JP2012188630A - Fluorescent substance, and light-emitting device made by combining the fluorescent substance and light-emitting element, and authenticity identification mark containing the fluorescent substance - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紫外線又は可視光で効率よく励起され発光する蛍光体、該蛍光体と発光素子とを組み合わせた発光装置、及び、該蛍光体を含有する真贋識別標識に関するものである。 The present invention relates to a phosphor that is efficiently excited by ultraviolet light or visible light and emits light, a light-emitting device that combines the phosphor and a light-emitting element, and an authenticity identification label that contains the phosphor.
従来、紫外線又は可視光を効率よく発光することができる窒化物系化合物半導体などの発光素子と、紫外線又は可視光で効率よく励起され発光する蛍光体とを組み合わせて、種々の発光波長の発光ダイオード(以下、LED)が開発されている。なかでも、白色発光LEDは、青色発光ダイオード素子と、青色光を吸収して黄色に発光する蛍光体とから構成されており、各種照明用途に実用化されている。しかし、従来の白色LEDは、発光スペクトル中に赤の成分が少ないため、発する光の演色性が低く、照明用途においては性能が不十分である。 Conventionally, light-emitting diodes having various emission wavelengths by combining a light-emitting element such as a nitride compound semiconductor capable of efficiently emitting ultraviolet light or visible light and a phosphor that is efficiently excited by ultraviolet light or visible light to emit light (Hereinafter LED) has been developed. Especially, white light emitting LED is comprised from the blue light emitting diode element and the fluorescent substance which absorbs blue light and light-emits yellow, and is utilized for various illumination uses. However, since the conventional white LED has a small red component in the emission spectrum, the color rendering property of the emitted light is low, and the performance is insufficient in lighting applications.
これを解決する手段として、例えば、アルカリ土類金属元素を含有し、窒化物や酸窒化物からなる蛍光体を従来の白色LEDに添加することが提案されている(特許文献1〜4)。 As means for solving this, for example, it has been proposed to add a phosphor containing an alkaline earth metal element and made of nitride or oxynitride to a conventional white LED (Patent Documents 1 to 4).
しかしながら、これらの蛍光体は、製造するために用いられる原料が大気中において分解、酸化されるため、該原料が窒素、アルゴン等の雰囲気下で取り扱われる必要があり、製造においてグローブボックス等の大がかりな設備を要するという問題がある。 However, since these phosphors are decomposed and oxidized in the atmosphere, the raw materials used for production need to be handled in an atmosphere such as nitrogen or argon. There is a problem that it requires a lot of equipment.
上記問題を解決するために、簡便な製造法で製造可能であり、かつ波長460nm前後の青色光を吸収して赤色発光を示す蛍光体を提供することを目的とし、一般式Eu2-xLnxM2O9(0≦x≦2,Ln=Y,La,Gdの少なくとも1種,M=W,Moの少なくとも1種)で表される蛍光体が提案されている。しかしながら、斯かる蛍光体は、発光強度が窒化物系に比べて低いという問題がある(特許文献5)。 In order to solve the above problems, can be manufactured in a simple manufacturing process, and aims to provide a phosphor exhibiting red light emission by absorbing the blue light of a wavelength around 460 nm, the general formula Eu 2-x Ln A phosphor represented by x M 2 O 9 (0 ≦ x ≦ 2, Ln = Y, La, Gd, at least one of M = W, Mo) has been proposed. However, such a phosphor has a problem that its emission intensity is lower than that of a nitride system (Patent Document 5).
一方、不可視の特定の電磁波の照射に対して、可視光を発光する蛍光体を、製品の特定部品に組み込み、ブランド品や工業製品等、種々の対象物について、その真贋を判定する真贋識別標識が提案されている(特許文献6、7)。 On the other hand, a fluorescent substance that emits visible light in response to irradiation with specific invisible electromagnetic waves is incorporated into a specific part of the product, and an authenticity identification mark for determining the authenticity of various objects such as brand products and industrial products. Has been proposed (Patent Documents 6 and 7).
上記真贋識別標識に用いられる蛍光体は、不可視の特定の電磁波の照射に対して、特異的に可視光の蛍光を発光し、さらにその発光強度が高いという特性が要求される。 The phosphor used for the authenticity identification label is required to have a characteristic that it emits visible fluorescent light specifically in response to irradiation with a specific invisible electromagnetic wave and has a high emission intensity.
しかしながら、上記特許文献に記載されている赤色蛍光体は、幅広い励起スペクトルを示すものであり、従って、特定の波長の電磁波に対して選択的に発光する蛍光体が望まれている。 However, the red phosphor described in the above-mentioned patent document shows a wide excitation spectrum, and therefore, a phosphor that selectively emits light with respect to an electromagnetic wave having a specific wavelength is desired.
