JP7235965B2 - Boron nitride phosphor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、窒化硼素蛍光体及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a boron nitride phosphor and a manufacturing method thereof.
発光ダイオード(Light Emitting Diode、以下「LED」ともいう。)やレーザーダイオード(Laser Diode、以下「LD」ともいう。)等の励起光源と、蛍光体を組み合わせて、光の混色の原理によって白色、電球色等に発光する発光装置が種々開発されている。これらの発光装置は、照明用、車載用、液晶表示装置のバックライト用、ディスプレイ用、イルミネーション用、プロジェクター用などの幅広い分野で利用されている。 By combining an excitation light source such as a light emitting diode (hereinafter also referred to as "LED") or a laser diode (hereinafter also referred to as "LD") and a phosphor, a white, 2. Description of the Related Art Various light-emitting devices that emit light in the color of an incandescent bulb or the like have been developed. These light-emitting devices are used in a wide range of fields such as illumination, vehicle-mounted, backlight for liquid crystal display devices, displays, illumination, and projectors.
このような発光装置として、例えば、特許文献1は、250nm以上400nm以下の波長範囲の光を発する励起光源と、その光の少なくとも一部を吸収して発光する蛍光体とを組み合わせることで、白色系の混色光を発する発光装置を開示している。このような発光装置に用いる蛍光体として、例えば、M2SiO4:Eu2+(式中、Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Zn及びCdからなる群から選ばれる2価の金属の少なくとも一つである。)で表されるオルソシリケート蛍光体が知られている。 As such a light-emitting device, for example, Patent Document 1 describes a combination of an excitation light source that emits light in a wavelength range of 250 nm or more and 400 nm or less, and a phosphor that absorbs at least part of the light and emits light. A light emitting device is disclosed that emits a mixed color light of a system. As a phosphor used in such a light emitting device, for example, M 2 SiO 4 :Eu 2+ (wherein M is at least a divalent metal selected from the group consisting of Sr, Ca, Ba, Mg, Zn and Cd) is one.) is known.
発光装置に用いられる蛍光体としては、用途によって様々な発光スペクトルが得られ、幅広い波長範囲の励起光によって発光させることができ、発光特性及び信頼性の要求を満足させることができる蛍光体の開発が望まれている。
そこで本発明の一態様は、そのような要求を満足させる可能性を有する窒化硼素蛍光体、発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
Development of phosphors that can provide various emission spectra depending on the application, can be emitted by excitation light in a wide range of wavelengths, and can satisfy the requirements for emission characteristics and reliability as phosphors used in light-emitting devices. is desired.
Accordingly, an object of one aspect of the present invention is to provide a boron nitride phosphor, a light-emitting device, and a method for manufacturing the same that have the potential to satisfy such demands.
前記課題を解決するための手段は、以下の態様を包含する。 Means for solving the above problems include the following aspects.
本発明の第一の態様は、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起されて480nm以上650nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有し、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aと、窒素及び硼素と、必要に応じて、Tb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素M1と、を含む、窒化硼素蛍光体である。 A first aspect of the present invention has at least one emission peak wavelength in the range of 480 nm or more and less than 650 nm when excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, and from an alkaline earth metal element containing at least one element A selected from the group consisting of nitrogen and boron, and optionally at least one element M1 selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce, Mn and Yb , a boron nitride phosphor.
本発明の第二の態様は、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起されて480nm以上650nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有し、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aと、窒素及び硼素とを含む、窒化硼素蛍光体である。 A second aspect of the present invention has at least one emission peak wavelength in the range of 480 nm or more and less than 650 nm when excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, and from an alkaline earth metal element A boron nitride phosphor containing at least one element A selected from the group consisting of nitrogen and boron.
本発明の第三の態様は、前記窒化硼素蛍光体と、励起光源とを含む発光装置である。 A third aspect of the present invention is a light-emitting device including the boron nitride phosphor and an excitation light source.
本発明の第四の態様は、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aを含む水素化物又は窒化物と、窒化硼素と、必要に応じてTb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素M1を含む化合物と、を混合した混合物を準備し、前記混合物を10気圧以下の範囲の圧力において熱処理する工程を含む窒化硼素蛍光体の製造方法である。 A fourth aspect of the present invention is a hydride or nitride containing at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, boron nitride, and optionally Tb, Sm, Pr, Ce , a compound containing at least one element M1 selected from the group consisting of Mn and Yb, preparing a mixture, and heat-treating the mixture at a pressure in the range of 10 atmospheres or less. manufacturing method.
本発明の第五の態様は、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aを含む水素化物又は窒化物と、窒化硼素と、を混合した混合物を準備し、前記混合物を10気圧以下の範囲の圧力において熱処理する工程を含む窒化硼素蛍光体の製造方法である。 In a fifth aspect of the present invention, a mixture is prepared by mixing a hydride or nitride containing at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements and boron nitride, and the mixture is A method for producing a boron nitride phosphor including a step of heat-treating at a pressure in the range of 10 atmospheres or less.
本発明の一態様によれば、比較的幅広い波長範囲の励起光により様々な発光スペクトルを有する光を発する窒化硼素蛍光体、発光装置及びその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a boron nitride phosphor, a light-emitting device, and a method for manufacturing the same, which emit light having various emission spectra by excitation light in a relatively wide wavelength range.
以下、本発明に係る窒化硼素蛍光体、発光装置及び窒化硼素蛍光体の製造方法を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は、以下の窒化硼素蛍光体、発光装置及び窒化硼素蛍光体の製造方法に限定されない。なお、色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、JIS Z8110に従う。 Hereinafter, the boron nitride phosphor, the light emitting device, and the method for manufacturing the boron nitride phosphor according to the present invention will be described. However, the embodiments shown below are examples for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following boron nitride phosphor, light emitting device, and method for manufacturing the boron nitride phosphor. The relationship between the color name and chromaticity coordinates, the relationship between the wavelength range of light and the color name of monochromatic light, etc. conform to JIS Z8110.
窒化硼素蛍光体
本発明に係る窒化硼素蛍光体は、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起されて480nm以上650nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有し、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aと、窒素及び硼素と、必要に応じて、Tb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素M1と、を含む。
Boron Nitride Phosphor The boron nitride phosphor according to the present invention is excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less and has at least one emission peak wavelength in the range of 480 nm or more and less than 650 nm. At least one element A selected from the group consisting of earth metal elements, nitrogen and boron, and optionally at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce, Mn and Yb and M1.
