JP6940794B2 - Nitride phosphor manufacturing method - Google Patents
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Description
本開示は、窒化物蛍光体の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for producing a nitride phosphor.
発光ダイオード(Light Emitting Diode:以下「LED」と呼ぶ。)と蛍光体とを組み合わせた発光装置は、照明装置、液晶表示装置のバックライト等へと盛んに応用され、普及が進んでいる。発光装置に用いられる蛍光体として、組成に窒素を含む窒化物蛍光体が挙げられ、その一例として、CaAlSiN3を母体結晶としてEu2+で賦活された赤色蛍光体(以下、「CASN蛍光体」と呼ぶ。)及びCASN蛍光体のCaの一部をSrに置換した(Sr,Ca)AlSiN3:Eu(以下、「SCASN蛍光体」と呼ぶ。)が知られている。CASN蛍光体及びSCASN蛍光体では、その組成に応じて600nmから670nmと幅広い範囲内に発光ピーク波長が含まれる。これらの窒化物蛍光体は、照明装置の演色性の改善に有用である(例えば、特許文献1参照)。 Light emitting devices that combine light emitting diodes (hereinafter referred to as "LEDs") and phosphors have been actively applied to lighting devices, backlights of liquid crystal display devices, and the like, and are becoming widespread. As the phosphor used in the light emitting device, a nitride phosphor containing nitrogen is mentioned composition, as an example, activated by red phosphor Eu 2+ the CaAlSiN 3 as a host crystal (hereinafter, the "CASN phosphor" (Called) and AlSiN 3 : Eu (hereinafter referred to as "SCANSin phosphor") in which a part of Ca of the CASN phosphor is replaced with Sr (Sr, Ca) are known. The CASN phosphor and the SCASN phosphor include emission peak wavelengths in a wide range of 600 nm to 670 nm depending on their composition. These nitride phosphors are useful for improving the color rendering properties of lighting devices (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、発光強度を向上させることを目的とする窒化物蛍光体の製造方法として、蛍光体の原料の仕込み組成を調整する製造方法が提案されている。 Patent Document 1 proposes a production method for adjusting the charged composition of a raw material of a phosphor as a method for producing a nitride phosphor for the purpose of improving the light emission intensity.
しかしながら、蛍光体の原料の仕込み組成を調整するだけでは発光強度を十分に向上させることが難しい。そこで、本開示に係る一実施形態は、優れた発光効率を有する窒化物蛍光体の製造方法を提供すること目的とする。 However, it is difficult to sufficiently improve the emission intensity only by adjusting the preparation composition of the raw material of the phosphor. Therefore, one embodiment according to the present disclosure aims to provide a method for producing a nitride phosphor having excellent luminous efficiency.
本発明者等は、上記課題に鑑みて更に鋭意研究を重ねた結果、窒化物蛍光体の原料に特定の化合物を一定量加えることで、得られる窒化物蛍光体が優れた発光効率を有し、発光装置に利用した場合、発光装置の発光強度を高くすることができることを見出し、本発明を完成させた。前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りであり、本発明は以下の態様を包含する。 As a result of further diligent research in view of the above problems, the present inventors and others have added a certain amount of a specific compound to the raw material of the nitride phosphor, and the obtained nitride phosphor has excellent luminous efficiency. , The present invention has been completed by finding that the luminous intensity of the light emitting device can be increased when the light emitting device is used. Specific means for solving the above problems are as follows, and the present invention includes the following aspects.
第一の態様は、Euと、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ土類金属と、Alと、フッ素とを組成に含むシリコンナイトライド粒子を含む窒化物蛍光体の製造方法であって、Eu源と、前記アルカリ土類金属源と、Al源と、Si源と、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含むアルカリ土類金属フッ化物とを含み、Alに対するフッ素原子のモル含有比が0.02以上0.3以下である原料混合物を熱処理することを含む窒化物蛍光体の製造方法である。 The first embodiment is a nitride containing silicon nitride particles containing Eu, at least one alkaline earth metal selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, and Al and fluorine in the composition. A method for producing a phosphor, which is an alkaline soil containing an Eu source, the alkaline earth metal source, an Al source, a Si source, and at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba. This is a method for producing a nitride phosphor, which comprises heat-treating a raw material mixture containing a metalloid fluoride and having a molar content ratio of a fluorine atom to Al of 0.02 or more and 0.3 or less.
第二の態様は、Euと、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ土類金属と、Alと、フッ素とを組成に含むシリコンナイトライド粒子を含み、前記シリコンナイトライド粒子は、短径に対する長径の比の平均値である針状度が1.4以上1.8以下であり、体積平均粒径が10μm以上であり、Alに対するフッ素原子のモル含有比が6×10−2以下である窒化物蛍光体である。 The second embodiment comprises Eu, at least one alkaline earth metal selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, and silicon nitride particles having Al and fluorine in their compositions. The silicon nitride particles have an acicular degree of 1.4 or more and 1.8 or less, a volume average particle size of 10 μm or more, which is an average value of the ratio of the major axis to the minor axis, and a molar content ratio of fluorine atoms to Al. It is a nitride phosphor having a value of 6 × 10-2 or less.
第三の態様は、前記窒化物蛍光体を含む第一蛍光体を含む蛍光部材と、380nm以上470nm以下の範囲に発光ピーク波長を有する発光素子と、を備える発光装置である。 A third aspect is a light emitting device including a fluorescent member including the first phosphor containing the nitride phosphor and a light emitting element having a light emitting peak wavelength in the range of 380 nm or more and 470 nm or less.
本開示に係る一実施形態によれば、優れた発光効率を有する窒化物蛍光体の製造方法を提供することができる。 According to one embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a method for producing a nitride phosphor having excellent luminous efficiency.
以下、本開示に係る窒化物蛍光体、その製造方法及び発光装置を、実施の形態に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための、窒化物蛍光体等を例示するものであって、本発明は、窒化物蛍光体等を以下のものに限定しない。なお、色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、JIS Z8110に従う。また組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。 Hereinafter, the nitride phosphor according to the present disclosure, a method for producing the same, and a light emitting device will be described based on the embodiments. However, the embodiments shown below exemplify a nitride phosphor or the like for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention limits the nitride phosphor or the like to the following. do not. The relationship between the color name and the chromaticity coordinate, the relationship between the wavelength range of light and the color name of monochromatic light, and the like are in accordance with JIS Z8110. Further, the content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, unless otherwise specified.
窒化物蛍光体の製造方法
窒化物蛍光体の製造方法は、Eu源と、アルカリ土類金属源と、Al源と、Si源と、アルカリ土類金属の少なくとも1種を含むアルカリ土類金属フッ化物とを含み、Alに対するフッ素原子のモル含有比が0.02以上0.3以下である原料混合物を熱処理することを含む。製造される窒化物蛍光体は、Euと、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ土類金属元素と、Alと、フッ素とを組成に含むシリコンナイトライド粒子を含んでなる。窒化物蛍光体の製造に通常用いられる元素源に加えて、アルカリ土類金属フッ化物を特定量含む原料混合物を用いることで、得られる蛍光体の粒子形状を特定状態に制御することができ、高い発光効率を有する蛍光体を製造することができる。
Method for Producing Nitride Phosphorate The method for producing a nitride phosphor is an alkaline earth metal foot containing at least one of Eu source, alkaline earth metal source, Al source, Si source, and alkaline earth metal. Includes heat treatment of a raw material mixture containing a compound and having a molar content ratio of fluorine atoms to Al of 0.02 or more and 0.3 or less. The produced nitride phosphor is a silicon nitride particle containing Eu, at least one alkaline earth metal element selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, Al and fluorine in its composition. Contains. By using a raw material mixture containing a specific amount of alkaline earth metal fluoride in addition to the element source usually used for producing a nitride phosphor, the particle shape of the obtained phosphor can be controlled to a specific state. A phosphor having a high emission efficiency can be produced.
窒化物蛍光体の製造方法に用いる原料混合物は、Eu源と、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含むアルカリ土類金属源と、Al源と、Si源と、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含むアルカリ土類金属フッ化物とを含み、Alに対するフッ素のモル含有比が0.02以上0.3以下である。 The raw material mixture used in the method for producing a nitride phosphor is an Eu source, an alkaline earth metal source containing at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, an Al source, and a Si source. , Mg, Ca, Sr and Ba, and an alkaline earth metal fluoride containing at least one selected from the group, and the molar content ratio of fluorine to Al is 0.02 or more and 0.3 or less.
原料混合物に含まれるEu源としては、ユウロピウム化合物、ユウロピウム金属単体、ユウロピウム合金等が挙げられる。ユウロピウム化合物としては、ユウロピウムを含む酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物、塩化物等を挙げることができる。ユウロピウム化合物として具体的には、酸化ユウロピウム(Eu2O3)、窒化ユウロピウム(EuN)、フッ化ユウロピウム(EuF3)等を挙げることができ、これらからなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。窒化ユウロピウム(EuN)は、目的とする蛍光体組成の元素のみで構成されているため、不純物の混入をより効果的に抑制できる。また、酸化ユウロピウム(Eu2O3)、フッ化ユウロピウム(EuF3)はフラックスとして作用することがあり、好ましく用いられる。ユウロピウム化合物は1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。 Examples of the Eu source contained in the raw material mixture include a europium compound, a simple substance of europium metal, and a europium alloy. Examples of the europium compound include oxides containing europium, hydroxides, nitrides, oxynitrides, fluorides, chlorides and the like. Specific examples of the europium compound include europium oxide (Eu 2 O 3 ), europium nitride (EuN), europium fluoride (EuF 3 ), and the like, and at least one selected from the group consisting of these is used. Is preferable. Since europium nitride (EuN) is composed of only the elements having the desired phosphor composition, it is possible to more effectively suppress the mixing of impurities. Further, europium oxide (Eu 2 O 3 ) and europium fluoride (Eu F 3 ) may act as a flux and are preferably used. The europium compound may be used alone or in combination of two or more.
ユウロピウム化合物は、市販品から適宜選択して用いてもよく、所望のユウロピウム化合物を製造して用いてもよい。例えば、窒化ユウロピウムは、原料となるユウロピウムを不活性ガス雰囲気中で粉砕し、得られた粉体を窒素雰囲気中、又はアンモニア雰囲気中で熱処理して窒化することで得ることができる。粉砕したユウロピウムの平均粒径は、例えば0.1μm以上10μm以下である。また熱処理温度は、例えば600℃以上1200℃以下であり、熱処理時間は、例えば1時間以上20時間以下である。得られた窒化ユウロピウムに、例えば、不活性ガス雰囲気中で粉砕処理を行うことができる。 The europium compound may be appropriately selected from commercially available products and used, or a desired europium compound may be produced and used. For example, europium nitride can be obtained by pulverizing europium as a raw material in an inert gas atmosphere and heat-treating the obtained powder in a nitrogen atmosphere or an ammonia atmosphere for nitriding. The average particle size of the crushed europium is, for example, 0.1 μm or more and 10 μm or less. The heat treatment temperature is, for example, 600 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower, and the heat treatment time is, for example, 1 hour or longer and 20 hours or lower. The obtained europium nitride can be pulverized, for example, in an atmosphere of an inert gas.
