JP2019011428A - PRODUCTION METHOD OF Eu-ACTIVATED β TYPE SIALON PHOSPHOR - Google Patents

PRODUCTION METHOD OF Eu-ACTIVATED β TYPE SIALON PHOSPHOR Download PDF

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Abstract

To provide a production method of an Eu-activated β type sialon phosphor, which contributes to promoting grain growth.SOLUTION: The production method of an Eu-activated β type sialon phosphor includes a step of heating a first raw material mixture comprising silicon nitride, an aluminum compound, an europium compound and additive β type sialon. In the above production method, a molar ratio X1 of aluminum atoms to silicon atoms in the additive β type sialon, and a molar ratio X2 of aluminum atoms to silicon atoms included in the raw material other than the additive β type sialon in the first raw material mixture satisfy X2<X1.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ディスプレイのバックライト光源や照明装置に適用される白色発光ダイオード等に使用されるEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor used for a white light emitting diode or the like applied to a backlight light source of a display or a lighting device.

白色発光ダイオード(白色LED)の高出力化に伴い、蛍光体の耐熱性、耐久性に対する要求が高まっており、温度上昇に伴う輝度低下が小さく、耐久性に優れた蛍光体として、共有結合性の強い窒化物や酸窒化物を母体材料とした蛍光体の適用が進んでいる。   With the increase in output of white light emitting diodes (white LEDs), there is an increasing demand for heat resistance and durability of phosphors. The application of phosphors using strong nitrides or oxynitrides as a base material is progressing.

窒化物及び酸窒化物の蛍光体の代表的なものとして、窒化ケイ素の固溶体であるサイアロンが挙げられる。窒化ケイ素と同様にサイアロンには、α型、β型の二種類の結晶系が存在する。例えば、発光中心として二価のEuイオンを付活したα型サイアロンは、紫外から青色の幅広い波長で励起され、発光ピーク波長が550〜600nmの黄色光を発する蛍光体となる。また、β型サイアロンにおいても、発光中心として、Mn、Ce、Euを添加することにより、蛍光特性を発現することが見出されている(特許文献1)。   Typical examples of nitride and oxynitride phosphors include sialon, which is a solid solution of silicon nitride. Similar to silicon nitride, sialon has two types of crystal systems, α-type and β-type. For example, α-sialon in which divalent Eu ions are activated as an emission center is excited with a wide wavelength from ultraviolet to blue, and becomes a phosphor that emits yellow light having an emission peak wavelength of 550 to 600 nm. In addition, β-type sialon has also been found to exhibit fluorescence characteristics by adding Mn, Ce, and Eu as emission centers (Patent Document 1).

β型サイアロンは、β型窒化ケイ素の固溶体であり、β型窒化ケイ素結晶のSi位置にAlが、N位置にOが置換固溶したものである。単位胞(単位格子)に2式量の原子が存在するので、一般式はSi6-zAlzz8-zと表される。ここで、z値は0〜4.2であり、固溶範囲は非常に広く、また(Si+Al)/(N+O)のモル比は3/4を維持する必要がある。 β-type sialon is a solid solution of β-type silicon nitride in which Al is substituted at the Si position and O is substituted at the N position. Since there are two formula quantities of atoms in the unit cell (unit cell), the general formula is expressed as Si 6-z Al z O z N 8-z . Here, the z value is 0 to 4.2, the solid solution range is very wide, and the molar ratio of (Si + Al) / (N + O) needs to be maintained at 3/4.

β型サイアロンの結晶内に二価のEuイオンを含有させると、紫外から青色の光で励起され、520〜550nmの緑色発光を示す蛍光体となり、白色LED等の発光装置の緑色発光成分として使用できる。このEu付活β型サイアロンは、Eu2+で付活される蛍光体の中でも、発光スペクトルは比較的シャープであり、特に青、緑、赤の狭帯域発光が要求される液晶ディスプレイのバックライト光源の緑色発光成分に好適な蛍光体である。 When a divalent Eu ion is contained in a β-sialon crystal, it is excited by ultraviolet to blue light and becomes a phosphor that emits green light of 520 to 550 nm, and is used as a green light emitting component of a light emitting device such as a white LED. it can. This Eu-activated β-sialon has a relatively sharp emission spectrum among the phosphors activated by Eu 2+ , and in particular, backlights for liquid crystal displays that require blue, green, and red narrow-band emission. It is a phosphor suitable for a green light emitting component of a light source.

液晶ディスプレイの色再現性を高めるためには、Eu付活β型サイアロン蛍光体の発光ピークを短波長にし、更に発光スペクトルをよりシャープにすることが有効である。特許文献2では、β型サイアロン結晶内のアルミニウム及び酸素の濃度(z値)を低くすることにより、蛍光発光が短波長化、狭帯化することが報告されている。その様なβ型サイアロンを合成する方法として、原料混合物を窒素含有雰囲気中で加熱することにより、原料混合物中の単体のシリコンを窒化してSi34とし、これとAl源、Euの供給源を反応させて、β型Si34結晶構造を有する酸窒化物の結晶中に、AlとEuとが固溶した蛍光体を得る方法が挙げられている。しかしながら、この場合はEu付活β型サイアロン蛍光体の発光効率が極めて低く、実用に供することに難がある。 In order to improve the color reproducibility of the liquid crystal display, it is effective to shorten the emission peak of the Eu-activated β-sialon phosphor and further sharpen the emission spectrum. In Patent Document 2, it is reported that the fluorescence emission is shortened and narrowed by lowering the concentration (z value) of aluminum and oxygen in the β-type sialon crystal. As a method of synthesizing such β-type sialon, by heating the raw material mixture in a nitrogen-containing atmosphere, the single silicon in the raw material mixture is nitrided to Si 3 N 4, and this is supplied with the Al source and Eu. There is a method of obtaining a phosphor in which Al and Eu are dissolved in a crystal of an oxynitride having a β-type Si 3 N 4 crystal structure by reacting a source. However, in this case, the luminous efficiency of the Eu-activated β-sialon phosphor is extremely low, and it is difficult to put it to practical use.

Eu付活β型サイアロン蛍光体の発光効率を向上させる方法として、蛍光体粒子表面で生じる励起光の散乱を低減し、粒内に励起光を取り込みやすくさせるために粒成長の促進が挙げられ、その手法として、加熱条件を工夫する方法、複数回焼成する方法、原料の一部に結晶核となるβ型サイアロン蛍光体を用いる方法、原料の一部を後添加する方法がある(特許文献3〜6)。   As a method for improving the light emission efficiency of the Eu-activated β-sialon phosphor, the scattering of excitation light generated on the surface of the phosphor particles can be reduced, and the promotion of grain growth can be easily performed in the grains. As the method, there are a method of devising heating conditions, a method of firing a plurality of times, a method of using a β-sialon phosphor serving as a crystal nucleus as a part of the raw material, and a method of adding a part of the raw material later (Patent Document 3). ~ 6).

特許第3921545号公報Japanese Patent No. 3921545 特許第5360920号公報Japanese Patent No. 5360920 特開2007−326981号公報JP 2007-326981 A 国際公開第2011/058919号International Publication No. 2011/058919 特開2013−173868号公報JP 2013-173868 A 特許第6020756号公報Japanese Patent No. 6020756

特許文献2に記載の教示に従い、Eu付活β型サイアロン蛍光体の発光スペクトルを狭帯化するために、アルミニウムや酸素の濃度を低くすると、粒成長が著しく進みにくくなり、従来の手法では十分に粒成長をさせることが困難で高い発光効率の蛍光体を得ることが困難であった。また、特許文献3〜6に記載の技術は粒成長に寄与し得るものの、これらとは別異の手法によりEu付活β型サイアロン蛍光体の粒成長を促進できる利便性の高い技術を提供することは有意であろう。   In order to narrow the emission spectrum of the Eu-activated β-sialon phosphor in accordance with the teaching described in Patent Document 2, if the concentration of aluminum or oxygen is lowered, grain growth becomes difficult to proceed, and the conventional method is sufficient. It has been difficult to obtain a phosphor with high luminous efficiency because it is difficult to grow grains. Further, although the techniques described in Patent Documents 3 to 6 can contribute to grain growth, they provide a highly convenient technique that can promote grain growth of Eu-activated β-sialon phosphors by a method different from these techniques. That would be significant.

