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JP7748119B2 - Phosphor, its manufacturing method, and light-emitting device - Google Patents

Phosphor, its manufacturing method, and light-emitting device

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JP7748119B2
JP7748119B2 JP2023576947A JP2023576947A JP7748119B2 JP 7748119 B2 JP7748119 B2 JP 7748119B2 JP 2023576947 A JP2023576947 A JP 2023576947A JP 2023576947 A JP2023576947 A JP 2023576947A JP 7748119 B2 JP7748119 B2 JP 7748119B2
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light
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隆史 武田
尚登 広崎
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National Institute for Materials Science
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Description

本発明は、NaAl14であらわされる結晶およびそれと同一の結晶構造を有する結晶にEuを含有する蛍光体、その製造方法、および、発光デバイスに関する。 The present invention relates to a phosphor containing Eu in a crystal represented by Na 5 Al 3 F 14 or a crystal having the same crystal structure as Na 5 Al 3 F 14, a method for producing the phosphor, and a light-emitting device.

蛍光体は、蛍光表示管(VFD(Vacuum-Fluorescent Display))、フィールドエミッションディスプレイ(FED(Field Emission Display)またはSED(Surface-Conduction Electron-Emitter Display))、プラズマディスプレイパネル(PDP(Plasma Display Panel))、陰極線管(CRT(Cathode-Ray Tube))、液晶ディスプレイバックライト(Liquid-Crystal Display Backlight)、白色発光ダイオード(LED(Light-Emitting Diode))などに用いられている。これらのいずれの用途においても、蛍光体を発光させるためには、蛍光体を励起するためのエネルギーを蛍光体に供給する必要がある。蛍光体は、真空紫外線、紫外線、電子線、青色光などの高いエネルギーを有した励起源により励起されて、青色光、緑色光、黄色光、橙色光、赤色光等の可視光線を発する。 Phosphors are used in vacuum fluorescent displays (VFDs (Vacuum-Fluorescent Displays)), field emission displays (FEDs (Field Emission Displays) or SEDs (Surface-Conduction Electron-Emitter Displays)), plasma display panels (PDPs (Plasma Display Panels)), cathode ray tubes (CRTs (Cathode-Ray Tubes)), liquid crystal display backlights, and white light-emitting diodes (LEDs (Light-Emitting Diodes)). In any of these applications, it is necessary to supply energy to the phosphor to excite it in order to make it emit light. Phosphors are excited by a high-energy excitation source such as vacuum ultraviolet light, ultraviolet light, an electron beam, or blue light, and emit visible light such as blue light, green light, yellow light, orange light, or red light.

今まで多くの蛍光体が報告されている(例えば、特許文献1~6を参照)。特許文献1には、アルカリ土類元素を含む橙色発光のサイアロン蛍光体が開示されている。別の例として、特許文献2には、β型サイアロンにEu2+を付活した緑色の蛍光体が開示されている。特許文献3によれば、この蛍光体では、結晶構造を保ったまま酸素含有量を変化させることにより発光波長が短波長に変化することが知られている。また、酸窒化物蛍光体の例として、特許文献4によれば、JEM相(LaAl(Si6-zAl)N10-z)を母体結晶としてCeを付活させた青色蛍光体が知られている。この蛍光体では、結晶構造を保ったままLaの一部をCaで置換することにより、励起波長が長波長化するとともに発光波長が長波長化することが知られている。更に、特許文献5によれば、酸窒化物蛍光体の別の例として、La-N結晶LaSi11を母体結晶としてCeを付活させた青色蛍光体が知られている。 Many phosphors have been reported to date (see, for example, Patent Documents 1 to 6). Patent Document 1 discloses an orange-emitting sialon phosphor containing an alkaline earth element. As another example, Patent Document 2 discloses a green phosphor in which β-sialon is activated with Eu 2+ . Patent Document 3 discloses that in this phosphor, the emission wavelength shifts to a shorter wavelength by changing the oxygen content while maintaining the crystal structure. Furthermore, as an example of an oxynitride phosphor, Patent Document 4 discloses a blue phosphor in which a JEM phase (LaAl(Si 6-z Al z )N 10-z O z ) host crystal is activated with Ce. In this phosphor, it is known that by substituting a portion of La with Ca while maintaining the crystal structure, the excitation wavelength and the emission wavelength shift to a longer wavelength. Furthermore, according to Patent Document 5, as another example of an oxynitride phosphor, a blue phosphor is known in which La-N crystal La 3 Si 8 N 11 O 4 is used as a host crystal and activated with Ce.

NaAl14はチオライトの名で知られている結晶であり、特許文献6によれば、Mn4+を添加した蛍光体は赤色蛍光体として知られている。また、チオライト自身は、ほぼ無色透明で、雪のような白色とも言われる。ガラス質の光沢があり、比重が2.998とされている。 Na 5 Al 3 F 14 is a crystal known as chiolite, and according to Patent Document 6, phosphors doped with Mn 4+ are known as red phosphors. Chiolite itself is almost colorless and transparent, and is said to be snow-white. It has a glassy luster and a specific gravity of 2.998.

このように、蛍光体は、母体となる結晶と、それに固溶させる金属イオン(付活イオン)の組み合わせで、発光色が決まる。さらに、母体結晶と付活イオンの組み合わせは、発光スペクトル、励起スペクトルなどの発光特性や、化学的安定性、熱的安定性を決めるため、母体結晶が異なる場合や付活イオンが異なる場合は、異なる蛍光体と見なされる。また、化学組成が同じであっても結晶構造が異なる材料は、母体結晶が異なることにより発光特性や安定性が異なるため、異なる蛍光体と見なされる。 In this way, the emitted color of a phosphor is determined by the combination of the host crystal and the metal ions (activator ions) dissolved in it. Furthermore, the combination of host crystal and activator ions determines the luminescence characteristics such as the emission spectrum and excitation spectrum, as well as chemical and thermal stability, so if the host crystal or activator ions are different, they are considered to be different phosphors. Furthermore, materials with the same chemical composition but different crystal structures are considered to be different phosphors, as the luminescence characteristics and stability differ due to the different host crystals.

特開2002-363554号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-363554 特開2005-255895号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-255895 国際公開第2007/066733号公報International Publication No. 2007/066733 国際公開第2005/019376号公報International Publication No. 2005/019376 特開2005-112922号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-112922 特開2019-215451号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-215451

本発明の実施例において、特定の発光特性を持つ新規蛍光体が提供され得る。従来の蛍光体とは異なる発光特性(発光色や励起特性、発光スペクトル)を有し得る。特に380nm以上410nmの紫色域に発光を有し、かつ、発光の半値幅が40nm以下のスペクトルを持つことができる無機蛍光体およびその製造方法を提供することができる。本発明の実施例において、このような蛍光体を用いた耐久性に優れた発光デバイスを提供することができる。 In embodiments of the present invention, a novel phosphor with specific emission characteristics can be provided. It can have emission characteristics (emission color, excitation characteristics, emission spectrum) that differ from those of conventional phosphors. In particular, an inorganic phosphor that emits light in the purple region from 380 nm to 410 nm and has an emission spectrum with a half-width of 40 nm or less, and a method for manufacturing the same, can be provided. In embodiments of the present invention, a light-emitting device with excellent durability using such a phosphor can be provided.

