JP2018024870A - 蛍光体、及びその製造方法、並びにその蛍光体を用いた発光装置 - Google Patents
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-
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Abstract
Description
(K1−p/k,Mp/k)a(Si1−x−y,Tix,Mny)Fb (1)
(ここで、
Mは、Na及びCaからなる群から選ばれる少なくとも1種類であり、
kは、Mの価数を示す数で、1又は2であり、
1.5≦a≦2.5、
5.0≦b≦6.5、
0≦p/k≦0.1、
0≦x≦0.3、及び
0<y≦0.2
である)
で表される蛍光体であって、
赤外吸収スペクトルにおける、1200〜1240cm−1の範囲に存在する最大ピークの強度をI1、3570〜3610cm−1の範囲に存在する最大ピークの強度をI2、635〜655cm−1の範囲に存在する最大ピークの強度をI3、前記蛍光体に含まれるMnの重量百分率をCMnとするとき、
0≦I2/I1≦0.01、及び
6.7≦(I3/I1)/CMn
を満たすものである。
(A)一般式(1)で表される基本蛍光体を合成する工程、及び
(B)前記工程(A)で合成された基本蛍光体を400℃以上800℃以下の温度で脱水処理をする工程
を含んでなるものである。
(K1−p/k,Mp/k)a(Si1−x−y,Tix,Mny)Fb (1)
(式中、
Mは、Na及びCaからなる群から選ばれる少なくとも1種類であり、
kは、Mの価数を示す数で、1又は2であり、
1.5≦a≦2.5、
5.0≦b≦6.5、
0≦p/k≦0.1、
0≦x≦0.3、及び
0<y≦0.2
である)
波数分解能: 4cm−1
サンプルスキャン回数: 100回
測定波数範囲: 400〜4000cm−1
測定雰囲気: 大気
図1は蛍光体単独のIRスペクトル(非希釈)であり、図2は希釈剤による希釈を行った場合のIRスペクトル(希釈)である。図1及び図2中に矢印で示す800〜1600cm−1付近のピークは、母体であるK2SiF6結晶に固有の振動モードに対応すると考えられる。図3は、蛍光体そのもののIRスペクトル(非希釈)の1000〜4000cm−1の拡大図である。3570〜3610cm−1に存在するピークは、Mnとそれに配位したOH基との結合に対応するものと考えられる。さらに、2500〜3500cm−1にブロードな振動ピークが確認される。このブロードな振動ピークは、蛍光体結晶に吸着したり、水素結合や配位結合したりしている水分子に含まれるOH結合に帰属されるピークであると考えられる。このスペクトルは、これらピークの存在を示すために、そのピークが比較的高いものであるが、実施形態による蛍光体では、このピークが相対的に低くなっている(詳細後述)。
(A)一般式(1)で表される基本蛍光体を合成する工程、及び
(B)前記工程(A)で合成された基本蛍光体を400℃以上800℃以下の温度で脱水処理をする工程
を含んでなる方法により製造することができる。
(i)Si含有原料、Ti含有原料を過マンガン酸カリウム及び又は過マンガン酸ナトリウムと組み合わせ、フッ酸水溶液中で反応させる方法、
(ii)ヘキサフルオロケイ酸(H2SiF6)と、ヘキサフルオロマンガン酸カリウム(K2MnF6)又はヘキサフルオロマンガン酸ナトリウムとの混合物を溶解させたフッ酸水溶液中に、カリウム含有原料及び/又はナトリウム含有原料を添加し、反応させる共沈方法又は貧溶媒析出法
により製造することが可能である。その他にもヘキサフルオロケイ酸とヘキサフルオロマンガン酸カリウム(K2MnF6)などを溶解させた溶液中にカリウム含有原料を添加し、反応させる方法や貧溶媒析出法などの方法により合成することが可能である。何れの製造方法においても、基本蛍光体は、フッ酸を使用した水溶液中で合成したのちに、吸引ろ過等の乾燥処理を経て得ることができる。
E(λ):蛍光体へ照射した励起光源の全スペクトル(フォトン数換算)
R(λ):蛍光体の励起光源反射光スペクトル(フォトン数換算)
P(λ):蛍光体の発光スペクトル(フォトン数換算)
である。
半導体発光素子103のサイズ、凹部の寸法及び形状は、適宜変更することができる。
上述したように、実施形態にかかる発光装置、例えば白色LEDは一般照明等だけでなく、カラーフィルターなどと組み合わせて使用される発光デバイス、例えば液晶用バックライト用の光源等としても最適である。具体的には、液晶のバックライト光源や青色発光層を使用した無機エレクトロルミネッセンス装置の赤色発光材料としても使用することができる。
