JP2008266410A - Fluorescent substance, fluorescent substance-containing composition, manufacturing method of fluorescent substance, light emitting apparatus, image display device, and illuminating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、緑色の蛍光を発する蛍光体と、その蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置、その蛍光体を製造する製造方法、並びに、その発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置に関する。より詳しくは、液晶用バックライトに適した緑色蛍光体と、その緑色蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置、その蛍光体を製造する製造方法、並びにその発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置に関する。 The present invention relates to a phosphor that emits green fluorescence, a phosphor-containing composition and a light emitting device using the phosphor, a manufacturing method for manufacturing the phosphor, an image display device and an illumination using the light emitting device Relates to the device. More specifically, a green phosphor suitable for a backlight for liquid crystal, a phosphor-containing composition and a light emitting device using the green phosphor, a manufacturing method for producing the phosphor, and an image display using the light emitting device The present invention relates to a device and a lighting device.
照明用及びディスプレイの用途で必須な白色光は、光の加算混合原理により、青色、緑色、赤色の発光を組み合わせることによって得るのが一般的である。ディスプレイ用途の一分野であるカラー液晶表示装置用バックライトにおいては、色度座標上の広い範囲の色を効率よく再現するために、青色、緑色、赤色の各発光体は、出来るだけ発光強度が高いこと、色純度が良いことが望まれる。例えば、TVの色再現範囲の標準の一つとして、NTSC(National Television Standard Committee)が知られている。 The white light essential for lighting and display applications is generally obtained by combining blue, green and red light emission by the principle of additive mixing of light. In backlights for color liquid crystal display devices, a field of display applications, each of the blue, green, and red light emitters has as much light intensity as possible in order to efficiently reproduce a wide range of colors on the chromaticity coordinates. Highness and good color purity are desired. For example, NTSC (National Television Standard Committee) is known as one of the standards for the color reproduction range of TV.
最近、この3色の発光源として、半導体発光装置を使用する試みがなされている。しかしながら、3色全てに半導体発光装置を用いることは、使用中の色シフトを補償する回路が必要となるため、一般的でない。そこで、蛍光体を使用して半導体発光素子からの発光を波長変換し、所望の3色を得ることが実際的である。具体的には、近紫外発光の半導体発光素子を光源として青色、緑色、赤色を発光させる方式と、青色発光の半導体発光素子からの発光はそのまま青色として使用し、緑色と赤色は蛍光体による波長変換で得る方法とが知られている。 Recently, an attempt has been made to use a semiconductor light emitting device as the light source of these three colors. However, it is not common to use semiconductor light emitting devices for all three colors because a circuit for compensating the color shift during use is required. Therefore, it is practical to obtain the desired three colors by converting the wavelength of light emitted from the semiconductor light emitting element using a phosphor. Specifically, blue, green, and red light are emitted using a near-ultraviolet light emitting semiconductor light emitting device as a light source, and light emitted from the blue light emitting semiconductor light emitting device is used as blue as it is. A method obtained by conversion is known.
これらの3色の中で、緑色は、人間の眼に対する視感度が最も高く、ディスプレイの全体の明るさに大きく寄与するため、他の2色に比べ、とりわけ重要である。 Of these three colors, green is particularly important compared to the other two colors because it has the highest visibility to the human eye and contributes greatly to the overall brightness of the display.
緑色の蛍光を発する蛍光体(以下適宜「緑色蛍光体」という。)としては、その蛍光の中心波長が、通常498nm以上、好ましくは510nm以上、また、通常550nm以下、好ましくは540nm以下の範囲内にあるものが望ましい。このような緑色蛍光体としては、例えば、(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Euで表わされるユーロピウム賦活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体、(Ba,Ca,Sr,Mg)2SiO4:Euで表わされるユーロピウム賦活アルカリ土類マグネシウムシリケート系蛍光体等が挙げられる。 As a phosphor emitting green fluorescence (hereinafter referred to as “green phosphor” as appropriate), the center wavelength of the fluorescence is usually 498 nm or more, preferably 510 nm or more, and usually 550 nm or less, preferably 540 nm or less. Is desirable. Examples of such green phosphors include, for example, europium activated alkaline earth silicon oxynitride phosphors represented by (Mg, Ca, Sr, Ba) Si 2 O 2 N 2 : Eu, (Ba, Ca, Sr). , Mg) 2 SiO 4 : Euopium activated alkaline earth magnesium silicate phosphor represented by Eu.
しかしながら、これら従来知られている緑色蛍光体は、明るさや色度の要求に応えることが難しく、実用化されることはなかった。 However, these conventionally known green phosphors are difficult to meet demands for brightness and chromaticity and have not been put into practical use.
半導体発光素子からの近紫外光又は青色光を波長変換し、緑色発光を得る蛍光体の公知例として、特許文献1に、SrBaSiO4:Euが記載されている。
しかしながら、この特許文献1記載の蛍光体は、色再現範囲が狭い上に輝度も低く、上記の目的に対して不十分なものであった。
However, the phosphor described in
また、特許文献1には、Ba、Sr、及びCaの組成を変化させることにより、波長を変化させることができると記載されているが、その実施例に記載された組成及び製法で作製される蛍光体は、何れも青色光又は近紫外光に対する変換効率が低く、色再現範囲及び輝度の両者を満たすには不充分であった。
In addition,
ディスプレイ等の表示装置用の緑色発光体としては、発光ピーク波長が525nm付近に存在し、輝度が高く、半値幅が出来るだけ狭いことが求められる。しかしながら、上記特許文献1記載のものに代表される既存の緑色蛍光体は、色再現範囲及び輝度の点で、何れも不十分なものであった。このため、上記目的に適う高特性の緑色蛍光体が望まれていた。
A green light emitter for a display device such as a display is required to have an emission peak wavelength in the vicinity of 525 nm, a high luminance, and a half width as narrow as possible. However, the existing green phosphors typified by those described in
本発明は上述の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、緑色の蛍光を発する蛍光体であって、発光ピーク波長が比較的短く、半値幅が狭く、且つ、輝度の高い、高特性な蛍光体を提供するとともに、この蛍光体を用いた蛍光体含有組成物及び発光装置と、この蛍光体を製造する製造方法と、この発光装置を用いた画像表示装置及び照明装置とを提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is a phosphor emitting green fluorescence, which has a relatively short emission peak wavelength, a narrow half-value width, and high luminance and high characteristics. And a phosphor-containing composition and a light emitting device using the phosphor, a manufacturing method for producing the phosphor, and an image display device and an illumination device using the light emitting device are provided. That is.
本発明者等は上記課題に鑑み、アルカリ土類金属元素の構成比を詳細に検討した結果、特定の組成範囲を有する蛍光体が、ディスプレイ等の表示装置用の緑色蛍光体として好適であることを見出した。 In view of the above problems, the present inventors have studied the composition ratio of alkaline earth metal elements in detail, and as a result, a phosphor having a specific composition range is suitable as a green phosphor for a display device such as a display. I found.
即ち、本発明の要旨は、下記式[1]で表わされる化学組成を有することを特徴とする、蛍光体に存する(請求項1)。
(MI (1-x)MII x)αSiOβ [1]
(前記式[1]中、MIは、Ba、Sr、Ca、Zn及びMgからなる群より選ばれる、少なくともBa及びSrを含む2種以上の元素を表わす。ただし、MI全体に対するBa及びSrのモル比をそれぞれ[Ba]及び[Sr]とした場合、[Ba]/[Sr]で表わされる値が8.5≦[Ba]/[Sr]≦100の範囲である。MIIは、2価及び3価の原子価を取り得る1種以上の金属元素を表わす。x、α及びβは各々、0.04≦x<0.3、1.5≦α≦2.5、及び、3.5≦β≦4.5を満たす数を表わす。)
That is, the gist of the present invention resides in a phosphor having a chemical composition represented by the following formula [1] (claim 1).
(M I (1-x) M II x ) α SiO β [1]
(Wherein [1], M I is, Ba, Sr, Ca, selected from the group consisting of Zn and Mg, represents two or more elements including at least Ba and Sr. However, Ba and for the entire M I If Sr molar ratio of which is respectively [Ba] and [Sr], is in the range of [Ba] / value represented by [Sr] is 8.5 ≦ [Ba] / [Sr ] ≦ 100 .M II is Represents one or more metal elements that can have divalent and trivalent valences, where x, α, and β are 0.04 ≦ x <0.3, 1.5 ≦ α ≦ 2.5, and Represents a number satisfying 3.5 ≦ β ≦ 4.5.)
このとき、前記式[1]において、前記の[Ba]及び[Sr]が、0.5<{[Ba]/([Ba]+[Sr])}<1を満たすことが好ましい(請求項2)。 At this time, in the formula [1], it is preferable that the [Ba] and [Sr] satisfy 0.5 <{[Ba] / ([Ba] + [Sr])} <1. 2).
また、前記式[1]において、前記[Ba]が0.5以上、1未満であることが好ましい(請求項3)。 In the formula [1], the [Ba] is preferably 0.5 or more and less than 1. (Claim 3)
さらに、本発明の蛍光体は、下記式で表されるD値が、0.325≦D≦0.568を満たすことが好ましい(請求項4)。
D=((x−0.33)2+(y−0.33)2)1/2
(ここで、x及びyは、JIS Z8701で規定されるXYZ表色系における色度座標x値とy値であり、蛍光体の発光スペクトルの480nm以上800nm以下の波長領域のデータから求めた値である。)
Further, in the phosphor of the present invention, it is preferable that the D value represented by the following formula satisfies 0.325 ≦ D ≦ 0.568.
D = ((x−0.33) 2 + (y−0.33) 2 ) 1/2
(Here, x and y are the chromaticity coordinate x value and y value in the XYZ color system defined by JIS Z8701, and values obtained from data in the wavelength region of 480 nm to 800 nm of the emission spectrum of the phosphor. .)
また、本発明の蛍光体は、物体色をL*a*b*表色系で表わした場合に、L*、a*、及びb*が、それぞれ、以下の範囲を満たすことが好ましい(請求項5)。
L*≧90、
a*≦−20、
b*≧30、及び、
{a*/b*}≦−0.45
Further, in the phosphor of the present invention, when the object color is expressed in the L * a * b * color system, it is preferable that L * , a * , and b * satisfy the following ranges, respectively (claims) Item 5).
L * ≧ 90,
a * ≦ −20,
b * ≧ 30 and
{A * / b * } ≦ −0.45
さらに、本発明の蛍光体は、フラックス存在下で蛍光体前駆体を焼成することにより得られたものであることが好ましい(請求項6)。 Furthermore, the phosphor of the present invention is preferably obtained by firing the phosphor precursor in the presence of a flux (claim 6).
また、本発明の蛍光体は、強還元性雰囲気下で蛍光体前駆体を焼成することにより得られたものであることが好ましい(請求項7)。 Moreover, the phosphor of the present invention is preferably obtained by firing the phosphor precursor in a strongly reducing atmosphere (claim 7).
さらに、本発明の蛍光体の重量メジアン径が10μm以上、30μm以下であることが好ましい(請求項8)。 Furthermore, it is preferable that the weight median diameter of the phosphor of the present invention is 10 μm or more and 30 μm or less.
また、本発明の蛍光体は、前記式[1]に記載された元素以外に、更に、1価の元素、2価の元素、3価の元素、−1価の元素、及び−3価の元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有し、これらの元素の含有量の合計が1ppm以上であることが好ましい(請求項9)。 In addition to the element described in the formula [1], the phosphor of the present invention further includes a monovalent element, a divalent element, a trivalent element, a −1 valent element, and a −3 valent element. It is preferable that at least one element selected from the group consisting of elements is contained, and the total content of these elements is 1 ppm or more.
さらに、本発明の蛍光体は、前記式[1]に記載された元素以外に、更に、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、亜鉛(Zn)、イットリウム(Y)、アルミニウム(Al)、スカンジウム(Sc)、リン(P)、窒素(N)、希土類元素及びハロゲン元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有し、これらの元素の含有量の合計が1ppm以上であることが好ましい(請求項10)。 Furthermore, in addition to the element described in the formula [1], the phosphor of the present invention further includes an alkali metal element, an alkaline earth metal element, zinc (Zn), yttrium (Y), aluminum (Al), and scandium. It is preferable that it contains at least one element selected from the group consisting of (Sc), phosphorus (P), nitrogen (N), rare earth elements and halogen elements, and the total content of these elements is 1 ppm or more. (Claim 10).
本発明の別の要旨は、本発明の蛍光体を製造する方法であって、酸素濃度が100ppm以下の雰囲気下で蛍光体前駆体を焼成する工程を有することを特徴とする、蛍光体の製造方法に存する(請求項11)。 Another subject matter of the present invention is a method for producing the phosphor of the present invention, which comprises a step of firing a phosphor precursor in an atmosphere having an oxygen concentration of 100 ppm or less. It resides in a method (claim 11).
本発明の更に別の要旨は、本発明の蛍光体を製造する方法であって、固体カーボンの共存下で蛍光体前駆体を焼成する工程を有することを特徴とする、蛍光体の製造方法に存する(請求項12)。 Still another subject matter of the present invention is a method for producing a phosphor according to the present invention, comprising a step of firing a phosphor precursor in the presence of solid carbon. (Claim 12).
本発明の更に別の要旨は、本発明の蛍光体と、液状媒体とを含有することを特徴とする、蛍光体含有組成物に存する(請求項13)。 Still another subject matter of the present invention lies in a phosphor-containing composition comprising the phosphor of the present invention and a liquid medium (claim 13).
本発明の更に別の要旨は、第1の発光体と、該第1の発光体からの光の照射によって可視光を発する第2の発光体とを備え、該第2の発光体が、本発明の蛍光体を1種以上、第1の蛍光体として含有することを特徴とする、発光装置に存する(請求項14)。 Still another subject matter of the present invention includes a first light emitter and a second light emitter that emits visible light when irradiated with light from the first light emitter. The present invention resides in a light emitting device comprising at least one of the phosphors of the invention as a first phosphor (claim 14).
このとき、前記第2の発光体が、前記第1の蛍光体とは発光ピーク波長の異なる1種以上の蛍光体を、第2の蛍光体として含有することが好ましい(請求項15)。 In this case, it is preferable that the second phosphor includes, as the second phosphor, one or more phosphors having emission peak wavelengths different from those of the first phosphor (claim 15).
さらに、前記第1の発光体が、420nm以上500nm以下の波長範囲に発光ピークを有し、前記第2の発光体が、前記第2の蛍光体として、570nm以上780nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも一種の蛍光体を含有することが好ましい(請求項16)。 Further, the first light emitter has a light emission peak in a wavelength range of 420 nm to 500 nm, and the second light emitter has a light emission peak in a wavelength range of 570 nm to 780 nm as the second phosphor. It is preferable to contain at least one kind of phosphor having the above (claim 16).
また、前記第1の発光体が、300nm以上420nm以下の波長範囲に発光ピークを有し、前記第2の発光体が、前記第2の蛍光体として、420nm以上490nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも一種の蛍光体と、570nm以上780nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも一種の蛍光体とを含有することが好ましい(請求項17)。 The first light emitter has a light emission peak in a wavelength range of 300 nm to 420 nm, and the second light emitter has a light emission peak in a wavelength range of 420 nm to 490 nm as the second phosphor. It is preferable to contain at least one kind of phosphor having an emission peak and at least one kind of phosphor having an emission peak in a wavelength range of 570 nm to 780 nm.
さらに、前記第1の発光体が、420nm以上500nm以下の波長範囲に発光ピークを有し、前記第2の発光体が、前記第2の蛍光体として、580nm以上620nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも1種の蛍光体を含有することが好ましい(請求項18)。 Further, the first light emitter has a light emission peak in a wavelength range of 420 nm to 500 nm, and the second light emitter is a light emission peak in a wavelength range of 580 nm to 620 nm as the second phosphor. It is preferable to contain at least one kind of phosphor having the above (claim 18).
本発明の更に別の要旨は、本発明の発光装置を光源として備えることを特徴とする、画像表示装置に存する(請求項19)。 Still another subject matter of the present invention lies in an image display device comprising the light emitting device of the present invention as a light source (claim 19).
本発明の更に別の要旨は、本発明の発光装置を光源として備えることを特徴とする、照明装置に存する(請求項20)。 Still another subject matter of the present invention lies in an illuminating device comprising the light emitting device of the present invention as a light source (claim 20).
本発明によれば、緑色の蛍光を発する蛍光体であって、発光ピーク波長が比較的短く、半値幅が狭く、かつ輝度が高い、高特性な蛍光体が提供される。また、この蛍光体を含有する組成物を用いることによって、高効率及び高特性な発光装置を得ることができる。この発光装置は、特にディスプレイ等の画像表示装置の用途において、色再現範囲が広い画像表示装置を実現できるため、好適に用いられる。また、本発明の蛍光体の製造方法によれば、本発明の蛍光体を良好に製造できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is a fluorescent substance which emits green fluorescence, Comprising: The fluorescent substance with a comparatively short light emission peak wavelength, a half value width is narrow, and high brightness | luminance is provided. Further, by using a composition containing this phosphor, a light-emitting device with high efficiency and high characteristics can be obtained. This light-emitting device is preferably used because it can realize an image display device having a wide color reproduction range, particularly in the use of an image display device such as a display. Moreover, according to the manufacturing method of the fluorescent substance of this invention, the fluorescent substance of this invention can be manufactured favorable.
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の例示物や実施形態などに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、任意に変更して実施することができる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following exemplifications and embodiments, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist thereof.
なお、本明細書中の蛍光体の組成式において、各組成式の区切りは読点(、)で区切って表わす。また、カンマ(,)で区切って複数の元素を列記する場合には、列記された元素のうち一種又は二種以上を任意の組み合わせ及び組成で含有していてもよいことを示している。但し、括弧内に併記される元素の合計は1モルである。例えば、「(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu」という組成式は、「BaAl2O4:Eu」と、「SrAl2O4:Eu」と、「CaAl2O4:Eu」と、「Ba1-xSrxAl2O4:Eu」と、「Ba1-xCaxAl2O4:Eu」と、「Sr1-xCaxAl2O4:Eu」と、「Ba1-x-ySrxCayAl2O4:Eu」とを全て包括的に示しているものとする(但し、前記式中、0<x<1、0<y<1、0<x+y<1である。)。 In the composition formula of the phosphors in this specification, each composition formula is delimited by a punctuation mark (,). In addition, when a plurality of elements are listed separated by commas (,), one or two or more of the listed elements may be included in any combination and composition. However, the total of the elements shown in parentheses is 1 mol. For example, the composition formula “(Ba, Sr, Ca) Al 2 O 4 : Eu” is expressed by “BaAl 2 O 4 : Eu”, “SrAl 2 O 4 : Eu”, and “CaAl 2 O 4 : Eu”. If: the "Ba 1-x Sr x Al 2 O 4 Eu ": the "Ba 1-x Ca x Al 2 O 4 Eu ": a "Sr 1-x Ca x Al 2 O 4 Eu " "Ba 1-xy Sr x Ca y Al 2 O 4: Eu " and all assumed to generically indicated (in the above formula, 0 <x <1,0 <y <1,0 <x + y <1.)
また、本明細書における色名と色度座標との関係は、すべてJIS規格に基づく(JISZ8110及びZ8701)。 Further, the relationship between the color name and the chromaticity coordinates in this specification is all based on the JIS standard (JISZ8110 and Z8701).
[1.蛍光体]
本発明の蛍光体は、その組成が後述の規定を満たすものである。
[1. Phosphor]
The phosphor of the present invention has a composition that satisfies the following rules.
[1−1.蛍光体の組成]
本発明の蛍光体は、下記式[1]で表わされる化学組成を有することを、その特徴とする。
[1-1. Composition of phosphor]
The phosphor of the present invention is characterized by having a chemical composition represented by the following formula [1].
(MI (1-x)MII x)αSiOβ [1]
(前記式[1]中、MIは、Ba、Sr、Ca、Zn及びMgからなる群より選ばれる、少なくともBa及びSrを含む2種以上の元素を表わす。ただし、MI全体に対するBa及びSrのモル比をそれぞれ[Ba]及び[Sr]とした場合、[Ba]/[Sr]で表わされる値が8.5≦[Ba]/[Sr]≦100の範囲である。MIIは、2価及び3価の原子価を取り得る1種以上の金属元素を表わす。x、α及びβは各々、0.04≦x<0.3、1.5≦α≦2.5、及び、3.5≦β≦4.5を満たす数を表わす。)
(M I (1-x) M II x ) α SiO β [1]
(Wherein [1], M I is, Ba, Sr, Ca, selected from the group consisting of Zn and Mg, represents two or more elements including at least Ba and Sr. However, Ba and for the entire M I If Sr molar ratio of which is respectively [Ba] and [Sr], is in the range of [Ba] / value represented by [Sr] is 8.5 ≦ [Ba] / [Sr ] ≦ 100 .M II is Represents one or more metal elements that can have divalent and trivalent valences, where x, α, and β are 0.04 ≦ x <0.3, 1.5 ≦ α ≦ 2.5, and Represents a number satisfying 3.5 ≦ β ≦ 4.5.)
前記式[1]中、MIは、Ba、Sr、Ca、Zn及びMgからなる群より選ばれる2種以上の元素を表わす。ただし、M1は、少なくともBa及びSrを必須とするものである。したがって、MIとしては、Ba及びSrのみを含有していてもよく、また、Ba及びSrに加えて、Ca、Zn及びMgからなる群より選ばれる1種以上の元素を任意の組み合わせ及び比率で併有していてもよい。 In the formula [1], M I represents two or more elements selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Zn and Mg. However, M 1 requires at least Ba and Sr. Therefore, M I may contain only Ba and Sr, and in addition to Ba and Sr, one or more elements selected from the group consisting of Ca, Zn and Mg may be used in any combination and ratio. You may have together.
ここで、MI全体に対するBa及びSrのモル比をそれぞれ[Ba]及び[Sr]とすると、[Ba]と[Sr]との相対比、即ち、[Ba]/[Sr]で表わされる値が、通常8.5以上、中でも9以上、特に10以上、また、通常100以下、中でも50以下、特に25以下の範囲である。この[Ba]/[Sr]の値が小さ過ぎる(即ち、Baの比率が少な過ぎる)と、蛍光体の発光ピーク波長が長波長側にシフトし、半値幅が増大する傾向がある。一方、この[Ba]/[Sr]の値が大き過ぎる(即ち、Baの比率が多過ぎる)と、蛍光体の発光ピーク波長が短波長側にシフトする傾向がある。 Here, when the molar ratios of Ba and Sr to the entire M I are [Ba] and [Sr], respectively, the relative ratio between [Ba] and [Sr], that is, the value represented by [Ba] / [Sr]. However, it is usually 8.5 or more, especially 9 or more, particularly 10 or more, and usually 100 or less, especially 50 or less, particularly 25 or less. If the value of [Ba] / [Sr] is too small (that is, the ratio of Ba is too small), the emission peak wavelength of the phosphor tends to shift to the longer wavelength side and the half-value width tends to increase. On the other hand, if the value of [Ba] / [Sr] is too large (that is, the ratio of Ba is too large), the emission peak wavelength of the phosphor tends to shift to the short wavelength side.
MI全体に対するBaのモル比(即ち、[Ba])は、通常0.5以上、中でも0.55以上、更には0.6以上、また、通常1未満、中でも0.97以下、更には0.9以下、特に0.8以下の範囲が好ましい。Baのモル比が高過ぎると、発光ピーク波長が短波長側にシフトする傾向がある。一方、Baのモル比が低過ぎると、発光効率が低下する傾向がある。 The molar ratio of Ba to the total M I (ie, [Ba]) is usually 0.5 or more, particularly 0.55 or more, more preferably 0.6 or more, and usually less than 1, particularly 0.97 or less, A range of 0.9 or less, particularly 0.8 or less is preferred. If the molar ratio of Ba is too high, the emission peak wavelength tends to shift to the short wavelength side. On the other hand, if the molar ratio of Ba is too low, the light emission efficiency tends to decrease.
[Ba]及び[Sr]の合計に対する[Ba]の割合、即ち、[Ba]/([Ba]+[Sr])で表わされる値が、通常0.5より大きく、中でも0.8以上、更には0.9以上、また、通常1未満、中でも0.98以下、更には0.97以下の範囲であることが好ましい。この[Ba]/([Ba]+[Sr])の値が小さ過ぎる(即ち、Baの比率が少な過ぎる)と、蛍光体の発光ピーク波長が長波長側にシフトし、半値幅が増大する傾向がある。一方、この[Ba]/([Ba]+[Sr])の値が大き過ぎる(即ち、Baの比率が多過ぎる)と、蛍光体の発光ピーク波長が短波長側にシフトする傾向がある。 The ratio of [Ba] to the sum of [Ba] and [Sr], that is, the value represented by [Ba] / ([Ba] + [Sr]) is usually larger than 0.5, more preferably 0.8 or more. Further, it is preferably in the range of 0.9 or more, usually less than 1, particularly 0.98 or less, more preferably 0.97 or less. If the value of [Ba] / ([Ba] + [Sr]) is too small (that is, the ratio of Ba is too small), the emission peak wavelength of the phosphor shifts to the longer wavelength side, and the half-value width increases. Tend. On the other hand, if the value of [Ba] / ([Ba] + [Sr]) is too large (that is, the ratio of Ba is too large), the emission peak wavelength of the phosphor tends to shift to the short wavelength side.
また、MIがCaを含んでいる場合、Srの全量に対するCa量のモル比率は、通常10%以下、中でも5%以下、更には2%以下の範囲であることが好ましい。Caは通常、Srに置換することによって蛍光体中に存在するが、このCaによる置換量の割合が高過ぎると、発光が黄色味を帯び、発光効率が低下する傾向がある。 When M I contains Ca, the molar ratio of the Ca amount to the total amount of Sr is usually 10% or less, preferably 5% or less, and more preferably 2% or less. Ca is usually present in the phosphor by substituting Sr, but if the ratio of the amount of substitution by Ca is too high, the emission tends to be yellowish and the luminous efficiency tends to decrease.
また、Siは、Ge等の他の元素によって一部置換されていてもよい。但し、緑色の発光強度等の面から、Siが他の元素によって置換されている割合は、できるだけ低い方が好ましい。具体的には、Ge等の他の元素をSiの20モル%以下含んでいてもよく、全てがSiからなることがより好ましい。 Further, Si may be partially substituted by other elements such as Ge. However, from the standpoint of green emission intensity and the like, it is preferable that the ratio of Si substituted by other elements is as low as possible. Specifically, other elements such as Ge may be contained in an amount of 20 mol% or less of Si, and it is more preferable that all are made of Si.
前記式[1]中、MIIは、付活元素として挙げられているもので、2価及び3価の原子価を取り得る1種以上の金属元素を表わす。具体例としては、Cr、Mn等の遷移金属元素;Eu、Sm、Tm、Yb等の希土類元素;等が挙げられる。MIIとしては、これらの元素のうち何れか一種のみを含有していてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有していてもよい。中でも、MIIとしてはSm、Eu、Ybが好ましく、Euが特に好ましい。また、MII全体(2価の元素及び3価の元素の合計)に対する2価の元素のモル比は、通常0.5以上、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.8以上、また、通常1未満であり、1に近い程好ましい。MII全体に対する2価の元素のモル比が低過ぎると、発光効率が低下するとなる傾向がある。2価の元素も3価の元素も結晶格子内に取り込まれるが、3価の元素は結晶中で発光エネルギーを吸収してしまうと考えられるからである。 In the formula [1], M II is listed as an activator element and represents one or more metal elements that can have a divalent and trivalent valence. Specific examples include transition metal elements such as Cr and Mn; rare earth elements such as Eu, Sm, Tm, and Yb. M II may contain only one of these elements, or may contain two or more of them in any combination and ratio. Among them, as the M II Sm, Eu, Yb are preferred, Eu is particularly preferable. Further, the molar ratio of the divalent element to the entire M II (the sum of the divalent element and the trivalent element) is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.8 or more, Usually, it is less than 1, and the closer to 1, the better. If the molar ratio of the divalent element to the entire M II is too low, the light emission efficiency tends to decrease. This is because a divalent element and a trivalent element are taken into the crystal lattice, but it is considered that the trivalent element absorbs emission energy in the crystal.
前記式[1]中、xは、MIIのモル数を表わす数であり、具体的には、通常0.04以上、更に好ましくは0.05以上、特に好ましくは0.06以上、また、通常0.3未満、好ましくは0.2以下、更に好ましくは0.15以下の数を表わす。xの値が小さ過ぎると、発光強度が小さくなる傾向がある。一方、xの値が大き過ぎると、発光強度が低下する傾向がある。 In the formula [1], x is a number representing the number of moles of M II , specifically, usually 0.04 or more, more preferably 0.05 or more, particularly preferably 0.06 or more, Usually, it represents a number of less than 0.3, preferably 0.2 or less, more preferably 0.15 or less. If the value of x is too small, the emission intensity tends to decrease. On the other hand, if the value of x is too large, the emission intensity tends to decrease.
前記式[1]中、αは、2に近いことが好ましいが、通常1.5以上、好ましくは1.7以上、更に好ましくは1.8以上、また、通常2.5以下、好ましくは2.2以下、更に好ましくは2.1以下の範囲の数を表わす。αの値が小さ過ぎても大き過ぎても、異相結晶が現れ、発光特性が低下する傾向がある。 In the formula [1], α is preferably close to 2, but is usually 1.5 or more, preferably 1.7 or more, more preferably 1.8 or more, and usually 2.5 or less, preferably 2 .2 or less, more preferably a number in the range of 2.1 or less. If the value of α is too small or too large, heterogeneous crystals appear, and the light emission characteristics tend to deteriorate.
前記式[1]中、βは、通常3.5以上、好ましくは3.8以上、更に好ましくは3.9以上、また、通常4.5以下、好ましくは4.4以下、更に好ましくは4.1以下の範囲の数を表わす。βの値が小さ過ぎても大き過ぎても、異相結晶が現れ、発光特性が低下する傾向がある。 In the formula [1], β is usually 3.5 or more, preferably 3.8 or more, more preferably 3.9 or more, and usually 4.5 or less, preferably 4.4 or less, more preferably 4 Represents a number in the range of 1 or less. If the value of β is too small or too large, heterogeneous crystals appear and the light emission characteristics tend to deteriorate.
また、本発明の蛍光体は、前記式[1]に記載された元素、即ちMI、MII、Si(ケイ素)及びO(酸素)以外に、更に、1価の元素、2価の元素、3価の元素、−1価の元素及び−3価の元素からなる群から選ばれる元素(これを以下適宜「微量元素」という。)を少なくとも1種含有していてもよい。 In addition to the elements described in the formula [1], that is, M I , M II , Si (silicon) and O (oxygen), the phosphor of the present invention further includes a monovalent element and a divalent element. At least one element selected from the group consisting of a trivalent element, a −1 valent element, and a −3 valent element (hereinafter referred to as “trace element” as appropriate) may be contained.
中でも、微量元素としては、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、亜鉛(Zn)、イットリウム(Y)、アルミニウム(Al)、スカンジウム(Sc)、リン(P)、窒素(N)、希土類元素、及びハロゲン元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有していることが好ましい。 Among these, as trace elements, alkali metal elements, alkaline earth metal elements, zinc (Zn), yttrium (Y), aluminum (Al), scandium (Sc), phosphorus (P), nitrogen (N), rare earth elements, And at least one element selected from the group consisting of halogen elements.
上記の微量元素の含有量の合計は、通常1ppm以上、好ましくは3ppm以上、更に好ましくは5ppm以上、また、通常100ppm以下、好ましくは50ppm以下、更に好ましくは30ppm以下である。本発明の蛍光体が複数種の微量元素を含有する場合には、それらの合計量が上記範囲を満たすようにする。 The total content of the trace elements is usually 1 ppm or more, preferably 3 ppm or more, more preferably 5 ppm or more, and usually 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less. When the phosphor of the present invention contains plural kinds of trace elements, the total amount thereof satisfies the above range.
また、本発明の蛍光体は、上記の元素以外に、Tb、Ag、La、Sm、及びPrからなる群から選ばれる1種以上の元素を含有していてもよい。これらの中でも、Tb及び/又はPrを含有することが好ましい。 Moreover, the phosphor of the present invention may contain one or more elements selected from the group consisting of Tb, Ag, La, Sm, and Pr in addition to the above elements. Among these, it is preferable to contain Tb and / or Pr.
本発明の蛍光体がTbを含有すると、高温下における輝度維持率が向上し、温度特性が良好となる。更に、後述する発光装置を構成した場合の耐久性も向上し、長時間の点灯が可能となる。 When the phosphor of the present invention contains Tb, the luminance maintenance rate at high temperature is improved and the temperature characteristics are improved. Furthermore, durability when a light emitting device described later is configured is improved, and lighting can be performed for a long time.
Tbの含有量としては、蛍光体1モルに対し、通常0.0001モル%以上、中でも0.001モル%以上、更には0.01モル%以上、また、通常5モル%以下、中でも1モル%以下、更には0.5モル%以下の範囲であることが好ましい。
Tbの含有量が多過ぎると、温度特性向上効果が低下する傾向があり、Tbの含有量が少な過ぎると耐久性向上効果が低下する場合がある。
The content of Tb is usually 0.0001 mol% or more, particularly 0.001 mol% or more, more preferably 0.01 mol% or more, and usually 5 mol% or less, especially 1 mol, per 1 mol of the phosphor. % Or less, more preferably 0.5 mol% or less.
If the Tb content is too large, the temperature characteristic improving effect tends to decrease, and if the Tb content is too small, the durability improving effect may decrease.
また、本発明の蛍光体がPrを含有すると、外部量子効率が向上する。
Prの含有量としては、蛍光体1モルに対し、通常0.0001モル%以上、中でも0.001モル%以上、更には0.01モル%以上、また、通常5モル%以下、中でも1モル%以下、更には0.5モル%以下の範囲であることが好ましい。
Prの含有量が多過ぎると、濃度消光を起こし、輝度が低下する傾向にあり、Prの含有量が少な過ぎると外部量子効率向上効果が低下する場合がある。
Further, when the phosphor of the present invention contains Pr, the external quantum efficiency is improved.
The content of Pr is usually 0.0001 mol% or more, especially 0.001 mol% or more, more preferably 0.01 mol% or more, and usually 5 mol% or less, especially 1 mol with respect to 1 mol of the phosphor. % Or less, more preferably 0.5 mol% or less.
When the content of Pr is too large, concentration quenching tends to occur and the brightness tends to decrease. When the content of Pr is too small, the external quantum efficiency improvement effect may decrease.
また、本発明の蛍光体は、上記の元素以外に、Alを含有する場合がある。Alの含有量としては、通常1ppm以上、好ましくは5ppm以上、更に好ましくは10ppm以上、また、通常500ppm以下、好ましくは200ppm以下、更に好ましくは100ppm以下である。 The phosphor of the present invention may contain Al in addition to the above elements. The Al content is usually 1 ppm or more, preferably 5 ppm or more, more preferably 10 ppm or more, and usually 500 ppm or less, preferably 200 ppm or less, more preferably 100 ppm or less.
また、本発明の蛍光体は、上記の元素以外に、B(ホウ素)を含有する場合がある。Bの含有量としては、通常1ppm以上、好ましくは3ppm以上、更に好ましくは5ppm以上、また、通常100ppm以下、好ましくは50ppm以下、更に好ましくは30ppm以下である。 The phosphor of the present invention may contain B (boron) in addition to the above elements. The content of B is usually 1 ppm or more, preferably 3 ppm or more, more preferably 5 ppm or more, and usually 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less.
また、本発明の蛍光体は、上記の元素以外に、Feを含有する場合がある。Feの含有量としては、通常1ppm以上、好ましくは3ppm以上、更に好ましくは5ppm以上、また、通常100ppm以下、好ましくは50ppm以下、更に好ましくは30ppm以下である。 The phosphor of the present invention may contain Fe in addition to the above elements. The Fe content is usually 1 ppm or more, preferably 3 ppm or more, more preferably 5 ppm or more, and usually 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less.
また、本発明の蛍光体は、上記の元素以外に、Nを含有する場合がある。Nの含有量としては、該蛍光体中に含有される酸素の量に対し、通常10モル%以下、好ましくは5モル%以下、更に好ましくは3モル%以下である。 The phosphor of the present invention may contain N in addition to the above elements. The content of N is usually 10 mol% or less, preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less with respect to the amount of oxygen contained in the phosphor.
[1−2.蛍光体の特性]
本発明の特定特性蛍光体は、好ましくは、以下に説明する特性を有する。尚、以下において、発光スペクトル、色度座標、物体色、励起波長、重量メジアン径、結晶子径などの物性は、室温(25℃)において測定したものである。
[1-2. Characteristics of phosphor
The specific characteristic phosphor of the present invention preferably has the characteristics described below. In the following, physical properties such as emission spectrum, chromaticity coordinates, object color, excitation wavelength, weight median diameter, and crystallite diameter are measured at room temperature (25 ° C.).
<発光スペクトルに関する特性>
本発明の蛍光体は、緑色蛍光体としての用途に鑑みて、ピーク波長400nm又は455nmの光で励起した場合における発光スペクトルを、測定した場合に、以下の特性を有することが好ましい。
<Characteristics related to emission spectrum>
In view of the use as a green phosphor, the phosphor of the present invention preferably has the following characteristics when an emission spectrum is measured when excited with light having a peak wavelength of 400 nm or 455 nm.
まず、本発明の蛍光体は、緑色蛍光体としては発光ピーク波長λpが比較的短波長であるものが好ましい。具体的には、上述の発光スペクトルにおける発光ピーク波長λp(nm)が、通常510nm以上、好ましくは515nm以上、より好ましくは518nm以上、また、通常530nm以下、好ましくは525nm以下、より好ましくは522nm以下の範囲である。なお、発光ピーク波長λpが短過ぎると青味を帯びる傾向がある一方で、長過ぎると黄味を帯びる傾向があり、何れも緑色光としての特性が低下する場合がある。 First, the phosphor of the present invention is preferably a green phosphor whose emission peak wavelength λ p is a relatively short wavelength. Specifically, the emission peak wavelength λ p (nm) in the aforementioned emission spectrum is usually 510 nm or more, preferably 515 nm or more, more preferably 518 nm or more, and usually 530 nm or less, preferably 525 nm or less, more preferably 522 nm. The range is as follows. When the emission peak wavelength λ p is too short, it tends to be bluish, while when it is too long, it tends to be yellowish, and the characteristics as green light may deteriorate.
また、本発明の蛍光体の発光ピークの相対強度(以下「相対発光ピーク強度」という場合がある。)は、通常75以上、好ましくは85以上、より好ましくは95以上である。なお、この相対発光ピーク強度は、化成オプトニクス社製BaMgAl10O17:Eu(製品番号LP−B4)を365nmで励起した時の発光強度を100として表わしている。この相対発光ピーク強度は高い方が好ましい。 The relative intensity of the emission peak of the phosphor of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “relative emission peak intensity”) is usually 75 or more, preferably 85 or more, more preferably 95 or more. In addition, this relative light emission peak intensity represents the light emission intensity when exciting BaMgAl 10 O 17 : Eu (product number LP-B4) manufactured by Kasei Optonics Co., Ltd. at 365 nm as 100. A higher relative emission peak intensity is preferred.
