KR20210150475A - Surface-coated phosphor particles, method for producing surface-coated phosphor particles, and light-emitting device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 표면 피복 형광체 입자는, 형광체를 포함하는 입자와, 당해 입자의 표면을 피복하는 피복부를 포함하는 것으로서, 상기 형광체는, 일반식 M1 aM2 bM3 cAl3N4-dOd(단, M1은 Sr, Mg, Ca 및 Ba로부터 선택되는 1종 이상의 원소이며, M2는 Li 및 Na로부터 선택되는 1종 이상의 원소이며, M3은 Eu 및 Ce로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다.)로 표시되는 조성을 갖고, 상기 a, b, c 및 d가 다음의 각 식, 0.850≤a≤1.150, 0.850≤b≤1.150, 0.001≤c≤0.015, 0≤d≤0.40, 0≤d/(a+d)<0.30을 충족하고, 표면 피복 형광체 입자 전체에 대하여, 불소 원소의 함유율이 15질량% 이상 30질량% 이하이고, 소정의 조건으로 측정하여 얻어지는 질량 증가율이, 15% 이하이다.The surface-coated phosphor particle of the present invention comprises a particle containing a phosphor and a coating portion covering the surface of the particle, wherein the phosphor has the general formula M 1 a M 2 b M 3 c Al 3 N 4-d O d (provided that M 1 is at least one element selected from Sr, Mg, Ca and Ba, M 2 is at least one element selected from Li and Na, and M 3 is at least one element selected from Eu and Ce and above.), wherein a, b, c and d are each of the following formulas, 0.850≤a≤1.150, 0.850≤b≤1.150, 0.001≤c≤0.015, 0≤d≤0.40, 0 ≤ d/(a+d) < 0.30, the content of elemental fluorine is 15% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the entire surface-coated phosphor particle, and the mass increase rate obtained by measurement under predetermined conditions is 15% is below.
Description
본 발명은 표면 피복 형광체 입자, 표면 피복 형광체 입자의 제조 방법 및 발광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to surface-coated phosphor particles, a method for producing surface-coated phosphor particles, and a light emitting device.
발광 다이오드(LED)와 형광체를 조합하여 형성한 발광 장치는, 조명 장치나 액정 표시 장치의 백라이트 등에 활발하게 사용되고 있다. 특히, 액정 표시 장치에 발광 장치를 사용하는 경우는, 높은 색 재현성이 요구되기 때문에, 형광 스펙트럼의 반값 전폭(이하, 간단히 「반값 폭」이라고 칭함)이 좁은 형광체의 사용이 요망되고 있다.BACKGROUND ART Light emitting devices formed by combining light emitting diodes (LEDs) and phosphors are actively used in lighting devices, backlights of liquid crystal display devices, and the like. In particular, when a light emitting device is used for a liquid crystal display device, since high color reproducibility is required, the use of a phosphor having a narrow full width at half maximum (hereinafter simply referred to as "half width") of the fluorescence spectrum is desired.
종래 사용되고 있는 반값 폭이 좁은 적색 형광체로서 Eu2+에서 부활된 질화물 형광체 또는 산질화물 형광체가 알려져 있다. 이들의 대표적인 순 질화물 형광체로서는, Sr2Si5N8:Eu2+, CaAlSiN3:Eu2+(CASN이라고 약기함), (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+(SCASN이라고 약기함) 등이 있다. CASN 형광체 및 SCASN 형광체는, 610 내지 680㎚의 범위에 피크 파장을 갖고 있으며, 그 반값 폭은 75㎚ 이상 90㎚ 이하로 비교적 좁다. 그러나, 이들 형광체를 액정 표시용 발광 장치로서 사용하는 경우, 색 재현 범위의 가일층의 확대가 요망되고 있고, 반값 폭이 보다 좁은 형광체가 요망되고 있다.A nitride phosphor or oxynitride phosphor activated by Eu 2+ is known as a conventionally used red phosphor with a narrow half width. As representative pure nitride phosphors, Sr 2 Si 5 N 8 :Eu 2+ , CaAlSiN 3 :Eu 2+ (abbreviated as CASN), (Ca, Sr)AlSiN 3 :Eu 2+ (abbreviated as SCASN), etc. There is this. CASN phosphors and SCASN phosphors have a peak wavelength in the range of 610 to 680 nm, and the half width is relatively narrow at 75 nm or more and 90 nm or less. However, when these phosphors are used as a light emitting device for liquid crystal display, further expansion of the color reproduction range is desired, and a phosphor having a narrower half width is desired.
근년, 반값 폭이 70㎚ 이하를 나타내는 협대역 적색 형광체로서, SrLiAl3N4:Eu2+(SLAN이라고 약기함) 형광체가 알려져 있고, 이 형광체를 응용한 발광 장치는 우수한 연색성이나 색 재현성을 기대할 수 있다. In recent years, SrLiAl 3 N 4 :Eu 2+ (abbreviated as SLAN) phosphor has been known as a narrow-band red phosphor with a half width of 70 nm or less, and a light-emitting device to which this phosphor is applied is expected to have excellent color rendering and color reproducibility. can
특허문헌 1에는, 특정의 조성을 갖는 SLAN 형광체가 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses a SLAN phosphor having a specific composition.
SLAN 형광체는, 물과 접촉하면 분해하기 쉽다는 성질을 갖고 있다. 이 성질은, 시간의 경과와 함께 발광 강도가 저하되는 요인이 되고 있다. 근년, SLAN 형광체를 사용한 발광 장치의 신뢰성에 대하여 한층 더의 향상이 요구되고 있어, SLAN 형광체의 내습성에 대해서도 더 한층의 개선이 요구되고 있다.SLAN phosphors have a property of being easily decomposed when in contact with water. This property is a factor that the light emission intensity decreases with the passage of time. In recent years, further improvement in the reliability of light emitting devices using SLAN phosphors has been demanded, and further improvement in moisture resistance of SLAN phosphors is also required.
본 발명자가 검토한 결과, SLAN 형광체나 이것에 결정 구조가 유사한 질화물 형광체를 포함하는 입자에 있어서, 상세한 메커니즘은 분명하지는 않지만, 그 입자 전체에 대한 불소 원소의 함유량 및 고온 고습 시험 전후에 있어서의 질량 증가율을 지표로 함으로써, 입자에 있어서의 내습성을 안정적으로 평가할 수 있다는 것, 그리고 이러한 불소 원소의 함유량을 소정값 이상 및 질량 증가율을 소정값 이하로 함으로써, 물 폭로 환경 하에 있어서의 형광 강도의 저하를 억제할 수 있다는 것, 즉 내습성을 향상시킬 수 있음이 판명되었다.As a result of investigation by the present inventors, for particles containing SLAN phosphor or a nitride phosphor having a similar crystal structure to it, the detailed mechanism is not clear, but the content of elemental fluorine in the entire particle and the mass before and after the high-temperature, high-humidity test By using the increase rate as an index, moisture resistance in particles can be stably evaluated, and by setting the content of the element fluorine to a predetermined value or more and the mass increase rate to a predetermined value or less, the decrease in fluorescence intensity under water exposure environment It was found that it is possible to suppress the moisture resistance, that is, to improve the moisture resistance.
본 발명에 따르면, 형광체를 포함하는 입자와, 상기 입자의 표면을 피복하는 피복부를 포함하는 표면 피복 형광체 입자이며, 상기 형광체는, 일반식 M1 aM2 bM3 cAl3N4-dOd(단, M1은 Sr, Mg, Ca 및 Ba로부터 선택되는 1종 이상의 원소이며, M2는 Li 및 Na로부터 선택되는 1종 이상의 원소이며, M3은 Eu 및 Ce로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다.)로 표시되는 조성을 갖고, 상기 a, b, c 및 d가 다음의 각 식According to the present invention, there is provided a surface-coated phosphor particle comprising a particle including a phosphor and a coating portion covering the surface of the particle, wherein the phosphor has the general formula M 1 a M 2 b M 3 c Al 3 N 4-d O d (provided that M 1 is at least one element selected from Sr, Mg, Ca and Ba, M 2 is at least one element selected from Li and Na, and M 3 is at least one element selected from Eu and Ce It is the above element.) has a composition represented by, wherein a, b, c and d are each of the following formulas
을 충족하고,to meet,
상기 표면 피복 형광체 입자 전체에 대하여, 불소 원소의 함유율이 15질량% 이상 30질량% 이하이고,With respect to the whole said surface-coated fluorescent substance particle, the content rate of a fluorine element is 15 mass % or more and 30 mass % or less,
이하의 조건으로 측정하여 얻어지는 질량 증가율이 15% 이하인 표면 피복 형광체 입자가 제공된다.The surface-coated phosphor particles having a mass increase rate of 15% or less obtained by measurement under the following conditions are provided.
(질량 증가율 측정 조건)(Conditions for measuring mass increase rate)
상기 표면 피복 형광체 입자를 포함하는 분체의 초기 질량을 W1이라 하고, 온도 60℃, 습도 90% RH의 조건 하에서 50시간 경과 후의 당해 분체의 질량을 W2라 하고, 질량 증가율을 (W2-W1)/W1×100(%)로 하여 산출한다.Let the initial mass of the powder containing the surface-coated phosphor particles be W1, the mass of the powder after the lapse of 50 hours under the conditions of a temperature of 60°C and a humidity of 90% RH is denoted as W2, and the mass increase rate is (W2-W1)/ It is calculated as W1 x 100 (%).
또한, 본 발명에 따르면, 상술한 표면 피복 형광체 입자의 제조 방법이며, 원료를 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에 의해 얻은 혼합체를 소성하는 소성 공정과, 상기 소성 공정에 의해 얻은 소성물과 산성 용액을 혼합하는 산 처리 공정을 포함하고,Further, according to the present invention, there is provided a method for producing the surface-coated phosphor particles described above, comprising a mixing step of mixing raw materials, a firing step of firing the mixture obtained by the mixing step, and an acidity with the fired product obtained by the firing step an acid treatment process of mixing the solution;
상기 혼합 공정에 있어서, 상기 Al의 몰비를 3으로 하였을 때의 상기 M1의 투입량이 1.10 이상 1.20 이하인 것을 특징으로 하는 표면 피복 형광체 입자가 제공된다.In the mixing step, when the molar ratio of Al is 3, the amount of M 1 added is 1.10 or more and 1.20 or less, and there is provided a surface-coated phosphor particle.
또한, 본 발명에 따르면, 상술한 표면 피복 형광체 입자와, 발광 소자를 갖는 발광 장치가 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided a light-emitting device having the above-described surface-coated phosphor particles and a light-emitting element.
