JP2022120802A - 蛍光体及び蛍光体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】発光強度に優れる蛍光体又は蛍光体の製造方法を提供すること。【解決手段】発光中心イオンを構成する金属元素Mとアルミニウムとを有するアルミン酸塩化合物の結晶相を含む蛍光体であって、該結晶相は結晶子を含み、該結晶子の平均サイズが、2~100μmである、蛍光体。【選択図】なし
Description
本発明は発光装置等に使用される蛍光体に関し、特に発光強度に優れる蛍光体に関する。
特許文献1には、赤色発光蛍光体として利用することができる、MnがドープされたMgAl2O4系スピネル型酸化物蛍光発光体が記載されている。特許文献1の蛍光体には、過剰量のMgが含まれている。特定範囲内のMnのドープ量及び過剰量のMgを有するMgAl2O4系酸化物蛍光発光体は、高輝度の赤色を発光することができる。
特許文献2には、立方晶スピネル型AlON結晶と同一の結晶構造を有する母体結晶に、Mn及びMgを固溶させたγ-AlON系緑色発光蛍光体において、ガス吸着法で求めた比表面積の範囲を規定することで、輝度の高いγ-AlON系緑色発光蛍光体が得られることが記載されている。特許文献3には、具体例として、式Mn0.15Mg0.54Al3.0O4.4N0.54[Al=3.0としてモル比率を算出]で表される組成の蛍光体が記載されている。
特許文献3には、AlON結晶にMn等の金属イオンを構成する金属元素を固溶させた酸窒化物について、特定の組成範囲、特定の固溶状態および特定の結晶相を有することで、300nm以上700nm以下の波長範囲に発光ピークを持つ青色蛍光体が得られることが記載されている。特許文献3には、具体例として、式Mn0.07~0.28Al2.1O2.8~3.1N0.3[Al=2.1としてモル比率を算出]で表される組成の蛍光体が記載されている。
特許文献4には、原料混合粉末を焼成、解砕及び分級して得たα型サイアロン蛍光体であって、その粉末の嵩密度が1.00g/cm3以上1.80g/cm3以下であるα型サイアロン蛍光体が記載されている。特許文献4のα型サイアロン蛍光体は、嵩密度が特定の範囲に制御されていることで、この蛍光体を使用して作成される発光素子、例えば、白色LEDの色度のバラツキを小さくすることができるものである。
特許文献5には、原料混合粉末を焼成し、得られた焼成物の粉末をアルコキシシランと混合し、前記焼成物の粉末とアルコキシシランとを脱水縮合させて得たβ型サイアロン蛍光体であって、その平均粒子径D50が、前記原料混合粉末の焼成物の粉末の平均粒子径D50に対し1.2倍以上であることを特徴とする、β型サイアロン蛍光体が記載されている。
特許文献5のβ型サイアロン蛍光体は、内部量子効率の低下を伴わない程度の比較的小さい粒子同士を組み合わせて、見かけ上大粒子径化して発光効率を向上させると共に、封止樹脂への分散性も向上させて、発光素子や発光装置として用いた時にも高輝度を発現できるように改善したものである。
従来から、無機化合物の結晶を利用した蛍光体は、元素組成又は粒子サイズを最適化することで発光強度の向上が図られてきた。しかしながら、蛍光体を白色LED等の発光装置に使用する場合、発光強度を更に向上させることが要求されている。
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、発光強度に優れる蛍光体又は蛍光体の製造方法を提供することである。
本発明は、発光中心イオンを構成する金属元素Mとアルミニウムとを有するアルミン酸塩化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmである、蛍光体を提供する。
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmである、蛍光体を提供する。
また、本発明は、式
MxMgaSibAlyOzNw (1)
[式(1)中、Mは、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表し、xは0.001≦x≦0.3であり、aは0≦a≦1.0-xであり、bは0≦a≦6.0であり、yは0≦y≦11.3であり、zは0≦z≦18であり、wは0≦w≦8.0である。]
で表される元素組成を有するアルミン酸塩化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmである、蛍光体を提供する。
MxMgaSibAlyOzNw (1)
[式(1)中、Mは、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表し、xは0.001≦x≦0.3であり、aは0≦a≦1.0-xであり、bは0≦a≦6.0であり、yは0≦y≦11.3であり、zは0≦z≦18であり、wは0≦w≦8.0である。]
で表される元素組成を有するアルミン酸塩化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmである、蛍光体を提供する。
また、本発明は、式
MxMgaAlyOzNw (2)
[式(2)中、Mは、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表し、xは0.001≦x≦0.3であり、aは0≦a≦1.0-xであり、yは1.2≦y≦11.3であり、zは2.8≦z≦18であり、wは0≦w≦1.0である。]
で表される元素組成を有するマグネシアアルミナスピネル化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmである、蛍光体を提供する。
MxMgaAlyOzNw (2)
[式(2)中、Mは、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表し、xは0.001≦x≦0.3であり、aは0≦a≦1.0-xであり、yは1.2≦y≦11.3であり、zは2.8≦z≦18であり、wは0≦w≦1.0である。]
で表される元素組成を有するマグネシアアルミナスピネル化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmである、蛍光体を提供する。
また、本発明は、式
MxMg(1-x)AlyOz (3)
[式(3)中、Mは、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも1つの金属元素を表し、xは0.001≦x≦0.3であり、yは1.2≦y≦11.3であり、zは2.8≦z≦18である。]
で表される元素組成を有するマグネシアアルミナスピネル化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmの平均粒径を有する、蛍光体を提供する。
MxMg(1-x)AlyOz (3)
[式(3)中、Mは、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも1つの金属元素を表し、xは0.001≦x≦0.3であり、yは1.2≦y≦11.3であり、zは2.8≦z≦18である。]
で表される元素組成を有するマグネシアアルミナスピネル化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmの平均粒径を有する、蛍光体を提供する。
また、本発明は、式
MuSi6-vAlvOvN8-v (4)
[式(4)中、Mは、マンガン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表し、uは0.001≦u≦0.3であり、vは0<v<4.2である。]
で表される元素組成を有するβ型サイアロン化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmの平均粒径を有する、蛍光体を提供する。
MuSi6-vAlvOvN8-v (4)
[式(4)中、Mは、マンガン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表し、uは0.001≦u≦0.3であり、vは0<v<4.2である。]
で表される元素組成を有するβ型サイアロン化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmの平均粒径を有する、蛍光体を提供する。
ある一形態においては、発光中心イオンを構成する金属元素Mはマンガン、ストロンチウム、ユウロピウム及びテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表す。
ある一形態においては、式(1)中のxは0.001≦x≦0.15であり、aは0≦a≦0.95であり、bは0≦b≦6.0であり、yは0≦y≦2.5であり、zは0≦z≦4.5であり、wは0≦w≦1.0である。
ある一形態においては、式(2)又は(3)中のxは0.05≦x≦0.15であり、aは0≦a≦0.95であり、yは1.5≦y≦2.5であり、zは3.5≦z≦4.5であり、wは0≦w≦1.0である。
ある一形態においては、式(4)中のuは0.001≦u≦0.02であり、vは0.005≦x≦1.0である。
ある一形態においては、式(2)又は(3)の結晶相の結晶子はスピネル型結晶構造を有する。
ある一形態においては、前記いずれかの蛍光体は、前記結晶相からなるコア部と、
ホウ素及びケイ素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む、該コア部の表面の少なくとも一部に形成されたシェル部とを有する、コアシェル構造を有する。
ホウ素及びケイ素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む、該コア部の表面の少なくとも一部に形成されたシェル部とを有する、コアシェル構造を有する。
ある一形態においては、前記いずれかの蛍光体は、粒度分布のD50が1~500μmである。
また、本発明は、前記いずれかの蛍光体を含む、フィルムを提供する。
また、本発明は、前記いずれかの蛍光体を含む、発光素子を提供する。
また、本発明は、前記発光素子を備える、発光装置を提供する。
また、本発明は、前記発光素子を備える、ディスプレイを提供する。
また、本発明は、前記いずれかの蛍光体を含む、焼結体を提供する。
また、本発明は、前記いずれかの蛍光体を含む、蛍光体ホイールを提供する。
また、本発明は、前記蛍光体ホイールを使用したプロジェクターを提供する。
また、本発明は、
M、Mg、Si、Al、O及びNが所定のモル比率になるように量を調整した結晶相の原料と、ホウ素及びケイ素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含むシェル部の原料とを、混合する工程;及び
得られる混合物を加熱する工程であって、シェル部の原料は液化するが、得られることができる結晶相の原料は母体結晶を維持することができる温度で加熱する工程;
を包含する、前記コアシェル構造を有する蛍光体の製造方法を提供する。
M、Mg、Si、Al、O及びNが所定のモル比率になるように量を調整した結晶相の原料と、ホウ素及びケイ素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含むシェル部の原料とを、混合する工程;及び
得られる混合物を加熱する工程であって、シェル部の原料は液化するが、得られることができる結晶相の原料は母体結晶を維持することができる温度で加熱する工程;
を包含する、前記コアシェル構造を有する蛍光体の製造方法を提供する。
ある一形態においては、前記結晶相の原料は、比表面積が0.01~15m2/gである、アルミニウムを含む原料化合物を含む。
ある一形態においては、前記結晶相の原料は、粒度分布のD50が0.2~90μmである、アルミニウムを含む原料化合物を含む。
本発明によれば、発光強度に優れる蛍光体又は蛍光体の製造方法が提供される。
<蛍光体>
蛍光体は、一般に希土類イオンなどを含む無機化合物の結晶から構成される。本発明の蛍光体は、発光中心イオンを構成する金属元素Mとアルミニウムとを有する無機化合物の結晶相を含むものである。
蛍光体は、一般に希土類イオンなどを含む無機化合物の結晶から構成される。本発明の蛍光体は、発光中心イオンを構成する金属元素Mとアルミニウムとを有する無機化合物の結晶相を含むものである。
前記無機化合物は、好ましくは、アルミン酸塩化合物である。アルミン酸塩は組成式:xMO・yAl2O3(式中、Mは、アルカリ土類金属などの金属である)で表される。この金属Mとして、複数の2価金属を導入したり、賦活剤として希土類金属やMnなどをMサイトにドープしたりすることによって、様々な組成の蛍光体が製造される。本明細書において、アルミン酸塩化合物とは、アルミン酸塩を母構造とする無機化合物をいう。
本発明のある一形態において、アルミン酸塩化合物は、式
MxMgaSibAlyOzNw (1)
[式(1)中、Mは発光中心イオンを構成する金属元素を表し、x、a、b、y、z及びwは元素の組成比率を表す。]
で表される元素組成を有するものを含む。本明細書において、組成比率は、モル比を意味する。
MxMgaSibAlyOzNw (1)
[式(1)中、Mは発光中心イオンを構成する金属元素を表し、x、a、b、y、z及びwは元素の組成比率を表す。]
で表される元素組成を有するものを含む。本明細書において、組成比率は、モル比を意味する。
金属元素Mとしては、例えば、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素が挙げられ、マンガン、ストロンチウム、ユウロピウム及びテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素が好ましく、マンガン及びユウロピウムから成る群から選択される少なくとも一つの金属元素がより好ましい。
金属元素Mの組成比率xは、0.001≦x≦0.3、好ましくは0.01≦x≦0.15である。xが0.001より小さい場合には、発光中心イオンを構成する金属元素Mが少なく、発光強度が減少し易くなる。また、xが0.3より大きい場合には、濃度消光と呼ばれる金属元素M同士の干渉現象により、発光強度が減少し易くなる。
Mgの組成比率aは、0≦a≦1.0-x、好ましくは0≦a≦0.95である。Siの組成比率bは、0≦b≦6.0である。
Alの組成比率yは、0≦y≦11.3、好ましくは0≦y≦2.5である。Oの組成比率zは、0≦z≦18、好ましくは0≦z≦4.5である。Nの組成比率wは、0≦w≦8.0、好ましくは0≦w≦1.0である。組成比率y、z及びwがこれらの範囲にない場合、蛍光体の母体結晶が不安定な構造となり、また、消光過程が増加して、発光強度が減少し易くなる。
ある一形態において、Mgの組成比率aは、0.1≦a≦0.99、例えば0.3≦a≦0.98、好ましくは0.5≦a≦0.97、より好ましくは0.7≦a≦0.97、さらに好ましくは0.8≦a≦0.96、特に好ましくは0.85≦a≦0.96であり、
Siの組成比率bは、0≦b≦4.0、例えば0≦b≦2.0、好ましくは0≦b≦1.0、より好ましくは0≦b≦0.5、さらに好ましくは0≦b≦0.2、特に好ましくは0≦b≦0.1であり、
Alの組成比率yは、1.25≦y≦10.3、例えば1.35≦y≦7.0、好ましくは1.45≦y≦3.5、より好ましくは1.65≦y≦2.4、さらに好ましくは1.85≦y≦2.3、特に好ましくは1.95≦y≦2.2であり、
Oの組成比率zは、2.9≦z≦15.0、例えば3.15≦z≦10.5、好ましくは3.4≦z≦6.5、より好ましくは3.6≦z≦5、さらに好ましくは3.7≦z≦4.5であり、
Nの組成比率wは、0≦w≦1.0、例えば0≦w≦0.5、好ましくは0≦w≦0.2、より好ましくは0≦w≦0.1、さらに好ましくは0≦w≦0.01、特に好ましくは0≦w≦0.005である。
Siの組成比率bは、0≦b≦4.0、例えば0≦b≦2.0、好ましくは0≦b≦1.0、より好ましくは0≦b≦0.5、さらに好ましくは0≦b≦0.2、特に好ましくは0≦b≦0.1であり、
Alの組成比率yは、1.25≦y≦10.3、例えば1.35≦y≦7.0、好ましくは1.45≦y≦3.5、より好ましくは1.65≦y≦2.4、さらに好ましくは1.85≦y≦2.3、特に好ましくは1.95≦y≦2.2であり、
Oの組成比率zは、2.9≦z≦15.0、例えば3.15≦z≦10.5、好ましくは3.4≦z≦6.5、より好ましくは3.6≦z≦5、さらに好ましくは3.7≦z≦4.5であり、
Nの組成比率wは、0≦w≦1.0、例えば0≦w≦0.5、好ましくは0≦w≦0.2、より好ましくは0≦w≦0.1、さらに好ましくは0≦w≦0.01、特に好ましくは0≦w≦0.005である。
