JP2021057604A - Method for manufacturing light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、発光装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a light emitting device.
発光ダイオード(Light emitting diode:LED)は、窒化ガリウム(GaN)のような金属化合物から生産される半導体発光素子である。この半導体発光素子と蛍光体とを組み合わせて白色や電球色、橙色等に発光する発光装置が種々開発されている。これらの白色等に発光する発光装置は、光の混色の原理によって得られる。白色光を放出する方式としては、紫外線を発光する発光素子と、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のそれぞれに発光する3種の蛍光体とを用いる方式と、青色を発光する発光素子及び黄色等を発光する蛍光体を用いる方式とがよく知られている。青色を発光する発光素子と黄色等を発光する蛍光体とを用いる方式の発光装置は、一般照明、車載照明、ディスプレイ、液晶用バックライト等の幅広い分野で求められている。このうち、液晶用バックライト用途の発光装置に用いる蛍光体としては、色度座標上の広範囲の色を再現するために、発光効率と共に色純度が良いことも求められている。特に液晶用バックライト用途の発光装置に用いる蛍光体は、カラーフィルターとの組合せの相性が求められ、発光ピークの半値幅の狭い蛍光体が求められている。 A light emitting diode (LED) is a semiconductor light emitting device produced from a metal compound such as gallium nitride (GaN). Various light emitting devices that emit light in white, light bulb color, orange, etc. by combining this semiconductor light emitting element and a phosphor have been developed. These light emitting devices that emit light in white or the like are obtained by the principle of light color mixing. As a method for emitting white light, a method using a light emitting element that emits ultraviolet rays, a method that uses three types of phosphors that emit light in each of red (R), green (G), and blue (B), and a method that emits blue light. A method using a light emitting element that emits light and a phosphor that emits yellow or the like is well known. A light emitting device of a type using a light emitting element that emits blue light and a phosphor that emits yellow light or the like is required in a wide range of fields such as general lighting, in-vehicle lighting, displays, and backlights for liquid crystals. Of these, the phosphor used in the light emitting device for the backlight for liquid crystals is required to have good color purity as well as luminous efficiency in order to reproduce a wide range of colors on the chromaticity coordinates. In particular, a phosphor used in a light emitting device for a backlight for a liquid crystal is required to be compatible with a color filter, and a phosphor having a narrow half-value width at the emission peak is required.
例えば、青色域に励起帯を有し、発光ピークの半値幅の狭い赤色発光蛍光体として、K2AlF5:Mn4+、K3AlF6:Mn4+、K3GaF6:Mn4+、Zn2AlF7:Mn4+、KIn2F7:Mn4+、K2SiF6:Mn4+、K2TiF6:Mn4+、K3ZrF7:Mn4+、Ba0.65Zr0.35F2.70:Mn4+、BaTiF6:Mn4+、K2SnF6:Mn4+、Na2TiF6:Mn4+、Na2ZrF6:Mn4+、KRbTiF6:Mn4+、K2Si0.5Ge0.5F6:Mn4+等の組成を有するフッ化物蛍光体が知られている(例えば、特許文献1参照)。
For example, as a red luminescent phosphor having an excitation band in the blue region and a narrow half-value width of the emission peak, K 2 AlF 5 : Mn 4+ , K 3 AlF 6 : Mn 4+ , K 3 GaF 6 : Mn 4+ , Zn 2 AlF 7 : Mn 4+ , KIn 2 F 7 : Mn 4+ , K 2 SiF 6 : Mn 4+ , K 2 TiF 6 : Mn 4+ , K 3 ZrF 7 : Mn 4+ , Ba 0.65 Zr 0.35 F 2.70 : Mn 4+, BaTiF 6: Mn 4+,
発光装置では、発光素子の保護のため、発光素子、ワイヤボンディングその他の配線とともに、蛍光体を含む封止材料で発光素子が封止される。 In the light emitting device, in order to protect the light emitting element, the light emitting element is sealed with a sealing material containing a phosphor, together with the light emitting element, wire bonding and other wiring.
ディスプレイ用途に好適とされる、発光ピークの半値幅が狭い赤色発光のMn4+付活のフッ化物蛍光体の実用化が望まれている。
しかしながら、従来のMn4+で付活されたフッ化物蛍光体は、その粒子表面において、フッ化物蛍光体を構成する4価のマンガンイオンが空気中の水分と反応して二酸化マンガンが生成され、粒子表面が黒く着色された結果、色度のずれが生じたり、発光出力が経時的に低下したりすると考えられている。そのため、従来のMn4+で付活されたフッ化物蛍光体は、信頼性を重視する液晶用バックライト用途に適用することが難しいという課題がある。
It is desired to put into practical use a red-emitting Mn 4+ activated fluoride phosphor having a narrow half-value width of emission peak, which is suitable for display applications.
However, in the conventional fluoride phosphor activated with Mn 4+ , manganese dioxide is produced by reacting the tetravalent manganese ions constituting the fluoride phosphor with the moisture in the air on the particle surface of the particles. As a result of the surface being colored black, it is considered that the chromaticity shifts and the light emission output decreases with time. Therefore, there is a problem that it is difficult to apply the conventional fluoride phosphor activated with Mn 4+ to the backlight application for liquid crystals in which reliability is important.
以上のことから、本開示は、従来の問題を解決すべく、発光出力の低下が抑制される発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 From the above, it is an object of the present disclosure to provide a light emitting device in which a decrease in light emitting output is suppressed and a method for manufacturing the same, in order to solve the conventional problems.
前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りであり、本発明は以下の態様を包含する。
本開示の第一の態様は、凹部を形成する側壁を有するパッケージと、前記凹部に配置された発光素子と、前記発光素子を被覆する封止部材を備えており、前記封止部材が、前記発光素子を被覆し蛍光体を含む第一の部位と、その第一の部位上に配置され、蛍光体を実質的に含まない第二の部位とを有しており、前記蛍光体が、4価のマンガンイオンで付活された、下記一般式(I)で示される化学組成を有し、蛍光体粒子の内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を有するフッ化物蛍光体粒子を含む、発光装置である。
A2[M1−bMn4+ bF6] (I)
式中、Aは少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンであり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種であり、bは0<b<0.2を満たす。
Specific means for solving the above problems are as follows, and the present invention includes the following aspects.
The first aspect of the present disclosure includes a package having a side wall forming a recess, a light emitting element arranged in the recess, and a sealing member for covering the light emitting element, and the sealing member is the same. It has a first portion that covers the light emitting element and contains a phosphor, and a second portion that is arranged on the first portion and does not substantially contain the phosphor. A surface having a chemical composition represented by the following general formula (I) activated by valent manganese ions and having a tetravalent manganese ion concentration lower than the tetravalent manganese ion concentration in the inner region of the phosphor particles. A light emitting device containing fluoride phosphor particles having a region.
A 2 [M 1-b Mn 4+ b F 6 ] (I)
In the formula, A comprises at least K +, Li +, Na + , Rb +, a further contain an optionally cation at least one selected from Cs + and the group consisting of NH 4 +, M is a It is at least one selected from the group consisting of
本開示の第二の態様は、凹部を形成する側壁を有するパッケージを準備する工程と、前記凹部に発光素子を配置する工程と、下記一般式(I)で示される化学組成を有し、蛍光体粒子の内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を有するフッ化物蛍光体粒子と、結着剤とを含む封止材料をパッケージの凹部に注入する工程と、前記フッ化物蛍光体粒子を前記凹部の底面側に遠心沈降させた後、前記パッケージの凹部に注入された封止材料によって、前記発光素子を被覆し前記フッ化物蛍光体粒子を含む第一の部位と、この第一の部位上に配置され、前記フッ化物蛍光体粒子を実質的に含まない第二の部位とを形成する工程と、前記封止材料を硬化させ封止部材を形成する工程と、を含む発光装置の製造方法である。
A2[M1−bMn4+ bF6] (I)
式中、Aは少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンであり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種であり、bは0<b<0.2を満たす。
The second aspect of the present disclosure has a step of preparing a package having a side wall forming a recess, a step of arranging a light emitting element in the recess, and a chemical composition represented by the following general formula (I), and has fluorescence. A sealing material containing a fluoride phosphor particle having a surface region in which the tetravalent manganese ion concentration is lower than the tetravalent manganese ion concentration in the inner region of the body particles and a binder is injected into the recess of the package. In the step, after the fluoride phosphor particles are centrifugally settled on the bottom surface side of the recess, the light emitting element is coated with the sealing material injected into the recess of the package, and the fluoride phosphor particles are contained. A step of forming one site and a second site arranged on the first site and substantially free of the fluoride phosphor particles, and curing the sealing material to form a sealing member. It is a method of manufacturing a light emitting device including a step of performing.
A 2 [M 1-b Mn 4+ b F 6 ] (I)
In the formula, A comprises at least K +, Li +, Na + , Rb +, a further contain an optionally cation at least one selected from Cs + and the group consisting of NH 4 +, M is a It is at least one selected from the group consisting of
本開示によれば、発光出力の低下が抑制される発光装置及びその製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a light emitting device in which a decrease in light emitting output is suppressed and a method for manufacturing the same.
以下、本発明に係る発光装置及びその製造方法について、実施の形態及び実施例を用いて説明する。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、発光装置及びその製造方法を例示するものであって、本発明は、発光装置及びその製造方法を以下のものに限定するものではない。
なお、色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、JIS Z8110に従う。具体的には、380nm〜410nmが紫色、410nm〜455nmが青紫色、455nm〜485nmが青色、485nm〜495nmが青緑色、495nm〜548nmが緑色、548nm〜573nmが黄緑色、573nm〜584nmが黄色、584nm〜610nmが黄赤色、610nm〜780nmが赤色である。
Hereinafter, the light emitting device and the method for manufacturing the light emitting device according to the present invention will be described with reference to embodiments and examples. However, the embodiments shown below exemplify a light emitting device and a method for manufacturing the light emitting device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention describes the light emitting device and the manufacturing method thereof as follows. It is not limited to.
The relationship between the color name and the chromaticity coordinate, the relationship between the wavelength range of light and the color name of monochromatic light, and the like are in accordance with JIS Z8110. Specifically, 380 nm to 410 nm is purple, 410 nm to 455 nm is bluish purple, 455 nm to 485 nm is blue, 485 nm to 495 nm is bluish green, 495 nm to 548 nm is green, 548 nm to 573 nm is yellowish green, and 573 nm to 584 nm is yellow. 584 nm to 610 nm is yellowish red, and 610 nm to 780 nm is red.
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。また「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。さらに封止材料中の各成分の含有量は、封止材料中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、封止材料中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。 In the present specification, the term "process" is included in this term not only as an independent process but also as long as the intended purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes. .. Further, the numerical range indicated by using "~" indicates a range including the numerical values before and after "~" as the minimum value and the maximum value, respectively. Further, the content of each component in the sealing material is the total amount of the plurality of substances present in the sealing material unless otherwise specified, when a plurality of substances corresponding to each component are present in the sealing material. means.
<発光装置>
図1は、第一の実施形態に係る発光装置の概略構成を説明する図である。図1を参照に本開示の第一の実施形態に係る発光装置1について説明する。
発光装置1は、凹部2を形成する側壁を有するパッケージ3と、凹部2の底面に配置された発光素子4と、発光素子4を被覆する封止部材9、10を備えており、封止部材9、10が、発光素子4を被覆し、フッ化物蛍光体粒子7及びフッ化物蛍光体粒子以外の蛍光体粒子(以下、「他の蛍光体粒子」ともいう)8を含む第一の部位9と、その第一の部位9上に配置され、フッ化物蛍光体粒子7及びフッ化物蛍光体粒子以外の蛍光体粒子8を実質的に含まない第二の部位10とを有しており、フッ化物蛍光体粒子7が、4価のマンガンイオンで付活された、下記一般式(I)で示される化学組成を有し、蛍光体粒子の内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を有するフッ化物蛍光体粒子を含む。また、他の蛍光体粒子8は、上記フッ化物蛍光体粒子以外の蛍光体粒子である。
A2[M1−bMn4+ bF6] (I)
式中、Aは少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンであり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種であり、bは0<b<0.2を満たす。
<Light emitting device>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a light emitting device according to the first embodiment. The light emitting device 1 according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
The light emitting device 1 includes a
A 2 [M 1-b Mn 4+ b F 6 ] (I)
In the formula, A comprises at least K +, Li +, Na + , Rb +, a further contain an optionally cation at least one selected from Cs + and the group consisting of NH 4 +, M is a It is at least one selected from the group consisting of
図1に示すように、発光装置1は、凹部2を形成する側壁を有するパッケージ3と、凹部2に配置された発光素子4と、発光素子4を被覆するフッ化物蛍光体粒子7、他の蛍光体粒子8を含む第一の部位9と、第一の部位9上に配置され、蛍光体粒子を実質的に含まない第二の部位10とを有する。
第一の部位9及び第二の部位10は、後述するように、少なくとも結着剤と蛍光体とを含む封止材料を硬化させて形成することができる。
As shown in FIG. 1, the light emitting device 1 includes a
The
発光素子4は、パッケージ3の凹部2の底部に配置された第一のリード5に配置される。発光素子4は、発光素子4の正負極(図示略)と、パッケージ3に固定されている金属製の第一のリード5、第二のリード6とを、ワイヤ11、12で接続される。第一のリード5及び第二のリード6は、パッケージ3の凹部2の底面を構成する。
The
図1に示すように、第一の部位9と第二の部位10は、封止部材としても機能する共通する結着剤を含み、第一の部位9と第二の部位10との界面が明確に区別されている形態に限定されない。
As shown in FIG. 1, the
[パッケージ]
凹部を形成する側壁を有するパッケージの材料については、特に限定されず、耐光性、耐熱性に優れた電気絶縁性のものが好適に用いられる。パッケージの材料としては、樹脂、セラミックス等を用いることができる。パッケージの材料の樹脂には、例えばポリフタルアミドなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ガラスエポキシ樹脂等が挙げられる。
[package]
The material of the package having the side wall forming the recess is not particularly limited, and an electrically insulating material having excellent light resistance and heat resistance is preferably used. As the material of the package, resin, ceramics and the like can be used. Examples of the resin of the material of the package include a thermoplastic resin such as polyphthalamide, a thermosetting resin such as an epoxy resin, and a glass epoxy resin.
[発光素子]
発光素子は、可視光の短波長領域の光を発するものを使用することができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いたものを用いることができる。
発光素子は、光源(以下、「励起光源」ともいう)として、可視光の短波長領域である380nm〜485nmの波長範囲の光を発するものを使用することが好ましい。光源として好ましくは420nm〜485nmの波長範囲、より好ましくは440nm〜480nmの波長範囲に発光ピーク波長(極大発光波長)を有するものである。これにより、蛍光体を効率よく励起し、可視光を有効活用することができる。また当該波長範囲の励起光源を用いることにより、発光強度が高い発光装置を提供することができる。
励起光源に半導体発光素子を用いることによって、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。
[Light emitting element]
As the light emitting element, one that emits light in a short wavelength region of visible light can be used. For example, as the blue and green light emitting elements, those using a nitride semiconductor (In X Al Y Ga 1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) can be used.
As the light emitting element, it is preferable to use a light source (hereinafter, also referred to as “excitation light source”) that emits light in the wavelength range of 380 nm to 485 nm, which is a short wavelength region of visible light. The light source preferably has an emission peak wavelength (maximum emission wavelength) in the wavelength range of 420 nm to 485 nm, more preferably in the wavelength range of 440 nm to 480 nm. As a result, the phosphor can be efficiently excited and visible light can be effectively utilized. Further, by using an excitation light source in the wavelength range, it is possible to provide a light emitting device having high light emitting intensity.
By using a semiconductor light emitting device as an excitation light source, it is possible to obtain a stable light emitting device with high efficiency, high linearity of output with respect to input, and resistance to mechanical impact.
[第一のリード及び第二のリード]
パッケージ3の凹部2の底部には、第一のリード5、第二のリード6が配置され、第一のリード5及び第二のリード6がパッケージ3の凹部2の底面を構成する。第一のリード5及び第二のリード6をそれぞれ導電部材ともいう。第一のリード5及び第二のリード6は、導電性を備える母材のみからなるものでもよく、母材と、反射膜を含むものであってもよい。第一のリード5及び第二のリード6は、導電性を有する反射膜のみからなるものであってもよい。第一のリード5及び第二のリード6は、母材と反射膜の間に他の部材が介在するものであってもよい。導電部材が、母材と反射膜を備えるものである場合には、反射膜は、発光素子4が載置される側に配置される。
[First lead and second lead]
A first reed 5 and a
(第一のリード及び第二のリードの母材)
第一のリード及び第二のリードの母材が、導電性を備えるものである場合には、例えば銅又は銅合金が挙げられる。その他、第一のリード及び第二のリードの母材に好適な材料としては、セラミックス、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。第一のリード及び第二のリードは、パッケージ3の凹部2の底面を構成し、発光素子4等が載置可能な略板状部材である。
セラミックスは、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。また、セラミックスの粉体と、樹脂とを混合して得られる材料をシート状に成型して得られるセラミックスグリーンシートを積層させて焼成させたものを用いることができる。
また、エポキシ樹脂を用いた母材としては、例えば、硝子クロス入りのエポキシ樹脂やエポキシ樹脂を半硬化させたプリプレグに銅板を貼り付けて熱硬化させたもの等を用いることができる。
(First reed and second reed base material)
When the base material of the first reed and the second reed has conductivity, for example, copper or a copper alloy can be mentioned. In addition, ceramics, epoxy resin, polyimide resin and the like can be mentioned as suitable materials for the first reed and the base material of the second reed. The first reed and the second reed are substantially plate-shaped members that form the bottom surface of the
As the ceramics, alumina, aluminum nitride, mullite, silicon carbide, silicon nitride and the like can be used. Further, it is possible to use a material obtained by mixing a ceramic powder and a resin, molding the material into a sheet, laminating a ceramic green sheet obtained, and firing the material.
Further, as the base material using the epoxy resin, for example, an epoxy resin containing a glass cloth or a prepreg obtained by semi-curing an epoxy resin and a copper plate attached to the prepreg and thermosetting the epoxy resin can be used.