본 발명에 따르면, 내습성이 향상된 질화물 형광체 입자에 관한 기술을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a technology related to nitride phosphor particles having improved moisture resistance.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail.
실시 형태에 관한 표면 피복 형광체 입자는, 형광체를 포함하는 입자와, 당해 입자의 표면을 피복하는 피복부를 포함한다. 이하, 표면 피복 형광체 입자의 상세에 대하여 설명한다.The surface-coated fluorescent substance particle which concerns on embodiment contains the particle|grains containing a fluorescent substance, and the coating part which coat|covers the surface of the said particle|grain. Hereinafter, the detail of surface-coated fluorescent substance particle is demonstrated.
본 실시 형태의 입자를 구성하는 형광체는 일반식 M1 aM2 bM3 cAl3N4-dOd로 표시된다. a, b, c, 4-d 및 d는, 각 원소의 몰비를 나타낸다.The phosphor constituting the particles of the present embodiment is represented by the general formula M 1 a M 2 b M 3 c Al 3 N 4-d O d . a, b, c, 4-d and d represent the molar ratio of each element.
상기 일반식 중, M1은 Sr, Mg, Ca 및 Ba로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다. 바람직하게는, M1은, 적어도 Sr을 포함한다. M1의 몰비 a의 하한은, 0.850 이상이 바람직하고, 0.950 이상이 더 바람직하다. 한편, M1의 몰비 a의 상한은, 1.150 이하가 바람직하고, 1.100 이하가 보다 바람직하고, 1.050 이하가 더욱 바람직하다. M1의 몰비 a를 상기 범위로 함으로써, 결정 구조 안정성을 향상시킬 수 있다.In the above general formula, M 1 is at least one element selected from Sr, Mg, Ca and Ba. Preferably, M 1 contains at least Sr. 0.850 or more are preferable and, as for the minimum of the molar ratio a of M<1>, 0.950 or more are more preferable. On the other hand, 1.150 or less are preferable, as for the upper limit of the molar ratio a of M<1> , 1.100 or less are more preferable, and its 1.050 or less are still more preferable. Crystal structure stability can be improved by making the molar ratio a of M<1> into the said range.
상기 일반식 중, M2는 Li 및 Na로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다. 바람직하게는, M2는, 적어도 Li를 포함한다. M2의 몰비 b의 하한은, 0.850 이상이 바람직하고, 0.950 이상이 더 바람직하다. 한편, M2의 몰비 b의 상한은, 1.150 이하가 바람직하고, 1.100 이하가 보다 바람직하고, 1.050 이하가 더욱 바람직하다. M2의 몰비 b를 상기 범위로 함으로써, 결정 구조 안정성을 향상시킬 수 있다.In the above general formula, M 2 is at least one element selected from Li and Na. Preferably, M 2 contains at least Li. The lower limit of the molar ratio of M 2 b is 0.850 or more is preferable, and is more preferably not less than 0.950. On the other hand, the upper limit of the molar ratio b of M 2 is less than 1.150, and preferably, 1.100 or less is more preferred, and even more preferably 1.050 or less. , It is possible to improve the crystal structure stability by the molar ratio b of M 2 in the above-described range.
상기 일반식 중, M3은, 모체 결정에 첨가되는 부활제, 즉 형광체의 발광 중심 이온을 구성하는 원소이며, Eu 및 Ce로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다. M3은, 구해지는 발광 파장에 의해 선택할 수 있고, 바람직하게는 적어도 Eu를 포함한다.In the above general formula, M 3 is an activator added to the parent crystal, that is, an element constituting the luminescence center ion of the phosphor, and is at least one element selected from Eu and Ce. M 3 can be selected depending on the obtained emission wavelength, and preferably contains at least Eu.
M3의 몰비 c의 하한은 0.001 이상이 바람직하고, 0.005 이상이 더 바람직하다. 한편, M3의 몰비 c의 상한은 0.015 이하가 바람직하고, 0.010 이하가 더 바람직하다. M3의 몰비 c의 하한을 상기 범위로 함으로써, 충분한 발광 강도를 얻을 수 있다. 또한, M3의 몰비 c의 상한을 상기 범위로 함으로써, 농도 소광을 억제하고, 발광 강도를 충분한 값으로 유지할 수 있다.The lower limit of the molar ratio c of M 3 is preferably 0.001 or more, and more preferably 0.005 or more. On the other hand, the upper limit of the molar ratio of M 3 c is 0.015 or less is preferred, and more preferred is 0.010 or less. When the lower limit of the molar ratio c of M 3 falls within the above range, sufficient light emission intensity can be obtained. In addition, by making the upper limit of the molar ratio c of M 3 into the above range, concentration quenching can be suppressed and the light emission intensity can be maintained at a sufficient value.
상기 일반식에 있어서, 산소의 몰비 d의 하한은 0 이상이 바람직하고, 0.05 이상이 더 바람직하다. 한편, 산소의 몰비 d의 상한은, 0.40 이하가 바람직하고, 0.35 이하가 더 바람직하다. 산소의 몰비 d를 상기 범위로 함으로써, 형광체의 결정 상태를 안정화시키고, 발광 강도를 충분한 값으로 유지할 수 있다.In the above general formula, the lower limit of the molar ratio d of oxygen is preferably 0 or more, and more preferably 0.05 or more. On the other hand, 0.40 or less is preferable and, as for the upper limit of the molar ratio d of oxygen, 0.35 or less is more preferable. By making the molar ratio d of oxygen into the above range, the crystalline state of the phosphor can be stabilized and the luminescence intensity can be maintained at a sufficient value.
또한, 형광체 중의 산소 원소의 함유량은 2질량% 미만이 바람직하고, 1.8질량% 이하가 더 바람직하다. 산소 원소의 함유량을 2질량% 미만으로 함으로써, 형광체의 결정 상태를 안정화시키고, 발광 강도를 충분한 값으로 유지할 수 있다.Moreover, less than 2 mass % is preferable and, as for content of the oxygen element in a fluorescent substance, 1.8 mass % or less is more preferable. When the content of the oxygen element is less than 2% by mass, the crystalline state of the phosphor can be stabilized and the luminescence intensity can be maintained at a sufficient value.
M1 및 산소의 몰비, 즉 a, d로부터 산출되는 d/(a+d)의 값의 하한은, 0 이상이 바람직하고, 0.05 이상이 더 바람직하다. 한편, d/(a+d)의 값의 상한은, 0.30 미만이 바람직하고, 0.25 이하가 더 바람직하다. d/(a+d)을 상기 범위로 함으로써, 형광체의 결정 상태를 안정화시키고, 발광 강도를 충분한 값으로 유지할 수 있다.0 or more are preferable and, as for the lower limit of the molar ratio of M<1> and oxygen, ie, the value of d/(a+d) calculated from a and d, 0.05 or more is more preferable. On the other hand, less than 0.30 is preferable and, as for the upper limit of the value of d/(a+d), 0.25 or less are more preferable. By making d/(a+d) into the above range, the crystalline state of the phosphor can be stabilized and the luminescence intensity can be maintained at a sufficient value.
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자는, 이하의 조건으로 측정하여 얻어지는 질량 증가율이, 15% 이하이다.As for the surface-coated fluorescent substance particle|grains of this embodiment, the mass increase rate obtained by measuring on the following conditions is 15 % or less.
(질량 증가율의 측정 조건)(Measurement conditions for mass increase rate)
표면 피복 형광체 입자를 포함하는 분체의 초기 질량을 W1이라 하고, 온도 60℃, 습도 90% RH의 조건 하에서 50시간 경과 후의 표면 피복 형광체 입자를 포함하는 분체의 질량을 W2라 한다. 질량 증가율을 식 (W2-W1)/W1×100(%)로부터 산출한다.Let the initial mass of the powder containing the surface-coated phosphor particles be W1, and the mass of the powder containing the surface-coated phosphor particles after the lapse of 50 hours under the conditions of a temperature of 60°C and a humidity of 90% RH is W2. The mass increase rate is calculated from the formula (W2-W1)/W1 x 100 (%).
또한, 측정 전의 표면 피복 형광체 입자는, 고내 습도 1% RH 이하의 초 저습 드라이 박스에서, 소정 시간 보관해 두는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to store the surface-coated phosphor particles before measurement in an ultra-low humidity dry box with a high humidity of 1% RH or less for a predetermined period of time.
질량 증가율은, 형광체 입자의 표면에 형성되는 피복부의 성분이나 피복 형태를 제어함으로써 조절될 수 있다.The mass increase rate can be controlled by controlling the component or coating shape of the coating portion formed on the surface of the phosphor particles.
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자는, 상술한 피복부를 구비하고, 또한, 내구 시험 전후의 질량 증가율을 15% 이하로 함으로써, 형광체의 내습성을 높일 수 있고, 나아가 발광 강도를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다. 또한, 표면 피복 형광체 입자의 질량 증가는, 미피복 부분의 가수 분해 그리고 수산화 반응이 원인이라고 생각된다.The surface-coated phosphor particles of the present embodiment include the coating portion described above, and by setting the mass increase rate before and after the endurance test to 15% or less, the moisture resistance of the phosphor can be improved, and further, the luminescence intensity can be maintained over a long period of time. have. Incidentally, it is considered that the increase in the mass of the surface-coated phosphor particles is caused by hydrolysis and hydroxylation of the uncoated portion.
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자에 있어서, 내구 시험 전후의 질량 증가율은, 12% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 더 바람직하다. 내구 시험 전후의 질량 증가율을 상기 범위로 함으로써, 형광체의 내습성을 한층 더 높일 수 있고, 나아가 발광 강도를 보다 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.In the surface-coated phosphor particle of this embodiment, 12 % or less is preferable and, as for the mass increase rate before and behind an endurance test, 5 % or less is more preferable. By making the mass increase rate before and after the endurance test into the above range, the moisture resistance of the phosphor can be further improved, and further, the luminescence intensity can be maintained for a longer period of time.
본 실시 형태에서는, 표면 피복 형광체 입자 전체에 대한 불소 원소의 함유율이 15질량% 이상 30질량% 이하이다. 표면 피복 형광체 입자 전체에 대한 불소 원소의 함유율을 15질량% 이상으로 함으로써, 내습성을 높일 수 있다. 표면 피복 형광체 입자 전체에 대한 불소 원소의 함유율을 30질량% 이하로 함으로써, 내습성을 높이면서, 발광 강도를 충분한 값으로 유지할 수 있다.In this embodiment, the content rate of the fluorine element with respect to the whole surface-coated fluorescent substance particle is 15 mass % or more and 30 mass % or less. Moisture resistance can be improved by making the content rate of the fluorine element with respect to the whole surface-coated fluorescent substance particle|grains into 15 mass % or more. When the content rate of the element fluorine with respect to the whole surface-coated phosphor particle is 30 mass % or less, luminescence intensity can be maintained at a sufficient value, improving moisture resistance.