また、本発明の蛍光体は、上述の発光スペクトルにおける発光ピーク半値幅(full width at half maximum。以下適宜「FWHM」と略称する。)が狭いという特性を有する。FWHMが狭いということは、即ち、色純度が優れていることを意味し、例えば、バックライト等の用途において優れた蛍光体となる。 Further, the phosphor of the present invention has a characteristic that the emission peak half width (hereinafter referred to as “FWHM” as appropriate) in the above-described emission spectrum is narrow. A narrow FWHM means that the color purity is excellent, and for example, the phosphor is excellent in applications such as a backlight.
具体的に、本発明の蛍光体のFWHMは、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、より好ましくは25nm以上、また、通常75nm以下、好ましくは70nm以下の範囲である。FWHMが狭過ぎると輝度が低下する場合があり、一方、広過ぎると色純度が低下する場合がある。 Specifically, the FWHM of the phosphor of the present invention is usually 10 nm or more, preferably 20 nm or more, more preferably 25 nm or more, and usually 75 nm or less, preferably 70 nm or less. If the FWHM is too narrow, the luminance may decrease. On the other hand, if the FWHM is too wide, the color purity may decrease.
なお、蛍光体をピーク波長400nm又は455nmの光で励起するには、例えば、GaN系発光ダイオードを用いることができる。
また、蛍光体の発光スペクトルの測定、並びにその発光ピーク波長、ピーク相対強度及びピーク半値幅の算出は、例えば、励起光源として150Wキセノンランプを、スペクトル測定装置としてマルチチャンネルCCD検出器C7041(浜松フォトニクス社製)を備える蛍光測定装置(日本分光社製)を用いて行なうことができる。
In order to excite the phosphor with light having a peak wavelength of 400 nm or 455 nm, for example, a GaN-based light emitting diode can be used.
In addition, the measurement of the emission spectrum of the phosphor and the calculation of the emission peak wavelength, peak relative intensity, and peak half width are, for example, a 150 W xenon lamp as an excitation light source and a multichannel CCD detector C7041 (Hamamatsu Photonics) as a spectrum measurement device. And a fluorescence measuring apparatus (manufactured by JASCO Corporation).
<吸収効率αq、内部量子効率ηi、及び外部量子効率ηo>
(吸収効率αq)
吸収効率(以下「αq」で表わす場合がある。)は、励起光源(後述する「第一の発光体」に相当する。)が発する光(励起光)の光子数に対し、蛍光体が吸収する光子数の割合を意味する。なお、以下の記載では「光子」を「フォトン」と言う場合がある。
<Absorption efficiency α q , internal quantum efficiency η i , and external quantum efficiency η o >
(Absorption efficiency α q )
(Which may be expressed by the following "alpha q".) Absorption efficiency, compared photon number of the excitation light source (corresponding to "first phosphor" later.) Emitted light (excitation light), phosphor It means the ratio of the number of photons to be absorbed. In the following description, “photon” may be referred to as “photon”.
本発明の蛍光体は、その吸収効率αqが高いほど好ましい。
具体的に、本発明の蛍光体をピーク波長400nm又は455nmの光で励起した場合における吸収効率αqは、通常0.55以上、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.75以上であることが望ましい。蛍光体の吸収効率αqが低過ぎると、所定の発光を得るために必要な励起光量が大きくなり、消費エネルギーが大きくなる傾向がある。
なお、蛍光体の吸収効率αqの測定方法については後述の通りである。
The phosphor of the present invention is more preferable as its absorption efficiency α q is higher.
Specifically, the absorption efficiency α q when the phosphor of the present invention is excited with light having a peak wavelength of 400 nm or 455 nm is usually 0.55 or more, preferably 0.6 or more, more preferably 0.75 or more. It is desirable. When the absorption efficiency alpha q of the phosphor is too low, the excitation light quantity required to obtain a predetermined emission increases, there is a tendency that energy consumption increases.
A method for measuring the absorption efficiency α q of the phosphor is as described later.
(内部量子効率ηi)
内部量子効率(以下「ηi」で表わす場合がある。)とは、蛍光体が吸収した励起光の光子数に対する、蛍光体が発光した光子数の比率を意味する。
(Internal quantum efficiency η i )
The internal quantum efficiency (hereinafter sometimes referred to as “η i ”) means the ratio of the number of photons emitted by the phosphor to the number of photons of excitation light absorbed by the phosphor.
本発明の蛍光体は、その内部量子効率ηiが高いほど好ましい。
具体的に、本発明の蛍光体をピーク波長400nm又は455nmの光で励起した場合における内部量子効率ηiは、通常0.57以上、好ましくは0.69以上、より好ましくは0.79以上であることが望ましい。蛍光体の内部量子効率ηiが低過ぎると、所定の発光を得るために必要な励起光量が大きくなり、消費エネルギーが大きくなる傾向がある。
なお、蛍光体の内部量子効率ηiの測定方法については後述の通りである。
The phosphor of the present invention is preferably as its internal quantum efficiency η i is higher.
Specifically, the internal quantum efficiency η i when the phosphor of the present invention is excited with light having a peak wavelength of 400 nm or 455 nm is usually 0.57 or more, preferably 0.69 or more, more preferably 0.79 or more. It is desirable to be. If the internal quantum efficiency η i of the phosphor is too low, the amount of excitation light necessary to obtain predetermined light emission tends to increase and the energy consumption tends to increase.
A method for measuring the internal quantum efficiency η i of the phosphor is as described later.
(外部量子効率ηo)
外部量子効率(以下「ηo」で表わす場合がある。)とは、励起光の光子数に対する蛍光体の発光光子数の割合を表わす値であり、前記の吸収効率αqと前記の内部量子効率ηiとの積に相当する。即ち、外部量子効率ηoは、下記式で規定されることになる。
(外部量子効率ηo)=(内部量子効率ηi)×(吸収効率αq)
(External quantum efficiency η o )
The external quantum efficiency (hereinafter sometimes referred to as “η o ”) is a value representing the ratio of the number of emitted photons of a phosphor to the number of photons of excitation light, and the absorption efficiency α q and the internal quantum This corresponds to the product of efficiency η i . That is, the external quantum efficiency η o is defined by the following equation.
(External quantum efficiency η o ) = (internal quantum efficiency η i ) × (absorption efficiency α q )
本発明の蛍光体は、この外部量子効率ηoが高いことが好ましい。
具体的に、本発明の蛍光体をピーク波長400nm又は455nmの光で励起した場合における外部量子効率ηoは、通常0.42以上、好ましくは0.50以上、より好ましくは0.55以上、更に好ましくは0.65以上である。蛍光体の外部量子効率ηoが低いと、所定の発光を得るために必要な励起光量が大きくなり、消費エネルギーが大きくなる傾向がある。
なお、蛍光体の外部量子効率ηoの測定方法については後述の通りである。
The phosphor of the present invention preferably has a high external quantum efficiency η o .
Specifically, the external quantum efficiency η o when the phosphor of the present invention is excited with light having a peak wavelength of 400 nm or 455 nm is usually 0.42 or more, preferably 0.50 or more, more preferably 0.55 or more, More preferably, it is 0.65 or more. When the external quantum efficiency eta o of a phosphor is low, the amount of excitation light required to obtain a predetermined emission increases, there is a tendency that energy consumption increases.
The method for measuring the external quantum efficiency η o of the phosphor is as described later.
(吸収効率αq、内部量子効率ηi、及び外部量子効率ηoの測定方法)
蛍光体の吸収効率αq、内部量子効率ηi及び外部量子効率ηoを求める方法について、以下に説明する。
(Measurement method of absorption efficiency α q , internal quantum efficiency η i , and external quantum efficiency η o )
A method for obtaining the absorption efficiency α q , internal quantum efficiency η i and external quantum efficiency η o of the phosphor will be described below.
まず、測定対象となる蛍光体サンプル(例えば蛍光体の粉末等)を、測定精度が保たれるように、十分に表面を平滑にしてセルに詰め、積分球等の集光装置に取り付ける。積分球等の集光装置を用いるのは、蛍光体サンプルで反射したフォトン、及び蛍光体サンプルから蛍光現象により放出されたフォトンを全て計上できるようにする、即ち、計上されずに測定系外へ飛び去るフォトンをなくすためである。 First, a phosphor sample to be measured (for example, a phosphor powder) is packed in a cell with a sufficiently smooth surface so that measurement accuracy is maintained, and is attached to a condenser such as an integrating sphere. The use of a condenser such as an integrating sphere makes it possible to count all the photons reflected by the phosphor sample and the photons emitted from the phosphor sample due to the fluorescence phenomenon. This is to eliminate the photons that fly away.
この集光装置に、蛍光体サンプルを励起するための発光源を取り付ける。発光源としては、例えばXeランプ等を用いる。また、発光源の発光ピーク波長が例えば405nmや455nmの単色光となるように、フィルターやモノクロメーター(回折格子分光器)等を用いて調整を行なう。 A light emission source for exciting the phosphor sample is attached to the light collecting device. For example, an Xe lamp or the like is used as the light source. Further, adjustment is performed using a filter, a monochromator (diffraction grating spectrometer), or the like so that the emission peak wavelength of the light emission source is monochromatic light of, for example, 405 nm or 455 nm.
この発光ピーク波長が調整された発光源からの光を、測定対象の蛍光体サンプルに照射し、発光(蛍光)及び反射光を含むスペクトルを分光測定装置(例えば大塚電子株式会社製MCPD7000等)で測定する。ここで測定されるスペクトルには、実際には、励起発光光源からの光(以下では単に「励起光」と記す。)のうち、蛍光体に吸収されなかった反射光と、蛍光体が励起光を吸収して蛍光現象により発する別の波長の光(蛍光)とが含まれる。すなわち、励起光領域は反射スペクトルに相当し、それよりも長波長領域は蛍光スペクトル(ここでは、発光スペクトルと呼ぶ場合もある)に相当する。 The phosphor sample to be measured is irradiated with light from the light emission source whose emission peak wavelength is adjusted, and a spectrum including light emission (fluorescence) and reflected light is measured with a spectrometer (for example, MCPD7000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). taking measurement. The spectrum measured here is actually reflected light that has not been absorbed by the phosphor among the light from the excitation light source (hereinafter simply referred to as “excitation light”), and the phosphor is excited light. And light of another wavelength (fluorescence) emitted by the fluorescence phenomenon. That is, the excitation light region corresponds to the reflection spectrum, and the longer wavelength region corresponds to the fluorescence spectrum (sometimes referred to herein as the emission spectrum).
吸収効率αqは、蛍光体サンプルによって吸収された励起光のフォトン数Nabsを、励起光の全フォトン数Nで割った値として求められる。具体的な算出手順は以下の通りである。 The absorption efficiency α q is obtained as a value obtained by dividing the number of photons Nabs of the excitation light absorbed by the phosphor sample by the total number of photons N of the excitation light. The specific calculation procedure is as follows.
まず、後者の励起光の全フォトン数Nを、次のようにして求める。
すなわち、励起光に対してほぼ100%の反射率Rを持つ物質、例えばLabsphere製「Spectralon」(450nmの励起光に対して98%の反射率Rを持つ。)等の白色反射板を測定対象として、蛍光体サンプルと同様の配置で上述の集光装置に取り付け、該分光測定装置を用いて反射スペクトルを測定する(この反射スペクトルを以下「Iref(λ)」とする。)。
First, the total photon number N of the latter excitation light is obtained as follows.
That is, a white reflector such as a material having a reflectance R of almost 100% with respect to excitation light, for example, “Spectralon” manufactured by Labsphere (having a reflectance R of 98% with respect to 450 nm excitation light) is measured. as it was attached to the above-mentioned condenser in an arrangement similar to the phosphor sample, using a spectroscopic measuring device for measuring the reflection spectrum (the reflection spectrum hereinafter referred to as "I ref (lambda)".).
この反射スペクトルIref(λ)から、下記(式I)で表わされる数値を求める。下記
(式I)で表わされる数値は、励起光の全フォトン数Nに比例する。
なお、上記(式I)の積分区間は、実質的にIref(λ)が有意な値を持つ区間のみに限定してもよい。 Note that the integration interval of the above (formula I) may be limited to only an interval in which I ref (λ) has a significant value.
一方、蛍光体サンプルによって吸収された励起光のフォトン数Nabsは、下記(式II)で求められる量に比例する。
上記(式II)において、「I(λ)」は、吸収効率αqの測定対象となる蛍光体サンプルを集光装置に取り付けたときの反射スペクトルを表わす。 In the above (Formula II), “I (λ)” represents a reflection spectrum when the phosphor sample to be measured for the absorption efficiency α q is attached to the light collector.
また、上記(式II)の積分区間は、上記(式I)で定めた積分区間と同じにする。このように積分区間を限定することで、上記(式II)の第二項は、測定対象の蛍光体サンプルが励起光を反射することによって生じたフォトン数に対応した数値、即ち、測定対象の蛍光体サンプルから生ずる全フォトンのうち蛍光現象に由来するフォトンを除いたフォトン数に対応した数値になる。実際のスペクトル測定値は、一般にはλに関するある有限のバンド幅で区切ったデジタルデータとして得られるため、上記の(式I)及び(式II)の積分は、そのバンド幅に基づいた和分によって求まる。 Further, the integration interval of the above (formula II) is the same as the integration interval defined by the above (formula I). By limiting the integration interval in this way, the second term in the above (formula II) is a numerical value corresponding to the number of photons generated when the phosphor sample to be measured reflects excitation light, that is, the measurement target. This is a numerical value corresponding to the number of photons excluding photons derived from the fluorescence phenomenon among all photons generated from the phosphor sample. Since the actual spectrum measurement value is generally obtained as digital data divided by a certain finite bandwidth with respect to λ, the integration of (Equation I) and (Equation II) above is based on the sum based on the bandwidth. I want.
以上より、吸収効率αqは、次の式で求められる。
吸収効率αq = Nabs/N =(式II)/(式I)
From the above, the absorption efficiency α q can be obtained by the following equation.
Absorption efficiency α q = N abs / N = (Formula II) / (Formula I)
次に、内部量子効率ηiを求める方法を説明する。
内部量子効率ηiは、蛍光現象に由来するフォトンの数NPLを、蛍光体サンプルが吸収したフォトンの数Nabsで割った値である。
Next, a method for obtaining the internal quantum efficiency η i will be described.
The internal quantum efficiency η i is a value obtained by dividing the number N PL of photons derived from the fluorescence phenomenon by the number of photons N abs absorbed by the phosphor sample.
ここで、NPLは、下記(式III)で求められる量に比例する。
なお、上記(式III)の積分区間は、蛍光体サンプルの蛍光現象に由来するフォトンの有する波長範囲に限定する。蛍光体サンプルから反射されたフォトンの寄与をI(λ)から除くためである。
具体的に、上記(式III)の積分区間の下限は、上記(式I)の積分区間の上端を取り、積分区間の上限は、蛍光に由来するフォトンを包含するために必要十分な範囲とする。
The integration interval of the above (formula III) is limited to the wavelength range of photons derived from the fluorescence phenomenon of the phosphor sample. This is because the contribution of photons reflected from the phosphor sample is removed from I (λ).
Specifically, the lower limit of the integration interval of (Equation III) takes the upper end of the integration interval of (Equation I), and the upper limit of the integration interval is a range that is necessary and sufficient to include photons derived from fluorescence. To do.
以上より、内部量子効率αqは、次の式で求められる。
ηi = (式III)/(式II)
As described above, the internal quantum efficiency α q is obtained by the following equation.
η i = (Formula III) / (Formula II)
なお、デジタルデータとなったスペクトルから積分を行なう点に関しては、吸収効率αqを求めた場合と同様である。 It should be noted that the point of integration from the spectrum that has become digital data is the same as when the absorption efficiency α q is obtained.
そして、上記の手順により求めた吸収効率αqと内部量子効率ηiとの積をとることで、外部量子効率ηoを求めることができる。 The external quantum efficiency η o can be obtained by taking the product of the absorption efficiency α q obtained by the above procedure and the internal quantum efficiency η i .
また、外部量子効率ηoは、以下の関係式から求めることもできる。
ηo = (式III)/(式I)
即ち、外部量子効率ηoは、蛍光に由来するフォトンの数NPLを励起光の全フォトン数Nで割った値である。
The external quantum efficiency η o can also be obtained from the following relational expression.
η o = (Formula III) / (Formula I)
That is, the external quantum efficiency η o is a value obtained by dividing the number N PL of photons derived from fluorescence by the total number N of photons of excitation light.
<蛍光体の表面の性質>
本発明の蛍光体は、少なくともその表面の一部、好ましくはその表面の実質的に全体が、酸素を含有する物質からなることが好ましい。
<Characteristics of phosphor surface>
In the phosphor of the present invention, it is preferable that at least a part of the surface, preferably substantially the whole of the surface, is made of a substance containing oxygen.
例えば、本発明の蛍光体が酸化物蛍光体や酸窒化物蛍光体であれば、当然ながらその蛍光体の表面も酸素を含有する物質となる。また、酸化物蛍光体や酸窒化物蛍光体に更に燐酸カルシウムやシリカ等で蛍光体の表面をコーティングすることもできる。
一方、本発明の蛍光体が窒化物蛍光体や硫化物蛍光体である場合は、燐酸カルシウムやシリカ等で表面をコーティングし、少なくとも蛍光体の表面の一部を、酸素を含有する物質とすることが好ましい。但し、解砕処理等の間に蛍光体の表面が酸化され、酸化膜が形成される場合があるので、この場合には積極的にコーティングを行なわなくともよい。
For example, if the phosphor of the present invention is an oxide phosphor or an oxynitride phosphor, the surface of the phosphor is naturally a substance containing oxygen. In addition, the surface of the phosphor can be coated with an oxide phosphor or an oxynitride phosphor with calcium phosphate or silica.
On the other hand, when the phosphor of the present invention is a nitride phosphor or a sulfide phosphor, the surface is coated with calcium phosphate, silica or the like, and at least a part of the surface of the phosphor is a substance containing oxygen. It is preferable. However, since the surface of the phosphor may be oxidized during the crushing process or the like and an oxide film may be formed, in this case, it is not necessary to actively coat.
本発明の蛍光体がその表面に有する、酸素を含有する物質が層状の場合、当該層の厚さは、通常10nm以上、好ましくは30nm以上、また、通常1μm以下、好ましくは500nm以下の範囲であることが望ましい。 In the case where the phosphor containing the oxygen-containing substance on the surface of the phosphor of the present invention is layered, the thickness of the layer is usually 10 nm or more, preferably 30 nm or more, and usually 1 μm or less, preferably 500 nm or less. It is desirable to be.
<色度座標>
本発明の蛍光体の発光色は、CIE色度座標の一つ、x、y表色系(CIE 1931表色系)で表現することができ、JIS Z8701に基づくCIE色度座標x及びyの値は、以下の規定を満たすことが望ましい。
<Chromaticity coordinates>
The emission color of the phosphor of the present invention can be expressed by one of the CIE chromaticity coordinates, the x, y color system (CIE 1931 color system), and the CIE chromaticity coordinates x and y based on JIS Z8701. The value should satisfy the following rules.
具体的に、本発明の蛍光体のCIE色度座標xの値は、通常0.210以上、好ましくは0.240以上、より好ましくは0.263以上、また、通常0.330以下、好ましくは0.310以下、より好ましくは0.300以下の範囲であることが望ましい。
また、本発明の蛍光体のCIE色度座標yの値は、通常0.480以上、好ましくは0.490以上、より好ましくは0.495以上、また、通常0.670以下、好ましくは0.660以下、より好ましくは0.655以下の範囲であることが望ましい。
CIE色度座標x及びyの値が上述の範囲を満たすことにより、白色光合成時には色再現範囲が広くなるという利点が得られる。
なお、蛍光体のCIE色度座標x及びyの値は、波長480nm〜800nmの範囲における発光スペクトルから、JIS Z8724に準じて計算することにより算出することができる。
Specifically, the CIE chromaticity coordinate x of the phosphor of the present invention is usually 0.210 or more, preferably 0.240 or more, more preferably 0.263 or more, and usually 0.330 or less, preferably It is desirable that the range be 0.310 or less, more preferably 0.300 or less.
Further, the CIE chromaticity coordinate y of the phosphor of the present invention is usually 0.480 or more, preferably 0.490 or more, more preferably 0.495 or more, and usually 0.670 or less, preferably 0.8. It is desirable that the range be 660 or less, more preferably 0.655 or less.
When the values of the CIE chromaticity coordinates x and y satisfy the above range, there is an advantage that the color reproduction range is widened during white light synthesis.
The values of CIE chromaticity coordinates x and y of the phosphor can be calculated by calculating according to JIS Z8724 from the emission spectrum in the wavelength range of 480 nm to 800 nm.
また、本発明の蛍光体は、下記式で表されるD値が、通常0.325以上、好ましくは0.328以上、特に好ましくは0.33以上であり、また、通常0.568以下、好ましくは0.4以下、特に好ましくは0.34以下である。
D=((x−0.33)2+(y−0.33)2)1/2
上記式において、x及びyは、JIS Z8701で規定されるXYZ表色系における色度座標x値とy値であり、蛍光体の発光スペクトルの480nm以上800nm以下の波長領域のデータから求めた値である。D値が、上記範囲にある場合は、画像表示装置とした場合に色再現範囲が広くなるという利点が得られる。
Further, the phosphor of the present invention has a D value represented by the following formula of usually 0.325 or more, preferably 0.328 or more, particularly preferably 0.33 or more, and usually 0.568 or less, Preferably it is 0.4 or less, particularly preferably 0.34 or less.
D = ((x−0.33) 2 + (y−0.33) 2 ) 1/2
In the above formula, x and y are the chromaticity coordinate x value and y value in the XYZ color system defined by JIS Z8701, and are values obtained from data in the wavelength region of 480 nm to 800 nm of the emission spectrum of the phosphor. It is. When the D value is in the above range, there is an advantage that the color reproduction range is widened when the image display apparatus is used.
<物体色>
本発明の蛍光体は、その物体色をL*a*b*表色系(CIE 1976表色系)で表わした場合に、L*値、a*値及びb*値が以下の式を満たすことが好ましい。
L*≧90
a*≦−20
b*≧30
{a*/b*}≦−0.45
<Object color>
In the phosphor of the present invention, when the object color is represented by the L * a * b * color system (CIE 1976 color system), the L * value, the a * value, and the b * value satisfy the following expressions. It is preferable.
L * ≧ 90
a * ≦ −20
b * ≧ 30
{A * / b * } ≦ −0.45
本発明の蛍光体は、上記条件を満たす物体色を有することにより、後述する発光装置に利用した場合に、高発光効率の発光装置を実現することが可能となる。 Since the phosphor of the present invention has an object color that satisfies the above conditions, a light emitting device with high luminous efficiency can be realized when used in a light emitting device described later.
具体的に、本発明の蛍光体のa*の上限値は、通常−20以下、好ましくは−22以下、更に好ましくは−24以下、特に好ましくは−30以下である。a*が大き過ぎる蛍光体は、全光束が小さくなる傾向にある。また、輝度を高くする観点からも、a*の値は小さいことが望ましい。 Specifically, the upper limit value of a * of the phosphor of the present invention is usually −20 or less, preferably −22 or less, more preferably −24 or less, and particularly preferably −30 or less. A phosphor with a * too large tends to reduce the total luminous flux. Also, from the viewpoint of increasing luminance, it is desirable that the value of a * is small.
また、本発明の蛍光体のb*は、通常30以上、好ましくは40以上、更に好ましくは45以上、特に好ましくは50以上の範囲である。b*が小さ過ぎると、輝度が低下する傾向がある。一方、b*の上限は、理論上は200以下であるが、通常120以下であることが好ましい。b*が大き過ぎると、発光波長が長波長側にシフトし、輝度が低下する傾向がある。 In addition, b * of the phosphor of the present invention is usually 30 or more, preferably 40 or more, more preferably 45 or more, and particularly preferably 50 or more. If b * is too small, the luminance tends to decrease. On the other hand, the upper limit of b * is theoretically 200 or less, but is usually preferably 120 or less. If b * is too large, the emission wavelength tends to shift to the longer wavelength side and the luminance tends to decrease.
また、本発明の蛍光体のa*とb*との比、即ちa*/b*で表わされる値は、通常−0.45以下、好ましくは−0.5以下、更に好ましくは−0.55以下の範囲である。a*/b*の値が大き過ぎると、物体色が黄色味を帯び、輝度も低下する傾向がある。 The ratio of a * and b * of the phosphor of the present invention, that is, the value represented by a * / b * is usually −0.45 or less, preferably −0.5 or less, more preferably −0. The range is 55 or less. When the value of a * / b * is too large, the object color tends to be yellowish and the luminance tends to decrease.
また、本発明の蛍光体のL*は、通常90以上、好ましくは95以上である。L*の値が小さ過ぎると、発光が弱くなる傾向がある。一方、L*の上限値は、一般的には照射光で発光しない物体を扱うので、100を超えることは無いが、本発明の蛍光体は、照射光によって励起されて生じた発光が反射光に重畳されるので、L*の値が100を超える場合もある。具体的には、本発明の蛍光体のL*の上限値は、通常115以下である。 Further, L * of the phosphor of the present invention is usually 90 or more, preferably 95 or more. If the value of L * is too small, the light emission tends to be weak. On the other hand, the upper limit value of L * generally does not exceed 100 because it deals with an object that does not emit light by irradiation light. However, the phosphor of the present invention emits light that has been excited by irradiation light as reflected light. In some cases, the value of L * exceeds 100. Specifically, the upper limit value of L * of the phosphor of the present invention is usually 115 or less.
なお、本発明の蛍光体の物体色の測定は、例えば、市販の物体色測定装置(例えば、ミノルタ社製CR−300)を使用することにより行なうことが可能である。
また、物体色とは、光が物体で反射したときの色を意味する。本発明においては、測定物(即ち、蛍光体)を決められた光源(白色光源。例えば、標準光D65を使用することができる。)で照射し、得られた反射光をフィルターで分光して、L*、a*、b*の値を求めている。
物体色は、蛍光体原料の還元度(例えば、MII全体に対する2価の元素のモル比の割合で示される。)と関連し、還元度が高いと(例えば、MII全体に対する2価の元素のモル比の割合が高いと)上記範囲の物体色を有すると考えられる。後述するように、固体カーボン存在下等の強還元性雰囲気下で蛍光体原料を焼成する等、本発明の製造方法に従って製造すると、上記の範囲の物体色を有する蛍光体を得ることができる。
The object color of the phosphor of the present invention can be measured by using, for example, a commercially available object color measuring device (for example, CR-300 manufactured by Minolta).
The object color means a color when light is reflected by the object. In the present invention, it measured (i.e., the phosphor) light (a white light source. For example, it is possible to use a standard light D 65.) Which is determined was irradiated with the reflected light obtained was dispersed by filter Thus, the values of L * , a * , and b * are obtained.
The object color is related to the degree of reduction of the phosphor material (for example, expressed as a ratio of the molar ratio of the divalent element to the whole M II ), and when the degree of reduction is high (for example, the divalent to the whole M II When the molar ratio of the elements is high), it is considered that the object color is in the above range. As will be described later, when the phosphor raw material is produced according to the production method of the present invention, such as by firing the phosphor raw material in a strongly reducing atmosphere such as the presence of solid carbon, a phosphor having an object color in the above range can be obtained.
<励起波長に関する特性>
本発明の蛍光体は、励起波長は特に限定されないが、通常300nm以上、中でも350nm以上、更には380nm以上、また、通常500nm以下、中でも480nm以下、更には470nm以下の波長範囲の光で励起可能であることが好ましい。例えば、青色領域の光、及び/又は、近紫外領域の光で励起可能であれば、半導体発光素子等を第1の発光体とする発光装置に好適に使用することができる。
<Characteristics related to excitation wavelength>
The excitation wavelength of the phosphor of the present invention is not particularly limited, but is usually 300 nm or more, particularly 350 nm or more, more preferably 380 nm or more, and usually 500 nm or less, especially 480 nm or less, more preferably 470 nm or less. It is preferable that For example, if it can be excited by light in a blue region and / or light in a near ultraviolet region, it can be suitably used for a light emitting device using a semiconductor light emitting element or the like as a first light emitter.
なお、励起スペクトルの測定は、室温、例えば25℃において、蛍光分光光度計F−4500型(株式会社日立製作所製)を用いて測定することができる。得られた励起スペクトルから、励起ピーク波長を算出することができる。 The excitation spectrum can be measured at room temperature, for example, 25 ° C., using a fluorescence spectrophotometer F-4500 type (manufactured by Hitachi, Ltd.). The excitation peak wavelength can be calculated from the obtained excitation spectrum.
<重量メジアン径>
本発明の蛍光体は、その重量メジアン径が、通常10μm以上、中でも12μm以上、特に15μm以上、また、通常30μm以下、中でも25μm以下、特に20μm以下の範囲であることが好ましい。重量メジアン径が小さ過ぎると、輝度が低下し、蛍光体粒子が凝集してしまう傾向がある。一方、重量メジアン径が大き過ぎると、塗布ムラやディスペンサー等の閉塞が生じる傾向がある。なお、本発明の蛍光体の重量メジアン径は、例えばレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置等の装置を用いて測定することができる。
<Weight median diameter>
The phosphor of the present invention preferably has a weight median diameter in the range of usually 10 μm or more, especially 12 μm or more, particularly 15 μm or more, and usually 30 μm or less, especially 25 μm or less, particularly 20 μm or less. When the weight median diameter is too small, the luminance is lowered and the phosphor particles tend to aggregate. On the other hand, if the weight median diameter is too large, there is a tendency for coating unevenness and blockage of a dispenser or the like to occur. The weight median diameter of the phosphor of the present invention can be measured using a device such as a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device.
<結晶子径>
また、本発明の蛍光体は、その結晶子径が大きいほど好ましく、通常20nm以上、中でも100nm以上であることが好ましい。ここで、結晶子径とは、粉末X線回折において半値幅を測定することにより求めることができるものである。結晶子間の界面では、無輻射失活が起こり、発光エネルギーの熱エネルギーへの変換が起こると考えられている。結晶子が大きいと、結晶子界面が少なくなるため、熱エネルギーへの変換が少なく、輝度が高くなる。
<Crystallite diameter>
Further, the phosphor of the present invention is preferably as the crystallite diameter is larger, and is usually 20 nm or more, and preferably 100 nm or more. Here, the crystallite diameter can be obtained by measuring a half width in powder X-ray diffraction. It is believed that non-radiative deactivation occurs at the interface between crystallites, and conversion of luminescence energy into thermal energy occurs. When the crystallite is large, the crystallite interface is reduced, so that the conversion to heat energy is small and the luminance is increased.
<温度特性>
また、前述したように、Tbを含有する場合等、一部の本発明の蛍光体は、温度特性にも優れる。具体的には、455nmの波長の光を照射した場合の25℃での輝度に対する100℃での発光スペクトル図中の発光ピーク強度値の割合が、通常50%以上であり、好ましくは60%以上、特に好ましくは70%以上である。
<Temperature characteristics>
In addition, as described above, some phosphors of the present invention have excellent temperature characteristics, such as when containing Tb. Specifically, the ratio of the emission peak intensity value in the emission spectrum at 100 ° C. to the luminance at 25 ° C. when irradiated with light having a wavelength of 455 nm is usually 50% or more, preferably 60% or more. Especially preferably, it is 70% or more.
また、通常の蛍光体は温度上昇と共に発光強度が低下するので、該割合が100%を越えることは考えられ難いが、何らかの理由により100%を超えることがあってもよい。但し150%を超えるようであれば、温度変化により色ずれを起こす傾向となる。 In addition, since the emission intensity of ordinary phosphors decreases with increasing temperature, it is unlikely that the ratio exceeds 100%, but it may exceed 100% for some reason. However, if it exceeds 150%, the color shift tends to occur due to temperature change.
尚、上記温度特性を測定する場合は、例えば、発光スペクトル装置として大塚電子製MCPD7000マルチチャンネルスペクトル測定装置、ペルチェ素子による冷却機構とヒーターによる加熱機構を備えたステージ、及び、光源として150Wキセノンランプを備える装置を用いて、以下のように測定することができる。ステージに蛍光体サンプルを入れたセルを載せ、温度を20℃から180℃の範囲で変化させる。蛍光体の表面温度が所定温度で一定となったことを確認する。次いで、光源から回折格子で分光して取り出した455nmの光で蛍光体を励起して発光スペクトル測定する。測定された発光スペクトルから発光ピーク強度を求める。ここで、蛍光体の表面温度の測定値は、放射温度計と熱電対による温度測定値を利用して補正した値を用いる。 In the case of measuring the temperature characteristics, for example, an MCPD7000 multi-channel spectrum measuring device manufactured by Otsuka Electronics as a light emission spectrum device, a stage having a cooling mechanism by a Peltier element and a heating mechanism by a heater, and a 150 W xenon lamp as a light source. It can measure as follows using the apparatus provided. A cell containing a phosphor sample is placed on the stage, and the temperature is changed in the range of 20 ° C to 180 ° C. It is confirmed that the surface temperature of the phosphor is constant at a predetermined temperature. Next, the phosphor is excited by light of 455 nm extracted from the light source by the diffraction grating and the emission spectrum is measured. The emission peak intensity is obtained from the measured emission spectrum. Here, as the measurement value of the surface temperature of the phosphor, a value corrected using the temperature measurement value by the radiation thermometer and the thermocouple is used.
<耐久性>
また、本発明の蛍光体は、耐久性にも優れる。特に、前述したように、Tb等を含有する場合は耐久性により優れる。具体的には、本発明の蛍光体を用いて発光装置を構成したときに、点灯開始直後(0時間)の「緑色ピークの発光強度/青色ピークの発光強度」の値を100%とした時の1000時間の「緑色ピークの発光強度/青色ピークの発光強度」の値が、通常85%以上、中でも好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上であることが好ましい。
<Durability>
The phosphor of the present invention is also excellent in durability. In particular, as described above, when Tb or the like is contained, the durability is more excellent. Specifically, when a light emitting device is configured using the phosphor of the present invention, the value of “green peak emission intensity / blue peak emission intensity” immediately after the start of lighting (0 hour) is 100%. The value of “green peak emission intensity / blue peak emission intensity” for 1000 hours is usually 85% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more.
なお、上記耐久性の測定は、例えば以下の手順で行なうことができる。発光装置の点灯開始直後(以下、「0時間」と称する。)に、ファイバマルチチャンネル分光器(オーシャンオプティクス社製USB2000)を用いて発光スペクトル及び色度座標を測定する。次いで、エージング装置、LED AGING SYSTEM 100ch LED環境試験装置(山勝電子工業(株)製、YEL−51005)を用いて、85℃、相対湿度85%の条件下、発光装置を駆動電流20mAで連続して1000時間点灯させ、再度、ファイバマルチチャンネル分光器(オーシャンオプティクス社製USB2000)を用いて発光スペクトル及び色度座標を測定する。測定した各々の発光スペクトルにおいて、青色ピーク(LEDに由来する。)の発光強度に対する、緑色ピーク(蛍光体に由来する。)の発光強度、即ち、「緑色ピークの発光強度/青色ピークの発光強度」を算出し、0時間の「緑色ピークの発光強度/青色ピークの発光強度」の値を100%とした時の1000時間の「緑色ピークの発光強度/青色ピークの発光強度」の値を求める。 The durability can be measured by the following procedure, for example. Immediately after the lighting device is turned on (hereinafter referred to as “0 hour”), the emission spectrum and chromaticity coordinates are measured using a fiber multichannel spectrometer (USB2000 manufactured by Ocean Optics). Next, using an aging device, LED AGING SYSTEM 100ch LED environmental test device (YEL-51005, manufactured by Yamakatsu Electronics Co., Ltd.), the light emitting device was continuously driven at a drive current of 20 mA under conditions of 85 ° C. and relative humidity of 85%. Then, the light is turned on for 1000 hours, and the emission spectrum and chromaticity coordinates are measured again using a fiber multichannel spectrometer (USB2000 manufactured by Ocean Optics). In each measured emission spectrum, the emission intensity of the green peak (derived from the phosphor) relative to the emission intensity of the blue peak (derived from the LED), that is, “green peak emission intensity / blue peak emission intensity”. And the value of “green peak emission intensity / blue peak emission intensity” for 1000 hours when the value of “green peak emission intensity / blue peak emission intensity” at 0 hour is 100% is obtained. .
[1−3.蛍光体の製造方法]
本発明の蛍光体を得るための原料、蛍光体製造法等については以下の通りである。
[1-3. Method for producing phosphor]
The raw materials for obtaining the phosphor of the present invention, the phosphor production method, and the like are as follows.
本発明の蛍光体の製造方法は特に制限されないが、例えば、金属元素MIの原料(以下適宜「MI源」という。)、Siの原料(以下適宜「Si源」という。)、及び、付活元素である元素MIIの原料(以下適宜「MII源」という。)を秤量後、混合し(混合工程)、得られた混合物(これを「蛍光体前駆体」という場合がある。)を所定の焼成条件で焼成し(焼成工程)、必要に応じて粉砕、洗浄、表面処理等を行なうことにより製造することができる。 The method for producing the phosphor of the present invention is not particularly limited. For example, the raw material of the metal element M I (hereinafter referred to as “M I source” as appropriate), the Si raw material (hereinafter referred to as “Si source” as appropriate), and The raw material of the element M II that is the activator element (hereinafter referred to as “M II source” as appropriate) is weighed and mixed (mixing step), and the resulting mixture (this is sometimes referred to as “phosphor precursor”). ) Under predetermined firing conditions (firing step) and, if necessary, pulverization, washing, surface treatment and the like can be performed.
<蛍光体原料>
本発明の蛍光体の製造に使用されるMI源、Si源及びMII源としては、MI、Si及びMIIの各元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、カルボン酸塩、ハロゲン化物等が挙げられる。これらの化合物の中から、複合酸化物への反応性や、焼成時におけるNOx、SOx等の発生量の低さ等を考慮して、適宜選択すればよい。
<Phosphor material>
Examples of the M I source, Si source, and M II source used in the production of the phosphor of the present invention include oxides, hydroxides, carbonates, nitrates, sulfates of the respective elements of M I , Si, and M II , Examples thereof include oxalates, carboxylates and halides. From these compounds, the reactivity to the composite oxide, the low generation amount of NO x , SO x and the like during firing may be selected as appropriate.
MI源の具体例を、MI金属の種類毎に分けて列挙すると、以下の通りである。 Specific examples of the M I source are listed for each type of M I metal as follows.
