JP7575658B2 - Alkaline earth aluminate phosphor, light emitting device, and method for manufacturing alkaline earth aluminate phosphor - Google Patents
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Description
本開示は、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、発光装置及びアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の製造方法に関する。 The present disclosure relates to an alkaline earth aluminate phosphor, a light emitting device, and a method for producing an alkaline earth aluminate phosphor.
発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)やレーザーダイオード(LD:Laser Diode)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、医療用、液晶表示装置のバックライト用等の幅広い分野で利用されている。 A variety of light-emitting devices have been developed that combine excitation light sources such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) with phosphors to emit white light, incandescent light, and other colors based on the principle of light mixing. These light-emitting devices are used in a wide range of fields, including lighting, automotive applications, medical applications, and backlighting for liquid crystal display devices.
このような発光装置では、用途に応じて様々な種類の蛍光体が用いられている。例えば、非特許文献1(Ruixia Zhong et al.“Red phosphrescence in Sr4Al14O25:Cr3+,Eu3+,Dy3+ through persistent energy transfer” APPLIED PHYSICS LETTERS 88.201916(2006))には、693nmに発光ピーク波長を有するSr4Al14O25:Cr3+,Eu3+,Dy3+で表されるアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体が記載されている。 In such light emitting devices, various kinds of phosphors are used depending on the purpose. For example, Non-Patent Document 1 (Ruixia Zhong et al. "Red phosphorescence in Sr 4 Al 14 O 25 : Cr 3+ , Eu 3+ , Dy 3+ through persistent energy transfer" APPLIED PHYSICS LETTERS 88.201916 (2006)) describes an alkaline earth aluminate phosphor represented by Sr 4 Al 14 O 25 : Cr 3+ , Eu 3+ , Dy 3+ having an emission peak wavelength of 693 nm.
本開示は、発光強度が向上されたアルカリ土類アルミン塩蛍光体、発光装置及びアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide an alkaline earth aluminate phosphor with improved luminescence intensity, a light emitting device, and a method for producing an alkaline earth aluminate phosphor.
第一の態様は、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1種の元素Aと、Alと、Crと、を含み、必要に応じてAlを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素M1と、必要に応じてMn、Eu、Ce、Tb、Pr、Nd、Sm、Yb、Ho、Er及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素M2を含んでいてもよく、前記元素Aのモル比が1.0以上4.0以下の範囲内であり、前記Alと前記元素M1の合計のモル比が4.0以上14.0以下の範囲内であり、前記Crのモル比が0.004以上0.8以下の範囲内であり、前記元素M2のモル比が0以上0.4以下の範囲内であり、前記Crと前記元素M2の合計のモル比が0.004以上0.8以下の範囲内であり、前記Alと前記元素M1の合計のモル比を1としたときの前記元素M1のモル比が0.7以下である、組成を有し、720nm以上900nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体である。 The first aspect includes at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, Al, and Cr, and may include at least one element M1 selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al as necessary, and at least one element M2 selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er, and Tm as necessary, and the molar ratio of the element A is in the range of 1.0 to 4.0, the molar ratio of the sum of the Al and the element M1 is in the range of 4.0 to 14.0, the molar ratio of the Cr is in the range of 0.004 to 0.8, the molar ratio of the element M2 is in the range of 0 to 0.4, the molar ratio of the sum of the Cr and the element M2 is in the range of 0.004 to 0.8, and the molar ratio of the element M2 when the molar ratio of the sum of the Al and the element M1 is 1 is 1. The alkaline earth aluminate phosphor has a composition in which the molar ratio of 1 to 1 is 0.7 or less, and has a peak emission wavelength in the range of 720 nm to 900 nm.
第二の態様は、前記アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体と、前記アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を照射する光源と、を備えた発光装置である。 The second aspect is a light-emitting device comprising the alkaline earth aluminate phosphor and a light source that irradiates the alkaline earth aluminate phosphor.
第三の態様は、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1種の元素Aを含む第1化合物と、Alを含む第2化合物と、Crを含む第3化合物と、を含み、必要に応じてAlを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素M1を含む第4化合物と、必要に応じてMn、Eu、Ce、Tb、Pr、Nd、Sm、Yb、Ho、Er及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素M2を含む第5化合物を含んでいてもよく、前記第1化合物、前記第2化合物、及び前記第3化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物が酸化物であり、組成1モルにおける、前記元素Aのモル比が1.0以上4.0以下の範囲内となり、前記Alと前記元素M1の合計のモル比が4.0以上14.0以下の範囲内となり、前記Crのモル比が0.004以上0.8以下の範囲内となり、前記元素M2のモル比が0以上0.4以下の範囲内となり、前記Alと前記元素M1の合計のモル比を1としたときの前記元素M1のモル比が0.7以下となるように、前記第1化合物、前記第2化合物、及び前記第3化合物を含み、必要に応じて第4化合物と、必要に応じて前記第5化合物を含んでいてもよい原料混合物を準備する工程と、前記原料混合物を1000℃以上1500℃以下の範囲内の温度、還元雰囲気で熱処理して、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得る工程と、を含むアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の製造方法である。 The third aspect includes a first compound including at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, a second compound including Al, and a third compound including Cr, and may include a fourth compound including at least one element M 1 selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al as necessary, and a fifth compound including at least one element M 2 selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er and Tm as necessary, and at least one compound selected from the group consisting of the first compound, the second compound, and the third compound is an oxide, and in 1 mole of composition, the molar ratio of the element A is in the range of 1.0 to 4.0, the molar ratio of the sum of the Al and the element M 1 is in the range of 4.0 to 14.0, the molar ratio of the Cr is in the range of 0.004 to 0.8, and the molar ratio of the element M 2 is in the range of 0 to 0.4, and the Al and the element M preparing a raw material mixture containing the first compound, the second compound, and the third compound, and optionally containing a fourth compound and, optionally, the fifth compound, such that a molar ratio of the element M1 is 0.7 or less when a molar ratio of the total of the first compound, the second compound, and the third compound is taken as 1; and heat-treating the raw material mixture in a reducing atmosphere at a temperature within a range of 1000° C. or more and 1500° C. or less to obtain an alkaline earth aluminate phosphor.
本開示によれば、発光強度が向上されたアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、それを用いた発光装置及びアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の製造方法を提供することができる。 The present disclosure can provide an alkaline earth aluminate phosphor with improved luminescence intensity, a light-emitting device using the same, and a method for manufacturing the alkaline earth aluminate phosphor.
以下、本発明に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体蛍光体、発光装置及びアルカリ土類アルミン酸塩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、以下のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体、発光装置及びアルカリ土類アルミン酸塩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。なお、本明細書において、蛍光体の組成を表す式中、カンマ(,)で区切られて記載されている複数の元素は、これらの複数の元素のうち少なくとも1種の元素を組成中に含有し、2種以上を組み合わせて含んでいてもよいことを表す。また、本明細書において、蛍光体の組成を表す式中、コロン(:)の前は母体結晶を構成する元素及びそのモル比を表し、コロン(:)の後は賦活元素を表す。本明細書において、「モル比」とは、特に断りのない限り、化合物又は蛍光体の化学組成1モル中の各元素の比を表す。 The alkaline earth aluminate phosphor, light emitting device, and method for manufacturing an alkaline earth aluminate phosphor according to the present invention will be described below. However, the following embodiments are merely examples for embodying the technical concept of the present invention, and the present invention is not limited to the following alkaline earth aluminate phosphor, light emitting device, and method for manufacturing an alkaline earth aluminate phosphor. The relationship between color names and chromaticity coordinates, the relationship between the wavelength range of light and the color name of monochromatic light, etc., conform to JIS Z8110. In this specification, in the formula representing the composition of the phosphor, a plurality of elements separated by a comma (,) indicate that at least one of these elements is contained in the composition, and two or more elements may be contained in combination. In this specification, in the formula representing the composition of the phosphor, the elements before the colon (:) represent the elements constituting the host crystal and their molar ratio, and the elements after the colon (:) represent the activating element. In this specification, the "molar ratio" represents the ratio of each element in 1 mole of the chemical composition of the compound or phosphor, unless otherwise specified.
