荧光体及其制备方法、和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一种荧光体，其在绿色～黄色范围具有发光光谱的宽峰，并具有可以使用近紫外／紫外光到蓝色光的宽范围的光作为激发光的宽且平坦的激发带，并且发光效率和亮度优异。所述荧光体由通式ＭｍＡａＢｂＯｏＮｎ∶Ｚ表示（Ｍ元素是价数为Ⅱ价的１种以上的元素，Ａ元素是价数为Ⅲ价的１种以上的元素，Ｂ元素是价数为Ⅳ价的１种以上的元素，Ｏ是氧，Ｎ是氮，Ｚ是１种以上的活化剂），其中，４．０＜（ａ＋ｂ）／ｍ＜７．０，ａ／ｍ≥０．５，ｂ／ａ＞２．５，ｎ＞ｏ，ｎ＝２／３ｍ＋ａ＋４／３ｂ－２／３ｏ，用波长为３００ｎｍ～５００ｎｍ范围的光激发时，发光光谱中的峰值波长为５００ｎｍ～６５０ｎｍ范围，由此可以解决上述课题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及阴极射线管(CRT)、场致发射显示器(FED)、等离子显示器 (PDP)等显示器或荧光灯、荧光显示管等照明装置或液晶背照灯等发光器具 中使用的含有氮的荧光体及其制造方法、荧光体混合物、荧光体片、以及组 合了半导体发光元件(LED)和该荧光体的白色LED照明为代表的发光装置。
技术介绍
目前，作为照明装置使用的放电式荧光灯或白炽灯等含有水银等有害物 质，存在寿命短等各种问题。但是，近年来陆续开发了近紫外/紫外 蓝色发 光的高亮度LED,从该LED发出的近紫夕卜/紫外 蓝色的光和在其波长区域 具有激发带的荧光体发出的光混合而获得白色光，是否可以利用该白色光作 为下一代的照明的研究、开发正在广泛地进行。如果该白色LED照明被实 用化，则存在如下优点电能向光转换的效率高，产生的热量少；因为由 LED和荧光体构成，不会象以往的白炽灯那样烧完，具有长的寿命；不含有 水银等有害物质；以及照明装置可以小型化，可以得到理想的照明装置。作为LED照明的方式，提出了二种方案， 一个是使用高亮度的红色 LED、绿色LED、蓝色LED的3原色LED来发出白色光的多片型方式，另 一种是将发出近紫夕卜/紫外 蓝色光的高亮度LED和用该LED发出的近紫外/ 紫外 蓝色的光激发的焚光体组合，发出白色光的单片型方式。从用于照明 的观点比较这两种方式时，特别是和多片型方式相比，单片型方式因为使用 了发光光谱具有宽峰的荧光体，因此可以使发光光谱接近于太阳光的光谱， 并能够获得演色性优异的白色光。另外，由于具有可使驱动电路筒单化和小 型化、不需要用于混色的导光路、各LED的驱动电压或光输出不同、不需 要考虑温度特性等、以及低成本等诸多优点，因此，作为下一代照明，组合 了 LED和荧光体的单片型方式备受瞩目。作为单片型方式的白色LED照明，有组合了高亮度蓝色LED和由该 LED发出的蓝色光激发而发黄光的荧光体的白色LED照明，例如，有组合了高亮度蓝色LED和黄色荧光体(Y,Gd)3(Al,Ga)5Ch2:Ce(YAG:Ce)、 Tb3Al5012:Ce、 Ca3Sc2Si3012:Ce、 CaSc204:Ce等的白色LED照明。该白色LED 照明因为是利用光的蓝色和黄色存在补色关系，因此具有可以减少使用的荧 光体的特征。特别是，使用的黄色荧光体YAG:Ce由于在蓝色波长460nm附 近具有激发峰，因此可高效率地发光，并且由于发光波长处于亮度(可见度) 最高的560nm附近，因此可获得高亮度的白色LED照明。但是，由于该白 色LED照明在可见光区域的长波长侧的发光、即红色成分的发光不足，因 此成为带蓝色的白色发光，不能得到如白炽灯那样的稍微带有红色的白色发 光，存在演色性差的问题。但是，最近陆续开发了发光峰波长处于黄色到红 色范围且发光光谱具有宽峰，并且在近紫外/紫外~蓝色范围具有良好的激发 带的含有氮的荧光体，通过加入该荧光体，改善了演色性。另外，作为其他单片型方式，还有利用由发出近紫外/紫外光的LED和 通过该LED发出的近紫外/紫外的光激发而发红(R)光的荧光体、发绿(G)光 的荧光体、发蓝(B)光的荧光体获得的光的混色来获得白色光的方式。该由R、 G、 B等光获得白色发光的方法具有如下特征通过R、 G、 B的组合或混合 比等，除了白色光以外，还可获得任意发光色；并且由于通过使用R、 G、 B的混色关系而不是光的补色关系来得到白色发光，因此演色性优异。作为在该用途中使用的荧光体，如果是红色荧光体，例如有Y202S:Eu、 La202S:Eu、 3.5MgO.0.5MgF2'GeO2:Mn、 (La,Mn,Sm)202S'Ga203:Eu等，如果 是绿色荧光体，例如有ZnS:Cu，Al、 CaGa2S4:Eu、 SrGa2S4:Eu、 BaGa2S4:Eu、 SrAl204:Eu、 BAM:Eu,Mn、 (Ba,Sr，Ca，Mg)2Si04:Eu等，如果是蓝色焚光体， 例如有BAM:Eu、 Sr5(P04)3Cl:Eu、 ZnS:Ag、 (Sr，Ca，Ba,Mg)1()(P04)6Cl2:Eu等。 