Ba源の具体例としては、BaO、Ba(OH)2・8H2O、BaCO3、Ba(NO3)2、BaSO4、Ba(C2O4)・2H2O、Ba(OCOCH3)2、BaCl2等が挙げられる。中でもBaCO3、BaCl2等が好ましく、取扱の点からBaCO3が特に好ましい。空気中の安定性が良く、また、加熱により容易に分解するため、目的外の元素が残留し難く、更に、高純度の原料を入手し易いからである。炭酸塩を原料とする場合は、予め炭酸塩を仮焼成して原料として使用することが好ましい。 Specific examples of the Ba source, BaO, Ba (OH) 2 · 8H 2 O, BaCO 3, Ba (NO 3) 2, BaSO 4, Ba (C 2 O 4) · 2H 2 O, Ba (OCOCH 3) 2 and BaCl 2 . Of these, BaCO 3 , BaCl 2 and the like are preferable, and BaCO 3 is particularly preferable from the viewpoint of handling. This is because the stability in the air is good, and it is easily decomposed by heating, so that undesired elements hardly remain and it is easy to obtain high-purity raw materials. When carbonate is used as a raw material, it is preferable to pre-calcinate the carbonate and use it as a raw material.
Sr源の具体例としては、SrO、Sr(OH)2・8H2O、SrCO3、Sr(NO3)2、SrSO4、Sr(C2O4)・H2O、Sr(OCOCH3)2・0.5H2O、SrCl2等が挙げられる。中でもSrCO3、SrCl2等が好ましく、SrCO3が特に好ましい。空気中の安定性が良く、また、加熱により容易に分解し、目的外の元素が残留し難く、更に、高純度の原料を入手し易いからである。炭酸塩を原料とする場合は、予め炭酸塩を仮焼成して原料として使用することが好ましい。 Specific examples of the Sr source include SrO, Sr (OH) 2 .8H 2 O, SrCO 3 , Sr (NO 3 ) 2 , SrSO 4 , Sr (C 2 O 4 ) · H 2 O, Sr (OCOCH 3 ). 2 · 0.5H 2 O, SrCl 2 and the like. Of these, SrCO 3 , SrCl 2 and the like are preferable, and SrCO 3 is particularly preferable. This is because the stability in the air is good, it decomposes easily by heating, it is difficult for undesired elements to remain, and it is easy to obtain high-purity raw materials. When carbonate is used as a raw material, it is preferable to pre-calcinate the carbonate and use it as a raw material.
Ca源の具体例としては、CaO、Ca(OH)2、CaCO3、Ca(NO3)2・4H2O、CaSO4・2H2O、Ca(C2O4)・H2O、Ca(OCOCH3)2・H2O、CaCl2等が挙げられる。中でもCaCO3、CaCl2等が好ましい。炭酸塩を原料とする場合は、予め炭酸塩を仮焼成して原料として使用することが好ましい。 Specific examples of the Ca source include CaO, Ca (OH) 2 , CaCO 3 , Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O, CaSO 4 .2H 2 O, Ca (C 2 O 4 ) · H 2 O, and Ca. (OCOCH 3 ) 2 .H 2 O, CaCl 2 and the like. Of these, CaCO 3 , CaCl 2 and the like are preferable. When carbonate is used as a raw material, it is preferable to pre-calcinate the carbonate and use it as a raw material.
Zn源の具体例としては、ZnO、Zn(C2O4)・2H2O、ZnSO4・7H2O等が挙げられる。 Specific examples of the Zn source include ZnO, Zn (C 2 O 4 ) · 2H 2 O, ZnSO 4 · 7H 2 O, and the like.
Mg源の具体例としては、MgCO3、MgO、MgSO4、Mg(C2O4)・2H2O等が挙げられる。炭酸塩を原料とする場合は、予め炭酸塩を仮焼成して原料として使用することが好ましい。 Specific examples of the Mg source include MgCO 3 , MgO, MgSO 4 , Mg (C 2 O 4 ) · 2H 2 O, and the like. When carbonate is used as a raw material, it is preferable to pre-calcinate the carbonate and use it as a raw material.
これらのMI源は、何れか一種のみを用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Any one of these MI sources may be used, or two or more may be used in any combination and ratio.
Si源の具体例としては、SiO2、H4SiO4、Si(OCOCH3)4等が挙げられる。中でもSiO2等が好ましい。
これらのSi源は、何れか一種のみを用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Specific examples of the Si source include SiO 2 , H 4 SiO 4 , Si (OCOCH 3 ) 4 and the like. Of these, SiO 2 is preferable.
Any one of these Si sources may be used, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
MII源のうち、Eu源の具体例としては、Eu2O3、Eu2(SO4)3、Eu2(C2O4)3、EuCl2、EuCl3、Eu(NO3)3・6H2O等が挙げられる。中でもEu2O3、EuCl2等が好ましい。
また、Sm源、Tm源、Yb源等の具体例としては、Eu源の具体例として挙げた各化合物において、EuをそれぞれSm、Tm、Yb等に置き換えた化合物が挙げられる。
これらのMII源は、何れか一種のみを用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Among the M II sources, specific examples of Eu sources include Eu 2 O 3 , Eu 2 (SO 4 ) 3 , Eu 2 (C 2 O 4 ) 3 , EuCl 2 , EuCl 3 , Eu (NO 3 ) 3. 6H 2 O, and the like. Of these, Eu 2 O 3 , EuCl 2 and the like are preferable.
Specific examples of the Sm source, the Tm source, the Yb source, and the like include compounds in which Eu is replaced with Sm, Tm, Yb, etc. in the respective compounds listed as specific examples of the Eu source.
Any one of these M II sources may be used, or two or more of them may be used in any combination and ratio.
また、目的とする本発明の蛍光体の組成に応じて、他の元素を含有する化合物を原料として使用してもよい。 Moreover, you may use the compound containing another element as a raw material according to the composition of the fluorescent substance of this invention made into the objective.
例えば、Geを含む組成の蛍光体を製造する場合、Ge源の具体例としては、GeO2、Ge(OH)4、Ge(OCOCH3)4、GeCl4等が挙げられる。中でもGeO2等が好ましい。 For example, when a phosphor having a composition containing Ge is manufactured, specific examples of the Ge source include GeO 2 , Ge (OH) 4 , Ge (OCOCH 3 ) 4 , GeCl 4, and the like. Of these, GeO 2 and the like are preferable.
例えば、Tbを含む組成の蛍光体を製造する場合、Tb源の具体例としては、Tb4O7、TbCl3(水和物を含む。)、TbF3、Tb(NO3)3・nH2O、Tb2(SiO4)3、Tb2(C2O4)3・10H2O等が挙げられる。中でも、Tb4O7、TbCl3、TbF3が好ましく、Tb4O7がより好ましい。例えば、Prを含む組成の蛍光体を製造する場合、Pr源の具体例としては、Pr2O3、PrCl3、PrF3、Pr(NO3)3・6H2O、Pr2(SiO4)3、Pr2(C2O4)3・10H2O等が挙げられる。中でも、Pr2O3、PrCl3、PrF3が挙げられ、Pr2O3がより好ましい。例えば、Gaを含む組成の蛍光体を製造する場合、Ga源の具体例としては、Ga2O3、Ga(OH)3、Ga(NO3)3・nH2O、Ga2(SO4)3、GaCl3等が挙げられる。例えば、Alを含む組成の蛍光体を製造する場合、Al源の具体例としてはα−Al2O3、γ−Al2O3、等のAl2O3、Al(OH)3、AlOOH、Al(NO3)3・9H2O、Al2(SO4)3、AlCl3等が挙げられる。例えば、Pを含む組成の蛍光体を製造する場合、P源の具体例としては、P2O5、Ba3(PO4)2、Sr3(PO4)2、(NH4)3PO4等が挙げられる。例えば、Bを含む組成の蛍光体を製造する場合、B源の具体例としては、B2O3、H3BO3等が挙げられる。
これらの他の元素を含有する化合物は、何れか一種のみを用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
For example, when producing a phosphor having a composition containing Tb, specific examples of the Tb source include Tb 4 O 7 , TbCl 3 (including hydrates), TbF 3 , Tb (NO 3 ) 3 .nH 2. O, Tb 2 (SiO 4 ) 3 , Tb 2 (C 2 O 4 ) 3 · 10H 2 O, and the like. Among these, Tb 4 O 7 , TbCl 3 and TbF 3 are preferable, and Tb 4 O 7 is more preferable. For example, when a phosphor having a composition containing Pr is manufactured, specific examples of the Pr source include Pr 2 O 3 , PrCl 3 , PrF 3 , Pr (NO 3 ) 3 .6H 2 O, Pr 2 (SiO 4 ). 3 , Pr 2 (C 2 O 4 ) 3 · 10H 2 O, and the like. Among these, Pr 2 O 3 , PrCl 3 , and PrF 3 are exemplified, and Pr 2 O 3 is more preferable. For example, when manufacturing a phosphor having a composition containing Ga, specific examples of the Ga source include Ga 2 O 3 , Ga (OH) 3 , Ga (NO 3 ) 3 .nH 2 O, Ga 2 (SO 4 ). 3 , GaCl 3 and the like. For example, when producing a phosphor composition containing Al, as a specific example of the Al source is α-Al 2 O 3, γ -Al 2 O 3, Al 2 O 3 equal, Al (OH) 3, AlOOH, Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O, Al 2 (SO 4 ) 3 , AlCl 3 and the like can be mentioned. For example, when producing a phosphor having a composition containing P, specific examples of the P source include P 2 O 5 , Ba 3 (PO 4 ) 2 , Sr 3 (PO 4 ) 2 , (NH 4 ) 3 PO 4. Etc. For example, when producing a phosphor composition containing B, as specific examples of B source, B 2 O 3, H 3 BO 3 and the like.
Any one of these compounds containing other elements may be used, or two or more of them may be used in any combination and ratio.
<混合工程>
MI源、Si源及びMII源を混合する手法は特に制限されないが、例としては、下記の(A)乾式法及び(B)湿式法の手法が挙げられる。
<Mixing process>
The method for mixing the M I source, the Si source, and the M II source is not particularly limited, and examples thereof include the following (A) dry method and (B) wet method.
(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、又は、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、又は、乳鉢と乳棒を用いる混合とを組み合わせ、前述の原料を粉砕混合する乾式混合法。 (A) Dry pulverizer such as hammer mill, roll mill, ball mill, jet mill, etc., pulverization using mortar and pestle, etc., mixer such as ribbon blender, V-type blender and Henschel mixer, or mortar and pestle A dry mixing method in which the above raw materials are pulverized and mixed in combination with mixing.
(B)前述の原料に水、メタノール、エタノール等の溶媒又は分散媒を加え、粉砕機、乳鉢と乳棒、又は蒸発皿と撹拌棒等を用いて混合し、溶液又はスラリーの状態とした上で、噴霧乾燥、加熱乾燥、又は自然乾燥等により乾燥させる湿式混合法。 (B) After adding a solvent or dispersion medium such as water, methanol, ethanol or the like to the above-mentioned raw materials and mixing with a pulverizer, a mortar and pestle, or an evaporating dish and a stirring rod, Wet mixing method of drying by spray drying, heat drying, or natural drying.
<焼成工程>
焼成工程は通常、上述の混合工程により得られた混合物を、各蛍光体原料と反応性の低い材料からなるルツボ又はトレイ等の耐熱容器中に充填し、焼成することにより行なう。焼成時に用いる耐熱容器の材質としては、例えば、アルミナ、石英、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸化マグネシウム等のセラミックス、白金、モリブデン、タングステン、タンタル、ニオブ、イリジウム、ロジウム等の金属、或いは、それらを主成分とする合金、カーボン(グラファイト)等が挙げられる。ここで、石英製の耐熱容器は、比較的低温、すなわち、1200℃以下での熱処理に使用することができ、好ましい使用温度範囲は1000℃以下である。上述した耐熱容器の材質のうち、中でもアルミナ、金属が好ましい。
<Baking process>
The firing step is usually performed by filling the mixture obtained in the above-described mixing step into a heat-resistant container such as a crucible or a tray made of a material having low reactivity with each phosphor material and firing the mixture. As the material of the heat-resistant container used at the time of firing, for example, ceramics such as alumina, quartz, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, magnesium oxide, metals such as platinum, molybdenum, tungsten, tantalum, niobium, iridium, rhodium, or Examples thereof include alloys containing these as main components and carbon (graphite). Here, the heat-resistant container made of quartz can be used for heat treatment at a relatively low temperature, that is, 1200 ° C. or less, and a preferable use temperature range is 1000 ° C. or less. Of the materials for the heat-resistant container described above, alumina and metal are particularly preferable.
焼成時の温度は本発明の蛍光体が得られる限り任意であるが、通常850℃以上、好ましくは950℃以上、また、通常1400℃以下、好ましくは1350℃以下の範囲である。焼成温度が低過ぎると充分に結晶が成長せず、粒径が小さくなる場合がある一方で、焼成温度が高過ぎると結晶が成長しすぎて粒径が大きくなり過ぎる場合がある。 Although the temperature at the time of baking is arbitrary as long as the phosphor of the present invention is obtained, it is usually 850 ° C. or higher, preferably 950 ° C. or higher, and usually 1400 ° C. or lower, preferably 1350 ° C. or lower. If the firing temperature is too low, the crystal does not grow sufficiently and the particle size may be small. On the other hand, if the firing temperature is too high, the crystal grows too much and the particle size may become too large.
焼成時の圧力は、焼成温度等によっても異なるため特に限定されないが、通常0.01MPa以上、好ましくは0.1MPa以上であり、また、通常200MPa以下、好ましくは100MPa以下である。このうち、工業的には大気圧〜1MPa程度がコスト及び手間の点で簡便であり好ましい。 The pressure at the time of firing is not particularly limited because it varies depending on the firing temperature or the like, but is usually 0.01 MPa or more, preferably 0.1 MPa or more, and usually 200 MPa or less, preferably 100 MPa or less. Among these, the atmospheric pressure to about 1 MPa is industrially preferable in terms of cost and labor.
焼成時間は、焼成時の温度や圧力等によっても異なるため特に制限されないが、通常10分以上、好ましくは1時間以上、より好ましくは3時間以上、更に好ましくは4時間以上、また、通常24時間以下、好ましくは15時間以下の範囲である。 The firing time is not particularly limited because it varies depending on the temperature and pressure at the time of firing, but is usually 10 minutes or longer, preferably 1 hour or longer, more preferably 3 hours or longer, more preferably 4 hours or longer, and usually 24 hours. Hereinafter, it is preferably in the range of 15 hours or less.
焼成時の雰囲気は本発明の蛍光体が得られる限り特に制限されないが、本発明では後述のように、酸素濃度の低い雰囲気下で焼成を行なうことが好ましい。焼成時の酸素濃度は、好ましくは100ppm以下、更に好ましくは50ppm以下、特に好ましくは20ppm以下であり、理想的には、酸素が全く存在しないことが好ましい。雰囲気の具体例としては、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、水素、アルゴン等の気体のうち、何れか一種のみの雰囲気下、或いは、二種以上の混合雰囲気下で行なう。この中でも、一酸化炭素、水素等の還元性の気体を含むことが好ましく、特に、水素含有窒素雰囲気下が好ましい。 The atmosphere during firing is not particularly limited as long as the phosphor of the present invention is obtained, but in the present invention, it is preferable to perform firing in an atmosphere having a low oxygen concentration as described later. The oxygen concentration at the time of firing is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and particularly preferably 20 ppm or less. Ideally, no oxygen is present at all. As a specific example of the atmosphere, it is performed in an atmosphere of only one kind or a mixed atmosphere of two or more kinds of gases such as carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen, and argon. Among these, it is preferable to contain reducing gas, such as carbon monoxide and hydrogen, and especially under a nitrogen atmosphere containing hydrogen.
ここで、水素含有窒素雰囲気に含まれる水素含有量としては、通常1体積%以上、好ましくは2体積%以上、また、通常5体積%以下が好ましく、最も好ましい水素含有量としては4体積%以下である。雰囲気中の水素の含有量は、高過ぎると爆発の危険が生じ、低過ぎると十分な還元雰囲気を達成できないからである。 Here, the hydrogen content contained in the hydrogen-containing nitrogen atmosphere is usually 1% by volume or more, preferably 2% by volume or more, and usually preferably 5% by volume or less, and the most preferable hydrogen content is 4% by volume or less. It is. This is because if the hydrogen content in the atmosphere is too high, there is a risk of explosion, and if it is too low, a sufficient reducing atmosphere cannot be achieved.
更に、本発明では焼成の際に、焼成雰囲気を水素含有窒素雰囲気等の還元性雰囲気とし、更に、反応系に固体カーボンを共存させること等により、酸素濃度を下げ、強還元性雰囲気下とすることが好ましいが、これについては次節以降で詳述する。 Furthermore, in the present invention, during firing, the firing atmosphere is a reducing atmosphere such as a hydrogen-containing nitrogen atmosphere, and further, the oxygen concentration is lowered by making solid carbon coexist in the reaction system, etc. Although it is preferable, this will be described in detail in the following sections.
(固体カーボン)
本発明の蛍光体を製造するためには、本発明の付活元素MIIが発光に寄与するイオン状態(価数)となるように、好適な雰囲気を選択することが好ましい。例えば、本発明の蛍光体における緑色発光をもたらす好ましいMII元素の一つである付活元素のEuは、少なくともその一部が2価イオンであることが望ましい。具体的に、全Euに占めるEu2+の割合は高いほど好ましく、通常50%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上である。しかしながら、Euの原料として通常は、Eu2O3等の3価のEuイオンを含む化合物が用いられる。従って、2価イオンであるEu2+を含有し、緑色発光をもたらす蛍光体を得るために、従来は、3価イオンEu3+を2価イオンEu2+に還元するべく、一酸化炭素、水素含有窒素、水素等の何らかの還元雰囲気下で焼成するのが一般的であった。しかし、これらの焼成雰囲気下でも、原料等由来の酸素が含まれてしまうため、酸素濃度を充分に低減することは困難であった。また、MII元素としてSm、Tm、Yb等を用いる場合にも、上述のEuの場合と同様の課題があった。
(Solid carbon)
To produce the phosphor of the present invention, as the activation element M II of the present invention is to contribute ionic state into luminescence (valence), it is preferable to select a suitable atmosphere. For example, it is desirable that at least a part of Eu as an activating element, which is one of preferable M II elements that cause green light emission in the phosphor of the present invention, be a divalent ion. Specifically, the ratio of Eu 2+ in the total Eu is preferably as high as possible, and is usually 50% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more. However, a compound containing trivalent Eu ions such as Eu 2 O 3 is usually used as a raw material for Eu. Therefore, in order to obtain a phosphor that contains Eu 2+ that is a divalent ion and emits green light, conventionally, in order to reduce the trivalent ion Eu 3+ to the divalent ion Eu 2+ , carbon monoxide, Firing was generally performed in some reducing atmosphere such as hydrogen-containing nitrogen or hydrogen. However, even in these firing atmospheres, oxygen derived from raw materials and the like is contained, so that it has been difficult to sufficiently reduce the oxygen concentration. Further, when Sm, Tm, Yb or the like is used as the M II element, there are the same problems as in the case of Eu described above.
本発明者等は検討の結果、MII元素の3価イオンを2価イオンに還元すると同時に母体結晶中に導入するに際し、通常の還元雰囲気下に加えて、固体カーボンを共存させる条件(即ち、より還元力の強い条件)で焼成することが有効であることを見出した。これによって、得られる蛍光体は、前記のような510nm以上、542nm以下の波長範囲において輝度の高い発光をもたらし、同時に発光スペクトル幅が狭いという特性を有することになる。 As a result of the study, the inventors have reduced the trivalent ion of the M II element to a divalent ion and simultaneously introduced it into the host crystal, under the condition that solid carbon coexists in addition to the normal reducing atmosphere (that is, It has been found that firing under conditions with a stronger reducing power is effective. As a result, the obtained phosphor has the characteristics that it emits light with high brightness in the wavelength range of 510 nm or more and 542 nm or less as described above, and at the same time, the emission spectrum width is narrow.
また、前記の物体色が、MII元素の還元度合いを示す指標となっていると考えられる。強還元性雰囲気下において焼成することにより、MII元素が充分に還元され、前記式[1]で表される蛍光体が、前記範囲の物体色を有するようになるものと考えられる。 Moreover, the object color of the is considered to have become an indicator of reduction degree of M II element. By firing in strong reducing atmosphere, M II element is sufficiently reduced, the phosphor represented by the formula [1] It is believed that will have a luminous object color of said range.
固体カーボンの種類は特に制限されず、任意の種類の固体カーボンを使用することが可能である。その例としては、カーボンブラック、活性炭、ピッチ、コークス、黒鉛(グラファイト)等が挙げられる。固体カーボンを使用することが好ましい理由としては、焼成雰囲気中の酸素が固体カーボンと反応し、一酸化炭素ガスを発生し、更にこの一酸化炭素が焼成雰囲気中の酸素と反応し、二酸化炭素となり、焼成雰囲気中の酸素濃度を低減させることが出来るからである。前述の例示の中でも、酸素との反応性が高い活性炭が好ましい。また、固体カーボンの形状については、粉末状、ビーズ状、粒子状、ブロック状等が挙げられるが、特に制限されるものではない。 The type of solid carbon is not particularly limited, and any type of solid carbon can be used. Examples thereof include carbon black, activated carbon, pitch, coke, graphite (graphite) and the like. The reason why it is preferable to use solid carbon is that oxygen in the firing atmosphere reacts with the solid carbon to generate carbon monoxide gas, and this carbon monoxide further reacts with oxygen in the firing atmosphere to form carbon dioxide. This is because the oxygen concentration in the firing atmosphere can be reduced. Among the examples described above, activated carbon having high reactivity with oxygen is preferable. The shape of the solid carbon includes powder, beads, particles, blocks, etc., but is not particularly limited.
共存させる固体カーボンの量は、その他の焼成条件にもよるが、蛍光体に対して通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、更に好ましくは10重量%以上、特に好ましくは30重量%以上であり、50重量%以上が最も好ましい。 The amount of solid carbon to be coexisted is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, particularly preferably 30% by weight with respect to the phosphor, although it depends on other firing conditions. % And more preferably 50% by weight or more.
また、焼成容器として黒鉛のルツボを使用することにより、固体カーボンの共存と同様の効果を得ることも可能である。一方、アルミナルツボ等のカーボン以外の材料からなるルツボを使用する場合には、例えば、黒鉛のビーズ、粒状物、ブロック等の固体カーボンを別途共存させることが好ましい。
なお、ルツボに蓋をする等、密閉した条件下で焼成を行なうことが好ましい。
Further, by using a graphite crucible as a firing container, it is possible to obtain the same effect as the coexistence of solid carbon. On the other hand, when using a crucible made of a material other than carbon, such as an alumina crucible, for example, it is preferable that solid carbon such as graphite beads, granules, and blocks coexist separately.
Note that firing is preferably performed under sealed conditions, such as by covering the crucible.
なお、固体カーボンの共存下で焼成を行なうとは、同一の焼成容器内に蛍光体原料と固体カーボンとが存在すればよいのであって、蛍光体原料と固体カーボンを混合して焼成する必要はない。一般的に、蛍光体製品中にカーボンが混入すると、黒色であるカーボンが蛍光体の発光を吸収するため、蛍光体の発光効率が落ちる。固体カーボンを共存させる手法の例としては、蛍光体原料を入れた容器とは別の容器に固体カーボンを入れ、これらの容器を同一のルツボ内に(例えば、原料の容器の上部に固体カーボンの容器が位置するように)設置する、固体カーボンを入れた容器を蛍光体原料中に埋め込む、或いはこの反対に、蛍光体原料粉末を充填した容器の周囲に固体カーボンを配置する、等の手法が挙げられる。なお、大型のルツボを使用する場合には、固体カーボンを蛍光体原料と同一容器内に入れて焼成することが好ましい。何れの場合にも、固体カーボンが蛍光体原料中に混入しないように工夫して行なう。 Note that firing in the presence of solid carbon means that the phosphor raw material and solid carbon need only exist in the same firing container, and it is necessary to mix and fire the phosphor raw material and solid carbon. Absent. Generally, when carbon is mixed in a phosphor product, the black carbon absorbs the light emission of the phosphor, so that the luminous efficiency of the phosphor decreases. As an example of the method of coexisting solid carbon, put solid carbon in a container different from the container containing the phosphor raw material, and place these containers in the same crucible (for example, the upper part of the raw material container Such as placing the solid carbon in the phosphor raw material or placing the solid carbon around the container filled with the phosphor raw material powder. Can be mentioned. In addition, when using a large crucible, it is preferable to sinter solid carbon into the same container as the phosphor material. In any case, the solid carbon is devised so as not to be mixed in the phosphor raw material.
MII元素の2価イオンを得る手法として、前述の固体カーボンを共存させる手法に加え、或いは固体カーボンを共存させる手法に代えて、以下の手法を実施することも可能である。すなわち、原料粉末と同時にルツボ内に存在する空気を出来るだけ除去し、酸素濃度を下げることが好ましい。具体的な手法としては、所定の原料を仕込んだルツボを真空炉中で減圧除去し、焼成時に用いる雰囲気ガスを導入して復圧することが好ましい。この操作を繰り返して行なうのが更に好ましい。或いは、必要に応じてMo等の酸素ゲッターを使用することもできる。また、安全上の対策をすれば、水素を5体積%以上含有する窒素雰囲気で焼成することによってもMII元素の2価イオンを得ることができる。 As a technique for obtaining a divalent ion of the M II element, in addition to the above-described technique for coexisting solid carbon, or in place of the technique for coexisting solid carbon, the following technique can also be implemented. That is, it is preferable to remove the air present in the crucible at the same time as the raw material powder as much as possible to lower the oxygen concentration. As a specific method, it is preferable that the crucible charged with a predetermined raw material is removed under reduced pressure in a vacuum furnace, and an atmospheric gas used during firing is introduced to restore the pressure. It is more preferable to repeat this operation. Alternatively, an oxygen getter such as Mo can be used as necessary. Further, if safety measures are taken, divalent ions of the M II element can also be obtained by firing in a nitrogen atmosphere containing 5% by volume or more of hydrogen.
このように固体カーボンを存在させること等によって、焼成雰囲気の酸素濃度を低減し、焼成雰囲気を還元性の強い雰囲気(即ち、強還元性雰囲気)とし、それにより特性の高い蛍光体が得られるので好ましい。 The presence of solid carbon in this manner reduces the oxygen concentration in the firing atmosphere, and makes the firing atmosphere a highly reducing atmosphere (that is, a strong reducing atmosphere), thereby obtaining a phosphor with high characteristics. preferable.
(フラックス)
焼成工程においては、良好な結晶を成長させる観点から、反応系にフラックスを共存させることが好ましい。フラックスの種類は特に制限されないが、1価の元素又は原子団と−1価の元素とを含有する化合物、1価の元素又は原子団と−3価の元素又は原子団とを含有する化合物、2価の元素と−1価の元素とを含有する化合物、2価の元素と−3価の元素又は原子団とを含有する化合物、3価の元素と−1価の元素とを含有する化合物、並びに、3価の元素と−3価の元素又は原子団を含有する化合物とからなる群から選ばれる化合物をフラックスとして使用することが好ましい。
(flux)
In the firing step, it is preferable that a flux coexists in the reaction system from the viewpoint of growing good crystals. The type of the flux is not particularly limited, but a compound containing a monovalent element or atomic group and a -1 valent element, a compound containing a monovalent element or atomic group and a -3 valent element or atomic group, Compound containing divalent element and −1 valent element, compound containing 2 valent element and -3 valent element or atomic group, compound containing 3 valent element and −1 valent element In addition, it is preferable to use as the flux a compound selected from the group consisting of a trivalent element and a compound containing a trivalent element or an atomic group.
1価の元素又は原子団は、例えば、アルカリ金属元素及びアンモニウム基(NH4)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であることが好ましく、セシウム(Cs)又はルビジウム(Rb)であることがより好ましい。
2価の元素は、例えば、アルカリ土類金属元素、及び亜鉛(Zn)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であることが好ましく、ストロンチウム(Sr)又はバリウム(Ba)であることがより好ましい。
3価の元素は、例えば、ランタン(La)等の希土類元素、イットリウム(Y)、アルミニウム(Al)、及びスカンジウム(Sc)からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であることが好ましく、イットリウム(Y)又はアルミニウム(Al)であることがより好ましい。
−1価の元素は、例えば、ハロゲン元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であることが好ましく、塩素(Cl)又はフッ素(F)であることが好ましい。
−3価の元素又は原子団は、例えば、リン酸基(PO4)であることが好ましい。
The monovalent element or atomic group is preferably, for example, at least one element selected from the group consisting of an alkali metal element and an ammonium group (NH 4 ), and is cesium (Cs) or rubidium (Rb). Is more preferable.
The divalent element is preferably, for example, at least one element selected from the group consisting of an alkaline earth metal element and zinc (Zn), and more preferably strontium (Sr) or barium (Ba). preferable.
The trivalent element is preferably at least one element selected from the group consisting of rare earth elements such as lanthanum (La), yttrium (Y), aluminum (Al), and scandium (Sc). (Y) or aluminum (Al) is more preferable.
The -1 valent element is preferably, for example, at least one element selected from the group consisting of halogen elements, and is preferably chlorine (Cl) or fluorine (F).
The −3 element or atomic group is preferably, for example, a phosphate group (PO 4 ).
上記の中でも、フラックスとしては、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、亜鉛ハロゲン化物、イットリウム(Y)、アルミニウム(Al)、スカンジウム(Sc)、及び希土類元素からなる群から選ばれる3価の元素のハロゲン化物、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、リン酸亜鉛、イットリウム(Y)、アルミニウム(Al)、ランタン(La)、及びスカンジウム(Sc)からなる群から選ばれる3価の元素のリン酸塩からなる群から選ばれる化合物を使用することが好ましい。 Among the above, the flux is a trivalent selected from the group consisting of alkali metal halides, alkaline earth metal halides, zinc halides, yttrium (Y), aluminum (Al), scandium (Sc), and rare earth elements. Selected from the group consisting of elemental halides, alkali metal phosphates, alkaline earth metal phosphates, zinc phosphate, yttrium (Y), aluminum (Al), lanthanum (La), and scandium (Sc) It is preferable to use a compound selected from the group consisting of phosphates of trivalent elements.
より具体的には、NH4Cl、LiCl、NaCl、KCl、CsCl、CaCl2、BaCl2、SrCl2、YCl3・6H2O(但し、無水和物であってもよい。)、ZnCl2、MgCl2・6H2O(但し、無水和物であってもよい。)、RbCl等の塩化物、LiF、NaF、KF、CsF、CaF2、BaF2、SrF2、AlF3、MgF2、YF3等のフッ化物、K3PO4、K2HPO4、KH2PO4、Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、Li3PO4、Li2HPO4、LiH2PO4、(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)H2PO4等のリン酸塩等が挙げられる。 More specifically, NH 4 Cl, LiCl, NaCl, KCl, CsCl, CaCl 2 , BaCl 2 , SrCl 2 , YCl 3 .6H 2 O (however, it may be an hydrate), ZnCl 2 , MgCl 2 .6H 2 O (but may be hydrated), chlorides such as RbCl, LiF, NaF, KF, CsF, CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , AlF 3 , MgF 2 , YF Fluoride such as 3 ; K 3 PO 4 , K 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 , Na 3 PO 4 , Na 2 HPO 4 , NaH 2 PO 4 , Li 3 PO 4 , Li 2 HPO 4 , LiH 2 PO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , (NH 4 ) H 2 PO 4 and other phosphates.
中でも、LiCl、CsCl、BaCl2、SrCl2、YF3を用いることが好ましく、CsCl、SrCl2を用いることが特に好ましい。 Of these, LiCl, CsCl, it is preferable to use a BaCl 2, SrCl 2, YF 3 , CsCl, it is particularly preferable to use SrCl 2.
これらのフラックスは、一種のみを使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよいが、二種以上を組み合わせて用いると以下のような効果が得られる。 These fluxes may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio, but the following effects can be obtained by using two or more in combination.
フラックスの種類や焼成条件等によっても異なるが、一般的に、フラックスを蛍光体原料中に共存させると、蛍光体の結晶成長が促進され、粒径の大きい蛍光体が得られる傾向にある。また、本発明の蛍光体は、粒径が大きいほど輝度が高くなる傾向にある。以上より、フラックスを蛍光体原料中に共存させると、一見、輝度が向上して好ましいように思われるが、粒径が大き過ぎると塗布ムラやディスペンサー等の閉塞が生じる等、取り扱い性が悪くなる傾向にある。 Although it varies depending on the type of flux, firing conditions, and the like, generally, when the flux is allowed to coexist in the phosphor material, crystal growth of the phosphor is promoted and a phosphor having a large particle size tends to be obtained. In addition, the phosphor of the present invention tends to increase in luminance as the particle size increases. From the above, when the flux is allowed to coexist in the phosphor raw material, it seems that the brightness is improved, but it seems preferable. However, if the particle size is too large, the handling property is deteriorated, such as coating unevenness or clogging of the dispenser. There is a tendency.
二種以上のフラックスを組み合わせて用いる場合において、上記のフラックスの中でも、SrCl2、BaCl2等の2価の元素を含有する化合物をフラックスとして用いると、結晶成長促進作用があり、一方、上記のフラックスの中でも、CsCl、LiCl、YCl3・6H2O等の1価又は3価の元素を含有する化合物をフラックスとして用いると、結晶成長抑制作用があることが本発明により明らかになった。よって、結晶成長促進作用のあるフラックスと、結晶成長抑制作用のあるフラックスとを組み合わせて用いると、両者のフラックスの相乗効果により、高輝度で、且つ、結晶成長が抑制された、扱い易い重量メジアン径(具体的には10μm以上25μm以下)の蛍光体を得ることが出来るので、特に好ましい。 When two or more kinds of fluxes are used in combination, among the above-mentioned fluxes, use of a compound containing a divalent element such as SrCl 2 or BaCl 2 as a flux has an effect of promoting crystal growth. Among the fluxes, it has been clarified by the present invention that when a compound containing a monovalent or trivalent element such as CsCl, LiCl, YCl 3 .6H 2 O is used as the flux, there is an effect of suppressing crystal growth. Therefore, when a flux having a crystal growth promoting action and a flux having a crystal growth inhibiting action are used in combination, the weight median that is easy to handle and has high brightness and crystal growth is suppressed due to the synergistic effect of both fluxes. Since a phosphor having a diameter (specifically, 10 μm or more and 25 μm or less) can be obtained, it is particularly preferable.
フラックスを2種以上組み合わせて用いる場合の好ましい組み合わせとしては、SrCl2とCsCl、SrCl2とLiCl、SrCl2とYCl3・6H2O、SrCl2とBaCl2とCsCl等が挙げられ、中でも、SrCl2とCsClとを組み合わせて用いることが特に好ましい。
Preferred combinations when two or more fluxes are used in combination include SrCl 2 and CsCl, SrCl 2 and LiCl, SrCl 2 and YCl 3 .6H 2 O, SrCl 2 , BaCl 2 and CsCl, etc. Among them,
フラックスの使用量(フラックスを2種以上組み合わせて用いる場合、その合計の使用量)は、原料の種類、フラックスの材料、焼成温度や雰囲気等によっても異なるが、通常0.01重量%以上、更には0.1重量%以上、また、通常20重量%以下、更には10重量%以下の範囲が好ましい。フラックスの使用量が少な過ぎると、フラックスの効果が現れない場合がある。フラックスの使用量が多過ぎると、フラックス効果が飽和したり、粒径が大きくなりすぎて取り扱い性が悪くなったり、母体結晶に取り込まれて発光色を変化させたり、輝度低下を引き起こす場合がある。 The amount of flux used (the total amount used when two or more fluxes are used in combination) varies depending on the type of raw material, the material of the flux, the firing temperature, the atmosphere, etc., but is usually 0.01% by weight or more. Is preferably 0.1% by weight or more, usually 20% by weight or less, and more preferably 10% by weight or less. If the amount of flux used is too small, the effect of flux may not appear. If the amount of flux used is too large, the flux effect will be saturated, the particle size will become too large and the handleability will be poor, it will be incorporated into the host crystal and the emission color may be changed, and the brightness may be reduced. .
また、フラックスを2種以上組み合わせて用いる場合、1価又は3価の元素を含有する化合物の使用割合(モル比)は、2価の元素を含有する化合物のモル数を1とした場合に、通常0.1以上、中でも0.2以上、また、通常10以下、中でも5以下とすることが好ましい。 Moreover, when using in combination of 2 or more types of flux, the use ratio (molar ratio) of the compound containing a monovalent or trivalent element is 1 when the number of moles of the compound containing a divalent element is 1. It is usually 0.1 or more, preferably 0.2 or more, and usually 10 or less, preferably 5 or less.
なお、SrCl2等の好ましいフラックスを適量用いると、固体カーボンを共存させない弱還元性雰囲気下(例えば、水素含有窒素雰囲気下(窒素:水素=96:4(体積比))であっても本発明の蛍光体を得ることができる。 When an appropriate amount of a preferable flux such as SrCl 2 is used, the present invention can be used even in a weak reducing atmosphere in which solid carbon does not coexist (for example, in a hydrogen-containing nitrogen atmosphere (nitrogen: hydrogen = 96: 4 (volume ratio)). The phosphor can be obtained.
(一次焼成及び二次焼成)
なお、焼成工程を一次焼成と二次焼成とに分割し、混合工程により得られた原料混合物をまず一次焼成した後、ボールミル等で再度粉砕してから二次焼成を行なってもよい。
(Primary firing and secondary firing)
The firing step may be divided into primary firing and secondary firing, and the raw material mixture obtained by the mixing step may be first fired first, and then pulverized again with a ball mill or the like, followed by secondary firing.
一次焼成の温度は、通常850℃以上、好ましくは1000℃以上、より好ましくは1050℃以上、また、通常1350℃以下、好ましくは1200℃以下、より好ましくは1150℃以下の範囲である。 The temperature of the primary firing is usually in the range of 850 ° C. or higher, preferably 1000 ° C. or higher, more preferably 1050 ° C. or higher, and usually 1350 ° C. or lower, preferably 1200 ° C. or lower, more preferably 1150 ° C. or lower.
一次焼成の時間は、通常1時間以上、好ましくは2時間以上、より好ましくは4時間以上、また、通常24時間以下、好ましくは15時間以下、より好ましくは13時間以下の範囲である。 The primary firing time is usually in the range of 1 hour or longer, preferably 2 hours or longer, more preferably 4 hours or longer, and usually 24 hours or shorter, preferably 15 hours or shorter, more preferably 13 hours or shorter.
二次焼成の温度、時間等の条件は、基本的に上述の(焼成条件)、(固体カーボン)及び(フラックス)の欄に記載した条件と同様である。 The conditions such as the temperature and time of the secondary firing are basically the same as the conditions described in the above-mentioned columns (Baking conditions), (Solid carbon) and (Flux).