(第一のリード及び第二のリードの反射膜)
反射膜は、例えば、銀又はアルミニウムを含む材料を用いることができ、特に反射率の高い銀を含む材料を用いることが好ましい。反射膜には、銅、アルミニウム、金、白銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属、鉄−ニッケル合金、リン青銅、鉄入り銅等を含む材料を用いることができる。
(Reflective film of the first reed and the second reed)
As the reflective film, for example, a material containing silver or aluminum can be used, and it is particularly preferable to use a material containing silver having a high reflectance. As the reflective film, a material containing metals such as copper, aluminum, gold, silver, tungsten, iron and nickel, iron-nickel alloy, phosphor bronze, copper containing iron and the like can be used.
[絶縁部材]
発光素子4、第一のリード5、第二のリード6、及びワイヤ11、12は、絶縁部材(図示略)で覆われていることが好ましい。絶縁部材は、発光素子4、第一のリード5、第二のリード6、及びワイヤ11、12の上に連続するように設けられていることが好ましい。ここで、「連続するように設けられる」とは、発光素子4、第一のリード5、第二のリード6、及びワイヤ11、12からなる対象物に対して、層状(膜状)に設けられる状態、或いは、粉末状若しくは針状の絶縁部材が部分的に空隙を有しつつも、発光素子4、第一のリード5、第二のリード6、及びワイヤ11、12に略全体に設けられている状態を含む。絶縁部材によって、発光素子4、第一のリード5、第二のリード6、及びワイヤ11、12を構成する金属、特に第一のリード5及び第二のリード6を構成する銀に対して変質作用を有するガス、水分、蛍光体に含まれるフッ素(F)等を遮断することができる。蛍光体に含まれるフッ素が導電部材等に含まれる銀と反応するとフッ化銀を形成するため、黒色のフッ化銀が発光素子から発生した光を吸収して光出力が低下する場合がある。絶縁部材によって、第一のリード5及び第二のリード6等に含まれる銀の劣化を効率よく抑制することができ、光の出力効率を高めることができる。また、絶縁部材が、パッシベーション膜のように機能し、硫黄(S)や酸素(O)等のガス、水分、蛍光体に含まれるフッ素(F)等を遮断して、第一のリード5及び第二のリード6等に含まれる銀のマイグレーションを抑制することができる。
[Insulation member]
It is preferable that the
(絶縁部材)
絶縁部材の材料は、透光性のものであることが好ましく、無機化合物を用いることが好ましい。絶縁部材の材料は、具体的には、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO2、Nb2O3、MgO、SrO、In2O3、TaO2、HfO、SeO、Y2O3等の酸化物や、SiN、AlN、AlON等の窒化物、MgF2等のフッ化物が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。あるいは、1種又は2種以上の材料を含む絶縁部材を、2層以上積層してもよい。
(Insulation member)
The material of the insulating member is preferably a translucent material, and it is preferable to use an inorganic compound. Specifically, the material of the insulating member is SiO 2 , Al 2 O 3 , TIO 2 , ZrO 2 , ZnO 2 , Nb 2 O 3 , MgO, SrO, In 2 O 3 , TaO 2 , HfO, SeO, Y. 2 O 3 oxide such or, SiN, AlN, nitride such as AlON, fluorides MgF 2 and the like. One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Alternatively, two or more layers of insulating members containing one or more materials may be laminated.
絶縁部材の厚さは、導電部材、絶縁部材、第一の部位9、及び第二の部位10等の各界面での多重反射によって光の損失が起きない程度の厚さであることが好ましい。一方、絶縁部材は、導電部材と、ガス、水分、蛍光体に含まれるフッ素(F)とを反応させないように、ガス、水分、蛍光体に含まれフッ素(F)等を遮断する程度の厚さが必要である。絶縁部材の厚さは、発光装置を構成する各部材の材料等によって多少変化する。絶縁部材の厚さは、好ましくは約1nm〜100nm程度である。絶縁部材の厚さは、より好ましくは1nm〜50nm、さらに好ましくは2nm〜25nm、特に好ましくは3nm〜10nmである。
The thickness of the insulating member is preferably such that light loss does not occur due to multiple reflections at each interface of the conductive member, the insulating member, the
絶縁部材は、スパッタや蒸着によって、導電部材、ワイヤ11、12及び発光素子4上に無機化合物からなる膜(層)を形成することが好ましい。また、絶縁部材は、原子層堆積法(Atomic Layer Deposition)により膜(層)を形成することがより好ましい。原子層堆積法は、反応成分の層を1原子層ごとに形成する方法である。原子層堆積法によって、絶縁部材(膜)を形成すると、従来のスパッタや蒸着による方法と異なり、障害物が存在する場合であっても、反応成分が対象に均一に供給され、均一な膜厚及び均一な膜質の良質な保護膜を形成することができる。原子層堆積法によって形成された絶縁部材(膜)は、膜厚が薄く、光の吸収が抑制できるので、初期特性において光出力の高い発光装置を提供することができる。
As the insulating member, it is preferable to form a film (layer) made of an inorganic compound on the conductive member, the
次に、原子層堆積法によって、酸化アルミニウム(Al2O3)の絶縁部材(膜)を形成する一例を説明する。
まず、対象物である導電部材、ワイヤ11、12及び発光素子4の表面に、トリメチルアルミニウム(以下、「TMA」ともいう)ガスが導入され、導電部材、ワイヤ11、12及び発光素子4に存在するOH基とTMAガスとを反応させる(第一反応)。次に、余剰ガスを排気する。次に、対象物にH2Oガスが導入され、第一反応でOH基と反応したTMAとH2Oとを反応させる(第二反応)。次に、余剰ガスを排気する。その後、第一反応、排気、第二反応、排気を1つのサイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すことによって、所望の厚さの酸化アルミニウム(Al2O3)膜が、導電部材、ワイヤ11、12及び発光素子4の表面に形成される。
Next, an example of forming an insulating member (film) of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) by the atomic layer deposition method will be described.
First, trimethylaluminum (hereinafter, also referred to as "TMA") gas is introduced into the surfaces of the conductive members,
[第一の部位及び第二の部位]
第一の部位9と第二の部位10は、発光素子4を封止する封止部材を構成する。第一の部位9及び第二の部位10は、少なくとも結着剤と、蛍光体とを含む封止材料を用いて形成される。第一の部位9及び第二の部位10は、発光素子4が配置されたパッケージ3の凹部2に、封止材料を注入した後、フッ化物蛍光体粒子7及び他の蛍光体粒子8を発光素子4側に遠心沈降させた後、結着剤を硬化させて、発光素子4を被覆しフッ化物蛍光体粒子7及び他の蛍光体粒子8を含む第一の部位9と、その第一の部位9上に配置され、フッ化物蛍光体粒子7及び他の蛍光体粒子8を実質的に含まない第二の部位10を形成する。
[First part and second part]
The
第一の部位9は、一般式(I)で表される化学組成を有し、蛍光体粒子の内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を有するフッ化物蛍光体粒子を含む。フッ化物蛍光体粒子を含む蛍光体は、少なくとも結着剤及び蛍光体を含む封止材料中で、十分に分散し、遠心沈降によって、蛍光体が密に詰まり過ぎることなく、蛍光体が発光素子上に堆積し、封止材料が層分離して、硬化する前の第一の部位9及び第二の部位10が形成される。
The
第一の部位9と第二の部位10は、共通する結着剤を含んで構成されるため、発光素子からの発光出力の低下を抑制することができ、発光装置の色度ずれをも抑制できる。また、発光素子4は、フッ化物蛍光体粒子7及び他の蛍光体粒子8に覆われているため、発光素子から発光した光を蛍光体で効率よく波長変換することができ、発光を効率よく放出することができる。
Since the
従来のMn4+で付活されたフッ化物蛍光体は、その粒子表面において、フッ化物蛍光体を構成する4価のマンガンイオンが空気中の水分と反応して二酸化マンガンが生成され、粒子表面が黒く着色された結果、色度ずれが生じたり、発光出力が低下したりする場合がある。
本形態の発光装置は、第二の部位10によって形成された発光面とパッケージ3の界面等から侵入する空気中の水分が、第二の部位10によって阻まれる。第二の部位10によって阻まれるため、空気中の水分は、第一の部位9に含まれるフッ化物蛍光体粒子7及び他の蛍光体粒子8まで到達しにくく、第一の部位9に含まれるMn4+で付活されたフッ化物蛍光体に含まれる4価のマンガンイオンと水分との反応を抑制することができ、二酸化マンガンの生成によって、粒子表面が黒く着色することを抑制することができる。そのため、本形態の発光装置は、発光出力の低下と色度ずれを抑制することができ、長期の信頼性試験において十分な耐久性を達成することができる。
また、本形態の発光装置は、第二の部位10によって、空気中の水分が第一の部位9に含まれるフッ化物蛍光体まで到達するのを抑制することができ、フッ化物蛍光体の劣化を抑制することができる。フッ化物蛍光体が劣化すると、フッ化物蛍光体中に含まれるMn4+やF-が溶出し、第一の部位9及び第二の部位10を構成する結着剤が劣化する場合があるが、フッ化物蛍光体の劣化を抑制することができるため、第一の部位9及び第二の部位10の劣化も抑制することができる。
In the conventional fluoride phosphor activated with Mn 4+ , on the particle surface, the tetravalent manganese ions constituting the fluoride phosphor react with the moisture in the air to generate manganese dioxide, and the particle surface is formed. As a result of being colored black, the chromaticity shift may occur or the light emission output may decrease.
In the light emitting device of this embodiment, the moisture in the air entering from the interface between the light emitting surface formed by the
Further, in the light emitting device of the present embodiment, the
第二の部位の厚みは、発光素子の直上において、封止部材全体の厚みの10分の1以上であることが好ましい。発光素子の直上において、第二の部位の厚みが、封止部材全体の厚みの10分の1以上であることによって、蛍光体によって変換された光を効率よく発光装置の外部に放出することができる。 The thickness of the second portion is preferably 1/10 or more of the thickness of the entire sealing member immediately above the light emitting element. Immediately above the light emitting element, the thickness of the second portion is one tenth or more of the thickness of the entire sealing member, so that the light converted by the phosphor can be efficiently emitted to the outside of the light emitting device. it can.
第二の部位の厚みは、発光素子の直上において、封止部材全体の厚みの4分の1以上であることが好ましい。発光素子の直上において、第二の部位の厚みが、封止部材全体の厚みの4分の1以上であることによって、空気中の水分が、第二の部位10によって阻まれて、第一の部位に含まれる蛍光体まで到達しにくく、第一の部位に含まれるMn4+で付活されたフッ化物蛍光体に含まれる4価のマンガンイオンと水分との反応を抑制することができ、二酸化マンガンの生成によって、粒子表面が黒く着色することを効率よく抑制することができる。
The thickness of the second portion is preferably one-fourth or more of the thickness of the entire sealing member immediately above the light emitting element. Immediately above the light emitting element, the thickness of the second portion is one-fourth or more of the thickness of the entire sealing member, so that the moisture in the air is blocked by the
[封止材料]
第一の部位及び第二の部位を含む封止部材は、硬化によって封止部材を構成する、少なくとも結着剤と、蛍光体とを含む封止材料によって形成される。硬化によって封止部材を構成する封止材料は、体積平均粒径が1μm〜20μmのフィラーをさらに含んでいてもよい。また、封止材料は、一次粒子の平均粒径が5nm〜20nmであるナノフィラーを含んでいてもよい。
[Encapsulation material]
The sealing member including the first portion and the second portion is formed by a sealing material containing at least a binder and a phosphor, which constitute the sealing member by curing. The sealing material constituting the sealing member by curing may further contain a filler having a volume average particle diameter of 1 μm to 20 μm. Further, the sealing material may contain nanofillers having an average particle size of primary particles of 5 nm to 20 nm.
(結着剤)
封止部材を形成する封止材料に含まれる結着剤としては、発光素子からの光を透過可能な透光性のものであることが好ましい。結着剤には、例えば、ガラス、樹脂等を挙げることができる。結着剤は、樹脂であることが好ましい。樹脂の具体的な例としては、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を挙げることができる。樹脂は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂及びアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂であることが好ましい。また、樹脂は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの組合せの樹脂であってもよい。中でも、樹脂としては、変性シリコーン樹脂を用いることが好ましく、ポリシロキサンの側鎖の一部にフェニル基を導入したフェニルシリコーン樹脂を用いることが好ましい。
(Binder)
The binder contained in the sealing material forming the sealing member is preferably a translucent material capable of transmitting light from the light emitting element. Examples of the binder include glass, resin and the like. The binder is preferably a resin. Specific examples of the resin include silicone resin, modified silicone resin, epoxy resin, modified epoxy resin, acrylic resin and the like. The resin is preferably at least one resin selected from the group consisting of silicone resin, modified silicone resin, epoxy resin, modified epoxy resin and acrylic resin. Further, the resin may be a silicone resin, an epoxy resin, a urea resin, a fluororesin, or a resin in combination thereof. Among them, as the resin, it is preferable to use a modified silicone resin, and it is preferable to use a phenyl silicone resin in which a phenyl group is introduced into a part of the side chain of the polysiloxane.
封止材料中の結着剤が樹脂である場合には、封止材料中の樹脂含有量は、封止材料100質量%に対して、好ましくは5〜95質量%である。封止材料中の樹脂含有量は、封止材料100質量%に対して、より好ましくは35〜85質量%、さらに好ましくは40〜80質量%、特に好ましくは45〜75質量%である。封止材料中の結着剤が樹脂である場合には、樹脂含有量が、封止材料100質量%に対して、5〜95質量%であると、凹部に配置された発光素子等の部材を封止材料が硬化することによって形成された封止部材で安定に保護することができる。また、封止材料中の樹脂の含有量が上記範囲内であると、発光素子を被覆するのに十分な量の蛍光体を第一の部位に含むことができる。 When the binder in the sealing material is a resin, the resin content in the sealing material is preferably 5 to 95% by mass with respect to 100% by mass of the sealing material. The resin content in the sealing material is more preferably 35 to 85% by mass, still more preferably 40 to 80% by mass, and particularly preferably 45 to 75% by mass with respect to 100% by mass of the sealing material. When the binder in the sealing material is a resin and the resin content is 5 to 95% by mass with respect to 100% by mass of the sealing material, a member such as a light emitting element arranged in the recess. Can be stably protected by a sealing member formed by curing the sealing material. Further, when the content of the resin in the sealing material is within the above range, a sufficient amount of phosphor for coating the light emitting element can be contained in the first portion.
(フッ化物蛍光体)
蛍光体は、4価のマンガンイオンで付活された、下記一般式(I)で示される化学組成を有し、内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を有するフッ化物蛍光体粒子を含む。
A2[M1−bMn4+ bF6] (I)
式中、Aは少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンであり、Mは第4族元素及び第14族元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であり、bは0<b<0.2を満たす。
(Fluoride phosphor)
The fluoride has a chemical composition represented by the following general formula (I), which is activated by tetravalent manganese ions, and the concentration of tetravalent manganese ions is lower than the concentration of tetravalent manganese ions in the internal region. Includes fluoride phosphor particles with a surface region.
A 2 [M 1-b Mn 4+ b F 6 ] (I)
In the formula, A comprises at least K +, Li +, Na + , Rb +, a further may contain an cation at least one selected from Cs + and the group consisting of NH 4 +, M is a
一般式(I)で示される化学組成を有し、内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を有するフッ化物蛍光体粒子は、発光スペクトルの半値幅が狭い赤色発光の蛍光体であり、耐湿性に優れ、これを含む本形態の発光装置は、長期の信頼性試験において充分な耐久性を示すことができる。これは例えば、以下のように考えることができる。
一般に、一般式(I)で表されるフッ化物蛍光体においては、その粒子の表面領域において、フッ化物を構成する4価のマンガンイオンが水と反応することで二酸化マンガンが生成して、粒子表面が黒く着色される結果、発光出力が低下したり、色度ずれが生じたりすると考えられている。このため、長期の信頼性試験において充分な耐久性を達成することができず、信頼性を重視する用途に適用することが難しいという課題があった。
しかし、本形態に用いるフッ化物蛍光体は、その粒子の表面領域における4価のマンガンイオンの濃度が、内部領域における濃度よりも低く抑えられている。そのため粒子表面における二酸化マンガンの生成が抑制されて、長期間に渡って発光出力の低下と色度ずれが抑制されると考えられる。これにより優れた長期信頼性を達成することができると考えられる。
Fluorescent phosphor particles having a chemical composition represented by the general formula (I) and having a surface region having a tetravalent manganese ion concentration lower than the tetravalent manganese ion concentration in the internal region have a half-value width of the emission spectrum. Is a narrow red light emitting phosphor and has excellent moisture resistance, and the light emitting device of the present embodiment including this can show sufficient durability in a long-term reliability test. This can be considered, for example, as follows.
Generally, in a fluoride phosphor represented by the general formula (I), manganese dioxide is produced by reacting tetravalent manganese ions constituting the fluoride with water in the surface region of the particles to generate particles. As a result of the surface being colored black, it is considered that the light emission output is lowered and the chromaticity shift occurs. For this reason, it is not possible to achieve sufficient durability in a long-term reliability test, and there is a problem that it is difficult to apply it to an application in which reliability is important.
However, in the fluoride phosphor used in this embodiment, the concentration of tetravalent manganese ions in the surface region of the particles is suppressed to be lower than the concentration in the internal region. Therefore, it is considered that the production of manganese dioxide on the particle surface is suppressed, and the decrease in luminescence output and the chromaticity shift are suppressed over a long period of time. It is considered that excellent long-term reliability can be achieved by this.
一般式(I)で表される化学組成を有するフッ化物蛍光体の粒径及び粒度分布は特に制限されないが、発光強度と耐久性の観点から、単一ピークの粒度分布を示すことが好ましく、分布幅の狭い単一ピークの粒度分布であることがより好ましい。また、フッ化物蛍光体の表面積や嵩密度は特に制限されない。 The particle size distribution and particle size distribution of the fluoride phosphor having the chemical composition represented by the general formula (I) are not particularly limited, but it is preferable to show a single peak particle size distribution from the viewpoint of emission intensity and durability. It is more preferable that the particle size distribution is a single peak with a narrow distribution width. Further, the surface area and bulk density of the fluoride phosphor are not particularly limited.
