[發(fā)明專利]熒光體及其制造方法及使用了該熒光體的發(fā)光元件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110460773.4
• 申請日: 2006-02-28
• 公開（公告）號: CN102585810A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江本秀幸;伊吹山正浩;野村謙二
• 申請（專利權(quán)）人: 電氣化學工業(yè)株式會社
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 馮雅

本發(fā)明專利申請是國際申請?zhí)枮镻CT/JP2006/303730，國際申請日為2006年2月28日，進入中國國家階段的申請?zhí)枮?00680006227.0，名稱為“熒光體及其制造方法及使用了該熒光體的發(fā)光元件”的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及被紫外線乃至藍色光激發(fā)而發(fā)出可見光線的α型塞隆(sialon)熒光體、其制造方法和使用了該熒光體的發(fā)光元件，特別涉及白色LED。

背景技術(shù)

作為熒光體，眾所周知的有母體材料使用了硅酸鹽、磷酸鹽、鋁酸或硫化物，發(fā)光中心使用了過渡金屬或稀土類金屬的熒光體。另一方面，對于白色LED，被紫外線或藍色光等具有高能量的激發(fā)源激發(fā)而發(fā)出可見光線的元件受到注目，并進行了開發(fā)。但是，前述現(xiàn)有的熒光體存在被暴露于激發(fā)源而導致熒光體的亮度下降的問題。作為亮度下降程度較小的熒光體，最近受到注目的是氮化物和氧氮化物熒光體，這是因為它們是激發(fā)光或發(fā)光可向長波長側(cè)位移的材料。

已知作為氮化物和氧氮化物熒光體的特定的稀土類元素被賦活的α型塞隆具有有用的熒光特性，研究將其用于白色LED等(參照專利文獻1～5，非專利文獻1)。此外，發(fā)現(xiàn)將稀土類元素賦活了的Ca₂(Si，Al)₅N₈、CaSiAlN₃及β型塞隆具有同樣的熒光特性(參照專利文獻6，非專利文獻2、3)。此外，提出了氮化鋁、氮化硅鎂、氮化硅鈣、氮化硅鋇、氮化鎵、氮化硅鋅等氮化物和氧氮化物的熒光體(以下，也依次稱為氮化物熒光體、氧氮化物熒光體)。

α型塞隆通過在氮中的高溫下對由氮化硅、氮化鋁、氧化鋁及侵入固溶于晶格間的元素的氧化物等形成的混合粉末進行煅燒而獲得。根據(jù)氮化硅和鋁化合物的比例、侵入固溶的元素的種類及成為發(fā)光中心的元素的比例等可獲得多樣的熒光特性。侵入固溶的元素為Ca、Li、Mg、Y或鑭族金屬(La和Ce除外)，為了確保電中性，具有Si-N鍵部分地被Al-N鍵和Al-O鍵取代的結(jié)構(gòu)。由于侵入固溶的元素的一部分是成為發(fā)光中心的稀土類元素，所以顯現(xiàn)熒光特性。

但是，現(xiàn)在獲得的白色LED存在發(fā)光效率不及熒光燈的問題，從在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域節(jié)能的角度考慮，強烈要求開發(fā)出發(fā)光效率優(yōu)于熒光燈的LED，特別是白色LED。

與單色光不同，白色必須是多種色彩的組合，一般的白色LED由紫外LED或藍色LED和以前述LED為激發(fā)源而發(fā)出可見光線的熒光體的組合構(gòu)成。因此，為了提高白色LED的效率，必須在紫外LED或藍色LED的LED本身的發(fā)光效率提高的同時，使用于其中的熒光體的發(fā)光效率提高，進一步使發(fā)出的光出射至外部的效率提高。為了擴大白色LED的包括一般照明用在內(nèi)的用途，必須使上述所有的效率提高。

作為該熒光體的合成方法，已知例如為α型塞隆粉末時，在碳的存在下，于氮氣氛中對氧化鋁(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、可在晶格內(nèi)固溶的金屬或元素的氧化物等的混合粉末進行加熱處理的還原氮化法(參照非專利文獻4～6)。

該方法的特征是，原料粉末價廉，可在1500℃左右的較低溫度下合成。但是，合成過程中會產(chǎn)生多種中間生成物，同時會產(chǎn)生SiO或CO等氣體成分，因此很難獲得單相體，難以進行組成的嚴格控制和粒度的控制。

此外，通過在高溫下對氮化硅、氮化鋁及在它們的晶格內(nèi)固溶的金屬或元素的氧化物等的混合物進行煅燒，再粉碎所得燒結(jié)體，也可以獲得α型或β型塞隆粉末。但是，如后所述，存在燒結(jié)體的粉碎操作使熒光體的發(fā)光強度下降的問題。

此外，白色LED用熒光體一般以微米尺寸的粒子分散于環(huán)氧樹脂等密封材料中而被使用。但是，其分散狀態(tài)及與密封材料的相容性對LED的光的出射效率造成很大影響。而且，以提高熒光體的發(fā)光效率和防止劣化為目的，對熒光體的表面涂敷也進行了探討，其效果因熒光體而異，因此有時也會全無效果，存在不確定性(參照專利文獻7～9)。

另外，氮化物或氧氮化物的折射率大于以往被用于白色LED的YAG:Ce這樣的氧化物類熒光體，且比重較小，所以如果象氧化物熒光體那樣使用，則無法獲得作為LED的足夠的發(fā)光特性。

專利文獻1：日本專利特開2002-363554號公報

專利文獻2：日本專利特開2003-336059號公報

專利文獻3：日本專利特開2003-124527號公報

專利文獻4：日本專利特開2003-206481號公報

專利文獻5：日本專利特開2004-186278號公報