稀土类铝石榴石型无机氧化物、荧光体以及使用了该荧光体的发光装置的制造方法_4

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说的荧光可以至少如上所述地区分,因此 该焚光可以作为选自上述发光中的至少一种焚光现象来置换。
[0181] 此外,作为将荧光体的光致发光用作输出光的发光装置的典型例子,可列举出: X射线影像增强器、荧光灯、白色LED、利用荧光体和激光二极管的半导体激光投影仪以及 rop。另外,作为以阴极射线致发光为输出光的发光装置的典型例子,可列举出:电子管、荧 光显示管以及场致发射显示(FED)。进而,作为以场致发光为输出光的发光装置的典型例 子,可列举出:无机场致发光显示器(无机EL)、发光二极管(LED)、半导体激光器(LD)以及 有机场致发光器件(OLED)。而且,作为利用来自本实施方式的荧光体的场致发光的发光装 置,例如可列举出:无机场致发光显示器。
[0182] 以下,参考附图对本实施方式的发光装置进行说明。图1示出本实施方式的发光 装置的概要。在图1(a)及(b)中,激发源1是生成用于激发本实施方式的荧光体2的一次 光的光源。激发源1可以使用放射α射线、β射线、电子射线等粒子射线、γ射线、X射 线、真空紫外线、紫外线、可见光(尤其紫色光、蓝色光等短波长可见光)等电磁波的放射装 置。另外,作为激发源1,还可以使用各种放射线发生装置、电子束放射装置、放电光发生装 置、固体发光器件、固体发光装置等。作为激发源1的代表性的示例,可列举出:电子枪、X射 线管球、稀有气体放电装置、汞放电装置、发光二极管、包含半导体激光器的激光发生装置、 无机或有机的场致发光器件等。
[0183] 另外,在图I (a)及图I (b)中,输出光4为被激发源1放射的激发线或激发光3激 发的荧光体2所放射的荧光。而且,输出光4被用作发光装置中的照明光、显示光。
[0184] 图I (a)示出沿着向荧光体2照射激发线或激发光3的方向发射来自荧光体2的输 出光4的结构的发光装置。此外,作为图1(a)所示的发光装置,可列举出:白色LED光源、 荧光灯、电子管等。另一方面,图I (b)示出沿着与向荧光体2照射激发线或激发光3的方 向相反的方向发射来自荧光体2的输出光4的结构的发光装置。作为图1(b)所示的发光 装置,可列举出:等离子体显示装置、利用带反射板的荧光体盘(phosphor wheel)的光源 装置、投影仪等。
[0185] 作为本实施方式的发光装置的具体例子,优选利用荧光体构成的半导体发光装 置、照明光源、照明装置、带LED背光的液晶面板、LED投影仪、激光投影仪等。而且,特别优 选的发光装置具有如下的结构:设置为具有以短波长可见光激发荧光体的结构,短波长可 见光由固体发光器件放射。
[0186] 以下,对作为本实施方式的发光装置的半导体发光装置以及投影仪用的光源装置 的具体例子进行详细说明。
[0187] <半导体发光装置>
[0188] 图2是示意性示出作为本实施方式的发光装置的具体例子的半导体发光装置的 剖视图。图2虽然是剖视图,但考虑到附图的易观察性而省略了示出透光性树脂10的截面 的剖面线。
[0189] 在图2中,基板5为用于固定固体发光器件6的基台。而且,基板5由Al2O 3及AlN 等陶瓷、Al以及Cu等金属和玻璃、硅树脂以及放入填料的硅树脂等树脂构成。
[0190] 另外,在基板5上设置有布线导体7,将固体发光器件6的供电电极8和布线导体 7以金线等电连接,由此向固体发光器件6供电。
[0191] 作为生成一次光的光源的固体发光器件6通过施加选自直流、交流以及脉冲中的 至少任一种电压的电力供应,将电能量转换成近紫外线,紫色光或蓝色光等光能量的电光 变换器件。作为固体发光器件6,可使用LED、LD、无机场致发光(EL)器件、有机EL器件等。 尤其,为了获得高功率且狭光谱半值宽度的一次光,固体发光器件6优选为LED或LD。此 外,图2示出将固体发光器件6设定为以InGaN系化合物为发光层的LED时的构成。
