JP2013185084A - 蛍光体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記一般式(1):
(M1−xEux)AlaSibOcNdCe (1)
(式中、Mはアルカリ土類元素を表し、0<x<0.2、1.3≦a≦1.8、3.5≦b≦4、0.1≦c≦0.3、6.5≦d≦7、および0.01≦e≦0.1を満たすものとする)
で表される組成を有し、2価のユーロピウムで付活したことを特徴とする酸窒化物蛍光体。
【選択図】図5
Description
このような蛍光体の例として、各種のユーロピウム付活サイアロン蛍光体が開示されており、例えば特定範囲の組成を有するもの、X線回折線の位置が規定されたものなどが開示されている。また、そのような蛍光体の製造方法、および製造に用いられる原材料についても種々のものが開示されている。
(M1−xEux)AlaSibOcNdCe (1)
(式中、Mはアルカリ土類元素を表し、
0<x<0.2
1.3≦a≦1.8
3.5≦b≦4
0.1≦c≦0.3
6.7≦d≦7.2
0.01≦e≦0.1
を満たすものとする)
で表される組成を有し、2価のユーロピウムで付活したことを特徴とするものである。
アルカリ土類金属の酸化物または水酸化物、酸化ユーロピウム、およびケイ素粉末または窒化ケイ素を混合し、水素と窒素とを含む雰囲気中で焼成して、第一中間生成物を形成させる第一の工程と、
前記第一中間生成物に炭素粉末を混合し、水素と窒素とを含む雰囲気中で焼成して第二中間生成物を形成させる第二の工程と、
第二の工程によって得られた生成物に少なくともケイ素粉末または窒化ケイ素と窒化アルミニウムとを混合し水素と窒素とを含む雰囲気中で焼成する第三の工程と、
を含むことを特徴とするものである。
本発明の実施形態による蛍光体は、一般式(1):
(M1−xEux)AlaSibOcNdCe (1)
で表される蛍光体である。
また、x、a、b、c、d、およびeはアルカリ土類元素とユーロピウムの和に対する各元素のモル比を示す値であり、それぞれ
0<x<0.2、好ましくは0.01≦x≦0.1、
1.3≦a≦1.8、好ましくは1.45≦a≦1.65、
3.5≦b≦4、好ましくは3.6≦b≦3.9、
0.1≦c≦0.3、
6.7≦d≦7.2、好ましくは6.8≦d≦7.1、
0.01≦e≦0.1、好ましくは0.01≦e≦0.05、
を満たすものとする。
なお、本発明者らの検討によれば、第二の工程を経ないで作製した赤色蛍光体は発光ピーク波長が短く、発光波長のピークは630nm未満であった。この理由は明確に解明されていないが、ストロンチウム原料に起因する酸素が蛍光体中に残存してしまうため、蛍光体中の含有酸素量、すなわち(1)式中のcの値が大きくなることが原因ではないかと考えられる。
本発明の実施形態による発光装置は、前記した蛍光体と、それを励起することができる発光素子とを具備するものである。
(1)励起源である発光素子と、その発光素子から照射される光によって励起されて蛍光を発する、前記の赤色発光蛍光体(R)と、黄色発光蛍光体(Y)または緑色発光蛍光体(G)との組み合わせを具備する発光装置、
(2)励起源である発光素子から照射される光によって励起されて蛍光を発する、前記の赤色発光蛍光体(R)と、黄色発光蛍光体(Y)または緑色発光蛍光体(G)、および青色発光蛍光体(B)との組み合わせを具備する発光装置、
などが挙げられる。
原料としてSr(OH)2、Eu2O3、およびSi3N4をSr:Eu:Siのモル比が0.95:0.05:2.4になるように、それぞれ13.9g、1.06g、および13.5gを秤量し、乾式で混合した。これを窒化ホウ素(BN)製容器に充填し、水素流量5L/min.、窒素流量5L/min.、常圧の還元雰囲気中にて、1400℃、4時間の焼成を行い、第一の工程による第一中間生成物X1を得た。この中間生成物をCu−Kα線を用いてX線回折測定を行ったところ、Sr2Si5N8およびSrSi2O2N2の回折パターンが確認できた。これに波長365nmの紫外線を照射すると、図2に示す発光スペクトルを示した。
