荧光体及其制造方法、以及使用该荧光体的发光装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种以亮度为代表的发光效率优异的荧光体，其是用于组合近紫外.紫外ＬＥＤ和蓝色ＬＥＤ等而制造单片型白色ＬＥＤ等的荧光体。其特征在于，其是用通式ＭｍＡａＢｂＯｏＮｎ：Ｚ表示的荧光体（Ｍ元素是具有Ⅱ价的１种以上的元素，Ａ元素是具有Ⅲ价的１种以上的元素，Ｂ元素是具有Ⅳ价的１种以上的元素，Ｏ是氧，Ｎ是氮，Ｚ元素是１种以上的活化剂。），以ａ＝（１＋ｘ）×ｍ、ｂ＝（４－ｘ）×ｍ、ｏ＝ｘ×ｍ、ｎ＝（７－ｘ）×ｍ、０≤ｘ≤１表示，在用波长为３００ｎｍ～５００ｎｍ范围的光激发时，发光光谱中的峰波长在５００ｎｍ～６００ｎｍ范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在阴极射线管(CRT)、场效应显示器(FED)、等离子体显示器 (PDP)等显示器、焚光灯、焚光显示管等照明装置或液晶用背照光等发光器 具中使用的含氮荧光体及其制造方法、以及以将半导体发光元件(LED)和该 荧光体组合的白色LED照明为代表的发光装置。
技术介绍
现在，用作照明装置的放电式荧光灯或白炽灯泡等存在含有水银等有害 物质，寿命短等问题。因此近年来，逐步开发了从近紫外'紫外 蓝色发光的 高亮度LED,进行了很多将从该LED产生的近紫外 紫外~蓝色的光和在该 波长区域具有激发带的荧光体发出的光混合，形成白色光，是否能将该白色 光作为下一代的照明的研究、开发。如果将该白色LED照明实用化，则将电能转化为光的效率提高，产生 的热少，由LED与荧光体构成，因此具有不会象目前的白炽灯那样裂开， 是长寿命的，且不含有水银等有害物质，还有能使照明装置小型化的优点， 能获得理想的照明装置。作为LED照明的方式，提出了2个， 一个是使用高亮度的红色LED、 绿色LED、蓝色LED的3原色LED，形成白色的多片型方式，另一个是将 在近紫外.紫外 蓝色发光的高亮度LED和用由该LED发生的近紫外'紫 外 蓝色的光激发的荧光体组合，形成白色的单片型方式。尤其是在单片型方式中，通常是在蓝色LED中组合具有石榴石结构的 Y3Al5012:Ce黄色荧光体的方式，将该黄色荧光体Y3Al5012:Ce位点用La、 Tb、 Gd等与Y同样原子半径大的稀土类元素取代或添加，将A1位点用B、 Ga等与Al同样原子半径小的3价元素取代或添力口，从而能保持石榴石结构， 获得从绿色至带有红色的黄色的各样的发光颜色。因此，与从蓝色LED发 出的光组合，能获得颜色温度不同的各种白色光。然而，YAG:Ce荧光体通过取代或添加各种元素，能变化发光波长或发 光颜色，但通过元素取代，会导致发光效率的降低或100。C以上的温度的发 光强度极度降低。因此，存在发光元件和荧光体发光颜色的平衡崩解，存在 白色光的色调变化这样的问题。另一方面，是利用紫外或近紫外LED的发 光方式，作为荧光体，在使用ZnS:Cu、 Al或(Sr、 Ca)GaS:Eu等发光特性良 好的硫化物类荧光体的情况下，也同样存在在IO(TC以上的温度下，发光强 度极度降低的问题。为了解决该温度导致的劣化问题，对从近紫外 紫外~蓝色范围的光具有 平坦且高效率的激发带，对周围温度的发光特性的稳定性优异的新型荧光体 的要求提高，例如，广泛研究Ca-塞龙(硅铝氧氮耐热陶瓷，sialon)类荧光 体(在专利文献1中记载)等氧氮化物荧光体。然而，在Ca -塞龙类荧光体中， 与YAG:Ce焚光体相比时，荧光体的发光效率不足，半值宽度狭小，因此仅 能在特定的颜色温度下获得足够的亮度和显色性(演色性)，为了获得显色性 优异的发光装置，必须与多种荧光体混合，因此，存在作为发光装置整体的 发光特性降低的问题。此外，提出了作为与专利文献1记载的荧光体同系统的氮化物荧光体的 (Ca, Sr)2Si5Ns:Ce黄绿色荧光体(参见专利文献6)。该(Ca， Sr)2Si5N8:Ce黄绿 色荧光体存在发光特性低，以及因热而导致稳定性降低的问题，作为该问题 的解决方法，在非专利文献l中示出了在荧光体母体中少量添加Li或Na, 从而能改善发光特性。此外，在专利文献2中，公开了与Ca-塞龙类荧光体不同的Sr-Al-Si - O — N 类荧光体，即SrSiAl203N2:Ce、 SrSiAl203N2:Eu、 Sr2Si4A10N7:Eu。 