TWI649403B - Red phosphor manufacturing method - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可提高生產性之紅色螢光體之製造方法。本發明提供一種發光特性良好之紅色螢光體、使用有該紅色螢光體之白色光源、照明裝置、及液晶顯示裝置。本發明之紅色螢光體之製造方法係以元素A、銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)成為下述組成式(1)之原子數比之方式,混合含元素A之化合物、不含氮之銪、含矽之化合物、含鋁之化合物及含碳之還原劑而生成混合物,進行上述混合物之煅燒、與藉由該煅燒而獲得之煅燒物之粉碎,(Am-xEux)Aly(Si1-zCz)9OnN[12+y-2(n-m)/3]………組成式(1)
其中,組成式(1)中之元A係鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、或鋇(Ba)中之至少1種,組成式(1)中之m、x、z、n滿足3<m<5、0<x<1、0≦y<2、0<z<1、0<n<10之關係。
Description
本發明係關於一種於紅色波帶(例如,620 nm~770 nm之波帶)具有發光峰值波長之紅色螢光體之製造方法。本申請案係以2011年5月14日於日本申請之日本專利申請編號特願2011-108870、及2011年12月1日於日本申請之日本專利申請編號特願2011-263327為基礎而主張優先權,並將該申請案以參照之形式援用於本申請案中。
近年來,於高色區域背光源、高顯色性LED(Light Emitting Diode,發光二極體)等用途中,藉由藍色LED激發而發出紅光之紅色螢光體之需求提高,從而進行化學性穩定且高效率之氮化物紅色螢光體之開發。
例如,於專利文獻1中有記載:使用氮化銪(EuN)作為銪(Eu)之供給源,製作含有銪(Eu)、矽(Si)、氧(O)、及氮(N)之紅色螢光體。
[專利文獻1]日本特開2011-1530號公報
然而,於專利文獻1之技術中,在混合各原料時,進行利用乾式法之混合(利用乳缽之粉碎混合),故易於在混合物內產生組成不均,從而難以提高生產性。
本發明係鑒於此種情況而完成者,其目的在於提供一種可提高生產性之紅色螢光體之製造方法。
又,本發明之目的在於提供一種發光特性良好之紅色
螢光體、使用有該紅色螢光體之白色光源、照明裝置、及液晶顯示裝置。
為了解決上述課題,本發明之紅色螢光體之製造方法之特徵在於,以元素A、銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)成為下述組成式(1)之原子數比之方式,混合元素A之碳酸化合物、不含氮之銪、氮化矽、氮化鋁及含碳之還原劑而生成混合物,並進行上述混合物之煅燒、與藉由該煅燒而獲得之煅燒物之粉碎。
(Am-xEux)Aly(Si1-zCz)9OnN[12+y-2(n-m)/3]………組成式(1)
其中,組成式(1)中之元素A係鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、或鋇(Ba)中之至少1種,組成式(1)中之m、x、z、n滿足3<m<5、0≦y<2、0<x<1、0<z<1、0<n<10之關係。
又,本發明之紅色螢光體之特徵在於,以元素(A)、銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)成為上述組成式(1)之原子數比之方式,混合元素(A)、不含氮之銪、含矽之化合物、含鋁之化合物及含碳之還原劑而生成混合物,並進行上述混合物之煅燒、與藉由該煅燒而獲得之煅燒物之粉碎,於X射線繞射圖案中,存在於繞射角為36°~36.6°之位置之峰值的強度顯示存在於繞射角為35°~36°之位置之峰值的強度之0.65倍以上。
又,本發明之白色光源之特徵在於,具有:藍色發光
二極體,其形成於元件基板上;及混練物,其配置於上述藍色發光二極體上,將紅色螢光體與綠色螢光體或者黃色螢光體混練於透明樹脂中而成;且上述紅色螢光體係藉由如下方式獲得:以元素(A)、銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)成為上述組成式(1)之原子數比之方式,混合元素(A)、不含氮之銪、含矽之化合物、含鋁之化合物及含碳之還原劑而生成混合物,並進行上述混合物之煅燒、與藉由該煅燒而獲得之煅燒物之粉碎;且於X射線繞射圖案中,存在於繞射角為36°~36.6°之位置之峰值的強度顯示存在於繞射角為35°~36°的位置之峰值的強度之0.65倍以上。
又,本發明之照明裝置之特徵在於,於照明基板上配置有複數個白色光源,上述白色光源具有:藍色發光二極體,其形成於元件基板上;及混練物,其配置於上述藍色發光二極體上,將紅色螢光體與綠色螢光體或者黃色螢光體混練於透明樹脂中而成;且上述紅色螢光體係藉由如下方式獲得:以元素(A)、銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)成為上述組成式(1)之原子數比之方式,混合元素(A)、不含氮之銪、含矽之化合物、含鋁之化合物及含碳之還原劑而生成混合物,並進行上述混合物之煅燒、與藉由該煅燒而獲得之煅燒物之粉碎;於X射線繞射圖案中,存在於繞射角為36°~36.6°之位置之峰值的強度顯示存在於繞射角為35°~36°之位置之峰值的強度之0.65倍以上。
又,本發明之液晶顯示裝置之特徵在於,具有液晶顯示面板、及使用有照明上述液晶顯示面板之複數個白色光源之背光源,上述白色光源具有:藍色發光二極體,其形成於元件基板上;及混練物,其配置於上述藍色發光二極體上,將紅色螢光體與綠色螢光體或者黃色螢光體混練於透明樹脂中而成;上述紅色螢光體係藉由如下方式獲得:以元素(A)、銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)成為上述組成式(1)之原子數比之方式,混合元素(A)、不含氮之銪、含矽之化合物、含鋁之化合物及含碳之還原劑而生成混合物,並進行上述混合物之煅燒、與藉由該煅燒而獲得之煅燒物之粉碎;於X射線繞射圖案中,存在於繞射角為36°~36.6°之位置之峰值的強度顯示存在於繞射角為35°~36°之位置之峰值的強度之0.65倍以上。
本發明由於使用不含氮之銪作為銪之供給源,故可實現利用濕式法之混合,防止混合物之組成不均,從而可提高生產性。
又,本發明由於具有顯示特定之X射線繞射圖案之結晶構造,故可獲得優異之發光特性。
以下,一面參照圖式,一面按照下述順序詳細地對本發明之實施形態進行說明。
1.紅色螢光體之構成
2.先前之紅色螢光體之製造方法
3.本發明之一實施形態之紅色螢光體之製造方法
4.發光特性良好之紅色螢光體之構成
5.白色光源之構成例
6.照明裝置之構成例
7.液晶顯示裝置之構成例
8.實施例
本發明之一實施形態之紅色螢光體係以下述組成式(1)之原子數比含有元素A、銪(Eu),矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)。
(Am-xEux)Aly(Si1-zCz)9OnN[12+y-2(n-m)/3]………組成式(1)
其中,組成式(1)中之元素A係鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、或鋇(Ba)中之至少1種,組成式(1)中之m、x、z、n滿足3<m<5、0≦y<2、0<x<1、0<z<1、0<n<10之關係。
該組成式(1)係將矽與碳之合計之原子數比固定為9而表示者。又,組成式(1)中之氮(N)之原子數比[12+y-2(n-m)/3]係以組成式(1)內之各元素的原子數比之和成為中性之方式計算。即,於將組成式(1)之氮(N)之原子數比設為δ,構成組成式(1)之各元素的電荷得到補償之情形時,成為2m+3y+4×9-2n-3 δ=0。藉此,氮(N)之原子數比δ算出為δ=12+y-2(n-m)/3。
又,以該組成式(1)表示之紅色螢光體由屬於斜方晶
系空間點群Pmn21之結晶構造構成,構成元素之一包含碳(C)。碳會除去生成過程中之剩餘之氧(O)而發揮調整氧量之功能。
此種構成之紅色螢光體係吸收藍色波帶,並於紅色波帶(例如、620 nm~770 nm之波帶)具有發光峰值波長之化學性穩定且高效率之螢光體,故可最佳地使用於高色區域背光源、高顯色佳LED(Light Emitting Diode)等用途中。