本発明は、上記事情に鑑み、粒成長の促進に資するEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法を提供することを課題とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor that contributes to the promotion of grain growth.

本発明者らは、鋭意検討の結果、目的とするβ型サイアロンよりもケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比が高いβ型サイアロンを原料に添加して焼成を行うことにより、β型サイアロンの粒成長を促進させ、得られる蛍光体の発光効率を高めることができるとの知見を得た。本発明は上記知見を基礎として完成したものであり、以下のように例示される。   As a result of intensive studies, the inventors of the present invention added β-sialon having a higher molar ratio of aluminum atoms to silicon atoms than the intended β-sialon to the raw material, and fired by adding β-sialon to the raw material. It was found that the luminous efficiency of the obtained phosphor can be increased by promoting the above. The present invention has been completed on the basis of the above knowledge, and is exemplified as follows.

本発明は一側面において、窒化ケイ素、アルミニウム化合物、ユウロピウム化合物及び添加用β型サイアロンを含有する第一の原料混合物を加熱する工程を含むEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法において、添加用β型サイアロンにおけるケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比をX1、第一の原料混合物における添加用β型サイアロン以外の原料に含まれるケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比をX2とすると、X2<X1が成立するEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法である。   In one aspect of the present invention, in the method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor including a step of heating a first raw material mixture containing silicon nitride, an aluminum compound, a europium compound, and β-sialon for addition, When the molar ratio of aluminum atom to silicon atom in β-type sialon is X1, and the molar ratio of aluminum atom to silicon atom contained in raw materials other than β-type sialon for addition in the first raw material mixture is X2, X2 <X1 is established. This is a method for producing Eu-activated β-sialon phosphor.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の一実施形態においては、X2/X1≦0.9が成立する。   In an embodiment of the method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, X2 / X1 ≦ 0.9 is established.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の別の一実施形態においては、第一の原料混合物中の添加用β型サイアロンの含有率が1〜50質量%である。   In another embodiment of the method for producing Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, the content of β-sialon for addition in the first raw material mixture is 1 to 50% by mass.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の更に別の一実施形態においては、添加用β型サイアロンの比表面積が0.45m2/g以下である。 In yet another embodiment of the method for producing Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, the specific surface area of the additive β-sialon is 0.45 m 2 / g or less.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の更に別の一実施形態においては、添加用β型サイアロンが、Eu付活β型サイアロン蛍光体である。   In still another embodiment of the method for producing Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, the additive β-sialon is Eu-activated β-sialon phosphor.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の更に別の一実施形態においては、添加用β型サイアロンを窒化ケイ素及びアルミニウム化合物を含有する第二の原料混合物を加熱することにより製造する工程を更に含み、第二の原料混合物において使用される窒化ケイ素よりも第一の原料混合物において使用される窒化ケイ素の酸素濃度が低い。   In yet another embodiment of the method for producing Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, the additive β-sialon is produced by heating a second raw material mixture containing silicon nitride and an aluminum compound. The silicon nitride used in the first raw material mixture has a lower oxygen concentration than the silicon nitride used in the second raw material mixture.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の更に別の一実施形態においては、0.02≦X1≦0.10である。   In still another embodiment of the method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, 0.02 ≦ X1 ≦ 0.10.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の更に別の一実施形態においては、0.01≦X2≦0.05である。   In still another embodiment of the method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, 0.01 ≦ X2 ≦ 0.05.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の更に別の一実施形態においては、Eu付活β型サイアロン蛍光体が、下記式で表されるβ型サイアロンホスト結晶を有する。
Si6-zAlzz8-z
(式中、0.02≦z≦0.8)
In still another embodiment of the method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, the Eu-activated β-sialon phosphor has a β-type sialon host crystal represented by the following formula.
Si 6-z Al z O z N 8-z
(Wherein 0.02 ≦ z ≦ 0.8)

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の更に別の一実施形態においては、JIS R1629−1997に準拠したレーザー回折散乱法による体積基準の積算分率における50%径が15μm以上である。   In still another embodiment of the method for producing Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, the 50% diameter in the volume-based integrated fraction by the laser diffraction scattering method according to JIS R1629-1997 is 15 μm or more. It is.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法によれば、Eu付活β型サイアロン蛍光体の発光効率を向上させることができる。また、本発明の製造方法により製造された蛍光体を用いれば、発光装置の高輝度化を実現できる。   According to the method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, the light emission efficiency of the Eu-activated β-sialon phosphor can be improved. In addition, when the phosphor manufactured by the manufacturing method of the present invention is used, the luminance of the light emitting device can be increased.

本発明によれば、Siに対するAlのモル比が低い組成であっても蛍光体の粒成長が早いため、発光スペクトルが狭帯化され、且つ、高い発光効率のEu付活β型サイアロン蛍光体を高い生産効率で製造できる。よって、本発明は、Eu付活β型サイアロン蛍光体の発光スペクトルを狭帯化するためにSiに対するAlのモル比を低くすることが求められるときに特に有利である。   According to the present invention, an Eu-activated β-sialon phosphor having a narrow emission spectrum and a high emission efficiency is obtained because phosphor grains grow rapidly even when the molar ratio of Al to Si is low. Can be manufactured with high production efficiency. Therefore, the present invention is particularly advantageous when it is required to reduce the molar ratio of Al to Si in order to narrow the emission spectrum of the Eu-activated β-type sialon phosphor.

実施例及び比較例のEu付活β型サイアロン蛍光体の発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum of the Eu activation beta type sialon fluorescent substance of an Example and a comparative example. 実施例1と比較例1のEu付活β型サイアロン蛍光体の微構造を示す走査型電子顕微鏡(SEM)の像を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing images of a scanning electron microscope (SEM) showing the microstructures of Eu-activated β-sialon phosphors of Example 1 and Comparative Example 1.

以下、本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法を、実施形態に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための製造方法等を例示するものであって、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, a method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention will be described based on embodiments. However, the embodiment described below exemplifies a manufacturing method for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.

本発明に係るEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法の一実施形態においては、窒化ケイ素、アルミニウム化合物、ユウロピウム化合物及び添加用β型サイアロンを含有する第一の原料混合物を加熱する工程を含む。添加用β型サイアロンは予め別途製造されたものを用いる。   In one embodiment of the method for producing Eu-activated β-sialon phosphor according to the present invention, the method includes a step of heating a first raw material mixture containing silicon nitride, an aluminum compound, a europium compound, and β-sialon for addition. . A separately prepared β-sialon is used in advance.