なお、フラックスは一次焼成の前に混合してもよいし、二次焼成の前に混合してもよい。また、雰囲気等の焼成条件も一次焼成と二次焼成で変更してもよい。 The flux may be mixed before the primary firing or may be mixed before the secondary firing. Also, the firing conditions such as the atmosphere may be changed between the primary firing and the secondary firing.
<後処理>
上述の焼成工程の加熱処理後は、必要に応じて、洗浄、乾燥、粉砕、分級処理等がなされる。
粉砕処理には、原料の混合工程に使用できるとして列挙した粉砕機が使用できる。洗浄は、脱イオン水等の水、メタノール、エタノール等の有機溶剤、アンモニア水等のアルカリ性水溶液等で行なうことができる。分級処理は、篩分や水篩を行なう、或いは、各種の気流分級機や振動篩等各種の分級機を用いることにより行なうことができる。中でも、ナイロンメッシュによる乾式分級を用いると、重量メジアン径20μm程度の分散性の良い蛍光体を得ることができる。
また、洗浄処理後に乾燥処理を行なうことが好ましい。乾燥処理の方法に特に制限はないが、必要に応じて、蛍光体の性質に合わせて適宜乾燥処理方法を選択することが好ましい。例えば、本発明の蛍光体は、長時間、高温高湿の雰囲気下(例えば熱水中)にさらしたりすると、蛍光体の母体表面の一部が溶解し、溶解した部分は空気中の二酸化炭素と反応して炭酸塩に変わることがある。従って、本発明の蛍光体に乾燥処理を施す際は、真空乾燥、減圧乾燥、凍結乾燥等の低温乾燥や、スプレードライ等の短時間乾燥が好ましく、また、窒素やアルゴンガス等の二酸化炭素を含まない雰囲気中で乾燥するか、もしくは水分を低沸点溶剤に置換して風乾する方法が好ましい。
<Post-processing>
After the heat treatment in the above-described firing step, washing, drying, pulverization, classification treatment, and the like are performed as necessary.
For the pulverization treatment, pulverizers listed as being usable in the raw material mixing step can be used. The washing can be performed with water such as deionized water, an organic solvent such as methanol or ethanol, an alkaline aqueous solution such as ammonia water, or the like. The classification treatment can be performed by sieving or water sieving, or by using various classifiers such as various air classifiers or vibrating sieves. In particular, when dry classification using a nylon mesh is used, a phosphor with good dispersibility having a weight median diameter of about 20 μm can be obtained.
Moreover, it is preferable to perform a drying process after a washing process. Although there is no restriction | limiting in particular in the method of a drying process, It is preferable to select a drying process method suitably according to the property of fluorescent substance as needed. For example, when the phosphor of the present invention is exposed to a high-temperature and high-humidity atmosphere (for example, hot water) for a long time, a part of the base surface of the phosphor is dissolved, and the dissolved part is carbon dioxide in the air. May react with carbonate to form carbonate. Therefore, when the phosphor of the present invention is subjected to a drying treatment, low temperature drying such as vacuum drying, reduced pressure drying, freeze drying, or short time drying such as spray drying is preferable, and carbon dioxide such as nitrogen or argon gas is used. A method of drying in an atmosphere that does not contain, or a method of air-drying by replacing water with a low-boiling solvent is preferable.
<表面処理>
なお、上述の手順により得られた本発明の蛍光体を用いて、後述の方法で発光装置を製造する際には、耐湿性等の耐候性を一層向上させるために、又は、後述する発光装置の蛍光体含有部における樹脂に対する分散性を向上させるために、必要に応じて、蛍光体の表面を異なる物質で被覆する等の表面処理を行なってもよい。
<Surface treatment>
In addition, when manufacturing the light-emitting device by the method described later using the phosphor of the present invention obtained by the above-described procedure, the light-emitting device described later is used to further improve the weather resistance such as moisture resistance. In order to improve the dispersibility of the phosphor in the phosphor-containing part, surface treatment such as coating the surface of the phosphor with a different substance may be performed as necessary.
蛍光体の表面に存在させることのできる物質(以下適宜「表面処理物質」と称する。)の例としては、有機化合物、無機化合物、ガラス材料等を挙げることができる。 Examples of substances that can be present on the surface of the phosphor (hereinafter referred to as “surface treatment substances” as appropriate) include organic compounds, inorganic compounds, glass materials, and the like.
有機化合物の例としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエチレン等の熱溶融性ポリマー、ラテックス、ポリオルガノシロキサン等が挙げられる。 Examples of the organic compound include acrylic resins, heat-meltable polymers such as polycarbonate, polyamide, and polyethylene, latex, polyorganosiloxane, and the like.
無機化合物の例としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化ゲルマニウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化硼素、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化ビスマス等の金属酸化物、窒化珪素、窒化アルミニウム等の金属窒化物、燐酸カルシウム、燐酸バリウム、燐酸ストロンチウム等のオルト燐酸塩、ポリリン酸塩等が挙げられる。 Examples of inorganic compounds include magnesium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, tin oxide, germanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, vanadium oxide, boron oxide, antimony oxide, zinc oxide, yttrium oxide, oxide Examples thereof include metal oxides such as lanthanum and bismuth oxide, metal nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride, orthophosphates such as calcium phosphate, barium phosphate, and strontium phosphate, and polyphosphates.
ガラス材料の例としてはホウ珪酸塩、ホスホ珪酸塩、アルカリ珪酸塩等が挙げられる。 Examples of the glass material include borosilicate, phosphosilicate, and alkali silicate.
これらの表面処理物質は、何れか一種のみを用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 These surface treatment substances may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
表面処理を施した本発明の蛍光体は、これらの表面処理物質を有することになるが、その表面処理物質の存在態様としては、例えば下記のものが挙げられる。
(i)前記表面処理物質が連続膜を構成して、本発明の蛍光体の表面を被覆する態様。
(ii)前記表面処理物質が多数の微粒子となって、本発明の蛍光体の表面に付着することにより、本発明の蛍光体の表面を被覆する態様。
The phosphor of the present invention that has undergone surface treatment has these surface treatment substances. Examples of the presence of the surface treatment substance include the following.
(I) A mode in which the surface treatment substance constitutes a continuous film and covers the surface of the phosphor of the present invention.
(Ii) A mode in which the surface treatment substance becomes a large number of fine particles and adheres to the surface of the phosphor of the present invention, thereby covering the surface of the phosphor of the present invention.
本発明の蛍光体の表面への表面処理物質の付着量ないし被覆量は、本発明の蛍光体の重量に対して、通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、更に好ましくは5重量%以上、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、更に好ましくは15重量%以下であることが望ましい。蛍光体に対する表面処理物質量の量が多過ぎると、蛍光体の発光特性が損なわれる場合があり、少な過ぎると表面被覆が不完全となって、耐湿性、分散性の改善が見られない場合がある。 The adhesion amount or the coating amount of the surface treatment substance on the surface of the phosphor of the present invention is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5%, based on the weight of the phosphor of the present invention. It is desirable that the content is not less than 50% by weight, usually not more than 50% by weight, preferably not more than 30% by weight, more preferably not more than 15% by weight. If the amount of the surface treatment substance relative to the phosphor is too large, the light emission characteristics of the phosphor may be impaired. If the amount is too small, the surface coating will be incomplete, and the moisture resistance and dispersibility will not be improved. There is.
また、表面処理により形成される表面処理物質の膜厚(層厚)は、通常10nm以上、好ましくは50nm以上、また、通常2000nm以下、好ましくは1000nm以下であることが望ましい。この膜厚が厚過ぎると蛍光体の発光特性が損なわれる場合があり、薄過ぎると表面被覆が不完全となって、耐湿性、分散性の改善が見られない場合がある。 Further, the film thickness (layer thickness) of the surface treatment substance formed by the surface treatment is usually 10 nm or more, preferably 50 nm or more, and usually 2000 nm or less, preferably 1000 nm or less. If the film thickness is too thick, the light emission characteristics of the phosphor may be impaired. If the film thickness is too thin, the surface coating may be incomplete and the moisture resistance and dispersibility may not be improved.
表面処理の方法には特に限定は無いが、例えば、以下に説明するような、金属酸化物(酸化珪素)による被覆処理法を挙げることができる。 The surface treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a coating treatment method using a metal oxide (silicon oxide) as described below.
本発明の蛍光体をエタノール等のアルコール中に混合して、攪拌し、更にアンモニア水等のアルカリ水溶液を混合して、攪拌する。次に、加水分解可能なアルキル珪酸エステル、例えばテトラエチルオルト珪酸を混合して、攪拌する。得られた溶液を3分間〜60分間静置した後、スポイト等により蛍光体表面に付着しなかった酸化珪素粒子を含む上澄みを除去する。次いで、アルコール混合、攪拌、静置、上澄み除去を数回繰り返した後、120℃〜150℃で10分〜5時間、例えば2時間の減圧乾燥工程を経て、表面処理蛍光体を得る。 The phosphor of the present invention is mixed in an alcohol such as ethanol and stirred, and further an alkaline aqueous solution such as ammonia water is mixed and stirred. Next, a hydrolyzable alkyl silicate such as tetraethylorthosilicate is mixed and stirred. The obtained solution is allowed to stand for 3 to 60 minutes, and then the supernatant containing silicon oxide particles that have not adhered to the phosphor surface is removed with a dropper or the like. Subsequently, after mixing alcohol, stirring, standing, and removing the supernatant several times, a surface-treated phosphor is obtained through a vacuum drying step at 120 ° C. to 150 ° C. for 10 minutes to 5 hours, for example, 2 hours.
蛍光体の表面処理方法としては、この他、例えば球形の酸化珪素微粉を蛍光体に付着させる方法(特開平2−209989号公報、特開平2−233794号公報)、蛍光体に珪素系化合物の皮膜を付着させる方法(特開平3−231987号公報)、蛍光体微粒子の表面をポリマー微粒子で被覆する方法(特開平6−314593号公報)、蛍光体を有機材料、無機材料及びガラス材料等でコーティングする方法(特開2002−223008号公報)、蛍光体の表面を化学気相反応法によって被覆する方法(特開2005−82788号公報)、金属化合物の粒子を付着させる方法(特開2006−28458号公報)等の公知の方法を用いることができる。 Other methods for surface treatment of the phosphor include, for example, a method in which spherical silicon oxide fine powder is adhered to the phosphor (JP-A-2-209998, JP-A-2-233794), and a phosphor-based silicon compound. A method of attaching a film (Japanese Patent Laid-Open No. 3-231987), a method of coating the surface of phosphor fine particles with polymer fine particles (Japanese Patent Laid-Open No. 6-314593), a phosphor with an organic material, an inorganic material, a glass material, etc. A coating method (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-223008), a method of coating a phosphor surface by a chemical vapor reaction method (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-82788), and a method of attaching metal compound particles (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-2006) No. 28458) can be used.
[1−4.蛍光体の用途]
本発明の蛍光体は、蛍光体を使用する任意の用途に用いることができるが、特に、青色光又は近紫外光で励起可能であるという特性を生かして、各種の発光装置(後述する「本発明の発光装置」)に好適に用いることができる。組み合わせる蛍光体の種類や使用割合を調整することで、様々な発光色の発光装置を製造することができる。特に、本発明の蛍光体が緑色蛍光体であることから、青色光を発する励起光源と橙色ないし赤色の蛍光を発する蛍光体(橙色ないし赤色蛍光体)を組み合わせれば、白色発光装置を製造することができる。この場合の発光色は、本発明の蛍光体や組み合わせる橙色ないし赤色蛍光体の発光波長を調整することにより、好みの発光色にすることができるが、例えば、いわゆる擬似白色(例えば、青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせた発光装置の発光色)の発光スペクトルと類似した発光スペクトルを得ることもできる。更に、この白色発光装置に赤色の蛍光を発する蛍光体(赤色蛍光体)を組み合わせれば、赤色の演色性に極めて優れた発光装置や電球色(暖かみのある白色)に発光する発光装置を実現することができる。また、近紫外光を発する励起光源に、本発明の蛍光体と、青色の蛍光を発する蛍光体(青色蛍光体)及び赤色蛍光体を組み合わせても、白色発光装置を製造することができる。
[1-4. Use of phosphor]
The phosphor of the present invention can be used for any application that uses the phosphor. In particular, taking advantage of the fact that it can be excited by blue light or near-ultraviolet light, various light emitting devices (see “ The light-emitting device of the invention ") can be suitably used. By adjusting the types and usage ratios of the phosphors to be combined, light emitting devices having various emission colors can be manufactured. In particular, since the phosphor of the present invention is a green phosphor, a white light emitting device is manufactured by combining an excitation light source that emits blue light and a phosphor that emits orange or red fluorescence (orange or red phosphor). be able to. The emission color in this case can be changed to a desired emission color by adjusting the emission wavelength of the phosphor of the present invention or the combined orange or red phosphor. For example, so-called pseudo white (for example, blue LED and It is also possible to obtain an emission spectrum similar to the emission spectrum of the light emitting device combining the yellow phosphor. Furthermore, combining this white light-emitting device with a phosphor that emits red fluorescence (red phosphor) realizes a light-emitting device that excels in red color rendering and a light-emitting device that emits light bulb color (warm white). can do. A white light emitting device can also be manufactured by combining the phosphor of the present invention with a phosphor emitting blue fluorescence (blue phosphor) and a red phosphor in an excitation light source that emits near ultraviolet light.
発光装置の発光色としては白色に制限されず、必要に応じて、黄色蛍光体(黄色の蛍光を発する蛍光体)、青色蛍光体、橙色ないし赤色蛍光体、他種の緑色蛍光体等を組み合わせて、蛍光体の種類や使用割合を調整することにより、任意の色に発光する発光装置を製造することができる。こうして得られた発光装置を、画像表示装置の発光部(特に液晶用バックライト等)や照明装置として使用することができる。特に、本発明の蛍光体は、画像表示装置とした際の色再現範囲が広い。 The emission color of the light emitting device is not limited to white, and if necessary, a yellow phosphor (phosphor that emits yellow fluorescence), a blue phosphor, an orange to red phosphor, or another type of green phosphor may be combined. Thus, a light-emitting device that emits light of any color can be manufactured by adjusting the type and usage ratio of the phosphor. The light-emitting device thus obtained can be used as a light-emitting portion (particularly a liquid crystal backlight) or an illumination device of an image display device. In particular, the phosphor of the present invention has a wide color reproduction range when used as an image display device.
[2.蛍光体含有組成物]
本発明の蛍光体は、液体媒体と混合して用いることもできる。特に、本発明の蛍光体を発光装置等の用途に使用する場合には、これを液体媒体中に分散させた形態で用いることが好ましい。本発明の蛍光体を液体媒体中に分散させたものを、適宜「本発明の蛍光体含有組成物」と呼ぶものとする。
[2. Phosphor-containing composition]
The phosphor of the present invention can be used by mixing with a liquid medium. In particular, when the phosphor of the present invention is used for applications such as a light emitting device, it is preferably used in a form dispersed in a liquid medium. The phosphor of the present invention dispersed in a liquid medium will be referred to as “the phosphor-containing composition of the present invention” as appropriate.
[2−1.蛍光体]
本発明の蛍光体含有組成物に含有させる本発明の蛍光体の種類に制限は無く、上述したものから任意に選択することができる。また、本発明の蛍光体含有組成物に含有させる本発明の蛍光体は、1種のみであってもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。更に、本発明の蛍光体含有組成物には、本発明の効果を著しく損なわない限り、本発明の蛍光体以外の蛍光体を含有させてもよい。
[2-1. Phosphor]
There is no restriction | limiting in the kind of fluorescent substance of this invention contained in the fluorescent substance containing composition of this invention, It can select arbitrarily from what was mentioned above. Moreover, the fluorescent substance of this invention contained in the fluorescent substance containing composition of this invention may be only 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Furthermore, the phosphor-containing composition of the present invention may contain a phosphor other than the phosphor of the present invention as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
[2−2.液体媒体]
本発明の蛍光体含有組成物に使用される液体媒体としては、該蛍光体の性能を目的の範囲で損なわない限りにおいて特に限定されない。例えば、所望の使用条件下において液状の性質を示し、本発明の蛍光体を好適に分散させるとともに、好ましくない反応を生じないものであれば、任意の無機系材料及び/又は有機系材料が使用できる。
[2-2. Liquid medium]
The liquid medium used in the phosphor-containing composition of the present invention is not particularly limited as long as the performance of the phosphor is not impaired within the intended range. For example, any inorganic material and / or organic material may be used as long as it exhibits liquid properties under the desired use conditions, suitably disperses the phosphor of the present invention, and does not cause an undesirable reaction. it can.
無機系材料としては、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマー若しくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合して成る溶液、又はこれらの組み合わせを固化した無機系材料(例えばシロキサン結合を有する無機系材料)等を挙げることができる。 As the inorganic material, for example, a solution obtained by hydrolytic polymerization of a solution containing a metal alkoxide, a ceramic precursor polymer or a metal alkoxide by a sol-gel method, or a combination thereof, an inorganic material (for example, a siloxane bond) Inorganic materials having
有機系材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が挙げられる。具体的には、例えば、ポリメタアクリル酸メチル等のメタアクリル樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエステル樹脂;フェノキシ樹脂;ブチラール樹脂;ポリビニルアルコール;エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;シリコーン樹脂等が挙げられる。 Examples of organic materials include thermoplastic resins, thermosetting resins, and photocurable resins. Specifically, for example, methacrylic resin such as polymethylmethacrylate; styrene resin such as polystyrene and styrene-acrylonitrile copolymer; polycarbonate resin; polyester resin; phenoxy resin; butyral resin; polyvinyl alcohol; Cellulose resins such as cellulose acetate butyrate; epoxy resins; phenol resins; silicone resins.
これらの中で特に照明など大出力の発光装置に蛍光体を用いる場合には、耐熱性や耐光性等を目的として珪素含有化合物を使用することが好ましい。 Among these, when using a phosphor for a high-power light-emitting device such as illumination, it is preferable to use a silicon-containing compound for the purpose of heat resistance and light resistance.
珪素含有化合物とは、分子中に珪素原子を有する化合物をいい、例えば、ポリオルガノシロキサン等の有機材料(シリコーン系材料)、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の無機材料、及びホウケイ酸塩、ホスホケイ酸塩、アルカリケイ酸塩等のガラス材料を挙げることができる。中でも、ハンドリングの容易さ等の点から、シリコーン系材料が好ましい。 The silicon-containing compound refers to a compound having a silicon atom in the molecule, for example, an organic material (silicone material) such as polyorganosiloxane, an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and borosilicate. And glass materials such as phosphosilicate and alkali silicate. Among these, silicone materials are preferable from the viewpoint of ease of handling.
上記シリコーン系材料とは、通常、シロキサン結合を主鎖とする有機重合体をいい、例えば下記式(i)で表される化合物及び/又はそれらの混合物が挙げられる。
上記式(i)において、R1からR6は同じであっても異なってもよく、有機官能基、水酸基、水素原子からなる群から選択される。
また、上記式(i)において、M、D、T及びQは、各々0以上1未満の数であり、且つ、M+D+T+Q=1を満足する数である。
In the above formula (i), R 1 to R 6 may be the same or different and are selected from the group consisting of an organic functional group, a hydroxyl group and a hydrogen atom.
In the above formula (i), M, D, T, and Q are numbers that are 0 or more and less than 1, respectively, and that satisfy M + D + T + Q = 1.
該シリコーン系材料は、半導体発光素子の封止に用いる場合、液状のシリコーン系材料を用いて封止した後、熱や光によって硬化させて用いることができる。 When used for sealing a semiconductor light emitting device, the silicone material can be used after being sealed with a liquid silicone material and then cured by heat or light.
シリコーン系材料を硬化のメカニズムにより分類すると、通常、付加重合硬化タイプ、縮重合硬化タイプ、紫外線硬化タイプ、パーオキサイド架硫タイプなどのシリコーン系材料を挙げることができる。これらの中では、付加重合硬化タイプ(付加型シリコーン樹脂)、縮合硬化タイプ(縮合型シリコーン樹脂)、紫外線硬化タイプが好適である。以下、付加型シリコーン系材料、及び縮合型シリコーン系材料について説明する。 When silicone materials are classified according to the mechanism of curing, silicone materials such as an addition polymerization curing type, a condensation polymerization curing type, an ultraviolet curing type, and a peroxide vulcanization type can be generally cited. Among these, addition polymerization curing type (addition type silicone resin), condensation curing type (condensation type silicone resin), and ultraviolet curing type are preferable. Hereinafter, the addition type silicone material and the condensation type silicone material will be described.
付加型シリコーン系材料とは、ポリオルガノシロキサン鎖が、有機付加結合により架橋されたものをいう。代表的なものとしては、例えばビニルシランとヒドロシランをPt触媒などの付加型触媒の存在下反応させて得られるSi−C−C−Si結合を架橋点に有する化合物等を挙げることができる。これらは市販のものを使用することができ、例えば付加重合硬化タイプの具体的商品名としては信越化学工業社製「LPS−1400」「LPS−2410」「LPS−3400」等が挙げられる。 The addition-type silicone material refers to a material in which a polyorganosiloxane chain is crosslinked by an organic addition bond. A typical example is a compound having a Si—C—C—Si bond at a crosslinking point obtained by reacting vinylsilane and hydrosilane in the presence of an addition catalyst such as a Pt catalyst. As these, commercially available products can be used. Specific examples of addition polymerization curing type trade names include “LPS-1400”, “LPS-2410”, and “LPS-3400” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
一方、縮合型シリコーン系材料とは、例えば、アルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合で得られるSi−O−Si結合を架橋点に有する化合物を挙げることができる。
具体的には、下記一般式(ii)及び/又は(iii)で表わされる化合物、及び/又はそのオリゴマーを加水分解・重縮合して得られる重縮合物が挙げられる。
On the other hand, examples of the condensation type silicone material include a compound having a Si—O—Si bond obtained by hydrolysis and polycondensation of an alkylalkoxysilane at a crosslinking point.
Specific examples include polycondensates obtained by hydrolysis and polycondensation of compounds represented by the following general formula (ii) and / or (iii) and / or oligomers thereof.
Mm+XnY1 m-n (ii)
(式(ii)中、Mは、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、及びチタンより選択される少なくとも1種の元素を表わし、Xは、加水分解性基を表わし、Y1は、1価の有機基を表わし、mは、Mの価数を表わす1以上の整数を表わし、nは、X基の数を表わす1以上の整数を表わす。但し、m≧nである。)
M m + X n Y 1 mn (ii)
(In formula (ii), M represents at least one element selected from silicon, aluminum, zirconium, and titanium, X represents a hydrolyzable group, and Y 1 represents a monovalent organic group. M represents one or more integers representing the valence of M, and n represents one or more integers representing the number of X groups, provided that m ≧ n.
Ms+XtY1 s-t-1 (iii)
(式(iii)中、Mは、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、及びチタンより選択される少なくとも1種の元素を表わし、Xは、加水分解性基を表わし、Y1は、1価の有機基を表わし、Y2は、u価の有機基を表わし、sは、Mの価数を表わす1以上の整数を表わし、tは、1以上、s−1以下の整数を表わし、uは、2以上の整数を表わす。)
M s + X t Y 1 st-1 (iii)
(In formula (iii), M represents at least one element selected from silicon, aluminum, zirconium, and titanium, X represents a hydrolyzable group, and Y 1 represents a monovalent organic group. Y 2 represents a u-valent organic group, s represents an integer of 1 or more representing the valence of M, t represents an integer of 1 or more and s−1 or less, and u represents 2 or more. Represents an integer.)
また、縮合型シリコーン系材料には、硬化触媒を含有させてもよい。この硬化触媒としては、例えば、金属キレート化合物などを好適なものとして用いることができる。金属キレート化合物は、Ti、Ta、Zrの何れか1以上を含むものが好ましく、Zrを含むものが更に好ましい。なお、硬化触媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Further, the condensation type silicone material may contain a curing catalyst. As this curing catalyst, for example, a metal chelate compound or the like can be suitably used. The metal chelate compound preferably contains one or more of Ti, Ta, and Zr, and more preferably contains Zr. In addition, only 1 type may be used for a curing catalyst and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
このような縮合型シリコーン系材料としては、例えば特願2006−47274号〜47277号明細書及び特願2006−176468号明細書に記載の半導体発光デバイス用部材が好適である。 As such a condensation type silicone material, for example, semiconductor light emitting device members described in Japanese Patent Application Nos. 2006-47274 to 47277 and Japanese Patent Application No. 2006-176468 are suitable.
縮合型シリコーン系材料の中で、特に好ましい材料について、以下に説明する。
シリコーン系材料は、一般に半導体発光素子や素子を配置する基板、パッケージ等との接着性が弱いことが課題とされるが、密着性が高いシリコーン系材料として、特に、以下の特徴〔1〕〜〔3〕のうち1つ以上を有する縮合型シリコーン系材料が好ましい。
Of the condensed silicone materials, particularly preferred materials will be described below.
Silicone materials generally have a problem of poor adhesion to semiconductor light emitting elements, substrates on which elements are arranged, packages, and the like, but as silicone materials having high adhesion, the following features [1] to A condensation type silicone material having one or more of [3] is preferred.
〔1〕ケイ素含有率が20重量%以上である。
〔2〕後に詳述する方法によって測定した固体Si−核磁気共鳴(NMR)スペクトルにおいて、下記(a)及び/又は(b)のSiに由来するピークを少なくとも1つ有する。
(a)ピークトップの位置がテトラメトキシシランを基準としてケミカルシフト−40ppm以上、0ppm以下の領域にあり、ピークの半値幅が0.3ppm以上、3.0ppm以下であるピーク。
(b)ピークトップの位置がテトラメトキシシランを基準としてケミカルシフト−80ppm以上、−40ppm未満の領域にあり、ピークの半値幅が0.3ppm以上5.0ppm以下であるピーク。
〔3〕シラノール含有率が0.1重量%以上、10重量%以下である。
[1] The silicon content is 20% by weight or more.
[2] The solid Si-nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum measured by the method described in detail later has at least one peak derived from Si in the following (a) and / or (b).
(A) A peak whose peak top position is in a region where the chemical shift is −40 ppm or more and 0 ppm or less with respect to tetramethoxysilane, and the half width of the peak is 0.3 ppm or more and 3.0 ppm or less.
(B) A peak whose peak top position is in a region where the chemical shift is −80 ppm or more and less than −40 ppm with respect to tetramethoxysilane, and the half width of the peak is 0.3 ppm or more and 5.0 ppm or less.
[3] The silanol content is 0.1% by weight or more and 10% by weight or less.
本発明においては、上記の特徴〔1〕〜〔3〕のうち、特徴〔1〕を有するシリコーン系材料が好ましく、上記の特徴〔1〕及び〔2〕を有するシリコーン系材料がより好ましく、上記の特徴〔1〕〜〔3〕を全て有するシリコーン系材料が特に好ましい。
以下、上記の特徴〔1〕〜〔3〕について説明する。
In the present invention, among the above features [1] to [3], a silicone material having the feature [1] is preferable, a silicone material having the above features [1] and [2] is more preferable, Particularly preferred are silicone materials having all the features [1] to [3].
Hereinafter, the above features [1] to [3] will be described.
<2−2−1.特徴〔1〕(ケイ素含有率)>
従来のシリコーン系材料の基本骨格は炭素−炭素及び炭素−酸素結合を基本骨格としたエポキシ樹脂等の有機樹脂であるが、これに対し本発明のシリコーン系材料の基本骨格はガラス(ケイ酸塩ガラス)などと同じ無機質のシロキサン結合である。このシロキサン結合は、下記表1の化学結合の比較表からも明らかなように、シリコーン系材料として優れた以下の特徴がある。
<2-2-1. Feature [1] (silicon content)>
The basic skeleton of a conventional silicone material is an organic resin such as an epoxy resin having a carbon-carbon and carbon-oxygen bond as the basic skeleton, whereas the basic skeleton of the silicone material of the present invention is glass (silicate). It is the same inorganic siloxane bond as glass). As is apparent from the chemical bond comparison table shown in Table 1 below, this siloxane bond has the following characteristics excellent as a silicone material.
(I)結合エネルギーが大きく、熱分解・光分解し難いため、耐光性が良好である。
(II)電気的に若干分極している。
(III)鎖状構造の自由度は大きく、フレキシブル性に富む構造が可能であり、シロキサン鎖中心に自由回転可能である。
(IV)酸化度が大きく、これ以上酸化されない。
(V)電気絶縁性に富む。
(I) Since the binding energy is large and thermal decomposition and photolysis are difficult, light resistance is good.
(II) It is slightly polarized electrically.
(III) The degree of freedom of the chain structure is large, a structure with high flexibility is possible, and the chain structure can freely rotate around the center of the siloxane chain.
(IV) The degree of oxidation is large and no further oxidation occurs.
(V) Rich in electrical insulation.
これらの特徴から、シロキサン結合が3次元的に、しかも高架橋度で結合した骨格で形成されるシリコーン系のシリコーン系材料は、ガラス或いは岩石などの無機質に近く、耐熱性・耐光性に富む保護皮膜となることが理解できる。特にメチル基を置換基とするシリコーン系材料は、紫外領域に吸収を持たないため光分解が起こり難く、耐光性に優れる。 Because of these characteristics, silicone-based silicone materials that are formed with a skeleton in which siloxane bonds are three-dimensionally bonded with a high degree of crosslinking are close to inorganic materials such as glass or rock, and have a high heat resistance and light resistance. Can be understood. In particular, a silicone-based material having a methyl group as a substituent has no absorption in the ultraviolet region, so that photolysis hardly occurs and has excellent light resistance.
本発明に好適なシリコーン系材料のケイ素含有率は、通常20重量%以上であるが、中でも25重量%以上が好ましく、30重量%以上がより好ましい。一方、上限としては、SiO2のみからなるガラスのケイ素含有率が47重量%であるという理由から、通常47重量%以下の範囲である。 The silicon content of the silicone material suitable for the present invention is usually 20% by weight or more, preferably 25% by weight or more, and more preferably 30% by weight or more. On the other hand, the upper limit is usually in the range of 47% by weight or less because the silicon content of the glass composed solely of SiO 2 is 47% by weight.
なお、シリコーン系材料のケイ素含有率は、例えば以下の方法を用いて誘導結合高周波プラズマ分光(inductively coupled plasma spectrometry:以下適宜「ICP」と略する。)分析を行ない、その結果に基づいて算出することができる。 Note that the silicon content of the silicone-based material is calculated based on the results obtained by performing inductively coupled plasma spectroscopy (hereinafter abbreviated as “ICP” as appropriate), for example, using the following method. be able to.
{ケイ素含有率の測定}
シリコーン系材料を白金るつぼ中にて大気中、450℃で1時間、次いで750℃で1時間、950℃で1.5時間保持して焼成し、炭素成分を除去した後、得られた残渣少量に10倍量以上の炭酸ナトリウムを加えてバーナー加熱し溶融させ、これを冷却して脱塩水を加え、更に塩酸にてpHを中性程度に調整しつつケイ素として数ppm程度になるよう定容し、ICP分析を行なう。
{Measurement of silicon content}
Silicone material is baked in a platinum crucible in the air at 450 ° C. for 1 hour, then at 750 ° C. for 1 hour, and at 950 ° C. for 1.5 hours to remove the carbon component, and then a small amount of residue is obtained. Add more than 10 times the amount of sodium carbonate and heat with a burner to melt, cool this, add demineralized water, and adjust the pH to neutral with hydrochloric acid to a few ppm as silicon. ICP analysis is performed.
<2−2−2.特徴〔2〕(固体Si−NMRスペクトル)>
本発明に好適なシリコーン系材料の固体Si−NMRスペクトルを測定すると、有機基の炭素原子が直接結合したケイ素原子に由来する前記(a)及び/又は(b)のピーク領域に少なくとも1本、好ましくは複数本のピークが観測される。
<2-2-2. Feature [2] (Solid Si-NMR Spectrum)>
When a solid Si-NMR spectrum of a silicone-based material suitable for the present invention is measured, at least one peak in the peak region of (a) and / or (b) derived from a silicon atom to which a carbon atom of an organic group is directly bonded, Preferably, a plurality of peaks are observed.
ケミカルシフト毎に整理すると、本発明に好適なシリコーン系材料において、(a)に記載のピークの半値幅は、分子運動の拘束が小さいために、全般に後述の(b)に記載のピークの場合より小さく、通常3.0ppm以下、好ましくは2.0ppm以下、また、通常0.3ppm以上の範囲である。
一方、(b)に記載のピークの半値幅は、通常5.0ppm以下、好ましくは4.0ppm以下、また、通常0.3ppm以上、好ましくは0.4ppm以上の範囲である。
When arranged for each chemical shift, in the silicone-based material suitable for the present invention, the half width of the peak described in (a) is generally less than the peak described in (b) described later because molecular motion is less restricted. It is smaller than the case, usually in the range of 3.0 ppm or less, preferably 2.0 ppm or less, and usually 0.3 ppm or more.
On the other hand, the full width at half maximum of the peak described in (b) is usually 5.0 ppm or less, preferably 4.0 ppm or less, and usually 0.3 ppm or more, preferably 0.4 ppm or more.
上記のケミカルシフト領域において観測されるピークの半値幅が大き過ぎると、分子運動の拘束が大きくひずみの大きな状態となり、クラックが発生し易く、耐熱・耐候耐久性に劣る部材となる場合がある。例えば、四官能シランを多用した場合や、乾燥工程において急速な乾燥を行ない大きな内部応力を蓄えた状態などにおいて、半値幅範囲が上記の範囲より大きくなる。 If the half-value width of the peak observed in the chemical shift region is too large, the molecular motion is constrained and the strain becomes large, cracks are likely to occur, and the member may be inferior in heat resistance and weather resistance. For example, in the case where a large amount of tetrafunctional silane is used, or in the state where rapid drying is performed in the drying process and a large internal stress is stored, the full width at half maximum is larger than the above range.
また、ピークの半値幅が小さ過ぎると、その環境にあるSi原子はシロキサン架橋に関わらないことになり、三官能シランが未架橋状態で残留する例など、シロキサン結合主体で形成される物質より耐熱・耐候耐久性に劣る部材となる場合がある。 In addition, if the half width of the peak is too small, Si atoms in the environment will not be involved in siloxane crosslinking, and heat resistance is higher than that of substances formed mainly from siloxane bonds, such as cases where trifunctional silane remains in an uncrosslinked state. -It may be a member inferior in weather resistance.
但し、大量の有機成分中に少量のSi成分が含まれるシリコーン系材料においては、−80ppm以上に上述の半値幅範囲のピークが認められても、良好な耐熱・耐光性及び塗布性能は得られない場合がある。 However, in a silicone material containing a small amount of Si component in a large amount of organic component, good heat resistance / light resistance and coating performance can be obtained even if the peak of the above-mentioned half width range is observed at -80 ppm or more. There may not be.
本発明に好適なシリコーン系材料のケミカルシフトの値は、例えば以下の方法を用いて固体Si−NMR測定を行ない、その結果に基づいて算出することができる。また、測定データの解析(半値幅やシラノール量解析)は、例えばガウス関数やローレンツ関数を使用した波形分離解析等により、各ピークを分割して抽出する方法で行なう。 The chemical shift value of the silicone material suitable for the present invention can be calculated based on the results of solid Si-NMR measurement using the following method, for example. In addition, analysis of measurement data (half-width or silanol amount analysis) is performed by a method of dividing and extracting each peak by, for example, waveform separation analysis using a Gaussian function or a Lorentz function.
{固体Si−NMRスペクトル測定及びシラノール含有率の算出}
シリコーン系材料について固体Si−NMRスペクトルを行なう場合、以下の条件で固体Si−NMRスペクトル測定及び波形分離解析を行なう。また、得られた波形データより、シリコーン系材料について、各々のピークの半値幅を求める。また、全ピーク面積に対するシラノール由来のピーク面積の比率より、全ケイ素原子中のシラノールとなっているケイ素原子の比率(%)を求め、別に分析したケイ素含有率と比較することによりシラノール含有率を求める。
{Solid Si-NMR spectrum measurement and silanol content calculation}
When performing a solid Si-NMR spectrum about a silicone type material, a solid Si-NMR spectrum measurement and waveform separation analysis are performed on condition of the following. Further, from the obtained waveform data, the half width of each peak is determined for the silicone material. Also, from the ratio of the peak area derived from silanol to the total peak area, the ratio (%) of silicon atoms that are silanols in all silicon atoms is obtained, and the silanol content is determined by comparing with the silicon content analyzed separately. Ask.
{装置条件}
装置:Chemagnetics社 Infinity CMX−400 核磁気共鳴分光装置
29Si共鳴周波数:79.436MHz
プローブ:7.5mmφCP/MAS用プローブ
測定温度:室温
試料回転数:4kHz
測定法:シングルパルス法
1Hデカップリング周波数:50kHz
29Siフリップ角:90゜
29Si90゜パルス幅:5.0μs
繰り返し時間:600s
積算回数:128回
観測幅:30kHz
ブロードニングファクター:20Hz
基準試料:テトラメトキシシラン
{Device conditions}
Apparatus: Chemmagnetics Infinity CMX-400 Nuclear magnetic resonance spectrometer 29Si resonance frequency: 79.436 MHz
Probe: 7.5 mmφ CP / MAS probe Measurement temperature: room temperature Sample rotation speed: 4 kHz
Measurement method: Single pulse method 1H decoupling frequency: 50 kHz
29Si flip angle: 90 ° 29Si90 ° pulse width: 5.0μs
Repeat time: 600s
Integration count: 128 Observation width: 30 kHz
Broadening factor: 20Hz
Reference sample: Tetramethoxysilane
シリコーン系材料については、512ポイントを測定データとして取り込み、8192ポイントにゼロフィリングしてフーリエ変換する。 For silicone-based materials, 512 points are taken as measurement data, zero-filled to 8192 points, and Fourier transformed.
{波形分離解析法}
フーリエ変換後のスペクトルの各ピークについてローレンツ波形及びガウス波形或いは両者の混合により作成したピーク形状の中心位置、高さ、半値幅を可変パラメータとして、非線形最小二乗法により最適化計算を行なう。
なお、ピークの同定は、AIChE Journal, 44(5), p.1141, 1998年等を参考にする。
{Waveform separation analysis method}
For each peak of the spectrum after Fourier transform, optimization calculation is performed by a non-linear least square method with the center position, height, and half width of the peak shape created by Lorentz waveform and Gaussian waveform or a mixture of both as variable parameters.
In addition, identification of a peak is AIChE Journal, 44 (5), p. Refer to 1141, 1998, etc.