窒化硼素蛍光体は、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起されて480nm以上650nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有し、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aと、窒素及び硼素とを含む。 The boron nitride phosphor is excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, has at least one emission peak wavelength in the range of 480 nm or more and less than 650 nm, and is selected from the group consisting of alkaline earth metal elements. It contains at least one selected element A, nitrogen and boron.
前記窒化硼素蛍光体は、下記式(I)で表される組成を含んでいてもよい。
A3B2N4:M1x (I)
(式(I)中、Aは、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、M1は、Tb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、xは、0≦x≦0.10を満たす数である。)
The boron nitride phosphor may contain a composition represented by the following formula (I).
A 3 B 2 N 4 : M1 x (I)
(In formula (I), A is at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, and M1 is selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce, Mn and Yb. At least one element, and x is a number that satisfies 0≤x≤0.10.)
前記窒化硼素蛍光体は、下記式(II)で表される組成を含んでいてもよい。
A3B2N4 (II)
(式(II)中、Aは、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素である。)
The boron nitride phosphor may contain a composition represented by the following formula (II).
A3B2N4 ( II )
(In formula (II), A is at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements.)
近紫外線領域の波長範囲に発光ピーク波長を有する発光素子として、例えば半導体レーザーが挙げられる。近紫外線領域を含む250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子からの励起光によって、波長変換が可能な蛍光体が求められている。本発明の第一の実施形態に係る窒化硼素蛍光体は、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子からの励起光によって、480nm以上650nm未満の緑色から橙色の領域に発光ピーク波長を有する。発光素子の励起光は、好ましくは250nm以上400nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、さらに好ましくは250nm以上380nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、特に好ましくは250nm以上370nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する。 Examples of light-emitting elements having an emission peak wavelength in the near-ultraviolet wavelength range include semiconductor lasers. Phosphors capable of wavelength conversion with excitation light from a light-emitting element having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less including the near-ultraviolet region are desired. The boron nitride phosphor according to the first embodiment of the present invention has an emission peak in the green to orange region of 480 nm or more and less than 650 nm by excitation light from a light emitting element having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less. have a wavelength. The excitation light of the light-emitting device preferably has an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 400 nm or less, more preferably 250 nm or more and 380 nm or less, and particularly preferably 250 nm or more and 370 nm or less. It has an emission peak wavelength within the range.
前記窒化硼素蛍光体に含まれる元素Aは、アルカリ土類金属元素からなる群から選ばれる少なくとも一種の元素である。前記元素Aは、発光効率や信頼性の観点から、好ましくはMg、Ca、Sr及びBaからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、より好ましくはCa、Sr及びBaからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、さらに好ましくはCa及びBaから選ばれる少なくとも一種の元素であり、よりさらに好ましくはCaを含む。 The element A contained in the boron nitride phosphor is at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements. The element A is preferably at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, more preferably selected from the group consisting of Ca, Sr and Ba, from the viewpoint of luminous efficiency and reliability. It contains at least one element, more preferably at least one element selected from Ca and Ba, and even more preferably Ca.
前記窒化硼素蛍光体は、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する励起光によって、少なくとも一つの母体発光に起因する発光スペクトルを示す。前記窒化硼素蛍光体に含まれる元素M1及び前記式(I)で表される組成における元素M1は、母体に含まれる賦活元素であるが、前記窒化硼素蛍光体は、母体発光を示す蛍光体であるため、賦活元素である元素M1を含まない場合でも発光させることができる。前記窒化硼素蛍光体は、賦活元素である元素M1を含んでいなくてもよい。元素M1を含んでいない前記窒化硼素蛍光体は、前記式(II)で表される組成を含むことが好ましい。前記窒化硼素蛍光体は、元素M1で表される賦活元素を含んでいてもよい。窒化硼素蛍光体が、賦活元素である元素M1を含む場合は、幅広い波長範囲の励起光を吸収して、賦活元素に起因する様々な発光スペクトルを有する発光が得られ、窒化硼素蛍光体が発する光の色調を変更することができる。元素M1は、Tb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、好ましくはTb、Sm、Pr、Ce及びMnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、より好ましくはTb、Sm、Pr及びMnからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素であり、よりさらに好ましくはTb、Sm及びPrからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素である。元素M1は、Tb、Sm及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素であってもよく、Tb及びYbから選択される少なくとも一種の元素であってもよい。元素M1は、Euを除く。250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起された場合に、ユウロピウムは、窒化硼素化合物の発光を阻害するキラー元素となる場合がある。前記式(I)で表される組成において、変数xは、前記窒化硼素蛍光体の賦活元素である元素M1のモル比を表し、元素M1のモル比を表す変数xは、0であってもよい。前記式(I)で表される組成において、変数xは、光源の種類による色調の変化や信頼性の観点から0以上0.10以下(0≦x≦0.10)、好ましくは0以上0.08以下(0≦x≦0.08)、より好ましくは0以上0.05以下(0≦x≦0.05)、さらに好ましくは0以上0.03以下(0≦x≦0.03)である。 The boron nitride phosphor exhibits an emission spectrum resulting from at least one host emission by excitation light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less. The element M1 contained in the boron nitride phosphor and the element M1 in the composition represented by the formula (I) are activating elements contained in the matrix, and the boron nitride phosphor is a phosphor exhibiting matrix emission. Therefore, light can be emitted even when the element M1, which is an activating element, is not included. The boron nitride phosphor may not contain the element M1, which is an activating element. The boron nitride phosphor that does not contain the element M1 preferably has a composition represented by the formula (II). The boron nitride phosphor may contain an activating element represented by the element M1. When the boron nitride phosphor contains the element M1, which is an activating element, it absorbs excitation light in a wide range of wavelengths, and emits light having various emission spectra due to the activating element, which is emitted by the boron nitride phosphor. You can change the color tone of the light. Element M1 is at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce, Mn and Yb, preferably at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce and Mn. more preferably at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr and Mn, and even more preferably at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm and Pr. The element M1 may be at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm and Yb, or at least one element selected from Tb and Yb. Element M1 excludes Eu. When excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, europium may become a killer element that inhibits the luminescence of the boron nitride compound. In the composition represented by the formula (I), the variable x represents the molar ratio of the element M1 which is the activating element of the boron nitride phosphor, and the variable x representing the molar ratio of the element M1 is 0. good. In the composition represented by the formula (I), the variable x is 0 or more and 0.10 or less (0 ≤ x ≤ 0.10), preferably 0 or more and 0, from the viewpoint of color tone change depending on the type of light source and reliability. 0.08 or less (0 ≤ x ≤ 0.08), more preferably 0 or more and 0.05 or less (0 ≤ x ≤ 0.05), still more preferably 0 or more and 0.03 or less (0 ≤ x ≤ 0.03) is.
