JP2015004045A - Blue luminescent silicate phosphor and production method of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a blue luminescent silicate phosphor which is excited at a wavelength around 400 nm that is a luminescent wavelength of a near-UV LED to strongly emit light, and which shows little change in the luminescent intensity by changes in an excitation wavelength, and to provide a production method for easily obtaining the blue luminescent silicate phosphor.SOLUTION: The blue luminescent silicate phosphor is represented by compositional formula of BaEuZrSiO(where x, y and δ satisfy 0.001≤x≤0.5, 2.5≤y≤6.0 and -0.1≤δ≤0.2). In the formula, Eu comprises both of Euand Er, and a ratio (Eu/Eu+Eu) of Euin the whole Eu is 10% to 90%.

Description

本発明は、近紫外から紫の光による励起で高輝度の青色発光を示す青色発光シリケート蛍光体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a blue-emitting silicate phosphor that exhibits high-luminance blue light emission when excited by near ultraviolet to violet light, and a method for producing the same.

白色LEDは、青色又は近紫外LED(LD)と、蛍光体を組み合わせて作製される。白色LEDは、発光効率が低かったために携帯電話等のバックライト用途を中心に開発されてきたが、近年、発光効率の増加と共に次世代照明として注目を集めている。   The white LED is produced by combining a blue or near-ultraviolet LED (LD) and a phosphor. White LEDs have been developed mainly for backlight applications such as cellular phones because of their low luminous efficiency, but in recent years, they have been attracting attention as next-generation lighting as the luminous efficiency increases.

白色LEDを構成する方式としては、青色LEDと黄色蛍光体を組み合わせる方式、近紫外LEDと青、緑、赤色蛍光体を組み合わせる方式等が提案されている。   As a method for configuring the white LED, a method of combining a blue LED and a yellow phosphor, a method of combining a near ultraviolet LED and blue, green, and red phosphors have been proposed.

具体的に、近紫外LED励起方式では、405nm(あるいはそれ以上)の発光中心波長を持つ紫LEDが励起源として用いられている。これは、(i)紫LEDがBlu−ray(登録商標)ディスクの光ピックアップ用として民生レベルで使用されており、比較的低コストである、(ii)蛍光体の発光とLEDの発光波長をより近づけることによって波長変換時のストークスロスが抑えられる、(iii)樹脂や周辺部材の光劣化を考えた場合により長波長(低エネルギー)のLEDを励起源とした方が有利である、等の観点からである。したがって、近紫外LED励起方式での白色LEDにおいては、LEDの発光中心波長である405nm前後で励起されて効率よく発光する青色系蛍光体が必要となり、従来の蛍光ランプで用いられてきた(Ca,Sr)(POCl:EuやBaMgAl1017:Eu(BAM)等が改良されて用いられている。 Specifically, in the near ultraviolet LED excitation method, a purple LED having an emission center wavelength of 405 nm (or more) is used as an excitation source. This is because (i) purple LED is used at the consumer level for optical pickup of Blu-ray (registered trademark) disk and is relatively low cost, (ii) the phosphor emission and LED emission wavelength Stoke loss at the time of wavelength conversion can be suppressed by being closer, (iii) it is more advantageous to use a long wavelength (low energy) LED as an excitation source when considering the photodegradation of resin and peripheral members, etc. From the point of view. Therefore, in the white LED using the near-ultraviolet LED excitation method, a blue phosphor that is excited around 405 nm, which is the emission center wavelength of the LED, and emits light efficiently is required, and has been used in conventional fluorescent lamps (Ca , Sr) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu (BAM) and the like have been used.

例えば、非特許文献1には、近紫外LED励起方式用に改良されたBAMの励起スペクトルと発光スペクトルが記載されている。   For example, Non-Patent Document 1 describes the excitation spectrum and emission spectrum of BAM improved for the near ultraviolet LED excitation system.

近紫外励起で青色発光する蛍光体の一つとしては、BaZrSi:Euが知られており、非特許文献2には、Ba0.99ZrSi:0.01Euが記載されている。 BaZrSi 3 O 9 : Eu is known as one of phosphors that emit blue light under near-ultraviolet excitation, and Ba 0.99 ZrSi 3 O 9 : 0.01Eu is described in Non-Patent Document 2. Yes.

また、特許文献1には(Ba,Sr)0.99ZrSi:0.01Euが開示されており、特許文献2には(Ba(1−x−y)SrEu)(Sn1−zZr)Siなる組成としてBaサイトをSrで、ZrサイトをSnで置換することによって、近紫外励起において発光強度が増加することが開示されている。 Patent Document 1 discloses (Ba, Sr) 0.99 ZrSi 3 O 9 : 0.01Eu, and Patent Document 2 discloses (Ba (1-xy) Sr x Eu y ) (Sn It has been disclosed that by replacing the Ba site with Sr and the Zr site with Sn as a composition of 1-z Zr z ) Si 3 O 9 , the emission intensity is increased in near-ultraviolet excitation.

特公昭48−38550号公報Japanese Patent Publication No. 48-38550 特開2008−63550号公報JP 2008-63550 A

田口 常正著「白色LED照明技術のすべて」、工業調査会、p.110Taguchi Tsunemasa "All about white LED lighting technology", Industrial Research Committee, p. 110 G.Blasse、A.Bril、Journal of Solid State Chemistry、1970、vol.2、p105−108G. Blasse, A.M. Brill, Journal of Solid State Chemistry, 1970, vol. 2, p105-108

しかしながら、非特許文献1に記載されているBAMの励起スペクトルを見ると、励起強度は380nm程度をピークとして400nm前後で急激に減少している。また、励起強度は、その波長での発光強度に対応するため、このことは励起波長の変化による発光強度の変化が大きいことを示している。このように蛍光体の励起波長に対する発光強度の急激な変化があると、励起源である紫外LEDの発光波長のばらつきによる青色発光強度のばらつきも大きくなり、白色LEDの色合いや発光強度のばらつきに繋がるため好ましくない。   However, when viewing the excitation spectrum of BAM described in Non-Patent Document 1, the excitation intensity rapidly decreases around 400 nm with a peak at about 380 nm. In addition, since the excitation intensity corresponds to the emission intensity at that wavelength, this indicates that the change in the emission intensity due to the change in the excitation wavelength is large. In this way, when there is a sudden change in the emission intensity with respect to the excitation wavelength of the phosphor, the variation in the blue emission intensity due to the variation in the emission wavelength of the ultraviolet LED that is the excitation source also increases, resulting in variations in the color and emission intensity of the white LED. Since it connects, it is not preferable.

また、非特許文献2、特許文献1、特許文献2に記載されているBa0.99ZrSi:0.01Euは、BaCO、ZrO、SiO、Euの混合物を、窒素−水素混合ガス中で熱処理する固相反応によって形成されている。窒素−水素ガス中で焼成するのは、発光中心であるEuをEu(Eu3+)からEu2+として結晶中にドープさせるためである。一般的に、Eu2+が賦活された蛍光体においては、Eu2+の還元ドープ比率(全Euに対するEu2+の比率)が高い方が高輝度な蛍光体が得られるとされている。しかしながら、BaZrSi:Euにおいては、ZrOが酸素欠陥を生じやすい。そのため、還元雰囲気で焼成されたこれらの蛍光体は、Eu2+の比率はほぼ100%に近いものの、酸素欠陥由来の自己吸収が大きく、励起光や発光の母結晶の自己吸収が起きるために実用に耐え得るような高い発光効率は得られなかった。 Further, Ba 0.99 ZrSi 3 O 9 : 0.01Eu described in Non-Patent Document 2, Patent Document 1, and Patent Document 2 is a mixture of BaCO 3 , ZrO 2 , SiO 2 , Eu 2 O 3 , It is formed by a solid phase reaction in which heat treatment is performed in a nitrogen-hydrogen mixed gas. The reason for firing in the nitrogen-hydrogen gas is to dope the luminescent center from Eu 2 O 3 (Eu 3+ ) to Eu 2+ into the crystal. In general, in the phosphor Eu 2+ is activated, reduced doping ratio of Eu 2+ (the ratio of Eu 2+ to the total Eu) is higher there is a high brightness phosphor can be obtained. However, in BaZrSi 3 O 9 : Eu, ZrO 2 tends to cause oxygen defects. For this reason, these phosphors fired in a reducing atmosphere, although the ratio of Eu 2+ is nearly 100%, have a large amount of self-absorption due to oxygen defects, and are practical because self-absorption of the excitation light and emission mother crystal occurs. High luminous efficiency that can withstand the above was not obtained.

本発明は、このような種々の問題に鑑みてなされたもので、近紫外LEDの発光波長である400nm前後で励起されて強く発光し、励起波長の変化による発光強度の変化が少ない青色発光シリケート蛍光体を提供すること、及び、その青色発光シリケート蛍光体を簡便に得ることができる製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such various problems, and is a blue-emitting silicate that emits strong light when excited at around 400 nm, which is the emission wavelength of a near-ultraviolet LED, and has little change in emission intensity due to change in excitation wavelength. An object of the present invention is to provide a phosphor and a production method capable of easily obtaining the blue light-emitting silicate phosphor.

本件発明者らは、上述した課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、Ba1−xEuZrSi3+2y+δ(但し、0.001≦x≦0.5、2.5≦y≦6.0、−0.1≦δ≦0.2)の組成式で表されるシリケート蛍光体において、組成式中のEuがEu2+とEu3+を共に含有し、その全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)が10%以上且つ90%以下であるものは、発光強度が著しく高いことを見出した。また、そのような蛍光体は、還元焼成する熱処理に際して、EuをEu2+の形態で還元ドープし、その後、酸素を含む雰囲気でアニールすることで、一部のEu2+をEu3+とすることにより得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above-described problems. As a result, the composition formula of Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ (where 0.001 ≦ x ≦ 0.5, 2.5 ≦ y ≦ 6.0, −0.1 ≦ δ ≦ 0.2). In the silicate phosphor represented by the formula, Eu in the composition formula contains both Eu 2+ and Eu 3+, and the ratio of Eu 2+ in the total Eu (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+ ) is 10% or more and 90 It was found that the emission intensity is significantly high when the ratio is less than or equal to%. In addition, such a phosphor is obtained by reducing and doping Eu in the form of Eu 2+ in a heat treatment for reduction firing, and then annealing in an atmosphere containing oxygen, thereby changing Eu 2+ to Eu 3+. As a result, the present invention was completed.

すなわち、本発明に係る青色発光シリケート蛍光体は、Ba1−xEuZrSi3+2y+δ(但し、0.001≦x≦0.5、2.5≦y≦6.0、−0.1≦δ≦0.2)の組成式で表される青色発光シリケート蛍光体であって、前記組成式中のEuはEu2+とEu3+を共に含有しており、全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)が10%〜90%であることを特徴とする。 That is, the blue light-emitting silicate phosphor according to the present invention has Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ (where 0.001 ≦ x ≦ 0.5, 2.5 ≦ y ≦ 6.0, −0.1 ≦ δ ≦ 0.2) a blue light-emitting silicate phosphor represented by the composition formula, Eu in the composition formula is contained both Eu 2+ and Eu 3+, the Eu 2+ of the total Eu The ratio (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+ ) is 10% to 90%.