フッ化物蛍光体は、Mn4+で付活された蛍光体であり、可視光の短波長領域の光を吸収して赤色に発光可能である。可視光の短波長領域の光である励起光は、主に青色領域の光であることが好ましい。励起光は、具体的には、強度スペクトルの主ピーク波長が380nm〜500nmの範囲に存在することが好ましく、380nm〜485nmの範囲に存在することがより好ましく、400nm〜485nmの範囲に存在することがさらに好ましく、440nm〜480nmの範囲に存在することが特に好ましい。 The fluoride phosphor is a phosphor activated with Mn 4+ , and can absorb light in a short wavelength region of visible light and emit red light. The excitation light, which is light in the short wavelength region of visible light, is preferably light in the blue region. Specifically, the excitation light preferably has a main peak wavelength in the intensity spectrum in the range of 380 nm to 500 nm, more preferably in the range of 380 nm to 485 nm, and exists in the range of 400 nm to 485 nm. Is more preferable, and it is particularly preferable that it exists in the range of 440 nm to 480 nm.
またフッ化物蛍光体の発光波長は、励起光よりも長波長であって、赤色であれば特に制限されない。フッ化物蛍光体の発光スペクトルは、ピーク波長が610nm〜650nmの範囲に存在することが好ましい。また発光スペクトルの半値幅は、小さいことが好ましく、具体的には10nm以下であることが好ましい。 The emission wavelength of the fluoride phosphor is longer than that of the excitation light, and is not particularly limited as long as it is red. The emission spectrum of the fluoride phosphor preferably has a peak wavelength in the range of 610 nm to 650 nm. The full width at half maximum of the emission spectrum is preferably small, specifically 10 nm or less.
一般式(I)におけるAは、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンである。Aにおけるカリウムイオンの含有率は特に制限されず、例えば、50モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましい。 A in the general formula (I) contains at least potassium ion (K + ), lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion (Cs + ) and ammonium ion (Cs +). It is a cation that may further contain at least one selected from the group consisting of NH 4 +). The content of potassium ion in A is not particularly limited, and is preferably 50 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, for example.
一般式(I)におけるMは、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種であり、Mは、発光特性の観点から、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)及びスズ(Sn)からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、ケイ素(Si)、又はケイ素(Si)及びゲルマニウム(Ge)を含むことがより好ましく、ケイ素(Si)、又はケイ素(Si)及びゲルマニウム(Ge)であることがさらに好ましい。
Mがケイ素(Si)、又はケイ素(Si)及びゲルマニウム(Ge)を含む場合、Si及びGeの少なくとも一方の一部が、Ti、Zr及びHfを含む第4族元素、並びにC及びSnを含む第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種で置換されていてもよい。その場合、MにおけるSi及びGeの総含有率は特に制限されず、例えば、50モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましい。
M in the general formula (I) is at least one selected from the group consisting of
When M contains silicon (Si), or silicon (Si) and germanium (Ge), at least a portion of Si and Ge contains
フッ化物蛍光体粒子は、以下に詳述する第一の工程で形成される内部領域と、内部領域よりも4価のマンガンイオンの濃度が低く、第二の工程及び第三の工程、又は第二’の工程で形成される表面領域とを有する。 The fluoride phosphor particles have a lower concentration of tetravalent manganese ions than the internal region formed in the first step described in detail below and the internal region, and the second step and the third step, or the third step. It has a surface area formed in the second step.
フッ化物蛍光体粒子の表面領域は、4価のマンガンイオンの濃度が内部領域よりも低濃度となっている。この表面領域は、二層構造のような明確な界面で内部領域と区画されていてもよく、また、明確な界面で内部領域と区画されておらず、表面領域の内側から外側に向けて徐々に4価のマンガンイオンの濃度が低下するような態様であってもよい。
後述する製造方法で得られるフッ化物蛍光体粒子は、粒子全体が4価のマンガンイオンで付活された従来のフッ化物蛍光体を用いた発光装置よりも、画像表示装置の色再現範囲が広いという特性を維持しつつも、フッ化物蛍光体粒子の表面が湿度で溶出した場合であっても、表面領域に4価のマンガンイオンが存在しない、または少ないことから、4価のマンガンイオンに由来する二酸化マンガンの生成が抑制される。これによりフッ化物蛍光体粒子表面の黒色化が抑えられ、発光強度の低下を抑制できる。
In the surface region of the fluoride phosphor particles, the concentration of tetravalent manganese ions is lower than that in the internal region. This surface region may be partitioned from the internal region at a clear interface, such as a two-layer structure, or is not partitioned from the internal region at a clear interface, gradually from the inside to the outside of the surface region. The embodiment may be such that the concentration of tetravalent manganese ions is lowered.
The fluoride phosphor particles obtained by the production method described later have a wider color reproduction range of the image display device than the light emitting device using the conventional fluoride phosphor in which the entire particles are activated with tetravalent manganese ions. Even when the surface of the fluoride phosphor particles is eluted with humidity, the tetravalent manganese ion is absent or abundant in the surface region, so that it is derived from the tetravalent manganese ion. The production of manganese dioxide is suppressed. As a result, blackening of the surface of the fluoride phosphor particles can be suppressed, and a decrease in emission intensity can be suppressed.
フッ化物蛍光体粒子の表面領域に存在する4価のマンガンイオンの濃度の平均値は、内部領域の4価のマンガンイオンの濃度の平均値に対して30質量%以下とすることが好ましい。さらに表面領域に存在する4価のマンガンイオンの濃度は、より好ましくは内部領域の4価のマンガンイオンの濃度の25質量%以下であり、さらに好ましくは20質量%以下である。その一方で、表面領域の4価のマンガンイオンの濃度を内部領域の0.5質量%以上とすることもできる。上述の通り、4価のマンガンイオンの濃度をゼロに近付けることによって、耐湿性が向上するが、表面領域における4価のマンガンイオンの濃度が少なくなるに従って、フッ化物蛍光体粒子の表面領域において発光に寄与しない領域の割合が増加することとなって、発光強度が低下してしまう傾向があるためである。 The average value of the concentration of tetravalent manganese ions present in the surface region of the fluoride phosphor particles is preferably 30% by mass or less with respect to the average value of the concentration of tetravalent manganese ions in the internal region. Further, the concentration of tetravalent manganese ions present in the surface region is more preferably 25% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, of the concentration of tetravalent manganese ions in the inner region. On the other hand, the concentration of tetravalent manganese ions in the surface region can be 0.5% by mass or more of the internal region. As described above, the moisture resistance is improved by bringing the concentration of tetravalent manganese ions close to zero, but as the concentration of tetravalent manganese ions in the surface region decreases, light emission occurs in the surface region of the fluoride phosphor particles. This is because the proportion of regions that do not contribute to the above increases, and the emission intensity tends to decrease.
また表面領域の厚さは、フッ化物蛍光体の粒径にもよるが、平均粒径に対して1/10〜1/50程度とすることが好ましい。例えば、フッ化物蛍光体の全体としての平均粒径が20μm〜40μmの場合、表面領域の厚さは2μm以下とする。 The thickness of the surface region depends on the particle size of the fluoride phosphor, but is preferably about 1/10 to 1/50 of the average particle size. For example, when the average particle size of the fluoride phosphor as a whole is 20 μm to 40 μm, the thickness of the surface region is 2 μm or less.
フッ化物蛍光体は、フッ化物蛍光体の質量の1〜5倍量の純水中に投入した際の4価のマンガンイオンの溶出量が、25℃において、例えば0.05ppm〜3ppmの範囲となるように調製される。上記条件における4価のマンガンイオンの溶出量は、好ましくは0.1〜2.5ppmの範囲であり、さらに好ましくは0.2〜2.0ppmの範囲である。これは4価のマンガンイオンの溶出量が少なくなるほど耐湿性は向上するが、4価のマンガンイオンが少ない表面領域の割合が大きくなるに従って、上述の通り発光強度が低下する傾向があるためである。なお、マンガンイオンの溶出量は、フッ化物蛍光体の質量の1〜5倍量(好ましくは3倍量)の純水にフッ化物蛍光体を投入し、25℃で1時間攪拌した後に、還元剤を加えて液中にマンガンイオンを溶出させた上澄みを採取し、ICP発光分析による定量分析で測定することができる。 In the fluoride phosphor, the elution amount of tetravalent manganese ions when put into pure water in an amount 1 to 5 times the mass of the fluoride phosphor is, for example, in the range of 0.05 ppm to 3 ppm at 25 ° C. Is prepared to be. The elution amount of tetravalent manganese ions under the above conditions is preferably in the range of 0.1 to 2.5 ppm, more preferably in the range of 0.2 to 2.0 ppm. This is because the moisture resistance improves as the elution amount of tetravalent manganese ions decreases, but the emission intensity tends to decrease as described above as the proportion of the surface region containing less tetravalent manganese ions increases. .. The amount of manganese ion eluted is 1 to 5 times (preferably 3 times) the mass of the fluoride phosphor in pure water, the fluoride phosphor is added, and the mixture is stirred at 25 ° C. for 1 hour and then reduced. The supernatant obtained by adding an agent and eluting manganese ions in the liquid can be collected and measured by quantitative analysis by ICP luminescence analysis.
フッ化物蛍光体を上記のような構成とすることで、フッ化物蛍光体が水に接した際の4価のマンガンイオンに起因する二酸化マンガンの生成による着色を伴った発光出力の低下と色度ずれを抑制することができるため、耐湿性の高いフッ化物蛍光体が実現できる。 By configuring the fluoride phosphor as described above, the emission output is reduced and the chromaticity is accompanied by coloring due to the formation of manganese dioxide due to the tetravalent manganese ions when the fluoride phosphor comes into contact with water. Since the displacement can be suppressed, a fluoride phosphor having high moisture resistance can be realized.
フッ化物蛍光体の耐湿性は、プレッシャークッカーテスト(PCT)の変色によって確認することができる。その他に、耐湿性は、例えば、耐水試験後の発光輝度の維持率、すなわち、耐水試験前の発光輝度に対する耐水試験後の発光輝度の比率(%)で評価することができる。耐水試験後の発光輝度の維持率は、85%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。
ここで、耐水試験は、具体的にはフッ化物蛍光体を、その質量の1〜5倍(好ましくは3倍)量の水に投入し、25℃で1時間撹拌を行って実施する。
The moisture resistance of the fluoride phosphor can be confirmed by the discoloration of the pressure cooker test (PCT). In addition, the moisture resistance can be evaluated by, for example, the maintenance rate of the emission brightness after the water resistance test, that is, the ratio (%) of the emission brightness after the water resistance test to the emission brightness before the water resistance test. The maintenance rate of the emission brightness after the water resistance test is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.
Here, the water resistance test is specifically carried out by putting the fluoride phosphor into water in an amount of 1 to 5 times (preferably 3 times) the mass thereof and stirring at 25 ° C. for 1 hour.
(フッ化物蛍光体の製造方法)
本形態のフッ化物蛍光体は、一般式(I)で示される化学組成を有し、内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を有するフッ化物蛍光体であり、その製造方法は、内部領域(以下、「コア部」ともいう)を形成する第一の工程と、表面領域を形成する第二の工程及び第三の工程を含む。
(Method for producing fluoride phosphor)
The fluoride phosphor of this embodiment has a chemical composition represented by the general formula (I), and has a surface region in which the tetravalent manganese ion concentration is lower than the tetravalent manganese ion concentration in the internal region. It is a body, and its manufacturing method includes a first step of forming an internal region (hereinafter, also referred to as a “core portion”), a second step of forming a surface region, and a third step.
(第一の工程)
フッ化物蛍光体の製造方法は、一般式(I)で表される化学組成を有するフッ化物蛍光体を準備する工程を含む。この準備する工程は、一般式(I)で表される化学組成を有するフッ化物蛍光体の製造工程を含むことができる。
一般式(I)で表される化学組成を有するフッ化物蛍光体は、フッ化水素を含む液媒体中で、4価のマンガンイオンを含む第一の錯イオンと、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンと、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種を含む第二の錯イオンとを接触させることで製造することができる。
(First step)
The method for producing a fluoride phosphor includes a step of preparing a fluoride phosphor having a chemical composition represented by the general formula (I). This preparation step can include a step of producing a fluoride phosphor having a chemical composition represented by the general formula (I).
The fluoride phosphor having a chemical composition represented by the general formula (I) is a first complex ion containing tetravalent manganese ion and at least potassium ion (K + ) in a liquid medium containing hydrogen fluoride. At least one selected from the group consisting of lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion (Cs + ) and ammonium ion (NH 4 +). It can be produced by contacting a cation which may be contained with a second complex ion containing at least one selected from the group consisting of
一般式(I)で表される化学組成を有するフッ化物蛍光体は、例えば、4価のマンガンを含む第一の錯イオン、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種並びにフッ素イオンを含む第二の錯イオン、並びにフッ化水素を少なくとも含む溶液aと、少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオン及びフッ化水素を少なくとも含む溶液bとを混合する工程を含む製造方法(以下、「第一のフッ化物蛍光体製造工程」ともいう)で製造することができる。
The fluoride phosphor having a chemical composition represented by the general formula (I) is selected from, for example, at least a group consisting of a first complex ion containing tetravalent manganese, a
溶液a
溶液aは、4価のマンガンイオンを含む第一の錯イオンと、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種並びにフッ素イオンとを含む第二の錯イオンとを含むフッ化水素酸溶液である。
Solution a
Solution a contains a first complex ion containing tetravalent manganese ions, at least one selected from the group consisting of
4価のマンガンイオンを含む第一の錯イオンを形成するマンガン源は、マンガンを含む化合物であれば特に制限はされない。溶液aを構成可能なマンガン源として、具体的には、K2MnF6、KMnO4、K2MnCl6等を挙げることができる。中でも、付活することのできる酸化数(4価)を維持しながら、MnF6錯イオンとしてフッ化水素酸中に安定して存在することができること等から、K2MnF6が好ましい。なお、マンガン源のうち、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンを含むものは、溶液bに含まれるカチオン源を兼ねることができる。第一の錯イオンを形成するマンガン源は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The manganese source for forming the first complex ion containing a tetravalent manganese ion is not particularly limited as long as it is a manganese-containing compound. Specific examples of the manganese source in which the solution a can be formed include K 2 MnF 6 , KMnO 4 , K 2 MnCl 6, and the like. Among them, while maintaining the oxidation number that can be activated by (tetravalent), since such can exist stably in hydrofluoric acid as MnF 6 complex ions, K 2 MnF 6 is preferred. Among the manganese sources, at least potassium ion (K + ) is contained, and lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion (Cs + ) and ammonium ion (NH 4) are contained. Those containing a cation which may further contain at least one selected from the group consisting of +) can also serve as a cation source contained in the solution b. As the manganese source forming the first complex ion, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
溶液aにおける第一の錯イオンの濃度は特に制限されない。溶液aにおける第一の錯イオン濃度の下限値は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.03質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上である。また、溶液aにおける第一の錯イオン濃度の上限値は、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。 The concentration of the first complex ion in the solution a is not particularly limited. The lower limit of the concentration of the first complex ion in the solution a is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.03% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass or more. The upper limit of the first complex ion concentration in the solution a is usually 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less.
第二の錯イオンは、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)及びスズ(Sn)からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ケイ素(Si)、又はケイ素(Si)及びゲルマニウム(Ge)を含むことがより好ましく、フッ化ケイ素錯イオンであることがさらに好ましい。
例えば、第二の錯イオンがケイ素(Si)を含む場合、第二の錯イオン源は、ケイ素とフッ素とを含み、溶液への溶解性に優れる化合物であることが好ましい。第二の錯イオン源として具体的には、H2SiF6、Na2SiF6、(NH4)2SiF6、Rb2SiF6、Cs2SiF6等を挙げることができる。これらの中でも、水への溶解度が高く、不純物としてアルカリ金属元素を含まないことにより、H2SiF6が好ましい。第二の錯イオン源は、1種を単独で用いて2種以上を併用してもよい。
The second complex ion may include at least one selected from the group consisting of titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), silicon (Si), germanium (Ge) and tin (Sn). Preferably, it contains silicon (Si), or silicon (Si) and germanium (Ge), and more preferably a silicon fluoride complex ion.
For example, when the second complex ion contains silicon (Si), the second complex ion source is preferably a compound containing silicon and fluorine and having excellent solubility in a solution. Specific examples of the second complex ion source include H 2 SiF 6 , Na 2 SiF 6 , (NH 4 ) 2 SiF 6 , Rb 2 SiF 6 , Cs 2 SiF 6, and the like. Among these, H 2 SiF 6 is preferable because it has high solubility in water and does not contain an alkali metal element as an impurity. As the second complex ion source, one type may be used alone and two or more types may be used in combination.
溶液aにおける第二の錯イオン濃度の下限値は、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。また、溶液aにおける第二の錯イオン濃度の上限値は、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。 The lower limit of the second complex ion concentration in the solution a is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more. The upper limit of the second complex ion concentration in the solution a is usually 80% by mass or less, preferably 70% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less.
溶液aにおけるフッ化水素濃度の下限値は、通常20質量%以上、好ましくは25質量%以上、より好ましくは30質量%以上である。また、溶液aにおけるフッ化水素濃度の上限値は、通常80質量%以下、好ましくは75質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。 The lower limit of the hydrogen fluoride concentration in the solution a is usually 20% by mass or more, preferably 25% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. The upper limit of the hydrogen fluoride concentration in the solution a is usually 80% by mass or less, preferably 75% by mass or less, and more preferably 70% by mass or less.