原料混合物はEu源の少なくとも一部を、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm),イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)等の希土類元素の金属化合物、金属単体、合金等に置換した混合物であってもよい。金属化合物としては、酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物、塩化物等を挙げることができる。 The raw material mixture contains at least part of the Eu source as scandium (Sc), yttrium (Y), lantern (La), cerium (Ce), placeozim (Pr), neodym (Nd), samarium (Sm), gadrinium (Gd). , Terbium (Tb), dysprosium (Dy), formium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), yttrium (Yb), lutetium (Lu) and other rare earth element metal compounds, metal units, alloys, etc. It may be a mixture of the above. Examples of the metal compound include oxides, hydroxides, nitrides, oxynitrides, fluorides, chlorides and the like.
Eu源(例えば、ユウロピウム化合物)の純度は、例えば95重量%以上であり、99.5重量%以上が好ましい。純度を所定値以上とすることにより、不純物の影響を少なくして蛍光体の発光強度をより向上することができる。 The purity of the EU source (eg, europium compound) is, for example, 95% by weight or more, preferably 99.5% by weight or more. By setting the purity to a predetermined value or more, the influence of impurities can be reduced and the emission intensity of the phosphor can be further improved.
原料混合物に含まれるアルカリ土類金属源におけるアルカリ土類金属は、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種であり、少なくともSrと、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種とを含むことが好ましく、少なくともSr及びCaを含むことがより好ましい。 The alkaline earth metal in the alkaline earth metal source contained in the raw material mixture is at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, and from the group consisting of at least Sr and Mg, Ca and Ba. It preferably contains at least one selected, and more preferably contains at least Sr and Ca.
アルカリ土類金属源としては、アルカリ土類金属化合物、アルカリ土類金属単体、アルカリ土類金属を含む合金等が挙げられる。アルカリ土類金属化合物としては、アルカリ土類金属を含む水素化物、酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、塩化物、アミド化合物、イミド化合物等を挙げることができ、水素化物、窒化物等が好ましい。またアルカリ土類金属源は、Li、Na、K、B、Al等を含んでいてもよい。 Examples of the alkaline earth metal source include alkaline earth metal compounds, alkaline earth metal simple substances, and alloys containing alkaline earth metal. Examples of the alkaline earth metal compound include hydrides containing alkaline earth metals, oxides, hydroxides, nitrides, acid nitrides, chlorides, amide compounds, imide compounds and the like, and hydrides and nitrides. Things and the like are preferable. Further, the alkaline earth metal source may contain Li, Na, K, B, Al and the like.
アルカリ土類金属化合物は、市販品から適宜選択して用いてもよく、所望のアルカリ土類金属化合物を製造して用いてもよい。例えば、窒化カルシウムは、原料となるカルシウムを不活性ガス雰囲気中で粉砕し、得られた粉体を窒素雰囲気中で熱処理して窒化することで得ることができる。熱処理温度は、例えば600℃以上900℃以下であり、熱処理時間は、例えば1時間以上20時間以下である。得られた窒化カルシウムには、例えば、不活性ガス雰囲気中で粉砕処理を行うことができる。また窒化ストロンチウムは、窒化カルシウムと同様にして得ることができるが、窒化カルシウムの場合と異なり、含まれる窒素量を製造条件によって変更することができる。 The alkaline earth metal compound may be appropriately selected from commercially available products and used, or a desired alkaline earth metal compound may be produced and used. For example, calcium nitride can be obtained by pulverizing calcium as a raw material in an inert gas atmosphere and heat-treating the obtained powder in a nitrogen atmosphere to nitrid it. The heat treatment temperature is, for example, 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and the heat treatment time is, for example, 1 hour or longer and 20 hours or lower. The obtained calcium nitride can be pulverized, for example, in an atmosphere of an inert gas. Further, strontium nitride can be obtained in the same manner as calcium nitride, but unlike the case of calcium nitride, the amount of nitrogen contained can be changed depending on the production conditions.
アルカリ土類金属源(例えば、アルカリ土類金属化合物)の純度は、例えば95重量%以上であり、99.5重量%以上が好ましい。純度を所定値以上とすることにより、不純物の影響を少なくして蛍光体の発光強度をより向上することができる。 The purity of the alkaline earth metal source (for example, the alkaline earth metal compound) is, for example, 95% by weight or more, preferably 99.5% by weight or more. By setting the purity to a predetermined value or more, the influence of impurities can be reduced and the emission intensity of the phosphor can be further improved.
原料混合物に含まれるAl源としては、アルミニウム化合物、アルミニウム金属単体、アルミニウム合金等を挙げることができる。アルミニウム化合物としては、アルミニウムを含む酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物、塩化物等を挙げることができる。アルミニウム化合物として具体的には、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al2O3)、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)等を挙げることができ、これらからなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましく、窒化アルミニウムがより好ましい。窒化アルミニウムは目的とする蛍光体組成の元素のみで構成されているため、不純物の混入をより効果的に抑制できる。窒化アルミニウムは、例えば、酸素や水素を含むアルミニウム化合物と比較して、それらの元素の影響を少なくすることができ、金属単体と比較して窒化反応が不要である。アルミニウム化合物は1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。 Examples of the Al source contained in the raw material mixture include an aluminum compound, a simple substance of aluminum metal, and an aluminum alloy. Examples of the aluminum compound include oxides containing aluminum, hydroxides, nitrides, oxynitrides, fluorides, chlorides and the like. Specific examples of the aluminum compound include aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), and the like, and at least one selected from the group consisting of these. It is preferable to use seeds, and aluminum nitride is more preferable. Since aluminum nitride is composed of only the elements having the desired phosphor composition, it is possible to more effectively suppress the mixing of impurities. Aluminum nitride can reduce the influence of these elements as compared with, for example, an aluminum compound containing oxygen and hydrogen, and does not require a nitriding reaction as compared with a simple substance of metal. The aluminum compound may be used alone or in combination of two or more.
アルミニウム化合物は、市販品から適宜選択して用いてもよく、所望のアルミニウム化合物を製造して用いてもよい。例えば窒化アルミニウムはアルミニウムの直接窒化法等により製造することができる。 The aluminum compound may be appropriately selected from commercially available products and used, or a desired aluminum compound may be produced and used. For example, aluminum nitride can be produced by a direct nitriding method of aluminum or the like.
原料混合物はAl源の少なくとも一部を、ガリウム、インジウム、バナジウム、クロム、コバルト等の第III族元素の金属化合物、金属単体、合金等に置換した混合物であってもよい。金属化合物としては、酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物、塩化物等を挙げることができる。 The raw material mixture may be a mixture in which at least a part of the Al source is replaced with a metal compound of a Group III element such as gallium, indium, vanadium, chromium or cobalt, a simple substance of a metal, an alloy or the like. Examples of the metal compound include oxides, hydroxides, nitrides, oxynitrides, fluorides, chlorides and the like.
Al源(例えば、アルミニウム化合物)の純度は、例えば95重量%以上であり、99重量%以上が好ましい。純度を所定値以上とすることにより、不純物の影響を少なくして蛍光体の発光強度をより向上することができる。 The purity of the Al source (for example, an aluminum compound) is, for example, 95% by weight or more, preferably 99% by weight or more. By setting the purity to a predetermined value or more, the influence of impurities can be reduced and the emission intensity of the phosphor can be further improved.
原料混合物に含まれるSi源としては、ケイ素化合物、ケイ素単体等を挙げることができる。ケイ素化合物としては、ケイ素を含む酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物、塩化物等を挙げることができる。ケイ素化合物として具体的には、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ケイ酸塩等を挙げることができ、これらからなる群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましく、窒化ケイ素がより好ましい。窒化ケイ素は目的とする蛍光体組成の元素のみで構成されているため、不純物の混入をより効果的に抑制できる。窒化ケイ素は、例えば、酸素や水素を含むケイ素化合物と比較して、それらの元素の影響を少なくすることができ、金属単体と比較して窒化反応が不要である。ケイ素化合物は1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。 Examples of the Si source contained in the raw material mixture include a silicon compound and a simple substance of silicon. Examples of the silicon compound include oxides containing silicon, hydroxides, nitrides, oxynitrides, fluorides, chlorides and the like. Specific examples of the silicon compound include silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and silicate. It is preferable to use at least one selected from the group consisting of these, and silicon nitride is more preferable. .. Since silicon nitride is composed of only the elements having the desired phosphor composition, it is possible to more effectively suppress the mixing of impurities. Silicon nitride can reduce the influence of these elements as compared with, for example, a silicon compound containing oxygen and hydrogen, and does not require a nitriding reaction as compared with a simple substance of metal. The silicon compound may be used alone or in combination of two or more.
ケイ素化合物は、市販品から適宜選択して用いてもよく、所望のケイ素化合物を製造して用いてもよい。例えば窒化ケイ素は、原料となるケイ素を不活性ガス雰囲気中で粉砕し、得られた粉体を窒素雰囲気中で熱処理して窒化することで得ることができる。熱処理温度は、例えば800℃以上2000℃以下であり、熱処理時間は、例えば1時間以上20時間以下である。得られた窒化ケイ素には、例えば、不活性ガス雰囲気中で粉砕処理を行うことができる。 The silicon compound may be appropriately selected from commercially available products and used, or a desired silicon compound may be produced and used. For example, silicon nitride can be obtained by pulverizing silicon as a raw material in an inert gas atmosphere and heat-treating the obtained powder in a nitrogen atmosphere to nitrid it. The heat treatment temperature is, for example, 800 ° C. or higher and 2000 ° C. or lower, and the heat treatment time is, for example, 1 hour or longer and 20 hours or lower. The obtained silicon nitride can be pulverized, for example, in an atmosphere of an inert gas.
原料混合物はSi源の一部を、ゲルマニウム、スズ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム等の第IV族元素の金属化合物、金属単体、合金等に置換した混合物であってもよい。金属化合物としては、酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物、塩化物等を挙げることができる。 The raw material mixture may be a mixture in which a part of the Si source is replaced with a metal compound of a Group IV element such as germanium, tin, titanium, zirconium, or hafnium, a simple substance of a metal, an alloy, or the like. Examples of the metal compound include oxides, hydroxides, nitrides, oxynitrides, fluorides, chlorides and the like.