ここで、上記青色発光シリケート蛍光体は、Mg、Ca、Sr、Ti、Hf、Sn、Ge、La、Yから選択される少なくとも1種類以上の元素で元素置換されていてもよい。   Here, the blue light emitting silicate phosphor may be element-substituted with at least one element selected from Mg, Ca, Sr, Ti, Hf, Sn, Ge, La, and Y.

また、本発明に係る青色発光シリケート蛍光体の製造方法は、Ba1−xEuZrSi3+2y+δ(但し、0.001≦x≦0.5、2.5≦y≦6.0、−0.1≦δ≦0.2)の組成式で表される青色発光シリケート蛍光体の製造方法であって、上記組成式で表される構成成分を含有する各出発原料を秤量し、該各出発原料を溶媒中で混合攪拌することにより、該構成成分が均一に分散した混合物を得る工程と、前記混合物を乾燥することにより、該混合物中に含まれる溶媒を除去した乾燥物である前駆体を形成する工程と、前記前駆体を、大気雰囲気中で700℃〜1400℃の温度で熱処理して仮焼粉を得る工程と、前記仮焼粉を、還元性雰囲気下で1100℃〜1500℃の温度で熱処理して、EuをEu2+としてドープさせる工程と、前記仮焼粉を熱処理して得られた熱処理物を、酸素を含む雰囲気中で500℃〜1500℃の温度でアニールする工程とを有することを特徴とする。 In addition, the method for producing a blue light-emitting silicate phosphor according to the present invention includes Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ (where 0.001 ≦ x ≦ 0.5, 2.5 ≦ y ≦ 6.0, − 0.1 ≦ δ ≦ 0.2) a method for producing a blue light-emitting silicate phosphor represented by a composition formula, wherein each starting material containing the constituents represented by the composition formula is weighed, A step of obtaining a mixture in which the constituent components are uniformly dispersed by mixing and stirring the starting materials in a solvent, and a precursor that is a dried product in which the solvent contained in the mixture is removed by drying the mixture. Forming a calcined powder by heat-treating the precursor at a temperature of 700 ° C. to 1400 ° C. in an air atmosphere, and calcining the powder in a reducing atmosphere at 1100 ° C. to 1500 ° C. was heat-treated at the temperature, the Eu as Eu 2+ The method includes a step of doping, and a step of annealing a heat-treated product obtained by heat-treating the calcined powder at a temperature of 500 ° C. to 1500 ° C. in an atmosphere containing oxygen.

ここで、前記出発原料として使用するSiOとしては、水溶性ケイ素化合物であることが好ましい。 Here, the SiO 2 used as the starting material is preferably a water-soluble silicon compound.

本発明によれば、近紫外LED、特に、励起源として主に用いられている400nm前後の紫LEDで効率よく励起され、発光強度の変化が少なく、発光強度の高い青色発光シリケート蛍光体を提供することができ、またそのようなシリケート蛍光体を簡便な方法で製造することができる。   According to the present invention, there is provided a blue light emitting silicate phosphor that is efficiently excited by a near-ultraviolet LED, particularly a purple LED of around 400 nm mainly used as an excitation source, has little change in emission intensity, and has high emission intensity. In addition, such a silicate phosphor can be produced by a simple method.

実施例1、2、及び比較例1の蛍光体の励起発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the excitation light emission spectrum of the fluorescent substance of Example 1, 2 and the comparative example 1. FIG. 実施例1、2、比較例1(Eu2+)、及びEu(Eu3+)のX線吸収微細構造(XAFS)測定に基づいて得られたXANESスペクトルを示す図である。Examples 1 and 2, a diagram illustrating a XANES spectrum obtained on the basis of X-ray absorption fine structure (XAFS) measurement of Comparative Example 1 (Eu 2+), and Eu 2 O 3 (Eu 3+) . 実施例1及び比較例1の蛍光体の励起発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the excitation light emission spectrum of the fluorescent substance of Example 1 and Comparative Example 1.

以下、本発明に係る青色発光シリケート蛍光体及びその製造方法についての具体的な実施の形態(以下、「本実施の形態」という。)について、以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
1.青色発光シリケート蛍光体
2.青色発光シリケート蛍光体の製造方法
2−1.第1工程
2−2.第2工程
2−3.第3工程
2−4.第4工程
2−5.第5工程
3.実施例
Hereinafter, specific embodiments (hereinafter referred to as “present embodiments”) of the blue light-emitting silicate phosphor and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail in the following order. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1. 1. Blue light emitting silicate phosphor 2. Manufacturing method of blue light emitting silicate phosphor 2-1. First step 2-2. Second step 2-3. Third step 2-4. Fourth step 2-5. Fifth step Example

≪1.青色発光シリケート蛍光体≫
本実施の形態に係る青色発光シリケート蛍光体は、出発原料としてBaCO、ZrO、Eu、SiOを使用して得られ、組成式がBa1−xEuZrSi3+2y+δで表される青色発光シリケート蛍光体である。そして、この青色発光シリケート蛍光体は、その組成式中のEuがEu2+とEu3+を共に含有しており、全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)が10%〜90%であることを特徴とする。
<< 1. Blue-emitting silicate phosphor >>
The blue-emitting silicate phosphor according to the present embodiment is obtained using BaCO 3 , ZrO 2 , Eu 2 O 3 , and SiO 2 as starting materials, and the composition formula is Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ . It is a blue light emitting silicate phosphor represented. In this blue-emitting silicate phosphor, Eu in its composition formula contains both Eu 2+ and Eu 3+, and the ratio of Eu 2+ out of all Eu (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+ ) is 10%. It is characterized by -90%.

ここで、この青色発光シリケート蛍光体において、上記組成式中の「x」、「y」、「δ」は、それぞれ、0.001≦x≦0.5、2.5≦y≦6.0、−0.1≦δ≦0.2を満たすものである。   Here, in this blue light-emitting silicate phosphor, “x”, “y”, and “δ” in the composition formula are 0.001 ≦ x ≦ 0.5 and 2.5 ≦ y ≦ 6.0, respectively. , −0.1 ≦ δ ≦ 0.2 is satisfied.

具体的に、組成式中の「x」は、上述したように0.001≦x≦0.5の範囲を満たすものである。最適なEu濃度は「y」の値により異なるが、x<0.001では賦活剤であるEuの濃度が低すぎて発光強度が低下する。一方で、x>0.5では濃度消光によって発光強度が低下する。   Specifically, “x” in the composition formula satisfies the range of 0.001 ≦ x ≦ 0.5 as described above. The optimum Eu concentration varies depending on the value of “y”, but when x <0.001, the concentration of Eu as an activator is too low and the emission intensity decreases. On the other hand, when x> 0.5, the emission intensity decreases due to concentration quenching.

また、この組成式中の「x」に関して、0.005≦x≦0.2の範囲を満たすものであることがより好ましい。このように、「x」を、0.005≦x≦0.2の範囲を満たすものとすることで、より一層に高い発光強度を示す蛍光体とすることができる。   Further, regarding “x” in the composition formula, it is more preferable that the range of 0.005 ≦ x ≦ 0.2 is satisfied. Thus, by setting “x” to satisfy the range of 0.005 ≦ x ≦ 0.2, it is possible to obtain a phosphor exhibiting an even higher emission intensity.

組成式中の「y」は、上述したように2.5≦y≦6.0の範囲を満たすものである。y<2.5では、SiOプアーになり過ぎて、異相(BaZrSi12)が生成し、発光強度が低下する。一方で、y>6.0では、発光強度増加の効果はほとんどなくなる。ただし、SiOを蛍光体中により多く残留させることを目的とする場合は、y>6.0の組成とすることもできるが、発光強度の低下を回避することは困難となる。 “Y” in the composition formula satisfies the range of 2.5 ≦ y ≦ 6.0 as described above. When y <2.5, it becomes too SiO 2 poor, a heterogeneous phase (Ba 2 Zr 2 Si 3 O 12 ) is generated, and the emission intensity decreases. On the other hand, when y> 6.0, the effect of increasing the emission intensity is almost lost. However, in the case where the purpose is to leave more SiO 2 in the phosphor, the composition can satisfy y> 6.0, but it is difficult to avoid a decrease in emission intensity.

また、この組成式中の「y」に関して、3.0<y≦6.0の範囲を満たすものであることがより好ましい。このように、y>3.0とすることによって、発光強度が増加する。このことは、SiOを理論量よりも過剰にすることで、異相であるBaZrSi12の生成を抑えることができるためであると考えられる。また、SiOを理論量よりも過剰にすることで、熱処理中に、より結晶成長し易くなっていると考えられる。 Further, regarding “y” in this composition formula, it is more preferable that the range of 3.0 <y ≦ 6.0 is satisfied. Thus, the emission intensity increases by setting y> 3.0. This is considered to be because the generation of Ba 2 Zr 2 Si 3 O 12 , which is a different phase, can be suppressed by making SiO 2 excessive from the theoretical amount. Moreover, it is considered that the crystal growth is facilitated during the heat treatment by making SiO 2 excessive from the theoretical amount.

なお、SiOをさらに過剰にした場合、XRDパターンにおいては、後述するように、BaZrSiとSiOと思われるピークが検出される。最終的に得られるシリケート蛍光体中に存在するSiOは、発光に寄与しない。そのため、最適なSiO量は、SiOを過剰にすることによる熱処理の過程での発光強度の増加と、過剰SiOが残留することで発光に寄与する相の比率の低下による発光強度の低下とを鑑みて、発光強度への影響のバランスで決定される。 In addition, when SiO 2 is further excessive, peaks considered to be BaZrSi 3 O 9 and SiO 2 are detected in the XRD pattern, as will be described later. SiO 2 present in the finally obtained silicate phosphor does not contribute to light emission. Therefore, the optimum amount of SiO 2, a reduction in emission intensity due to a decrease in the ratio of contributing phase and an increase in emission intensity, the emission by the excess SiO 2 remains in the course of heat treatment due to an excess of SiO 2 In view of the above, it is determined by the balance of the influence on the emission intensity.

組成式中の「δ」は、化学量論からの酸素量のズレを表す。δ=0(化学量論組成)が理想であるが、発光強度に影響しない程度の微量酸素欠損を有することが可能であり、また、Eu3+や他の高価数の添加元素を結晶内に含むことで電荷補償によって化学量論より過剰な酸素量を有することもできる。 “Δ” in the composition formula represents a deviation of the oxygen amount from the stoichiometry. δ = 0 (stoichiometric composition) is ideal, but it is possible to have a trace amount of oxygen deficiency that does not affect the emission intensity, and Eu 3+ and other expensive elements are included in the crystal. Therefore, it is possible to have an oxygen amount that is more than the stoichiometric amount due to charge compensation.

