JP2007039591A - Phosphor and method for producing the same and light emitting device using the same - Google Patents

Phosphor and method for producing the same and light emitting device using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phosphor excellent in luminous characteristics and durability and to provide a method for producing the phosphor by which mass production is facilitated and to provide a light emitting device including white LED illumination using the phosphor and to provide a phosphor film for excitation of electron beam and electron beam-excited color display device each using the phosphor. <P>SOLUTION: The phosphor comprises ≥0.10 ppm and ≤10,000 ppm metal element(s) constituting a compound represented by the composition formula: Si<SB>6-x</SB>Al<SB>x</SB>O<SB>x</SB>N<SB>8-x</SB>:Z (Z element acts as an activating agent in the phosphor) and sublimating or evaporating at 1,000°C to 1,800°C. The metal element(s) constituting the compound is preferably one or more elements selected from zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), thallium(Tl), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb) and manganese (Mn). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブラウン管(CRT)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、プラズマディスプレイ(PDP)などのディスプレイや、半導体発光素子(以下、LEDと記載することがある。)、蛍光灯、蛍光表示管などの照明装置や、液晶用バックライト等の発光器具に使用される、窒素を含有する蛍光体及びその製造方法、当該蛍光体と例えば半導体発光素子(LED)とを組み合わせた白色LED照明を始めとする発光装置、並びに上記蛍光体を用いた電子線励起用の蛍光体膜及び電子線励起カラ−表示装置に関する。   The present invention includes a display such as a cathode ray tube (CRT), a field emission display (FED), a plasma display (PDP), a semiconductor light emitting element (hereinafter sometimes referred to as LED), a fluorescent lamp, a fluorescent display tube, and the like. Nitrogen-containing phosphors used in lighting devices and light-emitting appliances such as liquid crystal backlights and methods for producing the same, and white LED lighting in which the phosphors are combined with, for example, semiconductor light-emitting elements (LEDs) The present invention relates to a light emitting device, a phosphor film for electron beam excitation using the phosphor, and an electron beam excited color display device.

現在、主に照明装置として用いられている放電式蛍光灯や白熱電球などは、水銀などの有害な物質が含まれている、寿命が短いといった諸問題を抱えている。ところが、近年になって近紫外・紫外 〜 青色に発光する高輝度LEDが次々と開発され、そのLEDから発生する近紫外・紫外 〜 青色の光と、その波長域に励起帯を持つ蛍光体から発生する光と、を混ぜ合わせて白色光を作りだし、その白色光を次世代の照明として利用できないかといった研究、開発が盛んに行われている。この白色LED照明が実用化されれば、電気エネルギーを光へ変換する効率が高く熱の発生が少ないこと、LEDと蛍光体から構成されているため、従来の白熱電球のように切れることがなく長寿命であること、水銀などの有害な物質を含んでいないこと、また照明装置を小型化できるといった利点があり、理想的な照明装置が得られる。   At present, discharge-type fluorescent lamps and incandescent bulbs mainly used as lighting devices have various problems such as containing harmful substances such as mercury and short life. However, in recent years, high-intensity LEDs that emit light in the near ultraviolet / ultraviolet to blue have been developed one after another, and from near ultraviolet / ultraviolet to blue light generated from the LEDs and phosphors having an excitation band in the wavelength region. Research and development are actively conducted on whether white light can be produced by mixing the generated light with the white light and used as next-generation lighting. If this white LED lighting is put to practical use, it will not break like a conventional incandescent light bulb because it has high efficiency in converting electrical energy into light and generates less heat, and it is composed of LEDs and phosphors. There are advantages that it has a long life, does not contain harmful substances such as mercury, and that the lighting device can be miniaturized, and an ideal lighting device can be obtained.

上記、LEDと蛍光体から構成された発光装置はワンチップ型と呼ばれ、青色LEDと黄色蛍光体(Y, Gd)3(Al, Ga)5O12:Ce (YAG:Ce)、Tb3Al5O12:Ce、Ca3Sc2Si3O12:Ceなど)を組み合わせたもの、近紫外・紫外LEDと赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体とを組み合わせたものが代表的であり、既に実用化が始まっている。ワンチップ型はマルチチップ型に比べ、演色性に優れた白色光を得ることが可能、駆動回路の単純化及び小型化が可能、混色するための導光路が不要、各LEDの駆動電圧や光出力の違い、温度特性などを考慮する必要がなく低コストといった多くの優位点を持っている。 The light emitting device composed of the LED and the phosphor is called a one-chip type, and the blue LED and the yellow phosphor (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce (YAG: Ce), Tb 3 A combination of Al 5 O 12 : Ce, Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce), and a combination of near-ultraviolet / ultraviolet LEDs and red, green, and blue phosphors are typical. There is already practical application. The one-chip type can obtain white light with excellent color rendering properties compared to the multi-chip type, the drive circuit can be simplified and miniaturized, no light guide for mixing colors is required, the driving voltage and light of each LED There are many advantages such as low cost without considering the difference in output and temperature characteristics.

通常の蛍光灯などの発光装置と同様に、当該LEDと蛍光体から構成されている発光装置の場合においても、低い消費電力で高輝度な効率の良い装置が求められている。装置自体の効率を高くするには、励起源である半導体素子からの光の取り出し効率を高めることとともに、励起源となる光を効率良く異なる波長の光に変換する蛍光体が求められ、特に励起源として多く用いられているLEDの発光波長である近紫外・紫外から青色の発光に対して効率良く発光する蛍光体が求められている。   As in the case of a light emitting device such as a normal fluorescent lamp, even in the case of a light emitting device composed of the LED and a phosphor, an efficient device with low power consumption and high luminance is required. In order to increase the efficiency of the device itself, it is necessary to increase the light extraction efficiency from the semiconductor element that is the excitation source, and to obtain a phosphor that efficiently converts the light that serves as the excitation source into light of a different wavelength. There is a need for a phosphor that emits light efficiently from near-ultraviolet / ultraviolet to blue light emission, which is the emission wavelength of LEDs that are widely used as a light source.

このため、効率の良い蛍光体についての研究が現在盛んに行われており、従来からある酸化物系、硫化物系、りん酸系蛍光体のさらなる改善と共に、Ca2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ba2Si5N8:Eu、CaSrSi5N8:Eu、Sr2Si5N8:Ceなどの窒化物蛍光体(特許文献1、2参照)、Sr2Si3Al2N8O2:Euなどの酸窒化物蛍光体(特許文献3参照)などのように、新しい組成の蛍光体が次々と開発されている。また最近では、非特許文献1に示すように、緑色に発光する酸窒化物蛍光体としてβ−SIALON蛍光体が開発され、緑色から赤色に掛けて様々な蛍光体が得られている。これら窒素を含んだ蛍光体は、温度特性、耐久性に優れるという特徴を持っており、白色LED照明などの発光装置に使用されつつある。 For this reason, research on efficient phosphors has been actively conducted, and along with further improvements of conventional oxide, sulfide, and phosphate phosphors, Ca 2 Si 5 N 8 : Eu, Nitride phosphors such as Sr 2 Si 5 N 8 : Eu, Ba 2 Si 5 N 8 : Eu, CaSrSi 5 N 8 : Eu, Sr 2 Si 5 N 8 : Ce (see Patent Documents 1 and 2), Sr 2 A phosphor having a new composition has been developed one after another, such as an oxynitride phosphor such as Si 3 Al 2 N 8 O 2 : Eu (see Patent Document 3). Recently, as shown in Non-Patent Document 1, β-SIALON phosphors have been developed as oxynitride phosphors that emit green light, and various phosphors are obtained from green to red. These nitrogen-containing phosphors are characterized by excellent temperature characteristics and durability, and are being used in light-emitting devices such as white LED lighting.

特表2003-515655号公報Special table 2003-515655 特開2004-244560号公報JP 2004-244560 A 国際公開第2004/055910 A1号パンフレットInternational Publication No. 2004/055910 A1 Pamphlet 平成17年春季 第52回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集 p1615 (30a-YH-7)2005 Spring 52nd Joint Lecture on Applied Physics Lecture Proceedings p1615 (30a-YH-7)

上述した窒素を含有した蛍光体は、熱や水に対しての耐久性に優れているものがあるが、反面、近紫外・紫外から青色の励起光により励起された場合の発光効率が満足すべき水準になく、十分な発光強度及び輝度が得られていない。そのため、発光装置としては最も重要な要素である輝度が不十分なものであった。特に発光スペクトルのピーク波長が500 nmから600 nmにある蛍光体は、発光装置の輝度に直接影響するため、発光特性及び耐久性の点でより満足すべきものが求められている。   Some of the phosphors containing nitrogen described above are excellent in durability against heat and water, but on the other hand, the luminous efficiency when excited by near ultraviolet / ultraviolet to blue excitation light is satisfied. It is not at the power level, and sufficient light emission intensity and luminance are not obtained. Therefore, the brightness, which is the most important element for the light emitting device, is insufficient. In particular, a phosphor having a peak wavelength of the emission spectrum in the range of 500 nm to 600 nm directly affects the luminance of the light emitting device, so that a more satisfactory light emitting characteristic and durability are required.

非特許文献1に示されたβ-SiAlON蛍光体は、発光効率は良いものの、焼成温度1900℃、炉内圧力1MPaもの高温高圧下での製造方法で製造されるため、当該製造には特殊な製造装置が必要であった。さらに、工業的に生産する場合においては、生産性を向上させることが困難な条件であった。   Although the β-SiAlON phosphor shown in Non-Patent Document 1 has good luminous efficiency, it is manufactured by a manufacturing method under a firing temperature of 1900 ° C. and a furnace pressure of 1 MPa. Manufacturing equipment was needed. Furthermore, in the case of industrial production, it was difficult to improve productivity.

本発明の目的は、上述の課題を考慮してなされたものであり、発光特性及び耐久性に優れた蛍光体であって、大量生産が容易である蛍光体、およびその製造方法、当該蛍光体を用いた白色LED照明を始めとする発光装置、並びに上記蛍光体を用いた電子線励起用の蛍光体膜及び電子線励起カラ−表示装置を提供することにある。   An object of the present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and is a phosphor excellent in light emission characteristics and durability, and easy to mass-produce, a method for manufacturing the same, and the phosphor It is an object of the present invention to provide a light emitting device such as white LED illumination using a phosphor, a phosphor film for electron beam excitation using the phosphor, and an electron beam excitation color display device.

本発明者らは、上述に示す課題を解決するため、多種の窒素を含有した蛍光体組成及び製造方法について研究を進めた結果、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を添加剤として使用し、組成式Si6-xAlxOxN8-x:Z(Z元素は、窒化物蛍光体または酸窒化物蛍光体中において付活剤として作用する元素である。)で示される化合物を焼成すると、近紫外・紫外から青色の励起光により励起された場合の発光効率が満足すべき水準にあり、熱や水に対して耐久性に優れる、新規な窒素を含有する蛍光体を得ることができること、および当該新規な蛍光体は、容易で安価な製造方法にて製造できることに想到し、本発明を完成したものである。 In order to solve the above-described problems, the present inventors have conducted research on phosphor compositions and production methods containing various types of nitrogen, and as a result, added compounds that sublimate or evaporate at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. And represented by the composition formula Si 6-x Al x O x N 8-x : Z (the Z element is an element that acts as an activator in the nitride phosphor or oxynitride phosphor). New nitrogen-containing phosphors that have satisfactory luminous efficiency when excited by near-ultraviolet / ultraviolet to blue excitation light and have excellent durability against heat and water. The present invention has been completed by conceiving that the novel phosphor can be produced by an easy and inexpensive production method.

上述の課題を解決する第1の構成は、
組成式Si6-xAlxOxN8-x:Z(但し、Z元素は、蛍光体中において付活剤として作用する元素である。)と表記される生成相と、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を構成する金属元素とを、含み、
前記1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を構成する金属元素を、0.10 ppm以上、10000 ppm以下含有することを特徴とする蛍光体である。
The first configuration for solving the above-described problem is as follows.
A production phase represented by a composition formula Si 6-x Al x O x N 8-x : Z (wherein the Z element is an element acting as an activator in the phosphor), and 1000 ° C. to 1800 A metal element constituting a compound that sublimes or evaporates at a temperature of ° C.,
A phosphor containing 0.10 ppm or more and 10000 ppm or less of a metal element constituting a compound that sublimes or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C.

第2の構成は、第1の構成に記載の蛍光体であって、
前記1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を構成する金属元素が、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)でから選択される1種類以上の元素であることを特徴とする蛍光体である。
The second configuration is the phosphor described in the first configuration,
The metal element constituting the compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. is zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn) A phosphor characterized by being one or more elements selected from lead (Pb) and manganese (Mn).

第3の構成は、第1または第2の構成に記載の蛍光体であって、
0.3 ≦ x ≦ 0.9であることを特徴とする蛍光体である。
A third configuration is the phosphor according to the first or second configuration,
The phosphor is characterized by 0.3 ≦ x ≦ 0.9.

第4の構成は、第1から第3の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、
Z元素がEu、Ce、Pr、Tb、Yb、Mnから選択される1種類以上の元素であることを特徴とする蛍光体である。
A fourth configuration is the phosphor according to any one of the first to third configurations,
The phosphor is characterized in that the Z element is one or more elements selected from Eu, Ce, Pr, Tb, Yb, and Mn.

第5の構成は、第1から第4の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、
前記蛍光体の生成相の結晶系が、六方晶であることを特徴とする蛍光体である。
A fifth configuration is the phosphor according to any one of the first to fourth configurations,
The phosphor is characterized in that a crystal system of a generation phase of the phosphor is a hexagonal crystal.

第6の構成は、第1から第5の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、
前記蛍光体の生成相の結晶子の大きさ(Dx)が、50 nm以上であることを特徴とする蛍光体である。
A sixth configuration is the phosphor according to any one of the first to fifth configurations,
A phosphor having a crystallite size (Dx) of a generation phase of the phosphor of 50 nm or more.

第7の構成は、第1から第6の構成のいずれかに記載の蛍光体であって、
前記蛍光体が粉末状であることを特徴とする蛍光体である。
A seventh configuration is the phosphor according to any one of the first to sixth configurations,
The phosphor is in the form of powder.

第8の構成は、第7の構成に記載の蛍光体であって、
前記蛍光体の粒子の平均粒子径(D50)が、0.5μm以上、50.0μm以下であることを特徴とする蛍光体である。
An eighth configuration is the phosphor according to the seventh configuration,
The phosphor has an average particle diameter (D50) of 0.5 μm or more and 50.0 μm or less.

第9の構成は、第1の構成から第8の構成のいずれかに記載の蛍光体の製造方法であって、
前記蛍光体の原料を混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を焼成炉内に設置して加熱し、焼成物とする工程と、
前記焼成物を粉砕して蛍光体を得る工程とを有し、
前記1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物として、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)の各酸化物から選択される1種類以上の化合物を、前記混合物へ添加することを特徴とする蛍光体の製造方法である。
A ninth configuration is a method of manufacturing a phosphor according to any one of the first configuration to the eighth configuration,
Mixing the raw materials of the phosphor to obtain a mixture;
Installing the mixture in a firing furnace and heating to form a fired product;
Crushing the fired product to obtain a phosphor,
As a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C., zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb) A method for producing a phosphor, comprising adding one or more compounds selected from oxides of manganese (Mn) to the mixture.

第10の構成は、第9の構成に記載の蛍光体の製造方法であって、
前記混合物を、粉末状のままBNるつぼに収めて焼成炉内に設置し、
前記焼成炉内の雰囲気ガスを、窒素ガス、希ガス、及びアンモニアガスから選択される1種類以上を含むガスとし、且つ、当該選択されたガスを、焼成炉内に0.1ml/min以上流通させながら、1400℃以上、1800℃以下の温度で加熱することを特徴とする蛍光体の製造方法である。
A tenth configuration is a method for manufacturing the phosphor according to the ninth configuration,
The mixture is placed in a BN crucible in powder form and placed in a firing furnace,
The atmosphere gas in the firing furnace is a gas containing at least one selected from nitrogen gas, rare gas, and ammonia gas, and the selected gas is circulated in the firing furnace at a rate of 0.1 ml / min or more. However, it is a method for producing a phosphor, characterized by heating at a temperature of 1400 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower.

第11の構成は、第9または第10の構成に記載の蛍光体の製造方法であって、
前記焼成炉内の内圧を、0.001 MPa以上、0.5 MPa以下とすることを特徴とする蛍光体の製造方法である。
The eleventh configuration is a method for manufacturing the phosphor according to the ninth or tenth configuration,
In the phosphor manufacturing method, an internal pressure in the firing furnace is set to 0.001 MPa or more and 0.5 MPa or less.

第12の構成は、第1から第8の構成のいずれかに記載の蛍光体を含み、第1の波長の光を発する発光部とを有し、前記第1の波長の一部または全部を励起光とし、前記蛍光体から前記第1の波長と異なる波長を発光させることを特徴とする発光装置である。   A twelfth configuration includes the phosphor according to any one of the first to eighth configurations, a light emitting unit that emits light of a first wavelength, and a part or all of the first wavelength It is a light-emitting device that emits a wavelength different from the first wavelength from the phosphor as excitation light.

第13の構成は、第12の構成に記載の発光装置であって、
第1の波長とは、350 nmから500 nmの波長であることを特徴とする発光装置である。
A thirteenth configuration is the light emitting device according to the twelfth configuration,
The first wavelength is a light emitting device having a wavelength of 350 nm to 500 nm.

第14の構成は、第12または第13の構成に記載の発光装置であって、
平均演色評価数Raが、80以上であることを特徴とする発光装置である。
A fourteenth configuration is the light emitting device according to the twelfth or thirteenth configuration,
The light emitting device is characterized in that an average color rendering index Ra is 80 or more.

第15の構成は、第12から第14の構成のいずれかに記載の発光装置であって、
特殊演色評価数R15が、80以上であることを特徴とする発光装置である。
A fifteenth configuration is the light emitting device according to any one of the twelfth to fourteenth configurations,
The light emitting device is characterized in that the special color rendering index R15 is 80 or more.

第16の構成は、第12から第15の構成のいずれかに記載の発光装置であって、
特殊演色評価数R9が、60以上であることを特徴とする発光装置である。
A sixteenth configuration is the light emitting device according to any one of the twelfth to fifteenth configurations,
The light emitting device is characterized in that the special color rendering index R9 is 60 or more.

第17の構成は、第12から第16の構成のいずれかに記載の発光装置であって、
相関色温度が、7000 Kから2500 Kの範囲にあることを特徴とする発光装置である。
A seventeenth configuration is the light emitting device according to any one of the twelfth to sixteenth configurations,
The light emitting device is characterized in that the correlated color temperature is in the range of 7000 K to 2500 K.