前記x、a、y、z及びwのそれぞれの数値の上限及び下限は、所望の蛍光体を得るために、前記範囲の値の中から適宜組み合わせて選択することができる。
ここで、式(1)中のSiの組成比率bが0である場合、アルミン酸塩化合物はマグネシアアルミナスピネル化合物となる。本発明の好ましい一形態において、アルミン酸塩化合物はマグネシアアルミナスピネル化合物である。マグネシアアルミナスピネル化合物は、式
MxMgaAlyOzNw (2)
[式(A)中、Mは発光中心イオンを構成する金属元素を表し、x、a、y、z及びwは元素の組成比率を表す。]
で表される元素組成を有するものを含む。
MxMgaAlyOzNw (2)
[式(A)中、Mは発光中心イオンを構成する金属元素を表し、x、a、y、z及びwは元素の組成比率を表す。]
で表される元素組成を有するものを含む。
金属元素Mとしては、例えば、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素が挙げられ、マンガン、ストロンチウム、ユウロピウム及びテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素が好ましく、マンガン及びストロンチウムから選択される少なくとも一つの金属元素がより好ましく、マンガンがさらに好ましい。
金属元素Mがマンガンの場合には、マンガンが発光中心イオンを構成し、緑色発光する緑色発光蛍光体となることができる。
蛍光体は、励起光を照射すると、蛍光体中に含まれる発光中心イオンが励起光を吸収し、基底準位にある電子が励起準位へと遷移する。該励起された電子が、励起準位から基底準位へと再び戻る際、エネルギー準位の差に相当する分のエネルギーが蛍光として放出される。基底準位から励起準位への電子の遷移確率は、発光中心イオンの電子配置により異なり、遷移確率の小さい禁制遷移であれば、吸光度は小さく発光強度は見かけ上小さくなる。他方、遷移確率の大きい許容遷移であれば、吸光度は大きく発光強度は見かけ上大きくなる。
2価のマンガン(Mn2+)は3d軌道に5個の電子を持ち、光照射による励起準位への遷移は同種軌道間(d-d)のため禁制遷移であり、吸光度は小さく発光強度も小さい。他方、例えば、2価のユウロピウム(Eu2+)は4f軌道に7個の電子を持ち、光照射による励起準位への遷移は異種軌道間(f-d)のため許容遷移であり、吸光度は大きく発光強度も大きい。
化合物の発光強度は、化合物の吸光度(吸収フォトン数)に依存して変化する。金属元素Mがマンガンの化合物とユウロピウムの化合物を比較する場合のように、吸光度の異なる化合物間で発光強度を比較する時は、発光強度を比較して、発光特性の優劣を決定することは不適切である。吸光度の異なる化合物間の発光特性は、例えば、吸光度の相違を補正した発光強度、即ち、量子効率を用いることで、適切に比較することができる。
定義:「量子効率(量子収率)=発光強度(蛍光フォトン数)/吸光度(吸収フォトン数)」
本発明の蛍光体は、好ましい実施形態において、450nm付近に励起波長を示す。450nmの励起波長で蛍光体を励起することで、510nm~550nmの波長範囲に発光ピークを持つ緑色の発光スペクトルを得ることができる。発光の色純度を向上させる観点から、発光ピークの半値幅は50nm未満が好ましく、45nm以下がより好ましく、40nm以下がさらに好ましい。
金属元素Mの組成比率xは、0.001≦x≦0.3、例えば0.005≦x≦0.3、好ましくは0.01≦x≦0.2、より好ましくは0.02≦x≦0.15、さらに好ましくは0.03≦x≦0.1、特に好ましくは0.04≦x≦0.08である。xが0.001より小さい場合には、発光中心イオンを構成する金属元素Mが少なく、発光強度が減少し易くなる。また、xが0.3より大きい場合には、濃度消光と呼ばれる金属元素M同士の干渉現象により、発光強度が減少し易くなる。Mgの組成比率aは、0≦a≦1.0-xである。
Alの組成比率yは、1.2≦y≦11.3、例えば1.3≦y≦8.5、好ましくは1.4≦y≦5.5、より好ましくは1.5≦y≦2.5、特に好ましくは1.5≦y≦2.3である。Oの組成比率zは、2.8≦z≦18、例えば3.0≦z≦13.0、好ましくは3.3≦z≦8.5、より好ましくは3.4≦z≦5、特に好ましくは3.5≦z≦4.5である。Nの組成比率wは、0≦w≦1.0であり、例えば0≦w≦0.5、好ましくは0≦w≦0.2、より好ましくは0≦w≦0.1であり、さらに好ましくは0≦w≦0.01であり、最も好ましくは0≦w≦0.005である。組成比率y、z及びwがこれらの範囲にない場合、蛍光体の母体結晶が不安定な構造となり、また、消光過程が増加して、発光強度が減少し易くなる。
ある一形態において、Mgの組成比率aは、0.1≦a≦0.99、例えば0.3≦a≦0.98、好ましくは0.5≦a≦0.97、より好ましくは0.7≦a≦0.97、さらに好ましくは0.8≦a≦0.96、特に好ましくは0.85≦a≦0.96であり、
Alの組成比率yは、1.25≦y≦10.3、例えば1.35≦y≦7.0、好ましくは1.45≦y≦3.5、より好ましくは1.65≦y≦2.4、さらに好ましくは1.85≦y≦2.3、特に好ましくは1.95≦y≦2.2であり、
Oの組成比率zは、2.9≦z≦15.0、例えば3.15≦z≦10.5、好ましくは3.4≦z≦6.5、より好ましくは3.6≦z≦5、さらに好ましくは3.7≦z≦4.5であり、
Nの組成比率wは、例えば0.0005≦w≦0.01、好ましくは0.001≦w≦0.004である。
Alの組成比率yは、1.25≦y≦10.3、例えば1.35≦y≦7.0、好ましくは1.45≦y≦3.5、より好ましくは1.65≦y≦2.4、さらに好ましくは1.85≦y≦2.3、特に好ましくは1.95≦y≦2.2であり、
Oの組成比率zは、2.9≦z≦15.0、例えば3.15≦z≦10.5、好ましくは3.4≦z≦6.5、より好ましくは3.6≦z≦5、さらに好ましくは3.7≦z≦4.5であり、
Nの組成比率wは、例えば0.0005≦w≦0.01、好ましくは0.001≦w≦0.004である。
前記x、a、y、z及びwのそれぞれの数値の上限及び下限は、所望の蛍光体を得るために、前記範囲の値の中から適宜組み合わせて選択することができる。
マグネシアアルミナスピネル化合物は、好ましくは、式
MxMg(1-x)AlyOz (3)
[式中、M、x、y及びzは前記と同意義である。]
で表される元素組成を有するものを含む。
MxMg(1-x)AlyOz (3)
[式中、M、x、y及びzは前記と同意義である。]
で表される元素組成を有するものを含む。
また、式(1)中のMgの組成比率aが0である場合、アルミン酸塩化合物はサイアロン化合物となる。サイアロン(SiAlON)化合物とは、窒化ケイ素(Si3N4)のシリコン(Si)と窒素(N)をアルミニウム(Al)と酸素(O)で置換した固溶体をいう。サイアロン化合物の結晶中に希土類などの発光元素を固溶させることで、蛍光体を調製することができる。サイアロン蛍光体の中でも、α型サイアロン蛍光体及びβ型サイアロン蛍光体は、温度特性の良い、耐久性に優れた、青色で励起可能な蛍光体である。
α型サイアロン蛍光体は、α型窒化ケイ素の固溶体であり、結晶格子間に特定の元素(Ca、並びにLi、Mg、Y、又はLaとCeを除くランタニド金属)が侵入固溶し、電気的中性を保つために、Si-N結合が部分的にAl-N結合とAl-O結合で置換されている構造を有している。侵入固溶する元素の一部を発光中心となる希土類元素とすることにより、蛍光特性が発現する。
α型サイアロン蛍光体は、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、必要に応じて酸化アルミニウム、及び侵入固溶する元素の酸化物等からなる混合粉末を窒素中の高温で焼成することにより得られる。窒化ケイ素とアルミニウム化合物の比率と、侵入固溶させる元素の種類、並びに発光中心となる元素の割合等により、多様な蛍光特性が得られる。
β型サイアロン蛍光体は、β型窒化ケイ素の固溶体であり、β型窒化ケイ素のSi位置にAlが、N位置にOが置換固溶したものである。一般的に原料としては、窒化ケイ素の他に、酸化ケイ素と窒化アルミニウムとを、或いは酸化アルミニウムと窒化アルミニウムとを加えて加熱することでβ型サイアロン蛍光体が得られる。
本発明の好ましい一形態において、アルミン酸塩化合物はβ型サイアロン蛍光体である。β型サイアロン蛍光体は、式
MuSi6-vAlvOvN8-v (4)
[式(4)中、Mは発光中心イオンを構成する金属元素を表し、u及びvは元素の組成比率を表す。]
で表される元素組成を有するものを含む。
MuSi6-vAlvOvN8-v (4)
[式(4)中、Mは発光中心イオンを構成する金属元素を表し、u及びvは元素の組成比率を表す。]
で表される元素組成を有するものを含む。
金属元素Mとしては、例えば、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素が挙げられ、マンガン、ストロンチウム、ユウロピウム及びテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素が好ましく、マンガン及びユウロピウム
から選択される少なくとも一つの金属元素がより好ましい。
から選択される少なくとも一つの金属元素がより好ましい。
金属元素Mの組成比率uは、0.001≦u≦0.3、好ましくは0.001≦u≦0.02である。uが0.001より小さい場合には、発光中心イオンを構成する金属元素Mが少なく、発光強度が減少し易くなる。また、uが0.3より大きい場合には、濃度消光と呼ばれる金属元素M同士の干渉現象により、発光強度が減少し易くなる。
Al及びOの組成比率vは、0≦v≦4.2、好ましくは0.005≦v≦1.0である。組成比率vがこの範囲にない場合、蛍光体の母体結晶が不安定な構造となり、また、消光過程が増加して、発光強度が減少し易くなる。
ある一形態において、Mの組成比率uは、0.01≦u≦0.03であり、Al及びOの組成比率vは、0.1≦v≦0.3である。
前記u及びvのそれぞれの数値の上限及び下限は、所望の蛍光体を得るために、前記範囲の値の中から適宜組み合わせて選択することができる。
本発明の蛍光体は、原料を加熱することによって得られる焼結体粒子である。該焼結体粒子は結晶相を含む。結晶相は、原子が規則正しく配列している固体の相である。一方、結晶相でない相は、アモルファス(非晶質)の状態で、原子が規則正しく配列していない状態である。蛍光体をX線構造回折で分析し、原子の規則配列を検出することで、結晶相を含むことが確認できる。
結晶相は、単結晶から成る結晶子を含む。焼結体粒子である蛍光体は、一般に多結晶体である。かかる場合、蛍光体の結晶相には複数の結晶子が含まれ、結晶相は、例えば、複数の結晶子が集まって構成されている。
上記蛍光体は、結晶子のサイズを増大させることで、発光強度が向上することが見出された。結晶子のサイズを増大させた場合、結晶子間の界面の面積は減少する。その結果、結晶子の粒界における光の反射および/または散乱が抑制されて、発光強度が向上すると考えられる。
結晶子のサイズの増大による蛍光体の発光強度向上効果は、発生した光が結晶子の外部に出る効率を向上する機構によるものである。この機構は、結晶相の元素組成を最適化することで光の発生量を増大させるものではない。それゆえ、上記本発明の効果は、結晶相の元素組成にかかわらず達成されると考えられる。
つまり、本明細書に具体的に記載した、式(1)で表される元素組成を有するアルミン酸塩化合物、式(2)又は(3)で表される元素組成を有するマグネシアアルミナスピネル化合物、α型サイアロン蛍光体、及び式(4)で表されるβ型サイアロン蛍光体は、いずれも、結晶子サイズが増大することで発光強度向上効果を達成する蛍光体ということができる。
蛍光体に含まれる結晶子の平均サイズは、例えば2μm~100μm、好ましくは3μm~80μm、より好ましくは4μm~50μm、さらに好ましくは5μm~30μmである。結晶子の平均サイズが2μmより小さい場合、発光強度の向上が不十分になり、結晶子の平均サイズが100μmより大きい場合、フィルム及び素子等の部材の原料として使用することが困難になる。
結晶子の平均サイズは、蛍光体の断面を観察することによって決定できる。つまり、蛍光体の断面を観察し、そこに認められる結晶子の画像を解析することで、結晶子のサイズを決定する。ここでいうサイズは円相当径を意味する。
まず、蛍光体を加工して蛍光体の断面を得る。蛍光体の断面を得る方法としては、例えば、集束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)加工装置で加工する方法やイオンミリング装置で加工する方法、研磨で加工する方法等が挙げられる。試料へのダメージが少ないうえに加工位置を正確に決められるため、精度の高い画像が得られ易くなる観点から、FIB加工装置で加工する方法が好ましい。
前記加工によって得た蛍光体の断面を電子顕微鏡で観察する。電子顕微鏡としては、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)や走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)、走査透過型電子顕微鏡(STEM:Scanning Transmission Electron Microscope)等が挙げられる。空間分解能が高いため、精度の高い画像が得られ易くなる観点から、TEMで観察する方法が好ましい。
前記加工によって得た蛍光体の断面に電子線を照射すると、原子の配列に依存して電子の散乱度合いが変化するため、取得するTEM像のコントラストは結晶子毎に変化する。このようにして1つ1つの結晶子を認識する。TEM像のコントラストが弱い場合は、より正確に結晶子を認識するために、電子回折(ED:Electron Diffraction)図形を取得する。電子回折図形は原子の配列に関する情報を表しており、この図形が同等の場合は、原子の配列が同等、つまり同じ結晶子であると認識する。
得られたTEM像をコンピュータに取り込み、1つの結晶子の円相当径を算出する。円相当径は、上記の方法で定義された1つの結晶子の面積加重平均により算出する。なお、円相当径とは、該当する領域の面積に相当する真円の直径のことを指す。円相当径を算出するにあたり、画像解析ソフトを用いても良い。画像解析ソフトは、Image JやPhotoshop等を適宜選択することができる。
なお、本手法を用いた結晶子の平均サイズの算出では、精度を高める観点から、50個以上の結晶子について解析を行い、その平均値を用いた平均円相当径を用いることが好ましい。
本発明の蛍光体は、好ましい実施形態において、結晶子がスピネル型結晶構造を取る。スピネル型結晶構造とは、立方晶系に属する結晶構造であり、化学式:AB2X4で表される。スピネル型結晶構造におけるAサイトは、4つのXサイトの陰イオンに囲まれており、孤立した四面体を形成している。スピネル型結晶構造におけるBサイトは、6つのXサイトの陰イオンに囲まれ、辺を共有した八面体を形成している。Aが2価の金属元素、Bが3価の金属元素、Xが酸素で表される酸化物に見られる。蛍光体に含まれる結晶子がスピネル型結晶構造となることで、熱、イオン衝撃、及び真空紫外線照射等の外部の影響から保護され、同時に、蛍光体の発光強度を増強させることができる。
本発明の蛍光体は、好ましい実施形態において、結晶相からなるコア部と、コア部の表面の少なくとも一部に形成されたシェル部とを、有する蛍光体である。シェル部は、一般に、ホウ素及びケイ素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む酸化物である。本発明の蛍光体は、好ましい実施形態において、シェル部は金属元素Mを含む。
シェル部の量は、コア部を基準にして、30重量%以下、好ましくは0.01~20重量%、より好ましくは0.05~10重量%である。シェル部の量がコア部を基準にして30重量%より大きくなると、蛍光体全重量に対するコア部の割合が少なくなり、蛍光体として発光強度が減少し易くなる。
結晶相表面は結晶構造が崩れやすいため、発光性を有さない欠陥部が形成される。たとえば金属元素Mが発光中心イオンを構成する場合、結晶相表面の金属元素Mは欠陥部を形成して発光強度を低下させると考えられる。一方、結晶相表面をシェル部で被覆した場合、結晶層表面において欠陥部を形成している金属元素Mがシェル部に移行することで結晶相の欠陥部が減少し、発光強度が増大すると考えられる。
結晶相表面にシェル部を形成することによる蛍光体の発光強度向上効果は、発生した光が結晶子の外部に出る効率を向上する機構によるものである。この機構は、結晶相の元素組成を最適化することで光の発生量を増大させるものではない。それゆえ、上記本発明の効果は、結晶相の元素組成にかかわらず達成されると考えられる。
