JP6231787B2 - 蛍光体及び発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、蛍光体及び発光装置に関する。
蛍光体（Ｐｈｏｓｐｈｏｒ）は、特定波長の光によって励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）されて、前記波長と異なる波長を有する光を放射する。このような蛍光体は、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）と共にたくさん使用されている。
従来の蛍光体は、いくつかの問題点を有している。第１に、紫外線（ＵＶ）と可視光線領域（青色波長を含む）で弱い放射強度（ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を有する。第２に、放射される光の波長が理想的なピーク（ｐｅａｋ）波長とマッチ（ｍａｔｃｈ）しない。第３に、放射強度は温度の増加に応じて減少する。例えば、温度上昇に応じて蛍光体の輝度が減少する（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）。
一方、従来の様々な蛍光体のうち希土類元素を用いた酸化物系蛍光体がある。前記酸化物系蛍光体は従来から広く知られており、一部は実用化され使用されている。しかし、ＰＤＰ，ＣＲＴ，ＬＣＤ用ＣＣＦＬに使用された酸化物系蛍光体とは異なり、ＬＥＤ用の酸化物系蛍光体は、紫外線と青色波長の光によって効率的に発光しなければならない。
このような問題点に鑑みて、本発明の目的は、紫外線と青色可視光線によって励起される蛍光体及びこれを含む発光装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、放出される光の強度と輝度が向上した蛍光体及びこれを含む発光装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、温度に影響をあまり受けない蛍光体及びこれを含む発光装置を提供することにある。
本発明による蛍光体は、緑色（Ｇｒｅｅｎ）波長帯域と黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）波長帯域との間でピーク（ｐｅａｋ）波長を有する光を放出して、ＭＳｉ２Ｎ２Ｏ２、Ｍ＝ＣａｘＳｒｙＥｕｚで表わされる組成式の結晶構造を有し、Ｃａのモル比ｘが０．４５以上０．７５以下（０．４５≦ｘ≦０．７５）、Ｓｒのモル比ｙが０．２５以上０．５５以下（０．２５≦ｙ≦０．５５）、Ｅｕのモル比ｚが０．０５以上０．５以下（０．０５≦ｚ≦０．５）の範囲にある三斜晶系（Ｔｒｉｃｌｉｎｉｃ）結晶構造を有する。
本発明による発光装置は、発光素子と、前記発光素子から放出された光の一部の光によって励起され、前記発光素子から放出された光が波長と異なる波長を有する光を放出する蛍光体と、を含み、前記蛍光体は、緑色（Ｇｒｅｅｎ）波長帯域と黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）波長帯域との間でピーク（ｐｅａｋ）波長を有する光を放出し、ＭＳｉ２Ｎ２Ｏ２、Ｍ＝ＣａｘＳｒｙＥｕｚで表わされる組成式の結晶構造を有し、Ｃａのモル比ｘが０．４５以上０．７５以下（０．４５≦ｘ≦０．７５）、Ｓｒのモル比ｙが０．２５以上０．５５以下（０．２５≦ｙ≦０．５５）、Ｅｕのモル比ｚが０．０５以上０．５以下（０．０５≦ｚ≦０．５）の範囲にある三斜晶系結晶構造を有する。
本発明の様々な実施形態による蛍光体及びこれを含む発光装置を使用すれば、紫外線と青色可視光線を光源として使用することができるという利点がある。
また、放出される光の強度と輝度が向上するという利点がある。
また、周囲温度に影響をあまり受けないという利点がある。
図面において各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されるか、省略されるか、又は概略的に示された。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全体的に反映するものではない。
また、本発明による実施例の説明において、各基板の「上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」に形成されるものと記載される場合において、上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）は、二つの同一の基板が互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触するか、又は一つ以上の別の基板が当該同一の基板の間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されることを全て含む。また、上又は下（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）と表現される場合、一つの基板を基準として上側方向だけではなく下側方向の意味も含まれる。