本発明は、上述した問題を解決すべく、簡便な製造法で製造可能であり、紫外線又は可視光で効率よく励起されて高い発光強度を示し、赤色の発光に好適な蛍光体を提供することを1つの課題とする。また、本発明は、例えば、白色LED等の発光装置に用いることができること、特定の波長の電磁波で特異的に発光する真贋識別標識等に用いることができること等の少なくともいずれかを可能にする、赤色発光蛍光体を提供することを課題とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a phosphor that can be produced by a simple production method, is efficiently excited by ultraviolet rays or visible light, exhibits high emission intensity, and is suitable for red emission. Is an issue. In addition, the present invention enables at least one of, for example, that it can be used for a light-emitting device such as a white LED, that it can be used for an authenticity identification label that specifically emits light with an electromagnetic wave having a specific wavelength, and the like. It is an object to provide a red light emitting phosphor.
すなわち、本発明の蛍光体は、平均組成式(I):
平均組成式(I)において、xの値は、好ましくは、0.01以上0.02以下であり、yの値は、好ましくは、0.4である。かかる蛍光体について、波長394nm及び波長464nm励起に対する波長612nmの発光強度を、既存のY2O2S:Eu蛍光体の発光強度の強度を100として相対的に求めた相対発光強度は、波長394nm励起では少なくとも145以上であり、波長464nm励起では少なくとも280以上であることが好ましい。
That is, the phosphor of the present invention has an average composition formula (I):
In the average composition formula (I), the value of x is preferably 0.01 or more and 0.02 or less, and the value of y is preferably 0.4. With respect to such a phosphor, the relative emission intensity obtained relative to the emission intensity of the wavelength 394 nm and the emission intensity of the wavelength 612 nm with respect to the excitation of the wavelength 464 nm and the intensity of the emission intensity of the existing Y 2 O 2 S: Eu phosphor as 100 is 394 nm. It is preferably at least 145 or more for excitation and at least 280 or more for excitation at a wavelength of 464 nm.
本発明の発光装置は、前記蛍光体と発光素子とを組み合わせたことを特徴とする。
本発明の真贋識別標識は、前記蛍光体を含有することを特徴とする。
The light emitting device of the present invention is characterized in that the phosphor and a light emitting element are combined.
The authenticity identification label of the present invention is characterized by containing the phosphor.
本発明の蛍光体は、大気中で製造することができる。即ち、原料を大気中で混合し、焼成することにより製造することができるため、従来の窒化物や酸窒化物からなる蛍光体よりも極めて取り扱いが容易であるという優れた効果を有する。
また、本発明の蛍光体は220〜550nmの波長域の紫外線又は可視光により効率よく励起されて発光し、特に、波長394nm及び波長464nmで励起したときに高い発光強度を示すという優れた効果を有する。
さらに、本発明の蛍光体は、発光ダイオード等の発光装置に有効に利用できること、及び、特定の波長の電磁波で特異的に発光する真贋識別標識の原料として用いることができること等の少なくともいずれかを達成できるという優れた効果を有する。
The phosphor of the present invention can be produced in the atmosphere. That is, since it can be manufactured by mixing raw materials in the atmosphere and firing, it has an excellent effect that it is extremely easy to handle compared to conventional phosphors made of nitrides or oxynitrides.
In addition, the phosphor of the present invention emits light efficiently when excited by ultraviolet rays or visible light in the wavelength range of 220 to 550 nm, and particularly exhibits an excellent effect of exhibiting high emission intensity when excited at a wavelength of 394 nm and a wavelength of 464 nm. Have.
Furthermore, the phosphor of the present invention can be effectively used for light-emitting devices such as light-emitting diodes and / or can be used as a raw material for authentic identification labels that emit light specifically with electromagnetic waves of a specific wavelength. It has an excellent effect that it can be achieved.
以下、本発明の蛍光体の実施形態について説明する。
本実施形態の蛍光体は、前記したように、平均組成式(I):
As described above, the phosphor of the present embodiment has an average composition formula (I):
(式中、LnはLa,Gd及びYから選ばれた少なくとも1種であり、xは0<x≦0.05を満たす任意の正の数、yは0<y≦0.5を満たす任意の正の数である)を満たす組成を有するものである。 (In the formula, Ln is at least one selected from La, Gd and Y, x is an arbitrary positive number satisfying 0 <x ≦ 0.05, and y is an arbitrary satisfying 0 <y ≦ 0.5. Which is a positive number).
なお、本明細書において、「蛍光体」は、平均組成式(I)を満たす組成を有する単相からなる固溶体であってもよく、全体として平均組成式(I)を満たす組成に相当する複数の酸化物及び/又は複数の固溶体からなる混合物であってもよい。 In the present specification, the “phosphor” may be a solid solution composed of a single phase having a composition satisfying the average composition formula (I), and a plurality of compositions corresponding to a composition satisfying the average composition formula (I) as a whole. It may be a mixture of the oxide and / or a plurality of solid solutions.
また、本明細書において、発光強度は、様々な励起波長に対する発光を蛍光分光光度計により測定し、同条件で測定した既存のY2O2S:Eu蛍光体の波長612nmの発光強度を100としたときの相対強度(以下、相対発光強度)に基づき評価されうる。 Further, in this specification, the emission intensity is the emission intensity at a wavelength of 612 nm of an existing Y 2 O 2 S: Eu phosphor measured under the same conditions by measuring the emission for various excitation wavelengths with a fluorescence spectrophotometer. Can be evaluated based on the relative intensity (hereinafter referred to as relative emission intensity).
