JP2013213095A - 被覆珪酸塩系蛍光体粒子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】他の材料との接触や水分などの影響による劣化やガスの発生を抑制できる珪酸塩系蛍光体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、組成式:(M1-xEux)2SiO4で表され、前記組成式におけるMはBa、Sr及びCaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、xは0.001〜0.1である珪酸塩系蛍光体粒子に、ポリシロキサン結合を有する層が被覆されている被覆珪酸塩系蛍光体粒子であって、ポリアルコキシシランである第1のアルコキシドと、第2のアルコキシドとを含むアルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物とを含有するコーティング液を、前記珪酸塩系蛍光体粒子と混合し、熱処理することによって得られることを特徴とする被覆珪酸塩系蛍光体粒子である。
【選択図】なし
【解決手段】本発明は、組成式:(M1-xEux)2SiO4で表され、前記組成式におけるMはBa、Sr及びCaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、xは0.001〜0.1である珪酸塩系蛍光体粒子に、ポリシロキサン結合を有する層が被覆されている被覆珪酸塩系蛍光体粒子であって、ポリアルコキシシランである第1のアルコキシドと、第2のアルコキシドとを含むアルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物とを含有するコーティング液を、前記珪酸塩系蛍光体粒子と混合し、熱処理することによって得られることを特徴とする被覆珪酸塩系蛍光体粒子である。
【選択図】なし
Description
本発明は、被覆層を有する珪酸塩系蛍光体及びその製造方法に関し、特に耐湿性又は耐水性に優れる被覆珪酸塩系蛍光体及びその製造方法に関する。
電子デバイス分野において、熱伝導性、電気伝導性、磁性、蛍光特性等の付与を目的として、種々の機能性粒子が使用されている。しかし、機能性粒子は、該粒子と接触する材料や水分などと反応することによって、劣化したり、ガスが発生したりして、その結果、電子デバイスの機能が低下するなどの悪影響を与えるという問題がある。つまり、使用初期の機能性に優れていても、時間経過とともに劣化して、使用が難しい材料が多数存在している。
このような課題を解決するため、前記粒子の表面にバリア層を被覆し、粒子の劣化を抑制したり、粒子からのガスによる電子デバイスへの悪影響を低減する試みが行われている。例えば特許文献1〜5では、蛍光体粒子に金属アルコキシドを用いた表面処理を行ったり(特許文献1)、蛍光体粒子の表面にシリコーン樹脂(特許文献2)や、ケイ素及び酸素を含むガラス層(特許文献3、5)、シリコン酸化膜(特許文献4)などが形成されている。
しかし、上記した従来技術では、バリア層形成のために200℃以上の高温や高圧条件下での熱処理が必要であり、このような条件下での熱処理によって蛍光体粒子などの機能性粒子自体が劣化したり、バリア層にクラック等が発生してバリア機能(すなわち、粒子の劣化やガス発生を抑制する機能)が十分に発揮されないという問題があった。
そこで、本発明は、機能性粒子として特に所定の組成式で表される珪酸塩系蛍光体に着目し、他の材料との接触や水分などの影響による劣化やガスの発生を抑制できる珪酸塩系蛍光体及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を達成した本発明は、組成式:(M1-xEux)2SiO4で表され、前記組成式におけるMはBa、Sr及びCaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、xは0.001〜0.1である珪酸塩系蛍光体粒子に、ポリシロキサン結合を有する層が被覆されている被覆珪酸塩系蛍光体粒子であって、ポリアルコキシシランである第1のアルコキシドと、第2のアルコキシドとを含むアルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物とを含有するコーティング液を、前記珪酸塩系蛍光体粒子と混合し、熱処理することによって得られることを特徴とする被覆珪酸塩系蛍光体粒子である。
