JP2017520641A - 色安定赤色発光蛍光体 - Google Patents
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Abstract
Description
Ax[MFy]:Mn4+ I
式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs又はそれらの組合せであり、
MはSi、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd又はそれらの組合せであり、
xは[MFy]イオンの電荷の絶対値であり、
yは5、6又は7である。
温度を1時間以上の接触時間にわたって維持し、接触時間後、温度を毎分5℃以下の速度で下げる。
(A)A2[MF5]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択され、MはAl、Ga、In及びそれらの組合せから選択される。)
(B)A3[MF6]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択され、MはAl、Ga、In及びそれらの組合せから選択される。)
(C)Zn2[MF7]:Mn4+(式中、MはAl、Ga、In及びそれらの組合せから選択される。)
(D)A[In2F7]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択される。)
(E)A2[MF6]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択され、MはGe、Si、Sn、Ti、Zr及びそれらの組合せから選択される。)
(F)E[MF6]:Mn4+(式中、EはMg、Ca、Sr、Ba、Zn及びそれらの組合せから選択され、MはGe、Si、Sn、Ti、Zr及びそれらの組合せから選択される。)
(G)Ba0.65Zr0.35F2.70:Mn4+
(H)A3[ZrF7]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択される。)。
本方法に関する時間、温度及びフッ素含有酸化剤については、上記で説明した。
Ax[MFy] II
蛍光体を溶液と接触させる温度は約20℃〜約50℃の範囲である。色安定蛍光体を製造する所要時間は、約1分〜約5時間、特に約5分〜約1時間の範囲である。HF水溶液中のフッ化水素酸の濃度は、約20重量%〜約70重量%、特に約40重量%〜約70重量%の範囲である。溶液の濃度が低いほど、蛍光体の収率が低くなる可能性がある。
((Sr1-z(Ca,Ba,Mg,Zn)z)1-(x+w)(Li,Na,K,Rb)wCex)3(Al1-ySiy)O4+ y+3(x-w)F1-y-3(x-w)、0<x≦0.10、0≦y≦0.5、0≦z≦0.5、0≦w≦x、
(Ca,Ce)3Sc2Si3O12(CaSiG)、
(Sr,Ca,Ba)3Al1-xSixO4+ xF1-x:Ce3+(SASOF))、
(Ba,Sr,Ca)5(PO4)3(Cl,F,Br,OH):Eu2+,Mn2+、
(Ba,Sr,Ca)BPO5:Eu2+,Mn2+、
(Sr,Ca)10(PO4)6*νB2O3:Eu2+(0<ν≦1)、
Sr2Si3O8*2SrCl2:Eu2+、
(Ca,Sr,Ba)3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+、
BaAl8O13:Eu2+、2SrO*0.84P2O5*0.16B2O3:Eu2+、
(Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu2+,Mn2+、
(Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu2+、
(Y,Gd,Lu,Sc,La)BO3:Ce3+,Tb3+、
ZnS:Cu+,Cl-、ZnS:Cu+,Al3+、ZnS:Ag+,Cl-、
ZnS:Ag+,Al3+、
(Ba,Sr,Ca)2Si1-ζO4-2ζ:Eu2+(−0.2≦ζ≦0.2)、
(Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+、
(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2S4:Eu2+、
(Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)3(Al,Ga)5-αO12-3/2α:Ce3+(0≦α≦0.5)、
(Ca,Sr)8(Mg,Zn)(SiO4)4Cl2:Eu2+,Mn2+、
Na2Gd2B2O7:Ce3+,Tb3+、
(Sr,Ca,Ba,Mg,Zn)2P2O7:Eu2+,Mn2+、
(Gd,Y,Lu,La.)2O3:Eu3+,Bi3+、
(Gd,Y,Lu,La.)2O2S:Eu3+,Bi3+、
(Gd,Y,Lu,La.)VO4:Eu3+,Bi3+、
(Ca,Sr)S:Eu2+,Ce3+、SrY2S4:Eu2+、CaLa2S4:Ce3+、
(Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu2+,Mn2+、