この組成式中の「δ」は、上述したように−0.1≦δ≦0.2の範囲を満たすものである。δ<−0.1では、酸素欠陥量過剰となり自己吸収が大きくなって輝度低下の原因となる。一方で、δ>0.2では、構造が不安定になって同様に輝度低下の原因となる。   “Δ” in the composition formula satisfies the range of −0.1 ≦ δ ≦ 0.2 as described above. When δ <−0.1, the amount of oxygen defects becomes excessive and self-absorption increases, causing a decrease in luminance. On the other hand, when δ> 0.2, the structure becomes unstable and similarly causes a decrease in luminance.

本実施の形態に係る青色発光シリケート蛍光体においては、組成式中のEuがEu2+とEu3+を共に含有している。すなわち、賦活剤であるEuを、Eu2+とEu3+とが混在する形で含有している。そして、この青色発光シリケート蛍光体においては、その全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)が10%〜90%であることが重要となる。 In the blue light-emitting silicate phosphor according to the present embodiment, Eu in the composition formula contains both Eu 2+ and Eu 3+ . That is, Eu which is an activator is contained in a form in which Eu 2+ and Eu 3+ are mixed. Then, in the blue light-emitting silicate phosphor, the ratio of Eu 2+ of its entire Eu (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+) that is 10% to 90% is important.

全EuのうちのEu2+の比率が10%未満では、Eu2+の濃度が低過ぎて十分な発光強度が得られない。一方で、全EuのうちのEu2+の比率が90%を超えて多くなると、すなわちEu3+が少なくなり、発光強度は低下してしまう。本実施の形態に係る青色発光シリケート蛍光体では、全EuのうちのEu2+の比率が10%〜90%であることによって、極めて高い発光強度を得ることができる。このことは、この蛍光体の製造工程に関わり、還元雰囲気中での熱処理により生成するEu2+が、その後の酸素を含む雰囲気中での熱処理によりEu3+となり、これにより発光強度が増加すると考えられる。この効果については、後でより詳しく説明する。 If the ratio of Eu 2+ in the total Eu is less than 10%, the concentration of Eu 2+ is too low to obtain sufficient light emission intensity. On the other hand, if the ratio of Eu 2+ in the total Eu exceeds 90%, that is, Eu 3+ decreases, and the emission intensity decreases. In the blue light-emitting silicate phosphor according to the present embodiment, a very high emission intensity can be obtained when the ratio of Eu 2+ in the total Eu is 10% to 90%. This is related to the manufacturing process of this phosphor, and Eu 2+ generated by heat treatment in a reducing atmosphere becomes Eu 3+ by the subsequent heat treatment in an atmosphere containing oxygen, thereby increasing the emission intensity. . This effect will be described in more detail later.

また、本実施の形態に係る青色発光シリケート蛍光体においては、Ba1−xEuZrSi3+2y+δで表される組成式中のBaの一部をMg、Ca、Sr等で、Zrの一部をTi、Hf、Sn等で、Siの一部をGe等で置換することができる。このように、Mg、Ca、Sr、Ti、Hf、Sn、Ge等から選択される少なくとも1種類以上の元素で元素置換されることで、発光ピーク波長をシフトさせたり、発光強度をより一層に高めることができる。この青色発光シリケート蛍光体は、上述したように、賦活剤であるEuについて、Eu2+とEu3+とを所定の割合で混在させることにより発光強度増加の効果を得るものである。したがって、BaやZr、Si、Euの元素の一部を置換してもその効果は変わらずに得ることができる。 Further, in the blue light emitting silicate phosphor according to the present embodiment, a part of Ba in the composition formula represented by Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ is Mg, Ca, Sr, etc. The part can be replaced with Ti, Hf, Sn, or the like, and a part of Si can be replaced with Ge or the like. As described above, by element substitution with at least one element selected from Mg, Ca, Sr, Ti, Hf, Sn, Ge, etc., the emission peak wavelength is shifted or the emission intensity is further increased. Can be increased. As described above, this blue light-emitting silicate phosphor obtains the effect of increasing the light emission intensity by mixing Eu 2+ and Eu 3+ at a predetermined ratio with respect to Eu as an activator. Therefore, even if a part of the elements Ba, Zr, Si, and Eu is substituted, the effect can be obtained without changing.

なお、賦活剤であるEuについては、このEuの一部を共賦活剤としてのLa、Y等と置換することができる。Baサイトに価数の高いカチオンを導入することは酸素欠陥の抑制にもつながるため、La、Yを添加することが特に好ましい。これにより、発光強度をさらに高めることができる。なお、共賦活剤としては、La、Y以外の希土類元素と置換させることもできる。   In addition, about Eu which is an activator, some Eu can be substituted with La, Y, etc. as a co-activator. Since introduction of a cation having a high valence into the Ba site also leads to suppression of oxygen defects, it is particularly preferable to add La and Y. Thereby, the light emission intensity can be further increased. In addition, as a co-activator, it can also substitute with rare earth elements other than La and Y.

以上のような組成を有する青色発光シリケート蛍光体によれば、近紫外LED、特に、励起源として主に用いられている400nm前後の紫LEDで効率よく励起され、励起波長の変化による発光強度の変化が少なく、安定的に極めて高い発光強度を示し、発光効率の高い青色発光シリケート蛍光体となる。   According to the blue light-emitting silicate phosphor having the above composition, it is efficiently excited by a near-ultraviolet LED, in particular, a purple LED having a wavelength of around 400 nm mainly used as an excitation source. The blue light-emitting silicate phosphor has little change, stably exhibits extremely high light emission intensity, and has high light emission efficiency.

≪2.青色発光シリケート蛍光体の製造方法≫
次に、上述した特徴的な構成からなる青色発光シリケート蛍光体の製造方法について詳細に説明する。
≪2. Method for producing blue-emitting silicate phosphor >>
Next, a method for manufacturing a blue light-emitting silicate phosphor having the characteristic configuration described above will be described in detail.

本実施の形態に係る青色発光シリケート蛍光体の製造方法は、出発原料を所定量秤量し溶媒中で混合して混合物を得る第1工程と、混合物を乾燥して前駆体を得る第2工程と、前駆体を大気雰囲気で熱処理して仮焼粉を得る第3工程と、仮焼粉を還元雰囲気で熱処理する第4工程と、そして、仮焼粉を熱処理して得られた熱処理物を酸素を含む雰囲気下でアニールする第5工程とを有する。以下、工程毎に詳述する。   The blue light emitting silicate phosphor production method according to the present embodiment includes a first step of obtaining a mixture by weighing a predetermined amount of starting materials and mixing them in a solvent, and a second step of obtaining a precursor by drying the mixture. A third step of obtaining a calcined powder by heat-treating the precursor in an air atmosphere; a fourth step of heat-treating the calcined powder in a reducing atmosphere; and a heat-treated product obtained by heat-treating the calcined powder as oxygen. And a fifth step of annealing in an atmosphere containing Hereinafter, it explains in full detail for every process.

<2−1.第1工程(混合工程)>
第1工程は、構成成分を含有する出発原料を混合し、その構成成分が均一に分散した混合物を得る混合工程である。より具体的に、この第1工程では、出発原料となる各構成元素を含有する化合物を、その各元素が組成式Ba1−xEuZrSi3+2y+δ(但し、0.001≦x≦0.5、2.5≦y≦6.0、−0.1≦δ≦0.2)の組成式で表される比率となるように所定割合で秤量し、それら出発原料の全量を溶媒中で混合攪拌することにより、その構成成分が均一に分散した混合物を得る。
<2-1. First step (mixing step)>
The first step is a mixing step in which starting materials containing constituent components are mixed to obtain a mixture in which the constituent components are uniformly dispersed. More specifically, in the first step, a compound containing each constituent element as a starting material is converted into a composition formula Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ (where 0.001 ≦ x ≦ 0 0.5, 2.5 ≦ y ≦ 6.0, −0.1 ≦ δ ≦ 0.2), and weighed at a predetermined ratio so that the ratio is represented by the composition formula, The mixture in which the constituent components are uniformly dispersed is obtained by mixing and stirring.

このようにして、出発原料を溶媒中で混合攪拌することで構成成分が均一に分散した混合物を生成させることによって、それら出発原料に含まれる構成成分が均一に分布した蛍光体を得ることができ、高い発光強度を有する蛍光体となる。   In this way, by mixing and stirring the starting materials in a solvent to produce a mixture in which the constituent components are uniformly dispersed, a phosphor in which the constituent components contained in the starting materials are uniformly distributed can be obtained. It becomes a phosphor having high emission intensity.

出発原料のうち、先ず、Ba源、Zr源となる原料金属化合物(原料金属塩)としては、それら金属元素の炭酸塩、酸化物、水酸化物塩、酢酸塩、硝酸塩、塩化物塩等を用いることができる。また、Zr源としては、ZrClOの水和物を使用することもできる。その中でも、Ba源としては炭酸塩であるBaCOを、Zr源としては酸化物であるZrOを用いることが、取り扱い易さやコスト面等の観点から特に好ましい。 Among the starting materials, first, the raw metal compounds (raw metal salts) that serve as the Ba source and Zr source include carbonates, oxides, hydroxide salts, acetates, nitrates, chloride salts, and the like of these metal elements. Can be used. Further, as a Zr source, a hydrate of ZrCl 2 O can also be used. Among them, it is particularly preferable to use BaCO 3 which is a carbonate as the Ba source and ZrO 2 which is an oxide as the Zr source from the viewpoint of ease of handling and cost.

また、上述したように、Ba1−xEuZrSi3+2y+δで表される組成式中のBaサイトの一部をSr、Ca、Mg等で、Zrサイトの一部をTi、Hf、Sn等で置換するに際しても、それら金属元素を含む化合物としては、炭酸塩、酸化物、水酸化物塩、酢酸塩、硝酸塩、塩化物塩等を用いることができる。 As described above, part of the Ba site in the composition formula represented by Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ is Sr, Ca, Mg, etc., and part of the Zr site is Ti, Hf, Sn. In the case of substituting with these, carbonates, oxides, hydroxide salts, acetates, nitrates, chloride salts and the like can be used as the compounds containing these metal elements.

なお、これらの出発原料は、上述したようにコスト等の面を考慮して例示したものであり、加熱処理により酸化物となるように出発原料を選択すればよく、他の原料の使用を妨げるものではない。   Note that these starting materials are exemplified in consideration of costs and the like as described above, and the starting materials may be selected so as to be oxides by heat treatment, and the use of other starting materials is hindered. It is not a thing.

また、賦活剤として添加するEu源となるユーロピウム化合物(Eu化合物)としては、その酸化物、酢酸塩、硝酸塩等を用いることができ、またEu単独で用いることもできる。その中でも、取り扱い易さやコスト面等の観点から、酸化物であるEuを用いることが特に好ましい。また、共賦活剤として添加するLa、Yなどもその酸化物、酢酸塩、硝酸塩などを用いることができる。取扱い易さやコスト面等の観点から、酸化物を用いることが特に好ましい。 In addition, as a europium compound (Eu compound) serving as an Eu source to be added as an activator, an oxide, acetate, nitrate, or the like can be used, or Eu alone can be used. Among these, it is particularly preferable to use Eu 2 O 3 which is an oxide from the viewpoint of easy handling and cost. Moreover, La, Y, etc. added as a co-activator can also use the oxide, acetate, nitrate, etc. From the viewpoint of ease of handling and cost, it is particularly preferable to use an oxide.