[0192] 波长转换层9包含由荧光物质形成的荧光体2,将固体发光器件6所放射的一次光 向朝着相对长波长一侧移动了的光进行波长转换。另外,如图2所示,波长转换层9被侧壁 11包围,而且本实施方式的荧光体的粒子分散在透光性树脂10中。此外,作为本实施方式 的半导体发光装置中的波长转换层9,也可以使树脂荧光膜、透光性荧光陶瓷、荧光玻璃等 包含焚光体来构成。
[0193] 在波长转换层9中,也可以单独使用本实施方式的荧光体作为荧光体2,但是根据 需要,也可以使其包含与本实施方式的荧光体不同的荧光体。另外,从发光色或组成中的任 一方面考虑,也可以使得将不同的稀土类铝石榴石型荧光体多种组合来使用。
[0194] 作为可以在波长转换层9中使用的与本实施方式的荧光体不同的荧光体,只要是 吸收固体发光器件6所放射的一次光来向朝着相对长波长一侧移动的光进行波长转换的 荧光体就行,没有特别限定。可从作为发光色放射蓝色光、绿蓝光、蓝绿色光、绿色光、黄色 光、橙色光、红色光的各种荧光体适当地选择,可以使得半导体发光装置放射期望的颜色的 输出光。
[0195] 作为将固体发光器件6设定为LED或LD时的半导体发光装置用的荧光体,可以不 仅使用本实施方式的荧光体,而且还使用以Eu 2+或Ce3+中的至少任一者激活的氧化物、酰基 卤化物等氧化物系荧光体。另外,作为荧光体,可以使用以Eu 2+或Ce 3+中的至少一者激活的 氮化物、氧氮化物等氮化物系荧光体或硫化物、氧硫化物等硫化物系荧光体。
[0196] 具体而言,作为蓝色荧光体,可列举出:BaMgAl1(l017:Eu 2+、CaMgSi206:Eu 2+、 BA3MgSi208:Eu2+、Srltl(PO 4)6C12:Eu2+等。作为绿蓝或蓝绿色荧光体,可列举出:Sr 4Si3O8Cl4: Eu2+、Sr4Al14024:Eu 2+、BaAl8013:Eu 2+、Ba2Si04:Eu 2+。此外,作为绿蓝或蓝绿色焚光体,可列 举出:BaZrSi309:Eu 2+、Ca2YZr2 (AlO4) 3:Ce 3+、Ca2YHf2 (AlO4) 3:Ce 3+、Ca2YZr2 (AlO4) 3:Ce 3+,Tb3+〇 作为绿色荧光体,可列举出:(Ba, Sr)2Si04:Eu2+、Ca8Mg(SiO 4)4Cl2iEu 2+、Ca8Mg(SiO4)4Cl2: Eu2+, Μη2+。另外,作为绿色荧光体,可列举出:BaMgAl10O17iEu 2+,Mn2+、CeMgAl11O19=Mn 2+、 Y3Al2 (AlO4) 3:Ce 3+、Lu3Al2 (AlO4) 3:Ce 3+。此外,作为绿色荧光体,可列举出:Y3Ga2 (AlO4) 3: Ce3+、Ca3Sc2Si3O12iCe 3+、CaSc204:Ce 3+、β -Si3N4:Eu 2+、SrSi2O2N2iEu 2+。作为绿色荧光体,可列 举出:Ba3Si6012N 2:Eu 2+、Sr3Si13Al302N 21:Eu 2+、YTbSi4N6C :Ce3+、SrGa2S4:Eu 2+。作为绿色荧光体, 可列举出:Ca2LaZr2 (AlO4) 3:Ce 3+、Ca2TbZr2 (AlO4) 3:Ce 3+、Ca2TbZr2 (AlO4) 3:Ce 3+,Pr3+。作为黄 或橙色荧光体,可列举出:(Sr,Ba)2Si0 4:Eu2+、(Y,Gd)3A15012:Ce3+、a-Ca-SiA10N:Eu 2+。作 为黄或橙色荧光体,可列举出:Y2Si4N 6C:Ce3+、LA3Si6N11:Ce 3+、Y3MgAl(A104)2(Si04) :Ce3+。作 为红色荧光体,可列举出:Sr2Si5N 8:Eu2+、CaAlSiN3:Eu2+、SrAlSi 4N7:Eu2+、CaS :Eu2+、La2O2S : Eu3+、Y3Mg2 (AlO4) (SiO4) 2:Ce 3+。