以下、添付された図面を参照して、実施例による蛍光体とこれを含む発光装置を説明する。
＜蛍光体＞
以下では、本発明の一実施例による蛍光体を具体的に説明することにする。
以下では、本発明の一実施例による蛍光体を具体的に説明することにする。
本発明の一実施例による蛍光体は、紫外線及び紫外線に近い青色波長帯域でピーク（ｐｅａｋ）波長を有する光によって励起され、緑色波長帯域と黄色波長帯域との間でピーク波長を有する光を放出する。本発明の一実施例による蛍光体は、４００〜４８０ｎｍ波長帯域内でピーク波長を有する光によって励起され、５００〜６００ｎｍ波長帯域内でピーク波長を有する光を放出する。
本発明の一実施例による蛍光体は、Ｃａ，Ｓｒ及びＥｕの３つの成分を含有する三斜晶系結晶構造を有する蛍光体である。
本発明の一実施例による蛍光体に含まれるＣａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比をそれぞれｘ，ｙ，ｚとする時、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、ｘ，ｙ，ｚを三角図法によって図示した時、三角図上で（０．４５，０．５５，０）、（０．７５，０．２５，０）、（０．７５，０，０．２５）、（０．５，０，０．５）、（０．４５，０．０５，０．５）の５つの点を実線で結ぶ領域において、線上及び内部に分布する。図３は、ｘ，ｙ，ｚを三角図の座標軸で表わした図面である。本発明の一実施例による蛍光体に含まれるＣａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比ｘ，ｙ，ｚは、図３の三角図で実線で表示される領域において、線上及び内部に含まれる。
本発明の一実施例による蛍光体は、オキシナイトライド（Ｏｘｙ−ｎｉｔｒｉｄｅ）系蛍光体である。
前記実施例による蛍光体の化学式は、ＭＳｉ２Ｎ２Ｏ２，Ｍ＝ＣａｘＳｒｙＥｕｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）である。ここで、Ｃａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比をそれぞれｘ，ｙ，ｚとする時、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、ｘ，ｙ，ｚを三角図法によって図示した時、三角図上で（０．４５，０．５５，０）、（０．７５，０．２５，０）、（０．７５，０，０．２５）、（０．５，０，０．５）、（０．４５，０．０５，０．５）の５つの点を実線で結ぶ領域において、線上及び内部に分布する。本発明の一実施例によるオキシナイトライド系蛍光体は、特に、このような組成である時、優れた発光特性を見せる。すなわち、実施例による蛍光体は、放出される光の強度と輝度が向上するという利点がある。また、周囲の温度に影響をあまり受けないという利点がある。
また、上述のような本発明の一実施例による蛍光体の結晶構造は三斜晶系を有する。
本発明の一実施例によるオキシナイトライド系蛍光体は、同範囲内でも、特にＥｕのモル費ｚが０．１５以上０．４以下である場合、緑色波長帯域と黄色波長帯域のうち、特に黄色波長帯域に近いピーク波長を有する光を放出する。すなわち、上述のような本発明の一実施例による蛍光体は、特にＥｕのモル比ｚが０．１５以上０．４以下である場合、５００〜６００ｎｍ波長帯域内でも、特に５６０ｎｍに近いピーク波長を有する光を放出する。図４はｘ，ｙ，ｚを三角図の座標軸で表わした図面であり、このように黄色波長帯域に近いピーク波長を有する光が放出される場合の範囲を実線で表示したものである。図４において、本発明の一実施例による蛍光体に含まれるＣａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比ｘ，ｙ，ｚは、実線で表示される領域において線上及び内部に含まれる。
前記オキシナイトライド蛍光体は、三斜晶系結晶構造の中でも特に本発明の発明者が発見した所定の結晶構造を有する場合に、発光特性がより優れている。三斜晶系結晶構造の中でも特に優れた発光特性を見せる場合を、本明細書上では三斜晶系ベータ（β）と称し、そうではない場合を三斜晶系アルファ（α）と称することにする。しかし、本発明の作用と効果が享有される結晶構造として、本明細書において全般的に記述している概念に含まれるものならば、あえて特定の名称に限定されるものではない。
本発明の実施例による蛍光体、すなわち、三斜晶系ベータ（β）の結晶構造を有する蛍光体は、そうでない場合に比べて放出される光の強度と輝度が向上するという利点がある。また、三斜晶系ベータ（β）の結晶構造を有する蛍光体は、そうでない場合に比べて周囲温度に影響をあまり受けないという利点がある。