また、Si源となるケイ素化合物(Si化合物)としては、その酸化物であるSiOを用いることができる。SiOとしては、微細なものであるほど、均一混合状態が得られるため好ましい。SiOとしては、種々の粒径のものが市販されており、平均粒径が数nm程度のフュームドシリカや数十nm程度の球状シリカを用いることが好ましい。なお、一般に、粒径が細かくなるほど取り扱いが困難になる他、乾燥後に凝集が生じ易くなり、引き続き行われる還元焼成での均一な反応を阻害する場合がある。 Moreover, as a silicon compound (Si compound) serving as a Si source, SiO 2 that is an oxide thereof can be used. The SiO 2, as those fine preferable because a uniform mixed state is obtained. The SiO 2, are commercially available in various particle sizes, it is preferable that an average particle size used fumed silica or a few tens of nm spherical silica of about several nm. In general, the smaller the particle size, the more difficult it is to handle, and the more easily aggregation occurs after drying, which may hinder the uniform reaction in the subsequent reduction firing.

また、SiOとしては、特に、水溶性ケイ素化合物を用いることが好ましい。具体的に、この水溶性ケイ素化合物は、例えば、テトラエトキシシラン(TEOS)のエトキシ基をグリコール等の2価アルコールで置換した水溶性ケイ素化合物を用いることができる。このような水溶性ケイ素化合物は、混合の過程で加水分解・縮合によりシロキサン結合を形成してゲル化し、その構造体の中に他の原料が保持されるため、原料の分離が起こり難くなる。したがって、そのゲル体により、原料がより均一に混合された状態が容易に得られ、その状態を安定的に維持することができる。また、熱処理の過程でアモルファス状のシリカを経て他の原料と均一に反応して蛍光体相を形成していくため、より低温の状態から効率的に良質な結晶状態を得ることができる。 As the SiO 2, in particular, it is preferable to use a water-soluble silicon compound. Specifically, for example, a water-soluble silicon compound in which the ethoxy group of tetraethoxysilane (TEOS) is substituted with a dihydric alcohol such as glycol can be used as the water-soluble silicon compound. Such a water-soluble silicon compound is gelated by forming a siloxane bond by hydrolysis / condensation during the mixing process, and other raw materials are retained in the structure, so that separation of the raw materials is difficult to occur. Therefore, a state in which the raw materials are more uniformly mixed can be easily obtained by the gel body, and the state can be stably maintained. In addition, since the phosphor phase is formed by uniformly reacting with other raw materials through amorphous silica in the course of heat treatment, a good crystalline state can be efficiently obtained from a lower temperature state.

この水溶性ケイ素化合物としては、例えば、原料としてTEOSと2価アルコールとを、モル比で1:3以上となるようにそれぞれ加えて50℃〜80℃の温度条件で混合し、この混合液に触媒としての酸を少量(混合液の0.2%程度)加えて約1時間程度攪拌することによって作製することができる。   As this water-soluble silicon compound, for example, TEOS and dihydric alcohol are added as raw materials so as to have a molar ratio of 1: 3 or more, and mixed under a temperature condition of 50 ° C. to 80 ° C. It can be produced by adding a small amount of acid as a catalyst (about 0.2% of the mixed solution) and stirring for about 1 hour.

なお、2価アルコールとしては、例えばプロピレングリコール等を用いることができ、また触媒として用いる酸としては、例えば塩酸や乳酸等を用いることができる。   As the dihydric alcohol, for example, propylene glycol or the like can be used, and as the acid used as the catalyst, for example, hydrochloric acid or lactic acid can be used.

また、水溶性ケイ素化合物においては、例えばTEOSとプロピレングリコールとがモル比1:3以上となるように添加することで水溶性になるが、モル比1:4未満ではゲル化し易くなるので、長期保存を行う場合には、TEOSとプロピレングリコールとをモル比1:4以上となるように混合させることが好ましい。   In addition, in a water-soluble silicon compound, for example, TEOS and propylene glycol become water-soluble when added so as to have a molar ratio of 1: 3 or more. In the case of storage, it is preferable to mix TEOS and propylene glycol so that the molar ratio is 1: 4 or more.

本実施の形態に係る青色発光シリケート蛍光体は、上述したように、組成式がBa1−xEuZrSi3+2y+δ(但し、0.001≦x≦0.5、2.5≦y≦6.0、−0.1≦δ≦0.2)で表されるものである。供給する原料中の原子比(仕込み組成比)と得られる蛍光体の原子組成比とは略一致することから、所望とする原料配合比率となるように秤量した原料金属塩及びEu化合物からなる水分散液と、ケイ素化合物とをそれぞれ秤量して混合することが好ましい。 As described above, the blue light-emitting silicate phosphor according to the present embodiment has the composition formula Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ (where 0.001 ≦ x ≦ 0.5, 2.5 ≦ y ≦ 6.0, −0.1 ≦ δ ≦ 0.2). Since the atomic ratio (prepared composition ratio) in the raw material to be supplied and the atomic composition ratio of the obtained phosphor are substantially the same, water consisting of the raw material metal salt and the Eu compound weighed so as to obtain the desired raw material blending ratio. It is preferable to weigh and mix the dispersion and the silicon compound, respectively.

具体的に、この第1工程では、上述した原料金属塩であるBa塩及びZr塩と、賦活剤であるEu化合物とを、例えば純水等の溶媒に加えて攪拌し、これら原料を分散させた水溶液(水分散液、スラリー)を作製する。一方で、Si源となるケイ素化合物として、例えばSiOの水溶性ケイ素化合物を準備する。そして、原料金属を分散させた水分散液に水溶性ケイ素化合物を所望とする組成比となるように添加して混合する。これにより、簡便に原料金属塩を溶解させた水分散液と混合させることができ、構成成分が均一に分散したゲル体状の混合物を形成させることができる。 Specifically, in the first step, the above-described raw material metal salt, Ba salt and Zr salt, and activator, Eu compound, are added to a solvent such as pure water and stirred to disperse these raw materials. An aqueous solution (aqueous dispersion, slurry) is prepared. On the other hand, for example, a water-soluble silicon compound of SiO 2 is prepared as a silicon compound to be a Si source. Then, a water-soluble silicon compound is added and mixed in an aqueous dispersion in which the raw material metal is dispersed so as to obtain a desired composition ratio. Thereby, it can be easily mixed with the aqueous dispersion in which the raw material metal salt is dissolved, and a gel-like mixture in which the constituent components are uniformly dispersed can be formed.

原料金属塩とEu化合物とを溶解させる溶媒としては、上述した純水の他、イソプロピルアルコール(IPA)やエタノール等を用いることができる。   As a solvent for dissolving the raw material metal salt and the Eu compound, isopropyl alcohol (IPA), ethanol, or the like can be used in addition to the pure water described above.

また、混合攪拌の方法としては、特に限定されるものではなく、例えば原料と溶媒とを入れた容器本体を回転させて混合させる方法(例えばボールミル)や、容器を固定して機械的攪拌力で混合させる方法(各種ミキサー)等、混合物の粘度や溶媒種、混合量等を考慮して選択することができる。   Further, the mixing and stirring method is not particularly limited, and for example, a method of rotating and mixing a container body containing raw materials and a solvent (for example, a ball mill) or a mechanical stirring force by fixing a container. The method of mixing (various mixers) can be selected in consideration of the viscosity of the mixture, the solvent type, the mixing amount, and the like.

また、混合攪拌に際しても温度条件として、特に限定されるものではないが、その液温を20℃〜100℃とすることが好ましく、20℃〜80℃とすることがより好ましい。温度が20℃未満では攪拌効率が悪くなり、100℃を超えると水が沸騰して均一な混合物を得ることが難しくなる。   In addition, the temperature condition for mixing and stirring is not particularly limited, but the liquid temperature is preferably 20 ° C to 100 ° C, more preferably 20 ° C to 80 ° C. When the temperature is lower than 20 ° C, the stirring efficiency is deteriorated. When the temperature is higher than 100 ° C, water boils and it is difficult to obtain a uniform mixture.

<2−2.第2工程(乾燥工程)>
第2工程は、上述した第1工程にて得られた、構成成分が均一に分散した混合物を乾燥させる乾燥工程である。この第2工程では、第1工程にて得られた混合物を、例えば熱風乾燥機等に投入して乾燥させることにより、混合物中に含まれる溶媒を除去した乾燥物である前駆体を形成する。
<2-2. Second step (drying step)>
The second step is a drying step for drying the mixture obtained in the first step described above in which the constituent components are uniformly dispersed. In the second step, the mixture obtained in the first step is put into, for example, a hot air dryer and dried to form a precursor which is a dried product from which the solvent contained in the mixture is removed.

第1工程にて得られた混合物には、溶媒成分として、水分の他、例えば水溶性ケイ素化合物に由来するエタノールやプロピレングリコール等の2価アルコールの一部が含まれている。そのため、この第2工程では、得られたゲル体を乾燥させることによって、その混合物中に含まれる溶媒成分を除去し、混合物の乾燥物である蛍光体前駆体を形成する。   The mixture obtained in the first step contains, as a solvent component, a part of a dihydric alcohol such as ethanol or propylene glycol derived from a water-soluble silicon compound in addition to moisture. Therefore, in this 2nd process, the obtained gel body is dried, the solvent component contained in the mixture is removed, and the fluorescent substance precursor which is the dried material of a mixture is formed.

第2工程における乾燥温度としては、特に限定されず、混合物に含まれる溶媒の種類によって適宜選択される。例えば、溶媒として純水を用いた場合には、100℃前後の温度で乾燥させることが好ましい。   It does not specifically limit as drying temperature in a 2nd process, According to the kind of solvent contained in a mixture, it selects suitably. For example, when pure water is used as the solvent, it is preferably dried at a temperature of about 100 ° C.

なお、乾燥前には、第1工程にて得られた混合物に対してろ過処理を施して、表面に付着した溶媒や混合物に含まれる所定量の溶媒を予め除去しておくことが好ましい。また、乾燥後に得られたケーキは、緩く凝集しているため、例えば乾式ボールミル等の公知の粉砕方法で解砕することで、前駆体を得ることができる。   In addition, before drying, it is preferable to filter the mixture obtained in the first step to remove in advance a solvent adhering to the surface and a predetermined amount of solvent contained in the mixture. Moreover, since the cake obtained after drying is loosely agglomerated, the precursor can be obtained by crushing by a known crushing method such as a dry ball mill.

<2−3.第3工程(仮焼成工程)>
第3工程は、上述した第2工程にて得られた蛍光体前駆体を、所定の熱処理条件で仮焼成する仮焼成工程である。この第3工程では、第2工程を経て残留している溶媒成分を除去するとともに、前駆体中の炭酸塩等の原料金属塩を分解して母体結晶を成長させる。これにより、原料成分由来の酸化物が均一に分布した仮焼粉を得ることができる。
<2-3. Third step (temporary firing step)>
The third step is a pre-baking step of pre-baking the phosphor precursor obtained in the second step described above under predetermined heat treatment conditions. In this third step, the solvent component remaining through the second step is removed, and the raw material metal salt such as carbonate in the precursor is decomposed to grow a base crystal. Thereby, the calcined powder in which the oxides derived from the raw material components are uniformly distributed can be obtained.