本発明の蛍光体に含まれる結晶相表面に存在するシェル部は、X線光電子分光分析(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)やエネルギー分散型X線分析(EDX:Energy dispersive X-ray spectroscopy)、誘導結合プラズマ発光分析(ICP-AES:Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy)などの組成分析によって、シェル部を構成するホウ素または/かつケイ素が検出されることで確認することができる。
本発明の蛍光体のコアシェル構造は、蛍光体の断面のEDX測定を行い、元素マッピング像を得ることで確認することができる。元素マッピング像において、金属元素Mと、ホウ素または/かつケイ素が共存する領域がシェル部となる。EDX測定の結果から、シェル部に存在する金属元素Mのピーク面積値Xに対するホウ素またはケイ素のピーク面積値Yの比率Y/Xを計算することができる。シェル部にホウ素及びケイ素をともに含む場合は、ホウ素のピーク面積値Y(B)とケイ素のピーク面積値Y(Si)を基にして計算した、比率Y(B)/Xもしくは比率Y(Si)/Xのいずれか一方を比率Y/Xとして用いる。
EDX測定の結果から各元素のピーク面積値を算出する方法について述べる。着目する元素において特性X線の強度が最も高くなるピーク、すなわち、着目する元素に由来するピークのうち、最も強度が高く検出されるピークを選ぶ。当該ピークにおいて、エネルギーの高い側、低い側それぞれにおいて、ピークが立ち上がる点を定める。ピークが立ち上がる点とは、ピークトップに向かって単調増加し続ける始点のことを指す。この2つの始点のうち強度の低い点を選び、その点の強度をバックグラウンド、つまり0として、ピークが立ち上がる2点間でバックグラウンドを基準にピークを積算する。算出された積分値をその元素のピーク面積値とする。特に、マンガンは5.66keVと6.15keVの2点をピークが立ち上がる点とし、この2点のうち強度の低い点を0として、2点間でピークを積算する。この積分値をマンガンのピーク面積値とする。ホウ素は0.14keVと0.23keVの2点をピークが立ち上がる点とし、この2点のうち強度の低い点を0として、2点間でピークを積算する。この積分値をホウ素のピーク面積値とする。ケイ素は1.60keVと1.95keVの2点をピークが立ち上がる点とし、この2点のうち強度の低い点を0として、2点間でピークを積算する。この積分値をケイ素のピーク面積値とする。
本発明の蛍光体におけるY/Xは、例えば0<Y/X≦0.095、好ましくは0<Y/X≦0.06、より好ましくは0<Y/X≦0.05である。Y/Xが0である場合、結晶相表面の金属元素Mが欠陥部を形成して発光強度が低下し易くなる。また、Y/Xが0.095より大きい場合、シェル部に金属元素Mが過剰に移行することでコア部の金属元素Mが減少し、発光強度が低下し易くなる。
本発明の蛍光体はシェル部の原料が液化する際に、金属元素Mがシェル部を構成する元素と中間体を形成する。そのため、コアシェル構造のシェル部には金属元素Mが存在し、Xは0にはならない。つまり、本発明の蛍光体は、シェル部から金属元素Mが検出されないことはない。ホウ素及びケイ素がともに検出されない場合は、Y/X=0と定義する。
EDX測定は、測定する試料の厚さに応じて、適した測定方法を選択することができる。測定方法としては、例えば、SEM-EDXやTEM-EDX、STEM-EDX等が挙げられる。なお、EDX測定でホウ素を正確に検出するためには、ウィンドウレス型EDXを用いることが好ましい。
空間分解能が高く、かつ、一度に多くの蛍光体の断面を観察できる観点から、蛍光体をイオンミリング装置で加工して蛍光体の断面を得て、その後、得られた蛍光体の断面をSEM-EDX測定する方法が好ましい。なお、本手法を用いたY/Xの算出では、精度を高める観点から、20ヶ所以上のシェル部について解析を行い、その平均値を用いることが好ましい。また、スペクトルの形状を良くする観点から、SEMの加速電圧は20kVに設定することが好ましい。
本発明の蛍光体は、粒度分布の中心粒径、即ち、D50が、通常、0.1μm以上であり、1~500μmであってもよく、1~200μmであってもよく、1~100μmであってもよい。前記粒度分布のD50が0.1μm未満の場合には、蛍光体の最表面での反射が増加することで発光強度が低下し易くなり、前記粒度分布のD50が500μmより大きい場合には、フィルム及び素子等の部材の原料として使用することが困難になる。
蛍光体の粒度分布は、例えばレーザー回折式粒子径分析装置により測定することができる。粒度分布のD50は、体積基準で積算ふるい下分布50%に相当する粒径である。
<蛍光体の原料>
本発明の蛍光体を製造する原料は、結晶相の原料として、少なくとも、発光中心イオンを構成する金属元素又はアルミニウムを含む化合物、又は単体を用いる。前記アルミニウムを含む化合物には、アルミニウムの酸化物、水酸化物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、フッ化物、塩化物及びアルミニウムを含むケイ酸塩等が含まれる。アルミニウムを含むケイ酸塩の具体例としては、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウムアルミニウム、ケイ酸マグネシウムアルミニウム、ケイ酸カリウムアルミニウム、ケイ酸カルシウムアルミニウム、βサイアロン、αサイアロン等が挙げられる。アルミニウムを含む化合物は、好ましくは、酸化アルミニウムである。
本発明の蛍光体を製造する原料は、結晶相の原料として、少なくとも、発光中心イオンを構成する金属元素又はアルミニウムを含む化合物、又は単体を用いる。前記アルミニウムを含む化合物には、アルミニウムの酸化物、水酸化物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、フッ化物、塩化物及びアルミニウムを含むケイ酸塩等が含まれる。アルミニウムを含むケイ酸塩の具体例としては、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウムアルミニウム、ケイ酸マグネシウムアルミニウム、ケイ酸カリウムアルミニウム、ケイ酸カルシウムアルミニウム、βサイアロン、αサイアロン等が挙げられる。アルミニウムを含む化合物は、好ましくは、酸化アルミニウムである。
結晶相がマグネシアアルミナスピネル化合物である場合、結晶相の原料には、M元素、Al、Mg、酸素又は窒素を含む化合物、又は単体を用いる。かかる原料化合物としては、M元素、Al又はMgを含む酸化物、水酸化物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、フッ化物、塩化物又は窒化物等が挙げられる。例えば、M元素を含む原料化合物として、酸化マンガン、炭酸マンガン、酢酸マンガン、硝酸マンガン、フッ化マンガン、塩化マンガン、窒化マンガン;Mgを含む原料化合物として、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、フッ化マグネシウム、塩化マグネシウム、窒化マグネシウム;及びAlを含む原料化合物として、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、フッ化アルミニウム、塩化アルミニウム、窒化アルミニウム等が挙げられる。
結晶相がサイアロン化合物である場合、サイアロンの元素組成に対応して、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、必要に応じて酸化アルミニウムと、更に、M元素含有化合物とを配合し、混合して得られる原料粉末を用いる。例えば、M元素を含む原料化合物としては、酸化ユウロピウム、炭酸ユウロピウム、酢酸ユウロピウム、硝酸ユウロピウム、フッ化ユウロピウム、塩化ユウロピウム、窒化ユウロピウム等が挙げられる。
また、βサイアロンやαサイアロンなどの、既にサイアロン構造を持つ化合物を原料粉末として用いてもよい。
アルミニウムを含む原料化合物は、特に制限はないが、蛍光体の結晶子のサイズを増大させる観点から、比表面積が0.01~15m2/g、好ましくは0.1~10m2/g、より好ましくは0.6~6m2/g、さらに好ましくは4~6m2/gであるものを使用するとよい。
アルミニウムを含む原料化合物の比表面積は、BET法により測定することができる。BET法とは、気相吸着法による粉体の表面積測定法の1つである。吸着等温線から試料1g当たりの総表面積、すなわち比表面積を求めることができる。吸着気体としては、通常窒素ガスが用いられ、被吸着気体の圧力又は容積の変化から吸着量を測定する。吸着量はBET式に基づいて求め、吸着分子1個が表面で占める面積を乗じて表面積を得ることができる。
また、アルミニウムを含む原料化合物は、蛍光体の結晶子のサイズを増大させる観点から、粒度分布のD50が0.2μm~90μm、好ましくは0.2~21μm、より好ましくは0.2~10μm、さらに好ましくは0.2~1μmである。
本発明の蛍光体が、結晶相からなるコア部と、該コア部の表面の少なくとも一部を覆うシェル部とを有するコアシェル構造を有する場合、シェル部の原料として、ホウ素及びケイ素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む化合物を用いることができる。加熱時に、結晶相の原料とシェル部の原料とを使用することで、蛍光体の結晶子のサイズが増大する。シェル部の原料としては、例えば酸化ホウ素、窒化ホウ素、ホウ酸、ガラスフリット等が挙げられる。
ガラスフリットとは、ガラスを粉砕した粉末ガラスである。主成分は二酸化ケイ素であるが、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化ナトリウム、酸化亜鉛、酸化リチウム、酸化カリウム、酸化ジルコニウム等を含んでもよい。
本発明の蛍光体を製造する際に、上述の原料化合物以外の原料として、結晶性を高める観点から、フッ化リチウムを添加してもよい。
<蛍光体の製造方法>
本発明の蛍光体は、例えば、次の方法によって製造することができる。即ち、まず、結晶相の原料を、M元素、Mg、Si、Al、O及びNが式(1)、(2)、(3)又は(4)に規定された所定のモル比率になるように秤量し、それらを混合する。この際、前記合計量に対して所定の比率のシェル部の原料を秤量し、結晶相の原料とともに混合してもよい。混合は、混合装置、例えばボールミル、サンドミル、ピコミル等を用いて行うことができる。
本発明の蛍光体は、例えば、次の方法によって製造することができる。即ち、まず、結晶相の原料を、M元素、Mg、Si、Al、O及びNが式(1)、(2)、(3)又は(4)に規定された所定のモル比率になるように秤量し、それらを混合する。この際、前記合計量に対して所定の比率のシェル部の原料を秤量し、結晶相の原料とともに混合してもよい。混合は、混合装置、例えばボールミル、サンドミル、ピコミル等を用いて行うことができる。
次いで、調製された原料混合物を加熱する。加熱は、シェル部の原料は液化するが、得られる蛍光体の母体結晶を維持することができる温度で行う。例えば、加熱温度が1700℃以下である場合には、蛍光体の母体結晶が崩壊することなく、所望の結晶構造を得ることができる。
加熱温度は、製造する結晶相の元素組成を考慮して、所定の母体結晶が形成されるのに適した温度に調節する。本発明の製造方法において、母体結晶とは、得られる蛍光体のコア部の結晶構造を有する結晶である。
結晶相がマグネシアアルミナスピネル化合物である場合、原料混合物の加熱温度は、例えば、1250~1700℃、好ましくは1300℃~1650℃、より好ましくは1350℃~1600℃、さらに好ましくは1400℃~1600℃である。
結晶相がサイアロン化合物である場合、原料混合物の加熱温度は、例えば、14000~2400℃、好ましくは1600℃~2300℃、より好ましくは1800℃~2200℃、さらに好ましくは1900℃~2100℃である。
加熱雰囲気は、好ましくは水素と窒素の混合雰囲気である。加熱雰囲気に使用する混合雰囲気は、好ましくは水素と窒素の比が1:99~100:0であり、より好ましくは水素と窒素の比が5:95~10:90である。
加熱時間は、工業的に現実的な時間であれば問題ないが、たとえば加熱温度が前記範囲にある場合、1~10時間、好ましくは2~8時間である。加熱時間がこの範囲にあることで、蛍光体の母体結晶が崩壊することなく、所望の結晶構造を得ることができる。本発明の蛍光体は、前記固相反応法を用いて製造してもよいし、他の製造方法、例えば溶液法、溶融合成法等を用いて合成してもよい。
<組成物>
本発明の蛍光体は、モノマー中、樹脂中、又はモノマーと樹脂との混合物中に分散させて、組成物として使用することができる。組成物の樹脂成分は、モノマーを重合させたポリマーでもよい。
本発明の蛍光体は、モノマー中、樹脂中、又はモノマーと樹脂との混合物中に分散させて、組成物として使用することができる。組成物の樹脂成分は、モノマーを重合させたポリマーでもよい。
前記組成物に使用するモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、プロパルギル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ノニルフェニルカルビトル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルカルビトル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,7-ヘプタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,8-オクタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのビス[(メタ)アクリロイルオキシエチル]エーテル、3-エチルペンタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールノナ(メタ)アクリレート、エチレングリコール変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレングリコール変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エチレングリコール変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートコハク酸モノエステル、トリス(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
耐熱性、耐水性、耐光性や発光強度を向上させる観点から、好ましい(メタ)アクリレートとしては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらのモノマーは単独で使用しても複数種類を混合して使用してもよい。
前記組成物に使用する樹脂としては、特に制限はないが、(メタ)アクリル樹脂、スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等が挙げられる。
シリコーン樹脂としては、特に制限はないが、シリル基とビニル基の付加重合反応で重合する付加重合性シリコーンや、アルコキシシランの縮合重合で重合する縮合重合性のシリコーンが挙げられ、耐熱性、耐水性、耐光性や発光強度を向上させる観点から、付加重合性のシリコーンが好ましい。
シリコーン樹脂としては、シリコーン中のSi元素に有機基が結合しているものが好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、フェニル基、エポキシ基等の官能基が挙げられ、耐熱性、耐水性、耐光性や発光強度を向上させる観点から、フェニル基が好ましい。
シリコーン樹脂としては、KE-108(信越化学工業株式会社製)、KE-1031(信越化学工業株式会社製)、KE-109E(信越化学工業株式会社製)、KE-255(信越化学工業株式会社製)、KR-112(信越化学工業株式会社製)、KR-251(信越化学工業株式会社製)、KR-300(信越化学工業株式会社製)が挙げられる。
これらのシリコーンは単独で使用しても複数種類を混合して使用してもよい。
前記組成物中に含まれるモノマー成分及び/又は樹脂成分の割合としては、特に制限はないが、10wt%以上、99wt%以下であり、好ましくは、20wt%以上、80wt%以下であり、より好ましくは、30wt%以上、70wt%以下である。