また、本発明は、上記した被覆珪酸塩系蛍光体粒子の製造方法も包含し、すなわち、組成式:(M1-xEux)2SiO4で表され、前記組成式におけるMはBa、Sr及びCaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、xは0.001〜0.1である珪酸塩系蛍光体粒子に、ポリシロキサン結合を有する層が被覆されている被覆珪酸塩系蛍光体粒子の製造方法であって、ポリアルコキシシランである第1のアルコキシドと、第2のアルコキシドとを含むアルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物とを含有するコーティング液を、珪酸塩系蛍光体粒子と混合し、熱処理することを特徴とする被覆珪酸塩系蛍光体粒子の製造方法を包含する。
本発明の被覆珪酸塩系蛍光体粒子及びその製造方法のいずれにおいても、有機化合物、アルコキシド及び珪酸塩系蛍光体粒子について、下記の要件を満たすことが好ましい。前記有機化合物は、ポリビニルアルコールを含むことや、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びグリセリンから選択される1種以上を含むことが好ましく、又は前記有機化合物の量が、アルコキシドの量100質量部に対して、2.0〜20質量部であることも好ましい。また、前記第1及び第2のアルコキシドは、好ましくは、テトラ珪酸エチル、メチルトリ珪酸エチル、及びフェニルトリ珪酸エチルから選択される2種である。
前記珪酸塩系蛍光体粒子の平均粒子径は0.1〜50μmであることが好ましい。
また、本発明の製造方法において、前記熱処理の温度は、200℃未満であることが好ましい。
本発明は、上記製造方法によって得られた被覆珪酸塩系蛍光体粒子を有する白色LED及び発光装置も包含する。
本発明によれば、ポリアルコキシシランである第1のアルコキシドと、第2のアルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物とを含有するコーティング液を、熱処理することによって得られるポリシロキサン結合を有する層で、珪酸塩系蛍光体粒子が被覆されているため、耐水性又は耐湿性に優れた珪酸塩系蛍光体粒子を実現できる。また、本発明の好ましい実施態様において、珪酸塩系蛍光体粒子を被覆する層を形成する際の熱処理温度が200℃未満という低温であるため、珪酸塩系蛍光体粒子の劣化等を抑制でき、より簡便な手法で優れたバリア性を有した珪酸塩系蛍光体粒子が実現できる。
本発明の被覆珪酸塩系蛍光体粒子は、ポリシロキサン結合を有する層(以下、「被覆層」と呼ぶ)で被覆された珪酸塩系蛍光体粒子であって、該被覆層がポリアルコキシシランである第1のアルコキシドと、第2のアルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物とを含有するコーティング液を、熱処理することによって得られる点に特徴を有している。このようにして得られた被覆珪酸塩系蛍光体粒子は、耐水性又は耐湿性に優れている。
上記被覆層は、例えばシリカ層である。被覆層はアモルファスであることが好ましく、特にアモルファスのシリカ層であることが好ましい。被覆層が形成されていること、及び被覆層がアモルファスであるか否かについては、X線光電子分光法(XPS)、X線回折法(XRD)などの表面分析法によって確認できる。
上記被覆層は、コーティング液を調製する工程と、該コーティング液を珪酸塩系蛍光体粒子に被覆するコーティング処理工程によって形成される。
1.コーティング液調製工程
アルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物(以下、単に「有機化合物」と呼ぶ)とを、酸触媒の存在下、撹拌混合することで、加水分解反応が起こり、アルコキシドと有機化合物が複合化されたコーティング液を得ることができる。本工程では、アルコキシドと有機化合物の複合化がある程度進行するため、引き続き行われるコーティング処理工程における熱処理温度を200℃未満に設定可能となり、珪酸塩系蛍光体粒子の熱による劣化を抑制できる。
アルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物(以下、単に「有機化合物」と呼ぶ)とを、酸触媒の存在下、撹拌混合することで、加水分解反応が起こり、アルコキシドと有機化合物が複合化されたコーティング液を得ることができる。本工程では、アルコキシドと有機化合物の複合化がある程度進行するため、引き続き行われるコーティング処理工程における熱処理温度を200℃未満に設定可能となり、珪酸塩系蛍光体粒子の熱による劣化を抑制できる。
本工程では、温度は例えば20〜80℃(好ましくは25〜70℃)、撹拌混合時間は例えば0.5〜48時間(好ましくは30分〜5時間)に設定できる。
