專利名稱：紅色熒光體、制造紅色熒光體的方法、白色光源、照明裝置、及液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅色熒光體及其制造方法，并涉及白色光源、照明裝置，和使用紅色熒 光體的液晶顯示裝置。
背景技術(shù)：
由發(fā)光二極管形成的白色光源用作照明裝置和液晶顯示裝置的背光源。此種白色 光源的已知實(shí)例是這樣的，其中含鈰的釔鋁石榴石(下文，“YAG:Ce”)熒光體設(shè)置在藍(lán)色發(fā) 光二極管(下文，“藍(lán)色LED”)的發(fā)射端上。作為另一個(gè)實(shí)例，包括設(shè)置在藍(lán)色LED發(fā)射端上的綠色和紅色硫化物熒光體的那 些是已知的(參見(jiàn)，例如，專利文獻(xiàn)1)。進(jìn)一步地，已提出這樣的構(gòu)造，其中制備成CaAlSiN3 結(jié)晶中的諸如Mn和Eu元素的固溶體的熒光材料，與預(yù)定比例的另一種熒光材料一起設(shè)置 在藍(lán)紫色或藍(lán)色發(fā)光LED發(fā)射端上(參見(jiàn)，例如，專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1 JP-A-2002-60747專利文獻(xiàn)2 日本專利號(hào)3931239然而，因?yàn)榘ㄔO(shè)置在藍(lán)色LED發(fā)射端上的YAG: Ce熒光體的白色光源缺少YAG: Ce 熒光體發(fā)射光譜中的紅色分量，所以該白色光似乎呈微藍(lán)色，且色域窄。因而，很難用使用 此種白色光源的照明裝置制作純白光照明。進(jìn)一步地，用使用此種白色光源作為背光源的 液晶顯示裝置很難實(shí)現(xiàn)理想的色彩再現(xiàn)。在包括設(shè)置在藍(lán)色LED發(fā)射端上的綠色和紅色硫化物熒光體的白色光源中，該硫 化物紅色熒光體發(fā)生水解致使亮度隨時(shí)間降低。所以很難用使用此種白色光源的照明裝置 或液晶顯示裝置制作高質(zhì)量照明或亮度未被降低的顯示。使用制備成CaAlSiN3結(jié)晶中的諸如Mn和Eu元素固溶體的熒光材料的白色光源 很繁瑣，因?yàn)樗褂煤突旌蟽深悷晒獠牧?。因此，本發(fā)明目的在于提供強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度且高亮度的紅色熒光體，其制造方法、白色 光源和使用該紅色熒光體并制作純白光照明的照明裝置，以及色彩再現(xiàn)性理想的液晶顯示
直ο

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明紅色熒光體包含以組成式(1)的比例的元素A、銪 (Eu)、硅(Si)、鋁(Al)、氧(0)和氮(N)，
_] [A(m_x)EUx]Si9Aly0nN[12+y_2(n_m)/3]· · ·組成式(1)，其中組成式(1)中的元素A是鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鋇(Ba)中的至少一種。 進(jìn)一步地，在組成式(1)中，m、x、y和η在組成式(1)中滿足關(guān)系式3 < m < 5、0 < χ < 1、 O < y < 2 禾口 O < η < 10。通過(guò)包括鍶和銪，上述構(gòu)造的紅色熒光體能夠發(fā)射紅光，并且，由于前述組合物，發(fā)光強(qiáng)度強(qiáng)且亮度高。證實(shí)在例如662nm的發(fā)射峰波長(zhǎng)處，該紅色熒光體能夠產(chǎn)生比 YAGiCe熒光體高約1. 5倍的發(fā)光強(qiáng)度。本發(fā)明也涉及此種紅色熒光體的制造方法。制備元素A的碳酸鹽化合物、氮化銪、 氮化硅和氮化鋁，以便包含組成式(1)比例的元素A、銪(Eu)、硅(Si)和鋁(Al)。將這些 與三聚氰胺混合從而產(chǎn)生混合物。煅燒該混合物，并粉碎所得煅燒產(chǎn)物。從而獲得組成式 (1)的紅色熒光體。