TW201800559A - 螢光體 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種新穎之螢光體，其可由寬頻帶的可見光激發而發射出寬廣的螢光光譜之光，並可發射出高強度之近紅外光。
本發明所提供之螢光體，其係含有Ca、Cu及Si之氧化物，且上述元素之含有莫耳比為0.15≦Ca/Si<0.25、及0.13≦Cu/Si<0.25。
Description
本發明係有關一種可由可見光激發而發射出近紅外光的螢光體。
在使用分光測定裝置進行物的評定時，由於在近紅外光區域之光因水分所致之吸收少，故使用近紅外光發光元件之近紅外分光測定裝置係特別適於生物體及蔬果等含有大量水分者的評定。
而且，由於光同調斷層成像裝置(OCT)係使用近紅外光，故不僅對生物體的損傷性比一般的X射線斷層攝影更低，且斷層攝影圖像之空間解析度優異。
而且，在使用矽之太陽能電池及太陽能發電裝置中，由於矽係在近紅外光區域之光響應性最高，故若可將可見光轉換成近紅外光，即可進一步提高發電效率。
另一方面，若使用可發射出近紅外光之螢光體，即可開發新穎的螢光塗料及螢光塗料印刷物。例如，在紙鈔等所使用的防偽印刷中，以往主要係使用紫外線螢光顏料。若能將其置換成近紅外光螢光顏料，即可實現雖無法以肉眼辨識但在使用以矽製造或InGaAs製造等之光
電二極體的固態成像元件或使用光電倍增管之器材時能感測的新穎防偽印刷。
以如此方式，可由可見光激發而發射出近紅外光的近紅外光發光螢光體，係被期待以後可用於各種用途。
關於近紅外光螢光體，以往，例如在專利文獻1(日本特開2008-185378號公報)中揭示一種近紅外光發光螢光體，其中，就OCT裝置中使用之近紅外光玻璃螢光體而言，係包含Yb2O3及Nd2O3，更含有由Bi2O3及B2O3所構成之玻璃，並以藍色光激發。
而且，專利文獻2(日本特表2004-526330號公報)中揭示一種近紅外光發光體，其係以摻有過渡金屬離子之玻璃-陶瓷材料由近紅外光激發者，並提議在OCT裝置中使用。
[專利文獻1]日本特開2008-185378號公報
[專利文獻2]日本特表2004-526330號公報
作為以往之近紅外光螢光體，係揭示一種在發光中心使用稀土三價離子(Yb3+、Nd3+等)之材料。然而，該等材料之發光強度雖高，但激發光譜及螢光光譜為尖銳，故無法覆蓋100至200nm之連續寬度的近紅外光區
域，在實際使用時即成為問題。
而且，即使是目前流行的近紅外光LED，其亦同樣地發光強度雖高，但激發光譜及螢光光譜為尖銳，故若未將複數種不同波長的LED組合，即會有無法充分地覆蓋近紅外光區域之問題。
如此，對於近紅外光螢光體，期待開發一種可由可見光之寬頻帶所激發而發射出寬廣的螢光光譜之光，並可發射出高強度之近紅外光的近紅外光螢光體。
因此，本發明提供一種新穎之螢光體，其可由寬頻帶的可見光激發而發射出寬廣的螢光光譜之光，並可發射出高強度的近紅外光。
本發明所提議之螢光體，其係含有Ca、Cu及Si之氧化物，且上述元素之含有莫耳比為0.15≦Ca/Si<0.25、及0.13≦Cu/Si<0.25者。
而且，本發明所提議之螢光體，係具有由CaCuSi4O10所構成之結晶相作為主結晶相之氧化物，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=26至27°之最大波峰的繞射強度B，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/B)為1.70以上。
更且，本發明所提議之螢光體，係具有由CaCuSi4O10所構成之結晶相作為主結晶相之氧化物，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相
對於出現在繞射角2 θ=27至27.5°之最大波峰的繞射強度C，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/C)為3.50以上。
更且，本發明所提議之螢光體，係具有由CaCuSi4O10所構成之結晶相作為主結晶相之氧化物，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=27.5至28.5°之最大波峰的繞射強度D，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/D)為9.00以上。