熱処理(仮焼成)条件としては、大気雰囲気中で700℃〜1400℃の温度条件とする。熱処理温度が700℃未満では、炭酸塩等の原料金属塩の分解が不十分となり、母体結晶の成長が不十分となる。一方で、1400℃を超える温度で熱処理を行うと、結晶成長が進み過ぎて焼結塊となってしまい、後での解砕が困難となる。   As the heat treatment (temporary firing) conditions, a temperature condition of 700 ° C. to 1400 ° C. is set in an air atmosphere. When the heat treatment temperature is less than 700 ° C., decomposition of the raw material metal salt such as carbonate becomes insufficient, and the growth of the base crystal becomes insufficient. On the other hand, if heat treatment is performed at a temperature exceeding 1400 ° C., crystal growth proceeds too much to form a sintered lump, which makes subsequent crushing difficult.

また、この仮焼成の温度条件としては、700℃〜1200℃の範囲で行うことがより好ましい。また、必要に応じて焼成温度を変えて、段階的に熱処理を行ったり、複数回に分けて熱処理を行ってもよい。   Moreover, as temperature conditions of this temporary baking, it is more preferable to carry out in the range of 700 degreeC-1200 degreeC. Further, if necessary, the heat treatment may be performed in stages by changing the firing temperature, or the heat treatment may be performed in multiple steps.

<2−4.第4工程(焼成工程)>
第4工程は、上述した第3工程にて得られた仮焼粉を、還元雰囲気中で所定の熱処理条件で還元焼成する焼成工程である。この第4工程では、母体結晶をさらに成長させ、BaZrSi結晶相を得ると同時に、賦活剤であるEuを3価(Eu3+)(例えばEu)から2価(Eu2+)に還元してBaサイトにドープする。
<2-4. Fourth step (firing step)>
The fourth step is a firing step in which the calcined powder obtained in the third step described above is reduced and fired under a predetermined heat treatment condition in a reducing atmosphere. In this fourth step, the base crystal is further grown to obtain a BaZrSi 3 O 9 crystal phase, and at the same time, the activator Eu is changed from trivalent (Eu 3+ ) (for example Eu 2 O 3 ) to divalent (Eu 2+ ). To the Ba site.

熱処理(焼成)条件としては、還元雰囲気中で1100℃〜1500℃の温度条件とする。熱処理温度が1100℃未満では、目的とする結晶相(BaZrSi)を得ることができないことがあり、また結晶成長が不十分となって高い発光強度が得られないことがある。一方で、1500℃を超える温度で熱処理を行うと、得られた結晶が溶融してしまい、熱処理後に強い粉砕が必要となるために、粉砕による結晶のダメージにより発光強度の低下を引き起こすという問題が生じる。 The heat treatment (firing) condition is a temperature condition of 1100 ° C. to 1500 ° C. in a reducing atmosphere. If the heat treatment temperature is less than 1100 ° C., the target crystal phase (BaZrSi 3 O 9 ) may not be obtained, and crystal growth may be insufficient, resulting in failure to obtain high emission intensity. On the other hand, when the heat treatment is performed at a temperature exceeding 1500 ° C., the obtained crystal is melted, and strong pulverization is necessary after the heat treatment, and therefore, there is a problem that the emission intensity is reduced due to damage of the crystal due to the pulverization. Arise.

ここで、この第4工程においては、仮焼粉に対して、塩化物、フッ化物等をフラックスとして添加して混合し、このフラックスの存在下で還元焼成することが好ましい。これにより、結晶成長や粒成長を促進させることができる。   Here, in this 4th process, it is preferable to add and mix a chloride, fluoride, etc. as a flux with respect to calcined powder, and to carry out reduction baking in the presence of this flux. Thereby, crystal growth and grain growth can be promoted.

具体的に、フラックスとしては、例えば、LiF、NaF、KF、LiCl、NaCl、KCl、LiCO、NaCO、KCO、NaHCO、NHCl、NH、MgF、CaF、SrF、BaF、MgCl、CaCl、SrCl、BaCl、MgI、CaI、SrI、BaI等を挙げることができ、これらの化合物を1種単独で又は2種以上を併せて用いることができる。なお、これらフラックスとしては、その酸素(O)の一部がF、Cl、I等で置換された化合物であってもよい。フラックス成分のアニオンが結晶内部に取り込まれ酸素置換した組成でも良い。また、フラックスは、後述するアニール工程時に使用することもできる。 Specifically, as the flux, for example, LiF, NaF, KF, LiCl, NaCl, KCl, Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , NaHCO 3 , NH 4 Cl, NH 4 I 2 , MgF 2, CaF 2, SrF 2, BaF 2, MgCl 2, CaCl 2, SrCl 2, BaCl 2, MgI 2, CaI 2, SrI 2, BaI 2 , etc. can be mentioned, or these compounds are singly Two or more kinds can be used in combination. These fluxes may be compounds in which part of the oxygen (O) is substituted with F, Cl, I or the like. A composition in which the anion of the flux component is incorporated into the crystal and substituted with oxygen may be used. Further, the flux can also be used during an annealing process described later.

この第4工程において、還元焼成するに際しては、例えば焼成炉内に、水素ガスとアルゴンガスとの混合ガス(Ar−H混合ガス)や水素ガスと窒素ガスとの混合ガス(N−H混合ガス)等を流通させることで、炉内を還元雰囲気下として行うことができる。 In the fourth step, when reducing firing is performed, for example, in a firing furnace, a mixed gas of hydrogen gas and argon gas (Ar—H 2 mixed gas) or a mixed gas of hydrogen gas and nitrogen gas (N 2 —H). 2 ), etc., can be performed under a reducing atmosphere.

また、この第4工程においては、大気雰囲気中での仮焼成処理と、還元雰囲気中での本焼成処理とに分けて、複数回の熱処理を行うようにしてもよい。すなわち、第3工程にて得られた仮焼粉に対して、大気雰囲気中での仮焼成処理をさらに行うことによって、完全にBaZrSi結晶相とした上で、還元雰囲気中での本焼成処理を行うことで発光に寄与するEuをBaサイトに還元ドープさせるようにする。これにより、所望とするBaZrSi結晶相を確実に得ることができるとともに、効果的に賦活剤のEu2+をBaサイトにドープすることができる。なお、複数回に分けて熱処理を行う場合には、それぞれのステップの度に解砕を行うようすることができる。 Moreover, in this 4th process, you may make it divide into the temporary baking process in an atmospheric condition, and the main baking process in a reducing atmosphere, and to perform heat processing in multiple times. That is, the calcined powder obtained in the third step is further subjected to a calcining treatment in an air atmosphere to completely form a BaZrSi 3 O 9 crystal phase, and then the book in a reducing atmosphere. By performing the baking treatment, Eu that contributes to light emission is reduced and doped to the Ba site. As a result, the desired BaZrSi 3 O 9 crystal phase can be reliably obtained, and the activator Eu 2+ can be effectively doped into the Ba site. In addition, when heat processing is performed in a plurality of times, crushing can be performed at each step.

還元焼成の処理時間としては、特に限定されないが、例えば1時間〜24時間とすることができ、2時間〜4時間とすることが好ましい。熱処理時間が短過ぎると、結晶成長が不十分となって高い発光強度が得られない可能性がある。一方で、熱処理時間が長過ぎると、溶融してしまう虞があり、溶融・焼結してしまうと強い粉砕が必要となり、その粉砕によって結晶がダメージを受けることがあり、やはり高い発光強度が得られない可能性がある。   Although it does not specifically limit as processing time of reduction baking, For example, it can be set as 1 hour-24 hours, and it is preferable to set it as 2 hours-4 hours. If the heat treatment time is too short, crystal growth is insufficient and high emission intensity may not be obtained. On the other hand, if the heat treatment time is too long, it may melt, and if it is melted / sintered, strong pulverization is required. The pulverization may damage the crystal, and high luminescence intensity is obtained. It may not be possible.

<2−5.第5工程(アニール工程)>
ここで、上述のようにして仮焼粉を還元焼成することによって得られた熱処理物を解砕することで蛍光体粒子を得ることができ、このようにして得られた蛍光体は、Eu2+が100%に近い割合で還元ドープされ、得られるXRDパターンもBaZrSiのものであって青色発光を示す。しかしながら、この状態での発光強度は著しく低い。このことは、酸素欠陥により、青色発光領域に自己吸収を生じさせており、励起光や自己の青色発光を吸収してしまうためであると考えられる。一般に、ZrOは、非常に酸素欠陥が生じ易く、したがって、還元雰囲気下では酸素欠陥を抑制することが困難となる。
<2-5. Fifth step (annealing step)>
Here, phosphor particles can be obtained by pulverizing the heat-treated product obtained by reducing and calcining the calcined powder as described above, and the phosphor thus obtained is Eu 2+. Is reduced and doped at a rate close to 100%, and the resulting XRD pattern is also of BaZrSi 3 O 9 and emits blue light. However, the emission intensity in this state is extremely low. This is considered to be because oxygen deficiency causes self-absorption in the blue light-emitting region and absorbs excitation light and self-blue light emission. In general, ZrO 2 is very susceptible to oxygen defects, and therefore it is difficult to suppress oxygen defects under a reducing atmosphere.

そこで、本実施の形態においては、第5工程として、上述した第4工程にて還元焼成して得られた熱処理物を、酸素を含む雰囲気中で所定の条件で熱処理(酸素アニール)する。すなわち、第5工程は、得られた熱処理物に対して酸素アニールするアニール工程である。   Therefore, in the present embodiment, as the fifth step, the heat-treated product obtained by reduction firing in the fourth step described above is heat-treated (oxygen annealing) under a predetermined condition in an atmosphere containing oxygen. That is, the fifth step is an annealing step in which oxygen annealing is performed on the obtained heat-treated product.

上述したように、第4工程にて得られる還元焼成後の蛍光体は、酸素欠陥由来の自己吸収が大きく、輝度が著しく低い。このことから、その得られた熱処理物に対して、酸素を含む雰囲気でアニールすることによって、酸素欠陥を埋めることができ、その酸素欠陥に基づく自己吸収を抑制することができる。   As described above, the phosphor after reduction firing obtained in the fourth step has large self-absorption due to oxygen defects and extremely low luminance. Therefore, by annealing the obtained heat-treated product in an atmosphere containing oxygen, oxygen defects can be filled and self-absorption based on the oxygen defects can be suppressed.

