JP5420015B2 - Sulfide phosphor and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は、硫化物蛍光体及びその製造方法に関し、より詳しくは、可視光で効率よく励起可能であって高輝度の緑色光を発光し、白色発光素子に好適に使用することができる硫化物蛍光体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a sulfide phosphor and a method for producing the same, and more particularly, a sulfide that can be efficiently excited with visible light, emits green light with high luminance, and can be suitably used for a white light-emitting element. The present invention relates to a phosphor and a manufacturing method thereof.

近年、青色LEDや近紫外LEDの開発に伴い、LEDと蛍光体を組み合わせて白色を得る白色発光素子の開発が進んでいる。   In recent years, with the development of blue LEDs and near-ultraviolet LEDs, development of white light-emitting elements that obtain white by combining LEDs and phosphors is progressing.

この青色LEDを用いて白色発光素子を作製する場合、例えば特許文献1、2、及び3に記載されるように、青色LEDと黄色蛍光体とを組み合わせた白色発光素子が開発されている。これらの白色発光素子は、照明用や液晶ディスプレイのバックライト光源としての利用が進んでいる。   When producing a white light emitting element using this blue LED, as described in Patent Documents 1, 2, and 3, for example, a white light emitting element combining a blue LED and a yellow phosphor has been developed. These white light-emitting elements are increasingly used for illumination and as backlight light sources for liquid crystal displays.

しかしながら、このような青色とその補色とから構成された白色は、色再現性が悪く、演色性が低いため、3波長型と称される白色発光素子が開発されている。   However, white light composed of such blue and its complementary color has poor color reproducibility and low color rendering, so a white light-emitting element called a three-wavelength type has been developed.

3波長型の白色発光素子としては、例えば、
(1)青色を発光する発光素子と、発光素子の青色の発光を受けて緑色光を発光する蛍光体、及び赤色光を発光する蛍光体を用いた白色発光素子(例えば、特許文献1参照。)、
(2)紫外線を発光する発光素子と、この発光素子の紫外線の発光を受けて青色光を発光する蛍光体、緑色光を発光する蛍光体、及び赤色光を発光する蛍光体を用いた白色発光素子、の開発が進められている。
As a three-wavelength type white light emitting element, for example,
(1) A light emitting element that emits blue light, a phosphor that emits green light by receiving blue light emitted from the light emitting element, and a white light emitting element that uses a phosphor that emits red light (see, for example, Patent Document 1). ),
(2) White light emission using a light emitting element that emits ultraviolet light, a phosphor that emits blue light upon receiving ultraviolet light emitted from the light emitting element, a phosphor that emits green light, and a phosphor that emits red light Development of devices is underway.

一般に、緑色光を発光する蛍光体としては、(Ba、Sr)SiO:Eu(例えば、非特許文献1参照。)やEu添加βサイアロン(例えば、特許文献2参照。)等が知られている。 In general, as phosphors emitting green light, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu (for example, see Non-Patent Document 1), Eu-added β sialon (for example, see Patent Document 2), and the like are known. ing.

(Ba、Sr)SiO:Euは、BaとSrの比率を変えることで発光波長を調整することが可能であることが開示されている。しかしながら、(Ba、Sr)SiO:Euは、発光強度は強いが発光スペクトルの形状における半値幅が80nmから100nmと広く、一方、Eu添加βサイアロンは、発光スペクトルの形状における半値幅が55nmとシャープであるが発光強度が弱い。 It is disclosed that (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu can adjust the emission wavelength by changing the ratio of Ba and Sr. However, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu has strong emission intensity, but the half-value width in the shape of the emission spectrum is wide from 80 nm to 100 nm, whereas Eu-added β-sialon has a half-value width in the shape of the emission spectrum of 55 nm. It is sharp, but the emission intensity is weak.

