JP2015067755A - 複合波長変換粒子及び複合波長変換粒子含有樹脂組成物並びに発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、青色光や紫外光を吸収し、赤色光や黄色光や緑色光等の長波長の可視光線に波長変換する蛍光体を用い、これら蛍光体を組み合わせることで白色光等の可視光線を得ることが知られている。
特に、短波長領域の可視光線または紫外線の光源としては、半導体発光素子、例えば、窒化ガリウム(GaN)等のIII−V族化合物半導体を発光層とする青色発光ダイオードや紫色発光ダイオード等が用いられている。これらの半導体発光素子は、波長変換材料である蛍光体と組み合わせることにより、白色光等の可視光線を発光する半導体発光装置を構成することができる。これらの半導体発光装置は、消費電力が小さく、寿命が長いという特徴があり、近年、画像表示装置や照明装置等の発光源として注目されている。
しかしながら、この白色光は、青色光または紫色光とその補色である黄色光とで構成されているので、演色性に欠けるという問題点がある。
そこで、この青色光または紫色光と黄色光とで構成された白色光の演色性を改善したものとして、例えば、青色光または紫色光を発光する発光ダイオードと、緑色系発光蛍光体と、赤色系発光蛍光体とを組み合わせて白色光を発光する発光装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
緑色系の蛍光を発する蛍光体としては、その蛍光の中心波長が通常、498nm以上かつ550nm以下の波長範囲にあるものが用いられている。
このような緑色系蛍光体としては、例えば、セリウム付活硫化カルシウム(CaS:Ce)等の岩塩型結晶構造を有するアルカリ土類金属硫化物蛍光体、(Sr,Ba)2SiO4:Eu)等のユーロピウム付活アルカリ土類金属オルトケイ酸塩蛍光体等が知られている。
比較的化学的安定性が高い緑色系蛍光体としては、例えば(Sr,Ba)Si2O2N2:Eu等の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がある。
また、ガーネット構造の緑色系蛍光体としては、上記のYAG:Ce蛍光体以外に、例えばCa3Sc2Si3O12:C等のシリケート成分を含む緑色発光蛍光体が知られている(特許文献3)。この緑色発光蛍光体は、比較的化学的に安定で、発光輝度にも優れている。
また、ガーネット構造のYAG系の緑色発光蛍光体や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では、化学的な安定性は高いものの、発光輝度が不十分であるという問題点があり、さらなる高輝度の緑色系発光蛍光体が求められている。
また、Ca3Sc2Si3O12:C等のシリケート成分を含む緑色発光蛍光体では、比較的化学的に安定であり、発光輝度にも優れているものの、希少金属のスカンジウム(Sc)を必須元素としているので、環境負荷が大きく、実用化にはほとんど至っていない。
すなわち、従来の緑色発光蛍光体の屈折率は、例えば、ガーネット系蛍光体では1.8程度、窒化物系蛍光体では2.0程度、シリケート系蛍光体では1.65程度と大きく、また、粒子サイズは数μm〜数10μmサイズで用いられているので、このような屈折率が大きくかつ粒子サイズの大きい蛍光体と有機系樹脂等の結合材とを混合して用いると、半導体ダイオードから発せられた青色光または紫色光が蛍光体粒子による後方散乱により減衰し、さらには、青色光または紫色光により励起されて発光した緑色系の光をも後方散乱により減衰させてしまうという問題点があった。したがって、高効率の白色光を発光する発光装置を得ることが困難であった。
さらに加えて、従来の蛍光体では、粒子サイズが数μm〜数10μmと大きいので、半導体発光素子から発せられる青色光または紫色光の励起光は、そのほとんどが蛍光体粒子の表面にて吸収されることとなり、よって、蛍光体粒子の発光成分をその粒子の内部まで有効に活用できていないという問題点があった。
(Y3−x−zCexMz)(Al5−y―wRwSiy)O12 ……(1)
(但し、MはSc、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Er、Yb、Lu、Mn、Ti、Zr、Sn、Ca、Znのうち少なくとも1種、RはIn、Gaのうち少なくとも1種であり、0.015≦x≦0.18、0<y≦1.5、0≦z≦0.2、2、0≦w≦1.0)
を主成分とすることが好ましい。
前記フッ化物に対する前記イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体の質量百分率は、20質量%以上かつ70質量%以下であることが好ましい。
前記発光層は、本発明の複合波長変換粒子を含有してなることを特徴とする。
なお、以下の実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
図1は、本発明の一実施形態の複合波長変換粒子を示す断面図であり、この複合波長変換粒子1は、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム及びフッ化ストロンチウムの群から選択される1種または2種以上を含有してなるフッ化物からなるマトリクス粒子2中に、イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体3を分散している。
そして、この複合波長変換粒子1の発光強度の最大値は510nm以上かつ550nm以下の波長領域にある。
次に、この複合波長変換粒子について詳細に説明する。
マトリクス粒子は、この複合波長変換粒子の基材部分を構成する粒子状物質であり、フッ化物により構成されている。
このフッ化物としては、イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体より屈折率が低く、かつ、耐熱性及び耐化学性等の耐久性に優れているフッ化物、すなわちフッ化マグネシウム(屈折率:1.38)、フッ化カルシウム(屈折率:1.43)及びフッ化ストロンチウム(屈折率:1.44)の群から選択される1種または2種以上が好適に用いられる。
これらのフッ化物は、非晶質シリカ(屈折率:1.45)を併用して用いることができる。
ここで、マトリクス粒子の平均粒子径が500nmを超えると、このマトリクス粒子を構成しているフッ化物と蛍光体粒子との屈折率差によりミー(Mei)散乱が生じ、励起光の利用効率が低下するので好ましくない。
一方、マトリクス粒子の平均粒子径が1nm未満であると、耐薬品性及び耐水性が低下するので好ましくない。
このマトリクス粒子中のフッ化物の結晶子径は、X線回折法を用いて測定することができる。
ここで、フッ化物の平均結晶子径が100nmを超えると、蛍光体粒子の分散状態が不均一になり、前方発光性が低下するので好ましくない。
したがって、フッ化マグネシウム微粒子、フッ化カルシウム微粒子及びフッ化ストロンチウム微粒子の群から選択される1種または2種以上からなるフッ化物微粒子を、簡単な装置を用いて簡単に作製することができる。
イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体(以下、YAG系蛍光体と略記する場合がある)は、
(Y3−x−zCexMz)(Al5−y―wRwSiy)O12 ……(2)