然而，这些荧光体发光效率都较低，此外，是发光波长为450nm 500nm的 蓝色焚光体或630nm 640nm的红色荧光体，无法获得具有发光波长为 500~620nm的绿-橙色的发光颜色，发光效率良好的荧光体。为了解决这些问题，如专利文献3所述，本专利技术人在Sr-Al-Si-0-N类中， 开发了具有新型结构的荧光体，提出了即使由蓝色或近紫外'紫外范 围的激发光，也能发出良好的绿色 黄色光的荧光体，此外，根据专利文献 4，提出了通过调整A1的添加量，即使在高温下，温度特性或发光效率也良 好的Sr-A卜Si-O-N类荧光体。此外，根据专利文献5，还提出了将上 述荧光体、红色荧光体、蓝色荧光体等多种荧光体与由作为激发光的紫外发出蓝色光的LED组合，显色性良好的发光装置。 专利文献l:特开2002 - 363554号公报 专利文献2:特开2003 — 206481号公报 专利文献3:特愿2005 - 061627号 专利文献4:特愿2005 - 192691号 专利文献5:特愿2005 — 075854号 专利文献6:特开2002 - 322474号公报 非专利文献l: Journal of Luminescence, 116(2006) 107- 116
技术实现思路
专利技术要解决的课题在专利文献3 4中，本专利技术人提出的含氮荧光体与专利文献1等中记 载的含氮荧光体相比，具有如下优异的特性对热或水的耐久性优异，在从 近紫外.紫外 蓝色的范围内具有平坦的激发带，发光光谱的半值宽度较宽， 具有宽的发光光谱等。然而，即使具有该荧光体，在制备将近紫外'紫外LED 或蓝色LED等组合，从而制备单片型白色LED照明的情况下，在其发光中， 也无法达到能满足作为照明最重要的亮度水平，期望进一步提高发光效率。此外，在以通过将上述发蓝色或紫外光的发光元件和对从该发光元件产 生的紫外 蓝色的波长区域，具有激发带的荧光体组合，从而发出白色光的 LED为代表的发光装置中，为了提高可见光或白色光的发光特性，要求提高 发光元件和荧光体的发光效率，同时荧光体的发光颜色(色度、发光波长)也 是重要的。此外，认为今后根据LED或光源等的使用用途，对分别适应发 光颜色的荧光体的期望提高。其中，本专利技术人考虑在上述YAG:Ce荧光体的方式中，即使在本专利技术人 提出的Sr-A卜Si-O-N类荧光体(专利文献3~5)中，可以不与其它荧光 体组合，而通过改变组成中所含的元素，就能将由同一组成的荧光体发出的 发光颜色进行各种变换，此外，在不会由于温度导致的降低发光特性的情况 下，通过组合由蓝色LED或近紫外.紫外LED放出的光，就能容易地获得颜 色温度不同的各种白色光。本专利技术的第1目的是考虑上迷课题作出的，提供一 种在近紫外'紫外-蓝 绿色的范围内具有平坦的激发带，在能提高亮度的波长500nm~ 620nm附近具有发光峰，且具有宽发光光谱，符合目的用途，能发出期望的发光颜色的 荧光体及其制造方法，以及以使用该焚光体的发光装置为代表的发光装置。此外，如上所述，YAG:Ce荧光体可以在该荧光体中，将该荧光体中的 Y位点或Al位点取代为其它元素，或向该两个位点中添加元素，从而改变 发光波长或发光颜色。然而，根据本专利技术人的研究，该YAG:Ce荧光体由于 元素的取代、添加，存在发光效率降低的问题或在置于100。C以上的温度下 时的发光强度极度降低的问题。此外，由于这些问题，在使用该荧光体的发 光装置中，发光元件与荧光体的发光颜色的平衡破坏，结果存在白色光的色 调改变的问题。此外，根据本专利技术人的研究，ZnS:Cu、 Al或(Sr， Ca)CaS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光体，该荧光体用通式ＭｍＡａＢｂＯｏＮｎ：Ｚ表示，式中Ｍ元素是具有Ⅱ价的１种以上的元素，Ａ元素是具有Ⅲ价的１种以上的元素，Ｂ元素是具有Ⅳ价的１种以上的元素，Ｏ是氧，Ｎ是氮，Ｚ元素是１种以上的活化剂，其中，ａ＝（１＋ｘ）×ｍ、ｂ＝（４－ｘ）×ｍ、ｏ＝ｘ×ｍ、ｎ＝（７－ｘ）×ｍ、０≤ｘ≤１，在用波长为３００ｎｍ～５００ｎｍ范围的光激发时，发光光谱中的峰波长在５００ｎｍ～６２０ｎｍ的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-9-27 280859/2005;JP 2006-5-1 127946/20061.