上記アルコキシドは、第1及び第2のアルコキシドを含んでおり、第1のアルコキシドは、ポリアルコキシシランである。ポリアルコキシシランは、加水分解及び脱水縮合反応によってポリシロキサン結合を形成する。ポリアルコキシシランとしては、例えばテトラ珪酸メチル、テトラ珪酸エチルなどのテトラ珪酸C1-4アルキル;メチルトリ珪酸メチル(メチルトリメトキシシラン)、メチルトリ珪酸エチル(メチルトリエトキシシラン)などのC1-4アルキルトリ珪酸C1-4アルキル;フェニルトリ珪酸メチル(フェニルトリメトキシシラン)、フェニルトリ珪酸エチル(フェニルトリエトキシシラン)などのアリールトリ珪酸C1-4アルキルなどが含まれる。第1のアルコキシドは、テトラ珪酸エチル、メチルトリ珪酸メチル、メチルトリ珪酸エチル、フェニルトリ珪酸メチル又はフェニルトリ珪酸エチルが好ましい。
第2のアルコキシドは、第1のアルコキシドとして例示した化合物の中から、第1のアルコキシドとして用いる化合物以外のものを選択しても良いし、又はアルミニウムアルコキシドを用いても良い。前記アルミニウムアルコキシドとしては、例えばトリC1-3アルキルアルコキシアルミニウムや、トリC1-3アルキルアルコキシアルミニウムのアルコキシ基の一部をC1-10アルキルアセト酢酸エステルで置換した化合物などを用いることができる。前記トリC1-3アルキルアルコキシアルミニウムとしては、例えばアルミニウムトリイソプロピレートが挙げられ、トリC1-3アルキルアルコキシアルミニウムのアルコキシ基の一部をC1-10アルキルアセト酢酸エステルで置換した化合物としては、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、又はオクチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレートなどが挙げられる。また、第2のアルコキシドに代えて、上記したアルミニウムアルコキシドのアルコキシ基をアセチルアセトンで全部置換した化合物を用いても良いが、反応後に副生成物としてアルコールが生成することから、アルコキシドを用いる方が好ましい。
アルコキシドは、第1及び第2のアルコキシドのみから構成されていても良いし、更に第3以降のアルコキシドを含んでいても良い。第3以降のアルコキシドは、第1及び第2のアルコキシドとして例示した化合物の中から、第1及び第2のアルコキシドとして用いる化合物以外のものを選択できる。
第2のアルコキシドのモル比は、第1のアルコキシドに対して、0.05〜1であることが好ましく、より好ましくは0.2〜0.8である。また第3以降のアルコキシドを用いる場合は、第3以降のアルコキシドのそれぞれのモル比は、第1のアルコキシドに対して、0.01〜0.5であることが好ましく、より好ましくは0.05〜0.2である。
前記第1及び第2のアルコキシドは、テトラ珪酸エチル、メチルトリ珪酸エチル、及びフェニルトリ珪酸エチルから選択される2種であることがより好ましい。
特に、アルコキシドの組み合わせは、(i)テトラ珪酸エチル及びメチルトリ珪酸エチル、(ii)テトラ珪酸エチル及びフェニルトリ珪酸エチル、(iii)テトラ珪酸エチル、メチルトリ珪酸エチル及びアルミニウムトリイソプロピレート、(iv)テトラ珪酸エチル、フェニルトリ珪酸エチル、及びアルミニウムトリイソプロピレートであることが好ましい。
上記した、水酸基を二個以上有する有機化合物は、コーティング液のコーティング性、ハンドリング性、また得られる被覆珪酸塩系蛍光体粒子の耐湿性を向上させる作用を有する。水酸基を二個以上有する有機化合物としては、ポリビニルアルコール類、グリコール類(エチレングリコールやプロピレングリコールなど)やその重合体(ポリエチレングリコールなど)、グリセリンなどのトリオール類などが例示でき、好ましくはポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びグリセリンから選択される1種以上である。特にポリビニルアルコールを用いる場合、その数平均重合度及びけん化度は、用いる溶媒などに応じて適宜調整すれば良く、数平均重合度は例えば100〜5000であり、好ましくは2000以下、より好ましくは500以下であり、けん化度は例えば70〜95mol%(好ましくは80〜90mol%)である。なお、ポリビニルアルコールのけん化度とは、ポリビニルアルコール中の酢酸基と水酸基の合計数に対する水酸基の割合を意味する。
上記有機化合物の量(2種以上用いる場合は、合計量)は、アルコキシドの量、すなわち第1及び第2のアルコキシドと、必要に応じて用いられる第3以降のアルコキシドの合計量100質量部に対して、2.0〜20質量部であることが好ましく、より好ましくは3〜10質量部であり、さらに好ましくは4〜7質量部である。