(但し、MはSc、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Er、Yb、Lu、Mn、Ti、Zr、Sn、Ca、Znのうち少なくとも1種、RはIn、Gaのうち少なくとも1種であり、0.015≦x≦0.18、0<y≦1.5、0≦z≦0.2、2、0≦w≦1.0)
を主成分とする蛍光体であり、緑色系蛍光を発する蛍光体である。
YAG系蛍光体は、ガーネット構造(組成式:II3III2IV3O12、但し、II、III、IVは、それぞれ2価、3価、4価の金属イオン)をとり、酸素6配位金属イオン(III)と酸素4配位金属イオン(IV)のネットワーク内の歪んだ空隙に酸素8配位金属イオン(II)が配置されている。
例えば、イットリウムアルミニウムガーネット(YAG)においては、イットリウムイオンが酸素8配位位置、アルミニウムイオンが酸素4配位位置および6配位位置に配置されている構造を有する。
従来では、YAG系蛍光体の発光波長を制御する方法として、酸素8配位位置や酸素4配位位置にイットリウムイオン、アルミニウムイオン、セリウムイオンとイオン半径の異なるガドミウムイオンやガリウムイオン等のイオンを共ドープさせて8配位構造を歪ませることで、8配位位置にあるセリウムイオンの結晶場分裂の大きさを制御する方法が採られている。
すなわち、YAG系蛍光体よりも熱膨張率が大きく、かつ、低屈折率のマトリックス粒子により、YAG系蛍光体を固定化させることにより、このYAG系蛍光体の粒子内部に熱膨張力差による圧縮応力を生じさせ、よって、ガーネット構造を変形・歪ませ、その結果、YAG系蛍光体の発光波長の制御を可能とした方法である。
この場合、例えば、上記のフッ化物の熱膨張率が24ppm程度のとき、YAG系蛍光体の熱膨張率は8ppm程度である。
以上により、YAG系蛍光体にセリウムイオンを添加することにより、発光ピークの長波長化及び高発光輝度化を両立させることができる。
このような金属元素イオンとしては、Sc(r=0.87)、Pr(r=1.13)、Nd(r=1.12)、Sm(r=1.08)、Eu(r=1.07)、Gd(r=1.05)、Tb(r=1.04)、Er(r=1.00)、Yb(r=0.99)、Lu(r=0.97)、Mn(r=0.96)、Ti(r=0.74)、Zr(r=0.84)、Sn(r=0.81)、Ca(r=1.12)、Zn(r=0.90)のうち少なくとも1種が好ましい。
上記の(2)式において、yの値の範囲を0≦z≦1.5とした理由は、この範囲が、4配位位置にあるAlイオンの一部をSiイオンで置換ドープした場合に、発光波長ピークをより短波長化させることができる範囲だからである。なお、y>1.5では、発光効率が著しく悪化するので好ましくない。
上記の(2)式において、zの値の範囲を0≦z≦0.2とした理由は、z>0.2では、発光効率が著しく悪化するので好ましくないからである。
上記の(2)式において、wの値の範囲を0≦w≦1.0とした理由は、w>1.0では、発光効率が著しく悪化するので好ましくないからである。
ここで、このYAG系蛍光体の平均粒子径を上記の範囲とした理由は、この範囲が、YAG系蛍光体の屈折率が1.6以上かつ2.0以下の範囲となる範囲だからである。
このYAG系蛍光体の平均結晶子径は、200nm以下であることが好ましく、150nm以下であることがより好ましい。
ここで、YAG系蛍光体の平均結晶子径が200nmを超えると、マトリクス粒子中でのYAG系蛍光体の分散性が不均一になり、前方発光性が低下するので好ましくない。
このYAG系蛍光体は、通常の固相法、ゾルゲル法、共沈法、均一沈殿法、ソルボサーマル法、燃焼法、錯体重合法等により合成することができる。
本実施形態の複合波長変換粒子は、上記のYAG系蛍光体が、このYAG系蛍光体よりも低屈折率粒子で構成されるマトリクス粒子中に分散された状態で存在する。
すなわち、上記のYAG系蛍光体と、このYAG系蛍光体よりも屈折率の低い物質で構成されるマトリクス粒子との複合構造である。
この複合波長変換粒子は、通常、樹脂と混合することにより樹脂複合物として用いられるので、その形状は球状であることが好ましい。
なお、YAG系蛍光体の屈折率や量によっても異なるが、例えば、複合波長変換粒子全体の屈折率を1.6以下とするためには、マトリクス粒子の屈折率を1.45以下とすることが、より多くのYAG系蛍光体を含有させることができるので好ましい。
ここで、YAG系蛍光体の含有率が20質量%未満では、フッ化物で構成されるマトリクス粒子とYAG系蛍光体との熱膨張率差による圧縮応力がYAG系蛍光体に均等に作用することにより、YAG結晶構造を変形・歪ませることができなくなり、その結果、発光効率が向上しないので好ましくない。一方、含有率が70質量%を超えると、フッ化物で構成されるマトリクス粒子による圧縮応力が小さくなり、その結果、YAG系蛍光体が単独で存在するようになり、発光効率が低下し、同時に、複合波長変換粒子の表面に露出するYAG系蛍光体の数が多くなってしまい、この露出したYAG系蛍光体が外部の雰囲気の影響を受けて耐久性や特性が低下してしまうので好ましくない。
なお、熱処理温度または熱還元処理温度がフッ化物粒子の融点以上では、YAG系蛍光体及びフッ化物粒子が共に粒成長して粗大化するので好ましくない。
また、YAG系蛍光体の利用効率も最大となり、さらには、YAG系蛍光体は緻密なマトリクス粒子間に分散している状態で埋め込まれているので、高い信頼性を確保することができる。
本実施形態の複合波長変換粒子含有樹脂組成物は、本実施形態の複合波長変換粒子を樹脂中に分散してなる樹脂組成物である。
この樹脂組成物では、上記の複合波長変換粒子と樹脂との屈折率差を小さくして後方散乱を抑制し、光の利用効率を向上させるために、上記の複合波長変換粒子の屈折率は1.6以下とすることが好ましい。
このような樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ブチラール樹脂等が挙げられる。特に、シリコーン樹脂は、耐熱性及び耐光性に優れ、さらに上記の複合波長変換粒子との親和性も高いので好ましい。
これらのシリコーン樹脂は、通常は単独で用いられるが、用途によっては2種類以上のシリコーン樹脂を組み合わせて用いることができる。
図2は、本発明の一実施形態の発光装置の一例である表面実装型発光装置を示す断面図であり、この表面実装型発光装置11は、絶縁体からなるフレーム12の凹部13に、300nm以上かつ500nm以下の波長領域の光を発光する半導体発光素子14が設けられ、半導体発光素子14の出射光側には発光層15が設けられている。
また、凹部13には電極16、17が埋め込まれており、半導体発光素子14は電極16に電気的に接続され、さらに、ボンディングワイヤ18により電極17に電気的に接続されている。
この発光層15は、透明性を有する樹脂21中に、本実施形態の複合波長変換粒子22、黄色蛍光体23及び赤色蛍光体24が分散されている。
この複合波長変換粒子22では、受光した光の波長(300nm以上かつ500nm以下)を長波長化し、発光ピークが510nm以上かつ550nm以下の範囲の波長領域の緑色光を発光する。
一方、黄色蛍光体23及び赤色蛍光体24では、半導体発光素子14が発光する光を受光し、黄色蛍光体23では固有の波長領域の黄色光を発光するとともに、赤色蛍光体24では固有の波長領域の赤色光を発光する。
よって、この表面実装型発光装置11から発光される光は、黄色光、緑色光及び赤色光が重畳されることにより、白色光として認識される。
この複合波長変換粒子22では、受光した光の波長(300nm以上かつ500nm以下)を長波長化し、発光ピークが510nm以上かつ550nm以下の範囲の波長領域の緑色光を発光する。