溶液b
溶液bは、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンとフッ化水素とを少なくとも含み、必要に応じてその他の成分を含んでいてもよい。溶液bは、例えば、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンを含むフッ化水素酸の水溶液として得られる。
溶液bを構成可能なカリウムイオン源として、具体的には、KF、KHF2、KOH、KCl、KBr、KI、酢酸カリウム、K2CO3等の水溶性カリウム塩を挙げることができる。中でも溶液中のフッ化水素濃度を下げることなく溶解することができ、また、溶解熱が小さく安全性が高いことから、KHF2が好ましい。
溶液bを構成可能なナトリウムイオン源として、NaF、NaHF2、NaOH、NaCl、NaBr、NaI、酢酸ナトリウム、Na2CO3等水溶性のナトリウム塩を挙げることができる。
溶液bを構成可能なルビジウムイオン源として、具体的には、RbF、酢酸ルビジウム、Rb2CO3等の水溶性ルビジウム塩を挙げることができる。
溶液bを構成可能なセシウムイオン源として、具体的には、CsF、酢酸セシウム、Cs2CO3等の水溶性セシウム塩を挙げることができる。
溶液bを構成可能なアンモニウムイオン源として、NH4F、アンモニア水、NH4Cl、NH4Br、NH4I、酢酸アンモニウム、(NH4)2CO3等水溶性のアンモニウム塩を挙げることができる。溶液bを構成するイオン源は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
Solution b
Solution b contains at least potassium ion (K + ) and is composed of lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion (Cs + ) and ammonium ion (NH 4 + ). It may further contain at least one cation and hydrogen fluoride which may further contain at least one selected from the group, and may contain other components as needed. Solution b contains, for example, at least potassium ion (K + ), lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion (Cs + ) and ammonium ion (NH 4 +). ) Is obtained as an aqueous solution of hydrofluoric acid containing a cation which may further contain at least one selected from the group consisting of.
Specific examples of the potassium ion source that can form the solution b include water-soluble potassium salts such as KF, KHF 2 , KOH, KCl, KBr, KI, potassium acetate, and K 2 CO 3. Of these, KHF 2 is preferable because it can be dissolved without lowering the concentration of hydrogen fluoride in the solution, and the heat of solution is small and the safety is high.
Examples of the sodium ion source that can form the solution b include water-soluble sodium salts such as NaF, NaHF 2 , NaOH, NaCl, NaBr, NaI, sodium acetate, and Na 2 CO 3.
Specific examples of the rubidium ion source that can form the solution b include water-soluble rubidium salts such as RbF, rubidium acetate, and Rb 2 CO 3.
Specific examples of the cesium ion source that can form the solution b include water-soluble cesium salts such as CsF, cesium acetate, and Cs 2 CO 3.
Examples of the ammonium ion source that can form the solution b include water-soluble ammonium salts such as NH 4 F, aqueous ammonia, NH 4 Cl, NH 4 Br, NH 4 I, ammonium acetate, and (NH 4 ) 2 CO 3. it can. As the ion source constituting the solution b, one type may be used alone or two or more types may be used in combination.
溶液bにおけるフッ化水素濃度の下限値は、通常20質量%以上、好ましくは25質量%以上、より好ましくは30質量%以上である。また、溶液bにおけるフッ化水素濃度の上限値は、通常80質量%以下、好ましくは75質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。
また、溶液bにおけるカチオン濃度の下限値は、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。また、溶液bにおける少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオン濃度の上限値は、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。
The lower limit of the hydrogen fluoride concentration in the solution b is usually 20% by mass or more, preferably 25% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. The upper limit of the hydrogen fluoride concentration in the solution b is usually 80% by mass or less, preferably 75% by mass or less, and more preferably 70% by mass or less.
The lower limit of the cation concentration in the solution b is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more. It also contains at least potassium ion (K + ) in solution b, lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion (Cs + ) and ammonium ion (NH 4 + ). The upper limit of the cation concentration that may further contain at least one selected from the group consisting of is usually 80% by mass or less, preferably 70% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less.
溶液a及び溶液bの混合方法としては特に制限はなく、溶液bを撹拌しながら溶液aを添加して混合してもよく、溶液aを撹拌しながら溶液bを添加して混合してもよい。また、溶液a及び溶液bをそれぞれ容器に投入して撹拌混合してもよい。
溶液a及び溶液bを混合することにより、所定の割合で第一の錯イオンと、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンと、第二の錯イオンとが反応して目的のフッ化物蛍光体の結晶が析出する。析出した結晶は濾過等により固液分離して回収することができる。またエタノール、イソプロピルアルコール、水、アセトン等の溶媒で洗浄してもよい。さらに乾燥処理を行ってもよく、通常50℃以上、好ましくは55℃以上、より好ましくは60℃以上、また、通常110℃以下、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下で乾燥する。乾燥時間としては、フッ化物蛍光体に付着した水分を蒸発することができれば、特に制限はなく、例えば、10時間程度である。
なお、溶液a及び溶液bの混合に際しては、溶液a及び溶液bの仕込み組成と得られるフッ化物蛍光体の組成とのずれを考慮して、生成物としてのフッ化物蛍光体の組成が目的の組成となるように、溶液a及び溶液bの混合割合を適宜調整することが好ましい。
The method for mixing the solution a and the solution b is not particularly limited, and the solution a may be added and mixed while stirring the solution b, or the solution b may be added and mixed while stirring the solution a. .. Alternatively, the solution a and the solution b may be put into a container and mixed by stirring.
By mixing solution a and solution b, the first complex ion and at least potassium ion (K + ) are contained in a predetermined ratio, and lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), and rubidium ion (Rb) are contained. +), cesium ion (Cs +) and the also good cationic further comprise at least one member selected from the group consisting of ammonium ion (
When mixing the solution a and the solution b, the composition of the fluoride phosphor as a product is intended in consideration of the deviation between the prepared composition of the solution a and the solution b and the composition of the obtained fluoride phosphor. It is preferable to appropriately adjust the mixing ratio of the solution a and the solution b so as to obtain the composition.
また、一般式(I)で表される化学組成を有するフッ化物蛍光体の製造工程は、4価のマンガンを含む第一の錯イオン及びフッ化水素を少なくとも含む第一の溶液と、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオン及びフッ化水素を少なくとも含む第二の溶液と、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種並びにフッ素イオンを含む第二の錯イオンを少なくとも含む第三の溶液とを混合する工程を含む製造方法(以下、「第二のフッ化物蛍光体製造工程」ともいう)で製造することもできる。
第一の溶液と、第二の溶液と、第三の溶液とを混合することで、所望の組成を有し、所望の重量メジアン径を有するフッ化物蛍光体を、優れた生産性で簡便に製造することができる。
Further, in the process for producing a fluoride phosphor having a chemical composition represented by the general formula (I), a first solution containing at least a first complex ion containing tetravalent manganese and hydrogen fluoride, and at least potassium. It contains an ion (K + ) and is selected from the group consisting of lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion (Cs + ) and ammonium ion (NH 4 +). A second complex containing a second solution containing at least a cation and hydrogen fluoride which may further contain at least one, and at least one selected from the group consisting of
By mixing the first solution, the second solution, and the third solution, a fluoride phosphor having a desired composition and a desired weight median diameter can be easily produced with excellent productivity. Can be manufactured.
第一の溶液
第一の溶液は、4価のマンガンイオンを含む第一の錯イオンと、フッ化水素とを少なくとも含み、必要に応じてその他の成分を含んでいてもよい。第一の溶液は、例えば、4価のマンガン源を含むフッ化水素酸の水溶液として得られる。マンガン源は、マンガンを含む化合物であれば特に制限はされない。第一の溶液を構成可能なマンガン源として、具体的には、K2MnF6、KMnO4、K2MnCl6等を挙げることができる。中でも、付活することのできる酸化数(4価)を維持しながら、MnF6錯イオンとしてフッ化水素酸中に安定して存在することができること等から、K2MnF6が好ましい。なお、マンガン源のうち、少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンを含むものは、第二の溶液に含まれる少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオン源を兼ねることができる。第一の溶液を構成するマンガン源は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
First Solution The first solution contains at least a first complex ion containing tetravalent manganese ions and hydrogen fluoride, and may contain other components if necessary. The first solution is obtained, for example, as an aqueous solution of hydrofluoric acid containing a tetravalent manganese source. The manganese source is not particularly limited as long as it is a compound containing manganese. Specific examples of the manganese source that can form the first solution include K 2 MnF 6 , KMnO 4 , K 2 MnCl 6, and the like. Among them, while maintaining the oxidation number that can be activated by (tetravalent), since such can exist stably in hydrofluoric acid as MnF 6 complex ions, K 2 MnF 6 is preferred. Among the manganese source includes at least K +, Li +, Na + , Rb +, Cs + and at least one further comprise those containing good cations are also selected from the group consisting of NH 4 + is the includes at least a K + contained in the second solution, Li +, Na +, Rb +, can also serve as the good cation source at least one further comprise selected from Cs + and the group consisting of NH 4 +. The manganese source constituting the first solution may be used alone or in combination of two or more.
第一の溶液におけるフッ化水素濃度の下限値は、通常20質量%以上、好ましくは25質量%以上、より好ましくは30質量%以上である。また、第一の溶液におけるフッ化水素濃度の上限値は、通常80質量%以下、好ましくは75質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。フッ化水素濃度が30質量%以上であると、第一の溶液を構成するマンガン源(例えば、K2MnF6)の加水分解に対する安定性が向上し、第一の溶液における4価のマンガン濃度の変動が抑制される。これにより得られるフッ化物蛍光体に含まれるマンガン付活量を容易に制御することができ、フッ化物蛍光体における発光効率のバラつき(変動)を抑制することができる傾向がある。またフッ化水素濃度が70質量%以下であると、第一の溶液の沸点の低下が抑制され、フッ化水素ガスの発生を抑制することができる傾向がある。これにより、第一の溶液におけるフッ化水素濃度を容易に制御することができ、得られるフッ化物蛍光体の粒子径のバラつき(変動)を効果的に抑制することができる。
The lower limit of the hydrogen fluoride concentration in the first solution is usually 20% by mass or more, preferably 25% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. The upper limit of the hydrogen fluoride concentration in the first solution is usually 80% by mass or less, preferably 75% by mass or less, and more preferably 70% by mass or less. If the hydrogen fluoride concentration is 30 mass% or more, manganese source constituting a first solution (e.g.,
第一の溶液における第一の錯イオンの濃度は特に制限されない。第一の溶液における第一の錯イオン濃度の下限値は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.03質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上である。また、第一の溶液における第一の錯イオン濃度の上限値は、通常50質量%以下、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。 The concentration of the first complex ion in the first solution is not particularly limited. The lower limit of the concentration of the first complex ion in the first solution is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.03% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass or more. The upper limit of the concentration of the first complex ion in the first solution is usually 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less.
第二の溶液
第二の溶液は、少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンとフッ化水素とを少なくとも含み、必要に応じてその他の成分を含んでいてもよい。第二の溶液は、例えば、少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンを含むフッ化水素酸の水溶液として得られる。第二の溶液を構成可能なイオンを含むイオン源として、具体的には、KF、KHF2、KOH、KCl、KBr、KI、酢酸カリウム、K2CO3等のカリウムを含む塩に加えて、NaF、NaHF2、NaOH、NaCl、NaBr、NaI、酢酸ナトリウム、Na2CO3、RbF、酢酸ルビジウム、Rb2CO3、CsF、酢酸セシウム、Cs2CO3、NH4F、アンモニア水、NH4Cl、NH4Br、NH4I、酢酸アンモニウム、(NH4)2CO3等の水溶性の塩を挙げることができる。中でも溶液中のフッ化水素濃度を下げることなく溶解することができ、また、溶解熱が小さく安全性が高いことから、少なくともKHF2を用いることが好ましく、カリウム以外のイオン源としてはNaHF2が好ましい。第二の溶液を構成するイオン源は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
Second solution The second solution comprises at least K +, Li +, Na + , Rb +, Cs + and further may contain an cation and fluoride of at least one selected from the group consisting of NH 4 + It may contain at least hydrogen and, if necessary, other components. Second solution, for example, at least include K +, Li +, Na + , Rb +, hydrogen fluoride containing at least one further may contain an cation selected from Cs + and the group consisting of NH 4 + Obtained as an aqueous solution of acid. As an ion source comprising a second solution configurable ions, specifically, in addition to the salt containing KF,
第二の溶液におけるフッ化水素濃度の下限値は、通常20質量%以上、好ましくは25質量%以上、より好ましくは30質量%以上である。また、第二の溶液におけるフッ化水素濃度の上限値は、通常80質量%以下、好ましくは75質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。
また、第二の溶液における少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンのイオン濃度の下限値は、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。また、第二の溶液における少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンのイオン濃度の上限値は、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。
The lower limit of the hydrogen fluoride concentration in the second solution is usually 20% by mass or more, preferably 25% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more. The upper limit of the hydrogen fluoride concentration in the second solution is usually 80% by mass or less, preferably 75% by mass or less, and more preferably 70% by mass or less.
Also includes at least K + in the second solution, Li +, Na +, Rb +, Cs + and NH 4 + at least one further comprise the lower limit of the ion concentration may be cation selected from the group consisting of Is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more. Also includes at least K + in the second solution, Li +, Na +, Rb +, Cs + and at least one further comprise the upper limit of the ion concentration may be cation selected from the group consisting of NH 4 + Is usually 80% by mass or less, preferably 70% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less.
第三の溶液
第三の溶液は、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種と、フッ素イオンとを含む第二の錯イオンを少なくとも含み、必要に応じてその他の成分を含んでいてもよい。第三の溶液は、例えば、以下の第二の錯イオンを含む水溶液として得られる。
第二の錯イオンは、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)及びスズ(Sn)からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ケイ素(Si)、又はケイ素(Si)及びゲルマニウム(Ge)を含むことがより好ましく、フッ化ケイ素錯イオンであることがさらに好ましい。
Third Solution The third solution contains at least a second complex ion containing at least one selected from the group consisting of
The second complex ion may include at least one selected from the group consisting of titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), silicon (Si), germanium (Ge) and tin (Sn). Preferably, it contains silicon (Si), or silicon (Si) and germanium (Ge), and more preferably a silicon fluoride complex ion.
例えば、第二の錯イオンがケイ素(Si)を含む場合、第二の錯イオン源は、ケイ素とフッ素とを含み、溶液への溶解性に優れる化合物であることが好ましい。第二の錯イオン源として具体的には、H2SiF6、Na2SiF6、(NH4)2SiF6、Rb2SiF6、Cs2SiF6等を挙げることができる。これらの中でも、水への溶解度が高く、不純物としてアルカリ金属元素を含まないことにより、H2SiF6が好ましい。第三の溶液を構成する第二の錯イオン源は、1種を単独で用いて2種以上を併用してもよい。 For example, when the second complex ion contains silicon (Si), the second complex ion source is preferably a compound containing silicon and fluorine and having excellent solubility in a solution. Specific examples of the second complex ion source include H 2 SiF 6 , Na 2 SiF 6 , (NH 4 ) 2 SiF 6 , Rb 2 SiF 6 , Cs 2 SiF 6, and the like. Among these, H 2 SiF 6 is preferable because it has high solubility in water and does not contain an alkali metal element as an impurity. As the second complex ion source constituting the third solution, one type may be used alone and two or more types may be used in combination.
第三の溶液における第二の錯イオン濃度の下限値は、通常5質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。また、第三の溶液における第二の錯イオン濃度の上限値は、通常80質量%以下、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。 The lower limit of the second complex ion concentration in the third solution is usually 5% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more. The upper limit of the second complex ion concentration in the third solution is usually 80% by mass or less, preferably 70% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less.
第一の溶液、第二溶液及び第三の溶液の混合方法としては特に制限はなく、第一の溶液を撹拌しながら第二の溶液及び第三の溶液を添加して混合してもよく、第三の溶液を撹拌しながら第一溶液及び第二の溶液を添加して混合してもよい。また、第一の溶液、第二溶液及び第三の溶液をそれぞれ容器に投入して撹拌混合してもよい。 The method of mixing the first solution, the second solution and the third solution is not particularly limited, and the second solution and the third solution may be added and mixed while stirring the first solution. The first solution and the second solution may be added and mixed while stirring the third solution. Further, the first solution, the second solution and the third solution may be put into a container and mixed by stirring.
第一の溶液、第二溶液及び第三の溶液を混合することにより、所定の割合で第一の錯イオンと、少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでもよいカチオンと、第二の錯イオンとが反応して目的の一般式(I)で表される化学組成を有するフッ化物の結晶が析出する。析出した結晶は濾過等により固液分離して回収することができる。またエタノール、イソプロピルアルコール、水、アセトン等の溶媒で洗浄してもよい。さらに乾燥処理を行ってもよく、通常50℃以上、好ましくは55℃以上、より好ましくは60℃以上、また、通常110℃以下、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下で乾燥する。乾燥時間としては、フッ化物の結晶に付着した水分を蒸発することができれば、特に制限はなく、例えば、10時間程度である。 By mixing the first solution, the second solution and the third solution, the first complex ion and at least K + are contained in a predetermined ratio, and Li + , Na + , Rb + , Cs + and NH 4 A cation that may further contain at least one selected from the group consisting of + reacts with the second complex ion to precipitate a fluoride crystal having the desired chemical composition represented by the general formula (I). To do. The precipitated crystals can be recovered by solid-liquid separation by filtration or the like. Further, it may be washed with a solvent such as ethanol, isopropyl alcohol, water and acetone. Further drying treatment may be performed, and it is usually dried at 50 ° C. or higher, preferably 55 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and usually 110 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower. The drying time is not particularly limited as long as the water adhering to the fluoride crystals can be evaporated, and is, for example, about 10 hours.
なお、第一の溶液、第二溶液及び第三の溶液の混合に際しては、第一〜第三の溶液の仕込み組成と得られるフッ化物の組成とのずれを考慮して、生成物としてのフッ化物蛍光体の組成が目的の組成となるように、第一の溶液、第二の溶液及び第三の溶液の混合割合を適宜調整することが好ましい。 When mixing the first solution, the second solution, and the third solution, the fluorine as a product is produced in consideration of the difference between the prepared composition of the first to third solutions and the composition of the obtained fluoride. It is preferable to appropriately adjust the mixing ratio of the first solution, the second solution and the third solution so that the composition of the fluoride phosphor is the desired composition.
(第二の工程)
第二の工程では、第一の工程で得られたフッ化物の結晶を含む分散物に還元剤を添加する。還元剤を添加することで、分散物に含まれる第一の錯イオンに含まれる4価のマンガンイオンの少なくとも一部が2価のマンガンイオンに還元されることが好ましい。第二の工程では第一の錯イオンに含まれる4価のマンガンイオンの90モル%以上が還元されることが好ましく、95モル%以上が還元されることがより好ましい。
(Second step)
In the second step, a reducing agent is added to the dispersion containing the fluoride crystals obtained in the first step. It is preferable that at least a part of the tetravalent manganese ion contained in the first complex ion contained in the dispersion is reduced to the divalent manganese ion by adding the reducing agent. In the second step, 90 mol% or more of the tetravalent manganese ion contained in the first complex ion is preferably reduced, and more preferably 95 mol% or more is reduced.