第18の構成は、第12から第17の構成のいずれかに記載の発光装置であって、
第1の波長を発する発光部がLEDであることを特徴とする発光装置である。
An eighteenth configuration is the light emitting device according to any one of the twelfth to seventeenth configurations,
In the light-emitting device, the light-emitting unit that emits the first wavelength is an LED.

第19の構成は、第1から第8の構成のいずれかに記載の蛍光体を用いて作製された電子線励起用の蛍光体膜である。   A nineteenth configuration is a phosphor film for electron beam excitation manufactured using the phosphor according to any one of the first to eighth configurations.

第20の構成は、第1から第8の構成のいずれかに記載の蛍光体を用いて作製された電子線励起カラ−表示装置である。   A twentieth configuration is an electron beam excitation color display device manufactured using the phosphor according to any one of the first to eighth configurations.

第1から第8の構成のいずれかに記載の蛍光体は、近紫外・紫外から青色の範囲に平坦な励起帯を持ち、発光スペクトルはブロードなピークを持ち、発光効率及び輝度が優れた緑色蛍光体(発光スペクトルのピーク波長は500 nmから600 nm付近)であり、熱や水に対する耐久性に優れている。   The phosphor according to any one of the first to eighth configurations has a flat excitation band in the near-ultraviolet / ultraviolet to blue range, the emission spectrum has a broad peak, and has excellent emission efficiency and luminance. It is a phosphor (the peak wavelength of the emission spectrum is around 500 nm to 600 nm) and has excellent durability against heat and water.

第9から第11の構成のいずれかに記載の蛍光体の製造方法によれば、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を添加することで、これまでの窒素を含有した蛍光体に比べ、低い焼成温度、低い炉内圧力で所望の蛍光体の合成が可能となり、安価な製造コストで容易に蛍光体を製造することができる。   According to the method for manufacturing a phosphor according to any one of the ninth to eleventh configurations, the phosphor containing nitrogen so far can be added by adding a compound that sublimes or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. As compared with the above, it becomes possible to synthesize a desired phosphor at a low firing temperature and a low pressure in the furnace, and the phosphor can be easily produced at a low production cost.

第12から第18の構成のいずれかに記載の発光装置によれば、所望の発光色を有し、発光強度及び輝度が高い、高効率な発光装置を得ることができる。   According to the light emitting device according to any one of the twelfth to eighteenth configurations, a highly efficient light emitting device having a desired emission color and high emission intensity and luminance can be obtained.

第19または第20の構成に記載の発光装置によれば、本発明の蛍光体が、電子線励起でも優れた発光特性を示すので、輝度が高い電子線励起用の蛍光体膜及び電子線励起カラ−表示装置を得ることができる。   According to the light emitting device of the nineteenth or twentieth configuration, the phosphor of the present invention exhibits excellent light emission characteristics even when excited with an electron beam. A color display device can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本実施形態の蛍光体は、組成式Si6-xAlxOxN8-x:Zと表記されるβ-SiAlON蛍光体を始めとする窒化物蛍光体または酸窒化物蛍光体である。従来、これらの蛍光体は、合成の際に高温・高圧下での焼成が必要であったものである。Z元素は、前記蛍光体中において付活剤として作用する元素であって、希土類元素または遷移金属元素から選択される1種類以上の元素である。また、当該蛍光体において、xが0.2 ≦ x ≦ 2.0の範囲にあり、より好ましくは0.3 ≦ x ≦ 0.9の範囲にあると、発光強度、輝度、耐久性などに優れた蛍光体となる。
Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to these.
The phosphor of the present embodiment is a nitride phosphor or an oxynitride phosphor including a β-SiAlON phosphor represented by a composition formula Si 6-x Al x O x N 8-x : Z. Conventionally, these phosphors have been required to be fired at high temperature and high pressure during synthesis. The Z element is an element that acts as an activator in the phosphor, and is one or more elements selected from rare earth elements or transition metal elements. Further, in the phosphor, when x is in the range of 0.2 ≦ x ≦ 2.0, more preferably in the range of 0.3 ≦ x ≦ 0.9, the phosphor is excellent in emission intensity, luminance, durability, and the like.

上述の特徴を有する組成式Si6-xAlxOxN8-x:Zに係る蛍光体は、波長500 nmから600 nmの範囲に発光スペクトルはブロードなピークを持ち、近紫外・紫外から青色(波長250 nm 〜 500 nm)という広範囲に渡って平坦な励起帯を持ち、高効率な発光が得られるうえ、熱や水に対して耐久性に優れた蛍光体が得られる。よって、当該蛍光体と適宜な他色の蛍光体とを混合して蛍光体混合物とし、当該蛍光体混合物と、近紫外・紫外LEDや青色LED等の発光部とを組み合わせることで、発光強度及び輝度が高い発光装置を得ることができる。 The phosphor of composition formula Si 6-x Al x O x N 8-x : Z having the characteristics described above has a broad emission spectrum in the wavelength range of 500 nm to 600 nm, The phosphor has a flat excitation band over a wide range of blue (wavelength: 250 nm to 500 nm), and high-efficiency light emission can be obtained, and a phosphor excellent in durability against heat and water can be obtained. Therefore, the phosphor and an appropriate other color phosphor are mixed to form a phosphor mixture, and the phosphor mixture is combined with a light emitting unit such as a near ultraviolet / ultraviolet LED or a blue LED to obtain emission intensity and A light emitting device with high luminance can be obtained.

また本実施形態の蛍光体は、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を構成する金属元素を、0.10 ppm以上、10000 ppm以下、より好ましくは0.10 ppm以上、100 ppm以下、含有している。これは、後述する本実施形態の蛍光体の製造方法において、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を、本実施形態の蛍光体原料へ添加した結果である。添加された化合物の昇華もしくは蒸発温度は1000℃から1800℃の範囲であるため、焼成の過程において、これらの化合物は、蛍光体の原料中から殆どが揮散してしまうが、液相を介してわずかに蛍光体の母体構造中に取り込まれ、化合物を構成する金属元素が、本実施形態の蛍光体の生成相中に0.10 ppm以上、10000 ppm以下、残存する。残留した金属元素が0.10 ppm以上であれば、添加剤の液相生成効果により、β-SiAlON構造の生成を促進させるという効果が充分得られ、優れた発光特性の蛍光体を得ることができる。一方、残留した金属元素が、10000 ppm以下、さらに好ましくは100 ppm以下であれば、当該残留に起因する発光特性の低下を招くことなく、β-SiAlON構造中にEuを固溶させることができ、緑色に発光する優れた発光特性のβ-SiAlON蛍光体を得ることができる。   Further, the phosphor of the present embodiment contains 0.10 ppm or more and 10000 ppm or less, more preferably 0.10 ppm or more and 100 ppm or less, of a metal element constituting a compound that sublimes or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. ing. This is a result of adding a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. to the phosphor raw material of the present embodiment in the phosphor manufacturing method of the present embodiment described later. Since the sublimation or evaporation temperature of the added compound is in the range of 1000 ° C. to 1800 ° C., most of these compounds are volatilized from the phosphor raw material in the firing process. Slightly incorporated into the host structure of the phosphor, the metal elements constituting the compound remain in the production phase of the phosphor of the present embodiment at 0.10 ppm or more and 10,000 ppm or less. If the remaining metal element is 0.10 ppm or more, the effect of promoting the formation of the β-SiAlON structure is sufficiently obtained by the liquid phase generation effect of the additive, and a phosphor having excellent light emission characteristics can be obtained. On the other hand, if the residual metal element is 10000 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, Eu can be dissolved in the β-SiAlON structure without deteriorating the light emission characteristics due to the residue. Thus, a β-SiAlON phosphor having excellent emission characteristics that emits green light can be obtained.

上記条件を満たす代表的な、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物としては、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)を構成元素としている、窒化物、フッ化物、塩化物、硫化物、リン化物、酸化物、炭酸塩、蓚酸塩、硝酸塩、水酸化物、含水水酸化物、オキシ水酸化物等を挙げることができるが、好ましくは前記金属元素の酸化物が好ましい。その中でもZn酸化物であるZnOがより好ましい。添加する化合物しては、昇華もしくは蒸発するものであれば問題ないが、蛍光体のキラー元素として、一般的に知られているFeを含んでいるものは回避することが好ましい。   Typical compounds that satisfy the above conditions are those that sublime or evaporate at a temperature of 1000 ° C to 1800 ° C. Zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin Nitride, fluoride, chloride, sulfide, phosphide, oxide, carbonate, oxalate, nitrate, hydroxide, water content (Sn), lead (Pb), manganese (Mn) A hydroxide, an oxyhydroxide, etc. can be mentioned, Preferably the said metal element oxide is preferable. Among these, ZnO which is a Zn oxide is more preferable. The compound to be added is not a problem as long as it sublimates or evaporates, but it is preferable to avoid a compound containing Fe that is generally known as a killer element of the phosphor.

次に、本実施形態に係る蛍光体の発光特性について説明する。
まず、本実施形態に係る蛍光体を用いることで、演色性の高い発光を得ることができる。ここで、演色性とは、光源からの光が照射された物の色の見え方が、当該光源の種類によって変わって見えることを指す。光源の種類による、照明された物の色の再現性を示す演色性は、一般的に平均演色評価数(Ra)によって数値的に表すことができる。基準光で見た場合と全く同じ色が再現できれば最良の平均演色評価数(Ra = 100)となり、再現される色の差異が大きくなるほどRa値が低下する(Ra < 100)。
Next, the light emission characteristics of the phosphor according to this embodiment will be described.
First, by using the phosphor according to the present embodiment, light emission with high color rendering properties can be obtained. Here, the color rendering property means that the appearance of the color of an object irradiated with light from a light source changes depending on the type of the light source. The color rendering property indicating the color reproducibility of the illuminated object depending on the type of the light source can generally be expressed numerically by an average color rendering index (Ra). If the exact same color as that seen with the reference light can be reproduced, the best average color rendering index (Ra = 100) is obtained, and the Ra value decreases (Ra <100) as the difference in the reproduced color increases.

勿論、照明用光源としては、色の見え方が基準光を用いた場合と同じであるほど好ましいが、基準光が、可視光全域にわたり均一な光を持った白色光源であるのに対し、既存の白色LED照明は、可視光領域のある波長では光の強度が高く、ある波長では低いといったように光の強度にムラがあるため、光の強度が不足している波長域では色再現性が悪く演色性が低下してしまう。特に、青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせた白色LED照明は、青色と黄色の光を混ぜて白色を合成しているため、赤色成分と緑色成分の光が不足しているという問題があった。   Of course, as a light source for illumination, it is preferable that the color appearance is the same as when using the reference light, but the reference light is a white light source having uniform light over the entire visible light, The white LED lighting has uneven light intensity such that the light intensity is high at a certain wavelength in the visible light region and low at a certain wavelength, so that the color reproducibility is low in the wavelength region where the light intensity is insufficient. Color rendering properties deteriorate. In particular, white LED lighting combining a blue LED and a yellow phosphor has a problem in that light of red and green components is insufficient because white is synthesized by mixing blue and yellow light.

結局のところ、演色性の高い発光を得るためには、白色LED照明に使用される蛍光体の発光スペクトルのピークがブロードであること、そして、可視光領域の光をムラなく全てカバーできる蛍光体を揃えることが必要である。そして、本実施形態に係る蛍光体の発光スペクトルは、波長470 nmから650 nm付近の広い波長域においてブロードであり、ピークを500 nmから600 nmの範囲に持つ蛍光体であるため、白色LED照明用蛍光体として有望である。特に、青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせた現行品に当該蛍光体を加えると、これまで不足していた緑色成分の光を補えるため演色性に優れたものを得ることができる。   After all, in order to obtain light emission with high color rendering properties, the phosphor used in white LED lighting has a broad peak in the emission spectrum, and the phosphor can cover all the light in the visible light range without any unevenness. It is necessary to align. The emission spectrum of the phosphor according to the present embodiment is broad in a wide wavelength range from 470 nm to 650 nm, and is a phosphor having a peak in the range of 500 nm to 600 nm. It is promising as a fluorescent material. In particular, when the phosphor is added to a current product that combines a blue LED and a yellow phosphor, it can compensate for the light of the green component that has been lacking so far, and can provide an excellent color rendering property.

本実施形態の蛍光体は、波長250 nmから500 nmという広範囲に渡って効率の高い励起帯を有し、特に、波長270 nmから330 nmの範囲に励起ピークがあり、最も高い発光効率を示す。つまり、本実施形態の蛍光体は、白色LED照明に使用されている近紫外・紫外から青色の励起光との組み合わせによって高輝度な白色LED照明を作製することが可能である。また、効率の高い励起帯が広範囲にあるため、YAG:Ce蛍光体のように、励起光が最適な励起帯の範囲から少しでも外れてしまうと、青色と黄色の発光強度のバランスが崩れ、白色光の色調が変化するという問題を抑えることができる。   The phosphor of this embodiment has an excitation band with high efficiency over a wide range of wavelengths from 250 nm to 500 nm, and in particular, has an excitation peak in the wavelength range of 270 nm to 330 nm and exhibits the highest emission efficiency. . That is, the phosphor of the present embodiment can produce high-intensity white LED illumination by combining with near ultraviolet / ultraviolet to blue excitation light used for white LED illumination. In addition, since there is a wide range of highly efficient excitation bands, as in the case of YAG: Ce phosphors, if the excitation light deviates even slightly from the optimum excitation band range, the balance between the blue and yellow emission intensities is lost. The problem that the color tone of white light changes can be suppressed.

本実施形態の蛍光体が、緑色から黄色の範囲(波長500 nmから600 nm)に発光スペクトルのブロードなピークを持ち、近紫外・紫外から青色(波長250 nm 〜 500 nm)という広範囲に渡って平坦な励起帯を持ち、高効率な発光が得られるうえ、熱や水に対して耐久性に優れ、特に高温下での温度特性が優れている。詳細な理由は不明であるが、概ね次のように考えられる。まず、本実施形態の蛍光体の組成式Si6-xAlxOxN8-x:Zのxが0.3 ≦ x ≦ 0.9の範囲内であることで、β-SiAlON構造をとり、付活剤が構造中で規則的に存在でき、また、発光に使用される励起エネルギーの伝達が効率よく行われるため、発光効率が向上するのではないかと考えられる。また、近紫外・紫外から青色(波長250 nm 〜 500 nm)という長波長側の可視光領域までの広範囲に渡る励起帯を持っているのは、酸化物蛍光体に比べ窒素が含まれることにより共有結合性が強いことが理由と考えられる。 The phosphor of the present embodiment has a broad peak of the emission spectrum in the range from green to yellow (wavelength 500 nm to 600 nm), and over a wide range from near ultraviolet / ultraviolet to blue (wavelength 250 nm to 500 nm). It has a flat excitation band, provides high-efficiency light emission, has excellent durability against heat and water, and has excellent temperature characteristics particularly at high temperatures. Although the detailed reason is unknown, it is generally considered as follows. First, the composition formula Si 6-x Al x O x N 8-x : Z of the phosphor of the present embodiment is such that x in the range of 0.3 ≤ x ≤ 0.9 takes a β-SiAlON structure and activates it. It is considered that the luminous efficiency can be improved because the agent can exist regularly in the structure and the excitation energy used for light emission is efficiently transmitted. In addition, it has a wide excitation band from the near ultraviolet / ultraviolet to the blue (wavelength 250 nm to 500 nm) visible region on the long wavelength side because it contains nitrogen compared to oxide phosphors. The reason is that the covalent bond is strong.

さらに、当該蛍光体のxが0.3 ≦ x ≦ 0.9の範囲にあることで、化学的に安定な組成となるため、当該蛍光体中に不純物相が生じにくくなり、発光強度の低下が抑制されるのではないかと考えられる。特に、当該蛍光体のxが0.3 ≦ x ≦ 0.9の範囲内にあれば、六方晶のβ相以外に不純物相としての立方晶のα相が生成し難くなる。このα相が生成すると、ねらいとする緑色発光ではなく黄色発光の蛍光体となってしまう。つまり、α相だけでなく、不純物相が多く生じた場合には、単位面積当たりのねらいとする発光特性の蛍光体量が減少し、更に、生成した不純物相が、励起光や蛍光体から発生した光を吸収することで蛍光体の発光効率が低下し、高い発光強度が得られなくなると考えられる。
また、xが0.3 ≦ x ≦ 0.9の場合、蛍光体中に含まれるAl元素濃度は、2.8wt%以上、8.6wt%以下となる。
Furthermore, since x of the phosphor is in the range of 0.3 ≦ x ≦ 0.9, a chemically stable composition is obtained, so that an impurity phase is hardly generated in the phosphor, and a decrease in emission intensity is suppressed. It is thought that. In particular, when x of the phosphor is in a range of 0.3 ≦ x ≦ 0.9, it is difficult to generate a cubic α-phase as an impurity phase in addition to a hexagonal β-phase. When this α phase is generated, it becomes a phosphor emitting yellow light instead of aiming green light. In other words, when not only the α phase but also a large amount of impurity phase occurs, the amount of phosphor with the desired emission characteristics per unit area decreases, and the generated impurity phase is generated from excitation light or phosphor. It is considered that the light emission efficiency of the phosphor is reduced by absorbing the emitted light, and a high light emission intensity cannot be obtained.
When x is 0.3 ≦ x ≦ 0.9, the concentration of Al element contained in the phosphor is 2.8 wt% or more and 8.6 wt% or less.

当該推論は、焼成後の本実施形態に係る蛍光体に対するX線回折測定において、xの値が上述の範囲内にあると、AlN、Si3N4などの未反応原料の不純物相ピーク、及びねらいとする発光に寄与する相とは異なる不純物相のピークが確認されないか、または確認される場合でもきわめて低い回折強度であるのに対し、xの値が上述の範囲外にあると、AlN、Si3N4、及び発光に寄与する相とは異なる相の顕著なピークが確認されることからも裏付けられると考えられる。そして、焼成後の蛍光体に対するX線回折パターン中に、上記不純物相のピークが見られないという特徴は、測定対象である蛍光体が、ねらいとする発光特性を持ち、高い発光強度を有していることを示していると考えられる。 The inference is that, in the X-ray diffraction measurement for the phosphor according to the present embodiment after firing, when the value of x is within the above-mentioned range, the impurity phase peaks of unreacted raw materials such as AlN and Si 3 N 4 , and The peak of the impurity phase different from the phase contributing to the intended light emission is not confirmed, or even when confirmed, the diffraction intensity is very low, whereas when the value of x is outside the above range, AlN, This is also supported by the fact that significant peaks of Si 3 N 4 and a phase different from the phase contributing to light emission are confirmed. The feature that the peak of the impurity phase is not observed in the X-ray diffraction pattern for the phosphor after firing is that the phosphor to be measured has the intended emission characteristics and high emission intensity. It is thought that it is showing.