第一中間生成物X1を11.5gとこの中間生成物X1中に含まれるSrとEuの和の1.5倍のモル数に相当する炭素粉0.90gとを秤量し、乾式で混合し、BN製容器に充填し、水素流量5L/min.、窒素流量5L/min.、常圧の還元雰囲気中にて、1600℃、4時間の焼成を行い、第二の工程による第二中間生成物Y1を得た。この第二中間生成物Y1のX線回折測定を行ったところ、ほぼSr2Si5N8相のみのパターンであることが確認できた。これに波長365nmの紫外線を照射すると、図3に示す発光スペクトルを示した。
さらに、実施例1の蛍光体をBN製容器に充填し、7.5気圧の加圧窒素雰囲気中で、1800℃、4時間の追加焼成を行うことで実施例2の蛍光体を得た。この蛍光体は波長365nmの紫外線励起下でピーク波長632nmの発光スペクトルを示した。また紫外線励起での発光強度を比較すると、比較例1の蛍光体の1.3倍という高い値を示した。この蛍光体の組成分析を実施したところ、Sr:Eu:Al:Si:O:N:Cのモル比は0.95:0.05:1.5:3.85:0.22:7.02:0.013であった。
第二の中間生成物Y1、Si3N4、AlN、およびAl2O3をSr:Eu:Al:Siが0.95:0.05:1.5:3.6になるように、それぞれ6.4g、1.68g、1.64g、および0.25gを秤量し、乾式で混合した。得られた混合物をBN製容器に充填し、水素流量5L/min.、窒素流量5L/min.、常圧の還元雰囲気中にて、1600℃、4時間の焼成を行い、比較例2の蛍光体を得た。この蛍光体は特許文献1の赤色蛍光体に類似のX線回折パターンを示したが、波長365nmの紫外線で励起したところ発光スペクトルのピーク波長は612nmと短かった。紫外線励起での発光強度を比較すると、比較例1の蛍光体の1.2倍であった。また、この蛍光体の組成分析を実施したところ、Sr:Eu:Al:Si:O:N:Cのモル比は0.95:0.05:1.55:3.8:0.53:6.6:0.02であった。
第一の中間生成物X1を11.5gとこの中間生成物X1中に含まれるSrとEuの和の0.5倍のモル数に相当する炭素粉0.30gを秤量し、乾式で混合し、BN製容器に充填し、水素流量5L/min.、窒素流量5L/min.、常圧の還元雰囲気中にて、1600℃、4時間の焼成を行い、第二の工程による第二中間生成物Y2を得た。この中間生成物のX線回折測定を行ったところ、Sr2Si5N8相以外にSrSi2O2N2相の回折パターンが確認できた。この第二中間生成物Y2、Si3N4、およびAlNをSr:Eu:Al:Siが0.95:0.05:1.5:3.6になるように、それぞれ6.7g、1.68g、および1.84gを秤量し、乾式で混合した。得られた混合物をBN製容器に充填し、水素流量5L/min.、窒素流量5L/min.、常圧の還元雰囲気中にて、1600℃、4時間の焼成を行い、比較例3の蛍光体を得た。この蛍光体は特許文献1の赤色蛍光体に類似のX線回折パターンを示したが、波長365nmの紫外線で励起したところ発光スペクトルのピーク波長は612nmと短かった。紫外線励起での発光強度を比較すると、比較例1の蛍光体の0.7倍であった。また、この蛍光体の組成分析を実施したところ、Sr:Eu:Al:Si:O:N:Cのモル比は0.95:0.05:1.44:3.5:1.03:6.01:0.044であった。