通常のEu2+賦活蛍光体においては、還元焼成後に酸素を含む雰囲気で高温アニールするとEu2+がEu3+に変化して(酸化して)発光をほとんど示さなくなるため、通常のEu2+賦活蛍光体の製造工程では、このような酸素雰囲気での高温アニール処理は行なわれない。しかしながら、通常のEu2+賦活蛍光体とは異なり、上述の第4工程における還元焼成により得られた熱処理物を構成するBaZrSi:Euでは、Eu2+がドープされるBaサイトがSiOとZrOに囲まれた結晶構造を有しており、外部雰囲気の影響を受け難い。そのため、酸素を含む雰囲気でアニールして酸素欠陥を埋めた後も、Eu2+は完全には酸化されず、Eu2+とEu3+が特定の比率で共に存在する状態が得られ、このときに、最大の発光強度が得られるものと考えられる。 In a typical Eu 2+ activated phosphors, when high-temperature annealing in an atmosphere containing oxygen after reduction firing Eu 2+ is changed to Eu 3+ (oxidized) for emitting a hardly shown, the conventional Eu 2+ activated phosphors In the manufacturing process, such a high-temperature annealing process in an oxygen atmosphere is not performed. However, unlike a normal Eu 2+ activated phosphor, in BaZrSi 3 O 9 : Eu constituting the heat-treated product obtained by the reduction firing in the fourth step, the Ba site doped with Eu 2+ is SiO 9 . It has a crystal structure surrounded by ZrO 6 and is hardly affected by the external atmosphere. Therefore, even after annealing in an atmosphere containing oxygen and filling oxygen defects, Eu 2+ is not completely oxidized, and a state in which Eu 2+ and Eu 3+ exist together at a specific ratio is obtained. It is considered that the maximum emission intensity can be obtained.

このように、本実施の形態においては、還元焼成後の熱処理物に対して酸素を含む雰囲気で高温アニールすることによって、還元による酸素欠陥が埋められ自己吸収が軽減され、Eu2+とEu3+が特定の比率で共に存在する状態に制御される。これにより、発光強度が著しく高いBaZrSi:Euを得ることができるという極めて異例な発光挙動となることを見出した。 As described above, in this embodiment, high-temperature annealing is performed on the heat-treated product after reduction firing in an atmosphere containing oxygen, thereby filling oxygen defects due to reduction and reducing self-absorption, and Eu 2+ and Eu 3+ are reduced. It is controlled to exist together at a specific ratio. As a result, it has been found that the BaZrSi 3 O 9 : Eu with extremely high emission intensity can be obtained, resulting in a very unusual emission behavior.

第5工程において、熱処理雰囲気としては、酸素存在下であればよく、任意の濃度の酸素ガスを流通させて酸素を含む雰囲気とすることができる。その最適な酸素濃度としては、前駆体の仮焼条件や還元焼成条件によって、すなわち酸素欠陥の度合いによって変化するため一義的には決まらない。ただし、大気中で熱処理することによって、著しい蛍光輝度の向上効果が得られ、装置等についても簡便で済むため、大気中にて熱処理を行うことが工業的に有利なアニール処理方法となる。なお、これは、任意濃度の酸素ガスを用いた酸素欠陥の回復ためのアニール処理を制限するものではない。   In the fifth step, the heat treatment atmosphere may be in the presence of oxygen, and an oxygen-containing atmosphere can be obtained by circulating an oxygen gas of any concentration. The optimum oxygen concentration is not uniquely determined because it varies depending on the calcination conditions and reduction firing conditions of the precursor, that is, depending on the degree of oxygen defects. However, the heat treatment in the air provides a remarkable effect of improving the fluorescence luminance, and the apparatus and the like can be simplified. Therefore, the heat treatment in the air is an industrially advantageous annealing method. This does not limit the annealing process for recovering oxygen defects using an oxygen gas having an arbitrary concentration.

また、アニール処理温度についても、蛍光体(熱処理物)中の酸素欠陥の度合いや酸素濃度によって変化するため一義的には決まらないが、例えば大気中での処理等においては、500℃〜1500℃の温度範囲とすることが必要となり、800℃〜1300℃の温度範囲とすることがより好ましい。アニール温度が500℃未満であると、Eu2+の酸化が抑制されるが十分な酸素欠陥の回復効果が得られない。一方で、1500℃を超える温度でアニールすると、酸素欠陥回復効果は十分に得られるものの、Eu2+の酸化が進み過ぎる他、試料が溶融してしまうために、高い発光強度が得られない。 Also, the annealing temperature is not uniquely determined because it changes depending on the degree of oxygen defects and the oxygen concentration in the phosphor (heat-treated product). For example, in the treatment in the air, the annealing temperature is 500 ° C. to 1500 ° C. It is necessary that the temperature range be within the range of 800 ° C to 1300 ° C. When the annealing temperature is less than 500 ° C., Eu 2+ oxidation is suppressed, but sufficient oxygen defect recovery effect cannot be obtained. On the other hand, when annealing at a temperature exceeding 1500 ° C., a sufficient oxygen defect recovery effect is obtained, but Eu 2+ is excessively oxidized, and the sample is melted, so that a high light emission intensity cannot be obtained.

本実施の形態においては、このように、第4工程にて得られた熱処理物に対して、酸素を含む雰囲気にて800℃〜1300℃の温度範囲でアニール処理を施すことで。組成式中のEuがEu2+とEu3+とを共に有するものとなり、その全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)が10%〜90%となる蛍光体を得ることができる。また、このようにして得られた蛍光体は発光スペクトル中の610〜630nmの赤色領域に、Eu3+のf−f遷移由来の発光ピークを有する。 In this embodiment, the heat treatment product obtained in the fourth step is annealed in the temperature range of 800 ° C. to 1300 ° C. in an oxygen-containing atmosphere. Eu in the composition formula has both Eu 2+ and Eu 3+ , and a phosphor having a Eu 2+ ratio (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+ ) in the total Eu is 10% to 90%. Can do. The phosphor thus obtained has an emission peak derived from the Eu 3+ ff transition in the red region of 610 to 630 nm in the emission spectrum.

そして、このようにして製造された青色発光シリケート蛍光体では、近紫外LED、特に励起源として主に用いられる400nm前後の紫LEDで効率よく励起され、励起波長の変化による発光強度の変化が少なく、安定的にきわめて高い発光強度を示し、発光効率の高い蛍光体となる。   The blue light-emitting silicate phosphor manufactured in this way is efficiently excited by a near-ultraviolet LED, particularly a purple LED of around 400 nm mainly used as an excitation source, and changes in emission intensity due to changes in excitation wavelength are small. Therefore, the phosphor exhibits a stable and extremely high emission intensity and a high luminous efficiency.

また、上述したような製造方法によれば、複雑な製造工程を経ることなく、また特殊な製造設備を用いることなく、安価に且つ簡便に、発光効率の高い青色発光シリケート蛍光体を製造することができる。   In addition, according to the manufacturing method as described above, a blue light-emitting silicate phosphor having high luminous efficiency can be manufactured inexpensively and easily without going through complicated manufacturing steps and without using special manufacturing equipment. Can do.

≪3.実施例≫
以下に、本発明を適用した実施例により詳しく説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
≪3. Examples >>
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to the following Example.

本実施例では、各実施例及び比較例にて作製した蛍光体の蛍光測定を、日立製作所株式会社製「F−4500形分光蛍光光度計」用いて行い、波長405nmにおける発光強度と、発光ピーク波長での励起スペクトルを測定した。   In this example, fluorescence measurements of the phosphors prepared in each of the examples and comparative examples were performed using “F-4500 type spectrofluorometer” manufactured by Hitachi, Ltd., and the emission intensity and emission peak at a wavelength of 405 nm. The excitation spectrum at the wavelength was measured.

また、全EuのうちのEu2+とEu3+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)は、X線吸収微細構造(XAFS)により評価した。具体的には、Eu2+の標準試料として、比較例1の1400℃還元焼成後の試料を用い、Eu3+の標準試料としては、Eu(信越化学工業株式会社製、純度99.99%)を用いた。なお、測定結果は、解析ソフト(Athena)を用いて、標準試料のデータから各試料のXANESスペクトルのパターンフィッティングを行い、試料中のEu2+の比率を求めた。 Further, the ratio of Eu 2+ to Eu 3+ (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+ ) in the total Eu was evaluated by an X-ray absorption fine structure (XAFS). Specifically, the sample after 1400 ° C. reduction firing in Comparative Example 1 was used as the Eu 2+ standard sample, and Eu 2 O 3 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.99) was used as the Eu 3+ standard sample. %) Was used. The measurement results were obtained by performing pattern fitting of the XANES spectrum of each sample from the data of the standard sample using analysis software (Athena) to obtain the ratio of Eu 2+ in the sample.

[実施例1]
(蛍光体の作製)
仕込み組成をBaZrSi:0.09Eu+0.3SiOとして、出発原料であるBaCO(日本化学工業株式会社製、LSR)、ZrO(第一希元素化学工業、UEP)、Eu(株式会社高純度化学研究所製)を純水中に分散してスラリーを得た。また、出発原料のうちのSiOとしては、水溶性ケイ素化合物を使用した。その水溶性ケイ素化合物は、テトラエトキシシラン(関東化学株式会社製):22.4ml(0.1モル)に対して、1,2−プロパンジオール(株式会社高純度化学研究所製):29.3ml(0.4モル)を添加し、液温が54℃になるようにホットスターラーを用いて攪拌しながら24時間混合し、その後、塩酸を0.1ml添加して、液温54℃でさらに1時間混合して作製した。仕込み組成に基づき、スラリーに所定量の水溶性ケイ素化合物を添加して室温中で混合し、原料が均一に分散したゲル体(混合物)を得た。
[Example 1]
(Production of phosphor)
The charged composition is BaZrSi 3 O 9 : 0.09Eu + 0.3SiO 2 , and BaCO 3 (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., LSR), ZrO 2 (first rare element chemical industry, UEP), Eu 2 O 3 ( A slurry was obtained by dispersing in a pure water. In addition, a water-soluble silicon compound was used as SiO 2 among the starting materials. The water-soluble silicon compound is tetraethoxysilane (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.): 22.4 ml (0.1 mol), and 1,2-propanediol (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.): 29. 3 ml (0.4 mol) was added and mixed for 24 hours with stirring using a hot stirrer so that the liquid temperature became 54 ° C., and then 0.1 ml of hydrochloric acid was added and the liquid temperature further increased to 54 ° C. It was prepared by mixing for 1 hour. Based on the charged composition, a predetermined amount of a water-soluble silicon compound was added to the slurry and mixed at room temperature to obtain a gel body (mixture) in which the raw materials were uniformly dispersed.

次に、得られたゲル体を100℃で12時間乾燥して、解砕して前駆体を得た。   Next, the obtained gel was dried at 100 ° C. for 12 hours and crushed to obtain a precursor.

次に、得られた前駆体をアルミナルツボに入れて、800℃の温度条件で12時間、大気雰囲気中で仮焼成して仮焼粉を得た。   Next, the obtained precursor was put into an alumina crucible, and calcined in an air atmosphere at a temperature condition of 800 ° C. for 12 hours to obtain a calcined powder.