本発明者らにおいては、かかる状況の下で、フッ素を含む結晶を母体とする蛍光体について詳細な研究を行い、NaAl14結晶(以下本結晶と呼ぶ)およびNaAl14結晶と同一の結晶構造を有する結晶(以下本同一結晶と呼ぶ)を母体結晶としてこれにEuを添加した無機材料が、高輝度の蛍光を発することを見いだした。また、特定の組成では、紫色の発光を示すことを見いだした。さらに、この蛍光体を用いることにより半値幅が狭いスペクトル成分を含む有色あるいは白色発光ダイオードデバイスや、それを用いた照明器具や画像表示装置が得られることを見いだした。 Under these circumstances, the present inventors conducted detailed research on phosphors based on fluorine- containing crystals and found that inorganic materials using Na5Al3F14 crystal (hereinafter referred to as the present crystal) and a crystal having the same crystal structure as Na5Al3F14 crystal (hereinafter referred to as the present identical crystal) as a host crystal and doped with Eu emit high-intensity fluorescence. They also found that certain compositions exhibit purple light emission. Furthermore, they found that the use of this phosphor allows the production of colored or white light-emitting diode devices containing spectral components with narrow half-widths, as well as lighting fixtures and image display devices using such devices.

本発明の実施例において、蛍光体は、少なくともナトリウム(Na)、アルミニウム(Al)、フッ素(F)、および、ユーロピウム(Eu)を含有する無機化合物を含有し、前記無機化合物は、NaAl14結晶、または、NaAl14と同一の結晶構造を有する結晶に少なくともEuを含んでもよい。
また、少なくともナトリウム(Na)、アルミニウム(Al)、フッ素(F)、および、ユーロピウム(Eu)を含有する無機化合物を含有し、前記無機化合物は、少なくともEuを含む、NaAl14結晶、または、該NaAl14結晶と同一の結晶構造を有する結晶を含む、蛍光体であってもよい。
前記無機化合物は、酸素をさらに含んでもよい。
前記無機化合物中に含まれるAlとEuとの原子数の比をAl:Eu=3:xで表した場合に、xの値は、0.0125≦x≦0.1の範囲を満たしてもよい。
前記xの値は、0.025≦x≦0.05の範囲を満たしてもよい。
前記無機化合物は、(Na,Eu,□)Al(O,F)14(ただし、□は原子欠損である)で示されてもよい。
前記無機化合物は、マグネシウム(Mg)をさらに含有し、前記無機化合物は、(Na,Eu)(Al,Mg)14の組成で示されてもよい。
前記無機化合物は、Na5-xEuAl14+x(ただし、0.025≦x≦0.05)の組成で示されてもよい。
前記無機化合物は、Na5-2xEuAl14(ただし、0.025≦x≦0.05)の組成で示されてもよい。
上記何れかの蛍光体は、250nm以上380nm未満の波長範囲の光の照射により、380nm以上410nm以下の波長範囲にピークを持つ蛍光を発してもよい。
上記何れかの蛍光体は、250nm以上380nm未満の波長範囲の光の照射により、半価幅が20nm以上40nm以下であるスペクトル形状の蛍光を発してもよい。
本発明の実施例において、上記何れかの蛍光体の製造方法は、少なくとも、フッ化ナトリウムと、フッ化ユーロピウムと、フッ化アルミニウムとを含む原料を混合し、500℃以上1200℃の範囲の温度で反応させることを包含してもよい。
本発明の実施例において、発光デバイスは、少なくとも発光光源と蛍光体とを備え、前記発光光源は、250nm以上380nm未満の波長範囲の光を放ち、前記蛍光体は、上記何れかの蛍光体を含んでもよい。
上記何れかの発光デバイスにおいて、前記蛍光体は、440nm以上500nm以下の範囲に発光ピーク波長を持つ青色蛍光体と、500nm以上580nmの範囲に発光ピーク波長を持つ緑色蛍光体と、600nm以上700nm以下の範囲に発光ピーク波長を持つ赤色蛍光体とをさらに含んでもよい。
In an embodiment of the present invention, the phosphor comprises an inorganic compound containing at least sodium (Na), aluminum (Al), fluorine (F), and europium (Eu), and the inorganic compound may contain at least Eu in a Na5Al3F14 crystal or a crystal having the same crystal structure as Na5Al3F14 .
The phosphor may also be a phosphor containing an inorganic compound containing at least sodium (Na), aluminum (Al), fluorine (F), and europium (Eu), the inorganic compound being Na 5 Al 3 F 14 crystal containing at least Eu, or a crystal having the same crystal structure as the Na 5 Al 3 F 14 crystal.
The inorganic compound may further contain oxygen.
When the ratio of the number of Al atoms to the number of Eu atoms contained in the inorganic compound is expressed as Al:Eu=3:x, the value of x may satisfy the range of 0.0125≦x≦0.1.
The value of x may satisfy the range of 0.025≦x≦0.05.
The inorganic compound may be represented by (Na, Eu, □) 5 Al 3 (O, F) 14 (where □ represents an atomic deficiency).
The inorganic compound may further contain magnesium (Mg), and may have a composition represented by (Na,Eu) 5 (Al,Mg) 3 F 14 .
The inorganic compound may have a composition of Na 5-x Eu x Al 3 F 14+x (where 0.025≦x≦0.05).
The inorganic compound may have a composition of Na 5-2x Eu x Al 3 F 14 (where 0.025≦x≦0.05).
Any of the above phosphors may emit fluorescence having a peak in the wavelength range of 380 nm or more and 410 nm or less when irradiated with light in the wavelength range of 250 nm or more and less than 380 nm.
Any of the above phosphors may emit fluorescence having a spectral shape with a half width of 20 nm to 40 nm when irradiated with light in a wavelength range of 250 nm to less than 380 nm.
In an embodiment of the present invention, any of the above-described methods for manufacturing a phosphor may include mixing raw materials containing at least sodium fluoride, europium fluoride, and aluminum fluoride, and reacting the raw materials at a temperature in the range of 500°C to 1200°C.
In an embodiment of the present invention, the light-emitting device includes at least a luminescent source and a phosphor, the luminescent source emitting light in a wavelength range of 250 nm or more and less than 380 nm, and the phosphor may include any of the above phosphors.
In any of the above light-emitting devices, the phosphor may further include a blue phosphor having a peak emission wavelength in the range of 440 nm or more and 500 nm or less, a green phosphor having a peak emission wavelength in the range of 500 nm or more and 580 nm or less, and a red phosphor having a peak emission wavelength in the range of 600 nm or more and 700 nm or less.

本発明の実施例において、蛍光体は、本結晶または本同一結晶を主成分として含有してもよい。従来の酸化物蛍光体や酸窒化物蛍光体より高輝度の発光を示し、特定の組成では紫色の蛍光体として優れている。また、発光スペクトルの半値幅が狭い特徴を有してもよい。励起源に曝された場合でも、この蛍光体は、輝度が低下し難く、白色発光ダイオード等の発光装置、照明器具、液晶用バックライト光源、赤外発光照明、検査用赤外光源などに好適に使用され得る有用な蛍光体を提供することができる。 In an embodiment of the present invention, the phosphor may contain this crystal or the same crystal as the present crystal as a main component. It exhibits higher luminescence brightness than conventional oxide phosphors and oxynitride phosphors, and in certain compositions is excellent as a purple phosphor. It may also be characterized by a narrow half-width of the emission spectrum. Even when exposed to an excitation source, this phosphor is resistant to a decrease in luminance, providing a useful phosphor that can be suitably used in light-emitting devices such as white light-emitting diodes, lighting fixtures, backlight sources for liquid crystal displays, infrared emitting lighting, infrared light sources for inspection, etc.

NaAl14結晶の結晶構造の模式図を示す。1 shows a schematic diagram of the crystal structure of Na 5 Al 3 F 14 crystal. 例3の粉末X線パターン(CuKα1)の模式図を示す。1 shows a schematic diagram of the powder X-ray pattern (CuKα 1 ) of Example 3. 例7の粉末X線パターン(CuKα1)の模式図を示す。1 shows a schematic diagram of the powder X-ray pattern (CuKα 1 ) of Example 7. 例1の生成物の励起スペクトルおよび発光スペクトルを示す図である。FIG. 1 shows the excitation and emission spectra of the product of Example 1. 例9による照明器具(砲弾型LED照明器具)を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a lighting fixture (bullet-shaped LED lighting fixture) according to Example 9. 例10による照明器具(基板実装型LED照明器具)を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a lighting fixture (board-mounted LED lighting fixture) according to Example 10.