アルコキシドと有機化合物との撹拌混合の際には通常、酸触媒を用いる。これによって、アルコキシドと有機化合物を均一に混合でき、続くコーティング処理工程において、均一な被覆層を形成できる。酸触媒としては、塩酸又は硝酸などを用いることができる。酸触媒の使用量は、アルコキシドの合計量100質量部に対して0.1〜3質量部であることが好ましく、より好ましくは0.2〜2(特に0.3〜1)質量部である。
また、有機化合物が固形である場合などは、予め溶媒に有機化合物を溶解させておけば、アルコキシドと有機化合物との複合化に要する時間を短縮できる。溶媒としては、イオン交換水;エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホランなどの硫黄化合物;N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミドなどの酸アミド類などが好適に用いられ、好ましくはジメチルスルホキシド、エタノールである。溶媒の使用量は、アルコキシドの合計量100質量部に対して、10〜1000質量部程度(好ましくは20〜700質量部、より好ましくは30〜500質量部)である。
2.コーティング処理工程
上記したコーティング液調製工程で得られた、アルコキシドと有機化合物を含むコーティング液を、珪酸塩系蛍光体粒子(核)と混合し、溶媒を用いている場合は溶媒を除去した後、熱処理を行う。
上記したコーティング液調製工程で得られた、アルコキシドと有機化合物を含むコーティング液を、珪酸塩系蛍光体粒子(核)と混合し、溶媒を用いている場合は溶媒を除去した後、熱処理を行う。
コーティング液と珪酸塩系蛍光体粒子(核)との混合方法は、各珪酸塩系蛍光体粒子の表面にコーティング液がムラなく被覆できる方法であれば良く、例えばコーティング液中に粒子を分散させる方法や、流動した粒子中にコーティング液を噴霧する方法などが採用できる。混合方法は、乾式混合及び湿式混合のいずれであってもよく、撹拌式混合装置、超音波振動式混合装置などを用いることができる。混合装置の具体例としては、例えば株式会社三井三池製作所製のヘンシェルミキサー、株式会社カワタ製のスーパーミキサーなどが挙げられる。混合温度は、例えば20〜80℃(好ましくは20〜60℃)であり、混合時間は0.1〜24時間(好ましくは0.1〜3時間)である。
コーティング液と珪酸塩系蛍光体粒子(核)の混合割合は、混合方法によって異なるが、コーティング液の量が、珪酸塩系蛍光体粒子100質量部に対して1〜20000質量部(好ましくは20〜1000質量部、より好ましくは40〜500質量部)であることが好ましい。このような混合割合とすることで、被覆層の量を、珪酸塩系蛍光体粒子100質量部に対して、0.1〜50質量部(好ましくは0.2〜20質量部)とできる。また、被覆層中のSiの含有量は、珪酸塩系蛍光体粒子(核)100質量部に対して、SiO2換算で0.1〜20質量部が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量部、さらに好ましくは1.0〜5.0質量部である。
溶媒の除去方法は、真空ろ過、真空乾燥、送風乾燥などの手法を用いることができる。真空乾燥及び送風乾燥の温度は、例えば50〜150℃(好ましくは60〜120℃)であり、時間は例えば0.1〜24時間(好ましくは0.5〜6時間)である。
続いて熱処理を行うことによって、アルコキシドと有機化合物が完全に複合化されるとともに、珪酸塩系蛍光体粒子(核)の表面に被覆層が形成され、また溶媒が残存していた場合には溶媒が完全に除去できる。熱処理温度は、例えば120℃以上、200℃未満であり、好ましくは120〜180℃である。熱処理時間は、例えば1〜48時間であり、好ましくは1〜24時間である。処理温度が低すぎたり、処理時間が短すぎたりすると、被覆層のバリア性が不十分となり、耐湿性又は耐水性が向上できない。また、熱処理温度が200℃以上であると、珪酸塩系蛍光体粒子自体が劣化するため好ましくない。
熱処理時の雰囲気は特に限定されず、不活性ガス雰囲気、酸化性ガス雰囲気、還元性ガス雰囲気のいずれであっても良い。不活性ガスは、例えば窒素、アルゴンであり、酸化性ガスとしては、空気、酸素、不活性ガス(窒素、アルゴンなど)と酸素との混合ガスが挙げられる。還元性ガスには、不活性ガス(窒素、アルゴンなど)と0.1〜10体積%の水素との混合ガス、アンモニアなどが含まれる。