<2−2−3.特徴〔3〕(シラノール含有率)>
本発明に好適なシリコーン系材料は、シラノール含有率が、通常0.1重量%以上、好ましくは0.3重量%以上、また、通常10重量%以下、好ましくは8重量%以下、更に好ましくは5重量%以下の範囲である。シラノール含有率を低くすることにより、シラノール系材料は経時変化が少なく、長期の性能安定性に優れ、吸湿・透湿性何れも低い優れた性能を有する。但し、シラノールが全く含まれない部材は密着性に劣るため、シラノール含有率に上記のごとく最適な範囲が存在する。
<2-2-3. Feature [3] (Silanol Content)>
The silicone material suitable for the present invention has a silanol content of usually 0.1% by weight or more, preferably 0.3% by weight or more, and usually 10% by weight or less, preferably 8% by weight or less, more preferably The range is 5% by weight or less. By reducing the silanol content, the silanol-based material has excellent performance with little change over time, excellent long-term performance stability, and low moisture absorption and moisture permeability. However, since a member containing no silanol is inferior in adhesion, there exists an optimum range for the silanol content as described above.
なお、シリコーン系材料のシラノール含有率は、例えば上記<2−2−2.特徴〔2〕(固体Si−NMRスペクトル)>の{固体Si−NMRスペクトル測定及びシラノール含有率の算出}の項において説明した方法を用いて固体Si−NMRスペクトル測定を行ない、全ピーク面積に対するシラノール由来のピーク面積の比率より、全ケイ素原子中のシラノールとなっているケイ素原子の比率(%)を求め、別に分析したケイ素含有率と比較することにより算出することができる。 The silanol content of the silicone material is, for example, <2-2-2. Characteristic [2] (Solid Si-NMR spectrum)> The solid Si-NMR spectrum was measured using the method described in the section {Measurement of solid Si-NMR spectrum and calculation of silanol content}. It can be calculated by obtaining the ratio (%) of silicon atoms that are silanols in all silicon atoms from the ratio of the peak area derived from and comparing with the silicon content analyzed separately.
また、本発明に好適なシリコーン系材料は、適当量のシラノールを含有しているため、通常は、デバイス表面に存在する極性部分にシラノールが水素結合し、密着性が発現する。極性部分としては、例えば、水酸基やメタロキサン結合の酸素等が挙げられる。 In addition, since the silicone-based material suitable for the present invention contains an appropriate amount of silanol, the silanol usually bonds with hydrogen at the polar portion present on the device surface, thereby exhibiting adhesion. Examples of the polar part include a hydroxyl group and a metalloxane-bonded oxygen.
また、本発明に好適なシリコーン系材料は、通常、適当な触媒の存在下で加熱することにより、デバイス表面の水酸基との間に脱水縮合による共有結合を形成し、更に強固な密着性を発現することができる。 In addition, the silicone material suitable for the present invention is usually heated in the presence of an appropriate catalyst to form a covalent bond by dehydration condensation with the hydroxyl group on the device surface, thereby exhibiting stronger adhesion. can do.
一方、シラノールが多過ぎると、系内が増粘して塗布が困難になったり、活性が高くなり加熱により軽沸分が揮発する前に固化したりすることによって、発泡や内部応力の増大が生じ、クラックなどを誘起する場合がある。 On the other hand, if there is too much silanol, the inside of the system will thicken and it will be difficult to apply, or it will become more active and solidify before the light-boiling components volatilize by heating, leading to increased foaming and internal stress. It may occur and induce cracks.
[2−3.液体媒体の含有率]
液体媒体の含有率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の蛍光体含有組成物全体に対して、通常50重量%以上、好ましくは75重量%以上であり、通常99重量%以下、好ましくは95重量%以下である。液体媒体の量が多い場合には特段の問題は起こらないが、半導体発光装置とした場合に所望の色度座標、演色指数、発光効率等を得るには、通常、上記のような配合比率で液体媒体を用いることが望ましい。一方、液体媒体が少な過ぎると流動性がなく取り扱い難くなる可能性がある。
[2-3. Content of liquid medium]
The content of the liquid medium is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 50% by weight or more, preferably 75% by weight or more, based on the entire phosphor-containing composition of the present invention. It is 99 weight% or less, Preferably it is 95 weight% or less. When the amount of the liquid medium is large, no particular problem occurs. However, in order to obtain a desired chromaticity coordinate, color rendering index, luminous efficiency, etc. in the case of a semiconductor light emitting device, it is usually at a blending ratio as described above. It is desirable to use a liquid medium. On the other hand, if there is too little liquid medium, there is a possibility that it will be difficult to handle due to lack of fluidity.
液体媒体は、本発明の蛍光体含有組成物において、主にバインダーとしての役割を有する。液体媒体は、一種のみを用いてもよいが、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。例えば、耐熱性や耐光性等を目的として珪素含有化合物を使用する場合は、当該珪素含有化合物の耐久性を損なわない程度に、エポキシ樹脂など他の熱硬化性樹脂を含有してもよい。この場合、他の熱硬化性樹脂の含有量は、バインダーである液体媒体全量に対して通常25重量%以下、好ましくは10重量%以下とすることが望ましい。 The liquid medium mainly serves as a binder in the phosphor-containing composition of the present invention. Only one type of liquid medium may be used, but two or more types may be used in any combination and ratio. For example, when a silicon-containing compound is used for the purpose of heat resistance, light resistance, etc., other thermosetting resins such as an epoxy resin may be contained to the extent that the durability of the silicon-containing compound is not impaired. In this case, the content of the other thermosetting resin is usually 25% by weight or less, preferably 10% by weight or less based on the total amount of the liquid medium as the binder.
[2−4.その他の成分]
なお、本発明の蛍光体含有組成物には、本発明の効果を著しく損なわない限り、蛍光体及び液体媒体以外に、その他の成分を含有させてもよい。また、その他の成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[2-4. Other ingredients]
The phosphor-containing composition of the present invention may contain other components in addition to the phosphor and the liquid medium as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Moreover, only 1 type may be used for another component and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
[3.発光装置]
本発明の発光装置(以下、適宜「発光装置」という)は、第1の発光体(励起光源)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する第2の発光体とを有する発光装置であって、該第2の発光体として前述の[1.蛍光体]の項で記載した本発明の蛍光体を1種以上第1の蛍光体として含有するものである。
[3. Light emitting device]
The light-emitting device of the present invention (hereinafter referred to as “light-emitting device” as appropriate) includes a first light-emitting body (excitation light source), and a second light-emitting body that emits visible light when irradiated with light from the first light-emitting body. A light-emitting device having the above-described [1. One or more phosphors of the present invention described in the section of “phosphor” are contained as the first phosphor.
本発明の蛍光体としては、通常は、励起光源からの光の照射下において、緑色領域の蛍光を発する蛍光体(以下「本発明の緑色蛍光体」と言う場合がある。)を使用する。具体的に、本発明の緑色蛍光体は、510nm〜542nmの範囲に発光ピークを有するものが好ましい。本発明の緑色蛍光体は、何れか一種のみを使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As the phosphor of the present invention, a phosphor that emits green region fluorescence under irradiation of light from an excitation light source (hereinafter sometimes referred to as “the green phosphor of the present invention”) is usually used. Specifically, the green phosphor of the present invention preferably has an emission peak in the range of 510 nm to 542 nm. Only one kind of the green phosphor of the present invention may be used, or two or more kinds may be used in any combination and ratio.
本発明の緑色蛍光体を使用することにより、本発明の発光装置は、近紫外から青色領域までの発光を有する励起光源(第1の発光体)に対して高い発光効率を示し、更には、液晶ディスプレイ用光源等の白色発光装置に使用した場合にディスプレイの色再現範囲が広くなるという点で、優れた発光装置となる。 By using the green phosphor of the present invention, the light emitting device of the present invention exhibits high emission efficiency with respect to an excitation light source (first light emitter) having light emission from the near ultraviolet to the blue region, When used in a white light-emitting device such as a light source for liquid crystal display, the light-emitting device is excellent in that the color reproduction range of the display is widened.
なお、蛍光体の発光スペクトル、色度座標値、その他の各物性値の測定方法としては、前記[1.蛍光体]の項で記載したのと同様の方法を用いることができる。 In addition, as a measuring method of the emission spectrum of a fluorescent substance, a chromaticity coordinate value, and each other physical-property value, said [1. A method similar to that described in the section “Phosphor” can be used.
また、本発明の発光装置に用いられる本発明の緑色蛍光体の好ましい具体例としては、前述の[1.蛍光体]の欄に記載した本発明の蛍光体や、後述の[実施例]の欄の各実施例に用いた蛍光体が挙げられる。 Moreover, as a preferable specific example of the green phosphor of the present invention used in the light emitting device of the present invention, [1. Examples thereof include the phosphor of the present invention described in the “Phosphor” column and the phosphors used in the respective Examples in the “Example” column described later.
本発明の発光装置は、第1の発光体(励起光源)を有し、且つ、第2の発光体として少なくとも本発明の蛍光体を使用している他は、その構成は制限されず、公知の装置構成を任意にとることが可能である。装置構成の具体例については後述する。 The light-emitting device of the present invention has a first light emitter (excitation light source), and at least the phosphor of the present invention is used as the second light emitter. It is possible to arbitrarily adopt the apparatus configuration. A specific example of the device configuration will be described later.
本発明の発光装置の発光スペクトルにおける緑色領域の発光ピークとしては、515nm〜535nmの波長範囲に発光ピークを有するものが好ましい。 As the emission peak in the green region in the emission spectrum of the light emitting device of the present invention, one having an emission peak in the wavelength range of 515 nm to 535 nm is preferable.
なお、発光装置の発光スペクトルは、気温25±1℃に保たれた室内において、オーシャン オプティクス社製の色・照度測定ソフトウェア及びUSB2000シリーズ分光器(積分球仕様)を用いて20mA通電して測定を行なうことができる。この発光スペクトルの380nm〜780nmの波長領域のデータから、JIS Z8701で規定されるXYZ表色系における色度座標として色度値(x,y,z)を算出できる。この場合、x+y+z=1の関係式が成立する。本明細書においては、前記XYZ表色系をXY表色系と称している場合があり、通常(x,y)で表記している。 Note that the emission spectrum of the light emitting device is measured by energizing 20 mA with a color / illuminance measurement software and USB2000 series spectroscope (integral sphere specification) manufactured by Ocean Optics in a room maintained at a temperature of 25 ± 1 ° C. Can be done. Chromaticity values (x, y, z) can be calculated as chromaticity coordinates in the XYZ color system defined by JIS Z8701 from data in the wavelength region of 380 nm to 780 nm of the emission spectrum. In this case, the relational expression x + y + z = 1 holds. In the present specification, the XYZ color system may be referred to as an XY color system, and is usually expressed as (x, y).
本発明の発光装置は、特に白色発光装置とした場合、そのNTSC比が高いという特徴もある。具体的には、本発明の発光装置のNTSC比(%)は、通常70以上、好ましくは72以上、より好ましくは74以上である。また、NTSC比は、数値が高ければ高いほうが好ましいが、理論的には150以下となるものである。 The light-emitting device of the present invention is also characterized by a high NTSC ratio, particularly when a white light-emitting device is used. Specifically, the NTSC ratio (%) of the light emitting device of the present invention is usually 70 or more, preferably 72 or more, more preferably 74 or more. The NTSC ratio is preferably as high as possible, but theoretically it is 150 or less.
なお、NTSC比の測定方法は以下の通りである。
日本のカラーTVの標準であるNTSC方式では、基準となるR、G、B色度点を、CIE色度座標上のポイント(x,y)で次のように規定している。
R(0.67,0.33)、G(0.21,0.71)、B(0.14,0.08)
In addition, the measuring method of NTSC ratio is as follows.
In the NTSC system, which is the standard of Japanese color TV, the standard R, G, B chromaticity points are defined as follows by the point (x, y) on the CIE chromaticity coordinates.
R (0.67, 0.33), G (0.21, 0.71), B (0.14, 0.08)
このRGBの3点で形成される三角形の面積を100とした時、求めるディスプレイのR、G、Bで形成される三角形の面積、具体的には求めるディスプレイで単色RGBを発光させて色度(x,y)を測定し、CIE色度図上にプロットして得られる三角形の面積をNTSCの標準三角形の面積で割った値に100を掛けた値をNTSC比(%)と定義する。 When the area of a triangle formed by the three RGB points is defined as 100, the area of the triangle formed by the R, G, and B of the display to be obtained, specifically, the monochrome RGB is emitted by the display to be obtained, and the chromaticity ( x, y) is measured, and a value obtained by dividing the area of the triangle obtained by plotting on the CIE chromaticity diagram by the area of the standard triangle of NTSC is defined as NTSC ratio (%).
また、発光効率は、前述のような発光装置を用いた発光スペクトル測定の結果から全光束を求め、そのルーメン(lm)値を消費電力(W)で割ることにより求められる。消費電力は、20mAを通電した状態で、Fluke社のTrue RMS Multimeters Model 187&189を用いて電圧を測定し、電流値と電圧値の積で求められる。 The luminous efficiency is obtained by obtaining the total luminous flux from the result of the emission spectrum measurement using the light emitting device as described above, and dividing the lumen (lm) value by the power consumption (W). The power consumption is obtained by measuring a voltage using a True RMS Multimeters Model 187 & 189 manufactured by Fluke in a state in which 20 mA is energized, and obtaining the product of the current value and the voltage value.
本発明の発光装置のうち、特に白色発光装置は、具体的には、第1の発光体として後述するような励起光源を用い、上述のような緑色蛍光体の他、後述するような赤色の蛍光を発する蛍光体(以下、適宜「赤色蛍光体」という)、青色の蛍光を発する蛍光体(以下、適宜「青色蛍光体」という)、黄色の蛍光を発する蛍光体(以下、適宜「黄色蛍光体」という)等の公知の蛍光体を任意に組み合わせて使用し、公知の装置構成をとることにより得られる。 Among the light emitting devices of the present invention, in particular, the white light emitting device uses an excitation light source as described later as the first light emitter, and in addition to the green phosphor as described above, A phosphor that emits fluorescence (hereinafter referred to as “red phosphor” as appropriate), a phosphor that emits blue fluorescence (hereinafter referred to as “blue phosphor” as appropriate), and a phosphor that emits yellow fluorescence (hereinafter referred to as “yellow fluorescence” as appropriate). It is obtained by using known phosphors such as “body”) in any combination and adopting a known device configuration.
ここで、該白色発光装置の白色とは、JIS Z 8701により規定された、(黄みの)白、(緑みの)白、(青みの)白、(紫みの)白及び白の全てを含む意であり、このうち好ましくは白である。 Here, the white color of the white light emitting device means all of (yellowish) white, (greenish) white, (blueish) white, (purple) white and white defined by JIS Z 8701 Of these, white is preferred.
[3−1.発光装置の構成(発光体)]
(第1の発光体)
本発明の発光装置における第1の発光体は、後述する第2の発光体を励起する光を発光するものである。
[3-1. Configuration of Light Emitting Device (Light Emitter)]
(First luminous body)
The 1st light-emitting body in the light-emitting device of this invention light-emits the light which excites the 2nd light-emitting body mentioned later.
第1の発光体の発光波長は、後述する第2の発光体の吸収波長と重複するものであれば、特に制限されず、幅広い発光波長領域の発光体を使用することができる。通常は、紫外領域から青色領域までの発光波長を有する発光体が使用され、近紫外領域から青色領域までの発光波長を有する発光体を使用することが特に好ましい。 The light emission wavelength of the first light emitter is not particularly limited as long as it overlaps with the absorption wavelength of the second light emitter described later, and a light emitter having a wide light emission wavelength region can be used. Usually, an illuminant having an emission wavelength from the ultraviolet region to the blue region is used, and it is particularly preferable to use an illuminant having an emission wavelength from the near ultraviolet region to the blue region.
第1の発光体の発光波長の具体的数値としては、通常200nm以上が望ましい。このうち、近紫外光を励起光として用いる場合には、通常300nm以上、好ましくは330nm以上、より好ましくは360nm以上、また、通常420nm以下のピーク発光波長を有する発光体を使用することが望ましい。また、青色光を励起光として用いる場合には、通常420nm以上、好ましくは430nm以上、また、通常500nm以下、好ましくは480nm以下のピーク発光波長を有する発光体を使用することが望ましい。何れも、発光装置の色純度の観点からである。 As a specific numerical value of the emission wavelength of the first luminous body, 200 nm or more is usually desirable. Among these, when using near-ultraviolet light as excitation light, it is desirable to use a light emitter having a peak emission wavelength of usually 300 nm or more, preferably 330 nm or more, more preferably 360 nm or more, and usually 420 nm or less. When blue light is used as excitation light, it is desirable to use an illuminant having a peak emission wavelength of usually 420 nm or more, preferably 430 nm or more, and usually 500 nm or less, preferably 480 nm or less. Both are from the viewpoint of color purity of the light emitting device.
第1の発光体としては、一般的には半導体発光素子が用いられ、具体的には発光LEDや半導体レーザーダイオード(semiconductor laser diode。以下、適宜「LD」と略称する。)等が使用できる。その他、第1の発光体として使用できる発光体としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス発光素子、無機エレクトロルミネッセンス発光素子等が挙げられる。但し、第1の発光体として使用できるものは本明細書に例示されるものに限られない。 As the first light emitter, a semiconductor light emitting element is generally used, and specifically, a light emitting LED, a semiconductor laser diode (hereinafter abbreviated as “LD” as appropriate), or the like can be used. In addition, as a light-emitting body which can be used as a 1st light-emitting body, an organic electroluminescent light emitting element, an inorganic electroluminescent light emitting element, etc. are mentioned, for example. However, what can be used as a 1st light-emitting body is not restricted to what is illustrated by this specification.
中でも、第1の発光体としては、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LEDやLD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、AlXGaYN発光層、GaN発光層又はInXGaYN発光層を有しているものが好ましい。GaN系LEDにおいては、それらの中でもInXGaYN発光層を有するものは発光強度が非常に強いので特に好ましく、GaN系LED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は非常に強いので特に好ましい。 Among these, as the first light emitter, a GaN LED or LD using a GaN compound semiconductor is preferable. 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, GaN-based LEDs and LDs usually have a light emission intensity 100 times or more that of SiC-based. 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 of their very high emission intensity. In GaN-based LEDs, a multiple quantum well structure of In X Ga Y N layers and GaN layers is preferred. Is particularly preferable because the emission intensity is very strong.
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。 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.
GaN系LED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、又は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、発光効率が高くて好ましく、更にヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが、発光効率が更に高いため、より好ましい。
なお、第1の発光体は、1個のみを用いてもよく、2個以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
A GaN-based LED has these light-emitting layer, p-layer, n-layer, electrode, and substrate as basic components, and the light-emitting layer is composed of n-type and p-type Al x Ga y N layers, GaN layers, or In x. Those having a hetero structure sandwiched by Ga Y N layers or the like are preferable because of high light emission efficiency, and those having a hetero structure having a quantum well structure are more preferable because of high light emission efficiency.
Note that only one first light emitter may be used, or two or more first light emitters may be used in any combination and ratio.
(第2の発光体)
本発明の発光装置における第2の発光体は、上述した第1の発光体からの光の照射によって可視光を発する発光体であり、第1の蛍光体として前述の本発明の蛍光体(緑色蛍光体)を含有するとともに、その用途等に応じて適宜、後述する第2の蛍光体(赤色蛍光体、青色蛍光体、橙色蛍光体等)を含有する。また、例えば、第2の発光体は、第1及び第2の蛍光体を封止材料中に分散させて構成される。
(Second light emitter)
The second light emitter in the light emitting device of the present invention is a light emitter that emits visible light when irradiated with the light from the first light emitter, and the phosphor of the present invention (green) is used as the first phosphor. And a second fluorescent material (a red fluorescent material, a blue fluorescent material, an orange fluorescent material, etc.), which will be described later, appropriately. Further, for example, the second light emitter is configured by dispersing the first and second phosphors in a sealing material.
上記第2の発光体中に用いられる、本発明の蛍光体以外の蛍光体の組成には特に制限はないが、結晶母体となる、Y2O3、YVO4、Zn2SiO4、Y3Al5O12、Sr2SiO4等に代表される金属酸化物、Sr2Si5N8等に代表される金属窒化物、Ca5(PO4)3Cl等に代表されるリン酸塩及びZnS、SrS、CaS等に代表される硫化物、Y2O2S、La2O2S等に代表される酸硫化物等にCe、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等の希土類金属のイオンやAg、Cu、Au、Al、Mn、Sb等の金属のイオンを付活元素又は共付活元素として組み合わせたものが挙げられる。
Used for the in the second luminescent material is not particularly limited to the phosphor composition other than the phosphor of the present invention, the crystal matrix, Y 2 O 3, YVO 4 ,
結晶母体の好ましい例としては、例えば、(Zn,Cd)S、SrGa2S4、SrS、ZnS等の硫化物;Y2O2S等の酸硫化物;(Y,Gd)3Al5O12、YAlO3、BaMgAl10O17、(Ba,Sr)(Mg,Mn)Al10O17、(Ba,Sr,Ca)(Mg,Zn,Mn)Al10O17、BaAl12O19、CeMgAl11O19、(Ba,Sr,Mg)O・Al2O3、BaAl2Si2O8、SrAl2O4、Sr4Al14O25、Y3Al5O12等のアルミン酸塩;Y2SiO5、Zn2SiO4等の珪酸塩;SnO2、Y2O3等の酸化物;GdMgB5O10、(Y,Gd)BO3等の硼酸塩;Ca10(PO4)6(F,Cl)2、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2等のハロリン酸塩;Sr2P2O7、(La,Ce)PO4等のリン酸塩等を挙げることができる。 Preferred examples of the crystal matrix include, for example, sulfides such as (Zn, Cd) S, SrGa 2 S 4 , SrS, ZnS; oxysulfides such as Y 2 O 2 S; (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 , YAlO 3 , BaMgAl 10 O 17 , (Ba, Sr) (Mg, Mn) Al 10 O 17 , (Ba, Sr, Ca) (Mg, Zn, Mn) Al 10 O 17 , BaAl 12 O 19 , CeMgAl Aluminates such as 11 O 19 , (Ba, Sr, Mg) O.Al 2 O 3 , BaAl 2 Si 2 O 8 , SrAl 2 O 4 , Sr 4 Al 14 O 25 , Y 3 Al 5 O 12 ; Y Silicates such as 2 SiO 5 and Zn 2 SiO 4 ; Oxides such as SnO 2 and Y 2 O 3 ; Borates such as GdMgB 5 O 10 and (Y, Gd) BO 3 ; Ca 10 (PO 4 ) 6 ( F, Cl) 2, (Sr , Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4) 6 halophosphate of 2 such as Cl; Sr 2 P 2 7, it may be mentioned (La, Ce) phosphate PO 4, etc. and the like.
但し、上記の結晶母体及び付活元素又は共付活元素は、元素組成には特に制限はなく、同族の元素と一部置き換えることもでき、得られた蛍光体は近紫外から可視領域の光を吸収して可視光を発するものであれば用いることが可能である。 However, the crystal matrix and the activator element or coactivator element are not particularly limited in element composition, and can be partially replaced with elements of the same family, and the obtained phosphor is light in the near ultraviolet to visible region. Any material that absorbs and emits visible light can be used.
具体的には、蛍光体として以下に挙げるものを用いることが可能であるが、これらはあくまでも例示であり、本発明で使用できる蛍光体はこれらに限られるものではない。なお、以下の例示では、前述の通り、構造の一部のみが異なる蛍光体を、適宜省略して示している。 Specifically, the following phosphors can be used, but these are merely examples, and phosphors that can be used in the present invention are not limited to these. In the following examples, as described above, phosphors that differ only in part of the structure are omitted as appropriate.
(第1の蛍光体)
本発明の発光装置における第2の発光体は、第1の蛍光体として、少なくとも上述の本発明の蛍光体を含有する。本発明の蛍光体は、何れか1種のみを使用してもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、第1の蛍光体としては、本発明の蛍光体以外にも、本発明の蛍光体と同色の蛍光を発する蛍光体(同色併用蛍光体)を用いてもよい。通常、本発明の蛍光体は緑色蛍光体であるので、第1の蛍光体として、本発明の蛍光体と共に他種の緑色蛍光体を併用することができる。
(First phosphor)
The second light emitter in the light emitting device of the present invention contains at least the above-described phosphor of the present invention as the first phosphor. Any one of the phosphors of the present invention may be used, or two or more may be used in any combination and ratio. In addition to the phosphor of the present invention, a phosphor that emits fluorescence of the same color as the phosphor of the present invention (same color combined phosphor) may be used as the first phosphor. Usually, since the phosphor of the present invention is a green phosphor, another type of green phosphor can be used in combination with the phosphor of the present invention as the first phosphor.
該緑色蛍光体としては、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。
該緑色蛍光体として具体的には、例えば、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行なう(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Euで表わされるユーロピウム付活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体等が挙げられる。
Any green phosphor can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
Specifically, the green phosphor is composed of, for example, fractured particles having a fractured surface, and emits a green region (Mg, Ca, Sr, Ba) with europium represented by Si 2 O 2 N 2 : Eu. Examples include active alkaline earth silicon oxynitride phosphors.
また、その他の緑色蛍光体としては、Sr4Al14O25:Eu、(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ba)Al2Si2O8:Eu、(Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu、(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu、(Ba,Ca,Sr,Mg)9(Sc,Y,Lu,Gd)2(Si,Ge)6O24:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Y2SiO5:Ce,Tb等のCe,Tb付活珪酸塩蛍光体、Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu等のEu付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体、Zn2SiO4:Mn等のMn付活珪酸塩蛍光体、CeMgAl11O19:Tb、Y3Al5O12:Tb等のTb付活アルミン酸塩蛍光体、Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb、La3Ga5SiO14:Tb等のTb付活珪酸塩蛍光体、(Sr,Ba,Ca)Ga2S4:Eu,Tb,Sm等のEu,Tb,Sm付活チオガレート蛍光体、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Y,Ga,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce等のCe付活アルミン酸塩蛍光体、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Ca3(Sc,Mg,Na,Li)2Si3O12:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaSc2O4:Ce等のCe付活酸化物蛍光体、Eu付活βサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、BaMgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、SrAl2O4:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、(La,Gd,Y)2O2S:Tb等のTb付活酸硫化物蛍光体、LaPO4:Ce,Tb等のCe,Tb付活リン酸塩蛍光体、ZnS:Cu,Al、ZnS:Cu,Au,Al等の硫化物蛍光体、(Y,Ga,Lu,Sc,La)BO3:Ce,Tb、Na2Gd2B2O7:Ce,Tb、(Ba,Sr)2(Ca,Mg,Zn)B2O6:K,Ce,Tb等のCe,Tb付活硼酸塩蛍光体、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu等のEu付活チオアルミネート蛍光体やチオガレート蛍光体、(Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロ珪酸塩蛍光体、M3Si6O9N4:Eu、M3Si6O12N2:Eu(但し、Mはアルカリ土類金属元素を表わす。)等のEu付活酸窒化物蛍光体等を用いることも可能である。 Other green phosphors include Eu-activated aluminate phosphors such as Sr 4 Al 14 O 25 : Eu, (Ba, Sr, Ca) Al 2 O 4 : Eu, and (Sr, Ba) Al 2. Si 2 O 8: Eu, ( Ba, Mg) 2 SiO 4: Eu, (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4: Eu, (Ba, Sr, Ca) 2 (Mg, Zn) Si 2 O 7 : Eu, (Ba, Ca, Sr, Mg) 9 (Sc, Y, Lu, Gd) 2 (Si, Ge) 6 O 24 : Eu-activated silicate phosphor such as Eu, Y 2 SiO 5 : Ce, Ce, Tb activated silicate phosphor such as Tb, Sr 2 P 2 O 7 —Sr 2 B 2 O 5 : Eu activated borate phosphate phosphor such as Eu, Sr 2 Si 3 O 8 -2SrCl 2 : Eu-activated halo silicate phosphor such as Eu, Zn 2 SiO 4: Mn-activated silicate phosphors such as Mn, CeMgAl 11 O 19: Tb , 3 Al 5 O 12: Tb-activated aluminate phosphors such as Tb, Ca 2 Y 8 (SiO 4) 6 O 2: Tb, La 3 Ga 5 SiO 14: Tb -activated silicate phosphors such as Tb, (Sr, Ba, Ca) Ga 2 S 4 : Eu, Tb, Sm activated thiogallate phosphors such as Eu, Tb, Sm, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, (Y, Ga, Tb, La, Sm, Pr, Lu) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce-activated aluminate phosphor such as Ce, Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce, Ca 3 (Sc, Mg, Na, Li) 2 Si 3 O 12 : Ce activated silicate phosphor such as Ce, Ce activated oxide phosphor such as CaSc 2 O 4 : Ce, Eu activated oxynitride phosphor such as Eu activated β sialon , BaMgAl 10 O 17: Eu, Eu such as Mn, Mn-activated aluminate phosphor, SrAl 2 O 4: Eu such as Eu Activated aluminate phosphors, (La, Gd, Y) 2 O 2 S: Tb Tsukekatsusan sulfide phosphor such as Tb, LaPO 4: Ce, Ce and Tb such, Tb-activated phosphate phosphor, Sulfide phosphors such as ZnS: Cu, Al, ZnS: Cu, Au, Al, (Y, Ga, Lu, Sc, La) BO 3 : Ce, Tb, Na 2 Gd 2 B 2 O 7 : Ce, Tb (Ba, Sr) 2 (Ca, Mg, Zn) B 2 O 6 : Ce, Tb activated borate phosphors such as K, Ce, Tb, Ca 8 Mg (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu, Mn Eu, Mn activated halosilicate phosphors such as (Sr, Ca, Ba) (Al, Ga, In) 2 S 4 : Eu activated thioaluminate phosphors and thiogallate phosphors such as Eu, (Ca, Sr) 8 (Mg, Zn) (SiO 4 ) 4 Cl 2 : Eu, Mn activated halosilicate phosphor such as Eu, Mn, M 3 S i 6 O 9 N 4 : Eu, M 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu (where M represents an alkaline earth metal element). It is also possible to use Eu-activated oxynitride phosphors such as
また、緑色蛍光体としては、ピリジン−フタルイミド縮合誘導体、ベンゾオキサジノン系、キナゾリノン系、クマリン系、キノフタロン系、ナルタル酸イミド系等の蛍光色素、テルビウム錯体等の有機蛍光体を用いることも可能である。
以上例示した緑色蛍光体は、何れか一種のみを使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
In addition, as the green phosphor, it is also possible to use a pyridine-phthalimide condensed derivative, a benzoxazinone-based, a quinazolinone-based, a coumarin-based, a quinophthalone-based, a nartaric imide-based fluorescent dye, or an organic phosphor such as a terbium complex. is there.
Any one of the green phosphors exemplified above may be used, or two or more may be used in any combination and ratio.
本発明の発光装置に使用される第1の蛍光体の発光ピーク波長λp(nm)は、通常500nmより大きく、中でも510nm以上、更には515nm以上、また、通常550nm以下、中でも542nm以下、更には535nm以下の範囲であることが好ましい。この発光ピーク波長λpが短過ぎると青味を帯びる傾向がある一方で、長過ぎると黄味を帯びる傾向があり、何れも緑色光としての特性が低下する場合がある。 The emission peak wavelength λ p (nm) of the first phosphor used in the light emitting device of the present invention is usually larger than 500 nm, especially 510 nm or more, more preferably 515 nm or more, and usually 550 nm or less, especially 542 nm or less, Is preferably in the range of 535 nm or less. If this emission peak wavelength λ p is too short, it tends to be bluish, while if it is too long, it tends to be yellowish, and the characteristics as green light may deteriorate.
また、本発明の発光装置に使用される第1の蛍光体は、上述の発光スペクトルにおける発光ピーク半値幅(full width at half maximum。以下適宜「FWHM」と略称する。)が、通常10nm以上、好ましくは20nm以上、より好ましくは25nm以上、また、通常85nm以下、中でも75nm以下、更には70nm以下の範囲であることが好ましい。この半値幅FWHMが狭過ぎると発光強度が低下する場合があり、広過ぎると色純度が低下する場合がある。 The first phosphor used in the light emitting device of the present invention has an emission peak half width (full width at half maximum, hereinafter abbreviated as “FWHM” as appropriate) in the above-described emission spectrum, usually 10 nm or more. The thickness is preferably 20 nm or more, more preferably 25 nm or more, and usually 85 nm or less, particularly 75 nm or less, and more preferably 70 nm or less. If the full width at half maximum FWHM is too narrow, the emission intensity may decrease, and if it is too wide, the color purity may decrease.
(第2の蛍光体)
本発明の発光装置における第2の発光体は、その用途に応じて、上述の第1の蛍光体以外にも蛍光体(即ち、第2の蛍光体)を含有していてもよい。この第2の蛍光体は、第1の蛍光体とは発光ピーク波長が異なる蛍光体である。通常、これらの第2の蛍光体は、第2の発光体の発光の色調を調節するために使用されるため、第2の蛍光体としては第1の蛍光体とは異なる色の蛍光を発する蛍光体を使用することが多い。上記のように、通常は第1の蛍光体として緑色蛍光体を使用するので、第2の蛍光体としては、例えば橙色ないし赤色蛍光体、青色蛍光体、黄色蛍光体等の緑色蛍光体以外の蛍光体を用いる。
(Second phosphor)
The second light emitter in the light emitting device of the present invention may contain a phosphor (that is, a second phosphor) in addition to the first phosphor described above, depending on the application. This second phosphor is a phosphor having an emission peak wavelength different from that of the first phosphor. Usually, since these second phosphors are used to adjust the color tone of light emitted from the second light emitter, the second phosphor emits fluorescence having a color different from that of the first phosphor. Often phosphors are used. As described above, since a green phosphor is usually used as the first phosphor, examples of the second phosphor include other than green phosphors such as orange to red phosphor, blue phosphor, and yellow phosphor. A phosphor is used.
本発明の発光装置に使用される第2の蛍光体の重量メジアン径は、通常10μm以上、中でも12μm以上、また、通常30μm以下、中でも25μm以下の範囲であることが好ましい。重量メジアン径が小さ過ぎると、輝度が低下し、蛍光体粒子が凝集してしまう傾向がある。一方、重量メジアン径が大き過ぎると、塗布ムラやディスペンサー等の閉塞が生じる傾向がある。 The weight median diameter of the second phosphor used in the light emitting device of the present invention is usually in the range of 10 μm or more, especially 12 μm or more, and usually 30 μm or less, especially 25 μm or less. When the weight median diameter is too small, the luminance is lowered and the phosphor particles tend to aggregate. On the other hand, if the weight median diameter is too large, there is a tendency for coating unevenness and blockage of the dispenser to occur.
(橙色ないし赤色蛍光体)
第2の蛍光体として橙色ないし赤色蛍光体を使用する場合、当該橙色ないし赤色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、橙色ないし赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常570nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは585nm以上、また、通常780nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは680nm以下の波長範囲にあることが好適である。
(Orange to red phosphor)
When an orange or red phosphor is used as the second phosphor, any orange or red phosphor can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. At this time, the emission peak wavelength of the orange to red phosphor is usually in the wavelength range of 570 nm or more, preferably 580 nm or more, more preferably 585 nm or more, and usually 780 nm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 680 nm or less. Is preferred.
このような橙色ないし赤色蛍光体としては、例えば、赤色破断面を有する破断粒子から構成され、赤色領域の発光を行なう(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Euで表わされるユーロピウム賦活アルカリ土類シリコンナイトライド系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、赤色領域の発光を行なう(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Euで表わされるユーロピウム賦活希土類オキシカルコゲナイド系蛍光体等が挙げられる。 Examples of such orange to red phosphors are europium composed of broken particles having a red fracture surface and emitting red region (Mg, Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 N 8 : Eu. The activated alkaline earth silicon nitride phosphor is composed of growing particles having a substantially spherical shape as a regular crystal growth shape, and emits light in the red region (Y, La, Gd, Lu) 2 O 2 S: Eu And europium activated rare earth oxychalcogenide phosphors represented by the formula:
更に、特開2004−300247号公報に記載された、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W、及びMoよりなる群から選ばれる少なくも1種類の元素を含有する酸窒化物及び/又は酸硫化物を含有する蛍光体であって、Al元素の一部又は全てがGa元素で置換されたアルファサイアロン構造をもつ酸窒化物を含有する蛍光体も、本発明において用いることができる。なお、これらは酸窒化物及び/又は酸硫化物を含有する蛍光体である。 Furthermore, an oxynitride and / or an acid containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, W, and Mo described in JP-A No. 2004-300247 A phosphor containing a sulfide and containing an oxynitride having an alpha sialon structure in which a part or all of the Al element is substituted with a Ga element can also be used in the present invention. These are phosphors containing oxynitride and / or oxysulfide.