実施例による蛍光体の発光効率を評価する方法のうちの一つとして、量子効率、さらに細部的には、内部量子効率（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を採用することができる。実施例による蛍光体は、所定の結晶構造、すなわち、三斜晶系ベータ（β）の場合に、そうでない場合に比べて内部量子効率が優れている。
表１は、Ｃａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比ｘ，ｙ，ｚを多様な値として実験した結果、三斜晶系ベータ（β）の場合を○で、三斜晶系アルファ（α）の場合を×で表示した表である。表１に示された結果を、ｘ，ｙ，ｚを三角図の座標軸で表わした図面に表示すると、図５のとおりである。
図６は、図５に示された三斜晶系ベータ（β）の場合を含む領域を実線で表示した三角図である。図６に示されているように、実施例による蛍光体は、Ｃａのモル比ｘ、Ｓｒのモル比ｙ、Ｅｕのモル比ｚを三角図の座標軸で表わした場合、ｘ，ｙ，ｚの座標値がそれぞれＡ（０．４５，０．５５，０）、Ｂ（０．７５，０．２５，０）、Ｃ（０．７，０，０．３）、Ｄ（０．５，０，０．５）の４つの座標点を頂点とする領域において、領域の線上及び内部に位置する。表１及び図６から分かるように、実施例による蛍光体は、このような範囲にある場合、特に優れた発光特性を見せる。例えば、前記範囲に含まれる蛍光体は内部量子効率に優れる。
図６に示されているような領域にある蛍光体は、所定の結晶構造、すなわち、三斜晶系ベータ（β）の結晶構造を見せる一方、領域外にある蛍光体はそうではない。
結晶構造を確認するには、Ｘ線回折分析法（ＸＲＤ）を採用することができる。ＸＲＤ分析を行う場合、実施例による蛍光体が有する結晶構造、すなわち、三斜晶系ベータ（β）は、そうではない結晶構造、すなわち、三斜晶系アルファ（α）とは異なる分析結果を見せる。
図７は、ｘ，ｙ，ｚを座標軸とする三角図において、三斜晶系ベータ（β）に属する所定のサンプルＡと三斜晶系アルファ（α）に属する所定のサンプルＢを表示したものである。
図８は、図７のサンプルＡに対してＸＲＤ分析結果を示したグラフである。図９は、図７のサンプルＢに対してＸＲＤ分析結果を示したグラフである。図８及び図９のＸＲＤ分析結果から分かるとおり、実施例による三斜晶系ベータ（β）の結晶構造は、そうでない場合と異なる分析結果を見せる。
実施例によるオキシナイトライド系蛍光体は、三斜晶系ベータ（β）の結晶構造を見せる同範囲内でも、特に、Ｅｕのモル比ｚが０．１５以上０．４以下である場合、緑色波長帯域と黄色波長帯域のうち、特に黄色波長帯域に近いピーク波長を有する光を放出する。すなわち、前記オキシナイトライド蛍光体は、特に、Ｅｕのモル比ｚが０．１５以上０．４以下である場合、５００〜６００ｎｍ波長帯域内でも、特に５６０ｎｍに近いピーク波長を有する光を放出する。
表２は、Ｃａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比ｘ，ｙ，ｚを多様な値として実験した結果、三斜晶系ベータ（β）でありながら黄色波長帯域に近いピーク波長を見せる場合のｘ，ｙ，ｚ座標値を表示したものである。また、図１０は、このように黄色波長帯域に近いピーク波長を有する光が放出される場合をプロッティングした三角図である。図１０において、円でプロッティングされた黄色波長帯域に近いピーク波長を有する光が放出される場合を示す。図１１は、ｘ，ｙ，ｚを三角図の座標軸で表わした図面であり、このように黄色波長帯域に近いピーク波長を有する光が放出される場合の範囲を実線で表示したものである。同図面において、本発明の一実施例による黄色波長帯域に近いピーク波長を有する光が放出される蛍光体に含まれるＣａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比ｘ，ｙ，ｚは、実線で表示される領域において線上及び内部に含まれる。
以下では、実施例による蛍光体の製造方法について説明することにする。以下で説明する製造方法は一つの例であり、必ずしも以下で説明する具体的な方法だけによる必要はない。実施例による所定の組成を有する蛍光体、結晶構造を有する蛍光体を製造するために、以下で説明する製造方法のうち一部を変形することも可能である。
アルカリ土類（ａｌｋａｌｉ ｅａｒｔｈｓ）金属Ｍの炭酸塩、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）及び酸化ユウロピウム（Ｅｕ２Ｏ３）を所定の割合で混合し、均一になるまで混ぜ合わせて混合物を準備する。アルカリ土類金属Ｍの炭酸塩の例としては、ＳｒＣＯ３が挙げられる。原料としては、Ｃａ，Ｓｒ，Ｓｉ，Ｅｕ金属、酸化物、窒化物及び各種塩類などを用いてもよい。また、原料の全部又は一部を液体、例えば、その水溶液として混合してもよい。また、フラックス（ｆｌｕｘ）として作用するＳｒＦ２，ＢａＦ，Ｈ３ＢＯ４，ＮａＣｌなどを一緒に混合してもよい。