표면 피복 형광체 입자 전체에 대한 불소 원소의 함유율의 하한은 18질량% 이상이 보다 바람직하고, 20질량% 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 표면 피복 형광체 입자 전체에 대한 불소 원소의 함유율의 상한은, 27질량% 이하가 보다 바람직하고, 25질량% 이하가 더욱 바람직하다. 불소 원소의 함유율의 하한을 상기 범위로 함으로써, 내습성을 한층 더 높일 수 있다. 또한, 불소 원소의 함유율의 상한을 상기 범위로 함으로써, 내습성을 한층 더 높이면서, 발광 강도를 충분한 값으로 유지할 수 있다.18 mass % or more is more preferable, and, as for the minimum of the content rate of the fluorine element with respect to the whole surface-coated fluorescent substance particle, 20 mass % or more is still more preferable. Moreover, as for the upper limit of the content rate of the fluorine element with respect to the whole surface-coated fluorescent substance particle, 27 mass % or less is more preferable, and its 25 mass % or less is still more preferable. Moisture resistance can be further improved by making the minimum of the content rate of a fluorine element into the said range. Moreover, by making the upper limit of the content rate of a fluorine element into the said range, luminescence intensity can be maintained at a sufficient value, further improving moisture resistance.
또한, 불소 원소는, 후술하는 원료로서 사용할 수 있는 금속 원소의 불화물에서 유래하거나, 후술하는 불소 처리 공정에 의해 첨가되는 것이며, 형광체의 결정 구조를 구성하지 않는다.In addition, elemental fluorine originates in the fluoride of the metal element which can be used as a raw material mentioned later, or is added by the fluorine treatment process mentioned later, and does not comprise the crystal structure of a phosphor.
본 실시 형태에 있어서는, 산 처리 공정에서의 산 및 용매의 종류, 산의 농도, 불산 처리 공정에서의, 불산의 농도, 불산 처리의 시간, 불산 처리 후에 행하는 가열 공정에서의 가열 온도 및 가열 시간 등을 적절하게 조정하거나 함으로써, 입자 중의 불소 원소의 함유율 및 질량 증가율을 원하는 범위 내로 제어할 수 있다.In the present embodiment, the type of acid and solvent in the acid treatment step, the acid concentration, the hydrofluoric acid concentration in the hydrofluoric acid treatment step, the time of the hydrofluoric acid treatment, the heating temperature and the heating time in the heating step performed after the hydrofluoric acid treatment, etc. By adjusting suitably, the content rate and mass increase rate of the fluorine element in particle|grains can be controlled within desired ranges.
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자에 따르면, 물 폭로 환경 하에 있어서의 형광 강도를 억제할 수 있고, 바람직하게는 90% RH 이상 등의 고습 환경 하에 있어서의 형광 강도의 저하를 억제할 수 있고, 보다 바람직하게는 고온 고습 환경 하에 있어서의 형광 강도의 저하를 억제할 수 있다.According to the surface-coated phosphor particles of the present embodiment, it is possible to suppress the fluorescence intensity in a water exposure environment, preferably it is possible to suppress a decrease in the fluorescence intensity in a high humidity environment such as 90% RH or more, and more Preferably, the fall of the fluorescence intensity in a high-temperature, high-humidity environment can be suppressed.
피복부는, 상술한 형광체를 포함하는 입자의 표면의 적어도 일부를 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 당해 피복부는, 불소 원소를 함유하는 불소 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, 불소 원소 및 알루미늄 원소를 함유하는 불소 함유 화합물을 포함하는 것이 더 바람직하다.It is preferable that the coating part constitutes at least a part of the surface of the particle containing the above-mentioned phosphor. Moreover, it is preferable that the said coating part contains the fluorine compound containing elemental fluorine, and it is more preferable that the fluorine-containing compound containing elemental fluorine and an aluminum element is contained.
불소 함유 화합물에 있어서, 불소와 알루미늄 원소가 직접 공유 결합하고 있는 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는, 불소 함유 화합물은, (NH4)3AlF6 또는 AlF3의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 불소 함유 화합물은, 불소 원소 및 알루미늄 원소를 함유하는 단일의 화합물에 의해 구성되어 있어도 된다.In the fluorine-containing compound, it is preferable that fluorine and an aluminum element are directly covalently bonded, and more specifically, the fluorine-containing compound preferably contains either or both of (NH 4 ) 3 AlF 6 or AlF 3 . do. In addition, the fluorine-containing compound may be constituted by a single compound containing elemental fluorine and elemental aluminum.
상술한 피복부가 형광체를 포함하는 입자의 최표면의 적어도 일부를 구성함으로써, 입자를 구성하는 형광체의 내습성을 향상시킬 수 있다. 또한, 형광체의 내습성을 한층 더 향상시킨다는 관점에서, 피복부가 AlF3을 포함하는 것이 더 바람직하다.When the above-described coating portion constitutes at least a part of the outermost surface of the particle containing the phosphor, the moisture resistance of the phosphor constituting the particle can be improved. Further, from the viewpoint of further improving the moisture resistance of the phosphor, it is more preferable that the coating portion contains AlF 3 .
피복부의 양태는 특별히 제한되지 않지만, 피복부는 입자 표면의 적어도 일부를 덮도록 구성되어 있으면 되고, 입자 표면 전체를 덮도록 구성되어도 된다. 피복부의 양태로서, 예를 들어 입자상의 불소 함유 화합물이 형광체를 포함하는 입자의 표면에 다수 분포하고 있는 양태나, 불소 함유 화합물이 형광체를 포함하는 입자의 표면을 연속적으로 피복하는 양태를 들 수 있다.Although the aspect in particular of a coating part is not restrict|limited, The coating part may be comprised so that it may cover at least a part of particle|grain surface, and may be comprised so that the whole particle|grain surface may be covered. Examples of the embodiment of the coating portion include an embodiment in which a large number of particulate fluorine-containing compounds are distributed on the surface of particles containing a phosphor, and an embodiment in which the fluorine-containing compound continuously coats the surface of particles containing a phosphor. .
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자에 있어서의, 파장 300㎚의 광 조사에 대한 확산 반사율이, 예를 들어 56% 이상, 보다 바람직하게는 58% 이상, 보다 바람직하게는 60% 이상이다.The diffuse reflectance with respect to light irradiation with a wavelength of 300 nm in the surface-coated phosphor particle|grains of this embodiment is 56 % or more, More preferably, it is 58 % or more, More preferably, it is 60 % or more.
또한, 표면 피복 형광체 입자에 있어서의, 형광 스펙트럼의 피크 파장에 있어서의 광 조사에 대한 확산 반사율이, 예를 들어 85% 이상, 바람직하게는 86% 이상이다. 이러한 특성을 구비함으로써, 더욱 발광 효율이 높아져 발광 강도가 향상된다.Moreover, the diffuse reflectance with respect to light irradiation in the peak wavelength of a fluorescence spectrum in surface-coated fluorescent substance particle is 85 % or more, for example, Preferably, it is 86 % or more. By providing such a characteristic, the luminous efficiency is further increased, and the luminous intensity is improved.
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자의 일례는, 파장 455㎚의 청색 광으로 여기한 경우, 피크 파장이 640㎚ 이상 670㎚ 이하의 범위에 있고, 반값 폭이 45㎚ 이상 60㎚ 이하인 것이 바람직하다. 이러한 특성을 구비함으로써, 우수한 연색성이나 색 재현성을 기대할 수 있다.An example of the surface-coated phosphor particles of the present embodiment, when excited with blue light having a wavelength of 455 nm, preferably has a peak wavelength in a range of 640 nm or more and 670 nm or less, and a half width of 45 nm or more and 60 nm or less. By providing these characteristics, excellent color rendering and color reproducibility can be expected.
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자의 일례는, 파장 455㎚의 청색 광으로 여기한 경우, 발광색의 색순도가 CIE-xy색도도에 있어서, x값이 0.680≤x<0.735를 충족하는 것이 바람직하다. 이러한 특성을 구비함으로써, 우수한 연색성이나 색 재현성을 기대할 수 있다. x값이 0.680 이상이면 색순도가 양호한 적색 발광을 더욱 기대할 수 있고, x값이 0.735 이상인 값은 CIE-xy색도도 내의 최댓값을 초과하기 때문에, 상기 범위를 충족하는 것이 바람직하다.In an example of the surface-coated phosphor particles of the present embodiment, when excited by blue light having a wavelength of 455 nm, the color purity of the emitted color preferably satisfies 0.680≤x<0.735 in the CIE-xy chromaticity diagram. By providing these characteristics, excellent color rendering and color reproducibility can be expected. When the x value is 0.680 or more, red light emission with good color purity can be further expected, and since the value of x value of 0.735 or more exceeds the maximum value in the CIE-xy chromaticity diagram, it is preferable to satisfy the above range.
(표면 피복 형광체 입자의 제조 방법)(Method for producing surface-coated phosphor particles)
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자는, 원료를 혼합하는 혼합 공정과, 혼합 공정에 의해 얻은 혼합체를 소성하는 소성 공정과, 소성 공정에 의해 얻은 소성물과 산성 용액을 혼합하는 산 처리 공정에 의해 제조할 수 있다. 상기 공정 이외에, 산 처리 공정을 거친 소성물과, 불소 원소를 포함하는 화합물을 혼합하는 불소 처리 공정과, 불소 처리 공정에 의해 얻어지는 결과물에 가열 처리를 실시하는 가열 공정을 추가하는 것이 바람직하다.The surface-coated phosphor particles of the present embodiment are manufactured by a mixing step of mixing raw materials, a firing step of firing the mixture obtained by the mixing step, and an acid treatment step of mixing the fired product obtained by the firing step and an acidic solution can do. In addition to the above steps, it is preferable to add a fluorine treatment step of mixing the calcined product that has undergone the acid treatment step with a compound containing elemental fluorine, and a heating step of subjecting the resultant obtained by the fluorine treatment step to heat treatment.
