JP5249894B2 - Coated phosphor, wavelength conversion member, LED light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、表面を防湿膜で被覆した被覆蛍光体及び、この被覆蛍光体を用いて作製した波長変換部材及びLED発光装置に関するものである。 The present invention relates to a coated phosphor whose surface is coated with a moisture-proof film, a wavelength conversion member and an LED light-emitting device which are produced using the coated phosphor.
発光ダイオード(LED)などの半導体発光素子から発する光の波長を蛍光体によって変換して発光させるようにした発光装置は、小型に形成することができ、また消費電力が白熱電球よりも少なく、さらに白色など使用目的に応じた任意の色での発光が可能である等の特長を有する。このため蛍光体を用いた発光装置は、液晶ディスプレイ、携帯電話若しくは携帯情報端末等のバックライト用光源、室内外広告等に利用される表示装置、各種携帯機器のインジケータ、照明スイッチまたはOA(オフィスオートメーション)機器用光源等に利用することができるものであり、高効率化あるいは高信頼化などの開発が行われている。 A light emitting device in which the wavelength of light emitted from a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode (LED) is converted by a phosphor to emit light can be formed in a small size and consumes less power than an incandescent light bulb. Features such as the ability to emit light in any color according to the purpose of use, such as white. For this reason, a light-emitting device using a phosphor is a liquid crystal display, a backlight light source such as a mobile phone or a portable information terminal, a display device used for indoor and outdoor advertisements, indicators of various portable devices, lighting switches, or OA (offices). Automation) It can be used as a light source for equipment, etc., and development such as high efficiency or high reliability has been performed.
これまで例えば、青色または青紫色の光あるいは紫外光を発光する半導体発光素子と、蛍光体とを組み合わせて、白色等で発光する発光装置の開発が行われており、この発光装置に適した蛍光体としては、さまざまな酸化物や硫化物の蛍光体が用いられている。しかし、例えばシリケートもしくは硫化物を含む蛍光体は、空気中の水分と水和反応して加水分解するおそれがあり、このような加水分解による蛍光体の劣化によって、発光装置の耐用年数が低下するという問題がある。 Up to now, for example, a light emitting device that emits white light or the like by combining a semiconductor light emitting element that emits blue or blue-violet light or ultraviolet light and a phosphor has been developed. As the body, various oxide and sulfide phosphors are used. However, a phosphor containing, for example, silicate or sulfide may be hydrolyzed by a hydration reaction with moisture in the air, and the useful life of the light-emitting device is reduced due to degradation of the phosphor due to such hydrolysis. There is a problem.
そこで、蛍光体を表面処理して耐湿性を改善することが種々検討されている。例えば特許文献1では、蛍光体の粒子の表面にポリオルガノシロキサン被膜を形成することによって、この防湿性の被膜で湿気などの水分が蛍光体に作用することを防ぐようにしている。
Therefore, various studies have been made to improve the moisture resistance by surface treatment of the phosphor. For example, in
しかし、特許文献1のようなポリオルガノシロキサン被膜は緻密度が低いため、水分がポリオルガノシロキサンのマトリックス内を浸透するおそれがあって、湿気を完全に遮断することは難しく、蛍光体の劣化を防ぐ効果が低いという問題がある。
However, since the polyorganosiloxane coating as in
一方、特許文献2では、蛍光体の表面を、金属酸化物粒子と金属酸化物マトリックスからなる疎水性被膜で被覆することによって、この疎水性被膜で湿気などの水分が蛍光体に作用することを防ぐようにしている。
On the other hand, in
このものでは、金属酸化物マトリックスに金属酸化物粒子を含有させることによって、被膜は緻密なものになり、また金属酸化物粒子による水分の遮断効果も期待することができるので、防湿性能を向上することができる。 In this case, by containing metal oxide particles in the metal oxide matrix, the coating becomes dense and the moisture blocking effect by the metal oxide particles can be expected, so that the moisture-proof performance is improved. be able to.
しかし、金属酸化物粒子の含有によって被膜の脆性が増し、また金属酸化物粒子とマトリックスの界面に隙間が生じ易く、この結果、疎水性被膜を蛍光体の表面に造膜する際の硬化収縮で、被膜にクラックが入り易くなるものであり、このクラックを通して水分が浸入するおそれがあるという問題がある。 However, the inclusion of metal oxide particles increases the brittleness of the coating, and gaps are likely to form at the interface between the metal oxide particles and the matrix, resulting in curing shrinkage when forming a hydrophobic coating on the phosphor surface. There is a problem that cracks are likely to be formed in the coating film, and moisture may enter through the cracks.
また、金属酸化物粒子による水分の遮断効果を高く得るためには、被膜中の金属酸化物粒子の含有量を多くする必要がある。すなわち図3に、蛍光体1の表面に被覆した被膜2に金属酸化物粒子4を分散した状態を示す。水蒸気等の水分を矢印で示すように、被膜2を透過する水分を金属酸化物粒子4で遮断することができるが、被膜2中の金属酸化物粒子4の量が少ないと、水分の一部は金属酸化物粒子4の間隙を通過する。このため、被膜2中の金属酸化物粒子4の含有量を多くしないと、金属酸化物粒子4による水分の遮断効果を高く得ることができない。しかしこのように金属酸化物粒子4の含有量を多くすると、粒子間の相互作用によって被膜2のマトリックスにゲル化などが生じ易くなって、被膜2の形成が著しく困難になり、また被膜2の脆性がさらに大きくなる結果になって、被膜2にクラックがより発生し易くなり、却って防湿性が低下するものであった。
Further, in order to obtain a high moisture blocking effect by the metal oxide particles, it is necessary to increase the content of the metal oxide particles in the coating. That is, FIG. 3 shows a state in which the
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、防湿膜を防湿性能が高く且つクラックの発生を抑制した膜として形成することができ、耐湿性に優れた被覆蛍光体を提供することを目的とするものであり、また耐用年数の長い波長変換部材及びLED発光装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and can provide a coated phosphor that can form a moisture-proof film as a film having high moisture-proof performance and suppressed generation of cracks, and is excellent in moisture resistance. The object is to provide a wavelength conversion member and an LED light-emitting device having a long service life.
本発明に係る被覆蛍光体は、蛍光体の表面を、金属酸化物マトリックス相に金属酸化物粒子を分散させて形成した防湿膜で被覆した被覆蛍光体であって、防湿膜中の金属酸化物粒子は、粒子径が2nm〜1μm、厚みが粒子径の1/5以下で且つ100nm以下の平板状粒子であることを特徴とするものである。 The coated phosphor according to the present invention is a coated phosphor in which the surface of the phosphor is coated with a moisture-proof film formed by dispersing metal oxide particles in a metal oxide matrix phase, the metal oxide in the moisture-proof film The particles are tabular grains having a particle diameter of 2 nm to 1 μm, a thickness of 1/5 or less of the particle diameter and 100 nm or less.