一种荧光体，该荧光体用通式MmAaBbOoNn:Z表示，式中M元素是具有II价的1种以上的元素，A元素是具有III价的1种以上的元素，B元素是具有IV价的1种以上的元素，O是氧，N是氮，Z元素是1种以上的活化剂，其中，a＝(1+x)×m、b＝(4-x)×m、o＝x×m、n＝(7-x)×m、0≤x≤1，在用波长为300nm～500nm范围的光激发时，发光光谱中的峰波长在500nm～620nm的范围。2. 权利要求1所述的荧光体，其中，M元素是选自Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Zn中 的l种以上的元素，A元素是选自A1、 Ga、 In、 Sc、 La、 Y中的l种以上的元素，JB^J^i^/A^X^^j41) Eu、 Ce、 Pr、 Tb、 Yb、 Mn中的l种以上的元 素。3. 权利要求1或2中所述的焚光体，其中，M元素是Sr或Ba， A元素是A1 或Ga, B元素是Si， Z元素是Ce和/或Eu。4. 权利要求1 ~ 3中任一项所述的焚光体,其中，通a示为MmAaBbOoNn:Zz 时，M元素与Z元素的摩尔比z/(m + z)的值为0.0001 ~ 0.5。5. 权利要求1 4中任一项所述的焚光体，其中，还含有氯或/和氟。6. 权利要求5所述的荧光体，其中，上述氯或/和氟的含量为0.0001重量％ ~ 1.0重量％。7. 权利要求1 ~6中任一项所述的荧光体，其中，在25'C下，以波^300nm-500nm范围的规定的单色光作为^blitii行照射时，发光光谱中的最大^目对强度 值为P25，在10(TC下，上述^L定单色光作为邀发光照射时，上述最大^目对强度值 为P咖时，(P25 — P100)/P25xlOOS20。8. 权利要求1 ~7中^—项所述的荧光体，其中，包^^立径为50.0)jm以下的1 次颗粒和该1次颗粒凝集而成的凝集体，含有该1次颗粒和凝集体的荧光体粉末的 平均粒径(D50)为1.0fjm-50.0(jm。9. 一种荧光体，该荧光体由通式(M^^)M^(2)^)A3bOoNn表示，式中，Nf)元素是具有I价的1种以上的元素，M^元素是具有n价的1种以上的元素，A元 素是具有m价的1种以上的元素，B元素是具有IV价的1种以上的元素，O是氧， N是氮，Z元素是选自稀土类元素或ii^度金属元素中的1种以上的元素，0.5 S 2.0、 3.0^b^7.0、 m(1)>0、 m(2)>0、 z^0、 4.0^(a + b)^7.0、 m(1) + m(2) + z= 1、 0<o^4.0、 n = 1/3 m(1)+2/3m(2)+z + a + 4/3b - 2/3o，在用波长300nm ~ 500nm范围的光激发时，发光光谱中的峰波錄500nrn ~ 600nrn的范围。10. 权利要求9所述的荧光体，其中，(Xm(S0.0511. 权利要求9或10中所述的荧光体，其中，0.0001刍zS0.5。12. 权利要求9 U中任一项所述的萸光体，其中，0.8^a^2.0、 3.0^b〇6.0、 0<o^l.0。13. 权利要求9-12中^-项所述的荧光体，其中，(Xo巨l.O、 a=l+o、 b = 4 一o、 n-7 — 0。14. 权利要求9- 13中任一项所述的荧光体，其中，1Vf)元素是选自Li、 Na、 K、 Rb中的1种以上的元素，M^元素是选自Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Zn中的1种以上的元 素，A元素是选自Al、 Ga、 In中的l种以上的元素，B元素是Si和/或Ge, Z元素 是选自Eu、 Ce、 Pr、 Tb、 Yb、 Mn中的1种以上的元素。15. 权利要求9~14中任一项所述的焚光体，其中，Nf)元素是Sr和/或Ba， A 元素是A1， B元素是Si， Z元素是Ce。16. 权利要求9~15中任一项所述的焚光体，其中，M^)元素是K。17. 权利要求9~16中任一项所述的荧光体，其中，作为构成荧光体的元素， 包括21.0重量。/。 27.0重量y。的Sr、 8.0重量％ ~ 14.0重量％的Al、 0.5重量％ ~ 6.5重量％...

【专利技术属性】
技术研发人员：永富晶，坂根坚之，山田智也，
申请(专利权)人：同和电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]