Si源(例えば、ケイ素化合物)の純度は、例えば95重量%以上であり、99重量%以上が好ましい。純度を所定値以上とすることにより、不純物の影響を少なくして蛍光体の発光強度をより向上することができる。 The purity of the Si source (for example, a silicon compound) is, for example, 95% by weight or more, preferably 99% by weight or more. By setting the purity to a predetermined value or more, the influence of impurities can be reduced and the emission intensity of the phosphor can be further improved.
原料混合物は、アルカリ土類金属フッ化物の少なくとも1種を含む。アルカリ土類金属フッ化物に含まれるアルカリ土類金属は、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種であり、少なくともSrと、Mg、Ca及びBaからなる群から選択される少なくとも1種とを含むことが好ましく、Sr及びCaの少なくとも一方を含むことがより好ましい。原料混合物におけるアルカリ土類金属フッ化物の含有量は、Alに対するフッ素原子のモル含有比が0.02以上0.3以下となる量であり、前記モル含有比は0.02以上0.3未満が好ましく、0.02以上0.27以下がより好ましく、0.03以上0.18以下が更に好ましく、0.04以上0.13以下が更に好ましい。前記モル含有比を上記下限値以上とすることにより、フラックスとしての効果を十分に得ることができる。ある程度の量のフラックスを含むと、フラックスの効果が飽和してしまいそれ以上の量を含んでも効果が見込めないので、上記上限値以下することにより、フラックスを必要以上含ませることなくフラックスの効果を得ることができる。 The raw material mixture contains at least one alkaline earth metal fluoride. The alkaline earth metal contained in the alkaline earth metal fluoride is at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, and is selected from the group consisting of at least Sr and Mg, Ca and Ba. It is preferable to include at least one of them, and more preferably to include at least one of Sr and Ca. The content of alkaline earth metal fluoride in the raw material mixture is such that the molar content ratio of fluorine atoms to Al is 0.02 or more and 0.3 or less, and the molar content ratio is 0.02 or more and less than 0.3. Is more preferable, 0.02 or more and 0.27 or less is more preferable, 0.03 or more and 0.18 or less is further preferable, and 0.04 or more and 0.13 or less is further preferable. By setting the molar content ratio to the above lower limit value or more, the effect as a flux can be sufficiently obtained. If a certain amount of flux is included, the effect of the flux will be saturated and the effect cannot be expected even if the amount of flux is more than that. Obtainable.
アルカリ土類金属フッ化物の純度は、例えば95重量%以上であり、99重量%以上が好ましい。純度を所定値以上とすることにより、不純物の影響を少なくして蛍光体の発光強度をより向上することができる。またアルカリ土類金属フッ化物は、Li、Na、K、B、Al等をさらに含んでいてもよい。アルカリ土類金属フッ化物は、市販品から適宜選択して用いてもよく、所望のアルカリ土類金属フッ化物を製造して用いてもよい。 The purity of the alkaline earth metal fluoride is, for example, 95% by weight or more, preferably 99% by weight or more. By setting the purity to a predetermined value or more, the influence of impurities can be reduced and the emission intensity of the phosphor can be further improved. Further, the alkaline earth metal fluoride may further contain Li, Na, K, B, Al and the like. The alkaline earth metal fluoride may be appropriately selected from commercially available products and used, or a desired alkaline earth metal fluoride may be produced and used.
原料混合物は、アルカリ金属土類フッ化物に加えて、それ以外のハロゲン化物等のフラックスを更に含んでいてもよい。ハロゲン化物としては、希土類、アルカリ金属等の塩化物、フッ化物等が挙げられる。原料混合物がフラックスを含む場合、その含有量はアルカリ金属土類フッ化物に対して、例えば20重量%以下であり、10重量%以下が好ましく、1重量%以下がより好ましい。 The raw material mixture may further contain other fluxes such as halides in addition to the alkali metal earth fluoride. Examples of the halide include rare earths, chlorides such as alkali metals, and fluorides. When the raw material mixture contains a flux, the content thereof is, for example, 20% by weight or less, preferably 10% by weight or less, and more preferably 1% by weight or less, based on the alkali metal earth fluoride.
原料混合物は、必要に応じて別途準備したシリコンナイトライド粒子を更に含んでいてもよい。原料混合物がシリコンナイトライド粒子を含む場合、その含有量は原料混合物の総量中に、例えば1重量%以上50重量%以下とすることができる。 The raw material mixture may further contain silicon nitride particles prepared separately, if necessary. When the raw material mixture contains silicon nitride particles, the content thereof can be, for example, 1% by weight or more and 50% by weight or less in the total amount of the raw material mixture.
原料混合物は、Eu源と、アルカリ土類金属元素源と、Al源と、Si源と、アルカリ土類金属フッ化物とを所定の量比で混合することで調製できる。原料混合物における各成分の混合比は、例えば下記式(Ia)におけるi、j、k、l、m及びnが、式(Ia)に規定する以下の要件を満たし、原料混合物におけるAlに対するフッ素原子のモル含有比が0.02以上0.3以下となるように選択すればよい。
Ma iSrjEukSilAlmNn (Ia)
式中、MaはCa、Ba及びMgからなる群から選択される少なくとも1種であり、i、j、k、l、m及びnは、0<i≦1、0≦j<1、0<k≦0.04、0.8≦i+j+k≦1.1、0.8≦l≦1.2、0.8≦m≦1.2、1.8≦l+m≦2.2、2.5≦n≦3.2を満たす。
The raw material mixture can be prepared by mixing an Eu source, an alkaline earth metal element source, an Al source, a Si source, and an alkaline earth metal fluoride in a predetermined amount ratio. Regarding the mixing ratio of each component in the raw material mixture, for example, i, j, k, l, m and n in the following formula (Ia) satisfy the following requirements specified in the formula (Ia), and the fluorine atom with respect to Al in the raw material mixture. It may be selected so that the molar content ratio of is 0.02 or more and 0.3 or less.
M a i Sr j Eu k Si l Al m N n (Ia)
Wherein, M a is at least one selected from the group consisting of Ca, Ba and Mg, i, j, k, l, m and n are, 0 <i ≦ 1,0 ≦ j <1,0 <K ≦ 0.04, 0.8 ≦ i + j + k ≦ 1.1, 0.8 ≦ l ≦ 1.2, 0.8 ≦ m ≦ 1.2, 1.8 ≦ l + m ≦ 2.2, 2.5 Satisfy ≦ n ≦ 3.2.
原料混合物は、原料混合物を構成する各成分を所望の配合比になるように計量した後、ボールミルなどを用いる混合方法、ヘンシェルミキサー、V型ブレンダ―などの混合機を用いる混合方法、乳鉢と乳棒を用いる混合方法などにより各成分を混合することで得ることができる。混合は、乾式混合で行うこともできるし、溶媒等を加えて湿式混合で行うこともできる。 The raw material mixture is prepared by measuring each component constituting the raw material mixture so as to have a desired mixing ratio, and then using a mixing method using a ball mill or the like, a mixing method using a mixer such as a Henschel mixer or a V-type blender, a mortar and a pestle. It can be obtained by mixing each component by a mixing method using. The mixing can be carried out by dry mixing, or by adding a solvent or the like and wet mixing.
得られた原料混合物を熱処理することで、所望の形状を有するシリコンナイトライド粒子を含み、高い発光強度を有する窒化物蛍光体を得ることができる。原料混合物の熱処理温度は、例えば1200℃以上であり、1500℃以上が好ましく、1900℃以上がより好ましい。また熱処理温度は、例えば2200℃以下であり、2100℃以下が好ましく、2050℃以下がより好ましい。上記下限値以上の温度で熱処理することで、Euが結晶中に入り込み易く、所望の窒化物蛍光体が効率よく形成される。また熱処理温度が上記上限値以下であると形成される窒化物蛍光体の分解が抑制される傾向がある。 By heat-treating the obtained raw material mixture, a nitride phosphor containing silicon nitride particles having a desired shape and having high emission intensity can be obtained. The heat treatment temperature of the raw material mixture is, for example, 1200 ° C. or higher, preferably 1500 ° C. or higher, and more preferably 1900 ° C. or higher. The heat treatment temperature is, for example, 2200 ° C. or lower, preferably 2100 ° C. or lower, and more preferably 2050 ° C. or lower. By heat-treating at a temperature equal to or higher than the above lower limit, Eu easily enters the crystal, and a desired nitride phosphor is efficiently formed. Further, when the heat treatment temperature is not more than the above upper limit value, the decomposition of the formed nitride phosphor tends to be suppressed.
原料混合物の熱処理における雰囲気は、窒素ガスを含む雰囲気が好ましく、実質的に窒素ガス雰囲気であることがより好ましい。窒素ガスを含む雰囲気とすることにより、原料に含まれるケイ素を窒化させることもできる。また、窒化物である原料や蛍光体の分解を抑制することができる。原料混合物の熱処理の雰囲気が窒素ガスを含む場合、窒素ガスに加えて、水素、アルゴン等の希ガス、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素、アンモニアなどの他のガスを含んでいてもよい。また原料混合物の熱処理の雰囲気における窒素ガスの含有率は、例えば90体積%以上であり、95体積%以上が好ましい。窒素以外の元素を含むガスの含有率を所定値以下とすることにより、それらのガス成分が不純物を形成することによる蛍光体の発光強度の低下が抑制される。 The atmosphere in the heat treatment of the raw material mixture is preferably an atmosphere containing nitrogen gas, and more preferably a substantially nitrogen gas atmosphere. By creating an atmosphere containing nitrogen gas, silicon contained in the raw material can be nitrided. In addition, decomposition of raw materials and phosphors that are nitrides can be suppressed. When the atmosphere of the heat treatment of the raw material mixture contains nitrogen gas, it may contain a rare gas such as hydrogen and argon, and other gases such as carbon dioxide, carbon monoxide, oxygen and ammonia in addition to the nitrogen gas. The nitrogen gas content in the heat-treated atmosphere of the raw material mixture is, for example, 90% by volume or more, preferably 95% by volume or more. By setting the content of the gas containing elements other than nitrogen to a predetermined value or less, it is possible to suppress a decrease in the emission intensity of the phosphor due to the formation of impurities by those gas components.
原料混合物の熱処理における圧力は、例えば、常圧から200MPaとすることができる。生成する窒化物蛍光体の分解を抑制する観点から、圧力は高い方が好ましく、ゲージ圧として0.1MPa以上200MPa以下が好ましく、0.6MPa以上1.2MPa以下が工業的な設備の制約も少なく、より好ましい。 The pressure in the heat treatment of the raw material mixture can be, for example, from normal pressure to 200 MPa. From the viewpoint of suppressing the decomposition of the generated nitride phosphor, the pressure is preferably high, the gauge pressure is preferably 0.1 MPa or more and 200 MPa or less, and 0.6 MPa or more and 1.2 MPa or less is less restricted by industrial equipment. , More preferred.