本発明に利用可能な珪酸塩系蛍光体粒子としては、組成式M2SiO4:Eu2+、又は組成式(M1-xEux)2SiO4で表される珪酸塩系蛍光体を好適に用いることができる。いずれの組成式においても、MはBa、Sr及びCaよりなる群から選択される少なくとも1種を示しており(好ましくはSr及び/又はBaであり、Sr及びBaが特に好ましい)、前記二つの組成式は同じ組成を意味している。前者の組成式においてはM2SiO4が母体結晶の組成を意味しており、Eu2+が賦活される発光イオンを意味している。また、後者の組成式において、xは0.001〜0.1である(好ましくは0.01〜0.05)。
上記組成式で表される珪酸塩系蛍光体は、蛍光体を構成する元素を含む原料を混合して、これを焼成することによって得られる。原料としては、蛍光体の各構成元素の単体、酸化物、炭酸塩、窒化物、又はハロゲン化物などを用いることができる。各原料の使用量比は、焼成後の蛍光体において、各構成元素の組成比が上記組成式で表される組成比となるように決定される。このとき、焼成による元素の飛散等を考慮して、各原料の使用量比は、組成式における組成比とは異なる値としても良い。
各原料の混合は、工業的に用いられる方法を適用することができ、湿式、乾式のいずれであっても良い。具体的には、例えばボールミル、V型混合機、攪拌機、ジェットミルなどを使用できる。
焼成雰囲気は、特に限定されず、大気中などの酸化性ガス雰囲気;窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気;H2、CO、NH3などの還元性ガス雰囲気のいずれであっても良い。好ましい焼成雰囲気は、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気であり、特に不活性ガスとH2との混合ガス雰囲気が好ましい。また、焼成工程中に、少なくとも一時的に還元性ガス雰囲気での焼成を行うことも好ましい。
焼成温度は例えば1000〜1400℃(好ましくは1200〜1300℃)、焼成時間は例えば1〜100時間(1〜24時間)である。
また、原料の焼成時に、反応性を高めるため、フラックス等の添加剤を加えてもよい。
各原料の混合は、工業的に用いられる方法を適用することができ、湿式、乾式のいずれであっても良い。具体的には、例えばボールミル、V型混合機、攪拌機、ジェットミルなどを使用できる。
焼成雰囲気は、特に限定されず、大気中などの酸化性ガス雰囲気;窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気;H2、CO、NH3などの還元性ガス雰囲気のいずれであっても良い。好ましい焼成雰囲気は、還元性ガスと不活性ガスとの混合ガス雰囲気であり、特に不活性ガスとH2との混合ガス雰囲気が好ましい。また、焼成工程中に、少なくとも一時的に還元性ガス雰囲気での焼成を行うことも好ましい。
焼成温度は例えば1000〜1400℃(好ましくは1200〜1300℃)、焼成時間は例えば1〜100時間(1〜24時間)である。
また、原料の焼成時に、反応性を高めるため、フラックス等の添加剤を加えてもよい。
珪酸塩系蛍光体粒子としては、例えば平均粒子径が0.1〜500μm(平均粒子径の下限は、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1.0μm以上であり、上限は好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。)の珪酸塩系蛍光体粒子を用いることが可能である。ここで、本明細書における平均粒子径とは、個数基準のメジアン径(D50)を意味し、例えばレーザー回折散乱法で測定することができる。
本発明の被覆珪酸塩系蛍光体粒子は、耐水性又は耐湿性に優れており、高温高湿度環境(例えば85℃以上、相対湿度85%以上)に所定時間(例えば500時間以上)曝されても、被覆された珪酸塩系蛍光体粒子の特性劣化が抑制できる。本発明の被覆珪酸塩系蛍光体粒子は、高温高湿度環境に曝された後の発光強度を、高温高湿度環境に曝される前の発光強度に対して例えば95%以上(好ましくは98%以上、より好ましくは100%)とできる。
本発明は、発光材料の高機能化や高性能化に寄与するため、産業上有用である。
本発明は被覆珪酸塩系蛍光体粒子を有する発光装置も包含する。より具体的には、励起源(特にLED)と蛍光体部を備え、蛍光体部が前記被覆珪酸塩系蛍光体粒子である発光装置;LED励起源と蛍光体部を備え、蛍光体部が前記被覆珪酸塩系蛍光体粒子である白色LEDなどが挙げられる。発光装置として白色LEDを例に挙げ、以下に説明する。