組成式Si6-xAlxOxN8-x:Zにおいて、Z元素は希土類元素または遷移金属元素から選択される1種類以上の元素であり、付活剤として、どのサイトかはまだ解ってはいないが、母体構造に規則的に入り込んでいると考えられる。
本実施形態の蛍光体を用いた白色LED照明を始めとする各種の光源に、十分な演色性を発揮させる観点からは、当該蛍光体の発光スペクトルにおけるピークの半値幅は広いことが好ましい。そして、当該観点からZ元素は、Eu、Ce、Pr、Tb、Yb、Mnから選択される1種類以上の元素であることが好ましいと考えられる。中でもZ元素としてEuを用いると、当該蛍光体は、緑色から黄色にかけてブロードで発光強度が高い発光スペクトルを示すため、白色LED照明を始めとする各種光源の付活剤として好ましい。
In the composition formula Si 6-x Al x O x N 8-x : Z, the Z element is one or more elements selected from rare earth elements or transition metal elements, and it is still unknown which site is the activator. Although it is not, it is thought that it regularly enters the matrix structure.
From the viewpoint of causing various light sources such as white LED illumination using the phosphor of this embodiment to exhibit sufficient color rendering properties, it is preferable that the half width of the peak in the emission spectrum of the phosphor is wide. From this viewpoint, it is considered that the Z element is preferably one or more elements selected from Eu, Ce, Pr, Tb, Yb, and Mn. In particular, when Eu is used as the Z element, the phosphor exhibits a broad emission spectrum with a high emission intensity from green to yellow, and thus is preferable as an activator for various light sources including white LED illumination.

また、Z元素を選択することにより、本実施形態の蛍光体における発光のピーク波長を可変とすることができ、また、種類の異なるZ元素を付活することによって、ピーク波長の可変、更には増感作用により、発光強度及び輝度を向上させることが可能となる。例えば、Euの代わりにCeを付活した場合には、励起光405 nmで475 nm付近に発光スペクトルのピークを持つ蛍光体を得ることができる。   Moreover, by selecting the Z element, the peak wavelength of light emission in the phosphor of the present embodiment can be made variable, and by activating different types of Z elements, the peak wavelength can be made variable, Due to the sensitizing action, it is possible to improve the light emission intensity and the luminance. For example, when Ce is activated instead of Eu, a phosphor having an emission spectrum peak near 475 nm with excitation light of 405 nm can be obtained.

Z元素の添加量は、本実施形態の蛍光体をSi6-x-zAlxOxN8-x:Zzと表記したとき(Z元素がSi元素の一部を置換していると考えられるため、当該表記となる。)、Si元素とZ元素とのモル比であるz/(6-x)の値が0.0001以上、0.50以下の範囲にあるように、添加量を定めることが好ましい。Z元素の添加量が当該範囲にあれば、付活剤(Z元素)の含有量が過剰であることに起因して濃度消光が生じ、これにより発光効率が低下することを回避でき、他方、付活剤(Z元素)の含有量が過少であることに起因して発光寄与原子が不足し、これにより発光効率が低下することも回避できる。さらに、z/(6-x)の値が0.0001以上、0.10 以下の範囲内であればより好ましい。但し、Z元素の添加量の範囲の最適値は、付活剤(Z元素)の種類及び組成式、母体構造により若干変動する。さらに、付活剤(Z元素)の添加量制御によっても、当該蛍光体の発光のピーク波長をシフトさせることができ、得られた光源において輝度、演色性の調整の際に有効である。 The amount of addition of the Z element is as follows when the phosphor of the present embodiment is expressed as Si 6-x-z Al x O x N 8-x : Z z (when the Z element substitutes a part of the Si element) The amount of addition may be determined so that the value of z / (6-x), which is the molar ratio between the Si element and the Z element, is in the range of 0.0001 or more and 0.50 or less. preferable. If the amount of Z element added is within the above range, concentration quenching can occur due to excessive activator (Z element) content, thereby preventing a decrease in luminous efficiency, It is also possible to avoid a decrease in luminous efficiency due to a shortage of light emission contributing atoms due to an insufficient activator (Z element) content. Furthermore, it is more preferable if the value of z / (6-x) is in the range of 0.0001 or more and 0.10 or less. However, the optimum value of the range of the addition amount of the Z element slightly varies depending on the type and composition formula of the activator (Z element) and the matrix structure. Furthermore, by controlling the addition amount of the activator (Z element), the peak wavelength of light emission of the phosphor can be shifted, which is effective in adjusting the luminance and color rendering properties of the obtained light source.

また、本実施形態の蛍光体の生成相の結晶子サイズは大きいほど好ましい。結晶子の大きさが大きいほど発光に寄与する相が均一に得られるからであり、より単一な生成相が得られるからである。結晶子のサイズが10nm以下であると非晶質に近い相となり、発光に寄与しない不純物相となる。従って、蛍光体の発光効率の観点から考慮すると、蛍光体の結晶子の大きさは10nm以上であることが発光効率の低下を回避でき、好ましくは50 nm以上であることが好ましい。尚、結晶子サイズとは、本実施形態の蛍光体の粉末X線回折測定における各回折ピークの半価幅 Bを算出し、その半価幅Bを用いてシェラーの式より求めた平均の値である。   Further, the crystallite size of the generation phase of the phosphor of the present embodiment is preferably as large as possible. This is because the larger the crystallite size, the more uniformly the phase contributing to light emission is obtained, and the more uniform product phase is obtained. If the crystallite size is 10 nm or less, the phase becomes close to an amorphous phase, and an impurity phase that does not contribute to light emission. Therefore, considering from the viewpoint of the luminous efficiency of the phosphor, it is possible to avoid a decrease in the luminous efficiency when the crystallite size of the phosphor is 10 nm or more, and preferably 50 nm or more. The crystallite size is an average value obtained by calculating the half width B of each diffraction peak in the powder X-ray diffraction measurement of the phosphor of the present embodiment and using the half width B from the Scherrer equation. It is.

本実施形態の蛍光体が粉末状とされることで、白色LED照明を始めとする多様な発光装置に容易に適用可能となる。ここで当該蛍光体は、粉体の形で用いられる場合には、50.0μm以下の1次粒子及び当該1次粒子の凝集体を含み、当該1次粒子及び凝集体を含んだ蛍光体粉末の平均粒子径(D50)が、0.5μm 以上、50.0μm以下、より好ましくは1.0μm以上、15μm以下であると良い。これは、平均粒径が50.0μm以下であれば、その後の粉砕が容易に行えることと、蛍光体粉体においては発光が主に粒子表面で起こると考えられるため、平均粒径が50.0μm以下であれば、粉体単位重量あたりの表面積を確保でき輝度の低下を回避できるからであり、さらに、当該粉体をペースト状とし、発光体素子等に塗布した場合にも当該粉体の密度を高めることができ、この観点からも輝度の低下を回避できるからである。また、本発明者らの検討によると、詳細な理由は不明であるが、蛍光体粉末の発光効率の観点から、平均粒径が0.5μmより大きいことが好ましいことも判明した。以上のことより、本実施形態の蛍光体における粉体の平均粒径は、0.5μm以上50.0μm以下であることが好ましい。ここでいう平均粒子径(D50)は、ベックマン・コールター社製 LS230(レーザー回折散乱法)により測定された値である。   By making the phosphor of the present embodiment into a powder form, it can be easily applied to various light emitting devices such as white LED illumination. Here, when the phosphor is used in the form of powder, the phosphor includes primary particles of 50.0 μm or less and aggregates of the primary particles, and the phosphor powder including the primary particles and aggregates. The average particle diameter (D50) is 0.5 μm or more and 50.0 μm or less, more preferably 1.0 μm or more and 15 μm or less. This is because if the average particle size is 50.0 μm or less, the subsequent pulverization can be easily performed, and the phosphor powder is considered to emit light mainly on the particle surface, so the average particle size is 50.0 μm or less. If this is the case, the surface area per unit weight of the powder can be ensured and the decrease in luminance can be avoided. Further, the density of the powder can be reduced even when the powder is made into a paste and applied to a light emitting device or the like. This is because a reduction in luminance can be avoided also from this viewpoint. Further, according to the study by the present inventors, although the detailed reason is unknown, it has been found that the average particle size is preferably larger than 0.5 μm from the viewpoint of the luminous efficiency of the phosphor powder. From the above, the average particle size of the powder in the phosphor of the present embodiment is preferably 0.5 μm or more and 50.0 μm or less. The average particle diameter (D50) here is a value measured by LS230 (laser diffraction scattering method) manufactured by Beckman Coulter.

また、上述したように、本実施形態では、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発が同時に進行するような化合物を添加している。ここで、当該化合物の昇華もしくは蒸発する温度があまりにも低い場合には、焼成工程において十分に昇温する前に、添加した化合物が揮散しまうため反応促進剤としての効果を十分発揮することができない。また、昇華もしくは蒸発する温度があまりにも高い場合には、焼成中も固相のまま存在してしまい、反応促進剤として機能しないか、または、液相を形成して反応促進剤として機能したとしても、焼成後において蛍光体をガラス化してしまう可能性が高いからである。   Further, as described above, in this embodiment, a compound is added so that sublimation or evaporation proceeds simultaneously at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. Here, when the temperature at which the compound sublimates or evaporates is too low, the added compound is volatilized before the temperature is sufficiently raised in the firing step, so that the effect as a reaction accelerator cannot be sufficiently exerted. . Also, if the temperature at which sublimation or evaporation is too high, it remains in the solid phase during firing and does not function as a reaction accelerator, or it functions as a reaction accelerator by forming a liquid phase This is because there is a high possibility that the phosphor is vitrified after firing.

また、焼成後の蛍光体中には、添加した化合物を構成する金属元素である亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)等が0.10 ppm以上、10000 ppm以下、含有することが好ましい。より好ましくは0.10 ppm以上、100 ppm以下である。当該残留した元素は、上述したように、残留した金属元素が0.10 ppm以上であれば添加剤の液相生成により、β-SiAlON構造生成の反応促進効果が充分得られ、優れた発光特性の蛍光体を得ることができ、10000 ppm以下さらに好ましくは100 ppm以下であれば、当該残留に起因する発光特性の低下を招くことなく、β-SiAlON構造中にEuを固溶させることができ、緑色に発光する優れた発光特性のβ-SiAlON蛍光体を得ることができる。   In addition, in the phosphor after firing, the metal elements constituting the added compound are zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn) , Lead (Pb), manganese (Mn) and the like are preferably contained in an amount of 0.10 ppm to 10000 ppm. More preferably, it is 0.10 ppm or more and 100 ppm or less. As described above, if the residual metal element is 0.10 ppm or more, the residual element is sufficiently effective in promoting the reaction of β-SiAlON structure generation by the liquid phase generation of the additive, and has excellent emission characteristics. If it is 10000 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, Eu can be dissolved in the β-SiAlON structure without deteriorating the light emission characteristics due to the residual, and green. It is possible to obtain a β-SiAlON phosphor having excellent light emission characteristics.

一方、組成式Si6-xAlxOxN8-x:Zで示されるβ-SiAlON蛍光体の原料を、上述の1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を加えずに焼成を行うと、ねらいとする六方晶のβ相を単相で得ることができず、低温で安定と考えられている立方晶のα相が生成してしまう。このα相が生成してしまうと、当該実施形態で使用している付活剤のEuは、β相に入り込まず、α相に入り込み、α-SiAlONを形成してしまうために、緑色発光では無く、黄色発光を示してしまう。そこで、高温で安定と考えられる六方晶のβ相のみを得るために、焼成温度を1800℃より高温にすると、原料であるSi3N4からNが抜け、金属Siが試料中に生成してしまい、やはりβ-SiAlON蛍光体を得ることができない。このSi3N4からNが抜けるのを防ぐために炉内圧を約1.0 Mpaの高圧とすることも考えられるが、生産性や設備の観点から、蛍光体の量産には向かず、製造コストも高くなってしまう。 On the other hand, the raw material of the β-SiAlON phosphor represented by the composition formula Si 6-x Al x O x N 8-x : Z is baked without adding a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. As a result, the intended hexagonal β-phase cannot be obtained as a single phase, and a cubic α-phase that is considered stable at low temperatures is generated. When this α phase is generated, Eu of the activator used in the embodiment does not enter the β phase, enters the α phase, and forms α-SiAlON. Without yellow light emission. Therefore, in order to obtain only the hexagonal β-phase, which is considered stable at high temperatures, when the firing temperature is higher than 1800 ° C, N is released from the raw material Si 3 N 4 and metal Si is formed in the sample. As a result, β-SiAlON phosphor cannot be obtained. In order to prevent N from escaping from Si 3 N 4 , the furnace pressure may be increased to about 1.0 Mpa. However, from the viewpoint of productivity and equipment, it is not suitable for mass production of phosphors and the production cost is high. turn into.

以上のことから、蛍光体原料の焼成時に、1000℃から1800℃の温度で昇華または蒸発する化合物を加えるという本実施形態は、不純物相であるα相の生成を抑えて、β相のみの生成をおこなうとができること。β-SiAlON構造中に上記化合物を構成する金属元素、例えばZnが若干固溶することにより、付活剤であるEu等がβ-SiAlON構造中に固溶する反応を促進させることができること。さらに、耐圧性の高い特別な焼成装置を必要とせず、特性に優れた新規なβ-SiAlON蛍光体を容易且つ低コストで製造すること、を可能にしたものである。   From the above, this embodiment of adding a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. during the firing of the phosphor material suppresses the generation of the α phase that is an impurity phase, and generates only the β phase What you can do. The metal element that constitutes the above compound in the β-SiAlON structure, such as Zn, is slightly dissolved, so that the reaction of Eu as an activator in the β-SiAlON structure can be promoted. Furthermore, it is possible to easily and inexpensively produce a novel β-SiAlON phosphor excellent in characteristics without requiring a special baking apparatus with high pressure resistance.

次に、該蛍光体と、第1の波長の光を発する発光部とを有し、前記第1の波長の光の一部または全部を励起光とし、前記蛍光体から前記第1の波長と異なる波長の光を発光させる発光装置について説明する。   Next, the phosphor and a light emitting unit that emits light of the first wavelength, and a part or all of the light of the first wavelength is used as excitation light, and the first wavelength from the phosphor A light-emitting device that emits light of different wavelengths will be described.

第1の波長の光を発する発光部として、例えば、近紫外・紫外から青色のいずれかの範囲で発光するLED発光素子、または紫外光を発生する放電灯を用いることができる。そして、本実施形態の蛍光体を含んだ蛍光体混合物を該LED発光素子と組み合わせた場合には、各種の照明ユニットや、ディスプレイ装置用バックライト等を製造することができ、また、本実施形態の蛍光体混合物を該放電灯と組み合わせた場合には、各種蛍光灯や照明ユニットやディスプレイ装置用バックライト等を製造することができる。   As the light emitting unit that emits light of the first wavelength, for example, an LED light emitting element that emits light in the range of near ultraviolet / ultraviolet to blue or a discharge lamp that generates ultraviolet light can be used. When the phosphor mixture containing the phosphor of the present embodiment is combined with the LED light emitting element, various lighting units, backlights for display devices, and the like can be manufactured. When the phosphor mixture is combined with the discharge lamp, various fluorescent lamps, illumination units, backlights for display devices, and the like can be produced.

本実施形態の蛍光体は、窒化物、酸窒化物であり温度特性に優れているため、長時間の点灯使用により、発光装置の温度が上昇した際にも、色ずれがほとんど起こらないものを作製することが可能となる。また、発光スペクトルが緑色から黄色の範囲にピークを持ち、ピーク形状がブロードであるため、演色性向上の観点から白色LED照明用蛍光体としてふさわしい。さらに、励起帯が近紫外・紫外 〜 青色(波長域 250 〜 500 nm)の広範囲に平坦な励起帯を有するため、例えば、白色LED照明として提案されている高輝度青色LED(波長 460 nm付近)の青色発光と、蛍光体の黄色発光の補色関係とを利用して白色を得る方式の白色LED照明の場合にも、或いは近紫外・紫外を発光するLEDと、該LEDから発生する近紫外・紫外光により励起されて赤色(R)発光する蛍光体、緑色(G)発光する蛍光体、青色(B)発光する蛍光体とを組み合わせ、該R・G・B他の蛍光体から得られる光の混色を利用して白色を得る方式の白色LED照明の場合にも、いずれも最高の発光強度に近い状態を発揮させながら使用することが可能である。即ち、近紫外・紫外 〜 青色の光を発する発光部と該蛍光体を組み合わせることにより、高出力、演色性の良い白色光源及び白色LED照明、さらにはこれらを使用した照明ユニットを得ることができる。   Since the phosphor of this embodiment is a nitride or oxynitride and has excellent temperature characteristics, even when the temperature of the light emitting device rises due to use for a long time, a phosphor that hardly causes a color shift. It can be produced. In addition, the emission spectrum has a peak in the range from green to yellow and the peak shape is broad, so it is suitable as a phosphor for white LED illumination from the viewpoint of improving color rendering. In addition, the excitation band has a flat excitation band in the wide range of near ultraviolet / ultraviolet to blue (wavelength range 250 to 500 nm), so, for example, a high-intensity blue LED proposed for white LED illumination (wavelength near 460 nm) In the case of white LED lighting that obtains white by using the complementary color relationship between the blue light emission and the yellow light emission of the phosphor, or the LED that emits near-ultraviolet / ultraviolet light and the near-ultraviolet / Light obtained from other R, G, B phosphors by combining phosphors that emit red (R) light when excited by ultraviolet light, phosphors that emit green (G), and phosphors that emit blue (B) light In the case of a white LED illumination system that obtains white color using the mixed colors, it can be used while exhibiting a state close to the highest light emission intensity. That is, by combining the phosphor with a light emitting part that emits near-ultraviolet / ultraviolet to blue light, a white light source and white LED illumination with high output and good color rendering can be obtained, and an illumination unit using these can be obtained. .

実施形態の蛍光体の混合物と発光部との組み合わせの方法は、公知の方法で行っても良いが、発光部にLEDを用いた発光装置の場合は、下記のようにして発光装置を作製することが出来る。以下、図面を参照しながら、発光部にLEDを用いた発光装置について説明する。
図8(A)〜(C)は、砲弾型LED発光装置の模式的な断面図であり、図9(A)〜(E)は、反射型LED発光装置の模式的な断面図である。尚、各図面において、相当する部分については同様の符号を付し、説明を省略する場合がある。
The method of combining the phosphor mixture of the embodiment and the light emitting unit may be performed by a known method, but in the case of a light emitting device using an LED for the light emitting unit, the light emitting device is manufactured as follows. I can do it. Hereinafter, a light-emitting device using LEDs in a light-emitting unit will be described with reference to the drawings.
FIGS. 8A to 8C are schematic cross-sectional views of a bullet-type LED light-emitting device, and FIGS. 9A to 9E are schematic cross-sectional views of a reflective LED light-emitting device. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected about the corresponding part and description may be abbreviate | omitted.