前記組成物は、モノマー成分及び/又は樹脂成分を硬化させ、耐熱性、耐水性、耐光性や発光強度を向上させる観点から、硬化剤を含んでいてもよい。硬化剤としては、複数の官能基を有する硬化剤が挙げられる。複数の官能基を有する硬化剤としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、チオール基を含有するメルカプト化合物等が挙げられる。
前記組成物中に含まれる硬化剤の割合としては、特に制限はないが、0.1wt%以上、20wt%以下であり、好ましくは、1wt%以上、10wt%以下であり、より好ましくは、2wt%以上、7wt%以下である。
前記組成物は、モノマー成分及び/又は樹脂成分を重合させて、耐熱性、耐水性、耐光性や発光強度を向上させる観点から、開始剤を含んでいてもよい。開始剤としては、光重合性の開始剤でもよく、熱重合性の開始剤でもよい。
本発明に用いられる熱重合開始剤としては特に制限はないが、アゾ系開始剤、過酸化物、過硫酸酸、及びレドックス開始剤が挙げられる。
アゾ系開始剤としては、特に制限はないが、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス-2-メチルブチロニトリル、1,1-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2-シクロプロピルプロピオニトリル)、及び2,2’-アゾビス(メチルイソブチレ-ト)等が挙げられる。
過酸化物開始剤としては、特に制限はないが、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、過酸化デカノイル、過酸化ジクミル、ジセチルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(2-エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート等が挙げられる。
過硫酸塩開始剤としては、特に制限はないが、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、及び過硫酸アンモニウムが挙げられる。
レドックス(酸化還元)開始剤としては、特に制限はないが、前記過硫酸塩開始剤のメタ亜硫酸水素ナトリウム及び亜硫酸水素ナトリウムのような還元剤との組み合わせ;有機過酸化物と第3級アミンに基づく系、例えば過酸化ベンゾイルとジメチルアニリンに基づく系;並びに有機ヒドロパーオキシドと遷移金属に基づく系、例えばクメンヒドロパーオキシドとコバルトナフテートに基づく系等が挙げられる。
他の開始剤としては、特に制限はないが、テトラフェニル1,1,2,2-エタンジオールのようなピナコール等が挙げられる。
熱重合開始剤としては、アゾ系開始剤、過酸化物系開始剤が好ましく、より好ましくは、2,2’-アゾビス(メチルイソブチレ-ト)、t-ブチルパーオキシピバレート、及びジ(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、過酸化ベンゾイルが挙げられる。
光重合開始剤としては、特に制限されないが、O-アシルオキシム化合物等のオキシム系化合物、アルキルフェノン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物等が挙げられる。
O-アシルオキシム化合物としては、N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)ブタン-1-オン-2-イミン、N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)オクタン-1-オン-2-イミン、N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)-3-シクロペンチルプロパン-1-オン-2-イミン、N-アセトキシ-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]エタン-1-イミン、N-アセトキシ-1-[9-エチル-6-{2-メチル-4-(3,3-ジメチル-2,4-ジオキサシクロペンタニルメチルオキシ)ベンゾイル}-9H-カルバゾール-3-イル]エタン-1-イミン、N-アセトキシ-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-3-シクロペンチルプロパン-1-イミン、N-ベンゾイルオキシ-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-3-シクロペンチルプロパン-1-オン-2-イミン、N-アセチルオキシ-1-[4-(2-ヒドロキシエチルオキシ)フェニルスルファニルフェニル]プロパン-1-オン-2-イミン、N-アセチルオキシ-1-[4-(1-メチル-2-メトキシエトキシ)-2-メチルフェニル]-1-(9-エチル-6-ニトロ-9H-カルバゾール-3-イル)メタン-1-イミン等が挙げられる。
イルガキュア(商品名)OXE01、同OXE02、同OXE03(以上、BASF社製)、N-1919、NCI-930、NCI-831(以上、ADEKA社製)等の市販品を用いてもよい。
アルキルフェノン化合物としては、2-メチル-2-モルホリノ-1-(4-メチルスルファニルフェニル)プロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-2-ベンジルブタン-1-オン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]ブタン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-〔4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル〕プロパン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-(4-イソプロペニルフェニル)プロパン-1-オンのオリゴマー、α,α-ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。
Omnirad(商品名)369、同907、同379(以上、IGM Resins B.V.社製)等の市販品を用いてもよい。
アシルホスフィンオキサイド化合物としては、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキサイド(例えば、商品名「omnirad 819」(IGM Resins B.V.社製))、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。光重合開始剤のさらなる例としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン化合物;ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’-テトラ(tert-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4,4’-ジ(N,N’-ジメチルアミノ)-ベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物;2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン等のキサントン化合物;9,10-ジメトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、2-エチル-9,10-ジエトキシアントラセン等のアントラセン化合物;9,10-フェナンスレンキノン、2-エチルアントラキノン、カンファーキノン等のキノン化合物;ベンジル、フェニルグリオキシル酸メチル、チタノセン化合物等が挙げられる。
前記組成物は、組成物の酸化を抑制し、耐熱性、耐水性、耐光性や発光強度を向上させる観点から、酸化防止剤を含んでいてもよい。酸化防止剤としては、例えば、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、リン-フェノール系酸化防止剤、金属化合物系酸化防止剤等が挙げられ、好ましくは、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを含み、より好ましくは、硫黄系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤及びリン系酸化防止剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む。
アミン系酸化防止剤とは、分子内にアミノ基を有する酸化防止剤である。アミン系酸化防止剤としては、例えば、1-ナフチルアミン、フェニル-1-ナフチルアミン、p-オクチルフェニル-1-ナフチルアミン、p-ノニルフェニル-1-ナフチルアミン、p-ドデシルフェニル-1-ナフチルアミン、フェニル-2-ナフチルアミン等のナフチルアミン系酸化防止剤;N,N’-ジイソプロピル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジイソブチル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジ-β-ナフチル-p-フェニレンジアミン、N-フェニル-N’-イソプロピル-p-フェニレンジアミン、N-シクロヘキシル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-1,3-ジメチルブチル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、ジオクチル-p-フェニレンジアミン、フェニルヘキシル-p-フェニレンジアミン、フェニルオクチル-p-フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン系酸化防止剤;ジピリジルアミン、ジフェニルアミン、p,p’-ジ-n-ブチルジフェニルアミン、p,p’-ジ-tert-ブチルジフェニルアミン、p,p’-ジ-tert-ペンチルジフェニルアミン、p,p’-ジオクチルジフェニルアミン、p,p’-ジノニルジフェニルアミン、p,p’-ジデシルジフェニルアミン、p,p’-ジドデシルジフェニルアミン、p,p’-ジスチリルジフェニルアミン、p,p’-ジメトキシジフェニルアミン、4,4’-ビス(4-α,α-ジメチルベンゾイル)ジフェニルアミン、p-イソプロポキシジフェニルアミン、ジピリジルアミン等のジフェニルアミン系酸化防止剤;フェノチアジン、N-メチルフェノチアジン、N-エチルフェノチアジン、3,7-ジオクチルフェノチアジン、フェノチアジンカルボン酸エステル、フェノセレナジン等のフェノチアジン系酸化防止剤;セバシン酸ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)(BASF社製 商品名「Tinuvin 770」);マロン酸[(4-メトキシフェニル)-メチレン]-ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)(クラリアント社製 商品名「Hostavin PR31」)等が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤とは、分子内に硫黄原子を有する酸化防止剤である。硫黄系酸化防止剤としては、例えば、チオジプロピオン酸ジラウリル、ジミリスチル又はジステアリル等のジアルキルチオジプロピオネート化合物(「スミライザー TPM」(商品名、住友化学(株)製)等)、テトラキス[メチレン(3-ドデシルチオ)プロピオネート]メタン、テトラキス[メチレン(3-ラウリルチオ)プロピオネート]メタン等のポリオールのβ-アルキルメルカプトプロピオン酸エステル化合物、2-メルカプトベンズイミダゾール等が挙げられる。
フェノール系酸化防止剤とは、分子内にフェノール性ヒドロキシ基を有する酸化防止剤である。本明細書では、フェノール性ヒドロキシ基とリン酸エステル構造又は亜リン酸エステル構造とをともに有するリン-フェノール系酸化防止剤は、フェノール系酸化防止剤として分類する。フェノール系酸化防止剤としては、例えば、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、4、4’-ブチリデン-ビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、2-tert-ブチル-6-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、(テトラキス[メチレン-3-(3,5-ジ゛-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(「Irganox 1076」(商品名、BASF社製))、3,3’,3’’,5,5’,5’’-ヘキサ-tert-ブチル-a,a’,a’’-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール、1,3,5-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、1,3,5-トリス((4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-キシリル)メチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、チオジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ベンゼンプロパン酸、3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシC7-C9側鎖アルキルエステル、4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール、2,4-ビス(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ3’,5’-ジ-tert-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、3,9-ビス(2-(3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ)-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン((株)ADEKA製 商品名「アデカスタブ AO-80」)、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、4,4’-チオビス(6-tert-ブチル-3-メチルフェノール)、トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレート、1,3,5-トリス(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)-イソシアヌレート、1,6-ヘキサンジオール-ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナムアミド)、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、1,6-ヘキサンジオール-ビス-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、1,3,5-トリス(4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、6,6’-ジ-tert-ブチル-4,4’-ブチリデンジ-m-クレゾール((株)ADEKA製 商品名「アデカスタブ AO-40」)、「Irganox 3125」(商品名、BASF社製)、「スミライザー BHT」(商品名、住友化学(株)製)、「スミライザー GA-80」(商品名、住友化学(株)製)、「スミライザー GS」(商品名、住友化学(株)製)、「シアノックス 1790」(商品名、(株)サイテック製)、ビタミンE(エーザイ(株)製)等が挙げられる。
リン-フェノール系酸化防止剤としては、例えば、2,10-ジメチル-4,8-ジ-tert-ブチ-6-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロポキシ]-12H-ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン、2,4,8,10-テトラ-tert-ブチル-6-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロポキシ]ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン、2,4,8,10-テトラ-tert-ブチル-6-[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]-ジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン(住友化学(株)製 商品名「スミライザー GP」)等が挙げられる。