原料混合物の熱処理は、単一の温度で行ってもよく、2以上の熱処理温度を含む多段階で行ってもよい。多段階で熱処理を行う場合、例えば800℃以上1400℃以下で一段階目の熱処理を行い、その後、徐々に昇温して1500℃以上2100℃以下で二段階目の熱処理を行ってもよい。 The heat treatment of the raw material mixture may be carried out at a single temperature or in multiple steps including two or more heat treatment temperatures. When the heat treatment is performed in multiple stages, for example, the first stage heat treatment may be performed at 800 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower, and then the temperature may be gradually increased to perform the second stage heat treatment at 1500 ° C. or higher and 2100 ° C. or lower.
原料混合物の熱処理では、例えば室温から所定の温度に昇温して熱処理する。昇温時間は、例えば1時間以上48時間以下であり、2時間以上24時間以下が好ましく、3時間以上20時間以下であることがより好ましい。昇温時間が上記下限値以上であると、蛍光体であるシリコンナイトライド粒子の粒子成長が充分に進行する傾向があり、またEuが蛍光体粒子の結晶中に入り込み易くなる傾向がある。 In the heat treatment of the raw material mixture, for example, the temperature is raised from room temperature to a predetermined temperature for heat treatment. The temperature rising time is, for example, 1 hour or more and 48 hours or less, preferably 2 hours or more and 24 hours or less, and more preferably 3 hours or more and 20 hours or less. When the temperature rising time is equal to or greater than the above lower limit, the particle growth of the silicon nitride particles, which are phosphors, tends to proceed sufficiently, and Eu tends to easily enter the crystals of the phosphor particles.
原料混合物の熱処理においては所定温度での保持時間を設けてもよい。保持時間は、例えば0.5時間以上48時間以下であり、1時間以上30時間以下が好ましく、2時間以上20時間以下であることがより好ましい。保持時間を上記下限値以上とすることにより均一な粒子成長をより促進することができる。また、保持時間を上記上限値以下とすることにより蛍光体の分解をより抑制することができる。 In the heat treatment of the raw material mixture, a holding time at a predetermined temperature may be provided. The holding time is, for example, 0.5 hours or more and 48 hours or less, preferably 1 hour or more and 30 hours or less, and more preferably 2 hours or more and 20 hours or less. By setting the holding time to the above lower limit value or more, uniform particle growth can be further promoted. Further, by setting the holding time to the above upper limit value or less, the decomposition of the phosphor can be further suppressed.
原料混合物の熱処理における所定温度から室温までの降温時間は、例えば0.1時間以上20時間以下であり、1時間以上15時間以下が好ましく、3時間以上12時間以下であることがより好ましい。なお、所定温度から室温まで降温する間に適宜選択される温度での保持時間を設けてもよい。この保持時間は、例えば、窒化物蛍光体の発光強度がより向上するように調節される。降温中の所定の温度における保持時間は例えば、0.1時間以上20時間以下であり、1時間以上10時間以下が好ましい。また保持時間における温度は、例えば1000℃以上1800℃未満であり、1200℃以上1700℃以下が好ましい。 The temperature lowering time from a predetermined temperature to room temperature in the heat treatment of the raw material mixture is, for example, 0.1 hour or more and 20 hours or less, preferably 1 hour or more and 15 hours or less, and more preferably 3 hours or more and 12 hours or less. It should be noted that a holding time at an appropriately selected temperature may be provided while the temperature is lowered from the predetermined temperature to room temperature. This retention time is adjusted so that, for example, the emission intensity of the nitride phosphor is further improved. The holding time at a predetermined temperature during lowering is, for example, 0.1 hour or more and 20 hours or less, preferably 1 hour or more and 10 hours or less. The temperature during the holding time is, for example, 1000 ° C. or higher and lower than 1800 ° C., preferably 1200 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower.
原料混合物の熱処理は、例えばガス加圧電気炉を用いて行うことができる。原料混合物の熱処理は、例えば原料混合物を、黒鉛等の炭素材質又は窒化ホウ素(BN)材質のルツボ、ボート等に充填して行うことができる。炭素材質、窒化ホウ素材質以外に、アルミナ(Al2O3)、Mo材質等を使用することもできる。中でも窒化ホウ素材質のルツボ、ボートを用いることが好ましい。 The heat treatment of the raw material mixture can be performed using, for example, a gas pressure electric furnace. The heat treatment of the raw material mixture can be carried out, for example, by filling the raw material mixture into a crucible, a boat or the like made of a carbon material such as graphite or a boron nitride (BN) material. In addition to the carbon material and the boron nitride material, alumina (Al 2 O 3 ), Mo material and the like can also be used. Of these, it is preferable to use a crucible or boat made of boron nitride.
原料混合物の熱処理後には、熱処理で得られるシリコンナイトライド粒子を含む窒化物蛍光体に解砕、粉砕、分級操作等の処理を組合せて行う整粒工程を含んでいてもよい。整粒工程により所望の粒径の粉末を得ることができる。具体的には、窒化物蛍光体を粗粉砕した後に、ボールミル、ジェットミル、振動ミルなどの一般的な粉砕機を用いて所定の粒径に粉砕することができる。ただし、過剰な粉砕を行うとシリコンナイトライド粒子表面に欠陥が生じて、輝度低下を引き起こすこともある。粉砕で生じた粒径の異なるものが存在する場合には、分級を行い、粒径を整えることもできる。 After the heat treatment of the raw material mixture, a sizing step in which a nitride phosphor containing silicon nitride particles obtained by the heat treatment is combined with treatments such as crushing, pulverization, and classification operation may be included. A powder having a desired particle size can be obtained by the sizing step. Specifically, after the nitride phosphor is roughly pulverized, it can be pulverized to a predetermined particle size using a general pulverizer such as a ball mill, a jet mill, or a vibration mill. However, excessive pulverization may cause defects on the surface of the silicon nitride particles, which may cause a decrease in brightness. If there are particles with different particle sizes produced by crushing, classification can be performed to adjust the particle size.
具体的には例えば、Sr:Ca:Eu:Al:Si=0.937:0.049:0.014:1.0:1.0の組成比で、Alに対するフッ素原子のモル含有比が0.06となるように各成分を含む原料混合物を熱処理することで、各成分の仕込み比がSr、Ca、Eu、Al及びSiの含有比に反映された組成を有するシリコンナイトライド粒子を含む窒化物蛍光体を得ることができる。得られる窒化物蛍光体のAlに対するフッ素原子のモル含有比は6×10−2以下であり、例えば1.9×10−4となる。なお、実際に合成された蛍光体の組成は原料の酸素成分が含まれたり、焼成時の分解、飛散等が生じたりするため仕込みの組成とは多少異なる場合がある。また、各原料の配合比率を変更することにより、目的とする蛍光体の組成を変更することができる。 Specifically, for example, the composition ratio is Sr: Ca: Eu: Al: Si = 0.937: 0.049: 0.014: 1.0: 1.0, and the molar content ratio of fluorine atoms to Al is 0. By heat-treating the raw material mixture containing each component so as to be .06, nitriding containing silicon nitride particles having a composition in which the charging ratio of each component is reflected in the content ratio of Sr, Ca, Eu, Al and Si. A physical phosphor can be obtained. The molar content ratio of fluorine atoms to Al of the obtained nitride phosphor is 6 × 10 -2 or less, for example, 1.9 × 10 -4 . The composition of the actually synthesized phosphor may be slightly different from the composition of the charged material because it contains an oxygen component of the raw material and may be decomposed or scattered during firing. Further, the composition of the target phosphor can be changed by changing the blending ratio of each raw material.
窒化物蛍光体
窒化物蛍光体は、Euと、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ土類金属と、Alと、フッ素とを組成に含むシリコンナイトライド粒子を含む。シリコンナイトライド粒子は、短径に対する長径の比の平均値である針状度が1.4以上1.8以下であり、体積平均粒径が10μm以上である。シリコンナイトライド粒子は、Alに対するフッ素原子のモル含有比が6×10−2以下である組成を有する。特定の組成と特定の形状を有するシリコンナイトライド粒子を含む窒化物蛍光体は、発光効率に優れ、高い発光強度を示すことができる。係るシリコンナイトライド粒子を含む窒化物蛍光体は例えば、既述の窒化物蛍光体の製造方法で製造することができる。
Nitride Phosphor The nitride phosphor is a silicon nitride particle containing Eu, at least one alkaline earth metal selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, Al and fluorine in its composition. including. The silicon nitride particles have an acicular degree of 1.4 or more and 1.8 or less, which is an average value of the ratio of the major axis to the minor axis, and a volume average particle size of 10 μm or more. Silicon nitride particles have a composition in which the molar content ratio of fluorine atoms to Al is 6 × 10-2 or less. A nitride phosphor containing silicon nitride particles having a specific composition and a specific shape can exhibit excellent luminous efficiency and high emission intensity. The nitride phosphor containing the silicon nitride particles can be produced, for example, by the method for producing a nitride phosphor described above.
既述の製造方法で製造される窒化物蛍光体は優れた内部量子効率を有する。窒化物蛍光体の内部量子効率は例えば90%以上であり、94%以上であることが好ましい。なお、窒化物蛍光体の内部量子効率は大塚電子株式会社のQE−2000などで測定することができ、450nmで励起させたときの内部量子効率を表している。 The nitride phosphor produced by the production method described above has excellent internal quantum efficiency. The internal quantum efficiency of the nitride phosphor is, for example, 90% or more, preferably 94% or more. The internal quantum efficiency of the nitride phosphor can be measured by QE-2000 of Otsuka Electronics Co., Ltd., and represents the internal quantum efficiency when excited at 450 nm.