但是，相对于3色荧光体中的其他颜色的荧光体具有宽峰的发光光谱，由于 红色焚光体具有尖的发光光谱，因此存在演色性变差，或者高温下的发光特 性差等问题。但是，对于这些问题，如上所述，正在陆续开发含有氮的温度 特性、激发带特性优异的发出从黄色到红色的光的荧光体，以对这些问题进 行改善。对于这些发光光谱的峰波长为黄色到红色范围且具有宽峰的荧光体，通 过进一步开发在近紫外/紫外 蓝色范围具有良好的激发带的含有氮的荧光 体，可以解决发出从黄色到红色的光的荧光体的大部分问题。作为上述含有 氮的荧光体，代表性的有Ca2Si5N8:Eu、 Sr2Si5N8:Eu、 Ba2Si5N8:Eu、Cax(Al,Si)12(O，N)16:Eu(0<x^l.5)、 CaAl2Si4N8:Eu、 CaSiN2:Eu、 CaAlSiN3:Eu等。这里，作为上述的以白色LED为代表的一般照明用光源的必要要素， 可列举第一是亮度的要素，第二是演色性的要素。第一的亮度要素是指作为 光源的亮度(光亮度)或发光效率，其对LED中使用的半导体元件的发光效 率、使用的荧光体的发光效率、以及白色LED本身结构有很大影响。第二 的演色性是表示由光源产生的颜色的再现性的值， 一般来说，作为该演色性 的评价方法，有JISZ8726(1990)。因此，以下使用JISZ8726的评价方法对演 色性进一于il明。按照JISZ8726的方法，光源的演色性通过平均演色性评价数(Ra)以数 值表示。它是评价用试样光源进行照明的演色性评价用的基准试样和采用近 似自然光的基准光进行照明的基准试样的颜色差异的值，如果它们之间没有 差别，完全相同，则演色评价数(Ra)为100。即使光源的色温相同，根据演 色性评价数看到的颜色也不同，如果演色性评价数低，则看到颜色发暗。越 是在整个可见光区域具有均匀的光密度的光源，可以说是演色性越好的光 源。通过开发发出从黄色到红色的光的上述新型荧光体，能改善其演色性， 下面的问题是发光峰波长处于从绿色到黄色范围的荧光体。首先，使用图25对上述黄色荧光体YAG:Ce的问题进行说明。图25是 纵轴表示发光强度(相对强度)，横轴采用激发光的波长的图，该图表示用 300 570nm的激发光激发该YAG:Ce时，发出波长559.2nm的光，并测定其 强度而求得的激发光谱。对于组合了高亮度蓝色LED和由该LED产生的蓝色光激发而发黄光的 YAG:Ce焚光体的白色LED照明，由于YAG:Ce荧光体对于由蓝色LED发 出的波长460nm的光具有高效率的激发带，并且发光峰波长在亮度(可见度) 最高的560nm附近，因此能获得高亮度的白色LED照明。但是，从图25 可以看出，该YAG:Ce荧光体用波长460nm的光激发时，虽然具有能够以高 效率发出560nm附近的光的发光特性，但是由于激发光带窄，用蓝色LED 的蓝色光激发时，如果该蓝色LED的发光波长随着制造该蓝色LED时的波 动(^'bo含)而变化，从而导致偏离YAG:Ce荧光体的最适合的激发带范围， 则有时会破坏蓝色和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光体，由通式ＭｍＡａＢｂＯｏＮｎ：Ｚ表示（Ｍ元素是价数为Ⅱ价的１种以上的元素，Ａ元素是价数为Ⅲ价的１种以上的元素，Ｂ元素是价数为Ⅳ价的１种以上的元素，Ｏ是氧，Ｎ是氮，Ｚ是１种以上的活化剂），其中，　　　　４．０＜（ａ＋ｂ）／ｍ＜７．０，ａ／ｍ≥０．５，ｂ／ａ＞２．５，ｎ＞ｏ，ｎ＝２／３ｍ＋ａ＋４／３ｂ－２／３ｏ，用波长为３００ｎｍ～５００ｎｍ范围的光激发时，发光光谱中的峰值波长为５００ｎｍ～６５０ｎｍ的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-3-4 061627/2005;JP 2005-3-16 075854/2005;J1.一种荧光体，由通式MmAaBbOoNn:Z表示(M元素是价数为II价的1种以上的元素，A元素是价数为III价的1种以上的元素，B元素是价数为IV价的1种以上的元素，O是氧，N是氮，Z是1种以上的活化剂)，其中，4.0＜(a+b)/m＜7.0，a/m≥0.5，b/a＞2.5，n＞o，n＝2/3m+a+4/3b-2/3o，用波长为300nm～500nm范围的光激发时，发光光谱中的峰值波长为500nm～650nm的范围。2. 