前記蛍光体の平均組成式(I)において、LnはLa、Gd、及びYのうちの少なくとも1種類から選ばれるものであれば特に限定されず、所望の発光強度に応じて、設定されうる。
例えば、前記発光測定において、波長394nm励起に対する波長612nmの発光の相対発光強度が145以上であり、且つ波長464nm励起に対する波長612nmの発光の相対発光強度が280以上であるような、高い発光を示す蛍光体を製造する場合には、前記蛍光体の組成は、平均組成式(I)において、LnとしてGdが含まれることが好ましい。
また、例えば、前記発光測定において、波長394nm励起に対する波長612nmの発光の相対発光強度が145未満であり、且つ波長464nm励起に対する波長612nmの発光の相対発光強度が280未満の発光を示す蛍光体を製造する場合には、前記蛍光体の組成は、平均組成式(I)において、前記LnがGd以外であってもよい。
In the average composition formula (I) of the phosphor, Ln is not particularly limited as long as it is selected from at least one of La, Gd, and Y, and can be set according to desired emission intensity.
For example, in the luminescence measurement, high luminescence is exhibited such that the relative luminescence intensity of the 612 nm emission with respect to the wavelength 394 nm excitation is 145 or more, and the relative luminescence intensity of the 612 nm emission with respect to the wavelength 464 nm excitation is 280 or more. In the case of producing a phosphor, the composition of the phosphor preferably includes Gd as Ln in the average composition formula (I).
In addition, for example, in the emission measurement, a phosphor that emits light having a relative light emission intensity of a wavelength of 612 nm with respect to excitation of a wavelength of 394 nm is less than 145 and a light emission of a relative emission intensity of light with a wavelength of 612 nm with respect to excitation of a wavelength of 464 nm In the case of production, the composition of the phosphor may be other than Gd in the average composition formula (I).
また、前記蛍光体の組成は、平均組成式(I)を満たすものであれば特に限定されず、所望の発光強度に応じて、設定されうる。
例えば、前記発光測定において、例えば、波長394nm励起に対する波長612nmの発光の相対発光強度が145以上であり、且つ波長464nm励起に対する波長612nmの発光の相対発光強度が280以上である高い発光を示す蛍光体を製造する場合には、前記蛍光体の組成は、平均組成式(I)において、xの値が0.01〜0.02、yの値が0.4であることが好ましい。
また、例えば、前記発光測定において、波長394nm励起に対する波長612nmの発光相対発光強度が145未満、又は、波長464nm励起に対する波長612nmの発光の相対発光強度が280未満である蛍光体を製造する場合には、前記蛍光体の組成は、平均組成式(I)において、前記xの値が0.01〜0.02の範囲外、yの値が0.4以外であってもよい。
Moreover, the composition of the phosphor is not particularly limited as long as it satisfies the average composition formula (I), and can be set according to a desired light emission intensity.
For example, in the luminescence measurement, for example, a fluorescence showing a high luminescence in which the relative luminescence intensity of the 612 nm emission with respect to the excitation of the wavelength 394 nm is 145 or more and the relative luminescence intensity of the 612 nm emission with respect to the 464 nm excitation is 280 or more. When the body is manufactured, the composition of the phosphor is preferably such that the value of x is 0.01 to 0.02 and the value of y is 0.4 in the average composition formula (I).
Also, for example, in the case of producing a phosphor having a relative emission intensity of less than 145 at a wavelength of 612 nm with respect to excitation at a wavelength of 394 nm or less than 280 at an emission wavelength of 612 nm with respect to excitation at a wavelength of 464 nm. The composition of the phosphor may be such that, in the average composition formula (I), the value of x is outside the range of 0.01 to 0.02, and the value of y is other than 0.4.
前記蛍光体は、X線回折パターンにおいて、高い結晶性を有する単斜晶構造の相を主成分とすることが示される複合酸化物である。なお、前記蛍光体では、組成によって、タングステン酸カルシウム(CaWO4)等が不純物として観測されるものであってもよい。ただし、高い発光強度を示す蛍光体を得る場合、前記蛍光体は、X線回折パターンにおいて、高い結晶性を有する単斜晶構造の単一相からなる複合酸化物であることが望ましい。 The phosphor is a composite oxide which is shown to have a monoclinic phase having high crystallinity as a main component in an X-ray diffraction pattern. In the phosphor, calcium tungstate (CaWO 4 ) or the like may be observed as an impurity depending on the composition. However, when obtaining a phosphor exhibiting high emission intensity, the phosphor is preferably a complex oxide composed of a single phase having a monoclinic structure having high crystallinity in an X-ray diffraction pattern.