次に、得られた仮焼粉を雰囲気炉に入れ、その炉内にAr−4%Hを流通させた還元雰囲気下で、1400℃の温度条件で2時間に亘り還元焼成した。そして、得られた還元焼成物(熱処理物)を解砕した。 Next, the obtained calcined powder was put into an atmosphere furnace, and reduced and fired for 2 hours under a temperature condition of 1400 ° C. in a reducing atmosphere in which Ar-4% H 2 was circulated in the furnace. Then, the obtained reduced fired product (heat treated product) was crushed.

次に、得られた熱処理物をアルミナルツボに入れて、1200℃の温度条件で1時間、大気アニール処理を行った。すなわち、蛍光体に対して酸素を含む雰囲気下でアニール処理し、蛍光体を得た。   Next, the obtained heat-treated product was put in an alumina crucible and subjected to atmospheric annealing treatment at a temperature condition of 1200 ° C. for 1 hour. That is, the phosphor was annealed in an atmosphere containing oxygen to obtain a phosphor.

(蛍光測定、Eu2+の比率評価)
得られた蛍光体をXRD測定した。その結果、XRD回折では、ICDD(29−0214)に記載されているBaZrSiの回折パターンを示し、さらに2θ=22度付近に、微弱なSiO(クリストバライト)相が確認された。
(Fluorescence measurement, Eu 2+ ratio evaluation)
The obtained phosphor was subjected to XRD measurement. As a result, XRD diffraction showed a diffraction pattern of BaZrSi 3 O 9 described in ICDD (29-0214), and a weak SiO 2 (cristobalite) phase was confirmed around 2θ = 22 degrees.

また、図1に、励起発光スペクトルを示す。なお、発光強度は、YAG:Ce(フォスファーテック社製)を455nmで励起したときの発光ピーク強度を1として規定した。さらに、XAFS測定を行い、XANESスペクトルによりEuの価数状態を評価した。図2に、XANESスペクトルを示す。   FIG. 1 shows an excitation emission spectrum. The emission intensity was defined as 1 as the emission peak intensity when YAG: Ce (manufactured by Phosfertech) was excited at 455 nm. Furthermore, XAFS measurement was performed, and the valence state of Eu was evaluated by the XANES spectrum. FIG. 2 shows the XANES spectrum.

図1に示される励起発光スペクトルから分かるように、発光スペクトルに示される発光ピーク強度はYAG:Ce比で約3.5と非常に高輝度であった。また、励起スペクトルは300nm〜400nm前後の波長で非常に安定的で、ばらつきのない高い励起強度を示していることが分かる。このことから、励起波長の変化による発光強度の変化がほとんどなく、ばらつきのない青色発光を示すものであることが分かる。   As can be seen from the excitation emission spectrum shown in FIG. 1, the emission peak intensity shown in the emission spectrum was a very high luminance of about 3.5 in the YAG: Ce ratio. Further, it can be seen that the excitation spectrum is very stable at a wavelength of about 300 nm to 400 nm and shows a high excitation intensity without variation. From this, it can be seen that there is almost no change in the emission intensity due to the change in the excitation wavelength, and blue light emission with no variation is exhibited.

また、図2に示されるXANESスペクトルから分かるように、蛍光体中のEuはEu2+とEu3+とが混在した状態となっており、そのパターンフィッティングから求めた全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)は、44%であった。図3には発光スペクトルの拡大図を示す。610〜630nmの赤色領域にEu3+由来の発光スペクトルを有していた。 Further, as can be seen from the XANES spectrum shown in FIG. 2, Eu in the phosphor is in a state where Eu 2+ and Eu 3+ are mixed, and the ratio of Eu 2+ in the total Eu obtained from the pattern fitting. (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+ ) was 44%. FIG. 3 shows an enlarged view of the emission spectrum. It had an emission spectrum derived from Eu 3+ in the red region of 610 to 630 nm.

[実施例2]
(蛍光体の作製)
大気アニール処理の条件を、1000℃の温度条件で1時間としたこと以外は、実施例1と同様にして操作し、蛍光体を作製した。
[Example 2]
(Production of phosphor)
A phosphor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the atmospheric annealing treatment was performed at a temperature of 1000 ° C. for 1 hour.

(蛍光測定、Eu2+の比率評価)
図1に、励起発光スペクトルを示し、図2に、XANESスペクトルを示す。
(Fluorescence measurement, Eu 2+ ratio evaluation)
FIG. 1 shows the excitation emission spectrum, and FIG. 2 shows the XANES spectrum.

図1に示される励起発光スペクトルから分かるように、発光スペクトルに示される発光ピーク強度はYAG:Ce比で約3.3と非常に高輝度であった。また、励起スペクトルは300nm〜400nm前後の波長で非常に安定的で、ばらつきのない高い励起強度を示していることが分かる。このことから、励起波長の変化による発光強度の変化がほとんどなく、ばらつきのない青色発光を示すものであることが分かる。   As can be seen from the excitation emission spectrum shown in FIG. 1, the emission peak intensity shown in the emission spectrum was very high in luminance at about 3.3 YAG: Ce. Further, it can be seen that the excitation spectrum is very stable at a wavelength of about 300 nm to 400 nm and shows a high excitation intensity without variation. From this, it can be seen that there is almost no change in the emission intensity due to the change in the excitation wavelength, and blue light emission with no variation is exhibited.

また、図2に示されるXANESスペクトルから分かるように、蛍光体中のEuはEu2+とEu3+とが混在した状態となっており、そのパターンフィッティングから求めた全EuのうちのEu2+の比率は、49%であった。得られた蛍光体は、実施例1と同様に、610〜630nmの赤色領域にEu3+由来の発光スペクトルを有していた。 Further, as can be seen from the XANES spectrum shown in FIG. 2, Eu in the phosphor is in a state where Eu 2+ and Eu 3+ are mixed, and the ratio of Eu 2+ in the total Eu obtained from the pattern fitting. Was 49%. The obtained phosphor had an emission spectrum derived from Eu 3+ in the red region of 610 to 630 nm, as in Example 1.

[実施例3]
(蛍光体の作製)
大気アニール処理の条件を、800℃の温度条件で1時間としたこと以外は、実施例1と同様にして蛍光体を作製した。
[Example 3]
(Production of phosphor)
A phosphor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the atmospheric annealing treatment was performed at a temperature of 800 ° C. for 1 hour.

(蛍光測定、Eu2+の比率評価)
得られた蛍光体について実施例1と同様に励起発光スペクトル測定を行った。発光ピーク強度はYAG:Ce比で約3.2と非常に高輝度であり、また、励起スペクトルは300nm〜400nm前後の波長で非常に安定的で、ばらつきのない高い励起強度を示した。実施例1と同様にXANESスペクトル測定を行い、パターンフィッティングから求めた全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)は72%であった。得られた蛍光体は、実施例1と同様に、610〜630nmの赤色領域にEu3+由来の発光スペクトルを有していた。
(Fluorescence measurement, Eu 2+ ratio evaluation)
The obtained phosphor was subjected to excitation emission spectrum measurement in the same manner as in Example 1. The emission peak intensity was as high as about 3.2 in the YAG: Ce ratio, and the excitation spectrum was very stable at a wavelength of about 300 nm to 400 nm and showed a high excitation intensity without variation. XANES spectrum measurement was performed in the same manner as in Example 1, and the Eu 2+ ratio (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+ ) out of the total Eu obtained from pattern fitting was 72%. The obtained phosphor had an emission spectrum derived from Eu 3+ in the red region of 610 to 630 nm, as in Example 1.

[実施例4]
(蛍光体の作製)
仕込み組成をBaZrSi:0.09Eu+0.3SiOとして、出発原料であるBaCO(日本化学工業株式会社製、LSR)、ZrO(第一希元素化学工業、UEP)、Eu(株式会社高純度化学研究所製)、SiO(株式会社アドマテックス社製、高純度球状シリカSO-E1)を純水中に分散してスラリーを得た。スラリーを乾燥後、ケーキを乾燥して前駆体とした。その後は実施例1と同様の操作を行って蛍光体粉末を得た。
[Example 4]
(Production of phosphor)
The charged composition is BaZrSi 3 O 9 : 0.09Eu + 0.3SiO 2 , and BaCO 3 (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., LSR), ZrO 2 (first rare element chemical industry, UEP), Eu 2 O 3 ( Co. Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.), SiO 2 (Admatechs Company Limited Co., and the high purity spherical silica SO-E1) dispersed in pure water to obtain a slurry. After drying the slurry, the cake was dried to obtain a precursor. Thereafter, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a phosphor powder.

(蛍光測定、Eu2+の比率評価)
得られた蛍光体について実施例1と同様に励起発光スペクトル測定を行った。発光ピーク強度はYAG:Ce比で約3.4と非常に高輝度であり、また、励起スペクトルは300nm〜400nm前後の波長で非常に安定的で、ばらつきのない高い励起強度を示した。実施例1と同様にXANESスペクトル測定を行い、パターンフィッティングから求めた全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)は、56%であった。得られた蛍光体は、実施例1と同様に、610〜630nmの赤色領域にEu3+由来の発光スペクトルを有していた。
(Fluorescence measurement, Eu 2+ ratio evaluation)
The obtained phosphor was subjected to excitation emission spectrum measurement in the same manner as in Example 1. The emission peak intensity was as high as about 3.4 in terms of YAG: Ce, and the excitation spectrum was very stable at a wavelength of about 300 nm to 400 nm and showed a high excitation intensity without variation. Performed XANES spectra measured in the same manner as in Example 1, the ratio of Eu 2+ of the total Eu obtained from pattern fitting (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+) was 56%. The obtained phosphor had an emission spectrum derived from Eu 3+ in the red region of 610 to 630 nm, as in Example 1.

[実施例5]
(蛍光体の作製)
仕込み組成をBaZrSi:0.09Eu、0.05La+0.3SiOとして、出発原料であるBaCO(日本化学工業株式会社製、LSR)、ZrO(第一希元素化学工業、UEP)、Eu(株式会社高純度化学研究所製)、La(株式会社高純度化学研究所製)、SiO(株式会社アドマテックス社製、高純度球状シリカSO-E1)を純水中に分散してスラリーを得た。スラリーを乾燥後、ケーキを乾燥して前駆体とした。その後、実施例1と同様の操作を行って蛍光体粉末を得た。
[Example 5]
(Production of phosphor)
The charging composition is BaZrSi 3 O 9 : 0.09Eu, 0.05La + 0.3SiO 2 , and the starting materials are BaCO 3 (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd., LSR), ZrO 2 (first rare element chemical industry, UEP), Eu. 2 O 3 (manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.), La 2 O 3 (manufactured by High Purity Chemical Research Laboratory), SiO 2 (manufactured by Admatechs Co., Ltd., high purity spherical silica SO-E1) is purified water Dispersed into a slurry. After drying the slurry, the cake was dried to obtain a precursor. Thereafter, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a phosphor powder.