まず、図8(A)を用いて、発光部にLEDを用い、前記蛍光体混合物と組み合わせた発光装置の1例について説明する。砲弾型LED発光装置においては、リードフレーム3の先端に設けられたカップ状の容器5内に、LED発光素子2が設置され、これらが透光性の樹脂4にてモールドされている。該実施の形態では、前記蛍光体混合物または前記蛍光体混合物をシリコンやエポキシ等の透光性のある樹脂に分散させた混合物(以下、混合物1と記載する。)を、カップ状の容器5内の全てに埋め込むものである。
次に、図8(B)を用いて、異なる発光装置の1例について説明する。該実施の形態では、混合物1をカップ状の容器5上及びLED発光素子2上面に塗布したものである。
次に、図8(C)を用いて、さらに異なる発光装置の1例について説明する。該実施の形態では、蛍光体混合物1をLED発光素子2の上部に設置したものである。
First, with reference to FIG. 8A, an example of a light-emitting device using an LED as a light-emitting portion and combined with the phosphor mixture will be described. In the bullet-type LED light emitting device, the LED light emitting element 2 is installed in a cup-shaped container 5 provided at the tip of the lead frame 3, and these are molded with a translucent resin 4. In this embodiment, the phosphor mixture or a mixture in which the phosphor mixture is dispersed in a light-transmitting resin such as silicon or epoxy (hereinafter referred to as the mixture 1) is contained in the cup-shaped container 5. Is embedded in all of the above.
Next, an example of a different light-emitting device will be described with reference to FIG. In this embodiment, the mixture 1 is applied on the cup-shaped container 5 and the upper surface of the LED light emitting element 2.
Next, another example of a light-emitting device will be described with reference to FIG. In this embodiment, the phosphor mixture 1 is installed on the LED light emitting element 2.

以上、図8(A)〜(C)を用いて説明した砲弾型LED発光装置は、LED発光素子2からの光の放出方向は上方向であるが、光の放出方向が下方向でも同様の方法で発光装置の作成は可能である。例えば、該LED発光素子2の光の放出方向に反射面、反射板を設け、同発光素子2から放出される光を反射面に反射させて外部に発光させるのが反射型LED発光装置である。そこで、図9(A)〜(E)を用い、反射型LED発光装置と本実施形態の蛍光体混合物とを、組み合わせた発光装置の例について説明する。   As described above, in the bullet-type LED light emitting device described with reference to FIGS. 8A to 8C, the light emission direction from the LED light emitting element 2 is upward, but the same is true even when the light emission direction is downward. The light emitting device can be created by the method. For example, a reflective LED light-emitting device is provided with a reflecting surface and a reflecting plate in the light emitting direction of the LED light-emitting element 2, and the light emitted from the light-emitting element 2 is reflected on the reflecting surface and emitted to the outside. . 9A to 9E, an example of a light emitting device in which the reflective LED light emitting device and the phosphor mixture of the present embodiment are combined will be described.

まず、図9(A)を用いて、発光部に反射型LED発光装置を用い、本実施形態の蛍光体混合物と組み合わせた発光装置の1例について説明する。反射型LED発光装置においては、片方のリードフレーム3の先端にLED発光素子2が設置され、このLED発光素子2からの発光は、下方に向かい反射面8により反射されて上方より放出される。該実施の形態では、混合物1を反射面8上に塗布するものである。尚、反射面8が形成する凹部内には、LED発光素子2を保護するため透明モールド材9が充填される場合もある。
次に、図9(B)を用いて、異なる発光装置の1例について説明する。該実施の形態では、混合物1をLED発光素子2の下部に設置したものである。
次に、図9(C)を用いて、異なる発光装置の1例について説明する。該実施の形態では、混合物1を、反射面8が形成する凹部内に充填したものである。
次に、図9(D)を用いて、異なる発光装置の1例について説明する。該実施の形態では、混合物1を、LED発光素子2を保護するための前記透明モールド材9の上部に塗布したものである。
次に、図9(E)を用いて、異なる発光装置の1例について説明する。該実施の形態では、混合物1を、LED発光素子2の表面に塗布したものである。
砲弾型LED発光装置と反射型LED発光装置とは、用途に応じて使い分ければよいが、反射型LED発光装置には、薄くできる、光の発光面積を大きくできる、光の利用効率を高められる等のメリットがある。
First, with reference to FIG. 9A, an example of a light-emitting device using a reflective LED light-emitting device as a light-emitting portion and combined with the phosphor mixture of this embodiment will be described. In the reflective LED light-emitting device, an LED light-emitting element 2 is installed at the tip of one lead frame 3, and light emitted from the LED light-emitting element 2 is reflected downward by the reflecting surface 8 and emitted from above. In this embodiment, the mixture 1 is applied onto the reflecting surface 8. The concave portion formed by the reflecting surface 8 may be filled with a transparent molding material 9 to protect the LED light emitting element 2.
Next, an example of a different light-emitting device will be described with reference to FIG. In this embodiment, the mixture 1 is installed under the LED light emitting element 2.
Next, an example of a different light-emitting device will be described with reference to FIG. In this embodiment, the mixture 1 is filled in the recess formed by the reflecting surface 8.
Next, an example of a different light-emitting device will be described with reference to FIG. In this embodiment, the mixture 1 is applied on the transparent mold material 9 for protecting the LED light emitting element 2.
Next, an example of a different light-emitting device will be described with reference to FIG. In this embodiment, the mixture 1 is applied to the surface of the LED light emitting element 2.
The bullet-type LED light-emitting device and the reflection-type LED light-emitting device may be properly used depending on the application, but the reflective LED light-emitting device can be made thin, the light emission area can be increased, and the light utilization efficiency can be increased. There are merits such as.

以上説明した発光装置を高演色性照明用光源として使用する場合には、演色性に優れる発光スペクトルを有していることが必要であるので、JIS Z 8726の評価方法を用いて、本実施形態の蛍光体を含む蛍光体混合物を組み込んだ発光装置の演色性を評価した。JIS Z 8726の評価において、該光源の平均演色評価数Raが80以上であれば、優れた発光装置といえる。そして、好ましくは、日本人女性の肌色の成分を示す指標である特殊演色評価数R15が80以上であり、更に特殊演色評価数R9が60以上であれば、非常に優れた発光装置といえる。ただし、演色性を求めない用途や異なる目的によっては上記指標を満たさなくても良い。   When the light-emitting device described above is used as a light source for high color rendering illumination, it is necessary to have an emission spectrum with excellent color rendering properties. Therefore, the present embodiment uses the evaluation method of JIS Z 8726. The color rendering properties of a light emitting device incorporating a phosphor mixture containing the above phosphors were evaluated. In the evaluation of JIS Z 8726, if the average color rendering index Ra of the light source is 80 or more, it can be said to be an excellent light emitting device. Preferably, if the special color rendering index R15, which is an index indicating the skin color component of a Japanese woman, is 80 or more and the special color rendering index R9 is 60 or more, it can be said to be a very excellent light emitting device. However, the above-mentioned index may not be satisfied depending on the use for which color rendering is not required or a different purpose.

そこで、波長250nmから500nmの範囲のいずれかの発光をおこなう発光部からの光が本実施形態の蛍光体を含む蛍光体混合物へ照射され、該蛍光体混合物が発光をおこなう発光装置を作製した。尚、発光部としては波長405nmの発光をおこなう紫外LEDを用いた。そして、該発光装置の発光スペクトルと演色性を評価した。その結果、本実施形態の蛍光体を含む蛍光体混合物を組み込んだ発光装置の発光特性は、本実施形態の蛍光体と赤色、青色を発光する蛍光体を選択することによって、3つのピークを有するスペクトルを有することができる。このため、相関色温度7000K〜2500Kの範囲において、Raが80以上、R15が80以上、R9が60以上の高い演色性を示すことが可能であり、該発光装置は、高輝度で演色性に優れた光源であることが判明した。   Accordingly, a light emitting device was produced in which light from the light emitting portion emitting light in the wavelength range of 250 nm to 500 nm was irradiated to the phosphor mixture containing the phosphor of this embodiment, and the phosphor mixture emitted light. As the light emitting part, an ultraviolet LED emitting light having a wavelength of 405 nm was used. Then, the emission spectrum and color rendering properties of the light emitting device were evaluated. As a result, the light emission characteristics of the light emitting device incorporating the phosphor mixture containing the phosphor of the present embodiment has three peaks by selecting the phosphor of the present embodiment and the phosphor emitting red and blue. Can have a spectrum. For this reason, in the correlated color temperature range of 7000K to 2500K, Ra is 80 or more, R15 is 80 or more, and R9 is 60 or more, and the light emitting device has high luminance and color rendering. It turned out to be an excellent light source.

また、本実施形態の蛍光体は、電子線励起によっても発光特性を示すため、ブラウン管(CRT)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)等の電子線励起カラ−表示装置用の蛍光体としても有望である。   Further, since the phosphor of the present embodiment exhibits emission characteristics even by electron beam excitation, it is promising as a phosphor for electron beam excited color display devices such as cathode ray tubes (CRT) and field emission displays (FED). .

次に、本実施形態に係るβ-SiAlON蛍光体の製造方法の一例について説明する。
一般的に蛍光体は固相反応により製造されるものが多く、本実施形態の蛍光体の製造方法も固相反応によって得ることができる。Si元素、Al元素の各原料は窒化物、酸化物、炭酸塩、水酸化物、塩基性炭酸塩などの市販されている原料でよいが、純度は高い方が好ましいことから、好ましくは2N以上、さらに好ましくは3N以上のものを準備する。各原料粒子の粒径は、一般的には、反応を促進させる観点から微粒子の方が好ましいが、原料の粒径や形状により、得られる蛍光体の粒径、形状も変化する。このため、最終的に得られる蛍光体に求められる粒径や形状に合わせて、近似の粒径を有する窒化物等の原料を準備すればよい。本実施形態の蛍光体の製造においては、各原料として粒子径が0.1μm以上10μm以下のものを用いることが好ましい。Z元素も原料は市販の窒化物、酸化物、炭酸塩、水酸化物、塩基性炭酸塩、もしくは単体金属が好ましい。勿論、Z元素についても純度は高い方が好ましく、2N以上、さらに好ましくは3N以上のものを準備する。
Next, an example of a method for manufacturing the β-SiAlON phosphor according to the present embodiment will be described.
In general, many phosphors are produced by a solid-phase reaction, and the method for producing the phosphor of this embodiment can also be obtained by a solid-phase reaction. Each raw material of Si element and Al element may be a commercially available raw material such as nitride, oxide, carbonate, hydroxide, basic carbonate, but preferably has a purity of 2N or more because higher purity is preferable. More preferably, 3N or more is prepared. In general, the particle diameter of each raw material particle is preferably a fine particle from the viewpoint of promoting the reaction, but the particle diameter and shape of the phosphor to be obtained also vary depending on the particle diameter and shape of the raw material. For this reason, a raw material such as nitride having an approximate particle size may be prepared in accordance with the particle size and shape required for the finally obtained phosphor. In the production of the phosphor of the present embodiment, it is preferable to use a material having a particle size of 0.1 μm or more and 10 μm or less as each raw material. The raw material for the element Z is preferably a commercially available nitride, oxide, carbonate, hydroxide, basic carbonate, or simple metal. Needless to say, the purity of the Z element is preferably higher, and 2N or more, more preferably 3N or more is prepared.

本実施形態で重要な原料である、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物については、焼成温度を考慮して決める必要があるが、基本的に
亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)から選択される元素の、窒化物、酸化物、炭酸塩、水酸化物、塩基性炭酸塩、フッ化物、塩化物、硫化物、リン化物などの化合物でよく、昇華もしくは蒸発温度が上記条件を満たしていれば良い。勿論、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物についても、純度は高い方が好ましく、2N以上、さらに好ましくは3N以上のものを準備する。
An important raw material in the present embodiment, a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. needs to be determined in consideration of the firing temperature, but basically zinc (Zn), gallium (Ga) Nitrides, oxides, carbonates, hydroxides of elements selected from indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), manganese (Mn), Compounds such as basic carbonates, fluorides, chlorides, sulfides and phosphides may be used as long as the sublimation or evaporation temperature satisfies the above conditions. Of course, a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. preferably has a higher purity, and a compound having a purity of 2N or more, more preferably 3N or more is prepared.

例えばSi元素、Al元素の原料として、それぞれSi3N4(3N)、AlN(3N)を準備し、Z元素としてはEu2O3(4N)を準備し、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物としてZnOを準備するとよい。これら各原料の混合比をそれぞれ、Si3N4を2.67 mol、AlNを1.0 mol、Eu2O3を0.015 mol 、ZnOを1.00 mol秤量し混合する。1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物としてZnOを用いたのは、ZnOの昇華が1350℃付近から始まり、昇華点が1725℃であることと、Znがβ-SiAlON構造中に0.10 ppm以上、10000 ppm以下、固溶させることで、付活剤であるEuの蛍光体への固溶を促進させる効果のためである。 For example, Si 3 N 4 (3N) and AlN (3N) are prepared as raw materials for Si element and Al element, respectively, and Eu 2 O 3 (4N) is prepared as Z element at a temperature of 1000 ° C to 1800 ° C. ZnO may be prepared as a compound that sublimes or evaporates. The mixing ratio of these raw materials is weighed and mixed with 2.67 mol of Si 3 N 4 , 1.0 mol of AlN, 0.015 mol of Eu 2 O 3 and 1.00 mol of ZnO, respectively. ZnO was used as a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C to 1800 ° C. The sublimation of ZnO starts from around 1350 ° C, the sublimation point is 1725 ° C, and Zn is 0.10 in the β-SiAlON structure. This is due to the effect of accelerating the solid solution of Eu as an activator in the phosphor by solid solution of ppm or more and 10,000 ppm or less.

当該秤量・混合については大気中で行っても良いが、各原料元素の窒化物が水分の影響を受けやすいため、水分を十分取り除いた不活性雰囲気下のグローブボックス内での操作が便宜である。混合方式は湿式、乾式どちらでも構わないが、湿式混合の溶媒として純水を用いると原料が分解するため、適当な有機溶媒を選定する必要がある。装置としてはボールミルや乳鉢等を用いる通常のものでよい。   The weighing and mixing may be performed in the air, but since the nitride of each raw material element is easily affected by moisture, it is convenient to operate in a glove box under an inert atmosphere from which moisture has been sufficiently removed. . The mixing method may be either wet or dry. However, when pure water is used as a solvent for wet mixing, the raw material is decomposed, and therefore an appropriate organic solvent must be selected. The apparatus may be a normal apparatus using a ball mill or a mortar.

混合が完了した原料をるつぼに入れ、窒素、希ガス等の不活性ガス、アンモニアガスから選択される1種類以上のガスを含んだ雰囲気中で1400℃以上、より好ましくは1600℃以上1800℃以下で5分以上焼成する。焼成温度が1400℃以上であれば、固相反応が良好に進行して発光特性に優れた蛍光体を得ることが可能となる。また1800℃以下で焼成すれば、Si3N4の分解によるSi金属の生成を抑制でき、さらに、過剰な焼結や融解が起こることを防止できる。尚、焼成温度が高いほど固相反応が迅速に進むため、保持時間を短縮出来る。一方、焼成温度が低い場合でも、当該温度を長時間保持することにより目的の発光特性を得ることが出来る。しかし、焼成時間が長いほど粒子成長が進み、粒子形状が大きくなるため、目的とする粒子サイズに応じて焼成時間を設定すればよい。 Put the mixed raw material into a crucible, and at least 1400 ° C, more preferably at least 1600 ° C and not more than 1800 ° C in an atmosphere containing one or more gases selected from inert gases such as nitrogen and rare gases, and ammonia gas Bake for at least 5 minutes. When the firing temperature is 1400 ° C. or higher, it is possible to obtain a phosphor excellent in light emission characteristics through good progress of the solid-phase reaction. Further, if fired at 1800 ° C. or less, Si 3 N can suppress the formation of Si metal by decomposition of 4, further, it is possible to prevent excessive sintering and melting can occur. In addition, since a solid-phase reaction advances rapidly, so that a calcination temperature is high, holding time can be shortened. On the other hand, even when the firing temperature is low, the desired light emission characteristics can be obtained by maintaining the temperature for a long time. However, the longer the firing time, the more the particle growth proceeds and the larger the particle shape. Therefore, the firing time may be set according to the target particle size.

当該焼成中の炉内圧力(本発明において、炉内圧力とは大気圧からの加圧分の意味である。)は、0.001MPa以上、0.5 MPa以下が好ましく、更に好ましくは0.1 MPa以下である。これは、0.5 MPa以下の圧力下で焼成することにより、粒子間の焼結が進み過ぎることを回避でき、焼成後の粉砕を容易化できるためである。尚、るつぼとしてはAl2O3るつぼ、Si3N4るつぼ、AlNるつぼ、サイアロンるつぼ、C(カーボン)るつぼ、BN(窒化ホウ素)るつぼなどの、上述のガス雰囲気中で使用可能なものを用いれば良いが、BNるつぼを用いると、るつぼからの不純物混入を回避することができ好ましい。 The pressure in the furnace during the firing (in the present invention, the furnace pressure means a pressure component from atmospheric pressure) is preferably 0.001 MPa or more and 0.5 MPa or less, more preferably 0.1 MPa or less. . This is because by firing under a pressure of 0.5 MPa or less, it is possible to avoid excessive sintering between particles and to facilitate pulverization after firing. In addition, as the crucible, those that can be used in the above gas atmosphere such as Al 2 O 3 crucible, Si 3 N 4 crucible, AlN crucible, sialon crucible, C (carbon) crucible, BN (boron nitride) crucible are used. However, it is preferable to use a BN crucible because it can avoid contamination of impurities from the crucible.

また、焼成中は、上述のガス雰囲気を、例えば0.1 ml/min以上の流量で流通させた状態で焼成することが好ましい。これは、焼成中には原料からガスが発生するが、上述の窒素、希ガス等の不活性ガス、アンモニアガスから選択される1種類以上のガスを含んだ雰囲気を流通(フロー)させることにより、原料から発生したガスが焼成炉内に充満して反応に影響を与えることを回避でき、この結果、蛍光体の発光特性の低下を防止できるからである。特に、原料に炭酸塩、水酸化物、塩基性炭酸塩など、高温で酸化物に分解する原料を使用した際には、原料からのガスの発生量が多いため、焼成炉内にガスを流通させ、発生したガスと伴に排気させることが好ましい。   Further, during firing, it is preferable to perform firing in a state where the above gas atmosphere is circulated at a flow rate of, for example, 0.1 ml / min or more. This is because gas is generated from the raw material during firing, but by circulating an atmosphere containing one or more kinds of gases selected from the above-mentioned inert gases such as nitrogen and rare gases, and ammonia gas. This is because the gas generated from the raw material can be prevented from being filled in the firing furnace and affecting the reaction, and as a result, the emission characteristics of the phosphor can be prevented from deteriorating. In particular, when raw materials that decompose into oxides at high temperatures, such as carbonates, hydroxides, basic carbonates, etc., are used as raw materials, the amount of gas generated from the raw materials is large. It is preferable to exhaust the gas together with the generated gas.