前記窒化硼素蛍光体は、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起されて480nm以上550nm未満の範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有し、元素AがCaを含むことが好ましい。前記窒化硼素蛍光体が元素M1を含む場合は、元素M1が、Tb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素であることが好ましい。前記式(I)で表される組成を含む窒化硼素蛍光体は、元素AがCaを含み、元素M1が、Tb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、xが、0≦x≦0.03を満たす数であることが好ましい。前記窒化硼素蛍光体は、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光を励起されて480nm以上550nm未満の範囲内に2つの発光ピーク波長を有していてもよい。前記窒化硼素蛍光体は、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起されて、550nmを超える範囲に元素M1に起因する発光ピーク波長を有していてもよい。窒化硼素蛍光体が、550nmを超える範囲に発光ピークを有する場合には、550nmを超える範囲の発光ピークの発光強度は、480nm以上550nm未満の範囲内の発光ピークの発光強度よりも低い。 The boron nitride phosphor is excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less and has at least one emission peak wavelength in the range of 480 nm or more and less than 550 nm, and the element A contains Ca. is preferred. When the boron nitride phosphor contains the element M1, the element M1 is preferably at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce, Mn and Yb. In the boron nitride phosphor containing the composition represented by the formula (I), the element A contains Ca, and the element M1 is at least one selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce, Mn and Yb. It is preferably an element, and x is a number that satisfies 0≦x≦0.03. The boron nitride phosphor may be excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less and have two emission peak wavelengths in the range of 480 nm or more and less than 550 nm. The boron nitride phosphor may be excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, and may have an emission peak wavelength in a range exceeding 550 nm due to the element M1. When the boron nitride phosphor has an emission peak in the range over 550 nm, the emission intensity of the emission peak in the range over 550 nm is lower than the emission intensity of the emission peak in the range of 480 nm or more and less than 550 nm.
発光装置
本発明に係る発光装置は、本発明に係る窒化硼素蛍光体と、励起光源とを備える。励起光源は、発光ダイオード(LED)又は半導体レーザー(LD)であることが好ましい。発光ダイオード(LED)としては、例えば、窒化物系半導体(InXAlYGa1-X-YN、X≧0、Y≧0、X+Y≦1)が挙げられる。窒化物系半導体を用いた発光ダイオードを励起光源として用いることで、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。半導体レーザーとしては、例えば、Nd:YAGレーザー、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー等が挙げられる。窒化硼素と、LEDを組み合わせた発光装置は、照明用や標準光源用等の分野で用いることができる。窒化硼素蛍光体とLDとを組み合わせた発光装置は、照明用、プロジェクター用等の分野で用いることができる。
Light Emitting Device A light emitting device according to the present invention includes the boron nitride phosphor according to the present invention and an excitation light source. The excitation light source is preferably a light emitting diode (LED) or semiconductor laser (LD). Light-emitting diodes (LEDs) include, for example, nitride-based semiconductors (In X Al Y Ga 1-XY N, X≧0, Y≧0, X+Y≦1). By using a light-emitting diode using a nitride-based semiconductor as an excitation light source, it is possible to obtain a stable light-emitting device with high efficiency, high output linearity with respect to input, and resistance to mechanical impact. Examples of semiconductor lasers include Nd:YAG lasers, KrF excimer lasers, ArF excimer lasers, and the like. A light-emitting device in which boron nitride and an LED are combined can be used in fields such as lighting and standard light sources. A light-emitting device that combines a boron nitride phosphor and an LD can be used in fields such as lighting and projectors.
窒化硼素蛍光体の製造方法
本発明に係る窒化硼素蛍光体の製造方法は、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aを含む水素化物又は窒化物と、窒化硼素と、必要に応じてTb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素M1を含む化合物とを混合した混合物を準備し、10気圧以下の範囲の圧力において熱処理する工程を含む。前記熱処理は、1気圧以上10気圧以下の範囲内の圧力において行うことが好ましい。元素M1を含む化合物として、元素M1は、Tb、Sm及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素であってもよい。元素M1は、Tb及びYbから選択される少なくとも一種の元素であってもよい。
Method for producing boron nitride phosphor A method for producing a boron nitride phosphor according to the present invention comprises a hydride or nitride containing at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, boron nitride, A step of preparing a mixture optionally mixed with a compound containing at least one element M1 selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce, Mn and Yb, and heat-treating the mixture at a pressure in the range of 10 atmospheres or less. including. The heat treatment is preferably performed at a pressure in the range of 1 atmosphere to 10 atmospheres. As the compound containing the element M1, the element M1 may be at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm and Yb. Element M1 may be at least one element selected from Tb and Yb.
本発明に係る窒化硼素蛍光体の製造方法は、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aを含む水素化物又は窒化物と、窒化硼素と、を含む化合物とを混合した混合物を準備し、前記混合物を10気圧以下の範囲の圧力において熱処理する工程を含んでいてもよい。前記熱処理は、1気圧以上10気圧以下の範囲内の圧力において行うことが好ましい。 In the method for producing a boron nitride phosphor according to the present invention, a hydride or nitride containing at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements and a compound containing boron nitride are mixed. The step of providing a mixture and heat treating said mixture at a pressure in the range of 10 atmospheres or less may be included. The heat treatment is preferably performed at a pressure in the range of 1 atmosphere to 10 atmospheres.