蛍光体を用いた発光装置には、視認対象に応じて、最適な光を出射することが求められる。例えば医療現場等においては、生体内の情報を簡易に得ることが求められる場合がある。生体内には、光吸収体として例えば水、ヘモグロビン、メラニン等が含まれる。例えばヘモグロビンは、波長が650nm未満の可視光領域の光の吸収率が高く、可視光領域の光を出射する発光装置では、生体内に可視光領域の光が透過し難く、生体内の情報を得難い。そのため、生体内を光が透過しやすい「生体の窓」と呼ばれる650nm以上1000nm以下の近赤外の波長範囲の光を出射する発光装置が求められる場合がある。例えば生体内の血液中の酸素濃度の増減を、酸素と結合するヘモグロビンの光の吸収の増減によって測定することが可能であれば、発光装置からの光の照射によって生体内の情報を簡易に得ることが可能となる。 Light-emitting devices using phosphors are required to emit optimal light depending on the visual target. For example, in medical settings, it may be required to easily obtain information inside a living body. The living body contains light absorbers such as water, hemoglobin, and melanin. For example, hemoglobin has a high absorption rate of light in the visible light range with a wavelength of less than 650 nm, and it is difficult for light-emitting devices that emit light in the visible light range to penetrate the living body, making it difficult to obtain information inside the living body. Therefore, there may be a need for a light-emitting device that emits light in the near-infrared wavelength range of 650 nm to 1000 nm, which is called the "biological window" through which light can easily penetrate inside the living body. For example, if it is possible to measure the increase or decrease in the oxygen concentration in blood inside a living body by the increase or decrease in the absorption of light by hemoglobin that binds to oxygen, it will be possible to easily obtain information inside the living body by irradiating light from a light-emitting device.
また、気候変動等の環境変化が起こる中で、野菜等の植物を安定的に供給し、植物の生産効率を高めることが望まれている。人為的な管理が可能となる植物工場は、安全な野菜を市場に安定的に供給することが可能であり、次世代の産業として期待されている。このような植物工場においては、植物の成長を促進し得る光を照射する発光装置が求められる。植物の光に対する反応は、光合成と光形態形成に分けられる。光合成は、光エネルギーを利用して水を分解し、酸素を発生して二酸化炭素を有機物に固定する反応であり、植物の成長のために必要な反応である。光形態形成は、光を信号として利用し、種子の発芽、分化(発芽形成、葉の形成等)、運動(気孔開閉、葉緑体運動)、光屈折等を行う形態的な反応である。光形態形成反応には、690nm以上800nm以下の波長領域の光が植物の光受容体に影響を及ぼすことが分かってきている。そのため、植物工場等で使用する発光装置には、植物の光受容体(クロロフィルa、クロロフィルb、カロテノイド、フィトクロム、クリプトクロム、フォトトロピン)に影響を及ぼし、植物の成長を促進する波長領域の光の照射が可能であることが求められる場合がある。
上述したアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体についても、発光ダイオード(LED)やレーザーダイオード(LD)等の励起光源と組み合わせて発光装置としたとき、これらの用途に適した光源となるように蛍光体としての発光特性を改良する余地がある。
In addition, in the midst of environmental changes such as climate change, it is desirable to stably supply plants such as vegetables and to increase plant production efficiency. Plant factories that allow artificial management can stably supply safe vegetables to the market and are expected to be the next generation industry. In such plant factories, a light emitting device that irradiates light that can promote plant growth is required. The reaction of plants to light can be divided into photosynthesis and photomorphogenesis. Photosynthesis is a reaction that uses light energy to decompose water, generate oxygen, and fix carbon dioxide to organic matter, and is a reaction necessary for plant growth. Photomorphogenesis is a morphological reaction that uses light as a signal to perform seed germination, differentiation (germination formation, leaf formation, etc.), movement (stoma opening and closing, chloroplast movement), light refraction, etc. It has been found that light in the wavelength range of 690 nm to 800 nm affects the photoreceptors of plants in photomorphogenesis reactions. For this reason, light-emitting devices used in plant factories and the like may be required to be capable of emitting light in a wavelength range that affects plant photoreceptors (chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids, phytochromes, cryptochromes, phototropins) and promotes plant growth.
Regarding the alkaline earth aluminate phosphors described above, when they are combined with an excitation light source such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) to form a light emitting device, there is room for improving the light emitting characteristics of the phosphor so that the device becomes a light source suitable for these applications.
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体
第一実施形態に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、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1種の元素Aと、Alと、Crと、を含み、必要に応じてAlを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素M1と、必要に応じてMn、Eu、Ce、Tb、Pr、Nd、Sm、Yb、Ho、Er及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素M2を含んでいてもよく、前記元素Aのモル比が1.0以上4.0以下の範囲内であり、前記Alと前記元素M1の合計のモル比が4.0以上14.0以下の範囲内であり、前記Crのモル比が0.004以上0.8以下の範囲内であり、前記元素M2のモル比が0以上0.4以下の範囲内であり、前記Crと前記元素M2の合計のモル比が0.004以上0.8以下の範囲内であり、前記Alと前記元素M1の合計のモル比を1としたときの前記元素M1のモル比が0.70以下である、組成を有し、720nm以上900nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、励起光を吸収して、720nm以上900nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光を出射することができ、「生体の窓」と呼ばれる近赤外の波長範囲に発光ピーク波長を有する光を出射することができ、植物の光受容体に影響を及ぼす光を出射することができる。本明細書において、近赤外の波長範囲は、700nm以上2500nm以下の波長範囲をいう。
Alkaline earth aluminate phosphor The alkaline earth aluminate phosphor according to the first embodiment includes at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, Al, and Cr, and may include at least one element M1 selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al as necessary, and at least one element M2 selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er, and Tm as necessary, in which a molar ratio of the element A is within a range of 1.0 to 4.0, a molar ratio of the sum of the Al and the element M1 is within a range of 4.0 to 14.0, a molar ratio of the Cr is within a range of 0.004 to 0.8, a molar ratio of the element M2 is within a range of 0 to 0.4, a molar ratio of the sum of the Cr and the element M2 is within a range of 0.004 to 0.8, and the element M2 is within a range of 0 to 0.4 when the molar ratio of the sum of the Al and the element M1 is taken as 1. The alkaline earth aluminate phosphor has a composition in which the molar ratio of 1 to 1 is 0.70 or less, and has an emission peak wavelength in the range of 720 nm to 900 nm. The alkaline earth aluminate phosphor can absorb excitation light and emit light having an emission peak wavelength in the range of 720 nm to 900 nm, emit light having an emission peak wavelength in the near-infrared wavelength range called the "biological window," and emit light that affects the photoreceptors of plants. In this specification, the near-infrared wavelength range refers to the wavelength range of 700 nm to 2500 nm.
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、元素A、Al、Cr、必要に応じて含まれる元素M1及び必要に応じて含まれる元素M2が下記式(I)で表される組成を有することが好ましい。
Ax(Al1-yM1
y)zOx+3/2z:Crv,M2
w (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1種の元素であり、M1は、Alを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、M2は、Mn、Eu、Ce、Tb、Pr、Nd、Sm、Yb、Ho、Er及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、v、w、x、y及びzは、0.004≦v≦0.8、0≦w≦0.4、0.004≦v+w≦0.8、1.0≦4.0、0≦y≦0.7、4.0≦z≦14.0を満たす。)
The alkaline earth aluminate phosphor preferably has a composition represented by the following formula (I) containing elements A, Al, Cr, and optionally contained element M1 and optionally contained element M2 .
A x (Al 1-y M 1 y ) z O x + 3/2z : Cr v , M 2 w (I)
(In formula (I), A is at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, M1 is at least one element selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al, M2 is at least one element selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er, and Tm, and v, w, x, y, and z satisfy 0.004≦v≦0.8, 0≦w≦0.4, 0.004≦v+w≦0.8, 1.0≦4.0, 0≦y≦0.7, and 4.0≦z≦14.0.)
前述の組成を有するアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、還元雰囲気で焼成することにより、賦活剤であるCrが3価の価数を有している状態でアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の母体結晶に入りやすくなるため、励起光を吸収して、720nm以上900nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光を発することができる。 By firing the alkaline earth aluminate phosphor having the above-mentioned composition in a reducing atmosphere, the activator Cr has a trivalent valence and easily enters the host crystal of the alkaline earth aluminate phosphor, so that it can absorb the excitation light and emit light with an emission peak wavelength in the range of 720 nm to 900 nm.
元素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1種の元素であり、2種以上の元素を含んでいてもよい。元素Aは、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種であってもよい。元素Aはアルカリ土類金属元素からなる群から選択される2種以上の元素を含んでいてもよい。元素Aは、Srであってもよく、Sr及びCaであってもよい。元素Aが、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される2種以上の元素Aa及び元素Abを含む場合には、元素Aaと元素Abのモル比は、元素Aaと元素Abの合計のモル比を10としたときに、元素Aaと元素Abのモル比(Aa/Ab)が1/9以上であってもよく9/1以下であってもよい。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成における元素Aのモル比xは、1.0以上4.0以下の範囲内であり、アルカリ土類アルミン酸塩の組成1モルにおけるAlと元素M1の合計のモル比が14である場合には、4であることが好ましい。 The element A is at least one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, and may contain two or more elements. The element A may be at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba. The element A may contain two or more elements selected from the group consisting of alkaline earth metal elements. The element A may be Sr, or may be Sr and Ca. When the element A contains two or more elements A a and A b selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, the molar ratio of the element A a to the element A b (A a / A b ) may be 1/9 or more or 9/1 or less when the molar ratio of the sum of the element A a and the element A b is 10. The molar ratio x of element A in the composition of the alkaline earth aluminate phosphor is in the range of 1.0 to 4.0, and is preferably 4 when the molar ratio of Al plus element M1 in 1 mole of the alkaline earth aluminate composition is 14.