(혼합 공정)(mixing process)
혼합 공정은, 목적으로 하는 표면 피복 형광체 입자가 얻어지도록 칭량한 각 원료를 혼합하여 분말상의 원료 혼합체를 얻는 공정이다. 원료를 혼합하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 유발, 볼 밀, V형 혼합기, 유성 밀 등의 혼합 장치를 사용하여 충분히 혼합하는 방법이 있다. 또한, 공기 중의 수분이나 산소와 격렬하게 반응하는 질화 스트론튬, 질화 리튬 등은, 내부가 불활성 분위기로 치환된 글로브 박스 내나 혼합 장치를 사용하여 취급하는 것이 적절하다.A mixing process is a process of mixing each raw material weighed so that the target surface-coated fluorescent substance particle|grains may be obtained, and obtaining a powdery raw material mixture. Although the method of mixing a raw material is not specifically limited, For example, there exists a method of fully mixing using mixing apparatuses, such as a mortar, a ball mill, a V-type mixer, and a planetary mill. In addition, it is appropriate to handle strontium nitride, lithium nitride, etc., which react violently with moisture or oxygen in the air, in a glove box in which the inside is substituted with an inert atmosphere or using a mixing device.
혼합 공정에 있어서, Al의 몰비를 3으로 하였을 때의 M1의 투입량이 몰비로 1.10 이상인 것이 바람직하다. M1의 투입량을 몰비로 1.10 이상으로 함으로써, 소성 공정 중의 M1의 휘발 등에 의해 형광체 중의 M1이 부족한 것이 억제되고, M1에 결함이 생기기 어려워져, 결정 구조의 결정성이 양호하게 유지된다. 이 결과, 협대역의 형광 스펙트럼이 얻어지고, 발광 강도를 높일 수 있다고 추측된다. 또한, 혼합 공정에 있어서, Al의 몰비를 3으로 하였을 때의 M1의 투입량이 몰비로 1.20 이하인 것이 바람직하다. M1의 투입량을 몰비로 1.20 이하로 함으로써, M1을 포함하는 이상의 증가를 억제하고, 산 처리 공정에 의해 이상의 제거가 용이해져, 발광 강도를 높일 수 있다.Mixing process WHEREIN: When the molar ratio of Al is 3, it is preferable that the input amount of M<1 > is 1.10 or more in molar ratio. By setting the M 1 input amount to 1.10 or more in a molar ratio, a shortage of M 1 in the phosphor is suppressed due to volatilization of M 1 during the firing step, etc., defects are less likely to occur in M 1 , and the crystallinity of the crystal structure is maintained well. . As a result, a narrow band fluorescence spectrum is obtained, and it is estimated that the luminescence intensity can be raised. Moreover, in a mixing process, when the molar ratio of Al is 3, it is preferable that the input amount of M<1> is 1.20 or less in molar ratio. By setting the input amount of M 1 to 1.20 or less in molar ratio, an increase in the abnormality containing M 1 is suppressed, the removal of the abnormality is facilitated by the acid treatment step, and the luminescence intensity can be increased.
혼합 공정에 있어서 사용되는 각 원료는, 형광체의 조성에 포함되는 금속 원소의 금속 단체 및 당해 금속 원소를 포함하는 금속 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 금속 화합물로서는, 질화물, 수소화물, 불화물, 산화물, 탄산염, 염화물 등을 들 수 있다. 이 중 형광체의 발광 강도를 향상시킨다는 관점에서, M1 및 M2를 포함하는 금속 화합물로서 질화물이 바람직하게 사용된다. 구체적으로는, M1을 포함하는 금속 화합물로서, Sr3N2, SrN2, SrN 등을 들 수 있다. M2를 포함하는 금속 화합물로서, Li3N, LiN3 등을 들 수 있다. M3을 포함하는 금속 화합물로서는, Eu2O3, EuN, EuF3을 들 수 있다. Al을 포함하는 금속 화합물로서는, AlN, AlH3, AlF3, LiAlH4 등을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라, 플럭스를 첨가해도 된다. 플럭스로서는, LiF, SrF2, BaF2, AlF3 등을 들 수 있다.Each raw material used in the mixing step may contain at least one selected from the group consisting of a single metal metal element of a metal element included in the composition of the phosphor, and a metal compound containing the metal element. As a metal compound, a nitride, a hydride, a fluoride, an oxide, a carbonate, a chloride, etc. are mentioned. Among them, from the viewpoint of improving the emission intensity of the phosphor, a nitride is preferably used as the metal compound containing M 1 and M 2 . Specific examples of the metal compound containing M 1 include Sr 3 N 2 , SrN 2 , and SrN. Examples of the metal compound containing M 2 include Li 3 N and LiN 3 . Examples of the metal compound containing M 3 include Eu 2 O 3 , EuN, and EuF 3 . Examples of metal compounds containing Al, and the like can be AlN, AlH 3, AlF 3, LiAlH 4. In addition, you may add a flux as needed. Examples of the flux include LiF, SrF 2 , BaF 2 , AlF 3 , and the like.
(소성 공정)(Firing process)
소성 공정에서는, 상술한 원료의 혼합체를 소성 용기의 내부에 충전하여 소성한다. 상기 소성 용기는, 기밀성을 높이는 구조를 구비하고 있는 것이 바람직하고, 소성 용기의 내부는 아르곤, 헬륨, 수소, 질소 등의 비산화성 가스의 분위기 가스로 채우는 것이 바람직하다. 소성 용기는, 고온의 분위기 가스 하에 있어서 안정되고, 원료의 혼합체 및 그의 반응 생성물과 반응하기 어려운 재질로 구성되는 것이 바람직하고, 예를 들어 질화붕소제, 카본제의 용기나, 몰리브덴이나 탄탈이나 텅스텐 등의 고융점 금속제 용기를 사용하는 것이 바람직하다.In the firing step, the mixture of the above-mentioned raw materials is filled in the inside of the firing container and fired. It is preferable that the said firing container is equipped with the structure which improves airtightness, and it is preferable that the inside of a firing container is filled with the atmospheric gas of non-oxidizing gas, such as argon, helium, hydrogen, nitrogen. The firing vessel is preferably made of a material that is stable in a high-temperature atmosphere gas and does not easily react with a mixture of raw materials and a reaction product thereof, for example, a vessel made of boron nitride, carbon, molybdenum, tantalum, or tungsten. It is preferable to use a container made of high melting point metal, such as these.
[소성 온도][Firing temperature]
소성 공정에 있어서의 소성 온도의 하한은, 900℃ 이상이 바람직하고, 1000℃ 이상이 보다 바람직하고, 1100℃ 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 소성 온도의 상한은, 1500℃ 이하가 바람직하고, 1400℃ 이하가 보다 바람직하고, 1300℃ 이하가 더욱 바람직하다. 소성 온도를 상기 범위로 함으로써, 소성 공정 종료 후의 미반응 원료를 적게 할 수 있고, 또한 주 결정상의 분해를 억제할 수 있다.900 degreeC or more is preferable, as for the minimum of the baking temperature in a baking process, 1000 degreeC or more is more preferable, 1100 degreeC or more is still more preferable. On the other hand, 1500 degrees C or less is preferable, as for the upper limit of calcination temperature, 1400 degrees C or less is more preferable, and 1300 degrees C or less is still more preferable. By making the calcination temperature into the above range, the amount of unreacted raw materials after completion of the calcination process can be reduced, and decomposition of the main crystal phase can be suppressed.
[소성 분위기 가스의 종류][Type of firing atmosphere gas]
소성 공정에 있어서의 소성 분위기 가스의 종류로서는, 예를 들어 원소로서의 질소를 포함하는 가스를 바람직하게 사용할 수 있다. 구체적으로는, 질소 및/또는 암모니아를 들 수 있고, 특히 질소가 바람직하다. 또한 마찬가지로, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스도 바람직하게 사용할 수 있다. 또한 소성 분위기 가스는 1종류의 가스로 구성되어 있어도 되고, 복수의 종류의 가스 혼합 가스여도 상관없다.As the kind of the firing atmosphere gas in the firing step, for example, a gas containing nitrogen as an element can be preferably used. Specifically, nitrogen and/or ammonia are mentioned, and nitrogen is especially preferable. Similarly, an inert gas such as argon or helium can also be preferably used. The firing atmosphere gas may be composed of one type of gas or may be a plurality of types of gas mixture gas.
[소성 분위기 가스의 압력][Pressure of Firing Atmosphere Gas]
소성 분위기 가스의 압력은, 소성 온도에 따라 선택되지만, 통상 0.1MPaㆍG 이상 10MPaㆍG 이하의 범위의 가압 상태이다. 소성 분위기 가스의 압력이 높을수록, 형광체의 분해 온도는 높아지지만, 공업적 생산성을 고려하면 0.5MPaㆍG 이상 1MPaㆍG 이하로 하는 것이 바람직하다.Although the pressure of the firing atmosphere gas is selected depending on the firing temperature, it is usually in a pressurized state in the range of 0.1 MPa·G or more and 10 MPa·G or less. The higher the pressure of the firing atmosphere gas, the higher the decomposition temperature of the phosphor. However, in consideration of industrial productivity, it is preferably set to 0.5 MPa·G or more and 1 MPa·G or less.
[소성 시간][Firing time]
소성 공정에 있어서의 소성 시간은, 미반응물이 많이 존재하거나, 형광체의 입자가 성장 부족이거나, 또는 생산성의 저하라고 하는 문제가 생기지 않는 시간 범위가 선택된다. 실시 형태에 관한 표면 피복 형광체 입자의 제조 방법에서는, 소성 시간의 하한은, 0.5시간 이상이 바람직하고, 1시간 이상이 보다 바람직하고, 2시간 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 소성 시간의 상한은, 48시간 이하가 바람직하고, 36시간 이하가 보다 바람직하고, 24시간 이하가 더욱 바람직하다.The firing time in the firing step is selected in a time range in which problems such as a large number of unreacted substances, insufficient growth of phosphor particles, or a decrease in productivity occur. In the manufacturing method of the surface-coated fluorescent substance particle which concerns on embodiment, 0.5 hour or more is preferable, as for the minimum of a baking time, 1 hour or more is more preferable, and 2 hours or more are still more preferable. Moreover, 48 hours or less are preferable, as for the upper limit of calcination time, 36 hours or less are more preferable, and 24 hours or less are still more preferable.