窒化物蛍光体を構成するシリコンナイトライド粒子は、個々の粒子の短径に対する長径の比の平均値である針状度が1.4以上1.8以下となる粒子形状を有している。針状度は、発光効率の観点から、1.4以上1.7以下であることが好ましく、1.4以上1.65以下がより好ましい。ここでシリコンナイトライド粒子の短径及び長径は、顕微鏡により観察される平面画像において以下のようにして測定される。長径は、観察される粒子の最大長として求められる。粒子の最大長は、粒子の外周部上の2点を結ぶ線分の最大値として測定される。短径は、長径方向と平行で粒子の外周部と接する2本の直線間の距離として測定される。針状度は、20個以上の粒子について短径に対する長径の比を求め、それらの算術平均値として算出される。 The silicon nitride particles constituting the nitride phosphor have a particle shape in which the needle-likeness, which is the average value of the ratio of the major axis to the minor axis of each particle, is 1.4 or more and 1.8 or less. From the viewpoint of luminous efficiency, the needle shape is preferably 1.4 or more and 1.7 or less, and more preferably 1.4 or more and 1.65 or less. Here, the minor axis and the major axis of the silicon nitride particles are measured as follows in a planar image observed by a microscope. The major axis is determined as the maximum length of the observed particles. The maximum length of a particle is measured as the maximum value of a line segment connecting two points on the outer peripheral portion of the particle. The minor axis is measured as the distance between two straight lines parallel to the major axis direction and in contact with the outer peripheral portion of the particle. The needle-likeness is calculated as the arithmetic mean value of 20 or more particles obtained by determining the ratio of the major axis to the minor axis.
シリコンナイトライド粒子の体積平均粒径は、10μm以上であり、発光効率の観点から、13μm以上が好ましく、14μm以上がより好ましい。また体積平均粒径は例えば、30μm以下であり、28μm以下が好ましい。シリコンナイトライド粒子の体積平均粒径は大きいほうが、励起光の吸収率及び発光効率がより高くなる傾向がある。このように、光学特性に優れるシリコンナイトライド粒子を含む窒化物蛍光体を後述する発光装置に適用することにより、発光装置の発光効率がより向上する。また窒化物蛍光体は、上記の体積平均粒径値を有するシリコンナイトライド粒子が、頻度高く含有されていることが好ましい。すなわち、粒度分布は狭い範囲に分布していることが好ましい。粒度分布のバラツキが小さい蛍光体を用いることにより、より色ムラが抑制され、より良好な色調を有する発光装置が得られる。 The volume average particle size of the silicon nitride particles is 10 μm or more, preferably 13 μm or more, and more preferably 14 μm or more from the viewpoint of luminous efficiency. The volume average particle size is, for example, 30 μm or less, preferably 28 μm or less. The larger the volume average particle size of the silicon nitride particles, the higher the absorption rate and the luminous efficiency of the excitation light tend to be. As described above, by applying the nitride phosphor containing silicon nitride particles having excellent optical characteristics to the light emitting device described later, the luminous efficiency of the light emitting device is further improved. Further, it is preferable that the nitride phosphor frequently contains silicon nitride particles having the above-mentioned volume average particle size value. That is, the particle size distribution is preferably distributed in a narrow range. By using a phosphor having a small variation in particle size distribution, color unevenness is further suppressed and a light emitting device having a better color tone can be obtained.
なお、シリコンナイトライド粒子及びそれ以外の蛍光体粒子の体積平均粒径は、コールター原理に基づく細孔電気抵抗法(電気的検知帯法)による粒度分布測定装置を用いて粒度分布を測定し、粒度分布における短径側からの体積累積50%に相当するメジアン径として測定される。 The volume average particle size of the silicon nitride particles and other phosphor particles was measured by measuring the particle size distribution using a particle size distribution measuring device based on the pore electric resistance method (electrical detection band method) based on the Coulter principle. It is measured as a median diameter corresponding to a cumulative volume of 50% from the minor axis side in the particle size distribution.
シリコンナイトライド粒子の体積平均粒径で針状度を除した値は、発光効率の観点から、例えば0.085以上0.13以下であり、0.085以上0.12以下が好ましく、0.085以上0.11以下がより好ましい。 From the viewpoint of luminous efficiency, the value obtained by dividing the needle-likeness by the volume average particle size of the silicon nitride particles is, for example, 0.085 or more and 0.13 or less, preferably 0.085 or more and 0.12 or less, and 0. More preferably, it is 085 or more and 0.11 or less.
シリコンナイトライド粒子は、組成にアルミニウムとフッ素原子とを含み、アルミニウムに対するフッ素原子のモル含有比が0.06(6×10−2)以下であり、発光効率の観点から、例えば5.5×10−2以下、好ましくは4×10−2以下、より好ましくは2.5×10−2以下、更に好ましくは1.5×10−2以下である。またアルミニウムに対するフッ素原子のモル含有比は、例えば0より大きく、好ましくは1×10−5以上、より好ましくは3×10−5以上、更に好ましくは5×10−5以上、更に好ましくは1×10−4以上、特に好ましくは1.5×10−4以上である。 Silicon nitride particles contain aluminum and fluorine atoms in their composition, and the molar content ratio of fluorine atoms to aluminum is 0.06 (6 × 10-2 ) or less. From the viewpoint of luminous efficiency, for example, 5.5 × It is 10-2 or less, preferably 4 × 10 -2 or less, more preferably 2.5 × 10 -2 or less, and further preferably 1.5 × 10 -2 or less. The molar content ratio of fluorine atoms to aluminum is, for example, greater than 0, preferably 1 × 10 -5 or more, more preferably 3 × 10 -5 or more, still more preferably 5 × 10 -5 or more, still more preferably 1 ×. It is 10 -4 or more, particularly preferably 1.5 × 10 -4 or more.
シリコンナイトライド粒子におけるアルミニウムに対する窒素原子のモル含有比は例えば、発光効率の観点から、2.5以上3.2以下であり、2.7以上3.1以下が好ましい。また窒素原子に対するフッ素原子のモル含有比は例えば、発光効率の観点から、3×10−6以上2.4×10−2以下であり、1×10−5以上6×10−3以下が好ましい。 The molar content ratio of nitrogen atoms to aluminum in the silicon nitride particles is, for example, 2.5 or more and 3.2 or less, preferably 2.7 or more and 3.1 or less, from the viewpoint of luminous efficiency. The molar content ratio of fluorine atoms to nitrogen atoms is, for example, 3 × 10 -6 or more and 2.4 × 10 -2 or less, preferably 1 × 10 -5 or more and 6 × 10 -3 or less, from the viewpoint of luminous efficiency. ..
窒化物蛍光体は、酸素成分を含んでいてもよい。酸素成分は例えば、シリコンナイトライド粒子自体に含まれていてもよいし、アルカリ土類金属、アルミニウム、ケイ素等の酸化物、酸窒化物等として含まれていてもよい。窒化物蛍光体が酸素成分を含む場合、アルミニウムに対する酸素原子のモル含有比は例えば、発光効率の観点から、例えば5×10−2以上、好ましくは6×10−2以上、より好ましくは7×10−2以上であり、また例えば5×10−1以下であり、好ましくは4×10−1以下、より好ましくは3×10−1以下、更に好ましくは1×10−1以下、特に好ましくは8.5×10−2以下である。
また酸素原子に対するフッ素原子のモル含有比は例えば、2×10−5以上1.2以下であり、1×10−4以上2.5×10−1以下が好ましく、1×10−3以上1×10−2以下がより好ましい。
更に窒素原子に対する酸素原子のモル含有比は例えば、1×10−2以上2×10−1以下であり、2×10−2以上1.1×10−1以下が好ましく、2×10−2以上3×10−2未満がより好ましい。
The nitride phosphor may contain an oxygen component. The oxygen component may be contained in, for example, the silicon nitride particles themselves, or may be contained as an alkaline earth metal, an oxide such as aluminum or silicon, or an oxynitride. When the nitride phosphor contains an oxygen component, the molar content ratio of oxygen atoms to aluminum is, for example, 5 × 10 -2 or more, preferably 6 × 10 -2 or more, more preferably 7 ×, from the viewpoint of luminous efficiency. It is 10-2 or more, and for example, 5 × 10 -1 or less, preferably 4 × 10 -1 or less, more preferably 3 × 10 -1 or less, still more preferably 1 × 10 -1 or less, particularly preferably. It is 8.5 × 10-2 or less.
The molar content ratio of fluorine atoms to oxygen atoms is, for example, 2 × 10 -5 or more and 1.2 or less, preferably 1 × 10 -4 or more and 2.5 × 10 -1 or less, and 1 × 10 -3 or more and 1 or less. × 10-2 or less is more preferable.
Moreover the molar content ratio of oxygen atoms to nitrogen atoms is, for example, 1 × is 10 -2 to 2 × 10 -1 or less, preferably 2 × 10 -2 or more 1.1 × 10 -1 or less, 2 × 10 -2 More preferably less than 3 × 10-2.
シリコンナイトライド粒子は、例えば下記式(I)で表される組成を有することができる。
Ma sSrtEuuSivAlwNxOyFz (I)
式中、MaはCa、Ba及びMgからなる群から選択される少なくとも1種であり、s、t、u、v、w、x、y及びzは、0<s≦1、0≦t<1、0<u≦0.04、0.8≦s+t+u≦1.1、0.8≦v≦1.2、0.8≦w≦1.2、1.8≦v+w≦2.2、2.5≦x≦3.2、0≦y≦0.5、0<z≦0.06、2.5≦x+y+z≦3.2を満たす。
The silicon nitride particles can have, for example, a composition represented by the following formula (I).
M a s Sr t Eu u Si v Al w N x O y F z (I)
Wherein, M a is at least one selected from the group consisting of Ca, Ba and Mg, s, t, u, v, w, x, y and z, 0 <s ≦ 1,0 ≦ t <1, 0 <u ≦ 0.04, 0.8 ≦ s + t + u ≦ 1.1, 0.8 ≦ v ≦ 1.2, 0.8 ≦ w ≦ 1.2, 1.8 ≦ v + w ≦ 2.2 , 2.5 ≦ x ≦ 3.2, 0 ≦ y ≦ 0.5, 0 <z ≦ 0.06, 2.5 ≦ x + y + z ≦ 3.2.
式(I)において、Maは、発光強度の観点から、Caを少なくとも含むことが好ましい。MaがCaを含む場合、Maに含まれるCaの総モル比率は、例えば85モル%以上であり、90モル%以上が好ましい。 In the formula (I), M a, in view of the emission intensity, it is preferable to include at least a Ca. If M a includes Ca, the total molar ratio of Ca contained in the M a is, for example, 85 mol% or more, preferably at least 90 mol%.