更且，本發明所提議之螢光體，係具有由CaCuSi4O10所構成之結晶相作為主結晶相的氧化物，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=39.5至40.5°之最大波峰的繞射強度E，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/E)為5.00以上。
本發明所提議之螢光體，可由寬頻帶的可見光激發而發射出寬廣的螢光光譜之光，並可發射出高強度的近紅外光。因此，本發明所提議之螢光體，如上所述，可適用於作為構成在近紅外光分光測定裝置、光同調斷層成像裝置(OCT)所搭載的發光元件之螢光體，更進一步亦可適用於作為構成在太陽能電池及太陽能發電裝置等所搭載之光接收元件的波長轉換材料。而且，本發明所提議之螢光體，可適用於作為螢光塗料印刷物、及發射近紅外光
之印刷物等使用的塗料等中所含的螢光體。
第1圖係呈示在實施例1及比較例1所得之螢光體(試樣)之激發光譜與螢光光譜之圖，比較例1的情況係以縱軸的激發強度與螢光強度之最大值設為1時的相對強度值來呈示，實施例1的情況係以相對於比較例1之相對強度值來呈示。
第2圖係呈示在實施例1所得之螢光體(試樣)的XRD圖形之圖。
第3圖係呈示在實施例4所得之螢光體(試樣)的XRD圖形之圖。
第4圖係在包含橫軸為繞射強度比A/B、縱軸為相對發光強度之座標中，繪製實施例1至5及比較例1之數據之圖。
第5圖係在包含橫軸為繞射強度比A/C、縱軸為相對發光強度之座標中，繪製實施例1至5及比較例1之數據之圖。
第6圖係在包含橫軸為繞射強度比A/D、縱軸為相對發光強度之座標中，繪製實施例1至5及比較例1之數據之圖。
第7圖係在包含橫軸為繞射強度比A/E、縱軸為相對發光強度之座標中，繪製實施例1至5及比較例1之數據之圖。
接著，根據用以實施本發明之型態例來說明本發明。惟本發明並不限於以下所說明之實施型態。
本實施型態之一例的螢光體(亦稱為「本螢光體」)較佳係含有Ca、Cu及Si之氧化物，且上述元素之含有莫耳比為0.15≦Ca/Si<0.25、及0.13≦Cu/Si<0.25者。
本螢光體之Ca/Si，亦即Ca相對於Si之含有莫耳比為0.15以上時，可確保對近紅外光的發射有強烈幫助之本螢光體的形成時所需要的Ca量，且可抑制過剩的SiO2相之生成，只要Ca/Si未達0.25，即可抑制對近紅外光的發射為幫助小之如CaSiO3相、Ca2SiO4相等副相的過剩生成，因而為較佳。
由此觀點來看，本螢光體之Ca/Si係以0.15以上且未達0.25為佳，其中以0.17以上或0.23以下為更佳，其中特別以0.18以上或0.21以下為又更佳。
而且，本螢光體之Cu/Si，亦即Cu相對於Si之含有莫耳比為0.13以上時，可使對近紅外光的發射為足夠有幫助之量之Cu離子被固溶於本螢光體中，只要Cu/Si未達0.25，即可抑制如CuO相或Cu2O相等阻礙近紅外光發射之雜質相的生成，因而為較佳。
由此觀點來看，本螢光體之Cu/Si係以0.13以上且未達0.25為佳，其中以0.17以上或0.23以下為更佳，其中
特別以0.18以上或0.21以下為又更佳。
本螢光體係以上述Ca/Si大於上述Cu/Si，亦即為Ca/Si>Cu/Si之關係者為佳。Ca/Si大於Cu/Si者，由於可抑制會吸收屬於激發光之可見光且亦會吸收所發射之近紅外光的屬於雜質相的CuO相或Cu2O相之生成，因而為較佳。
本螢光體係以具有由在1個Cu2+離子之周邊鍵結有4個O2-離子而成的平面四配位結構所構成之結晶相者為佳，尤其以具有由該平面四配位結構所構成之結晶相作為主結晶相者為佳。
本螢光體具有由該平面四配位結構所構成之結晶相，尤其是若具有其作為主結晶相時，即可強力地吸收可見光，且在由可見光吸收而激發的電子回到基底狀態時會作為近紅外光而發射能量，因而為佳。
本螢光體中，由上述平面四配位結構所構成之結晶係以由CaCuSi4O10所構成之結晶相(亦稱為「CaCuSi4O10結晶相」)為佳。