权利要求l所述的荧光体，其中，0.5^a/m^2.0, 3.0<b/m<7.0, (Ko/m芸4.0。3. 权利要求1或2所述的荧光体，其中，0.8^a/m〇1.5, 3.0<b/m<6.0, 0<o/m〇3.0。4. 权利要求1~3中任一项所述的荧光体，其中，l.l<a/m^l.5， 3.5^b/m^4.5， 0<o/m^l.5。5. 权利要求1~4中任一项所述的荧光体，其中，M元素是选自Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Zn、原子价为II价的稀土元素中的一 种以上的元素；A元素是选自A1、 Ga、 In、 Tl、 Y、'Sc、 P、 As、 Sb、 Bi中的一种以上 的元素；B元素是选自Si、 Ge、 Sn、 Ti、 Hf、 Mo、 W、 Cr、 Pb、 Zr中的一种以 上的元素；Z元素是选自稀土元素、过渡金属元素中的一种以上的元素。6. 权利要求1~5中任一项所述的荧光体，其中， M元素是选自Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Zn中的一种以上的元素； A元素是选自A1、 Ga、 In中的一种以上的元素；B元素是Si和/或Ge;Z元素是选自Eu、 Ce、 Pr、 Tb、 Mn中的一种以上的元素。7. 权利要求1~6中任一项所述的荧光体，其中，M元素是Sr， A元素 是A1， B元素是Si， Z元素是Eu和/或Ce。8. 权利要求1~7中任一项所述的荧光体，其中，该荧光体表示为通式 MmAaBbOoNn:Zz时，M元素和Z元素的摩尔比z/(m+z)的值为0.0001 0.5。9. 权利要求1 8中任一项所述的荧光体，其中，含有19.5重量％ 29.5 重量％的Sr、 5.0重量％~16.8重量％的Al、 0.5重量％~8.1重量％的O、 22.6 重量％ ~32.0重量％的N、超过0.0且为3.5重量％以下的Ce，并且以波长 350nm 500nm范围的1种以上的单色光或连续光作为激发光进行照射时， 发光光谱中的峰值波长在500 600nm的范围，发光光谱的色度(x,y)的x为 0,3000~0,4500, y为0.5000~0.6000的范围。10. 权利要求1~8中任一项所述的荧光体，其中，含有19.5重量％ 29.5 重量％的Sr、 5.0重量％~16.8重量％的Al、 0.5重量％~8.1重量％的O、 22.6 重量％~32.0重量％的N、超过0.0且为3.5重量％以下的Eu,并且以波长 350nm 500nm范围的1种以上的单色光或连续光作为激发光进行照射时， 发光光谱中的峰值波长在550~650nm的范围，发光光谱的色度(x,y)的x为 0.4500~0.6000， y为0.3500~0.5000的范围。11. 权利要求10所述的焚光体，其中，以波长350nm 500nm范围的单 色光作为激发光进行照射时，将照射使吸收该激发光而发光的光i普中的最大 峰值的峰强度为最大的激发光时的该最大峰值的峰强度作为PH、将照射使吸 收该激发光而发光的光谱中的最大峰值的峰强度为最小的激发光时的该最 大峰值的峰强度作为PL时，(PH-PL)/PHx 100^20。12. 权利要求1 11中任一项所述的荧光体，其中，将在25。C下以波长 为300nm 500nm范围的规定的单色光作为激发光进行照射时的发光光错中 的最大峰值的相对强度值作为P25,将在200。C下以上述单色光作为激发光进 行照射时的上述最大峰值的相对强度值作为P2Q()时，(P25 _ P2Qo)/P25 x 100 S 3 5 。13. 权利要求1 12中任一项所述的荧光体，其中，包含粒径为50(im 以下的一次粒子和该一次粒子凝聚的凝聚体，并且包含该一次粒子和凝聚体 的荧光体粉末的平均粒径(D50)为1.0(im 50.0pm。14. 权利要求1 13中任一项所述的荧光体，其中，包含粒径为2(Vm 以下的一次粒子和该一次粒子凝聚的凝聚体，并且包含该一次粒子和凝聚体 的荧光体粉末的平均粒径(D50)为1.0pm~20.0|im。15. 制造权利要求1~14中任一项所述的荧光体的方法，其中，使用氮 化物制成的坩锅作为焙烧用坩锅，并且在含有选自氮气、稀有气体和氨气中 的l种以上气体的氛围气中，以1400。C 200(TC的温度进行焙烧。16. 权利要求15所述的荧光体的制造方法，其中，使上述焙烧炉内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：永富晶，坂根坚之，
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[]