以下、本発明の実施例において、詳しく説明する。
本発明の実施例において、蛍光体は、少なくとも、ナトリウム(Na)、アルミニウム(Al)、フッ素(F)、および、ユーロピウム(Eu)を含有する無機化合物を含有する。このような無機化合物は、NaAl14結晶(本結晶)、または、NaAl14と同一の結晶構造を有する結晶(本同一結晶)に少なくともEuを含む。詳細には、無機化合物は、本結晶または本同一結晶を母体結晶とし、この母体結晶中にEu2+が含まれるものである。本発明者らは、本結晶あるいは本同一結晶とEu2+との組み合わせにより、結晶場の影響で紫色の蛍光を発する蛍光体となることを見出し、本結晶あるいは本同一結晶とEu2+との組み合わせは、本発明者らの知る限りにおいて、本願の出願より以前において報告されていない組み合わせの蛍光体である。
The present invention will be explained in detail below in the examples.
In an embodiment of the present invention, the phosphor contains an inorganic compound containing at least sodium (Na), aluminum (Al), fluorine (F), and europium (Eu ) . Such an inorganic compound contains at least Eu in a Na5Al3F14 crystal (the present crystal) or a crystal having the same crystal structure as Na5Al3F14 (the present crystal ) . Specifically, the inorganic compound uses the present crystal or the present crystal as a host crystal, and Eu2 + is contained in the host crystal. The inventors have discovered that a combination of the present crystal or the present crystal with Eu2 + results in a phosphor that emits purple fluorescence due to the influence of a crystal field. To the best of the inventors' knowledge, the combination of the present crystal or the present crystal with Eu2 + is a phosphor combination that has not been reported prior to the filing of the present application.

NaAl14結晶は、上述したようにチオライトとして知られている。チオライトは、正方晶系に属し、P4/mnc空間群(International Tables for Crystallographyの128番)に属し、格子定数(a=7.014Å、b=7.014Å、c=10.402Å)によって特徴づけられる物質である。本発明の実施例において、本結晶(例えば、図1参照)および本同一結晶は、X線回折や中性子線回折により同定することができる。本同一結晶は、NaAl14結晶において、構成元素が他の元素と置き換わることにより格子定数や原子位置が変化した結晶であるが、結晶構造と原子が占めるサイトとその座標によって与えられる原子位置は、骨格原子間の化学結合が切れるほどに大きく変わることはない。 As mentioned above, the Na5Al3F14 crystal is known as thiolite. Chiolite is a substance that belongs to the tetragonal crystal system, the P4/mnc space group (number 128 in the International Tables for Crystallography), and is characterized by lattice constants (a = 7.014 Å, b = 7.014 Å, c = 10.402 Å). In an embodiment of the present invention, this crystal (see, for example, FIG. 1 ) and this identical crystal can be identified by X-ray diffraction or neutron diffraction. This identical crystal is a crystal in which the lattice constants and atomic positions have changed due to the substitution of constituent elements with other elements in the Na5Al3F14 crystal . However, the crystal structure, the sites occupied by the atoms, and the atomic positions given by their coordinates do not change so significantly that the chemical bonds between the framework atoms are broken.

本願明細書では、対象物質について測定したX線回折結果のうち回折強度の強い10本の主要な回折ピーク(2θ)と、計算から得られる回折データ(ICDD04-010-1794)とが一致したときに、対象物質は本結晶または本同一結晶であると特定する。 In this specification, when the ten major diffraction peaks (2θ) with the strongest diffraction intensity among the X-ray diffraction results measured for the target substance match the diffraction data obtained from calculations (ICDD04-010-1794), the target substance is identified as this crystal or this identical crystal.

無機化合物が酸素(O)を含有してもよい。この場合、本結晶または本同一結晶がさらに酸素(O)を含有し、結晶中のFの一部が酸素で置換されることにより、結晶中のNaをEu2+で置き換える場合の電荷を中性に保ちやすくなるため、結晶が安定化し、発光強度が高くなる。 The inorganic compound may contain oxygen (O). In this case, the present crystal or the present identical crystal further contains oxygen (O), and part of the F in the crystal is substituted with oxygen, which makes it easier to maintain charge neutral when Na in the crystal is substituted with Eu 2+ , thereby stabilizing the crystal and increasing the luminescence intensity.

結晶に添加するEu2+の濃度は発光特性に影響を及ぼす。無機化合物中に含まれるAlとEuとの原子数の比をAl:Eu=3:xで表した場合に、Euの含有量(x)が0.0125≦x≦0.1である蛍光体は、発光強度が高い。0.0125より小さいとEu量が少なすぎるため発光強度が低下する虞がある。また、0.1を超えると結晶中に含まれるEuとEuとの距離が短くなるため、濃度消光によりエネルギーが散逸しやすくなり、発光強度が低下する虞がある。さらに好ましくは、xは0.025≦x≦0.05の範囲を満たす。これにより、発光強度が高くなる。 The concentration of Eu 2+ added to the crystal affects the luminescence characteristics. When the ratio of the number of Al and Eu atoms contained in the inorganic compound is expressed as Al:Eu = 3:x, a phosphor with an Eu content (x) of 0.0125≦x≦0.1 has high luminescence intensity. If it is less than 0.0125, the amount of Eu is too small, which may result in a decrease in luminescence intensity. Furthermore, if it exceeds 0.1, the distance between Eu atoms contained in the crystal becomes short, which may lead to energy dissipation due to concentration quenching, resulting in a decrease in luminescence intensity. More preferably, x satisfies the range of 0.025≦x≦0.05. This increases the luminescence intensity.

無機化合物は、好ましくは、(Na,Eu,□)Al(O,F)14(ただし、□は原子欠損)で示される。ここで、本発明の実施例において、Na及びEuは常に含まれる。このような無機化合物を含有する蛍光体は、電荷の中性を保ちやすくなるため、結晶構造が安定化して発光強度が高くなる。NaAl14結晶にEuを添加すると、Euは結晶中のNa位置に入りやすい。Naは1価を、Euは2価をとりやすいので、全体の電荷を合わすためには、2個のNaと1個のEuとが置換する組成を選ぶことができる。また、1個のNaを1個のEuで置換し、同時に1個のFと1個の酸素との置換を行うことにより、電荷を合わすことができる。 The inorganic compound is preferably represented by (Na, Eu, □) 5 Al 3 (O, F) 14 (where □ represents an atomic deficiency). In the examples of the present invention, Na and Eu are always included. Phosphors containing such inorganic compounds tend to maintain charge neutrality, stabilizing the crystal structure and increasing the luminescence intensity. When Eu is added to Na 5 Al 3 F 14 crystals, Eu tends to occupy the Na site in the crystal. Since Na tends to be monovalent and Eu tends to be divalent, a composition in which two Na atoms are substituted with one Eu atom can be selected to match the overall charge. Alternatively, the charges can be matched by substituting one Eu atom for one Na atom and simultaneously substituting one F atom for one oxygen atom.