[0197] 此外,通过将所利用的荧光体全部设定为氧化物,能够实现低成本的半导体发光 装置。
[0198] 如上所述,本实施方式的稀土类铝石榴石型荧光体在380nm以上且小于470nm的 波长区域内具有激发光谱的峰或最大值。因此,本实施方式的发光装置优选具备发射在 380nm以上且小于470nm的波长区域内具有发光峰的紫或蓝色光的固体发光器件6和至少 包含本实施方式的荧光体2的波长转换层9。
[0199] 此外,作为固体发光器件与荧光体的优选组合,可列举出下述组合。例如,相对于 紫色固体发光器件,优选蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的组合;蓝绿色荧光体、绿 色荧光体和黄色荧光体的组合;蓝绿色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的组合;以及绿 色荧光体和红色荧光体的组合。另外,相对于紫色固体发光器件,优选蓝绿色荧光体、黄色 荧光体和红色荧光体的组合;以及黄色荧光体和红色荧光体的组合。进而,相对于蓝色固体 发光器件,优选绿色荧光体和黄色荧光体的组合;绿色荧光体和红色荧光体的组合;绿色 荧光体的组合;以及黄色荧光体和红色荧光体的组合等。
[0200] 而且,优选使用这些组合中任一项来构成半导体发光装置,或者使得最终放射基 于这些组合的输出光。此外,在本实施方式的半导体发光装置中,作为绿色荧光体,蓝绿色 荧光体或红色荧光体,使用本实施方式的稀土类铝石榴石型荧光体。
[0201] 但是,本实施方式的荧光体还可以设定为至少共同发射绿色光成分和红色光成分 的荧光体。因此,在本实施方式的半导体发光装置中,还可以将上述绿色荧光体和红色荧光 体的组合以本实施方式的荧光体取代。另外,也可以单独使用本实施方式的荧光体来代替 绿色荧光体和红色荧光体的组合。此外,在单独使用本实施方式的荧光体的情况下,由于变 得不需要使用多种荧光体,因此可以谋求半导体发光装置的制造工序的简化。
[0202] 在此,对图2所示的半导体发光装置的制造方法的一个例子进行说明。首先,在形 成了布线导体7的基板5上使用安装技术来固定固体发光器件6。接着,使用引线键合技术 等,将固体发光器件6的供电电极8和布线导体7进行电连接。
[0203] 另一方面,将硅树脂等透光性树脂10与荧光体2充分地混合,制作调整为规定粘 度的荧光体糊。荧光体糊中的荧光体2的重量比例以成为数%~数十%左右的方式进行设 置。然后,进行在固体发光器件6上滴加荧光体糊等,由此将固体发光器件6的光取出面以 荧光体糊覆盖,并使得荧光体糊干燥等来固化。由此,能够得到形成有波长转换层9的半导 体发光装置。
[0204] 在这样形成的半导体发光装置中,在向固体发光器件6通电来供应规定的电力 时,固体发光器件6发射短波长可见光的一次光。即,固体发光器件6发射在380nm以上且 小于420nm的范围内具有发光峰的紫色光,或在420nm以上且小于470nm的范围内具有发 光峰的蓝色光。该一次光通过荧光体2以高转换效率向蓝绿、绿色以及红色中的至少一种 光进行波长转换。
[0205] 一次光照射到波长转换层9所含的荧光体2, 一部分被荧光体2吸收。荧光体2所 吸收的一次光通过荧光体2向朝着相对长波长一侧(低能量一侧)移动了的光进行波长转 换。而且,通过荧光体2进行了波长转换的光从透光性树脂10通过而从半导体发光装置射 出。另一方面,未被荧光体2吸收的一次光也从透光性树脂10通过而从半导体发光装置射 出。其结果是,从半导体发光装置射出基于荧光体2的波长转换光和未被荧光体2吸收的 一次光这两者。即,从半导体发光装置输出它们双方加色混合而得到的光成分。
[0206] 此外,波长转换层9的厚度、透光率、波长转换层9所含的荧光体2的种类、混合比 例、固体发光器件所放射的一次光的波长等可以适当地调整。因此,以获得作为期望的光源 色、白色等照明光的方式进行光源设计就行。此外,也有时一次光全部被荧光体吸收而进行 波长转换,此时来自半导体发光装置的出射光变成仅为通过荧光体进行了波长转换的光。