本実施形態では原料を粉末のまま焼成することが好ましい。一般的な固相反応では、原料同士の接点における原子の拡散による反応の進行を考慮し、原料全体で均一な反応を促進させるために、原料をペレット状にして焼成することが多い。ところが、当該蛍光体原料の場合には、原料を粉末のまま焼成することで、焼成後の解砕が容易になると同時に、1次粒子の形状が理想的な球状となることから、粉末として扱い易いものとすることができ好ましい。更に、原料として、炭酸塩、水酸化物、塩基性炭酸塩を使用した場合には、焼成時の原料の分解によりCO2ガスなどが発生するが、原料が粉体、特に各原料の粒子径が0.1μm以上10μm以下の原料であれば、これらのガスが十分に抜けきってしまうので発光特性に悪影響を及ぼさないという観点からも、原料が粉体であることが好ましい。 In the present embodiment, it is preferable to fire the raw material as powder. In a general solid phase reaction, in consideration of the progress of the reaction due to the diffusion of atoms at the contact between the raw materials, the raw materials are often baked in the form of pellets in order to promote a uniform reaction throughout the raw materials. However, in the case of the phosphor raw material, the raw material is baked as a powder, so that the pulverization after the baking becomes easy and the shape of the primary particles becomes an ideal spherical shape. It can be made easy and is preferable. Furthermore, when carbonates, hydroxides, or basic carbonates are used as raw materials, CO 2 gas and the like are generated by decomposition of the raw materials during firing, but the raw materials are powders, especially the particle diameter of each raw material. If the raw material is 0.1 μm or more and 10 μm or less, these gases are sufficiently removed, so that the raw material is preferably a powder from the viewpoint of not adversely affecting the light emission characteristics.

焼成が完了した後、焼成物をるつぼから取り出し、乳鉢、ボールミル等の粉砕手段を用いて、所定の平均粒径となるように粉砕し、本実施の形態に係るβ-SiAlON蛍光体を製造することができる。得られた蛍光体はこの後必要に応じて、洗浄、分級、表面処理を行う。
M元素、A元素、B元素、Z元素として、他の元素を用いた場合、及び付活剤であるEuの付活量を変更した場合も、各原料の仕込み時の配合量を所定の組成比に合わせることで、上述したものと同様の製造方法により蛍光体を製造することができる。
After the firing is completed, the fired product is taken out from the crucible and ground to a predetermined average particle diameter using a grinding means such as a mortar and ball mill to produce the β-SiAlON phosphor according to the present embodiment. be able to. Thereafter, the obtained phosphor is washed, classified, and surface-treated as necessary.
When other elements are used as M element, A element, B element, and Z element, and when the activation amount of Eu as an activator is changed, the blending amount at the time of charging each raw material is a predetermined composition. By adjusting to the ratio, the phosphor can be manufactured by the same manufacturing method as described above.

以下、実施例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
(実施例1)
実施例1では、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物としてZnOを選択し、ZnO-AlN-Si3N4-Eu2O3より、β-SiAlON蛍光体を作製した。原料としては市販のZnO(3N)、AlN(3N)、Si3N4(3N)、Eu2O3(4N)を準備し、各原料として、ZnOを1.00 mol、AlNを1.00 mol、Si3N4を2.67 mol、Eu2O3を0.010 mol秤量し、大気中にて乳鉢を用いて混合した。混合した原料をBNるつぼに入れ、焼成炉内を一度真空引きした後、窒素雰囲気中(流通量、4.0 L/min)、炉内圧0.05 MPaで1800℃まで15 ℃/minで昇温し、1800℃で5.0 min保持・焼成した後、1800℃から50℃まで1時間30分で冷却した。その後、焼成試料を大気中にて適当な粒径になるまで乳鉢を用いて解砕し、実施例1に係るβ-SiAlON蛍光体を得た。得られた蛍光体試料の分析結果、平均粒子径(D50)、比表面積(BET)を表1に示す。分析結果は、Siは重量法、O、NはLECO社製の酸素―窒素同時分析装置(TC-436)を使用し、その他の元素はICPによって、平均粒子径(D50)はレーザー回折散乱法によって、比表面積はBET法によって測定した。
Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated more concretely.
Example 1
In Example 1, ZnO was selected as a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C., and a β-SiAlON phosphor was produced from ZnO—AlN—Si 3 N 4 —Eu 2 O 3 . Commercially available ZnO (3N), AlN (3N), Si 3 N 4 (3N), Eu 2 O 3 (4N) are prepared as raw materials, and ZnO is 1.00 mol, AlN is 1.00 mol, Si 3 2.67 mol of N 4 and 0.010 mol of Eu 2 O 3 were weighed and mixed in the atmosphere using a mortar. The mixed raw material is put in a BN crucible, and the inside of the firing furnace is evacuated once, then the temperature is raised to 1800 ° C at a pressure of 0.05 MPa in a nitrogen atmosphere (flow rate, 4.0 L / min) at a furnace pressure of 0.05 MPa, 1800 After holding and baking at 5.0 ° C. for 5.0 min, the mixture was cooled from 1800 ° C. to 50 ° C. in 1 hour 30 minutes. Thereafter, the fired sample was crushed using a mortar until the particle size became appropriate in the air, and the β-SiAlON phosphor according to Example 1 was obtained. Table 1 shows the analysis results, average particle diameter (D50), and specific surface area (BET) of the obtained phosphor sample. Analytical results are based on gravimetric method for Si, oxygen and nitrogen simultaneous analyzer (TC-436) manufactured by LECO for O and N, ICP for other elements, and laser diffraction scattering method for average particle size (D50). The specific surface area was measured by the BET method.

Figure 2007039591
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得られた蛍光体は、Al濃度が5.63wt%のSi6-xAlxOxN8-x:Zの組成式を有するβ-SiAlON蛍光体であることがわかった。Zn元素の分析結果は25 ppmとなり、原料混合当初のZnO原料の仕込量に比べ非常に少なくなっている。これは、ZnOは蒸気圧(昇華圧)が高く、1800℃で焼成した場合には、殆どが昇華してしまい、混合原料系外に出てしまったためと考えられる。また、得られた蛍光体粉末の平均粒子径(D50)は4.305 μm、比表面積は1.833 m2/gであった。平均粒子径(D50)は4.305 μmであり、蛍光体粉末として好ましい0.5μm以上、50.0μm以下であることが解った。粒子のFE-SEM観察を行うと、1次粒子サイズは約1.0μm程度であった。そのため、製法の条件を詰め1次粒子サイズを大きくすると、更に発光特性は向上するものと考えられる。さらに、当該蛍光体試料の真密度を測定したところ、3.170g/cc であった。尚、真密度の測定にはQUANTACHROME社製のUltrapycnometer 1000を使用した。蛍光体の組成または結晶構造が変化すると粒子の密度も変化すると考えられるため、当該蛍光体の真密度は、3.170g/cc±3%の範囲にあることが好ましいと考えられる。 The obtained phosphor was found to be a β-SiAlON phosphor having a composition formula of Si 6-x Al x O x N 8-x : Z with an Al concentration of 5.63 wt%. The analysis result of Zn element is 25 ppm, which is much smaller than the amount of ZnO raw material charged at the beginning of raw material mixing. This is presumably because ZnO has a high vapor pressure (sublimation pressure), and when it was baked at 1800 ° C., it almost sublimated and went out of the mixed raw material system. The obtained phosphor powder had an average particle size (D50) of 4.305 μm and a specific surface area of 1.833 m 2 / g. The average particle size (D50) was 4.305 μm, which was found to be 0.5 μm or more and 50.0 μm or less, which is preferable as the phosphor powder. When FE-SEM observation of the particles was performed, the primary particle size was about 1.0 μm. Therefore, it is considered that the emission characteristics are further improved by increasing the primary particle size by filling the conditions of the production method. Furthermore, the true density of the phosphor sample was measured and found to be 3.170 g / cc. The true density was measured using an Ultrapycnometer 1000 manufactured by QUANTACHROME. Since the density of particles is considered to change when the composition or crystal structure of the phosphor changes, it is considered that the true density of the phosphor is preferably in the range of 3.170 g / cc ± 3%.

次に、実施例1の蛍光体の発光スペクトルを測定した。励起光として波長460nm、波長405 nmの光を照射したときの当該測定結果を表2に示し、更に励起光として波長460nmの光を照射したときの発光スペクトルについて図1に太実線にて示した。図1は、縦軸に蛍光体の発光強度を相対強度としてとり、横軸には光の波長をとったグラフである。ここで、発光スペクトルとは、ある波長の光またはエネルギーを蛍光体に照射した際、蛍光体より放出される光のスペクトルである。   Next, the emission spectrum of the phosphor of Example 1 was measured. The measurement results when 460 nm and 405 nm wavelengths are irradiated as excitation light are shown in Table 2, and the emission spectrum when 460 nm wavelength light is irradiated as excitation light is shown by a thick solid line in FIG. . FIG. 1 is a graph in which the vertical axis represents the emission intensity of the phosphor as the relative intensity and the horizontal axis represents the wavelength of light. Here, the emission spectrum is a spectrum of light emitted from the phosphor when the phosphor is irradiated with light or energy having a certain wavelength.

Figure 2007039591
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まず、図1を用いて、当該蛍光体の発光スペクトルについて説明する。
図1から明らかなように、当該蛍光体の発光スペクトルは、波長470 nmから650nm付近の広い波長域においてブロードなピークを持ち、そのピーク波長は549.1nmであった。(このときの発光強度の相対強度を100%とした。)また、半値幅を求めたところ64.8 nmであった。当該発光スペクトルの色度(x , y)を求めたところx = 0.3731、y =0.5879であった。尚、粉末は薄黄色をしており、目視でも緑色の発光色が確認できた。実施例1の蛍光体は、広い波長域において半値幅の広いピークを持つため白色LED照明用蛍光体として使用した場合には、シャープなピークを持つ蛍光体を使用したものに比べ、輝度、演色性に優れた白色LED照明を作製することが可能となる。また、従来の青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせた白色LED照明は、青色と黄色の光を混ぜて白色を合成しているため、緑色成分の光が不足しているという問題があったが、当該蛍光体は緑色発光するため、当該蛍光体を加えることにより、この問題を解決することが可能となる。
これ以降に説明する実施例、比較例の発光強度についても、実施例1の蛍光体に励起光として波長460 nmの単色光を照射した際の発光スペクトルの最大値を相対強度100%としている。
First, the emission spectrum of the phosphor will be described with reference to FIG.
As is apparent from FIG. 1, the emission spectrum of the phosphor has a broad peak in a wide wavelength range from 470 nm to 650 nm, and the peak wavelength is 549.1 nm. (The relative intensity of the light emission intensity at this time was set to 100%.) The half-value width was determined to be 64.8 nm. The chromaticity (x, y) of the emission spectrum was determined to be x = 0.3731 and y = 0.5879. The powder had a light yellow color, and a green emission color could be confirmed visually. Since the phosphor of Example 1 has a broad peak at half width in a wide wavelength range, when used as a phosphor for white LED illumination, brightness and color rendering are compared to those using a phosphor having a sharp peak. It is possible to produce a white LED illumination that is excellent in performance. In addition, conventional white LED lighting combining blue LED and yellow phosphor has a problem that the light of green component is insufficient because it combines white with blue and yellow light. Since the phosphor emits green light, this problem can be solved by adding the phosphor.
Regarding the emission intensities of Examples and Comparative Examples described below, the maximum value of the emission spectrum when the phosphor of Example 1 is irradiated with monochromatic light having a wavelength of 460 nm as excitation light is set to 100% relative intensity.

次に、図2(A)を用いて、実施例1の蛍光体の励起スペクトルについて説明する。図2(A)は縦軸に蛍光体の発光強度をとり、横軸には励起光の波長をとったグラフである。ここで、励起スペクトルとは、種々の波長の単色光を励起光として用いて被測定対象の蛍光体を励起し、蛍光体が発光する一定波長の発光強度を測定し、その発光強度の励起波長依存性を測定したものである。本測定においては、波長が250 nmから550 nmまでの単色光を実施例1の蛍光体に照射し、当該蛍光体が発光する波長 549.1 nmの発光強度の励起依存性を測定したものである。
図2(A)は実施例1の蛍光体の励起スペクトルである。この図2(A)から明らかなように、当該蛍光体の励起スペクトルは、波長250 nm付近から500 nm付近までの広い範囲の励起光で、高強度の緑色の発光を示すことがわかった。励起帯のピーク波長は296.1 nmであり、現在、ワンチップ型白色LED照明用の励起光として使用されている青色LED、近紫外・紫外LEDの発光波長である460 nm、405 nm付近でも高い発光強度を示し、更に平坦な励起帯を持った蛍光体である。
Next, the excitation spectrum of the phosphor of Example 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a graph in which the vertical axis represents the emission intensity of the phosphor and the horizontal axis represents the wavelength of the excitation light. Here, the excitation spectrum is the excitation wavelength of the emission intensity measured by exciting the phosphor to be measured using monochromatic light of various wavelengths as excitation light, measuring the emission intensity of a certain wavelength emitted by the phosphor. Dependence is measured. In this measurement, the phosphor of Example 1 was irradiated with monochromatic light having a wavelength of 250 nm to 550 nm, and the excitation dependence of the emission intensity at a wavelength of 549.1 nm emitted from the phosphor was measured.
FIG. 2A shows an excitation spectrum of the phosphor of Example 1. As is clear from FIG. 2A, it was found that the excitation spectrum of the phosphor showed high-intensity green emission with a wide range of excitation light from a wavelength of about 250 nm to about 500 nm. The peak wavelength of the excitation band is 296.1 nm, and the blue LED currently used as the excitation light for one-chip type white LED illumination, the emission wavelengths of near-ultraviolet / ultraviolet LEDs, 460 nm and 405 nm are also high. It is a phosphor that exhibits intensity and has a flat excitation band.

次に、実施例1の蛍光体の温度特性を測定した。当該測定結果を表3に示し、更に図3に示した。
図3を用いて、実施例1の蛍光体の温度特性について説明する。図3は縦軸に蛍光体の発光強度をとり、横軸には発光強度を測定する測定温度をとったグラフである。測定は25℃から300℃への昇温過程における任意の温度で行い、300℃での測定が終わった後、冷却を行い再び25℃における発光強度の測定を行なった。昇温前の25℃における発光強度の相対強度を100%とした。
表3は実施例1の蛍光体の温度特性の測定結果である。当該蛍光体の温度特性は、温度が高くなるにつれ発光強度は徐々に低下し、100℃では89.8%、300℃では57.5%となった。また、冷却後の相対発光強度は100.9%となり、昇温前と冷却後での変化は見られなかった。白色LED照明の励起源であるLED等の長時間点灯に伴う発熱によって、白色LED照明に組み込まれた蛍光体自身も50℃から100℃程度となると考えられるが、100℃における当該蛍光体の発光強度の低下は15%以内であり、昇温前、冷却後での発光強度に変化は無いことから、温度特性、熱耐久性に優れた蛍光体であることが解った。
Next, the temperature characteristics of the phosphor of Example 1 were measured. The measurement results are shown in Table 3 and further shown in FIG.
The temperature characteristics of the phosphor of Example 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph in which the vertical axis represents the emission intensity of the phosphor and the horizontal axis represents the measurement temperature at which the emission intensity is measured. The measurement was performed at an arbitrary temperature in the temperature rising process from 25 ° C. to 300 ° C. After the measurement at 300 ° C. was completed, the sample was cooled and the emission intensity at 25 ° C. was measured again. The relative intensity of the emission intensity at 25 ° C. before the temperature rise was set to 100%.
Table 3 shows the measurement results of the temperature characteristics of the phosphor of Example 1. As for the temperature characteristics of the phosphor, the emission intensity gradually decreased as the temperature was increased to 89.8% at 100 ° C. and 57.5% at 300 ° C. Further, the relative light emission intensity after cooling was 100.9%, and no change was observed before and after cooling. Due to the heat generated by long-time lighting of the LED that is the excitation source of white LED lighting, the phosphor itself incorporated in the white LED lighting is considered to be about 50 to 100 ° C, but the phosphor emits light at 100 ° C. The decrease in intensity was within 15%, and the emission intensity before and after temperature rise did not change, indicating that the phosphor was excellent in temperature characteristics and thermal durability.

Figure 2007039591
Figure 2007039591

次に、図4を用いて、実施例1の蛍光体の粉末X線回析測定について説明する。図4は縦軸に強度(a.u.)をとり、横軸には回折角度2θ(CoKα)をとったグラフである。また、図4には実測値の他に、得られた回折結果を元にリートベルト手法を用いて結晶構造解析を行った解析値も示している。リートベルト法とは実際に測定して得られた実測回折強度と、その結晶構造を予測して組み立てた結晶構造モデルから理論的に計算で得られる回折強度を比較し、両方の差を小さくするように後者のモデルにおける種々の構造パラメータを最小二乗法により精密化して、より正確な結晶構造を導くものである。本実施形態の蛍光体についてリートベルト法により精密化を行った。なおリートベルト解析にはプログラム“RIETAN-2000”を用いた。解析結果と実際の測定結果には非常によい一致が得られ、本実施形態のβ-SiAlON蛍光体の結晶格子のa軸の値は7.605 Å、c軸の値は2.912 Åの六方晶系の結晶構造をとることが判明した。当該蛍光体の結晶格子定数が大きく変化すると発光に寄与する原子の周辺の原子状態が変化し、発光特性が低下すると考えられる。そこで、a軸、c軸の値は、上記に示した値を取ることが好ましく、より発光効率の良い蛍光体を得る為には、a軸の値は7.60±0.05Å、c軸の値は2.91±0.05Åの範囲内であることが好ましいと考えられる。   Next, the powder X-ray diffraction measurement of the phosphor of Example 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a graph in which the vertical axis represents intensity (a.u.) and the horizontal axis represents diffraction angle 2θ (CoKα). In addition to the actual measurement values, FIG. 4 also shows analysis values obtained by analyzing the crystal structure using the Rietveld method based on the obtained diffraction results. The Rietveld method compares the actual diffraction intensity obtained by actual measurement with the diffraction intensity theoretically obtained from the crystal structure model constructed by predicting the crystal structure and reducing the difference between the two. As described above, various structural parameters in the latter model are refined by the least square method to derive a more accurate crystal structure. The phosphor of this embodiment was refined by the Rietveld method. For Rietveld analysis, the program “RIETAN-2000” was used. The analysis result and the actual measurement result are in very good agreement, and the value of the a-axis of the β-SiAlON phosphor of the present embodiment is 7.605 mm and the value of c-axis is 2.912 mm. It was found to have a crystal structure. It is considered that when the crystal lattice constant of the phosphor changes greatly, the atomic state around the atoms contributing to light emission changes and the light emission characteristics deteriorate. Therefore, it is preferable that the values of the a-axis and c-axis take the values shown above. In order to obtain a phosphor with better luminous efficiency, the a-axis value is 7.60 ± 0.05 mm, and the c-axis value is It is considered preferable to be within the range of 2.91 ± 0.05 mm.