白色LEDは、例えば特開平11−31845号公報、特開2002−226846号公報等に開示の方法によって製造することができる。すなわち、200nm以上、500nm以下の波長の光を発する発光素子を、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂で封止し、その表面を覆うように蛍光体を配置することによって、白色LEDを製造することができる。白色LEDが所望の白色を発光できるように、蛍光体の量を適宜設定すれば良い。
白色LEDの蛍光体部には、本発明の被覆珪酸塩系蛍光体粒子を単独で用いても良いし、他の蛍光体と併用しても良い。他の蛍光体としては、BaMgAl10O17:Eu、(Ba,Sr,Ca)(Al,Ga)2S4:Eu、BaMgAl10O17:(Eu,Mn)、BaAl12O19:(Eu,Mn)、(Ba,Sr,Ca)S:(Eu,Mn)、YBO3:(Ce,Tb)、Y2O3:Eu、Y2O2S:Eu、YVO4:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、SrY2O4:Eu、Ca−Al−Si−O−N:Eu、(Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu、β−サイアロン、CaSc2O4:Ce、Li−(Ca,Mg)−Ln−Al−O−N:Eu(ただし、LnはEu以外の希土類金属元素を表す)、(Ba、Sr、Ca)・2SiO4:Eu2+、(Ba、Sr、Ca)・3SiO5:Eu2+、YAGなどが挙げられる。なお、括弧内の元素は任意の割合で変更可能である。
200nm以上500nm以下の波長の光を発する発光素子としては、紫外LED、青色LED等が挙げられ、これらは発光層としてGaN、IniGa1-iN(0<i<1)、IniAljGa1-i-jN(0<i<1、0<j<1、i+j<1)等の層を有する半導体が用いられる。発光層の組成を変化させることにより、発光波長を変化させることができる。
本発明の製造方法によって得られる被覆珪酸塩系蛍光体粒子は、白色LED以外にも、蛍光体励起源が真空紫外線である発光装置(例えば、PDP);蛍光体励起源が紫外線である発光装置(例えば、液晶ディスプレイ用バックライト、三波長形蛍光ランプ);蛍光体励起源が電子線である発光装置(例えば、CRTやFED)にも使用できる。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
[コーティング液の調整]
(1)コーティング液1
テトラ珪酸エチル(TEOS、多摩化学工業株式会社)0.8モル、メチルトリ珪酸エチル(MeTEOS、信越シリコーン)0.2モル、水4.0モル、ジメチルスルホキシド(DMSO、和光純薬工業)10モル、ポリビニルアルコール(PVA、平均重合度500、けん化度86〜90モル%、和光純薬工業)を混合した液に、硝酸0.01モルを滴下した後、室温にて60分間攪拌してコーティング液1を調製した。PVAの量はテトラ珪酸エチル及びメチルトリ珪酸エチルに対して5質量%であった。
(2)コーティング液2
テトラ珪酸エチル(TEOS、多摩化学工業株式会社)0.8モル、フェニルトリ珪酸エチル(PhTEOS、信越シリコーン)0.2モル、水4.0モル、ジメチルスルホキシド(DMSO、和光純薬工業)10モル、ポリビニルアルコール(PVA、平均重合度500、けん化度86〜90モル%、和光純薬工業)を混合した液に、硝酸0.01モルを滴下した後、室温にて60分間攪拌してコーティング液1を調製した。PVAの量はテトラ珪酸エチル及びフェニルトリ珪酸エチルに対して5質量%であった。
(3)コーティング液3
テトラ珪酸エチル(TEOS、多摩化学工業株式会社)0.8モル、フェニルトリ珪酸エチル(PhTEOS、信越シリコーン)0.2モル、エタノール1.6モル、プロピレングリコール(PG、和光純薬工業)を混合した液に、硝酸0.01モルを滴下した後、70℃にて60分間攪拌してコーティング液3を調製した。PGの量は、テトラ珪酸エチル及びフェニルトリ珪酸エチルに対して5質量%であった。
(4)コーティング液4、7〜9
用いるアルコキシド及び有機化合物を表1に記載の種類及び量にしたこと以外は、コーティング液3と同様にしてコーティング液4、7〜9を得た。なお、表1中、AIPOとはアルミニウムトリイソプロピレートを意味する。
(5)コーティング液5、6、10〜12
用いるアルコキシド及び有機化合物を表1に記載の種類及び量にしたこと以外は、コーティング液1、2と同様にして、コーティング液5、6及び、10〜12を得た。
(1)コーティング液1
テトラ珪酸エチル(TEOS、多摩化学工業株式会社)0.8モル、メチルトリ珪酸エチル(MeTEOS、信越シリコーン)0.2モル、水4.0モル、ジメチルスルホキシド(DMSO、和光純薬工業)10モル、ポリビニルアルコール(PVA、平均重合度500、けん化度86〜90モル%、和光純薬工業)を混合した液に、硝酸0.01モルを滴下した後、室温にて60分間攪拌してコーティング液1を調製した。PVAの量はテトラ珪酸エチル及びメチルトリ珪酸エチルに対して5質量%であった。