添加用β型サイアロンにおけるケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比をX1、第一の原料混合物における添加用β型サイアロン以外の原料に含まれるケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比をX2とすると、X2<X1が成立することが重要である。理論によって本発明が限定されることを意図するものではないが、添加用β型サイアロンは、加熱工程で結晶核として作用し、粒成長を促進し、粒径が大きく、結晶性が高くなることで、Eu付活β型サイアロン蛍光体の発光効率を高めるという効果をもたらすと推察される。また、X1よりもX2を小さくすることで、添加用β型サイアロン粒子表面近傍の物質拡散が促進され、粒成長が起こり易くなると推察される。   Assuming that the molar ratio of aluminum atoms to silicon atoms in the β-sialon for addition is X1, and the molar ratio of aluminum atoms to silicon atoms contained in the raw material other than the β-sialon for addition in the first raw material mixture is X2, X2 <X1 It is important that Although it is not intended that the present invention be limited by theory, the additive β-sialon acts as a crystal nucleus in the heating process, promotes grain growth, has a large grain size, and has high crystallinity. Thus, it is presumed that the effect of increasing the luminous efficiency of the Eu-activated β-sialon phosphor is brought about. Further, it is presumed that by making X2 smaller than X1, material diffusion near the surface of the β-type sialon particles for addition is promoted and grain growth is likely to occur.

粒成長促進効果を高めるという観点からは、X2/X1≦0.9が成立することが好ましく、X2/X1≦0.8が成立することがより好ましく、X2/X1≦0.7が成立することが更により好ましく、X2/X1≦0.6が成立することが更により好ましい。また、結晶核上に成長する部分の結晶性を低下させないという観点から、0.2≦X2/X1が成立することが好ましく、0.3≦X2/X1が成立することがより好ましく、0.4≦X2/X1が成立することが更により好ましい。   From the viewpoint of enhancing the effect of promoting grain growth, it is preferable that X2 / X1 ≦ 0.9 is satisfied, X2 / X1 ≦ 0.8 is more preferable, and X2 / X1 ≦ 0.7 is satisfied. Is more preferable, and it is even more preferable that X2 / X1 ≦ 0.6 holds. Further, from the viewpoint of not lowering the crystallinity of the portion growing on the crystal nucleus, 0.2 ≦ X2 / X1 is preferably satisfied, more preferably 0.3 ≦ X2 / X1 is satisfied, and Even more preferably, 4 ≦ X2 / X1 holds.

β型サイアロンは、β型窒化ケイ素のSi位置にAlが、N位置にOがそれぞれ置換固溶したものであり、単位胞に2式量の原子が存在するので、一般式として、Si6-zAlzz8-zで表される。ここで、z値は、0<z≦4.2であり、固溶範囲は非常に広い。このβ型サイアロンホスト結晶に発光中心としてEu2+を固溶させたものがEu付活β型サイアロン蛍光体である。Eu付活β型サイアロン蛍光体では、z値により、蛍光スペクトルが変化する。z値が小さいほど、蛍光スペクトルのピークが短波長側にシフトするとともに、半値幅が狭くなり、液晶ディスプレイ用の緑色蛍光体として好適に使用される。このため、z値は好ましくは0.8以下であり、より好ましくは0.5以下であり、更により好ましくは0.3以下である。但し、z値が小さすぎると付活材であるEu濃度が低くなり十分な蛍光強度が得られないことから、z値は好ましくは0.01以上であり、より好ましくは0.02以上であり、更により好ましくは0.03以上である。 β-type sialon is a solution in which Al is substituted at the Si position of β-type silicon nitride and O is substituted at the N position. Since there are two formula atoms in the unit cell, the general formula is Si 6− z Al z O z N 8-z Here, the z value is 0 <z ≦ 4.2, and the solid solution range is very wide. An Eu-activated β-sialon phosphor is obtained by dissolving Eu 2+ as a luminescence center in the β-sialon host crystal. In the Eu-activated β-sialon phosphor, the fluorescence spectrum varies depending on the z value. As the z value is smaller, the peak of the fluorescence spectrum shifts to the short wavelength side and the half-value width is narrower, which is suitably used as a green phosphor for liquid crystal displays. For this reason, z value becomes like this. Preferably it is 0.8 or less, More preferably, it is 0.5 or less, More preferably, it is 0.3 or less. However, if the z value is too small, the Eu concentration as the activator is low and sufficient fluorescence intensity cannot be obtained, so the z value is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more. Even more preferably, it is 0.03 or more.

X2は目的とするEu付活β型サイアロン蛍光体のz値に連動しており、上記のような低z値のEu付活β型サイアロン蛍光体を得ることを目的とする場合、X2は0.05以下であることが好ましく、0.03以下であることがより好ましく、0.02以下であることが更により好ましい。また、X2が小さすぎると結晶性が低下することから、X2は0.01以上であることが好ましく、0.015以上であることがより好ましく、0.025以上であることが更により好ましい。   X2 is linked to the z value of the target Eu-activated β-sialon phosphor. When the objective is to obtain a low z-value Eu-activated β-sialon phosphor as described above, X2 is 0. .05 or less is preferable, 0.03 or less is more preferable, and 0.02 or less is even more preferable. Moreover, since crystallinity will fall when X2 is too small, it is preferable that X2 is 0.01 or more, It is more preferable that it is 0.015 or more, It is still more preferable that it is 0.025 or more.

X1は目的とするEu付活β型サイアロン蛍光体のz値にX2よりも密接に連動しており、上記のような低z値のEu付活β型サイアロン蛍光体を得ることを目的とする場合、X1は0.10以下であることが好ましく、0.07以下であることがより好ましく、0.05以下であることが更により好ましい。また、X1の小さい添加用β型サイアロンは作製するのが難しいことから、X1は0.02以上であることが好ましく、0.025以上であることがより好ましく、0.03以上であることが更により好ましい。   X1 is more closely linked to the z value of the target Eu-activated β-sialon phosphor than X2, and the object is to obtain a low z-value Eu-activated β-sialon phosphor as described above. In this case, X1 is preferably 0.10 or less, more preferably 0.07 or less, and even more preferably 0.05 or less. Further, since β-sialon for addition having a small X1 is difficult to produce, X1 is preferably 0.02 or more, more preferably 0.025 or more, and 0.03 or more. Even more preferred.

β型サイアロンは、窒化ケイ素及びアルミニウム化合物を原料として加熱処理することにより得られる。加熱工程で原料中に含まれる表面酸化物などの酸化物成分が液相を生成し、その液相中にケイ素、アルミニウム、窒素が溶解し、β型サイアロンとして析出する。つまり、β型サイアロンの生成、粒成長において、原料中に含まれる酸素量が重要な役割を果たす。上記一般式から分かるように、z値が小さいと、原料中の酸素量が少なく、特にβ型サイアロン粒子を大きくするのが困難である。   β-sialon can be obtained by heat treatment using silicon nitride and an aluminum compound as raw materials. Oxide components such as surface oxides contained in the raw material in the heating step generate a liquid phase, and silicon, aluminum, and nitrogen dissolve in the liquid phase and precipitate as β-sialon. That is, the amount of oxygen contained in the raw material plays an important role in the production of β-sialon and the grain growth. As can be seen from the above general formula, when the z value is small, the amount of oxygen in the raw material is small, and it is particularly difficult to enlarge the β-type sialon particles.

しかしながら、本発明の製造方法は蛍光体の粒成長の促進効果が高いため、低z値、つまり、ケイ素原子に対してアルミニウム原子の割合の低いEu付活β型サイアロン蛍光体を製造する場合であっても、ケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比が高い添加用β型サイアロンを原料混合粉末中に添加することで粒成長が促進されるので、発光効率の高いEu付活β型サイアロン蛍光体を効率的に製造することができる。   However, since the production method of the present invention has a high effect of promoting the grain growth of the phosphor, it is a case where an Eu-activated β-sialon phosphor having a low z value, that is, a ratio of aluminum atoms to silicon atoms is low. Even so, grain growth is promoted by adding β-sialon for addition having a high molar ratio of aluminum atom to silicon atom into the raw material mixed powder, so that Eu-activated β-sialon phosphor having high luminous efficiency can be obtained. It can be manufactured efficiently.