ところで、液晶ディスプレイのバックライト光源は、白色光をカラーフィルターで青色、緑色、赤色に分離しているが、その際、発光スペクトルの半値幅が狭くシャープであるほど色の分離がよく、色再現性が向上すると言われている。   By the way, the backlight light source of the liquid crystal display separates white light into blue, green, and red with a color filter. At that time, the narrower the half-value width of the emission spectrum becomes sharper, the better the color separation and the color reproduction. It is said that the sex is improved.

そこで、最近になってEu添加BaSi12(BSON、例えば特許文献3参照。)が開発された。これは、発光スペクトルの半値幅が68nmと狭いが、発光ピーク波長が525nmであり、RGBテレビの理想である緑色の発光ピーク波長の544nmと比べると少し短波長側にずれている。 Therefore, recently, Eu-added Ba 3 Si 6 O 12 N 2 (BSON, see, for example, Patent Document 3) has been developed. Although the half width of the emission spectrum is as narrow as 68 nm, the emission peak wavelength is 525 nm, which is slightly shorter than the green emission peak wavelength of 544 nm, which is ideal for RGB television.

一方、緑色蛍光体としては、チオガレート蛍光体が知られている。代表的なチオガレート蛍光体としては、組成式が(Sr、Ca、Ba)1−xEuGaで示され、アルカリ土類金属の組成比を変えることで発光波長を変えることが可能で、発光ピーク波長が544nm、発光スペクトルの半値幅が50nm程度という特性が得られている(例えば、非特許文献2参照。)。 On the other hand, thiogallate phosphors are known as green phosphors. As a typical thiogallate phosphor, the composition formula is (Sr, Ca, Ba) 1-x Eu x Ga 2 S 4 , and the emission wavelength can be changed by changing the composition ratio of the alkaline earth metal. Thus, the characteristics that the emission peak wavelength is 544 nm and the half width of the emission spectrum is about 50 nm are obtained (for example, see Non-Patent Document 2).

また、Eu添加Gaも緑色の発光を示すことが知られている(例えば、非特許文献3参照。)。しかしながら、この蛍光体は、2価のEuが3価のGa格子位置を置換し、電荷を補償するためGaの格子欠陥が発生する。そのため、発光輝度を大きくすることが難しいといえる。 Eu-added Ga 2 S 3 is also known to emit green light (see, for example, Non-Patent Document 3). However, in this phosphor, the divalent Eu substitutes for the trivalent Ga lattice position, and Ga lattice defects are generated to compensate for the charge. Therefore, it can be said that it is difficult to increase the light emission luminance.

これらの蛍光体材料は、青色LED(発光波長440〜470nm)で励起して緑色の蛍光を得ることが可能であり、単色のLEDランプや白色LED用蛍光体として有用である。しかしながら、ディスプレイ用に使用する場合には、カラーフィルターでの色分離のため発光スペクトルの半値幅がより狭いこと、そして青色LEDの波長変化に対して輝度変化が小さな蛍光体が必要である。特に、青色励起の赤色蛍光体は、発光スペクトルの半値幅が広いブロードな発光を示すものしかないのが実情である。   These phosphor materials can be excited with a blue LED (emission wavelength: 440 to 470 nm) to obtain green fluorescence, and are useful as a monochromatic LED lamp or a phosphor for a white LED. However, when used for a display, a phosphor having a narrower half-value width of an emission spectrum due to color separation by a color filter and a phosphor having a small luminance change with respect to a wavelength change of a blue LED is required. In particular, the blue-excited red phosphor has only a broad emission with a wide half-value width of the emission spectrum.

このことから、色の混合を抑制するため、赤色の発光ピーク波長を長波長側にシフトさせることが考えられる。ところが、長波長側にシフトさせると視感度が低いために画面の輝度が維持できないという問題が生じる。   From this, in order to suppress color mixing, it is conceivable to shift the red emission peak wavelength to the longer wavelength side. However, shifting to the long wavelength side causes a problem that the luminance of the screen cannot be maintained because the visibility is low.