一方、蛍光体含有樹脂層34では、半導体発光素子14が発光する光を、黄色蛍光体23、赤色蛍光体24、青色蛍光体33が受光し、黄色蛍光体23では固有の波長領域の黄色光を発光し、赤色蛍光体24では固有の波長領域の赤色光を発光し、青色蛍光体33では固有の波長領域の青色光を発光する。
よって、この表面実装型発光装置31から発光される光は、緑色光、黄色光、赤色光及び青色光が重畳されることにより、白色光として認識される。
この複合波長変換粒子22では、受光した光の波長(300nm以上かつ500nm以下)を長波長化し、発光ピークが510nm以上かつ550nm以下の範囲の波長領域の緑色光を発光する。
一方、黄色蛍光体23、赤色蛍光体24及び青色蛍光体33では、半導体発光素子14が発光する光を受光し、黄色蛍光体23では固有の波長領域の黄色光を発光し、赤色蛍光体24では固有の波長領域の赤色光を発光し、青色蛍光体33では固有の波長領域の青色光を発光する。
よって、この表面実装型発光装置41から発光される光は、緑色光、黄色光、赤色光及び青色光が重畳されることにより、白色光として認識される。
次に、これらの表面実装型発光装置11、31、41の構成要素について詳細に説明する。
半導体発光素子14は、発光層15、35、43を励起する光を発光するもので、この発光波長は、発光層15、35、43の吸収波長と重複するものであればよく、特に制限されず、幅広い発光波長領域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、特に300nm〜500nmの近紫外領域から青色領域までの発光波長を使用することが好ましい。
その理由は、GaN系LEDやLDは、この領域の光を発するSiC系LEDと比べて、発光出力及び外部量子効率が格段に大きく、発光層15、35、43と組み合わせることにより、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。
GaN系LEDやLDにおいては、AlxGayN発光層(x+y=0.8〜1.2)、GaN発光層、InxGayN発光層(x+y=0.8〜1.2)を有しているものが発光強度が強いので好ましい。これらの中でも、InxGayN発光層(x+y=0.8〜1.2)を有するものは、発光強度が非常に強いので好ましい。
この半導体発光素子14は、1個のみを用いてもよく、2個以上を組み合わせて用いてもよい。
発光層15、35、43は、半導体発光素子から出射される光を受光することにより可視光線を発光するもので、本実施形態の複合波長変換粒子を含有するとともに、黄色蛍光体23及び赤色蛍光体24、さらには青色蛍光体33、必要に応じて緑色蛍光体(図示略)を含有している。
この発光層15、35、43は、半導体発光素子14から出射される光の光路上に設けられている。
ここで、本実施形態の複合波長変換粒子22では、半導体発光素子14から発せられる光を吸収するとともに、吸収されない光(青色光)は、複合波長変換粒子22により後方散乱吸収されることなく、半導体発光素子14から発せられる光の進行方向に進行して黄色蛍光体層および赤色蛍光体層をより多く励起させる。
このように、半導体発光素子14側から、発光層15、黄色蛍光体層、赤色蛍光体層の順序とすることで、極めて発光効率に優れた白色系発光装置を得ることが可能となる。
次に、この発光層に含有される蛍光体について説明する。
この黄色蛍光体は、本発明の効果を著しく損なわないかぎり、任意のものを使用することができる。
この黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常550nm以上、好ましくは560nm以上、また、通常620nm以下、好ましくは600nm以下の波長範囲にあることが好適である。
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。
AE2MdO4:Eu(但し、AEはBa,Sr,Ca,MgおよびZnの群から選択される1種または2種以上、MdはSi,Ge,SiおよびGeのいずれか1種)等で表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(但し、AEはBa,Sr,Ca,MgおよびZnの群から選択される1種または2種以上)等のCaAlSiN3構造を有する窒化物蛍光体等のCeで賦活した蛍光体、
が挙げられる。
CaGa2S4:Eu、(Ca,Sr)Ga2S4:Eu、(Ca,Sr)(Ga,Al)2S4:Eu等の硫化物蛍光体、
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で賦活した蛍光体、
を用いることも可能である。
また、黄色蛍光体としては、例えば、brilliant sulfoflavine(Colour Index Number 56205)、basic yellow HG(Colour Index Number 46040)、eosine(Colour Index Number 45380)、rhodamine 6G(Colour Index Number 45160)等の蛍光染料を用いることも可能である。
この赤色蛍光体は、本発明の効果を著しく損なわないかぎり、任意のものを使用することができる。
この赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常580nm以上、好ましくは585nm以上、また、通常780nm以下、好ましくは700nm以下の波長範囲にあることが好適である。
このような赤色蛍光体としては、例えば、
(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Euで表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、
(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Euで表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。
(La,Y)2O2S:Eu等のEu賦活硫化物蛍光体、
Y(V,P)O4:Eu、Y2O3:Eu等のEu賦活酸化物蛍光体、
(Ba,Mg)2SiO4:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)2SiO4:Eu,Mn等のEu,Mn賦活珪酸塩蛍光体、
LiW2O8:Eu、LiW2O8:Eu,Sm、Eu2W2O9,Eu2W2O9:Nb、Eu2W2O9:Sm等のEu賦活タングステン酸塩蛍光体、
(Ca,Sr)S:Eu等のEu賦活硫化物蛍光体等が挙げられる。
Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu、LiY9(SiO4)6O2:Eu、(Sr,Ba,Ca)3SiO5:Eu、Sr2BaSiO5:Eu等のEu賦活珪酸塩蛍光体、
(Y,Gd)3Al5O12:Ce、(Tb,Gd)3Al5O12:Ce、(Y,Mn)3(Al,Si)5O12:Ce等のCe賦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賦活酸化物、窒化物、または酸窒化物蛍光体、
(Mg,Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Ce等のCe賦活酸化物、窒化物または酸窒化物蛍光体等も挙げられる。