此時，是否具有CaCuSi4O10結晶相作為主結晶相，可藉由「在使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，源自CaCuSi4O10結晶相之繞射峰的最大強度是否比源自其它任意結晶相之繞射峰的最大強度大」來判斷。
本螢光體具有CaCuSi4O10結晶相作為主結晶相時，以更具有SiO2之結晶相(亦稱為「SiO2結晶相」)
為佳。
本螢光體係藉由具有SiO2之結晶相，而可防止激發光之散射，並可得到更高的螢光光譜強度。
在不妨礙本螢光體之效果的程度，本螢光體中亦可使CaCuSi4O10結晶相中之Ca或Cu的一部分經其它元素取代，又，Ca或Cu的一部分亦可缺損。例如，上述Ca或Cu的一部分可經Ba及Sr中之1種或2種取代。此係由於目前尚無法證實具有該等相的優缺點之故。
另外，CaCuSi4O10結晶相中之Cu的一部分可經Mg及Zn中之1種或2種取代。
此係由於即使Cu的一部分可經Mg及Zn中之1種或2種取代，亦被認為是不會妨礙Cu之局部結構(CuO4)的發光之故。更且，在結晶相內形成作為局部結構之MgO4或ZnO4時，因會防止鄰接之CuO4彼此之發光的自行吸收，故可期待量子效率之改善。
另外，本螢光體若具有CaCuSi4O10結晶相作為主結晶相，則亦可具有該CaCuSi4O10結晶相及SiO2結晶相以外之結晶相。而且，亦可具有在XRD中無法偵測之成分。
本螢光體係以不含稀土元素者為佳。另一方面，包含稀土元素時，以未達1質量%之含量為佳。
本螢光體可包含含有由Li、Na、K、B、P、F、Cl、Br及I所成組群中選擇之1種或2種以上之元素的成分。此時，該等元素之含量係以0.005至3質量%為佳，其中以
0.008質量%以上或2質量%以下為更佳，尤其以0.01質量%以上或1質量%以下為特佳。
本螢光體適量地包含該等元素時，從而可期待能增強發光波峰強度。
另外，上述元素係例如作為在製造本螢光體時之燒結助劑的一部分，以反應促進及燒結之促進或抑制為目的而添加，可假設是包含於本螢光體的情況下。
本螢光體係可包含含有上述以外之元素的成分。此時，相對於本螢光體，只要是未達5質量%(其中為未達3質量%，又其中為未達1質量%左右)之含量，即可認為是不會影響本螢光體之特性。
本螢光體中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定裝置(XRD)測定所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=26至27°之最大波峰(亦即源自CaCuSi4O10晶格之結晶面([104]面)的繞射峰)之繞射強度B，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰(亦即源自CaCuSi4O10晶格之結晶面([004]面)的繞射峰)之繞射強度A之比率(A/B)係以1.70以上為佳。
若在該範圍包含CaCuSi4O10結晶相，即可提高螢光光譜強度。
由此觀點來看，上述繞射強度比率A/B係以1.70以上為佳，其中以1.90以上，又以2.00以上為更佳。上述繞射
強度比率A/B之上限，就經驗上而言係以4.50左右為佳，其中以4.00為更佳。
若欲調整繞射強度比率A/B，則可將燒成時之溫度與時間、助焊劑(flux)之添加量等調整成適當的範圍，或者是可將Ca/Si或Cu/Si之莫耳比調整成適當的範圍。惟本發明並不僅限於該等方法。
本螢光體中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定裝置(XRD)測定所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=27至27.5°之最大波峰(亦即源自CaCuSi4O10晶格之結晶面([202]面)的繞射峰)之繞射強度C，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰(亦即源自CaCuSi4O10晶格之結晶面([004]面)的繞射峰)之繞射強度A之比率(A/C)係以3.50以上為佳。
若包含該範圍的CaCuSi4O10結晶相，即可提高螢光光譜強度。
由此觀點來看，上述繞射強度比率A/C係以3.50以上為佳，其中以4.50以上，又以6.00以上為更佳。上述繞射強度比率A/C之上限，就經驗上而言係以20.00左右為佳，其中以16.00為更佳。