還元剤は、第一の錯イオンを還元可能であれば特に制限はない。還元剤として具体的には、過酸化水素、シュウ酸等を挙げることができる。
これらの中でも、フッ化物の結晶を溶解する等のフッ化物の結晶に対する影響が少なく第一の錯イオンを還元することができ、最終的に水と酸素に分解することから、製造工程上利用しやすく、環境負荷が少ない点から、過酸化水素が好ましい。
The reducing agent is not particularly limited as long as it can reduce the first complex ion. Specific examples of the reducing agent include hydrogen peroxide and oxalic acid.
Among these, it is used in the manufacturing process because it has little effect on fluoride crystals such as dissolving fluoride crystals and can reduce the first complex ion and finally decomposes into water and oxygen. Hydrogen peroxide is preferable because it is easy and has a small environmental load.
還元剤の添加量は特に制限されない。還元剤の添加量は、例えば、分散物に含まれる第一の錯イオンの含有量等に応じて適宜選択することができるが、分散物中のフッ化水素濃度の変動が少ない添加量であることが好ましい。還元剤の添加量は具体的には、分散物中のフッ化物の結晶以外に含まれる第一の錯イオンの含有量に対して3当量%以上とすることが好ましく、5当量%以上であることがより好ましい。
ここで、1当量とは、1モルの第一の錯イオンに含まれる4価のマンガンイオンを2価のマンガンイオンに還元するのに要する還元剤のモル数を意味する。
The amount of the reducing agent added is not particularly limited. The amount of the reducing agent added can be appropriately selected depending on, for example, the content of the first complex ion contained in the dispersion, but the amount of the reducing agent added is such that the hydrogen fluoride concentration in the dispersion does not fluctuate much. Is preferable. Specifically, the amount of the reducing agent added is preferably 3 equivalents or more, preferably 5 equivalents or more, based on the content of the first complex ion contained in the dispersion other than the fluoride crystals. Is more preferable.
Here, 1 equivalent means the number of moles of the reducing agent required to reduce the tetravalent manganese ion contained in 1 mol of the first complex ion to the divalent manganese ion.
第二の工程は、前記分散物に還元剤を添加した後に混合することを含んでいてもよい。分散物と還元剤とを混合する混合手段は反応容器等に応じて、通常用いられる混合手段から適宜選択することができる。
第二の工程における温度は特に制限されない。例えば15〜40℃の温度範囲で還元剤の添加を行うことができ、23〜28℃の温度範囲であることが好ましい。
また第二の工程における雰囲気も特に制限されない。通常の大気中で還元剤を添加してもよく、また窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。
また、第二の工程における反応時間は、特に制限されない。例えば1〜30分、より好ましくは3〜15分である。
The second step may include adding a reducing agent to the dispersion and then mixing. The mixing means for mixing the dispersion and the reducing agent can be appropriately selected from the commonly used mixing means depending on the reaction vessel and the like.
The temperature in the second step is not particularly limited. For example, the reducing agent can be added in a temperature range of 15 to 40 ° C., preferably in a temperature range of 23 to 28 ° C.
Further, the atmosphere in the second step is not particularly limited. The reducing agent may be added in a normal atmosphere, or may be carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas.
Further, the reaction time in the second step is not particularly limited. For example, 1 to 30 minutes, more preferably 3 to 15 minutes.
(第三の工程)
第三の工程では、還元剤が添加された分散物中のフッ化物の結晶に、フッ化水素の存在下で、第二の錯イオン及び少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンを接触させてフッ化物蛍光体を得る。フッ化水素の存在下で、フッ化物の結晶と第二の錯イオン及び少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンとを接触させることで、例えば、フッ化物の結晶の表面上に、第二の錯イオンに含まれる第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種の元素と少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンとを含むフッ化物の結晶が析出して、所望のフッ化物蛍光体が得られる。
(Third step)
In the third step, the fluoride crystals in the dispersion to which the reducing agent was added contained the second complex ion and at least potassium ion (K + ) in the presence of hydrogen fluoride, and lithium ion (Li). A cation that may further contain at least one selected from the group consisting of +), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion (Cs + ) and ammonium ion (NH 4 +). Contact to obtain a fluoride phosphor. In the presence of hydrogen fluoride, it contains fluoride crystals and a second complex ion and at least potassium ion (K + ), lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), by contacting the at least one further contain an optionally cation is selected from the group consisting of cesium ions (Cs +) and ammonium ion (
第三の工程は、第二の工程の後に独立して行ってもよく、第二の工程の開始後であってその終了前に第三の工程を開始して、第二の工程と第三の工程を一部並行して行ってもよい。 The third step may be performed independently after the second step, and the third step is started after the start of the second step and before the end thereof, and the second step and the third step are performed. The steps of may be partially performed in parallel.
第三の工程で得られるフッ化物蛍光体粒子は、一般式(I)で表されるフッ化物粒子と第二の錯イオン及び少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンとが接触して形成されることから、内部領域の4価マンガンイオン濃度よりも、4価マンガンイオン濃度が低い表面領域を有し、表面領域は下記一般式(II)で表される組成を有することが好ましい。式中、Aは、少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンであり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種であり、aは0<a<bを満たす。
A2[M1−aMn4+ aF6] (II)
The fluoride phosphor particles obtained in the third step include the fluoride particles represented by the general formula (I), the second complex ion and at least potassium ion (K + ), and lithium ion (Li + ). sodium ion (Na +), rubidium ions (Rb +), cesium ion (Cs +) and ammonium ion (NH 4 +) at least one further contain an even contact good and a cation is a member selected from the group consisting of It is preferable that the surface region has a surface region in which the tetravalent manganese ion concentration is lower than the tetravalent manganese ion concentration in the internal region, and the surface region has a composition represented by the following general formula (II). .. In the formula, A, contains at least K +, Li +, Na + , Rb +, at least one further contain an optionally cations selected from Cs + and the group consisting of NH 4 +, M is , At least one selected from the group consisting of
A 2 [M 1-a Mn 4 + a F 6 ] (II)
a及びbは、0<a<bを満たす限り特に制限されない。aの値は、目的とする発光特性及び耐湿性等に応じて適宜選択することができる。また、aの値は、例えば、第三の工程における第二の錯イオン及び少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンのフッ化物の結晶に対する接触量を調整することで制御することができる。
a and b are not particularly limited as long as 0 <a <b is satisfied. The value of a can be appropriately selected according to the desired light emission characteristics, moisture resistance, and the like. Further, the value of a includes, for example, the second complex ion in the third step and at least potassium ion (K + ), and lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ). , it is controlled by adjusting the amount of contact to the crystal of cesium ions (Cs +) and ammonium ion (
第三の工程において、還元剤が添加された分散物中のフッ化物の結晶と、第二の錯イオン及び少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンとを接触させる方法は特に制限されない。例えば、還元剤が添加された分散物と、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンを含む溶液及び第二の錯イオンを含む溶液の少なくとも一方とを混合する方法であることが好ましく、還元剤が添加された分散物と、前記第二の溶液及び第三の溶液の少なくとも一方とを混合する方法であることがより好ましく、還元剤が添加された分散物と、前記第二の溶液と、第三の溶液とを混合する方法であることがさらに好ましい。ここで第二の溶液及び第三の溶液の好ましい態様は既述の通りである。
なお、分散物と、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンを含む溶液及び第二の錯イオンを含む溶液の一方とを混合する場合、そのカチオン及び第二の錯イオンのうち混合する溶液に含まれない他方のイオンは、分散物中に第三の工程に必要な含有量で含まれていればよい。
第三の工程における第二の溶液及び第三の溶液は、第一の工程における第二の溶液及び第三の溶液と同じ組成であっても異なる組成であってもよい。
In the third step, the fluoride crystals in the dispersion to which the reducing agent was added, the second complex ion and at least potassium ion (K + ) were contained, and lithium ion (Li + ) and sodium ion (Na +) were contained. ), rubidium ions (Rb +), a method of contacting the cesium ion (Cs +) and ammonium ion (
In addition, it contains a dispersion and at least potassium ion (K + ), lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion (Cs + ) and ammonium ion (NH 4 +). When mixing one of a solution containing a cation and a solution containing a second complex ion, which may further contain at least one selected from the group consisting of), the cation and the second complex ion are mixed. The other ion, which is not contained in the solution, may be contained in the dispersion at a content required for the third step.
The second solution and the third solution in the third step may have the same composition as or different from the second solution and the third solution in the first step.
第三の工程が、還元剤が添加された分散物と、少なくともカリウム(K+)を含み、リチウム(Li+)、ナトリウム(Na+)、ルビジウム(Rb+)、セシウム(Cs+)及びアンモニウム(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンを含む溶液及び第二の錯イオンを含む溶液の少なくとも一方とを混合することを含む場合、混合手段は反応容器等に応じて、通常用いられる混合手段から適宜選択することができる。
第三の工程における温度は特に制限されない。例えば15〜40℃の温度範囲で行うことができ、23〜28℃の温度範囲であることが好ましい。
また第三の工程における雰囲気も特に制限されない。通常の大気中で行ってもよく、また窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。
また、第三の工程における反応させる時間は、特に制限されない。例えば1〜60分、より好ましくは5〜30分である。
The third step contains the reducing agent-added dispersion and at least potassium (K + ), lithium (Li + ), sodium (Na + ), rubidium (Rb + ), cesium (Cs + ) and ammonium. If that comprises mixing at least one solution comprising a solution and a second complex ion containing (
The temperature in the third step is not particularly limited. For example, it can be carried out in a temperature range of 15 to 40 ° C., preferably in a temperature range of 23 to 28 ° C.
Further, the atmosphere in the third step is not particularly limited. It may be carried out in a normal atmosphere or in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas.
Further, the reaction time in the third step is not particularly limited. For example, 1 to 60 minutes, more preferably 5 to 30 minutes.
第三の工程が、還元剤が添加された分散物と、少なくともカリウムイオン(K+)を含み、リチウムイオン(Li+)、ナトリウムイオン(Na+)、ルビジウムイオン(Rb+)、セシウムイオン(Cs+)及びアンモニウムイオン(NH4 +)からなる群より選択される少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンを含む溶液及び第二の錯イオンを含む溶液の少なくとも一方とを混合することを含む場合、還元剤が添加された分散物中のフッ化物粒子に対する第二の錯イオンを含む溶液及び上記カチオンを含む溶液の添加量は、目的とするフッ化物蛍光体の発光特性及び耐湿性等に応じて適宜選択することができる。例えば、フッ化物粒子に対する第二の錯イオンの添加量を、1モル%〜40モル%とすることができ、5モル%〜30モル%とすることが好ましい。
The third step contains the reducing agent-added dispersion and at least potassium ion (K + ), lithium ion (Li + ), sodium ion (Na + ), rubidium ion (Rb + ), cesium ion ( cs +) and mixing the at least one solution comprising a solution and a second complex ion containing good cations also include at least one selected from the group consisting of ammonium ion (
一般式(I)で示される化学組成を有し、内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を有するフッ化物蛍光体粒子は、コア部を形成する第一の工程の後に、前記第二の工程及び第三の工程とは異なる、第二’の工程を含む方法によって、表面領域を形成してもよい。 Fluoride phosphor particles having a chemical composition represented by the general formula (I) and having a surface region having a tetravalent manganese ion concentration lower than the tetravalent manganese ion concentration in the internal region form a core portion. After the first step, the surface region may be formed by a method including the second'step different from the second step and the third step.
(第二’の工程)
第二’の工程では、第一の工程で得られたフッ化物の結晶をアルカリ土類金属イオン及び還元剤を含む水溶液に投入する。フッ化物の結晶は、アルカリ土類金属イオンを含む水溶液に投入すると、フッ化物の結晶の溶解反応が起こり、フッ化物の結晶を構成する金属のイオン及びフッ素イオンが生成する。ここで、フッ素イオンは、アルカリ土類金属イオンと反応して、フッ化物の結晶の表面にアルカリ土類金属フッ化物が生成し、内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を形成することができる。
フッ化物蛍光体粒子の表面領域に含まれるアルカリ土類金属フッ化物は、フッ化物蛍光体のさらなる溶解反応を抑制することができる。また、4価のマンガンイオンは、還元剤の存在により、2価のマンガンイオンに還元されることから、二酸化マンガンの生成が抑制される。
第二’の工程を経て得られたフッ化物蛍光体は、その表面領域にアルカリ土類金属フッ化物が含まれており、かつ還元剤の存在により、表面における二酸化マンガンの生成が抑制されているため、発光強度が高く、長期間に渡って発光出力の低下と色度ずれが抑制されると考えられる。これにより優れた長期信頼性を達成することができると考えられる。
(Second step)
In the second step, the fluoride crystals obtained in the first step are put into an aqueous solution containing alkaline earth metal ions and a reducing agent. When the fluoride crystals are put into an aqueous solution containing alkaline earth metal ions, a dissolution reaction of the fluoride crystals occurs, and metal ions and fluorine ions constituting the fluoride crystals are generated. Here, the fluorine ions react with the alkaline earth metal ions to form alkaline earth metal fluoride on the surface of the fluoride crystals, and the tetravalent manganese is higher than the tetravalent manganese ion concentration in the internal region. A surface region having a low ion concentration can be formed.
The alkaline earth metal fluoride contained in the surface region of the fluoride phosphor particles can suppress a further dissolution reaction of the fluoride phosphor. Further, since the tetravalent manganese ion is reduced to the divalent manganese ion by the presence of the reducing agent, the production of manganese dioxide is suppressed.
The fluoride phosphor obtained through the second step contains alkaline earth metal fluoride in its surface region, and the presence of a reducing agent suppresses the production of manganese dioxide on the surface. Therefore, it is considered that the emission intensity is high and the decrease in emission output and the chromaticity shift are suppressed over a long period of time. It is considered that excellent long-term reliability can be achieved by this.
アルカリ土類金属イオンを含む溶液は、アルカリ土類金属イオン、対イオン及び水を少なくとも含む。アルカリ土類金属イオンとしては、マグネシウムイオン(Mg2+)、カルシウムイオン(Ca2+)、及びストロンチウムイオン(Sr2+)が挙げられる。
中でも、色度ずれや発光出力の低下の抑制及び耐湿性の観点から、アルカリ土類金属イオンが、カルシウムイオンを含むのが好ましい。
A solution containing alkaline earth metal ions contains at least alkaline earth metal ions, counterions and water. Examples of the alkaline earth metal ion include magnesium ion (Mg 2+ ), calcium ion (Ca 2+ ), and strontium ion (Sr 2+ ).
Above all, it is preferable that the alkaline earth metal ion contains calcium ion from the viewpoint of suppressing chromaticity shift and decrease in light emission output and moisture resistance.
アルカリ土類金属イオンを含む溶液は、アルカリ土類金属を含む化合物の水溶液として得られ、必要に応じてその他成分(例えば、メタノール及びエタノール等のアルコール)を含んでいてもよい。アルカリ土類金属を含む化合物として、例えば、アルカリ土類金属の硝酸塩(例えば、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2)、酢酸塩(例えば、Mg(CH3CO2)2、Ca(CH3CO2)2、Sr(CH3CO2)2)、塩化物(例えば、MgCl2、CaCl2、SrCl2)、ヨウ化物(例えば、MgI2、CaI2、SrI2)、及び臭化物(例えば、MgBr2、CaBr2、SrBr2)が挙げられる。
アルカリ土類金属を含む化合物は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
The solution containing alkaline earth metal ions is obtained as an aqueous solution of a compound containing alkaline earth metals, and may contain other components (for example, alcohols such as methanol and ethanol) as necessary. Compounds containing alkaline earth metals include, for example, nitrates of alkaline earth metals (eg, Mg (NO 3 ) 2 , Ca (NO 3 ) 2 , Sr (NO 3 ) 2 ), acetates (eg, Mg (CH)). 3 CO 2 ) 2 , Ca (CH 3 CO 2 ) 2 , Sr (CH 3 CO 2 ) 2 ), chloride (eg MgCl 2 , CaCl 2 , SrCl 2 ), iodide (eg MgI 2 , CaI 2) , SrI 2), and bromide (e.g., MgBr 2, CaBr 2, SrBr 2) and the like.
As the compound containing an alkaline earth metal, one type may be used alone or two or more types may be used in combination.
アルカリ土類金属イオンを含む溶液におけるアルカリ土類金属イオンの濃度は特に限定されない。アルカリ土類金属イオンを含む溶液におけるアルカリ土類金属イオンの濃度の下限値は、例えば、例えば0.01質量%以上、好ましくは0.03質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上である。また、アルカリ土類金属イオンを含む溶液におけるアルカリ土類金属イオンの濃度の上限値は、例えば5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下である。 The concentration of alkaline earth metal ions in a solution containing alkaline earth metal ions is not particularly limited. The lower limit of the concentration of alkaline earth metal ions in the solution containing alkaline earth metal ions is, for example, 0.01% by mass or more, preferably 0.03% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass or more. is there. The upper limit of the concentration of alkaline earth metal ions in the solution containing alkaline earth metal ions is, for example, 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
フッ化物の結晶100質量部に対して、アルカリ土類金属イオンを含む溶液は、100〜3000質量部であるのが好ましく、200〜2000質量部であるのがより好ましい。このようなアルカリ土類金属イオンを含む溶液の量であれは、耐湿性がさらに向上する。 The solution containing alkaline earth metal ions is preferably 100 to 3000 parts by mass, more preferably 200 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluoride crystals. Moisture resistance is further improved by the amount of such a solution containing alkaline earth metal ions.
還元剤の存在により、フッ化物の結晶及びアルカリ土類金属イオンを含む溶液との反応により生じる4価のマンガンイオンの少なくとも一部が2価のマンガンイオンに還元される。具体的には、還元剤の添加により、フッ化物の結晶及びアルカリ土類金属イオンを含む溶液との反応により生じる4価のマンガンイオンの90モル%以上が還元されることが好ましく、95モル%以上が還元されることがより好ましい。 Due to the presence of the reducing agent, at least a part of the tetravalent manganese ions generated by the reaction with the solution containing fluoride crystals and alkaline earth metal ions is reduced to divalent manganese ions. Specifically, the addition of the reducing agent preferably reduces 90 mol% or more of the tetravalent manganese ions generated by the reaction with the solution containing fluoride crystals and alkaline earth metal ions, preferably 95 mol%. It is more preferable that the above is reduced.