接著,使用圖1所示之流程圖,對紅色螢光體之先前之製造方法進行說明。
如圖1所示,首先進行原料混合步驟S101。包含構成組成式(1)之元素之各原料化合物係於氮氣環境中之手套箱內,藉由乾式法而混合。具體之乾式混合之處理係於瑪瑙乳缽內粉碎混合各原料化合物者,藉此獲得混合物。
作為包含構成組成式(1)之元素之原料化合物,準備元素A之碳酸化合物[例如碳酸鍶(SrCO3)、碳酸鈣(CaCO3)等]、氮化銪(EuN)、氮化矽(Si3N4)、氮化鋁(AlN)及三聚氰胺(C3H6N6)。接著,以所準備之各原料化合物中包含之組成式(1)之元素成為組成式(1)之原子數比之方式,將各原料化合物稱量成特定之莫耳比。三聚氰胺係作為助熔劑,相對於碳酸鍶、氮化銪、氮化矽及氮化鋁之總莫耳數之合計而以特定比率添加。接著,對所稱量之各原料化合物進行乾式混合而生成混合物。
接著,進行1次煅燒步驟S102。於該1次煅燒步驟中,對上述混合物進行煅燒,生成成為紅色螢光體之前驅物之第1煅燒物。具體而言,向氮化硼(BN)製坩堝內投入上述混合物,將H2氣體濃度設定為75%,將熱處理溫度設定為1400℃而進行2小時之熱處理。
於該1次煅燒步驟中,將熔點為250℃以下之三聚氰胺熱分解。該經熱分解之碳(C)、氫(H)與碳酸鍶中包含之一部分氧(O)鍵結,成為二氧化碳(CO或者CO2)或H2O。接著,二氧化碳或H2O被氣化,因此自上述第1煅燒物之碳酸鍶中除去一部分氧。又,藉由經分解之三聚氰胺中包含之氮(N)而促進還原與氮化。
接著,進行第1粉碎步驟S103。於該第1粉碎步驟中,將上述第1煅燒物加以粉碎而生成第1粉末。具體而言,於氮氣環境中之手套箱內,使用瑪瑙乳缽對上述第1煅燒物進行粉碎,此後通過例如#100網格(網眼約為200 μm)而獲得第1粉末。
接著,進行2次煅燒步驟S104。於該2次煅燒步驟中,對上述第1粉末進行熱處理而生成第2煅燒物。具體而言,向氮化硼(BN)製坩堝內投入上述第1粉末,於氮氣(N2)環境中加壓至0.85 MPa,將熱處理溫度設定為1800℃而進行2小時之熱處理。
接著,進行第2粉碎步驟S105。於該第2粉碎步驟中,對上述第2煅燒物進行粉碎而生成第2粉末。具體而言,於氮氣環境中之手套箱內,使用瑪瑙乳缽進行粉碎,並使
用例如#420網格(網眼約為26 μm)進行粉碎。
根據以上內容,可獲得以按照於原料混合步驟S101中混合之原子數比含有各元素之組成式(1)表示之紅色螢光體。
然而,於如上所述之先前之製造方法中,存在如下情形:於原料混合步驟S101中,進行利用乾式法之混合(利用乳缽之粉碎混合),故易於在混合物內產生組成不均,而無法獲得均勻之紅色螢光體。
又,於2次煅燒步驟S104中,在高溫條件下進行加壓,故熱處理爐之均熱帶變窄(Φ100左右)而產生煅燒量之限制。又,於1次煅燒步驟S102中,為了於氫氣濃度超過爆炸極限值之4%之強還原環境下進行熱處理,而需要設置安全裝置,又,於2次煅燒步驟S104中,為了於高溫條件下進行加壓,需要可耐高溫高壓之熱處理爐,故需要高成本之特殊設備。
如上所述,於先前之製造方法中,因混合物之組成不均、煅燒量之限制之產生、或需要強還原環境,高溫高壓條件,故難以提高生產性。
接著,使用圖2所示之流程圖,對本發明之一實施形態之紅色螢光體之製造方法進行說明。於本發明之一實施形態之紅色螢光體之製造方法中,作為活化劑之銪的供給源,係使用氧化銪(Eu2O3)、乙酸銪(Eu(CH3COO)3‧nH2O)、碳酸銪(Eu2(CO3)3)等不含氮之銪。藉此,可實
現利用濕式法之混合,可防止混合物之組成不均,並提高生產性。
首先,於原料混合步驟S11中,對包含構成組成式(1)之元素之各原料化合物進行混合而獲得混合物。具體而言,以元素A、銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)成為組成式(1)之原子數比之方式,混合含元素A之化合物、不含氮之銪、含矽之化合物、含鋁之化合物及含碳之還原劑而生成混合物。
此處,作為含元素A之化合物,可較佳地使用元素A(Mg、Ca、Sr、或Ba中之至少1種)之碳酸化合物、氧化物等,作為含矽之化合物,可較佳地使用氮化矽、氧化矽(SiO2)等,作為含鋁之化合物,可較佳地使用氮化鋁、氧化鋁(Al2O3)等,及作為含碳之還原劑,可較佳地使用三聚氰胺、脲等。
於含碳之還原劑為三聚氰胺之情形時,較佳為將三聚氰胺相對於元素A之碳酸化合物、不含氮之銪、氮化矽、及氮化鋁之總莫耳數而添加65%以下。藉由將三聚氰胺量設為65%以下,可於常壓條件下或H2氣體低濃度環境下,獲得最大之峰值強度比或內部量子效率。
本實施形態之混合可使用濕式法或乾式法中之任一者,但較佳為使用難以於混合物中產生組成不均之濕式法。濕式法之具體之處理係以如下方式進行:溶劑係使用乙醇,對各原料化合物進行攪拌並抽吸過濾,對沈澱物進行乾燥後,通過例如#110網格而進行。該濕式混合無需於
手套箱內進行,故可提高作業性。
接著,將前驅物混合物填充至熱處理爐內,進行煅燒之煅燒步驟S12。較佳為,該煅燒步驟S12於常壓(大氣壓)下進行。藉此,可防止熱處理爐之均熱帶變窄(Φ100左右)而產生煅燒量之限制。
又,較佳為,煅燒步驟S12於H2氣體濃度為80%以下,更佳為H2氣體濃度為4%以下進行。藉此,無需用以於H2氣體濃度超過爆炸極限值之4%之強還原環境下進行熱處理之安全裝置。又,於本實施形態中,亦可實現H2氣體濃度為0%之氮氣環境下之煅燒。
又,較佳為,煅燒步驟S12於1400℃以上1800℃以下之溫度範圍內進行。藉由在該溫度範圍內進行煅燒,可獲得具有較高之峰值強度之紅色螢光體。
又,煅燒步驟S12亦可藉由1次煅燒步驟與2次煅燒步驟之2階段進行。於該情形時,在1次煅燒步驟後進行第1粉碎步驟,藉此可防止紅色螢光體之組成不均。
於該煅燒步驟S12中,例如於使用三聚氰胺作為含碳之還原劑,使用碳酸鍶作為元素A之化合物之情形時,將三聚氰胺熱分解,而碳(C)、氫(H)與碳酸鍶中包含之一部分氧(O)鍵合,成為二氧化碳(CO或者CO2)或H2O。接著,由於二氧化碳或H2O被氣化,因此自煅燒物之碳酸鍶中除去一部分氧。又,藉由經分解之三聚氰胺中包含之氮(N)而促進還原與氮化。
接著,進行粉碎步驟S13。於該粉碎步驟中,在例如氮
氣環境中之手套箱內,使用瑪瑙乳缽對煅燒物進行粉碎,從而使用例如#420網格(網眼約為26 μm)進行粉碎。
根據以上內容,可獲得以按照於原料混合步驟S11中混合之原子數比含有各元素之組成式(1)表示之紅色螢光體。該紅色螢光體係如實施例所示般具有優異之發光特性。
本案發明者等人發現:藉由於含有上述銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)、碳(C)、氧(O)、及氮(N)之紅色螢光體中,在X射線繞射(XRD,X-ray Diffraction)光譜中顯示特定之繞射圖案,而可獲得良好之發光強度。
具體而言發現:於存在於來自斜方晶系空間點Pmn21(112)面(以下記為(112)面)之繞射角(2 θ)為36°~36.6°之位置之峰值強度,相對於存在於來自斜方晶系空間點Pmn21(113)面(以下記為(113)面)的繞射角為35°~36°之位置之峰值強度而較大之情形時,可獲得較高之發光強度。
即,本實施形態之紅色螢光體係藉由如下方式獲得:以元素(A)、銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)成為上述組成式(1)之原子數比之方式,混合元素(A)、不含氮之銪、含矽之化合物、含鋁之化合物及含碳之還原劑而生成混合物,並進行混合物之煅燒、與藉由該煅燒而獲得之煅燒物之粉碎;於X射線繞射圖案中,存在於繞射角為36°~36.6°之位置之峰值的強度顯示存在於繞射角為35°~36°之位置之峰值的強度之0.65倍以上。
藉由具有顯示此種繞射峰值之強度比之結晶構造,可獲得1.5以上之發光峰值之強度比(YAG(Yttrium Aluminum Garnet,釔鋁石榴石)基準)。再者,繞射峰值之強度比不同係意味著紅色螢光體之結晶構造不同。
又,本實施形態之紅色螢光體中,即便上述組成式(1)所示之紅色螢光體之碳之含量(z)為0.072以下之較低的值,於X射線繞射圖案中,存在於繞射角為36°~36.6°之位置之峰值的強度顯示存在於繞射角為35°~36°之位置之峰值的強度之0.65倍以上,而亦表現優異之發光特性。