本発明に係る製造方法によれば、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aを含む水素化物又は窒化物と、窒化硼素と、必要に応じてTb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素M1を含む化合物を原料として、混合物を準備する。原料を含む混合物は、元素M1を含む化合物を含んでいなくてもよい。本発明に係る製造方法は、前記原料を含む混合物を10気圧以下(1.0MPa以下)の範囲の圧力において熱処理することにより、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起されて、480nm以上650nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する窒化硼素蛍光体を製造することができる。前記製造方法によれば、10気圧を超える高圧下で熱処理をすることなく、250nm以上460nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する光に励起されて母体発光する窒化硼素蛍光体を得ることができる。熱処理時の気圧は、熱処理時の温度によっても変わり、熱処理における気圧は、好ましくは8気圧以下(0.8MPa以下)の範囲であり、より好ましくは5気圧以下(0.5MPa以下)の範囲である。熱処理時の気圧の下限は、特に制限されないが、好ましくは0.1気圧以上(0.01MPa以上)又は1気圧以上である。 According to the production method of the present invention, a hydride or nitride containing at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, boron nitride, and optionally Tb, Sm, Pr, A mixture is prepared using as a raw material a compound containing at least one element M1 selected from the group consisting of Ce, Mn and Yb. A mixture containing raw materials may not contain a compound containing the element M1. In the production method according to the present invention, the mixture containing the raw materials is heat-treated at a pressure in the range of 10 atmospheres or less (1.0 MPa or less) to excite light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less. Thus, a boron nitride phosphor having at least one emission peak wavelength in the range of 480 nm or more and less than 650 nm can be produced. According to the manufacturing method, it is possible to obtain a boron nitride phosphor that emits light when excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm to 460 nm without heat treatment under a high pressure exceeding 10 atm. The atmospheric pressure during heat treatment varies depending on the temperature during heat treatment, and the atmospheric pressure during heat treatment is preferably in the range of 8 atmospheres or less (0.8 MPa or less), more preferably 5 atmospheres or less (0.5 MPa or less). be. The lower limit of the atmospheric pressure during the heat treatment is not particularly limited, but is preferably 0.1 atmospheric pressure or higher (0.01 MPa or higher) or 1 atmospheric pressure or higher.
アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素Aを含む水素化物としては、例えば、MgH2、CaH2、SrH2又はBaH2が挙げられる。アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む窒化物としては、Mg3N2、Ca3N2、Sr3N2、SrN、Ba3N2が挙げられる。本発明の第三の実施形態に係る製造方法において、原料としては、入手しやすく、比較的反応性が高い点から、前記元素Aを含む水素化物を用いることが好ましい。 Examples of hydrides containing at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements include MgH 2 , CaH 2 , SrH 2 and BaH 2 . Nitrides containing at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements include Mg3N2 , Ca3N2 , Sr3N2 , SrN and Ba3N2 . In the manufacturing method according to the third embodiment of the present invention, it is preferable to use a hydride containing the element A as a raw material because it is easily available and has relatively high reactivity.
Tb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素M1を含む化合物としては、例えば、元素M1を含む酸化物、塩化物、フッ化物、窒化物等が挙げられる。入手しやすく、取り扱いが容易な点から、必要に応じて、元素M1を含む酸化物又は窒化物用いることが好ましい。元素M1を含む化合物としては、具体的に、Tb4O7、TbF3、Sm2O3、SmN、SmF3、Pr6O11、PrN、PrF3、Ce2O3、CeO2、CeF3、MnO、Mn2O3、MnO2、Yb2O3、YbN、YbF3が挙げられる。 Examples of compounds containing at least one element M1 selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce, Mn and Yb include oxides, chlorides, fluorides and nitrides containing the element M1. . From the viewpoint of easy availability and easy handling, it is preferable to use an oxide or nitride containing the element M1 as necessary. Specific examples of compounds containing the element M1 include Tb4O7 , TbF3 , Sm2O3 , SmN , SmF3 , Pr6O11 , PrN, PrF3 , Ce2O3 , CeO2 , CeF3 , MnO, Mn2O3 , MnO2 , Yb2O3 , YbN , YbF3 .
熱処理する雰囲気は、結晶欠陥などの少ない窒化硼素蛍光体を得るために、不活性雰囲気又は還元雰囲気であることが好ましい。不活性雰囲気は、ヘリウム、ネオン及びアルゴンからなる群から選ばれる少なくとも一種の希ガス雰囲気、窒素ガス雰囲気が挙げられる。不活性雰囲気は、ヘリウム、ネオン、アルゴン又は窒素を雰囲気中の主成分とする雰囲気をいう。不活性雰囲気は、必然的に不純物として酸素を含むことがあるが、本明細書において、雰囲気中に含まれる酸素の濃度が15体積%以下であれば、不活性雰囲気とする。不活性雰囲気中の酸素の濃度は、好ましくは10体積%以下、より好ましくは5体積%以下、さらに好ましくは1体積%以下である。還元雰囲気は、水素を含む希ガス雰囲気、水素を含む窒素ガス雰囲気が挙げられる。還元雰囲気は、水素ガスと希ガス、又は、水素ガスと窒素ガス、を雰囲気の主成分とする雰囲気をいう。 The heat treatment atmosphere is preferably an inert atmosphere or a reducing atmosphere in order to obtain a boron nitride phosphor with few crystal defects. Examples of the inert atmosphere include at least one rare gas atmosphere selected from the group consisting of helium, neon and argon, and a nitrogen gas atmosphere. An inert atmosphere refers to an atmosphere having helium, neon, argon or nitrogen as the main component in the atmosphere. An inert atmosphere may inevitably contain oxygen as an impurity. In this specification, an inert atmosphere is defined as an atmosphere having an oxygen concentration of 15% by volume or less. The concentration of oxygen in the inert atmosphere is preferably 10% by volume or less, more preferably 5% by volume or less, and even more preferably 1% by volume or less. Examples of the reducing atmosphere include a rare gas atmosphere containing hydrogen and a nitrogen gas atmosphere containing hydrogen. The reducing atmosphere refers to an atmosphere containing hydrogen gas and rare gas, or hydrogen gas and nitrogen gas as main components.
