emitter, image display, and illuminator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007321139A true JP2007321139A (en) | 2007-12-13 |
Family
ID=38854227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006156669A Pending JP2007321139A (en) | 2006-06-05 | 2006-06-05 | Method for producing fluorophor, the resultant fluorophor, light-emitting device, light emitter, image display, and illuminator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007321139A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009001698A (en) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Univ Nihon | Redt-emitting phosphor, fed device, and eld device |
JP2009096831A (en) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Univ Nihon | Phosphor and light emitting diode device |
JP2021047031A (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | 株式会社アドバンテスト | Phantom and fluorescence detector |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006335967A (en) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Toshiba Corp | Phosphor for displaying device and electric field-emission type displaying device |
JP2007177078A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toshiba Corp | Fluorophor for display device and field emission-type display device |
JP2007238815A (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Toshiba Corp | Phosphor for light emitting device and light emitting device |
JP2007238827A (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toshiba Corp | Phosphor for display device and field emission type display device |
-
2006
- 2006-06-05 JP JP2006156669A patent/JP2007321139A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006335967A (en) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Toshiba Corp | Phosphor for displaying device and electric field-emission type displaying device |
JP2007177078A (en) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Toshiba Corp | Fluorophor for display device and field emission-type display device |
JP2007238815A (en) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Toshiba Corp | Phosphor for light emitting device and light emitting device |
JP2007238827A (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Toshiba Corp | Phosphor for display device and field emission type display device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009001698A (en) * | 2007-06-22 | 2009-01-08 | Univ Nihon | Redt-emitting phosphor, fed device, and eld device |
JP2009096831A (en) * | 2007-10-12 | 2009-05-07 | Univ Nihon | Phosphor and light emitting diode device |
JP2021047031A (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | 株式会社アドバンテスト | Phantom and fluorescence detector |
WO2021053898A1 (en) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | 株式会社アドバンテスト | Phantom and fluorescence detection device |
JP7240995B2 (en) | 2019-09-17 | 2023-03-16 | 株式会社アドバンテスト | Phantom and fluorescence detector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5337130B2 (en) | Light emitting device | |
JP5229878B2 (en) | Luminescent device using phosphor | |
JP5578597B2 (en) | Phosphor, method for manufacturing the same, and light emitting device using the same | |
JP4799549B2 (en) | White light emitting diode | |
WO2006101096A1 (en) | Fluorescent substance, process for producing the same, and luminescent device | |
JP2006335832A (en) | Phosphor and light emitting device | |
JP2009094231A (en) | Light-emitting device | |
JP2004300247A (en) | Phosphor, light emitter using the same and lighting apparatus | |
JP2007332016A (en) | Method for producing composite metal compound | |
JP4148245B2 (en) | Phosphor, light-emitting element using the same, image display device, and illumination device | |
JP4168776B2 (en) | LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME | |
JP5402008B2 (en) | Phosphor production method, phosphor, and light emitting device using the same | |
JP2008163341A (en) | Phosphor and light emitting device using the same | |
JP2008007390A (en) | Manufacturing method of composite metal compound | |
JP4972904B2 (en) | Phosphor, method for manufacturing the phosphor, light-emitting device using the phosphor, image display device, and illumination device | |
JP2007321139A (en) | Method for producing fluorophor, the resultant fluorophor, light-emitting device, light emitter, image display, and illuminator | |
CN100595259C (en) | Phosphor for white light LED and its prepn process | |
JP2006232948A (en) | Red-light-emitting phosphor and light emitting device | |
JP2004266201A (en) | Light emitting device and luminaire using it | |
JP5326986B2 (en) | Phosphor used in light emitting device | |
JP2010059429A (en) | Phosphor, luminescent device using the same, image display and illuminating device | |
JP4148298B2 (en) | Phosphor, light-emitting element using the same, image display device, and illumination device | |
TW201005074A (en) | Phosphor and method for producing the same | |
WO2012124480A1 (en) | Fluorophore and light-emitting device | |
JP4433847B2 (en) | Phosphor, light emitting device using the same, image display device, and illumination device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20090514 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090519 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090515 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111011 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111012 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120221 |