元素Aが、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される2種以上の元素を含む場合には、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、下記式(I-1)で表される組成を有していてもよい。
(Aa
1-uAb
u)x(Al1-yM1
y)zOx+3/2z:Crv,M2
w (I-1)
(式(I-1)中、Aaは、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される1種の元素であり、Abは、Aaを除くアルカリ土類金属元素からなる群から選択される1種の元素であり、M1は、Alを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、M2は、Mn、Eu、Ce、Tb、Pr、Nd、Sm、Yb、Ho、Er及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、u、v、w、x、y及びzは、0.1≦u≦0.9、0.004≦v≦0.8、0≦w≦0.4、0.004≦v+w≦0.8、1.0≦x≦4.0、0≦y≦0.7、4.0≦z≦14.0を満たす。)
When element A includes two or more elements selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, the alkaline earth aluminate phosphor may have a composition represented by the following formula (I-1).
(A a 1-u A b u ) x (Al 1-y M 1 y ) z O x+3/2z :Cr v , M 2 w (I-1)
(In formula (I-1), A a is one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, A b is one element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements excluding A a , M 1 is at least one element selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al, M 2 is at least one element selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er and Tm, and u, v, w, x, y and z satisfy 0.1≦u≦0.9, 0.004≦v≦0.8, 0≦w≦0.4, 0.004≦v+w≦0.8, 1.0 ≦x ≦4.0, 0≦y≦0.7, 4.0≦z≦14.0.)
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成に含まれるAlは、元素A及び酸素(O)とともに、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の母体結晶となる結晶骨格を構成する。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成にAlの他に、Alを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素M1が含まれる場合においても、Alと元素M1との合計のモル比zが4.0以上14.0以下の範囲内(4.0≦z≦14.0)であれば、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の母体結晶の結晶骨格が形成される。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成中に元素M1を含む場合には、Alと元素M1のモル比の合計を1としたときに、Alを0.3モル以上含むことが好ましい、Alと元素M1のモル比の合計を1としたときに、Alを0.3モル以上含んでいれば、安定な結晶構造を維持することができる。 The Al contained in the composition of the alkaline earth aluminate phosphor, together with the element A and oxygen (O), constitutes a crystal skeleton that becomes the host crystal of the alkaline earth aluminate phosphor. Even when the composition of the alkaline earth aluminate phosphor contains at least one element M1 selected from the group consisting of elements of group 13 except Al in addition to Al, if the molar ratio z of the sum of Al and element M1 is within the range of 4.0 to 14.0 (4.0≦z≦14.0), the crystal skeleton of the host crystal of the alkaline earth aluminate phosphor is formed. When the composition of the alkaline earth aluminate phosphor contains element M1 , it is preferable that the Al is contained at least 0.3 moles when the molar ratio of Al and element M1 is 1. If the Al is contained at least 0.3 moles when the molar ratio of Al and element M1 is 1, a stable crystal structure can be maintained.
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成に元素M1を含む場合には、Alを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素であることが好ましい。元素M1は、B、Ga、In、及びTlからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、B、Ga及びInからなる群から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、B及びGaからなる群から選択される少なくとも1種であってもよく、Gaであってもよい。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成に含まれる元素M1は、組成中のAlと元素M1の合計を1としたときの元素M1のモル比yが0以上0.7以下の範囲内(0≦y≦0.7)であることが好ましく、0.1以上0.7以下の範囲内(0.1≦y≦0.7)でもよく、0.2以上0.6以下の範囲内(0.2≦y≦0.6)でもよい。 When the element M1 is included in the composition of the alkaline earth aluminate phosphor, it is preferably at least one element selected from the group consisting of group 13 elements except Al. The element M1 is preferably at least one element selected from the group consisting of B, Ga, In, and Tl, more preferably at least one element selected from the group consisting of B, Ga, and In, and may be at least one element selected from the group consisting of B and Ga, or may be Ga. The element M1 included in the composition of the alkaline earth aluminate phosphor is preferably such that the molar ratio y of the element M1 when the sum of Al and the element M1 in the composition is 1 is in the range of 0 to 0.7 (0≦y≦0.7), and may be in the range of 0.1 to 0.7 (0.1≦y≦0.7), or may be in the range of 0.2 to 0.6 (0.2≦y≦0.6).
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成に元素M1を含み、組成中のAlと元素M1の合計を1とした場合の元素M1のモル比yが0.1以上0.7以下の範囲内(0.1≦y≦0.7)である場合には、発光効率を大きく低下させることなく、発光波長及び形状を変化させることができる。 When the composition of the alkaline earth aluminate phosphor contains the element M1 and the molar ratio y of the element M1 is within the range of 0.1 to 0.7 (0.1≦y≦0.7) when the sum of Al and the element M1 in the composition is taken as 1, the emission wavelength and shape can be changed without significantly decreasing the luminous efficiency.
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、その組成において、元素Aは、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、元素M1が、Ba、Ga及びInからなる群から選択される少なくとも1種の元素であってもよい。また、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、その組成において、元素AがSrであり、元素M1がGaであってもよい。 In the composition of the alkaline earth aluminate phosphor, the element A may be at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba, and the element M1 may be at least one element selected from the group consisting of Ba, Ga, and In. In addition, in the composition of the alkaline earth aluminate phosphor, the element A may be Sr, and the element M1 may be Ga.
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、Crを含み、Crは賦活元素であり、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成1モル中のCrのモル比vは、0.004以上0.8以下の範囲内(0.004≦v≦0.8)であることが好ましく、0.005以上0.7以下の範囲内(0.005≦v≦0.7)でもよく、0.008以上0.6以下の範囲内(0.008≦v≦0.6)でもよく、0.010以上0.5以下の範囲内(0.010≦v≦0.5)でもよい。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体が、賦活元素であるCrを含み、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成1モル中のCrのモル比が0.004以上0.8以下の範囲内であると、720nm以上900nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光を発する蛍光体が得られる。 The alkaline earth aluminate phosphor contains Cr, which is an activating element, and the molar ratio v of Cr in 1 mole of the composition of the alkaline earth aluminate phosphor is preferably in the range of 0.004 to 0.8 (0.004≦v≦0.8), may be in the range of 0.005 to 0.7 (0.005≦v≦0.7), may be in the range of 0.008 to 0.6 (0.008≦v≦0.6), or may be in the range of 0.010 to 0.5 (0.010≦v≦0.5). When the alkaline earth aluminate phosphor contains Cr, which is an activating element, and the molar ratio of Cr in 1 mole of the composition of the alkaline earth aluminate phosphor is in the range of 0.004 to 0.8, a phosphor that emits light having an emission peak wavelength in the range of 720 nm to 900 nm is obtained.
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、Crの他に共賦活元素となる、Mn、Eu、Ce、Tb、Pr、Nd、Sm、Yb、Ho、Er及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素M2を含んでいてもよい。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体が元素M2を含む場合には、元素M2が含まれたことによる特徴的な発光が得られる。例えば元素M2が含まれる場合には、Crのみが含まれるアルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体とは異なる波長範囲に発光ピーク波長を有する場合がある。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体が、その組成中に共賦活元素となる元素M2を含んでいてもよく、元素M2のモル比は、0以上0.4以下の範囲内(0≦w≦0.4)であり、0.1以上0.3以下の範囲内(0.1≦w≦0.3)であってもよい。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成において、Crと元素M2の合計のモル比は、0.004以上0.8以下の範囲内である。 The alkaline earth aluminate phosphor may contain at least one element M2 selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er and Tm as a coactivator element in addition to Cr. When the alkaline earth aluminate phosphor contains the element M2 , a characteristic emission due to the inclusion of the element M2 is obtained. For example, when the element M2 is contained, the emission peak wavelength may be in a wavelength range different from that of an alkaline earth metal aluminate phosphor containing only Cr. The alkaline earth aluminate phosphor may contain the element M2 as a coactivator element in its composition, and the molar ratio of the element M2 may be in the range of 0 to 0.4 (0≦w≦0.4) or in the range of 0.1 to 0.3 (0.1≦w≦0.3). In the composition of the alkaline earth aluminate phosphor, the molar ratio of Cr and the element M2 in total is in the range of 0.004 to 0.8.