即,於本實施形態之紅色螢光體之製造時,可削減三聚氰胺之饋入量,故可抑制因三聚氰胺而堵塞裝置之配管等不良影響。
又,本案發明者等人發現:於紅色螢光體中,在PLE(Photoluminescence Excitation,光激螢光)光譜表現特定之發光特性之情形時,可獲得較高之量子效率。即,本實施形態之紅色螢光體係於PLE(Photoluminescence Excitation)光譜中,將激發波長為400 nm之發光強度設為1時之激發波長為550 nm之發光強度的相對值(以下,記為550 nmPLE強度/400 nmPLE強度)為0.48以上。
又,較佳為,本實施形態之紅色螢光體於上述組成式(1)中,滿足0.05≦x≦0.15。組成式(1)所示之紅色螢光體係發光強度之峰值因Eu(銪)之濃度(x)而發生變化,但藉由設為此種Eu之濃度(x)之範圍,可獲得較高之外部量子效率。
接著,使用圖3所示之概略剖面圖,對本發明之一實施形態之白色光源進行說明。
如圖3所示,白色光源1係於形成於元件基板11上之墊部12上具有藍色發光二極體21。於元件基板11上,供給用以驅動藍色發光二極體21之電力之電極13、14保持絕緣性而形成,各個電極13、14係藉由例如導線15、16而連接於藍色發光二極體21。
又,於藍色發光二極體21之周圍,設置有例如樹脂層31,於該樹脂層31上,形成有將藍色發光二極體21上開口之開口部32。該開口部32係形成於開口面積向藍色發光二極體21之發光方向變寬之傾斜面上,於該傾斜面上,形成有反射膜33。即,呈如下之狀態:於具有研缽狀之開口部32之樹脂層31中,由開口部32之壁面反射膜33覆蓋,於開口部32之底面,配置有藍色發光二極體21。而且,於開口部32內,將紅色螢光體與綠色螢光體混練於透明樹脂中而成之混練物43,以覆蓋藍色發光二極體21之狀態埋入而構成白色光源1。
於紅色螢光體中,使用以上述組成式(1)表示之紅色螢光體。該紅色螢光體係於紅色波帶(例如,620 nm~770 nm之波帶)獲得峰值發光波長,發光強度較強且亮度較高。因此,可獲得由藍色LED之藍光、綠色螢光體之綠光、及紅色螢光體之紅光所構成的光之3原色之色域寬廣明亮之白光。
接著,使用圖4之概略俯視圖,對本發明之一實施形態之照明裝置進行說明。
如圖4A及圖4B所示,照明裝置5係於照明基板51上,配置有複數個使用圖3進行說明之白色光源1。其配置例係例如可如圖4A所示般設為正方格子排列、或亦可如圖4B所示般設為每隔1排錯開例如1/2間距之排列。又,錯開之間距並不限定於1/2,亦可為1/3間距、1/4間距。進而,亦能夠每1排、或者複數排(例如2排)進行錯開。
又,雖未圖示,但亦可設為每隔1行錯開例如1/2間距之排列。錯開之間距並不限定於1/2,亦可為1/3間距、1/4間距。
進而,亦能夠每1排、或者複數排(例如2排)進行錯開。即,白色光源1之錯開方法並無限定。
白色光源1係具有與參照圖3進行說明者相同之構成者。即,白色光源1係於藍色發光二極體21上,具有將紅色螢光體與綠色螢光體混練於透明樹脂中而成之混練物43者。於紅色螢光體中,使用以上述組成式(1)表示之紅色螢光體。
又,照明裝置5係因與點發光大致等同之白色光源1於照明基板51上縱橫地配置有複數個而變得與面發光等同,因此可用作例如液晶顯示裝置之背光源。又,照明裝置5可使用於通常之照明裝置、拍攝用照明裝置、施工現場用照明裝置等各種用途之照明裝置。
照明裝置5由於使用白色光源1而可獲得色域寬廣明亮之白光。例如,於用作液晶顯示裝置之背光源之情形時,在顯示畫面中可獲得亮度較高之純白色,從而可實現顯示畫面之品質之提高。
接著,使用圖5之概略構成圖,對本發明之一實施形態之液晶顯示裝置進行說明。
如圖5所示,液晶顯示裝置100具有:液晶顯示面板110,其具有透過顯示部;及背光源120,其於背面(與顯示面為相反側之面)側包括該液晶顯示面板110。於該背光源120中,使用參照圖4進行說明之照明裝置5。
於液晶顯示裝置100中,在背光源120中使用照明裝置5,故可藉由光之3原色之色域寬廣明亮之白光而照明液晶顯示面板110。藉此,於液晶顯示面板110之顯示畫面中可獲得亮度較高之純白色,從而可使色再現性良好且實現顯示畫面之品質之提高。
以下,列舉實施例而具體地對本發明進行說明,但本發明並不限定於該等實施例。
使用氧化銪(Eu2O3)、乙酸銪(Eu(CH3COO)3‧nH2O)、碳酸銪(Eu2(CO3)3)、或氮化銪(EuN)作為活化劑即銪之供給源而製作各紅色螢光體,並對發光特性進行評估。
圖6係表示紅色螢光體之製造方法之具體例之流程圖。於該製造方法中,使用氧化銪(Eu2O3)作為Eu之供給源。又,作為助熔劑(flux),相對於氧化銪、碳酸鍶、氮化矽、及氮化鋁之總莫耳數之合計而以特定比率添加三聚氰胺。
於步驟S21之原料混合步驟中,使用液相法(濕式法),溶劑係使用乙醇,對各原料化合物進行30分鐘之攪拌並抽吸過濾。接著,於以80℃、8 h之條件將沈澱物乾燥後,通過#110網格而獲得前驅物混合物。
於步驟S22之1次煅燒步驟中,將前驅物混合物稱量特定量而填充至氮化硼(BN)製坩堝內,將H2氣體濃度設定為4%,將熱處理溫度設定為1400℃而進行2小時之煅燒。
於步驟S23之第1粉碎步驟中,使用瑪瑙乳缽對1次煅燒之煅燒物進行粉碎,此後通過#100網格(網眼約為200 μm)而獲得第1粉末。
於步驟S24之2次煅燒步驟中,向氮化硼(BN)製坩堝內投入上述第1粉末,於常壓條件下將H2氣體濃度設定為4%,將熱處理溫度設定為1750℃而進行2小時之煅燒。
於步驟S25之第2粉碎步驟中,使用瑪瑙乳缽對2次煅燒之煅燒物進行粉碎,進而使用#420網格(網眼約為26 μm)進行粉碎。
藉由以上之常壓2階段煅燒,獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體。利用ICP(Inductively Coupled Plasma,感
應耦合電漿)發光分析裝置對各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR(Nondispersive Infrared,非分散性紅外線)檢測方式(裝置:EMIA-U511(堀場(HORIBA)製作所製造))對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
(Srm-xEux)Aly(Si1-zCz)9OnN[12+y-2(n-m)/3]………組成式(2)
於該組成式(2)中,m=3.79、x=0.0663、y=0.474。
除使用乙酸銪(Eu(CH3COO)3‧nH2O)作為Eu之供給源外,與使用有上述氧化銪之紅色螢光體之製造方法相同地藉由圖6所示之流程圖(常壓2階段煅燒),而獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體(m=3.79、x=0.0663、y=0.474)。
利用ICP發光分析裝置對藉由該常壓2階段煅燒獲得之各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之
含量(z)處於0<z<1之範圍內。
圖7係表示紅色螢光體之製造方法之具體例之流程圖。於該製造方法中,使用碳酸銪(Eu2(CO3)3)作為Eu之供給源。又,作為助熔劑,相對於碳酸銪、碳酸鍶、氮化矽、及氮化鋁之總莫耳數之合計而以特定比率添加三聚氰胺。
於步驟S31之原料混合步驟中,使用液相法(濕式法),溶劑係使用乙醇,對各原料化合物進行30分鐘之攪拌並抽吸過濾。接著,於以80℃、8 h之條件對沈澱物進行乾燥後,通過#110網格而獲得前驅物混合物。
於步驟S32之1次煅燒步驟中,將前驅物混合物稱量特定量而填充至氮化硼(BN)製坩堝內,將H2氣體濃度設定為75%,將熱處理溫度設定為1400℃而進行2小時之煅燒。
於步驟S33之第1粉碎步驟中,使用瑪瑙乳缽對1次煅燒之煅燒物進行粉碎,此後通過#100網格(網眼約為200 μm)而獲得第1粉末。
於步驟S34之2次煅燒步驟中,向氮化硼(BN)製坩堝內投入上述第1粉末,而於0.85 MPa之加壓條件之氮氣(N2)環境下,將熱處理溫度設定為1750℃而進行2小時之煅燒。
於步驟S35之第2粉碎步驟中,使用瑪瑙乳缽對2次煅燒之煅燒物進行粉碎,進而使用#420網格(網眼約為26