リン系酸化防止剤とは、リン酸エステル構造又は亜リン酸エステル構造を有する酸化防止剤である。リン系酸化防止剤としては、例えば、ジフェニルイソオクチルフォスファイト、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)オクチルフォスファイト、ジフェニルイソデシルフォスファイト、ジフェニルイソデシルフォスファイト、トリフェニルフォスフェート、トリブチルフォスフェート、ジイソデシルペンタエリスリトールジフォスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジフォスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)フォスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェニル)フォスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル)フォスファイト、6-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-tert-ブチルベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン、トリス(ノニルフェニル)フォスファイト((株)ADEKA製 商品名「アデカスタブ 1178」)、トリス(モノ-&ジノニルフェニルミックスド)フォスファイト、ジフェニルモノ(トリデシル)フォスファイト、2,2’-エチリデンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェノール)フルオロフォスファイト、フェニルジイソデシルフォスファイト、トリス(2-エチルヘキシル)フォスファイト、トリス(イソデシル)フォスファイト、トリス(トリデシル)フォスファイト、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)フォスファイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,4’-ビフェニレン-ジ-フォスフォナイト、4,4’-イソプロピリデンジフェニルテトラアルキル(C12-C15)ジフォスファイト、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェニル)-ジトリデシルフォスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリトリトールジフォスファイト、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリトリトール-ジ-フォスファイト、シクリックネオペンタンテトライルビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェニル-フォスファイト)、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ジトリデシルフォスファイト-5-tert-ブチルフェニル)ブタン、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチル-5-メチルフェニル)-4,4’-ビフェニルエンジフォスフォナイト、トリ-2-エチルヘキシルフォスファイト、トリイソデシルフォスファイト、トリステアリルフォスファイト、フェニルジイソデシルフォスファイト、トリラウリルトリチオフォスファイト、ジステアリルペンタエリトリトールジフォスファイト、トリス(ノニルアテドフェニル)フォスファイトトリス[2-[[2,4,8,10-テトラ-tert-ブチルジベンゾ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフィン-6-イル]オキシ]エチル]アミン、ビス(2,4-ビス(1,1-ジメチルエチル)-6-メチルフェニル)エチルエステル亜リン酸、3,9-ビス(2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノキシ)-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン、ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチル-1-フェニルオキシ)(2-エチルヘキシルオキシ)ホスホラス、トリフェニルホスファイト、4,4’-ブチリデン-ビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェニルジトリデシル)ホスファイト、オクタデシルホスファイト、9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド、10-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド、10-デシルオキシ-9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)オクチルホスファイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)[1,1-ビフェニル]-4,4’-ジイルビスホスホナイト、ビス[2,4-ビス(1,1-ジメチルエチル)-6-メチルフェニル]エチルエステル、ホスホン酸、「アデカスタブ 329K」(商品名、(株)ADEKA製)、「アデカスタブ PEP36」(商品名、(株)ADEKA製)、「アデカスタブ PEP-8」(商品名、(株)ADEKA製)、「Sandstab P-EPQ」(商品名、クラリアント社製)、「ウェストン 618」(商品名、GE社製)、「ウェストン 619G」(商品名、GE社製)、「ウルトラノックス 626」(商品名、GE社製)等が挙げられる。
前記組成物中に含まれる酸化防止剤の割合としては、特に制限はないが、0.1wt%以上、20wt%以下であり、好ましくは、1wt%以上、10wt%以下であり、より好ましくは、2wt%以上、7wt%以下である。
前記組成物は、組成物中を通過した光を散乱させて組成物の光の吸収量を向上させ、発光強度を向上させる観点から、光散乱材を含んでいてもよい。光散乱材としては、特に制限はないが、ポリマー微粒子や無機微粒子が挙げられる。ポリマー微粒子に使用されるポリマーとしては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂が挙げられる。
光散乱材に使用される無機微粒子としては、酸化物、水酸化物、硫化物、窒化物、炭化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物及びフッ化物等の公知の無機化合物を含む微粒子が挙げられる。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれる酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化タングステン、酸化インジウム及び酸化ガリウム、酸化チタン等の公知の酸化物、又はそれらの混合物が挙げられ、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ニオブが好ましく、酸化アルミニウム、酸化ニオブがさらに好ましい、酸化ニオブがもっとも好ましい。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれる酸化アルミニウムとしては、αアルミナ、γアルミナ、θアルミナ、δアルミナ、ηアルミナ、κアルミナ及びχアルミナ等の公知の酸化アルミニウムが挙げられ、αアルミナ、γアルミナが好ましく、αアルミナがより好ましい。
前記光散乱材において、酸化アルミニウムは、市販品であってよく、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、及びアルミニウムアルコキシド等の原料を焼成して、アルミナを得てもよい。市販品の酸化アルミニウムとしては、AKP-20(住友化学社製)、AKP-30(住友化学社製)、AKP-50(住友化学社製)、AKP-53(住友化学社製)、AKP-3000(住友化学社製)、AA-02(住友化学社製)、AA-03(住友化学社製)、AA-04(住友化学社製)、AA-05(住友化学社製)、AA-07(住友化学社製)、AA-1.5(住友化学社製)、AA-3(住友化学社製)、及びAA-18(住友化学社製)が挙がられ、吸光度の観点から、AA-02(住友化学社製)、AA-3(住友化学社製)、AA-18(住友化学社製)、AKP-20(住友化学社製)、AKP-3000(住友化学社製)、AKP-53(住友化学社製)、AKP-30(住友化学社製)、AKP-50(住友化学社製)、が好ましく、AA-02(住友化学社製)、AA-3(住友化学社製)、AKP-53(住友化学社製)、AKP-3000(住友化学社製)、AKP-30(住友化学社製)、AKP-50(住友化学社製)、がさらに好ましい。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれる水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、水酸化セリウム、水酸化イットリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウム、水酸化インジウム及び水酸化ガリウム等の公知の酸化物、又はそれらの混合物が挙げられ、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛が好ましい。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれる硫化物としては、硫化ケイ素、硫化アルミニウム、硫化亜鉛、硫化ニオブ、硫化ジルコニウム、硫化チタン、硫化マグネシウム、硫化セリウム、硫化イットリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、硫化カルシウム、硫化タングステン、硫化インジウム、及び硫化ガリウム等の公知の硫化物、又はそれらの混合物が挙げられ、硫化アルミニウム、硫化亜鉛、硫化ニオブが好ましく、硫化亜鉛、硫化ニオブがさらに好ましく、硫化ニオブがもっとも好ましい。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれる窒化物としては、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化亜鉛、窒化ニオブ、窒化ジルコニウム、窒化チタン、窒化マグネシウム、窒化セリウム、窒化イットリウム、窒化ストロンチウム、窒化バリウム、窒化カルシウム、窒化タングステン、窒化インジウム、及び窒化ガリウム等の公知の窒化物、又はそれらの混合物が挙げられ、窒化アルミニウム、窒化亜鉛、窒化ニオブが好ましく、窒化アルミニウム、窒化ニオブがさらに好ましく、窒化ニオブがもっとも好ましい。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれる炭化物としては、炭化ケイ素、炭化アルミニウム、炭化亜鉛、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化マグネシウム、炭化セリウム、炭化イットリウム、炭化ストロンチウム、炭化バリウム、炭化カルシウム、炭化タングステン、炭化インジウム、及び炭化ガリウム等の公知の硫化物、又はそれらの混合物が挙げられ、炭化アルミニウム、炭化亜鉛、炭化ニオブが好ましく、炭化アルミニウム、炭化ニオブがさらに好ましく、炭化ニオブがもっとも好ましい。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれる塩化物としては、塩化ケイ素、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化ニオブ、塩化ジルコニウム、塩化チタン、塩化マグネシウム、塩化セリウム、塩化イットリウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、塩化カルシウム、塩化タングステン、塩化インジウム及び塩化ガリウム等の公知の塩化物、又はそれらの混合物が挙げられ、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化ニオブが好ましく、塩化アルミニウム、塩化ニオブがさらに好ましく、塩化ニオブがもっとも好ましい。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれる臭化物としては、臭化ケイ素、臭化アルミニウム、臭化亜鉛、臭化ニオブ、臭化ジルコニウム、臭化チタン、臭化マグネシウム、臭化セリウム、臭化イットリウム、臭化ストロンチウム、臭化バリウム、臭化カルシウム、臭化タングステン、臭化インジウム及び臭化ガリウム等の公知の臭化物、又はそれらの混合物が挙げられ、臭化アルミニウム、臭化亜鉛、臭化ニオブが好ましく、臭化アルミニウム、臭化ニオブがさらに好ましく、臭化ニオブがもっとも好ましい。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれるヨウ化物としては、ヨウ化ケイ素、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化ニオブ、ヨウ化ジルコニウム、ヨウ化チタン、ヨウ化マグネシウム、及びヨウ化ガリウム、ヨウ化セリウム、ヨウ化イットリウム、ヨウ化ストロンチウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化タングステン、ヨウ化インジウム等の公知のヨウ化物、又はその混合物が挙げられ、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化ニオブが好ましく、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化ニオブがさらに好ましく、ヨウ化ニオブがもっとも好ましい。
前記光散乱材において、無機微粒子に含まれるフッ化物としては、フッ化ケイ素、フッ化アルミニウム、フッ化亜鉛、フッ化ニオブ、フッ化ジルコニウム、フッ化チタン、フッ化マグネシウム、フッ化セリウム、フッ化イットリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、フッ化タングステン、フッ化インジウム、及びフッ化ガリウム等の公知のフッ化物、又はそれらの混合物が挙げられ、フッ化アルミニウム、フッ化亜鉛、フッ化ニオブが好ましく、フッ化アルミニウム、フッ化ニオブがさらに好ましく、フッ化ニオブがもっとも好ましい。
光散乱材としては、組成物中を通過した光を散乱させて組成物の光の吸収量を向上させ、発光強度を向上させる観点から、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウムが好ましく、酸化アルミニウムが好ましい。
前記組成物中に含まれる光散乱材の粒径としては、特に制限はないが、0.1μm以上、50μm以下であり、好ましくは、0.3μm以上、10μm以下であり、より好ましくは、0.5μm以上、5μm以下である。
前記組成物中に含まれる光散乱材の割合としては、特に制限はないが、0.1wt%以上、20wt%以下であり、好ましくは、1wt%以上、10wt%以下であり、より好ましくは、2wt%以上、7wt%以下である。
前記組成物は、組成物が発する発光色を調整し、高色域化を図る得る観点から、本発明の蛍光体以外に別の発光材料を含んでいてもよい。前記組成物に含まれる本発明の蛍光体以外の別の発光材料としては、本発明の蛍光体以外の蛍光体や量子ドットが挙げられる。
前記組成物中に含まれる量子ドットは、可視光波長領域において蛍光を発することができる量子ドット粒子であれば特に限定されず、例えば、II-VI族半導体化合物;III-V族半導体化合物;IV-VI族半導体化合物;IV族元素又はこれを含む化合物;及びこれらの組み合わせからなる群より選択できる。これらは、単独又は2種以上を混合して使用することができる。