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の発光スペクトルにおいて、720nm以上900nm以下の範囲内の発光ピーク波長の半値幅は80nm以上であることが好ましく、90nm以上であってもよく、150nm以下でもよく、120nm以下であってもよい。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体から720nm以上900nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光が発せられると、例えば生体内の血液中の酸素濃度の増減の情報を、酸素と結合するヘモグロビンの光の吸収の増減によって得ることができる。生体内では、光の吸収と散乱が生じ、生体内の血液中の微妙な光の伝播挙動の変化を測定するためには、発光装置から発光される720nm以上900nm以下の範囲内の発光ピークの半値幅は広い方が好ましい。また、光で照射した場合の物体の色の見え方(以下、「演色性」ともいう。)は、広い領域に発光スペクトルを有することが望ましく、半値幅が広い方が演色性に優れた光を出射できる。例えば植物工場において、植物の成長に影響を与える波長領域の光を出射する場合においても、作業者が作業しやすいように光のスペクトルバランスを崩すことない光を出射することが求められる場合もある。アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の発光スペクトルにおいて、720nm以上900nm以下の範囲内の発光ピークの半値幅が80nm以上であり、150nm以下であれば、演色性を向上させることができる。半値幅は、発光スペクトルにおける発光ピークの半値全幅(Full Width at Half Maximum)をいい、発光スペクトルにおける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。 In the emission spectrum of the alkaline earth aluminate phosphor, the half-width of the emission peak wavelength in the range of 720 nm to 900 nm is preferably 80 nm or more, and may be 90 nm or more, 150 nm or less, or 120 nm or less. When light having an emission peak wavelength in the range of 720 nm to 900 nm is emitted from the alkaline earth aluminate phosphor, for example, information on the increase or decrease in the oxygen concentration in blood in a living body can be obtained by the increase or decrease in the absorption of light by hemoglobin that binds to oxygen. In a living body, light is absorbed and scattered, and in order to measure subtle changes in the propagation behavior of light in blood in a living body, it is preferable that the half-width of the emission peak in the range of 720 nm to 900 nm emitted from the light-emitting device is wide. In addition, it is desirable for the color of an object to appear when irradiated with light (hereinafter also referred to as "color rendering") to have an emission spectrum in a wide range, and a wide half-width can emit light with excellent color rendering. For example, in a plant factory, even when emitting light in a wavelength range that affects plant growth, it may be required to emit light that does not disrupt the spectral balance of light so that workers can work easily. In the emission spectrum of an alkaline earth aluminate phosphor, if the half-width of the emission peak in the range of 720 nm to 900 nm is 80 nm or more and 150 nm or less, the color rendering can be improved. The half-width refers to the full width at half maximum of the emission peak in the emission spectrum, and refers to the wavelength width of the emission peak that shows 50% of the maximum value of the emission peak in the emission spectrum.
発光装置
発光装置は、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体と、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を照射する光源とを備える。本発明の一実施形態のアルミン酸塩蛍光体は、透光性材料とともに波長変換部材を構成する部材として用いることができる。
The light emitting device includes an alkaline earth aluminate phosphor and a light source that irradiates the alkaline earth aluminate phosphor. The aluminate phosphor according to one embodiment of the present invention can be used as a member that constitutes a wavelength conversion member together with a light-transmitting material.
発光装置は、光源として例えばLED又はLDからなる発光素子と、発光素子からの光により照射されて発光するアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を含む波長変換部材を備えることが好ましい。 The light emitting device preferably includes a light emitting element, such as an LED or LD, as a light source, and a wavelength conversion member containing an alkaline earth aluminate phosphor that emits light when irradiated with light from the light emitting element.
発光素子は、例えば、窒化物系半導体を用いた半導体発光素子である、LEDチップ又はLDチップを用いることができる。
発光素子は、好ましくは380nm以上500nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、より好ましくは390nm以上495nm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400nm以上490nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、特に好ましくは420nm以上490nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する。
The light emitting element may be, for example, an LED chip or an LD chip, which is a semiconductor light emitting element using a nitride semiconductor.
The light-emitting element preferably has an emission peak wavelength in the range of 380 nm or more and 500 nm or less, more preferably has an emission peak wavelength in the range of 390 nm or more and 495 nm or less, even more preferably has an emission peak wavelength in the range of 400 nm or more and 490 nm or less, and particularly preferably has an emission peak wavelength in the range of 420 nm or more and 490 nm or less.
波長変換部材は、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体と透光性材料を含む。 The wavelength conversion member includes an alkaline earth aluminate phosphor and a translucent material.
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体と透光性材料とともに、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体以外の他の蛍光体を含んでいてもよい。 In addition to the alkaline earth aluminate phosphor and the translucent material, other phosphors other than the alkaline earth aluminate phosphor may be included.
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を第1蛍光体として、第1蛍光体とは異なる発光ピーク波長を有する第2蛍光体を含んでいてもよい。第2蛍光体は、1種の蛍光体を単独で用いてもよく、2種以上の蛍光体を併用してもよい。第2蛍光体としては、例えば、下記式で表される組成を有する蛍光体が挙げられる。
M1
10(PO4)6Cl2:Eu (i)
(式(i)中、M1は、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。)
M2MgAl10O17:Mn,Eu (ii)
(式(ii)中、M2は、Ba及びSrからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。)
M3
8MgSi4O16Cl2:Eu (iii)
(式(iii)中、M3は、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。)
Sr4Al14O25:Eu (iv)
M4
3M5
5O12:Ce (v)
(式(v)中、M4は、Y及びGdからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、M5は、Al及びGaからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。)
Lu3M6
5O12:Ce (vi)
(式(vi)中、M6は、Al及びGaからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。)
Si6-zAlzOzN8-z:Eu (vii)
(式(vii)中、zは、0<z≦4.2を満たす。)
M7AlSiN3:Eu (viii)
(式(viii)中、M7は、Sr及びCaからなる群から選択される少なくとも1種の元素である。)
The first phosphor may be an alkaline earth aluminate phosphor, and the second phosphor may have an emission peak wavelength different from that of the first phosphor. The second phosphor may be one type of phosphor used alone, or two or more types of phosphors may be used in combination. Examples of the second phosphor include a phosphor having a composition represented by the following formula:
M 1 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 :Eu (i)
(In formula (i), M1 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba.)
M2MgAl10O17 : Mn , Eu (ii)
(In formula (ii), M2 is at least one element selected from the group consisting of Ba and Sr.)
M 3 8 MgSi 4 O 16 Cl 2 :Eu (iii)
(In formula (iii), M3 is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba.)
Sr 4 Al 14 O 25 :Eu (iv)
M 4 3 M 5 5 O 12 :Ce (v)
(In formula (v), M4 is at least one element selected from the group consisting of Y and Gd, and M5 is at least one element selected from the group consisting of Al and Ga.)
Lu 3 M 6 5 O 12 :Ce (vi)
(In formula (vi), M6 is at least one element selected from the group consisting of Al and Ga.)
Si 6-z Al z O z N 8-z :Eu (vii)
(In formula (vii), z satisfies 0<z≦4.2.)
M 7 AlSiN 3 :Eu (viii)
(In formula (viii), M7 is at least one element selected from the group consisting of Sr and Ca.)
透光性材料は、樹脂、ガラス及び無機物からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、及びポリイミド樹脂からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。無機物は、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。波長変換部材には、蛍光体と透光性材料の他に、必要に応じてフィラー、着色剤、光拡散材を含んでいてもよい。フィラーとしては、例えば酸化ケイ素、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等が挙げられる。 The translucent material may be at least one selected from the group consisting of resin, glass, and inorganic material. The resin is preferably at least one selected from the group consisting of epoxy resin, silicone resin, phenolic resin, and polyimide resin. The inorganic material may be at least one selected from the group consisting of aluminum oxide and aluminum nitride. In addition to the phosphor and the translucent material, the wavelength conversion member may contain a filler, a colorant, and a light diffusing material as necessary. Examples of the filler include silicon oxide, barium titanate, titanium oxide, and aluminum oxide.
アルカリ土類アルミン酸塩の製造方法
第三実施形態に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の製造方法は、アルカリ土類金属から成る群から選択される少なくとも1種の元素Aを含む第1化合物と、Alを含む第2化合物と、Crを含む第3化合物と、を含み、必要に応じてAlを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素M1を含む第4化合物と、必要に応じてMn、Eu、Ce、Tb、Pr、Nd、Sm、Yb、Ho、Er及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素M2を含む第5化合物とを含んでいてもよく、前記第1化合物、前記第2化合物、及び前記第3化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物が酸化物であり、組成1モルにおける、前記元素Aのモル比が1.0以上4.0以下の範囲内となり、前記Alと前記元素M1の合計のモル比が4.0以上14.0以下の範囲内となり、前記Crのモル比が0.004以上0.8以下の範囲内となり、前記元素M2モル比が0以上0.4以下の範囲内となり、前記Crと前記元素M2の合計のモル比が0.004以上0.8以下の範囲内となり、前記Alと前記元素M1の合計のモル比を1としたときの前記元素M1のモル比が0.7以下となるように、前記第1化合物、前記第2化合物、及び前記第3化合物を含み、必要に応じて前記第4化合物及び必要に応じて前記第5化合物を含んでいてもよい原料混合物を準備する工程と、前記原料混合物を1000℃以上1500℃以下の範囲内の温度、還元雰囲気の中で熱処理して、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得る工程と、を含む。
3. Method for manufacturing alkaline earth aluminate The method for manufacturing an alkaline earth aluminate phosphor according to the third embodiment includes a first compound including at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metals, a second compound including Al, and a third compound including Cr, and may include a fourth compound including at least one element M1 selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al as required, and a fifth compound including at least one element M2 selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er, and Tm as required, wherein at least one compound selected from the group consisting of the first compound, the second compound, and the third compound is an oxide, and in 1 mole of composition, the molar ratio of the element A is within a range of 1.0 to 4.0, the molar ratio of the sum of the Al and the element M1 is within a range of 4.0 to 14.0, the molar ratio of the Cr is within a range of 0.004 to 0.8, and the element M the molar ratio of the Cr and the element M2 being within a range of 0 or more and 0.4 or less, the molar ratio of the sum of the Cr and the element M2 being within a range of 0.004 or more and 0.8 or less, and the molar ratio of the element M1 being 0.7 or less when the molar ratio of the sum of the Al and the element M1 is 1; and the step of heat-treating the raw material mixture in a reducing atmosphere at a temperature within a range of 1000° C. or more and 1500° C. or less to obtain an alkaline earth aluminate phosphor.