本發(fā)明也涉及白色光源，其中該紅色熒光體和綠色熒光體在透明樹(shù)脂中的混煉 (kneaded)產(chǎn)物設(shè)置在藍(lán)色發(fā)光二極管上，本發(fā)明也涉及基板(substrate)上包括多個(gè)此 種白色光源的照明裝置，和使用該白色光源作為液晶顯示面板背光源的液晶顯示裝置。因?yàn)槭褂昧吮景l(fā)明紅色熒光體，所以本發(fā)明白色光源在紅色波段(例如，640nm 770nm波段)中具有峰值發(fā)射波長(zhǎng)，并具有強(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度和高的亮度。因此，可以獲得三種 原色的明亮白色光，包括通過(guò)藍(lán)色發(fā)光二極管的藍(lán)色光、通過(guò)綠色熒光體的綠色光，和通過(guò) 紅色熒光體的紅光。使用此種白色光源的照明裝置和背光源因此能夠用發(fā)射的明亮白光制 作照明和顯示。如上所述，利用該紅色波段中的發(fā)光峰值波長(zhǎng)，本發(fā)明紅色熒光體能夠發(fā)射紅光， 并比傳統(tǒng)熒光體具有更強(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度和更高的亮度。因?yàn)楸景l(fā)明白色光源使用本發(fā)明紅色熒光體，其在該紅色波段中具有發(fā)光峰值波 長(zhǎng)，并比傳統(tǒng)的紅色熒光體具有更強(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度和更高的亮度，所以可以有利地獲得寬色 域的明亮白光。因?yàn)楸景l(fā)明照明裝置使用本發(fā)明白色光源，所以可以獲得寬色域的明亮白光，并 從而可以制作高亮度純白光照明。本發(fā)明液晶顯示裝置使用本發(fā)明白色光源作為對(duì)液晶顯示面板進(jìn)行照明的背光 源，因而該液晶顯示面板可以用寬色域的明亮白光照明。因此，可在液晶顯示面板的顯示屏 上獲得高亮度的純白色，并可以執(zhí)行色彩再現(xiàn)性優(yōu)良的高質(zhì)量顯示。


圖1是表示本發(fā)明紅色熒光體發(fā)射光譜實(shí)例的示意圖。圖2是表示本發(fā)明紅色熒光體發(fā)射特性的Eu濃度相關(guān)性示意圖。圖3是闡明本發(fā)明紅色熒光體色度(X，Y)與Eu濃度的相關(guān)性示意圖。圖4表示在最大峰值=lcps/nm(部分1)處歸一化之后每個(gè)本發(fā)明紅色熒光體的 發(fā)射光譜。圖5表示在最大峰值=lcps/nm(部分2)處歸一化之后每個(gè)本發(fā)明紅色熒光體的 發(fā)射光譜。圖6表示組成式⑴中鋁(Al)原子數(shù)比y不同的各個(gè)紅色熒光體的發(fā)射光譜。圖7是表示基于圖6，鋁組成比率相對(duì)于硅(Si)和鋁(Al)總組成比率[y/(9+y)] 不同的光學(xué)特性值示意圖。圖8是表示本發(fā)明紅色熒光體中的鈣含量與發(fā)光強(qiáng)度之間的關(guān)系示意圖。圖9是表示實(shí)施例中制造的紅色熒光體的溫度特性示意圖。圖10是表示本發(fā)明紅色熒光體的制造方法實(shí)施方式的流程圖。
圖11是表示本發(fā)明白色光源實(shí)施方式的橫斷面示意圖。圖12是表示本發(fā)明白色光源的發(fā)射光譜實(shí)例的示意圖。圖13是表示本發(fā)明照明裝置實(shí)施方式的平面示意圖。圖14是表示本發(fā)明液晶顯示裝置實(shí)施方式的示意性框圖。圖15是實(shí)施例中制造的紅色熒光體的HAADF-STEM圖像。圖16表示實(shí)施例中制造的紅色熒光體每點(diǎn)處的TEM-EDX分析光譜。圖17表示實(shí)施例中制造的紅色熒光體每點(diǎn)處的TEM-EDX分析光譜。圖18是圖15中HAADF-STEM圖像的放大視圖。圖19表示實(shí)施例中制造的每個(gè)紅色熒光體的)(DR分析光譜。圖20是表示發(fā)光強(qiáng)度比率與制造紅色熒光體時(shí)添加的三聚氰胺量之間的關(guān)系示 意圖。圖21是表示發(fā)光強(qiáng)度比率與制造紅色熒光體的第一熱處理步驟中的加熱溫度之 間的關(guān)系示意圖。