原料としてSr(OH)2、Eu2O3、およびSi粉末をSr:Eu:Siのモル比が0.9:0.1:2.4になるように、それぞれ13.9g、2.11g、および8.09gを秤量し、乾式で混合した。得られた混合物をB)製容器に充填し、水素流量5L/min.、窒素流量5L/min.、常圧の還元雰囲気中にて、1400℃、4時間の焼成を行い、第一の工程による第一中間生成物X2を得た。次に、この第一中間生成物11.0gとこの中間生成物X2中のSrとEuの和の1.0倍のモル数に相当する炭素粉0.60gを秤量し、乾式で混合し、BN製容器に充填し、水素流量5L/min.、窒素流量5L/min.、常圧の還元雰囲気中にて、1600℃、4時間の焼成を行い、第二の工程による第二中間生成物Y3を得た。さらに、第二中間生成物Y3、Si3N4、およびAlNをSr:Eu:Al:Siが0.9:0.1:1.5:3.6になるように、それぞれ6.5g、1.68g、および1.84gを秤量し、乾式で混合した。これをBN製容器に充填し、水素流量5L/min.、窒素流量5L/min.、常圧の還元雰囲気中にて、1600℃、4時間の焼成を行い、実施例3の蛍光体を得た。この蛍光体は特許文献1の赤色蛍光体に類似のX線回折パターンを示し、波長365nmの紫外線励起下でピーク波長651nmの発光スペクトルを示した。また紫外線励起での発光強度を比較すると、比較例1の蛍光体の1.05倍の値を示した。この蛍光体の組成分析を実施したところ、Sr:Eu:Al:Si:O:N:Cのモル比は0.9:0.1:1.55:3.7:0.26:6.85:0.09であった。
Claims (8)
- 下記一般式(1):
(M1−xEux)AlaSibOcNdCe (1)
(式中、Mはアルカリ土類元素を表し、
0<x<0.2
1.3≦a≦1.8
3.5≦b≦4
0.1≦c≦0.3
6.7≦d≦7.2
0.01≦e≦0.1
を満たすものとする)
で表される組成を有し、2価のユーロピウムで付活したことを特徴とする酸窒化物蛍光体。 - Mがストロンチウムを含む、請求項1に記載の酸窒化物蛍光体。
- 波長330nm〜470nmの光で励起したときに蛍光体から放出される光のピーク波長が630nm以上である、請求項1または2に記載の酸窒化物蛍光体。
- 前記蛍光体のCuKα特性X線を用いて測定したXRDプロファイルが、回折角度(2θ)が、15.0〜15.25°、23.1〜23.20°、24.85〜25.05°、26.95〜27.15°、29.3〜29.6°、30.9〜31.1°、31.6〜31.8°、33.0〜33.20°、35.25〜35.45°、36.1〜36.25°、および56.4〜56.65である11箇所のうち、少なくとも7箇所に同時に回折ピークを示す成分を含有するものである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の酸窒化物蛍光体。
- アルカリ土類金属の酸化物または水酸化物、酸化ユーロピウム、およびケイ素粉末または窒化ケイ素を混合し、水素と窒素とを含む雰囲気中で焼成して、第一中間生成物を形成させる第一の工程と、
前記第一中間生成物に炭素粉末を混合し、水素と窒素とを含む雰囲気中で焼成して第二中間生成物を形成させる第二の工程と、
第二の工程によって得られた生成物に少なくともケイ素粉末または窒化ケイ素と窒化アルミニウムとを混合し水素と窒素とを含む雰囲気中で焼成する第三の工程と、
を含むことを特徴とする酸窒化物蛍光体の製造方法。 - 前記アルカリ土類金属が、ストロンチウムを含む、請求項5に記載の製造方法。
- 前記第三の工程によって得られた酸窒化物蛍光体を、さらに加圧窒素雰囲気中で焼成する、請求項5または6に記載の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の酸窒化物蛍光体と、それを励起することができる発光素子とを具備することを特徴とする発光装置。
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