若欲調整繞射強度比率A/C，則可將燒成時之溫度與時間、助焊劑之添加量等調整成適當的範圍，或者是可將Ca/Si或Cu/Si之莫耳比調整成適當的範圍。惟本發明並不僅限於該等方法。
更且，本螢光體中，在以使用CuK α射線之
粉末X射線繞射測定裝置(XRD)測定所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=27.5至28.5°之最大波峰(亦即源自CaCuSi4O10晶格之結晶面([211]面)的繞射峰)之繞射強度D，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰(亦即源自CaCuSi4O10晶格之結晶面([004]面)的繞射峰)之繞射強度A之比率(A/D)係以9.00以上為佳。
如包含該範圍的CaCuSi4O10結晶相，即可提高螢光光譜強度。
由此觀點來看，上述繞射強度比率A/D係以9.00以上為佳，其中以12.00以上，又以15.00以上為更佳。上述繞射強度比率A/D之上限，就經驗上而言係以50.00左右為佳，其中以36.00為更佳。
若欲調整繞射強度比率A/D，則可將燒成時之溫度與時間、助焊劑之添加量等調整成適當的範圍，或者是可將Ca/Si或Cu/Si之莫耳比調整成適當的範圍。惟本發明並不僅限於該等方法。
而且，本螢光體中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定裝置(XRD)測定所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=39.5至40.5°之最大波峰(亦即源自CaCuSi4O10晶格之結晶面([116]面)的繞射峰)之繞射強度E，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰(亦即源自CaCuSi4O10晶格之結晶面([004]面)的繞射峰)之繞射強度A之比率(A/E)係以5.00以上為佳。
如包含該範圍的CaCuSi4O10結晶相，即可提高螢光光
譜強度。
由此觀點來看，上述繞射強度比率A/E係以5.00以上為佳，其中以6.00以上，又以6.50以上為更佳。上述繞射強度比率A/E之上限，就經驗上而言係以20.00左右為佳，其中以13.00為更佳。
若欲調整繞射強度比率A/E，則可將燒成時之溫度與時間、助焊劑之添加量等調整成適當的範圍，或者是可將Ca/Si或Cu/Si之莫耳比調整成適當的範圍。惟本發明並不僅限於該等方法。
本螢光體並不限定為薄膜狀、板狀、粒子狀等之態樣。惟從所使用之發光元件搭載裝置或印刷物等之加工性之觀點來看，以粒子狀為佳。
本螢光體可依以下之製造方法進行製造。惟本螢光體之製造方法並不限定於以下所說明的製造方法。
本螢光體係可藉由將Ca原料、Cu原料與Si原料加以混合，並因應必要添加燒結助劑等助焊劑，再將該混合物進行燒成而獲得。
此時，Ca原料係可列舉如：Ca之氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽及乙酸鹽等。
Cu原料係可列舉如：Cu之氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽
及金屬等。
Si原料係可列舉如：Si之氧化物、碳化物、氮化物及矽等。
另外，從將Cu的氧化數維持為2價之觀點來看，以不添加還原劑為佳。
Ca原料與Si原料之調配比率(莫耳比)係以1：3至1：7為佳，其中以1：4至1：6為更佳，又以1：4.5至1：5.5為特佳。
而且，Cu原料與Si原料之調配比率(莫耳比)係以1：3至1：7為佳，其中以1：4至1：6為更佳，又以1：4.5至1：5.5為特佳。
相較於將以CaCuSi2O6所示之結晶相作為主結晶相之情形，Si原料之調配比率較多之特點係本螢光體之製造方法之特徵之一。然而，如後述之實施例5，在後步驟進入酸清洗時等，亦有Si原料之調配比可少於計量比(Ca：Si=1：4)的情形。
藉由調配燒結助劑等助焊劑，可促進化學反應，並可減少未反應物。
助焊劑係可列舉如包含例如由Li、Na、K、B、P、F、Cl、Br及I所成組群中選擇之1種或2種以上之元素的助焊劑。其中，以Li、Na、K、B、F、Cl等為特佳。