この発明によれば、防湿膜は金属酸化物マトリックス相に金属酸化物粒子を分散して形成されており、防湿膜を緻密に形成して防湿性能を向上することができるものである。また金属酸化物粒子は平板状粒子であるため、金属酸化物粒子は平板面が防湿膜の膜面と平行になるように配向して防湿膜中に分散されるものであり、金属酸化物粒子による水分の遮断効果を高く得ることができ、防湿性能を向上することができるものである。そして平板状の金属酸化物粒子は少ない含有量でも水分の遮断効果を得ることができるものであり、金属酸化物粒子の含有量を少なくして防湿層の柔軟性を高めることができ、防湿層にクラックが発生することを抑制することができるものである。 According to the present invention, the moisture-proof film is formed by dispersing metal oxide particles in the metal oxide matrix phase, and the moisture-proof film can be densely formed to improve the moisture-proof performance. Further, since the metal oxide particles are tabular particles, the metal oxide particles are oriented and dispersed in the moisture-proof film so that the flat surface is parallel to the film surface of the moisture-proof film. Therefore, it is possible to obtain a high moisture blocking effect and improve the moisture-proof performance. The flat metal oxide particles can obtain a moisture blocking effect even with a small content, and the moisture content of the moisture barrier layer can be increased by reducing the content of the metal oxide particles. It is possible to prevent cracks from occurring.
また本発明において、上記金属酸化物粒子は、Si,Ti,Al,Zr,Ge,Yから一種以上選択される金属の酸化物からなるものであることを特徴とするものである。 In the present invention, the metal oxide particles are made of a metal oxide selected from one or more of Si, Ti, Al, Zr, Ge, and Y.
これらの金属酸化物粒子を用いることによって、防湿性能の高い防湿膜を形成することができるものである。 By using these metal oxide particles, a moisture-proof film having high moisture-proof performance can be formed.
また本発明において、上記金属酸化物マトリックス相は、化学式(1)と化学式(2)の少なくとも一方で示される金属アルコキシドまたはその加水分解物あるいはこれらの縮合物から形成される金属酸化物で形成されることを特徴とするものである。 In the present invention, the metal oxide matrix phase is formed of a metal oxide formed from a metal alkoxide represented by at least one of chemical formula (1) and chemical formula (2), a hydrolyzate thereof, or a condensate thereof. It is characterized by that.
化学式(1) M1(OR1)m
化学式(2) M2(OR2)n−x(R3)x
(M1,M2はSi,Ti,Al,Zr,Ge,Yから選択される金属。R1,R2はアルキル基又は水素、R3はアルキル基。mはM1の価数と、nはM2の価数と同じ整数。xは1以上の整数であり、n>x。)
この発明によれば、化学式(1)や化学式(2)で示される金属アルコキシドまたはその加水分解物あるいはこれらの縮合物から形成される金属酸化物のマトリックス相によって、防湿性能の高い防湿膜を形成することができるものである。
Chemical formula (1) M 1 (OR 1 ) m
Formula (2) M 2 (OR 2 ) n-x (R 3) x
(M 1 and M 2 are metals selected from Si, Ti, Al, Zr, Ge, and Y. R 1 and R 2 are alkyl groups or hydrogen, R 3 is an alkyl group, m is the valence of M 1 , n is the same integer as the valence of M 2. x is an integer of 1 or more, and n> x.)
According to the present invention, a moisture-proof film having a high moisture-proof performance is formed by the matrix phase of the metal oxide formed from the metal alkoxide represented by the chemical formula (1) or the chemical formula (2), the hydrolyzate thereof or the condensate thereof. Is something that can be done.
また本発明において、防湿膜の厚みは10nm以上1000nm以下であることを特徴とするものである。 In the present invention, the moisture-proof film has a thickness of 10 nm to 1000 nm.
この発明によれば、光の透過を防湿膜で阻害するようなことなく、防湿膜による水分の遮断性能を高く得ることができるものである。 According to the present invention, it is possible to obtain high moisture blocking performance by the moisture-proof film without inhibiting the light transmission by the moisture-proof film.
また本発明に係る波長変換部材は、上記の被覆蛍光体を、シリコーン樹脂もしくはガラスからなる透光性媒体に分散して形成したことを特徴とするものであり、耐湿性に優れた被覆蛍光体を用いて、耐用年数の長い波長変換部材を得ることができるものである。 The wavelength conversion member according to the present invention is characterized in that the above-described coated phosphor is formed by dispersing in a translucent medium made of silicone resin or glass, and has excellent moisture resistance. A wavelength conversion member having a long service life can be obtained using.
また本発明に係るLED発光装置は、上記の波長変換部材を用いて形成したことを特徴とするものであり、耐用年数の長いLED発光装置を得ることができるものである。 Moreover, the LED light-emitting device according to the present invention is characterized by being formed using the above-described wavelength conversion member, and an LED light-emitting device having a long service life can be obtained.
本発明に係る被覆蛍光体によれば、防湿膜は金属酸化物マトリックス相に金属酸化物粒子を分散して形成されているので、防湿膜を緻密に形成して防湿性能を向上することができるものであり、また金属酸化物粒子は平板状粒子であるので、金属酸化物粒子の平板面が防湿膜の膜面と平行になるように配向して防湿膜中に分散されるものであり、金属酸化物粒子による水分の遮断効果を高く得ることができ、防湿性能を向上することができるものである。そして平板状の金属酸化物粒子は少ない含有量でも水分の遮断効果を得ることができるため、金属酸化物粒子の含有量を少なくして防湿層の柔軟性を高めることができるものであり、防湿層にクラックが発生することを抑制することができるものである。このように、防湿膜を防湿性能が高く且つクラックの発生を抑制した膜として形成することができ、耐湿性に優れた被覆蛍光体を得ることができるものである。 According to the coated phosphor according to the present invention, since the moisture-proof film is formed by dispersing metal oxide particles in the metal oxide matrix phase, the moisture-proof film can be densely formed to improve the moisture-proof performance. Since the metal oxide particles are tabular grains, the metal oxide particles are oriented so that the flat surface of the metal oxide particles is parallel to the film surface of the moisture-proof film and dispersed in the moisture-proof film. It is possible to obtain a high moisture blocking effect by the metal oxide particles and to improve the moisture proof performance. Since the flat metal oxide particles can obtain a moisture blocking effect even with a small content, the metal oxide particle content can be reduced to increase the flexibility of the moisture-proof layer. The generation of cracks in the layer can be suppressed. As described above, the moisture-proof film can be formed as a film having high moisture-proof performance and suppressed generation of cracks, and a coated phosphor excellent in moisture resistance can be obtained.
また本発明に係る波長変換部材やLED発光装置は、このような耐湿性に優れた被覆蛍光体を用いて形成されるものであり、耐用年数を長くすることができるものである。 Moreover, the wavelength conversion member and LED light-emitting device which concern on this invention are formed using such a covering fluorescent substance excellent in moisture resistance, and can extend a service life.