そこで、赤色蛍光体等の他の蛍光体の発光ピーク波長を適正な値にするために、緑色蛍光体において、その発光スペクトルの半値幅を狭くして良好な色分離を可能にし、さらに発光輝度を向上させた蛍光体が望まれていた。   Therefore, in order to set the emission peak wavelength of other phosphors such as the red phosphor to an appropriate value, in the green phosphor, the half-value width of the emission spectrum is narrowed to enable good color separation, and further the emission luminance There has been a demand for a phosphor having an improved surface area.

特開2000−244021号公報JP 2000-244021 A 特開2005−255895号公報JP 2005-255895 A 特開2008−138156号公報JP 2008-138156 A

G.BLASS et.Al.、Philips Res. Report、1968、Vol.23,No.2、p.189G. BLAST et. Al. , Philips Res. Report, 1968, Vol. 23, no. 2, p. 189 T.E.Peters J.A.Baglio、J.Electrochem.Soc.、1972、vol.119、p.230T.A. E. Peters J.M. A. Baglio, J .; Electrochem. Soc. 1972, vol. 119, p. 230 Askerov I.M., et.al.、Sov.Phys.-Semicond.(Enggl.Transl.)、1991、Vol.25、p.1230Askerov I. M.M. , Et. al. Sov. Phys. -Semicond. (Enggl. Transl.), 1991, Vol. 25, p. 1230

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、可視光で効率よく励起して、530nmから550nmの緑色領域に発光波長ピークを有し、発光スペクトルの半値幅が50nm未満であって、さらに高輝度の発光を示す緑色蛍光体を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such circumstances, has an emission wavelength peak in the green region of 530 nm to 550 nm efficiently excited with visible light, and has a half width of the emission spectrum of less than 50 nm. An object of the present invention is to provide a green phosphor that emits light with higher luminance.

本件発明者らは、上述した課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、Gaにアルカリ土類金属元素のSrを加えて硫化物とし、Ga位置をEu2+で置換して所定の組成からなる硫化物蛍光体とすることにより、上述した課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above-described problems. As a result, the alkaline earth metal element Sr is added to Ga 2 S 3 to form a sulfide, and the Ga position is replaced with Eu 2+ to obtain a sulfide phosphor having a predetermined composition, thereby solving the above-described problems. The present inventors have found that the present invention can be accomplished and have completed the present invention.

すなわち、本発明に係る硫化物蛍光体は、一般式:Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表され、式中のx、yは、0.008<x<0.025、11.5<y<12.5を満たすことを特徴とする。 That is, the sulfide phosphor of the present invention have the general formula: represented by Sr (Ga 1-x Eu x ) y S 1.5y + 1, x in the formula, y is 0.008 <x <0.025 11.5 <y <12.5 is satisfied.

また、本発明に係る硫化物蛍光体の製造方法は、一般式:Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表され、式中xが0.008<x<0.025であり、yが11.5<y<12.5である硫化物蛍光体の製造方法であって、所定の組成となるように硝酸ガリウムとユーロピウム化合物とを混合して得られた混合液に、炭酸ストロンチウムを秤量して混合し、オキシカルボン酸及びアルコールを添加してゲル化させゲル体を得るゲル体作製工程と、上記ゲル体を400℃〜500℃の温度条件で熱処理し、その後大気雰囲気で550℃〜600℃の温度条件で酸化焼成処理して酸化物前駆体の中間体を得る中間体作製工程と、上記中間体を大気雰囲気で700℃〜1300℃の温度条件で仮焼成して酸化物前駆体を得る仮焼成工程と、上記仮焼成工程で得られた酸化物前駆体を、850℃〜930℃の温度条件で還元硫化処理して焼成する還元焼成工程とを有することを特徴とする。 The production process of a sulfide phosphor according to the present invention have the general formula: represented by Sr (Ga 1-x Eu x ) y S 1.5y + 1, in wherein x is 0.008 <x <0.025 A method for producing a sulfide phosphor in which y is 11.5 <y <12.5, and a mixture obtained by mixing gallium nitrate and a europium compound so as to have a predetermined composition, A gel body preparation step of weighing and mixing strontium carbonate, adding oxycarboxylic acid and alcohol to obtain a gel body, heat-treating the gel body under a temperature condition of 400 ° C to 500 ° C, and then air atmosphere And an intermediate preparation step of obtaining an intermediate of an oxide precursor by oxidizing and baking at a temperature of 550 ° C. to 600 ° C., and pre-baking the intermediate at 700 ° C. to 1300 ° C. in an air atmosphere. Temporary firing step for obtaining an oxide precursor And a reduction firing step in which the oxide precursor obtained in the provisional firing step is subjected to reduction sulfidation treatment and firing under a temperature condition of 850 ° C. to 930 ° C.