II-VI族半導体化合物は、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe及びこれらの混合物からなる群より選ばれる二元化合物;CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe及びこれらの混合物からなる群より選ばれる三元化合物;並びにCdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe及びこれらの混合物からなる群より選ばれる四元化合物からなる群より選択されることができる。
前記III-V族半導体化合物は、GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb及びこれらの混合物からなる群より選ばれる二元化合物;GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP及びこれらの混合物からなる群より選ばれる三元化合物;並びにGaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb及びこれらの混合物からなる群より選ばれる四元化合物からなる群より選択されることができる。
前記IV-VI族半導体化合物は、SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe及びこれらの混合物からなる群より選ばれる二元化合物;SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe及びこれらの混合物からなる群より選ばれる三元化合物;並びにSnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe及びこれらの混合物からなる群より選ばれる四元化合物からなる群より選択されることができる。
前記IV族元素又はこれを含む化合物は、Si、Ge及びこれらの混合物からなる群より選ばれる元素化合物;並びにSiC、SiGe及びこれらの混合物からなる群より選ばれる二元化合物からなる群より選択されることができる。
量子ドットは、均質の(homogeneous)単一構造;コア-シェル(core-shell)、勾配(gradient)構造等のような二重構造;又はこれらの混合構造であることができる。
コア-シェル(core-shell)の二重構造において、各々のコア(core)とシェル(shell)を構成する物質は、前記言及された互いに相異なっている半導体化合物からなることができる。例えば、前記コアは、CdSe、CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdTe、CdSeTe、CdZnS、PbSe、AgInZnS、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs及びZnOからなる群より選ばれる一つ以上の物質を含むことができるが、これに限定されるものではない。例えば、前記シェルは、CdSe、ZnSe、ZnS、ZnTe、CdTe、PbS、TiO、SrSe及びHgSeからなる群より選ばれる一つ以上の物質を含むことができるが、これに限定されるものではない。
白色光を得る観点から、量子ドットはInPやCdSeが好ましい。
量子ドットの直径は、特に限定されないが、赤色、緑色及び青色の量子ドット粒子は、粒径によって分類されることができ、赤色、緑色、青色の順に粒径が小さくなる。具体的には、赤色量子ドット粒子は、粒径が5nm以上10nm以下、緑色量子ドット粒子は、粒径が3nm超5nm以下、青色量子ドット粒子は、粒径が1nm以上3nm以下であることができる。光の照射時に、赤色量子ドット粒子は赤色光を放出し、緑色量子ドット粒子は緑色光を放出し、青色量子ドット粒子は青色光を放出する。
前記組成物に含まれる本発明の蛍光体以外の蛍光体としては、特に制限はないが、例えば、硫化物系蛍光体、酸化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、フッ化物系蛍光体、等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記硫化物系蛍光体としては、例えば、CaS:Eu、SrS:Eu、SrGa2S4:Eu、CaGa2S4:Eu、Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu、等が挙げられる。
前記酸化物系蛍光体の具体例としては、例えば、(Ba,Sr)3SiO5:Eu、(Ba,Sr)2SiO4:Eu、Tb3Al5O12:Ce、Ca3Sc2Si3O12:Ce、等が挙げられる。
前記窒化物系蛍光体の具体例としては、例えば、CaSi5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ba2Si5N8:Eu、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、Cax(Al,Si)12(O,N)16:Eu(0<x≦1.5)、CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu、CaAl2Si4N8:Eu、CaSiN2:Eu、CaAlSiN3:Eu、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、等が挙げられる。
前記フッ化物系蛍光体の具体例としては、特に制限はなく、例えば、K2TiF6:Mn4+、Ba2TiF6:Mn4+、Na2TiF6:Mn4+、K3ZrF7:Mn4+、K2SiF6:Mn4+、等が挙げられる。
前記その他の蛍光体の具体例としては、特に制限はなく、例えば、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce(YAG:Ce)等のYAG系蛍光体;Lu(Si,Al)12(O,N)16:Eu等のサイアロン系蛍光体;ペロブスカイト構造も持つペロブスカイト蛍光体等が挙げられる。
前記組成物に含まれる本発明の蛍光体以外の蛍光体としては、白色光を得る観点から、赤色蛍光体であることが好ましく、K2SiF6:Mn4+が好ましい。
前記組成物中に含まれる本発明の蛍光体以外の発光材料の割合としては、特に制限はないが、0.1wt%以上、90wt%以下であり、好ましくは、1wt%以上、80wt%以下であり、より好ましくは、5wt%以上、60wt%以下である。
<フィルム>
本発明の蛍光体は、樹脂中に分散させ、フィルム形状として使用することができる。フィルム形状は特に限定されるものではなく、シート状、バー状等の任意の形状であることができる。本明細書において「バー状の形状」とは、例えば、一方向に延在する平面視帯状の形状を意味する。平面視帯状の形状としては、例えば各辺の長さが異なる板状の形状が挙げられる。フィルムの厚さは、0.01μm~1000mmであってよく、0.1μm~10mmであってよく、1μm~1mmであってもよい。本明細書においてフィルムの厚さは、フィルムの縦、横、高さの中で最も値の小さい辺を「厚さ方向」としたときの、フィルムの厚さ方向の表面と裏面との間の距離を指す。具体的には、マイクロメータを用い、フィルムの任意の3点においてフィルムの厚さを測定し、3点の測定値の平均値を、フィルムの厚さとする。また、フィルムは、単層であってよく、複層であってもよい。複層の場合、各層は同一の種類の実施形態の組成物から構成されていてよく、互いに異なる種類の実施形態の組成物から構成されていてもよい。
本発明の蛍光体は、樹脂中に分散させ、フィルム形状として使用することができる。フィルム形状は特に限定されるものではなく、シート状、バー状等の任意の形状であることができる。本明細書において「バー状の形状」とは、例えば、一方向に延在する平面視帯状の形状を意味する。平面視帯状の形状としては、例えば各辺の長さが異なる板状の形状が挙げられる。フィルムの厚さは、0.01μm~1000mmであってよく、0.1μm~10mmであってよく、1μm~1mmであってもよい。本明細書においてフィルムの厚さは、フィルムの縦、横、高さの中で最も値の小さい辺を「厚さ方向」としたときの、フィルムの厚さ方向の表面と裏面との間の距離を指す。具体的には、マイクロメータを用い、フィルムの任意の3点においてフィルムの厚さを測定し、3点の測定値の平均値を、フィルムの厚さとする。また、フィルムは、単層であってよく、複層であってもよい。複層の場合、各層は同一の種類の実施形態の組成物から構成されていてよく、互いに異なる種類の実施形態の組成物から構成されていてもよい。
<焼結体>
本発明の蛍光体は、無機材料中に含有させ、焼結成型することで、本発明の蛍光体を含む焼結体として使用することができる。焼結体に使用する無機材料はガラス成分を使用してガラス成型体としてもよく、結晶性の無機材料成分を用いてもよい。
本発明の蛍光体は、無機材料中に含有させ、焼結成型することで、本発明の蛍光体を含む焼結体として使用することができる。焼結体に使用する無機材料はガラス成分を使用してガラス成型体としてもよく、結晶性の無機材料成分を用いてもよい。
<ガラス成型体>
本発明の蛍光体は、ガラス中に分散させ、ガラス成型体として使用することができる。ガラス組成物に使用するガラス成分は特に制限はないが、SiO2、P2O5、GeO2、BeF2、As2S3、SiSe2、GeS2、TiO2、TeO2、Al2O3、Bi2O3、V2O5、Sb2O5、PbO、CuO、ZrF4、AlF3、InF3、ZnCl2、ZnBr2、Li2O、Na2O、K2O、MgO、BaO、CaO、SrO、LiCl、BaCl、BaF2及びLaF3が挙げられる。中でも耐久性、耐熱性、耐光性を向上させる観点から、SiO2、又はBi2O3をガラス成分として含む事が好ましい。ガラス成分は1種でもよく、2種以上でもよい。
本発明の蛍光体は、ガラス中に分散させ、ガラス成型体として使用することができる。ガラス組成物に使用するガラス成分は特に制限はないが、SiO2、P2O5、GeO2、BeF2、As2S3、SiSe2、GeS2、TiO2、TeO2、Al2O3、Bi2O3、V2O5、Sb2O5、PbO、CuO、ZrF4、AlF3、InF3、ZnCl2、ZnBr2、Li2O、Na2O、K2O、MgO、BaO、CaO、SrO、LiCl、BaCl、BaF2及びLaF3が挙げられる。中でも耐久性、耐熱性、耐光性を向上させる観点から、SiO2、又はBi2O3をガラス成分として含む事が好ましい。ガラス成分は1種でもよく、2種以上でもよい。
ガラス成型体中に含まれるガラス成分の割合としては、特に制限はないが、10wt%以上、99wt%以下であり、好ましくは、20wt%以上、80wt%以下であり、より好ましくは、30wt%以上、70wt%以下である。
ガラス成型体は、成型体中を通過した光を散乱させてガラス成型体の光の吸収量を向上させ、発光強度を向上させる観点から、光散乱材を含んでいてもよい。光散乱材としては、前記樹脂組成物に使用される光散乱材の無機微粒子と同様のものを使用することができる。
ガラス成型体に添加する光散乱材の添加量としては、前記樹脂組成物に使用される光散乱材と同様の添加量で使用することができる。
ガラス成型体は、ガラス成型体が発する発光色を調整し、高色域化を図る得る観点から、本発明の蛍光体以外に別の発光材料を含んでいてもよい。前記ガラス成型体に含まれる本発明の蛍光体以外の別の発光材料としては、前記樹脂組成物に使用される発光材料と同様のものが使用できる。
ガラス成型体に添加する発光材料の添加量としては、前記樹脂組成物に使用される発光材料と同様の添加量で使用することができる。
ガラス成型体の形状は、特に制限はないが、板状、棒状、円柱状、ホイール状の形状などが挙げられる。
<発光素子>
本発明の蛍光体は、光源と併せて、発光素子を構成することができる。光源としては、特に350nm~500nmの波長を含む紫外光又は可視光を放射するLEDが用いることができる。本発明の蛍光体に前記波長の光を照射すると、蛍光体は波長510nm~550nmにピークを有する緑色光を発する。このため、本発明の蛍光体は、例えば紫外LEDや青色LEDを光源として用い、他の赤色蛍光体とも組み合わせて、白色発光素子を構成することができる。
本発明の蛍光体は、光源と併せて、発光素子を構成することができる。光源としては、特に350nm~500nmの波長を含む紫外光又は可視光を放射するLEDが用いることができる。本発明の蛍光体に前記波長の光を照射すると、蛍光体は波長510nm~550nmにピークを有する緑色光を発する。このため、本発明の蛍光体は、例えば紫外LEDや青色LEDを光源として用い、他の赤色蛍光体とも組み合わせて、白色発光素子を構成することができる。
<発光装置>
本発明の蛍光体は、前記のように、白色発光素子を構成することができ、該白色発光素子は、発光装置の部材として使用することができる。発光装置では、光源からの光は発光素子に照射され、照射された発光素子は発光して、該光が取り出される。
本発明の蛍光体は、前記のように、白色発光素子を構成することができ、該白色発光素子は、発光装置の部材として使用することができる。発光装置では、光源からの光は発光素子に照射され、照射された発光素子は発光して、該光が取り出される。
<ディスプレイ>
本発明の蛍光体と光源とを含む発光素子は、ディスプレイに使用することができる。かかるディスプレイの例としては、発光素子由来の光の透過率を液晶でコントロールし、カラーフィルタにより透過光を赤色光、青色光、及び緑色光と選択して取り出すことができる、液晶ディスプレイ等が挙げられる。
本発明の蛍光体と光源とを含む発光素子は、ディスプレイに使用することができる。かかるディスプレイの例としては、発光素子由来の光の透過率を液晶でコントロールし、カラーフィルタにより透過光を赤色光、青色光、及び緑色光と選択して取り出すことができる、液晶ディスプレイ等が挙げられる。
<蛍光体ホイール>
本発明の蛍光体は、蛍光体ホイールの製造に使用することができる。蛍光体ホイールは円板状基盤と、その表面に形成され蛍光体層とを有する部材である。蛍光体ホイールは、光源から照射された励起光を吸収し、励起して波長の異なる変換光を射出する。例えば、蛍光体ホイールは、青色の励起光を吸収し、蛍光体層で変換された青色の励起光とは異なる変換光を放射させるとともに、青色の励起光を反射させて、変換光と合わせて、または変換光のみを利用して、様々な色の光に変換できる。
本発明の蛍光体は、蛍光体ホイールの製造に使用することができる。蛍光体ホイールは円板状基盤と、その表面に形成され蛍光体層とを有する部材である。蛍光体ホイールは、光源から照射された励起光を吸収し、励起して波長の異なる変換光を射出する。例えば、蛍光体ホイールは、青色の励起光を吸収し、蛍光体層で変換された青色の励起光とは異なる変換光を放射させるとともに、青色の励起光を反射させて、変換光と合わせて、または変換光のみを利用して、様々な色の光に変換できる。
<プロジェクター>
本発明の蛍光体は、前記蛍光体ホイールを使用したプロジェクターを構成する部材として使用することができる。プロジェクターは光源、蛍光体ホイール、ミラーデバイス、投射光学系を備える表示装置である。
本発明の蛍光体は、前記蛍光体ホイールを使用したプロジェクターを構成する部材として使用することができる。プロジェクターは光源、蛍光体ホイール、ミラーデバイス、投射光学系を備える表示装置である。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
蛍光体の結晶相の原料として、酸化アルミニウム粉末(グレード:AA03(純度:99.99%、D50:0.40μm、比表面積:5.6m2/g)、住友化学株式会社製)、酸化マグネシウム粉末(MgO(純度:4N)、関東化学株式会社製)、炭酸マンガン粉末(MnCO3(純度:99.9%)、シグマアルドリッチジャパン合同会社製)を用い、焼成後に炭酸マンガン中の炭酸が二酸化炭素(CO2)として脱離することを考慮して、焼成後の蛍光体の組成がMn:Mg:Al:O=0.05:0.95:2:4のモル比率となるように各原料を秤量した。次いで、シェル部の原料として、酸化ホウ素(B2O3(純度:99.995%)、株式会社高純度化学研究所製)を結晶相の原料の1重量%秤量し、前記結晶相の原料に加えて3分間乾式混合した。次に、混合後の原料をアルミナ製容器に充填した。続いて、アルミナ製容器を電気炉内にセットし、水素:窒素=10:90の混合ガスを導入した。1550℃まで昇温し、4時間加熱を行い、その後放冷した。容器から加熱品を回収して解砕を行い、蛍光体を得た。