μm)進行粉碎。
藉由以上之加壓2階段煅燒,獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體(m=3.79、x=0.0663、y=0.474)。利用ICP發光分析裝置對藉由該加壓2階段煅燒獲得之各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
於使用氮化銪(EuN)作為Eu之供給源之情形時,濕式混合較為困難,故藉由圖1所示之先前之製造方法製造紅色螢光體。
即,於步驟S101之原料混合步驟中,作為助熔劑,相對於氮化銪、碳酸鍶、氮化矽、及氮化鋁之總莫耳數之合計而以特定比率添加三聚氰胺,於氮氣環境之手套箱內,在瑪瑙乳缽內對各原料化合物進行粉碎混合。
於步驟S102之1次煅燒步驟中,將混合物稱量特定量而填充至氮化硼(BN)製坩堝內,將H2氣體濃度設定為75%,將熱處理溫度設定為1400℃而進行2小時之熱處理。
於步驟S103之第1粉碎步驟中,在氮氣環境之手套箱內,使用瑪瑙乳缽對1次煅燒之煅燒物進行粉碎,此後通過#100網格(網眼約為200 μm)而獲得第1粉末。
於步驟S104之2次煅燒步驟中,向氮化硼(BN)製坩堝內投入上述第1粉末,而於0.85 MPa之加壓條件之氮氣(N2)環境下,將熱處理溫度設定為1750℃而進行2小時之煅燒。
於步驟S105之第2粉碎步驟中,在氮氣環境之手套箱內,使用瑪瑙乳缽對2次煅燒之煅燒物進行粉碎,進而使用#420網格(網眼約為26 μm)進行粉碎。
藉由以上之先前之製造方法,獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體(m=3.79、x=0.0663、y=0.474)。利用ICP發光分析裝置對藉由該先前之製造方法獲得之各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
圖8及圖9係分別表示使用氧化銪(Eu2O3)、乙酸銪(Eu(CHCOO)3‧nH2O)、碳酸銪(Eu2(CO3)3)、或氮化銪(EuN)作為銪之供給源而製作之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)及內部量子效率的圖表。再者,紅色螢光體之峰值強度比係使用日本分光公司製造之分光螢光光度計FP-6500,向專用比色皿填充螢光體粉末,照射波長為450 nm之藍色激發光而測定。又,內部量子效率係使用日本分
光公司製造之分光螢光光度計FP-6500而測定。紅色螢光體之內部量子效率係根據螢光光譜之結果,使用分光螢光光度計之附屬之量子效率測定軟體而算出。
於將作為活化劑之銪之供給源由在大氣中不穩定之氮化銪取代為氧化銪、乙酸銪、或碳酸銪而製作紅色螢光體之情形時,可知三聚氰胺量之最佳值分別不同。又,可知如下情形:峰值強度比(YAG基準)之最大值係相對於氮化銪為1.91,而碳酸銪為1.75,乙酸銪為2.03,氧化銪為2.03,由不含氮之銪獲得之紅色螢光體具有與由氮化銪獲得之紅色螢光體相同程度或者等同以上之峰值強度。又,可知如下情形:最大內部量子效率係相對於氮化銪為82.2%,而碳酸銪為78.3%,乙酸銪為83.3%,氧化銪為81.4%,由不含氮之銪獲得之紅色螢光體具有與由氮化銪獲得之紅色螢光體相同程度之最大內部量子效率。
又,氧化銪、乙酸銪、及碳酸銪於大氣中較為穩定,故無需通常之乾燥器之保管、稱量、混合時之手套箱,從而作業性得到提高。
接著,使用氧化銪(Eu2O3)作為銪之供給源而進行濕式混合與乾式混合之比較。於濕式混合中,溶劑係使用乙醇,對各原料化合物進行30分鐘之攪拌並抽吸過濾,於以80℃、8 h之條件對沈澱物進行乾燥後,通過#110網格而獲得前驅物混合物。又,於乾式混合中,藉由乳缽對各原料化合物進行粉碎混合而獲得混合物。此後,進行與圖6所
示之流程圖相同之常壓2階段煅燒,藉此獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體(m=3.79、x=0.0663、y=0.474)。
如上所述,進行濕式混合或乾式混合,利用ICP發光分析裝置對藉由常壓2階段煅燒獲得之各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
圖10及圖11係分別表示藉由濕式混合或乾式混合而製作之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)及內部量子效率之圖表。
於藉由濕式混合或乾式混合而製作紅色螢光體之情形時,可知三聚氰胺量之最佳值分別不同。又,可知如下情形:峰值強度比(YAG基準)之最大值係相對於乾式混合之情形時為2.03,而濕式混合之情形時為1.99,且藉由濕式混合而獲得之紅色螢光體具有與藉由乾式混合獲得之紅色螢光體大致相同程度之峰值強度。又,可知如下情形:最大量子效率係相對於乾式混合之情形時為81.5%,而濕式混合之情形時為80.7%,且藉由濕式混合而獲得之紅色螢光體具有與藉由乾式混合而獲得之紅色螢光體大致相同程度之最大內部量子效率。
接著,使用氧化銪(Eu2O3)作為銪之供給源而進行煅燒時之加壓之有無的比較。加壓煅燒係藉由與圖7所示之流程圖相同之加壓2階段煅燒而進行。即,於1次煅燒步驟中,將H2氣體濃度設定為75%,將熱處理溫度設定為1400℃而進行2小時之煅燒,於2次煅燒步驟中,在0.85 MPa之加壓條件之氮氣(N2)環境下,將熱處理溫度設定為1750℃而進行2小時之煅燒。
藉此,獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體(m=3.79、=0.0663、y=0.474)。
利用ICP發光分析裝置對藉由該加壓煅燒獲得之各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
此處,於1次煅燒步驟中,將H2氣體濃度設定為75%,將熱處理溫度設定為1400℃而進行2小時之煅燒,於2次煅燒步驟中,在大氣壓(常壓)條件之氮氣(N2)環境(H2氣體濃度為0%)下,將熱處理溫度設定為1750℃而進行2小時之煅燒,結果投入至坩堝內之內容物熔融。因此,設為於常壓條件下,H2氣體濃度為4%之還原環境,結果坩堝之內容物不會熔融而可獲得紅色螢光體。
即,該常壓煅燒係於1次煅燒步驟中,將H2氣體濃度
設定為75%,將熱處理溫度設定為1400℃而進行2小時之煅燒,於2次煅燒步驟中,在常壓條件之H2氣體濃度為4%之還原環境下,將熱處理溫度設定為1750℃而進行2小時之煅燒。藉此,獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體(m=3.79、x=0.0663、y=0.474)。
利用ICP發光分析裝置對藉由該常壓煅燒獲得之各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
圖12及圖13係分別表示藉由加壓煅燒或常壓煅燒而製作之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)及內部量子效率之圖表。
於藉由加壓煅燒或常壓煅燒而製作紅色螢光體之情形時,可知三聚氰胺量之最佳值分別不同。又,可知如下情形:峰值強度比(YAG基準)之最大值係相對於加壓煅燒之情形時為1.91,而常壓煅燒之情形時為2.04,且藉由常壓煅燒而獲得之紅色螢光體具有與藉由加壓煅燒而獲得之紅色螢光體等同以上之最大峰值強度。又,可知如下情形:最大內部量子效率亦係相對於加壓煅燒之情形時為82.2%,而常壓煅燒之情形時為83.3%,且具有與加壓煅燒等同以上之內部量子效率。
又,可知如下情形:即便於2次煅燒時之H2氣體濃度為0%之條件下,亦可藉由將三聚氰胺量設為50 mol%以下,而內容物不會熔融地獲得紅色螢光體。
接著,使用氧化銪(Eu2O3)作為銪之供給源而對1次煅燒時之H2氣體濃度之影響進行評估。除將1次煅燒時之H2氣體濃度分別設為4%、50%、75%外,藉由與圖7所示之流程圖相同之加壓2階段煅燒而獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體(m=3.79、x=0.0663、y=0.474)。