소성 공정에 의해 얻어지는 소성물의 상태는, 원료 배합이나 소성 조건에 의해, 분체상, 괴상으로 다양하다. 표면 피복 형광체 입자로서 실제로 사용하는 경우에 구비하고, 얻어진 소성물을 소정 크기의 분말로 하는 해쇄ㆍ분쇄 공정 및/또는 분급 조작 공정을 구비하고 있어도 된다. 또한, 표면 피복 형광체 입자의 평균 입경은, 여기광의 흡수 효율 및 충분한 발광 효율을 얻는다는 점에서, LED용 표면 피복 형광체 입자로서 사용하는 경우에는, 표면 피복 형광체 입자의 평균 입경이 5㎛ 이상 30㎛ 이하가 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 또한 상술한 해쇄ㆍ분쇄 공정에서는, 그 처리에서 유래하는 불순물의 혼입을 방지하기 위해, 소성물과 접촉하는 기기의 부재가, 질화규소, 알루미나, 사이알론이라고 한 고인성 세라믹스제인 것이 바람직하다.The state of the calcined product obtained by the calcination step varies in powder form and bulk form depending on the raw material mixing and calcination conditions. In the case of actual use as surface-coated phosphor particles, a pulverization/pulverization step and/or a classification operation step of turning the obtained fired product into a powder having a predetermined size may be provided. The average particle diameter of the surface-coated phosphor particles is 5 µm or more and 30 µm when used as the surface-coated phosphor particles for LEDs from the viewpoint of obtaining excitation light absorption efficiency and sufficient luminous efficiency. It is preferable to adjust so that it may become the following. In addition, in the above-mentioned pulverization/pulverization step, in order to prevent mixing of impurities resulting from the treatment, it is preferable that the member of the device in contact with the fired product is made of high toughness ceramics such as silicon nitride, alumina, and sialon.
(산 처리 공정)(acid treatment process)
산 처리 공정에 있어서 사용되는 산성 용액은 수용액인 것이 바람직하고, 산성 용액과의 접촉은, 예를 들어 질산, 염산, 아세트산, 황산, 포름산, 인산의 1종 이상을 포함하는 산성의 수용액 중에 상술한 소성물을 분산시키고, 수분 내지 수시간 교반하는 방법이 일반적이다.The acidic solution used in the acid treatment step is preferably an aqueous solution, and the contact with the acidic solution is carried out in an acidic aqueous solution containing at least one of, for example, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, sulfuric acid, formic acid and phosphoric acid. A method of dispersing the fired material and stirring for several minutes to several hours is common.
구체적으로는, 유기 용매 및 산성 용액의 혼합 용액 중에 상술한 소성물을 분산시키고, 수분으로부터 수 시간 교반 후, 유기 용매를 사용하여 세정할 수 있다. 산 처리에 의해, 원료에 포함되는 불순물 원소, 소성 용기에서 유래하는 불순물 원소, 소성 공정에서 생긴 이상, 분쇄 공정에서 혼입된 불순물 원소를 용해 제거할 수 있다. 동시에 미분을 제거하는 것도 가능하기 때문에, 광의 산란을 억제할 수 있고, 형광체의 광 흡수율도 향상된다.Specifically, the above-mentioned calcined product is dispersed in a mixed solution of an organic solvent and an acidic solution, stirred for several hours from a few minutes, and then washed using an organic solvent. The acid treatment can dissolve and remove impurity elements contained in the raw material, impurity elements originating in the calcination vessel, and impurity elements mixed in the pulverization process as a result of abnormalities generated in the calcination process. Since it is also possible to remove the fine powder at the same time, scattering of light can be suppressed, and the light absorptivity of the phosphor is also improved.
또한, 유기 용매는, 메탄올, 에탄올, 2-프로판올 등의 알코올 및 아세톤 등의 케톤을 사용할 수 있다. 산성 용액은, 질산, 염산, 아세트산, 황산, 포름산, 인산의 1종 이상으로 한다. 이들 용액의 혼합 비율로서는, 예를 들어 유기 용매에 대하여 산성 용액이 0.1체적% 이상 3체적% 이하의 농도로 되도록 조제한다.Moreover, alcohols, such as methanol, ethanol, 2-propanol, and ketones, such as acetone, can be used as an organic solvent. The acidic solution is one or more of nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, sulfuric acid, formic acid and phosphoric acid. As a mixing ratio of these solutions, it prepares so that an acidic solution may become a density|concentration of 0.1 volume% or more and 3 volume% or less with respect to an organic solvent, for example.
(불소 처리 공정)(fluorine treatment process)
불소 처리 공정에 있어서, 산 처리 공정을 거친 소성물에 혼합되는 불소 원소를 포함하는 화합물로서, 불산 수용액이 바람직하게 사용된다. 불산 수용액의 농도의 하한은 25% 이상이 바람직하고, 27% 이상이 보다 바람직하고, 30% 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 불산 수용액의 농도의 상한은, 38% 이하가 바람직하고, 36% 이하가 보다 바람직하고, 34% 이하가 더욱 바람직하다. 불산 수용액의 농도를 25% 이상으로 함으로써, 형광체를 포함하는 입자의 최표면의 적어도 일부에 (NH4)3AlF6을 포함하는 피복부를 형성할 수 있다. 한편, 불산 수용액의 농도를 38% 이하로 함으로써, 입자와 불산의 반응이 지나치게 격렬해지는 것을 억제할 수 있다.In the fluorine treatment step, an aqueous hydrofluoric acid solution is preferably used as the compound containing elemental fluorine to be mixed into the fired product that has undergone the acid treatment step. The lower limit of the concentration of the aqueous hydrofluoric acid solution is preferably 25% or more, more preferably 27% or more, and still more preferably 30% or more. On the other hand, the upper limit of the concentration of the aqueous hydrofluoric acid solution is preferably 38% or less, more preferably 36% or less, and still more preferably 34% or less. By setting the concentration of the aqueous hydrofluoric acid solution to 25% or more, the coating portion containing (NH 4 ) 3 AlF 6 can be formed on at least a part of the outermost surface of the particles containing the phosphor. On the other hand, by setting the concentration of the aqueous hydrofluoric acid solution to 38% or less, it is possible to suppress excessively intense reaction between the particles and hydrofluoric acid.
산 처리 공정을 거친 소성물과 불산 수용액의 혼합은, 교반기 등의 교반 수단에 의해 행할 수 있다. 상기 소성물과 불산 수용액의 혼합 시간의 하한은, 5분 이상이 바람직하고 10분 이상이 보다 바람직하고, 15분 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 상기 소성물과 불산 수용액의 혼합 시간의 상한은, 30분 이하가 바람직하고, 25분 이하가 보다 바람직하고, 20분 이하가 더욱 바람직하다. 상기 소성물과 불산 수용액의 혼합 시간을 상기 범위로 함으로써, 형광체를 포함하는 입자의 최표면의 적어도 일부에 (NH4)3AlF6을 포함하는 피복부를 안정적으로 형성할 수 있다.Mixing of the calcined product that has passed through the acid treatment step and the aqueous hydrofluoric acid solution can be performed by a stirring means such as a stirrer. The lower limit of the mixing time of the calcined product and the aqueous hydrofluoric acid solution is preferably 5 minutes or longer, more preferably 10 minutes or longer, and still more preferably 15 minutes or longer. On the other hand, the upper limit of the mixing time of the calcined product and the aqueous hydrofluoric acid solution is preferably 30 minutes or less, more preferably 25 minutes or less, and still more preferably 20 minutes or less. By setting the mixing time of the fired product and the aqueous hydrofluoric acid solution within the above range, the coating portion containing (NH 4 ) 3 AlF 6 can be stably formed on at least a part of the outermost surface of the particles including the phosphor.
(가열 공정)(heating process)
불소 처리에 의해 얻어지는 결과물이 피복부로서 (NH4)3AlF6을 포함하는 경우에는, 이상의 공정 후에, 가열 공정을 실시해도 된다. 가열 공정에서의 가열 온도의 하한은 220℃ 이상이 바람직하고, 250℃ 이상이 더 바람직하다. 한편, 상기 가열 온도의 상한은, 500℃ 이하가 바람직하고, 450℃ 이하가 보다 바람직하고, 400℃ 이하가 더욱 바람직하다.When the resultant obtained by the fluorine treatment contains (NH 4 ) 3 AlF 6 as a coating part, you may implement a heating process after the above process. 220 degreeC or more is preferable and, as for the minimum of the heating temperature in a heating process, 250 degreeC or more is more preferable. On the other hand, 500 degrees C or less is preferable, as for the upper limit of the said heating temperature, 450 degrees C or less is more preferable, and 400 degrees C or less is still more preferable.
가열 온도를 220℃ 이상으로 함으로써, 하기 반응식 (1)을 진행시킴으로써, (NH4)3AlF6을 AlF3으로 바꿀 수 있다.By setting the heating temperature to 220°C or higher, by advancing the following Reaction Formula (1), (NH 4 ) 3 AlF 6 can be changed to AlF 3 .
한편, 가열 온도를 500℃ 이하로 함으로써, 형광체의 결정 구조를 양호하게 유지하고, 발광 강도를 높일 수 있다.On the other hand, by setting the heating temperature to 500°C or less, the crystal structure of the phosphor can be maintained favorably and the luminescence intensity can be increased.
가열 시간의 하한은, 1시간 이상이 바람직하고, 1.5시간 이상이 보다 바람직하고, 2시간 이상이 더욱 바람직하다. 한편, 가열 시간의 상한은, 6시간 이하가 바람직하고, 5.5시간 이하가 보다 바람직하고, 5시간 이하가 더욱 바람직하다. 가열 시간을 상기 범위로 함으로써, (NH4)3AlF6을 내습성이 보다 높은 AlF3에 확실하게 바꿀 수 있다.1 hour or more is preferable, as for the minimum of a heating time, 1.5 hours or more are more preferable, and 2 hours or more are still more preferable. On the other hand, the upper limit of the heating time is preferably 6 hours or less, more preferably 5.5 hours or less, and still more preferably 5 hours or less. By setting the heating time within the above range, (NH 4 ) 3 AlF 6 can be reliably replaced with AlF 3 having higher moisture resistance.
또한, 가열 공정은 대기 중 또는 질소 분위기 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 가열 분위기의 물질 자신이 상기 반응식 (1)을 저해하지 않고, 목적으로 하는 물질을 생성할 수 있다.In addition, it is preferable to perform a heating process in air|atmosphere or nitrogen atmosphere. According to this, the target substance can be produced|generated without the substance itself in a heating atmosphere inhibiting the said reaction formula (1).
본 실시 형태에 있어서는, 산 처리 공정에서의 산 및 용매의 종류, 산의 농도, 불소 처리 공정에서의, 불산의 농도, 불소 처리의 시간, 불소 처리 후에 행하는 가열 공정에서의 가열 온도 및 가열 시간 등을 적절하게 조정함으로써, 형광체를 포함하는 입자의 표면을 피복하는 피복부가 형성되며, 또한, 표면 피복 형광체 입자 전체에 대하여, 불소 원소의 함유율을 15질량% 이상 30질량% 이하이고, 상술한 조건으로 측정하여 얻어지는 질량 증가율이 15% 이하로 되는 표면 피복 형광체 입자를 얻을 수 있다.In the present embodiment, the type of acid and solvent in the acid treatment step, the acid concentration, the hydrofluoric acid concentration in the fluorine treatment step, the time of the fluorine treatment, the heating temperature and the heating time in the heating step performed after the fluorine treatment, etc. is appropriately adjusted to form a coating portion covering the surface of the particles containing the phosphor, and the content of the element fluorine with respect to the entire surface-coated phosphor particles is 15% by mass or more and 30% by mass or less, under the conditions described above. Surface-coated phosphor particles having a mass increase rate of 15% or less obtained by measurement can be obtained.