原料混合物の準備工程
原料
アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を製造するための原料は、元素Aを含む第1化合物と、Alを含む第2化合物と、Crを含む第3化合物とを含む。第1化合物、第2化合物及び第3化合物としては、それぞれ窒化物、水素化物、フッ化物、酸化物、炭酸塩、塩化物及びこれらの水和物等が挙げられる。第1化合物、第2化合物及び第3化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物は酸化物であり、2種以上が酸化物であってもよい。第2化合物及び第3化合物が酸化物であってもよい。第1化合物は、具体的には、Ca3N2、CaH2、CaF2、CaO、CaCO3、CaCl2、SrH2、Sr3N2、Sr2N、SrN、SrF2、SrO、SrCO3、SrCl2、Ba3N2、BaF2、BaO、BaCO3、BaCl2等が挙げられる。第2化合物は、具体的には、AlN、AlF3、Al2O3、AlCl3等が挙げられる。第3化合物は、具体的には、CrN、CrF3、Cr2O3、Cr2(CO3)3、CrCl3・6H2Oが挙げられる。元素AがCa、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種の元素である場合には、第1化合物は、Caを含む化合物、Srを含む化合物及びBaを含む化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。元素AがSrである場合には、第1化合物は、Srを含む化合物であることが好ましい。
Preparation of raw material mixture Raw materials The raw materials for producing an alkaline earth aluminate phosphor include a first compound containing element A, a second compound containing Al, and a third compound containing Cr. The first compound, the second compound, and the third compound each include nitrides, hydrides, fluorides, oxides, carbonates, chlorides, and hydrates thereof. At least one compound selected from the group consisting of the first compound, the second compound, and the third compound is an oxide, and two or more of them may be oxides. The second compound and the third compound may be oxides. Specific examples of the first compound include Ca3N2 , CaH2 , CaF2 , CaO , CaCO3 , CaCl2 , SrH2 , Sr3N2 , Sr2N , SrN , SrF2 , SrO , SrCO3 , SrCl2 , Ba3N2 , BaF2 , BaO, BaCO3 , BaCl2 , etc. Specific examples of the second compound include AlN, AlF3 , Al2O3 , AlCl3 , etc. Specific examples of the third compound include CrN , CrF3 , Cr2O3 , Cr2 ( CO3 ) 3 , CrCl3.6H2O . When the element A is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, and Ba, the first compound is preferably at least one compound selected from the group consisting of a compound containing Ca, a compound containing Sr, and a compound containing Ba. When the element A is Sr, the first compound is preferably a compound containing Sr.
元素M1を含む第4化合物は、元素M1を含む、窒化物、水素化物、フッ化物、臭化物、酸化物、炭酸塩、塩化物及びこれらの水和物等が挙げられる。第4化合物は酸化物であってもよい。第4化合物は、固体であることが好ましく、具体的には、BN、B2O3、BCl3、GaN、GaBr3、Ga2O3、InBr3、In2O3、InCl3、Tl2O3、TlF3が挙げられる。元素M1が、B、Ga及びInからなる群から選択される少なくとも1種である場合には、第4化合物は、Bを含む化合物、Gaを含む化合物及びInを含む化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。元素M1がGaである場合には、第4化合物は、Gaを含む化合物であることが好ましい。 The fourth compound containing the element M1 may be a nitride, a hydride, a fluoride, a bromide, an oxide, a carbonate, a chloride, or a hydrate thereof, containing the element M1 . The fourth compound may be an oxide. The fourth compound is preferably a solid, and specifically includes BN, B2O3 , BCl3 , GaN , GaBr3 , Ga2O3 , InBr3 , In2O3 , InCl3, Tl2O3 , and TlF3 . When the element M1 is at least one selected from the group consisting of B, Ga , and In, the fourth compound is preferably at least one compound selected from the group consisting of a compound containing B, a compound containing Ga, and a compound containing In. When the element M1 is Ga, the fourth compound is preferably a compound containing Ga.
元素M2を含む第5化合物は、元素M2を含む、窒化物、水素化物、フッ化物、臭化物、酸化物、炭酸塩、塩化物及びこれらの水和物等が挙げられる。第5化合物は酸化物であってもよい。第5化合物は、固体であることが好ましく、具体的には、MnO2、Eu2O3、EuCl3・6H2O、CeCl3・7H2O、CeO2、TbCl3・6H2O、Tb4O7、PrCl3・7H2O、PrF3、Pr6O11、NdCl3・6H2O、Nd2O3、SmCl3・6H2O、SmF3、Sm2O3、YbF3、Yb2O3、Ho2O3、ErCl3・6H2O、Er2O3、ErF3、TmCl3・6H2O、TmF3、Tm2O3が挙げられる。 The fifth compound containing the element M2 may be a nitride, a hydride, a fluoride, a bromide, an oxide, a carbonate, a chloride, or a hydrate thereof, which contains the element M2 . The fifth compound may be an oxide. The fifth compound is preferably a solid , and specifically, MnO2 , Eu2O3 , EuCl3.6H2O , CeCl3.7H2O , CeO2 , TbCl3.6H2O , Tb4O7 , PrCl3.7H2O , PrF3 , Pr6O11 , NdCl3.6H2O , Nd2O3 , SmCl3.6H2O , SmF3 , Sm2O3 , YbF3 , Yb2O3 , Ho2O3 , ErCl3.6H2O , Er2O3 , ErF3 , TmCl3.6H2O , TmF3 . , Tm2O3 .
原料混合物
原料となる各化合物を組成1モルにおける各元素のモル比が特定の値となるように計量し、その後、計量した原料となる各化合物を、混合機を用いて湿式又は乾式で混合し、原料混合物を得る。混合機は工業的に通常用いられているボールミルの他、振動ミル、ロールミル、ジェットミル等を用いることができる。
Raw material mixture Each compound to be a raw material is weighed out so that the molar ratio of each element in 1 mole of the composition is a specific value, and then the weighed raw material compounds are mixed in a mixer in a wet or dry manner to obtain a raw material mixture. As the mixer, in addition to a ball mill that is commonly used industrially, a vibration mill, a roll mill, a jet mill, etc. can be used.
原料となる各化合物が、各化合物中に含まれる元素A、Al及びCr、並びに、必要に応じて含まれていてもよい元素M1及び元素M2が、前記式(I)で表される組成を有するように、計量された各化合物を含む原料混合物を準備することが好ましい。元素Aが2種以上の元素Aa及び元素Abを含む場合には、前記式(I-1)で表される組成を有するように、計量された元素Aaを含む化合物、元素Abを含む化合物、及びその他の化合物を含む原料混合物を準備することが好ましい。 It is preferable to prepare a raw material mixture containing each compound, which is measured so that the elements A, Al, and Cr contained in each compound, and the elements M1 and M2 which may be contained as necessary, have the composition represented by the formula (I). When the element A contains two or more elements Aa and Ab , it is preferable to prepare a raw material mixture containing a compound containing the element Aa , a compound containing the element Ab , and other compounds, which are measured so as to have the composition represented by the formula (I-1).