熱処理する温度は、好ましくは1200℃以上1600℃以下の範囲内である。熱処理する温度は、より好ましくは1250℃以上1550℃以下の範囲内であり、さらに好ましくは1300℃以上1500℃以下の範囲内である。熱処理する温度が1200℃以上1600℃以下の範囲内であれば、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起され、480nm以上650nm未満の範囲内に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する前記式(I)で表される組成を含む、窒化硼素蛍光体を得ることができる。 The heat treatment temperature is preferably in the range of 1200° C. or higher and 1600° C. or lower. The heat treatment temperature is more preferably in the range of 1250° C. or higher and 1550° C. or lower, and more preferably in the range of 1300° C. or higher and 1500° C. or lower. If the heat treatment temperature is in the range of 1200° C. or higher and 1600° C. or lower, it is excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, and at least one emission peak wavelength is in the range of 480 nm or more and less than 650 nm. It is possible to obtain a boron nitride phosphor containing the composition represented by the above formula (I).
本発明に係る製造方法によって、下記式(I)で表される組成を含み、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起されて480nm以上650nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する窒化硼素蛍光体が得られる。
A3B2N4:M1x (I)
(式(I)中、Aは、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、M1は、Tb、Sm、Pr、Ce、Mn及びYbからなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、xは、0≦x≦0.10を満たす数である。)
At least one emission in the range of 480 nm or more and less than 650 nm when excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, including a composition represented by the following formula (I) by the production method according to the present invention A boron nitride phosphor having a peak wavelength is obtained.
A 3 B 2 N 4 : M1 x (I)
(In formula (I), A is at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, and M1 is selected from the group consisting of Tb, Sm, Pr, Ce, Mn and Yb. At least one element, and x is a number that satisfies 0≤x≤0.10.)
本発明に係る製造方法によって、下記式(II)で表される組成を含み、250nm以上460nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光に励起されて480nm以上650nm未満の範囲に少なくとも一つの発光ピーク波長を有する窒化硼素蛍光体が得られる。
A3B2N4 (II)
(式(II)中、Aは、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素である。)
At least one emission in the range of 480 nm or more and less than 650 nm when excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, including the composition represented by the following formula (II) by the production method according to the present invention A boron nitride phosphor having a peak wavelength is obtained.
A3B2N4 ( II )
(In formula (II), A is at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements.)
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. The invention is not limited to these examples.
実施例1
水素化カルシム(CaH2)12.6g、窒化硼素(BN)5.0gを秤量し、メノウ乳鉢とメノウ乳棒を用いて、20分混合して混合物を得た。この混合物を、1350℃、1気圧(0.10MPa)の窒素ガス雰囲気中で10時間、熱処理した。得られた熱処理物を粉砕して、Ca3B2N4で表される窒化硼素化合物を得た。
Example 1
12.6 g of calcium hydride (CaH 2 ) and 5.0 g of boron nitride (BN) were weighed and mixed for 20 minutes using an agate mortar and an agate pestle to obtain a mixture. This mixture was heat-treated at 1350° C. in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm (0.10 MPa) for 10 hours. The obtained heat-treated product was pulverized to obtain a boron nitride compound represented by Ca 3 B 2 N 4 .
実施例2
水素化カルシム(CaH2)12.6g、窒化硼素(BN)5.0g、酸化テルビウム(Tb4O7)0.2gを秤量し、メノウ乳鉢とメノウ乳棒を用いて、20分混合して混合物を得た。この混合物を、1350℃、1気圧(0.10MPa)の窒素ガス雰囲気中で10時間、熱処理した。得られた熱処理物を粉砕して、Ca3B2N4:Tbで表される窒化硼素化合物を得た。
Example 2
12.6 g of calcium hydride (CaH 2 ), 5.0 g of boron nitride (BN), and 0.2 g of terbium oxide (Tb 4 O 7 ) were weighed and mixed for 20 minutes using an agate mortar and an agate pestle to form a mixture. got This mixture was heat-treated at 1350° C. in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm (0.10 MPa) for 10 hours. The obtained heat-treated product was pulverized to obtain a boron nitride compound represented by Ca 3 B 2 N 4 :Tb.
実施例3
水素化カルシム(CaH2)12.6g、窒化硼素(BN)5.0g、酸化サマリウム(Sm2O3)0.2gを秤量し、メノウ乳鉢とメノウ乳棒を用いて、20分混合して混合物を得た。この混合物を、1350℃、1気圧(0.10MPa)の窒素ガス雰囲気中で10時間、熱処理した。得られた熱処理物を粉砕して、Ca3B2N4:Smで表される窒化硼素化合物を得た。
Example 3
12.6 g of calcium hydride (CaH 2 ), 5.0 g of boron nitride (BN), and 0.2 g of samarium oxide (Sm 2 O 3 ) were weighed and mixed for 20 minutes using an agate mortar and an agate pestle to form a mixture. got This mixture was heat-treated at 1350° C. in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm (0.10 MPa) for 10 hours. The obtained heat-treated material was pulverized to obtain a boron nitride compound represented by Ca 3 B 2 N 4 :Sm.
実施例4
水素化カルシム(CaH2)12.6g、窒化硼素(BN)5.0g、酸化プラセオジム(Pr6O11)0.2gを秤量し、メノウ乳鉢とメノウ乳棒を用いて、20分混合して混合物を得た。この混合物を、1350℃、1気圧(0.10MPa)の窒素ガス雰囲気中で10時間、熱処理した。得られた熱処理物を粉砕して、Ca3B2N4:Prで表される窒化硼素化合物を得た。
Example 4
12.6 g of calcium hydride (CaH 2 ), 5.0 g of boron nitride (BN), and 0.2 g of praseodymium oxide (Pr 6 O 11 ) were weighed and mixed for 20 minutes using an agate mortar and an agate pestle to form a mixture. got This mixture was heat-treated at 1350° C. in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm (0.10 MPa) for 10 hours. The obtained heat-treated product was pulverized to obtain a boron nitride compound represented by Ca 3 B 2 N 4 :Pr.
実施例5
水素化バリウム(BaH2)20.9g、窒化硼素(BN)2.5gを秤量し、メノウ乳鉢とメノウ乳棒を用いて、20分混合して混合物を得た。この混合物を、1350℃、1気圧(0.10MPa)の窒素ガス雰囲気中で10時間、熱処理した。得られた熱処理物を粉砕して、Ba3B2N4で表される窒化硼素化合物を得た。
Example 5
20.9 g of barium hydride (BaH 2 ) and 2.5 g of boron nitride (BN) were weighed and mixed for 20 minutes using an agate mortar and an agate pestle to obtain a mixture. This mixture was heat-treated at 1350° C. in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm (0.10 MPa) for 10 hours. The obtained heat-treated product was pulverized to obtain a boron nitride compound represented by Ba 3 B 2 N 4 .
