JP5682053B2 - 深赤色蛍光体、照明用光源および深赤色蛍光体の製造方法 - Google Patents
深赤色蛍光体、照明用光源および深赤色蛍光体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
また最近では、プラズマディスプレイのフルHDテレビや白色LEDの室内照明やバックライトが普及しつつあり、豊かな色感や色調を表現する高品質ディスプレイ装置や白色LEDの需要が拡大している。
RGB三原色のなかでも最も波長領域の広い赤色は、高品格の色相を表現するために重要な色であり、一般的な赤色蛍光体だけではなく、特に深みのある赤色を表現する深赤色蛍光体の必要性が高まっている。
しかし、この深赤色蛍光体は、波長360〜380nmの紫外線励起における発光強度、特に700nm付近の発光強度が低いという問題がある。
しかし、非特許文献1のものも含め、これらの深赤色蛍光体はF(フッ素)を含むため、化学的に不安定という問題がある。
Ae炭酸塩、Ln酸化物、Mg酸化物、M酸化物およびMn炭酸塩もしくはMn酸化物を、Ae:Ln:(MgM):Mn=1:1:0.99〜0.999:0.001〜0.01のモル比になるように配合し、混合粉末を得る工程と、
該混合粉末を800〜1000℃の温度で1〜10時間か焼した後、さらに、不活性ガス雰囲気下で1200〜1400℃の温度で1〜10時間焼成する工程と、
を有することを特徴とする。
このため、高い発光強度と化学的安定性を兼ね備える。
また、本発明に係る照明用光源は、上記の深赤色蛍光体を含む蛍光層を備えるため、深赤色蛍光体の効果を好適に得ることができる。
また、本発明に係る深赤色蛍光体の製造方法は、上記の深赤色蛍光体を固相反応で製造する方法であって、Ae炭酸塩、Ln酸化物、Mg酸化物、M酸化物およびMn炭酸塩もしくはMn酸化物を、Ae:Ln:(MgM):Mn=1:1:0.99〜0.999:0.001〜0.01のモル比になるように配合し、混合粉末を得る工程と、該混合粉末を800〜1000℃の温度で1〜10時間か焼した後、さらに、不活性ガス雰囲気下で1200〜1400℃の温度で1〜10時間焼成する工程とを有するため、上記の深赤色蛍光体を好適に得ることができる。
上記のダブルペロブスカイト構造において、O6で示されるOの数が実際には6からわずかに変動することは当業者に周知な事項であり、本発明はこの変動範囲のものを含む。
また、深赤色蛍光体は、好ましくは、組成式AeLn(MgM)1−xMnxO6で示され、xが0.001〜0.01である。
このうち、AeがCaであり、LnがLaであり、MがSb、NbまたはTaである深赤色蛍光体は、好適な実施態様である。
ここで、Lnを添加する目的は、Mnの発光強度を増加させることにある。Lnの元素群の各元素イオンは同じ3価の価数でイオン半径が徐々に変化する。その特徴を活かして、結晶構造にひずみを加えて、発光強度を制御する。
ダブルペロブスカイト構造A´A´´B´B´´O6である母体は、一般的なペロブスカイト構造ABO3と比較して、結晶構造は少し歪んでおり、組成式では2倍、図5の単位格子では4倍の原子数になっている。(Ae)(Ln)(Mg)(M)O6では、ペロブスカイト構造のAサイト(ダブルペロブスカイト構造のA´A´´サイト)をAeとLnが無秩序に占有し、Bサイト(ダブルペロブスカイト構造のB´B´´サイト)をMgとMが規則的に占有している。したがって、母体は(Ae)(Ln)(MgM)O6と表すことがより好ましい。発光中心として添加されるMnはBサイトのMgまたはMと置換する。それに伴い、酸素量も若干変化する。
上記したように、Aeの元素群は同じアルカリ土類金属であり、またLnの元素群は同じ希土類金属であり、それぞれの群中の元素は互いに等しい価数のイオンになり、化学的性質が類似している。また、Mも同じ5価のイオン群であり、化学的性質が類似している。このため、それぞれの元素群のなかで元素を置換しても類似の発光特性を示す。
本実施の形態に係る深赤色蛍光体の製造方法は、深赤色蛍光体を固相反応で製造する方法であって、Ae炭酸塩、Ln酸化物、Mg酸化物、M酸化物およびMn炭酸塩もしくはMn酸化物を、Ae:Ln:(MgM):Mn=1:1:0.99〜0.999:0.001〜0.01のモル比になるように配合し、混合粉末を得る工程と、混合粉末を800〜1000℃の温度で1〜10時間か焼(calcination)した後、さらに、不活性ガス雰囲気下で1200〜1400℃の温度で1〜10時間焼成する工程とを有する。