KMnO4粉末とKF粉末とをHF水溶液に溶解させた後に、H2O2水溶液を徐々に滴下し、HF水溶液中で十分反応させることによりK2MnF6を合成した。合成したK2MnF6を吸引ろ過し、K2MnF6粉末とした。また、HF水溶液中にSiO2粉末を溶解させ、H2SiF6溶液を調製した。さらに、HF水溶液にKF粉末を溶解させ、KF水溶液を調製した。調製したH2SiF6溶液に合成したK2MnF6粉末を溶解させ反応溶液を調製した。調製した反応溶液に事前に調整したKF水溶液を滴下し、反応溶液中で十分反応させることによりK2SiF6:Mnを合成した。合成したK2SiF6:Mnを吸引ろ過して、蛍光体粉末とした(比較例1)。合成した前記蛍光体の組成分析を行ったところ、K2.03(Si0.98,Mn0.02)F6であった。また、合成した蛍光体に脱水処理を、フッ素を含まない雰囲気、又はフッ素含有雰囲気中で保持温度550℃,保持時間1時間の条件で施して蛍光体を得た(比較例2、実施例1)。
比較例1による蛍光体をBNるつぼに入れ、フッ化アンモニウムからなるフタ材で封をし、保持温度550℃、保持時間1時間の条件で脱水処理を施して蛍光体複合体を得た。この蛍光体を実施例1と同様にして評価すると、内部量子効率および発光強度維持率は同等以上となる。この改良効果は、蛍光体表面にKBF4層が形成されたことによると考えられる。
・X線源 CuKα
・測定電圧・電流 45kV、200mA
・ステップ幅0.01°
・測定スピード20°/min.
Claims (13)
- 下記一般式(1):
(K1−p/k,Mp/k)a(Si1−x−y,Tix,Mny)Fb (1)
(ここで、
Mは、Na及びCaからなる群から選ばれる少なくとも1種類であり、
kは、Mの価数を示す数で、1又は2であり、
1.5≦a≦2.5、
5.0≦b≦6.5、
0≦p/k≦0.1、
0≦x≦0.3、及び
0<y≦0.2
である)
で表される蛍光体であって、
赤外吸収スペクトルにおける、1200〜1240cm−1の範囲に存在する最大ピークの強度をI1、3570〜3610cm−1の範囲に存在する最大ピークの強度をI2、635〜655cm−1の範囲に存在する最大ピークの強度をI3、前記蛍光体に含まれるMnの重量百分率をCMnとするとき、
0≦I2/I1≦0.01、及び
6.7≦(I3/I1)/CMn
を満たす蛍光体。 - 前記I2/I1が0≦I2/I1≦0.005を満たす、請求項1に記載の蛍光体。
- 前記一般式(1)において、p/k=0かつx=0である、請求項1又は2に記載の蛍光体。
- 前記蛍光体の内部量子効率η’が80%以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の蛍光体。
- 前記蛍光体の粒子表面にKBF4層をさらに有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の蛍光体。
- 440nm以上470nm以下の波長領域にピークを有する光を放射する発光素子と、請求項1〜5のいずれか1項に記載の蛍光体を含む蛍光体層とを具備する発光装置。
- 前記蛍光体層が、520nm以上570nm以下の波長領域に発光ピークを有する蛍光体をさらに含む、請求項6に記載の装置。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の蛍光体の製造方法であって、以下の工程:
(A)一般式(1)で表される基本蛍光体を合成する工程、及び
(B)前記工程(A)で合成された基本蛍光体を200℃以上800℃以下の温度で脱水処理をする工程
を含んでなる方法。 - 前記工程(A)が、
(i)Si含有原料、Ti含有原料を過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウムと組み合わせ、フッ酸水溶液中で反応させて基本蛍光体を合成する工程、又は
(ii)ヘキサフルオロケイ酸と、ヘキサフルオロマンガン酸カリウム又はヘキサフルオロマンガン酸ナトリウムとの混合物を溶解させたフッ酸水溶液中に、カリウム含有原料、ナトリウム含有原料を添加し、反応させる共沈方法又は貧溶媒析出法により、基本蛍光体を合成する工程
のいずれかである、請求項8に記載の方法。 - 前記工程(B)が0.0003気圧以上8気圧以下で行われる、請求項8又は9に記載の蛍光体の製造方法。
- 前記工程(B)が、フッ素含有不活性ガス雰囲気中で行われる、請求項8〜10のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。
- 前記工程(B)において、フッ素含有不活性ガス雰囲気が、大気圧における沸点もしくは昇華点が50℃以上800℃以下であるようなフッ素化合物を含む雰囲気である、請求項11に記載の蛍光体の製造方法。
- 前記フッ素含有不活性ガス雰囲気が、さらにホウ素を含有する、請求項11又は12に記載の蛍光体の製造方法。
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