利用ICP發光分析裝置對藉由該加壓2階段煅燒獲得之各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式而對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
圖14係表示將1次煅燒時之H2氣體濃度設為4%、50%、或75%時之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)的圖表。
於將1次煅燒時之H2氣體濃度設為4%、50%、或75%而製作紅色螢光體之情形時,可知三聚氰胺量之最佳值分別不同。又,可知如下情形:峰值強度比(YAG基準)之最大值係於低濃度(4%)之H2氣體條件下之情形時,即便三聚氰胺量較少亦可獲得,於高濃度(75%)之H2氣體條
件下之情形時,藉由增多三聚氰胺量而獲得。
又,可確認到如下情形:於1次煅燒時之H2氣體濃度為0~4%時亦可實現,將1次煅燒時之H2氣體濃度設為0%而獲得之紅色螢光體,具有與將1次煅燒時之H2氣體濃度設為75%而獲得之紅色螢光體等同以上之峰值強度比(YAG基準)。
接著,使用氧化銪(Eu2O3)作為銪之供給源而對煅燒時之煅燒次數進行評估。藉由與圖6所示之流程圖相同之常壓2階段煅燒、及與圖7所示之流程圖相同之加壓2階段煅燒,分別獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體(m=3.79、x=0.0663、y=0.474)。
利用ICP發光分析裝置對藉由該常壓2階段煅燒、或加壓2階段煅燒獲得之各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
又,為了將製造方法設為更短時間,而省略常壓2階段煅燒之1次煅燒(1400℃、2 h),實施利用1階段煅燒之紅色螢光體之合成。圖15表示常壓1階段煅燒之流程圖。
使用氧化銪(Eu2O3)作為銪之供給源。又,作為助熔劑,相對於氧化銪、碳酸鍶、氮化矽、及氮化鋁之總莫耳
數之合計而以特定比率添加三聚氰胺。
於步驟S41之原料混合步驟中,使用液相法(濕式法),溶劑係使用乙醇,對各原料化合物進行30分鐘之攪拌並抽吸過濾。接著,於以80℃、8 h之條件對沈澱物進行乾燥後,通過#110網格而獲得前驅物混合物。
於步驟S42之煅燒步驟中,將前驅物混合物稱量特定量而填充至氮化硼(BN)製坩堝內,於常壓條件下將H2氣體濃度設定為4%,將熱處理溫度設定為1750℃而進行2小時之煅燒。
於步驟S43之粉碎步驟中,使用瑪瑙乳缽對煅燒物進行粉碎,進而使用#420網格(網眼約為26 μm)進行粉碎。
藉由以上之常壓1階段煅燒,獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體。利用ICP發光分析裝置對藉由該常壓1階段煅燒獲得之各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
藉此,確認到可省略常壓2階段煅燒之1次煅燒(1400℃、2 h),從而可知能以更短時間進行製造。又可知,於前驅物之混合後,進行例如#110網格通過,從而於常壓1階段煅燒時,亦可獲得均勻之組成。
圖16及圖17係分別表示藉由加壓2階段煅燒、常壓2
階段煅燒、或常壓1階段煅燒而製作之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)及內部量子效率之圖表。
於藉由加壓2階段煅燒、常壓2階段煅燒、或常壓1階段煅燒而製作紅色螢光體之情形時,可知三聚氰胺量之最佳值分別不同。又,可知如下情形:峰值強度比(YAG基準)之最大值係加壓2階段煅燒之情形時為1.91,常壓2階段煅燒之情形時為2.03,及常壓1階段煅燒之情形時為1.99,且藉由常壓煅燒而獲得之紅色螢光體具有高於藉由加壓煅燒而獲得之紅色螢光體之峰值強度。又,藉由常壓2階段煅燒而獲得之紅色螢光體與藉由常壓1階段煅燒而獲得之紅色螢光體獲得大致相同程度之峰值強度。又,可知如下情形:最大內部量子效率係加壓2階段煅燒之情形時為82%,常壓2階段煅燒之情形時為81%,及常壓1階段煅燒之情形時為81%,且即便藉由常壓煅燒或加壓煅燒中之任一者製作,亦顯示相同程度之內部量子效率。又,可知如下情形:相對於碳酸鍶、不含氮之銪、氮化矽、及氮化鋁之總莫耳數而將三聚氰胺量設為65%以下,藉此可於常壓條件下或H2氣體低濃度環境下,獲得最大之峰值強度比或內部量子效率。
接著,使用氧化銪(Eu2O3)作為銪之供給源而對2次煅燒時之煅燒溫度之影響進行評估。於與圖6所示之流程圖相同之常壓2階段煅燒中,將前驅物熱處理步驟及1次煅燒步驟之H2氣體濃度設為75%,將2次煅燒步驟之煅燒
溫度設為1500℃、1600℃、1700℃、1750℃、或1800℃,藉此獲得以組成式(2)表示之紅色螢光體(m=3.79、x=0.0663、y=0.474)。
利用ICP發光分析裝置對各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(2)之鍶、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流中燃燒-NDIR檢測方式對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
圖18係表示將煅燒溫度設為1500℃、1600℃、1700℃、1750℃、或1800℃而製作之紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)之圖表。藉由2次煅燒步驟之煅燒溫度發生變化,可知三聚氰胺量之最佳值分別不同。又,可知隨著煅燒溫度之上升,峰值強度比(YAG基準)增大。
又,圖19係表示1500℃、1600℃、1700℃、1750℃、或1800℃之各煅燒溫度之最大峰值強度比(YAG基準)之圖表。可知於上述常壓2階段煅燒之條件下,2次煅燒步驟之煅燒溫度於1750℃時獲得最大之峰值強度。
接著,藉由圖20所示之流程圖,製作其他組成之紅色螢光體。於該製造方法中,使用氧化銪(Eu2O3)作為Eu之供給源。又,作為助熔劑,相對於氧化銪、碳酸鍶、碳酸鈣、氮化矽、及氮化鋁之總莫耳數之合計而以特定比率添加三聚氰胺。
於步驟S51之原料混合步驟中,使用液相法(濕式法),溶劑係使用乙醇,對各原料化合物進行30分鐘之攪拌並抽吸過濾。接著,於以80℃、8 h之條件對沈澱物進行乾燥後,通過#110網格而獲得前驅物混合物。
於步驟S52之1次煅燒步驟中,將前驅物混合物稱量特定量而填充至氮化硼(BN)製坩堝內,並將氮氣體濃度設定為100%(H2氣體濃度為0%),將熱處理溫度設定為1400℃而進行2時間之煅燒。
於步驟S53之第1粉碎步驟中,使用瑪瑙乳缽對1次煅燒之煅燒物進行粉碎,此後通過#100網格(網眼約為200 μm)而獲得第1粉末。
於步驟S54之2次煅燒步驟中,向氮化硼(BN)製坩堝內投入上述第1粉末,而於常壓條件下將氮氣體濃度設定為100%(H2氣體濃度為0%),將熱處理溫度設定為1700℃而進行2小時之煅燒。
於步驟S55之第2粉碎步驟中,使用瑪瑙乳缽對2次煅燒之煅燒物進行粉碎,進而使用#420網格(網眼約為26 μm)進行粉碎。
藉由以上之氮氣環境常壓2階段煅燒,獲得以組成式(3)表示之紅色螢光體。利用ICP(Inductively Coupled Plasma)發光分析裝置對各紅色螢光體進行分析,結果確認到如下情形:於原材料化合物中所包含之構成組成式(3)之鍶、鈣、銪、鋁及矽幾乎以原來之莫耳比(原子數比)含於紅色螢光體中。又,利用ICP發光分析裝置及氧氣流
中燃燒-NDIR檢測方式(裝置:EMIA-U511(堀場製作所製造))對各紅色螢光體之碳之含量(z)進行分析,結果確認到碳之含量(z)處於0<z<1之範圍內。
[(Sr0.7Ca0.3)m-xEux]Aly(Si1-zCz)9OnN[12+y-2(n-m)/3]………組成式(3)
於該組成式(3)中,m=3.79、x=0.142、y=0.473。
圖21係以組成式(3)表示之紅色螢光體(三聚氰胺量為26 mol%)之發光-激發光譜。藉由圖21所示之光譜,確認到該紅色螢光體係吸收藍光,且於650 nm左右具有發光峰值之紅色螢光體,從而確認到可應用作利用藍色LED激發之白色LED用螢光體。
圖22及圖23係表示紅色螢光體相對於三聚氰胺量之峰值強度比(YAG基準)及內部量子效率之圖表。