前記混合物を窒化ホウ素（ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）坩堝などに入れて、還元雰囲気又は不活性雰囲気で焼成して焼成物を生成する。窒化ホウ素坩堝の他にもアルミナ（Ａｌｕｍｉｎａ）坩堝を使用することもできる。焼成温度は１４００〜１７００℃であり、さらに望ましくは、焼成温度は１４５０〜１６００℃である。ここで、焼成温度が１４００℃より低ければ、様々な原料が互いに反応しないことがあり、又は、三斜晶系結晶構造を有する蛍光体が得られないという問題があり、焼成温度が１７００℃より高ければ様々な原料自体が分解されたり溶融するという問題がある。焼成温度が１４５０℃〜１６００℃ の間ならば、様々な成分の未反応又は分解の確率を低くすることができる。
還元雰囲気は、水素−質素（Ｈ２−Ｎ２）雰囲気、アンモニア雰囲気及び質素−アンモニア雰囲気のいずれか一つである。不活性雰囲気は、質素雰囲気又はアルゴン（Ａｒ）雰囲気のいずれか一つである。不活性雰囲気でＥｕ３＋がＥｕ２＋に還元される。
焼成過程は、前記原料の一部を混合して、これらを先に焼成処理し、得られた焼成物に残った原料を混合した後、焼成処理して目的の蛍光体を得ることもできる。
焼成過程を介して得られた焼成物を粉砕し、例えば、ｐＨ＜８の蒸留水、精製水等の不純物が除去された水で洗浄ができる。
製造過程の具体的な一例として、次のような全体的な工程が挙げられる。すなわち、先にＳｒＣＯ３、ＳｉＯ２及びＥｕ２Ｏ３を反応させてＳｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕを得て、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕを粉砕する。粉砕されたＳｒ２ＳｉＯ４：ＥｕとＳｉ３Ｎ４と反応させてＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕを得る。ＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕを粉砕する。そして、粉砕されたＳｒＳｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕを、ｐＨが８より小さくて不純物が最大限除去された蒸溜水又は精製水に洗浄する。
下の第１ないし第４実施例は、ストロンチウム（Ｓｒ）のモル比を変化させながら、実施例による蛍光体を製造する場合の製造方法の一例である。ここで、ストロンチウム（Ｓｒ）の割合は、製造された蛍光体内のＣａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比ｘ，ｙ，ｚの合計を１とした時のストロンチウム（Ｓｒ）が占める割合である。
＜第１実施例＞
１６．３５ｇのＳｒＣＯ３、１２．０４ｇのＳｉＯ２、３４．２５ｇのＳｉ３Ｎ４、４．１０ｇのＥｕ２Ｏ３及び３３．２６ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．２３７５であった。
１６．３５ｇのＳｒＣＯ３、１２．０４ｇのＳｉＯ２、３４．２５ｇのＳｉ３Ｎ４、４．１０ｇのＥｕ２Ｏ３及び３３．２６ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．２３７５であった。
＜第２実施例＞
２１．４３ｇのＳｒＣＯ３、１１．８３ｇのＳｉＯ２、３３．６５ｇのＳｉ３Ｎ４、４．０３ｇのＥｕ２Ｏ３及び２９．０５ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．３１３５であった。
２１．４３ｇのＳｒＣＯ３、１１．８３ｇのＳｉＯ２、３３．６５ｇのＳｉ３Ｎ４、４．０３ｇのＥｕ２Ｏ３及び２９．０５ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．３１３５であった。
＜第３実施例＞
２６．３３ｇのＳｒＣＯ３、１１．６３ｇのＳｉＯ２、３３．０８ｇのＳｉ３Ｎ４、３．９６ｇのＥｕ２Ｏ３及び２４．９９ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．３９９であった。
２６．３３ｇのＳｒＣＯ３、１１．６３ｇのＳｉＯ２、３３．０８ｇのＳｉ３Ｎ４、３．９６ｇのＥｕ２Ｏ３及び２４．９９ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．３９９であった。
＜第４実施例＞
３１．０７ｇのＳｒＣＯ３、１１．４４ｇのＳｉＯ２、３２．５３ｇのＳｉ３Ｎ４、３．９０ｇのＥｕ２Ｏ３、２１．０６ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．４７５であった。