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
本発明において蛍光体としては、特に限定されることなく、LED照明などの発光装置の波長変換用に用いられる任意のものを使用することができるものであり、例えば、(Sr,Ca)S:Eu、Y3(Al,Ga)5O12:Ce、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、CaGa2S4:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、SrSiO2N2:Eu、CaSiN2:Eu、Ca3Sc2Si3O12:Ce、CaGa2S4:Eu、2SiO4:Euなどを挙げることができる。 In the present invention, the phosphor is not particularly limited, and any phosphor used for wavelength conversion of a light emitting device such as LED illumination can be used. For example, (Sr, Ca) S: Eu, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce, CaGa 2 S 4 : Eu, (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu, SrSiO 2 N 2: Eu, CaSiN 2: Eu, Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12: Ce, CaGa 2 S 4: Eu, 2SiO 4: Eu , and the like.
本発明に係る被覆蛍光体Aは、蛍光体1の粒子の表面に防湿膜2を被覆したものであり、この防湿膜2は金属酸化物マトリックス相3に金属酸化物粒子4を分散した被膜として形成してある。
The coated phosphor A according to the present invention is obtained by coating the surface of particles of the
そして防湿膜2の金属酸化物マトリックス相3は、次の化学式(1)で表される金属アルコキシドまたはその加水分解物あるいはこれらの縮合物を、加水分解・縮合させて形成される金属酸化物や、次の化学式(2)で表される金属アルコキシドまたはその加水分解物あるいはこれらの縮合物を、加水分解・縮合させて形成される金属酸化物で形成されるものである。
The metal
化学式(1) M1(OR1)m
化学式(2) M2(OR2)n−x(R3)x
ここで、化学式(1)(2)においてM1,M2はそれぞれ、Si,Ti,Al,Zr,Ge,Yから選択される金属である。またR1,R2はアルキル基又は水素であり、総て同じものであってもよく、異なるものが混在していてもよい。またR3はアルキル基であり、総て同じであってもよく、異なるものが混在していてもよい。さらにmはM1の価数と同じ整数,nはM2の価数と同じ整数である。さらにxは1以上の整数であり、n>xである。
Chemical formula (1) M 1 (OR 1 ) m
Formula (2) M 2 (OR 2 ) n-x (R 3) x
Here, in the chemical formulas (1) and (2), M 1 and M 2 are metals selected from Si, Ti, Al, Zr, Ge, and Y, respectively. R 1 and R 2 are alkyl groups or hydrogen, and may all be the same or different. R 3 is an alkyl group, which may all be the same or different. Further m is integer equal the valence of M 1, n is an integer equal the valence of M 2. Further, x is an integer of 1 or more, and n> x.
上記の化学式(1)の化合物は、R1が全てメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基のようなアルキル基である金属アルコキシドであっても良いし、R1の一部がアルキル基で、残りが水素であっても良い。またR1の全てが水素である場合には、金属アルコキシドの加水分解物を用いることができる。化学式(1)のR1のアルキル基は、特に限定されるものではないが、Cの数が1〜4の範囲のものであることが好ましい。 It said compound of Formula (1) is, R 1 are all methyl group, an ethyl group, a propyl group, may be a metal alkoxide is an alkyl group such as butyl group, a part of R 1 is an alkyl group The remainder may be hydrogen. When all of R 1 are hydrogen, a hydrolyzate of metal alkoxide can be used. The alkyl group of R 1 in the chemical formula (1) is not particularly limited, but it is preferable that the number of C is in the range of 1 to 4.
化学式(1)の金属アルコキシドの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラキス(2−メトキシエトキシ)シランのような置換または非置換のアルコキシシラン類;アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリ−n−プロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリ−n−ブトキシド、アルミニウムトリイソブトキシド、アルミニウムトリ−sec −ブトキシド、アルミニウムトリ−tert−ブトキシド、アルミニウムトリス(ヘキシルオキシド)、アルミニウムトリス(2−エチルヘキシルオキシド)、アルミニウムトリス(2−メトキシエトキシド)、アルミニウムトリス(2−エトキシエトキシド)、アルミニウムトリス(2−ブトキシエトキシド)のような置換または非置換のアルミニウムアルコキシド類;チタンテトラエトキシド、チタンテトラ−n−プロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラ−n−ブトキシド、チタンテトラ−sec−ブトキシド、チタンテトラキス(2−エチルヘキシルオキシド)のようなチタンアルコキシド類;ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラ−n−プロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウムテトラ−sec−ブトキシド、ジルコニウムテトラキス(2−エチルヘキシルオキシド)のようなジルコニウムアルコキシド類;ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウムテトラ−n−プロポキシド、ゲルマニウムテトライソプロポキシド、ゲルマニウムテトラ−n−ブトキシド、ゲルマニウムテトラ−sec −ブトキシド、ゲルマニウムテトラキス(2−エチルヘキシルオキシド)のようなゲルマニウムアルコキシド類;イットリウムヘキサエトキシド、イットリウムヘキサエトキシド−n−プロポキシド、イットリウムヘキサエトキシドイソプロポキシド、イットリウムヘキサエトキシド−n−ブトキシド、イットリウムヘキサエトキシド−sec −ブトキシド、イットリウムヘキサエトキシドキス(2−エチルヘキシルオキシド)のようなイットリウムアルコキシド類;を挙げることができ、またこれらの金属アルコキシド類のオリゴマーである部分加水分解縮合物や、それら相互またはモノマーである金属アルコキシドとの混合物も用いることができる。 Specific examples of the metal alkoxide of the chemical formula (1) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane, and tetrakis (2-methoxyethoxy) silane. Substituted or unsubstituted alkoxysilanes; aluminum triethoxide, aluminum tri-n-propoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum tri-n-butoxide, aluminum triisobutoxide, aluminum tri-sec-butoxide, aluminum tri -Tert-butoxide, aluminum tris (hexyl oxide), aluminum tris (2-ethylhexyl oxide), aluminum tris (2-methoxyethoxide), aluminum tris (2-ethoxy Substituted or unsubstituted aluminum alkoxides such as aluminum tris (2-butoxyethoxide); titanium tetraethoxide, titanium tetra-n-propoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra-n-butoxide, Titanium alkoxides such as titanium tetra-sec-butoxide, titanium tetrakis (2-ethylhexyl oxide); zirconium tetraethoxide, zirconium tetra-n-propoxide, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium tetra Zirconium alkoxides such as -sec-butoxide, zirconium tetrakis (2-ethylhexyl oxide); germanium tetraethoxide, germanium tetra-n-propoxide, Germanium alkoxides such as ruthenium tetraisopropoxide, germanium tetra-n-butoxide, germanium tetra-sec-butoxide, germanium tetrakis (2-ethylhexyl oxide); yttrium hexaethoxide, yttrium hexaethoxide-n-propoxide Yttrium alkoxides such as yttrium hexaethoxide isopropoxide, yttrium hexaethoxide-n-butoxide, yttrium hexaethoxide-sec-butoxide, yttrium hexaethoxide (2-ethylhexyl oxide); In addition, a partial hydrolysis condensate that is an oligomer of these metal alkoxides, or a mixture with each other or with a metal alkoxide that is a monomer may also be used. Can.