添加用β型サイアロンの添加量が少な過ぎると、添加用β型サイアロンの粒子とは別に、粒成長が進みにくい新たなβ型サイアロン粒子が生成するので、粒成長を促進するために、第一の原料混合物中の添加用β型サイアロンの含有率は1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることが更により好ましい。一方、添加用β型サイアロンの添加量が多くなり過ぎると、粒成長の起点が多くなるため、個々の粒子の成長はわずかとなり、添加用β型サイアロンを添加する効果が十分に得られないので、第一の原料混合物中の添加用β型サイアロンの含有率は50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることが更により好ましく、20質量%以下であることが更により好ましい。   If the addition amount of the β-sialon for addition is too small, new β-sialon particles that are difficult to progress are generated separately from the β-sialon particles for addition. The content of β-sialon for addition in the raw material mixture is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and still more preferably 10% by mass or more. On the other hand, if the additive amount of β-sialon for addition becomes too large, the starting point of grain growth will increase, so the growth of individual particles will be slight, and the effect of adding β-sialon for additive will not be sufficiently obtained. The content of β-sialon for addition in the first raw material mixture is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less, It is still more preferable that it is 20 mass% or less.

添加用β型サイアロンは、そのサイズが最終的な蛍光体の粒子サイズに影響するとともに、複数の小さな一次粒子が焼結して二次粒子を形成したものよりも、大きな単結晶粒子から構成される方が好ましい。このため、粒子サイズの指標となる比表面積は0.45m2/g以下であることが好ましく、0.3m2/g以下であることがより好ましく、0.2m2/g以下であることが更により好ましい。但し、比表面積は、小さくなり過ぎると蛍光体の粒子サイズが大きくなりすぎることから、0.01m2/g以上であることが好ましく、0.03m2/g以上であることがより好ましく、0.05m2/g以上であることが更により好ましい。本発明において、比表面積は定容量式ガス吸着法(JIS R1626 1996)により測定し、BET多点解析により算出した値を指す。 The β-sialon for addition is made up of single crystal particles that are larger than those in which multiple small primary particles are sintered to form secondary particles, while the size affects the final phosphor particle size. Is preferred. For this reason, the specific surface area serving as an index of the particle size is preferably 0.45 m 2 / g or less, more preferably 0.3 m 2 / g or less, and 0.2 m 2 / g or less. Even more preferred. However, the specific surface area is preferably 0.01 m 2 / g or more, more preferably 0.03 m 2 / g or more because the particle size of the phosphor becomes too large if the specific surface area becomes too small. It is even more preferable that it is 0.05 m 2 / g or more. In the present invention, the specific surface area is a value measured by a constant volume gas adsorption method (JIS R1626 1996) and calculated by BET multipoint analysis.

第一の原料混合物は、窒化ケイ素、アルミニウム化合物、ユウロピウム化合物及び添加用β型サイアロンを含有する。これらはそれぞれ粉末の形態で提供されることが好ましい。窒化ケイ素及びアルミニウム化合物はβ型サイアロンの骨格を形成するための材料として使われ、ユウロピウム化合物は発光中心を形成するための材料として使われる。   The first raw material mixture contains silicon nitride, an aluminum compound, a europium compound, and β-sialon for addition. Each of these is preferably provided in the form of a powder. Silicon nitride and aluminum compounds are used as materials for forming a β-sialon skeleton, and europium compounds are used as materials for forming a luminescent center.

第一の原料混合物に使用される窒化ケイ素は、純度が高い方が好ましく、不可避的に存在する酸素量も少ない方が好ましい。窒化ケイ素に含まれる酸素の濃度としては、1.5質量%以下であることが好ましく、1.2質量%以下であることがより好ましい。ここで、原料中の酸素濃度は不活性ガス融解−非分散型赤外線吸収法により測定される値を指す。   The silicon nitride used in the first raw material mixture is preferably higher in purity, and inevitably present in a smaller amount of oxygen. The concentration of oxygen contained in silicon nitride is preferably 1.5% by mass or less, and more preferably 1.2% by mass or less. Here, the oxygen concentration in the raw material indicates a value measured by an inert gas melting-non-dispersive infrared absorption method.

第一の原料混合物に使用されるアルミニウム化合物としては、アルミニウムを含む酸化物、水酸化物、窒化物、酸窒化物、ハロゲン化物等を挙げることができる。アルミニウム化合物は1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。特に、窒化アルミニウム単独又は窒化アルミニウムと酸化アルミニウムの組み合わせが好適に用いられる。   Examples of the aluminum compound used in the first raw material mixture include aluminum-containing oxides, hydroxides, nitrides, oxynitrides, halides, and the like. Aluminum compounds may be used alone or in combination of two or more. In particular, aluminum nitride alone or a combination of aluminum nitride and aluminum oxide is preferably used.

第一の原料混合物に使用されるユウロピウム化合物としては、ユウロピウムを含む酸化物、水酸化物、窒化物、ハロゲン化物等を挙げることができる。特に、酸化ユウロピウム、窒化ユウロピウム及びフッ化ユウロピウムが好適に用いられる。ユウロピウム化合物は1種単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the europium compound used in the first raw material mixture include oxides, hydroxides, nitrides, halides and the like containing europium. In particular, europium oxide, europium nitride, and europium fluoride are preferably used. Europium compounds may be used alone or in combination of two or more.

第一の原料混合物に使用される添加用β型サイアロンは、窒化ケイ素及びアルミニウム化合物を含有する第二の原料混合物を加熱することにより製造可能である。低z値のEu付活β型サイアロン蛍光体を作製するという観点からは、第二の原料混合物において使用される窒化ケイ素よりも第一の原料混合物において使用される窒化ケイ素のほうが、酸素濃度が低いことが好ましい。具体的には、第二の原料混合物において使用される窒化ケイ素の酸素濃度に対する第一の原料混合物において使用される窒化ケイ素の酸素濃度が0.9倍以下であることが好ましく、0.8倍以下であることがより好ましい。添加用β型サイアロンは蛍光体である必要は必ずしもないが、最終的に得られる蛍光体の発光効率を高めるためには、Eu付活β型サイアロン蛍光体であることが好ましい。   The β-sialon for addition used in the first raw material mixture can be produced by heating the second raw material mixture containing silicon nitride and an aluminum compound. From the viewpoint of producing a low z-value Eu-activated β-sialon phosphor, the silicon nitride used in the first raw material mixture has a higher oxygen concentration than the silicon nitride used in the second raw material mixture. Preferably it is low. Specifically, the oxygen concentration of silicon nitride used in the first raw material mixture is preferably 0.9 times or less with respect to the oxygen concentration of silicon nitride used in the second raw material mixture, and 0.8 times The following is more preferable. The β-sialon for addition does not necessarily need to be a phosphor, but is preferably an Eu-activated β-sialon phosphor in order to increase the luminous efficiency of the finally obtained phosphor.

第一の原料混合物は、乾式で混合する方法の他、原料の各成分と実質的に反応しない不活性溶媒中で湿式混合した後に溶媒を除去する方法などにより得ることができる。尚、混合装置としては、V型混合機、ロッキングミキサー、ボールミル、振動ミル等が好適に利用される。   The first raw material mixture can be obtained by a dry mixing method, a wet mixing method in an inert solvent that does not substantially react with each component of the raw material, and then removing the solvent. In addition, as a mixing apparatus, a V-type mixer, a rocking mixer, a ball mill, a vibration mill, etc. are used suitably.