還元剤は、4価マンガンイオンを還元可能であれば、特に限定されない。還元剤として具体的には、過酸化水素、シュウ酸等が挙げられる。これらのうち、過酸化水素は、フッ化物の結晶を溶解させる等、フッ化物の結晶の母体に悪影響を及ぼすことなくマンガンを還元でき、また、最終的に無害な水と酸素に分解するため、製造工程上利用しやすく、環境負荷が少ない点で好ましい。 The reducing agent is not particularly limited as long as it can reduce tetravalent manganese ions. Specific examples of the reducing agent include hydrogen peroxide and oxalic acid. Of these, hydrogen peroxide can reduce manganese without adversely affecting the matrix of fluoride crystals, such as dissolving fluoride crystals, and is finally decomposed into harmless water and oxygen. It is preferable because it is easy to use in the manufacturing process and has a small environmental load.
還元剤の添加量は、特に制限されない。還元剤の添加量は、例えば、フッ化物の結晶に含まれるマンガンの含有量に応じて適宜選択することができるが、フッ化物の結晶の母体に悪影響を及ぼすことがない添加量であることが好ましい。還元剤の添加量は具体的には、フッ化物の結晶に含まれるマンガンの含有量に対して、1当量%以上とすることが好ましく、3当量%以上であることがより好ましい。 The amount of the reducing agent added is not particularly limited. The amount of the reducing agent added can be appropriately selected depending on, for example, the content of manganese contained in the fluoride crystals, but the amount added may not adversely affect the matrix of the fluoride crystals. preferable. Specifically, the amount of the reducing agent added is preferably 1 equivalent% or more, and more preferably 3 equivalent% or more, based on the content of manganese contained in the fluoride crystals.
ここで、1当量とは、1モルの4価のマンガンイオンを2価のマンガンイオンに還元するのに要する還元剤のモル数を意味する。 Here, 1 equivalent means the number of moles of the reducing agent required to reduce 1 mol of tetravalent manganese ions to divalent manganese ions.
また、アルカリ土類金属イオンを含む溶液に対して、還元剤の濃度の下限値は、例えば、例えば0.01質量%以上、好ましくは0.03質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上である。また、アルカリ土類金属イオンを含む溶液に対して、還元剤の濃度の上限値は、例えば5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下である。 The lower limit of the concentration of the reducing agent is, for example, 0.01% by mass or more, preferably 0.03% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass with respect to the solution containing alkaline earth metal ions. That is all. The upper limit of the concentration of the reducing agent is, for example, 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less with respect to the solution containing alkaline earth metal ions.
接触方法
還元剤の存在下で、フッ化物粒子とアルカリ土類金属イオンを含む溶液とを接触させる方法は特に制限されない。例えば、還元剤、フッ化物粒子及びアルカリ土類金属イオンを含む溶液を混合する方法等を挙げることができる。
Contact method The method of contacting the fluoride particles with the solution containing alkaline earth metal ions in the presence of a reducing agent is not particularly limited. For example, a method of mixing a solution containing a reducing agent, fluoride particles and alkaline earth metal ions can be mentioned.
接触時間
また、還元剤の存在下で、フッ化物の結晶とアルカリ土類金属イオンを含む溶液との接触時間は、フッ化物の結晶の表面にアルカリ土類金属フッ化物が形成される時間であれば特に限定されない。例えば10分〜10時間とすることができ、30分〜5時間であることが好ましい。
Contact time Further, in the presence of the reducing agent, the contact time between the fluoride crystal and the solution containing the alkaline earth metal ion is the time during which the alkaline earth metal fluoride is formed on the surface of the fluoride crystal. There is no particular limitation. For example, it can be 10 minutes to 10 hours, preferably 30 minutes to 5 hours.
反応温度
還元剤、フッ化物の結晶及びアルカリ土類金属イオンを含む溶液を混合する際の温度は特に制限されない。例えば15〜40℃の温度範囲で混合を行うことができ、23〜28℃の温度範囲であることが好ましい。
また混合の際の雰囲気も特に制限されない。通常の大気中で混合を行ってもよく、また窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中で混合を行ってもよい。
Reaction temperature The temperature at which the solution containing the reducing agent, fluoride crystals and alkaline earth metal ions is mixed is not particularly limited. For example, mixing can be carried out in a temperature range of 15 to 40 ° C., preferably in a temperature range of 23 to 28 ° C.
Further, the atmosphere at the time of mixing is not particularly limited. The mixing may be carried out in a normal atmosphere, or may be carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas.
[その他の工程]
フッ化物蛍光体の製造方法は、必要に応じてその他の工程をさらに含んでいてもよい。例えば、第三の工程で生成したフッ化物蛍光体の結晶を濾過等により固液分離して回収することができる。またフッ化物蛍光体の結晶をエタノール、イソプロピルアルコール、水、アセトン等の溶媒で洗浄してもよい。さらに乾燥処理を行ってもよく、その場合、例えば50℃以上、好ましくは55℃以上、より好ましくは60℃以上、また、例えば110℃以下、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下で乾燥する。乾燥時間としては、フッ化物蛍光体の結晶に付着した水分を蒸発することができれば、特に制限はなく、例えば、10時間程度である。
[Other processes]
The method for producing a fluoride phosphor may further include other steps, if necessary. For example, the fluoride phosphor crystals produced in the third step can be recovered by solid-liquid separation by filtration or the like. Further, the fluoride phosphor crystals may be washed with a solvent such as ethanol, isopropyl alcohol, water and acetone. Further drying treatment may be performed, in which case, for example, at 50 ° C. or higher, preferably 55 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and for example, 110 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower. dry. The drying time is not particularly limited as long as the water adhering to the fluoride phosphor crystals can be evaporated, and is, for example, about 10 hours.
(他の蛍光体)
発光装置は、フッ化物蛍光体に加えて、他の蛍光体をさらに含むことが好ましい。他の蛍光体は、光源からの光を吸収し、異なる波長の光に波長変換するものであればよい。他の蛍光体は、例えば、前記フッ化物蛍光体と同様に封止材料に含有させて発光装置を構成することができる。
他の蛍光体としては例えば、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に付活される窒化物系蛍光体、酸窒化物系蛍光体、サイアロン系蛍光体;Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類硫化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化ケイ素、ゲルマン酸塩;Ce等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類ケイ酸塩;及びEu等のランタノイド系元素で主に付活される有機及び有機錯体等からなる群より選ばれる少なくとも1種以上であることが好ましい。
他の蛍光体として具体的には例えば、(Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Y,Gd)3(Ga,Al)5O12:Ce、(Si,Al)6(O,N)8:Eu(β−サイアロン)、SrGa2S4:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、CaAlSiN3:Eu、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu、Lu3Al5O12:Ce、(Ca,Sr,Ba,Zn)8MgSi4O16(F,Cl,Br,I)2:Eu等が挙げられる。
他の蛍光体を含むことにより、種々の色調の発光装置を提供することができる。
発光装置が他の蛍光体をさらに含む場合、その含有量は特に制限されず、所望の発光特性が得られるように適宜調整すればよい。
(Other phosphors)
The light emitting device preferably further contains another phosphor in addition to the fluoride phosphor. The other phosphor may be one that absorbs the light from the light source and converts the wavelength into light having a different wavelength. Other phosphors can be contained in the sealing material in the same manner as the fluoride phosphor, for example, to form a light emitting device.
Examples of other phosphors include nitride-based phosphors mainly activated by lanthanoid-based elements such as Eu and Ce, oxynitride-based phosphors, and sialone-based phosphors; lanthanoid-based phosphors such as Eu and Mn. Alkaline earth halogen apatite phosphors, alkaline earth metal metalloid halogen phosphors, alkaline earth metal aluminate phosphors, alkaline earth silicates, alkaline earths, which are mainly activated by transition metal elements. Rare earth aluminates, rare earth silicates, and lanthanoid elements such as Eu, which are mainly activated by lanthanoid elements such as sulfide, alkaline earth thiogallate, alkaline earth silicon nitride, germanate; It is preferable that it is at least one selected from the group consisting of organics and organic complexes that are activated in.
Specifically, as other phosphors, for example, (Ca, Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu, (Y, Gd) 3 (Ga, Al) 5 O 12 : Ce, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon), SrGa 2 S 4 : Eu, (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu, CaAlSiN 3 : Eu, (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu, Lu 3 Al 5 O 12 : Ce, (Ca, Sr, Ba, Zn) 8 MgSi 4 O 16 (F, Cl, Br, I) 2 : Eu and the like can be mentioned.
By including other phosphors, it is possible to provide a light emitting device having various color tones.
When the light emitting device further contains other phosphors, the content thereof is not particularly limited and may be appropriately adjusted so as to obtain desired light emitting characteristics.
発光装置が他の蛍光体をさらに含む場合、緑色から黄色に発光する蛍光体を含むことが好ましく、380nm〜485nmの波長範囲の光を吸収し。495nm〜590nmの範囲に発光ピーク波長を有する緑色から黄色に発光する蛍光体を含むことがより好ましい。発光装置が緑色から黄色に発光する蛍光体を含むことで、液晶表示装置に、より好適に適用することができる。 When the light emitting device further contains other phosphors, it preferably contains a phosphor that emits green to yellow, and absorbs light in the wavelength range of 380 nm to 485 nm. It is more preferable to include a phosphor that emits green to yellow having an emission peak wavelength in the range of 495 nm to 590 nm. When the light emitting device contains a phosphor that emits light from green to yellow, it can be more preferably applied to a liquid crystal display device.
緑色から黄色に発光する蛍光体は、組成式が(Si,Al)6(O,N)8:Euで表されるβ−サイアロン、組成式がSrGa2S4:Euで表されるチオガレート、組成式が(Ca,Sr,Ba,Zn)8MgSi4O16(F,Cl,Br,I)2:Euで表されるハロシリケート、または、組成式が(Y,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ceで示される希土類アルミン酸塩蛍光体からなる群より選ばれる少なくとも1種の蛍光体であることが好ましい。緑色から黄色には発光する蛍光体は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The phosphor that emits light from green to yellow has a composition formula of (Si, Al) 6 (O, N) 8 : β-sialon represented by Eu, and a composition formula of SrGa 2 S 4 : thiogallate represented by Eu. Composition formula is (Ca, Sr, Ba, Zn) 8 MgSi 4 O 16 (F, Cl, Br, I) 2 : Halosilicate represented by Eu, or composition formula is (Y, Lu) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : It is preferable that the fluorophore is at least one selected from the group consisting of the rare earth aluminate fluorophore represented by Ce. As the phosphor that emits light from green to yellow, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
(封止材料の蛍光体の含有量)
封止材料の蛍光体の含有量は、結着剤100質量部に対して、10〜200質量部の蛍光体を含むことが好ましい。結着剤100質量部に対して、蛍光体は、より好ましく20〜180質量部であり、さらに好ましくは30〜120質量部であり、特に好ましくは40〜100質量部であり、最も好ましくは40〜80質量部である。封止材料の蛍光体の含有量が上記範囲であると、発光素子を十分に被覆することができ、発光素子から発光した光を蛍光体で効率よく波長変換することができ、効率よく発光することができる。また、封止材料中の蛍光体の含有量が、結着剤100質量部に対して、10〜200質量部であると、均一な厚さで発光素子4を被覆する蛍光体7、8を含む第一の部位9と、発光素子4の直上において封止部材の全体の厚みの10分の1以上の厚みを有する第二の部位10を形成することができる。
(Content of phosphor in sealing material)
The content of the fluorescent substance in the sealing material is preferably 10 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder. The phosphor is more preferably 20 to 180 parts by mass, further preferably 30 to 120 parts by mass, particularly preferably 40 to 100 parts by mass, and most preferably 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder. ~ 80 parts by mass. When the content of the phosphor of the sealing material is within the above range, the light emitting element can be sufficiently coated, the light emitted from the light emitting element can be efficiently wavelength-converted by the phosphor, and the light is emitted efficiently. be able to. Further, when the content of the phosphor in the sealing material is 10 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder, the phosphors 7 and 8 that coat the
(第一の部位の蛍光体の含有量)
第一の部位の蛍光体の含有量は、第一の部位中の結着剤100質量部に対して、好ましくは20〜400質量部、より好ましくは25〜380質量部、さらに好ましくは30〜350質量部、特に好ましくは35〜300質量部である。第一の部位中に含まれる蛍光体の含有量が上記範囲であると、均一な厚さの蛍光体で発光素子を被覆することができ、発光素子からの光を蛍光体で効率よく波長変換することができる。
(Content of phosphor in the first part)
The content of the phosphor in the first site is preferably 20 to 400 parts by mass, more preferably 25 to 380 parts by mass, and further preferably 30 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder in the first site. It is 350 parts by mass, particularly preferably 35 to 300 parts by mass. When the content of the phosphor contained in the first portion is within the above range, the light emitting element can be coated with the phosphor having a uniform thickness, and the light from the light emitting element is efficiently wavelength-converted by the phosphor. can do.
(緑色から黄色に発光する蛍光体と赤色蛍光体の質量比)
蛍光体が赤色蛍光体(すなわち、フッ化物蛍光体)と緑色から黄色に発光する蛍光体を含む場合、緑色から黄色に発光する蛍光体と赤色蛍光体の質量比(緑色から黄色に発光する蛍光体:赤色蛍光体)は、好ましくは5:95〜95:5、より好ましくは10:90〜90:10、さらに好ましくは20:80〜80:20、特に好ましくは30:70〜70:30である。蛍光体が赤色蛍光体と緑色から黄色に発光する蛍光体を上記範囲で含む場合には、赤色蛍光体が、一般式(I)で表される化学組成を有するフッ化物を含むため、赤色蛍光体の発光スペクトルの半値幅が狭く、緑色から黄色に発光する発光スペクトルのピークとの隙間が大きく、発光素子からの光を吸収して、色再現範囲が広くかつ輝度の高い光を発することができる。
(Mass ratio of phosphor that emits green to yellow and red phosphor)
When the phosphor contains a red phosphor (ie, a fluoride phosphor) and a phosphor that emits green to yellow, the mass ratio of the fluorescent that emits green to yellow to the red phosphor (fluorescence that emits from green to yellow). The body: red fluorophore) is preferably 5:95 to 95: 5, more preferably 10:90 to 90:10, even more preferably 20:80 to 80:20, and particularly preferably 30:70 to 70:30. Is. When the phosphor contains a red fluorescent substance and a phosphor that emits green to yellow light in the above range, the red fluorescent substance contains a fluoride having a chemical composition represented by the general formula (I), and therefore red fluorescence. The half-value width of the body's emission spectrum is narrow, the gap between the peak of the emission spectrum that emits green to yellow is large, the light from the light emitting element is absorbed, and the color reproduction range is wide and high-brightness light is emitted. it can.
(フィラー)
封止材料は、フィラーを含んでいてもよい。フィラーは、無機フィラーであることが好ましい。無機フィラーは、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタン酸バリウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、タルク、炭酸マグネシウム、窒化ホウ素、グラスファイバー等を挙げることができる。中でも、フィラーは、アルミナ、シリカ、ジルコニアであることが好ましい。フィラーの形状は、球状、鱗片状、塊を粉砕した多形状のものが挙げられるが、球状のものが好ましい。フィラーは、レーザー回折散乱式粒度分布計で測定した体積平均粒径(メジアン径:d50)が1μm〜100μmのものが好ましい。フィラーは、レーザー回折散乱式粒度分布計で測定した体積平均粒径(メジアン径:d50)が、より好ましくは2μm〜80μmであり、さらに好ましくは2μm〜60μmであり、特に好ましくは2〜50μmである。
(Filler)
The sealing material may contain a filler. The filler is preferably an inorganic filler. Examples of the inorganic filler include titanium oxide, zinc oxide, alumina, silica, zirconia, barium titanate, calcium phosphate, calcium carbonate, white carbon, talc, magnesium carbonate, boron nitride, glass fiber and the like. Of these, the filler is preferably alumina, silica, or zirconia. The shape of the filler may be spherical, scaly, or multi-shaped by crushing a lump, but a spherical shape is preferable. The filler preferably has a volume average particle size (median diameter: d50) of 1 μm to 100 μm measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution meter. The filler has a volume average particle size (median diameter: d50) measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution meter, more preferably 2 μm to 80 μm, further preferably 2 μm to 60 μm, and particularly preferably 2 to 50 μm. is there.
封止材料のフィラーの含有量は、特に限定されない。封止材料中のフィラーの含有量は、結着剤100質量部に対して、好ましくは0.1〜50質量部、より好ましくは1〜30質量部、さらに好ましくは3〜20質量部、特に好ましくは5〜15質量部である。結着剤100質量部に対して、5〜15質量部のフィラーを含むことにより、分散性が向上し、例えば赤色蛍光体と、さらに緑色から黄色に発光する蛍光体を含む場合には、封止材料中で赤色蛍光体と緑色から黄色に発光する蛍光体を均一に分散させることができる。封止材料にフィラーを含んでいる場合には、発光素子を蛍光体で均一に被覆するように蛍光体を遠心沈降により堆積させて、第一の部位を形成することができる。緑色から黄色に発光する蛍光体と赤色蛍光体が均一に分散した状態で第一の部位で発光素子を被覆することによって、色ずれが改善され、蛍光体を効率よく励起し、可視光を有効活用することができる。
フィラーは、蛍光体とともに第一の部位に含まれてもよく、第二の部位に含まれていてもよい。
The content of the filler of the sealing material is not particularly limited. The content of the filler in the sealing material is preferably 0.1 to 50 parts by mass, more preferably 1 to 30 parts by mass, still more preferably 3 to 20 parts by mass, and particularly, with respect to 100 parts by mass of the binder. It is preferably 5 to 15 parts by mass. Dispersibility is improved by containing 5 to 15 parts by mass of a filler with respect to 100 parts by mass of the binder. For example, when a red fluorescent substance and a fluorescent substance that emits green to yellow light are contained, the seal is sealed. The red phosphor and the phosphor that emits green to yellow can be uniformly dispersed in the stop material. When the sealing material contains a filler, the phosphor can be deposited by centrifugal sedimentation so as to uniformly cover the light emitting element with the phosphor to form the first site. By coating the light emitting element at the first site with the phosphor that emits green to yellow and the red phosphor uniformly dispersed, the color shift is improved, the phosphor is efficiently excited, and visible light is effective. It can be utilized.