無機化合物は、マグネシウム(Mg)をさらに含有し、(Na,Eu)(Al,Mg)14で示されてもよい。ここで、本発明の実施例において、Na及びEuは常に含まれる(0<Na<5及び0<Eu<5)。このような無機化合物を含有する蛍光体は、電荷の中性を保ちやすくなるため、結晶構造が安定化して発光強度が高くなる。NaAl14結晶にEuとMgとを添加すると、Euは結晶中のNa位置に入りやく、Mgは結晶中のAl位置に入りやすい。Naは1価をEuは2価をとりやすく、Alは3価をMgは2価をとりやすい。1個のNaを1個のEuで置換し、同時に1個のAlを1個のMgで置換することにより、電荷を合わすことができる。 The inorganic compound may further contain magnesium (Mg) and be represented by (Na , Eu) 5 (Al,Mg) 3F14 . Here, in the embodiments of the present invention, Na and Eu are always included (0<Na<5 and 0<Eu<5). Phosphors containing such inorganic compounds tend to maintain charge neutrality, stabilizing the crystal structure and increasing the luminescence intensity. When Eu and Mg are added to Na5Al3F14 crystal, Eu tends to occupy the Na site in the crystal, and Mg tends to occupy the Al site in the crystal. Na tends to be monovalent, Eu tends to be divalent, Al tends to be trivalent, and Mg tends to be divalent. By substituting one Na atom with one Eu atom and simultaneously substituting one Al atom with one Mg, the charges can be matched.

無機化合物は、好ましくは、Na5-xEuAl14+x(ただし、0.025≦x≦0.05)で示される。このような無機化合物を含有する蛍光体は、電荷の中性を保ちやすくなるため、結晶構造が安定化して発光強度が高くなる。NaAl14結晶にEuを添加すると、Euは結晶中のNa位置に入りやすい。Naは1価をEuは2価をとりやすい。1個のNaを1個のEuで置換し、同時に1個のFが結晶の格子間に入ることで電荷を合わすことができる。 The inorganic compound is preferably represented by Na 5-x Eu x Al 3 F 14+x (where 0.025≦x≦0.05). Phosphors containing such inorganic compounds tend to maintain charge neutrality, stabilizing the crystal structure and increasing the luminescence intensity. When Eu is added to Na 5 Al 3 F 14 crystals, Eu tends to occupy the Na site in the crystal. Na tends to be monovalent, while Eu tends to be divalent. By substituting one Na atom with one Eu atom and simultaneously inserting one F atom between the crystal lattices, the charges can be combined.

無機化合物は、好ましくは、Na5-2xEuAl14(ただし、0.025≦x≦0.05)の組成で示される。このような無機化合物を含有する蛍光体は、電荷の中性を保ちやすくなるため、結晶構造が安定化して発光強度が高くなる。この場合、NaAl14結晶中の2個のNaは1個のEuと置換する形となり、1個の原子欠損がNaの位置に存在し、電荷の中性が保たれる。xの値が0.025より小さいと、発光を担うEuの量が少ないため発光強度が低くなる虞がある。xの値が0.05より大きくなると濃度消光により発光強度が低くなる虞がある。例えば、図1において、Naのサイトの一部をEuが占めてもよい。また、Fのサイトの一部をOが占めることもあり得る。 The inorganic compound preferably has a composition of Na 5-2x Eu x Al 3 F 14 (where 0.025≦x≦0.05). Phosphors containing such inorganic compounds tend to maintain charge neutrality, stabilizing the crystal structure and increasing luminescence intensity. In this case, two Na atoms in the Na 5 Al 3 F 14 crystal are replaced with one Eu atom, leaving one atomic deficiency at the Na position, maintaining charge neutrality. If the value of x is less than 0.025, the amount of Eu responsible for luminescence is small, which may result in low luminescence intensity. If the value of x is greater than 0.05, the luminescence intensity may be low due to concentration quenching. For example, in FIG. 1, Eu may occupy some of the Na sites. Furthermore, O may occupy some of the F sites.

本発明の実施例において、蛍光体は、特定の組成をとることにより、好ましくは、250nm以上380nm未満の波長範囲の光の照射により、380nm以上410nm以下の波長範囲にピーク(ピークの極大値)を持つことができる。本発明の実施例において、蛍光体は、より好ましくは、250nm以上380nm未満の波長範囲の光の照射により、385nm以上400nm以下の波長範囲にピークを持つ。代表的には393nmである。これにより紫発光の用途に適したスペクトルを得ることができる。 In an embodiment of the present invention, the phosphor has a specific composition, which allows it to have a peak (maximum value of the peak) in the wavelength range of 380 nm or more and 410 nm or less when irradiated with light in the wavelength range of 250 nm or more and less than 380 nm. In an embodiment of the present invention, the phosphor more preferably has a peak in the wavelength range of 385 nm or more and 400 nm or less when irradiated with light in the wavelength range of 250 nm or more and less than 380 nm. A typical peak is 393 nm. This allows for a spectrum suitable for purple light emission applications.

また、本発明の実施例において、蛍光体は、特定の組成をとることにより、好ましくは、半価幅が20nm以上40nm以下の範囲を有するスペクトル形状の蛍光を発する。本発明の実施例において、蛍光体は、より好ましくは、半価幅が25nm以上35nm以下の範囲を有するスペクトル形状の蛍光を発する。 In addition, in an embodiment of the present invention, the phosphor has a specific composition, and thereby preferably emits fluorescence with a spectral shape having a half-width in the range of 20 nm to 40 nm. In an embodiment of the present invention, the phosphor more preferably emits fluorescence with a spectral shape having a half-width in the range of 25 nm to 35 nm.

このような本発明の実施例において、蛍光体の製造方法は特に規定される必要はないが、例えば、フッ化ナトリウムと、フッ化ユーロピウムと、フッ化アルミニウムとを含む原料を混合し、500℃以上1200℃の範囲の温度で焼成することにより得ることができる。500℃より低いと反応が十分には進まないおそれがある。1200℃を超えると、原料粉末や合成物が分解し得る。焼成雰囲気は、大気、窒素、窒素水素、アルゴンなどを使うことができる。焼成時間は、焼成温度によっても異なるが、通常1時間から96時間程度が好ましい。 In this embodiment of the present invention, the method for producing the phosphor does not need to be particularly specified, but it can be obtained, for example, by mixing raw materials containing sodium fluoride, europium fluoride, and aluminum fluoride and firing them at a temperature in the range of 500°C to 1200°C. If the temperature is lower than 500°C, the reaction may not proceed sufficiently. If the temperature exceeds 1200°C, the raw material powder and the compound may decompose. The firing atmosphere may be air, nitrogen, nitrogen-hydrogen, argon, etc. The firing time varies depending on the firing temperature, but is usually preferably around 1 hour to 96 hours.

蛍光体粉末の平均粒径は、体積基準のメディアン径(d50)で50nm以上200μm以下のものが、発光強度が高いので好ましい。体積基準の平均粒径の測定は、例えば、マイクロトラックやレーザ散乱法によって測定できる。粉砕、分級、酸処理から選ばれる1種ないし複数の手法を用いることにより、焼成により合成した蛍光体粉末の平均粒径を50nm以上200μm以下に粒度調整するとよい。The average particle size of the phosphor powder is preferably 50 nm or more and 200 μm or less in volumetric median diameter (d50), as this results in high luminescence intensity. The volumetric average particle size can be measured, for example, using a microtrack or laser scattering method. The average particle size of the phosphor powder synthesized by firing can be adjusted to 50 nm or more and 200 μm or less by using one or more methods selected from pulverization, classification, and acid treatment.

蛍光体の合成のための焼成時に、焼成温度以下の温度で液相を生成する無機物質を添加して焼成することによりフラックスとして働き、反応や粒成長が促進されて安定な結晶が得られることがあり、これによって発光強度が向上することがある。 When firing to synthesize phosphors, adding an inorganic substance that forms a liquid phase at temperatures below the firing temperature can act as a flux, promoting reaction and grain growth and resulting in stable crystals, which can improve luminescence intensity.

さらに、焼成後に溶剤で洗浄することにより、焼成温度以下の温度で液相を生成する無機物質の含有量を低減させることにより、蛍光体の発光強度が高くなることがある。 Furthermore, washing with a solvent after firing can reduce the content of inorganic substances that form a liquid phase at temperatures below the firing temperature, which can increase the luminescence intensity of the phosphor.