CaLa2S4:Ce等のCe賦活硫化物蛍光体、
(Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu,Mn、(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu,Mn等のEu,Mn賦活リン酸塩蛍光体、
(Y,Lu)2WO6:Eu,Mo等のEu,Mo賦活タングステン酸塩蛍光体、
(Ba,Sr,Ca)xSiyNz:Eu,Ce(ただし、x,y,zは、1以上の整数)等のEu,Ce賦活窒化物蛍光体、
(Ca,Sr,Ba,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu,Mn等のEu,Mn賦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+rSi2−qGeqO12+δ等のCe賦活珪酸塩蛍光体等も挙げられる。
これらの赤色蛍光体は、いずれか1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この青色蛍光体は、本発明の効果を著しく損なわないかぎり、任意のものを使用することができる。
この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、また、通常490nm以下、好ましくは470nm以下の波長範囲にあることが好適である。
(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Euで表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、
(Mg,Ca,Sr,Ba)5(PO4)3(Cl,F):Euで表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、
(Ca,Sr,Ba)2B5O9Cl:Euで表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、
(Sr,Ca,Ba)Al2O4:Euまたは(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Euで表されるユーロピウム賦活アルカリ土類アルミネート蛍光体等が挙げられる。
SrGa2S4:Ce、CaGa2S4:Ce等のCe賦活チオガレート蛍光体、
(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn賦活アルミン酸塩蛍光体、
ZnS:Ag、ZnS:Ag,Al等の硫化物蛍光体、
Y2SiO5:Ce等のCe賦活珪酸塩蛍光体、
CaWO4タングステン酸塩蛍光体、
SrSi9Al19ON31:Eu、EuSi9Al19ON31等のEu賦活酸窒化物蛍光体等を用いることも可能である。
これらの青色蛍光体は、いずれか1種を用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
この緑色蛍光体は、本発明の効果を著しく損なわないかぎり、任意のものを、本実施形態の複合波長変換粒子22と併用して使用することができる。
この緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常510nm以上、好ましくは520nm以上、また、通常540nm以下、好ましくは530nm以下の波長範囲にあることが好適である。
(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Euで表されるEu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、
Sr4Al14O25:Eu、(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu等のEu賦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,Sr,Ca,Mg)9(Sc,Y,Lu,Gd)2(Si,Ge)6O24:Eu等のユーロピウム賦活珪酸塩蛍光体等が挙げられる。
Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu等のEu賦活硼酸リン酸塩蛍光体、
Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu等のEu賦活ハロ珪酸塩蛍光体、
Zn2SiO4:Mn等のMn賦活珪酸塩蛍光体、
CeMgAl11O19:Tb、Y3Al5O12:Tb等のTb賦活アルミン酸塩蛍光体、
Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb、La3Ga5SiO14:Tb等のTb賦活珪酸塩蛍光体、(Sr,Ba,Ca)Ga2S4:Eu,Tb,Sm等のEu,Tb,Sm賦活チオガレート蛍光体、
Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce等のCe賦活アルミン酸塩蛍光体等も挙げられる。
CaSc2O4:Ce等のCe賦活酸化物蛍光体、
Eu賦活βサイアロン等のEu賦活酸窒化物蛍光体、
BaMgAl10O17:Eu,Mn等のEu,Mn賦活アルミン酸塩蛍光体、
SrAl2O4:Eu等のEu賦活アルミン酸塩蛍光体、
(La,Gd,Y)2O2S:Tb等のTb賦活酸硫化物蛍光体、
LaPO4:Ce,Tb等のCe,Tb負荷知リン酸塩蛍光体等も挙げられる。
(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賦活硼酸塩蛍光体、
Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu,Mn等のEu,Mn賦活ハロ珪酸塩蛍光体、
(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu等のEu賦活チオアルミネート蛍光体またはチオガレート蛍光体、
M3Si6O9N4:Eu、M3Si6O12N2:Eu(ただし、Mはアルカリ土類金属元素)等のEu賦活窒化物蛍光体等も挙げられる。
これらの緑色蛍光体は、いずれか1種を併用してもよく、2種以上を組み合わせて併用してもよい。
上記の黄色蛍光体、赤色蛍光体、青色蛍光体及び緑色蛍光体(本実施形態の複合波長変換粒子を除く)は、1種類の蛍光体を単独で使用してもよく、2種類以上の蛍光体を任意の組み合わせおよび比率で併用してもよい。
また、本実施形態の複合波長変換粒子と、上記の各種蛍光体との比率も、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。したがって、上記の各種蛍光体の使用量、及び上記の各種蛍光体として用いる蛍光体の組み合わせおよびその比率は、発光装置の用途に応じて任意に設定すればよい。
具体的には、本実施形態の発光装置を白色を発光する発光装置として構成する場合における、本実施形態の複合波長変換粒子と、上記の各種蛍光体との好ましい組み合わせとしては、以下の(i)〜(ii)の組み合わせが挙げられる。
この場合、赤色蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu及び(Sr,Ba)3SiO5:Euから選択される少なくとも1種が好ましい。
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から選択される少なくとも1種が好ましい。