第一の原料混合物を、焼成過程で混合原料と反応しない材質、例えば窒化ホウ素からなる容器に充填し窒素雰囲気中で加熱することにより、結晶成長反応や固溶反応などを進行させ、Eu付活β型サイアロン蛍光体が得られる。加熱温度範囲は、1850〜2050℃の範囲とすることが好ましい。加熱処理温度が低過ぎると、Eu付活β型サイアロン蛍光体の粒成長が進行しにくく、十分な蛍光特性が得がたい。加熱処理温度が高過ぎるとβ型サイアロンの分解が起こり、蛍光特性が低下するため、好ましくない。   By filling the first raw material mixture into a material that does not react with the mixed raw material in the firing process, for example, a container made of boron nitride and heating in a nitrogen atmosphere, the crystal growth reaction, the solid solution reaction, etc. are advanced, and Eu activation is performed. A β-type sialon phosphor is obtained. The heating temperature range is preferably in the range of 1850 to 2050 ° C. If the heat treatment temperature is too low, the grain growth of the Eu-activated β-sialon phosphor hardly proceeds and it is difficult to obtain sufficient fluorescence characteristics. If the heat treatment temperature is too high, β-sialon is decomposed and the fluorescence characteristics are deteriorated, which is not preferable.

加熱処理をして得られる粒状又は塊状の焼結体は、解砕、粉砕及び分級から選択される処理を単独実施することにより、又は、これらの二種以上の処理を適宜組み合わせることにより、所定のサイズのEu付活β型サイアロン蛍光体にすることができる。Eu付活β型サイアロン蛍光体をLED用蛍光体として好適に使用するためには、Eu付活β型サイアロン蛍光体の平均粒子径は5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、15μm以上であることが更により好ましい。また、本発明の蛍光体を用いて得られるLEDの色バラツキを抑えるために、Eu付活β型サイアロン蛍光体の平均粒子径は35μm以下であることが好ましく、30μm以下であることがより好ましく、27μm以下であることが更により好ましい。ここでいう「平均粒子径」とは、JIS R1629−1997に準拠したレーザー回折散乱法による体積基準の積算分率における50%径を指す。   The granular or massive sintered body obtained by the heat treatment is predetermined by carrying out the treatment selected from pulverization, pulverization and classification alone, or by appropriately combining these two or more treatments. Eu-activated β-type sialon phosphors of the size In order to suitably use the Eu-activated β-sialon phosphor as an LED phosphor, the average particle size of the Eu-activated β-sialon phosphor is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more. Preferably, it is still more preferably 15 μm or more. In order to suppress color variation of the LED obtained using the phosphor of the present invention, the average particle diameter of the Eu-activated β-sialon phosphor is preferably 35 μm or less, and more preferably 30 μm or less. 27 μm or less is even more preferable. The “average particle diameter” as used herein refers to a 50% diameter in a volume-based integrated fraction by a laser diffraction scattering method according to JIS R1629-1997.

具体的な処理例としては、焼結体をボールミルや振動ミル、ジェットミル等の一般的な粉砕機を使用して所定の粒度に粉砕する方法が挙げられる。但し、過度の粉砕は、光を散乱しやすい微粒子を生成するだけでなく、粒子表面に結晶欠陥を生成し、β型サイアロンの発光効率の低下を引きおこすことがあるので留意するべきである。本発明者の検討によれば、ジェットミル粉砕機による粉砕処理により得られたβ型サイアロンが最終的に高い発光効率を示した。   As a specific processing example, there is a method in which the sintered body is pulverized to a predetermined particle size using a general pulverizer such as a ball mill, a vibration mill, or a jet mill. However, it should be noted that excessive pulverization not only generates fine particles that easily scatter light, but also generates crystal defects on the particle surface, which may cause a decrease in the luminous efficiency of β-sialon. According to the study of the present inventor, β-sialon obtained by pulverization with a jet mill pulverizer finally showed high luminous efficiency.

上述の方法により得られたEu付活β型サイアロン蛍光体の発光効率は、次の処理を行うことにより、更に向上する。Eu付活β型サイアロン蛍光体を希ガス雰囲気、還元性雰囲気又は真空中で加熱処理することにより、Eu付活β型サイアロン蛍光体中に存在する発光阻害因子を、酸に可溶な状態へ変えた後、酸処理する。加熱処理時の温度としては例えば1200〜1600℃とすることができる。発光阻害因子としては、可視光発光を阻害する結晶欠陥や異相がある。   The luminous efficiency of the Eu-activated β-sialon phosphor obtained by the above method is further improved by performing the following treatment. By heating the Eu-activated β-sialon phosphor in a rare gas atmosphere, a reducing atmosphere, or in a vacuum, the emission inhibiting factor present in the Eu-activated β-sialon phosphor is made soluble in an acid. After the change, acid treatment is performed. As temperature at the time of heat processing, it can be set as 1200-1600 degreeC, for example. As the light emission inhibiting factor, there are crystal defects and heterogeneous phases that inhibit visible light emission.

加熱処理されたEu付活β型サイアロン蛍光体を酸処理すると、加熱によって変化した発光阻害因子が溶解除去され、蛍光特性が向上する。酸処理に用いられる酸としては、フッ化水素酸、硫酸、リン酸、塩酸、硝酸から選ばれる1種又は2種以上の酸を用いることができる。酸処理は、前記加熱処理を行ったEu付活β型サイアロン蛍光体を上述の酸を含む水溶液に分散し、数分から数時間程度(例:10分〜3時間)、撹拌して反応させることにより行うことができる。酸処理後は、フィルター等でEu付活β型サイアロン粒子と酸を分離した後によく水洗することが望ましい。   When the heat-treated Eu-activated β-sialon phosphor is acid-treated, the light emission inhibiting factor changed by heating is dissolved and removed, and the fluorescence characteristics are improved. As the acid used for the acid treatment, one or more acids selected from hydrofluoric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, and nitric acid can be used. In the acid treatment, the Eu-activated β-sialon phosphor subjected to the heat treatment is dispersed in the above-mentioned aqueous solution containing the acid, and the reaction is performed by stirring for several minutes to several hours (eg, 10 minutes to 3 hours). Can be performed. After the acid treatment, it is desirable that the Eu-activated β-sialon particles and the acid be separated with a filter or the like and then washed thoroughly with water.

添加用β型サイアロンは公知の製造方法により得ることができる。例えば、窒化ケイ素、アルミニウム化合物及び必要に応じてユウロピウム化合物を含有する第二の原料混合物を前記蛍光体の製造方法と同様に加熱処理し、その後、粉砕、分級等により、製造する方法が挙げられる。   The β-sialon for addition can be obtained by a known production method. For example, a method in which a second raw material mixture containing silicon nitride, an aluminum compound and, if necessary, a europium compound is heat-treated in the same manner as in the method for producing the phosphor, and then produced by pulverization, classification, etc. .

本発明に係る製造方法により得られるEu付活β型サイアロン蛍光体は一実施形態において、添加用β型サイアロンの粒子上に組成の異なるβ型サイアロンが成長するため、粒子内にケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比が異なるβ型サイアロン相が混在する。低z組成のβ型サイアロンでは、均一核生成により成長した粒子(添加用β型サイアロンを加えない)よりも、添加用β型サイアロンの粒子上に成長した部分の方が結晶性が高く、またはEu2+を効率良く取り込むことができ、発光効率が高くなる。 In one embodiment of the Eu-activated β-sialon phosphor obtained by the production method according to the present invention, β-sialon having a different composition grows on the particles of β-sialon for addition. Β-sialon phases with different atomic molar ratios are mixed. In β-sialon having a low z composition, the portion grown on the additive β-sialon particles has higher crystallinity than the particles grown by uniform nucleation (no additive β-sialon added), or Eu 2+ can be taken in efficiently, and the luminous efficiency is increased.