Ae炭酸塩としてCaC03を用い、Ln酸化物としてLa2O3を用い、Mg酸化物としてMgOを用い、M酸化物としてSb2O3、Nb2O5またはTa2O5を用い、Mn炭酸塩もしくはMn酸化物としてMnCO3またはMnO2を用いることは好適な実施態様である。
Ae炭酸塩、Ln酸化物、Mg酸化物およびM酸化物は母体原料であり、これには発光中心(賦活剤)の原料であるMn炭酸塩またはMn酸化物を加える。
これらの原料を所定のモル比になるように秤量し、メノウ乳鉢を用いて、原料100質量部に対して例えばエタノールを500質量部加えて湿式混合する。ついで、得られた混合粉末を上記の条件でか焼する。これにより、混合粉末中の炭酸塩は微粉末の酸化物に分解され、反応性の高い状態になる。さらに、か焼粉末を上記の条件でアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で焼成することで、本実施の形態に係る深赤色蛍光体が得られる。このとき、2段階焼成を行うと、単一相となり不純物が消滅するため、より好ましい。
これにより、水銀発光を励起源とする蛍光灯や冷陰極蛍光ランプなどの蛍光ランプの赤色系列の色調や蛍光効率を向上させることができる。また、紫外線LED光源を励起光源として用いるLED素子に適用することができる。
また、これらの照明用光源は、ディスプレイ装置に用いることで、より向上した表示映像を実現できる。また、植物栽培の照明として用いることで、植物の育成を促進することができる。
母体原料としてCaCO3とLa2O3 とMgOとSb2O3を使用し、添加させる物質(発光中心:賦活剤)の原料としてMnCO3 を用いた。これらの原料をCa:La:(MgSb):Mn=1:1:0.998:0.002のモル比になるように秤量し、メノウ乳鉢を用いて、原料100質量部に対してエタノールを500質量部加えて湿式混合した。ついで、得られた混合粉末を、電気炉を用いて900℃で6時間か焼した。その後、電気炉を用いてアルゴンガス雰囲気で1300℃で6時間焼成することを2回繰り返して蛍光体を得た。
Sb2O3に代えてNb2O5を用いたほかは実施例1と同様の方法で蛍光体を得た。
(実施例3)
Sb2O3に代えてTa2O5を用いたほかは実施例1と同様の方法で蛍光体を得た。
Mnの濃度を0.002から0.001、0.003、0.005および0.01に代えたほかは実施例1と同様の方法で蛍光体を得た。
Claims (6)
- 発光中心がMn4+であり、母体が(Ae)(Ln)(Mg)(M)O6からなるダブルペロブスカイト構造であって、AeがCa、SrおよびBaのなかから選ばれる1または2以上の元素であり、LnがLa、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd 、TbおよびDyのなかから選ばれる1または2以上の元素であり、MがSb、NbおよびTaのなかから選ばれる1または2以上の元素であることを特徴とする深赤色蛍光体。
- 組成式AeLn(MgM)1−xMnxO6で示され、xが0.001〜0.01であることを特徴とする請求項1記載の深赤色蛍光体。
- AeがCaであり、LnがLaであり、MがSb、NbまたはTaであることを特徴とする請求項1または2記載の深赤色蛍光体。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の深赤色蛍光体を含む蛍光層を備えることを特徴とする照明用光源。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の深赤色蛍光体を固相反応で製造する方法であって、
Ae炭酸塩、Ln酸化物、Mg酸化物、M酸化物およびMn炭酸塩もしくはMn酸化物を、Ae:Ln:(MgM):Mn=1:1:0.99〜0.999:0.001〜0.01のモル比になるように配合し、混合粉末を得る工程と、
該混合粉末を800〜1000℃の温度で1〜10時間か焼した後、さらに、不活性ガス雰囲気下で1200〜1400℃の温度で1〜10時間焼成する工程と、
を有することを特徴とする深赤色蛍光体の製造方法。 - Ae炭酸塩がCaC03であり、Ln酸化物がLa2O3であり、Mg酸化物がMgOであり、M酸化物がSb2O3、Nb2O5またはTa2O5であり、Mn炭酸塩もしくはMn酸化物がMnCO3またはMnO2であることを特徴とする請求項5記載の深赤色蛍光体の製造方法。
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