また、前記蛍光体は、蛍光スペクトルにおいて、近紫外光に相当する波長394nmの光、及び青色光に相当する波長464nmの光で励起したときに、波長612nmの発光強度が特異的に大きくなる、すなわち、特定の波長の電磁波により発光する蛍光体である。なお、前記発光スペクトルの特徴は、例えば、前記蛍光体の平均組成式(I)におけるLnの種類、xの値、さらにyの値によらず認識されうる。かかる蛍光スペクトルは、蛍光分光光度計により測定されうる。 Further, in the fluorescence spectrum, when the phosphor is excited by light having a wavelength of 394 nm corresponding to near-ultraviolet light and light having a wavelength of 464 nm corresponding to blue light, the emission intensity of wavelength 612 nm is specifically increased. That is, it is a phosphor that emits light by an electromagnetic wave having a specific wavelength. The characteristics of the emission spectrum can be recognized regardless of the type of Ln, the value of x, and the value of y in the average composition formula (I) of the phosphor, for example. Such a fluorescence spectrum can be measured with a fluorescence spectrophotometer.
次に、前記蛍光体の製造方法について説明する。
前記蛍光体の製造方法は、特に限定されないが、該製造方法としては、例えば、固相反応による方法等を採用できる。本発明には、かかる蛍光体の製造方法も包含される。
Next, a method for manufacturing the phosphor will be described.
The method for producing the phosphor is not particularly limited, and as the production method, for example, a method using a solid phase reaction or the like can be adopted. The present invention also includes a method for producing such a phosphor.
前記固相反応による方法としては、所定の化合物(ランタン化合物、ガドリニウム化合物、イットリウム化合物、ユウロピウム化合物、カルシウム化合物、及びタングステン化合物)の混合物を焼成する固相反応法等が挙げられる。前記化合物の混合物は、焼成により、平均組成式(I)により表される組成からなる蛍光体になりうる混合物である。 Examples of the method by the solid phase reaction include a solid phase reaction method in which a mixture of predetermined compounds (lanthanum compound, gadolinium compound, yttrium compound, europium compound, calcium compound, and tungsten compound) is baked. The mixture of compounds is a mixture that can become a phosphor having a composition represented by the average composition formula (I) by firing.
前記固相反応による方法において用いられるランタン化合物、ガドリニウム化合物、イットリウム化合物、ユウロピウム化合物、カルシウム化合物、及びタングステン化合物としては、酸化物(特に限定されないが、例えば、酸化ランタン、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、酸化ユウロピウム、酸化カルシウム、酸化タングステン等)が挙げられる。また、高温で分解し酸化物になりうる化合物(例えば、酸化物になりうるランタン、ガドリニウム、イットリウム、ユウロピウム、カルシウム、タングステンの各化合物)等が挙げられる。
前記高温で分解し酸化物になりうるランタン、ガドリニウム、イットリウム、ユウロピウム化合物としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、これらの水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硝酸アンモニウム塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩、クエン酸塩、及びこれらの水和物等が挙げられる。なかでも、入手が容易であり、安価であるという観点から、炭酸塩が好ましい。
前記高温で分解し酸化物になりうるカルシウム化合物としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、硫酸カルシウム等が挙げられる。なかでも、入手が容易であり、安価であるという観点から、炭酸カルシウムが好ましい。
前記高温で分解し酸化物になりうるタングステン化合物としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、パラタングステン酸アンモニウム、硫化タングステン等が挙げられるが、これらのものは入手のし易さや価格の観点からあまり用いられず、好ましくは、前記酸化タングステンが用いられる。
前記ランタン化合物、ガドリニウム化合物、イットリウム化合物、ユウロピウム化合物、カルシウム化合物、及びタングステン化合物は、高純度(例えば、99.9%以上)であることが望ましい。
Examples of the lanthanum compound, gadolinium compound, yttrium compound, europium compound, calcium compound, and tungsten compound used in the solid phase reaction method include oxides (for example, lanthanum oxide, gadolinium oxide, yttrium oxide, oxide) Europium, calcium oxide, tungsten oxide, etc.). In addition, compounds that can be decomposed at high temperatures to become oxides (for example, lanthanum, gadolinium, yttrium, europium, calcium, and tungsten compounds that can become oxides) can be used.
The lanthanum, gadolinium, yttrium, and europium compounds that can be decomposed into oxides at high temperatures are not particularly limited. Specifically, for example, these hydroxides, carbonates, nitrates, ammonium nitrates, chlorides, Examples thereof include sulfates, acetates, citrates, and hydrates thereof. Of these, carbonates are preferred from the viewpoint of easy availability and low cost.
Although it does not specifically limit as said calcium compound which can decompose | disassemble at the said high temperature and becomes an oxide, For example, a calcium hydroxide, a calcium carbonate, a calcium oxalate, a calcium nitrate, a calcium chloride, a calcium sulfate etc. are mentioned, for example. . Of these, calcium carbonate is preferred from the viewpoint of easy availability and low cost.
The tungsten compound that can be decomposed into an oxide at a high temperature is not particularly limited, and specific examples include ammonium paratungstate, tungsten sulfide, and the like. In view of the above, the tungsten oxide is preferably used.
It is desirable that the lanthanum compound, gadolinium compound, yttrium compound, europium compound, calcium compound, and tungsten compound have high purity (for example, 99.9% or more).