이상 설명한 표면 피복 형광체 입자의 제조 방법에 따르면, 내습성이 향상되고, 나아가 발광 강도를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 질화물 형광체 입자를 제조할 수 있다.According to the method for producing the surface-coated phosphor particles described above, it is possible to produce nitride phosphor particles having improved moisture resistance and capable of maintaining luminescence intensity over a long period of time.
(발광 장치)(light emitting device)
실시 형태에 관한 발광 장치는, 상술한 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자와 발광 소자를 갖는다.The light-emitting device according to the embodiment includes the surface-coated phosphor particles and the light-emitting element of the above-described embodiment.
발광 소자로서는, 자외 LED, 청색 LED, 형광 램프의 단체 또는 이들 조합을 사용할 수 있다. 발광 소자는, 250㎚ 이상 550㎚ 이하의 파장 광을 발하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 420㎚ 이상 500㎚ 이하의 청색 LED 발광 소자가 바람직하다.As the light emitting element, an ultraviolet LED, a blue LED, or a fluorescent lamp alone or a combination thereof can be used. It is preferable that a light emitting element emits light with a wavelength of 250 nm or more and 550 nm or less, and among these, a blue LED light emitting element of 420 nm or more and 500 nm or less is preferable.
발광 장치에 사용하는 형광체 입자로서는, 상술한 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자 이외에도, 다른 발광색을 갖는 형광체 입자를 병용할 수 있다. 다른 발광색의 형광체 입자로서는, 청색 발광 형광체 입자, 녹색 발광 형광체 입자, 황색 발광 형광체 입자, 주황색 발광 형광체 입자, 적색 형광체가 있어, 예를 들어 Ca3Sc2Si3O12:Ce, CaSc2O4:Ce, β-SiAlON:Eu, Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, (Sr, Ca, Ba)2SiO4:Eu, La3Si6N11:Ce, α-SiAlON:Eu, Sr2Si5N8:Eu 등을 들 수 있다. 상술한 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자와 병용할 수 있는 형광체 입자는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 발광 장치에 요구되는 휘도나 연색성 등에 따라 적절하게 선택 가능하다. 상술한 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자와 다른 발광색의 형광체 입자를 혼재시킴으로써, 주백색이나 전구색 등의 다양한 색 온도의 백색을 실현할 수 있다.As the phosphor particles used in the light emitting device, other than the surface-coated phosphor particles of the above-described embodiment, phosphor particles having other luminescent colors can be used in combination. Examples of the phosphor particles of other luminescent colors include blue light-emitting phosphor particles, green light-emitting phosphor particles, yellow light-emitting phosphor particles, orange light-emitting phosphor particles, and red phosphor particles, for example, Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 :Ce, CaSc 2 O 4 . :Ce, β-SiAlON:Eu, Y 3 Al 5 O 12 :Ce, Tb 3 Al 5 O 12 :Ce, (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 :Eu, La 3 Si 6 N 11 :Ce, α -SiAlON: Eu, Sr 2 Si 5 N 8: Eu, etc. may be mentioned. The phosphor particles that can be used together with the surface-coated phosphor particles of the above-described embodiment are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the luminance, color rendering properties, etc. required for the light emitting device. By mixing the surface-coated phosphor particles of the above-described embodiment with phosphor particles of a different luminous color, white of various color temperatures, such as main white and electric bulb color, can be realized.
발광 장치로서는, 조명 장치, 백라이트 장치, 화상 표시 장치 및 신호 장치가 있다.As the light emitting device, there are a lighting device, a backlight device, an image display device, and a signal device.
본 실시 형태의 발광 장치는, 상술한 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자를 채용함으로써, 높은 발광 강도를 실현하면서, 신뢰성을 높일 수 있다.The light emitting device of this embodiment can improve reliability while realizing high light emission intensity by employing the surface-coated phosphor particles of the above-described embodiment.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 이들은 본 발명의 예시이며, 상기 이외의 다양한 구성을 채용해도 된다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are illustrations of this invention, and you may employ|adopt various structures other than the above.
실시예Example
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention, this invention is not limited to these.
(실시예 1)(Example 1)
M1 aM2 bM3 cAl3N4-dOd로 표시되는 조성을 갖는 형광체이며, M1=Sr, M2=Li, M3=Eu를 충족하는 것을 얻기 위해, Sr3N2(다이헤이요 시멘트사제), Li3N(Materion사제), AlN(도꾸야마사제), Eu2O3(신에쓰 가가쿠 고교사제)을 각 원료로서 사용하고, 플럭스로서 LiF(와코준야쿠사제)를 사용하였다. Al의 몰비를 3으로 하였을 때의 Sr의 투입량을 몰비로 1.15로 함과 함께, Eu의 투입량을 몰비로 0.0115로 하였다. 상기 원료 혼합물과 플럭스의 합계량 100질량%에 대하여, 5질량%의 LiF를 첨가하였다. 또한, Eu는 전술한 바와 같이 Al의 몰비를 3으로 하였을 때의 투입량을 몰비로 0.0115로 하였다.To obtain a phosphor having a composition represented by M 1 a M 2 b M 3 c Al 3 N 4-d O d and satisfy M 1 =Sr, M 2 =Li, M 3 =Eu, Sr 3 N 2 (Taiheiyo Cement Co., Ltd.), Li 3 N (Materion Co., Ltd.), AlN (Tokuyama Co., Ltd.), Eu 2 O 3 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were used as each raw material, and LiF (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a flux. ) was used. When the molar ratio of Al was set to 3, the input amount of Sr was set to 1.15 by the molar ratio, and the input amount of Eu was set to 0.0115 by the molar ratio. 5 mass % of LiF was added with respect to 100 mass % of the total amount of the said raw material mixture and flux. Incidentally, as described above, when the molar ratio of Al is 3, the input amount of Eu is 0.0115 in the molar ratio.
이하, 실시예 1의 표면 피복 형광체 입자의 제조 방법에 대하여 구체적으로 기재한다.Hereinafter, the manufacturing method of the surface-coated fluorescent substance particle of Example 1 is specifically described.
대기 중에서, AlN, Eu2O3 및 LiF를 칭량, 혼합한 후, 눈 크기 150㎛의 나일론 체로 응집을 해쇄하고, 프리 혼합물을 얻었다.In the air, AlN, Eu 2 O 3 and LiF were weighed and mixed, and the agglomerates were disintegrated through a nylon sieve having an eye size of 150 μm to obtain a free mixture.
상기 프리 혼합물을, 수분 1ppm 이하, 산소 1ppm 이하로 한 불활성 분위기를 보유 지지하고 있는 글로브 박스 중으로 이동시켰다. 그 후, 화학 양론비(a=1, b=1)로 a의 값이 15% 과잉, b의 값이 20% 과잉이 되도록, 전술한 Sr3N2 및 Li3N을 칭량 후, 추가 배합하여 혼합 후, 눈 크기 150㎛의 나일론 체로 응집을 해쇄하여 형광체의 원료 혼합물을 얻었다. Sr 및 Li는 소성 중에 비산되기 쉽기 때문에, 이론값보다 많게 배합하였다.The free mixture was moved into a glove box holding an inert atmosphere containing 1 ppm or less of moisture and 1 ppm or less of oxygen. After that, the above-mentioned Sr 3 N 2 and Li 3 N are weighed and further blended so that the value of a is 15% excess and the value of b is 20% excess in the stoichiometric ratio (a=1, b=1). After mixing, the agglomeration was disintegrated with a nylon sieve having an eye size of 150 μm to obtain a raw material mixture of a phosphor. Since Sr and Li are easily scattered during firing, more than the theoretical values were blended.
이어서, 상기 원료 혼합물을 덮개를 구비한 원통형 BN제 용기(덴카 가부시키가이샤제)에 충전하였다.Next, the raw material mixture was filled into a cylindrical BN container with a lid (manufactured by Denka Corporation).
이어서, 형광체의 원료 혼합물을 충전한 상기 용기를 글로브 박스로부터 취출한 후, 그래파이트 단열재를 구비한 카본 히터를 구비한 전기로(후지 덴파 고교사제)에 세팅하고, 소성 공정을 실시하였다.Next, after taking out the said container filled with the raw material mixture of a phosphor from the glove box, it set in the electric furnace (made by Fuji Denpa Kogyo Co., Ltd.) provided with the carbon heater provided with graphite heat insulating material, and performed the baking process.
소성 공정의 개시에 있어서는, 전기로 내를 진공 상태까지 일단 탈가스한 후, 실온으로부터 0.8MPaㆍG의 가압 질소 분위기 하에서 소성을 개시하였다. 전기로 내의 온도가 1100℃에 도달한 후에는 8시간 온도를 유지하면서 소성을 계속하고, 그 후 실온까지 냉각하였다. 얻어진 소성물은 유발로 분쇄 후, 눈 크기 75㎛의 나일론 체로 분급하고, 회수하였다.At the start of the firing step, after degassing the inside of the electric furnace to a vacuum state, firing was started from room temperature in a pressurized nitrogen atmosphere of 0.8 MPa·G. After the temperature in the electric furnace reached 1100°C, firing was continued while maintaining the temperature for 8 hours, and then cooled to room temperature. The obtained calcined material was pulverized with a mortar, classified through a nylon sieve having an eye size of 75 µm, and recovered.
산 처리 공정으로서 MeOH(99%)(고쿠산 가가쿠 가부시키가이샤제)에 HNO3(60%)(와코준야쿠사제)을 첨가한 혼합 용액 중에 소성물의 분체를 첨가하여 3시간 교반한 후, 분급하고, 형광체 분말을 얻었다.As an acid treatment step, powder of the calcined product was added to a mixed solution in which MeOH (99%) (manufactured by Kokusan Chemical Co., Ltd.) and HNO 3 (60%) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, followed by stirring for 3 hours, It classified and obtained phosphor powder.