(Y,Lu)2WO6:Eu3+,Mo6+、
(Ba,Sr,Ca)βSiγNμ:Eu2+(2β+4γ=3μ)、
(Ba,Sr,Ca)2Si5-xAlxN8-xOx:Eu2+(0≦x≦2)、
Ca3(SiO4)Cl2:Eu2+、
(Lu,Sc,Y,Tb)2-u-vCevCa1+uLiwMg2-wPw(Si,Ge)3-wO12-u/2(−0.5≦u≦1、0<v≦0.1かつ0≦w≦0.2)、
(Y,Lu,Gd)2-φCaφSi4N6+φC1-φ:Ce3+(0≦φ≦0.5)、
Eu2+及び/又はCe3+ドープ(Lu,Ca,Li,Mg,Y)α−SiAlON、
(Ca,Sr,Ba)SiO2N2:Eu2+,Ce3+、
β−SiAlON:Eu2+、3.5MgO*0.5MgF2*GeO2:Mn4+、
(Sr,Ca,Ba)AlSiN3:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)3SiO5:Eu2+、
Ca1-c-fCecEufAl1+cSi1-cN3(0≦c≦0.2、0≦f≦0.2)、
Ca1-h-rCehEurAl1-h(Mg,Zn)hSiN3(0≦h≦0.2、0≦r≦0.2)、
Ca1-2s-tCes(Li,Na)sEutAlSiN3(0≦s≦0.2、0≦f≦0.2、s+t>0)、
Ca1-σ-χ-φCeσ(Li,Na)χEuφAl1+σ-χSi1-σ+χN3(0≦σ≦0.2、0≦χ≦0.4、0≦φ≦0.2)。
シリコーンテープ試料作製
試料は、被験材料500mgを1.50gのシリコーン(Sylgard 184)と混合することによって作製された。混合物を真空チャンバーで約15分間脱気した。混合物(0.70g)をディスク形状のテンプレート(直径28.7mm、厚さ0.79mm)中に注ぎ、90℃で30分間焼成した。試験用に、試料を約5mm×5mmサイズの正方形にカットした。
高光束条件
446nmで発光するレーザーダイオードを、他端にコリメーターを備える光ファイバーに結合させた。出力を310mWとし、試料上のビーム径を700μmとした。これは試料表面上での80W/cm2の光束に等しい。レーザーからの散乱放射と励起蛍光体からの発光の組合せであるスペクトルパワー分布(SPD)スペクトルを1m(直径)の積分球で集め、そのデータを分光計ソフトウェア(Specwin)で処理した。それぞれ400nm〜500nmのSPDと550nm〜700nmのSPDを積分することによって、レーザー発光及び蛍光体発光からの積分パワーを2分間隔で約21時間にわたって記録した。測定の最初の90分間は、レーザーの熱安定化による影響を避けるために切り捨てられる。レーザー損傷による強度損失の百分率は、以下の通りに算出される。
蛍光体粉末を二液型メチルシリコーンバインダー(RTV−615、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(Momentive Performance Materials))中に蛍光体0.9g対シリコーン0.825g(液A+B)の比率で混合させることにより、高温高湿(HTHH)処理用の試料を作製した。その後、蛍光体/シリコーン混合物をアルミニウム試料ホルダーの中に注ぎ、90℃で20分間硬化させる。対照試料を窒素下で保存し、HTHH条件への暴露用の試料を85℃/85%RHの制御雰囲気チャンバー内に入れた。これらHTHH試料を定期的に取り出し、その450nm励起下の発光強度を対照試料と比較する。
ビーカーA〜D間の出発材料の量と配分を表1に示す。実施例4では、ビーカーBにアセトン5mLも添加した。手順:ビーカーAを強く撹拌し、ビーカーBの内容物を75mL/分の速度で30秒間滴下した後、反応の残りの時間は60mL/分で滴下した。ビーカーBの内容物の添加を開始した20秒後に、ビーカーDの内容物を13mL/分の速度でビーカーAに滴下した。ビーカーBの内容物の添加を開始した30秒後に、ビーカーCの内容物を13mL/分の速度でビーカーAに滴下した。沈殿物を5分間温浸させ、撹拌を停止した。上澄み液をデカントし、沈殿物を真空ろ過し、酢酸で1回及びアセトンで2回すすぎ、その後真空下で乾燥させた。乾燥粉末を44μmメッシュの分級し、20%のF2下において540℃で8時間アニールした。アニールした蛍光体をK2SiF6が飽和した49%HF溶液で洗浄し、真空下で乾燥させ、分級した。
材料の全重量に対して0.84wt%のMnを含んだMnドープフルオロケイ酸カリウムを540℃、10psiaの20%F2/80%N2の炉内で8時間アニールした。アニールした蛍光体をK2SiF6で飽和した49%HF溶液で洗浄し、真空下で乾燥させ、分級した。蛍光体及びアニールした未処理の市販試料を高光束条件の下で試験した。結果を表3に示す。
Mnドープフルオロケイ酸カリウム試料は実施例1〜4に記載の通り調製し、処理した。処理の前後に、量子効率及び減衰時間を計測し、ICP−MSで重量%Mnを測定した。結果を表4に示す。高Mn試料の量子効率が向上し、濃度消光の立上り/影響が抑制されたことが分かる。少なくともQEの向上は、より低いMnレベルで観測された場合よりも著しく大きい。例えば、0.84wt%のMnを有する比較例1の蛍光体のQEは、100(相対)から107(相対)に増加し、約7%の増加であったが、表4に示す増加は、約0.9wt%のMnを含有する試料に関しては約15%、1.25wt%のMnを含有する試料に関しては約20%であった。