The filler may be contained in the first site together with the phosphor, or may be contained in the second site.
(ナノフィラー)
封止部材を構成する硬化前の封止材料は、ナノフィラーを含んでいてもよい。ナノフィラーは、レーザー回折散乱式粒度分布計で測定した二次粒子の体積平均粒径(メジアン径:d50)が、5nm〜1000nm、好ましくは10nm〜200nm、より好ましくは20nm〜180nm、さらに好ましくは30nm〜150nm、特に好ましくは40nm〜120nm、最も好ましくは50nm〜100nmのナノフィラーであることが好ましい。
ナノフィラーの材料としては、例えば無機酸化物、金属窒化物、金属炭化物、炭素化合物及び硫化物の群から選ばれる少なくとも1種類の無機材料を用いることができる。無機酸化物には、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ハフニウム、酸化イットリウム、酸化シリコン、酸化アルミニウム等を挙げることができる。また、これらの複合無機酸化物を用いることができる。金属窒化物には、窒化シリコン等を挙げることができる。金属炭化物には、炭化シリコン等を挙げることができる。炭素化合物には、炭素単体であるが、ダイヤモンド又はダイヤモンド・ライク・カーボン等の透光性を有する無機材料等を挙げることができる。硫化物には、硫化銅又は硫化スズ等が挙げられる。中でも、ナノフィラーの材料は、酸化シリコンであることが好ましい。
ナノフィラーは、蛍光体とともに第一の部位に含まれてもよく、第二の部位に含まれていてもよい。
(Nanofiller)
The pre-cured sealing material constituting the sealing member may contain nanofillers. The nanofiller has a volume average particle size (median diameter: d50) of secondary particles measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution meter of 5 nm to 1000 nm, preferably 10 nm to 200 nm, more preferably 20 nm to 180 nm, and even more preferably. The nanofiller is preferably 30 nm to 150 nm, particularly preferably 40 nm to 120 nm, and most preferably 50 nm to 100 nm.
As the material of the nanofiller, for example, at least one kind of inorganic material selected from the group of inorganic oxides, metal nitrides, metal carbides, carbon compounds and sulfides can be used. Examples of the inorganic oxide include titanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, tungsten oxide, zirconium oxide, zinc oxide, indium oxide, tin oxide, hafnium oxide, yttrium oxide, silicon oxide, aluminum oxide and the like. Moreover, these composite inorganic oxides can be used. Examples of the metal nitride include silicon nitride and the like. Examples of the metal carbide include silicon carbide and the like. Examples of the carbon compound include a simple substance of carbon, but an inorganic material having translucency such as diamond or diamond-like carbon. Examples of the sulfide include copper sulfide, tin sulfide and the like. Above all, the material of the nanofiller is preferably silicon oxide.
The nanofiller may be contained in the first site together with the phosphor, or may be contained in the second site.
封止材料中のナノフィラーの含有量は、特に限定されない。封止材料中のナノフィラーの含有量は、結着剤100質量部に対して、好ましくは0.1〜5.0質量部、より好ましくは0.2〜4.0質量部、さらに好ましくは0.3〜3.0質量部、特に好ましくは0.4〜2.0質量部である。結着剤100質量部に対して、0.1〜5.0質量部のナノフィラーを含むことにより、ナノフィラーが蛍光体の周囲に配置される。
従来のMn4+で付活されたフッ化物蛍光体は、その粒子表面において、フッ化物蛍光体を構成する4価のマンガンイオンが空気中の水分と反応して二酸化マンガンが生成され、粒子表面が黒く着色された結果、輝度が低下する虞がある。
封止材料がナノフィラーを含む場合には、ナノフィラーがMn4+で付活されたフッ化物蛍光体の周囲に付着し、4価のマンガンイオンと水分との反応をさらに抑制することができ、二酸化マンガンの生成によって、粒子表面が黒く着色することを抑制することができると考えられる。そのため、本形態の発光装置は、発光出力の低下と色度ずれを更に抑制することができ、長期の信頼性試験においてより優れた耐久性を達成することができる。
The content of the nanofiller in the sealing material is not particularly limited. The content of the nanofiller in the encapsulating material is preferably 0.1 to 5.0 parts by mass, more preferably 0.2 to 4.0 parts by mass, still more preferably, with respect to 100 parts by mass of the binder. It is 0.3 to 3.0 parts by mass, particularly preferably 0.4 to 2.0 parts by mass. By including 0.1 to 5.0 parts by mass of the nanofiller with respect to 100 parts by mass of the binder, the nanofiller is arranged around the phosphor.
In the conventional fluoride phosphor activated with Mn 4+ , on the particle surface, the tetravalent manganese ions constituting the fluoride phosphor react with the moisture in the air to generate manganese dioxide, and the particle surface is formed. As a result of being colored black, the brightness may decrease.
When the encapsulating material contains nanofiller, the nanofiller adheres around the fluoride phosphor activated with Mn 4+ , and the reaction between tetravalent manganese ions and water can be further suppressed. It is considered that the formation of manganese dioxide can prevent the particle surface from being colored black. Therefore, the light emitting device of this embodiment can further suppress the decrease in light emitting output and the chromaticity deviation, and can achieve better durability in a long-term reliability test.
封止材料中がナノフィラーを含んでいると、蛍光体、必要に応じてフィラー及びナノフィラーを結着剤中により均一に分散させておくことができ、パッケージの凹部に封止部材となる封止材料を注入する前、注入時において、蛍光体、必要に応じてフィラー及びナノフィラーを各パッケージの凹部にほぼ均等な量を注入することができ、各パッケージで色調にばらつきのない発光装置を形成することができる。 When the sealing material contains nanofiller, the phosphor, and if necessary, the filler and nanofiller can be more evenly dispersed in the binder, and the sealing member becomes a sealing member in the recess of the package. Before and during injection of the stop material, a fluorescent material, and if necessary, filler and nanofiller can be injected into the recesses of each package in an almost equal amount, so that a light emitting device having no variation in color tone in each package can be provided. Can be formed.
(その他の材料)
封止部材を構成する硬化前の封止材料は、少なくとも結着剤と、蛍光体とを含み、必要に応じてフィラー及びナノフィラーの他に、結着剤が樹脂である場合には、樹脂を硬化させる硬化剤等を含んでいてもよい。また、封止材料中には、染料や顔料等を含んでいてもよい。封止部材の信頼性に悪影響を与えない程度に、光を拡散させるための空隙(ボイド)をある程度含んでいてもよい。
(Other materials)
The pre-curing sealing material constituting the sealing member contains at least a binder and a phosphor, and if necessary, in addition to the filler and nanofiller, if the binder is a resin, a resin. It may contain a curing agent or the like that cures the resin. Further, the sealing material may contain a dye, a pigment or the like. A void for diffusing light may be included to some extent so as not to adversely affect the reliability of the sealing member.
(封止材料の製造方法)
封止材料の製造方法は、特に限定されず、材料等の混合順序も特に限定されない。
封止材料の製造方法としては、所定量の各材料を同時に混合する方法が、所定量の各材料を順次混合する方法等を挙げることができる。封止材料は、好ましくは、蛍光体、必要に応じてフィラー、必要に応じてナノフィラー、結着剤、その他の材料をこの順序で容器内に投入し、撹拌して製造することが好ましい。
(Manufacturing method of sealing material)
The method for producing the sealing material is not particularly limited, and the mixing order of the materials and the like is not particularly limited.
Examples of the method for producing the sealing material include a method of simultaneously mixing a predetermined amount of each material, a method of sequentially mixing a predetermined amount of each material, and the like. The encapsulating material is preferably produced by putting a phosphor, a filler if necessary, a nanofiller if necessary, a binder, and other materials into a container in this order and stirring them.
[発光装置の製造方法]
本形態の発光装置の製造方法は、凹部を形成する側壁を有するパッケージを準備する工程と、前記凹部の底面に発光素子を配置する工程と、下記一般式(I)で示される化学組成を有し、蛍光体粒子の内部領域の4価のマンガンイオン濃度よりも、4価のマンガンイオン濃度が低い表面領域を有するフッ化物蛍光体粒子と、結着剤とを含む封止材料をパッケージの凹部に注入する工程と、前記フッ化物蛍光体粒子を前記凹部の底面側に遠心沈降させた後、前記パッケージの凹部に注入された封止材料によって、前記発光素子を被覆しフッ化物蛍光体粒子を含む第一の部位と、この第一の部位上に配置され、フッ化物蛍光体粒子を実質的に含まない第二の部位とを含む硬化前の封止部材を形成する工程と、前記封止材料を硬化させ封止部材を形成する工程と、を含む発光装置の製造方法である。
A2[M1−bMn4+ bF6] (I)
式中、Aは少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンであり、Mは、第4族元素及び第14族元素からなる群より選択される少なくとも1種であり、bは0<b<0.2を満たす。
以下、図1を参照に、発光装置の製造方法について説明する。
[Manufacturing method of light emitting device]
The method for manufacturing the light emitting device of this embodiment includes a step of preparing a package having a side wall forming a recess, a step of arranging a light emitting element on the bottom surface of the recess, and a chemical composition represented by the following general formula (I). Then, a sealing material containing a fluoride phosphor particle having a surface region in which the tetravalent manganese ion concentration is lower than the tetravalent manganese ion concentration in the inner region of the phosphor particle and a binder is placed in the recess of the package. The light emitting element is coated with the sealing material injected into the recesses of the package after the steps of injecting the fluorofluorescent particles into the recesses and the fluoride phosphor particles are centrifugally settled on the bottom surface side of the recesses. A step of forming a pre-curing sealing member including a first site containing the first site and a second site arranged on the first site and substantially free of fluoride phosphor particles, and the sealing. It is a method of manufacturing a light emitting device including a step of curing a material and forming a sealing member.
A 2 [M 1-b Mn 4+ b F 6 ] (I)
In the formula, A comprises at least K +, Li +, Na + , Rb +, a further contain an optionally cation at least one selected from Cs + and the group consisting of NH 4 +, M is a It is at least one selected from the group consisting of
Hereinafter, a method of manufacturing a light emitting device will be described with reference to FIG.
(パッケージの準備工程)
凹部2を形成する側壁を有するパッケージ3を準備する。パッケージ3は、凹部2の底面に、第一のリード5及び第二のリード6を一体的に成形する。
(Package preparation process)
A
(発光素子の配置工程)
パッケージ3の凹部の底面を構成する第一のリード5の上に、発光素子4を配置し、ダイボンディングにより接着する。発光素子4の正負の電極(図示せず)は、それぞれワイヤ11、12により第一のリード5及び第二のリード6に接続する。また、本形態の発光装置の製造方法は、必要に応じて、発光素子4、第一のリード5、第二のリード6、及びワイヤ11、12は、絶縁部材(図示略)で覆う工程を含んでいてもよい。絶縁部材は、スパッタや蒸着によって、第一のリード5及び第二のリード6(導電部材)、ワイヤ11、12及び発光素子4上に無機化合物からなる膜(層)を形成することが好ましい。また、絶縁部材は、原子層堆積法(Atomic Layer Deposition)により膜(層)を形成することがより好ましい。
(Arrangement process of light emitting element)
The
(封止材料の注入工程)
次に、パッケージ3の凹部2に、少なくとも樹脂及び蛍光体7、8を含む封止材料を注入し、凹部2に封止材料を充填する。封止材料は、複数配置されたパッケージ3の複数の凹部2にシリンジ等で注入することが好ましい。封止材料は、必要に応じて、フィラー、ナノフィラー又はその他の材料を含んでいてもよい。
(Injection process of sealing material)
Next, a sealing material containing at least resin and phosphors 7 and 8 is injected into the
(蛍光体の遠心沈降)
凹部2に封止材料を充填したパッケージ3は、強制的な遠心力を付加し、封止材料中のフッ化物蛍光体粒子7及び他の蛍光体粒子8を、発光素子4を被覆するように遠心沈降させた後、封止材料によって、発光素子を被覆し上記蛍光体粒子を含む第一の部位9と、その第一の部位9上に配置され、蛍光体粒子を実質的に含まない第二の部位10とを含む封止部材を形成する。凹部2に封止材料を充填したパッケージ3は、マガジンに入れて遠心機で十分に沈降するまで回転させ、蛍光体粒子を遠心沈降させることが好ましい。
(Centrifugal sedimentation of phosphor)
The
蛍光体粒子の遠心沈降は、遠心力と重力との合力の方向を、発光素子を配置するパッケージの底面に垂直な方向と一致させることにより行う。ここで、パッケージの底面とは、発光素子が載置された第一のリード5と、第二のリード6を含む。蛍光体粒子の遠心沈降は、遠心力と重力の合力の方向を、発光素子を配置するパッケージの底面の垂直方向と一致させることにより、封止材料中に分散されていた蛍光体粒子が、発光素子上及びパッケージの底面に均一な厚さで沈降し、均一な厚さの第一の部位9を形成することができる。
Centrifugal sedimentation of the phosphor particles is performed by matching the direction of the resultant force of the centrifugal force and gravity with the direction perpendicular to the bottom surface of the package in which the light emitting element is arranged. Here, the bottom surface of the package includes a first lead 5 on which a light emitting element is placed and a
蛍光体の遠心沈降は、発光素子4の直上において、第二の部位10の厚みが、封止材料全体の厚みの10分の1以上となるように行うことが好ましい。遠心沈降の条件、封止材料中の結着剤の種類や量、蛍光体粒子の種類や量を適宜調整することによって、第二の部位10の厚みを調整することができる。条件を設定して蛍光体粒子を遠心沈降することによって、第二の部位の厚みが、封止材料全体の厚みの10分の1以上となるように蛍光体粒子を遠心沈降させることができる。
Centrifugal sedimentation of the phosphor is preferably performed so that the thickness of the
蛍光体粒子の遠心沈降は、さらに、発光素子4の直上において、第二の部位10の厚みが、封止材料全体の厚みの4分の1以上となるように行うことが好ましい。遠心沈降の条件、封止材料中の結着剤の種類や量、蛍光体粒子の種類や量を適宜調整することによって、第二の部位10の厚みを調整することができる。条件を設定して蛍光体粒子を遠心沈降することによって、第二の部位の厚みが、封止材料全体の厚みの4分の1以上となるように蛍光体粒子を遠心沈降させることができる。
Centrifugal sedimentation of the phosphor particles is further preferably performed so that the thickness of the
(封止材料の硬化工程)
そして、蛍光体粒子を遠心沈降させた後、結着剤を硬化させ、パッケージ3の凹部2に注入された封止材料によって、蛍光体を含み発光素子を被覆する第一の部位と、この第一の部位上に配置され、蛍光体粒子を実質的に含まない第二の部位とを含む封止部材が形成された発光装置を得ることができる。結着剤の硬化方法は、特に限定されず、結着剤の種類に応じて、硬化方法を適宜選択できる。
(Curing process of sealing material)
Then, after the phosphor particles are centrifugally settled, the binder is cured, and the first portion containing the phosphor and covering the light emitting element with the sealing material injected into the
<画像表示装置>
画像表示装置は、前記発光装置の少なくとも1つを備える。画像表示装置は、発光装置を備えるものであれば特に制限されず、従来公知の画像表示装置から適宜選択することができる。画像表示装置は例えば、前記発光装置に加えて、カラーフィルター部材、光透過制御部材等を備えて構成される。
<Image display device>
The image display device includes at least one of the light emitting devices. The image display device is not particularly limited as long as it includes a light emitting device, and can be appropriately selected from conventionally known image display devices. The image display device is configured to include, for example, a color filter member, a light transmission control member, and the like in addition to the light emitting device.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(フッ化物蛍光体の製造例1)
表1に示す仕込み組成比となるように、K2MnF6を21.66g秤量し、55質量%のHF水溶液800gに溶解した後、40質量%のH2SiF6水溶液400gを加えて溶液Aを調製した。一方でKHF2を260.14g秤量し、それを55質量%のHF水溶液450gに溶解させて溶液Bを調製した。また、40質量%のH2SiF6水溶液200gを秤量したものを溶液Cとした。
次に室温(23〜28℃)で、溶液Aを撹拌しながら溶液Bと溶液Cとを同時に滴下していくことで蛍光体結晶(フッ化物粒子)を析出させていき、表2に示すように、溶液Bと溶液Cのそれぞれ75重量%の滴下が終了した段階で一旦滴下を停止した(第一の工程)。
還元剤として15gを秤量した30質量%のH2O2水溶液を溶液Aに添加した(第二の工程)後、溶液Bと溶液Cの滴下を再開した(第三の工程)。溶液Bと溶液Cの滴下が終了後、得られた沈殿物を分離、IPA(イソプロピルアルコール)洗浄を行い、70℃で10時間乾燥することで製造例1のフッ化物蛍光体(K2[Si0.97Mn4+ 0.03F6])を作製した。
(Production Example 1 of Fluoride Fluorescent Substance)
21.66 g of K 2 MnF 6 is weighed so as to have the charged composition ratio shown in Table 1, dissolved in 800 g of 55 mass% HF aqueous solution, and then 400 g of 40 mass% H 2 SiF 6 aqueous solution is added to solution A. Was prepared. On the other hand, 260.14 g of KHF 2 was weighed and dissolved in 450 g of a 55 mass% HF aqueous solution to prepare a solution B. Also, it was obtained by weighing 40 wt% of H 2 SiF 6 aqueous solution 200g and solution C.
Next, at room temperature (23 to 28 ° C.), the phosphor crystals (fluoride particles) are precipitated by simultaneously dropping the solution B and the solution C while stirring the solution A, as shown in Table 2. When the dropping of 75% by weight of each of the solution B and the solution C was completed, the dropping was temporarily stopped (first step).
After adding a 30 mass% H 2 O 2 aqueous solution weighing 15 g as a reducing agent to the solution A (second step), the dropping of the solution B and the solution C was restarted (the third step). After the dropping of the solution B and the solution C is completed, the obtained precipitate is separated, washed with IPA (isopropyl alcohol), and dried at 70 ° C. for 10 hours to obtain the fluoride phosphor (K 2 [Si) of Production Example 1. 0.97 Mn 4 + 0.03 F 6 ]) was prepared.