얻어진 형광체 분말을 30% 불산 수용액 중에 첨가하고, 15분간 교반함으로써 불소 처리 공정을 실시하였다. 불소 처리 공정 후, MeOH에 의한 데칸테이션에서 용액이 중성이 될 때까지 세정하고, 여과에 의한 고액 분리를 행한 후, 고형분을 건조시키고, 그것을 눈 크기 45㎛의 체를 전통시킴으로써, 응집을 풀고, 실시예 1의 표면 피복 형광체 입자를 얻었다.The fluorine treatment process was implemented by adding the obtained fluorescent substance powder in 30% hydrofluoric acid aqueous solution, and stirring for 15 minutes. After the fluorine treatment process, washing with MeOH until the solution becomes neutral in decantation, performing solid-liquid separation by filtration, drying the solid content, and passing it through a sieve with an eye size of 45 µm to dissolve agglomeration, The surface-coated phosphor particles of Example 1 were obtained.
(실시예 2)(Example 2)
불소 처리가 실시된 후, 눈 크기 45㎛의 체를 전통시킴으로써 응집을 푼 형광체 분말에 대하여, 대기 분위기 하에서 300℃, 4시간의 가열 처리를 실시한 것을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 원료의 투입량 및 수순으로 실시예 2의 표면 피복 형광체 입자를 얻었다.After fluorine treatment, the phosphor powder agglomerated by passing through a sieve having an eye size of 45 μm was subjected to heat treatment at 300° C. for 4 hours in an atmospheric atmosphere, except that the same amount of raw materials as in Example 1 and the procedure to obtain the surface-coated phosphor particles of Example 2.
(실시예 3)(Example 3)
불소 처리가 실시된 후, 눈 크기 45㎛의 체를 전통시킴으로써 응집을 푼 형광체 분말에 대하여, 대기 분위기 하에서 400℃, 4시간의 가열 처리를 실시한 것을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 원료의 투입량 및 수순으로 실시예 3의 표면 피복 형광체 입자를 얻었다.After the fluorine treatment was performed, the phosphor powder agglomerated by passing through a sieve having an eye size of 45 µm was subjected to heat treatment at 400° C. for 4 hours in an atmospheric atmosphere, except that the same amount of raw materials as in Example 1 and the procedure to obtain the surface-coated phosphor particles of Example 3.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
불소 처리에서 20% 불산 수용액을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 원료의 투입량 및 수순으로 비교예 1의 형광체 입자를 얻었다.Phosphor particles of Comparative Example 1 were obtained in the same manner as in Example 1, except that a 20% aqueous hydrofluoric acid solution was used in the fluorine treatment.
(비교예 2)(Comparative Example 2)
불소 처리에서 20% 불산 수용액을 사용하고, 불소 처리가 실시된 후, 눈 크기 45㎛의 체를 전통시킴으로써 응집을 푼 형광체 분말에 대하여, 대기 분위기 하에서 400℃, 4시간의 가열 처리를 실시한 것을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 원료의 투입량 및 수순으로 비교예 2의 형광체 입자를 얻었다.A 20% aqueous hydrofluoric acid solution was used in the fluorine treatment, and after the fluorine treatment was performed, the phosphor powder, which was agglomerated by passing through a sieve having an eye size of 45 μm, was subjected to heat treatment at 400° C. for 4 hours in an atmospheric atmosphere, except that Then, the phosphor particles of Comparative Example 2 were obtained in the same amount and procedure as in Example 1.
각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 및 각 비교예의 형광체 입자에 대하여, 전 결정상을 합계한 화학 조성(즉, 일반식: M1 aM2 bM3 cAl3N4-dOd)의 각 원소의 첨자 a 내지 d를 구하였다. Each element of the chemical composition (ie, general formula: M 1 a M 2 b M 3 c Al 3 N 4-d O d ) in which all crystal phases were summed for the surface-coated phosphor particles of each Example and the phosphor particles of each comparative example Subscripts a to d were obtained.
상기 첨자 a 내지 d를 구함에 있어서는, 얻어진 형광체 입자를 이하의 방법으로 분석함으로써 구하였다. 즉, Sr, Li, Al 및 Eu에 대해서는 ICP 발광 분광 분석 장치(SPECTRO사제, CIROS-120)에 의해, O 및 N에 대해서는 산소 질소 분석계(호리바 세이사쿠쇼사제, EMGA-920)를 사용한 분석 결과를 사용하여 산출하였다. 실시예 및 비교예의 형광체에 관한 a 내지 d의 수치를 표 1에 나타낸다.In obtaining the said subscripts a to d, it was calculated|required by analyzing the obtained fluorescent substance particle by the following method. That is, analysis results using an ICP emission spectrometer (CIROS-120, manufactured by SPECTRO) for Sr, Li, Al, and Eu, and an oxygen nitrogen analyzer (EMGA-920, manufactured by Horiba Seisakusho) for O and N was calculated using . Table 1 shows the numerical values of a to d for the phosphors of Examples and Comparative Examples.
(불소 원소의 함유율)(The content of elemental fluorine)
각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 전체에 대한 불소 원소의 함유율 및 각 비교예의 형광체 입자 전체에 대한 불소 원소의 함유율을, 시료 연소 장치(미츠비시 가가쿠 아날리텍사제, AQF-2100H) 및 이온 크로마토그래피(일본 다이오넥스사제, ICS1500)를 사용한 분석 결과를 사용하여 산출하였다.The content of elemental fluorine in the entire surface-coated phosphor particles of each Example and the content of elemental fluorine in the entire phosphor particles of each comparative example were measured by a sample combustion apparatus (manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech, AQF-2100H) and ion chromatography (Japan). It calculated using the analysis result using the Dionex company make, ICS1500).
(X선 회절법에 의한 분석)(Analysis by X-ray diffraction method)
각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 및 각 비교예의 형광체 입자에 대하여, X선 회절 장치(가부시키가이샤 리가쿠제 UltimaIV)를 사용하고, CuKα선을 사용한 분말 X선 회절 패턴에 의해 그 결정 구조를 확인하였다. 실시예 1에 대해서는, 2θ가 16.5°이상 17.5°이하의 범위에 (NH4)3AlF6에 대응하는 피크가 확인되었다. 실시예 2, 3에 대해서는, 2θ가 14°이상 15°이하의 범위에 AlF3에 대응하는 피크가 확인되었다.The crystal structure of the surface-coated phosphor particles of each Example and the phosphor particles of each comparative example was confirmed by a powder X-ray diffraction pattern using CuKα rays using an X-ray diffraction apparatus (UltimaIV, manufactured by Rigaku Corporation). In Example 1, a peak corresponding to (NH 4 ) 3 AlF 6 was confirmed in the range of 2θ of 16.5° or more to 17.5° or less. In Examples 2 and 3, a peak corresponding to AlF 3 was confirmed in the range of 2θ of 14° or more and 15° or less.
비교예 1에서는, (NH4)3AlF6에 대응하는 작은 피크가 관찰되었지만, 실시예 1에 비교하면 미약해서, 생성량이 상당히 적다고 생각된다. 또한, 비교예 2에서는, AlF3에 대응하는 피크가 관찰되었지만, 실시예 2, 3에 비교하면 미약해서, 생성량이 상당히 적다고 생각된다.In Comparative Example 1, a small peak corresponding to (NH 4 ) 3 AlF 6 was observed, but compared with Example 1, it is weak and it is thought that the production amount is quite small. Moreover, in Comparative Example 2, a peak corresponding to AlF 3 was observed, but compared with Examples 2 and 3, it is weak and it is thought that the amount of production is considerably small.
(XPS에 의한 표면 분석)(Surface analysis by XPS)
각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 및 각 비교예의 형광체 입자에 대하여, XPS에 의한 표면 분석을 실시하였다. 각 실시예의 표면 피복 형광체 입자에 대해서는, 형광체 입자의 최표면에 있어서, Al과 F가 존재하고, Al과 F가 공유 결합하고 있는 것이 확인되었다. XPS에 의한 표면 분석 결과와, X선 회절법에 의한 분석에 의해, 실시예 1의 표면 피복 형광체 입자에서는, 형광체 입자의 최표면의 적어도 일부를 (NH4)3AlF6이 구성하고 있고, 실시예 2, 3의 표면 피복 형광체 입자에서는, 형광체 입자의 최표면의 적어도 일부를 AlF3이 구성하고 있다고 할 수 있다.The surface-coated phosphor particles of each Example and the phosphor particles of each comparative example were subjected to surface analysis by XPS. In the surface-coated phosphor particles of each Example, it was confirmed that Al and F were present on the outermost surface of the phosphor particles, and that Al and F were covalently bonded. According to the surface analysis result by XPS and the analysis by X-ray diffraction method, in the surface-coated phosphor particles of Example 1, (NH 4 ) 3 AlF 6 constitutes at least a part of the outermost surface of the phosphor particles, In the surface-coated phosphor particles of Examples 2 and 3, it can be said that AlF 3 constitutes at least a part of the outermost surface of the phosphor particles.
(확산 반사율)(diffuse reflectance)
확산 반사율은, 닛폰 분꼬사제 자외 가시 분광 광도계(V-550)에 적분구 장치(ISV-469)를 장착하여 측정하였다. 표준 반사판(스펙트랄론)에서 베이스 라인 보정을 행하고, 각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 또는 각 비교예의 형광체 입자를 충전한 고체 시료 홀더를 장착하여, 파장 300㎚의 광에 대한 확산 반사율 및 피크 파장의 광에 대한 확산 반사율의 측정을 행하였다.The diffuse reflectance was measured by attaching an integrating sphere device (ISV-469) to an ultraviolet-visible spectrophotometer (V-550) manufactured by Bunko Corporation. Baseline correction was performed with a standard reflector (spectralon), and a solid sample holder filled with the surface-coated phosphor particles of each example or the phosphor particles of each comparative example was mounted, and the diffuse reflectance and peak wavelength of light with a wavelength of 300 nm were set. The diffuse reflectance with respect to light was measured.
(발광 특성)(Luminous properties)
색도 x는, 분광 광도계(오츠카 덴시 가부시키가이샤제 MCPD-7000)에 의해 측정하여, 이하의 수순으로 산출하였다.Chromaticity x was measured with a spectrophotometer (MCPD-7000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and calculated by the following procedure.
각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 또는 각 비교예의 형광체 입자를 오목형 셀의 표면이 평활해지도록 충전하고, 적분구를 장착하였다. 이 적분구에, 발광 광원(Xe 램프)으로부터 455㎚의 파장에 분광한 청색 단색광을, 광파이버를 사용하여 도입하였다. 이 청색 단색광을 여기원으로 하여, 형광체의 시료에 조사하고, 시료의 형광 스펙트럼 측정을 행하였다.The surface-coated phosphor particles of each example or the phosphor particles of each comparative example were filled so that the surface of the concave cell was smooth, and an integrating sphere was mounted. Into this integrating sphere, blue monochromatic light, which was split at a wavelength of 455 nm from a light emitting light source (Xe lamp), was introduced using an optical fiber. Using this blue monochromatic light as an excitation source, the sample of the phosphor was irradiated, and the fluorescence spectrum of the sample was measured.