フラックス
原料混合物は、フラックスを含んでいてもよい。原料混合物がフラックスを含むことで、原料間の反応がより促進され、さらには固相反応がより均一に進行するために粒径が大きく、発光特性により優れた蛍光体を得ることができる。蛍光体を得るための熱処理の温度が、フラックスとして用いた化合物の液相の生成温度と同程度の温度であると、フラックスによって原料間の反応が促進される。フラックスとしては、希土類金属元素、アルカリ土類金属元素、及びアルカリ金属元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素を含むハロゲン化物を用いることができる。フラックスとしては、ハロゲン化物の中でも、フッ化物を用いることができる。フラックスに含まれる元素が、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を構成する元素の少なくとも一部と同一の元素である場合には、目的とする組成を有するアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の原料の一部として、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の組成が目的の組成となるようにフラックスを加えることもでき、目的の組成となるように原料を混合した後、さらに添加するようにフラックスを加えることもできる。
Flux The raw material mixture may contain a flux. By including a flux in the raw material mixture, the reaction between the raw materials is promoted, and furthermore, the solid-phase reaction proceeds more uniformly, so that a phosphor having a large particle size and excellent luminescence characteristics can be obtained. When the temperature of the heat treatment for obtaining the phosphor is about the same as the temperature at which the liquid phase of the compound used as the flux is generated, the flux promotes the reaction between the raw materials. As the flux, a halide containing at least one element selected from the group consisting of rare earth metal elements, alkaline earth metal elements, and alkali metal elements can be used. As the flux, among the halides, a fluoride can be used. When the element contained in the flux is the same element as at least a part of the elements constituting the alkaline earth aluminate phosphor, the flux can be added as a part of the raw materials of the alkaline earth aluminate phosphor having the desired composition so that the composition of the alkaline earth aluminate phosphor becomes the desired composition, or the flux can be added by further adding after mixing the raw materials so as to obtain the desired composition.
熱処理してアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得る工程
原料混合物は、黒鉛等の炭素、窒化ホウ素(BN)、アルミナ(Al2O3)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)等の材質の坩堝やボートに載置して、炉内で熱処理することができる。
Step of obtaining alkaline earth aluminate phosphor by heat treatment The raw material mixture can be placed in a crucible or boat made of a material such as carbon such as graphite, boron nitride (BN), alumina ( Al2O3 ), tungsten (W), molybdenum (Mo), or the like, and heat-treated in a furnace.
熱処理雰囲気
熱処理は、還元雰囲気の中で行う。還元雰囲気は、還元性を有する水素ガスと、窒素ガスとを含む水素窒素雰囲気であってもよい。水素窒素雰囲気は、窒素ガスを好ましくは70体積%以上含有してもよく、80体積%以上含有してもよく、90体積%以上含有してもよい。また、水素窒素雰囲気は、水素ガスを1体積%以上含有してもよく、2体積%以上含有してもよく、3体積%以上含有してもよく、水素ガスを10体積%以下含有してもよい。
Heat Treatment Atmosphere The heat treatment is performed in a reducing atmosphere. The reducing atmosphere may be a hydrogen-nitrogen atmosphere containing hydrogen gas having reducing properties and nitrogen gas. The hydrogen-nitrogen atmosphere may contain nitrogen gas preferably at 70 vol% or more, 80 vol% or more, or 90 vol% or more. The hydrogen-nitrogen atmosphere may contain hydrogen gas at 1 vol% or more, 2 vol% or more, 3 vol% or more, or 10 vol% or less.
熱処理温度
熱処理温度は、1000℃以上1500℃以下の範囲内であり、好ましくは1100℃以上1450℃以下の範囲内であり、より好ましくは1200℃以上1400℃以下の範囲内である。熱処理温度が1000℃以上1500℃以下であれば、熱による分解が抑制され、目的とする組成を有し、安定した結晶構造を有する蛍光体が得られる。
Heat Treatment Temperature The heat treatment temperature is within the range of 1000° C. to 1500° C., preferably 1100° C. to 1450° C., and more preferably 1200° C. to 1400° C. If the heat treatment temperature is 1000° C. to 1500° C., decomposition due to heat is suppressed, and a phosphor having a desired composition and a stable crystal structure can be obtained.
熱処理は二段階以上の複数回の熱処理を行なってもよい。例えば二段階の熱処理を行なう場合には、一回目の熱処理を1000℃以上1500℃以下で行い、二回目の熱処理を1200℃以上1400℃以下の温度で行ってもよい。一回目の熱処理温度が1000℃以上1500℃以下であると、目的とする組成を有する熱処理物を得やすくなる。二回目の熱処理温度が1200℃以上1400℃以下であると、安定した結晶構造を有する蛍光体を得ることができる。 The heat treatment may be performed in two or more stages. For example, when performing a two-stage heat treatment, the first heat treatment may be performed at a temperature between 1000°C and 1500°C, and the second heat treatment may be performed at a temperature between 1200°C and 1400°C. If the first heat treatment temperature is between 1000°C and 1500°C, it is easier to obtain a heat-treated product having the desired composition. If the second heat treatment temperature is between 1200°C and 1400°C, it is possible to obtain a phosphor having a stable crystal structure.
熱処理においては、所定温度で保持時間を設けてもよい。例えば一回目の熱処理と二回目の熱処理の間に、20℃以上28℃以下の室温程度の温度で、保持する時間を設けてもよい。保持時間は、例えば0.5時間以上48時間以内であってもよく、1時間以上40時間以内であってもよく、2時間以上30時間以内であってもよい。保持時間を0.5時間以上48時間以内で設けることによって、結晶成長を促進することができる。 In the heat treatment, a holding time may be set at a predetermined temperature. For example, between the first and second heat treatments, a holding time may be set at a temperature of about room temperature, between 20°C and 28°C. The holding time may be, for example, between 0.5 hours and 48 hours, between 1 hour and 40 hours, or between 2 hours and 30 hours. By setting the holding time to between 0.5 hours and 48 hours, crystal growth can be promoted.
熱処理雰囲気の圧力は、標準気圧(0.101MPa)であってよく、0.101MPa以上であってよく、0.11MPa以上200MPa以下の加圧雰囲気で行なうことが好ましい。熱処理によって得られる熱処理物は、熱処理温度が高温になるほど結晶構造が分解され易くなるが、加圧雰囲気にすることによって、結晶構造の分解が抑制され、発光強度の低下を抑制することができる。熱処理雰囲気の圧力は、ゲージ圧で、より好ましくは0.11MPa以上100MPa以下であり、さらに好ましくは0.5MPa以上10MPa以下であり、製造の容易さの点から、よりさらに好ましくは1.0MPa以下である。 The pressure of the heat treatment atmosphere may be standard atmospheric pressure (0.101 MPa) or may be 0.101 MPa or more, and is preferably performed in a pressurized atmosphere of 0.11 MPa to 200 MPa. The higher the heat treatment temperature, the more easily the crystal structure of the heat-treated product obtained by heat treatment is decomposed. However, by using a pressurized atmosphere, the decomposition of the crystal structure is suppressed and the decrease in luminescence intensity can be suppressed. The pressure of the heat treatment atmosphere is, in terms of gauge pressure, more preferably 0.11 MPa to 100 MPa, even more preferably 0.5 MPa to 10 MPa, and from the viewpoint of ease of production, even more preferably 1.0 MPa or less.
熱処理時間は、熱処理温度、熱処理時の雰囲気の圧力によって適宜選択することができ、好ましくは0.5時間以上20時間以内である。二段階以上の熱処理を行なう場合であっても、一回の熱処理時間は0.5時間以上20時間以内であることが好ましい。熱処理時間が0.5時間以上20時間以内であると、得られる熱処理物の分解が抑制され、安定した結晶構造を有し、所望の発光強度を有する蛍光体を得ることができる。また、生産コストも低減でき、製造時間を比較的短くすることができる。熱処理時間は、より好ましくは1時間以上10時間以内であり、さらに好ましくは1.5時間以上9時間以内である。 The heat treatment time can be appropriately selected depending on the heat treatment temperature and the pressure of the atmosphere during the heat treatment, and is preferably 0.5 to 20 hours. Even when two or more stages of heat treatment are performed, it is preferable that the heat treatment time for each stage is 0.5 to 20 hours. If the heat treatment time is 0.5 to 20 hours, decomposition of the heat-treated product is suppressed, and a phosphor having a stable crystal structure and the desired emission intensity can be obtained. In addition, production costs can be reduced and the manufacturing time can be relatively short. The heat treatment time is more preferably 1 to 10 hours, and even more preferably 1.5 to 9 hours.
熱処理して得られた熱処理物は、粉砕、分散、固液分離、乾燥等の後処理を行ってもよい。固液分離は濾過、吸引濾過、加圧濾過、遠心分離、デカンテーション等の工業的に通常用いられる方法により行うことができる。乾燥は、真空乾燥機、熱風加熱乾燥機、コニカルドライヤー、ロータリーエバポレーター等の工業的に通常用いられる装置により行うことができる。 The heat-treated product obtained by the heat treatment may be subjected to post-treatment such as pulverization, dispersion, solid-liquid separation, drying, etc. Solid-liquid separation can be carried out by a method commonly used in industry, such as filtration, suction filtration, pressure filtration, centrifugation, decantation, etc. Drying can be carried out by a device commonly used in industry, such as a vacuum dryer, a hot air heating dryer, a conical dryer, a rotary evaporator, etc.
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。 The present invention will be described in detail below with reference to examples. The present invention is not limited to these examples.