３１．０７ｇのＳｒＣＯ３、１１．４４ｇのＳｉＯ２、３２．５３ｇのＳｉ３Ｎ４、３．９０ｇのＥｕ２Ｏ３、２１．０６ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．４７５であった。
下の第１ないし第５比較例は、前記第１ないし第４実施例と比較するためのものである。
＜第１比較例＞
１０．４４ｇのＳｉＯ２、３３．７２ｇのＳｉ３Ｎ４、３．９４ｇのＥｕ２Ｏ３、４２．５５ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０であった。
１０．４４ｇのＳｉＯ２、３３．７２ｇのＳｉ３Ｎ４、３．９４ｇのＥｕ２Ｏ３、４２．５５ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０であった。
＜第２比較例＞
３５．６５ｇのＳｒＣＯ３、１１．２５ｇのＳｉＯ２、３２．００ｇのＳｉ３Ｎ４、３．８３ｇのＥｕ２Ｏ３、１７．２６ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．５５１であった。
３５．６５ｇのＳｒＣＯ３、１１．２５ｇのＳｉＯ２、３２．００ｇのＳｉ３Ｎ４、３．８３ｇのＥｕ２Ｏ３、１７．２６ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．５５１であった。
＜第３比較例＞
４０．０９ｇのＳｒＣＯ３、１１．０７ｇのＳｉＯ２、３１．４８ｇのＳｉ３Ｎ４、３．７７ｇのＥｕ２Ｏ３、１３．５９ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．６２７であった。
４０．０９ｇのＳｒＣＯ３、１１．０７ｇのＳｉＯ２、３１．４８ｇのＳｉ３Ｎ４、３．７７ｇのＥｕ２Ｏ３、１３．５９ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．６２７であった。
＜第４比較例＞
４４．３８ｇのＳｒＣＯ３、１０．８９ｇのＳｉＯ２、３０．９８ｇのＳｉ３Ｎ４、３．７１ｇのＥｕ２Ｏ３、１０．０３ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．７１２５であった。
４４．３８ｇのＳｒＣＯ３、１０．８９ｇのＳｉＯ２、３０．９８ｇのＳｉ３Ｎ４、３．７１ｇのＥｕ２Ｏ３、１０．０３ｇのＣａＣＯ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．７１２５であった。
＜第５比較例＞
６２．７５ｇのＳｒＣＯ３、１０．４４ｇのＳｉＯ２、３３．７２ｇのＳｉ３Ｎ４、３．９４ｇのＥｕ２Ｏ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．９５であった。
６２．７５ｇのＳｒＣＯ３、１０．４４ｇのＳｉＯ２、３３．７２ｇのＳｉ３Ｎ４、３．９４ｇのＥｕ２Ｏ３を混合して得られた混合物を窒化ホウ素坩堝に入れて、Ｈ２−Ｎ２混合ガスを用いた還元雰囲気と約１５００℃で約６時間焼成した。その結果できた蛍光体に含まれたストロンチウムの割合は０．９５であった。
前記第１ないし第４実施例と前記第１ないし第５比較例を通じて、合計９種類の蛍光体を製造することができた。
図１２は、第１ないし第４実施例による蛍光体それぞれの励起スペクトラムであり、図１３は、第１ないし第４実施例による蛍光体それぞれの発光スペクトラムである。図１３の発光スペクトラムは、第１ないし第４実施例による蛍光体が、４６０ｎｍの光によって励起された場合の発光スペクトラムである。図１２及び図１３において、横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は１で標準化された強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）である。
図１２及び図１３を参照すると、第１ないし第４実施例による蛍光体は、紫外線と紫外線帯域に近い青色可視光線帯域の光によって励起され、緑色（ｇｒｅｅｎ）から黄色（ｙｅｌｌｏｗ）の可視光線帯域の光を放出できることが分かる。
図１４は、第１ないし第４実施例と第１ないし第５比較例のストロンチウム比率による内部量子効率を示すグラフである。内部量子効率は、吸収される光に対する放出される光の割合を意味する。
図１４において横軸はストロンチウムの割合を示し、縦軸の量子効率値は第３実施例を基準とした相対的な値である。図１４を参照すると、ストロンチウムの比率が０．２５より大きいか同じであり、０．５５より小さいか同じ範囲で量子効率が高いことが分かる。