前記固相反応法による方法において、ランタン化合物、ガドリニウム化合物、イットリウム化合物、ユウロピウム化合物、カルシウム化合物、タングステン化合物の混合は、メノウ乳鉢等による手動混合、通常、工業的に用いられているボールミル、V型混合機、攪拌装置等による機械的な混合等により行なわれうる。 In the solid phase reaction method, the lanthanum compound, gadolinium compound, yttrium compound, europium compound, calcium compound, and tungsten compound are mixed manually by an agate mortar or the like, usually a ball mill that is used industrially, V-type It can be performed by mechanical mixing using a mixer, a stirring device or the like.
前記固相反応法による方法においては、ランタン化合物、ガドリニウム化合物、イットリウム化合物、ユウロピウム化合物、カルシウム化合物、タングステン化合物の混合比(モル比)は、平均組成式(I)を満たす範囲で適宜設定されうる。とりわけ、発光強度をより向上させる観点から、平均組成式(I)において、xの値が0.01以上0.02以下、yの値が0.4となるように混合することが望ましい。 In the method using the solid phase reaction method, the mixing ratio (molar ratio) of the lanthanum compound, gadolinium compound, yttrium compound, europium compound, calcium compound, and tungsten compound can be appropriately set within a range that satisfies the average composition formula (I). . In particular, from the viewpoint of further improving the emission intensity, it is desirable to mix so that the value of x is 0.01 or more and 0.02 or less and the value of y is 0.4 in the average composition formula (I).
前記固相反応法による方法においては、混合後、得られた混合物を焼成することにより、前記蛍光体を得ることができる。 In the method using the solid phase reaction method, the phosphor can be obtained by firing the obtained mixture after mixing.
前記固相反応法による方法において、焼成温度は、特に限定されないが、用いられるランタン化合物、ガドリニウム化合物、イットリウム化合物、ユウロピウム化合物、カルシウム化合物、及びタングステン化合物それぞれの種類に応じて適宜設定することができる。例えば、焼成温度は、反応を容易に進行させる観点から、1000℃以上であることが好ましく、1100℃以上であることがより好ましい。また、エネルギーコストを抑制する観点から、1500℃以下であることが好ましく、1300℃以下であることがより好ましい。
ランタン化合物、ガドリニウム化合物、イットリウム化合物、ユウロピウム化合物、カルシウム化合物、及び/又はタングステン化合物として、前記高温で分解し酸化物になりうる化合物を用いる場合、該化合物を予め酸化物にするため及び/又は該化合物の水分を予め除去するため、焼成の前に、例えば、500℃以上1000℃未満の温度範囲にて仮焼することができる。
In the method using the solid phase reaction method, the firing temperature is not particularly limited, but can be appropriately set according to the type of each of the lanthanum compound, gadolinium compound, yttrium compound, europium compound, calcium compound, and tungsten compound used. . For example, the firing temperature is preferably 1000 ° C. or higher, and more preferably 1100 ° C. or higher, from the viewpoint of allowing the reaction to proceed easily. Moreover, it is preferable that it is 1500 degrees C or less from a viewpoint of suppressing energy cost, and it is more preferable that it is 1300 degrees C or less.
When the compound that can be decomposed into an oxide at the high temperature is used as the lanthanum compound, the gadolinium compound, the yttrium compound, the europium compound, the calcium compound, and / or the tungsten compound, in order to convert the compound into an oxide in advance and / or In order to remove moisture from the compound in advance, it can be calcined, for example, in a temperature range of 500 ° C. or higher and lower than 1000 ° C. before firing.
また、前記固相反応法による方法において、焼成時間は、前記焼成温度、用いられるランタン化合物、ガドリニウム化合物、イットリウム化合物、ユウロピウム化合物、カルシウム化合物、及びタングステン化合物それぞれの種類に応じて適宜設定することができる。具体的には、例えば、焼成温度が1000℃〜1100℃である場合、固相反応を完結させる観点から、焼成時間は、15時間以上であることが好ましく、30時間以上であることがより好ましい。また、粒成長や焼結の抑制、及び製造時間の短縮の観点から、100時間以下であることが好ましく、80時間以下であることがより好ましい。 In the method using the solid phase reaction method, the firing time may be appropriately set according to the firing temperature, the lanthanum compound, the gadolinium compound, the yttrium compound, the europium compound, the calcium compound, and the tungsten compound used. it can. Specifically, for example, when the firing temperature is 1000 ° C. to 1100 ° C., the firing time is preferably 15 hours or more and more preferably 30 hours or more from the viewpoint of completing the solid phase reaction. . Further, from the viewpoint of suppressing grain growth and sintering and shortening the production time, it is preferably 100 hours or shorter, more preferably 80 hours or shorter.
前記固相反応法による方法において、焼成雰囲気としては、ユウロピウム及び/又はタングステンの還元を抑制し、発光強度をより向上させる観点から、空気、酸素ガス、酸素とアルゴンとの混合ガス、酸素と窒素との混合ガス等の酸化性雰囲気が望ましい。また、反応を促進させる観点から、焼成雰囲気中に水蒸気を共存させてもよい。 In the method using the solid phase reaction method, the firing atmosphere includes air, oxygen gas, a mixed gas of oxygen and argon, oxygen and nitrogen from the viewpoint of suppressing the reduction of europium and / or tungsten and further improving the emission intensity. An oxidizing atmosphere such as a mixed gas is desirable. Further, from the viewpoint of promoting the reaction, water vapor may coexist in the firing atmosphere.