窒化物蛍光体は、紫外線から可視光の短波長側領域である250nm以上500nm以下の範囲の光を吸収する。当該範囲に発光ピーク波長を有する励起光源を用いることにより、発光効率の高い発光装置を提供することができる。特に、250nm以上410nm以下あるいは410nm以上480nm以下の範囲に主発光ピーク波長を有する励起光源を用いることが好ましく、420nm以上470nm以下の範囲に主発光ピーク波長を有する励起光源を用いることがより好ましい。窒化物蛍光体の発光スペクトルは、発光ピーク波長が、例えば600nm以上670nm以下の範囲にあり、610nm以上660nm以下の範囲にあることが好ましい。窒化物蛍光体の発光スペクトルにおける半値幅は、例えば70nm以上95nm以下であり、70nm以上90nm以下が好ましい。 The nitride phosphor absorbs light in the range of 250 nm or more and 500 nm or less, which is a region on the short wavelength side of ultraviolet light to visible light. By using an excitation light source having an emission peak wavelength in this range, it is possible to provide a light emitting device having high luminous efficiency. In particular, it is preferable to use an excitation light source having a main emission peak wavelength in the range of 250 nm or more and 410 nm or less or 410 nm or more and 480 nm or less, and it is more preferable to use an excitation light source having a main emission peak wavelength in the range of 420 nm or more and 470 nm or less. The emission spectrum of the nitride phosphor preferably has an emission peak wavelength in the range of, for example, 600 nm or more and 670 nm or less, and preferably 610 nm or more and 660 nm or less. The full width at half maximum in the emission spectrum of the nitride phosphor is, for example, 70 nm or more and 95 nm or less, preferably 70 nm or more and 90 nm or less.
窒化物蛍光体は、希土類であるユウロピウム(Eu)が発光中心となる。ただし本実施形態における発光中心は、ユーロピウムのみに限定されず、その一部を他の希土類金属やアルカリ土類金属に置き換えて、Euと共賦活させたものも使用できる。2価希土類イオンであるEu2+は適当な母体を選べば安定に存在し、発光する効果を奏する。 Europium (Eu), which is a rare earth element, is the center of light emission of the nitride phosphor. However, the light emitting center in this embodiment is not limited to europium, and a part thereof may be replaced with another rare earth metal or alkaline earth metal and co-activated with Eu. Eu 2+, which is a divalent rare earth ion, exists stably if an appropriate mother body is selected, and has an effect of emitting light.
窒化物蛍光体は、少なくとも一部に結晶性が高い構造を有していることが好ましい。例えばガラス体(非晶質)は構造が不規則であり結晶性が低いため、その生産工程における反応条件が厳密に一様になるよう管理できなければ、蛍光体中の成分比率が一定せず、色度ムラ等を生じる傾向がある。これに対し、本実施形態に係る窒化物蛍光体は、少なくとも一部に結晶性が高い構造を有していることで製造及び加工し易くなる傾向がある。また、窒化物蛍光体は、有機媒体に均一に分散することが容易にできるため、発光性プラスチック、ポリマー薄膜材料等を調製することが容易にできる。具体的に、窒化物蛍光体は、例えば50重量%以上、より好ましくは80重量%以上が結晶性を有する構造である。これは、発光性を有する結晶相の割合を示し、50重量%以上、結晶相を有しておれば、実用に耐え得る発光が得られるため好ましい。ゆえに結晶相が多いほど発光効率に優れる。これにより、発光強度をより高くすることができ、かつ加工し易くできる。 The nitride phosphor preferably has a structure having high crystallinity at least in part. For example, since the vitreous body (amorphous body) has an irregular structure and low crystallinity, the component ratio in the phosphor cannot be constant unless the reaction conditions in the production process can be controlled to be strictly uniform. , Tends to cause uneven chromaticity, etc. On the other hand, the nitride phosphor according to the present embodiment tends to be easily manufactured and processed because it has a structure having high crystallinity at least in part. Further, since the nitride phosphor can be easily dispersed uniformly in the organic medium, it is possible to easily prepare a luminescent plastic, a polymer thin film material, and the like. Specifically, the nitride phosphor has a structure in which, for example, 50% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, has crystallinity. This indicates the ratio of the crystal phase having luminescence, and it is preferable to have a crystal phase of 50% by weight or more because luminescence that can withstand practical use can be obtained. Therefore, the more crystal phases there are, the better the luminous efficiency. Thereby, the light emission intensity can be made higher and the processing can be facilitated.
発光装置
本実施形態に係る発光装置100を図1に基づいて詳細に説明する。発光装置100は、表面実装型発光装置の一例である。
発光装置100は、可視光の短波長側(例えば、380nm以上485nm以下の範囲)の光を発し、発光ピーク波長が380nm以上470nm以下の範囲内にある窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子10と、発光素子10を載置する成形体40とを有する。成形体40は、第1のリード20及び第2のリード30と、樹脂部42とが一体的に成形されてなるものである。成形体40は底面と側面を持つ凹部を形成しており、凹部の底面に発光素子10が載置されている。発光素子10は一対の正負の電極を有しており、その一対の正負の電極はそれぞれ第1のリード20及び第2のリード30とワイヤ60を介して電気的に接続されている。発光素子10は蛍光部材50により被覆されている。蛍光部材50は例えば、発光素子10からの光を波長変換する蛍光体70として第一蛍光体71と第二蛍光体72と樹脂とを含有してなる。
Light-emitting device The light-emitting
The
発光素子10の発光ピーク波長は、380nm以上470nm以下の範囲内にあり、400nm以上460nm以下の範囲内にあることが好ましい。この範囲内に発光ピーク波長を有する発光素子10を励起光源として用いることにより、発光素子10からの光と蛍光体70からの蛍光との混色光を発する発光装置100を構成することが可能となる。さらに、発光素子10から放射される光の一部を発光装置から外部に放射される光の一部として有効に利用することができるため、高い発光効率を有する発光装置100を得ることができる。
The emission peak wavelength of the
発光素子10の発光スペクトルの半値幅は例えば、30nm以下とすることができる。発光素子10として、例えば、窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、ここでX及びYは、0≦X、0≦Y、X+Y≦1を満たす)を用いた半導体発光素子を用いることが好ましい。励起光源として半導体発光素子を用いることによって、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。
The half width of the emission spectrum of the
蛍光部材50は、少なくとも第一蛍光体71を含み、必要に応じてその他の蛍光体、樹脂等を含むことができる。第一蛍光体71に含まれる窒化物蛍光体の詳細は既述の通りであり、好ましい態様も同様である。
The
蛍光部材50は第一蛍光体71に加えて第二蛍光体72を含んでいてもよい。蛍光部材50が第二蛍光体72を含むことで、発光素子10と、第一蛍光体71及び第二蛍光体72が発する光の混合色を発する発光装置100を構成することができる。
The
第二蛍光体72としては、例えば、下記式(IIa)から(IIi)のいずれかで示される組成を有する蛍光体を挙げることができ、これらからなる群から選択される式で示される組成を有する蛍光体の少なくとも1種を含むことが好ましく、式(IIa)又は(IIe)で示される組成を有する蛍光体の少なくとも1種を含むことにより演色性および発光効率が高い発光装置が得られる点でより好ましい。発光装置は第二の蛍光体72を1種単独でも、2種以上を組合せて含んでいてもよい。
(Y,Gd,Tb,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce (IIa)
(Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu (IIb)
Si6−pAlpOpN8−p:Eu(0<p≦4.2) (IIc)
(Ca,Sr)8MgSi4O16(Cl,F,Br)2:Eu (IId)
(La,Y)3Si6N11:Ce (IIe)
(Ba,Sr,Ca)Ga2S4:Eu (IIf)
(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu (IIg)
(Sr,Ca、Ba)LiAl3N4:Eu (IIh)
K2(Si,Ge,Ti)F6:Mn (IIi)
As the
(Y, Gd, Tb, Lu) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce (IIa)
(Ba, Sr, Ca) 2 SiO 4 : Eu (IIb)
Si 6-p Al p Op N 8-p : Eu (0 <p ≦ 4.2) (IIc)
(Ca, Sr) 8 MgSi 4 O 16 (Cl, F, Br) 2 : Eu (IId)
(La, Y) 3 Si 6 N 11 : Ce (IIe)
(Ba, Sr, Ca) Ga 2 S 4 : Eu (IIf)
(Ba, Sr, Ca) 2 Si 5 N 8 : Eu (IIg)
(Sr, Ca, Ba) LiAl 3 N 4 : Eu (IIh)
K 2 (Si, Ge, Ti) F 6 : Mn (IIi)
第二蛍光体72の平均粒径は、例えば2μm以上35μm以下であり、5μm以上30μm以下であることが好ましい。第二の蛍光体72の平均粒径が、上記下限値以上であると、励起光源からの光の吸収率を高くし、高い発光強度で所望の色度を有する発光を得ることができる。また、第二蛍光体72の平均粒径が上記上限値以下であると、発光装置100の蛍光部材50に第二蛍光体72を含有させる場合に、発光装置100の製造工程における作業性を向上させることができる。
The average particle size of the
蛍光部材50は、第一蛍光体71に加えて少なくとも1種の樹脂を含むことができる。樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを挙げることができる。
The
蛍光部材50は、第一蛍光体71に加えてその他の成分を必要に応じて含んでいてもよい。その他の成分としては、シリカ、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等のフィラー、光安定化剤、着色剤等を挙げることができる。蛍光部材50がその他の成分を含む場合、例えば、その他の成分として、フィラーを含む場合、その含有量は樹脂100重量部に対して、0.01から20重量部とすることができる。
The
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
Ca3N2、CaF2、SrNx(x=2/3相当)、AlN、Si3N4、EuNを各原料として用い、これらを仕込み量比としてのモル比が、Ca(Ca3N2):Ca(CaF2):Sr:Eu:Al:Si:F=0.019:0.03:0.937:0.014:1:1:0.06になるように、不活性雰囲気のグローブボックス内で計量、混合して原料混合物を得た。原料混合物をルツボに充填し、窒素ガス雰囲気で、ゲージ圧0.92MPaとして、1900℃から2100℃で熱処理を行った。その後、粉砕、分散、分級などの処理を行うことで、CasSrtEuuSivAlwNxOyFzで表される組成を有する蛍光体として、実施例1の窒化物蛍光体E1の粉末を得た。
(Example 1)
Ca 3 N 2 , Ca F 2 , SrN x (equivalent to x = 2/3), AlN, Si 3 N 4 , and EuN are used as the raw materials, and the molar ratio of these as the charging amount ratio is Ca (Ca 3 N 2). ): Ca (CaF 2 ): Sr: Eu: Al: Si: F = 0.019: 0.03: 0.937: 0.014: 1: 1: 0.06 in an inert atmosphere. The raw material mixture was obtained by weighing and mixing in a glove box. The raw material mixture was filled in a rut and heat-treated in a nitrogen gas atmosphere at a gauge pressure of 0.92 MPa at 1900 ° C to 2100 ° C. Thereafter, pulverization, dispersion, by performing a process such as classification, Ca s Sr t Eu u Si v Al w N x O y F as a phosphor having a composition represented by z, the nitride phosphor of Example 1 A powder of E1 was obtained.
(比較例1)
実施例1において、CaF2を用いず、その代わりにCa源として全てCa3N2を使用した以外は実施例1と同様の条件にして、窒化物蛍光体C1の粉末を得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a powder of the nitride phosphor C1 was obtained under the same conditions as in Example 1 except that CaF 2 was not used and all Ca 3 N 2 was used as a Ca source instead.