於藉由上述氮氣環境常壓2階段煅燒而製作以組成式(3)表示之紅色螢光體之情形時,可知三聚氰胺量越少,峰值強度比(YAG基準)及內部量子效率越高。於圖22及圖23所示之結果中,在三聚氰胺量為26 mol%時,獲得最大峰值強度1.77及最大內部量子效率80.9%。
又,本案發明者等人發現藉由如下方式而獲得良好之發光強度:於含有上述銪(Eu)、矽(Si)、碳(C)、氧(O)、及氮(N)之紅色螢光體中,在X射線繞射(XRD)
光譜中顯示特定之繞射圖案。
具體而言,發現如下情形:存在於來自斜方晶系空間點群Pmn21(112)面(以下記為(112)面)之繞射角(2 θ)為36°~36.6°之位置之峰值強度,相對於存在於來自斜方晶系空間點Pmn21(113)面(以下記為(113)面)的繞射角為35°~36°之位置之峰值強度而較大之情形時,獲得較高之發光強度。
使用藉由圖1所示之先前之製造方法而製作之樣品1(Eu:3.75 mol%、Al:0 mol%、Ca:0 mol%)、樣品2(Eu:3.75 mol%、Al:0 mol%、Ca:20 mol%)、樣品3(Eu:3.75 mol%、Al:5 mol%、Ca:0 mol%)及樣品4(Eu:3.75 mol%、Al:10 mol%、Ca:25 mol%),對該發光強度與X射線繞射光譜之關係進行說明。
於下述組成式(4)中,樣品1係α=0、m=3.6、x=0.135、y=0,樣品2係α=0.2、m=3.6、x=0.135、y=0,樣品3係α=0、m=3.79、x=0.142、y=0.47,及樣品4係α=0.25、m=4.0、x=0.15、y=1.0。
[(Sr1-αCα)m-xEux]Aly(Si1-zCz)9OnN[12+y-2(n-m)/3]………組成式(4)
其中,組成式(1)中之z、n滿足0<z<1、0<n<10之關係。
對該等樣品1~4之各紅色螢光體,測定使三聚氰胺添
加量發生變化時之發光光譜及X射線繞射光譜。發光光譜係使用日本分光公司製造之分光螢光光度計FP-6500而測定。向專用比色皿填充螢光體粉末,照射波長為450 nm之藍色激發光,而測定發光光譜。接著,根據發光光譜之最大峰值高度求出發光峰值之強度。X射線繞射光譜係使用Cu-K α射線之X射線之粉末X射線解析計(理學(RIGAKU)股份有限公司製造)而測定。
圖24係表示使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品1)之發光光譜之圖。如圖24所示,可知隨著增加三聚氰胺之添加量而發光強度提高,發光向短波長側偏移。
圖25係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品1)之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。又,圖26係表示各繞射角之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置之峰值強度的繞射峰值之強度比之圖表。又,圖27係表示存在於繞射角為36.0°~36.6°之位置之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置之峰值強度的繞射峰值之強度比、與發光峰值的強度比(YAG基準)之關係之圖。
如圖25~圖27所示,可知樣品1之紅色螢光體中,因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生之繞射峰值之強度比、與發光峰值之強度比(YAG基準)呈正比例之關係。
圖28係表示使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品2)之發光光譜之圖。如圖28所示,可知隨著增加三聚氰胺之添加量而發光強度提高,發光向短波長側偏移。
圖29係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品2)之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。又,圖30係表示各繞射角之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置之峰值強度的繞射峰值之強度比之圖表。又,圖31係表示存在於繞射角為36.0°~36.6°之位置之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置之峰值強度的繞射峰值之強度比、與發光峰值的強度比(YAG基準)之關係之圖。
如圖29~圖31所示,可知樣品2之紅色螢光體中,因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生之繞射峰值之強度比、與發光峰值的強度比(YAG基準)呈正比例之關係。
圖32係表示使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品3)之發光光譜之圖。如圖32所示,可知隨著增加三聚氰胺之添加量而發光強度提高,發光向短波長側偏移。
圖33係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品3)之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。又,圖34係
表示各繞射角之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置之峰值強度的繞射峰值之強度比之圖表。又,圖35係表示存在於繞射角為36.0°~36.6°之位置之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置的峰值強度之繞射峰值之強度比、與發光峰值之強度比(YAG基準)的關係之圖。
如圖33~圖35所示,可知樣品3之紅色螢光體中,因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生之繞射峰值之強度比、與發光峰值的強度比(YAG基準)呈正比例之關係。
圖36係表示使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品4)之發光光譜之圖。如圖36所示,可知隨著增加三聚氰胺之添加量而發光強度提高,發光向短波長側偏移。
圖37係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品4)之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。又,圖38係表示各繞射角之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置之峰值強度的繞射峰值之強度比之圖表。又,圖39係表示存在於繞射角為36.0°~36.6°之位置之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置的峰值強度之繞射峰值之強度比、與發光峰值之強度比(YAG基準)的關係之圖。
如圖37~圖39所示,可知樣品4之紅色螢光體中,因
(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生之繞射峰值之強度比、與發光峰值的強度比(YAG基準)呈正比例之關係。
如上所述,可知如下情形:樣品1~4之各紅色螢光體之因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生的繞射峰值之強度比、與發光峰值之強度比(YAG基準),係無論Al之有無或Ca之有無,均呈正比例之關係。
特別是,可知如下情形:具有因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生之繞射峰值之強度比顯示0.65以上的結晶構造之紅色螢光體,可獲得1.5以上之發光峰值之強度比(YAG基準)。
接著,使組成相同之利用本製造方法之紅色螢光體與利用先前之製造方法之紅色螢光體進行比較。實施例1之紅色螢光體係使用氧化銪(Eu2O3)作為銪之供給源,進行使用與圖6所示之流程圖相同之濕式混合之常壓2階段煅燒而製作。三聚氰胺饋入量設為29 mol%。又,實施例2之紅色螢光體係使用氧化銪(Eu2O3)作為銪之供給源,進行使用與圖15所示之流程圖相同之濕式混合之常壓1階段煅燒而製作。三聚氰胺饋入量設為29 mol%。