蛍光体の結晶相の原料として、酸化アルミニウム粉末(グレード:AA03(純度:99.99%、D50:0.40μm、比表面積:5.6m2/g)、住友化学株式会社製)、酸化マグネシウム粉末(MgO(純度:4N)、関東化学株式会社製)、炭酸マンガン粉末(MnCO3(純度:99.9%)、シグマアルドリッチジャパン合同会社製)を用い、焼成後に炭酸マンガン中の炭酸が二酸化炭素(CO2)として脱離することを考慮して、焼成後の蛍光体の組成がMn:Mg:Al:O=0.05:0.95:2:4のモル比率となるように各原料を秤量した。次いで、シェル部の原料として、酸化ホウ素(B2O3(純度:99.995%)、株式会社高純度化学研究所製)を結晶相の原料の1重量%秤量し、前記結晶相の原料に加えて3分間乾式混合した。次に、混合後の原料をアルミナ製容器に充填した。続いて、アルミナ製容器を電気炉内にセットし、水素:窒素=10:90の混合ガスを導入した。1550℃まで昇温し、4時間加熱を行い、その後放冷した。容器から加熱品を回収して解砕を行い、蛍光体を得た。
<実施例2>
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の5重量%に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の5重量%に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
<実施例3>
グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA3(純度:99.99%、D50:3.5μm、比表面積:0.6m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA3(純度:99.99%、D50:3.5μm、比表面積:0.6m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
<実施例4>
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の5重量%に変更し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA3(純度:99.99%、D50:3.5μm、比表面積:0.6m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の5重量%に変更し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA3(純度:99.99%、D50:3.5μm、比表面積:0.6m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
<実施例5>
酸化ホウ素の代わりにガラスフリット(グレード:CF0055、タカラスタンダード株式会社製)を結晶相の原料の5重量%の量で使用し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA3(純度:99.99%、D50:3.5μm、比表面積:0.6m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
酸化ホウ素の代わりにガラスフリット(グレード:CF0055、タカラスタンダード株式会社製)を結晶相の原料の5重量%の量で使用し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA3(純度:99.99%、D50:3.5μm、比表面積:0.6m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
<実施例6>
グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA18(純度:99.99%、D50:20.3μm、比表面積:0.2m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA18(純度:99.99%、D50:20.3μm、比表面積:0.2m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
<実施例7>
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の5重量%に変更し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA18(純度:99.99%、D50:20.3μm、比表面積:0.2m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の5重量%に変更し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AA18(純度:99.99%、D50:20.3μm、比表面積:0.2m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
<比較例1>
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の0.01重量%に変更し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AKP700(純度:99.99%、D50:0.1μm、比表面積:17.8m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の0.01重量%に変更し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:AKP700(純度:99.99%、D50:0.1μm、比表面積:17.8m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
<比較例2>
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の0.02重量%に変更し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:A210(純度:99.7%、D50:95μm、比表面積:0.5m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
酸化ホウ素の使用量を結晶相の原料の0.02重量%に変更し、グレード:AA03の酸化アルミニウム粉末の代わりにグレード:A210(純度:99.7%、D50:95μm、比表面積:0.5m2/g)の酸化アルミニウム粉末を使用したこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体を作製した。
<各種測定及び評価>
実施例及び比較例で作製した蛍光体について、下記項目を測定した。
実施例及び比較例で作製した蛍光体について、下記項目を測定した。
(a)結晶構造
実施例および比較例の蛍光体について、X線回折装置(PANalytical社製「X’Pert Pro」(商品名))を用いて、CuKα線を用いた粉末X線回折を行った。得られたX線回折パターンから、スピネル型結晶構造と同一の回折パターンが認められ、主結晶相がスピネル型結晶構造と同一の結晶構造を有することが確認された。
実施例および比較例の蛍光体について、X線回折装置(PANalytical社製「X’Pert Pro」(商品名))を用いて、CuKα線を用いた粉末X線回折を行った。得られたX線回折パターンから、スピネル型結晶構造と同一の回折パターンが認められ、主結晶相がスピネル型結晶構造と同一の結晶構造を有することが確認された。
(b)結晶子の平均サイズ
実施例および比較例の蛍光体について、集束イオンビーム(FIB)加工装置(株式会社日立ハイテク製「FB-2200」(商品名))で加工して蛍光体の断面を得た。透過型電子顕微鏡(TEM)専用のグリッドに加工済みの試料を設置し、TEM(日本電子株式会社製「JEM-2200FS」(商品名))を用いて、加速電圧を200kVとして、得られた蛍光体の断面を観察した。視野・倍率を適宜調整し、TEM像を取得するとともに、必要に応じて電子回折(ED)図形や、エネルギー分散型X線分析(EDX)(日本電子株式会社製「JED-2300」(商品名))による元素マッピング像を得た。得られたTEM像をコンピュータに取り込み、観察された結晶子それぞれについて、面積加重平均により円相当径を算出した。円相当径を算出するにあたり、画像解析ソフト「Image J」を用いた。50個以上の結晶子について解析を行い、その平均値である平均円相当径を結晶子の平均サイズとした。
実施例および比較例の蛍光体について、集束イオンビーム(FIB)加工装置(株式会社日立ハイテク製「FB-2200」(商品名))で加工して蛍光体の断面を得た。透過型電子顕微鏡(TEM)専用のグリッドに加工済みの試料を設置し、TEM(日本電子株式会社製「JEM-2200FS」(商品名))を用いて、加速電圧を200kVとして、得られた蛍光体の断面を観察した。視野・倍率を適宜調整し、TEM像を取得するとともに、必要に応じて電子回折(ED)図形や、エネルギー分散型X線分析(EDX)(日本電子株式会社製「JED-2300」(商品名))による元素マッピング像を得た。得られたTEM像をコンピュータに取り込み、観察された結晶子それぞれについて、面積加重平均により円相当径を算出した。円相当径を算出するにあたり、画像解析ソフト「Image J」を用いた。50個以上の結晶子について解析を行い、その平均値である平均円相当径を結晶子の平均サイズとした。
(c)シェル部に存在する各元素のピーク面積値の比率
実施例および比較例の蛍光体と、主剤(EpoxiCure 2 Resin、Buehler製)と硬化剤(EpoxiCure 2 Hardener、Buehler製)を4:1の割合で混合したエポキシ樹脂とを混合して、大気中で一日間乾燥させることにより成型体を得た。得られた成型体をイオンミリング装置(株式会社日立ハイテク製「IM4000」(商品名))で加工して蛍光体の断面を得た。走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立ハイテク製「S-4800」(商品名))を用いて、加速電圧を20kVとして、得られた蛍光体の断面を観察した。視野・倍率を適宜調整し、ウィンドウレス型EDX(オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製「X-max 80」(商品名))による元素マッピング像を得た。上記手法で得られた元素マッピング像から、結晶相からなるコア部と、マンガンと、ホウ素またはケイ素が共存するシェル部とを有していることがわかった。EDX測定の結果から、20ヶ所以上のシェル部について、シェル部に存在するマンガンのピーク面積値Xに対するホウ素またはケイ素のピーク面積値Yの比率(Y/X)を計算し、平均値を算出した。マンガンは5.66keVと6.15keVの2点をピークが立ち上がる点とし、この2点のうち強度の低い点を0として2点間でピークを積算し、この積分値をマンガンのピーク面積値とした。ホウ素は0.14keVと0.23keVの2点をピークが立ち上がる点とし、この2点のうち強度の低い点を0として2点間でピークを積算し、この積分値をホウ素のピーク面積値とした。ケイ素は1.60keVと1.95keVの2点をピークが立ち上がる点とし、この2点のうち強度の低い点を0として2点間でピークを積算し、この積分値をケイ素のピーク面積値とした。
実施例および比較例の蛍光体と、主剤(EpoxiCure 2 Resin、Buehler製)と硬化剤(EpoxiCure 2 Hardener、Buehler製)を4:1の割合で混合したエポキシ樹脂とを混合して、大気中で一日間乾燥させることにより成型体を得た。得られた成型体をイオンミリング装置(株式会社日立ハイテク製「IM4000」(商品名))で加工して蛍光体の断面を得た。走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立ハイテク製「S-4800」(商品名))を用いて、加速電圧を20kVとして、得られた蛍光体の断面を観察した。視野・倍率を適宜調整し、ウィンドウレス型EDX(オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製「X-max 80」(商品名))による元素マッピング像を得た。上記手法で得られた元素マッピング像から、結晶相からなるコア部と、マンガンと、ホウ素またはケイ素が共存するシェル部とを有していることがわかった。EDX測定の結果から、20ヶ所以上のシェル部について、シェル部に存在するマンガンのピーク面積値Xに対するホウ素またはケイ素のピーク面積値Yの比率(Y/X)を計算し、平均値を算出した。マンガンは5.66keVと6.15keVの2点をピークが立ち上がる点とし、この2点のうち強度の低い点を0として2点間でピークを積算し、この積分値をマンガンのピーク面積値とした。ホウ素は0.14keVと0.23keVの2点をピークが立ち上がる点とし、この2点のうち強度の低い点を0として2点間でピークを積算し、この積分値をホウ素のピーク面積値とした。ケイ素は1.60keVと1.95keVの2点をピークが立ち上がる点とし、この2点のうち強度の低い点を0として2点間でピークを積算し、この積分値をケイ素のピーク面積値とした。
(d)粒度分布
実施例および比較例の蛍光体について、粒度分布を、レーザー回折式粒子径分析装置(Malvern Panalytical社製「マスターサイザー 2000」(商品名)、水溶媒)を用いて測定し、中心粒径(即ち、D50)を決定した。
実施例および比較例の蛍光体について、粒度分布を、レーザー回折式粒子径分析装置(Malvern Panalytical社製「マスターサイザー 2000」(商品名)、水溶媒)を用いて測定し、中心粒径(即ち、D50)を決定した。
(e)発光強度
実施例および比較例の蛍光体について、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス株式会社製「C9920-02」(商品名))を用いて発光スペクトルを測定した。測定は粉末をガラスシャーレに充填し、450nmの励起波長で発光スペクトルを測定した。いずれの蛍光体も緑色発光蛍光体であることを確認した。発光強度の評価方法を以下に示す。
実施例および比較例の蛍光体について、絶対PL量子収率測定装置(浜松ホトニクス株式会社製「C9920-02」(商品名))を用いて発光スペクトルを測定した。測定は粉末をガラスシャーレに充填し、450nmの励起波長で発光スペクトルを測定した。いずれの蛍光体も緑色発光蛍光体であることを確認した。発光強度の評価方法を以下に示す。
得られた発光スペクトルから発光ピークの面積値を計算し、実施例1の蛍光体の発光ピークにおける面積値を100%として百分率に換算して、相対発光強度を算出した。各蛍光体の相対発光強度を、発光素子に使用しうる水準にあるかどうかを基準にして評価した。即ち、評価が44以上の蛍光体は、その相対発光強度が発光素子に使用することができる水準にある。
各実施例及び比較例の測定結果及び評価結果を表1及び表2に示す。
表1及び表2より、結晶子の平均サイズが大きいほど蛍光体の発光強度が優れることがわかる。また、蛍光体の発光強度は、蛍光体のD50とは相関がないことがわかる。
<実施例8>
蛍光体の結晶相の原料として、酸化アルミニウム粉末(グレード:AA03(純度:99.99%、D50:0.40μm、比表面積:5.6m2/g)、住友化学株式会社製)、酸化マグネシウム粉末(MgO(純度:4N)、関東化学株式会社製)、炭酸マンガン粉末(MnCO3(純度:99.9%)、シグマアルドリッチジャパン合同会社製)、窒化アルミニウム(株式会社トクヤマ社製)を用い、焼成後に炭酸マンガン中の炭酸が二酸化炭素(CO2)として脱離することを考慮して、焼成後の蛍光体の組成がMn:Mg:Al:O:N=0.05:0.95:2:3.997:0.002のモル比率となるように各原料を秤量した。次いで、シェル部の原料として、酸化ホウ素(B2O3(純度:99.995%)、株式会社高純度化学研究所製)を結晶相の原料の5重量%秤量し、前記結晶相の原料に加えて3分間乾式混合した。次に、混合後の原料をアルミナ製容器に充填した。続いて、アルミナ製容器を電気炉内にセットし、水素:窒素=10:90の混合ガスを導入した。1550℃まで昇温し、4時間加熱を行い、その後放冷した。容器から加熱品を回収して解砕を行い、蛍光体を得た。
蛍光体の結晶相の原料として、酸化アルミニウム粉末(グレード:AA03(純度:99.99%、D50:0.40μm、比表面積:5.6m2/g)、住友化学株式会社製)、酸化マグネシウム粉末(MgO(純度:4N)、関東化学株式会社製)、炭酸マンガン粉末(MnCO3(純度:99.9%)、シグマアルドリッチジャパン合同会社製)、窒化アルミニウム(株式会社トクヤマ社製)を用い、焼成後に炭酸マンガン中の炭酸が二酸化炭素(CO2)として脱離することを考慮して、焼成後の蛍光体の組成がMn:Mg:Al:O:N=0.05:0.95:2:3.997:0.002のモル比率となるように各原料を秤量した。次いで、シェル部の原料として、酸化ホウ素(B2O3(純度:99.995%)、株式会社高純度化学研究所製)を結晶相の原料の5重量%秤量し、前記結晶相の原料に加えて3分間乾式混合した。次に、混合後の原料をアルミナ製容器に充填した。続いて、アルミナ製容器を電気炉内にセットし、水素:窒素=10:90の混合ガスを導入した。1550℃まで昇温し、4時間加熱を行い、その後放冷した。容器から加熱品を回収して解砕を行い、蛍光体を得た。