マンガン含有量が0.70%(誘導連結プラズマによって測定)の市販のPFS蛍光体を、10psiaの窒素(80%)及びフッ素(20%)の雰囲気下の炉内に入れ、540℃で8時間加熱した。8時間後、温度を毎分10℃の速度で低下させた。アニールした蛍光体をK2SiF6で飽和した49%HF溶液で洗浄し、真空下で乾燥させ、分級した。
マンガン含有量が0.70%(誘導連結プラズマによって測定)の市販のPFS蛍光体を、10psiaの窒素(80%)及びフッ素(20%)の雰囲気下の炉内に入れ、540℃で8時間加熱した。8時間後、温度を毎分1℃の速度で低下させた。アニールした蛍光体をK2SiF6で飽和した49%HF溶液で洗浄し、真空下で乾燥させ、分級した。
Claims (24)
- 色安定Mn4+ドープ蛍光体を合成する方法であって、
以下の式Iの前駆体を約200℃〜約700℃の範囲内の温度で気体状のフッ素含有酸化剤と接触させる工程と、
Ax[MFy]:Mn4+ I
(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs又はそれらの組合せであり、
MはSi、Ge、Sn、Ti、Zr、Al、Ga、In、Sc、Hf、Y、La、Nb、Ta、Bi、Gd又はそれらの組合せであり、
xは[MFy]イオンの電荷の絶対値であり、
yは5、6又は7である。)
温度を1時間以上の接触時間にわたって維持する工程と、
接触時間後に温度を毎分5℃以下の速度で低下させる工程と
を含む方法。 - 温度を毎分3℃以下の速度で低下させる、請求項1に記載の方法。
- 温度を毎分1℃以下の速度で低下させる、請求項1に記載の方法。
- 温度を1時間以上毎分5℃以下の速度で低下させる、請求項1に記載の方法。
- 温度を2時間以上毎分5℃以下の速度で低下させる、請求項1に記載の方法。
- 温度を3時間以上毎分5℃以下の速度で低下させる、請求項1に記載の方法。
- 温度が約500℃〜約600℃の範囲内の温度である、請求項1に記載の方法。
- 蛍光体前駆体をフッ素含有酸化剤と約8時間接触させる、請求項1に記載の方法。
- Mn4+ドープ蛍光体がK2SiF6:Mn4+である、請求項1に記載の方法。
- 半導体光源と、請求項1に記載の方法で調製されたMn4+ドープ蛍光体とを備える照明装置。
- 半導体光源と、請求項1に記載の方法で調製されたMn4+ドープ蛍光体とを備えるバックライト装置。
- 色安定Mn4+ドープ蛍光体を合成する方法であって、前駆体を高温で気体状のフッ素含有酸化剤と接触させて色安定Mn4+ドープ蛍光体を形成する工程を含んでいて、前駆体が以下の(A)〜(H)からなる群から選択される、方法。
(A)A2[MF5]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択され、MはAl、Ga、In及びそれらの組合せから選択される)、
(B)A3[MF6]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択され、MはAl、Ga、In及びそれらの組合せから選択される)、
(C)Zn2[MF7]:Mn4+(式中、MはAl、Ga、In及びそれらの組合せから選択される)、
(D)A[In2F7]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択される)、
(E)A2[MF6]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択され、MはGe、Si、Sn、Ti、Zr及びそれらの組合せから選択される)、
(F)E[MF6]:Mn4+(式中、EはMg、Ca、Sr、Ba、Zn及びそれらの組合せから選択され、MはGe、Si、Sn、Ti、Zr及びそれらの組合せから選択される)、
(G)Ba0.65Zr0.35F2.70:Mn4+、及び
(H)A3[ZrF7]:Mn4+(式中、AはLi、Na、K、Rb、Cs及びそれらの組合せから選択される)。 - 温度が約500℃〜約600℃の範囲である、請求項12に記載の方法。
- 温度を毎分3℃以下の速度で低下させる、請求項12に記載の方法。
- 温度を毎分1℃以下の速度で低下させる、請求項12に記載の方法。
- 温度を1時間以上毎分5℃以下の速度で低下させる、請求項12に記載の方法。
- 温度を2時間以上毎分5℃以下の速度で低下させる、請求項12に記載の方法。
- 温度を3時間以上毎分5℃以下の速度で低下させる、請求項12に記載の方法。
- 色安定Mn4+ドープ蛍光体がK2SiF6:Mn4+である、請求項12に記載の方法。
- 温度が約500℃〜約600℃の範囲内の温度である、請求項12に記載の方法。
- フッ素含有酸化剤がF2である、請求項12に記載の方法。
- 請求項12に記載の方法で調製された色安定Mn4+ドープ蛍光体。
- 半導体光源と、請求項12に記載の方法で調製された色安定Mn4+ドープ蛍光体とを備える照明装置。
- 半導体光源と、請求項12に記載の方法で調製された色安定Mn4+ドープ蛍光体とを備えるバックライト装置。
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