上記の化学式(2)の化合物は、R2が全てメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基のようなアルキル基である金属アルコキシドであっても良いし、R2の一部がアルキル基で、残りが水素であっても良い。またR2の全てが水素である、金属アルコキシドの加水分解物であってもよい。また金属M2に少なくとも一つのアルキル基R3が結合しているものであり、このアルキル基R3は直鎖状でも分岐状でもよく、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチルおよびオクチルを例示することができ、また置換アルキル基として、2−メトキシエチル、2−エトキシエチルおよび2−ブトキシエチルのようなアルコキシ置換アルキル基を例示することができる。化学式(2)のR2のアルキル基は、Cの数が1〜4の範囲のものであることが好ましく、R3のアルキル基は、Cの数が1〜8の範囲のものであることが好ましい。 The compounds of the above formula (2) is, R 2 are all methyl group, an ethyl group, a propyl group, may be a metal alkoxide is an alkyl group such as butyl group, a part of R 2 is an alkyl group The remainder may be hydrogen. Further, it may be a hydrolyzate of metal alkoxide in which all of R 2 is hydrogen. Further, at least one alkyl group R 3 is bonded to the metal M 2 , and this alkyl group R 3 may be linear or branched, and ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl and octyl are substituted. Examples of the substituted alkyl group include alkoxy-substituted alkyl groups such as 2-methoxyethyl, 2-ethoxyethyl, and 2-butoxyethyl. The alkyl group of R 2 in the chemical formula (2) preferably has a C number in the range of 1 to 4, and the alkyl group of R 3 has a C number in the range of 1 to 8. Is preferred.
化学式(2)のアルキル置換金属アルコキシドの具体例としては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ペンチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、メチルビニルジメトキシシランのようなメトキシシラン類;メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、メチルビニルジエトキシシランのようなエトキシシラン類;メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシランのようなプロポキシシラン類;メチルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シランのような置換アルコキシシラン類を挙げることができ、これらの単独または相互の部分加水分解、縮合物を用いることもできる。また金属種がアルミニウム、チタン、ジルコニウム、ゲルマニウム、イットリウムの金属アルコキシド類も同様に用いることができる。 Specific examples of the alkyl-substituted metal alkoxide of the chemical formula (2) include methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyldimethoxysilane, trimethylmethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, and n-butyltrimethoxysilane. , Methoxysilanes such as n-pentyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, cyclohexyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, methylvinyldimethoxysilane; methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane Ethoxysilanes such as methyldiethoxysilane, trimethylethoxysilane, vinyltriethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane; methyltri-n-propoxy And propoxysilanes such as methyltriisopropoxysilane; substituted alkoxysilanes such as methyltris (2-methoxyethoxy) silane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, Partial hydrolysis and condensate can also be used. In addition, metal alkoxides whose metal species are aluminum, titanium, zirconium, germanium, and yttrium can be used in the same manner.
上記の化学式(1)の化合物と、化学式(2)の化合物のうち、いずれか一方を用いて防湿膜2の金属酸化物マトリックス相3を形成することができるが、化学式(1)の化合物と化学式(2)の化合物を併用して、防湿膜2の金属酸化物マトリックス相3を形成することもできる。
The metal
また本発明において金属酸化物粒子4としては、Si,Ti,Al,Zr,Ge,Yから選ばれる金属の酸化物からなるものを用いることができるものであり、具体的には二酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、二酸化チタン、酸化ジルコニウム(ジルコニウム)、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウムの1種または2種以上からなる単純酸化物や複合酸化物を挙げることができ、これらのうち1種を単独で用いる他、2種以上を併用することもできる。
In the present invention, the
そして本発明では金属酸化物粒子4として、粒子径が2nm〜1μm、厚みが粒子径の1/5以下で且つ100nm以下である、平板状(薄片状)の形態の粒子を用いるものである。
In the present invention, as the
次に、化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物から形成される金属酸化物のマトリックス相3に金属酸化物粒子4を分散させて形成される防湿膜2で蛍光体1の表面を被覆して被覆蛍光体Aを製造する方法について説明する。この被覆方法には、種々の方法があり、特に限定されるものではないが、ゾルゲルコーティング法、噴霧乾燥法、流動層コーティング法について説明する。
Next, the
ゾルゲルコーティング法は、まず蛍光体1の粒子を液状の媒体中に分散させ、撹拌しながら、化学式(1)又は化学式(2)の化合物あるいはその縮合物、あるいはその溶液と、金属酸化物粒子4を添加し、蛍光体1の粒子表面において、化学式(1)又は化学式(2)の化合物あるいはその縮合物の加水分解と縮合を進行させるようにしたものであり、金属酸化物のマトリックス相3に金属酸化物粒子4が分散した被膜として防湿膜2を形成することができる。
In the sol-gel coating method, first, particles of the
上記の液状の媒体としては、水の他、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールのようなアルコール系溶媒;トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、石油エーテル、石油ベンジン、ガソリン、ナフサのような炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランのようなエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル系溶媒;およびアセトン、メチルエチルケトンのようなケトン系溶媒を例示することができるものであり、これらは単独で用いても、相互の混合物として用いてもよい。 Examples of the liquid medium include water, alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and butanol; carbonization such as toluene, xylene, cyclohexane, methylcyclohexane, petroleum ether, petroleum benzine, gasoline, and naphtha. Examples include hydrogen solvents; ether solvents such as diethyl ether and tetrahydrofuran; ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate; and ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone. Or may be used as a mixture with each other.