本発明の実施例において、蛍光体を発光装置等の用途に使用する場合には、これを液体媒体中に分散させた形態で用いることが好ましい。また、本発明の実施例において、蛍光体を含有する蛍光体混合物として用いることもできる。本発明の実施例において、蛍光体を媒体中に分散させたものを、蛍光体含有組成物と呼ぶものとする。 In the embodiments of the present invention, when a phosphor is used in applications such as a light-emitting device, it is preferable to use it in a form in which it is dispersed in a liquid medium. In the embodiments of the present invention, it may also be used as a phosphor mixture containing a phosphor. In the embodiments of the present invention, a phosphor dispersed in a medium is referred to as a phosphor-containing composition.

本発明の実施例において、蛍光体含有組成物に使用可能な媒体としては、本発明の実施例のような蛍光体を好適に分散させると共に、好ましくない反応等を生じないものであれば、任意のものを目的等に応じて選択することが可能である。媒体の例としては、ガラス、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられる。これらの媒体は一種を単独で使用してもよく、二種以上を任意の組み合わせ、及び、比率で併用してもよい。 In the embodiments of the present invention, any medium that can be used in the phosphor-containing composition can be selected depending on the purpose, etc., as long as it can suitably disperse the phosphor as in the embodiments of the present invention and does not cause undesirable reactions, etc. Examples of media include glass, silicone resin, epoxy resin, polyvinyl resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, etc. These media may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.

本発明の実施例において、蛍光体と発光光源(励起源)とを組み合わせることにより発光デバイスを構成することができる。発光光源としては、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)、有機EL発光素子、蛍光ランプなどがある。LEDでは、本発明の実施例において、蛍光体を用いて、特開平5-152609、特開平7-99345、特許公報第2927279号などに記載されているような公知の方法により製造することができる。この場合、発光体または発光光源は250nm以上380nm未満の波長範囲の光を発するものが採用される。これらのLEDとしては、GaN、InGaN、AlNなどの半導体からなるものがあり、組成を調整することにより、所定の波長の光を発する発光光源となり得る。 In embodiments of the present invention, a light-emitting device can be constructed by combining a phosphor with a light source (excitation source). Light sources include light-emitting diodes (LEDs), laser diodes (LDs), organic electroluminescent (EL) elements, and fluorescent lamps. In embodiments of the present invention, LEDs can be manufactured using phosphors by known methods such as those described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 5-152609, 7-99345, and Japanese Patent Publication No. 2927279. In this case, the light emitter or light source used emits light in the wavelength range of 250 nm or more and less than 380 nm. These LEDs include those made of semiconductors such as GaN, InGaN, and AlN, and by adjusting their composition, they can become light sources that emit light of a specified wavelength.

本発明の実施例において、発光デバイスの一形態として、本発明の実施例のような蛍光体に加えて、さらに、440nm以上500nm以下の範囲に発光ピーク波長を持つ青色蛍光体と、500nm以上580nmの範囲に発光ピーク波長を持つ緑色蛍光体と、600nm以上700nm以下の範囲に発光ピーク波長を持つ赤色蛍光体とを含むことができる。これにより、本発明の実施例において、蛍光体からの発光(紫色)に加えて、青色、緑色、赤色の色成分を含む発光デバイスとなり得る。 In an embodiment of the present invention, as one form of light-emitting device, in addition to the phosphors in the embodiments of the present invention, a blue phosphor having a peak emission wavelength in the range of 440 nm to 500 nm, a green phosphor having a peak emission wavelength in the range of 500 nm to 580 nm, and a red phosphor having a peak emission wavelength in the range of 600 nm to 700 nm can be included. This allows the embodiment of the present invention to produce a light-emitting device that contains blue, green, and red color components in addition to the light emitted from the phosphors (purple).

本発明の実施例において、発光デバイスの一形態として、本発明の実施例のような蛍光体に加えて、さらに、410nmより大きく500nm以下の範囲に発光ピーク波長を持つ青色蛍光体と、500nmより大きく580nmの範囲に発光ピーク波長を持つ緑色蛍光体と、580nmより大きく700nm以下の範囲に発光ピーク波長を持つ橙色~赤色蛍光体とを含むことができる。これにより、本発明の実施例において、蛍光体からの発光(紫色)に加えて、青色、緑色、橙色~赤色の色成分を含む発光デバイスとなり得る。 In an embodiment of the present invention, as one form of light-emitting device, in addition to the phosphors in the embodiments of the present invention, a blue phosphor having a peak emission wavelength in the range of greater than 410 nm and less than 500 nm, a green phosphor having a peak emission wavelength in the range of greater than 500 nm and less than 580 nm, and an orange to red phosphor having a peak emission wavelength in the range of greater than 580 nm and less than 700 nm can be included. This allows the embodiment of the present invention to produce a light-emitting device that contains blue, green, and orange to red color components in addition to the light emitted from the phosphor (purple).

このような青色蛍光体としては、AlN:(Eu,Si)、BaMgAl1017:Eu、SrSiAl19ON31:Eu、LaSiAl1932:Eu、α-サイアロン:Ce、JEM:Ceなどがある。 Examples of such blue phosphors include AlN:(Eu, Si ), BaMgAl10O17 : Eu , SrSi9Al19ON31 : Eu, LaSi9Al19N32 : Eu, α-sialon:Ce, and JEM:Ce.

このような、緑色蛍光体としては、例えば、β-サイアロン:Eu、(Ba,Sr,Ca,Mg)SiO:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si:Euなどがある。 Examples of such green phosphors include β-sialon:Eu, (Ba, Sr, Ca, Mg) 2 SiO 4 :Eu, and (Ca, Sr, Ba)Si 2 O 2 N 2 :Eu.

このような赤色蛍光体としては、CaAlSiN:Eu、(Ca,Sr)AlSiN:Eu、CaSi:Eu、SrSi:Euなどがある。 Such red phosphors include CaAlSiN3 :Eu, (Ca, Sr ) AlSiN3 : Eu , Ca2Si5N8 :Eu, and Sr2Si5N8 : Eu.

本発明の実施例において、以下に示す具体的な実施例によってさらに詳しく説明する。これはあくまでも本発明について実施例によって容易に理解するための一助として開示したものである。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail using the specific examples shown below. These examples are provided solely as an aid to facilitate understanding of the present invention. The present invention is not limited to these examples.

[合成に使用した原料]
合成に使用した原料粉末は、フッ化ナトリウム(シグマアルドリッチジャパン合同会社製、型番201154)、フッ化ユーロピウム(富士フイルム和光純薬株式会社製、型番053-05171)、酸化ユーロピウム(信越化学工業株式会社製、型番EU-03-129)、フッ化アルミニウム(株式会社高純度化学研究所製、型番ALH17PB)、酸化アルミニウム(大明化学工業株式会社製、型番TM-DAR)、および、フッ化マグネシウム(富士フイルム和光純薬株式会社製、型番137-09101)であった。
[Raw materials used in synthesis]
The raw material powders used in the synthesis were sodium fluoride (manufactured by Sigma-Aldrich Japan G.K., model number 201154), europium fluoride (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., model number 053-05171), europium oxide (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., model number EU-03-129), aluminum fluoride (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd., model number ALH17PB), aluminum oxide (manufactured by Taimei Chemical Industry Co., Ltd., model number TM-DAR), and magnesium fluoride (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., model number 137-09101).

[蛍光体実施例;例1~例8]
例1~例8では、金属原子の比が表1に示す組成を満たすように、原料粉末を混合し、蛍光体を合成した。
[Phosphor Examples: Examples 1 to 8]
In Examples 1 to 8, raw material powders were mixed so that the ratio of metal atoms satisfied the composition shown in Table 1, and phosphors were synthesized.