図１５は、第１ないし第４実施例と第１ないし第５比較例のＸ線回折パターンを示すグラフである。図１５のグラフにおいて、ｘ軸はＸ線の入射角度を示し、ｙ軸は回折性の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す。ここで、Ｘ線は０．０５〜０．２５ｎｍ波長を有する電磁波である。
図１５のｘ軸の２θを参照すると、第１ないし第４実施例の蛍光体の結晶構造は三斜晶系ベータ（β）であって、第２ないし第５比較例の蛍光体の結晶構造である三斜晶系アルファ（α）と異なることが分かる。
図１６は、ｘ，ｙ，ｚを三角図の座標軸で表わした三角図上に、第１ないし第４実施例と第１ないし第５比較例をプロッティングしたものである。第１ないし第４実施例は、本発明の実施例による蛍光体の範囲内に属することが分かる。
なお、下の表３は、第１ないし第４実施例と第１ないし第５実施例の結晶構造と格子定数を示す表である。
図１４、図１５及び表３を参照すると、ストロンチウム（Ｓｒ）の比率が２５〜５５％である時、すなわち、第１ないし第４実施例による蛍光体が三斜晶系ベータ（β）に該当することが分かる。
そして、格子定数の差を通じて、第１ないし第４実施例による蛍光体の三斜晶系ベータ（β）は、第２ないし第５比較例による蛍光体の三斜晶系アルファ（α）と異なることが分かる。一般的に、よく知られたＳｒＳｉ２Ｎ２Ｏ２の結晶構造は三斜晶系アルファ（α）である。したがって、第１ないし第４実施例による蛍光体の結晶構造は、ＳｒＳｉ２Ｎ２Ｏ２の結晶構造と異なることが分かる。
また、表３を参照すると、第１ないし第４実施例による蛍光体の三斜晶系ベータ（β）結晶構造の単位格子の体積は、７００Å３以上である。すなわち、三斜晶系ベータ（β）の単位格子の体積は、三斜晶系アルファ（α）の単位格子の体積の２倍以上である特徴を有する。
また、第１ないし第４実施例による蛍光体は、ＣａＳｉ２Ｎ２Ｏ２：Ｅｕ及びＳｒＳｉ２Ｎ２Ｏ２：Ｅｕより高い発光輝度を有する。
＜発光装置＞
図１は、実施例による発光装置の断面図である。図１に示された発光装置は、表面実装タイプの発光装置である。
図１は、実施例による発光装置の断面図である。図１に示された発光装置は、表面実装タイプの発光装置である。
図１を参照すると、実施例による発光装置は、ボディー（ｂｏｄｙ）１００、第１及び第２リードフレーム１１０ａ，１１０ｂ、発光素子１２０、ワイヤー（ｗｉｒｅ）１３０及び光透過樹脂１４０を含む。
ボディー１００には、第１及び第２リードフレーム１１０ａ，１１０ｂが配置され、ボディー１００は、発光素子１２０、ワイヤー１３０及び光透過樹脂１４０を収納するリセス（ｒｅｃｅｓｓ）を有する。
第１及び第２リードフレーム１１０ａ，１１０ｂは、互いに離隔してボディー１００のリセスの底に配置される。第１リードフレーム１１０ａ上には、発光素子１２０が配置される。第１リードフレーム１１０ａは、発光素子１２０の一電極とワイヤー１３０を通じて電気的に連結される。第２リードフレーム１１０ｂは、 発光素子１２０の他の一電極とワイヤー１３０を通じて電気的に連結される。
発光素子１２０はボディー１００のリセスに配置され、第１リードフレーム１１０ａ上に配置される。発光素子１２０は、第１及び第２リードフレーム１１０ａ，１１０ｂに印加される電圧によって光を発生する。
発光素子１２０は、発光ダイオードであってもよい。具体的に、水平型チップ、フリップチップ及び垂直型チップのいずれか一つで具現された発光ダイオードである。
発光素子１２０に電圧が印加されれば、発光素子１２０は４００〜４８０ｎｍ帯域でピーク（ｐｅａｋ）波長を有する光を放出することができる。ここで、発光素子１２０は、紫外線又は紫外線に近い青色波長の光を放出するＩｎＧａＮ発光ダイオードチップである。
発光素子１２０は、発光ダイオードの代わりに、同一の波長帯域でピーク波長を有するレーザーダイオード、側面発光レーザーダイオード、無機電界発光素子、有機電界発光素子であってもよい。
ワイヤー１３０は、ボディー１００のリセスに配置され、第１及び第２リードフレーム１１０ａ，１１０ｂと発光素子１２０を電気的に連結させる。
光透過樹脂１４０は、ボディー１００のリセスに配置される。光透過樹脂１４０は、発光素子１２０とワイヤー１３０をモルディングする。光透過樹脂１４０は、発光素子１２０から放出される光を透過させる。光透過樹脂１４０は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、ヨウ素樹脂及びアクリル樹脂であってもよい。
光透過樹脂１４０は、図面に示されているように、発光素子１２０の周囲を全体的にモルディングすることができるが、必要に応じて発光素子１２０の所定の発光部位に部分的にモルディングすることができる。一例として、発光素子１２０が小出力発光素子である場合には、発光素子１２０を全体的にモルディングするのがよいが、高出力発光素子である場合には、蛍光体１４１の均一分散のために発光素子１２０を部分的にモルディングするのがよい。