上述のごとく得られた蛍光体は、例えば、さらに洗浄及び/又は分級してもよい。また、得られた蛍光体の結晶性を高める観点から、さらに再焼成してもよい。 The phosphor obtained as described above may be further washed and / or classified, for example. Further, from the viewpoint of enhancing the crystallinity of the obtained phosphor, re-baking may be performed.
製造された前記蛍光体は、通常、粉末状であり、分散性を向上させ、発光効率をより向上させる観点から、平均粒子径が10nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましい。また、蛍光体粉末として樹脂等に分散させる際の分散性をより向上させる観点から、50μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。 The manufactured phosphor is usually in a powder form, and from the viewpoint of improving dispersibility and further improving luminous efficiency, the average particle diameter is preferably 10 nm or more, and more preferably 100 nm or more. . Further, from the viewpoint of further improving dispersibility when the phosphor powder is dispersed in a resin or the like, it is preferably 50 μm or less, and more preferably 10 μm or less.
なお、本明細書において、前記平均粒子径は、走査型電子顕微鏡により直接観察測定され、二軸算術平均径(複合酸化物の粒子の最大径と最小径との和の平均値)により算出された値をいう。 In the present specification, the average particle diameter is directly observed and measured by a scanning electron microscope, and is calculated by biaxial arithmetic average diameter (average value of the sum of the maximum diameter and the minimum diameter of the composite oxide particles). Value.
前記蛍光体は、350〜500nmの波長域の紫外線又は可視光により効率よく励起されて発光し、特に、波長394nm及び波長464nmで励起したときに高い発光強度を示すという優れた効果を発揮する。
また、前記蛍光体は、安価な原料から製造でき、低コストで製造できるという優れた効果を発揮する。
さらに、前記蛍光体は、少量でも強い発光強度を有するため、発光ダイオード等の発光装置や特定の波長の電磁波で特異的に発光する真贋識別標識を低コストで製造できるという優れた効果を発揮する。
The phosphor emits light when efficiently excited by ultraviolet rays or visible light in a wavelength range of 350 to 500 nm, and exhibits an excellent effect of exhibiting high emission intensity particularly when excited at a wavelength of 394 nm and a wavelength of 464 nm.
In addition, the phosphor can be manufactured from an inexpensive raw material and exhibits an excellent effect that it can be manufactured at a low cost.
Furthermore, since the phosphor has a strong light emission intensity even in a small amount, it exhibits an excellent effect that a light-emitting device such as a light-emitting diode and an authenticity identification label that specifically emits light with an electromagnetic wave of a specific wavelength can be manufactured at low cost. .
前記蛍光体は、本発明の目的を阻害しないものであれば、本質的に、平均組成式(I)で表される組成を有した複合酸化物からなるものであって、さらに他の物質(「微量物質」ともいう)が含まれるものであってもよい。前記微量物質としては、本発明の目的を阻害しないものであればよく、特に限定されないが、例えば、マグネシウム、ストロンチウム、モリブデン等が挙げられる。 The phosphor is essentially composed of a complex oxide having a composition represented by the average composition formula (I), as long as it does not impair the object of the present invention. (Also referred to as “trace substances”). The trace substance is not particularly limited as long as it does not inhibit the object of the present invention, and examples thereof include magnesium, strontium, molybdenum and the like.
前記蛍光体は、好ましくは1000℃以上の極めて高温で製造されるため、例えば、50℃以上200℃以下の温度範囲等にて使用された場合でも、発光強度がほとんど変化せず、化学的に安定であり、耐熱性に優れる。そのため、発光ダイオード等の温度特性が求められる蛍光体として用いられうる。また、前記蛍光体は、耐熱性に優れるため、樹脂等の高温成形材料等の幅広い分野における蛍光体としても用いられうる。 Since the phosphor is preferably manufactured at an extremely high temperature of 1000 ° C. or higher, for example, even when used in a temperature range of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, the emission intensity hardly changes and is chemically It is stable and has excellent heat resistance. Therefore, it can be used as a phosphor requiring temperature characteristics such as a light emitting diode. In addition, since the phosphor is excellent in heat resistance, it can be used as a phosphor in a wide range of fields such as a high-temperature molding material such as a resin.
本発明の発光装置は、前記蛍光体と発光素子とを組み合わせてなる。
前記発光素子は、少なくとも220〜550nmの波長の可視光を放射するものである。
The light emitting device of the present invention is a combination of the phosphor and a light emitting element.
The light emitting element emits visible light having a wavelength of at least 220 to 550 nm.