赤色蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu及びLa2O2S:Euから選択される少なくとも1種が好ましい。
本実施形態の複合波長変換粒子及び上記の各種蛍光体を分散させる樹脂としては、上述した複合波長変換粒子含有樹脂組成物にて用いられる樹脂が好適に用いられる。
上記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、発光効率が高く、かつ、演色性も高いことから、照明装置や画像表示装置の光源として好適である。
「実施例1」
(フッ化マグネシウムコロイドの作製)
塩化マグネシウム6水和物(MgCl2・6H2O)406.6gを純水2000g(室温:25℃)に溶解し、塩化マグネシウム水溶液を作製した。次いで、この溶液に、フッ化アンモニウム(NH4F)148.2gを純水2000g(室温:25℃)に溶解させたフッ化アンモニウム水溶液を撹拌しながら加え、フッ化マグネシウム粒子を生成させた。
次いで、このフッ化マグネシウム粒子を含む溶液に限外濾過洗浄を行って、この溶液中の不純物イオンを除去し、次いで濃縮し、フッ化マグネシウム(MgF2)粒子を2質量%含むフッ化マグネシウムコロイドを作製した。
このフッ化マグネシウムコロイドからフッ化マグネシウムを分離、乾燥し、得られたフッ化マグネシウム(MgF2)粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、8nmであった。
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.12、y=0、z=0、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)312.73g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)183.91g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)8.69gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
上記のフッ化マグネシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、550℃にて2時間熱処理してYAG:Ce蛍光体の前駆体を熱分解させ、焼成粒子を得た。
次いで、この焼成粒子を、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1050℃にて5時間、熱処理を行い、実施例1の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、MgF2の結晶子径は25nm、YAGの結晶子径は60nmであった。これらの結果を表1に示す。
上記の複合波長変換粒子(Mp)と、2液タイプのシリコーン樹脂 OE6630(屈折率:1.53、東レダウ(株)社製)(Ms)との質量比(Mp:Ms)が25:75となるように、上記の複合波長変換粒子及びシリコーン樹脂を秤量した後、メノウ乳鉢にて混練した。なお、上記のシリコーン樹脂は、主剤が42.8質量部、硬化剤が32.2質量部であった。
一方、比較用の発光特性測定用の波長変換膜として、市販のYAG:Ce蛍光体 P46−Y3(YAGの粒子径:6μm〜8μm、化成オプト(株)社製)を用いた他は、実施例1の波長変換膜と同様にして、透明ガラス基板上に厚み30μmの発光強度測定用の比較用の波長変換膜を形成した。
ここでは、透過光の試料面積を5mm×6mmの矩形状とし、波長変換膜の後方(ガラス基板側)から励起光を入射して、波長変換膜の前方の発光スペクトルを積分半球により集光し、入射460nm励起光フォトン量に対する前方発光した560nm発光フォトン量(外部量子効率相当)を測定し、実施例1の波長変換膜については複合波長変換粒子1g当たりに、一方、比較用の波長変換膜についてはYAG1g当たりに、それぞれ換算して、実施例1の複合波長変換粒子と比較用の蛍光体の前方方向への発光特性を比較(前方発光特性比)した。
同時に、発光ピーク波長及び発光スペクトルの半値幅についても測定を行った。
これらの結果を表2に示す。
(フッ化カルシウムコロイドの作製)
塩化カルシウム2水和物(CaCl2・2H2O)376.6gを純水9624g(室温:25℃)に溶解し、塩化カルシウム水溶液を作製した。次いで、この溶液に、フッ化アンモニウム(NH4F)190gを純水9810g(室温:25℃)に溶解させたフッ化アンモニウム水溶液を撹拌しながら加え、フッ化カルシウム粒子を生成させた。
次いで、このフッ化カルシウム粒子を含む溶液に限外濾過洗浄を行って、この溶液中の不純物イオンを除去し、次いで濃縮し、フッ化カルシウム(CaF2)粒子を2質量%含むフッ化カルシウムコロイドを作製した。
このフッ化カルシウムコロイドの分散粒子径は80nm、フッ化カルシウム(CaF2)粒子の結晶子径は20nmであった。
実施例1に準じて、蛍光体の前駆体として、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液を作製した。
上記のフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例2の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は60nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例2の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例2の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
実施例1に準じて、蛍光体の前駆体として、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液42.9gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例3の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は50nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例3の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例3の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
実施例1に準じて、蛍光体の前駆体として、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液66.7gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例4の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は60nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例4の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例4の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