얻어진 형광 스펙트럼 데이터로부터 피크 파장 및 피크의 반값 폭을 구하였다.From the obtained fluorescence spectral data, the peak wavelength and the half-width of the peak were calculated|required.
또한, 색도 x는 형광 스펙트럼 데이터의 465㎚ 내지 780㎚의 범위의 파장 영역 데이터로부터 JIS Z 8724:2015에 준하여, JIS Z 8781-3:2016으로 규정되는 XYZ 표색계에 있어서의 CIE 색도 좌표 x값(색도 x)을 산출하였다.In addition, the chromaticity x is the CIE chromaticity coordinate x value ( Chromaticity x) was calculated.
(질량 증가율 측정)(Measurement of mass increase rate)
제조된 각 실시예의 표면 피복 형광체 입자를 포함하는 분체를, 당해 분체의 열화가 진행되지 않는 고내 습도 1% RH 이하의 초 저습 드라이 박스에서 보관하였다. 각 실시예의 표면 피복 형광체 입자를 포함하는 분체 1g을 채취하고, 40㎜φ의 샤알레 내에 균일하게 확장하였다. 분체가 적재된 샤알레마다 질량을 측정하여, 측정된 질량으로부터 미리 측정한 샤알레의 질량을 차감함으로써, 샤알레 내의 분체의 초기 질량 W1을 측정하였다.The prepared powder containing the surface-coated phosphor particles of each Example was stored in an ultra-low humidity dry box with a high internal humidity of 1% RH or less in which deterioration of the powder did not proceed. 1 g of the powder containing the surface-coated phosphor particles of each example was taken and uniformly expanded in a 40 mm phi petri dish. The initial mass W1 of the powder in the dish was measured by measuring the mass of each dish on which the powder was loaded, and subtracting the mass of the dish measured in advance from the measured mass.
이어서, 항온 항습기(야마토 가가쿠 가부시키가이샤제, IW-222)를 사용하여, 온도 60℃, 습도 90% RH의 조건 하에서 50시간 유지하는 고온 고습 시험을 실시하였다. 그 후, 항온 항습기로 샤알레를 취출하고, 10분 이내에 분체가 적재된 샤알레마다 질량을 측정하여, 측정된 질량으로부터 미리 측정한 샤알레의 질량을 차감함으로써, 샤알레 내의 분체의 초기 질량 W2를 측정하였다.Then, using a constant temperature and humidity machine (manufactured by Yamato Chemical Co., Ltd., IW-222), a high-temperature, high-humidity test held under conditions of a temperature of 60°C and a humidity of 90% RH for 50 hours was performed. Thereafter, the petri dish was taken out with a constant temperature and humidity machine, and the mass of each dish loaded with powder was measured within 10 minutes, and the pre-measured mass of the dish was subtracted from the measured mass, thereby initial mass W2 of the powder in the dish. was measured.
얻어진 W1, W2를 사용하고, 질량 증가율을 식 (W2-W1)/W1×100(%)에 의해 산출하였다. 또한, 비교예의 형광체 입자에 대해서도 상기와 마찬가지의 방법으로 질량 증가율을 산출하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.Using the obtained W1 and W2, the mass increase rate was computed by Formula (W2-W1)/W1x100 (%). In addition, the mass increase rate was computed by the method similar to the above also about the fluorescent substance particle of a comparative example. The obtained result is shown in Table 1.
(발광 강도비)(luminescence intensity ratio)
각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 및 각 비교예의 형광체 입자에 대하여, 고온 고습 시험을 개시하기 전의 발광 강도 I0을 측정하였다. 이어서, 60℃, 90% RH의 환경에 50시간 적재하는 고온 고습 시험 후의 발광 강도 I를 측정하였다. 얻어진 측정값으로부터 발광 강도비 I/I0(%)을 산출하였다. 발광 강도비 I/I0에 관하여 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.For the surface-coated phosphor particles of each Example and the phosphor particles of each comparative example, the luminescence intensity I 0 before starting the high-temperature, high-humidity test was measured. Next, the luminescence intensity I after the high-temperature, high-humidity test loaded in the environment of 60 degreeC and 90%RH for 50 hours was measured. The luminescence intensity ratio I/I 0 (%) was calculated from the obtained measured values. Table 1 shows the results obtained with respect to the emission intensity ratio I/I 0 .
또한, 발광 강도의 측정은, 로다민 B와 부 표준 광원에 의해 보정한 분광 형광 광도계(히타치 하이테크놀러지즈사제, F-7000)를 사용하여 측정하였다. 즉, 광도계에 부속의 고체 시료 홀더를 사용하고, 여기 파장 455㎚에서의 형광 스펙트럼을 측정하였다.In addition, the measurement of luminescence intensity was measured using the spectrofluorescence photometer (Hitachi High-Technologies company make, F-7000) corrected with rhodamine B and an auxiliary standard light source. That is, the fluorescence spectrum at an excitation wavelength of 455 nm was measured using the attached solid sample holder for the photometer.
각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 및 각 비교예의 형광체 입자의 형광 스펙트럼의 피크 파장은 656㎚이었다. 형광 스펙트럼의 피크 파장에 있어서의 강도 값을 표면 피복 형광체 입자 또는 형광체 입자의 발광 강도로 하였다.The peak wavelength of the fluorescence spectrum of the surface-coated phosphor particles of each Example and the phosphor particles of each comparative example was 656 nm. The intensity value at the peak wavelength of the fluorescence spectrum was defined as the emission intensity of the surface-coated phosphor particles or phosphor particles.
표 1에 나타내는 바와 같이, 질량 증가율이 15% 이하로 억제할 수 있는 실시예 1 내지 3의 표면 피복 형광체 입자에서는, 비교예 1, 2와 비교하여, 고온 고습 시험 후에 있어서의 발광 강도의 저하가 억제되는 것이 확인되었다. 실시예 1 내지 3에서는, 질량 증가율을 15% 이하로 하는 피복부를 구비함으로써 내습성이 향상되고, 나아가 발광 강도를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다고 생각된다. 이에 반하여, 비교예 1, 2의 형광체 입자에서는, 질량 증가율이 15%를 상회하고, 고온 고습 시험 후의 발광 강도가 대폭 저하되는 것이 확인되었다.As shown in Table 1, in the surface-coated phosphor particles of Examples 1 to 3 in which the mass increase rate can be suppressed to 15% or less, as compared with Comparative Examples 1 and 2, the decrease in luminescence intensity after the high temperature, high humidity test was suppression was confirmed. In Examples 1 to 3, it is thought that moisture resistance is improved by providing the coating portion in which the mass increase rate is 15% or less, and further, the luminescence intensity can be maintained over a long period of time. On the other hand, in the fluorescent substance particles of Comparative Examples 1 and 2, the mass increase rate exceeded 15 %, and it was confirmed that the light emission intensity after a high temperature, high humidity test fell significantly.
이 출원은, 2019년 4월 9일에 출원된 일본 특허 출원 제2019-074460호를 기초로 하는 우선권을 주장하며, 그 개시의 모두를 여기에 도입한다.This application claims priority on the basis of Japanese Patent Application No. 2019-074460 for which it applied on April 9, 2019, and takes in all the indications here.
Claims (10)
상기 입자의 표면을 피복하는 피복부
를 포함하는 표면 피복 형광체 입자이며,
상기 형광체는,
일반식 M1 aM2 bM3 cAl3N4-dOd(단, M1은 Sr, Mg, Ca 및 Ba로부터 선택되는 1종 이상의 원소이며, M2는 Li 및 Na로부터 선택되는 1종 이상의 원소이며, M3은 Eu 및 Ce로부터 선택되는 1종 이상의 원소이다.)로 표시되는 조성을 갖고, 상기 a, b, c 및 d가 다음의 각 식
을 충족하고,
상기 표면 피복 형광체 입자 전체에 대하여, 불소 원소의 함유율이 15질량% 이상 30질량% 이하이고,
이하의 조건으로 측정하여 얻어지는 질량 증가율이, 15% 이하인 표면 피복 형광체 입자.
(질량 증가율 측정 조건)
상기 표면 피복 형광체 입자를 포함하는 분체의 초기 질량을 W1이라 하고, 온도 60℃, 습도 90% RH의 조건 하에서 50시간 경과 후의 당해 분체의 질량을 W2라 하고, 질량 증가율을 (W2-W1)/W1×100(%)로 하여 산출한다.Particles comprising a phosphor;
The coating part which coats the surface of the said particle|grain
It is a surface-coated phosphor particle comprising a,
The phosphor is
General formula M 1 a M 2 b M 3 c Al 3 N 4-d O d (provided that M 1 is at least one element selected from Sr, Mg, Ca and Ba, and M 2 is selected from Li and Na at least one element, and M 3 is at least one element selected from Eu and Ce.)
to meet,
With respect to the whole said surface-coated fluorescent substance particle, the content rate of the element fluorine is 15 mass % or more and 30 mass % or less,
The surface-coated fluorescent substance particle whose mass increase rate obtained by measuring on the following conditions is 15 % or less.
(Conditions for measuring mass increase rate)
Let the initial mass of the powder containing the surface-coated phosphor particles be W1, the mass of the powder after 50 hours under the conditions of a temperature of 60°C and a humidity of 90% RH is denoted as W2, and the mass increase rate is (W2-W1)/ It is calculated as W1 x 100 (%).
원료를 혼합하는 혼합 공정과,
상기 혼합 공정에 의해 얻은 혼합체를 소성하는 소성 공정과,
상기 소성 공정에 의해 얻은 소성물과 산성 용액을 혼합하는 산 처리 공정
을 포함하고,
상기 혼합 공정에 있어서, 상기 Al의 몰비를 3으로 하였을 때의 상기 M1의 투입량이 몰비로 1.10 이상 1.20 이하인 것을 특징으로 하는 표면 피복 형광체 입자의 제조 방법.A method for producing the surface-coated phosphor particles according to any one of claims 1 to 7,
A mixing process of mixing the raw materials;
a firing step of firing the mixture obtained by the mixing step;
Acid treatment process of mixing the calcined product obtained by the calcination process and an acidic solution
including,
In the mixing step, when the molar ratio of Al is 3, the amount of M 1 added is 1.10 or more and 1.20 or less in a molar ratio. A method for producing surface-coated phosphor particles.
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