また有機溶媒中で上記のように蛍光体1を金属アルコキシドで処理する場合、この金属アルコキシドを加水分解させるために、化学量論量または過剰量の水を系内に存在させることができる。水は、最初に蛍光体1を分散させる系に用いてもよく、加水分解速度が比較的小さい金属アルコキシドとともに添加しても、金属アルコキシドとは別個に系に添加してもいずれでもよい。あるいは、金属アルコキシドを蛍光体1の粒子表面に付着させ、溶媒を留去、またはろ過によって、金属アルコキシドが付着した蛍光体1を回収した後に、気相または液相の水とこの蛍光体1を接触させて、蛍光体1の表面の金属アルコキシドを加水分解、縮合させ、金属酸化物マトリックスの被膜を形成させることもできる。
When the
噴霧乾燥法は、液状媒体中に蛍光体1を分散した液に、化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物と、金属酸化物粒子を加えた分散液を調製し、この分散液を噴霧させるようにしたものであり、化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物と金属酸化物粒子4で蛍光体1を包んだ液滴を乾燥することによって、蛍光体1の粒子表面に金属酸化物マトリックス相3に金属酸化物粒子4が分散した被膜を付着させ、防湿膜2を形成することができる。液状媒体としては上記に例示した有機溶媒を使用することできる。
In the spray drying method, a dispersion is prepared by adding a compound of chemical formula (1) or chemical formula (2) or a condensate thereof and metal oxide particles to a liquid in which
流動層コーティング法は、化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物と金属酸化物粒子4の混合物を噴霧状にするか、あるいは化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物の沸点が比較的に低い場合には気化させて、蛍光体1の粒子表面に接触させると共に金属酸化物粒子4を付着させるようにしたものである。蛍光体1に化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物を接触させる際に、蛍光体1を流動化させると同時に、化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物等を、窒素、アルゴンのような不活性ガスとともに供給するようにしてあり、それと同時に、または接触後に、蛍光体1の表面に存在する化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物を化学量論量または過剰量の水と接触させるようにしてある。水は、化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物と同様に、噴霧状または気相で接触させるものである。
In the fluidized bed coating method, the compound of the chemical formula (1) or chemical formula (2) or a mixture of the condensate thereof and the
上記のいずれの方法においても、化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物の加水分解反応や縮合反応を促進して、より低温、より短時間で金属酸化物被膜を形成させるために、触媒を添加するようにしてもよい。触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸のような酸;水酸化ナトリウム、アンモニア、水酸化テトラメチルアンモニウムのような塩基;ヘキサン酸、オクタン酸、2−エチルヘキサン酸、ナフテン酸などのカルボン酸の亜鉛塩のようなカルボン酸金属塩;アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリ−n−プロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリ−n−ブトキシド、アルミニウムイソブトキシドのようなアルミニウムアルコキシドおよびそれらの部分加水分解縮合物;ジイソプロポキシ(アセチルアセトナト)アルミニウム、ジ−n−ブトキシ(アセチルアセトナト)アルミニウム、トリス(アセチルアセトナト)アルミニウム、ジイソプロポキシ(エチルアセトアセタト)アルミニウム、ジ−n−ブトキシ(エチルアセトアセタト)アルミニウム、n−ブトキシビス(エチルアセトアセタト)アルミニウムのようなアルミニウムキレート化合物;酢酸テトラメチルアンモニウムのような第四級アンモニウム塩;ならびにトリエタノールアミンのようなアミノ化合物を例示することができる。またそれ自体が金属アルコキシドである3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(N−2−アミノエチル)プロピルトリメトキシシランのようなアミノ基含有アルコキシシランを触媒と併用してもよい。上記の触媒はどのような方法で系に添加されるようにしてもよい。 In any of the above methods, the metal oxide film is formed at a lower temperature and in a shorter time by accelerating the hydrolysis reaction or condensation reaction of the compound of chemical formula (1) or chemical formula (2) or the condensate thereof. In addition, a catalyst may be added. Catalysts include acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and acetic acid; bases such as sodium hydroxide, ammonia and tetramethylammonium hydroxide; carboxylic acids such as hexanoic acid, octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid and naphthenic acid Carboxylic acid metal salts such as zinc salts of aluminum; aluminum alkoxides such as aluminum triethoxide, aluminum tri-n-propoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum tri-n-butoxide, aluminum isobutoxide and their partial hydrolysis Decomposition condensate: diisopropoxy (acetylacetonato) aluminum, di-n-butoxy (acetylacetonato) aluminum, tris (acetylacetonato) aluminum, diisopropoxy (ethylacetoaceto) aluminum, di-n-butoxy Illustrate aluminum chelate compounds such as (ethylacetoacetato) aluminum, n-butoxybis (ethylacetoacetato) aluminum; quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium acetate; and amino compounds such as triethanolamine be able to. In addition, amino group-containing alkoxysilanes such as 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and 3- (N-2-aminoethyl) propyltrimethoxysilane, which are themselves metal alkoxides, are used in combination with a catalyst. May be. The above catalyst may be added to the system by any method.
また、噴霧乾燥法や流動層コーティング法で、上記の化学式(1)や化学式(2)の化合物あるいはその縮合物による蛍光体1の表面処理を、常温または60℃までの比較的低い加熱温度で行なった後、またゾルゲルコーティング法で表面処理した蛍光体1をろ過によって回収した後、金属酸化物マトリックス相を形成する縮合反応を完結させるために、さらに60〜300℃の温度で加熱するのが好ましい。加熱時間は特に限定されないが、0.5〜3時間程度でよい。
Further, the surface treatment of the
そして本発明は、上記のように金属酸化物マトリックス相3に金属酸化物粒子4を分散した防湿膜2で蛍光体1の表面を被覆するにあたって、金属酸化物粒子4として平板状粒子を用いるようにしているので、金属酸化物粒子4を含有する金属酸化物マトリックス相3を蛍光体1の表面に被覆形成する際に、表面張力の作用等によって、平板状の金属酸化物粒子4は図1(a)のように、その平板面が金属酸化物マトリックス相3からなる防湿膜2の膜面と平行になるように配向し、金属酸化物粒子4は平板面が平行に重なり合った状態で防湿膜2中に分散されるものである。
In the present invention, when the surface of the
上記のようにして得られる本発明の被覆蛍光体Aにおいて、防湿膜2は金属酸化物マトリックス相3に金属酸化物粒子4を分散して形成されているので、防湿膜2の膜質を緻密にして、水分の浸透を遮蔽する性能を向上することができるものである。また上記のように金属酸化物粒子4は平板面が平行に重なり合った状態で防湿膜2中に分散されているため、図1(b)に示すように、水蒸気等の水分が透過する経路(矢印で示す)が金属酸化物粒子4によって遮断されるものであり、この金属酸化物粒子4による水分の遮断効果も加わって、防湿性能を高く形成することができるものである。そして既述の図3の場合ように金属酸化物粒子4が球形等の粒子であると、金属酸化物粒子4の含有量を多くしないと水分の遮断効果を十分に得ることができないが、本発明のように金属酸化物粒子4が平板状である場合、図1(b)のように金属酸化物粒子4同士が防湿膜2の膜厚方向で重なり合うことによって、少量の金属酸化物粒子4でも被覆率が高くなり、水分を遮断する効果を十分に得ることができるものである。従って、金属酸化物マトリックス相3への金属酸化物粒子4の分散量を少なくすることができるものであり、防湿膜2の柔軟性が金属酸化物粒子4で損なわれることを低減して、防湿膜2にクラックが発生することを抑制することができるものである。この結果、防湿膜2を防湿性能が高く且つクラックの発生を抑制した膜として形成することができるものであり、耐湿性に優れた被覆蛍光体Aを得ることができるものである。
In the coated phosphor A of the present invention obtained as described above, since the moisture-
ここで、防湿膜2の金属酸化物マトリックス相3中の金属酸化物粒子4の含有量は、特に限定されるものではないが、3質量%以上、80質量%以下の範囲が好ましく、特に10質量%以上、50質量%以下の範囲がより好ましい。金属酸化物粒子4の含有量が上記の範囲未満であると、防湿膜2の膜質を緻密にする効果が不十分になり、水分の浸透を抑制する効果が不十分になるおそれがある。また金属酸化物粒子4の含有量が上記の範囲を超えて多いと、防湿膜2の膜質の柔軟性が損なわれて脆性が高くなり、被膜形成時にクラックが発生し易くなる。
Here, the content of the
また平板状の金属酸化物粒子4の大きさは、既述のように、粒子径が2nm〜1μm、厚みが粒子径の1/5以下で且つ100nm以下に設定されるものである。粒子径が2nm未満のものは工業的に入手し難く実用的でない。逆に粒子径が1μmを越えると、蛍光体1の表面に好適な被膜を形成することが困難となり、また発光時に蛍光体1の表面で散乱が発生して発光特性が低下するおそれがある。また、粒子径の1/5よりも大きな厚みであると、防湿膜2の成膜時に、金属酸化物粒子4をその平板面が防湿膜2の膜面と平行になるように配向させることが難しくなり、金属酸化物粒子4同士の防湿膜2の膜厚方向での重なり合いが不十分になって、金属酸化物粒子4による水分の遮断効果が不十分になるおそれがある。さらに100nmを超える厚みであると、同様に金属酸化物粒子4をその平板面が防湿膜2の膜面と平行になるように配向させることが難しくなり、また発光時に蛍光体1の表面で散乱が発生して発光特性が低下するおそれがある。金属酸化物粒子4の厚みの下限は特に設定されるものではないが、実用的には1nm程度が厚みの下限である。ここで本発明において、平板状の金属酸化物粒子4の粒子径は、平板面の長軸径と短軸径の平均値をいうものであり、この粒子径や、金属酸化物粒子4の厚みは、電子顕微鏡で測定した実測値である。
Further, as described above, the size of the flat
また、蛍光体1の表面を被覆する防湿膜2の厚みは、10nm〜1000nmの範囲が好ましい。防湿膜2の膜厚が10nm未満であると、水分を遮断する効果を十分に得ることができないことがあり、耐湿性の向上が不十分になるおそれがある。逆に防湿膜2の膜厚が1000nmを超えると、防湿膜2の光透過性が低くなって、蛍光体1による波長変換の発光効率が低下するおそれがある。
The thickness of the moisture-
次に、上記のようにして得た本発明の被覆蛍光体を用いて作製される波長変換部材及びLED発光装置について説明する。 Next, the wavelength conversion member and LED light-emitting device produced using the coated phosphor of the present invention obtained as described above will be described.