実施例1に準じて、蛍光体の前駆体として、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液150gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例5の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は75nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例5の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例5の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
実施例1に準じて、蛍光体の前駆体として、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液233gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例6の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は80nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例6の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例6の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.06、y=0、z=0、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)314.34g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)188.71g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)4.37gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例7の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は110nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例7の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例7の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.09、y=0、z=0、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)313.53g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)186.31g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)6.53gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例8の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は95nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例8の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例8の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.15、y=0、z=0、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)311.93g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)181.53g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)10.83gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例9の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は60nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例9の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例9の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度、及びAlイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.18、y=0.3、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)292.30g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)179.07g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)12.96gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
テトラメトキシシラン15.68gを、メタノール62.04gと純水20.05gを混合したメタノール溶液と混合・撹拌した溶液中に、1NのHNO3水溶液2.23gを滴下した。次いで、40℃にて3時間保持した後、室温(25℃)まで冷却し、シリケート溶液を作製した。
次いで、上記のAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液500gに、上記のシリケート溶液9.66gを加えて混合撹拌し、シリケート含有YAG前駆体溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、上記のシリケート含有YAG前駆体溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例10の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は60nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例10の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例10の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度、及びAlイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.18、y=0.7、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)267.23g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)178.93g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)12.95gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
テトラメトキシシラン15.68gを、メタノール62.04gと純水20.05gを混合したメタノール溶液と混合・撹拌し、得られた溶液中に、1NのHNO3水溶液2.23gを滴下した。次いで、40℃にて3時間保持した後、室温(25℃)まで冷却し、シリケート溶液を作製した。
次いで、上記のAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液500gに、上記のシリケート溶液22.52gを加えて混合撹拌し、シリケート含有YAG前駆体溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、上記のシリケート含有YAG前駆体溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例11の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は50nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例11の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例11の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度、及びAlイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.18、y=1.3、z=0、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)229.69g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)178.74g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)12.93gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
テトラメトキシシラン15.68gを、メタノール62.04gと純水20.05gを混合したメタノール溶液と混合・撹拌し、得られた溶液中に、1NのHNO3水溶液2.23gを滴下した。次いで、40℃にて3時間保持した後、室温(25℃)まで冷却し、シリケート溶液を作製した。
次いで、上記のAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液500gに、上記のシリケート溶液41.77gを加えて混合撹拌し、シリケート含有YAG前駆体溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、上記のシリケート含有YAG前駆体溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例12の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は40nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例12の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例12の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度、及びGaイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.18、y=0、z=0、w=1.5とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)281.23g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)161.94g、硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)11.72g、及び10%塩化ガリウム水溶液396gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ce,Gaのグリオキシル酸水溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、実施例13の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は70nmであった。
これらの結果を表1に示す。
実施例13の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、実施例13の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.12、y=0、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)312.73g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)183.91g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)8.69gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド400gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液35.28gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、比較例1の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は50nmであった。
これらの結果を表1に示す。
比較例1の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、比較例1の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.12、y=0、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)312.73g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)183.91g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)8.69gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液300gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、比較例2の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は120nmであった。
これらの結果を表1に示す。