実施例1
原料として、SrCO3が8.86g、Al2O3が10.71g、Cr2O3が0.14gとなるように計量した。各原料は、仕込み組成がSr4Al14O25:Cr0.12となるように計量して各原料を用いた。メノウ乳鉢とメノウ乳棒を用いて、10分間、各原料を混合して、原料混合物を得た。得られた原料混合物を、1300℃、標準気圧(0.101MPa)、水素ガス及び窒素ガスを含む水素窒素雰囲気(水素:3体積%、窒素:97体積%)の中で、8時間熱処理した。熱処理後、得られた熱処理物を粉砕して、実施例1のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得た。
Example 1
As raw materials, SrCO3 was weighed out to 8.86g, Al2O3 was weighed out to 10.71g, and Cr2O3 was weighed out to 0.14g . Each raw material was weighed out to have a composition of Sr4Al14O25 : Cr0.12 . Each raw material was mixed for 10 minutes using an agate mortar and an agate pestle to obtain a raw material mixture. The obtained raw material mixture was heat-treated for 8 hours at 1300°C, standard pressure (0.101MPa), in a hydrogen-nitrogen atmosphere containing hydrogen gas and nitrogen gas (hydrogen: 3% by volume, nitrogen: 97% by volume). After the heat treatment, the obtained heat-treated product was pulverized to obtain the alkaline earth aluminate phosphor of Example 1.
実施例2
原料として、CaCO3が6.01g、Al2O3が10.71g、Cr2O3が0.15gとなるように計量した。仕込み組成がCa4Al14O25:Cr0.12となるように各原料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得た。
Example 2
The raw materials were weighed out so that the amounts were 6.01 g of CaCO3, 10.71 g of Al2O3 , and 0.15 g of Cr2O3 . An alkaline earth aluminate phosphor of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw materials were used so that the charged composition was Ca4Al14O25 : Cr0.12 .
実施例3
原料として、SrCO3が4.43g、CaCO3が3.01g、Al2O3が10.71g、Cr2O3が0.14gとなるように計量した。各原料は、仕込み組成が(Sr0.5Ca0.5)4Al14O25:Cr0.12となるように計量して各原料を用いたことと、熱処理温度を1250℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得た。
Example 3
The raw materials were weighed out so that the amounts were 4.43 g of SrCO3, 3.01 g of CaCO3, 10.71 g of Al2O3 , and 0.14 g of Cr2O3 . The alkaline earth aluminate phosphor of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 , except that the raw materials were weighed out so that the composition was ( Sr0.5Ca0.5 ) 4Al14O25 : Cr0.12 , and the heat treatment temperature was 1250 °C.
実施例4
原料として、SrCO3が8.86g、Al2O3が7.66g、Ga2O3が5.64g、Cr2O3が0.14gとなるように計量した。各原料は、仕込み組成がSr4Al10Ga4O25:Cr0.12となるように計量して各原料を用いたことと、熱処理温度を1250℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得た。原料の仕込み組成における、Alと元素M1(Ga)の合計のモル比を1としたときの元素M1(Ga)のモル比を表1中に記載した。実施例1から3、後述する実施例5及び6、並びに比較例1及び2のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体及びアルカリ土類アルミン酸塩の組成を有する化合物中のAlと元素M1(Ga)の合計のモル比を1としたときの元素M1(Ga)のモル比も表1中に記載した。
Example 4
As raw materials, 8.86g of SrCO3 , 7.66g of Al2O3 , 5.64g of Ga2O3 , and 0.14g of Cr2O3 were weighed. The alkaline earth aluminate phosphor of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 , except that the raw materials were weighed and used so that the composition of the raw materials was Sr4Al10Ga4O25 : Cr0.12 , and the heat treatment temperature was 1250°C. The molar ratio of element M1 (Ga) in the raw material composition when the molar ratio of the sum of Al and element M1 (Ga) was 1 is shown in Table 1. Table 1 also shows the molar ratios of element M 1 (Ga) in the alkaline earth aluminate phosphors and compounds having the alkaline earth aluminate compositions of Examples 1 to 3, Examples 5 and 6 described below, and Comparative Examples 1 and 2, when the molar ratio of the sum of Al and element M 1 ( Ga) is taken as 1.
実施例5
原料として、SrCO3が8.86g、Al2O3が5.36g、Ga2O3が9.86g、Cr2O3が0.14gとなるように計量した。各原料は、仕込み組成がSr4Al7Ga7O25:Cr0.12となるように計量して各原料を用いたことと、熱処理温度を1200℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例5のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得た。
Example 5
The raw materials were weighed out to be 8.86 g of SrCO3, 5.36 g of Al2O3 , 9.86 g of Ga2O3 , and 0.14 g of Cr2O3 . The alkaline earth aluminate phosphor of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw materials were weighed out to be used so that the composition was Sr4Al7Ga7O25 : Cr0.12 , and the heat treatment temperature was 1200°C.
実施例6
原料として、SrCO3が8.86g、Al2O3が4.60g、Ga2O3が11.27g、Cr2O3が0.14gとなるように計量した。各原料は、仕込み組成がSr4Al6Ga8O25:Cr0.12となるように計量して各原料を用いたことと、熱処理温度を1200℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例6のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得た。
Example 6
The raw materials were weighed out to be 8.86 g of SrCO3, 4.60 g of Al2O3 , 11.27 g of Ga2O3 , and 0.14 g of Cr2O3 . The alkaline earth aluminate phosphor of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw materials were weighed out to be used so that the composition was Sr4Al6Ga8O25 : Cr0.12 , and the heat treatment temperature was 1200°C.
比較例1
大気雰囲気(酸素:約20体積%、窒素:約78体積%)で熱処理したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1のアルカリ土類アルミン酸塩の組成を有する化合物を得た。
Comparative Example 1
A compound having the composition of the alkaline earth aluminate of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed in an air atmosphere (oxygen: about 20 vol %, nitrogen: about 78 vol %).
比較例2
原料として、SrCO3が8.86g、Al2O3が3.07g、Ga2O3が14.09g、Cr2O3が0.14gとなるように計量した。各原料は、仕込み組成がSr4Al4Ga10O25:Cr0.12となるように計量して各原料を用いたことと、熱処理温度を1200℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2のアルカリ土類アルミン酸塩の組成を有する化合物を得た。
Comparative Example 2
The raw materials were weighed out to be 8.86 g of SrCO3, 3.07 g of Al2O3 , 14.09 g of Ga2O3 , and 0.14 g of Cr2O3 . Each raw material was weighed out to be Sr4Al4Ga10O25 : Cr0.12 , and the heat treatment temperature was 1200°C . Except for this , a compound having the composition of the alkaline earth aluminate of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1.
発光スペクトルの測定
実施例の各アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体及び比較例の各アルカリ土類アルミン酸塩の組成を有する化合物について、量子効率測定システム(QE-2000、大塚電子株式会社製)を用いて発光スペクトルを測定した。量子効率測定システムで用いた励起光の発光ピーク波長は450nmであった。得られた各発光スペクトルから、720nm以上900nm以下の範囲内の発光ピークにおける発光ピーク波長(nm)と、半値幅(nm)を求めた。結果を表1に示す。また、実施例2の発光ピーク波長における発光強度100%とし、実施例のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体及び比較例の各アルカリ土類アルミン酸塩の組成を有する化合物の発光ピーク波長における相対発光強度(%)を測定した。結果を表1に示す。図1に、実施例1に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の発光スペクトルと、比較例1に係るアルカリ土類アルミン酸塩の組成を有する化合物の発光スペクトル示す。図3に、実施例4、5及び6に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の発光スペクトルと、比較例2に係るアルカリ土類アルミン塩の組成を有する化合物の発光スペクトルを示す。
Measurement of Emission Spectrum The emission spectrum of each alkaline earth aluminate phosphor of the Examples and the compound having the composition of each alkaline earth aluminate of the Comparative Examples was measured using a quantum efficiency measurement system (QE-2000, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). The emission peak wavelength of the excitation light used in the quantum efficiency measurement system was 450 nm. From each obtained emission spectrum, the emission peak wavelength (nm) and the half width (nm) at the emission peak in the range of 720 nm to 900 nm were obtained. The results are shown in Table 1. In addition, the emission intensity at the emission peak wavelength of Example 2 was set to 100%, and the relative emission intensity (%) at the emission peak wavelength of the alkaline earth aluminate phosphor of the Examples and the compound having the composition of each alkaline earth aluminate of the Comparative Examples was measured. The results are shown in Table 1. FIG. 1 shows the emission spectrum of the alkaline earth aluminate phosphor of Example 1 and the emission spectrum of the compound having the composition of alkaline earth aluminate of Comparative Example 1. FIG. 3 shows the emission spectra of the alkaline earth aluminate phosphors according to Examples 4, 5 and 6, and the emission spectrum of a compound having the alkaline earth aluminate composition according to Comparative Example 2.