相對於混合Ca原料、Cu原料與Si原料之總重量，助焊劑之調配量(質量比率)係以0.01至15%為佳，尤以0.5%以上或10%以下為更佳，其中以2%以上或7%以下為又更
佳。
燒成環境，只要不是還原環境，即可採用適當環境。例如可採用惰性氣體環境、大氣環境、氧化性環境等。
燒成溫度以設定成700至1100℃為佳。此係由於在為700℃以上時容易進行反應，另一方面，在1100℃以下時容易抑制熔解之故。而且，燒成溫度以設定成950℃以上為更佳。此係由於在為950℃以上時，燒成後之Ca/Si之莫耳比會容易大於Cu/Si之莫耳比之故。
而且，亦可重複複數次之燒成。亦即，例如第1次燒成係在700至900℃之溫度範圍進行，所得之燒成粉在碎解之後，亦可在800至1100℃之溫度範圍進行第2次燒成。第2次燒成之溫度係以比第1次燒成之溫度更高溫為佳。
更且，亦可在第1次燒成後，經水或鹽酸等酸性溶液清洗燒成粉之後，進行第2次燒成。藉由如此之操作，可調整成更適於各個燒成階段的燒結助劑之調配量，也容易將在屬於最終產品之本螢光體中所含的Li、Na、K、B、P、F、Cl、Br及I之元素量控制在更適當的範圍。
本螢光體之較佳實施態樣中，其特徵係由能量強的波長區域(450至750nm)之可見光所激發。為了更有效地發光，係以由500至700nm之可見光，尤其是580至660nm
之可見光所激發為佳。本螢光體在上述波長區域，尤其是波長區域所有區域中，以激發強度大者為佳。
本螢光體之較佳實施型態中，在800至1200nm之紅外光區域具有峰值波長。而且，在850至980nm之紅外光區域可得到較強的發光強度，在880至950nm之紅外光區域可得到更強的發光強度。
本螢光體之較佳實施型態中，亦有螢光光譜之半值寬超出100nm(在第1圖中係125nm)之特徵。
因此，本螢光體可由寬頻帶的可見光激發而發射出寬廣的螢光光譜之光，並可發射出高強度之近紅外光。
本螢光體係由可見光激發而可發射出近紅外光，故可用於近紅外光發光元件。
例如，若將螢光體與在630nm具有發光波峰之紅色LED加以組合，即可提供能量效率優異之近紅外光LED光源。而且，亦可將一般用的白色LED、藍色LED、綠色LED等加以組合使用。
而且，本螢光體係可適用於作為構成在近紅外光分光測定裝置、光同調斷層成像裝置(OCT)等發光元件搭載裝置所搭載的發光元件之螢光體，並可適用於作為構成在太陽能發電裝置等光接收元件搭載裝置所搭載的光接收元件之波長轉換材料。此時，若可將近紅外光光源加以小型化並與內視鏡組合，即可能使原本限定為對眼睛及口腔等之
光同調斷層成像(OCT)法的診斷對象更加擴大。
在使用本螢光體時，例如可將有機系樹脂及無機填料，例如玻璃粒子(如氧化矽粒子)及金屬氧化物等，必要時再與溶媒或分散劑等一起混合作為液狀組成物而塗佈成形後，經由乾燥或/及硬化等而固形化，以螢光體組成物層或螢光體組成物填充物等之型態來使用。
若將包含本螢光體之近紅外光發光元件(亦稱為「本近紅外光發光元件」)使用於分光測定裝置，即可用於生物體及蔬果等之評定裝置。
在分光測定裝置中，本螢光體係作為近紅外光光源之波長轉換材料來搭載。
而且，若將包含本螢光體之光接收元件用於太陽能發電裝置，即可將太陽光之可見光成分轉換成近紅外光，故可進一步提高發電效率。
在太陽光分光測定裝置中，可將本螢光體作為光接收側之波長轉換材料來搭載。尤其是使用矽製光電二極體之光接收元件，已知其在近紅外光之800至1000nm之波長區域具有高的分光靈敏度，故適合作為與本螢光體之近紅外光發光之峰值波長區域900至950nm的配合性為優異的波長轉換材料。
另外，本螢光體即使以電子束或X射線等作為激發源亦會發射出近紅外光，因此，例如若在激發源使用X射線時，亦可作為閃爍材料(scintillation material)而應用在醫療或安全用之X射線診斷裝置等。
而且，亦可使用本螢光體製作螢光塗料。例如應用在防偽印墨時，可藉由照射可見光燈而偵測近紅外光，以判別紙鈔、護照、有價證券、卡片、貴重印刷物、電子零件及衣服的真偽。尤其是近紅外光發射光譜具有極為罕見的寬廣形狀，故與既有的防偽印墨可明確地有所區別，能以極高的精密度判別真偽。