詳細には、例1~例4では、それぞれ、Na:Eu:Al=5-2x:x:3(x=0.05、0.0125、0.025、0.1)となるように、フッ化ナトリウム粉末、フッ化ユーロピウム粉末、および、フッ化アルミニウム粉末を秤量し、空気中で混合した。混合粉末をアルミナボートに積載し、5体積%の水素ガスを含有し、残部が窒素である混合ガス気流中で、700℃で4時間の焼成を行った。Specifically, in Examples 1 to 4, sodium fluoride powder, europium fluoride powder, and aluminum fluoride powder were weighed and mixed in air so that the ratio Na:Eu:Al = 5-2x:x:3 (x = 0.05, 0.0125, 0.025, 0.1), respectively. The mixed powder was loaded onto an alumina boat and fired at 700°C for 4 hours in a mixed gas stream containing 5% by volume of hydrogen gas and the remainder being nitrogen.

例5では、Na:Eu:Al=4.975:0.025:3となるように、フッ化ナトリウム粉末、フッ化アルミニウム粉末、および、酸化ユーロピウム粉末を秤量した以外は、例1~例4と同様にして合成した。 In Example 5, the synthesis was carried out in the same manner as in Examples 1 to 4, except that sodium fluoride powder, aluminum fluoride powder, and europium oxide powder were weighed out so that the ratio of Na:Eu:Al was 4.975:0.025:3.

例6では、Na:Eu:Al=4.975:0.025:3となるように、フッ化ナトリウム粉末、フッ化ユーロピウム粉末、フッ化アルミニウム粉末、および、酸化アルミニウム粉末を秤量した以外は、例1~例4と同様にして合成した。 In Example 6, the synthesis was carried out in the same manner as in Examples 1 to 4, except that sodium fluoride powder, europium fluoride powder, aluminum fluoride powder, and aluminum oxide powder were weighed out so that the ratio of Na:Eu:Al was 4.975:0.025:3.

ここで、酸化アルミニウムは、Euドープで生成する過剰プラス電荷(0.025)を相殺するために用いた。なお、フッ化アルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との量は次のようにして設定した。酸化アルミニウム(Al)中のAl(AlO1.5換算)として0.01667(≒0.025/1.5)を、残りのAl成分としてフッ化アルミニウム(AlF)を2.98333(=3-0.01667)とし、合計してAl量が3となるようにした。 Here, aluminum oxide was used to offset the excess positive charge (0.025) generated by Eu doping. The amounts of aluminum fluoride powder and aluminum oxide powder were set as follows: 0.01667 (≒0.025/1.5) of Al (calculated as AlO1.5) in aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and 2.98333 (=3-0.01667) of aluminum fluoride (AlF 3 ) as the remaining Al component, for a total Al amount of 3.

例7では、Na:Eu:Al:Mg=4.975:0.025:2.975:0.025となるように、フッ化ナトリウム粉末、フッ化ユーロピウム粉末、フッ化アルミニウム粉末、および、フッ化マグネシウム粉末を秤量した以外は、例1~例4と同様にして合成した。 In Example 7, the synthesis was carried out in the same manner as in Examples 1 to 4, except that sodium fluoride powder, europium fluoride powder, aluminum fluoride powder, and magnesium fluoride powder were weighed out so that the ratio of Na:Eu:Al:Mg was 4.975:0.025:2.975:0.025.

例8では、Na:Eu:Al=4.975:0.025:3となるように、フッ化ナトリウム粉末、フッ化ユーロピウム粉末、および、フッ化アルミニウム粉末を秤量した以外は、例1~例4と同様にして合成した。 In Example 8, the synthesis was carried out in the same manner as in Examples 1 to 4, except that sodium fluoride powder, europium fluoride powder, and aluminum fluoride powder were weighed out so that the ratio of Na:Eu:Al was 4.975:0.025:3.

例1~例8の生成物の生成相を、粉末X線回折を用いて同定した。結果を表2に示す。例1~例8の生成物の発光スペクトルを、分光蛍光高度計(日本分光株式会社製、FP8600)を用いて測定した。結果を図4および表3に示す。
以上の結果をまとめて説明する。
The product phases of the products of Examples 1 to 8 were identified using powder X-ray diffraction. The results are shown in Table 2. The emission spectra of the products of Examples 1 to 8 were measured using a spectrofluorometer (FP8600, manufactured by JASCO Corporation). The results are shown in FIG. 4 and Table 3.
The above results will be summarized.

例1~例8の生成物の粉末X線回折パターンは、NaAl14結晶の結晶パターン(ICDD04-010-1794)に良好に一致した。例えば、例3及び例7の粉末X線回折パターンをそれぞれ図2及び図3に示す。このことから、例1~例8の生成物の生成相は、表2に示すように、NaAl14結晶またはNaAl14結晶と同一の結晶構造であることが分かった。ここで、母体結晶がNa、Al、F、EuからなるものについてはNaAl14結晶とし、母体結晶がNa、Al、F、Eu、それ以外の元素からなるものについては、NaAl14結晶と同一の結晶構造を有する結晶とする。ただし、例1から例4では、Euを含むことでNaのサイトが、一部空になると考えられる。一方、例5から例7では、Na、Al、F、Eu以外に、O及び/又はMgが母体結晶を構成するように存在すると考えられる。例えば、例3及び例7のX線回折パターンは、ほぼ同一に現れるが、例3では含まれる元素が、Na、Al、F、Euに限られるのに対して、例7では、更にO及び/又はMgが含まれている。また、例8では、Euを含むことでFが、一部格子間に侵入すると考えられ、格子間に侵入したものは、同一の結晶構造として取り扱っている。Fが14より多くなり、電荷の中性が保たれる。このようにして、NaAl14結晶と、NaAl14結晶と同一の結晶構造とが区別され得る。例1~例8の生成物の組成は、表1に示す設計組成に一致することを確認した。具体的には、例1:Na4.9Eu0.05Al14、例2:Na4.975Eu0.0125Al14、例3:Na4.95Eu0.025Al14、例4:Na4.8Eu0.1Al14、例8:Na4.975Eu0.025Al14.025であった。 The powder X-ray diffraction patterns of the products of Examples 1 to 8 were in good agreement with the crystal pattern of Na 5 Al 3 F 14 crystal (ICDD04-010-1794). For example, the powder X-ray diffraction patterns of Examples 3 and 7 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. From this, it was found that the product phases of the products of Examples 1 to 8 had the same crystal structure as Na 5 Al 3 F 14 crystal or Na 5 Al 3 F 14 crystal, as shown in Table 2. Here, a host crystal consisting of Na, Al, F, and Eu is considered to be Na 5 Al 3 F 14 crystal, and a host crystal consisting of Na, Al, F, Eu, and other elements is considered to be a crystal having the same crystal structure as Na 5 Al 3 F 14 crystal. However, in Examples 1 to 4, it is believed that the inclusion of Eu makes some of the Na sites vacant. On the other hand, in Examples 5 to 7, in addition to Na, Al, F, and Eu, O and/or Mg are thought to be present to constitute the host crystal. For example, the X-ray diffraction patterns of Examples 3 and 7 appear almost identical, but the elements contained in Example 3 are limited to Na, Al, F, and Eu, while Example 7 further contains O and/or Mg. Furthermore, in Example 8, the inclusion of Eu is thought to cause some F to penetrate between lattices, and the F that has penetrated between lattices is treated as the same crystal structure. When F exceeds 14, charge neutrality is maintained. In this way, Na 5 Al 3 F 14 crystals can be distinguished from crystal structures identical to Na 5 Al 3 F 14 crystals. It was confirmed that the compositions of the products of Examples 1 to 8 matched the design compositions shown in Table 1. Specifically, Example 1 was Na4.9Eu0.05Al3F14 , Example 2 was Na4.975Eu0.0125Al3F14 , Example 3 was Na4.95Eu0.025Al3F14 , Example 4 was Na4.8Eu0.1Al3F14 , and Example 8 was Na4.975Eu0.025Al3F14.025 .