得られた蛍光体について、前記項目(a)~(e)を測定又は評価した。結果を表3に示す。
(a)結晶構造
前記項目(a)の測定により、実施例8はスピネル型結晶構造と同一の回折パターンが認められ、主結晶相がスピネル型結晶構造と同一の結晶構造を有することが確認された。
前記項目(a)の測定により、実施例8はスピネル型結晶構造と同一の回折パターンが認められ、主結晶相がスピネル型結晶構造と同一の結晶構造を有することが確認された。
(e)発光強度
前記項目(a)の測定により、実施例8は緑色発光蛍光体であることを確認した。
前記項目(a)の測定により、実施例8は緑色発光蛍光体であることを確認した。
<実施例9>
蛍光体の結晶相の原料として、β型サイアロン蛍光体粉末(D50:15.8μm、株式会社サイアロン社製)を準備した。蛍光X線分光装置(株式会社Rigaku社製「ZSX Primus II」(商品名))及び酸素・窒素分析装置(株式会社堀場製作所製「EMGA-920」(商品名))を用いて分析することで、前記サイアロン粉末の元素組成は、Eu:Si:Al:O:N=0.02:5.8:0.2:0.2:7.8であることを確認した。
蛍光体の結晶相の原料として、β型サイアロン蛍光体粉末(D50:15.8μm、株式会社サイアロン社製)を準備した。蛍光X線分光装置(株式会社Rigaku社製「ZSX Primus II」(商品名))及び酸素・窒素分析装置(株式会社堀場製作所製「EMGA-920」(商品名))を用いて分析することで、前記サイアロン粉末の元素組成は、Eu:Si:Al:O:N=0.02:5.8:0.2:0.2:7.8であることを確認した。
次いで、シェル部の原料として、酸化ホウ素(B2O3(純度:99.995%)、株式会社高純度化学研究所製)および酸化ユウロピウム(Eu2O3(純度:99.9%)、株式会社高純度化学研究所製)をそれぞれ結晶相の原料の5重量%および1重量%秤量し、前記結晶相の原料に加えて3分間乾式混合した。次に、混合後の原料をアルミナ製容器に充填した。続いて、アルミナ製容器を電気炉内にセットし、水素:窒素=10:90の混合ガスを導入した。1550℃まで昇温し、4時間加熱を行い、その後放冷した。容器から加熱品を回収して解砕を行い、蛍光体を得た。
得られた蛍光体について、前記項目(a)~(e)を測定又は評価した。結果を表4に示す。
<比較例3>
実施例9で使用したβ型サイアロン蛍光体粉末の結晶子サイズを減少させて、D50:0.78μmのβ型サイアロン蛍光体粉末を得た。このβ型サイアロン蛍光体粉末を使用すること以外は実施例9と同様にして蛍光体を製造し、前記項目(a)~(e)を測定または評価した。結果を表4に示す。
実施例9で使用したβ型サイアロン蛍光体粉末の結晶子サイズを減少させて、D50:0.78μmのβ型サイアロン蛍光体粉末を得た。このβ型サイアロン蛍光体粉末を使用すること以外は実施例9と同様にして蛍光体を製造し、前記項目(a)~(e)を測定または評価した。結果を表4に示す。
(a)結晶構造
前記項目(a)の測定により、実施例9及び、比較例3はβサイアロン構造と同一の回折パターンが認められ、主結晶相がβサイアロン構造と同一の結晶構造を有することが確認された。
前記項目(a)の測定により、実施例9及び、比較例3はβサイアロン構造と同一の回折パターンが認められ、主結晶相がβサイアロン構造と同一の結晶構造を有することが確認された。
(e)発光強度
前記項目(a)の測定により、実施例9及び、比較例3は緑色発光蛍光体であることを確認した。
前記項目(a)の測定により、実施例9及び、比較例3は緑色発光蛍光体であることを確認した。
得られた発光スペクトルから発光ピークの面積値を計算し、実施例9の蛍光体の発光ピークにおける面積値を100%として百分率に換算して、相対発光強度を算出した。各蛍光体の相対発光強度を、発光素子に使用しうる水準にあるかどうかを基準にして評価した。即ち、評価が44以上の蛍光体は、その相対発光強度が発光素子に使用することができる水準にある。
<参考例1>
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化して、ガラスチューブ等の中に入れて封止した後に、これを光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置することで、青色発光ダイオードの青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化して、ガラスチューブ等の中に入れて封止した後に、これを光源である青色発光ダイオードと導光板の間に配置することで、青色発光ダイオードの青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
<参考例2>
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化してシート化する事で樹脂組成物を得ることができ、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを導光板の上に設置することで、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化してシート化する事で樹脂組成物を得ることができ、これを2枚のバリアーフィルムで挟んで封止したフィルムを導光板の上に設置することで、導光板の端面(側面)に置かれた青色発光ダイオードから導光板を通して前記シートに照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
<参考例3>
実施例1~9に記載の蛍光体を、青色発光ダイオードの発光部近傍に設置することで照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~9に記載の蛍光体を、青色発光ダイオードの発光部近傍に設置することで照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
<参考例4>
実施例1~9に記載の蛍光体とレジストを混合した後に、溶媒を除去する事で波長変換材料を得ることができる。得られた波長変換材料を光源である青色発光ダイオードと導光板の間や、光源であるOLEDの後段に配置することで、光源の青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
実施例1~9に記載の蛍光体とレジストを混合した後に、溶媒を除去する事で波長変換材料を得ることができる。得られた波長変換材料を光源である青色発光ダイオードと導光板の間や、光源であるOLEDの後段に配置することで、光源の青色光を緑色光や赤色光に変換することができるバックライトを製造する。
<参考例5>
実施例1~9に記載の蛍光体をZnSなどの導電性粒子を混合して成膜し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層することでLEDを得る。電流を流すことによりp型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面のペロブスカイト化合物中で電荷を打ち消されることで発光させることができる。
実施例1~9に記載の蛍光体をZnSなどの導電性粒子を混合して成膜し、片面にn型輸送層を積層し、もう片面をp型輸送層で積層することでLEDを得る。電流を流すことによりp型半導体の正孔と、n型半導体の電子が接合面のペロブスカイト化合物中で電荷を打ち消されることで発光させることができる。
<参考例6>
フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板の表面上に、酸化チタン緻密層を積層させ、その上から多孔質酸化アルミニウム層を積層し、その上に実施例1~9に記載の蛍光体を積層し、溶媒を除去した後にその上から2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層を積層し、その上に銀(Ag)層を積層し、太陽電池を作製する。
フッ素ドープされた酸化スズ(FTO)基板の表面上に、酸化チタン緻密層を積層させ、その上から多孔質酸化アルミニウム層を積層し、その上に実施例1~9に記載の蛍光体を積層し、溶媒を除去した後にその上から2,2’,7,7’-tetrakis-(N,N’-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene(Spiro-OMeTAD)などのホール輸送層を積層し、その上に銀(Ag)層を積層し、太陽電池を作製する。
<参考例7>
実施例1~9に記載の蛍光体と樹脂を複合化して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができ、これを青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから組成物に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
実施例1~9に記載の蛍光体と樹脂を複合化して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができ、これを青色発光ダイオードの後段に設置することで、青色発光ダイオードから組成物に照射される青色の光を緑色光や赤色光に変換して白色光を発するレーザーダイオード照明を製造する。
<参考例8>
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができる。得られた組成物を光電変換層の一部とすることで、光を検知する検出部に使用する含まれる光電変換素子(光検出素子)材料を製造する。光電変換素子材料は、X線撮像装置及びCMOSイメージセンサーなどの固体撮像装置用のイメージ検出部(イメージセンサー)、指紋検出部、顔検出部、静脈検出部及び虹彩検出部などの生体の一部分の所定の特徴を検出する検出部、パルスオキシメーターなどの光学バイオセンサーに用いられる。
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができる。得られた組成物を光電変換層の一部とすることで、光を検知する検出部に使用する含まれる光電変換素子(光検出素子)材料を製造する。光電変換素子材料は、X線撮像装置及びCMOSイメージセンサーなどの固体撮像装置用のイメージ検出部(イメージセンサー)、指紋検出部、顔検出部、静脈検出部及び虹彩検出部などの生体の一部分の所定の特徴を検出する検出部、パルスオキシメーターなどの光学バイオセンサーに用いられる。
<参考例9>
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができる。得られた組成物を太陽電池の光変換効率を向上するフィルムとして用いることができる。前記、変換効率向上シートの形態としては、特に限定されないが、基材に塗布する形で利用する。基材に関しては特に限定されず、透明性の高い基材であればよい。例えば、PETフィルムやモスアイフィルムなどが望ましい。太陽電池変換効率向上シートを用いる太陽電池は特に限定せず、変換効率向上シートは、太陽電池の感度が低い波長領域から、感度の高い波長領域へと変換機能を有する。
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができる。得られた組成物を太陽電池の光変換効率を向上するフィルムとして用いることができる。前記、変換効率向上シートの形態としては、特に限定されないが、基材に塗布する形で利用する。基材に関しては特に限定されず、透明性の高い基材であればよい。例えば、PETフィルムやモスアイフィルムなどが望ましい。太陽電池変換効率向上シートを用いる太陽電池は特に限定せず、変換効率向上シートは、太陽電池の感度が低い波長領域から、感度の高い波長領域へと変換機能を有する。
<参考例10>
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができる。得られた組成物を量子コンピュータ、量子テレポーテーションおよび量子暗号通信などの単一光子発生用光源として利用することができる。
実施例1~9に記載の蛍光体を樹脂と複合化して成形する事で本実施形態の組成物を得ることができる。得られた組成物を量子コンピュータ、量子テレポーテーションおよび量子暗号通信などの単一光子発生用光源として利用することができる。
Claims (17)
- 発光中心イオンを構成する金属元素Mとアルミニウムとを有するアルミン酸塩化合物の結晶相を含む蛍光体であって、
該結晶相は結晶子を含み、
該結晶子の平均サイズが、2~100μmである、蛍光体。 - 前記アルミン酸塩化合物は、式
MxMgaSibAlyOzNw (1)
[式(1)中、Mは、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表し、xは0.001≦x≦0.3であり、aは0≦a≦1.0-xであり、bは0≦a≦6.0であり、yは0≦y≦11.3であり、zは0≦z≦18であり、wは0≦w≦8.0である。]
で表される元素組成を有するものである、請求項1に記載の蛍光体。 - 前記アルミン酸塩化合物はマグネシアアルミナスピネル化合物であり、式
MxMgaAlyOzNw (2)
[式(2)中、Mは、マンガン、ストロンチウム、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表し、xは0.001≦x≦0.3であり、aは0≦a≦1.0-xであり、yは1.2≦y≦11.3であり、zは2.8≦z≦18であり、及びwは0≦w≦1.0である。]
で表される元素組成を有するものである、請求項1又は2に記載の蛍光体。 - 前記アルミン酸塩化合物はβ型サイアロン蛍光体であり、式
MuSi6-vAlvOvN8-v (4)
[式(4)中、Mは、マンガン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ツリウム及びイッテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表し、uは0.001≦u≦0.3であり、vは0<v<4.2である。]
で表される元素組成を有するものである、請求項1又は2に記載の蛍光体。 - 発光中心イオンを構成する金属元素Mはマンガン、ストロンチウム、ユウロピウム及びテルビウムからなる群から選択される少なくとも一つの金属元素を表す、請求項1~4のいずれか一項に記載の蛍光体。
- xは0.001≦x≦0.15であり、aは0≦a≦0.95であり、bは0≦b≦6.0であり、yは0≦y≦2.5であり、zは0≦z≦4.5であり、wは0≦w≦1.0である請求項2に記載の蛍光体。
- xは0.05≦x≦0.15であり、aは0≦a≦0.95であり、yは1.5≦y≦2.5であり、zは3.5≦z≦4.5であり、wは0≦w≦1.0である、請求項3に記載の蛍光体。
- uは0.001≦u≦0.02であり、vは0.005≦v≦1.0である請求項4に記載の蛍光体。
- 前記結晶子はスピネル型結晶構造を有する、請求項3又は7に記載の蛍光体。
- 前記結晶相からなるコア部と、
ホウ素及びケイ素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む、該コア部の表面の少なくとも一部に形成されたシェル部とを有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の蛍光体。 - 請求項1~10のいずれか一項に記載の蛍光体を含む、フィルム。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の蛍光体を含む、発光素子。
- 請求項12に記載の発光素子を備える、発光装置。
- 請求項12に記載の発光素子を備える、ディスプレイ。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の蛍光体を含む、焼結体。
- 請求項1~10のいずれか一項に記載の蛍光体を含む、蛍光体ホイール。
- 請求項16に記載の蛍光体ホイールを使用したプロジェクター。
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