JP6729393B2 - 蛍光体及び発光装置並びに蛍光体の製造方法 - Google Patents
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Description
(Sr,Ca,M)3−xMgSi2O8:Eux ・・・式(1)
(ここで、MはSc,Y,Gd,Tb及びLaからなる群より選ばれる1種以上の希土類金属元素であり、0.01≦x≦0.10である。)
本発明の蛍光体は、下記式(1)の組成で表される。
(Sr,Ca,M)3−xMgSi2O8:Eux ・・・式(1)
(ここで、MはSc,Y,Gd,Tb及びLaからなる群より選ばれる1種以上の希土類金属元素であり、0.01≦x≦0.10である。)
β(cosθ/λ)=2η(sinθ/λ)+1/D・・・(A)
(ここで、β:X線回折ピークの半値幅、λ:波長(1.54059Å)、η:格子歪み、D:結晶子サイズを意味する。)
なお、X線回折ピークの半値幅βは、蛍光体にX線を照射し、回折角が2θのときのX
線回折強度のピークが1/2となる幅として測定することができる。結晶格子歪みの算出方法の詳細は、後述する実施例に記載された方法を参照することができる。
本発明の蛍光体は、例えば、ストロンチウム化合物粉末、カルシウム化合物粉末、ケイ素化合物粉末、マグネシウム化合物粉末、ユーロピウム化合物粉末、希土類金属元素Mを含む希土類金属化合物粉末を混合し(混合工程)、得られた水性スラリーをスプレードライし(スプレードライ工程)、得られた粉末混合物を焼成する(焼成工程)方法によって製造することができる。
ストロンチウム化合物粉末、カルシウム化合物粉末、ケイ素化合物粉末、マグネシウム化合物粉末、ユーロピウム化合物粉末、希土類金属化合物粉末の各原料粉末はそれぞれ、酸化物粉末であってもよいし、水酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩(塩基性炭酸塩を含む)、硝酸塩、シュウ酸塩などの加熱により酸化物を生成する化合物の粉末であってもよい。
b(OH)3)、酸化ランタン(III)(La2O3)、水酸化ランタン(III)(La(OH)3)からなる群より選択される1種以上を使用することができる。
次に、得られた水性スラリーを、80〜300℃の熱風でスプレードライする。スプレードライは、水性スラリーを噴霧して熱風と接触させ、水性スラリー中の溶媒を蒸発させて造粒粉末を得る方法である。スプレードライは、公知のスプレードライヤーを使用して行うことができ、例えば回転円盤型のロータリーアトマイザやディスクアトマイザー、ノズル噴射方式のノズルアトマイザーなどを使用することができる。これにより、各原料の粉末混合物を得ることができる。回転円盤型のアトマイザーの場合、その回転数は通常、10000〜20000rpmの範囲内である。
次に、粉末混合物の焼成を行う。粉末混合物の焼成は、還元性ガス雰囲気下で行なうことが好ましい。還元性ガスとしては、0.5〜5.0体積%の水素と99.5〜95.0体積%の不活性気体との混合ガスを用いることができる。不活性気体の例としては、アルゴン及び/又は窒素を挙げることができる。焼成温度は、一般に900〜1300℃の範囲内である。焼成時間は、一般に0.5〜100時間の範囲内であり、0.5〜10時間の範囲内であることが好ましい。
本発明の蛍光体は、各種の発光装置に使用することができる。本発明の発光装置は、上記式(1)で示される蛍光体と、この蛍光体に励起光を照射して発光させる光源とを少なくとも備える。発光装置の具体例としては、白色発光ダイオード(LED)、蛍光灯、蛍光表示管(VFD)、陰極線管(CRT)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)などを挙げることができる。このうち白色LEDは、本発明の蛍光体(青色蛍光体)、赤色蛍光体、緑色蛍光体と、例えば波長350〜430nmの紫外光を発光する半導体発光素子とを備え、発光素子からの紫外光でこれらの蛍光体を励起して、青、赤、緑の混色で白色を得る発光装置である。
原料粉末にSrCO3粉末、SrC12・6H2O粉末、CaCO3粉末、Eu2O3粉末、Y2O3粉末、MgO粉末、SiO2粉末を用い、SrCO3:SrCl2・6H2O:CaCO3:Eu2O3:MgO:SiO2のモル比がそれぞれ2.697:0.100:0.163:0.0175:0.0025:1:2.000となるように秤量した。秤量した各粉末を、水中にてボールミルを用いて15時間湿式混合して、粉末混合物のスラリーを得た。