[0207] 在此,图3~6示出本实施方式的半导体发光装置所放射的输出光的光谱分布的 一个例子。本实施方式的半导体发光装置如上所述,优选通过固体发光器件发射在380nm 以上且小于470nm的波长区域内具有发光峰的紫或蓝色的光成分。进而,该半导体发光装 置优选以焚光体发射在535nm以上且小于560nm、特别是540nm以上且小于555nm的波长区 域内具有发光峰的绿色的光成分。因此,图3~6所示的半导体发光装置显示出在380nm以 上且小于420nm的波长区域内具有发光峰的紫色的光成分12和在420nm以上且小于470nm 的波长区域内具有发光峰的蓝色的光成分13。此外,图3~6示出在535nm以上且小于 560nm的波长区域具有发光峰的绿色的光成分14。
[0208] 图3及4示出使得放射与日光色相当的相关色温度为6700K的三波长型的白色系 输出光时的光谱分布。而且,对于该光谱分布来说,使用了将放射紫色光的InGaN系化合物 作为发光层的InGaN紫色LED作为固体发光器件。此外,InGaN紫色LED的输出峰波长为 405nm。进而,使用了基于Tb 3+放射绿色光的稀土类铝石榴石型荧光体和红色荧光体作为荧 光体。此外,图3及图4示出分别使用了 Eu3+激活荧光体作为红色荧光体的情况和使用了 Eu2+激活荧光体作为红色荧光体的情况。
[0209] 图3所示的实线a示出将InGaN紫色LED、放射蓝色光成分的Eu2+激活荧光体、放射 绿色光成分的本实施方式的荧光体和放射红色光成分的Eu 3+激活荧光体(La2O2S :Eu3+)进 行了组合时的光谱分布。此外,作为放射蓝色光成分的Eu2+激活荧光体,使用了 BaMgAlltlO17: Eu2+,其在450nm附近具有发光峰。另外,作为本实施方式的荧光体,使用了 Ca2TbZr2 (AlO4) 3: Ce3+,其在545nm附近具有主发光峰。此外,作为放射红色光成分的Eu3+激活荧光体,使用了 La2O2S :Eu3+,其在625nm附近具有发光峰。
[0210] 另外,图3所示的虚线b是作为参考例的以放射相关色温度为6700K的拟似白色 的输出光的方式进行了设置时的光谱分布。而且,对于该光谱分布来说,使用了 InGaN蓝色 LED(输出峰波长:450nm)作为固体发光器件。此外,使用了放射在555nm附近具有发光峰 的黄绿色光成分的YAG :Ce系荧光体作为荧光体。
[0211] 图3中以实线a的形式示出的白色系输出光的平均演色评价数Ra为87,而以虚线 b的形式示出的参考例的拟似白色的输出光的Ra为77。因此,图3中以实线a示出的白色 系输出光的Ra的数值足够高,能够作为与自然光接近的照明光来利用。此外,图3中的实线 a的白色系输出光与作为兼顾高演色性和高效率的光源具有高的实际成绩的三波长型的荧 光灯所放射的光谱分布类似。因此,通过本实施方式,能够得到不逊色于三波长型的荧光灯 的照明光。
[0212] 另一方面,图4中的实线c示出了将InGaN紫色LED、放射蓝色光成分的Eu2+激 活荧光体、放射绿色光成分的本实施方式的荧光体和放射红色光成分的Eu 2+激活荧光体进 行组合时的光谱分布。此外,作为放射蓝色光成分的Eu2+激活荧光体,使用了 BaMgAl 1(|017: Eu2+,其在450nm附近具有发光峰。另外,作为本实施方式的荧光体,使用了 Ca2TbZr2 (AlO4) 3: Ce3+,其在545nm附近具有主发光峰。进而,作为放射红色光成分的Eu2+激活荧光体,使用了 CaAlSiN3=Eu 2+,其在650nm附近具有发光峰。此外,为了参考,图4中也示出了相关色温度 为6700K的拟似白色的输出光的光谱分布(虚线b)。
