[发明专利]荧光体、其制备方法和发光装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是基于35 U.S.C.§111(a)提交的申请，基于35 U.S.C.§111(b)，要求基于35 U.S.C.§119(e)的2006年7月18日提交的日本专利申请第2006-195415号的权利

技术领域

本发明涉及由稀土元素进行光学活化的基于氧氮化物的荧光体(phosphor)。更特别地，本发明涉及这样的荧光体，其能够增加具有以蓝光发光二极管(蓝光LED)或紫外光发光二极管(紫外光LED)作为光源的白光发光二极管(白光LED)的亮度，或者实现具有以无机EL作为光源的白色电致发光(EL)。

背景技术

发光二极管(LED)是将p-型半导体和n-型半导体连接而获得的固态半导体发光装置。由于具有例如长寿命、耐撞性、低耗电性和高可靠性，以及其允许较小的尺寸、厚度和重量的优点，LED已经在各种设备作为光源使用。特别地，已经将白光LED用作需要可靠性的防灾灯具、希望尺寸和重量较小的车辆内照明器具和液晶背光源，和必须能视觉识别的用于显示火车目的地的铁路信息板。也可预期其在普通家用照明中的应用。

当电流以正向通过直接跃迁半导体形成的p-n结时，所产生的电子和空穴的再结合使p-n结发出具有符合半导体禁带宽度的峰值波长的光。由于LED的发射光谱通常具有的峰值波长的窄半值宽度，所获得的白光LED的发射光颜色仅取决于关于光混合颜色的原则。

其次，EL表示通过电场激发所诱导的光的发射。由于EL灯发射与视觉角度无关的均匀的光并展现出优越的耐撞性，其被希望越来越多地应用在移动电话和个人电脑的平板显示器领域，和以光表面发射为特征的普通电灯器具领域。

现在，在下文中以白LED为参考具体地描述从LED得到白色的方法。此外对于EL，也使用相同的方法。

已知的方法包括：(1)将分别发射红色光(R)、绿色光(G)和蓝色光(B)的三种LED组合并混合这些LED光的方法，(2)将发射紫外线的紫外光LED和受紫外线激发分别发射R、G和B荧光的三种荧光体组合，并混合由荧光体发射的三种颜色的荧光的方法，和(3)将发射蓝光的蓝光LED和由蓝光激发发射具有与蓝光的附加互补色相关的黄色荧光的荧光体组合，并混合蓝光LED的光和由荧光体发射的黄光。

使用多个LED获得指定发射颜色的方法需要适于调节单个LED电流的特殊电路以达到平衡不同的颜色的目的。相反，组合LED和荧光体以获得指定发射颜色的方法的优点在于不需要此类电路且降低LED的费用。因此，迄今为止已经提出多种关于以具有LED作为光源的荧光体的建议。

例如，现已公开了向YAG氧化物基质晶体(以组合物公式(Y，Gd)₃(Al，Ga)₅O₁₂表示)掺杂Ce得到的YAG荧光体(参见Takashi Mukai等，Applied Physics，VoL 68，No.2(1999)，pp.152-155)。此文献中描述的要点是在基于InGaN的蓝光LED芯片表面涂覆YAG荧光体薄层从而混合从蓝光LED发射的蓝光和具有550nm峰值波长且由蓝光激发从YAG荧光体发射的荧光并得到白光。

此外，已经公开了通过将发光装置(例如能够发射紫外线的氮化物基化合物半导体)和由紫外线激发而发光的荧光体组合得到的白光LED。可用于此处的荧光体，即发射蓝光的(Sr，Ca，Ba)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu、发射绿光的3(Ba，Mg，Mn)_0.8Al₂O₃:Eu和发射红光的Y₂O₂S:Eu也已经公开(参见JP-A2002-203991)。已经提出基于α-硅铝氧氮陶瓷(α-sialon)的荧光体(参见日本专利第3668770号)。此处，α-硅铝氧氮陶瓷中具有以固体溶液形式掺杂的Ca或Y。

基于YAG的荧光体通常的缺点在于当受激发的波长超过近紫外区时其光谱强度显著降低。

其次，人们认为通过在基于InGaN的蓝光LED的芯片表面上涂覆基于YAG氧化物形成的荧光体所获得的白光LED难以获得高亮度，因为作为荧光体的基于YAG氧化物的激发能和作为光源的蓝光LED的激发能不一致，且激发能不能充分转换。