得られた蛍光体の結晶格子歪みを、株式会社リガク製 広角X線回折装置(RINT−TTRIII型)で測定した。結晶格子歪みの測定条件は、X線源:CuKα線、管電圧―
管電流:50kV−300mA、ステップ幅:0.02deg.、測定速度:1sec./stepとした。その結果を表2に示す。
蛍光体の発光スペクトルを、日本分光株式会社製 分光蛍光光度計(FP−6500)で測定した。得られた発光スペクトルを図1に示す。この発光スペクトルのうち、400〜500nmの波長範囲の中で最大ピーク強度(I)を求め、I/2となる波長範囲を算出して半値幅とした。その結果を表2に示す。
得られた蛍光体を試料として、ジャスコエンジニアリング株式会社製 FP−8500を用いて以下の手順にて測定を行った。
1)標準白板を積分球の内側底部に取り付けた。この標準白板に、その表面に対して垂直にピーク波長400nmの紫外光を照射した。積分球壁で散乱された光のスペクトルを測定し、波長380〜410nmの光のピーク面積(Ll〉を測定した。
2)蛍光体試料を試料ホルダーに充填し、試料ホルダーを積分球の内側底部に取り付けた。試料ホルダーの蛍光体試料に、その表面に対して垂直にピーク波長400nmの紫外光を照射した。積分球壁で散乱された光のスペクトルを測定し、波長380〜410nmの光のピーク面積(L2)及び波長410〜700nmの光のピーク面積(E)を測定した。そして、下記の式から蛍光体試料の外部量子効率を算出した。
外部量子効率(%)=100×E/L1
上記に「<半値幅の測定>」で得られた発光スペクトルの400〜500nmの波長範囲の中で最大ピーク強度を求め、これを発光強度とした。
実施例1において原料のモル比が表1の原料混合比(実施例2)となるように混合し、かつアトマイザー回転数 12900〜13100rpmで運転した以外は実施例1と同様にして蛍光体を製造した。得られた蛍光体の結晶格子歪みと半値幅を測定した。その結果を表2に示す。また、実施例1と同様に外部量子効率と発光強度を測定した。その結果を表3に示す。
実施例1において原料のモル比が表1の原料混合比(実施例3,4)となるように混合した以外は実施例1と同様にして蛍光体を製造した。得られた蛍光体の結晶格子歪みと半値幅を測定した。その結果を表2に示す。また、実施例1と同様に外部量子効率と発光強度を測定した。その結果を表3に示す。
実施例1と同様にして得られたスラリーをロータリーエバポレータ―で乾燥したこと、得られた乾燥粉末をアルミナ坩堝に入れて、大気雰囲気下で焼成したこと、室温まで放冷後に2体積%水素−98体積%アルゴンの混合ガス雰囲気下にて焼成したこと以外は実施例1と同様にして、蛍光体を製造した。得られた蛍光体の結晶格子歪みと半値幅を測定した。その結果を表2に示す。
原料粉末のモル比を表2のとおりとした以外は比較例1と同様にして蛍光体を製造した。得られた蛍光体の結晶格子歪みと半値幅を測定した。その結果を表2に示す。
Claims (4)
- 下記式(1)の組成で表され、かつX線回折によりWilliamson−Hallプロットから求められる結晶格子歪みが0.0005〜0.0020の範囲内であることを特徴とする蛍光体。
(Sr,Ca,M)3-xMgSi2O8:Eux ・・・式(1)
(ここで、MはSc,Y,Gd,Tb及びLaからなる群より選ばれる1種以上の希土類金属元素であり、SrとCaのモル比(Sr:Ca)が1:0.03〜1:0.09であり、0.01≦x≦0.10である。) - 発光スペクトルの半値幅が38.5以上であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光体。
- 請求項1又は2に記載の蛍光体と、該蛍光体に励起光を照射して発光させる光源と、を備えることを特徴とする発光装置。
- 請求項1又は2に記載の蛍光体の製造方法であって、
原料の水性スラリーを得る工程と、
前記水性スラリーを80〜300℃の熱風でスプレードライする工程と、を備えることを特徴とする蛍光体の製造方法。
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