本発明に係る製造方法により得られたEu付活β型サイアロン蛍光体は、発光素子における蛍光体層の材料として好適に用いることができる。発光素子はディスプレイのバックライト光源や照明装置等の発光装置に適用することができる。発光素子としては、例えば、LEDと、LEDの発光面側に積層された蛍光体層を備えるものが挙げられる。LEDとしては、350〜500nmの波長の光を発する紫外LED又は青色LED、特に440〜480nmの波長の光を発する青色LEDが挙げられる。本発明に係る製造方法により得られたEu付活β型サイアロン蛍光体は好ましい実施形態において、紫外から青色光の幅広い波長で励起され、高輝度の緑色発光を示すことから、青色又は紫外光を光源とする白色LEDの蛍光体として好適に使用できる。   The Eu-activated β-sialon phosphor obtained by the production method according to the present invention can be suitably used as a material for a phosphor layer in a light emitting device. The light-emitting element can be applied to a light-emitting device such as a backlight light source of a display or a lighting device. As a light emitting element, what is equipped with the fluorescent substance layer laminated | stacked on LED and the light emission surface side of LED is mentioned, for example. Examples of the LED include an ultraviolet LED or a blue LED that emits light having a wavelength of 350 to 500 nm, and particularly a blue LED that emits light having a wavelength of 440 to 480 nm. In a preferred embodiment, the Eu-activated β-sialon phosphor obtained by the production method according to the present invention is excited at a wide wavelength range from ultraviolet to blue light and exhibits high-luminance green light emission. It can be suitably used as a phosphor of a white LED used as a light source.

以下、本発明を実施例に基づいて、比較例と対比しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples while comparing with comparative examples.

(実施例1)
<1.添加用β型サイアロンの調製>
窒化ケイ素粉末−I(宇部興産株式会社製SN−E10グレード、α率96%、酸素濃度1.1質量%)95.4質量%、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ株式会社製Eグレード、酸素濃度0.8質量%)3.0質量%、酸化アルミニウム粉末(大明化学株式会社製TM−DARグレード)0.8質量%、酸化ユウロピウム粉末(信越化学工業株式会社製RUグレード)0.8質量%をV型混合機(筒井理化学器械株式会社製「S−3」)を用いて混合し、得られた混合物の凝集部分を解しながら目開き150μmの篩を全通させることで凝集を取り除き、添加用β型サイアロンのための原料混合粉末を得た(原料混合粉末のケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比X1は0.044)。
Example 1
<1. Preparation of β-sialon for addition>
Silicon nitride powder-I (SN-E10 grade manufactured by Ube Industries, Ltd., α rate 96%, oxygen concentration 1.1 mass%) 95.4 mass%, aluminum nitride powder (E grade manufactured by Tokuyama Corporation, oxygen concentration 0. 8 mass%) 3.0 mass%, aluminum oxide powder (TM-DAR grade made by Daimei Chemical Co., Ltd.) 0.8 mass%, europium oxide powder (RU grade made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 0.8 mass% Mixing using a type mixer ("S-3" manufactured by Tsutsui Rika Kikai Co., Ltd.), removing the aggregate by removing the aggregated portion of the resulting mixture and passing through a sieve with an opening of 150 μm. A raw material mixed powder for β-sialon was obtained (a molar ratio X1 of aluminum atom to silicon atom in the raw material mixed powder was 0.044).

このようにして得られた原料混合粉末を、蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(デンカ株式会社製N−1グレード)に充填し、カーボンヒーターの電気炉で0.8MPa・Gの加圧窒素雰囲気中、2000℃で15時間加熱処理を行った。得られた焼結体は軽く凝集した塊状であり、人手で容易に解すことができた。   The raw material mixed powder thus obtained is filled in a cylindrical boron nitride container with a lid (N-1 grade manufactured by Denka Co., Ltd.), and pressurized nitrogen of 0.8 MPa · G in an electric furnace of a carbon heater. Heat treatment was performed in an atmosphere at 2000 ° C. for 15 hours. The obtained sintered body was a lightly agglomerated lump and could be easily unraveled manually.

軽度の解砕を行った焼結体を目開き150μmの篩を通過させた後、ジェットミル粉砕機(日本ニューマチック工業株式会社製、型式PJM−80SP)により粉砕した。粉砕粉末を目開き45μmの篩で分級し、篩を通過したものを添加用β−I粉末とした。得られた添加用β−I粉末の比表面積を、日本ベル社製比表面積測定装置(BELSORP−mini)による定容量式ガス吸着法によりJIS R1626 1996に準拠して測定し、BET多点解析により算出した。その結果、比表面積は0.28m2/gであった。得られた添加用β−I粉末に対し、CuのKα線を用いた粉末X線回折(XRD)測定を行った結果、結晶相は、β型サイアロンが主相であった。ただし、実質的に特性に悪影響を与えない程度の微量の同定不能の結晶質の異相は存在していた。 The sintered body that had been mildly crushed was passed through a sieve having an opening of 150 μm, and then pulverized by a jet mill pulverizer (model PJM-80SP, manufactured by Nippon Pneumatic Industry Co., Ltd.). The pulverized powder was classified with a sieve having an opening of 45 μm, and the powder that passed through the sieve was designated as β-I powder for addition. The specific surface area of the obtained β-I powder for addition was measured according to JIS R1626 1996 by a constant volume gas adsorption method using a specific surface area measuring apparatus (BELSORP-mini) manufactured by Nippon Bell Co., Ltd., and by BET multipoint analysis. Calculated. As a result, the specific surface area was 0.28 m 2 / g. The obtained β-I powder for addition was subjected to powder X-ray diffraction (XRD) measurement using Cu Kα radiation, and as a result, β-sialon was the main phase of the crystal phase. However, there were trace amounts of unidentifiable crystalline heterogeneous phases that did not substantially adversely affect the properties.

<2.Eu付活β型サイアロン蛍光体の製造>
前記添加用β−I粉末15質量%、窒化ケイ素粉末−II(H.C.Starck社製HPforPVグレード、α率6%、酸素濃度0.8質量%)82.5質量%、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ株式会社製Eグレード、酸素濃度0.8質量%)1.8質量%、酸化ユウロピウム粉末(信越化学工業株式会社製RUグレード)0.7質量%をV型混合機(筒井理化学器械株式会社製「S−3」)を用いて混合し、得られた混合物を解しながら目開き150μmの篩を全通させることで凝集を取り除き、原料混合粉末を得た(添加用β型サイアロンを除く混合粉末のケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比X2は0.025、X2/X1=0.57)。
<2. Production of Eu-activated β-type sialon phosphor>
Β-I powder for addition 15% by mass, silicon nitride powder-II (HP for PV grade manufactured by HC Starck, α rate 6%, oxygen concentration 0.8% by mass) 82.5% by mass, aluminum nitride powder ( Tokuyama Co., Ltd. E grade, oxygen concentration 0.8 mass%) 1.8 mass%, europium oxide powder (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. RU grade) 0.7 mass% V-type mixer (Tsutsui Rika Instruments Co., Ltd.) "S-3" manufactured by mixing), and agglomeration was removed by passing through a sieve having a mesh size of 150 µm while dissolving the obtained mixture to obtain a raw material mixed powder (excluding β-sialon for addition) The molar ratio X2 of aluminum atoms to silicon atoms in the mixed powder was 0.025, X2 / X1 = 0.57).

原料混合粉末を、蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(デンカ株式会社製N−1グレード)に充填し、カーボンヒーターの電気炉で0.8MPa・Gの加圧窒素雰囲気中、1975℃で12時間加熱処理を行い、焼結体を得た。   The raw material mixed powder is filled into a cylindrical boron nitride container (N-1 grade manufactured by Denka Co., Ltd.) with a lid, and 12 at 1975 ° C. in a nitrogen atmosphere of 0.8 MPa · G in a carbon heater electric furnace. A heat treatment was performed for a time to obtain a sintered body.