また、本実施形態の蛍光体の粉末X線回折測定により得られた回折パターンの複数の回折ピークについて半価幅 Bを算出し、シェラーの式Dx = 0.9λ/Bcosθ(ここで、Dxは結晶子の大きさ、λは測定に用いたX線の波長、Bは回折ピークの半価幅、θは回折ピークのブラッグ角である。)より、実施例1に示す蛍光体について、(1,0,0)、(1,1,0)、(2,2,0)、(1,0,1)、(2,1,0)、(2,0,1)、(3,0,1)、(3,2,1)の回折ピークから結晶子の大きさを求めたところ、平均結晶子サイズは81.1nmであり50.0nm以上であった。   Further, the half width B is calculated for a plurality of diffraction peaks of the diffraction pattern obtained by the powder X-ray diffraction measurement of the phosphor of the present embodiment, and Scherrer's formula Dx = 0.9λ / Bcosθ (where Dx is a crystal (1 is the wavelength of the X-ray used for the measurement, B is the half-value width of the diffraction peak, and θ is the Bragg angle of the diffraction peak.) 0,0), (1,1,0), (2,2,0), (1,0,1), (2,1,0), (2,0,1), (3,0, When the crystallite size was determined from the diffraction peaks of 1) and (3,2,1), the average crystallite size was 81.1 nm, which was 50.0 nm or more.

(実施例2)
実施例2では、表1に示すように、Eu2O3の仕込量を0.015 molとし、1750℃まで昇温し、1750℃で3.0 h保持・焼成した以外は、実施例1と同様にして実施例2のβ-SiAlON蛍光体を得た。得られた蛍光体粉末の分析結果、平均粒子径(D50)、比表面積(BET)を表1に示す。
得られた蛍光体は、Al濃度が5.39wt%のSi6-xAlxOxN8-x:Zの組成式を有するβ-SiAlON蛍光体であることがわかった。Zn元素の分析結果は23 ppmであった。また、得られた蛍光体粉末の平均粒子径(D50)は4.280 μm、比表面積は1.982 m2/gであった。平均粒子径(D50)は4.280 μmであり、蛍光体粉末として好ましい粉体特性であった。
(Example 2)
In Example 2, as shown in Table 1, the same procedure was followed as in Example 1 except that the amount of Eu 2 O 3 charged was 0.015 mol, the temperature was raised to 1750 ° C., and held and fired at 1750 ° C. for 3.0 h. The β-SiAlON phosphor of Example 2 was obtained. Table 1 shows the analysis results, average particle diameter (D50), and specific surface area (BET) of the obtained phosphor powder.
The obtained phosphor was found to be a β-SiAlON phosphor having a composition formula of Si 6-x Al x O x N 8-x : Z with an Al concentration of 5.39 wt%. The analysis result of Zn element was 23 ppm. The obtained phosphor powder had an average particle size (D50) of 4.280 μm and a specific surface area of 1.982 m 2 / g. The average particle size (D50) was 4.280 μm, which was a preferable powder characteristic as a phosphor powder.

次に、実施例2の蛍光体の発光スペクトルを測定した。当該測定結果を表2、図1に細実線にて示す。表2、図1の結果は、励起光として波長460 nmの単色光を照射した際の発光スペクトルの測定結果を示しており、当該蛍光体は、実施例1と同じく波長470 nmから650 nmの広い波長域においてブロードなピークを持ち、そのピーク波長は547.1 nmであった。また、半値幅を求めたところ65.4 nmであり、当該発光スペクトルの色度(x , y)を求めたところx = 0.3684、y = 0.5885であった。尚、粉末は薄黄色をしており、目視でも緑色の発光色が確認できた。実施例1の相対強度を100%とした場合、実施例2の発光強度の相対強度は83.7 %であった。   Next, the emission spectrum of the phosphor of Example 2 was measured. The measurement results are shown by thin solid lines in Table 2 and FIG. The results in Table 2 and FIG. 1 show the measurement results of the emission spectrum when irradiated with monochromatic light having a wavelength of 460 nm as excitation light, and the phosphor has a wavelength of 470 nm to 650 nm as in Example 1. It had a broad peak in a wide wavelength range, and its peak wavelength was 547.1 nm. Further, the half width was determined to be 65.4 nm, and the chromaticity (x, y) of the emission spectrum was determined to be x = 0.3684, y = 0.5885. The powder had a light yellow color, and a green emission color could be confirmed visually. When the relative intensity of Example 1 was 100%, the relative intensity of the emission intensity of Example 2 was 83.7%.

次に、波長が250 nmから550 nmまでの単色光を実施例2の蛍光体に照射し、当該蛍光体が発光する波長547.1 nmの発光強度の励起依存性を測定したところ、当該蛍光体の励起スペクトルも実施例1と同様に、波長250 nm付近から500 nmまでの広い範囲の励起光で、高強度の緑色の発光を示すことがわかった。
実施例2は、実施例1とは焼成条件が異なる組成であるが、実施例1と同様に優れた発光特性を示した。
Next, when the phosphor of Example 2 was irradiated with monochromatic light having a wavelength of 250 nm to 550 nm, and the excitation dependence of the emission intensity at a wavelength of 547.1 nm emitted from the phosphor was measured, Similarly to Example 1, the excitation spectrum was found to exhibit high-intensity green light emission with a wide range of excitation light from a wavelength near 250 nm to 500 nm.
Example 2 had a composition different from that of Example 1 under firing conditions, but showed excellent light emission characteristics as in Example 1.

(実施例3)
実施例3では、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物としてZnOの代わりに、Ga2O3を選択し、当該Ga2O3を1.0 mol秤量・混合し、1800℃で3.0 h保持・焼成した以外は、実施例1と同様にして実施例3のβ-SiAlON蛍光体を得た。得られた蛍光体粉末の分析結果、平均粒子径(D50)、比表面積(BET)を表1に示す。
得られた蛍光体は、Al濃度が5.83wt%のSi6-xAlxOxN8-x:Zの組成式を有するβ-SiAlON蛍光体であることがわかった。Ga元素の分析結果は30 ppmであった。また、得られた蛍光体粉末の平均粒子径(D50)は5.484 μm、比表面積は1.468 m2/gであった。平均粒子径(D50)は5.484 μmであり、蛍光体粉末として好ましい粉体特性であった。
(Example 3)
In Example 3, Ga 2 O 3 is selected instead of ZnO as a compound that sublimes or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C., 1.0 mol of the Ga 2 O 3 is weighed and mixed, and 3.0 h at 1800 ° C. A β-SiAlON phosphor of Example 3 was obtained in the same manner as Example 1 except that it was held and fired. Table 1 shows the analysis results, average particle diameter (D50), and specific surface area (BET) of the obtained phosphor powder.
The obtained phosphor was found to be a β-SiAlON phosphor having a composition formula of Si 6-x Al x O x N 8-x : Z with an Al concentration of 5.83 wt%. The analytical result of Ga element was 30 ppm. The obtained phosphor powder had an average particle size (D50) of 5.484 μm and a specific surface area of 1.468 m 2 / g. The average particle size (D50) was 5.484 μm, which was a preferable powder characteristic as a phosphor powder.

次に、実施例3の蛍光体の発光スペクトルを測定した。当該測定結果を表2、図1に太破線にて示す。表2、図1の結果は、励起光として波長460 nmの単色光を照射した際の発光スペクトルの測定結果を示しており、当該蛍光体は、実施例1と同じく波長470 nmから650 nmの広い波長域においてブロードなピークを持ち、そのピーク波長は543.4 nmであった。また、半値幅を求めたところ61.6 nmであり、当該発光スペクトルの色度(x , y)を求めたところx = 0.3449、y = 0.6066であった。尚、粉末は薄黄色をしており、目視でも緑色の発光色が確認できた。実施例1の相対強度を100%とした場合、実施例3の発光強度の相対強度は77.6 %であった。   Next, the emission spectrum of the phosphor of Example 3 was measured. The measurement results are shown in Table 2 and FIG. The results in Table 2 and FIG. 1 show the measurement results of the emission spectrum when irradiated with monochromatic light having a wavelength of 460 nm as excitation light, and the phosphor has a wavelength of 470 nm to 650 nm as in Example 1. It had a broad peak in a wide wavelength range, and its peak wavelength was 543.4 nm. Further, the half width was determined to be 61.6 nm, and the chromaticity (x, y) of the emission spectrum was determined to be x = 0.3449, y = 0.0.666. The powder had a light yellow color, and a green emission color could be confirmed visually. When the relative intensity of Example 1 was 100%, the relative intensity of the emission intensity of Example 3 was 77.6%.

次に、波長が250 nmから550 nmまでの単色光を実施例3の蛍光体に照射し、当該蛍光体が発光する波長543.4 nmの発光強度の励起依存性を測定したところ、当該蛍光体の励起スペクトルも実施例1と同様に、波長250 nm付近から500 nmまでの広い範囲の励起光で、高強度の緑色の発光を示すことがわかった。
実施例3は、実施例1で使用したZnOの代わりにGa2O3を使用し合成した試料の結果であるが、実施例1と同様に優れた発光特性を示した。
Next, when the phosphor of Example 3 was irradiated with monochromatic light having a wavelength of 250 nm to 550 nm, and the excitation dependence of the emission intensity at a wavelength of 543.4 nm emitted from the phosphor was measured, Similarly to Example 1, the excitation spectrum was found to exhibit high-intensity green light emission with a wide range of excitation light from a wavelength near 250 nm to 500 nm.
Example 3 is a result of a sample synthesized using Ga 2 O 3 instead of ZnO used in Example 1, and showed excellent light emission characteristics as in Example 1.

(実施例4)
実施例4では、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物としてZnOの代わりに、MnO2を選択し、当該MnO2を0.5 mol秤量し、混合した以外は、実施例3と同様にして実施例4のβ-SiAlON蛍光体を得た。得られた蛍光体粉末の分析結果、平均粒子径(D50)、比表面積(BET)を表1に示す。
得られた蛍光体は、Al濃度が5.43wt%のSi6-xAlxOxN8-x:Zの組成式を有するβ-SiAlON蛍光体であることがわかった。Mn元素の分析結果は2400 ppmであった。また、得られた蛍光体粉末の平均粒子径(D50)は5.629 μm、比表面積は1.436 m2/gであった。平均粒子径(D50)は5.629 μmであり、蛍光体粉末として好ましい粉体特性であった。
Example 4
In Example 4, instead of ZnO as a compound sublimes or evaporates at a temperature of 1800 ° C. from 1000 ° C., and select the MnO 2, the MnO 2 is 0.5 mol weighed, except for mixing the same manner as in Example 3 Thus, the β-SiAlON phosphor of Example 4 was obtained. Table 1 shows the analysis results, average particle diameter (D50), and specific surface area (BET) of the obtained phosphor powder.
The obtained phosphor was found to be a β-SiAlON phosphor having a composition formula of Si 6-x Al x O x N 8-x : Z with an Al concentration of 5.43 wt%. The analysis result of Mn element was 2400 ppm. The obtained phosphor powder had an average particle size (D50) of 5.629 μm and a specific surface area of 1.436 m 2 / g. The average particle size (D50) was 5.629 μm, which was a preferable powder characteristic as a phosphor powder.

次に、実施例4の蛍光体の発光スペクトルを測定した。当該測定結果を表2、図1に太一点鎖線にて示す。表2、図1の結果は、励起光として波長460 nmの単色光を照射した際の発光スペクトルの測定結果を示しており、当該蛍光体は、実施例1と同じく波長470 nmから650 nmの広い波長域においてブロードなピークを持ち、そのピーク波長は539.2 nmであった。また、半値幅を求めたところ61.2 nmであり、当該発光スペクトルの色度(x , y)を求めたところx = 0.3283、y = 0.6043であった。尚、粉末は薄黄色をしており、目視でも緑色の発光色が確認できた。実施例1の相対強度を100%とした場合、実施例4の発光強度の相対強度は50.1 %であった。   Next, the emission spectrum of the phosphor of Example 4 was measured. The measurement results are shown in Table 2 and FIG. The results in Table 2 and FIG. 1 show the measurement results of the emission spectrum when irradiated with monochromatic light having a wavelength of 460 nm as excitation light, and the phosphor has a wavelength of 470 nm to 650 nm as in Example 1. It had a broad peak in a wide wavelength range, and its peak wavelength was 539.2 nm. Further, the half value width was determined to be 61.2 nm, and the chromaticity (x, y) of the emission spectrum was determined to be x = 0.283 and y = 0.06043. The powder had a light yellow color, and a green emission color could be confirmed visually. When the relative intensity of Example 1 was 100%, the relative intensity of the emission intensity of Example 4 was 50.1%.

次に、波長が250 nmから550 nmまでの単色光を実施例4の蛍光体に照射し、当該蛍光体が発光する波長539.2 nmの発光強度の励起依存性を測定したところ、当該蛍光体の励起スペクトルも実施例1と同様に、波長250 nm付近から500 nmまでの広い範囲の励起光で、緑色の発光を示すことがわかった。
実施例4は、実施例1で使用したZnO 1.0 molの代わりにMnO 0.50 molを使用し合成した試料の結果であるが、実施例1と同様に優れた発光特性を示した。
Next, the phosphor of Example 4 was irradiated with monochromatic light having a wavelength of 250 nm to 550 nm, and the excitation dependence of the emission intensity at a wavelength of 539.2 nm emitted from the phosphor was measured. Similarly to Example 1, the excitation spectrum was found to emit green light with a wide range of excitation light from a wavelength near 250 nm to 500 nm.
Example 4 is a result of a sample synthesized by using 0.50 mol of MnO instead of 1.0 mol of ZnO used in Example 1, and showed excellent light emission characteristics as in Example 1.

(比較例1)
比較例1では、ZnO等の1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を使用しないで試料を作成した。
原料としては実施例1と同様に、市販のAlN(3N)、Si3N4(3N)、Eu2O3(4N)を準備し、各原料を、AlNを1.00 mol、Si3N4を10.26 mol、Eu2O3を0.108 mol秤量し、大気中にて乳鉢を用いて混合した。混合した原料をBNるつぼに入れ、焼成炉内を一度真空引きした後、窒素雰囲気中(流通量、4.0 L/min)、炉内圧0.05 MPaで1800℃まで15 ℃/minで昇温し、1800℃で3.0h保持・焼成した後、1800℃から50℃まで1時間30分で冷却した。その後、焼成試料を大気中にて適当な粒径になるまで乳鉢を用いて解砕し、比較例1の蛍光体を得た。得られた蛍光体粉末の分析結果、平均粒子径(D50)、比表面積(BET)を表1に示す。
得られた蛍光体粉末の平均粒子径(D50)は2.922 μm、比表面積は2.959 m2/gであった。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a sample was prepared without using a compound such as ZnO that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C.
As in Example 1, commercially available AlN (3N), Si 3 N 4 (3N), and Eu 2 O 3 (4N) were prepared, and each raw material was prepared with 1.00 mol of AlN and Si 3 N 4 as in Example 1. 10.26 mol and Eu 2 O 3 were weighed 0.108 mol and mixed in the atmosphere using a mortar. The mixed raw material is put in a BN crucible, and the inside of the firing furnace is evacuated once, then the temperature is raised to 1800 ° C at a pressure of 0.05 MPa in a nitrogen atmosphere (flow rate, 4.0 L / min) at a furnace pressure of 0.05 MPa, 1800 After holding and baking at 3.0 ° C. for 3.0 hours, it was cooled from 1800 ° C. to 50 ° C. in 1 hour 30 minutes. Thereafter, the fired sample was crushed using a mortar until the particle size became appropriate in the air, and the phosphor of Comparative Example 1 was obtained. Table 1 shows the analysis results, average particle diameter (D50), and specific surface area (BET) of the obtained phosphor powder.
The obtained phosphor powder had an average particle size (D50) of 2.922 μm and a specific surface area of 2.959 m 2 / g.

次に、実施例1と同様にして、比較例1の蛍光体の発光スペクトルを測定した。当該測定結果を表2、図1に細破線にて示す。表2、図1の結果は、励起光として波長460 nmの単色光を照射した際の発光スペクトルの測定結果を示しており、当該蛍光体は、波長520 nmから670 nmの広い波長域においてブロードなピークを持ち、そのピーク波長は581.9 nmであった。また、半値幅を求めたところ91.5 nmであり、当該発光スペクトルの色度(x , y)を求めたところx = 0.4741、y = 0.4831であった。尚、粉末は黄土色をしており、目視では黄色の発光色を確認できた。実施例1の相対強度を100%とした場合、比較例1の発光強度の相対強度は34.6%であった。
次に、波長が250 nmから550 nmまでの単色光を比較例1の蛍光体に照射し、当該蛍光体が発光する波長581.9 nmの発光強度の励起依存性を測定したところ(図2(B))、当該蛍光体の励起スペクトルは、波長250 nm付近から470 nmまでの励起光で黄色の発光を示すことがわかった。
Next, in the same manner as in Example 1, the emission spectrum of the phosphor of Comparative Example 1 was measured. The measurement results are shown in Table 2 and FIG. The results in Table 2 and FIG. 1 show the measurement results of the emission spectrum when the monochromatic light having a wavelength of 460 nm is irradiated as the excitation light, and the phosphor is broad in a wide wavelength range from 520 nm to 670 nm. The peak wavelength was 581.9 nm. Further, the half width was determined to be 91.5 nm, and the chromaticity (x, y) of the emission spectrum was determined to be x = 0.4741 and y = 0.4831. The powder had an ocher color, and a yellow emission color could be confirmed visually. When the relative intensity of Example 1 was 100%, the relative intensity of the emission intensity of Comparative Example 1 was 34.6%.
Next, when the phosphor of Comparative Example 1 was irradiated with monochromatic light having a wavelength of 250 nm to 550 nm, the excitation dependence of the emission intensity at a wavelength of 581.9 nm emitted from the phosphor was measured (FIG. 2 (B )), It was found that the excitation spectrum of the phosphor showed yellow emission with excitation light having a wavelength of around 250 nm to 470 nm.