圖22是表示峰值發(fā)光強(qiáng)度比率與制造紅色熒光體時(shí)添加的三聚氰胺量之間的關(guān) 系示意圖。圖23是表示相對(duì)亮度比率與制造紅色熒光體時(shí)添加的三聚氰胺量之間的關(guān)系示 意圖。圖M是表示制造紅色熒光體時(shí)添加的三聚氰胺量與殘留在該紅色熒光體中的氧 量之間的關(guān)系示意圖。圖25是表示制造紅色熒光體時(shí)添加的三聚氰胺量與殘留在該紅色熒光體中的碳 量之間的關(guān)系示意圖。圖沈是表示制造紅色熒光體時(shí)添加的三聚氰胺量與該紅色熒光體的平均顆粒尺 寸之間的關(guān)系示意圖。圖27是表示制造紅色熒光體時(shí)添加的氮化銪量與該紅色熒光體的峰值發(fā)光強(qiáng)度 比率之間的關(guān)系示意圖。圖觀是表示制造紅色熒光體時(shí)添加的氮化銪量與該紅色熒光體的相對(duì)亮度比率 之間的關(guān)系示意圖。圖四是表示在三聚氰胺和氮化鋁的組分比率固定時(shí)，碳酸鍶、氮化銪和氮化硅的 組分比率變化的比率示意圖。圖30是表示通過(guò)本發(fā)明制造方法制造的紅色熒光體的χ-射線衍射圖樣示意圖。標(biāo)識(shí)數(shù)字和符號(hào)的描述1 白色光源21 藍(lán)色發(fā)光二極管100液晶顯示裝置120背光源(照明裝置5)
具體實(shí)施例方式實(shí)施本發(fā)明的方式下面參考附圖，按照下面順序描述本發(fā)明實(shí)施方式。
5 照明裝置 43 混煉產(chǎn)物 110 液晶顯示面板
1.第一實(shí)施方式(紅色熒光體的構(gòu)造)2.第二實(shí)施方式(紅色熒光體的制造方法)3.第三實(shí)施方式(白色光源的示例構(gòu)造)4.第四實(shí)施方式(照明裝置的示例構(gòu)造)5.第五實(shí)施方式(液晶顯示裝置的示例構(gòu)造)1.第一實(shí)施方式(紅色熒光體的構(gòu)造)該紅色熒光體是這樣的化合物，其含有下面組成式(1)的比例的元素A、銪(Eu)、 硅(Si)、鋁(Al)、氧(0)和氮(N)0[A(m_x)EUx]Si9Aly0nN[12+y_2(n_m)/3]· · ·組成式(1)組成式(1)中的元素A是鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鋇(Ba)中的至少一種，并可 以是這些元素中的一種以上。優(yōu)選地，鍶(Sr)用作元素A。通過(guò)包含鈣(Ca)作為元素A， 該紅色熒光體的發(fā)光峰值波長(zhǎng)可根據(jù)該鈣(Ca)含量控制，如后面將要描述的。在組成式(1)中，m、χ、y和η滿足關(guān)系式3 < m < 5、0 < χ < 1、0 < y < 2和0 < η < 10。計(jì)算組成式⑴中氮(N)的原子數(shù)比[12+y-2(n-m)/3]，使得組成式⑴中每個(gè)元 素的原子數(shù)比之和變成中性。具體地，當(dāng)組成式(1)中氮(N)的原子數(shù)比為α?xí)r，并且當(dāng) 組成式(1)中每個(gè)元素的電荷被抵消時(shí)，獲得下面等式。2 (m-x) +2x+4 X 9+3y_2n_3 α = 0從這個(gè)等式可以如下計(jì)算氮(N)的原子數(shù)比。α = 12+y-2(n_m)/3組成式(1)的紅色熒光體為屬于正交晶系空間點(diǎn)群Pmn21的晶體結(jié)構(gòu)化合物，具 體為這樣的構(gòu)造，其中該晶體結(jié)構(gòu)中的一些硅(Si)原子被鋁(Al)代替。下面描述此種構(gòu)造的紅色熒光體特性。光學(xué)特性圖1表示組成式(1)的紅色熒光體⑴(7)的發(fā)射光譜，其中該組成式使用鍶 (Sr)作為元素A。為了比較，也給出傳統(tǒng)YAG:Ce熒光體的發(fā)射光譜。下表1給出從圖1 的發(fā)射光譜中選取的組成式(1)紅色熒光體(1) (7)的光學(xué)特性值。該測(cè)量值基于用 FLU0R0L0G3 (SPEX)進(jìn)行的450nm激發(fā)光的輻射。表 權(quán)利要求