実施例6
水素化ストロンチウム(SrH2)13.4g、窒化硼素(BN)2.5gを秤量し、メノウ乳鉢とメノウ乳棒を用いて、20分混合して混合物を得た。この混合物を、1350℃、1気圧(0.10MPa)の窒素ガス雰囲気中で10時間、熱処理した。得られた熱処理物を粉砕して、Sr3B2N4で表される窒化硼素化合物を得た。
Example 6
13.4 g of strontium hydride (SrH 2 ) and 2.5 g of boron nitride (BN) were weighed and mixed for 20 minutes using an agate mortar and an agate pestle to obtain a mixture. This mixture was heat-treated at 1350° C. in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm (0.10 MPa) for 10 hours. The obtained heat-treated product was pulverized to obtain a boron nitride compound represented by Sr 3 B 2 N 4 .
比較例1
水素化カルシム(CaH2)12.6g、窒化硼素(BN)5.0g、酸化ユウロピウム(Eu2O3)0.2gを秤量し、メノウ乳鉢とメノウ乳棒を用いて、20分混合して混合物を得た。この混合物を、1350℃、1気圧(0.10MPa)の窒素ガス雰囲気中で10時間、熱処理した。得られた熱処理物を粉砕して、窒化硼素化合物を得た。
Comparative example 1
12.6 g of calcium hydride (CaH 2 ), 5.0 g of boron nitride (BN), and 0.2 g of europium oxide (Eu 2 O 3 ) were weighed and mixed for 20 minutes using an agate mortar and an agate pestle to form a mixture. got This mixture was heat-treated at 1350° C. in a nitrogen gas atmosphere of 1 atm (0.10 MPa) for 10 hours. The obtained heat-treated product was pulverized to obtain a boron nitride compound.
比較例2
熱処理温度を1250℃にしたこと以外は、比較例1と同様にして、窒化硼素化合物を得た。
Comparative example 2
A boron nitride compound was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the heat treatment temperature was set to 1250°C.
比較例3
熱処理温度を1450℃にしたこと以外は、比較例1と同様にして、窒化硼素化合物を得た。
Comparative example 3
A boron nitride compound was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the heat treatment temperature was set to 1450°C.
比較例4
水素化カルシム(CaH2)12.6g及び窒化硼素(BN)5.0gの代わりに、水素化バリウム(BaH2)20.9g、窒化硼素(BN)2.5gを用いたこと以外は、比較例1と同様にして、窒化硼素化合物を得た。
Comparative example 4
Comparative _ A boron nitride compound was obtained in the same manner as in Example 1.
比較例5
水素化カルシム(CaH2)12.6g及び窒化硼素(BN)5.0gの代わりに、水素化ストロンチウム(SrH2)13.4g、窒化硼素(BN)2.5gを用いたこと以外は、比較例1と同様にして、窒化硼素化合物を得た。
Comparative example 5
Comparative _ A boron nitride compound was obtained in the same manner as in Example 1.
比較例6
酸化ユウロピウム(Eu2O3)0.2gの代わりに窒化ユウロピウム(EuN)0.2gを用いたこと以外は、比較例1と同様にして、窒化硼素化合物を得た。
Comparative example 6
A boron nitride compound was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that 0.2 g of europium nitride (EuN) was used instead of 0.2 g of europium oxide (Eu 2 O 3 ).
X線回折スペクトル
得られた窒化硼素化合物について、X線回折スペクトル(XRD)を測定した。測定は、試料水平型多目的X線回折装置(製品名:UltimaIV、株式会社リガク製)を用い、CuKα線を用いて行った。得られたXRDパターンから各アルカリ土類金属窒化硼素化合物の形成の有無を確認した。実施例1から4は、Ca3B2N4で表される組成の結晶が形成されていた。実施例5及び比較例4は、Ba3B2N4で表される組成の結晶が形成されていた。実施例6及び比較例5は、Sr3B2N4で表される組成の結晶が形成されていた。比較例1から3及び6は、Ca3B2N4で表される組成の結晶が形成されていた。表1に各実施例の組成を示す。
X-Ray Diffraction Spectrum An X-ray diffraction spectrum (XRD) was measured for the obtained boron nitride compound. The measurement was performed using a sample horizontal multi-purpose X-ray diffractometer (product name: Ultima IV, manufactured by Rigaku Corporation) using CuKα rays. The presence or absence of formation of each alkaline earth metal boron nitride compound was confirmed from the obtained XRD pattern. In Examples 1 to 4, crystals having a composition represented by Ca 3 B 2 N 4 were formed. In Example 5 and Comparative Example 4, crystals having a composition represented by Ba 3 B 2 N 4 were formed. In Example 6 and Comparative Example 5, crystals having a composition represented by Sr 3 B 2 N 4 were formed. In Comparative Examples 1 to 3 and 6, crystals having a composition represented by Ca 3 B 2 N 4 were formed. Table 1 shows the composition of each example.
発光特性
得られた窒化硼素化合物について、発光特性を測定した。発光特性は分光蛍光光度計(製品名:量子効率測定システムQE-2000、大塚電子株式会社製)で励起光の発光ピーク波長を365nmとして測定した。その発光スペクトルを図1乃至図6に示す。なお、実施例1の発光ピーク波長における発光強度が実施例の中では最も大きかったが、各実施例の窒化硼素化合物の発光スペクトルの形状を比較し易くするため、各発光スペクトルにおいて、最大の発光強度を100%とした。また、表1に各発光スペクトルおける発光ピーク波長と半値幅を求めた。半値幅は、発光スペクトルにおける最大の発光ピークの半値全幅(Full Width at Half Maximum:FWHM)をいい、各発光スペクトルにおける最大の発光ピークの最大値の50%の値を示す発光ピークの波長幅をいう。結果を表1に示す。
Light Emitting Property The light emitting property of the obtained boron nitride compound was measured. Emission characteristics were measured with a spectrofluorophotometer (product name: quantum efficiency measurement system QE-2000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) with an excitation light emission peak wavelength of 365 nm. Its emission spectrum is shown in FIGS. 1 to 6. FIG. In addition, although the emission intensity at the emission peak wavelength of Example 1 was the largest among the examples, in order to facilitate comparison of the emission spectrum shapes of the boron nitride compounds of each example, in each emission spectrum, the maximum emission intensity The intensity was taken as 100%. In addition, Table 1 shows the emission peak wavelength and half-value width in each emission spectrum. The half width refers to the full width at half maximum (FWHM) of the maximum emission peak in the emission spectrum, and the wavelength width of the emission peak showing a value of 50% of the maximum value of the maximum emission peak in each emission spectrum. say. Table 1 shows the results.