(比較例2)
比較例2では、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物であるZnOを使用しない以外は、実施例2と同様にして比較例2の蛍光体を得た。得られた蛍光体粉末の分析結果、平均粒子径(D50)、比表面積(BET)を表1に示す。
得られた蛍光体粉末の平均粒子径(D50)は2.641 μm、比表面積は3.886 m2/gであった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, the phosphor of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 2 except that ZnO, which is a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C., is not used. Table 1 shows the analysis results, average particle diameter (D50), and specific surface area (BET) of the obtained phosphor powder.
The obtained phosphor powder had an average particle size (D50) of 2.641 μm and a specific surface area of 3.886 m 2 / g.

次に、実施例1と同様にして、比較例2の蛍光体の発光スペクトルを測定した。当該測定結果を表2、図1に細一点鎖線にて示す。表2、図1の結果は、励起光として波長460 nmの単色光を照射した際の発光スペクトルの測定結果を示しており、当該蛍光体は、実施例1と同様に波長520 nmから670 nmの広い波長域においてブロードなピークを持ち、そのピーク波長は576.4 nmであった。また、半値幅を求めたところ92.7 nmであり、当該発光スペクトルの色度(x , y)を求めたところx = 0.4619、y = 0.4901であった。尚、粉末は黄土色をしており、目視では黄色の発光色を確認できた。実施例1の相対強度を100%とした場合、比較例2の発光強度の相対強度は33.1%であった。
次に、波長が250 nmから550 nmまでの単色光を比較例2の蛍光体に照射し、当該蛍光体が発光する波長576.4 nmの発光強度の励起依存性を測定したところ、当該蛍光体の励起スペクトルは、比較例1と同様に波長250 nm付近から470 nmまでの励起光で黄色の発光を示すことがわかった。
Next, in the same manner as in Example 1, the emission spectrum of the phosphor of Comparative Example 2 was measured. The measurement results are shown in Table 2 and FIG. The results in Table 2 and FIG. 1 show the measurement results of the emission spectrum when irradiated with monochromatic light having a wavelength of 460 nm as the excitation light, and the phosphor has a wavelength of 520 nm to 670 nm as in Example 1. It has a broad peak in a wide wavelength range of 576.4 nm. Further, the half width was determined to be 92.7 nm, and the chromaticity (x, y) of the emission spectrum was determined to be x = 0.4619 and y = 0.4901. The powder had an ocher color, and a yellow emission color could be confirmed visually. When the relative intensity of Example 1 was 100%, the relative intensity of the emission intensity of Comparative Example 2 was 33.1%.
Next, the phosphor of Comparative Example 2 was irradiated with monochromatic light having a wavelength of 250 nm to 550 nm, and the excitation dependence of the emission intensity at a wavelength of 576.4 nm emitted from the phosphor was measured. As in Comparative Example 1, the excitation spectrum was found to show yellow emission with excitation light having a wavelength of around 250 nm to 470 nm.

(実施例1から実施例4及び比較例1、比較例2についての検討)
表2、図1、図2から明らかなように、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を加えた実施例1から実施例4の試料については、発光スペクトルのピーク波長が550 nm付近にあり、緑色発光する蛍光体を得ることができているが、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を加えていない比較例1、比較例2については、発光スペクトルのピーク波長が580 nm付近にあり、黄色発光する蛍光体が得られた。後述するが、実施例1から実施例4の試料はβ-SiAlONを母体とした蛍光体であるのに対し、比較例1、比較例2はα-SiAlONを母体とした蛍光体であるため発光特性が異なっている。当該実施例1から実施例4の蛍光体は、緑色発光を示すため、青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせた白色LED照明に使用すると、不足していた緑色成分の光を確保するこができ、高演色性の白色LED照明を作成することが可能となる。
(Examination on Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2)
As apparent from Table 2, FIG. 1 and FIG. 2, the peak wavelength of the emission spectrum is 550 nm for the samples of Examples 1 to 4 to which a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 to 1800 ° C. is added. In the vicinity of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in which a phosphor that emits green light can be obtained, but no compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. is added, the peak wavelength of the emission spectrum A phosphor emitting yellow light was obtained at around 580 nm. As will be described later, the samples of Examples 1 to 4 are phosphors based on β-SiAlON, whereas Comparative Examples 1 and 2 are phosphors based on α-SiAlON. The characteristics are different. Since the phosphors of Examples 1 to 4 exhibit green light emission, when used for white LED illumination in which a blue LED and a yellow phosphor are combined, the light of the insufficient green component can be secured, It becomes possible to create white LED lighting with high color rendering properties.

次に、図2より、実施例1と比較例1の励起スペクトルを比較してみると、実施例1の励起スペクトルは500 nm付近まで高効率であるのに対し、比較例1は青色LEDの発光波長である460 nm付近から励起スペクトルが急激に落ち込んでおり、実施例1と比較例1では異なる発光特性を持った蛍光体が生成していることが解る。更に、青色LEDの発光波長が少しズレてしまった場合でも、実施例1の蛍光体は平坦な励起帯を有するため、発光強度のバランスが崩れ、白色の色調が変化するという問題が発生せず好ましい。
また、実施例1から実施例4で得られた蛍光体は、発光強度、輝度が優れており、更には、熱や水に対する耐久性に優れたβサイアロン構造を持つため、発光特性、寿命に優れた白色LEDを作製することが可能となる。
Next, comparing the excitation spectra of Example 1 and Comparative Example 1 with reference to FIG. 2, the excitation spectrum of Example 1 is highly efficient up to around 500 nm, whereas Comparative Example 1 is a blue LED. The excitation spectrum suddenly drops from around 460 nm, which is the emission wavelength, and it can be seen that phosphors having different emission characteristics are generated in Example 1 and Comparative Example 1. Furthermore, even when the emission wavelength of the blue LED is slightly shifted, the phosphor of Example 1 has a flat excitation band, so that there is no problem that the balance of emission intensity is lost and the color tone of white changes. preferable.
In addition, the phosphors obtained in Examples 1 to 4 have excellent emission intensity and luminance, and also have a β sialon structure with excellent durability against heat and water. An excellent white LED can be produced.

<粉末X線回折パターン>
実施例1から実施例3及び比較例1に係る蛍光体の粉末X線回折パターンを図5に示す。また、同時にβ-Si3N4のJCPDSカード(PDF#33-1160)の回折パターンも示す。
ここで、図5の粉末法によるX線回折パターンの測定方法について説明する。
測定する蛍光体は、焼成後に乳鉢、ボールミル等の粉砕手段を用いて所定(好ましくは0.5μm 〜 50.0μm)の平均粒径となるように粉砕し、材質がチタン製のホルダーに平らになるように詰め、XRD装置 理学電気株式会社製「RINT 2000」にて測定を行った。測定条件を下記に示す。
使用測定機 : 理学電気株式会社製「RINT 2000」
X線管球 : CoKα
管電圧 : 40 kV
管電流 : 30 mA
スキャン方法 : 2θ/θ
スキャン速度 : 0.3°/min
サンプリング間隔 : 0.01°
スタート角度(2θ) : 10°
ストップ角度(2θ) : 90°
<Powder X-ray diffraction pattern>
The powder X-ray diffraction patterns of the phosphors according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are shown in FIG. The diffraction pattern of the β-Si 3 N 4 JCPDS card (PDF # 33-1160) is also shown.
Here, a method for measuring an X-ray diffraction pattern by the powder method of FIG. 5 will be described.
The phosphor to be measured is pulverized to a predetermined average particle size (preferably 0.5 μm to 50.0 μm) using a mortar or ball mill after firing, and the material is flattened on a titanium holder. The XRD device was measured with “RINT 2000” manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. The measurement conditions are shown below.
Measuring instrument used: “RINT 2000” manufactured by Rigaku Corporation
X-ray tube: CoKα
Tube voltage: 40 kV
Tube current: 30 mA
Scanning method: 2θ / θ
Scanning speed: 0.3 ° / min
Sampling interval: 0.01 °
Start angle (2θ): 10 °
Stop angle (2θ): 90 °

また、ブラッグ角度(2θ)のズレについては、X線が照射される試料面が平らでないこと、X線の測定条件、特にスキャンスピードの違いなどにより生じていると考えられる。そのため、特徴的な回折ピークが見られる範囲も若干のズレが起きることは許容されると考えられる。当該ズレをなるべく抑えるために、スキャンスピードを0.3°/minとした上で、蛍光体試料中にSiを混ぜ、X線の測定後にSiピークのズレを補正することにより、ブラッグ角度(2θ)を求めている。以下、図5の実施例2、3及び比較例1についても同様に測定を行った。   Further, it is considered that the deviation of the Bragg angle (2θ) is caused by the fact that the sample surface irradiated with X-rays is not flat, the X-ray measurement conditions, particularly the scanning speed. For this reason, it is considered that a slight deviation in the range in which a characteristic diffraction peak is seen is allowed. In order to suppress the deviation as much as possible, the scanning speed is set to 0.3 ° / min, Si is mixed in the phosphor sample, and the X-ray measurement is performed to correct the deviation of the Si peak, thereby adjusting the Bragg angle (2θ). Looking for. Hereinafter, the same measurement was performed for Examples 2 and 3 and Comparative Example 1 in FIG.

図5の粉末法によるX線回折パターンの結果から明らかなように、実施例1から実施例3に係る蛍光体は、β-Si3N4と同じX線回折パターンであることからβ-SiAlON構造を有しており、それに対し、比較例1に係る蛍光体は、β-SiAlONのX線回折パターンも見られるものの、それ以外に、α-SiAlONのX線回折パターンも確認することができ、α相とβ相の2相が生成していることが判明した。つまり、上述した、発光スペクトルのピーク波長が、実施例1から実施例3と比較例1とで異なっているのは、この生成している相が異なっているためと考えられる。実施例1から実施例3に係る蛍光体の試料は、原料に1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を加えたことにより、β相の生成が促進され、付活剤であるEuがβ-SiAlON構造中に上手く入り込んだために緑色発光を示したと考えられる。これに対し、比較例1の試料は、原料に1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を加えていないために、β相がほとんど生成せず、α相が安定的に生成し、付活剤であるEuがα相に優先的に入り込んでいるため黄色発光を示したと考えられる。 As is apparent from the results of the X-ray diffraction pattern by the powder method of FIG. 5, the phosphors according to Example 1 to Example 3 have the same X-ray diffraction pattern as β-Si 3 N 4. On the other hand, the phosphor according to Comparative Example 1 has an X-ray diffraction pattern of β-SiAlON, but in addition, an X-ray diffraction pattern of α-SiAlON can be confirmed. It was found that two phases of α phase and β phase were generated. That is, the reason why the peak wavelength of the emission spectrum described above is different between Example 1 to Example 3 and Comparative Example 1 is considered to be because the generated phases are different. In the phosphor samples according to Example 1 to Example 3, the addition of a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. to the raw material promotes the formation of β phase, and is an activator Eu. Is considered to have emitted green light due to its good penetration into the β-SiAlON structure. On the other hand, in the sample of Comparative Example 1, since the compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. is not added to the raw material, the β phase is hardly generated, and the α phase is stably generated. It is considered that Eu, which is an activator, preferentially enters the α phase and thus emitted yellow light.

また、従来、β-SiAlON蛍光体は高温・高圧下でないと合成できないと考えられていたが、本実施例に示すように、ZnOのような1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を添加することで、当該構成を有しない従来の製造方法に比べ、低い焼成温度、低い炉内圧力で合成が可能となった。当該新規な蛍光体は、大掛かりな製造装置を必要とせず、工業的に十分生産可能である。さらに、当該新規な蛍光体は、大気中で不安定な窒化物原料や金属原料を用いることなく、大気中でも容易で安定的に混合できる原料構成であり、安価な製造コストで容易に製造できるという特徴を持っている。   In addition, conventionally, β-SiAlON phosphors were thought to be synthesized only under high temperature and high pressure, but as shown in this example, compounds such as ZnO that sublimate or evaporate at temperatures from 1000 ° C to 1800 ° C. As a result, it was possible to synthesize at a lower firing temperature and a lower pressure in the furnace as compared with the conventional production method having no such structure. The novel phosphor can be industrially sufficiently produced without requiring a large-scale manufacturing apparatus. Furthermore, the new phosphor has a raw material structure that can be easily and stably mixed in the air without using an unstable nitride raw material or metal raw material in the air, and can be easily manufactured at a low manufacturing cost. Has characteristics.

(実施例6)
<電子線励起>
実施例6では、実施例1と同様にZnO-AlN-Si3N4-Eu2O3よりβ-SiAlON蛍光体を作製した。原料としては市販のZnO(3N)、AlN(3N)、Si3N4(3N)、Eu2O3(4N)を準備し、各原料を、ZnOを1.00 mol、AlNを1.00 mol、Si3N4を2.67 mol、Eu2O3を0.010 mol秤量し、大気中にて乳鉢を用いて混合した。混合した原料をBNるつぼに入れ、焼成炉内を一度真空引きした後、窒素雰囲気中(流通量、4.0 L/min)、炉内圧0.05 MPaで1800℃まで15 ℃/minで昇温し、1800℃で5.0 min保持・焼成した後、1800℃から50℃まで1時間30分で冷却した。その後、焼成試料を大気中にて適当な粒径になるまで乳鉢を用いて解砕し、実施例1と同様のβ-SiAlON蛍光体を得た。
(Example 6)
<Electron beam excitation>
In Example 6, as in Example 1, a β-SiAlON phosphor was fabricated from ZnO—AlN—Si 3 N 4 —Eu 2 O 3 . As raw materials, commercially available ZnO (3N), AlN (3N), Si 3 N 4 (3N), Eu 2 O 3 (4N) were prepared.Each raw material was 1.00 mol of ZnO, 1.00 mol of AlN, 1.00 mol of Si 3 2.67 mol of N 4 and 0.010 mol of Eu 2 O 3 were weighed and mixed in the atmosphere using a mortar. The mixed raw material is put in a BN crucible, and the inside of the firing furnace is evacuated once, then the temperature is raised to 1800 ° C at a pressure of 0.05 MPa in a nitrogen atmosphere (flow rate, 4.0 L / min) at a furnace pressure of 0.05 MPa, 1800 After holding and baking at 5.0 ° C. for 5.0 min, the mixture was cooled from 1800 ° C. to 50 ° C. in 1 hour 30 minutes. Thereafter, the fired sample was crushed using a mortar until the particle size became appropriate in the atmosphere, and the same β-SiAlON phosphor as in Example 1 was obtained.

製造された蛍光体の粉体を溶液中に分散させ、水ガラスを用いた凝集沈降法を用いて、銅製基板上へ均一塗布し、実施例6に係る蛍光体の発光特性を評価する基板試料とした。作製した基板試料における蛍光体膜厚は、蛍光体が塗布された基板の厚みと蛍光体膜を剥がし落とした後の基板の厚みを測定し、その厚みの差から算出した。このようにして測定した各基板試料の蛍光体膜厚は、33.1μmであった。また、作製した各基板試料の単位面積当りの蛍光体塗布量は、蛍光体が塗布された基板の重量と蛍光体膜を剥がし落とした後の基板の重量を測定し、その重量の差から蛍光体塗布量を算出した後、算出した蛍光体塗布量を基板試料の表面積で割ることにより求めた。このようにして測定した各基板試料の単位面積当りの蛍光体塗布量は3.46mg/cm2であった。 A substrate sample in which the produced phosphor powder is dispersed in a solution, uniformly coated on a copper substrate using a coagulation sedimentation method using water glass, and the emission characteristics of the phosphor according to Example 6 are evaluated. It was. The phosphor film thickness in the produced substrate sample was calculated from the difference in thickness by measuring the thickness of the substrate coated with the phosphor and the thickness of the substrate after peeling off the phosphor film. The phosphor film thickness of each substrate sample thus measured was 33.1 μm. In addition, the amount of phosphor applied per unit area of each substrate sample produced was determined by measuring the weight of the substrate on which the phosphor was applied and the weight of the substrate after the phosphor film was peeled off. After calculating the body coating amount, it was determined by dividing the calculated phosphor coating amount by the surface area of the substrate sample. The phosphor coating amount per unit area of each substrate sample thus measured was 3.46 mg / cm 2 .

作製した各基板試料へ、電子ビ−ム加速電圧25kV、電子ビ−ム照射面積8×4mmの電子ビ−ムを照射し、当該電子ビ−ムの励起電流値を1μAに設定し、基板試料の発光強度を測定した。当該測定結果を図6に示す。ただし、図6は、横軸に発光波長(nm)、縦軸に蛍光体の発光強度(相対エネルギー強度)をとったものである。
本実施例6の蛍光体は、電子ビームを照射された場合において、極めて強い発光を示すことが判明した。従って、当該蛍光体は、電子線励起用蛍光体としても十分使用可能である。
Each prepared substrate sample was irradiated with an electron beam having an electron beam acceleration voltage of 25 kV and an electron beam irradiation area of 8 × 4 mm, and the excitation current value of the electron beam was set to 1 μA. The emission intensity of was measured. The measurement results are shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis represents the emission wavelength (nm) and the vertical axis represents the emission intensity (relative energy intensity) of the phosphor.
It has been found that the phosphor of Example 6 exhibits extremely strong light emission when irradiated with an electron beam. Therefore, the phosphor can be sufficiently used as a phosphor for electron beam excitation.

(実施例7)
実施例7おいては、実施例1に係る蛍光体へ、さらに、青色蛍光体、赤色蛍光体を加え、波長405 nmに発光する発光素子(LED)で励起させた場合に相関色温度5000Kの発光を行う蛍光体混合物を製造し、該蛍光体混合物を組み込んだ発光装置の発光特性、演色性を評価した。尚、本実施例では、青色蛍光体としてSrAlSi6.5O1.25N9.5:Euを用いたが、BaMgAl10O17:Euやハロりん酸塩蛍光体である(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Euを用いることも可能である。また、該赤色蛍光体としてCaSiAlN3:Euを用いたが、Sr4AlSi11O2N17:Eu、(Ca,Sr)Si5N8:Euなどの窒素を有する赤色蛍光体、またはSrS:Eu、CaS:Euなどの硫化物系の赤色蛍光体を用いることも可能である。
(Example 7)
In Example 7, when the phosphor according to Example 1 is further added with a blue phosphor and a red phosphor and excited by a light emitting element (LED) that emits light at a wavelength of 405 nm, the correlated color temperature is 5000K. A phosphor mixture that emits light was produced, and the light emission characteristics and color rendering properties of a light-emitting device incorporating the phosphor mixture were evaluated. In this example, SrAlSi 6.5 O 1.25 N 9.5 : Eu was used as the blue phosphor, but BaMgAl 10 O 17 : Eu or a halophosphate phosphor (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 ( It is also possible to use PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu. Further, CaSiAlN 3 : Eu was used as the red phosphor, but the red phosphor having nitrogen such as Sr 4 AlSi 11 O 2 N 17 : Eu, (Ca, Sr) Si 5 N 8 : Eu, or SrS: It is also possible to use a sulfide-based red phosphor such as Eu or CaS: Eu.