得られた焼結体は、前記添加用β−I粉末よりも硬い塊状であり、これを高速スタンプミル(日陶化学社製、ANS−143PL、うす及びハンマーはアルミナ製)により、目開き1mmの篩を通過するまで、繰り返し粉砕を行った。粗砕した粒を更に、ロールクラシャー(マキノ社製、MRCA−0、ロールはアルミナ製)で粉砕し、目開き150μmの篩を全通させた後、ジェットミル粉砕機により粉砕した。   The obtained sintered body is a lump that is harder than the β-I powder for addition, and this is opened with a high-speed stamp mill (manufactured by Nissho Chemical Co., Ltd., ANS-143PL, light and hammer are made of alumina) with an opening of 1 mm. The pulverization was repeated until it passed through the sieve. The coarsely crushed particles were further pulverized with a roll crusher (manufactured by Makino, MRCA-0, roll is made of alumina), passed through a sieve having an opening of 150 μm, and then pulverized with a jet mill pulverizer.

上記粉砕後の焼結体を蓋付き円筒型窒化ホウ素製容器(デンカ株式会社製N−1グレード)に充填し、カーボンヒーターの電気炉で大気圧アルゴン雰囲気中、1450℃で8時間の加熱処理を行い、得られた粉末を50質量%フッ化水素酸と70質量%硝酸の1:1混酸中、75℃で30分撹拌し、水洗、濾過、乾燥してEu付活β型サイアロン蛍光体を得た。得られたEu付活β型サイアロン蛍光体に対し、CuのKα線を用いた粉末X線回折(XRD)測定を行った結果、結晶相はβ型サイアロン単相であった。   The pulverized sintered body is filled into a cylindrical boron nitride container with a lid (N-1 grade manufactured by Denka Co., Ltd.), and heated at 1450 ° C. for 8 hours in an atmospheric pressure argon atmosphere in a carbon heater electric furnace. The obtained powder was stirred at 75 ° C. for 30 minutes in a 1: 1 mixed acid of 50% by mass hydrofluoric acid and 70% by mass nitric acid, washed with water, filtered and dried, and Eu-activated β-sialon phosphor. Got. The obtained Eu-activated β-sialon phosphor was subjected to powder X-ray diffraction (XRD) measurement using Cu Kα rays. As a result, the crystal phase was a β-sialon single phase.

(比較例1)
原料混合粉末中に添加用β−I粉末を加えない以外は、実施例1と同じ方法によりEu付活β型サイアロン蛍光体を得た。
(Comparative Example 1)
An Eu-activated β-sialon phosphor was obtained by the same method as in Example 1 except that the additive β-I powder was not added to the raw material mixed powder.

(比較例2)
添加用β型サイアロンを製造するための原料混合粉末の配合比を窒化ケイ素粉末−II:窒化アルミニウム粉末:酸化ユウロピウム粉末=97.1:2.1:0.8(質量%)とした以外は、実施例1と同じ方法により、添加用β型サイアロン(これを「添加用β−II粉末」と呼ぶ。)を作製した(原料混合粉末のケイ素原子に対するアルミニウム原子の比X1は0.025)。添加用β−II粉末の比表面積を実施例1と同様の方法で測定したところ0.45m2/gであった。得られた添加用β−II粉末に対し、CuのKα線を用いた粉末X線回折(XRD)測定を行った結果、結晶相はβ型サイアロン単相であった。次いで、実施例1の添加用β−I粉末を添加用β−II粉末に代えた以外は、実施例1と同じ方法により、Eu付活β型サイアロン蛍光体を得た(X2/X1=1.00)。得られたEu付活β型サイアロン蛍光体に対し、CuのKα線を用いた粉末X線回折(XRD)測定を行った結果、結晶相はβ型サイアロン単相であった。
(Comparative Example 2)
The mixing ratio of the raw material mixed powder for producing the β-sialon for addition was changed to silicon nitride powder-II: aluminum nitride powder: europium oxide powder = 97.1: 2.1: 0.8 (mass%) In the same manner as in Example 1, a β-sialon for addition (referred to as “additional β-II powder”) was prepared (ratio X1 of aluminum atoms to silicon atoms in the raw material mixed powder was 0.025). . The specific surface area of the β-II powder for addition was measured by the same method as in Example 1 and found to be 0.45 m 2 / g. The obtained β-II powder for addition was subjected to powder X-ray diffraction (XRD) measurement using Cu Kα ray. As a result, the crystal phase was a β-type sialon single phase. Subsequently, Eu-activated β-sialon phosphor was obtained by the same method as in Example 1 except that the β-I powder for addition in Example 1 was replaced with β-II powder for addition (X2 / X1 = 1). .00). The obtained Eu-activated β-sialon phosphor was subjected to powder X-ray diffraction (XRD) measurement using Cu Kα rays. As a result, the crystal phase was a β-sialon single phase.

(実施例2)
添加用β型サイアロンを製造するための原料混合粉末の配合比を窒化ケイ素粉末−II:窒化アルミニウム粉末:酸化ユウロピウム粉末=96.6:2.6:0.8(質量%)とした以外は、実施例1と同じ方法により、添加用β型サイアロン(これを「添加用β−III」と呼ぶ。)を作製した(原料混合粉末のケイ素原子に対するアルミニウム原子の比X1は0.031)。添加用β−IIIの比表面積を実施例1と同様の方法で測定したところ0.38m2/gであった。得られた添加用β−III粉末に対し、CuのKα線を用いた粉末X線回折(XRD)測定を行った結果、結晶相はβ型サイアロン単相であった。次いで、実施例1の添加用β−I粉末を添加用β−III粉末に代えた以外は、実施例1と同じ方法により、Eu付活β型サイアロン蛍光体を得た(X2/X1=0.81)。得られたEu付活β型サイアロン蛍光体に対し、CuのKα線を用いた粉末X線回折(XRD)測定を行った結果、結晶相はβ型サイアロン単相であった。
(Example 2)
The mixing ratio of the raw material mixed powder for producing the β-sialon for addition was changed to silicon nitride powder-II: aluminum nitride powder: europium oxide powder = 96.6: 2.6: 0.8 (% by mass) In the same manner as in Example 1, β-sialon for addition (referred to as “addition β-III”) was prepared (ratio X1 of aluminum atom to silicon atom in the raw material mixed powder was 0.031). When the specific surface area of β-III for addition was measured in the same manner as in Example 1, it was 0.38 m 2 / g. The obtained β-III powder for addition was subjected to powder X-ray diffraction (XRD) measurement using Cu Kα radiation. As a result, the crystal phase was a β-type sialon single phase. Next, an Eu-activated β-sialon phosphor was obtained by the same method as in Example 1 except that the additive β-I powder in Example 1 was replaced with the additive β-III powder (X2 / X1 = 0). .81). The obtained Eu-activated β-sialon phosphor was subjected to powder X-ray diffraction (XRD) measurement using Cu Kα rays. As a result, the crystal phase was a β-sialon single phase.

(発光特性)
実施例1、2及び比較例1、2のEu付活β型サイアロン蛍光体の発光特性は、分光蛍光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製、F−7000)を用いて測定した。具体的には励起波長を455nmとして発光スペクトルを測定し、得られた発光スペクトルのピーク強度を求めた。ピーク強度は、比較例1を基準として、その相対比とした。図1に蛍光スペクトルを、表1に実施例、比較例のピーク強度比を示す。
(Luminescent characteristics)
The emission characteristics of the Eu-activated β-sialon phosphors of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using a spectrofluorometer (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, F-7000). Specifically, the emission spectrum was measured with an excitation wavelength of 455 nm, and the peak intensity of the obtained emission spectrum was determined. The peak intensity was the relative ratio with reference to Comparative Example 1. FIG. 1 shows the fluorescence spectrum, and Table 1 shows the peak intensity ratios of the examples and comparative examples.