可製作例如紙鈔等所利用的防偽印刷中使用的螢光塗料印刷物，並可進行雖然無法以肉眼辨識但在使用以矽製造或InGaAs製造等之光電二極體的固態成像元件或使用光電倍增管之器材時可感測的新穎防偽印刷。
更且，亦可在包含機密資訊之文件或海報用紙及基材中，藉由預先使其含有近紅外光螢光顏料，而利用在防複製之印刷及防偷拍之印刷中。亦即，以數位相機及影印機拍攝時，由照明光或閃光燈光等可見光使螢光顏料激發而放射出近紅外光，將此以使用矽製等的光電二極體之固態成像元件進行偵測時，因該近紅外光會與拍攝對象一起映入，因而可阻礙拍攝。
該等螢光塗料中，除了本螢光體以外，可將透明之樹脂成分作為基質，並與無機成分或有機成分之流動調整材、有機溶劑等混合後作為印墨(ink)或膏劑(paste)而調和。此時，就樹脂成分而言，係可列舉如：環氧樹脂、酚樹脂、矽樹脂、丙烯酸系樹脂、聚烯烴樹脂等。其它，可依需要而與作為光散射成分之玻璃粒子等混合。
本說明書中，表示如「X至Y」(X、Y為任意數字)時，如無特別說明，係包含「X以上Y以下」之意，並且亦包含「以大於X者為佳」或「以小於Y者為佳」之意。
另外，在表示如「X以上」(X為任意數字)或「Y以下」(Y為任意數字)時，亦包含「以大於X者為佳」或「以未達Y者為佳」之意。
以下，根據下述實施例及比較例以更詳細地說明本發明。
將實施例及比較例中所得的螢光體(試樣)作為粉末X射線繞射測定(XRD)用之試樣，將該試樣安裝在支架，使用MXP18(Bruker AXS股份有限公司製造)，依下述條件測定繞射線之角度與強度，得到XRD圖形。
(燈泡)CuK α射線
(管電壓)40kV
(管電流)150mA
(採樣間隔)0.02°
(掃描速度)4.0°/分鐘
(開始角度)5.02°
(結束角度)80°
將實施例及比較例中所得的螢光體(試樣)作為發光特性測定用之試樣，使用分光螢光光度計(日本分光股份有限公司製造FP-8700)，在激發側與螢光側之帶寬均為10nm、掃描速度1000nm/分鐘之條件下，測定激發光譜及螢光光譜。螢光光譜之激發波長設為625nm，激發光譜之監控波長設為各試樣之螢光光譜的最大發光波長(峰值波長)。
並且，如表1所示，將比較例1之試樣的螢光光譜之波峰強度設為1.0，將各試樣之螢光光譜的波峰強度作為相對發光強度來顯示。
將碳酸鈣、鹼性碳酸銅及二氧化矽以莫耳比成為0.80：0.80：4.0之方式混合，更進一步以相對於上述混合物而成為5質量%之量來加入作為助焊劑之碳酸鈉並加以混合。將該混合物放入氧化鋁坩堝，在大氣中以850℃×12小時預燒，預燒後在乳缽中碎解之後，再於大氣中以1000℃×3小時燒成，得到螢光體(試樣)。
將所得螢光體(試樣)之XRD圖形呈示於第2圖。
所得螢光體(試樣)係以由在1個Cu2+離子之周邊鍵結有4個O2-離子而成的平面四配位結構所構成之CaCuSi4O10的結晶相作為主結晶相，並具有SiO2相作為其它結晶相的
化合物。
該化合物中所含的鈉量為1.7質量%。鈉量之測定係使用感應耦合電漿發光分光分析法(以下稱為ICP)(後述之實施例亦同)。
將碳酸鈣、鹼性碳酸銅及二氧化矽以莫耳比成為0.85：0.80：4.0之方式混合，更進一步以相對於上述混合物而成為5質量%之量來加入作為助焊劑之四硼酸鈉並加以混合。將該混合物放入氧化鋁坩堝，在大氣中以850℃×16小時預燒，預燒後在乳缽中碎解之後，再於氧氣環境中以1000℃×3小時燒成，得到螢光體(試樣)。
所得螢光體(試樣)係以上述CaCuSi4O10的結晶相作為主結晶相，並具有SiO2相作為其它結晶相之化合物。
該化合物中所含的鈉量為1.5質量%。
將碳酸鈣、氧化銅(II)及二氧化矽以莫耳比成為0.75：0.75：4.0之方式混合，更進一步以相對於上述混合物而成為5質量%之量來加入作為助焊劑之氯化鈉並加以混合。將該混合物放入氧化鋁坩堝，在大氣中以850℃×8小時預燒，預燒後在乳缽中碎解之後，再於大氣中以1000℃×3小時燒成，得到螢光體(試樣)。
所得螢光體(試樣)係以上述CaCuSi4O10的結晶相作為主結晶相，並具有SiO2相作為其它結晶相之化合物。
該化合物中所含的鈉量為1.6質量%。
將碳酸鈣、氧化銅(II)及二氧化矽以莫耳比成為0.95：0.80：4.0之方式混合，更進一步以相對於上述混合物而成為5質量%之量來加入作為助焊劑之氯化鈉並加以混合。將該混合物放入氧化鋁坩堝，在大氣中以1000℃×12小時燒成，得到螢光體(試樣)。