(実施例1)
(封止材料の製造)
赤色蛍光体として、製造例1のフッ化物蛍光体を使用した。緑色から黄色に発光する蛍光体として、(Si,Al)6(O,N)8:Eu(β−sialon)を使用した。緑色から黄色に発光する蛍光体と赤色蛍光体は、緑色から黄色に発光する蛍光体と赤色蛍光体の質量比(緑色から黄色に発光する蛍光体:赤色蛍光体)で、27:73となるように配合した。結着剤は樹脂であり、樹脂は、フェニルシリコーン(Dow Corning(登録商標OE−6630)を使用した。フィラーは、レーザー回折散乱式粒度分布計(MALVERN社製MASTER SIZER 2000)で測定した体積平均粒径(メジアン径:d50)が11μmのシリカを使用した。ナノフィラーは、レーザー回折散乱式粒度分布計(MALVERN社製MASTER、SIZER 2000)で測定した二次粒子の体積平均粒(メジアン径:d50)が12nmである、酸化シリコン(AEROSIL(登録商標))を使用した。各成分の配合は、以下のとおりである。封止材料100質量%中、樹脂の含有量は91.1質量%である。
撹拌容器に、蛍光体(赤色蛍光体及び緑色から黄色に発光する蛍光体)を投入し、次に、フィラー及びナノフィラーを投入し、最後に樹脂及び硬化剤を投入し、5分程度撹拌して、封止材料1を得た。
(Example 1)
(Manufacturing of sealing material)
As the red phosphor, the fluoride phosphor of Production Example 1 was used. As a phosphor that emits light from green to yellow, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon) was used. The mass ratio of the phosphor that emits green to yellow and the red phosphor is the mass ratio of the phosphor that emits green to yellow and the red phosphor (fluorescent that emits green to yellow: red phosphor), which is 27:73. Formulated as follows. The binder was a resin, and the resin used was phenylsilicone (Dow Corning (registered trademark OE-6630). The filler was a volume average measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution meter (MASTER SIZEr 2000 manufactured by MALVERN). A silica having a particle size (median diameter: d50) of 11 μm was used. The nanofiller was a volume average grain (median diameter: median diameter: of secondary particles) of secondary particles measured with a laser diffraction scattering type particle size distribution meter (MASTER, SIDER 2000 manufactured by MALLVERN). Silicon oxide (AEROSIL®) having a d50) of 12 nm was used. The composition of each component is as follows. The resin content in 100% by mass of the sealing material is 91.1% by mass. Is.
A fluorescent substance (red fluorescent substance and a fluorescent substance that emits green to yellow light) is put into a stirring container, then a filler and a nanofiller are put in, and finally a resin and a curing agent are put in, and the mixture is stirred for about 5 minutes. The sealing material 1 was obtained.
(封止材料)
結着剤(シリコーン樹脂 主剤) 100質量部
赤色蛍光体(製造例1) 31.57質量部(43.25質量部×0.73)
緑色から黄色に発光する蛍光体(β−サイアロン) 11.68質量部(43.25質量
部×0.27)
フィラー(酸化シリコン) 5質量部
ナノフィラー(酸化シリコン:SiO2) 0.4質量部
硬化剤(液状シリコーン樹脂) 400質量部
(Encapsulating material)
Binder (silicone resin main agent) 100 parts by mass Red phosphor (Production Example 1) 31.57 parts by mass (43.25 parts by mass x 0.73)
Fluorescent material (β-sialon) that emits light from green to yellow 11.68 parts by mass (43.25 parts by mass x 0.27)
Filler (silicon oxide) 5 parts by mass Nanofiller (silicon oxide: SiO 2 ) 0.4 parts by mass Hardener (liquid silicone resin) 400 parts by mass
(発光装置の製造方法)
凹部を形成する側壁を有するパッケージを準備し、凹部に発光素子を配置した後、封止材料1をパッケージの凹部にシリンジを用いて注入した。発光素子は、380nm〜485nmの範囲に発光ピーク波長を有するものを用いた。
次いで、凹部2に封止材料を充填したパッケージ3は、マガジンに入れて遠心機で十分に回転させ、蛍光体を遠心沈降させた後、パッケージの凹部に注入された封止材料によって、蛍光体を含み、発光素子を被覆する第一の部位と、その第一の部位上に配置され、蛍光体を実質的に含まない第二の部位とを形成した。硬化前の第二の部位の厚みが、発光素子の直上において、封止材料の全体の厚みの4分の1以上であった。具体的には、発光素子の直上において、封止部材の厚みが410μmであり、第一の部位の厚みが150μmであり、第二の部位の厚みが260μmであった。
蛍光体を遠心沈降させる工程において、遠心力と重力との合力の方向を、発光素子を配置するパッケージの底面の垂直方向と一致させて、蛍光体の遠心沈降を行った。
その後、封止材料を硬化し、蛍光体を含み、発光素子を被覆する第一の部位と、その第一の部位上に配置され、蛍光体を実質的に含まない第二の部位を含む封止部材を形成し、実施例1の発光装置を得た。
(Manufacturing method of light emitting device)
A package having a side wall forming a recess was prepared, a light emitting element was placed in the recess, and then the sealing material 1 was injected into the recess of the package using a syringe. A light emitting device having an emission peak wavelength in the range of 380 nm to 485 nm was used.
Next, the
In the step of centrifuging the phosphor, the direction of the resultant force of the centrifugal force and the gravity was made to coincide with the vertical direction of the bottom surface of the package in which the light emitting element is arranged, and the phosphor was centrifuged.
The encapsulant is then cured to include a first site that contains the phosphor and coats the light emitting device, and a second site that is located on the first site and is substantially free of the phosphor. A stop member was formed to obtain a light emitting device of Example 1.
図2は、実施例1の発光装置の断面を蛍光顕微鏡で撮影した20倍の写真である。図2に示すように、実施例1の発光装置1は、蛍光体を含み、発光素子4を被覆する第一の部位9と、第一の部位9上に配置され、蛍光体を実質的に含まない第二の部位10が形成されていることが確認できた。
FIG. 2 is a 20-fold photograph of the cross section of the light emitting device of Example 1 taken with a fluorescence microscope. As shown in FIG. 2, the light emitting device 1 of the first embodiment includes a phosphor and is arranged on a
(比較例1)
実施例1において、封止材料中の蛍光体を遠心沈降させることなく、第一の部位及び第二の部位を含む封止部材を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の発光装置を得た。比較例1の発光装置は、封止部材中に、蛍光体がほぼ均一に分散されていた。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, except that the sealing member containing the first portion and the second portion was not formed without centrifuging the phosphor in the encapsulating material in Example 1. A light emitting device of Comparative Example 1 was obtained. In the light emitting device of Comparative Example 1, the phosphor was substantially uniformly dispersed in the sealing member.
(PCT(Pressure Cooker Test))
実施例1及び比較例1に係る発光装置について、121℃、湿度100%、2気圧(atm)でプレッシャークッカーテスト(PCT)を行った。結果を図3に示す。
(PCT (Pressure Cooker Test))
The light emitting device according to Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to a pressure cooker test (PCT) at 121 ° C., 100% humidity, and 2 atm (atm). The results are shown in FIG.
図3(a)に示すように、本開示の実施例1は、PCT200時間経過後も、発光装置の表面において変色は確認できなかった。
一方、図3(b)に示すように、比較例1は、PCT4時間で、発光装置の表面に変色が確認できた。図3(c)に示すように、比較例1は、PCT100時間で発光装置の表面の変色はさらに進み、図3(d)に示すように、比較例1は、PCT200時間で発光装置の表面の変色がさらに進んでいた。このような変色を起こすことにより、その変色個所に光が吸収され、発光装置の色ずれや光出力の低下が起こると考えられる。
図3に示す結果から、本開示の実施例1の発光装置は、耐久性に優れることが分かる。
As shown in FIG. 3A, in Example 1 of the present disclosure, no discoloration could be confirmed on the surface of the light emitting device even after the lapse of 200 hours of PCT.
On the other hand, as shown in FIG. 3B, in Comparative Example 1, discoloration was confirmed on the surface of the light emitting device in 4 hours of PCT. As shown in FIG. 3 (c), in Comparative Example 1, the discoloration of the surface of the light emitting device further progressed in 100 hours of PCT, and as shown in FIG. 3 (d), Comparative Example 1 showed the surface of the light emitting device in 200 hours of PCT. The discoloration of was further advanced. It is considered that when such discoloration occurs, light is absorbed at the discolored portion, causing color shift of the light emitting device and reduction of light output.
From the results shown in FIG. 3, it can be seen that the light emitting device of the first embodiment of the present disclosure is excellent in durability.
(実施例2〜4、比較例2〜4及び参考例)
表3に示す赤色蛍光体及び緑色から黄色に発光する蛍光体を使用したこと以外は、実施例1と同様にして発光装置を製造した。また、参考例に係るは発光装置として、蛍光体はYAGを使用した。参考例、実施例2〜4及び比較例2〜4の発光装置は、いずれも蛍光体を含み、発光素子を被覆する第一の部位と、その第一の部位上に配置され、蛍光体を実質的に含まない第二の部位を有する封止部材を有する。
(Examples 2 to 4, Comparative Examples 2 to 4 and Reference Example)
A light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the red phosphor shown in Table 3 and the phosphor that emits light from green to yellow were used. Further, in the reference example, YAG was used as the phosphor as the light emitting device. The light emitting devices of Reference Examples, Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 4 all contain a phosphor, and are arranged on a first portion covering the light emitting element and the first portion of the phosphor. It has a sealing member having a second portion that is substantially free of inclusion.
(NTSC比)
参考例、実施例2〜4及び比較例2〜4の発光装置を画像表示装置に組み込んだ。これらの画像表示装置のNTSC比を測定した。
NTSC比とは、アメリカテレビジョン標準化委員会(National Television Standards Committee)によりCIE1931 XYZ表色系の色度(x,y)にて定められた標準方式の3原色、赤(0.670,0.330)、緑(0.210,0.710)、青(0.140,0.080)を結ぶ三角形を基準として、画像表示装置の赤・緑・青単色の色度を結んで得られる三角形を比較した面積比のことである。この面積比が即ち色再現範囲として定義され、その比率が高いほど色再現性が高いと判定される。
画像表示装置は、CIE1931色度図上において、色再現範囲が、NTSC比70%以上であることが好ましい。
(Compared to NTSC)
The light emitting devices of Reference Examples, Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 4 were incorporated into the image display device. The NTSC ratio of these image display devices was measured.
The NTSC ratio is the three primary colors of the standard method, red (0.670, 0.), defined by the National Television Standards Committee in terms of the chromaticity (x, y) of the CIE 1931 XYZ color system. 330), green (0.210, 0.710), blue (0.140, 0.080) with reference to the triangle obtained by connecting the chromaticity of the single colors of red, green, and blue of the image display device. It is the area ratio comparing. This area ratio is defined as a color reproduction range, and it is determined that the higher the ratio, the higher the color reproducibility.
The image display device preferably has a color reproduction range of 70% or more of NTSC on the CIE1931 chromaticity diagram.
(sRGB)
参考例、実施例2〜4及び比較例2〜4の発光装置を画像表示装置に組み込んだ。これらの画像表示装置のsRGBを測定した。
sRGB比とは、国際電気標準会議(International Electrotechnical Commission)によりCIE1931 XYZ表色系の色度(x,y)にて定められた標準方式の3原色、赤(0.640,0.330)、緑(0.300,0.600)、青(0.150,0.060)を結ぶ三角形を基準として、画像表示装置の赤・緑・青単色の色度を結んで得られる三角形を比較した面積比のことである。この面積比が即ち色再現範囲として定義され、その比率が高いほど色再現性が高いと判定される。
(SRGB)
The light emitting devices of Reference Examples, Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 4 were incorporated into the image display device. The sRGB of these image display devices was measured.
The sRGB ratio is the three primary colors of the standard method, red (0.640, 0.330), defined by the chromaticity (x, y) of the CIE 1931 XYZ color system by the International Electrical Communication. Based on the triangle connecting green (0.300, 0.600) and blue (0.150, 0.060), the triangles obtained by connecting the chromaticity of red, green, and blue of the image display device were compared. It is the area ratio. This area ratio is defined as a color reproduction range, and it is determined that the higher the ratio, the higher the color reproducibility.
(相対光束:Relative Flux(LED))
参考例、実施例2〜4及び比較例2〜4の発光装置について、積分球を用いて光束を測定し、参考例の光束を基準とした相対光束を算出した。
(Relative luminous flux: Relative Flux (LED))
For the light emitting devices of Reference Examples, Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 4, the luminous flux was measured using an integrating sphere, and the relative luminous flux was calculated with reference to the luminous flux of the reference example.
参考例、実施例2〜4、比較例2〜4の発光装置のNTSC比、sRGB、相対光束(LED)の測定の結果を表3に示す。表3中の蛍光体においてかっこ内に示した数値は、各蛍光体の発光スペクトルにおけるピークトップの波長(発光ピーク波長)を示す。 Table 3 shows the measurement results of the NTSC ratio, sRGB, and relative luminous flux (LED) of the light emitting devices of Reference Examples, Examples 2 to 4, and Comparative Examples 2 to 4. The numerical values shown in parentheses in the phosphors in Table 3 indicate the peak top wavelength (emission peak wavelength) in the emission spectrum of each phosphor.
表3に示すように、製造例1の蛍光体を使った実施例2〜4の発光装置は、製造例1の蛍光体以外の蛍光体を使った比較例2〜4の発光装置と比較して、NTSC比、sRGB、相対光束(LED)のいずれもが優れた数値を示しており、色再現性、相対光束(LED)のいずれもが改善された。参考例の発光装置の相対光束100に対して、比較例2〜4の発光装置の相対光束は58、64、68と低下していたが、これらの比較例2〜4の発光装置に対して、実施例2〜4の発光装置の相対光束は87、82、75と改善された。 As shown in Table 3, the light emitting devices of Examples 2 to 4 using the phosphor of Production Example 1 are compared with the light emitting devices of Comparative Examples 2 to 4 using a phosphor other than the phosphor of Production Example 1. The NTSC ratio, sRGB, and relative luminous flux (LED) all showed excellent values, and the color reproducibility and relative luminous flux (LED) were all improved. The relative luminous flux of the light emitting devices of Comparative Examples 2 to 4 was 58, 64, 68 with respect to the relative luminous flux of the light emitting device of the reference example, but the relative luminous flux of the light emitting devices of Comparative Examples 2 to 4 was reduced. The relative luminous flux of the light emitting device of Examples 2 to 4 was improved to 87, 82, 75.
本開示に係る発光装置は、発光出力の低下と色度ずれが抑制され、特に青色発光ダイオードを光源とする白色の照明用光源、バックライト光源、LEDディスプレイ、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に利用でき、特に照明用途において優れた耐久性と発光特性を示す。 The light emitting device according to the present disclosure suppresses a decrease in light emission output and a chromaticity shift, and in particular, a white lighting light source using a blue light emitting diode as a light source, a backlight light source, an LED display, a traffic light, an illuminated switch, various sensors, and a light emitting device. It can be used for various indicators, etc., and exhibits excellent durability and light emission characteristics, especially in lighting applications.
1:発光装置、2:凹部、3:パッケージ、4:発光素子、5:第一のリード、6:第二のリード、7:フッ化物蛍光体粒子、8:フッ化物蛍光体粒子以外の蛍光体粒子、9:第一の部位、10:第二の部位、11、12:ワイヤ 1: Light emitting device, 2: Concave, 3: Package, 4: Light emitting element, 5: First lead, 6: Second lead, 7: Fluorescent phosphor particles, 8: Fluorescence other than fluoride phosphor particles Body particles, 9: first part, 10: second part, 11, 12: wire
Claims (5)
前記凹部の底部に配置される発光素子と、
前記発光素子を被覆し、前記凹部に配置される封止部材と、を備えており、
前記封止部材が、前記発光素子を被覆し蛍光体を含む第一の部位と、その第一の部位上に配置され、蛍光体を実質的に含まない第二の部位とを有しており、
前記封止部材は、樹脂を含み、樹脂100質量部に対する、蛍光体の含有量が30〜120質量部であり、
前記封止部材は、体積平均粒径が1μm〜100μmのフィラーを樹脂100質量部に対して1〜30質量部含み、
前記発光素子は、380nm〜485nmの範囲に発光ピーク波長を有する光を発し、
前記蛍光体が、CaAlSiN3:Eu、又は(Ca,Sr)AlSiN3:Euで示される組成を有する蛍光体と、
(Si,Al)6(O,N)8:Euで表される組成を有するβ-サイアロンを含む緑色から黄色に発光する蛍光体と、
少なくともK+を含み、Li+、Na+、Rb+、Cs+及びNH4 +からなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含んでいてもよいカチオンと、Siと、Mn4+と、フッ素原子とを含み、前記カチオンの総モル数を2モルとした場合に、前記Mn4+のモル数が0を超えて0.2未満であり、前記Mn4+と前記Siのモル数の和が1である組成を有するフッ化物蛍光体と、を含む、発光装置。 A package with side walls forming a recess and
A light emitting element arranged at the bottom of the recess and
It is provided with a sealing member that covers the light emitting element and is arranged in the recess.
The sealing member has a first portion that covers the light emitting element and contains a phosphor, and a second portion that is arranged on the first portion and does not substantially contain the phosphor. ,
The sealing member contains a resin and has a phosphor content of 30 to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin.
The sealing member contains 1 to 30 parts by mass of a filler having a volume average particle diameter of 1 μm to 100 μm with respect to 100 parts by mass of the resin.
The light emitting element emits light having an emission peak wavelength in the range of 380 nm to 485 nm.
The phosphor has a composition represented by CaAlSiN 3 : Eu or (Ca, Sr) AlSiN 3: Eu, and
(Si, Al) 6 (O, N) 8 : A phosphor that emits green to yellow light containing β-sialon having a composition represented by Eu, and
Includes at least K +, Li +, Na + , Rb +, further and optionally containing an even cation at least one selected from Cs + and the group consisting of NH 4 +, and Si, and Mn 4+, and fluorine atom When the total number of moles of the cation is 2 mol, the number of moles of Mn 4+ exceeds 0 and is less than 0.2, and the sum of the number of moles of Mn 4+ and Si is 1. A light emitting device comprising a fluoride phosphor having a composition.
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