又,先前之製造方法之紅色螢光體係使用氮化銪(Eu2O3)作為銪之供給源,藉由圖1所示之先前之製造方法而製造紅色螢光體。即,於步驟S101之原料混合步驟中,使用乾式混合,於步驟S102之1次煅燒步驟中,將H2氣
體濃度設為75%,於步驟S104之2次煅燒步驟中,以0.85 MPa之加壓條件進行煅燒。三聚氰胺饋入量設為30 mol%,除此之外之Sr、Eu、Al、Si之原料饋入量係設為與利用本製造方法之紅色螢光體之組成相同。
對於該等紅色螢光體,利用ICP發光分析裝置進行Sr、Eu、Al、Si之元素測定,利用脈衝加熱熔解TCD(Thermal Conductivity Detection,熱導偵測)法進行N之元素測定,利用脈衝加熱熔解ND-IR法進行O之元素測定,及利用氧氣流中燃燒ND-IR法進行C之元素測定。其結果,該等紅色螢光體係於組成式(2)中,成為m=3.79、x=0.0663、y=0.474之值。又,實施例1之紅色螢光體之碳含量為0.032 wt%,若換算為組成式(2)之z之值,則為0.023,實施例2之紅色螢光體之碳含量為0.1 wt%,若換算為組成式(2)之z之值,則為0.072。又,利用先前之製造方法之紅色螢光體之碳含量為0.038 wt%,若換算為組成式(2)之z之值,則為0.027。
圖40係表示對於實施例1之紅色螢光體之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。實施例1之紅色螢光體之因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)產生的繞射峰值之強度比為0.93。又,實施例1之紅色螢光體之發光峰值之強度比(YAG基準)為1.99。
又,實施例2之紅色螢光體之因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生的繞射峰值之強度比為1.00。
又,實施例2之紅色螢光體之發光峰值之強度比(YAG基準)為1.74。
又,圖41係表示對於利用先前之製造方法之紅色螢光體之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°的位置之峰值強度標準化之光譜之圖。利用先前之製造方法之紅色螢光體之因(112)面產生的繞射峰值相對於因(113)面產生之繞射峰值之強度比為0.23。又,利用先前之製造方法之紅色螢光體之發光峰值的強度比(YAG基準)為0.82。
根據該等結果,可知如下情形:根據本製造方法,於碳含量較少(z之值較小)之組成系之紅色螢光體中,亦可獲得良好之發光。具體而言,可知如下情形:即便碳之含量(z)為0.072以下之較低之值,亦可獲得於斜方晶系空間點群Pmn21中,因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生之繞射峰值之強度比顯示0.65以上的結晶構造。
另一方面,於先前之製作中,在碳之含量(z)為0.072以下之較低之值之情形時,無法獲得於斜方晶系空間點群Pmn21中,因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生之繞射峰值之強度比顯示0.65以上的結晶構造。
即,可知如下情形:利用本製造方法之紅色螢光體係即便碳之含量(z)為0.072以下之較低之值,於斜方晶系空間點群Pmn21中,因(112)面產生之繞射峰值相對於因(113)面產生之繞射峰值之強度比亦顯示0.65以上,故結晶構造與利用先前之製造方法之紅色螢光體不同。
圖42係表示將使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體之激發波長為400 nm之發光強度設為1時的激發波長為550 nm之發光強度(以下,記為550 nmPLE強度/400 nmPLE強度)、與外部量子效率之關係之圖表。550 nmPLE強度/400 nmPLE強度係於各紅色螢光體之PLE光譜中,將激發波長為400 nm之發光強度設為1時之激發波長為550 nm之發光強度的相對值。又,各紅色螢光體之外部量子效率係使用日本分光公司製造之分光螢光光度計FP-6500而測定。向專用比色皿填充螢光體粉末,照射波長為450 nm之藍色激發光而測定螢光光譜,使用其結果,並使用分光螢光光度計附屬之量子效率測定軟體而算出紅色之外部量子效率。
紅色螢光體係使用氧化銪(Eu2O3)作為銪之供給源,進行使用與圖6所示之流程圖相同之濕式混合之常壓2階段煅燒而製作樣品A、B。於上述組成式(4)中,樣品A(Eu:1.75 mol%、Al:5 mol%、Ca:0 mol%)係α=0、m=3.79、.x=0.0663、y=0.4736。又,樣品B(Eu:3.75 mol%、Al:5 mol%、Ca:30 mol%)係α=0.3、m=3.79、x=0.142、y=0.4736。
又,三聚氰胺添加量係相對於碳酸鈣、氧化銪、氮化矽、及氮化鋁之總莫耳數而設為22 mol%以上50 mol%以下之範圍內。
根據圖42所示之圖表,可知550 nmPLE強度/400 nmPLE強度為0.48以上,藉此獲得較高之外部量子效率。
又,若於圖42中對樣品A與樣品B進行比較,則可知如下情形:於Eu濃度為1.75%之情形與為3.75%之情形時,成為如繪圖平行移動之形狀。根據該結果,可知如下情形:上述組成式(2)中,使Eu濃度(x)於0.05≦x≦0.15之範圍內發生變化,藉此可提高紅色螢光體之外部量子效率。
以上,如所說明般,本實施形態之紅色螢光體係於X射線繞射圖案中,存在於繞射角為36°~36.6°之位置之峰值的強度顯示存在於繞射角為35°~36°之位置之峰值的強度之0.55倍以上,表現優異之發光特性。又,即便上述組成式(1)所示之紅色螢光體之碳之含量(z)為0.072以下的較低之值,亦表現優異之發光特性。又,於紅色螢光體之碳之含量(z)為較低之值的情形時,使用於原料中之三聚氰胺量可較少,故原料使用量得到抑制,從而成本效率較高。
又,本實施形態之紅色螢光體之製造方法可削減三聚氰胺之饋入量,從而可抑制因三聚氰胺使用量產生之成本。又,藉由削減三聚氰胺饋入量,可抑制因三聚氰胺而堵塞裝置之配管等不良影響,而無需於裝置之後段側設置過濾器而可抑制運轉成本。
1‧‧‧白色光源
5‧‧‧照明裝置
11‧‧‧元件基板
12‧‧‧墊部
13‧‧‧電極
14‧‧‧電極
15‧‧‧導線
16‧‧‧導線
21‧‧‧藍色發光二極體
31‧‧‧樹脂層
32‧‧‧開口部
33‧‧‧反射膜
43‧‧‧混練物
51‧‧‧照明基板
100‧‧‧液晶顯示裝置
110‧‧‧液晶顯示面板
120‧‧‧背光源(照明裝置5)
S101~S105‧‧‧步驟
S11~S13‧‧‧步驟
S21~S25‧‧‧步驟
S31~S35‧‧‧步驟
S41~S43‧‧‧步驟
S51~S55‧‧‧步驟
圖1係表示先前之紅色螢光體之製造方法之流程圖。
圖2係表示本發明之一實施形態之紅色螢光體之製造
方法的流程圖。
圖3係表示本發明之一實施形態之白色光源之概略剖面圖。
圖4A係表示正方格子排列之照明裝置例之概略俯視圖,圖4B係表示每隔1排錯開例如1/2間距之排列之照明裝置例之概略俯視圖。
圖5係表示本發明之一實施形態之液晶顯示裝置之概略構成圖。
圖6係表示紅色螢光體之製造方法之具體例(常壓2階段煅燒)之流程圖。
圖7係表示紅色螢光體之製造方法之具體例(加壓2階段煅燒)之流程圖。
圖8係表示使用Eu2O3、Eu(CH3COO)3‧nH2O、Eu2(CO3)3、或EuN作為銪之供給源而製作之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)的圖表。
圖9係表示使用Eu2O3、Eu(CH3COO)3‧nH2O、Eu2(CO3)3、或EuN作為銪之供給源而製作之各紅色螢光體之內部量子效率的圖表。
圖10係表示藉由濕式混合或乾式混合而製作之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)之圖表。
圖11係表示藉由濕式混合或乾式混合而製作之各紅色螢光體之內部量子效率之圖表。