1.一種紅色熒光體，其包含以組成式(1)中的原子數(shù)比的元素A、銪(Eu)、硅(Si)、鋁 (Al)、氧(0)和氮(N)，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅色熒光體，其中，所述組成式(1)的化合物具有屬于正交晶 系空間點(diǎn)群Pmn21的晶體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅色熒光體，其中，所述元素A是鍶(Sr)。
4.一種制造紅色熒光體的方法，所述方法包括制備元素A的碳酸鹽化合物、氮化銪、氮化硅和氮化鋁以包含以下面所述組成式(1)中 的原子數(shù)比的元素A、銪(Eu)、硅(Si)和鋁(Al)，并混合三聚氰胺從而生成混合物，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造紅色熒光體的方法，其中，所述混合物的煅燒和所述混 合物的煅燒產(chǎn)物的粉碎重復(fù)進(jìn)行。
6.一種白色光源，包含形成在元件基板上的藍(lán)色發(fā)光二極管；和混煉產(chǎn)物，其設(shè)置在所述藍(lán)色發(fā)光二極管上，并作為紅色熒光體和綠色熒光體在透明 樹(shù)脂中混煉的產(chǎn)物，其中，所述紅色熒光體包含以組成式(1)中的原子數(shù)比的元素Α、銪(Eu)、硅(Si)、鋁 (Al)、氧(0)和氮(N)，
7.一種照明裝置，其包含設(shè)置在照明基板上的多個(gè)白色光源，其中每一個(gè)所述白色光源包括形成在元件基板上的藍(lán)色發(fā)光二極管；和混煉產(chǎn)物，其設(shè)置在所述藍(lán)色發(fā)光二極管上，并作為紅色熒光體和綠色熒光體在透明 樹(shù)脂中混煉的產(chǎn)物，和其中，所述紅色熒光體包含以組成式(1)中的原子數(shù)比的元素Α、銪(Eu)、硅(Si)、鋁 (Al)、氧(0)和氮(N)，
8. 一種液晶顯示裝置，其包含 液晶顯示面板；和利用對(duì)所述液晶顯示面板進(jìn)行照明的多個(gè)白色光源的背光源， 其中每一個(gè)所述白色光源包括 形成在元件基板上的藍(lán)色發(fā)光二極管；和混煉產(chǎn)物，其設(shè)置在所述藍(lán)色發(fā)光二極管上，并作為紅色熒光體和綠色熒光體在透明 樹(shù)脂中混煉的產(chǎn)物，和其中，所述紅色熒光體包含以組成式(1)中的原子數(shù)比的元素A、銪(Eu)、硅(Si)、鋁 (Al)、氧(0)和氮(N)，tA(m-x)Eux] Si9A1 yOnN[！2+y_2(n_m)/3]...組成式(1)，其中，組成式(1)中的元素A是鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鋇(Ba)中的至少一種，并 且組成式(1)中m、x、y和η滿足關(guān)系式3 < m < 5、0 < χ < 1、0 < y < 2和0 < η < 10。
全文摘要
利用包含硅、鋁、鍶、銪、氮和氧的化合物，其使得紅色熒光體能夠獲得強(qiáng)的發(fā)光強(qiáng)度和高的亮度，并且其使得白色LED色域能夠通過(guò)使用該紅色熒光體增大。該紅色熒光體包含以組成式(1)中的原子數(shù)比的元素A、銪(Eu)、硅(Si)、鋁(Al)、氧(O)和氮(N)，[A(m-x)Eux]Si9AlyOnN[12+y-2(n-m)/3]...組成式(1)，其中組成式(1)中的元素A是鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鋇(Ba)中的至少一種，并且在組成式(1)中m、x、y和n滿足關(guān)系式3＜m＜5、0＜x＜1、0＜y＜2和0＜n＜10。
文檔編號(hào)C09K11/08GK102083941SQ20098012408
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者五十嵐崇裕, 伊澤孝昌, 楠木常夫, 秋保啟 申請(qǐng)人:索尼公司