図2はLED発光装置Bの一例を示すものであり、導体パターン23を設けた実装基板20の表面に、応力緩和用のサブマウント部材30を介してLEDチップ10が実装してあり、LEDチップ10はワイヤ14で導体パターン23に接続してある。このLEDチップ10を囲むように透光性材料からなるドーム状の光学部材60が実装基板20の表面に取り付けてあり、LEDチップ10から放射された光の配光がこの光学部材60で制御されるようにしてある。この光学部材60の内面側にはLEDチップ10とボンディングワイヤ14を封止する透光性の封止材50が充填してある。さらにこの光学部材60を空間80を介して覆うようにドーム状の波長変換部材70が実装基板20に取り付けてある。この波長変換部材70は、本発明の被覆蛍光体Aを、蛍光体1の粒子よりも屈折率が小さな透光性媒体、例えばシリコーン樹脂やガラスなどに分散させることによって形成されるものである。
FIG. 2 shows an example of the LED light-emitting device B. The
ここで上記のように形成されるLED発光装置Bにあって、例えば、LEDチップ10として、青色光を放射するGaN系の青色LEDチップを用い、波長変換部材70に分散させる被覆蛍光体として、LEDチップ10から放射された光で励起されて緑色光を放射する緑色蛍光体粒子と、LEDチップ10から放射された光で励起されて赤色光を放射する赤色蛍光体粒子とを用いることができる。そして、LEDチップ10を発光させて青色光を放射させると、この光が波長変換部材70を透過する際に、青色光の一部が緑色蛍光体粒子で緑色に変換されると共に、青色光の他の一部が赤色蛍光体粒子で赤色に変換され、青色と緑色と赤色の光が混合されて白色光としてLED発光装置Bから出射されるものである。従ってLED発光装置Bを白色光を発光する照明装置として用いることができるものである。
Here, in the LED light-emitting device B formed as described above, for example, a GaN-based blue LED chip that emits blue light is used as the
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.
(実施例1)
イソプロパノール700質量部にイオン交換水6質量部を加えて均一に混合した液に、蛍光体(母体(Sr,Ca,Ba)3SiO5:Eu、平均粒子径15μm)100質量部と、粒子径80nmで厚みが10nmの薄片状シリカ粒子1.0質量部を分散させ、蛍光体分散液を調製した。また、メチルトリメトキシシラン30質量部と0.1規定−塩酸水溶液2.5mlをイソプロパノール700質量部に溶解したアルコキシシラン溶液を調製した。そして蛍光体分散液を攪拌しながらアルコキシシラン溶液を加えることによって、スラリー分散液を得た。
Example 1
To 700 parts by mass of isopropanol and 6 parts by mass of ion-exchanged water and uniformly mixed, 100 parts by mass of a phosphor (matrix (Sr, Ca, Ba) 3 SiO 5 : Eu, average particle size of 15 μm) and a particle size A phosphor dispersion liquid was prepared by dispersing 1.0 part by mass of flaky silica particles having a thickness of 80 nm and a thickness of 10 nm. Moreover, the alkoxysilane solution which melt | dissolved 30 mass parts of methyltrimethoxysilane and 2.5 ml of 0.1 N hydrochloric acid aqueous solution in 700 mass parts of isopropanol was prepared. And the slurry dispersion liquid was obtained by adding an alkoxysilane solution, stirring a fluorescent substance dispersion liquid.
そして、このスラリー分散液を、窒素雰囲気(酸素濃度3%以下)、150℃、アトマイザー回転数15000rpm、液供給速度40g/minの条件でスプレードライヤーに供給して噴霧乾燥することによって、イソプロパノールを揮散させると共に、メチルトリメトキシシランの加水分解と重縮合によって生成したポリメチルシロキサン中に薄片状シリカ粒子が分散した被膜を蛍光体の表面に被覆し、これを更に300℃で1時間加熱して乾燥することによって、防湿膜を形成した被覆蛍光体を得た。 Then, the slurry dispersion is supplied to a spray dryer under the conditions of a nitrogen atmosphere (oxygen concentration of 3% or less), 150 ° C., an atomizer rotational speed of 15000 rpm, and a liquid supply speed of 40 g / min, and spray-dried to volatilize isopropanol. At the same time, a coating of flaky silica particles dispersed in polymethylsiloxane produced by hydrolysis and polycondensation of methyltrimethoxysilane was coated on the phosphor surface, which was further heated at 300 ° C. for 1 hour to dry. As a result, a coated phosphor having a moisture-proof film formed thereon was obtained.
(実施例2)
実施例1において、薄片状シリカ粒子1.0質量部の代わりに、粒子径250nmで厚みが20nmの平板状アルミナ粒子0.4質量部を用いるようにした。その他は実施例1と同様にして、メチルトリメトキシシランの加水分解と重縮合によって生成したポリメチルシロキサン中に平板状アルミナ粒子が分散した被膜を蛍光体の表面に被覆することによって、防湿膜を形成した被覆蛍光体を得た。
(Example 2)
In Example 1, instead of 1.0 part by mass of flaky silica particles, 0.4 part by mass of tabular alumina particles having a particle diameter of 250 nm and a thickness of 20 nm was used. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a moisture-proof film was formed by coating the phosphor surface with a coating in which tabular alumina particles were dispersed in polymethylsiloxane produced by hydrolysis and polycondensation of methyltrimethoxysilane. The formed coated phosphor was obtained.