本明細書において、前記発光装置としての「発光ダイオード(LED)」は、特に限定されず、該「発光ダイオード(LED)」は、例えば、本発明の蛍光体と発光スペクトルが220nmから550nmの波長域にある発光ダイオードと組み合わせることによって、種々の発光色のLEDに応用できる。例えば、本発明の蛍光体と、発光スペクトルが220〜400nm内の紫外線又は近紫外線を放射する発光ダイオードとを組み合わせることにより、発光色が赤色のLEDが得られる。また、例えば、本発明の蛍光体としての赤色発光蛍光体と、発光スペクトルが400〜550nm内である可視光を放射する発光ダイオードとを組み合わせたもの、即ち、この可視光により前記赤色発光蛍光体が励起されて放射する発光と発光ダイオードの可視光とが混合された種々の発光色を有するLEDが挙げられる。さらに、本発明の蛍光体と他の複数種の蛍光体と上記発光ダイオード(発光スペクトルが220〜550nm)とを組み合わせることによって種々の発光色のLEDを作製することができる。特に、白色LEDにおいて、本発明の蛍光体を用いることにより、演色性や輝度を向上させることができる。 In the present specification, the “light-emitting diode (LED)” as the light-emitting device is not particularly limited, and the “light-emitting diode (LED)” is, for example, a wavelength of the phosphor of the present invention and an emission spectrum of 220 nm to 550 nm. By combining with light emitting diodes in the range, it can be applied to LEDs of various emission colors. For example, by combining the phosphor of the present invention with a light emitting diode that emits ultraviolet light or near ultraviolet light having an emission spectrum within 220 to 400 nm, an LED having a red emission color can be obtained. Further, for example, a combination of a red light-emitting phosphor as the phosphor of the present invention and a light-emitting diode that emits visible light having an emission spectrum within 400 to 550 nm, that is, the red light-emitting phosphor by this visible light. LEDs having various emission colors in which the light emitted by excitation of the light and the visible light of the light emitting diode are mixed can be mentioned. Furthermore, LEDs having various emission colors can be produced by combining the phosphor of the present invention, a plurality of other types of phosphors, and the light emitting diode (emission spectrum is 220 to 550 nm). In particular, in a white LED, color rendering properties and luminance can be improved by using the phosphor of the present invention.
本発明の真贋識別標識は、前記蛍光体を含有するものである。 The authenticity identification label of the present invention contains the phosphor.
本明細書において、上記「真贋識別標識」としては、特に限定されないが、例えば、本発明の蛍光体を合成樹脂からなる部品の成形材料中に含有させ、ある特定の波長の電磁波を照射したときのみ赤色に発光するように構成された特定部品を組み込んだものなどが挙げられる。
この特定部品をブランド品や工業製品等、種々の対象物に組み込むことにより、真贋判定標識とすることができる。また、練り込みにより製造されるこの特定部品から蛍光体を抽出して分析することは難しいため、高い偽造防止効果が得られる。
In the present specification, the “authentication identification label” is not particularly limited. For example, when the phosphor of the present invention is contained in a molding material of a component made of a synthetic resin and irradiated with an electromagnetic wave having a specific wavelength. And those incorporating a specific part configured to emit red light only.
By incorporating this specific part into various objects such as brand products and industrial products, an authenticity determination mark can be obtained. Further, since it is difficult to extract and analyze the phosphor from this specific part manufactured by kneading, a high forgery prevention effect can be obtained.
以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples The present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
Gd2O3、Eu2O3、CaO、及びWO3を表1に示す割合で秤量し、ボールミルで混合した後、空気中800℃で15時間仮焼した。さらに空気中1000℃で15時間2回焼成した後、1100℃で15時間焼成を行い、蛍光体を製造した。 Gd 2 O 3 , Eu 2 O 3 , CaO, and WO 3 were weighed in the proportions shown in Table 1, mixed with a ball mill, and then calcined at 800 ° C. for 15 hours in air. Furthermore, after baking twice in air at 1000 ° C. for 15 hours, baking was carried out at 1100 ° C. for 15 hours to produce a phosphor.
得られた各蛍光体の発光強度を、蛍光分光光度計(商品名:RF−5300PC、島津製作所製)を用い、波長394nm及び波長464nmの励起下で発光させたところ、それぞれ、図1、図2の代表例に示すように波長612nmの赤色発光が認められた。波長612nmにおける発光強度を、同条件下で測定した既存のY2O2S:Eu蛍光体の発光強度の強度を100として相対発光強度を求めた。 The emission intensity of each phosphor obtained was emitted under excitation with a wavelength of 394 nm and a wavelength of 464 nm using a fluorescence spectrophotometer (trade name: RF-5300PC, manufactured by Shimadzu Corporation). As shown in 2 representative examples, red light emission having a wavelength of 612 nm was observed. The relative emission intensity was determined by setting the emission intensity at a wavelength of 612 nm to 100 as the intensity of the emission intensity of an existing Y 2 O 2 S: Eu phosphor measured under the same conditions.