励起スペクトルの測定
実施例1に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体について、分光蛍光光度計(F-4500、株式会社日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、発光波長を791nmとし、25℃±5℃(室温)で、350nm以上700nm以下の範囲で励起スペクトルを測定した。図2に、実施例1に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の励起スペクトルを示す。
Measurement of Excitation Spectrum The excitation spectrum of the alkaline earth aluminate phosphor according to Example 1 was measured using a spectrofluorophotometer (F-4500, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) at an emission wavelength of 791 nm, at 25° C.±5° C. (room temperature), in the range of 350 nm to 700 nm. FIG. 2 shows the excitation spectrum of the alkaline earth aluminate phosphor according to Example 1.
実施例1から6に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、発光スペクトルにおいて、720nm以上900nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、半値幅が80nm以上の広い発光ピークを示した。この結果から、実施例1から6に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、「生体の窓」と呼ばれる近赤外の波長範囲に発光ピーク波長を有する光を出射することができ、植物の光受容体に影響を及ぼす光を出射することができる。 The alkaline earth aluminate phosphors according to Examples 1 to 6 have a peak emission wavelength in the range of 720 nm to 900 nm in the emission spectrum, and show a wide emission peak with a half-width of 80 nm or more. From these results, it can be seen that the alkaline earth aluminate phosphors according to Examples 1 to 6 can emit light having a peak emission wavelength in the near-infrared wavelength range known as the "biological window," and can emit light that has an effect on the photoreceptors of plants.
図1及び図3に示すように、実施例1、実施例4から6に係る各アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、720nm以上900nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有し、80nm以上の広い半値幅を有していた。 As shown in Figures 1 and 3, each of the alkaline earth aluminate phosphors according to Examples 1 and 4 to 6 had an emission peak wavelength in the range of 720 nm to 900 nm, and a wide half-width of 80 nm or more.
図2に示すように、実施例1に係るアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は350nm以上700nm以下の波長範囲の励起スペクトルにおいて、400nm以上450nm以下の波長範囲及び550nm以上580nm以下の波長範囲の相対強度が高くなった。この結果から、励起光源の発光ピーク波長を選択することによって、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、720nm以上900nm以下の範囲内に発光ピーク波長を有する光を効率よく発光させることができる。 As shown in Figure 2, the alkaline earth aluminate phosphor of Example 1 has an excitation spectrum in the wavelength range of 350 nm to 700 nm, in which the relative intensity is high in the wavelength range of 400 nm to 450 nm and in the wavelength range of 550 nm to 580 nm. This result shows that by selecting the emission peak wavelength of the excitation light source, the alkaline earth aluminate phosphor can efficiently emit light having an emission peak wavelength in the range of 720 nm to 900 nm.
比較例1及び2に係るアルカリ土類アルミン酸塩の組成を有する化合物は、発光ピーク波長が450nmである光を照射しても、ほとんど発光しなかった。 The compounds having the alkaline earth aluminate composition according to Comparative Examples 1 and 2 emitted almost no light even when irradiated with light having an emission peak wavelength of 450 nm.
本開示のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、照明装置、液晶表示装置のバックライト等に用いる発光装置に用いることができる。また、本発明の一実施形態のアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体は、生体内の情報を得るための医療照明用の発光装置や、植物の光受容体に影響を与える植物栽培用の発光装置にも用いることができる。 The alkaline earth aluminate phosphor of the present disclosure can be used in light-emitting devices used in lighting devices, backlights for liquid crystal display devices, and the like. The alkaline earth aluminate phosphor of one embodiment of the present invention can also be used in light-emitting devices for medical lighting to obtain information from within living organisms, and light-emitting devices for plant cultivation that affect the photoreceptors of plants.
Claims (15)
A x (Al 1-y M 1 y ) z O x+3/2z :Cr v ,M 2 w (I)
(前記式(I)中、v、w、x、y及びzは、0.004≦v≦0.8、0≦w≦0.4、0.004≦v+w≦0.8、x=4.0、0≦y≦0.7、4.0≦z≦14.0を満たす。) An alkaline earth aluminate phosphor comprising at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, Al, and Cr, and optionally comprising at least one element M1 selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al, and optionally comprising at least one element M2 selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er, and Tm, wherein the element A, Al, Cr, and the elements M1 and M2 which are included as necessary have a composition represented by the following formula (I) , and has an emission peak wavelength in the range of 720 nm to 900 nm.
A x (Al 1-y M 1 y ) z O x + 3/2z : Cr v ,M 2 w (I)
(In the formula (I), v, w, x, y, and z satisfy 0.004≦v≦0.8, 0≦w≦0.4, 0.004≦v+w≦0.8, x=4.0, 0≦y≦0.7, and 4.0≦z≦14.0.)
(A(A aa 1-u1-u AA bb uu )) xx (Al(Al 1-y1-y MM 11 yy )) zZ OO x+3/2zx + 3/2z :Cr: Cr vv ,M, M 22 wW (I-1)(I-1)
(式(I-1)中、A(In formula (I-1), A aa は、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される1種の元素であり、Ais an element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, A bb は、AA aa を除くアルカリ土類金属元素からなる群から選択される1種の元素であり、MAn element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements excluding M 11 は、Alを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、Mis at least one element selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al, M 22 は、Mn、Eu、Ce、Tb、Pr、Nd、Sm、Yb、Ho、Er及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、u、v、w、x、y及びzは、0.1≦u≦0.9、0.004≦v≦0.8、0≦w≦0.4、0.004≦v+w≦0.8、x=4.0、0≦y≦0.7、4.0≦z≦14.0を満たす。)is at least one element selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er, and Tm, and u, v, w, x, y, and z satisfy 0.1≦u≦0.9, 0.004≦v≦0.8, 0≦w≦0.4, 0.004≦v+w≦0.8, x=4.0, 0≦y≦0.7, 4.0≦z≦14.0.
前記元素A、前記Al、前記Cr、必要に応じて含まれる前記元素M 1 及び前記元素M 2 が、下記式(I)で表される組成となるように、原料混合物を準備する工程と、
前記原料混合物を1000℃以上1500℃以下の範囲内の温度、還元雰囲気の中で熱処理して、アルカリ土類アルミン酸塩蛍光体を得る工程と、を含むアルカリ土類アルミン酸塩蛍光体の製造方法。
A x (Al 1-y M 1 y ) z O x+3/2z :Cr v ,M 2 w (I)
(前記式(I)中、v、w、x、y及びzは、0.004≦v≦0.8、0≦w≦0.4、0.004≦v+w≦0.8、x=4.0、0≦y≦0.7、4.0≦z≦14.0を満たす。) The composition may include a first compound including at least one element A selected from the group consisting of alkaline earth metals, a second compound including Al, and a third compound including Cr, and may optionally include a fourth compound including at least one element M1 selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al, and optionally a fifth compound including at least one element M2 selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er, and Tm, and at least one selected from the group consisting of the first compound, the second compound, and the third compound is an oxide;
preparing a raw material mixture so that the element A, Al, Cr, and the element M1 and element M2 contained as necessary have a composition represented by the following formula (I);
and heat-treating the raw material mixture in a reducing atmosphere at a temperature in the range of 1000° C. to 1500° C. to obtain an alkaline earth aluminate phosphor.
A x (Al 1-y M 1 y ) z O x + 3/2z : Cr v ,M 2 w (I)
(In the formula (I), v, w, x, y, and z satisfy 0.004≦v≦0.8, 0≦w≦0.4, 0.004≦v+w≦0.8, x=4.0, 0≦y≦0.7, and 4.0≦z≦14.0.)
(A(A aa 1-u1-u AA bb uu )) xx (Al(Al 1-y1-y MM 11 yy )) zZ OO x+3/2zx + 3/2z :Cr: Cr vv ,M, M 22 wW (I-1)(I-1)
(式(I-1)中、A(In formula (I-1), A aa は、アルカリ土類金属元素からなる群から選択される1種の元素であり、Ais an element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements, A bb は、AA aa を除くアルカリ土類金属元素からなる群から選択される1種の元素であり、MAn element selected from the group consisting of alkaline earth metal elements excluding M 11 は、Alを除く第13族元素からなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、Mis at least one element selected from the group consisting of Group 13 elements excluding Al, M 22 は、Mn、Eu、Ce、Tb、Pr、Nd、Sm、Yb、Ho、Er及びTmからなる群から選択される少なくとも1種の元素であり、u、v、w、x、y及びzは、0.1≦u≦0.9、0.004≦v≦0.8、0≦w≦0.4、0.004≦v+w≦0.8、x=4.0、0≦y≦0.7、4.0≦z≦14.0を満たす。)is at least one element selected from the group consisting of Mn, Eu, Ce, Tb, Pr, Nd, Sm, Yb, Ho, Er, and Tm, and u, v, w, x, y, and z satisfy 0.1≦u≦0.9, 0.004≦v≦0.8, 0≦w≦0.4, 0.004≦v+w≦0.8, x=4.0, 0≦y≦0.7, 4.0≦z≦14.0.
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