將所得螢光體(試樣)之XRD圖形呈示於第3圖。
所得螢光體(試樣)係以上述CaCuSi4O10的結晶相作為主結晶相，並具有SiO2相作為其它結晶相之化合物。
該化合物中所含的鈉量為1.6質量%。
將碳酸鈣、鹼性碳酸銅及二氧化矽以莫耳比成為1.0：1.0：4.0之方式混合，更進一步以相對於上述混合物而成為5質量%之量來加入作為助焊劑之四硼酸鈉並加以混合。
將該混合物放入氧化鋁坩堝，在大氣中以850℃×4小時預燒。預燒後在0.1mol/L之稀鹽酸水溶液中攪拌清洗2小時，過濾乾燥後，放入氧化鋁坩堝，在大氣中以1000℃
×3小時燒成，得到螢光體(試樣)。
所得螢光體(試樣)係以上述CaCuSi4O10的結晶相作為主結晶相，並具有SiO2相作為其它結晶相之化合物。
該化合物中所含的鈉量為0.05質量%。
將碳酸鈣、鹼性碳酸銅及二氧化矽以莫耳比成為1.0：1.0：4.0之方式混合後放入氧化鋁坩堝，在大氣中以850℃×16小時燒成，得到螢光體(試樣)。
所得螢光體(試樣)係由CaCuSi4O10之結晶相所構成的單相之化合物。
該化合物中所含的鈉量為1.0質量%。
第1圖係呈示實施例1及比較例1所得的螢光體(試樣)
之激發光譜與螢光光譜之圖，比較例1的情況係以縱軸的激發強度與螢光強度之最大值設為1時之相對強度值來呈示，實施例1的情況係以相對於比較例1之相對強度值來呈示。
如此，實施例1至5所得之螢光體(試樣)均具有由至少450至750nm之可見光所激發且發射出至少800至1200nm之近紅外光的特徵，如表1所示，確認其相對發光強度大於比較例1。亦即，確認實施例1至5所得之螢光體均由寬頻帶的可見光激發而發射出寬廣的螢光光譜之光，並發射出高強度的近紅外光。
由如此的實施例之結果及至今發明者所進行的各種試驗之結果可知，只要是為含有Ca、Cu及Si之氧化物且上述元素之含有莫耳比為0.15≦Ca/Si<0.25及0.13≦Cu/Si<0.25之螢光體，即可由450至750nm之可見光所激發，且發射出800至1200nm之近紅外光。
更且，由第4圖可知，較佳係「相對於出現在繞射角2 θ=26至27°之最大波峰的繞射強度B，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/B)為1.70以上之螢光體」，其中以1.90以上為更佳，尤以2.00以上為又更佳。
由第5圖可知，較佳係「相對於出現在繞射角2 θ=27至27.5°之最大波峰的繞射強度C，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/C)為3.50以上之螢光體」，其中以4.50以上為更佳，尤以6.00
以上為又更佳。
由第6圖可知，較佳係「相對於出現在繞射角2 θ=27.5至28.5°之最大波峰的繞射強度D，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/D)為9.00以上之螢光體」，其中以12.00以上為更佳，尤以15.00以上為又更佳。
由第7圖可知，較佳係「相對於出現在繞射角2 θ=39.5至40.5°之最大波峰的繞射強度E，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/E)為5.00以上之螢光體」，其中以6.00以上為更佳，尤以6.50以上為又更佳。
Claims (19)
- 一種螢光體，其係含有Ca、Cu及Si之氧化物，且上述元素之含有莫耳比為0.15≦Ca/Si<0.25、及0.13≦Cu/Si<0.25。
- 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其由至少450至750nm之可見光激發，且發射出至少800至1200nm之近紅外光。
- 如申請專利範圍第1項所述之螢光體，其具有由在1個Cu2+離子之周邊鍵結有4個O2-離子而成的平面四配位結構所構成之結晶相。
- 如申請專利範圍第3項所述之螢光體，其中，上述結晶相係由CaCuSi4O10所構成之結晶相，且該結晶相為主結晶相。