また、そのほか、赤色蛍光体としては、(La,Y)2O2S:Eu等のEu付活酸硫化物蛍光体、Y(V,P)O4:Eu、Y2O3:Eu等のEu付活酸化物蛍光体、(Ba,Mg)2SiO4:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu,Mn等のEu,Mn付活珪酸塩蛍光体、LiW2O8:Eu、LiW2O8:Eu,Sm、Eu2W2O9、Eu2W2O9:Nb、Eu2W2O9:Sm等のEu付活タングステン酸塩蛍光体、(Ca,Sr)S:Eu等のEu付活硫化物蛍光体、YAlO3:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu、LiY9(SiO4)6O2:Eu、(Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu、Sr2BaSiO5:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、(Tb,Gd)3Al5O12:Ce等のCe付活アルミン酸塩蛍光体、(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu等のEu付活酸化物、窒化物又は酸窒化物蛍光体、(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Ce等のCe付活酸化物、窒化物又は酸窒化物蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、Ba3MgSi2O8:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)3(Zn,Mg)Si2O8:Eu,Mn等のEu,Mn付活珪酸塩蛍光体、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn等のMn付活ゲルマン酸塩蛍光体、Eu付活αサイアロン等のEu付活酸窒化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu,Bi等のEu,Bi付活酸硫化物蛍光体、(Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu,Bi等のEu,Bi付活バナジン酸塩蛍光体、SrY2S4:Eu,Ce等のEu,Ce付活硫化物蛍光体、CaLa2S4:Ce等のCe付活硫化物蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu,Mn等のEu,Mn付活リン酸塩蛍光体、(Y,Lu)2WO6:Eu,Mo等のEu,Mo付活タングステン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)xSiyNz:Eu,Ce(但し、x、y、zは、1以上の整数を表わす。)等のEu,Ce付活窒化物蛍光体、(Ca,Sr,Ba,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu,Mn等のEu,Mn付活ハロリン酸塩蛍光体、((Y,Lu,Gd,Tb)1-x-yScxCey)2(Ca,Mg)1-r(Mg,Zn)2+rSiz-qGeqO12+δ等のCe付活珪酸塩蛍光体等を用いることも可能である。 In addition, examples of red phosphors include Eu-activated oxysulfide phosphors such as (La, Y) 2 O 2 S: Eu, Y (V, P) O 4 : Eu, Y 2 O 3 : Eu, and the like. Eu-activated oxide phosphors of (Ba, Mg) 2 SiO 4 : Eu, Mn, (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4 : Eu, Mn-activated silicate phosphors such as Eu and Mn, Eu-activated tungstate phosphors such as LiW 2 O 8 : Eu, LiW 2 O 8 : Eu, Sm, Eu 2 W 2 O 9 , Eu 2 W 2 O 9 : Nb, Eu 2 W 2 O 9 : Sm Eu-activated sulfide phosphors such as (Ca, Sr) S: Eu, Eu-activated aluminate phosphors such as YAlO 3 : Eu, Ca 2 Y 8 (SiO 4 ) 6 O 2 : Eu, LiY 9 (SiO 4) 6 O 2: Eu, (Sr, Ba, Ca) 3 SiO 5: Eu, Sr 2 BaSiO 5: Eu -activated silicate phosphors such as Eu, Y, Gd) 3 Al 5 O 12: Ce, (Tb, Gd) 3 Al 5 O 12: Ce -activated aluminate phosphor such as Ce, (Mg, Ca, Sr , Ba) 2 Si 5 (N, Eu-activated oxides such as O) 8 : Eu, (Mg, Ca, Sr, Ba) Si (N, O) 2 : Eu, (Mg, Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Eu , Nitride or oxynitride phosphor, (Mg, Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Ce activated oxide such as Ce, nitride or oxynitride phosphor, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, Mn-activated halophosphate phosphor such as Eu, Mn, Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu, Mn, (Ba, Sr, Ca, Mg) 3 (Zn, Mg) Si 2 O 8 : Eu, Mn activated silicate phosphor such as Eu, Mn, 3.5MgO.0.5MgF 2 .GeO 2 : Mn Mn-activated germanate phosphor such as Eu-activated α-sialon phosphor such as Eu-activated α-sialon, (Gd, Y, Lu, La) 2 O 3 : Eu, Bi-activated Eu, Bi, etc. Oxide phosphor, (Gd, Y, Lu, La) 2 O 2 S: Eu, Bi activated oxysulfide phosphor such as Eu, Bi, (Gd, Y, Lu, La) VO 4 : Eu, Bi Eu, Bi activated vanadate phosphors such as SrY 2 S 4 : Eu, Ce activated sulfide phosphors such as Eu, Ce, Ce activated sulfide phosphors such as CaLa 2 S 4 : Ce, ( Ba, Sr, Ca) MgP 2 O 7 : Eu, Mn, (Sr, Ca, Ba, Mg, Zn) 2 P 2 O 7 : Eu, Mn activated phosphate phosphor such as Eu, Mn, (Y , Lu) 2 WO 6: Eu , Eu such as Mo, Mo-activated tungstate phosphor, (Ba, Sr, Ca) x Si y N z: Eu, Ce However, x, y, z are an integer of 1 or more. Eu, Ce-activated nitride phosphors such as (Ca, Sr, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 (F, Cl, Br, OH): Eu, Mn-activated halophosphoric acid such as Eu, Mn Ce phosphors such as salt phosphors, ((Y, Lu, Gd, Tb) 1-xy Sc x Ce y ) 2 (Ca, Mg) 1-r (Mg, Zn) 2 + r Si zq Ge q O 12 + δ It is also possible to use an activated silicate phosphor or the like.
赤色蛍光体としては、β−ジケトネート、β−ジケトン、芳香族カルボン酸、又は、ブレンステッド酸等のアニオンを配位子とする希土類元素イオン錯体からなる赤色有機蛍光体、ペリレン系顔料(例えば、ジベンゾ{[f,f’]−4,4’,7,7’−テトラフェニル}ジインデノ[1,2,3−cd:1’,2’,3’−lm]ペリレン)、アントラキノン系顔料、レーキ系顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、アントラセン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、フタロシアニン系顔料、トリフェニルメタン系塩基性染料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料、ジオキサジン系顔料を用いることも可能である。 Examples of red phosphors include β-diketonates, β-diketones, aromatic carboxylic acids, red organic phosphors composed of rare earth element ion complexes having an anion such as Bronsted acid as a ligand, and perylene pigments (for example, Dibenzo {[f, f ′]-4,4 ′, 7,7′-tetraphenyl} diindeno [1,2,3-cd: 1 ′, 2 ′, 3′-lm] perylene), anthraquinone pigment, Lake pigments, azo pigments, quinacridone pigments, anthracene pigments, isoindoline pigments, isoindolinone pigments, phthalocyanine pigments, triphenylmethane basic dyes, indanthrone pigments, indophenol pigments, It is also possible to use a cyanine pigment or a dioxazine pigment.
以上の中でも、赤色蛍光体としては、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Ce、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、(La,Y)2O2S:Eu又はEu錯体を含むことが好ましく、より好ましくは(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Ce、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Ca,Sr)S:Eu又は(La,Y)2O2S:Eu、もしくはEu(ジベンゾイルメタン)3・1,10−フェナントロリン錯体等のβ−ジケトン系Eu錯体又はカルボン酸系Eu錯体を含むことが好ましく、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu又は(La,Y)2O2S:Euが特に好ましい。 Among these, as red phosphors, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, (Ca, Sr, Ba) Si (N, O) 2 : Eu, (Ca, Sr , Ba) AlSi (N, O) 3 : Eu, (Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Ce, (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu, (Ca, Sr) S: Eu, It is preferable to contain (La, Y) 2 O 2 S: Eu or Eu complex, more preferably (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, (Ca, Sr, Ba) Si. (N, O) 2 : Eu, (Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Eu, (Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Ce, (Sr, Ba) 3 SiO 5: Eu, (Ca, Sr ) S: Eu or (La, Y) 2 O 2 S: Eu or Eu (dibenzoylmethane) 3 · 1, Preferably comprises a β- diketone Eu complex or carboxylic acid type Eu complex such as 10-phenanthroline complex, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8: Eu, (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu or (La, Y) 2 O 2 S: Eu is particularly preferred.
また、以上例示の中でも、橙色蛍光体としては(Sr,Ba)3SiO5:Euが好ましい。 Of the above examples, (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu is preferable as the orange phosphor.
(青色蛍光体)
第2の蛍光体として青色蛍光体を使用する場合、当該青色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上、また、通常490nm以下、好ましくは480nm以下、より好ましくは470nm以下、更に好ましくは460nm以下の波長範囲にあることが好適である。
(Blue phosphor)
When a blue phosphor is used as the second phosphor, any blue phosphor can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. At this time, the emission peak wavelength of the blue phosphor is usually 420 nm or more, preferably 430 nm or more, more preferably 440 nm or more, and usually 490 nm or less, preferably 480 nm or less, more preferably 470 nm or less, and further preferably 460 nm or less. It is preferable to be in the wavelength range.
このような青色蛍光体としては、規則的な結晶成長形状としてほぼ六角形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Euで表わされるユーロピウム賦活バリウムマグネシウムアルミネート系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Mg,Ca,Sr,Ba)5(PO4)3(Cl,F):Euで表わされるユーロピウム賦活ハロリン酸カルシウム系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ立方体形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Ca,Sr,Ba)2B5O9Cl:Euで表わされるユーロピウム賦活アルカリ土類クロロボレート系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、青緑色領域の発光を行なう(Sr,Ca,Ba)Al2O4:Eu又は(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Euで表わされるユーロピウム賦活アルカリ土類アルミネート系蛍光体等が挙げられる。 As such a blue phosphor, europium represented by (Ba, Sr, Ca) MgAl 10 O 17 : Eu which is composed of growing particles having a substantially hexagonal shape as a regular crystal growth shape and emits light in a blue region. The activated barium magnesium aluminate phosphor is composed of growing particles having a substantially spherical shape as a regular crystal growth shape, and emits light in the blue region (Mg, Ca, Sr, Ba) 5 (PO 4 ) 3 (Cl , F): Europium-activated calcium halophosphate phosphor represented by Eu, composed of grown particles having a substantially cubic shape as a regular crystal growth shape, and emits light in a blue region (Ca, Sr, Ba) 2 B 5 O 9 Cl: europium-activated alkaline earth represented by Eu aluminate-based phosphor is composed of fractured particles having a fractured surface Performing light emission in the blue-green region (Sr, Ca, Ba) Al 2 O 4: Eu or (Sr, Ca, Ba) 4 Al 14 O 25: europium-activated alkaline earth aluminate phosphor such as represented by Eu is Can be mentioned.
また、そのほか、青色蛍光体としては、Sr2P2O7:Sn等のSn付活リン酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba)Al2O4:Eu又は(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Eu、BaMgAl10O17:Eu、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu、BaMgAl10O17:Eu,Tb,Sm、BaAl8O13:Eu等のEu付活アルミン酸塩蛍光体、SrGa2S4:Ce、CaGa2S4:Ce等のCe付活チオガレート蛍光体、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn付活アルミン酸塩蛍光体、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba,Sr,Ca)5(PO4)3(Cl,F,Br,OH):Eu,Mn,Sb等のEu付活ハロリン酸塩蛍光体、BaAl2Si2O8:Eu、(Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu等のEu付活珪酸塩蛍光体、Sr2P2O7:Eu等のEu付活リン酸塩蛍光体、ZnS:Ag、ZnS:Ag,Al等の硫化物蛍光体、Y2SiO5:Ce等のCe付活珪酸塩蛍光体、CaWO4等のタングステン酸塩蛍光体、(Ba,Sr,Ca)BPO5:Eu,Mn、(Sr,Ca)10(PO4)6・nB2O3:Eu、2SrO・0.84P2O5・0.16B2O3:Eu等のEu,Mn付活硼酸リン酸塩蛍光体、Sr2Si3O8・2SrCl2:Eu等のEu付活ハロ珪酸塩蛍光体、SrSi9Al19ON31:Eu、EuSi9Al19ON31等のEu付活酸窒化物蛍光体等を用いることも可能である。
In addition, as the blue phosphor, Sn-activated phosphate phosphors such as Sr 2 P 2 O 7 : Sn, (Sr, Ca, Ba) Al 2 O 4 : Eu or (Sr, Ca, Ba) 4 Al 14 O 25 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, (Ba, Sr, Ca) MgAl 10 O 17 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Tb, Sm, BaAl 8 O 13 : Eu attached Active aluminate phosphor, Ce-activated thiogallate phosphor such as SrGa 2 S 4 : Ce, CaGa 2 S 4 : Ce, Eu, Mn such as (Ba, Sr, Ca) MgAl 10 O 17 : Eu, Mn Active aluminate phosphor, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, (Ba, Sr, Ca) 5 (PO 4 ) 3 (Cl, F, Br, OH): Eu, Mn, Eu-activated halophosphate phosphors such as Sb, BaAl 2 Si 2 8: Eu, (Sr, Ba ) 3 MgSi 2 O 8: Eu -activated silicate phosphors such as Eu, Sr 2 P 2 O 7 : Eu -activated phosphate phosphor such as Eu, ZnS: Ag, ZnS : Sulfide phosphors such as Ag and Al, Y 2 SiO 5 : Ce activated silicate phosphors such as Ce, Tungsten phosphors such as CaWO 4 , (Ba, Sr, Ca) BPO 5 : Eu, Mn , (Sr, Ca) 10 ( PO 4) 6 · nB 2 O 3: Eu, 2SrO · 0.84P 2
また、青色蛍光体としては、例えば、ナフタル酸イミド系、ベンゾオキサゾール系、スチリル系、クマリン系、ピラリゾン系、トリアゾール系化合物の蛍光色素、ツリウム錯体等の有機蛍光体等を用いることも可能である。 In addition, as the blue phosphor, for example, naphthalic acid imide-based, benzoxazole-based, styryl-based, coumarin-based, pyrarizone-based, triazole-based compound fluorescent dyes, thulium complexes and other organic phosphors can be used. .
以上の例示の中でも、青色蛍光体としては、(Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(Cl,F)2:Eu又は(Ba,Ca,Mg,Sr)2SiO4:Euを含むことが好ましく、(Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(Cl,F)2:Eu又は(Ba,Ca,Sr)3MgSi2O8:Euを含むことがより好ましく、BaMgAl10O17:Eu、Sr10(PO4)6(Cl,F)2:Eu又はBa3MgSi2O8:Euを含むことがより好ましい。また、このうち照明用途及びディスプレイ用途としては(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Eu又は(Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Euが特に好ましい。 Among the above examples, as the blue phosphor, (Ca, Sr, Ba) MgAl 10 O 17 : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu or It is preferable to contain (Ba, Ca, Mg, Sr) 2 SiO 4 : Eu, and (Ca, Sr, Ba) MgAl 10 O 17 : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 ( Cl, F) 2 : Eu or (Ba, Ca, Sr) 3 MgSi 2 O 8 : Eu is more preferable, and BaMgAl 10 O 17 : Eu, Sr 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : More preferably, Eu or Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu is included. Of these, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu or (Ca, Sr, Ba) MgAl 10 O 17 : Eu is particularly preferred for illumination and display applications.
(黄色蛍光体)
第2の蛍光体として黄色蛍光体を使用する場合、当該青色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上、また、通常620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあることが好適である。
(Yellow phosphor)
When a yellow phosphor is used as the second phosphor, any blue phosphor can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. At this time, the emission peak wavelength of the yellow phosphor is usually in the wavelength range of 530 nm or more, preferably 540 nm or more, more preferably 550 nm or more, and usually 620 nm or less, preferably 600 nm or less, more preferably 580 nm or less. Is preferred.
このような黄色蛍光体としては、各種の酸化物系、窒化物系、酸窒化物系、硫化物系、酸硫化物系等の蛍光体が挙げられる。
特に、RE3M5O12:Ce(ここで、REは、Y、Tb、Gd、Lu、及びSmからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わし、Mは、Al、Ga、及びScからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わす。)やMa 3Mb 2Mc 3O12:Ce(ここで、Maは2価の金属元素、Mbは3価の金属元素、Mcは4価の金属元素を表わす。)等で表わされるガーネット構造を有するガーネット系蛍光体、AE2MdO4:Eu(ここで、AEは、Ba、Sr、Ca、Mg、及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わし、Mdは、Si、及び/又はGeを表わす。)等で表わされるオルソシリケート系蛍光体、これらの系の蛍光体の構成元素の酸素の一部を窒素で置換した酸窒化物系蛍光体、AEAlSiN3:Ce(ここで、AEは、Ba、Sr、Ca、Mg及びZnからなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素を表わす。)等のCaAlSiN3構造を有する窒化物系蛍光体等のCeで付活した蛍光体が挙げられる。
Examples of such yellow phosphors include various oxide-based, nitride-based, oxynitride-based, sulfide-based, and oxysulfide-based phosphors.
In particular, RE 3 M 5 O 12 : Ce (where RE represents at least one element selected from the group consisting of Y, Tb, Gd, Lu, and Sm, and M represents Al, Ga, and Sc. And M a 3 M b 2 Mc 3 O 12 : Ce (where M a is a divalent metal element and M b is a trivalent metal element) , M c represents a tetravalent metal element.) Garnet-based phosphor having a garnet structure represented by AE 2 M d O 4 : Eu (where AE is Ba, Sr, Ca, Mg, and And at least one element selected from the group consisting of Zn, M d represents Si and / or Ge), etc., and oxygen of constituent elements of the phosphors of these systems Oxynitride phosphor, part of which is replaced with nitrogen, AEAlS Ce such as nitride phosphors having a CaAlSiN 3 structure such as iN 3 : Ce (wherein AE represents at least one element selected from the group consisting of Ba, Sr, Ca, Mg and Zn). And the phosphor activated in step (b).
また、その他、黄色蛍光体としては、CaGa2S4:Eu、(Ca,Sr)Ga2S4:Eu、(Ca,Sr)(Ga,Al)2S4:Eu等の硫化物系蛍光体、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu等のSiAlON構造を有する酸窒化物系蛍光体等のEuで付活した蛍光体を用いることも可能である。 Other examples of yellow phosphors include sulfide-based fluorescence such as CaGa 2 S 4 : Eu, (Ca, Sr) Ga 2 S 4 : Eu, (Ca, Sr) (Ga, Al) 2 S 4 : Eu. It is also possible to use a phosphor activated by Eu, such as an oxynitride phosphor having a SiAlON structure such as Ca x (Si, Al) 12 (O, N) 16 : Eu.
また、黄色蛍光体としては、例えば、brilliant sulfoflavine FF (Colour Index Number 56205)、basic yellow HG (Colour Index Number 46040)、eosine (Colour Index Number 45380)、rhodamine 6G (Colour Index Number 45160)等の蛍光染料等を用いることも可能である。 Examples of yellow phosphors include brilliant sulfoflavine FF (Color Index Number 56205), basic yellow HG (Color Index Number 46040), eosine (Color Index Number 45e 380a) Etc. can also be used.
(第2の蛍光体の組み合わせ)
上記第2の蛍光体としては、1種類の蛍光体のみを使用してもよく、2種以上の蛍光体を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、第1の蛍光体と第2の蛍光体との比率も、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。従って、第2の蛍光体の使用量、並びに、第2の蛍光体として用いる蛍光体の組み合わせ及びその比率等は、発光装置の用途等に応じて任意に設定すればよい。
(Combination of second phosphors)
As the second phosphor, only one kind of phosphor may be used, or two or more kinds of phosphors may be used in any combination and ratio. Further, the ratio between the first phosphor and the second phosphor is also arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Therefore, the amount of the second phosphor used, the combination of phosphors used as the second phosphor, and the ratio thereof may be arbitrarily set according to the use of the light emitting device.
本発明の発光装置において、以上説明した第2の蛍光体(橙色ないし赤色蛍光体、青色蛍光体等)の使用の有無及びその種類は、発光装置の用途に応じて適宜選択すればよい。例えば、本発明の発光装置を緑色発光の発光装置として構成する場合には、第1の蛍光体(緑色蛍光体)のみを使用すればよく、第2の蛍光体の使用は通常は不要である。 In the light emitting device of the present invention, the presence / absence and type of the second phosphor (orange to red phosphor, blue phosphor, etc.) described above may be appropriately selected according to the use of the light emitting device. For example, when the light emitting device of the present invention is configured as a green light emitting device, only the first phosphor (green phosphor) may be used, and the use of the second phosphor is usually unnecessary. .
一方、本発明の発光装置を白色発光の発光装置として構成する場合には、所望の白色光が得られるように、第1の発光体と、第1の蛍光体(緑色蛍光体)と、第2の蛍光体とを適切に組み合わせればよい。具体的に、本発明の発光装置を白色発光の発光装置として構成する場合における、第1の発光体と、第1の蛍光体と、第2の蛍光体との好ましい組み合わせの例としては、以下の(i)〜(iii)の組み合わせが挙げられる。 On the other hand, when the light emitting device of the present invention is configured as a white light emitting device, the first light emitter, the first phosphor (green phosphor), and the first phosphor so as to obtain desired white light. What is necessary is just to combine 2 fluorescent substance appropriately. Specifically, examples of preferable combinations of the first light emitter, the first phosphor, and the second phosphor in the case where the light emitting device of the present invention is configured as a white light emitting device include the following: (I) to (iii) are included.
(i)第1の発光体として青色発光体(青色LED等)を使用し、第1の蛍光体として緑色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として赤色蛍光体を使用する。この場合、赤色蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Euからなる群より選ばれ
る一種又は二種以上の赤色蛍光体が好ましい。
(I) A blue phosphor (such as a blue LED) is used as the first phosphor, a green phosphor (such as the phosphor of the present invention) is used as the first phosphor, and red fluorescence is used as the second phosphor. Use the body. In this case, the red phosphor is preferably one or more red phosphors selected from the group consisting of (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu.
(ii)第1の発光体として近紫外発光体(近紫外LED等)を使用し、第1の蛍光体として緑色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として青色蛍光体及び赤色蛍光体を併用する。この場合、青色蛍光体としては、(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu及び(Mg,Ca,Sr,Ba)5(PO4)3(Cl,F):Euからなる群より選ばれる一種又は二種以上の青色蛍光体が好ましい。また、赤色蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu及びLa2O2S:Euからなる群より選ばれる一種又は二種以上の赤色蛍光体が好ましい。中でも、近紫外LEDと、本発明の蛍光体と、青色蛍光体としてBaMgAl10O17:Euと、赤色蛍光体として(Sr,Ca)AlSiN3:Euとを組み合わせて用いることが好ましい。 (Ii) A near ultraviolet light emitter (near ultraviolet LED or the like) is used as the first light emitter, a green phosphor (such as the phosphor of the present invention) is used as the first phosphor, and the second phosphor is used as the second phosphor. A blue phosphor and a red phosphor are used in combination. In this case, the blue phosphor is selected from the group consisting of (Ba, Sr, Ca) MgAl 10 O 17 : Eu and (Mg, Ca, Sr, Ba) 5 (PO 4 ) 3 (Cl, F): Eu. One or more blue phosphors are preferred. The red phosphor is preferably one or two or more red phosphors selected from the group consisting of (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu and La 2 O 2 S: Eu. Among them, it is preferable to use a near ultraviolet LED, the phosphor of the present invention, BaMgAl 10 O 17 : Eu as a blue phosphor, and (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu as a red phosphor.
(iii)第1の発光体として青色発光体(青色LED等)を使用し、第1の蛍光体として緑色蛍光体(本発明の蛍光体等)を使用し、第2の蛍光体として橙色蛍光体を使用する。この場合、橙色蛍光体としては発光ピーク波長が580nm以上620nm以下のものが好ましく、中でも(Sr,Ba)3SiO5:Euが好ましい。 (Iii) A blue phosphor (such as a blue LED) is used as the first phosphor, a green phosphor (such as the phosphor of the present invention) is used as the first phosphor, and orange fluorescence is used as the second phosphor. Use the body. In this case, the orange phosphor preferably has an emission peak wavelength of 580 nm or more and 620 nm or less, and (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu is particularly preferable.
また、本発明の蛍光体は、他の蛍光体と混合(ここで、混合とは、必ずしも蛍光体同士が混ざり合っている必要はなく、異種の蛍光体が組み合わされていることを意味する。)して用いることができる。特に、上記に記載の組み合わせで蛍光体を混合すると、好ましい蛍光体混合物が得られる。なお、混合する蛍光体の種類やその割合に特に制限はない。 In addition, the phosphor of the present invention is mixed with other phosphors (here, mixing does not necessarily mean that the phosphors need to be mixed with each other, but means that different types of phosphors are combined). ) Can be used. In particular, when phosphors are mixed in the combination described above, a preferable phosphor mixture is obtained. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the kind and the ratio of the fluorescent substance to mix.
また、上述した各種の蛍光体を製造する際に、蛍光体を構成する一種又は二種以上の元素(例えば、アルカリ土類金属元素)を含有するイミド化合物及び/又はアミド化合物を原料として用いることもできる。 Moreover, when manufacturing the various phosphors described above, an imide compound and / or an amide compound containing one or more elements (for example, alkaline earth metal elements) constituting the phosphor are used as raw materials. You can also.
(封止材料)
本発明の発光装置において、上記第1及び/又は第2の蛍光体は、通常、封止材料である液体媒体に分散させて用いられる。
該液体媒体としては、前述の[2.蛍光体含有組成物]の項で記載したのと同様のものが挙げられる。
(Sealing material)
In the light emitting device of the present invention, the first and / or second phosphors are usually used by being dispersed in a liquid medium that is a sealing material.
Examples of the liquid medium include [2. Examples thereof are the same as those described in the section “Fluorescent substance-containing composition”.
また、該液体媒体は、封止部材の屈折率を調整するために、高い屈折率を有する金属酸化物となり得る金属元素を含有させることができる。高い屈折率を有する金属酸化物を与える金属元素の例としては、Si、Al、Zr、Ti、Y、Nb、B等が挙げられる。これらの金属元素1種のみで使用されてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で併用されてもよい。 The liquid medium can contain a metal element that can be a metal oxide having a high refractive index in order to adjust the refractive index of the sealing member. Examples of metal elements that give a metal oxide having a high refractive index include Si, Al, Zr, Ti, Y, Nb, and B. Only 1 type of these metal elements may be used, and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.
このような金属元素の存在形態は、封止部材の透明度を損なわなければ特に限定されず、例えば、メタロキサン結合として均一なガラス層を形成していても、封止部材中に粒子状で存在していてもよい。粒子状で存在している場合、その粒子内部の構造はアモルファス状であっても結晶構造であってもよいが、高屈折率を与えるためには結晶構造であることが好ましい。また、その粒子径は、封止部材の透明度を損なわないために、通常は、半導体発光素子の発光波長以下、好ましくは100nm以下、更に好ましくは50nm以下、特に好ましくは30nm以下である。例えばシリコーン系材料に、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化ニオブ等の粒子を混合することにより、上記の金属元素を封止部材中に粒子状で存在させることができる。
また、上記液体媒体としては、更に、拡散剤、フィラー、粘度調整剤、紫外線吸収剤等公知の添加剤を含有していてもよい。
The presence form of such a metal element is not particularly limited as long as the transparency of the sealing member is not impaired. For example, even if a uniform glass layer is formed as a metalloxane bond, the metal element is present in a particulate form in the sealing member. It may be. When present in the form of particles, the structure inside the particles may be either amorphous or crystalline, but is preferably a crystalline structure in order to provide a high refractive index. Further, the particle diameter is usually not more than the emission wavelength of the semiconductor light emitting device, preferably not more than 100 nm, more preferably not more than 50 nm, particularly preferably not more than 30 nm so as not to impair the transparency of the sealing member. For example, by mixing particles of silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide, yttrium oxide, niobium oxide, etc. with a silicone-based material, the metal element can be present in the sealing member in the form of particles. .
The liquid medium may further contain known additives such as a diffusing agent, a filler, a viscosity modifier, and an ultraviolet absorber.
[3−2.発光装置の構成(その他)]
本発明の発光装置は、上述の第1の発光体及び第2の発光体を備えていれば、そのほかの構成は特に制限されないが、通常は、適当なフレーム上に上述の第1の発光体及び第2の発光体を配置してなる。この際、第1の発光体の発光によって第2の発光体が励起されて(即ち、第1及び第2の蛍光体が励起されて)発光を生じ、且つ、この第1の発光体の発光及び/又は第2の発光体の発光が、外部に取り出されるように配置されることになる。この場合、第1の蛍光体と第2の蛍光体とは必ずしも同一の層中に混合されなくてもよく、例えば、第1の蛍光体を含有する層の上に第2の蛍光体を含有する層が積層する等、蛍光体の発色毎に別々の層に蛍光体を含有するようにしてもよい。
[3-2. Configuration of light emitting device (others)]
The light-emitting device of the present invention is not particularly limited as long as it includes the first light-emitting body and the second light-emitting body described above. Usually, the first light-emitting body is formed on an appropriate frame. And a second light emitter. At this time, the second light emitter is excited by the light emission of the first light emitter (that is, the first and second phosphors are excited) to emit light, and the first light emitter emits light. And / or it arrange | positions so that light emission of a 2nd light-emitting body may be taken out outside. In this case, the first phosphor and the second phosphor are not necessarily mixed in the same layer. For example, the second phosphor is contained on the layer containing the first phosphor. For example, the phosphor may be contained in a separate layer for each color development of the phosphor, such as by laminating layers.
また、本発明の発光装置では、上述の励起光源(第1の発光体)、蛍光体(第2の発光体)及びフレーム以外の部材を用いてもよい。その例としては、前述の封止材料が挙げられる。該封止材料は、発光装置において、蛍光体(第2の発光体)を分散させる目的以外にも、励起光源(第1の発光体)、蛍光体(第2の発光体)及びフレーム間を接着する目的で用いたりすることができる。 In the light emitting device of the present invention, members other than the above-described excitation light source (first light emitter), phosphor (second light emitter), and frame may be used. Examples thereof include the aforementioned sealing materials. In addition to the purpose of dispersing the phosphor (second light emitter) in the light emitting device, the sealing material is provided between the excitation light source (first light emitter), the phosphor (second light emitter), and the frame. It can be used for the purpose of bonding.
[3−3.発光装置の実施形態]
以下、本発明の発光装置について、具体的な実施の形態を挙げて、より詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。
[3-3. Embodiment of Light Emitting Device]
Hereinafter, the light-emitting device of the present invention will be described in more detail with reference to specific embodiments. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and does not depart from the gist of the present invention. It can be implemented with arbitrary modifications.
本発明の発光装置の一例における、励起光源となる第1の発光体と、蛍光体を有する蛍光体含有部として構成された第2の発光体との位置関係を示す模式的斜視図を図1に示す。図1中の符号1は蛍光体含有部(第2の発光体)、符号2は励起光源(第1の発光体)としての面発光型GaN系LD、符号3は基板を表す。相互に接触した状態をつくるために、LD(2)と蛍光体含有部(第2の発光体)(1)とそれぞれ別個に作製し、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よいし、LD(2)の発光面上に蛍光体含有部(第2の発光体)を製膜(成型)させてもよい。これらの結果、LD(2)と蛍光体含有部(第2の発光体)(1)とを接触した状態とすることができる。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a positional relationship between a first light emitter serving as an excitation light source and a second light emitter configured as a phosphor containing portion having a phosphor in an example of the light emitting device of the present invention. Shown in In FIG. 1,
このような装置構成をとった場合には、励起光源(第1の発光体)からの光が蛍光体含有部(第2の発光体)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、装置全体の発光効率を良くすることができる。 When such an apparatus configuration is employed, the light loss is such that light from the excitation light source (first light emitter) is reflected by the film surface of the phosphor-containing portion (second light emitter) and oozes out. Therefore, the light emission efficiency of the entire device can be improved.
図2(a)は、一般的に砲弾型と言われる形態の発光装置の代表例であり、励起光源(第1の発光体)と蛍光体含有部(第2の発光体)とを有する発光装置の一実施例を示す模式的断面図である。該発光装置(4)において、符号5はマウントリード、符号6はインナーリード、符号7は励起光源(第1の発光体)、符号8は蛍光体含有樹脂部、符号9は導電性ワイヤ、符号10はモールド部材をそれぞれ指す。
FIG. 2A is a typical example of a light emitting device of a form generally referred to as a shell type, and has a light emission having an excitation light source (first light emitter) and a phosphor-containing portion (second light emitter). It is typical sectional drawing which shows one Example of an apparatus. In the light emitting device (4),
また、図2(b)は、表面実装型と言われる形態の発光装置の代表例であり、励起光源(第1の発光体)と蛍光体含有部(第2の発光体)とを有する発光装置の一実施例を示す模式的断面図である。図中、符号22は励起光源(第1の発光体)、符号23は蛍光体含有部(第2の発光体)としての蛍光体含有樹脂部、符号24はフレーム、符号25は導電性ワイヤ、符号26及び符号27は電極をそれぞれ指す。
FIG. 2B is a representative example of a light-emitting device in a form called a surface-mount type, and light emission having an excitation light source (first light emitter) and a phosphor-containing portion (second light emitter). It is typical sectional drawing which shows one Example of an apparatus. In the figure, reference numeral 22 is an excitation light source (first light emitter),
[3−4.発光装置の用途]
本発明の発光装置の用途は特に制限されず、通常の発光装置が用いられる各種の分野に使用することが可能であるが、色再現範囲が広く、且つ、演色性も高いことから、中でも照明装置や画像表示装置の光源として、とりわけ好適に用いられる。
[3-4. Application of light emitting device]
The application of the light-emitting device of the present invention is not particularly limited and can be used in various fields where ordinary light-emitting devices are used. However, since the color reproduction range is wide and the color rendering property is high, illumination is particularly important. It is particularly preferably used as a light source for a device or an image display device.
[3−4−1.照明装置]
本発明の発光装置を照明装置に適用する場合には、前述のような発光装置を公知の照明装置に適宜組み込んで用いればよい。例えば、図3に示されるような、前述の発光装置(4)を組み込んだ面発光照明装置(11)を挙げることができる。
[3-4-1. Lighting device]
When the light-emitting device of the present invention is applied to a lighting device, the above-described light-emitting device may be appropriately incorporated into a known lighting device. For example, a surface-emitting illumination device (11) incorporating the above-described light-emitting device (4) as shown in FIG. 3 can be mentioned.
図3は、本発明の照明装置の一実施形態を模式的に示す断面図である。この図3に示すように、該面発光照明装置は、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(12)の底面に、多数の発光装置(13)(前述の発光装置(4)に相当)を、その外側に発光装置(13)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(12)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(14)を発光の均一化のために固定してなる。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of the illumination device of the present invention. As shown in FIG. 3, the surface-emitting illumination device has a number of light-emitting devices (13) (described above) on the bottom surface of a rectangular holding case (12) whose inner surface is light-opaque such as a white smooth surface. The light emitting device (4) corresponds to the lid portion of the holding case (12) by arranging a power source and a circuit (not shown) for driving the light emitting device (13) on the outside thereof. A diffuser plate (14) such as a milky white acrylic plate is fixed at a location for uniform light emission.
そして、面発光照明装置(11)を駆動して、発光装置(13)の励起光源(第1の発光体)に電圧を印加することにより光を発光させ、その発光の一部を、蛍光体含有部(第2の発光体)としての蛍光体含有樹脂部における前記蛍光体が吸収し、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(14)を透過して、図面上方に出射され、保持ケース(12)の拡散板(14)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 (11) is driven to apply light to the excitation light source (first light emitter) of the light emitting device (13) to emit light, and part of the light emission is converted into the phosphor. The phosphor in the phosphor-containing resin part as the containing part (second light emitter) absorbs and emits visible light, while having high color rendering due to color mixing with blue light or the like that is not absorbed by the phosphor. Luminescence is obtained, and this light is transmitted through the diffusion plate (14) and emitted upward in the drawing, so that illumination light with uniform brightness can be obtained within the surface of the diffusion plate (14) of the holding case (12). Become.
[3−4−2.画像表示装置]
本発明の発光装置を画像表示装置に適用する場合には、その画像表示装置の具体的構成に制限は無いが、例えば、図4及び図5に示すようなものが代表例として例示される。
[3-4-2. Image display device]
When the light-emitting device of the present invention is applied to an image display device, the specific configuration of the image display device is not limited. For example, those shown in FIGS. 4 and 5 are exemplified as representative examples.
図4は、本発明の画像表示装置の一実施形態について説明するもので、画像表示装置の要部を模式的に示す分解断面図である。なお、図4に示す表示装置においては、観察者は図中右側から表示装置が表示する画像を見るようになっているものとする。 FIG. 4 is an exploded cross-sectional view schematically illustrating a main part of the image display device according to an embodiment of the image display device of the present invention. In the display device shown in FIG. 4, it is assumed that the observer sees an image displayed on the display device from the right side in the figure.
本実施形態の表示装置(15)は、励起光を発する光源(16)と、該光源(16)から発せられた光を吸収して可視光を発する蛍光体を含有する蛍光体部(17R),(17G),(17B)とを備える。また、表示装置(15)は、フレーム(18)、偏光子(19)、光シャッター(20)、検光子(21)を備えている。
以下、各部材について説明を行なう。
The display device (15) of the present embodiment includes a light source (16) that emits excitation light and a phosphor part (17R) that contains a phosphor that absorbs light emitted from the light source (16) and emits visible light. , (17G), (17B). The display device (15) includes a frame (18), a polarizer (19), an optical shutter (20), and an analyzer (21).
Hereinafter, each member will be described.
[フレーム]
フレーム(18)は、表示装置(15)を構成する光源(16)等の部材を保持する基部であり、その形状は任意である。
また、フレーム(18)の材質も任意であり、例えば、金属、合金、ガラス、カーボン等の無機材料、合成樹脂等の有機材料など、用途に応じて適当なものを用いることができる。
[flame]
The frame (18) is a base for holding members such as the light source (16) constituting the display device (15), and its shape is arbitrary.
The material of the frame (18) is also arbitrary, and for example, an appropriate material such as an inorganic material such as a metal, an alloy, glass or carbon, or an organic material such as a synthetic resin can be used.
但し、光源(16)から発せられた光を有効に活用し、表示装置(15)の発光効率を改善する観点からは、光源(16)から発せられた光が当たるフレーム(18)の面は、当たった光の反射率を高められていることが好ましい。従って、少なくとも光が当たる面は、反射率が高い素材により形成されていることが好ましい。具体例としては、ガラス繊維、アルミナ粉、チタニア粉等の高い反射率を有する物質を含んだ素材(射出整形用樹脂など)でフレーム(18)の全体又はフレーム(18)の表面を形成することが挙げられる。 However, from the viewpoint of effectively utilizing the light emitted from the light source (16) and improving the light emission efficiency of the display device (15), the surface of the frame (18) to which the light emitted from the light source (16) is applied is It is preferable that the reflectance of the hit light is increased. Therefore, it is preferable that at least the surface that is exposed to light is formed of a material having high reflectance. As a specific example, the entire frame (18) or the surface of the frame (18) is formed of a material (such as injection molding resin) containing a material having a high reflectance such as glass fiber, alumina powder, titania powder or the like. Is mentioned.
また、フレーム(18)の表面の反射率を高める具体的な方法は任意であり、上記のようにフレーム(18)自体の材料を選択するほか、例えば、銀、白金、アルミニウム等の高反射率を有する金属や合金でメッキ、或いは蒸着処理することにより、光の反射率を高めることもできる。 The specific method for increasing the reflectivity of the surface of the frame (18) is arbitrary. In addition to selecting the material of the frame (18) itself as described above, for example, a high reflectivity of silver, platinum, aluminum, etc. The light reflectance can also be increased by plating or vapor deposition with a metal or alloy containing
なお、反射率を高める部分は、フレーム(18)の全体であっても一部であってもよいが、通常は、光源(16)から発せられる光が当たる部分の全表面の反射率が高められていることが望ましい。 The part that increases the reflectivity may be the whole or a part of the frame (18), but usually the reflectivity of the entire surface of the part that is irradiated with the light emitted from the light source (16) is increased. It is desirable that
更に、通常はフレーム(18)には光源(16)に対して電力を供給するための電極や端子等が設けられる。この際、電極や端子と光源(16)とを接続する手段は任意であり、例えば、光源(16)と電極や端子とをワイヤボンディングにより結線して電力供給することができる。用いるワイヤに制限はなく、素材や寸法などは任意である。例えば、ワイヤの素材としては金、アルミニウム等の金属を用いることができ、また、その太さは通常20μm〜40μmとすることができるが、ワイヤはこれに限定されるものではない。 Furthermore, the frame (18) is usually provided with electrodes and terminals for supplying power to the light source (16). At this time, means for connecting the electrode or terminal and the light source (16) is arbitrary, and for example, the light source (16) and the electrode or terminal can be connected by wire bonding to supply power. There is no restriction | limiting in the wire to be used, A raw material, a dimension, etc. are arbitrary. For example, a metal such as gold or aluminum can be used as the material of the wire, and the thickness can be usually 20 μm to 40 μm, but the wire is not limited to this.
また、光源(16)に電力を供給する他の方法の例としては、バンプを用いたフリップチップ実装により光源(16)に電力を供給する方法が挙げられる。 Another example of a method for supplying power to the light source (16) is a method for supplying power to the light source (16) by flip chip mounting using bumps.