(2)コーティング液2
テトラ珪酸エチル(TEOS、多摩化学工業株式会社)0.8モル、フェニルトリ珪酸エチル(PhTEOS、信越シリコーン)0.2モル、水4.0モル、ジメチルスルホキシド(DMSO、和光純薬工業)10モル、ポリビニルアルコール(PVA、平均重合度500、けん化度86〜90モル%、和光純薬工業)を混合した液に、硝酸0.01モルを滴下した後、室温にて60分間攪拌してコーティング液1を調製した。PVAの量はテトラ珪酸エチル及びフェニルトリ珪酸エチルに対して5質量%であった。
(3)コーティング液3
テトラ珪酸エチル(TEOS、多摩化学工業株式会社)0.8モル、フェニルトリ珪酸エチル(PhTEOS、信越シリコーン)0.2モル、エタノール1.6モル、プロピレングリコール(PG、和光純薬工業)を混合した液に、硝酸0.01モルを滴下した後、70℃にて60分間攪拌してコーティング液3を調製した。PGの量は、テトラ珪酸エチル及びフェニルトリ珪酸エチルに対して5質量%であった。
(4)コーティング液4、7〜9
用いるアルコキシド及び有機化合物を表1に記載の種類及び量にしたこと以外は、コーティング液3と同様にしてコーティング液4、7〜9を得た。なお、表1中、AIPOとはアルミニウムトリイソプロピレートを意味する。
(5)コーティング液5、6、10〜12
用いるアルコキシド及び有機化合物を表1に記載の種類及び量にしたこと以外は、コーティング液1、2と同様にして、コーティング液5、6及び、10〜12を得た。
なお、コーティング液1〜12中の固形分が一定となるよう、各コーティング液中の溶媒量を調整している。
実施例1、参考例1〜22、比較例1〜3
蛍光体粒子(核)として表2に記載の蛍光体を(表2に記載の平均粒子径は、個数基準のメジアン径を意味する)、コーティング液として上記表1に記載のコーティング液1〜12を用い、以下の要領で蛍光体に被覆処理を行った。すなわち、コーティング液2.3g、蛍光体5.0g、溶媒としてエタノール2.0gを加えて10分間混合し(温度は室温)、エバポレーターにて60℃又は80℃で溶媒を除去した(溶媒除去に要した時間はおよそ0.5時間)。溶媒を除去した混合物を大気雰囲気下、120℃で10時間熱処理し、被覆蛍光体を得た。このとき、被覆層中のSi含有量は、蛍光体(核)100質量部に対してSiO2換算で3.0質量部であった。各実施例、参考例及び比較例で用いた蛍光体とコーティング液を表3、4に示した。
蛍光体粒子(核)として表2に記載の蛍光体を(表2に記載の平均粒子径は、個数基準のメジアン径を意味する)、コーティング液として上記表1に記載のコーティング液1〜12を用い、以下の要領で蛍光体に被覆処理を行った。すなわち、コーティング液2.3g、蛍光体5.0g、溶媒としてエタノール2.0gを加えて10分間混合し(温度は室温)、エバポレーターにて60℃又は80℃で溶媒を除去した(溶媒除去に要した時間はおよそ0.5時間)。溶媒を除去した混合物を大気雰囲気下、120℃で10時間熱処理し、被覆蛍光体を得た。このとき、被覆層中のSi含有量は、蛍光体(核)100質量部に対してSiO2換算で3.0質量部であった。各実施例、参考例及び比較例で用いた蛍光体とコーティング液を表3、4に示した。
比較例4〜7
比較例4〜7では、コーティング処理を行わず、蛍光体No.1〜4そのものを用いた。従って、比較例4〜7における「被覆蛍光体発光強度」の欄は蛍光体No.1〜4そのものの発光強度を意味している。
比較例4〜7では、コーティング処理を行わず、蛍光体No.1〜4そのものを用いた。従って、比較例4〜7における「被覆蛍光体発光強度」の欄は蛍光体No.1〜4そのものの発光強度を意味している。
各実施例、参考例及び比較例について、450nmの光を照射した際の被覆蛍光体及び高温高湿処理(85℃、相対湿度85%の雰囲気下で500時間保持)後の発光強度について、蛍光分光測定装置(日本分光(株)製FP−6500)を用いて測定した。結果を表3、4に示す。なお、各試験例における発光強度(1)、(2)は、各試験例の被覆処理前の発光強度を100とした場合の相対値で示し、比較例4〜7については、発光強度(1)は比較例における蛍光体そのものの発光強度(すなわち100)を意味する。