励起スペクトルの測定
実施例4乃至6の窒化硼素化合物について、分光蛍光光度計(製品名:F-4500、株式会社日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、実施例4は515nm、実施例5は595nm、実施例6は610nmにて、25℃±5℃(室温)で220nm以上520nm以下の範囲で励起スペクトルを測定した。実施例4乃至6それぞれの励起スペクトルの最大強度を100%とし、各波長における相対強度(%)を示す励起スペクトルを、図7に示す。
Excitation spectrum measurement For the boron nitride compounds of Examples 4 to 6, using a spectrofluorometer (product name: F-4500, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), Example 4 was 515 nm, Example 5 was 595 nm, In Example 6, the excitation spectrum was measured at 610 nm in the range of 220 nm or more and 520 nm or less at 25° C.±5° C. (room temperature). FIG. 7 shows excitation spectra showing the relative intensity (%) at each wavelength, with the maximum intensity of each excitation spectrum of Examples 4 to 6 being 100%.
温度特性による信頼性評価:相対発光エネルギー(%)
実施例1のCa3B2N4で表される組成を含む窒化硼素化合物と、参考例として(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+で表される組成を含むオルソシリケート蛍光体について、25℃(室温)から150℃の温度範囲において、発光ピーク波長が365nmである励起光源からの光によって励起させた各発光スペクトルを、分光蛍光光度計(製品名:量子効率測定システムQE-2000、大塚電子株式会社製)で測定した。実施例及び参考例の25℃で測定した発光スペクトルのエネルギー値を100%として、各温度における実施例及び参考例の蛍光体の相対的な発光スペクトルのエネルギー値(相対発光エネルギー(%))を求めた。なお、エネルギー値は、各温度において求めた発光スペクトルにおける波長480nm以上650nm以下の範囲の相対的な積分値である。図8は、実施例1の窒化硼素化合物と、参考例のオルソシリケート蛍光体の25℃(室温)から150℃の温度範囲における各温度に対する相対発光エネルギー(%)を示すグラフである。
Reliability evaluation based on temperature characteristics: relative luminous energy (%)
Regarding the boron nitride compound containing the composition represented by Ca 3 B 2 N 4 of Example 1 and the orthosilicate phosphor containing the composition represented by (Sr, Ba) 2 SiO 4 :Eu 2+ as a reference example, 25 Each emission spectrum excited by light from an excitation light source with an emission peak wavelength of 365 nm in a temperature range from ° C. (room temperature) to 150 ° C. was measured with a spectrofluorometer (product name: quantum efficiency measurement system QE-2000, Otsuka (manufactured by Denshi Co., Ltd.). With the energy value of the emission spectrum measured at 25 ° C. of Examples and Reference Examples as 100%, the relative emission spectrum energy value (relative emission energy (%)) of the phosphors of Examples and Reference Examples at each temperature asked. The energy value is a relative integrated value within the wavelength range of 480 nm or more and 650 nm or less in the emission spectrum obtained at each temperature. FIG. 8 is a graph showing the relative emission energy (%) of the boron nitride compound of Example 1 and the orthosilicate phosphor of Reference Example at each temperature in the temperature range from 25° C. (room temperature) to 150° C. FIG.
表1及び図1に示すように、実施例1のCa3B2N4で表される窒化硼素化合物は、発光ピーク波長が515nmの母体発光に起因する発光ピークを有する窒化硼素蛍光体であった。
表1及び図2に示すように、実施例2のCa3B2N4:Tbで表される窒化硼素化合物は、母体発光に起因して489nmに発光ピーク波長を有する第一の発光ピークと、Tbに起因して545nmに発光ピーク波長を有する第二の発光ピークを有する窒化硼素蛍光体であった。
表1及び図3に示すように、実施例3のCa3B2N4:Smで表される窒化硼素化合物は、母体発光に起因して515nmに発光ピーク波長を有する第一の発光ピークと、Smに起因する2つの発光ピーク、すなわち、607nmに発光ピーク波長を有する第二の発光ピークと、651nmに発光ピーク波長を有する第三の発光ピークとを有する窒化硼素蛍光体であった。実施例3の窒化硼素蛍光体の第二の発光ピークと第三の発光ピークは、第一の発光ピークよりも発光強度が低い。
表1及び図4に示すように、実施例4のCa3B2N4:Prで表される窒化硼素化合物は、母体発光に起因して515nmに発光ピーク波長を有する第一の発光ピークと、Prに起因する2つの発光ピーク、すなわち、610nmに発光ピーク波長を有する第二の発光ピークと、637nmに発光ピーク波長を有する第三の発光ピークとを有する窒化硼素蛍光体であった。実施例4の窒化硼素蛍光体の第二の発光ピークと第三の発光ピークは、第一の発光ピークよりも発光強度が低い。
表1及び図5に示すように、実施例5のBa3B2N4で表される窒化硼素化合物は、発光ピーク波長が600nmの母体発光に起因する発光ピークを有する窒化硼素蛍光体であった。
表1及び図6に示すように、実施例6のSr3B2N4で表される窒化硼素化合物は、発光ピーク波長が610nmの母体発光に起因する発光ピークを有する窒化硼素蛍光体であった。
As shown in Table 1 and FIG. 1, the boron nitride compound represented by Ca 3 B 2 N 4 of Example 1 is a boron nitride phosphor having an emission peak wavelength of 515 nm, which is attributed to host emission. rice field.