更に、光源(16)に電力を供給する場合には、ハンダを用いるようにしてもよい。ハンダは優れた放熱性を発揮するため、放熱性が重要となる大電流タイプのLEDやLDなどを光源(16)における励起光源(第1の発光体)として用いた場合に、表示装置(15)の放熱性を向上させることができるためである。ハンダの種類は任意であるが、例えば、AuSn、AgSn等を用いることができる。 Further, when power is supplied to the light source (16), solder may be used. Since the solder exhibits excellent heat dissipation, a display device (15) is used when a high-current type LED or LD in which heat dissipation is important is used as an excitation light source (first light emitter) in the light source (16). This is because it is possible to improve the heat dissipation property. The type of solder is arbitrary, but, for example, AuSn, AgSn, or the like can be used.
また、電極や端子に接続して電力の供給経路に用いる他、ハンダは、単にフレーム(18)に光源(16)を設置するために用いるようにしてもよい。 In addition to connecting to electrodes and terminals and using the power supply path, the solder may be used simply to install the light source (16) on the frame (18).
更に、ハンダ以外の手段によって光源(16)をフレーム(18)に取り付ける場合には、例えば、エポキシ樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂等の接着剤を用いてもよい。この場合、接着剤に銀粒子、炭素粒子等の導電性フィラーを混合させてペースト状にしたものを用いることにより、ハンダを用いる場合のように、接着剤を通電して光源(16)に電力供給できるようにすることも可能である。更に、これらの導電性フィラーを混合させると、放熱性も向上するため、好ましい。 Furthermore, when attaching the light source (16) to the frame (18) by means other than solder, for example, an adhesive such as epoxy resin, imide resin, or acrylic resin may be used. In this case, by using a paste in which conductive fillers such as silver particles and carbon particles are mixed into the adhesive, the adhesive is energized and power is supplied to the light source (16) as in the case of using solder. It is also possible to be able to supply. Furthermore, it is preferable to mix these conductive fillers because heat dissipation is improved.
本実施形態においては、表面の反射率を高めた平板状のフレーム(18)を用い、その表面には、光源(16)に電力を供給するための端子(図示省略)が設けられているものとする。また、その端子には、電源(図示省略)から電力が供給されるようになっているものとする。 In the present embodiment, a flat frame (18) having a high surface reflectance is used, and a terminal (not shown) for supplying power to the light source (16) is provided on the surface. And In addition, it is assumed that power is supplied to the terminal from a power source (not shown).
[光源]
光源(16)は前述のような本発明の発光装置において励起光を発する第1の発光体に位置づけられるものである。該光源(16)から発せられる光は、蛍光体部(17R),(17G),(17B)に含有される蛍光体を励起する励起光となる。更に、光源(16)が発する光自体を表示装置(15)の観察者が見ることができるようにすることも可能であり、その場合、光源(16)から発せられた光は画素が発する光自体ともなる。
[light source]
The light source (16) is positioned as the first light emitter that emits excitation light in the light emitting device of the present invention as described above. The light emitted from the light source (16) becomes excitation light that excites the phosphors contained in the phosphor parts (17R), (17G), and (17B). Furthermore, it is possible to allow the observer of the display device (15) to see the light itself emitted from the light source (16). In this case, the light emitted from the light source (16) is the light emitted from the pixels. It becomes itself.
光源(16)が発する光の波長は、蛍光体部(17R),(17G),(17B)内の蛍光体を励起することが可能であれば、紫外領域又は可視領域にある光を任意に用いることができる。該光源から発せられる光の波長の望ましい範囲を挙げると、主発光ピーク波長が、通常350nm以上、好ましくは380nm以上、より好ましくは390nm以上、また、通常500nm以下、好ましくは480nm以下、より好ましくは470nm以下である。この範囲の下限を下回ると、光シャッター(20)として液晶光シャッターを用いた場合に光源(16)が発する光により液晶物質自体が破壊される可能性があるからである。一方、上記の範囲の上限を超えると、蛍光体の発光効率が低くなり画素の輝度の低下が起こったり色再現範囲が狭くなったりする可能性があるため、好ましくない。 The wavelength of light emitted from the light source (16) can be any light in the ultraviolet region or visible region as long as the phosphors in the phosphor portions (17R), (17G), and (17B) can be excited. Can be used. When a desirable range of the wavelength of light emitted from the light source is given, the main emission peak wavelength is usually 350 nm or more, preferably 380 nm or more, more preferably 390 nm or more, and usually 500 nm or less, preferably 480 nm or less, more preferably 470 nm or less. If the lower limit of this range is exceeded, the liquid crystal substance itself may be destroyed by light emitted from the light source (16) when a liquid crystal light shutter is used as the light shutter (20). On the other hand, if the upper limit of the above range is exceeded, the luminous efficiency of the phosphor is lowered, and the luminance of the pixel may be lowered or the color reproduction range may be narrowed.
なお、光源(16)が発する励起光の波長が可視領域にある場合には、光源(16)が発する光をそのまま画像の表示に用いるようにしてもよい。この場合に、光源(16)が発する光の光量を光シャッター(20)が調節することで、その光源(16)が発する光を用いた画素の輝度が調整されることになる。例えば、光源(16)が波長450nm〜470nmの青色光を発する場合、その青色光をそのまま表示装置(15)の画素が発する光として用いることができる。但し、この場合には蛍光体を用いて波長変換を行なうことは不要となるため、当該青色の画素に対応した蛍光体部はなくても構わない。 When the wavelength of the excitation light emitted from the light source (16) is in the visible region, the light emitted from the light source (16) may be used as it is for displaying an image. In this case, the light shutter (20) adjusts the amount of light emitted from the light source (16), whereby the luminance of the pixel using the light emitted from the light source (16) is adjusted. For example, when the light source (16) emits blue light having a wavelength of 450 nm to 470 nm, the blue light can be used as light emitted from the pixels of the display device (15) as it is. However, in this case, since it is not necessary to perform wavelength conversion using a phosphor, there is no need for a phosphor portion corresponding to the blue pixel.
光源の例としては、LED、蛍光ランプ、端面発光型又は面発光型のLD、エレクトロルミネセンス素子などが挙げられる。中でも通常は、LEDや蛍光ランプが好ましい。更に、蛍光ランプは、従来使用されている冷陰極管、熱陰極管を使用することができるが、白色光を使用すると青、緑、赤色の発光領域に他の色が混入してくるため、フィルター等を使用して白色光の中の近紫外領域のみを取り出すことが望ましい。中でも特に好ましくは、近紫外蛍光体のみを塗布した蛍光ランプを使用すれば消費電力低減に効果的である。 Examples of the light source include an LED, a fluorescent lamp, an edge-emitting or surface-emitting LD, and an electroluminescence element. Of these, LEDs and fluorescent lamps are usually preferred. Furthermore, fluorescent lamps can use cold cathode tubes and hot cathode tubes that have been used in the past, but when white light is used, other colors are mixed into the blue, green, and red light emitting areas. It is desirable to extract only the near-ultraviolet region in white light using a filter or the like. In particular, it is particularly preferable to use a fluorescent lamp coated only with a near-ultraviolet phosphor to reduce power consumption.
蛍光ランプに用いる蛍光体としては、例えば、SrMgP2O7:Eu(発光波長394nm)、Sr3(PO4)2:Eu(発光波長408nm)、(Sr,Ba)Al2Si2O8:Eu(発光波長400nm)、Y2Si2O7:Ce(発光波長385nm)、ZnGa2O4:Li,Ti(発光波長380nm)、YTaO4:Nb(発光波長400nm)、CaWO4(発光波長410nm)、BaFX:Eu(Xはハロゲン,発光波長380nm)、(Sr,Ca)O・2B2O3:Eu(発光波長380〜450nm)、SrAl12O14:Eu(発光波長400nm)、およびY2SiO5:Ce(発光波長400nm)などが挙げられる。なお、これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Examples of the phosphor used in the fluorescent lamp include SrMgP 2 O 7 : Eu (emission wavelength 394 nm), Sr 3 (PO 4 ) 2 : Eu (emission wavelength 408 nm), (Sr, Ba) Al 2 Si 2 O 8 : Eu (emission wavelength 400 nm), Y 2 Si 2 O 7 : Ce (emission wavelength 385 nm), ZnGa 2 O 4 : Li, Ti (emission wavelength 380 nm), YTaO 4 : Nb (emission wavelength 400 nm), CaWO 4 (emission wavelength) 410 nm), BaFX: Eu (X is halogen, emission wavelength 380 nm), (Sr, Ca) O.2B 2 O 3 : Eu (emission wavelength 380 to 450 nm), SrAl 12 O 14 : Eu (emission wavelength 400 nm), and Y 2 SiO 5 : Ce (emission wavelength 400 nm) and the like. In addition, these may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
一方、LEDとしては、最近は高輝度の近紫外発光無機半導体LEDも入手できることから、これらの光源を使用したバックライトの使用も可能である。特に近紫外発光無機半導体LEDは、選択的に本発明に好ましい波長領域での光を放出できることから好適に用いることができる。例えば、InGaNを発光層とする公知の単一又は多重量子井戸構造の青色LEDや、AlInGaN、GaN又はAlGaNを発光層とする公知の単一又は多重量子井戸構造の近紫外LEDが好ましい。 On the other hand, as LEDs, high-intensity near-ultraviolet inorganic semiconductor LEDs can be obtained recently, and therefore backlights using these light sources can be used. In particular, near-ultraviolet emitting inorganic semiconductor LEDs can be suitably used because they can selectively emit light in a wavelength region preferable for the present invention. For example, a known single or multiple quantum well structure blue LED using InGaN as the light emitting layer, or a known single or multiple quantum well structure near ultraviolet LED using AlInGaN, GaN or AlGaN as the light emitting layer is preferable.
更に、光源(16)から発せられた光は、直接に蛍光体部(17R),(17G),(17B)に入射させるほか、導光板や光拡散板を用いて面状発光へ変換して蛍光体部(17R),(17G),(17B)に入射させるようにしてもよく、また、反射板を設置して一度反射させてから蛍光体部(17R),(17G),(17B)に入射させるようにしてもよい。なお、フレーム(18)として高い反射率を有するものを用いたように、光源(16)の背面(光シャッター(20)とは逆側)に反射板を設けるようにすれば、光源(16)から発せられる光の利用効率を高めることができる。 Further, the light emitted from the light source (16) is directly incident on the phosphor portions (17R), (17G), and (17B), and is converted into planar light emission using a light guide plate or a light diffusion plate. The phosphor portions (17R), (17G), and (17B) may be incident on the phosphor portions (17R), (17G), and (17B). You may make it inject into. If a reflector is provided on the back surface of the light source (16) (the opposite side to the optical shutter (20)), as in the case of using a frame (18) having a high reflectance, the light source (16). The utilization efficiency of light emitted from can be increased.
光源(16)から発せられた光を面状発光へ変換する変換機構は任意であるが、例えば、石英板、ガラス板、アクリル板などの導光板と、Alシート、各種金属蒸着膜など反射機構と、TiO2系化合物を用いたパターン、光拡散シート、光拡散プリズムなどの光拡散機構とが、単独、好ましくは複数組み合わせられたものを用いることができる。特に、導光板、反射板、拡散板などを用いて光源(16)を面発光体化して光を面状光に変換する変換機構は、本実施形態において好適に用いられる。また、例えば、液晶表示装置用途などで使用されている変換機構も好適に使用することができる。 The conversion mechanism for converting the light emitted from the light source (16) into planar light emission is arbitrary. For example, a light guide plate such as a quartz plate, a glass plate, or an acrylic plate, and a reflection mechanism such as an Al sheet or various metal deposition films. And a pattern using a TiO 2 -based compound, a light diffusion mechanism such as a light diffusion sheet, a light diffusion prism and the like, and preferably a combination of a plurality of them. In particular, a conversion mechanism that converts the light into planar light by converting the light source (16) into a surface light emitter using a light guide plate, a reflection plate, a diffusion plate, or the like is preferably used in this embodiment. Further, for example, a conversion mechanism used for a liquid crystal display device or the like can also be suitably used.
更に、光源(16)をフレーム(18)に設置する際、その設置手段に制限は無く、公知の任意の手段を用いることができる。従って、上述したように、例えば、光源(16)をハンダ等を用いてフレーム(18)に設置することができる。 Furthermore, when installing the light source (16) on the frame (18), there is no limitation on the installation means, and any known means can be used. Therefore, as described above, for example, the light source (16) can be installed on the frame (18) using solder or the like.
本実施形態では、光源(16)として面状発光する面発光体を用いている。また、光源(16)への電力供給は、相互接続回路やワイヤ等を用いて、フレーム(18)上の端子と光源(16)の電極とを電気的に接続することにより行なわれているものとする。 In the present embodiment, a surface light emitter emitting planar light is used as the light source (16). In addition, power is supplied to the light source (16) by electrically connecting the terminals on the frame (18) and the electrodes of the light source (16) using an interconnection circuit, wires, or the like. And
[偏光子]
光源(16)の後方(図中左側)、詳しくは光源(16)と光シャッター(20)との間には、偏光子(19)を設けることが好ましい。偏光子(19)は、光源(16)から発せられた光のうち所定方向の光のみを選択するために設けられるものである。本実施形態においても、偏光子(19)を光源(16)と光シャッター(20)との間に設置しているものとする。
[Polarizer]
A polarizer (19) is preferably provided behind the light source (16) (left side in the figure), specifically between the light source (16) and the optical shutter (20). The polarizer (19) is provided to select only light in a predetermined direction from the light emitted from the light source (16). Also in this embodiment, it is assumed that the polarizer (19) is installed between the light source (16) and the optical shutter (20).
[光シャッター]
本実施形態において、光シャッター(20)は、照射された光を、光量を調節して透過させるものである。詳しくは、背面に照射された光を、表示する画像に対応して、画素毎に、光量を調節して前方に透過させる部材である。本実施形態の場合、光シャッター(20)は、光源(16)から蛍光体部(17R),(17G),(17B)へ発せられる光の光量を、各画素毎に調節して前方に透過させるようになっている。なお、光源(16)が発した光をそのまま画素の光として用いる場合にも、光源(16)が発した光の光量を調節して前方に透過させるように構成する。
[Optical shutter]
In the present embodiment, the optical shutter (20) transmits irradiated light by adjusting the amount of light. Specifically, this is a member that adjusts the amount of light for each pixel and transmits the light irradiated on the back surface to the front corresponding to the image to be displayed. In the case of this embodiment, the optical shutter (20) adjusts the amount of light emitted from the light source (16) to the phosphor parts (17R), (17G), and (17B) and transmits the light forward. It is supposed to let you. Even when the light emitted from the light source (16) is used as it is as the pixel light, the light quantity emitted from the light source (16) is adjusted so as to be transmitted forward.
詳しく説明すると、表示装置(15)をマルチカラーもしくはフルカラーディスプレイとして構成する場合は、上記の蛍光体を2種類以上、独立に光波長変換機構として定められた領域(即ち、蛍光体部(17R),(17G),(17B))に配置する。本実施形態においては、これらの蛍光体部(17R),(17G),(17B)に照射する励起光の光量をそれぞれ光シャッター(20)により調節して蛍光体部(17R),(17G),(17B)が発する光の光量を調節し、表示装置(15)に所望の画像を多色発光にて表示させることができるようになっている。 More specifically, when the display device (15) is configured as a multi-color or full-color display, two or more types of the above-described phosphors are independently defined as light wavelength conversion mechanisms (that is, the phosphor portion (17R)). , (17G), (17B)). In the present embodiment, the phosphor portions (17R), (17G) are adjusted by adjusting the amount of excitation light irradiated to these phosphor portions (17R), (17G), (17B) by the optical shutter (20), respectively. , (17B) is adjusted so that a desired image can be displayed on the display device (15) with multicolor light emission.
また、光シャッター(20)の種類によっては、特定の波長領域の光についてのみ、光量の調節が可能なものがある。従って、光シャッター(20)としては、光源(16)が発する光の波長領域において、光の光量を調節して光のスイッチングが可能なものを用いるようにする。なお、表示装置(15)の構成によっては、光源(16)からの光ではなく蛍光体部(17R),(17G),(17B)から発せられる光を光シャッター(20)に光量調節させることもあるが、その場合には、蛍光体部(17R),(17G),(17B)から発せられる光波長領域において、光の光量を調節して光のスイッチングが可能なものを用いるようにする。通常、光源(16)が発する光や蛍光体部(17R),(17G),(17B)が発する光の中心波長は、通常350nm以上、また、通常780nm以下、好ましくは420nm以下であるので、光シャッター(20)は、この波長域の光の光量を調節できるものが望ましい。 Further, depending on the type of the optical shutter (20), there is one in which the amount of light can be adjusted only for light in a specific wavelength region. Therefore, as the optical shutter (20), an optical shutter capable of switching light by adjusting the amount of light in the wavelength region of light emitted from the light source (16) is used. Depending on the configuration of the display device (15), not the light from the light source (16) but the light emitted from the phosphor parts (17R), (17G), (17B) may be adjusted to the light shutter (20). However, in that case, in the light wavelength region emitted from the phosphor portions (17R), (17G), and (17B), a light that can be switched by adjusting the light amount is used. . Usually, the center wavelength of the light emitted from the light source (16) and the light emitted from the phosphor portions (17R), (17G), (17B) is usually 350 nm or more, and usually 780 nm or less, preferably 420 nm or less. The optical shutter (20) is preferably capable of adjusting the amount of light in this wavelength range.
また、光シャッター(20)の機構は、通常、複数の画素(ピクセル)の集合体からなる。但し、画面サイズ、表示方式、用途などにより、画素の数量及びサイズ並びに配列方式は変化し、特に一定の値に制限されるものではない。従って、光シャッター(20)の画素の寸法に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。 Further, the mechanism of the optical shutter (20) is usually composed of an aggregate of a plurality of pixels (pixels). However, the number and size of pixels and the arrangement method vary depending on the screen size, display method, application, and the like, and are not particularly limited to constant values. Accordingly, there is no limitation on the size of the pixel of the optical shutter (20), and it is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired.
例えば、通常のディスプレイ用途では、一画素のサイズは500μm角以下が好ましい。更に、好適な画素サイズとして、現在実用化されている液晶ディスプレイの値として、画素数が640×3×480、単色一画素サイズが100μm×300μm程度とすることがより好ましい。 For example, in a normal display application, the size of one pixel is preferably 500 μm square or less. Furthermore, as a suitable pixel size, it is more preferable that the number of pixels is about 640 × 3 × 480 and the single pixel size is about 100 μm × 300 μm as a value of a liquid crystal display currently in practical use.
更に、光シャッター(20)自体の数量や寸法にも制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。例えば、光シャッター(20)の厚さは、通常5cm以下のものが有用であり、薄型化及び軽量化を考慮すれば1cm以下であることが好ましい。 Further, the quantity and size of the optical shutter (20) itself are not limited and are arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, the thickness of the optical shutter (20) is usually 5 cm or less, and preferably 1 cm or less in consideration of reduction in thickness and weight.
また、表示装置(15)を平面型表示装置とする場合においては、階調表示を可能とするために、電気的制御により画素の光透過率を任意の値に変化せしめる光シャッター(20)を好適に用いることができる。光透過率の絶対値や、その変化のコントラスト及び速度応答性は、高いほど好ましい。 When the display device (15) is a flat display device, an optical shutter (20) that changes the light transmittance of the pixel to an arbitrary value by electrical control is provided in order to enable gradation display. It can be used suitably. The higher the absolute value of the light transmittance, the contrast of the change and the speed response, the better.
これらの要件を満たす光シャッター(20)の例としては、TFT(Thin Film Transistor)、STN(Super Twisted Nematic liquid crystal)、強誘電、反強誘電、2色性色素を用いたゲストホスト、ポリマー分散型であるPDN(Polymer Dispersed Network)方式などの透過型液晶光シャッター;酸化タングステン、酸化イリジウム、プルシアンブルー、ビオローゲン誘導体、TTF−ポリスチレン、希土類金属−ジフタロシアニン錯体、ポリチオフェン、ポリアニリンなどに代表されるエレクトクロミック、ケミカルクロミックなどが挙げられる。中でも液晶光シャッターは、薄型、軽量、低消費電力を特徴とし、実用的な耐久性があってセグメントの高密度化も可能であることから好適に用いられる。この中で特に望ましいものは、TFTアクティブマトリックス駆動やPDN方式を用いた液晶光シャッターである。その理由は、ねじれネマティック液晶を使用したアクティブマトリックスでは、動画に対応した高速応答性やクロストークが起きないこと、PDN方式では偏光子(21)が必要ないので、光源(16)や蛍光体部(17R),(17G),(17B)からの光の減衰が少なく高輝度な発光が可能になるからである。 Examples of optical shutters (20) that satisfy these requirements include TFT (Thin Film Transistor), STN (Super Twisted Nematic liquid crystal), guest host using ferroelectric, antiferroelectric, dichroic dye, polymer dispersion PDN (Polymer Dispersed Network) type transmissive liquid crystal optical shutter; tungsten oxide, iridium oxide, Prussian blue, viologen derivative, TTF-polystyrene, rare earth metal-diphthalocyanine complex, polythiophene, polyaniline, etc. Examples include chromic and chemical chromic. Among them, a liquid crystal optical shutter is preferably used because it is thin, lightweight, and has low power consumption, has practical durability, and can increase the density of segments. Among these, a liquid crystal optical shutter using a TFT active matrix drive or a PDN method is particularly desirable. The reason is that the active matrix using twisted nematic liquid crystal does not cause high-speed response and crosstalk corresponding to moving images, and the PDN method does not require a polarizer (21). This is because light emission from (17R), (17G), and (17B) is small and light emission with high luminance becomes possible.
また、表示装置(15)には、通常、表示装置(15)に表示させる画像に応じて画素毎に光量の調節を行なうように光シャッター(20)を制御する制御部(図示省略)を設ける。光シャッター(20)は、この制御部の制御に応じて各画素から発せられる可視光の光量を調節し、これにより、所望の画像が表示装置(15)によって表示されるようになっている。 The display device (15) is usually provided with a controller (not shown) that controls the optical shutter (20) so as to adjust the amount of light for each pixel in accordance with the image displayed on the display device (15). . The optical shutter (20) adjusts the amount of visible light emitted from each pixel in accordance with the control of the control unit, whereby a desired image is displayed on the display device (15).
光シャッター(20)によって画素の輝度を調整するようにすることで、表示装置(15)は、制御部の制御回路をより簡単にすることができる。例えば、光源(16)としてLEDを用い、そのLEDの発光強度等を制御することによって画素の輝度調整を行なう場合には、LEDの電流−輝度特性が経時変化するため、表示する像を制御する制御回路が複雑になる場合がある。これに対し、本実施形態のように光源(16)から発せられた光の光量を調節する光シャッター(20)部分を設け、光シャッター(20)によって画素の輝度を調整するようにすれば、液晶光シャッター等の光シャッターの多くは電圧制御であるため、簡単な制御回路で輝度を調整することができる。 By adjusting the luminance of the pixels by the optical shutter (20), the display device (15) can make the control circuit of the control unit simpler. For example, when an LED is used as the light source (16) and the luminance of the pixel is adjusted by controlling the light emission intensity or the like of the LED, the current-luminance characteristics of the LED change with time, so the image to be displayed is controlled. The control circuit may be complicated. On the other hand, if a light shutter (20) portion for adjusting the amount of light emitted from the light source (16) is provided as in the present embodiment and the luminance of the pixel is adjusted by the light shutter (20), Since many optical shutters such as liquid crystal optical shutters are voltage controlled, the brightness can be adjusted with a simple control circuit.
本実施形態においては、背面電極(20−1)、液晶層(20−2)、及び前面電極(20−3)が上記の順に重ねられた液晶光シャッターを光シャッター(20)として用いていて、光シャッター(20)は、偏光子(19)の前方(図中右方)に設けられているものとする。なお、背面電極(20−1)及び前面電極(20−3)は表示装置(15)に用いる光を吸収しない透明電極にて構成されているものとする。そして、この液晶光シャッターでは、背面電極(20−1)及び前面電極(20−3)に印加する電圧によって液晶層(20−2)内の液晶の分子配列を制御され、この分子配列によって背面側に照射される光それぞれの光量を、各画素毎(即ち、蛍光体部(17R),(17G),(17B)毎)に調節されるようになっている。 In the present embodiment, a liquid crystal optical shutter in which the back electrode (20-1), the liquid crystal layer (20-2), and the front electrode (20-3) are stacked in the above order is used as the optical shutter (20). The optical shutter (20) is provided in front of the polarizer (19) (right side in the figure). In addition, the back electrode (20-1) and the front electrode (20-3) shall be comprised with the transparent electrode which does not absorb the light used for a display apparatus (15). In this liquid crystal optical shutter, the molecular arrangement of the liquid crystal in the liquid crystal layer (20-2) is controlled by the voltage applied to the back electrode (20-1) and the front electrode (20-3), and the back surface is controlled by this molecular arrangement. The amount of light irradiated on the side is adjusted for each pixel (that is, for each phosphor portion (17R), (17G), and (17B)).
[検光子]
光シャッター(20)の前方には、通常、光シャッター(20)を透過して光量を調節された光を受け付ける検光子(21)が設けられる。検光子(21)は、光シャッター(20)を通過した光のうち一定の偏光面のみをもつものを選択するためのものである。
[Analyzer]
In front of the optical shutter (20), an analyzer (21) that receives light whose light amount is adjusted through the optical shutter (20) is usually provided. The analyzer (21) is for selecting light having passed through the optical shutter (20) and having only a certain polarization plane.
本実施形態においても、光シャッター(20)の前方、詳しくは、光シャッター(20)と蛍光体部(17R),(17G),(17B)との間には検光子(21)が設けられているものとする。 Also in this embodiment, an analyzer (21) is provided in front of the optical shutter (20), specifically, between the optical shutter (20) and the phosphor portions (17R), (17G), and (17B). It shall be.
[蛍光体部]
蛍光体部(17R),(17G),(17B)は、光源(16)が発した励起光を吸収し、表示装置(15)が表示する画像を形成するための可視光を発する蛍光体を含有する部分である。また、蛍光体部(17R),(17G),(17B)は画素に対応して通常1つずつ設けられ、表示装置(15)の画素が発することになる光を生じるようになっている。従って、本実施形態では、観察者は、この蛍光体部(17R),(17G),(17B)が発する蛍光を見て画像を認識するようになっている。
[Phosphor part]
The phosphor parts (17R), (17G), and (17B) absorb the excitation light emitted from the light source (16) and emit phosphors that emit visible light to form an image displayed on the display device (15). It is a part to contain. The phosphor portions (17R), (17G), and (17B) are normally provided one by one corresponding to the pixels, and generate light that is emitted from the pixels of the display device (15). Therefore, in this embodiment, the observer recognizes an image by looking at the fluorescence emitted from the phosphor portions (17R), (17G), and (17B).
上記蛍光体部において用いる蛍光体としては、少なくとも緑色蛍光体として本発明に係るものを用い、且つ、本発明の効果を著しく損なわない限り任意の蛍光体を用いることができる。これらの蛍光体の具体例としては、前述の第1の蛍光体及び第2の蛍光体として例示したものなどが挙げられる。 As the phosphor used in the phosphor part, any phosphor can be used as long as at least the green phosphor according to the present invention is used and the effects of the present invention are not significantly impaired. Specific examples of these phosphors include those exemplified as the first phosphor and the second phosphor described above.
更に、該蛍光体は、1種類、または、2種類以上の蛍光体をブレンドして用いられる。蛍光体の発光色は、その用途によって適切な色があるので特に限定されないが、例えばフルカラーディスプレイを作製する場合には、色純度の高い青、緑、赤色発光体が好ましく用いられる。その適切な色の表現方法については幾つかの方法があるが、簡便には発光の中心波長やCIE色度座標などが使用される。また、光波長変換機構がモノクロ表示やマルチカラー表示であるときは、紫、青紫、黄緑、黄色、オレンジ色に発色する蛍光体を含むことが好ましい。また、これらの蛍光体の2つ以上を混合して色純度の高い発光を行なったり、中間色や白色の発光を行なってもよい。 Further, the phosphor is used by blending one type or two or more types of phosphors. The emission color of the phosphor is not particularly limited because there is an appropriate color depending on the application, but blue, green, and red phosphors with high color purity are preferably used when, for example, a full color display is manufactured. There are several methods for expressing the appropriate color. For convenience, the center wavelength of light emission, CIE chromaticity coordinates, and the like are used. In addition, when the light wavelength conversion mechanism is monochrome display or multicolor display, it preferably includes a phosphor that develops colors of purple, blue-violet, yellow-green, yellow, and orange. Further, two or more of these phosphors may be mixed to emit light with high color purity, or to emit intermediate color or white light.
また、該蛍光体部(17R),(17G),(17B)には、蛍光体を外部環境からの外力や水分などから保護するために通常、バインダーを用いる。
該バインダーとしては、本用途に通常用いられるものであれば、特に限定はされないが、上述の液体媒体として記載したような無色透明の材料が用いられる。
In addition, a binder is usually used for the phosphor portions (17R), (17G), and (17B) in order to protect the phosphor from external force or moisture from the external environment.
The binder is not particularly limited as long as it is usually used in this application, and a colorless and transparent material as described above as the liquid medium is used.
また、蛍光体部(17R),(17G),(17B)において、蛍光体部(17R),(17G),(17B)内に占めるバインダーの割合は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、蛍光体100重量部に対し、通常5重量部以上、好ましくは10重量部以上、また、通常95重量部以下、好ましくは90重量部以下である。この範囲の下限を下回ると蛍光体部(17R),(17G),(17B)がもろくなる可能性があり、上限を上回ると発光強度が低くなる可能性がある。 In the phosphor parts (17R), (17G), and (17B), the ratio of the binder in the phosphor parts (17R), (17G), and (17B) is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, it is usually 5 parts by weight or more, preferably 10 parts by weight or more, and usually 95 parts by weight or less, preferably 90 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the phosphor. If the lower limit of this range is not reached, the phosphor parts (17R), (17G), and (17B) may be fragile, and if the upper limit is exceeded, the emission intensity may be reduced.
また、蛍光体部(17R),(17G),(17B)には、バインダーや蛍光体以外の添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、視野角を更に増やすために拡散剤を含有させてもよい。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、酸化珪素などが挙げられる。また、添加剤としては、例えば、所望外の波長をカットする目的で有機や無機の着色染料や着色顔料を含有させることもできる。なお、これらの添加剤は、それぞれ1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Moreover, you may make the fluorescent substance part (17R), (17G), (17B) contain additives other than a binder and fluorescent substance. As an additive, for example, a diffusing agent may be included in order to further increase the viewing angle. Specific examples of the diffusing agent include barium titanate, titanium oxide, aluminum oxide, and silicon oxide. In addition, as an additive, for example, an organic or inorganic coloring dye or coloring pigment may be contained for the purpose of cutting an undesired wavelength. Each of these additives may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
更に、蛍光体部(17R),(17G),(17B)は、公知の任意の方法で作製することができる。例えば、蛍光体部(17R),(17G),(17B)は、バインダーと蛍光体と溶剤とからなる混合物(塗布液)を、スクリーン印刷法によって、光シャッター(20)の画素に対応する間隔でモザイク状、アレイ状、あるいはストライプ状に、透明基板(17−1)上に形成することができる。 Further, the phosphor parts (17R), (17G), and (17B) can be produced by any known method. For example, the phosphor portions (17R), (17G), and (17B) are intervals corresponding to the pixels of the optical shutter (20) by applying a mixture (coating liquid) composed of a binder, a phosphor, and a solvent by screen printing. Thus, it can be formed on the transparent substrate (17-1) in a mosaic shape, an array shape, or a stripe shape.
また、各蛍光体部(17R),(17G),(17B)の間に、外光の吸収のためにブラックマトリックス層(17−2)を形成してもよい。ブラックマトリックス層(17−2)は、ガラスなどの透明基板(17−1)上に、感光性の樹脂の感光原理を利用してカーボンブラックからなる光吸収膜を製造する工程により形成してもよいし、樹脂とカーボンブラックと溶剤とからなる混合物をスクリーン印刷法で積層して形成してもよい。 Moreover, you may form a black matrix layer (17-2) between each fluorescent substance part (17R), (17G), (17B) for absorption of external light. The black matrix layer (17-2) may be formed on a transparent substrate (17-1) such as glass by a process of manufacturing a light absorption film made of carbon black using the photosensitive principle of a photosensitive resin. Alternatively, a mixture of resin, carbon black, and solvent may be laminated by screen printing.
また、蛍光体部(17R),(17G),(17B)の形状は任意である。例えば、表示装置(15)をマルチカラー表示とする場合、蛍光体部(17R),(17G),(17B)などの発光領域には、光シャッター機構のピクセル形状に合わせて、定められた色に発光する蛍光体を配置することになるが、その蛍光体部(17R),(17G),(17B)の形状としては、情報表示に必要なセグメント形状、マトリックス形状が挙げられ、マトリックス形状の中では、ストライプ構造、デルタ構造などが好ましい形態として挙げることができる。更に、モノクロ表示の場合は、上記の形状の他、均一に蛍光体を塗布したものでも可能である。 The shapes of the phosphor parts (17R), (17G), and (17B) are arbitrary. For example, when the display device (15) is a multi-color display, the light emitting areas such as the phosphor portions (17R), (17G), and (17B) have a predetermined color according to the pixel shape of the optical shutter mechanism. The phosphors (17R), (17G), and (17B) include segment shapes and matrix shapes necessary for information display. Among them, a stripe structure, a delta structure, etc. can be mentioned as preferable forms. Furthermore, in the case of monochrome display, in addition to the above-mentioned shape, it is possible to apply a uniform phosphor.
更に、蛍光体部(17R),(17G),(17B)の寸法も任意である。例えば、その厚みは本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常、1cm以下とすると好適に用いることができる。更に、薄型、軽量化が求められるフラットパネルディスプレイにおいては、2mm以下の厚みにすることがより好ましい。特に、発光光線の出射率とのバランスを考慮すると、蛍光体部(17R),(17G),(17B)の厚みは、通常1μm以上、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上、また、通常1000μm以下、好ましくは500μm以下、より好ましくは200μm以下である。 Furthermore, the dimensions of the phosphor parts (17R), (17G), and (17B) are also arbitrary. For example, the thickness is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but it can be suitably used when the thickness is usually 1 cm or less. Furthermore, in a flat panel display that is required to be thin and light, it is more preferable that the thickness be 2 mm or less. In particular, considering the balance with the emission rate of emitted light, the thickness of the phosphor parts (17R), (17G), (17B) is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually It is 1000 μm or less, preferably 500 μm or less, more preferably 200 μm or less.
ところで、上述したように、光源(16)から青色光等の可視光を発するようにした場合には、その光源(16)から発せられる可視光を画素が発する光として用いることができる。その場合には、当該可視光に対応した光と同じ色の蛍光を発する蛍光体部は必須ではない。例えば、光源(16)として青色発光LEDを用いた場合には、青色蛍光体を含む蛍光体部は不要である。従って、その光源(16)から発せられた可視光が、光シャッターにより光量を調節されて表示装置(15)の外部に発せられるようにすれば、必ずしもすべての画素において蛍光体を用いなくとも良い。但し、その場合でも、光源(16)が発する可視光を効率よく外部に放出させたり、散乱させたり、所望外の波長の光をカットしたりするため、光源(16)が発した可視光に、バインダーに添加剤を含有させた光透過部を透過させるようにすることが望ましい。 By the way, as described above, when visible light such as blue light is emitted from the light source (16), the visible light emitted from the light source (16) can be used as light emitted from the pixels. In that case, a phosphor portion that emits fluorescence of the same color as the light corresponding to the visible light is not essential. For example, when a blue light emitting LED is used as the light source (16), a phosphor part including a blue phosphor is unnecessary. Therefore, if the visible light emitted from the light source (16) is emitted outside the display device (15) by adjusting the light amount by the optical shutter, it is not always necessary to use the phosphor in all the pixels. . However, even in that case, the visible light emitted from the light source (16) is efficiently emitted to the outside, scattered, or the light having an undesired wavelength is cut. It is desirable to transmit the light transmitting part in which the binder contains an additive.
上述のような画像表示装置は、使用時に光源(16)を所定の強度で発光させる。光源(16)から発せられた光は、偏光子(19)で偏光面を揃えられた後、光シャッター(20)に入射する。 The image display apparatus as described above causes the light source (16) to emit light at a predetermined intensity when in use. The light emitted from the light source (16) is incident on the optical shutter (20) after the plane of polarization is aligned by the polarizer (19).
光シャッター(20)は、制御部(図示省略)の制御に従って、表示しようとする画像に応じて背面側から入射した光の光量を画素毎に調節し、前方に透過させる。具体的には、透明電極(20−1)及び(20−3)に印加する電圧を制御することにより、各画素に対応する部位の液晶の配向性を調整し、これにより、画素毎にどれだけの強さの光を透過させるか調節しながら、背面に受光した光を前方に透過させる。 The optical shutter (20) adjusts the amount of light incident from the back side for each pixel according to the image to be displayed under the control of a control unit (not shown), and transmits the light forward. Specifically, by controlling the voltage applied to the transparent electrodes (20-1) and (20-3), the orientation of the liquid crystal at the site corresponding to each pixel is adjusted, and thus, The light received on the back surface is transmitted forward while adjusting whether or not the light of only the intensity is transmitted.
光シャッター(20)を通った光は、検光子(21)を介して、それぞれ、対応する蛍光体部(17R),(17G),(17B)に入射する。 The light that has passed through the optical shutter (20) enters the corresponding phosphor portions (17R), (17G), and (17B) through the analyzer (21), respectively.
蛍光体部(17R)では、蛍光体部(17R)内に分散した赤色蛍光体が入射光を吸収し、赤色の蛍光を発する。また、蛍光体部(17G)では、蛍光体部(17G)内に分散した緑色蛍光体が入射光を吸収し、緑色の蛍光を発する。更に、蛍光体部(17B)では、蛍光体部(17G)内に分散した青色蛍光体が入射光を吸収し、青色の蛍光を発する。 In the phosphor portion (17R), the red phosphor dispersed in the phosphor portion (17R) absorbs incident light and emits red fluorescence. In the phosphor part (17G), the green phosphor dispersed in the phosphor part (17G) absorbs incident light and emits green fluorescence. Further, in the phosphor part (17B), the blue phosphor dispersed in the phosphor part (17G) absorbs incident light and emits blue fluorescence.
この際、入射光の光量が、形成しようとする画像に応じて光シャッター(20)により画素毎に調節されているので、各蛍光体部(17R),(17G),(17B)が発する蛍光(可視光)の光量も画素毎に調節され、所望の画像が形成される。 At this time, since the amount of incident light is adjusted for each pixel by the optical shutter (20) in accordance with the image to be formed, the fluorescence emitted from the phosphor portions (17R), (17G), and (17B). The amount of (visible light) is also adjusted for each pixel, and a desired image is formed.