(実施例3)
イソプロパノール700質量部にイオン交換水6質量部を加えて均一に混合した液に、蛍光体(母体(Sr,Ca,Ba)3SiO5:Eu、平均粒子径15μm)100質量部と、粒子径250nmで厚みが20nmの平板状アルミナ粒子0.4質量部を分散させ、蛍光体分散液を調製した。また、テトラメトキシシラン30質量部と0.1規定−塩酸水溶液2.5mlをイソプロパノール700質量部に溶解したアルコキシシラン溶液を調製した。そして蛍光体分散液を攪拌しながらアルコキシシラン溶液を加えることによって、スラリー分散液を得た。
(Example 3)
To 700 parts by mass of isopropanol and 6 parts by mass of ion-exchanged water and uniformly mixed, 100 parts by mass of a phosphor (matrix (Sr, Ca, Ba) 3 SiO 5 : Eu, average particle size of 15 μm) and a particle size A phosphor dispersion liquid was prepared by dispersing 0.4 parts by mass of tabular alumina particles having a thickness of 250 nm and a thickness of 20 nm. Moreover, the alkoxysilane solution which melt | dissolved 30 mass parts of tetramethoxysilane and 2.5 ml of 0.1 N hydrochloric acid aqueous solution in 700 mass parts of isopropanol was prepared. And the slurry dispersion liquid was obtained by adding an alkoxysilane solution, stirring a fluorescent substance dispersion liquid.
そして、このスラリー分散液を、窒素雰囲気(酸素濃度3%以下)、150℃、アトマイザー回転数15000rpm、液供給速度40g/minの条件でスプレードライヤーに供給して噴霧乾燥することによって、イソプロパノールを揮散させると共に、テトラメトキシシランの加水分解と重縮合によって生成したポリシロキサン中に平板状アルミナ粒子が分散した被膜を蛍光体の表面に被覆し、これを更に300℃で1時間加熱して乾燥することによって、防湿膜を形成した被覆蛍光体を得た。 Then, the slurry dispersion is supplied to a spray dryer under the conditions of a nitrogen atmosphere (oxygen concentration of 3% or less), 150 ° C., an atomizer rotational speed of 15000 rpm, and a liquid supply speed of 40 g / min, and spray-dried to volatilize isopropanol. And coating the phosphor surface with a coating in which tabular alumina particles are dispersed in polysiloxane produced by hydrolysis and polycondensation of tetramethoxysilane, and further heating it at 300 ° C. for 1 hour to dry it. Thus, a coated phosphor having a moisture-proof film formed thereon was obtained.
(実施例4)
イソプロパノール700質量部にイオン交換水6質量部を加えて均一に混合した液に、蛍光体(母体(Sr,Ca,Ba)3SiO5:Eu、平均粒子径15μm)100質量部と、粒子径250nmで厚みが20nmの平板状アルミナ粒子0.4質量部を分散させ、蛍光体分散液を調製した。また、メチルトリメトキシシラン32質量部及びジルコニウムテトラ−n−ブトキシド3部質量と、0.1規定−塩酸水溶液2.5mlをイソプロパノール700部に溶解したアルコキシシラン溶液を得た。そして蛍光体分散液を攪拌しながらアルコキシシラン溶液を加えることによって、スラリー分散液を得た。
Example 4
To 700 parts by mass of isopropanol and 6 parts by mass of ion-exchanged water and uniformly mixed, 100 parts by mass of a phosphor (matrix (Sr, Ca, Ba) 3 SiO 5 : Eu, average particle size of 15 μm) and a particle size A phosphor dispersion liquid was prepared by dispersing 0.4 parts by mass of tabular alumina particles having a thickness of 250 nm and a thickness of 20 nm. Moreover, the alkoxysilane solution which melt | dissolved 32 mass parts of methyl trimethoxysilane, 3 mass parts of zirconium tetra-n-butoxide, and 2.5 ml of 0.1 N hydrochloric acid aqueous solution in 700 parts of isopropanol was obtained. And the slurry dispersion liquid was obtained by adding an alkoxysilane solution, stirring a fluorescent substance dispersion liquid.
そして、このスラリー分散液を、窒素雰囲気(酸素濃度3%以下)、150℃、アトマイザー回転数15000rpm、液供給速度40g/minの条件でスプレードライヤーに供給して噴霧乾燥することによって、イソプロパノールを揮散させると共に、メチルトリメトキシシランとジルコニウムテトラ−n−ブトキシドの加水分解と重縮合によって生成したポリシロキサン中に平板状アルミナ粒子が分散した被膜を蛍光体の表面に被覆し、これを更に300℃で1時間加熱して乾燥することによって、防湿膜を形成した被覆蛍光体を得た。 Then, the slurry dispersion is supplied to a spray dryer under the conditions of a nitrogen atmosphere (oxygen concentration of 3% or less), 150 ° C., an atomizer rotational speed of 15000 rpm, and a liquid supply speed of 40 g / min, and spray-dried to volatilize isopropanol. And coating the phosphor surface with a film in which tabular alumina particles are dispersed in polysiloxane produced by hydrolysis and polycondensation of methyltrimethoxysilane and zirconium tetra-n-butoxide, and this is further applied at 300 ° C. The coated phosphor having a moisture-proof film was obtained by heating for 1 hour and drying.
(比較例1)
イソプロパノール700質量部にイオン交換水6質量部を加えて均一に混合した液に、蛍光体(母体(Sr,Ca,Ba)3SiO5:Eu、平均粒子径15μm)100質量部と、粒子径80nmの球状シリカ粒子1.0質量部を分散させ、蛍光体分散液を調製した。また、メチルトリメトキシシラン30質量部と0.1規定−塩酸水溶液2.5mlをイソプロパノール700質量部に溶解したアルコキシシラン溶液を調製した。そして蛍光体分散液を攪拌しながらアルコキシシラン溶液を加えることによって、スラリー分散液を得た。
(Comparative Example 1)
To 700 parts by mass of isopropanol and 6 parts by mass of ion-exchanged water and uniformly mixed, 100 parts by mass of a phosphor (matrix (Sr, Ca, Ba) 3 SiO 5 : Eu, average particle size of 15 μm) and a particle size A phosphor dispersion liquid was prepared by dispersing 1.0 part by mass of 80 nm spherical silica particles. Moreover, the alkoxysilane solution which melt | dissolved 30 mass parts of methyltrimethoxysilane and 2.5 ml of 0.1 N hydrochloric acid aqueous solution in 700 mass parts of isopropanol was prepared. And the slurry dispersion liquid was obtained by adding an alkoxysilane solution, stirring a fluorescent substance dispersion liquid.