As shown in Table 1 and FIG. 2, the boron nitride compound represented by Ca 3 B 2 N 4 :Tb of Example 2 has a first emission peak at 489 nm due to host emission. , and Tb, the boron nitride phosphor having a second emission peak having an emission peak wavelength at 545 nm.
As shown in Table 1 and FIG. 3, the boron nitride compound represented by Ca 3 B 2 N 4 :Sm of Example 3 has a first emission peak at 515 nm due to host emission. , and Sm, namely, a second emission peak having an emission peak wavelength of 607 nm and a third emission peak having an emission peak wavelength of 651 nm. The emission intensity of the second emission peak and the third emission peak of the boron nitride phosphor of Example 3 is lower than that of the first emission peak.
As shown in Table 1 and FIG. 4, the boron nitride compound represented by Ca 3 B 2 N 4 :Pr of Example 4 has a first emission peak at 515 nm due to host emission. , Pr, that is, a boron nitride phosphor having two emission peaks, namely, a second emission peak having an emission peak wavelength at 610 nm and a third emission peak having an emission peak wavelength at 637 nm. The emission intensity of the second emission peak and the third emission peak of the boron nitride phosphor of Example 4 is lower than that of the first emission peak.
As shown in Table 1 and FIG. 5, the boron nitride compound represented by Ba 3 B 2 N 4 in Example 5 was a boron nitride phosphor having an emission peak wavelength of 600 nm due to the host emission. rice field.
As shown in Table 1 and FIG. 6, the boron nitride compound represented by Sr 3 B 2 N 4 of Example 6 is a boron nitride phosphor having an emission peak wavelength of 610 nm, which is attributed to host emission. rice field.
比較例1から6に係るEuを含む窒化硼素化合物は、いずれも発光しなかった。ユウロピウムは、Ca3B2N4、Ba3B2N4又はSr3B2N4で表される窒化硼素化合物の発光を阻害するキラー元素となったと考えられる。 None of the boron nitride compounds containing Eu according to Comparative Examples 1 to 6 emitted light. Europium is considered to be a killer element that inhibits the emission of boron nitride compounds represented by Ca 3 B 2 N 4 , Ba 3 B 2 N 4 or Sr 3 B 2 N 4 .
図7に示すように、実施例4に係る窒化硼素蛍光体は320nm以上370nm以下の波長範囲内の励起スペクトルにおいて相対強度が最も高く、実施例5及び実施例6の窒化硼素蛍光体は、370nm以上420nm以下の波長範囲内の励起スペクトルにおいて相対強度が最も高くなった。図7は、窒化硼素蛍光体の組成に含まれる元素を選択することにより、励起スペクトルが異なる窒化硼素蛍光体が得られることを示している。すなわち、励起光源の発光ピーク波長と、窒化硼素蛍光体の組成に含まれる元素を選択することにより、本実施例にかかる窒化硼素蛍光体は、様々な発光スペクトルを有する光を効率よく発光させることができる。 As shown in FIG. 7, the boron nitride phosphor according to Example 4 has the highest relative intensity in the excitation spectrum in the wavelength range of 320 nm or more and 370 nm or less, and the boron nitride phosphors of Examples 5 and 6 have the highest relative intensity at 370 nm. The relative intensities were highest in the excitation spectrum within the wavelength range above 420 nm. FIG. 7 shows that boron nitride phosphors with different excitation spectra can be obtained by selecting the elements contained in the composition of the boron nitride phosphor. That is, by selecting the emission peak wavelength of the excitation light source and the elements contained in the composition of the boron nitride phosphor, the boron nitride phosphor according to the present embodiment can efficiently emit light having various emission spectra. can be done.
図8に示すように、実施例1の窒化硼素蛍光体は、25℃(室温)から150℃の温度範囲における相対発光エネルギーがオルソシリケート系蛍光体よりも高く、温度特性が良好であった。 As shown in FIG. 8, the boron nitride phosphor of Example 1 had a higher relative emission energy than the orthosilicate phosphor in the temperature range of 25° C. (room temperature) to 150° C., and had good temperature characteristics.
本発明に係る窒化硼素蛍光体は、LED又はLDを励起光源として用いる、照明用又はプロジェクター用の発光装置に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The boron nitride phosphor according to the present invention can be used in light-emitting devices for illumination or projectors using LEDs or LDs as excitation light sources.
Claims (9)
Ca 3 B2N4:M1x (I)
(式(I)中、M1は、Tb、Sm及びPrからなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、xは、0≦x≦0.10を満たす数である。) Boron nitride having at least one emission peak wavelength in the range of 480 nm or more and less than 550 nm when excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, and containing a composition represented by the following formula (I) Phosphor.
Ca3B2N4 : M1x ( I )
(In formula (I), M1 is at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm and Pr , and x is a number that satisfies 0≤x≤0.10.)
A3B2N4 (II)
(式(II)中、Aは、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素である。) Boron nitride having at least one emission peak wavelength in the range of 480 nm or more and less than 650 nm when excited by light having an emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 460 nm or less, and containing a composition represented by the following formula (II) Phosphor.
A3B2N4 ( II )
(In formula (II), A is at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements.)
Ca 3 B2N4:M1x (I)
(式(I)中、M1は、Tb、Sm及びPrからなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、xは、0≦x≦0.10を満たす数である。) preparing a mixture of a hydride or nitride containing Ca , boron nitride, and optionally a compound containing at least one element M1 selected from the group consisting of Tb, Sm and Pr ; at a pressure of 10 atmospheres or less, wherein the obtained boron nitride phosphor has a composition represented by the following formula (I).
Ca3B2N4 : M1x ( I )
(In formula (I), M1 is at least one element selected from the group consisting of Tb, Sm and Pr , and x is a number that satisfies 0≤x≤0.10.)
A3B2N4 (II)
(式(II)中、Aは、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素である。) Prepare a mixture of a hydride or nitride containing at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements and a compound containing boron nitride, and pressurize the mixture at a pressure of 10 atmospheres or less wherein the obtained boron nitride phosphor has a composition represented by the following formula (II).
A3B2N4 ( II )
(In formula (II), A is at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements.)
The method for producing a boron nitride phosphor according to any one of claims 6 to 8 , wherein the heat treatment temperature is in the range of 1200°C or higher and 1600°C or lower.
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