(1)蛍光体試料の準備
緑色蛍光体は実施例1にて説明した方法により、実施例1と同様の蛍光体を製造した。
青色蛍光体SrAlSi6.5O1.25N9.5:Euを、以下の方法により製造した。
実施例1と同様に、原料としては市販のSrCO3(3N)、Al2O3(3N)、AlN(3N)、Si3N4(3N)を準備し、Z元素としては、Eu2O3(3N)を準備する。これらの原料を、各元素のモル比がSr : Al : Si : O : Eu = 0.970 : 1 : 6.5 : 1.25 : 0.030となるように、各原料の混合比をそれぞれ、SrCO3を0.970 mol、Al2O3を0.25/3 mol、AlNを(1.0 - 0.25/3 × 2)mol、Si3N4を6.5/3 mol、Eu2O3を0.030/2 mol秤量し混合した。混合した原料をBNるつぼに入れ、焼成炉内を一度真空引きした後、窒素雰囲気中(流通量、4.0 L/min)、炉内圧0.05 MPaで1800℃まで15 ℃/minで昇温し、1800℃で3.0時間保持・焼成した後、1800℃から50℃まで1時間30分で冷却した。その後、焼成試料を大気中にて適当な粒径になるまで乳鉢を用いて解砕し試料を得た。
(1) Preparation of phosphor sample A green phosphor was produced in the same manner as in Example 1 by the method described in Example 1.
Blue phosphor SrAlSi 6.5 O 1.25 N 9.5 : Eu was manufactured by the following method.
As in Example 1, commercially available SrCO 3 (3N), Al 2 O 3 (3N), AlN (3N), and Si 3 N 4 (3N) are prepared as raw materials, and Eu 2 O is used as the Z element. Prepare 3 (3N). These raw materials, the molar ratio of each element is Sr: Al: Si: O: Eu = 0.970: 1: 6.5: 1.25: such that 0.030, respectively the mixing ratio of each raw material, a SrCO 3 0.970 mol, Al 2 O 3 0.25 / 3 mol, AlN (1.0-0.25 / 3 × 2) mol, Si 3 N 4 6.5 / 3 mol, Eu 2 O 3 0.030 / 2 mol were weighed and mixed. The mixed raw material is put in a BN crucible, and the inside of the firing furnace is evacuated once, then the temperature is raised to 1800 ° C at a pressure of 0.05 MPa in a nitrogen atmosphere (flow rate, 4.0 L / min) at a furnace pressure of 0.05 MPa, 1800 After holding and baking at 3.0 ° C. for 3.0 hours, it was cooled from 1800 ° C. to 50 ° C. in 1 hour 30 minutes. Thereafter, the fired sample was crushed using a mortar until the particle size became appropriate in the air to obtain a sample.

一方、赤色蛍光体CaSiAlN3:Euを、以下の方法により製造した。
市販のCa3N2(2N)、AlN(3N)、Si3N4(3N)、Eu2O3(3N)を準備し、各元素のモル比がCa:Al:Si: Eu = 0.970 : 1.00 : 1.00 : 0.030となるように各原料を秤量し、窒素雰囲気中において乳鉢を用いて混合した。混合した原料を、粉末の状態で窒素雰囲気中1500℃まで15℃/minの昇温速度で昇温し、1500℃で12時間保持・焼成した後、1500℃から200℃まで1時間で冷却し、組成式CaSiAlN3:Euの蛍光体を得た。得られた試料を粉砕し、分級して赤色蛍光体試料として準備した。
On the other hand, a red phosphor CaSiAlN 3 : Eu was manufactured by the following method.
Commercially available Ca 3 N 2 (2N), AlN (3N), Si 3 N 4 (3N), Eu 2 O 3 (3N) are prepared, and the molar ratio of each element is Ca: Al: Si: Eu = 0.970: Each raw material was weighed so as to be 1.00: 1.00: 0.030, and mixed in a nitrogen atmosphere using a mortar. The mixed raw material is heated to 1500 ° C in a nitrogen atmosphere at a heating rate of 15 ° C / min, held and fired at 1500 ° C for 12 hours, and then cooled from 1500 ° C to 200 ° C in 1 hour. A phosphor having the composition formula CaSiAlN 3 : Eu was obtained. The obtained sample was pulverized and classified to prepare a red phosphor sample.

(2)蛍光体混合物の調製
前記青色、緑色、赤色蛍光体の3種類の蛍光体試料について、各々、波長405 nmの励起光で励起させた場合の発光スペクトルを測定し、該発光スペクトルから、両蛍光体混合物の相関色温度が、5000 Kとなる相対混合比をシミュレーションのより求めた。該シミュレーションの結果は、(青色蛍光体) : (緑色蛍光体:実施例1) :(赤色蛍光体) = 55.4 : 34.6 : 10.0であった。該結果に基づき、各蛍光体秤量し混合して蛍光体混合物を得た。
但し、発光部の発光波長(蛍光体混合物の励起波長)や、該励起光に対する蛍光体の発光効率により、好ましい混合比が該シミュレーション結果よりずれる場合がある。このような場合には、適宜、蛍光体の配合比を調整して、実際の発光スペクトル形状を整えればよい。
(2) Preparation of phosphor mixture For each of the three types of phosphor samples, blue, green, and red phosphors, emission spectra were measured when excited with excitation light having a wavelength of 405 nm. From the emission spectra, The relative mixing ratio at which the correlated color temperature of both phosphor mixtures was 5000 K was determined by simulation. The result of the simulation was (blue phosphor): (green phosphor: Example 1): (red phosphor) = 55.4: 34.6: 10.0. Based on the results, each phosphor was weighed and mixed to obtain a phosphor mixture.
However, a preferable mixing ratio may deviate from the simulation result depending on the emission wavelength of the light emitting portion (excitation wavelength of the phosphor mixture) and the emission efficiency of the phosphor with respect to the excitation light. In such a case, an actual emission spectrum shape may be adjusted by appropriately adjusting the blending ratio of the phosphors.

(3)発光素子での評価
波長405 nmで発光する発光素子(LED)を用いて励起させた場合における、該発光装置の発光特性、演色性を評価した。まず、窒化物半導体である紫外光のLED素子(発光波長405nm)を発光部として準備した。さらに前記実施例1に係るβ−SIALON蛍光体と各種蛍光体を混合した蛍光体混合物、エポキシ樹脂、分散剤を混ぜ、蛍光体の混合物を用意した。樹脂は可視光の透過率、屈折率が高い方が好ましく、前記条件を満たせばエポキシ系に限らずシリコン系の樹脂でもよい。分散剤はSiO2の微粒子などを少量混合し使用しても良い。該混合物を十分に攪拌し、公知の方法で該LED素子上に塗布して白色LED照明(発光装置)を作製した。前記混合物の蛍光体と樹脂比率、塗布厚みにより発光色及び発光効率が変化するため、目的の色温度に合わせて前記条件を調整すればよい。
(3) Evaluation with Light Emitting Element The light emitting characteristics and color rendering properties of the light emitting device when excited using a light emitting element (LED) that emits light at a wavelength of 405 nm were evaluated. First, an ultraviolet LED element (emission wavelength: 405 nm), which is a nitride semiconductor, was prepared as a light emitting part. Further, a phosphor mixture prepared by mixing the β-SIALON phosphor according to Example 1 and various phosphors, an epoxy resin, and a dispersant were mixed to prepare a phosphor mixture. The resin preferably has a higher visible light transmittance and higher refractive index. If the above conditions are satisfied, the resin is not limited to an epoxy resin but may be a silicon resin. The dispersant may be used by mixing a small amount of SiO 2 fine particles. The mixture was sufficiently stirred and applied onto the LED element by a known method to produce a white LED illumination (light emitting device). Since the light emission color and light emission efficiency vary depending on the phosphor and resin ratio of the mixture and the coating thickness, the conditions may be adjusted in accordance with the target color temperature.

作製された白色LED照明に20 mAを通電させた際の発光スペクトルの結果を表4、図7に示す。図7は、縦軸に相対発光強度をとり、横軸に発光波長(nm)をとったグラフである。そして、実施例7に係る白色LED照明の発光スペクトルを実線で示す。
該蛍光体は、発光部が発する青色光により励起・発光し、波長400nmから700nmの範囲に連続的にブロードなピークを有する発光スペクトルの白色光を発光する白色LED照明を得ることが出来た。該発光の色温度、色度及び演色性を測定したところ、色温度は 5003K、色度はx = 0.3456、y = 0.3584であり、平均演色評価数(Ra)は 88、特殊演色評価数R9は74、R15は96であった。
Table 4 and FIG. 7 show the results of the emission spectrum when 20 mA was applied to the produced white LED illumination. FIG. 7 is a graph with the relative emission intensity on the vertical axis and the emission wavelength (nm) on the horizontal axis. The emission spectrum of the white LED illumination according to Example 7 is indicated by a solid line.
The phosphor was excited and emitted by blue light emitted from the light emitting portion, and white LED illumination was obtained that emits white light having an emission spectrum having a continuous broad peak in the wavelength range of 400 nm to 700 nm. When the color temperature, chromaticity, and color rendering properties of the light emission were measured, the color temperature was 5003K, the chromaticity was x = 0.3456, y = 0.3584, the average color rendering index (Ra) was 88, and the special color rendering index R9 was 74 and R15 were 96.

Figure 2007039591
Figure 2007039591

実施例1から実施例4の蛍光体並びに比較例1及び2の蛍光体のそれぞれの発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows each emission spectrum of the fluorescent substance of Example 1 to Example 4, and the fluorescent substance of Comparative Examples 1 and 2. 実施例1の励起スペクトルを示すグラフである。2 is a graph showing an excitation spectrum of Example 1. 比較例1の励起スペクトルを示すグラフである。6 is a graph showing an excitation spectrum of Comparative Example 1. 実施例1の蛍光体の温度特性を示すグラフである。3 is a graph showing temperature characteristics of the phosphor of Example 1. 実施例1の蛍光体について、粉末X線回析測定における実測値と解析値を示すグラフである。It is a graph which shows the actual value and analysis value in powder X-ray diffraction measurement about the fluorescent substance of Example 1. 実施例1から実施例3及び比較例1の蛍光体についての粉末X線回折パターンを示すグラフである。It is a graph which shows the powder X-ray-diffraction pattern about the fluorescent substance of Example 1- Example 3 and the comparative example 1. FIG. 実施例6の蛍光体膜における電子線励起特性を示すグラフである。10 is a graph showing electron beam excitation characteristics in the phosphor film of Example 6. 実施例7の白色LED照明(発光装置)における発光スペクトルを示すグラフである。10 is a graph showing an emission spectrum in white LED illumination (light emitting device) of Example 7. 砲弾型LED発光装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows a bullet-type LED light-emitting device typically. 反射型LED発光装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows a reflection type LED light-emitting device typically.

符号の説明Explanation of symbols

1、蛍光体混合物
2、LED発光料
3、リードフレーム
4、樹脂
8、反射面
1. Phosphor mixture 2, LED light emitting material 3, lead frame 4, resin 8, reflective surface

Claims (20)

組成式Si6-xAlxOxN8-x:Z(但し、Z元素は、蛍光体中において付活剤として作用する元素である。)と表記される生成相と、1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を構成する金属元素とを、含み、
前記1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を構成する金属元素を、0.10 ppm以上、10000 ppm以下含有することを特徴とする蛍光体。
A production phase represented by a composition formula Si 6-x Al x O x N 8-x : Z (wherein the Z element is an element acting as an activator in the phosphor), and 1000 ° C. to 1800 A metal element constituting a compound that sublimes or evaporates at a temperature of ° C.,
A phosphor containing 0.10 ppm or more and 10000 ppm or less of a metal element constituting a compound that sublimes or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C.
請求項1に記載の蛍光体であって、
前記1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物を構成する金属元素が、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)でから選択される1種類以上の元素であることを特徴とする蛍光体。
The phosphor according to claim 1,
The metal element constituting the compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C. is zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn) A phosphor characterized by being one or more elements selected from lead (Pb) and manganese (Mn).
請求項1または2に記載の蛍光体であって、
0.3 ≦ x ≦ 0.9であることを特徴とする蛍光体。
The phosphor according to claim 1 or 2,
A phosphor characterized by 0.3 ≦ x ≦ 0.9.
請求項1から3のいずれかに記載の蛍光体であって、
Z元素が、Eu、Ce、Pr、Tb、Yb、Mnから選択される1種類以上の元素であることを特徴とす蛍光体。
The phosphor according to any one of claims 1 to 3,
A phosphor characterized in that the Z element is at least one element selected from Eu, Ce, Pr, Tb, Yb, and Mn.
請求項1から4のいずれかに記載の蛍光体であって、
前記蛍光体の生成相の結晶系が、六方晶であることを特徴とする蛍光体。
The phosphor according to any one of claims 1 to 4,
The phosphor characterized in that the crystal system of the generation phase of the phosphor is hexagonal.
請求項1から5のいずれかに記載の蛍光体であって、
前記蛍光体の生成相の結晶子の大きさ(Dx)が、50 nm以上であることを特徴とする蛍光体。
The phosphor according to any one of claims 1 to 5,
A phosphor having a crystallite size (Dx) of a generation phase of the phosphor of 50 nm or more.
請求項1から6のいずれかに記載の蛍光体であって、
前記蛍光体が粉末状であることを特徴とする蛍光体。
The phosphor according to any one of claims 1 to 6,
A phosphor characterized in that the phosphor is in a powder form.
請求項7に記載の蛍光体であって、
前記蛍光体の粒子の平均粒子径(D50)が、0.5μm以上、50.0μm以下であることを特徴とする蛍光体。
The phosphor according to claim 7,
An average particle diameter (D50) of the phosphor particles is 0.5 μm or more and 50.0 μm or less.
請求項1から8のいずれかに記載の蛍光体の製造方法であって、
前記蛍光体の原料を混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を焼成炉内に設置して加熱し、焼成物とする工程と、
前記焼成物を粉砕して蛍光体を得る工程とを有し、
前記1000℃から1800℃の温度で昇華もしくは蒸発する化合物として、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、タリウム(Tl)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、マンガン(Mn)の各酸化物から選択される1種類以上の化合物を、前記混合物へ添加することを特徴とする蛍光体の製造方法。
A method for producing the phosphor according to any one of claims 1 to 8,
Mixing the raw materials of the phosphor to obtain a mixture;
Installing the mixture in a firing furnace and heating to form a fired product;
Crushing the fired product to obtain a phosphor,
As a compound that sublimates or evaporates at a temperature of 1000 ° C. to 1800 ° C., zinc (Zn), gallium (Ga), indium (In), thallium (Tl), germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb) A method for producing a phosphor, comprising adding one or more compounds selected from oxides of manganese (Mn) to the mixture.
請求項9に記載の蛍光体の製造方法であって、
前記混合物を、粉末状のままBNるつぼに収めて焼成炉内に設置し、
前記焼成炉内の雰囲気ガスを、窒素ガス、希ガス、及びアンモニアガスから選択される1種類以上を含むガスとし、且つ、当該選択されたガスを、焼成炉内に0.1ml/min以上流通させながら、1400℃以上、1800℃以下の温度で加熱することを特徴とする蛍光体の製造方法。
It is a manufacturing method of the fluorescent substance according to claim 9,
The mixture is placed in a BN crucible in powder form and placed in a firing furnace,
The atmosphere gas in the firing furnace is a gas containing at least one selected from nitrogen gas, rare gas, and ammonia gas, and the selected gas is circulated in the firing furnace at a rate of 0.1 ml / min or more. However, a method for producing a phosphor, comprising heating at a temperature of 1400 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower.
請求項9または10に記載の蛍光体の製造方法であって、
前記焼成炉内の内圧を、0.001 MPa以上、0.5 MPa以下とすることを特徴とする蛍光体の製造方法。
It is a manufacturing method of the fluorescent substance according to claim 9 or 10,
An internal pressure in the firing furnace is set to 0.001 MPa or more and 0.5 MPa or less.
請求項1から8のいずれかに記載の蛍光体を含み、第1の波長の光を発する発光部とを有し、前記第1の波長の光の一部または全部を励起光とし、前記蛍光体から前記第1の波長と異なる波長の光を発光させることを特徴とする発光装置。   A phosphor comprising the phosphor according to claim 1, a light emitting unit that emits light of a first wavelength, and a part or all of the light of the first wavelength as excitation light, wherein the fluorescence A light emitting device that emits light having a wavelength different from the first wavelength from a body. 請求項12に記載の発光装置であって、
第1の波長とは、350 nmから500 nmの波長であることを特徴とする発光装置。
The light-emitting device according to claim 12,
The light emitting device is characterized in that the first wavelength is a wavelength of 350 nm to 500 nm.
請求項12または13に記載の発光装置であって、
平均演色評価数Raが、80以上であることを特徴とする発光装置。
The light-emitting device according to claim 12 or 13,
A light emitting device having an average color rendering index Ra of 80 or more.
請求項12から14のいずれかに記載の発光装置であって、
特殊演色評価数R15が、80以上であることを特徴とする発光装置。
The light-emitting device according to any one of claims 12 to 14,
A light emitting device having a special color rendering index R15 of 80 or more.
請求項12から15のいずれかに記載の発光装置であって、
特殊演色評価数R9が、60以上であることを特徴とする発光装置。
The light-emitting device according to any one of claims 12 to 15,
A light emitting device having a special color rendering index R9 of 60 or more.
請求項12から16のいずれかに記載の発光装置であって、
相関色温度が、7000 Kから2500 Kの範囲にあることを特徴とする発光装置。
The light-emitting device according to any one of claims 12 to 16,
A light emitting device having a correlated color temperature in the range of 7000 K to 2500 K.
請求項12から17のいずれかに記載の発光装置であって、
第1の波長を発する発光部がLEDであることを特徴とする発光装置。
The light-emitting device according to any one of claims 12 to 17,
A light-emitting device, wherein the light-emitting portion emitting the first wavelength is an LED.
請求項1から8のいずれかに記載の蛍光体を用いて作製された電子線励起用の蛍光体膜。   A phosphor film for electron beam excitation produced using the phosphor according to claim 1. 請求項1から8のいずれかに記載の蛍光体を用いて作製された電子線励起カラ−表示装置。 An electron beam excitation color display device produced using the phosphor according to claim 1.
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