こうして生じた赤色、緑色及び青色の蛍光は、透明基板(17−1)を介して表示装置(15)の外部(図中右側)に発せられる。観察者は、この透明基板(17−1)の表面から発せられる光を見て、画像を認識する。 The red, green, and blue fluorescence generated in this way is emitted to the outside (right side in the figure) of the display device (15) through the transparent substrate (17-1). An observer sees the light emitted from the surface of the transparent substrate (17-1) and recognizes the image.
上記のように構成することによって、画像表示装置(15)は、蛍光体部(17R),(17G),(17B)に含まれるバインダーの光劣化着色を抑制することができる。従って、画像表示装置(15)が表示する画像の色や輝度が経時的に劣化することを防止できる。 By comprising as mentioned above, the image display apparatus (15) can suppress the photodegradation coloring of the binder contained in fluorescent substance part (17R), (17G), (17B). Therefore, it is possible to prevent the color and brightness of the image displayed by the image display device (15) from deteriorating with time.
更に、上記表示装置によれば、蛍光体部(17R),(17G),(17B)内の水分量を少なくすることができるために、蛍光体部(17R),(17G),(17B)内蛍光体の劣化を抑制することも可能となる。 Furthermore, according to the display device, the amount of water in the phosphor portions (17R), (17G), and (17B) can be reduced, and therefore the phosphor portions (17R), (17G), and (17B). It is also possible to suppress deterioration of the inner phosphor.
また、上記画像表示装置(15)によれば、液晶光シャッターを用いた表示装置とは異なり、視野角によって画素の輝度が低下したり色が変化したりすることを防止することができる。 Also, according to the image display device (15), unlike the display device using the liquid crystal light shutter, it is possible to prevent the luminance of the pixel from being lowered or the color from being changed depending on the viewing angle.
図5は、本発明の画像表示装置の別の実施形態について説明するもので、画像表示装置の要部を模式的に示す分解断面図である。なお、図5に示す表示装置においては、観察者は図中右側から表示装置が表示する画像を見るようになっているものとする。また、図5において、図4と同様の符号を用いて示す部位は、図4と同様のものを表わす。 FIG. 5 explains another embodiment of the image display device of the present invention and is an exploded cross-sectional view schematically showing a main part of the image display device. In the display device shown in FIG. 5, it is assumed that the observer sees an image displayed on the display device from the right side in the figure. Further, in FIG. 5, parts indicated by the same reference numerals as those in FIG. 4 represent the same parts as in FIG.
該画像表示装置(15’)は、画像表示装置(15)において、蛍光体部が光源(16)と偏光子(19)の間に存在するものである。本画像表示装置における各構成部材は、前述の表示装置(15)と同様のものが挙げられる。 The image display device (15 ') in the image display device (15) has a phosphor portion between the light source (16) and the polarizer (19). Examples of the constituent members in the image display apparatus include the same ones as in the display apparatus (15) described above.
また、光シャッター(20)の画素間にブラックマトリックス(図示省略)が設けられていることが好ましい。ブラックマトリックスは画素間のすきまを黒くし、画像を見やすくする作用を有する。ブラックマトリックスの材質としては、例えば、クロム、炭素、または炭素またはその他黒色物質を分散した樹脂が用いられるが、これに限定されるものではない。本実施形態においては、光シャッター(20)を透過した光を観察者が見ることになるため、光シャッターに、このブラックマトリックスを設けてある。 Moreover, it is preferable that a black matrix (not shown) is provided between the pixels of the optical shutter (20). The black matrix has a function of making a gap between pixels black and making an image easy to see. As a material of the black matrix, for example, chromium, carbon, or a resin in which carbon or other black substance is dispersed is used, but the material is not limited thereto. In the present embodiment, since the observer sees the light transmitted through the optical shutter (20), this black matrix is provided in the optical shutter.
また、本実施形態の表示装置(15’)においては、上記のように構成部材の配置順を変更したため、光シャッター(20)は、蛍光体部(17R),(17G),(17B)から発せられる光の光量を、各画素毎に調節して前方に透過させるようになっている。即ち、光源(16)から発せられた光を蛍光体部(17R),(17G),(17B)に入射させて蛍光体部(17R),(17G),(17B)内の蛍光体を発光させ、その蛍光体部(17R),(17G),(17B)内の蛍光体が発した光の光量を、画素毎に光シャッター(20)が調節し、前方に透過させ、光シャッター(20)によって光量を調節された光によって、表示装置(15’)に所望の画像を多色発光にて表示させることができるようになっている。 In the display device (15 ′) of the present embodiment, since the arrangement order of the constituent members is changed as described above, the optical shutter (20) is moved from the phosphor portions (17R), (17G), and (17B). The amount of emitted light is adjusted for each pixel and transmitted forward. That is, the light emitted from the light source (16) is incident on the phosphor parts (17R), (17G), and (17B) to emit the phosphors in the phosphor parts (17R), (17G), and (17B). The light shutter (20) adjusts the amount of light emitted by the phosphors in the phosphor portions (17R), (17G), and (17B) for each pixel, and transmits the light forward. The display device (15 ′) can display a desired image with multicolor light emission by the light whose light amount has been adjusted by ().
従って、画像表示装置15においては、光シャッター(20)として、光源(16)が発する光の波長領域において光の光量を調節しうるものを用いるようにしたが、本実施形態の表示装置(15’)においては、蛍光体部(17R),(17G),(17B)が発する光の波長領域において光の光量を調節しうるものを用いるようにする。詳しくは、本実施形態の光シャッター(20)では、背面電極(20−1)及び前面電極(20−3)に印加する電圧によって液晶層(20−2)内の液晶の分子配列が制御され、この分子配列によって背面側に照射される光のそれぞれの光量を、各画素毎に調節されるようになっている。
Therefore, in the
光シャッター(20)を通った光は、検光子(21)に照射される。この際、蛍光体部(17R),(17G),(17B)が発した蛍光の光量は、光シャッター(20)により画素毎に調節されているので、検光子(21)に照射された蛍光は所望の画像を形成することになる。そして、観察者は、この検光子(21)の表面から発せられる光を見て、画像を認識する。 The light that has passed through the optical shutter (20) is applied to the analyzer (21). At this time, the amount of fluorescence emitted from the phosphor portions (17R), (17G), and (17B) is adjusted for each pixel by the optical shutter (20), and therefore the fluorescence irradiated to the analyzer (21). Will form the desired image. And an observer sees the light emitted from the surface of this analyzer (21), and recognizes an image.
更に、上記のように構成することによって、画像表示装置(15’)は、蛍光体部(17R),(17G),(17B)に含まれるバインダーの光劣化着色を抑制することができる。従って、画像表示装置(15’)が表示する画像の色や輝度が経時的に劣化することを防止できる。 Furthermore, by configuring as described above, the image display device (15 ') can suppress the photodegradation coloring of the binder contained in the phosphor portions (17R), (17G), and (17B). Therefore, it is possible to prevent the color and brightness of the image displayed by the image display device (15 ') from deteriorating with time.
また、画像表示装置(15’)によれば、蛍光体部(17R),(17G),(17B)内の水を従来よりも少なくすることができるために、蛍光体部(17R),(17G),(17B)内の蛍光体の劣化を抑制することも可能となる。 Further, according to the image display device (15 ′), since the water in the phosphor portions (17R), (17G), (17B) can be reduced as compared with the conventional case, the phosphor portions (17R), (17 It is also possible to suppress the deterioration of the phosphors in 17G) and (17B).
更に、画像表示装置(15’)によれば、従来の液晶光シャッターを用いた表示装置とは異なり、蛍光体部(17R),(17G),(17B)内の蛍光体の残光特性による影響を排除することができる。蛍光体は、光の照射を止めた後も所定の時間だけ蛍光を発することがあり、この光照射停止後に蛍光が発せられる時間を残光特性という。残光特性は蛍光体により異なることから、従来、表示装置に表示される画像においてはある特定の色が強調される傾向があり、コスト高や制御の複雑化の一因となっていた。しかし、画像表示装置(15’)のような構成をとることにより、上記の残光特性の影響を排除し、画像の特定の色が強調されることを防止することができる。
更に、画像表示装置(15)と同様、制御部の制御回路をより簡単にすることも可能である。
Furthermore, according to the image display device (15 ′), unlike the display device using the conventional liquid crystal light shutter, it depends on the afterglow characteristics of the phosphors in the phosphor portions (17R), (17G), and (17B). The influence can be eliminated. The phosphor may emit fluorescence only for a predetermined time even after the light irradiation is stopped, and the time during which the fluorescence is emitted after the light irradiation is stopped is referred to as afterglow characteristics. Since afterglow characteristics differ depending on the phosphor, conventionally, a specific color tends to be emphasized in an image displayed on a display device, which has been a cause of high cost and complicated control. However, by adopting a configuration like the image display device (15 ′), it is possible to eliminate the influence of the afterglow characteristics and prevent the specific color of the image from being emphasized.
Furthermore, as with the image display device (15), the control circuit of the control unit can be simplified.
[その他]
本発明の画像表示装置は、上記画像表示装置の実施形態に限定されるものではなく、各構成については、任意に変更可能である。
例えば、上記の実施形態では赤色、緑色及び青色の3種の光を用いて画像を表示する場合を説明したが、上記の赤色、緑色及び青色以外の光を用いて画像表示を行なうようにしてもよく、更に、2種、又は、4種以上の光を用いて画像表示を行なうようにしてもよい。
[Others]
The image display device of the present invention is not limited to the above-described embodiment of the image display device, and each configuration can be arbitrarily changed.
For example, in the above embodiment, the case where an image is displayed using three kinds of light of red, green, and blue has been described. However, the image display is performed using light other than the above red, green, and blue. In addition, image display may be performed using two types, or four or more types of light.
また、例えば、一部の画素においては、光源(16)が発する光を直接に、画素の光として用いるようにしてもよい。 Further, for example, in some pixels, the light emitted from the light source (16) may be directly used as pixel light.
更に、蛍光体部(17R),(17G),(17B)を透過する以外にも、光源(16)から発せられた光が蛍光体部(17R),(17G),(17B)で反射するような反射型の構成を適用してもよい。具体的には、例えば、画像表示装置(15)において、光源(16)を蛍光体部(17R),(17G),(17B)よりも前方に設置することも可能である。 In addition to transmitting through the phosphor parts (17R), (17G), and (17B), light emitted from the light source (16) is reflected by the phosphor parts (17R), (17G), and (17B). Such a reflective configuration may be applied. Specifically, for example, in the image display device (15), the light source (16) can be installed in front of the phosphor portions (17R), (17G), and (17B).
また、光シャッター(20)を設けるほか、光源(16)を画素毎に設置し、各光源(16)に供給する電流量を調整して光源(16)が発する光の強度を画素毎に制御するようにして、画素の輝度を調整するようにしてもよい。 In addition to providing an optical shutter (20), a light source (16) is provided for each pixel, and the amount of light supplied to each light source (16) is adjusted to control the intensity of light emitted from the light source (16) for each pixel. In this way, the luminance of the pixel may be adjusted.
更に、上述した光源(16)、蛍光体部(17R),(17G),(17B)、フレーム(18)、偏光子(19)、光シャッター(20)、検光子(21)などの部材は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に組み合わせて用いることができる。
また、本発明の画像表示装置には更に別の構成部材を組み合わせて用いてもよい。例えば、特開2005−884506号公報の第0039段落以下に記載があるように、保護フィルムを採用するようにしてもよい。
Further, the light source (16), phosphor parts (17R), (17G), (17B), frame (18), polarizer (19), optical shutter (20), analyzer (21), etc. Any combination can be used without departing from the scope of the present invention.
Moreover, you may use it for the image display apparatus of this invention combining another structural member further. For example, you may make it employ | adopt a protective film as it describes in the 0039th paragraph or less of Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-885066.
更に、上記の部材に加えて、反射防止層、配向フィルム、位相差フィルム、輝度向上フィルム、反射フィルム、半透過反射フィルム、光拡散フィルムなど、様々な機能を有するフィルムを追加したり、積層形成したりしてもよい。
これらの光学機能を有するフィルムは、例えば、以下のような方法により形成することができる。
In addition to the above members, films with various functions such as antireflection layers, alignment films, retardation films, brightness enhancement films, reflection films, transflective films, and light diffusion films can be added or laminated. You may do it.
The film having these optical functions can be formed, for example, by the following method.
位相差フィルムとしての機能を有する層は、例えば、特許第2841377号公報、特許第3094113号公報などに記載の延伸処理を施したり、特許第3168850号公報などに記載された処理を施したりすることにより形成することができる。 The layer having a function as a retardation film is subjected to, for example, a stretching process described in Japanese Patent No. 2841377, Japanese Patent No. 3094113, or a process described in Japanese Patent No. 3168850. Can be formed.
また、輝度向上フィルムとしての機能を有する層は、例えば、特開2002−169025号公報や特開2003−29030号公報に記載されたような方法で微細孔を形成すること、或いは、選択反射の中心波長が異なる2層以上のコレステリック液晶層を重畳することにより形成することができる。 The layer having a function as a brightness enhancement film may be formed by, for example, forming fine holes by a method described in JP-A No. 2002-169025 or JP-A No. 2003-29030, or selective reflection. It can be formed by superposing two or more cholesteric liquid crystal layers having different center wavelengths.
更に、反射フィルム又は半透過反射フィルムとしての機能を有する層は、例えば、蒸着やスパッタリングなどで得られた金属薄膜を用いて形成することができる。 Furthermore, the layer having a function as a reflective film or a transflective film can be formed using, for example, a metal thin film obtained by vapor deposition or sputtering.
また、拡散フィルムとしての機能を有する層は、上記の保護フィルムに微粒子を含む樹脂溶液をコーティングすることにより、形成することができる。 The layer having a function as a diffusion film can be formed by coating the protective film with a resin solution containing fine particles.
更に、位相差フィルムや光学補償フィルムとしての機能を有する層は、ディスコティック液晶性化合物、ネマティック液晶性化合物などの液晶性化合物を塗布して配向させることにより形成することができる。 Furthermore, the layer having a function as a retardation film or an optical compensation film can be formed by applying and aligning a liquid crystal compound such as a discotic liquid crystal compound or a nematic liquid crystal compound.
以下、本発明について実施例を用いて更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to a following example, unless it deviates from the summary.
[実施例1〜3及び比較例1〜2]
蛍光体原料として、炭酸バリウム(BaCO3)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)、酸化ユーロピウム(Eu2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)の各粉末を用いた。これらの蛍光体原料は何れも、純度が99.9%以上で、重量メジアン径D50が10nm以上、5μm以下の範囲内のものを用いた。これらの蛍光体原料を、下記表2の実施例1〜3及び比較例1〜2に示す割合となるように秤取した。これらの蛍光体原料の粉末を、自動乳鉢にて十分均一となるまで混合し、アルミナ製ルツボに充填して、大気圧下、窒素雰囲気中で1100℃、12時間焼成した。次いで、ルツボの内容物を取り出し、フラックスとしてSrCl2を、蛍光体中のケイ素(Si)に対するモル比で0.1となるように加えて、乾式混合した。得られた混合粉砕物を再度、アルミナ製ルツボに充填し、その上に固体カーボン(ブロック状)を載せて蓋をした。真空炉中で真空ポンプにて5Paまで減圧した後、水素含有窒素ガス(窒素:水素=96:4(体積比))を大気圧になるまで導入した。この操作を再度繰り返した後、水素含有窒素ガス(窒素:水素=96:4(体積比))流通下、大気圧下で1200℃で6時間加熱することにより、焼成を行なった。得られた焼成物をボールミルで解砕した後、スラリー状態のまま篩を通して粗い粒子を除去した後、水洗し、水簸して微粒子を流去し、乾燥後、凝集した粒子を解すために篩仕上げすることにより、蛍光体を製造した。
[Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2]
As phosphor raw materials, powders of barium carbonate (BaCO 3 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), europium oxide (Eu 2 O 3 ), and silicon dioxide (SiO 2 ) were used. All of these phosphor raw materials had a purity of 99.9% or more and a weight median diameter D 50 in the range of 10 nm or more and 5 μm or less. These phosphor materials were weighed so as to have the ratios shown in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 in Table 2 below. These phosphor raw material powders were mixed in an automatic mortar until sufficiently uniform, filled in an alumina crucible, and fired at 1100 ° C. for 12 hours in a nitrogen atmosphere under atmospheric pressure. Next, the contents of the crucible were taken out, and SrCl 2 as a flux was added so that the molar ratio with respect to silicon (Si) in the phosphor was 0.1, and dry-mixed. The obtained mixed pulverized product was again filled in an alumina crucible, and solid carbon (block shape) was placed thereon and covered. After reducing the pressure to 5 Pa with a vacuum pump in a vacuum furnace, hydrogen-containing nitrogen gas (nitrogen: hydrogen = 96: 4 (volume ratio)) was introduced until atmospheric pressure was reached. After repeating this operation again, firing was performed by heating at 1200 ° C. for 6 hours under atmospheric pressure under flowing hydrogen-containing nitrogen gas (nitrogen: hydrogen = 96: 4 (volume ratio)). After the obtained fired product is crushed by a ball mill, coarse particles are removed through a sieve while in a slurry state, then washed with water, rinsed with water, washed away with fine particles, dried, and sieved to break up the agglomerated particles. The phosphor was manufactured by finishing.
また、実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた各蛍光体について発光スペクトルを測定した。 Moreover, the emission spectrum was measured about each phosphor obtained in Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2.
発光スペクトルは、励起光源として150Wキセノンランプを、スペクトル測定装置としてマルチチャンネルCCD検出器C7041(浜松フォトニクス社製)を備える蛍光測定装置(日本分光社製)を用いて測定した。励起光源からの光を焦点距離が10cmである回折格子分光器に通し、波長400nmの励起光のみを光ファイバーを通じて蛍光体に照射した。励起光の照射により蛍光体から発生した光を焦点距離が25cmである回折格子分光器により分光し、300nm以上800nm以下の波長範囲においてスペクトル測定装置により各波長の発光強度を測定し、パーソナルコンピュータによる感度補正等の信号処理を経て発光スペクトルを得た。なお、測定時には、受光側分光器のスリット幅を1nmに設定して測定を行なった。 The emission spectrum was measured using a 150 W xenon lamp as an excitation light source and a fluorescence measuring device (manufactured by JASCO Corporation) equipped with a multichannel CCD detector C7041 (manufactured by Hamamatsu Photonics) as a spectrum measuring device. The light from the excitation light source was passed through a diffraction grating spectrometer having a focal length of 10 cm, and only the excitation light having a wavelength of 400 nm was irradiated to the phosphor through the optical fiber. The light generated from the phosphor by the irradiation of the excitation light is dispersed by a diffraction grating spectroscope having a focal length of 25 cm, the emission intensity of each wavelength is measured by a spectrum measuring device in a wavelength range of 300 nm to 800 nm, and a personal computer is used. An emission spectrum was obtained through signal processing such as sensitivity correction. During the measurement, the slit width of the light receiving side spectroscope was set to 1 nm and the measurement was performed.
得られた発光スペクトルから、発光ピーク波長、相対発光ピーク強度、及び発光ピーク半値幅を求めた。相対発光ピーク強度は、BaMgAl10O17:Eu(化成オプトニクス社製、製品番号LP−B4)を365nmで励起したときの発光ピークの強度を100として表した。得られた発光ピーク波長、相対発光ピーク強度、及び発光ピーク半値幅を下記表2に示す。 From the obtained emission spectrum, the emission peak wavelength, the relative emission peak intensity, and the emission peak half width were determined. The relative emission peak intensity was expressed with the intensity of the emission peak when BaMgAl 10 O 17 : Eu (manufactured by Kasei Optonix, product number LP-B4) was excited at 365 nm as 100. The obtained emission peak wavelength, relative emission peak intensity, and emission peak half width are shown in Table 2 below.
また、蛍光体のBa/Srの値と、蛍光体の発光スペクトルの発光ピーク波長、相対発光ピーク強度、及び発光ピーク半値幅との関係を下記表2に示した。具体的には、同じEu濃度を有する実施例及び比較例について、Ba/Sr値を変化させたときの発光ピーク波長、相対発光ピーク強度、及び発光ピーク半値幅の変化を示した。下記表2の結果から、Baの割合が低くなるにつれ、発光ピーク波長が長波長側にシフトし、発光ピーク半値幅も増大することが分かる。 The relationship between the Ba / Sr value of the phosphor and the emission peak wavelength, relative emission peak intensity, and emission peak half-value width of the emission spectrum of the phosphor is shown in Table 2 below. Specifically, changes in the emission peak wavelength, the relative emission peak intensity, and the emission peak half-width when the Ba / Sr value was changed were shown for Examples and Comparative Examples having the same Eu concentration. From the results in Table 2 below, it can be seen that the emission peak wavelength shifts to the longer wavelength side and the emission peak half-value width increases as the ratio of Ba decreases.
また、実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた各蛍光体について、L*a*b*表色系に基づく物体色を、色彩色度計(ミノルタ社製、CR−300)を使用して、標準光をD65として測定した。得られた結果を下記表2に示す。 Moreover, about each phosphor obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2, an object color based on the L * a * b * color system was changed to a chromaticity meter (manufactured by Minolta, CR-300). It was used to measure the standard light as D 65. The obtained results are shown in Table 2 below.
また、実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた各蛍光体について、以下の手順により、蛍光体の吸収効率αq、内部量子効率ηi、及び外部量子効率ηoを求めた。 Further, with respect to the phosphors obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the absorption efficiency α q , internal quantum efficiency η i , and external quantum efficiency η o of the phosphor were determined by the following procedure. .
まず、測定対象となる蛍光体サンプルを、測定精度が保たれるように、十分に表面を平滑にしてセルに詰め、積分球の底部ホールに取り付けた。 First, the phosphor sample to be measured was packed into a cell with a sufficiently smooth surface so that the measurement accuracy was maintained, and attached to the bottom hole of the integrating sphere.
この積分球に、蛍光体を励起するための発光光源(150WのXeランプ)から光ファイバーを用いて光を導入した。前記の発光光源からの光は発光ピーク波長を455nmの単色光となるようにモノクロメーター(回折格子分光器)等を用いて調整した。この単色光を励起光として、積分球上部ホールから測定対象の蛍光体サンプルに照射し、蛍光を側面ホールから光ファイバーで取り出し、分光測定装置(大塚電子株式会社製MCPD7000)に導入して、蛍光体サンプルの発光(蛍光)及び反射光のスペクトルを測定した。 Light was introduced into this integrating sphere from an emission light source (150 W Xe lamp) for exciting the phosphor using an optical fiber. The light from the light emission source was adjusted using a monochromator (diffraction grating spectrometer) or the like so that the emission peak wavelength was monochromatic light at 455 nm. Using this monochromatic light as excitation light, the phosphor sample to be measured is irradiated from the upper hole of the integrating sphere, the fluorescence is taken out from the side hole with an optical fiber, and introduced into a spectrometer (MCPD7000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) The emission (fluorescence) and reflected light spectra of the sample were measured.
吸収効率αqは、蛍光体サンプルによって吸収された励起光のフォトン数Nabsを励起光の全フォトン数Nで割った値である。 The absorption efficiency α q is a value obtained by dividing the number of photons Nabs of excitation light absorbed by the phosphor sample by the total number of photons N of excitation light.
まず、後者の励起光の全フォトン数Nは、下記(式I)で求められる数値に比例する。そこで、励起光に対してほぼ100%の反射率Rを持つ反射板であるLabsphere製「Spectralon」(450nmの励起光に対して98%の反射率Rを持つ。)を測定対象として、蛍光体サンプルと同様の配置で上述の積分球に取り付け、励起光を照射し、分光測定装置で測定することにより、反射スペクトルIref(λ)を測定し、下記(式I)の値を求めた。 First, the total number of photons N of the latter excitation light is proportional to the numerical value obtained by the following (formula I). Therefore, a “Spectralon” manufactured by Labsphere (having a reflectance R of 98% with respect to 450 nm excitation light), which is a reflector having a reflectance R of approximately 100% with respect to excitation light, is used as a measurement target. A reflection spectrum I ref (λ) was measured by attaching to the integrating sphere described above in the same arrangement as the sample, irradiating excitation light, and measuring with a spectroscopic measurement device, and obtaining the value of the following (formula I).
一方、蛍光体サンプルによって吸収された励起光のフォトン数Nabsは、下記(式II)で求められる量に比例する。 On the other hand, number N abs of the photons in the excitation light that is absorbed in the phosphor sample is proportional to the amount calculated by the following equation (II).
そこで、吸収効率αqを求める対象としている蛍光体サンプルを取り付けたときの、反射スペクトルI(λ)を求めた。(式II)の積分範囲は、(式I)で定めた積分範囲と同じにした。実際のスペクトル測定値は、一般にはλに関するある有限のバンド幅で区切ったデジタルデータとして得られるため、(式I)及び(式II)の積分は、そのバンド幅に基づいた和分によって求めた。
以上の結果から、吸収効率αq=Nabs/N=(式II)/(式I)を算出した。
Therefore, the reflection spectrum I (λ) when the phosphor sample for which the absorption efficiency α q is to be obtained was attached was obtained. The integration range of (Formula II) was the same as the integration range defined in (Formula I). Since the actual spectrum measurement value is generally obtained as digital data separated by a certain finite bandwidth with respect to λ, the integrals of (Equation I) and (Equation II) were obtained by summing based on the bandwidth. .
From the above results, the absorption efficiency α q = N abs / N = (Formula II) / (Formula I) was calculated.
次に、内部量子効率ηiを以下の手順で求めた。
内部量子効率ηiは、蛍光現象に由来するフォトンの数NPLを蛍光体サンプルが吸収したフォトンの数Nabsで割った値である。ここで、NPLは、下記(式III)で求められる量に比例する。
Next, the internal quantum efficiency η i was determined by the following procedure.
The internal quantum efficiency η i is a value obtained by dividing the number of photons N PL derived from the fluorescence phenomenon by the number of photons N abs absorbed by the phosphor sample. Here, NPL is proportional to the amount obtained by the following (formula III).
そこで、下記(式III)で求められる量を求めた。
以上の結果から、内部量子効率ηi=(式III)/(式II)を算出した。
なお、デジタルデータとなったスペクトルから積分を行なうことに関しては、吸収効率αqを求めた場合と同様に行なった。
From the above results, the internal quantum efficiency η i = (formula III) / (formula II) was calculated.
It should be noted that the integration from the digital data spectrum was performed in the same manner as when the absorption efficiency α q was obtained.
そして、上記のようにして求めた吸収効率αqと内部量子効率ηiとの積をとることで、外部量子効率ηoを求めた。 Then, the external quantum efficiency η o was obtained by taking the product of the absorption efficiency α q and the internal quantum efficiency η i obtained as described above.
以上の手順により算出された、実施例1〜6及び比較例1〜8の蛍光体の吸収効率αq、内部量子効率ηi、及び外部量子効率ηoを、下記表2に示す。 Table 2 below shows the absorption efficiency α q , internal quantum efficiency η i , and external quantum efficiency η o of the phosphors of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 8 calculated by the above procedure.
上記表2から、実施例1〜3の蛍光体は、比較例1〜2の蛍光体と比較して、外部量子効率ηoが高く、発光効率に優れた蛍光体であることが分かる。 From Table 2 above, it can be seen that the phosphors of Examples 1 to 3 are higher in external quantum efficiency η o and superior in luminous efficiency than the phosphors of Comparative Examples 1 and 2.
また、実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた各蛍光体について、下記D値を求めた。
D=((x−0.33)2+(y−0.33)2)1/2
ここで、x及びyは、JIS Z8701で規定されるXYZ表色系における色度座標x値とy値であり、蛍光体の発光スペクトルの480nm以上800nm以下の波長領域のデータから算出した。実施例1〜3の蛍光体は、比較例1〜2の蛍光体と比較して、D値が大きく、画像表示装置とした場合に色再現範囲が広くなることがわかる。
Moreover, the following D value was calculated | required about each phosphor obtained in Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2.
D = ((x−0.33) 2 + (y−0.33) 2 ) 1/2
Here, x and y are the chromaticity coordinate x value and y value in the XYZ color system defined by JIS Z8701, and were calculated from data in the wavelength region of 480 nm to 800 nm of the emission spectrum of the phosphor. It can be seen that the phosphors of Examples 1 to 3 have a larger D value than the phosphors of Comparative Examples 1 and 2, and the color reproduction range is widened when an image display device is used.
また、実施例1〜3及び比較例1〜2で得られた各蛍光体について、以下の方法により、相対輝度及び色度座標を算出した。その結果を下記の表2に示す。 Moreover, the relative brightness | luminance and chromaticity coordinate were computed with the following method about each fluorescent substance obtained in Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2. The results are shown in Table 2 below.
(相対輝度)
JIS Z8701で規定される刺激値Yは輝度に比例するので、刺激値Yの相対値を相対輝度とした。なお、Y3Al5O12:Ce(化成オプトニクス社製P46−Y3)を455nmで励起したときの輝度を100として表わした。
(Relative brightness)
Since the stimulus value Y defined by JIS Z8701 is proportional to the luminance, the relative value of the stimulus value Y is defined as the relative luminance. Incidentally, Y 3 Al 5 O 12: expressed Ce brightness when excited at 455nm (the Kasei Optonix Ltd. P46-Y3) as 100.
(色度座標)
発光スペクトルの480nm以上800nm以下の波長領域のデータから、JIS Z8701で規定されるXYZ表色系における色度座標xとyを算出した。
(Chromaticity coordinates)
Chromaticity coordinates x and y in the XYZ color system defined by JIS Z8701 were calculated from data in the wavelength region of 480 nm to 800 nm in the emission spectrum.
本発明の蛍光体の用途は特に制限されず、通常の蛍光体が用いられる各種の分野に使用可能であるが、青色光又は近紫外光に対する変換効率及び色純度に優れているという特性を生かして、近紫外LEDや青色LED等の光源で励起される一般照明用発光体、とりわけ高輝度で色再現範囲の広いバックライト用白色発光体を実現する目的に適している。 The use of the phosphor of the present invention is not particularly limited, and can be used in various fields where ordinary phosphors are used, but takes advantage of its excellent conversion efficiency and color purity for blue light or near ultraviolet light. Therefore, it is suitable for the purpose of realizing a general illuminant that is excited by a light source such as a near-ultraviolet LED or a blue LED, particularly a white illuminant for a backlight having a high luminance and a wide color reproduction range.
また、上述のような特性を有する本発明の蛍光体を用いた本発明の発光装置は、画像表示装置や照明装置等の通常の発光装置が用いられる各種の分野に使用可能であるが、中でも画像表示装置の光源としてとりわけ好適に用いられる。 In addition, the light emitting device of the present invention using the phosphor of the present invention having the above-described characteristics can be used in various fields in which normal light emitting devices such as image display devices and illumination devices are used. It is particularly preferably used as a light source for an image display device.
1:第2の発光体
2:面発光型GaN系LD(第1の発光体)
3:基板
4:発光装置
5:マウントリード
6:インナーリード
7:第1の発光体
8:蛍光体含有樹脂部
9:導電性ワイヤ
10:モールド部材
11:面発光照明装置
12:保持ケース
13:発光装置
14:拡散板
15,15’:表示装置
16:光源
17R,17G,17B:蛍光体部
17−1:透明基板
17−2:ブラックマトリックス層
18:フレーム
19:偏光子
20:光シャッター
20−1:背面電極
20−2:液晶層
20−3:前面電極
21:検光子
22:第1の発光体
23:蛍光体含有樹脂部(第2の発光体)
24:フレーム
25:導電性ワイヤ
26,27:電極
1: Second light emitter 2: Surface-emitting GaN-based LD (first light emitter)
3: Substrate 4: Light emitting device 5: Mount lead 6: Inner lead 7: First light emitter 8: Phosphor-containing resin part 9: Conductive wire 10: Mold member 11: Surface emitting illumination device 12: Holding case 13: Light-emitting device 14: Diffusing
24: Frame 25:
Claims (20)
(MI (1-x)MII x)αSiOβ [1]
(前記式[1]中、MIは、Ba、Sr、Ca、Zn及びMgからなる群より選ばれる、少なくともBa及びSrを含む2種以上の元素を表わす。ただし、MI全体に対するBa及びSrのモル比をそれぞれ[Ba]及び[Sr]とした場合、[Ba]/[Sr]で表わされる値が8.5≦[Ba]/[Sr]≦100の範囲である。MIIは、2価及び3価の原子価を取り得る1種以上の金属元素を表わす。x、α及びβは各々、0.04≦x<0.3、1.5≦α≦2.5、及び、3.5≦β≦4.5を満たす数を表わす。) A phosphor having a chemical composition represented by the following formula [1].
(M I (1-x) M II x ) α SiO β [1]
(Wherein [1], M I is, Ba, Sr, Ca, selected from the group consisting of Zn and Mg, represents two or more elements including at least Ba and Sr. However, Ba and for the entire M I If Sr molar ratio of which is respectively [Ba] and [Sr], is in the range of [Ba] / value represented by [Sr] is 8.5 ≦ [Ba] / [Sr ] ≦ 100 .M II is Represents one or more metal elements that can have divalent and trivalent valences, where x, α, and β are 0.04 ≦ x <0.3, 1.5 ≦ α ≦ 2.5, and Represents a number satisfying 3.5 ≦ β ≦ 4.5.)
0.5<{[Ba]/([Ba]+[Sr])}<1を満たす
ことを特徴とする、請求項1に記載の蛍光体。 In the formula [1], the [Ba] and [Sr] are
The phosphor according to claim 1, wherein 0.5 <{[Ba] / ([Ba] + [Sr])} <1 is satisfied.
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載の蛍光体。 The phosphor according to claim 1 or 2, wherein in the formula [1], the [Ba] is 0.5 or more and less than 1.
0.325≦D≦0.568
を満たすことを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の蛍光体。
D=((x−0.33)2+(y−0.33)2)1/2
(ここで、x及びyは、JIS Z8701で規定されるXYZ表色系における色度座標x値とy値であり、蛍光体の発光スペクトルの480nm以上800nm以下の波長領域のデータから求めた値である。) The D value represented by the following formula is
0.325 ≦ D ≦ 0.568
The phosphor according to any one of claims 1 to 3, wherein:
D = ((x−0.33) 2 + (y−0.33) 2 ) 1/2
(Here, x and y are the chromaticity coordinate x value and y value in the XYZ color system defined by JIS Z8701, and values obtained from data in the wavelength region of 480 nm to 800 nm of the emission spectrum of the phosphor. .)
L*≧90、
a*≦−20、
b*≧30、及び、
{a*/b*}≦−0.45
を満たすことを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載の蛍光体。 When the object color is expressed in the L * a * b * color system, L * , a * , and b * are L * ≧ 90,
a * ≦ −20,
b * ≧ 30 and
{A * / b * } ≦ −0.45
The phosphor according to any one of claims 1 to 4, wherein:
ことを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載の蛍光体。 The phosphor according to any one of claims 1 to 5, wherein the phosphor is obtained by firing a phosphor precursor in the presence of a flux.
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載の蛍光体。 The phosphor according to any one of claims 1 to 6, wherein the phosphor is obtained by firing a phosphor precursor in a strongly reducing atmosphere.
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか一項に記載の蛍光体。 The phosphor according to any one of claims 1 to 7, wherein the phosphor has a weight median diameter of 10 µm or more and 30 µm or less.
ことを特徴とする、請求項1〜8の何れか一項に記載の蛍光体。 In addition to the element described in the formula [1], at least one selected from the group consisting of a monovalent element, a divalent element, a trivalent element, a −1 valent element, and a −3 valent element. The phosphor according to any one of claims 1 to 8, wherein the phosphor contains seed elements, and the total content of these elements is 1 ppm or more.
ことを特徴とする、請求項9記載の蛍光体。 In addition to the elements described in the formula [1], an alkali metal element, an alkaline earth metal element, zinc (Zn), yttrium (Y), aluminum (Al), scandium (Sc), phosphorus (P), 10. The fluorescence according to claim 9, comprising at least one element selected from the group consisting of nitrogen (N), rare earth elements, and halogen elements, and the total content of these elements is 1 ppm or more. body.
酸素濃度が100ppm以下の雰囲気下で蛍光体前駆体を焼成する工程を有する
ことを特徴とする、蛍光体の製造方法。 A method for producing the phosphor according to any one of claims 1 to 10,
A method for producing a phosphor, comprising a step of firing a phosphor precursor in an atmosphere having an oxygen concentration of 100 ppm or less.
固体カーボンの共存下で蛍光体前駆体を焼成する工程を有する
ことを特徴とする、蛍光体の製造方法。 A method for producing the phosphor according to any one of claims 1 to 10,
A method for producing a phosphor, comprising a step of firing a phosphor precursor in the presence of solid carbon.
ことを特徴とする、蛍光体含有組成物。 A phosphor-containing composition comprising the phosphor according to any one of claims 1 to 10 and a liquid medium.
該第2の発光体が、請求項1〜10の何れか一項に記載の蛍光体を1種以上、第1の蛍光体として含有する
ことを特徴とする、発光装置。 A first light emitter, and a second light emitter that emits visible light by irradiation of light from the first light emitter,
A light-emitting device, wherein the second light-emitting body contains one or more kinds of the phosphors according to any one of claims 1 to 10 as a first phosphor.
ことを特徴とする、請求項14記載の発光装置。 15. The light emitting device according to claim 14, wherein the second phosphor includes, as the second phosphor, one or more phosphors having emission peak wavelengths different from those of the first phosphor. .
前記第2の発光体が、前記第2の蛍光体として、570nm以上780nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも一種の蛍光体を含有する
ことを特徴とする、請求項15記載の発光装置。 The first light emitter has a light emission peak in a wavelength range of 420 nm to 500 nm;
16. The light emitting device according to claim 15, wherein the second light emitter contains at least one kind of phosphor having an emission peak in a wavelength range of 570 nm to 780 nm as the second phosphor.
前記第2の発光体が、前記第2の蛍光体として、420nm以上490nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも一種の蛍光体と、570nm以上780nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも一種の蛍光体とを含有する
ことを特徴とする、請求項15記載の発光装置。 The first light emitter has a light emission peak in a wavelength range of 300 nm or more and 420 nm or less;
The second phosphor is, as the second phosphor, at least one phosphor having an emission peak in a wavelength range of 420 nm or more and 490 nm or less and at least one having an emission peak in a wavelength range of 570 nm or more and 780 nm or less. The light emitting device according to claim 15, further comprising a phosphor.
前記第2の発光体が、前記第2の蛍光体として、580nm以上620nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも1種の蛍光体を含有する
ことを特徴とする、請求項15記載の発光装置。 The first light emitter has a light emission peak in a wavelength range of 420 nm to 500 nm;
16. The light emitting device according to claim 15, wherein the second luminous body contains at least one kind of phosphor having an emission peak in a wavelength range of 580 nm or more and 620 nm or less as the second phosphor. .
ことを特徴とする、画像表示装置。 An image display device comprising the light-emitting device according to claim 14 as a light source.
ことを特徴とする、照明装置。 An illumination device comprising the light emitting device according to any one of claims 14 to 18 as a light source.
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