光透過樹脂１４０は、実施例による蛍光体１４１を有する。蛍光体１４１は、発光素子１２０から放出された光のうちの一部の光によって励起され、発光素子１２０から放出された光の波長と異なる波長を有する光を放出する。蛍光体１４１は、単一の蛍光体であってもよく、様々な種類の蛍光体であってもよい。例えば、蛍光体１４１は、黄色、緑色及び赤色蛍光体のうち１以上を含んでいてもよい。黄色蛍光体は、青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）に応答し、５４０ｎｍから５８５ｎｍの範囲で主波長を有する光を放出する。前記緑色蛍光体は、青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）に応答し、５１０ｎｍから５３５ｎｍの範囲で主波長を有する光を放出する。前記赤色蛍光体は、青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）に応答し、６００ｎｍから６５０ｎｍの範囲で主波長を有する光を放出する。前記黄色蛍光体は、シリケイト系又はＹＡＧ系蛍光体であってもよく、前記緑色蛍光体はシリケイト系、ナイトライド系又はスルフィド系蛍光体であってもよく、前記赤色蛍光体は、ナイトライド系又はスルフィド系蛍光体であってもよい。
図２は、他の実施例による発光装置の断面図である。図２に示された発光装置は、バーチカルランプタイプの発光素子である。
図２に示された発光装置は、第１及び第２リードフレーム２１０ａ，２１０ｂ、発光素子２２０、ワイヤー２３０、光透過樹脂２４０及び外装材２５０を含む。
第１及び第２リードフレーム２１０ａ，２１０ｂが互いに離隔して配置される。第１リードフレーム２１０ａ上に発光素子２２０が配置される。第１リードフレーム２１０ａは、発光素子２２０の一電極とワイヤー２３０を介して電気的に連結される。第２リードフレーム２１０ｂは、発光素子２２０の他の電極とワイヤー２３０を介して電気的に連結される。
発光素子２２０は、第１リードフレーム２１０ａ上に配置され、発光素子２２０は、第１及び第２リードフレーム２１０ａ，２１０ｂに印加される電圧によって光を発生する。
発光素子２２０は発光ダイオードであってもよい。具体的に、水平型チップ、フリップチップ及び垂直型チップのいずれか一つで具現された発光ダイオードである。
発光素子２２０に電圧が印加されれば、発光素子２２０は、４００〜４８０ｎｍ帯域でピーク（ｐｅａｋ）波長を有する光を放出する。発光素子２２０は、紫外線と紫外線に近い青色波長の光を放出するＩｎＧａＮ発光ダイオードチップである。
発光素子２２０は、発光ダイオードの代わりに、同一の波長帯域でピーク波長を有するレーザーダイオード、側面発光レーザーダイオード、無機電界発光素子、有機電界発光素子であってもよい。
ワイヤー２３０は、第１及び第２リードフレーム２１０ａ，２１０ｂと発光素子２２０を電気的に結合する。
光透過樹脂２４０は、第１リードフレーム２１０ａ上に配置され、発光素子２２０をモルディングする。また、光透過樹脂２４０は、発光素子２２０と連結されたワイヤー２３０の一部分も一緒にモルディングする。光透過樹脂２４０は、発光素子２２０から放出される光を透過させる。光透過樹脂２４０は、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、ヨウ素樹脂及びアクリル樹脂であってもよい。
光透過樹脂２４０は、発光素子２２０の周囲を全体的にモルディングすることができるが、必要に応じて発光素子２２０の所定の発光部位に部分的にモルディングすることができる。
光透過樹脂２４０は、実施例による蛍光体２４１を有する。蛍光体２４１は、発光素子２２０から放出された光のうちの一部の光によって励起され、発光素子２２０から放出された光の波長と異なる波長を有する光を放出する。蛍光体２４１は、単一の蛍光体であってもよく、様々な種類の蛍光体であってもよい。例えば、蛍光体２４１は、黄色、緑色及び赤色蛍光体のうち１以上を含んでいてもよい。黄色蛍光体は、青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）に応答し、５４０ｎｍから５８５ｎｍの範囲で主波長を有する光を放出する。前記緑色蛍光体は、青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）に応答し、５１０ｎｍから５３５ｎｍの範囲で主波長を有する光を放出する。前記赤色蛍光体は、青色光（４３０ｎｍ〜４８０ｎｍ）に応答し、６００ｎｍから６５０ｎｍの範囲で主波長を有する光を放出する。前記黄色蛍光体は、シリケイト系又はＹＡＧ系蛍光体であってもよく、前記緑色蛍光体はシリケイト系、ナイトライド系又はスルフィド系蛍光体であってもよく、前記赤色蛍光体は、ナイトライド系又はスルフィド系蛍光体であってもよい。