[0213] 图4中以实线c的形式示出的白色系输出光的平均演色评价数Ra为85,而以虚线 b的形式示出的参考例的拟似白色的输出光的Ra为77。因此,图4中以实线c示出的白色 系输出光的Ra的数值足够高,能够作为与自然光接近的照明光来利用。
[0214] 图5及6的半导体发光装置具备将放射紫色光的InGaN系化合物设定为发光层的 InGaN紫色LED和将放射蓝色光的InGaN系化合物设定为发光层的InGaN蓝色LED这两者 作为固体发光器件。在此,InGaN紫色LED的输出峰波长为405nm,InGaN蓝色LED的输出 峰波长为450nm。而且,图5及6示出了设定为使用基于Tb 3+放射绿色光的本实施方式的 荧光体和红色荧光体以放射与日光色相当的相关色温度为6700K的三波长型的白色系输 出光时的光谱分布。此外,图5及图6s示出了分别使用了 Eu3+激活荧光体作为红色荧光体 的情况和使用了 Eu2+激活荧光体作为红色荧光体的情况。
[0215] 图5所示的实线d示出将InGaN紫色LED、InGaN蓝色LED、放射绿色光成分的本 实施方式的荧光体和放射红色光成分的Eu 3+激活荧光体进行了组合时的光谱分布。此外, 作为本实施方式的荧光体,使用了 Ca2TbZr2 (AlO4) 3:Ce3+,其在545nm附近具有主发光峰。另 外,作为放射红色光成分的Eu 3+激活荧光体,使用了 La 202S :Eu3+,其在625nm附近具有发光 峰。此外,为了参考,图5中也示出了相关色温度为6700K的拟似白色的输出光的光谱分布 (虚线b)。
[0216] 图5中以实线d的形式示出的白色系输出光的平均演色评价数Ra为86。因此,与 以虚线b的形式示出的参考例的拟似白色的输出光相比,Ra的数值足够高,因而图5中以 实线d示出的白色系输出光能够作为与自然光接近的照明光来利用。此外,图5中的实线 d的白色系输出光也与三波长型的荧光灯所放射的光谱分布类似。因此,通过本实施方式, 能够得到不逊色于三波长型的荧光灯的照明光。
[0217] 另一方面,图6中的实线e示出了将InGaN紫色LED、InGaN蓝色LED、放射绿色光 成分的本实施方式的荧光体和放射红色光成分的Eu 2+激活荧光体进行了组合时的光谱分 布。此外,作为本实施方式的荧光体,使用了 Ca2TbZr2 (AlO4) 3:Ce3+,其在545nm附近具有主 发光峰。另外,作为放射红色光成分的Eu 2+激活荧光体,使用了 CaAlSiN 3:Eu 2+,其在650nm 附近具有发光峰。此外,为了参考,图6中也示出了相关色温度为6700K的拟似白色的输出 光的光谱分布(虚线b)。
[0218] 图6中以实线e的形式示出的白色系输出光的平均演色评价数Ra为85。因此,与 以虚线b的形式示出的参考例的拟似白色的输出光相比,Ra的数值足够高,因而图6中以 实线e示出的白色系输出光能够作为与自然光接近的照明光来利用。
[0219] 此外,图3~6中以实线示出的本实施方式的半导体发光装置的白色系输出光为 在450nm附近的蓝色的波长区域、540nm附近的绿色的波长区域和620nm或650nm附近的红 色的波长区域分别具有峰的三波长型。因此,可以通过利用红绿蓝的强的光成分,作为在宽 色域下光输出功率高的多色显示用光源来利用。
[0220] 另外,图3及5中以实线a及d示出的白色系输出光在450nm、550nm和620nm附 近具有窄的光谱分布的光成分,因此在高输出功率化方面是有利的。即,图3及5中以实线 a及d示出的白色系输出光相对于图4及图6中以实线c以及e示出的白色系输出光,具有 约25%的光通量增强效果。此外,该光通量增强效果可以通过在以使总光子数固定的方式 进行了调整的图3~6的光谱分布中使用考虑了视见度的算式来算出。
[0221] 这样,本实施方式的发光装置通过至少使用本实施方式的稀土类铝石榴石型荧光 体和Eu 3+激活荧光体,能够制成更高
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