(蛍光測定、Eu2+の比率評価)
得られた蛍光体について実施例1と同様に励起発光スペクトル測定を行った。発光ピーク強度はYAG:Ce比で約3.6と非常に高輝度であり、また、励起スペクトルは300nm〜400nm前後の波長で非常に安定的で、ばらつきのない高い励起強度を示した。実施例1と同様にXANESスペクトル測定を行い、パターンフィッティングから求めた全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)は、50%であった。得られた蛍光体は、実施例1と同様に、610〜630nmの赤色領域にEu3+由来の発光スペクトルを有していた。
(Fluorescence measurement, Eu 2+ ratio evaluation)
The obtained phosphor was subjected to excitation emission spectrum measurement in the same manner as in Example 1. The emission peak intensity was as high as about 3.6 in the YAG: Ce ratio, and the excitation spectrum was very stable at a wavelength of about 300 nm to 400 nm and showed a high excitation intensity without variation. Performed XANES spectra measured in the same manner as in Example 1, the ratio of Eu 2+ of the total Eu obtained from pattern fitting (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+) was 50%. The obtained phosphor had an emission spectrum derived from Eu 3+ in the red region of 610 to 630 nm, as in Example 1.

[比較例1]
(蛍光体の作製)
比較例1では、大気アニール処理を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして操作し、蛍光体を得た。すなわち、実施例1と同様にして、仮焼粉を還元焼成して得られた還元焼成物(熱処理物)を解砕して蛍光体とした。
[Comparative Example 1]
(Production of phosphor)
In Comparative Example 1, a phosphor was obtained in the same manner as in Example 1 except that the atmospheric annealing treatment was not performed. That is, in the same manner as in Example 1, the reduced calcined product (heat treated product) obtained by reducing and calcining the calcined powder was crushed to obtain a phosphor.

(蛍光測定、Eu2+の比率評価)
得られた蛍光体をXRD測定したところ、XRD回折では、実施例1と同様に、ICDD(29−0214)に記載されているBaZrSiの回折パターンを示し、さらに2θ=22度付近に、微弱なSiO(クリストバライト)相が確認された。
(Fluorescence measurement, Eu 2+ ratio evaluation)
When XRD measurement was performed on the obtained phosphor, the XRD diffraction showed the diffraction pattern of BaZrSi 3 O 9 described in ICDD (29-0214) as in Example 1, and further, around 2θ = 22 degrees. A weak SiO 2 (cristobalite) phase was confirmed.

一方で、蛍光測定を行ったところ、図1の励起発光スペクトルを示されるように、その発光ピーク強度はYAG:Ceと変わらず極めて低いものであった。また、その励起スペクトルでは、300nm〜400nm前後に亘って励起強度のばらつき(変化)が大きく、しかもその励起強度は低いものであった。   On the other hand, when fluorescence measurement was performed, as shown in the excitation emission spectrum of FIG. 1, the emission peak intensity was extremely low, unchanged from YAG: Ce. Moreover, in the excitation spectrum, the variation (change) in excitation intensity was large over about 300 nm to 400 nm, and the excitation intensity was low.

また、XAFS測定を行ったところ、図2に示すXANESスペクトルのパターンフィッティングからEu2+の比率はほぼ100%と認められた。なお、上述したように、この試料をEu2+の標準試料として、実施例のサンプルのEu2+比率を算出した。図3には発光スペクトルの拡大図を示すが、測定バックグラウンドと明確に区別可能なEu3+由来の発光スペクトルは認められなかった。 Further, when XAFS measurement was performed, the Eu 2+ ratio was found to be almost 100% from the pattern fitting of the XANES spectrum shown in FIG. As described above, as a standard sample for the sample Eu 2+, it was calculated Eu 2+ ratio of the sample of Example. FIG. 3 shows an enlarged view of the emission spectrum, but no emission spectrum derived from Eu 3+ that is clearly distinguishable from the measurement background was observed.

[比較例2]
(蛍光体の作製)
比較例2では、還元焼成して得られた熱処理物をアルミナルツボに入れて、400℃の温度条件で1時間、大気アニール処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして操作し、蛍光体を作製した。
[Comparative Example 2]
(Production of phosphor)
In Comparative Example 2, the heat-treated product obtained by reduction firing was put in an alumina crucible and operated in the same manner as in Example 1 except that air annealing was performed at 400 ° C. for 1 hour. A phosphor was prepared.

(蛍光測定、Eu2+の比率評価)
得られた蛍光体を実施例1と同様にして評価したが、励起発光スペクトルとXANESスペクトルは、比較例1のものと変化はなかった。このことは、大気アニールが低温であったため、Eu2+が酸化されなかったためであると考えられる。比較例1と同様に、測定バックグラウンドと明確に区別可能なEu3+由来の発光スペクトルは認められなかった。
(Fluorescence measurement, Eu 2+ ratio evaluation)
The obtained phosphor was evaluated in the same manner as in Example 1, but the excitation emission spectrum and the XANES spectrum were not different from those in Comparative Example 1. This is probably because Eu 2+ was not oxidized because the atmospheric annealing was performed at a low temperature. As in Comparative Example 1, an emission spectrum derived from Eu 3+ that was clearly distinguishable from the measurement background was not observed.

[比較例3]
(蛍光体の作製)
比較例3では、還元焼成して得られた熱処理物をアルミナルツボに入れて、1550℃の温度条件で1時間、大気アニール処理を行ったこと以外は実施例1と同様にして操作し、蛍光体を作製した。
[Comparative Example 3]
(Production of phosphor)
In Comparative Example 3, the heat-treated product obtained by reduction firing was put in an alumina crucible and operated in the same manner as in Example 1 except that it was subjected to atmospheric annealing treatment at 1550 ° C. for 1 hour. The body was made.

(蛍光測定、Eu2+の比率評価)
得られた蛍光体を実施例1と同様にして評価したが、得られた蛍光体は溶融しており、Eu2+由来の青色発光は示さなかった。
(Fluorescence measurement, Eu 2+ ratio evaluation)
The obtained phosphor was evaluated in the same manner as in Example 1, but the obtained phosphor was melted and did not show blue light emission derived from Eu 2+ .

すなわち、本発明に係る青色発光シリケート蛍光体は、 Ba1−xEuZrSi3+2y+δ(但し、0.001≦x≦0.5、2.5≦y≦6.0、−0.1≦δ≦0.2)の組成式で表される青色発光シリケート蛍光体であって、還元性雰囲気下における熱処理によりEuをEu 2+ としてドープさせた後、アニールして得られ、前記組成中のEuはEu2+とEu3+を共に含有しており、全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)が10%〜90%であることを特徴とする。 That is, the blue light-emitting silicate phosphor according to the present invention has Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ (where 0.001 ≦ x ≦ 0.5, 2.5 ≦ y ≦ 6.0, −0.1 ≦ δ ≦ 0.2) is a blue light emitting silicate phosphor, obtained by annealing Eu after doping as Eu 2+ by heat treatment in a reducing atmosphere , Eu contains both Eu 2+ and Eu 3+ and is characterized in that the ratio of Eu 2+ out of all Eu (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+ ) is 10% to 90%.

Claims (6)

Ba1−xEuZrSi3+2y+δ(但し、0.001≦x≦0.5、2.5≦y≦6.0、−0.1≦δ≦0.2)の組成式で表される青色発光シリケート蛍光体であって、
前記組成式中のEuはEu2+とEu3+を共に含有しており、全EuのうちのEu2+の比率(Eu2+/Eu2++Eu3+)が10%〜90%であることを特徴とする青色発光シリケート蛍光体。
Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ (where 0.001 ≦ x ≦ 0.5, 2.5 ≦ y ≦ 6.0, −0.1 ≦ δ ≦ 0.2) A blue-emitting silicate phosphor,
Eu in the composition formula contains both Eu 2+ and Eu 3+, and the ratio of Eu 2+ out of all Eu (Eu 2+ / Eu 2+ + Eu 3+ ) is 10% to 90%. Blue light emitting silicate phosphor.
Mg、Ca、Sr、Ti、Hf、Sn、Ge、La、Yから選択される少なくとも1種類以上の元素で元素置換されていることを特徴とする請求項1に記載の青色発光シリケート蛍光体。   2. The blue-emitting silicate phosphor according to claim 1, wherein the blue-emitting silicate phosphor is element-substituted with at least one element selected from Mg, Ca, Sr, Ti, Hf, Sn, Ge, La, and Y. 3. 発光スペクトル中にEu3+由来の発光ピークを有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の青色発光シリケート蛍光体。 3. The blue-emitting silicate phosphor according to claim 1, wherein the emission spectrum has an emission peak derived from Eu 3+ . Ba1−xEuZrSi3+2y+δ(但し、0.001≦x≦0.5、2.5≦y≦6.0、−0.1≦δ≦0.2)の組成式で表される青色発光シリケート蛍光体の製造方法であって、
上記組成式で表される構成成分を含有する各出発原料を秤量し、該各出発原料を溶媒中で混合攪拌することにより、該構成成分が均一に分散した混合物を得る工程と、
前記混合物を乾燥することにより、該混合物中に含まれる溶媒を除去した乾燥物である前駆体を形成する工程と、
前記前駆体を、大気雰囲気中で700℃〜1400℃の温度で熱処理して仮焼粉を得る工程と、
前記仮焼粉を、還元性雰囲気下で1100℃〜1500℃の温度で熱処理して、EuをEu2+としてドープさせる工程と、
前記仮焼粉を熱処理して得られた熱処理物を、酸素を含む雰囲気中で500℃〜1500℃の温度でアニールする工程と
を有することを特徴とする青色発光シリケート蛍光体の製造方法。
Ba 1-x Eu x ZrSi y O 3 + 2y + δ (where 0.001 ≦ x ≦ 0.5, 2.5 ≦ y ≦ 6.0, −0.1 ≦ δ ≦ 0.2) A blue light emitting silicate phosphor manufacturing method comprising:
A step of weighing each starting material containing the component represented by the above composition formula, and mixing and stirring each starting material in a solvent to obtain a mixture in which the component is uniformly dispersed;
Drying the mixture to form a precursor that is a dried product from which the solvent contained in the mixture has been removed;
Heat-treating the precursor at a temperature of 700 ° C. to 1400 ° C. in an air atmosphere to obtain calcined powder;
Heat treating the calcined powder at a temperature of 1100 ° C. to 1500 ° C. in a reducing atmosphere to dope Eu as Eu 2+ ;
And annealing the heat-treated product obtained by heat-treating the calcined powder in an oxygen-containing atmosphere at a temperature of 500 ° C. to 1500 ° C. A method for producing a blue-emitting silicate phosphor, comprising:
前記出発原料として使用するSiOは、水溶性ケイ素化合物であることを特徴とする請求項4に記載の青色発光シリケート蛍光体の製造方法。 The method for producing a blue-emitting silicate phosphor according to claim 4, wherein the SiO 2 used as the starting material is a water-soluble silicon compound. 前記出発原料の一部は、Mg、Ca、Sr、Ti、Hf、Sn、Ge、La、Yから選択される少なくとも1種類以上の元素で元素置換されていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の青色発光シリケート蛍光体の製造方法。   The part of the starting material is element-substituted with at least one element selected from Mg, Ca, Sr, Ti, Hf, Sn, Ge, La, and Y. A method for producing the blue-emitting silicate phosphor according to claim 5.
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