外装材２５０は、第１及び第２リードフレーム２１０ａ，２１０ｂの一部分と発光素子２２０、ワイヤー２３０及び光透過樹脂２４０の全体をモルディングする。したがって、外装材２５０の外側には、第１及び第２リードフレーム２１０ａ，２１０ｂの残り部分が出ている。
以上において、本発明の実施例に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定される訳ではない。さらに、各実施例において例示された特徴、構造、効果などは、実施例が属する分野における通常の知識を持つ者によって、他の実施例についても組み合わせ又は変形されて実施可能である。したがって、このような組み合わせと変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
また、以上において実施例を中心に説明したが、これは単に例示であるだけであって、本発明を限定する訳ではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を外れない範囲で、以上において例示されない様々な変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができる。そして、このような変形と応用に係る相違点は、添付の特許請求の範囲において規定する本発明の技術的範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１００ ボディ
１１０ａ，１１０ｂ 第１、第２リードフレーム
１２０ 発光素子
１３０ ワイヤー
１４０ 光透過樹脂
２１０ａ，２１０ｂ 第１、第２リードフレーム
２２０ 発光素子
２３０ ワイヤー
２４０ 光透過樹脂
２５０ 外装材
１１０ａ，１１０ｂ 第１、第２リードフレーム
１２０ 発光素子
１３０ ワイヤー
１４０ 光透過樹脂
２１０ａ，２１０ｂ 第１、第２リードフレーム
２２０ 発光素子
２３０ ワイヤー
２４０ 光透過樹脂
２５０ 外装材
Claims (8)
- 緑色（Ｇｒｅｅｎ）波長帯域と黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）波長帯域との間でピーク（ｐｅａｋ）波長を有する光を放出し、
ＭＳｉ２Ｎ２Ｏ２、Ｍ＝ＣａｘＳｒｙＥｕｚで表わされる組成式の三斜晶系（Ｔｒｉｃｌｉｎｉｃ）結晶構造を有し、
Ｃａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比をそれぞれｘ，ｙ，ｚとする時、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、且つ、
ｘ，ｙ，ｚを三角図法によって図示した時、三角図上で（０．４５，０．５５，０）、（０．７５，０．２５，０）、（０．７５，０，０．２５）、（０．５，０，０．５）、（０．４５，０．０５，０．５）の５つの点を実線で結ぶ領域において、線上及び内部の範囲にあり、且つ、
ｚが０．１５以上０．４以下（０．１５≦ｚ≦０．４）の範囲にある、蛍光体。 - 前記蛍光体は、三斜晶系ベータ（β）の結晶構造を有する、請求項１に記載の蛍光体。
- 前記ピーク波長は、５４０ｎｍ以上５８５ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の蛍光体。
- 前記三斜晶系結晶構造の単位格子の体積は７００Å３以上である、請求項１又は２に記載の蛍光体。
- 発光素子と、
前記発光素子から放出された光のうちの一部の光によって励起され、前記発光素子から放出された光の波長と異なる波長を有する光を放出する蛍光体と、を含み、
前記蛍光体は、
緑色（Ｇｒｅｅｎ）波長帯域と黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）波長帯域との間でピーク（ｐｅａｋ）波長を有する光を放出し、
ＭＳｉ２Ｎ２Ｏ２、Ｍ＝ＣａｘＳｒｙＥｕｚで表わされる組成式の三斜晶系（Ｔｒｉｃｌｉｎｉｃ）結晶構造を有し、
Ｃａ，Ｓｒ及びＥｕのモル比をそれぞれｘ，ｙ，ｚとする時、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、且つ、
ｘ，ｙ，ｚを三角図法によって図示した時、三角図上で（０．４５，０．５５，０）、（０．７５，０．２５，０）、（０．７５，０，０．２５）、（０．５，０，０．５）、（０．４５，０．０５，０．５）の５つの点を実線で結ぶ領域において、線上及び内部の範囲にあり、且つ、
ｚが０．１５以上０．４以下（０．１５≦ｚ≦０．４）の範囲にある、発光装置。 - 前記蛍光体は、三斜晶系ベータ（β）の結晶構造を有する、請求項５に記載の発光装置。
- 前記ピーク波長は、５４０ｎｍ以上５８５ｎｍ以下である、請求項５又は６に記載の発光装置。
- 前記三斜晶系結晶構造の単位格子の体積は７００Å３以上である、請求項５又は６に記載の発光装置。
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