JP2015189789A - 蛍光体、蛍光体含有組成物、発光装置、画像表示装置及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特に、赤色に発光する窒化物蛍光体としては、(Sr,Ca)AlSiN3で表される母体に賦活剤を添加した蛍光体(以下、「CASN蛍光体」又は「SCASN蛍光体」と称する場合がある)などが開発されている(特許文献1及び2参照)。
また、特許文献2には、高輝度の赤色発光を示す窒化物または酸窒化物を母体とする蛍光体が開示されている。
更に、該蛍光体を含む蛍光体含有組成物及び発光装置、並びに該発光装置を含む画像表示装置及び照明装置を提供することを課題とする。
MaSrbCacAldSieNf [1]
(上記式[1]中、
Mは、付活元素を表し、
a、b、c、d、e、fは、それぞれ下記の範囲の値である。
0.00001≦a≦0.15
0<b≦0.99999
0≦c<1
a+b+c=1
0.5≦d≦1.5
0.5≦e≦1.5
2.5≦f≦3.5)
本発明の蛍光体は、下記式[1]で表される関係式を満たし、Moの含有量が2ppm以上、100ppm以下であることを特徴とする蛍光体である。
MaSrbCacAldSieNf [1]
(上記式[1]中、
Mは、付活元素を表し、
a、b、c、d、e、fは、それぞれ下記の範囲の値である。
0.00001≦a≦0.15
0<b≦0.99999
0≦c<1
a+b+c=1
0.5≦d≦1.5
0.5≦e≦1.5
2.5≦f≦3.5)
さらに、Euに加えて、Ce、Pr、Sm、Tb及びYbよりなる群から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含んでいてもよく、発光量子効率の点でCeを含むことがより好ましい。
即ち、Mは、Eu及び/又はCeであることが更に好ましく、Eu、或いはEu及びCeであることが特に好ましい。
付活元素全体に対するユーロピウム(Eu)の割合は、50モル%以上が好ましく、70モル%以上がより好ましく、90モル%以上が特に好ましい。
aが上記範囲内であると、濃度消光や、吸収効率の低下に伴う輝度の低下が起こり難い点で好ましい。
bが上記範囲内であると、得られる蛍光体の発光輝度が高くなりやすい点で好ましい。
a+b+c=1
を満足する。
一般式(1)におけるd、e、fは、下記の観点により、その元素モル比を設定する。一般式(1)における、元素のモル比(a+b+c:d:e:f)は、化学量論組成は、1:1:1:3である。実際には、酸素による欠損、及び電荷補償などにより、過不足が生じ、5割程度の過不足では発光できる程度であり、2〜3割程度の過不足では蛍光体として使用可能な範囲であり、1割程度の過不足であることが蛍光体としては好ましい。
例えば、式[1]で表される本発明の蛍光体は、酸素(O)元素を含んでいてもよく、その場合、酸素元素の含有量は、蛍光体の発光特性低下が容認できる範囲で通常10重量%以下、好ましくは6重量%以下、更に好ましくは4重量%以下、最も好ましくは1重量%以下である。
また、式[1]で表される本発明の蛍光体は、ハロゲン元素を含有していてもよい。
式[1]で表される本発明の蛍光体中に、ハロゲン元素が含まれる場合、その由来としては、原料金属中の不純物としての混入や、粉砕工程、窒化工程などの製造プロセス時に導入される場合などが考えられる。
混入されるハロゲン元素としては、フッ素(F)元素、塩素(Cl)元素、臭素(B)元素、ヨウ素(I)元素などが挙げられる。ハロゲン元素の含有量は、蛍光体の発光特性が容認できる点で、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下である。
蛍光体中のMo含有量が上記範囲内であると、輝度が向上しやすい点で好ましい。
蛍光体中のMo含有量は、後掲の実施例の項に示すように、誘導結合プラズマ発光分光法(ICP−AES)等により測定することができる。
<発光色>
本発明の蛍光体の発光色は、化学組成等を調整することにより、波長360nm〜480nmといった近紫外領域〜青色領域の光で励起された場合の発光色として、青色、青緑色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色等、所望の発光色とすることができる。
蛍光体の化学組成や付活元素の種類によって発光ピーク波長及びその形状は異なるが、例えば、本発明の蛍光体が、Sr含有量が多い蛍光体であり、かつ、付活元素MとしてEuを含有する場合、橙色ないし赤色蛍光体としての用途に鑑みて、ピーク波長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、以下の特徴を有することが好ましい。
発光ピーク波長、及び発光ピークの半値幅は、得られる発光スペクトルから算出することができる。
本発明の蛍光体の製造方法としては、蛍光体原料用合金を用いる製造方法や原料窒化物を用いる製造方法などが挙げられる。
蛍光体原料用合金を用いる製造方法を採用する場合、例えば、特開2009−132916号公報や国際公開2006/106948号パンフレットなどの各公報の記載に準じて製造することが可能である。
また、原料窒化物を用いる製造方法を採用する場合、例えば、国際公開2005/052087号パンフレットなどに記載の方法に準じて製造することが可能である。
混合工程で得られた蛍光体原料混合物は、必要に応じて乾燥後、坩堝等の容器内に充填し、焼成炉、加圧炉等を用いて焼成する。
本発明の蛍光体は、この焼成工程に用いる坩堝としてモリブデン坩堝を用いることにより好適に製造することができる。
即ち、本発明の蛍光体中のモリブデンは、モリブデン坩堝由来であることが好ましく、その場合において、蛍光体中のモリブデン含有量は、蛍光体原料混合物とモリブデン坩堝との接触面積や、一度に焼成する蛍光体原料混合物の量などを適宜調整することにより調整することが可能である。
合成時の圧力については特段の制限はないが、必要に応じて高圧下での合成方法も採用可能である。