図4は、例1の生成物の励起スペクトルおよび発光スペクトルを示す図である。 Figure 4 shows the excitation spectrum and emission spectrum of the product of Example 1.

図4によれば、例1の生成物は、250nm以上380nm未満の波長範囲を有する光で効率よく励起され、393nmにピークを有する近紫外発光を発し、蛍光体として機能することが分かった。また、例1の蛍光体は、半価幅が20nm以上40nm以下であるスペクトル形状の蛍光を発することを確認した。 Figure 4 shows that the product of Example 1 is efficiently excited by light having a wavelength range of 250 nm or more and less than 380 nm, emits near-ultraviolet light with a peak at 393 nm, and functions as a phosphor. It was also confirmed that the phosphor of Example 1 emits fluorescence with a spectral shape having a half-width of 20 nm or more and 40 nm or less.

さらに、励起・発光スペクトルから、発光ピーク波長、発光強度、ピーク波長の半値幅を求めた。結果を表3に示す。測定に使用した励起波長は、励起スペクトルで最も発光強度が高い波長であった。表3において、例2~例8の蛍光体の発光強度は、例1の蛍光体の発光強度に対する相対強度である。 Furthermore, the emission peak wavelength, emission intensity, and half-width of the peak wavelength were determined from the excitation and emission spectra. The results are shown in Table 3. The excitation wavelength used for the measurements was the wavelength with the highest emission intensity in the excitation spectrum. In Table 3, the emission intensities of the phosphors in Examples 2 to 8 are relative intensities to the emission intensity of the phosphor in Example 1.

表3の例1~例4の蛍光体によれば、いずれも、Euの添加量に関わらず、250nm以上380nm未満の波長範囲にピークを有する光で励起されて、380nm以上410nm以下の波長範囲にピークを有する近紫外発光を発することが分かった。 It was found that the phosphors of Examples 1 to 4 in Table 3, regardless of the amount of Eu added, were all excited by light having a peak in the wavelength range of 250 nm or more and less than 380 nm, and emitted near-ultraviolet light having a peak in the wavelength range of 380 nm or more and 410 nm or less.

さらに、表3によれば、Euの添加量が多くなるにつれて、発光強度が高くなり、好ましくは、Euの添加量xが0.0125以上0.1以下(Naに対して0.25原子%以上2原子%以下)において、発光強度が増大し得、より好ましくは、Euの添加量xが0.025以上0.05以下(Naに対し0.5原子%以上1原子%以下)において、発光強度がより増大し得ることが分かった。 Furthermore, according to Table 3, the emission intensity increases as the amount of Eu added increases, and it was found that the emission intensity can be increased preferably when the amount of Eu added x is 0.0125 or more and 0.1 or less (0.25 atomic % or more and 2 atomic % or less relative to Na), and more preferably when the amount of Eu added x is 0.025 or more and 0.05 or less (0.5 atomic % or more and 1 atomic % or less relative to Na).

また、表3によれば、例6~例8の蛍光体も、250nm以上380nm未満の波長範囲にピークを有する光で励起されて、380nm以上410nm以下の波長範囲にピークを有する近紫外発光を発し、酸素、マグネシウムが固溶したNaAl14結晶と同一の結晶構造を有する結晶もまた、母体結晶として有効であることが分かった。 Furthermore, according to Table 3, the phosphors of Examples 6 to 8 are also excited by light having a peak in the wavelength range of 250 nm or more and less than 380 nm, and emit near-ultraviolet light having a peak in the wavelength range of 380 nm or more and 410 nm or less. It was also found that crystals having the same crystal structure as Na 5 Al 3 F 14 crystals in which oxygen and magnesium are solid-solved are also effective as host crystals.

[発光デバイス:例9]
図5は、例9による照明器具(砲弾型LED照明器具)を示す概略図である。
[Light-emitting device: Example 9]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a lighting fixture (bullet-type LED lighting fixture) according to Example 9.

図5に示す砲弾型白色発光ダイオードランプ(1)を製作した。2本のリードワイヤ(2、3)があり、そのうち1本(2)には、凹部があり、300nmに発光ピークを持つ紫外発光ダイオード素子(4)が載置されている。紫外発光ダイオード素子(4)の下部電極と凹部の底面とが導電性ペーストによって電気的に接続されており、上部電極ともう1本のリードワイヤ(3)とが金細線(5)によって電気的に接続されている。蛍光体(7)が樹脂に分散され、発光ダイオード素子(4)近傍に実装されている。この蛍光体を分散した第一の樹脂(6)は、透明であり、発光ダイオード素子(4)の全体を被覆している。凹部を含むリードワイヤの先端部、発光ダイオード素子、蛍光体を分散した第一の樹脂は、透明な第二の樹脂(8)によって封止されている。透明な第二の樹脂(8)は全体が略円柱形状であり、その先端部がレンズ形状の曲面となっていて、砲弾型と通称されている。A bullet-shaped white light-emitting diode lamp (1) as shown in Figure 5 was fabricated. It has two lead wires (2, 3), one of which (2) has a recess and is fitted with an ultraviolet light-emitting diode element (4) with an emission peak at 300 nm. The lower electrode of the ultraviolet light-emitting diode element (4) is electrically connected to the bottom of the recess with conductive paste, and the upper electrode is electrically connected to the other lead wire (3) with a thin gold wire (5). Phosphor (7) is dispersed in resin and mounted near the light-emitting diode element (4). This first resin (6) with dispersed phosphor is transparent and covers the entire light-emitting diode element (4). The tip of the lead wire, including the recess, the light-emitting diode element, and the first resin with dispersed phosphor are sealed with a transparent second resin (8). The transparent second resin (8) is generally cylindrical, with its tip curved like a lens, which is commonly referred to as a bullet-shaped lamp.

本実施例では、例1で作製した蛍光体粉末を35重量%の濃度でエポキシ樹脂に混ぜ、これを、ディスペンサを用いて適量滴下して、蛍光体を混合したもの(7)を分散した第一の樹脂(6)を形成した。得られた発光装置の発色は、紫色の発光成分を含む色であった。In this example, the phosphor powder prepared in Example 1 was mixed with epoxy resin at a concentration of 35% by weight, and an appropriate amount of this was dropped using a dispenser to form a first resin (6) with the phosphor mixture (7) dispersed therein. The color of the resulting light-emitting device contained a purple luminescent component.

[発光デバイス:例10]
図6は、例10による照明器具(基板実装型LED照明器具)を示す概略図である。
[Light-emitting device: Example 10]
FIG. 6 is a schematic diagram showing a lighting fixture (board-mounted LED lighting fixture) according to Example 10.

図6に示す基板実装用チップ型発光ダイオードランプ(11)を製作した。可視光線反射率の高い白色のアルミナセラミックス基板(19)に2本のリードワイヤ(12、13)が固定されており、それらワイヤの片端は基板のほぼ中央部に位置し、他端はそれぞれ外部に出ていて電気基板への実装時ははんだづけされる電極となっている。リードワイヤのうち1本(12)は、その片端に、基板中央部となるように発光ピーク波長320nmの紫外発光ダイオード素子(14)が載置され固定されている。紫外発光ダイオード素子(14)の下部電極と下方のリードワイヤとは導電性ペーストによって電気的に接続されており、上部電極ともう1本のリードワイヤ(13)とが金細線(15)によって電気的に接続されている。 A chip-type light-emitting diode lamp (11) for substrate mounting, as shown in Figure 6, was fabricated. Two lead wires (12, 13) were fixed to a white alumina ceramic substrate (19) with high visible light reflectance. One end of each wire was located approximately in the center of the substrate, while the other end extended to the outside, forming an electrode to be soldered when mounted on an electrical substrate. An ultraviolet light-emitting diode element (14) with an emission peak wavelength of 320 nm was mounted and fixed to one end of one of the lead wires (12) so that it was in the center of the substrate. The lower electrode of the ultraviolet light-emitting diode element (14) was electrically connected to the lower lead wire with conductive paste, and the upper electrode was electrically connected to the other lead wire (13) with a thin gold wire (15).