(実施例2)
実施例1において、各原料を仕込み量比としてのモル比が、Ca(Ca3N2):Ca(CaF2):Sr:Eu:Al:Si:F=0.069:0.03:0.887:0.015:1:1:0.06になるようにした以外は、実施例1と同様の条件にして、窒化物蛍光体E2の粉末を得た。
(Example 2)
In Example 1, the molar ratio of each raw material as the charging amount ratio is Ca (Ca 3 N 2 ): Ca (CaF 2 ): Sr: Eu: Al: Si: F = 0.069: 0.03: 0. A powder of the nitride phosphor E2 was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the ratio was set to .887: 0.015: 1: 1: 0.06.
(比較例2)
実施例2において、CaF2を用いず、その代わりにCa源として全てCa3N2を使用した以外は実施例2と同様の条件にして、窒化物蛍光体C2の粉末を得た。
(Comparative Example 2)
In Example 2, a powder of the nitride phosphor C2 was obtained under the same conditions as in Example 2 except that CaF 2 was not used and all Ca 3 N 2 was used as a Ca source instead.
(実施例3)
実施例1において、各原料の仕込み量比としてのモル比が、Ca(Ca3N2):Ca(CaF2):Sr:Eu:Al:Si:F=0.118:0.03:0.837:0.015:0.9:1:0.06になるようにした以外は、実施例1と同様の条件にして、窒化物蛍光体E3の粉末を得た。
(Example 3)
In Example 1, the molar ratio as the charge amount ratio of each raw material is Ca (Ca 3 N 2 ): Ca (CaF 2 ): Sr: Eu: Al: Si: F = 0.118: 0.03: 0. A powder of the nitride phosphor E3 was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the ratio was set to .837: 0.015: 0.9: 1: 0.06.
(比較例3)
実施例3において、CaF2を用いず、その代わりにCa源として全てCa3N2を使用した以外は実施例3と同様の条件にして、窒化物蛍光体C3の粉末を得た。
(Comparative Example 3)
In Example 3, a powder of the nitride phosphor C3 was obtained under the same conditions as in Example 3 except that CaF 2 was not used and all Ca 3 N 2 was used as a Ca source instead.
(実施例4)
実施例1において、各原料の仕込み量比としてのモル比が、Ca(Ca3N2):Ca(CaF2):Sr:Eu:Al:Si:F=0.147:0.03:0.808:0.015:1:1:0.06になるようにした以外は、実施例1と同様の条件にして、窒化物蛍光体E4の粉末を得た。
(Example 4)
In Example 1, the molar ratio as the charge amount ratio of each raw material is Ca (Ca 3 N 2 ): Ca (CaF 2 ): Sr: Eu: Al: Si: F = 0.147: 0.03: 0. A powder of the nitride phosphor E4 was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the ratio was set to .808: 0.015: 1: 1: 0.06.
(比較例4)
実施例4において、CaF2を用いず、その代わりにCa源として全てCa3N2を使用した以外は実施例4と同様の条件にして、窒化物蛍光体C4の粉末を得た。
(Comparative Example 4)
In Example 4, a powder of the nitride phosphor C4 was obtained under the same conditions as in Example 4 except that CaF 2 was not used and all Ca 3 N 2 was used as a Ca source instead.
(実施例5)
実施例1において、各原料の仕込み量比としてのモル比が、Ca(Ca3N2):Ca(CaF2):Sr:Eu:Al:Si:F=0.167:0.03:0.786:0.017:0.9:1:0.06になるようにした以外は、実施例1と同様の条件にして、窒化物蛍光体E5の粉末を得た。
(Example 5)
In Example 1, the molar ratio as the charge amount ratio of each raw material is Ca (Ca 3 N 2 ): Ca (CaF 2 ): Sr: Eu: Al: Si: F = 0.167: 0.03: 0. A powder of the nitride phosphor E5 was obtained under the same conditions as in Example 1 except that the ratio was .786: 0.017: 0.9: 1: 0.06.
(比較例5)
実施例5において、CaF2を用いず、その代わりにCa源として全てCa3N2を使用した以外は実施例5と同様の条件にして、窒化物蛍光体C5の粉末を得た。
(Comparative Example 5)
In Example 5, a powder of the nitride phosphor C5 was obtained under the same conditions as in Example 5 except that CaF 2 was not used and all Ca 3 N 2 was used as a Ca source instead.
表1に実施例1から5及び比較例1から5の仕込み量比と、以下の評価についての結果を示す。なお、表1では、Ca3N2をCa(N)、CaF2をCa(F)と略記した。 Table 1 shows the charge ratios of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 and the results of the following evaluations. In Table 1, Ca 3 N 2 is abbreviated as Ca (N) and Ca F 2 is abbreviated as Ca (F).
<評価>
(体積平均粒径)
窒化物蛍光体の体積平均粒径(Dm、メジアン径)を、コールター原理に基づく細孔電気抵抗法(電気的検知帯法)により、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製Multisizer)を用いて測定した。
<Evaluation>
(Volume average particle size)
The volume average particle size (Dm, median diameter) of the nitride phosphor is measured by the pore electric resistance method (electrical detection band method) based on the Coulter principle, using a particle size distribution measuring device (Multisizer manufactured by Beckman Coulter). It was measured.
(発光特性)
窒化物蛍光体の粉体の発光特性は、蛍光評価装置:QE−2000(大塚電子株式会社製)で励起光の波長を450nmとして測定した。その得られた発光スペクトルから相対発光強度(相対Ip:%)とピーク波長(λp:nm)、内部量子効率(%)を求めた。結果を表1に示す。なお、相対発光強度は同様の仕込み組成の各比較例の窒化物蛍光体を基準として求めた。
また図2に比較例4および実施例4で得られた窒化物蛍光体の発光スペクトルを示す。
(Light emission characteristics)
The emission characteristics of the powder of the nitride phosphor were measured with a fluorescence evaluation device: QE-2000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) with the wavelength of the excitation light set to 450 nm. The relative emission intensity (relative Ip:%), peak wavelength (λp: nm), and internal quantum efficiency (%) were determined from the obtained emission spectrum. The results are shown in Table 1. The relative emission intensity was determined based on the nitride phosphors of each Comparative Example having the same charged composition.
Further, FIG. 2 shows the emission spectra of the nitride phosphors obtained in Comparative Example 4 and Example 4.
(針状度)
得られた窒化物蛍光体について、SEMあるいは光学顕微鏡を用いて、×400で蛍光体粒子の画像を撮影した。この時、出来る限り粒子が重ならないように粒子数を調整したサンプル状態で撮影を行った。撮影した画像について三谷商事のWinROOF2013を用い、画像処理を行った。画像処理の最初の段階で、互いに重なっている蛍光体粒子、全体形状が写っていない蛍光体粒子、及び明らかに細かい蛍光体粒子の画像認識分は除いて、粒子形状、針状度を計測した。針状度は、複数個(20個以上)の蛍光体粒子について短径に対する長径の比を計測し、その算術平均値とした。
(Needle degree)
For the obtained nitride phosphor, an image of phosphor particles was taken at × 400 using an SEM or an optical microscope. At this time, the image was taken in a sample state in which the number of particles was adjusted so that the particles did not overlap as much as possible. Image processing was performed on the captured image using WinROOF2013 of Mitani Corporation. In the first stage of image processing, the particle shape and needle-likeness were measured, excluding the image recognition of phosphor particles that overlap each other, phosphor particles whose overall shape is not shown, and clearly fine phosphor particles. .. The needle shape was determined by measuring the ratio of the major axis to the minor axis for a plurality of (20 or more) phosphor particles, and using the arithmetic mean value thereof.
(モル含有比)
得られた窒化物蛍光体について、蛍光X線分析(XRF)装置:RIGAKU製、イオンクロマトグラフィー(IC)装置:日本DIONEX製、酸素・窒素分析装置:HORIBA製を用いて構成成分の分析を行い、窒素原子(N)、酸素原子(O)及びフッ素原子(F)のアルミニウムに対するモル含有比をそれぞれ算出した。また実施例及び比較例で得られた窒化物蛍光体について、Alを基準とした分析組成値を表2及び表3に示す。なお、表中の「1.9E−4」との記載は「1.9×10−4」の意であり、他も同様である。
(Mole content ratio)
The components of the obtained nitride phosphor were analyzed using a fluorescent X-ray analysis (XRF) device: RIGAKU, an ion chromatography (IC) device: Nippon DIONEX, and an oxygen / nitrogen analyzer: HORIBA. , Nitrogen atom (N), oxygen atom (O) and fluorine atom (F) to aluminum were calculated. Tables 2 and 3 show the analytical composition values of the nitride phosphors obtained in Examples and Comparative Examples based on Al. The description of "1.9E-4" in the table means "1.9 × 10 -4 ", and the same applies to the others.
表1に示されるように、実施例1から5で得られた窒化物蛍光体は、それぞれ比較例1から5で得られた窒化物蛍光体と同等以上の内部量子効率を有しており、発光特性が優れていることが分かる。また、図2に示されるように、実施例4は、比較例4よりも発光スペクトルの半値幅が狭くなっている。これは例えば、フッ化カルシウムを用いることで、結晶の均一性が高くなったものと推測される。 As shown in Table 1, the nitride phosphors obtained in Examples 1 to 5 have internal quantum efficiencies equal to or higher than those obtained in Comparative Examples 1 to 5, respectively. It can be seen that the light emission characteristics are excellent. Further, as shown in FIG. 2, the half width of the emission spectrum of Example 4 is narrower than that of Comparative Example 4. It is presumed that this is because, for example, the use of calcium fluoride increased the uniformity of the crystals.
窒化物蛍光体の体積平均粒径Dmは、実施例及び比較例で15μmから20μm程度であった。粒子形状を数値化した針状度については、実施例で得られた窒化物蛍光体では1.4以上1.8以下の範囲に含まれており、比較例で得られた窒化物蛍光体よりも高い値となっていた。 The volume average particle size Dm of the nitride phosphor was about 15 μm to 20 μm in Examples and Comparative Examples. The needle-like degree obtained by quantifying the particle shape is included in the range of 1.4 or more and 1.8 or less in the nitride phosphor obtained in the example, and is higher than the nitride phosphor obtained in the comparative example. Was also a high value.