表3、4より、第1及び第2のアルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物とを含有するコーティング液で被覆した蛍光体(実施例1、参考例1〜22)は、耐湿性又は耐水性が向上した結果、高温高湿処理後の発光強度の低下が抑制できた。一方、一種類のアルコキシドしか用いなかったか、及び/又は水酸基を二個以上有する有機化合物を用いなかった例(比較例1〜3)と、被覆を全く行わなかった例(比較例4〜7)では、高温高湿処理後に発光強度が著しく低下した。
Claims (15)
- 組成式:(M1-xEux)2SiO4で表され、前記組成式におけるMはBa、Sr及びCaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、xは0.001〜0.1である珪酸塩系蛍光体粒子に、ポリシロキサン結合を有する層が被覆されている被覆珪酸塩系蛍光体粒子であって、
ポリアルコキシシランである第1のアルコキシドと、第2のアルコキシドとを含むアルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物とを含有するコーティング液を、前記珪酸塩系蛍光体粒子と混合し、熱処理することによって得られることを特徴とする被覆珪酸塩系蛍光体粒子。 - 前記有機化合物は、ポリビニルアルコールを含む請求項1に記載の被覆珪酸塩系蛍光体粒子。
- 前記有機化合物は、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びグリセリンから選択される1種以上を含む請求項1又は2に記載の被覆珪酸塩系蛍光体粒子。
- 前記第1及び第2のアルコキシドは、テトラ珪酸エチル、メチルトリ珪酸エチル、及びフェニルトリ珪酸エチルから選択される2種である請求項1〜3のいずれかに記載の被覆珪酸塩系蛍光体粒子。
- 前記有機化合物の量は、アルコキシドの量100質量部に対して、2.0〜20質量部である請求項1〜4のいずれかに記載の被覆珪酸塩系蛍光体粒子。
- 前記珪酸塩系蛍光体粒子の平均粒子径が0.1〜50μmである請求項1〜5のいずれかに記載の被覆珪酸塩系蛍光体粒子。
- 組成式:(M1-xEux)2SiO4で表され、前記組成式におけるMはBa、Sr及びCaよりなる群から選択される少なくとも一種であり、xは0.001〜0.1である珪酸塩系蛍光体粒子に、ポリシロキサン結合を有する層が被覆されている被覆珪酸塩系蛍光体粒子の製造方法であって、
ポリアルコキシシランである第1のアルコキシドと、第2のアルコキシドとを含むアルコキシドと、水酸基を二個以上有する有機化合物とを含有するコーティング液を、前記珪酸塩系蛍光体粒子と混合し、熱処理することを特徴とする被覆珪酸塩系蛍光体粒子の製造方法。 - 前記有機化合物は、ポリビニルアルコールを含む請求項7に記載の製造方法。
- 前記有機化合物は、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びグリセリンから選択される1種以上を含む請求項7又は8に記載の製造方法。
- 前記第1及び第2のアルコキシドは、テトラ珪酸エチル、メチルトリ珪酸エチル、及びフェニルトリ珪酸エチルから選択される2種である請求項7〜9のいずれかに記載の製造方法。
- 前記有機化合物の量は、アルコキシドの量100質量部に対して、2.0〜20質量部である請求項7〜10のいずれかに記載の製造方法。
- 前記珪酸塩系蛍光体粒子の平均粒子径が0.1〜50μmである請求項7〜11のいずれかに記載の製造方法。
- 前記熱処理の温度は、200℃未満である請求項7〜12のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項7〜13のいずれかに記載の製造方法によって得られた被覆珪酸塩系蛍光体粒子を有する白色LED。
- 請求項7〜13のいずれかに記載の製造方法によって得られた被覆珪酸塩系蛍光体粒子を有する発光装置。
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WO2016002185A1 (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 表面処理蛍光体の製造方法、表面処理蛍光体、波長変換部材及び発光装置 |
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JP5934955B1 (ja) * | 2014-06-30 | 2016-06-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 表面処理蛍光体の製造方法、表面処理蛍光体、波長変換部材及び発光装置 |
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