その結果、表2に示されるように、蛍光体の組成によって、相対発光強度が異なることがわかる。具体的には、平均組成式(I)において、xが0<x≦0.05を満たす任意の正の数、yが0<y≦0.5を満たす任意の正の数である組成であれば、発光強度が既存のY2O2S:Eu蛍光体(相対発光強度100)より大きくなることが分かる。加えて、平均組成式(I)において、xの値が0.01〜0.02、yの値が0.4である組成である蛍光体は、波長394nm励起に対する相対発光強度が145以上、波長464nm励起に対する相対発光強度が280以上となり、さらに高い発光強度を示すことがわかる。 As a result, as shown in Table 2, it can be seen that the relative emission intensity varies depending on the composition of the phosphor. Specifically, in the average composition formula (I), x is an arbitrary positive number satisfying 0 <x ≦ 0.05, and y is an arbitrary positive number satisfying 0 <y ≦ 0.5. if any, emission intensity of the existing Y 2 O 2 S: Eu phosphor becomes it is found greater than (relative light intensity 100). In addition, in the average composition formula (I), the phosphor having a composition in which the value of x is 0.01 to 0.02 and the value of y is 0.4 has a relative emission intensity of 145 or more with respect to excitation at a wavelength of 394 nm, It can be seen that the relative light emission intensity with respect to excitation with a wavelength of 464 nm is 280 or more, indicating a higher light emission intensity.
<粉末X線回折>
試験例1〜11の蛍光体について、粉末X線回折装置(株式会社リガク製、商品名:Multiflex)を用いて、X線回折パターンを分析した。その結果を、図3に示す。
<Powder X-ray diffraction>
About the fluorescent substance of Test Examples 1-11, the X-ray-diffraction pattern was analyzed using the powder X-ray-diffraction apparatus (Rigaku Corporation make, brand name: Multiflex). The result is shown in FIG.
その結果、図3に示されるように、試験例1〜4および7の蛍光体においては、単斜晶構造の単一相の回折ピークが観測され、また、試験例5、6および8〜11の蛍光体においては、単斜晶構造の回折ピークに加え、不純物相であるタングステン酸カルシウムのピークが観測された。 As a result, as shown in FIG. 3, single-phase diffraction peaks having a monoclinic structure were observed in the phosphors of Test Examples 1 to 4 and 7, and Test Examples 5, 6 and 8 to 11 were used. In addition to the diffraction peak of the monoclinic structure, a peak of calcium tungstate, which is an impurity phase, was observed in the phosphors of No. 1 and No. 2.
<励起スペクトル>
試験例1〜11の蛍光体について、蛍光分光光度計(商品名:RF−5300PC、島津製作所製)を用いて、波長612nmの発光に対する励起スペクトルを測定した。その結果の代表例を図4に示す。
<Excitation spectrum>
About the fluorescent substance of Test Examples 1-11, the excitation spectrum with respect to light emission with a wavelength of 612 nm was measured using the fluorescence spectrophotometer (brand name: RF-5300PC, Shimadzu Corporation make). A representative example of the result is shown in FIG.
その結果、図4の代表例において示されるように、波長394nm及び波長464nmに強い励起ピークが存在することが分かる。すなわち、平均組成式(I)を満たす組成を有した蛍光体は、特定の波長の電磁波に対して強い発光を示すことがわかる。 As a result, as shown in the representative example of FIG. 4, it can be seen that there are strong excitation peaks at the wavelength of 394 nm and the wavelength of 464 nm. That is, it can be seen that a phosphor having a composition satisfying the average composition formula (I) emits strong light with respect to an electromagnetic wave having a specific wavelength.
<耐熱性評価>
平均組成式(II):
Average composition formula (II):
その結果、1時間加熱処理を行なった場合、室温から200℃までは発光強度に変化がみられなかったため、少なくとも室温から200℃の範囲では蛍光体が安定に存在することがわかった。また、加熱処理の時間を変えても同様の結果が得られたため、蛍光体の耐熱性は加熱時間よりもむしろ加熱温度に大きく依存することがわかる。 As a result, it was found that when the heat treatment was performed for 1 hour, the emission intensity did not change from room temperature to 200 ° C., and therefore the phosphor was stably present at least in the range from room temperature to 200 ° C. Moreover, since the same result was obtained even if it changed the time of heat processing, it turns out that the heat resistance of fluorescent substance is largely dependent on heating temperature rather than heating time.
本発明の蛍光体は、発光ダイオード等の発光装置や特定の波長の電磁波に対して特異的に発光する真贋識別標識等の幅広い分野で利用できる。 The phosphor of the present invention can be used in a wide range of fields such as light-emitting devices such as light-emitting diodes and authenticity identification labels that emit light specifically with respect to electromagnetic waves of a specific wavelength.
Claims (5)
(Ln1-x-yCaxEuy)2W2O9 (I)
(式中、LnはLa,Gd及びYから選ばれた少なくとも1種であり、xは0<x≦0.1を満たす正の数、yは0<y≦0.5を満たす正の数である)を満たす組成を有していることを特徴とする蛍光体。 Average composition formula (I):
(Ln 1-xy Ca x Eu y ) 2 W 2 O 9 (I)
(In the formula, Ln is at least one selected from La, Gd and Y, x is a positive number satisfying 0 <x ≦ 0.1, and y is a positive number satisfying 0 <y ≦ 0.5. A phosphor that has a composition satisfying
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