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。
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。
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。
これら、無機材料及び有機材料の具体例としては、例えば、特開2007−291352号公報の[蛍光体含有組成物]<液体媒体>の項に記載のものが挙げられる。
尚、液体媒体及び蛍光体の含有率も、上記公報に記載の態様が挙げられる。
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の発光体として本発明の蛍光体の1種以上を、第1の蛍光体として含有するものである。ここで、本発明の蛍光体は、何れか1種を単独で使用してもよく、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。
(A) 第1の発光体として、420nm以上500nm以下の波長範囲に発光ピークを有するものを用い、第2の発光体の第2の蛍光体として、500nm以上580nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも1種の蛍光体を用いる。
(B) 第1の発光体として、300nm以上420nm以下の波長範囲に発光ピークを有するものを用い、第2の発光体の第2の蛍光体として、420nm以上470nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも1種の蛍光体と、500nm以上580nm以下の波長範囲に発光ピークを有する少なくとも1種の蛍光体とを用いる。
装置構成及び発光装置の実施形態としては、例えば、特開2007−291352号公報に記載のものが挙げられる。
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。
また、本発明の発光装置は、リモートフォスファーなどにも好適に用いられる。
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。
本発明の発光装置を画像表示装置の光源として用いる場合には、その画像表示装置の具体的構成に制限は無いが、カラーフィルターとともに用いることが好ましい。例えば、画像表示装置として、カラー液晶表示素子を利用したカラー画像表示装置とする場合は、上記発光装置をバックライトとし、液晶を利用した光シャッターと赤、緑、青の画素を有するカラーフィルターとを組み合わせることにより画像表示装置を形成することができる。
<発光輝度・色度測定>
発光スペクトルを、室温(25℃)において、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FP6500(日本分光社製)を用いて測定した。
x、y表色系(CIE 1931表色系)の色度座標は、上述の方法で得られた発光スペクトルの480nm〜780nmの波長領域のデータから、JIS Z8724に準じた方法で、JIS Z8701で規定されるXYZ表色系における色度座標xとyとして算出した。
蛍光体中のモリブデン(Mo)含有量は誘導結合プラズマ発光分光法(ICP−AES)で測定した。測定装置としてICPS−8100(島津製作所製)を用いた。
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて蛍光体の重量メジアン径D50を測定した。
原料粉末のEu2O3、SrN、Ca3N2、AlN、Si3N4を、元素のモル比で、Eu:Sr:Ca:Al:Si=0.009:0.805:0.186:0.970:1.000となるように秤量し、均一になるまで混合した。なお、これらの操作は、窒素ガスで満たしたグローブボックス中で行った。
BN坩堝の内側の底面および側面にモリブデン箔を内張りしないこと以外は、実施例1と同様にして比較例1の蛍光体(重量メジアン径D50=10.9μm)を得た。
尚、坩堝に、モリブデン坩堝を用いない本比較例は、特開2007−291352号公報の実施例4に実質相当するものである。
従って、本発明の蛍光体を含む発光装置、並びに該発光装置を含む画像表示装置及び照明装置は高品質なものとなる。
2 励起光源(第1の発光体)(LD)
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 励起光源(第1の発光体)
8 蛍光体含有部
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
22 励起光源(第1の発光体)
23 蛍光体含有部(第2の発光体)
24 フレーム
25 導電性ワイヤ
26 電極
27 電極
Claims (6)
- 下記式[1]で表される蛍光体であって、
Moの含有量が2ppm以上、100ppm以下であることを特徴とする蛍光体。
MaSrbCacAldSieNf [1]
(上記式[1]中、
Mは、付活元素を表し、
a、b、c、d、e、fは、それぞれ下記の範囲の値である。
0.00001≦a≦0.15
0<b≦0.99999
0≦c<1
a+b+c=1
0.5≦d≦1.5
0.5≦e≦1.5
2.5≦f≦3.5) - 更に、酸素元素を含むことを特徴とする、請求項1に記載の蛍光体。
- 請求項1又は2に記載の蛍光体と、液体媒体とを含有することを特徴とする蛍光体含有組成物。
- 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、請求項1又は2に記載の蛍光体の1種以上を、第1の蛍光体として含むことを特徴とする発光装置。 - 請求項4に記載の発光装置を光源として含むことを特徴とする画像表示装置。
- 請求項4に記載の発光装置を光源として含むことを特徴とする照明装置。
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