比較例2の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、比較例2の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に若干の低下が認められた。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.24、y=0、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)309.56g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)174.46g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)17.20gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、Al,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、比較例3の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は60nmであった。
これらの結果を表1に示す。
比較例3の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、比較例3の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
(ガーネット構造の蛍光体前駆体溶液の作製)
蛍光体の前駆体として、希土類アルミネート系蛍光体前駆体溶液を作製した。
ここでは、ガーネット構造の蛍光体としてYAG:Ce蛍光体を選択し、このYAG:Ce蛍光体の前駆体としてAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液(グリオキシル酸錯体水溶液)を作製した。なお、このYAG:Ce蛍光体の前駆体では、発光イオンであるCeイオンの濃度は、上記の式(1)にてx=0.18、y=1.7、z=0、w=0とした。
さらに、硝酸アルミニウム9水和物(Al(NO3)3・9H2O:分子量375.13)204.71g、硝酸イットリウム6水和物(Y(NO3)3・6H2O:分子量383.01)178.61g、及び硝酸セリウム6水和物(Ce(NO3)3・6H2O:分子量434.23)12.92gを純水5000g(室温:25℃)に溶解させ、硝酸塩水溶液を作製した。
テトラメトキシシラン15.68gを、メタノール62.04gと純水20.05gを混合したメタノール溶液と混合・撹拌し、得られた溶液中に、1NのHNO3水溶液2.23gを滴下した。次いで、40℃にて3時間保持した後、室温(25℃)まで冷却し、シリケート溶液を作製した。
次いで、上記のAl,Y,Ceのグリオキシル酸水溶液500gに、上記のシリケート溶液54.59gを加えて混合撹拌し、シリケート含有YAG前駆体溶液を作製した。
実施例2に準じて作製したフッ化カルシウムコロイド200gと、上記のシリケート含有YAG前駆体溶液100gとを、混合・撹拌して均一なコロイド溶液とした後、2流体ノズル方式のスプレードライヤーにて乾燥した。次いで、得られた乾燥物を大気雰囲気中、600℃にて2時間熱処理を行った。
さらに、3%水素−97%窒素の混合ガスを含む還元性雰囲気中、1150℃にて5時間熱処理を行い、比較例4の複合波長変換粒子を作製した。
また、この複合波長変換粒子の結晶子径を、X線回折装置を用いた粉末法により測定したところ、CaF2の結晶子径は40nm、YAGの結晶子径は40nmであった。
これらの結果を表1に示す。
比較例4の複合波長変換粒子を用いて、実施例1に準じて、比較例4の発光特性測定用の波長変換膜を作製した。
次いで、この波長変換膜の発光特性を、実施例1に準じて測定した。
次いで、上記の波長変換膜を、温度85℃及び湿度85%の高温高湿試験器に500時間保存し、保存後の波長変換膜について上記と同様の方法により前方発光特性比の評価を行ったところ、前方への発光特性に変化は認められなかった。
これらの結果を表2に示す。
[実施例14]
実施例2の複合波長変換粒子を用いて、図2に示した表面実装型発光装置を作製し、発光特性を評価した。
発光装置は、以下の手順により作製した。
ここでは、緑色蛍光体と赤色蛍光体の質量比は85:15とした。これら緑色蛍光体及び赤色蛍光体の全質量に対し、シリコーン樹脂 OE6630(東レダウ(株)社製)の主剤を8:107の質量比となるように加えて混合し、さらに、上記の各種蛍光体及びシリコーン樹脂を含む樹脂混合物の合計質量に対して100:70の割合で硬化剤を加えて混練機で混合して蛍光体スラリー(蛍光体含有樹脂組成物)を作製した。
以上により、実施例14の表面実装型発光装置を作製した。
この白色色度座標の測定は、発光スペクトルの380nm〜780nmの波長領域のデータから、日本工業規格JIS Z 8701「色の表示方法」で規定されるXY表色系における色度座標として色度値(x,y)を算出することにより行った。
この表面実装型発光装置の白色色度座標は(x、y)=(0.31,0.33)でありほぼ無彩色の白色発光であった。
2 マトリクス粒子
3 イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体
11 表面実装型発光装置
14 半導体発光素子
15 発光層
21 透明性を有する樹脂
22 複合波長変換粒子
23 黄色蛍光体
24 赤色蛍光体
31 表面実装型発光装置
32 複合波長変換粒子含有樹脂層
33 青色蛍光体
34 蛍光体含有樹脂層
35 発光層
41 表面実装型発光装置
42 樹脂
43 発光層
Claims (6)
- フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム及びフッ化ストロンチウムの群から選択される1種または2種以上を含有してなるフッ化物からなるマトリクス粒子中に、イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体を分散してなり、
発光強度の最大値は510nm以上かつ550nm以下の波長領域にあることを特徴とする複合波長変換粒子。 - 前記イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体は、
(Y3−x−zCexMz)(Al5−y―wRwSiy)O12 ……(1)
(但し、MはSc、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Er、Yb、Lu、Mn、Ti、Zr、Sn、Ca、Znのうち少なくとも1種、RはIn、Gaのうち少なくとも1種であり、0.015≦x≦0.18、0<y≦1.5、0≦z≦0.2、0≦w≦1.0)
を主成分とすることを特徴とする請求項1記載の複合波長変換粒子。 - 前記フッ化物に対する前記イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体の質量百分率は、20質量%以上かつ70質量%以下であることを特徴とする請求項1または2記載の複合波長変換粒子。
- 請求項1ないし3のいずれか1項記載の複合波長変換粒子を樹脂中に分散してなることを特徴とする複合波長変換粒子含有樹脂組成物。
- 300nm以上かつ500nm以下の波長領域の光を発光する半導体発光素子と、この半導体発光素子から出射される光を受光することにより可視光線を発光する発光層と、を備え、
前記発光層は、請求項1ないし3のいずれか1項記載の複合波長変換粒子を含有してなることを特徴とする発光装置。 - 前記発光層は、青色蛍光体、黄色蛍光体、赤色蛍光体及び緑色蛍光体のうちいずれか1種または2種以上を含有してなることを特徴とする請求項5記載の発光装置。
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