(平均粒子径)
実施例1、2及び比較例1、2のEu付活β型サイアロン蛍光体の平均粒子径(体積基準の積算分率における50%径(D50)を指す。)をJIS R1629−1997に準拠してレーザー回折散乱法(ベックマン・コールター株式会社製、LS−13 320型)の粒度分布測定装置により求めた。結果を表1に示す。実施例1と比較例1のEu付活β型サイアロン蛍光体の電子顕微鏡写真(SEM像)を図2に参考用に示す。実施例1は、比較例1に比べ、明らかに一次粒子サイズが大きくなっており、これがピーク強度向上に繋がったと考えられる。
(Average particle size)
The average particle diameter of the Eu-activated β-sialon phosphors of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 (referring to 50% diameter (D50) in the volume-based integrated fraction) is based on JIS R1629-1997. The particle size distribution was measured with a laser diffraction scattering method (LS-13 320 type, manufactured by Beckman Coulter, Inc.). The results are shown in Table 1. An electron micrograph (SEM image) of the Eu-activated β-sialon phosphors of Example 1 and Comparative Example 1 is shown in FIG. 2 for reference. Example 1 clearly has a larger primary particle size than Comparative Example 1, which is thought to have led to an improvement in peak intensity.

(z値)
実施例1、2及び比較例1、2のEu付活β型サイアロン蛍光体について、蛍光体全体のSi量及びAl量に基づき、β型サイアロンを示す一般式であるSi6-zAlzz8-zにおけるz値を誘導プラズマ(ICP)発光分光分析法により求めた。結果を表1に示す。
(Z value)
For the Eu-activated β-sialon phosphors of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, Si 6-z Al z O, which is a general formula indicating β-sialon, based on the amount of Si and Al in the entire phosphor. The z value in z N 8-z was determined by induction plasma (ICP) emission spectroscopy. The results are shown in Table 1.

(考察)
添加用β型サイアロンをEu付活β型サイアロン蛍光体の原料混合物中に加える際、添加用β型サイアロンにおけるケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比X1よりも、Eu付活β型サイアロン蛍光体の原料混合物中の添加用β型サイアロン以外の原料に含まれるケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比X2を低くすることで、得られたβ型サイアロン蛍光体の発光スペクトルのピーク強度が有意に向上した。更に、その効果は、X2/X1が小さくなるほど大きくなった。
(Discussion)
When adding β-sialon for addition into the raw material mixture of Eu-activated β-sialon phosphor, the raw material for Eu-activated β-sialon phosphor is more than the molar ratio X1 of aluminum atom to silicon atom in β-sialon phosphor for addition The peak intensity of the emission spectrum of the obtained β-sialon phosphor was significantly improved by lowering the molar ratio X2 of aluminum atoms to silicon atoms contained in the raw material other than β-sialon for addition in the mixture. Furthermore, the effect increased as X2 / X1 decreased.

Eu付活β型サイアロン蛍光体においてはSiに対するAlのモル比が低くなる(低z組成)と粒成長が不十分になりやすいが、このような場合でも、上記の実施例で検証したように原料混合物中にSiに対するAlのモル比が高い(高z組成)β型サイアロンを添加することで、粒成長が十分に促進されることが分かる。従って、本発明によれば、発光スペクトルが狭帯化され、且つ、高い発光効率のEu付活β型サイアロン蛍光体を高効率に製造できることが理解できるであろう。   In the Eu-activated β-sialon phosphor, when the molar ratio of Al to Si is low (low z composition), grain growth tends to be insufficient, but even in such a case, as verified in the above example, It can be seen that grain growth is sufficiently promoted by adding β-sialon having a high molar ratio of Al to Si (high z composition) in the raw material mixture. Therefore, according to the present invention, it will be understood that an Eu-activated β-sialon phosphor having a narrow emission spectrum and high emission efficiency can be produced with high efficiency.

Claims (10)

窒化ケイ素、アルミニウム化合物、ユウロピウム化合物及び添加用β型サイアロンを含有する第一の原料混合物を加熱する工程を含むEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法において、添加用β型サイアロンにおけるケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比をX1、第一の原料混合物における添加用β型サイアロン以外の原料に含まれるケイ素原子に対するアルミニウム原子のモル比をX2とすると、X2<X1が成立するEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。   In a method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor comprising a step of heating a first raw material mixture containing silicon nitride, an aluminum compound, a europium compound and an additive β-sialon, Eu-activated β-sialon where X2 <X1 is established, where X1 is the molar ratio of aluminum atoms and X2 is the molar ratio of aluminum atoms to silicon atoms contained in the raw material other than the additive β-sialon in the first raw material mixture. A method for producing a phosphor. X2/X1≦0.9が成立する請求項1に記載のEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。   The method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to claim 1, wherein X2 / X1 ≦ 0.9 is established. 第一の原料混合物中の添加用β型サイアロンの含有率が1〜50質量%である請求項1又は2に記載のEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。   The method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to claim 1 or 2, wherein the content of β-sialon for addition in the first raw material mixture is 1 to 50 mass%. 添加用β型サイアロンの比表面積が0.45m2/g以下である請求項1〜3の何れか一項に記載のEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。 The method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to any one of claims 1 to 3, wherein the β-sialon for addition has a specific surface area of 0.45 m 2 / g or less. 添加用β型サイアロンが、Eu付活β型サイアロン蛍光体である請求項1〜4の何れか一項に記載のEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。   The method for producing Eu-activated β-sialon phosphor according to any one of claims 1 to 4, wherein the β-sialon for addition is Eu-activated β-sialon phosphor. 添加用β型サイアロンを窒化ケイ素及びアルミニウム化合物を含有する第二の原料混合物を加熱することにより製造する工程を更に含み、第二の原料混合物において使用される窒化ケイ素よりも第一の原料混合物において使用される窒化ケイ素の酸素濃度が低い請求項1〜5の何れか一項に記載のEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。   The method further includes the step of producing a β-sialon for addition by heating a second raw material mixture containing silicon nitride and an aluminum compound, and in the first raw material mixture rather than silicon nitride used in the second raw material mixture The method for producing an Eu-activated β-sialon phosphor according to any one of claims 1 to 5, wherein the silicon nitride used has a low oxygen concentration. 0.02≦X1≦0.10である請求項1〜6の何れか一項に記載のEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。   It is 0.02 <= X1 <= 0.10, The manufacturing method of Eu activated beta type sialon fluorescent substance as described in any one of Claims 1-6. 0.01≦X2≦0.05である請求項1〜7の何れか一項に記載のEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。   It is 0.01 <= X2 <= 0.05, The manufacturing method of Eu activated beta type sialon fluorescent substance as described in any one of Claims 1-7. Eu付活β型サイアロン蛍光体が、下記式で表されるβ型サイアロンホスト結晶を有する請求項1〜8の何れか一項に記載のEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。
Si6-zAlzz8-z
(式中、0.02≦z≦0.8)
The Eu-activated β-sialon phosphor according to any one of claims 1 to 8, wherein the Eu-activated β-sialon phosphor has a β-sialon host crystal represented by the following formula.
Si 6-z Al z O z N 8-z
(Wherein 0.02 ≦ z ≦ 0.8)
JIS R1629−1997に準拠したレーザー回折散乱法による体積基準の積算分率における50%径が15μm以上である請求項1〜9の何れか一項に記載のEu付活β型サイアロン蛍光体の製造方法。   10. The Eu-activated β-sialon phosphor according to claim 1, wherein a 50% diameter in a volume-based integrated fraction by a laser diffraction scattering method in accordance with JIS R1629-1997 is 15 μm or more. Method.
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