- 如申請專利範圍第4項所述之螢光體，其具有由SiO2所構成之結晶相。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之螢光體，其不包含稀土元素。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之螢光體，其中，上述Ca/Si大於上述Cu/Si。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之螢光體，其中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=26至27°之最大波峰的繞射強度B，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/B)為1.70以上。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之螢光體，其中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=27至27.5°之最大波峰的繞射強度C，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/C)為3.50以上。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之螢光體，其中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=27.5至28.5°之最大波峰的繞射強度D，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/D)為9.00以上。
- 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之螢光體，其中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=39.5至40.5°之最大波峰的繞射強度E，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/E)為5.00以上。
- 一種螢光體，其係具有由CaCuSi4O10所構成之結晶相作為主結晶相的氧化物，其中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=26至27°之最大波峰的繞射強度B，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/B)為 1.70以上。
- 一種螢光體，其係具有由CaCuSi4O10所構成之結晶相作為主結晶相的氧化物，其中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=27至27.5°之最大波峰的繞射強度C，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/C)為3.50以上。
- 一種螢光體，其係具有由CaCuSi4O10所構成之結晶相作為主結晶相的氧化物，其中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=27.5至28.5°之最大波峰的繞射強度D，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/D)為9.00以上。
- 一種螢光體，其係具有由CaCuSi4O10所構成之結晶相作為主結晶相的氧化物，其中，在以使用CuK α射線之粉末X射線繞射測定(XRD)所得的XRD圖形中，相對於出現在繞射角2 θ=39.5至40.5°之最大波峰的繞射強度E，出現在繞射角2 θ=23至24°之最大波峰的繞射強度A之比率(A/E)為5.00以上。
- 一種近紅外光發光元件，其具備如申請專利範圍第1至15項中任一項所述之螢光體。
- 一種裝置，其具備如申請專利範圍第16項所述之近紅外光發光元件。
- 一種螢光塗料，其具備如申請專利範圍第1至15項中任一項所述之螢光體。
- 一種螢光體印刷物，其使用如申請專利範圍第18項所述之螢光塗料。
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