圖12係表示藉由加壓煅燒或常壓煅燒而製作之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)之圖表。
圖13係表示藉由加壓煅燒或常壓煅燒而製作之各紅色螢光體之內部量子效率之圖表。
圖14係表示將1次煅燒時之H2氣體濃度分別設為4%、50%、或75%時之各紅色螢光體之峰值強度比的圖表。
圖15係表示紅色螢光體之製造方法之具體例(常壓1階段煅燒)之流程圖。
圖16係表示藉由加壓2階段煅燒、常壓2階段煅燒、或常壓1階段煅燒而製作之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)之圖表。
圖17係表示藉由加壓2階段煅燒、常壓2階段煅燒、或常壓1階段煅燒而製作之各紅色螢光體之內部量子效率之圖表。
圖18係表示將煅燒溫度分別設為1500℃、1600℃、1700℃、1750℃、或1800℃而製作之各紅色螢光體之峰值強度比(YAG基準)之圖表。
圖19係表示將煅燒溫度分別設為1500℃、1600℃、1700℃、1750℃、或1800℃而製作之各紅色螢光體之最大之峰值強度比(YAG基準)的圖表。
圖20係表示紅色螢光體之製造方法之具體例(氮氣環境常壓2階段煅燒)之流程圖。
圖21係紅色螢光體之發光-激發光譜。
圖22係表示紅色螢光體相對於三聚氰胺量之峰值強度比(YAG基準)之圖表。
圖23係表示紅色螢光體相對於三聚氰胺量之內部量子
效率之圖表。
圖24係表示使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品1)之發光光譜之圖。
圖25係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品1)之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。
圖26係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品1)之XRD光譜,各繞射角之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置之峰值強度的繞射峰值之強度比之圖表。
圖27係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品1)之XRD光譜,存在於繞射角為36.0°~36.6°之位置之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置的峰值強度之繞射峰值之強度比、與發光峰值之強度比(YAG基準)之關係之圖。
圖28係表示使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品2)之發光光譜之圖。
圖29係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品2)之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。
圖30係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品2)之XRD光譜,各繞射角之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°的位置之峰值強度之繞射峰值之強度比的圖表。
圖31係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品2)之XRD光譜,存在於繞射角為36.0°~36.6°之位置之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置的峰值強度之繞射峰值之強度比、與發光峰值之強度比(YAG基準)的關係之圖。
圖32係表示使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品3)之發光光譜之圖。
圖33係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品3)之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。
圖34係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品3)之XRD光譜,各繞射角之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置之峰值強度的繞射峰值之強度比之圖表。
圖35係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品3)之XRD光譜,存在於為繞射角36.0°~36.6°之位置之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置的峰值強度之繞射峰值之強度比、與發光峰值之強度比(YAG基準)的關係之圖。
圖36係表示使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品4)之發光光譜之圖。
圖37係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品4)之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。
圖38係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品4)之XRD光譜,各繞射角之峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°的位置之峰值強度之繞射峰值之強度比的圖表。
圖39係表示對於使三聚氰胺添加量發生變化時之各紅色螢光體(樣品4)之XRD光譜,存在於繞射角為36.0°~36.6°之位置的峰值強度相對於存在於繞射角為35.0°~36.0°之位置之峰值強度之繞射峰值的強度比、與發光峰值之強度比(YAG基準)之關係之圖。
圖40係表示對於實施例1之紅色螢光體之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°之位置的峰值強度標準化之光譜之圖。
圖41係表示對於利用先前之製造方法之紅色螢光體之XRD光譜,以存在於繞射角為35°~36°的位置之峰值強度標準化之光譜之圖。
圖42係表示將紅色螢光體之激發波長為400 nm之發光強度設為1時之激發波長為550 nm的發光強度與外部量子效率之關係之圖表。
Claims (7)
- 一種紅色螢光體之製造方法,係以元素A、銪(Eu)、矽(Si)、鋁(Al)及碳(C)成為下述組成式(1)之原子數比之方式,混合含元素A之化合物、不含氮之銪、含矽之化合物,含鋁之化合物及含碳之還原劑而生成混合物,進行上述混合物之煅燒、與藉由該煅燒而獲得之煅燒物之粉碎,(Am-xEux)Aly(Si1-zCz)9OnN[12+y-2(n-m)/3]…組成式(1)其中,組成式(1)中之元素A係鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、或鋇(Ba)中之至少1種,組成式(1)中之m、x、z、n滿足3<m<5、0<x<1、0≦y<2、0<z<1、0<n<10之關係。
- 如申請專利範圍第1項之紅色螢光體之製造方法,其中,上述不含氮之銪係氧化銪、乙酸銪、或碳酸銪中之至少1種,混合元素A之碳酸化合物、不含氮之銪、氮化矽、氮化鋁及含碳之還原劑而生成混合物。
- 如申請專利範圍第2項之紅色螢光體之製造方法,其中,藉由濕式法生成上述混合物。
- 如申請專利範圍第3項之紅色螢光體之製造方法,其中,上述含碳之還原劑為三聚氰胺,相對於元素A之碳酸化合物、不含氮之銪、氮化矽、 及氮化鋁之總莫耳數添加65%以下之上述三聚氰胺。
- 如申請專利範圍第4項之紅色螢光體之製造方法,其中,上述煅燒係於常壓下進行。
- 如申請專利範圍第5項之紅色螢光體之製造方法,其中,上述煅燒係於H2氣體濃度為4%以下之環境下進行。
- 如申請專利範圍第6項之紅色螢光體之製造方法,其中,上述煅燒係於1400℃以上1800℃以下之溫度範圍內進行。
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