そして、このスラリー分散液を、窒素雰囲気(酸素濃度3%以下)、150℃、アトマイザー回転数15000rpm、液供給速度40g/minの条件でスプレードライヤーに供給して噴霧乾燥することによって、イソプロパノールを揮散させると共に、メチルトリメトキシシランの加水分解と重縮合によって生成したポリメチルシロキサン中に球状シリカ粒子が分散した被膜を蛍光体の表面に被覆し、これを更に300℃で1時間加熱して乾燥することによって、防湿膜を形成した被覆蛍光体を得た。 Then, the slurry dispersion is supplied to a spray dryer under the conditions of a nitrogen atmosphere (oxygen concentration of 3% or less), 150 ° C., an atomizer rotational speed of 15000 rpm, and a liquid supply speed of 40 g / min, and spray-dried to volatilize isopropanol. At the same time, a coating film in which spherical silica particles are dispersed in polymethylsiloxane produced by hydrolysis and polycondensation of methyltrimethoxysilane is coated on the surface of the phosphor, which is further heated at 300 ° C. for 1 hour to be dried. Thus, a coated phosphor having a moisture-proof film formed thereon was obtained.
(比較例2)
比較例1において、球状シリカ粒子1.0質量部の代わりに、粒子径1.5μmで厚みが180nmの平板状アルミナ粒子1.0質量部を用いるようにした。その他は比較例1と同様にして、メチルトリメトキシシランの加水分解と重縮合によって生成したポリメチルシロキサン中に平板状アルミナ粒子が分散した被膜を蛍光体の表面に被覆することによって、防湿膜を形成した被覆蛍光体を得た。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 1, instead of 1.0 part by mass of the spherical silica particles, 1.0 part by mass of tabular alumina particles having a particle diameter of 1.5 μm and a thickness of 180 nm was used. Otherwise, in the same manner as in Comparative Example 1, the moisture-proof film was formed by coating the phosphor surface with a coating in which tabular alumina particles were dispersed in polymethylsiloxane produced by hydrolysis and polycondensation of methyltrimethoxysilane. The formed coated phosphor was obtained.
実施例1〜4及び比較例1〜2について、防湿膜の金属酸化物マトリックス相の形成に用いた金属アルコキシドの種類と、金属酸化物マトリックス相に分散させた金属酸化物粒子の種類を、表1にまとめて示す。
About Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2, the kind of metal alkoxide used for formation of the metal oxide matrix phase of a moisture-proof film, and the kind of metal oxide particles dispersed in the metal
また上記の実施例1〜4及び比較例1〜2で得た被覆蛍光体をFIB加工により切断し、その断面を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察することによって、防湿膜の厚みを測定した。 Further, the coated phosphors obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were cut by FIB processing, and the thickness of the moisture-proof film was measured by observing the cross section with a transmission electron microscope (TEM). .
そして実施例1〜4及び比較例1〜2で得た被覆蛍光体について、発光輝度を評価した。発光輝度の評価は、被覆処理する前の蛍光体と、被覆処理した後の被覆蛍光体のそれぞれの発光輝度を、蛍光分光光度計(日本分光株式会社製「FP−6000Series」)を用いて計測し、被覆処理後の蛍光体の発光輝度の維持率を次の式に従って求めることによって行なった。 And the light-emitting luminance was evaluated about the coated fluorescent substance obtained in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2. The evaluation of the emission luminance is performed by measuring the emission luminance of the phosphor before coating and the coating phosphor after coating using a fluorescence spectrophotometer (“FP-6000 Series” manufactured by JASCO Corporation). Then, the retention rate of the emission luminance of the phosphor after the coating treatment was determined according to the following formula.
被覆処理後の維持率(%)
=(被覆処理後の発光輝度/被覆処理前の発光輝度)×100
また、実施例1〜4及び比較例1〜2の被覆蛍光体を用い、耐湿試験を行なった。耐湿試験は、被覆蛍光体粉末をガラス容器に投入し、85℃、相対湿度85%の環境下で500時間放置することによって行なった。
Maintenance rate after coating (%)
= (Emission luminance after coating treatment / emission luminance before coating treatment) × 100
Moreover, the moisture resistance test was done using the coating fluorescent substance of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2. The moisture resistance test was performed by putting the coated phosphor powder into a glass container and leaving it in an environment of 85 ° C. and a relative humidity of 85% for 500 hours.
このように耐湿試験を行なった実施例1〜4及び比較例1〜2の蛍光体の耐湿性を評価した。耐湿性の評価は、被覆蛍光体の耐湿試験の前と後の発光輝度をそれぞれ測定し、耐湿試験の前と後の変化量から耐湿試験後の発光輝度の維持率を次の式に従って求め、これを耐湿性の指標とした。 Thus, the moisture resistance of the fluorescent substance of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2 which performed the moisture resistance test was evaluated. For the evaluation of moisture resistance, the emission luminance before and after the moisture resistance test of the coated phosphor is measured, respectively, and the retention rate of the emission luminance after the moisture resistance test is determined according to the following formula from the amount of change before and after the moisture resistance test. This was used as an index of moisture resistance.
耐湿試験後の維持率(%)
=(耐湿試験後の発光輝度/耐湿試験前の発光輝度)×100
Maintenance rate after humidity resistance test (%)
= (Luminance after moisture resistance test / Luminance before moisture resistance test) × 100
表1にみられるように、実施例1〜4のものはいずれも、耐湿試験後においても発光輝度を高く維持しており、耐湿性が向上していることが確認される。 As can be seen in Table 1, all of Examples 1 to 4 maintain high emission luminance even after the moisture resistance test, and it is confirmed that the moisture resistance is improved.
一方、球状の金属酸化物粒子を用いた比較例1では、耐湿試験後の発光輝度が低下し、耐湿性が劣るものであった。また平板状の金属酸化物粒子を用いるにあたって、粒子径が大きく、厚みも大きい比較例2のものにあっても、耐湿試験後の発光輝度が低下し、耐湿性が劣るものであった。 On the other hand, in Comparative Example 1 using spherical metal oxide particles, the light emission luminance after the moisture resistance test was lowered and the moisture resistance was inferior. Further, when using flat metal oxide particles, even in Comparative Example 2 having a large particle diameter and a large thickness, the light emission luminance after the moisture resistance test was lowered and the moisture resistance was inferior.
1 蛍光体
2 防湿膜
3 金属酸化物マトリックス相
4 金属酸化物粒子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
化学式(1) M1(OR1)m
化学式(2) M2(OR2)n−x(R3)x
(M1,M2はSi,Ti,Al,Zr,Ge,Yから選択される金属。R1,R2はアルキル基又は水素、R3はアルキル基。mはM1の価数と、nはM2の価数と同じ整数。xは1以上の整数であり、n>x。) The metal oxide matrix phase is formed of a metal oxide formed from a metal alkoxide represented by at least one of chemical formula (1) and chemical formula (2), a hydrolyzate thereof, or a condensate thereof. The coated phosphor according to claim 1 or 2.
Chemical formula (1) M 1 (OR 1 ) m
Formula (2) M 2 (OR 2 ) n-x (R 3) x
(M 1 and M 2 are metals selected from Si, Ti, Al, Zr, Ge, and Y. R 1 and R 2 are alkyl groups or hydrogen, R 3 is an alkyl group, m is the valence of M 1 , n is the same integer as the valence of M 2. x is an integer of 1 or more, and n> x.)
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