図3に実施例1で得られた窒化物蛍光体のSEM画像を、図4に比較例1で得られた窒化物蛍光体のSEM画像をそれぞれ示す。実施例1の蛍光体粒子は平板状の特異な形状となっていることが確認でき、先ほどの針状度が大きくなっていることと整合する。これは例えば、フッ化カルシウムを用いることで、原料粒子の反応性が変化し、結晶性を高めながら粒子成長するために、特定方向に粒子成長しやすくなっているものと考えられる。 FIG. 3 shows an SEM image of the nitride phosphor obtained in Example 1, and FIG. 4 shows an SEM image of the nitride phosphor obtained in Comparative Example 1. It can be confirmed that the phosphor particles of Example 1 have a peculiar flat plate shape, which is consistent with the fact that the needle-like degree is increased. It is considered that this is because, for example, by using calcium fluoride, the reactivity of the raw material particles is changed and the particles grow while increasing the crystallinity, so that the particles easily grow in a specific direction.
(実施例11)
第一蛍光体71として実施例1で得られた窒化物蛍光体E1と、第二蛍光体72としてY3(Al,Ga)5O12:Ceなる組成を有する蛍光体とを発光色の色度座標(x、y)がx=0.459、y=0.410付近(色温度で2700K付近)になるように組合せた蛍光体70及び樹脂を含む蛍光部材50に、発光素子10として発光ピーク波長が455nmのLEDを組合せて、常法により発光装置100を作製した。得られた発光装置100について色度座標、光束比及び平均演色評価数Raを測定した。なお、発光装置100の光束は、積分式全光束測定装置を用いて測定した。
(Example 11)
The color of the emission color of the nitride phosphor E1 obtained in Example 1 as the
(実施例12から15、比較例11から15)
窒化物蛍光体の種類を表4に示すように変更したこと以外は、実施例11と同様にして発光装置100をそれぞれ作製した。
図5に、実施例14及び比較例14で得られた発光装置の波長に対する相対発光強度を示す発光スペクトルを示す。
(Examples 12 to 15, Comparative Examples 11 to 15)
The
FIG. 5 shows an emission spectrum showing the relative emission intensity with respect to the wavelength of the light emitting device obtained in Example 14 and Comparative Example 14.
表4に示すように窒化物蛍光体E1からE5を用いた実施例11から15の発光装置の光束比は、窒化物蛍光体C1からC5を用いた比較例11から15の発光装置に比べて1%から7%高くなった。平均演色性評価数Raについては、実施例11、12、13および15では、それぞれ比較例11、12、13および15よりも高い値であった。表1に示す実施例1および比較例1の窒化物蛍光体E1および窒化物蛍光体C1の発光特性は、ほぼ同等である。それにもかかわらず、特定範囲の針状度を有する粒子形状になっている窒化物蛍光体E1を用いた実施例11の発光装置では、窒化物蛍光体C1を用いた発光装置に比べて、蛍光体の発光や発光素子の発光成分が発光装置から取り出しやすくなったために光束比が向上したと考えられる。また実施例14の光束比が比較例14より大幅に高くなっている理由は、針状度の影響に加え、図2の蛍光体の発光スペクトルで示したように半値幅が狭くなり、視感度に不利な長波長成分が低減されていることも影響していると考えられる。 As shown in Table 4, the luminous flux ratios of the light emitting devices of Examples 11 to 15 using the nitride phosphors E1 to E5 are higher than those of the light emitting devices of Comparative Examples 11 to 15 using the nitride phosphors C1 to C5. It increased by 1% to 7%. The average color rendering index Ra was higher in Examples 11, 12, 13 and 15 than in Comparative Examples 11, 12, 13 and 15, respectively. The emission characteristics of the nitride phosphor E1 and the nitride phosphor C1 of Example 1 and Comparative Example 1 shown in Table 1 are almost the same. Nevertheless, in the light emitting device of Example 11 using the nitride phosphor E1 having a particle shape having a specific range of needle-likeness, the fluorescence is higher than that of the light emitting device using the nitride phosphor C1. It is considered that the luminous flux ratio was improved because it became easier to take out the light emitted from the body and the light emitting component of the light emitting element from the light emitting device. The reason why the luminous flux ratio of Example 14 is significantly higher than that of Comparative Example 14 is that, in addition to the influence of needle-likeness, the half-value width becomes narrower as shown in the emission spectrum of the phosphor in FIG. 2, and the luminosity factor It is considered that the reduction of the long wavelength component, which is disadvantageous to the above, also has an effect.
(実施例16から20、比較例16)
実施例1において、各原料の仕込み量比を表5に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様の条件にして、窒化物蛍光体E16から20、C16をそれぞれ得た。表5に体積平均粒径、ピーク波長(λp:nm)、比較例3を基準とした相対発光強度(相対Ip:%)、得られた窒化物蛍光体におけるAlに対するフッ素元素(F)のモル含有比を示す。なお、表5には比較例3の結果も併せて示す。また図6にAlを基準としたフッ素元素のモル含有比に対する相対発光強度の関係を示す。
(Examples 16 to 20, Comparative Example 16)
Nitride phosphors E16 to 20 and C16 were obtained under the same conditions as in Example 1 except that the charging amount ratio of each raw material was changed as shown in Table 5. Table 5 shows the volume average particle size, peak wavelength (λp: nm), relative emission intensity (relative Ip:%) based on Comparative Example 3, and the molar amount of fluorine element (F) with respect to Al in the obtained nitride phosphor. The content ratio is shown. Table 5 also shows the results of Comparative Example 3. Further, FIG. 6 shows the relationship of the relative emission intensity with respect to the molar content ratio of the fluorine element based on Al.
表5に示されるように、実施例16から20で得られた窒化物蛍光体は、それぞれ比較例3及び16で得られた窒化物蛍光体よりも相対発光強度が高く、発光効率に優れることが分かる。実施例16で得られた窒化物蛍光体には、フッ素元素が検出されたが、フッ素元素のモル含有比は、定量限界未満であった。 As shown in Table 5, the nitride phosphors obtained in Examples 16 to 20 have higher relative emission intensities and superior luminous efficiency than the nitride phosphors obtained in Comparative Examples 3 and 16, respectively. I understand. Fluorine element was detected in the nitride phosphor obtained in Example 16, but the molar content ratio of the fluorine element was less than the limit of quantification.
(実施例21から25、比較例17)
窒化物蛍光体の種類を表6に示すように変更したこと以外は、実施例11と同様にして発光装置100をそれぞれ作製した。表6には、得られた発光装置の色度座標、光束比及び平均演色評価数Raを併せて示す。なお、光束比は比較例13を基準とした。
(Examples 21 to 25, Comparative Example 17)
The
表6に示すように窒化物蛍光体E16からE20を用いた実施例21から25の発光装置の光束比は、窒化物蛍光体C3を用いた比較例13又はC16を用いた比較例17の発光装置に比べて1%から3%高くなった。平均演色性評価数Raについて、実施例21から25では、比較例13よりも高い値を示した。 As shown in Table 6, the luminous flux ratios of the light emitting devices of Examples 21 to 25 using the nitride phosphors E16 to E20 are the light emission of Comparative Example 13 using the nitride phosphor C3 or Comparative Example 17 using the nitride phosphor C16. It was 1% to 3% higher than the device. The average color rendering index Ra was higher in Examples 21 to 25 than in Comparative Example 13.
以上から、本実施形態の窒化物蛍光体を用いることで発光効率に優れる発光装置を提供することができる。 From the above, it is possible to provide a light emitting device having excellent luminous efficiency by using the nitride phosphor of the present embodiment.
本開示の窒化物蛍光体を用いた発光装置は、照明用の光源等として好適に利用できる。特に発光ダイオードを励起光源とする発光特性に極めて優れた照明用光源、LEDディスプレイ、液晶用バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できる。 The light emitting device using the nitride phosphor of the present disclosure can be suitably used as a light source for illumination or the like. In particular, it can be suitably used for an illumination light source, an LED display, a liquid crystal backlight source, a traffic light, an illumination switch, various sensors, various indicators, etc., which use a light emitting diode as an excitation light source and have extremely excellent emission characteristics.
10:発光素子、50:封止部材、71:第一蛍光体、72:第二蛍光体、100:発光装置 10: light emitting element, 50: sealing member, 71: first phosphor, 72: second phosphor, 100: light emitting device
Claims (10)
Eu源と、前記アルカリ土類金属源と、Al源と、Si源と、Mg、Ca、Sr及びBaからなる群から選択される少なくとも1種を含むアルカリ土類金属フッ化物とを含み、Alに対するフッ素原子のモル含有比が0.02以上0.3以下である原料混合物を、1900℃を超えて2200℃以下の熱処理温度で熱処理することにより、短径に対する長径の比の平均値である針状度が1.4以上1.8以下であり、体積平均粒径で前記針状度を除した値が0.085以上0.13以下であるシリコンナイトライド粒子を得ることを含む窒化物蛍光体の製造方法。 A method for producing a nitride phosphor containing silicon nitride particles containing Eu, an alkaline earth metal containing at least Ca and Sr, and Al and fluorine in the composition.
It contains an Eu source, the alkaline earth metal source, an Al source, a Si source, and an alkaline earth metal fluoride containing at least one selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, and contains Al. It is the average value of the ratio of the major axis to the minor axis by heat-treating the raw material mixture having the molar content ratio of fluorine atoms to 0.32 or more and 0.3 or less at a heat treatment temperature of more than 1900 ° C. and 2200 ° C. or less. and a needle-like degree is 1.4 to 1.8, nitrogen compound containing the value obtained by dividing the acicularity volume average particle diameter to obtain a silicon nitride grains is 0.13 or less than 0.085 Method for producing a phosphor.
Ma sSrtEuuSivAlwNxOyFz (I)
(式(I)中、Maは、Caを含み、Ba及びMgの少なくとも1種を含んでもよい元素であり、s、t、u、v、w、x、y及びzは、0<s≦1、0<t<1、0<u≦0.04、0.8≦s+t+u≦1.1、0.8≦v≦1.2、0.8≦w≦1.2、1.8≦v+w≦2.2、2.5≦x≦3.2、0≦y≦0.5、0<z≦0.06、2.5≦x+y+z≦3.2を満たす。) The production method according to claim 1 or 2, wherein the silicon nitride particles have a composition represented by the following formula (I).
M a s Sr t Eu u Si v Al w N x O y F z (I)
(In the formula (I), M a includes Ca, a good element also comprise at least one Ba and Mg, s, t, u, v, w, x, y and z are 0 <s ≦ 1, 0 <t <1, 0 <u ≦ 0.04, 0.8 ≦ s + t + u ≦ 1.1, 0.8 ≦ v ≦ 1.2, 0.8 ≦ w ≦ 1.2, 1.8 ≦ v + w ≦ 2.2, 2.5 ≦ x ≦ 3.2, 0 ≦ y ≦ 0.5, 0 <z ≦ 0.06, 2.5 ≦ x + y + z ≦ 3.2.)
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