第一の樹脂(16)と、例1で作製した蛍光体、JEM:Ce青色蛍光体、βサイアロン:EuおよびCaAlSiN:Euを質量比で4:4:1:1に混合した蛍光体粉末(17)とを混合したものが、発光ダイオード素子近傍に実装されている。この蛍光体を分散した第一の樹脂は、透明であり、発光ダイオード素子(14)の全体を被覆している。また、セラミック基板上には中央部に穴の開いた形状である壁面部材(20)が固定されている。壁面部材(20)は、その中央部が発光ダイオード素子(14)及び蛍光体(17)を分散させた樹脂(16)がおさまるための穴となっていて、中央に面した部分は斜面となっている。この斜面は光を前方に取り出すための反射面であって、その斜面の曲面形は光の反射方向を考慮して決定される。また、少なくとも反射面を構成する面は白色または金属光沢を持った可視光線反射率の高い面となっている。本実施例では、該壁面部材(20)を白色のシリコーン樹脂によって構成した。壁面部材の中央部の穴は、チップ型発光ダイオードランプの最終形状としては凹部を形成するが、ここには発光ダイオード素子(14)及び蛍光体(17)を分散させた第一の樹脂(16)のすべてを封止するようにして透明な第二の樹脂(18)を充填している。本実施例では、第一の樹脂(16)と第二の樹脂(18)とには同一のエポキシ樹脂を用いた。380nmから700nmの広い範囲の光成分を含む白色LEDデバイスが得られた。 A mixture of a first resin (16) and a phosphor powder ( 17 ) prepared by mixing the phosphor prepared in Example 1, JEM:Ce blue phosphor, β-sialon:Eu, and CaAlSiN3:Eu in a mass ratio of 4:4:1:1 is mounted near the light-emitting diode element. The first resin with the dispersed phosphor is transparent and covers the entire light-emitting diode element (14). A wall member (20) having a central hole is fixed to the ceramic substrate. The wall member (20) has a central hole for receiving the light-emitting diode element (14) and the resin (16) with the dispersed phosphor (17), and the portion facing the center is sloped. This slope is a reflective surface for extracting light forward, and the curved shape of the slope is determined taking into account the direction of light reflection. At least the surface constituting the reflective surface is a white or metallic luster surface with high visible light reflectance. In this example, the wall member (20) was made of white silicone resin. The hole in the center of the wall member forms a recess in the final shape of the chip-type light-emitting diode lamp, and this recess is filled with a transparent second resin (18) so as to completely seal the light-emitting diode element (14) and the first resin (16) in which the phosphor (17) is dispersed. In this example, the same epoxy resin was used for the first resin (16) and the second resin (18). A white LED device containing a wide range of light components from 380 nm to 700 nm was obtained.

本発明の実施例において、蛍光体は、従来の蛍光体とは異なる発光特性(発光色や励起特性、発光スペクトル)を有し得る。LED励起源と組み合わせた場合でも発光強度が高く、化学的および熱的に安定であり得る。さらに励起源に曝された場合の蛍光体の輝度の低下が少ないので、有色あるいは白色LEDなどに好適に使用され得る蛍光体である。今後、各種表示装置における材料設計において、大いに活用され、産業の発展に寄与することが期待できる。 In embodiments of the present invention, the phosphor may have emission characteristics (emission color, excitation characteristics, emission spectrum) that differ from conventional phosphors. Even when combined with an LED excitation source, it can have high emission intensity and be chemically and thermally stable. Furthermore, since the phosphor's brightness decreases little when exposed to an excitation source, it is a phosphor that can be suitably used in colored or white LEDs, etc. It is expected that this phosphor will be widely used in the material design of various display devices in the future, contributing to industrial development.

1 砲弾型発光ダイオードランプ
2、3 リードワイヤ
4 発光ダイオード素子
5 金細線
6、8 樹脂
7 蛍光体
11 基板実装用チップ型白色発光ダイオードランプ
12、13 リードワイヤ
14 発光ダイオード素子
15 ボンディングワイヤ
16、18 樹脂
17 蛍光体
19 アルミナセラミックス基板
20 側面部材
REFERENCE SIGNS LIST 1 bullet-type light-emitting diode lamp 2, 3 lead wire 4 light-emitting diode element 5 gold thin wire 6, 8 resin 7 phosphor 11 chip-type white light-emitting diode lamp for substrate mounting 12, 13 lead wire 14 light-emitting diode element 15 bonding wire 16, 18 resin 17 phosphor 19 alumina ceramic substrate 20 side member

Claims (6)

少なくともナトリウム(Na)、アルミニウム(Al)、フッ素(F)、および、ユーロピウム(Eu)を含有する無機化合物を含有し、
前記無機化合物は、少なくともEuを含NaAl14結晶を含み、
前記無機化合物は、Na 5-2x Eu Al 14 (ただし、0.025≦x≦0.05)の組成で示される、蛍光体。
Contains an inorganic compound containing at least sodium (Na), aluminum (Al), fluorine (F), and europium (Eu),
the inorganic compound includes Na 5 Al 3 F 14 crystals containing at least Eu;
The inorganic compound is a phosphor having a composition of Na 5-2x Eu x Al 3 F 14 (where 0.025≦x≦0.05).
250nm以上380nm未満の波長範囲の光の照射により、380nm以上410nm以下の波長範囲にピークを持つ蛍光を発する、請求項1に記載の蛍光体。 The phosphor described in claim 1, which emits fluorescence having a peak in the wavelength range of 380 nm to 410 nm when irradiated with light in the wavelength range of 250 nm to less than 380 nm. 250nm以上380nm未満の波長範囲の光の照射により、半幅が20nm以上40nm以下であるスペクトル形状の蛍光を発する、請求項1に記載の蛍光体。 2. The phosphor according to claim 1, which emits fluorescence having a spectral shape with a half- width of 20 nm to 40 nm when irradiated with light having a wavelength in the range of 250 nm to less than 380 nm. 少なくとも、フッ化ナトリウムと、フッ化ユーロピウムと、フッ化アルミニウムとを含む原料を混合し、500℃以上1200℃の範囲の温度で反応させることを包含する、請求項1~のいずれかに記載の蛍光体の製造方法。 4. The method for producing a phosphor according to claim 1 , comprising mixing raw materials containing at least sodium fluoride, europium fluoride, and aluminum fluoride, and reacting the mixture at a temperature in the range of 500°C to 1200°C. 少なくとも発光光源と蛍光体とを備える発光デバイスであって、
前記発光光源は、250nm以上380nm未満の波長範囲の光を放ち、
前記蛍光体は、請求項1~のいずれかに記載の蛍光体を含む、発光デバイス。
A light-emitting device comprising at least a light-emitting source and a phosphor,
the light emitting source emits light in a wavelength range of 250 nm or more and less than 380 nm,
A light-emitting device, wherein the phosphor comprises the phosphor according to any one of claims 1 to 3 .
前記蛍光体は、440nm以上500nm以下の範囲に発光ピーク波長を持つ青色蛍光体と、500nm以上580nmの範囲に発光ピーク波長を持つ緑色蛍光体と、600nm以上700nm以下の範囲に発光ピーク波長を持つ赤色蛍光体とをさらに含む、請求項に記載の発光デバイス。 6. The light-emitting device according to claim 5, wherein the phosphor further comprises a blue phosphor having a peak emission wavelength in the range of 440 nm to 500 nm, a green phosphor having a peak emission wavelength in the range of 500 nm to 580 nm, and a red phosphor having a peak emission wavelength in the range of 600 nm to 700 nm.
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