本発明に係る硫化物蛍光体によれば、可視光で効率よく励起して、530nmから550nmの緑色領域に発光波長ピークを有し、その発光スペクトルの半値幅が50nm未満であって高輝度の発光を示す。このような硫化物蛍光体によれば、他の蛍光体と混合させた白色発光素子の作製に際して、他の蛍光体の発光ピーク波長を適正な値に制御しながら良好な色分離が可能となり、その工業的価値は極めて大きい。   According to the sulfide phosphor according to the present invention, it is efficiently excited with visible light, has an emission wavelength peak in the green region of 530 nm to 550 nm, and has a half width of its emission spectrum of less than 50 nm and high luminance. Shows luminescence. According to such a sulfide phosphor, when producing a white light emitting device mixed with another phosphor, it becomes possible to perform good color separation while controlling the emission peak wavelength of the other phosphor to an appropriate value, Its industrial value is extremely large.

実施例2、比較例3,7,8にて作製した蛍光体についてX線回折パターン、並びに、ICSDを用いてシュミレーションしたSrGa、EuGa及びGaについてのX線回折パターンを示す図である。X-ray diffraction patterns of the phosphors prepared in Example 2 and Comparative Examples 3, 7, and 8, and X-ray diffraction of SrGa 2 S 4 , EuGa 2 S 4 and Ga 2 S 3 simulated using ICSD It is a figure which shows a pattern. 実施例1、比較例3,7,8、及び従来例の蛍光体についての発光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the emission spectrum about Example 1, comparative example 3, 7, 8, and the fluorescent substance of a prior art example. 実施例1、比較例3,8、及び従来例の蛍光体の発光スペクトルをピーク波長で規格化したスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum which normalized the emission spectrum of the fluorescent substance of Example 1, the comparative examples 3 and 8, and the prior art example with the peak wavelength. 実施例1、比較例3,7,8、及び従来例の蛍光体についての励起特性の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the excitation characteristic about the fluorescent substance of Example 1, Comparative example 3, 7, 8, and a prior art example.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態(以下、「本実施の形態」という。)について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
1.硫化物蛍光体
1−1.硫化物蛍光体の組成及び効果
1−2.硫化物蛍光体の構造解析
2.硫化物蛍光体の製造方法
2−1.製造方法の概要
2−2.液相法による酸化物前駆体を経由した硫化物蛍光体の製造方法
3.実施例
3−1.蛍光体の作製
3−2.蛍光体の性能評価
3−3.蛍光体のX線回折測定
Hereinafter, a specific embodiment to which the present invention is applied (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail in the following order with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary.
1. 1. Sulfide phosphor 1-1. Composition and effect of sulfide phosphor 1-2. 1. Structural analysis of sulfide phosphors 2. Method for producing sulfide phosphor 2-1. Overview of manufacturing method 2-2. 2. A method for producing a sulfide phosphor via an oxide precursor by a liquid phase method. Example 3-1. Production of phosphor 3-2. Performance evaluation of phosphor 3-3. X-ray diffraction measurement of phosphor

≪1.硫化物蛍光体≫
<1−1.硫化物蛍光体の組成及び効果>
本実施の形態に係る硫化物蛍光体は、一般式(1):Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表され、式中のx、yが、0.008<x<0.025、11.5<y<12.5を満たすものである。
<< 1. Sulfide phosphor >>
<1-1. Composition and effect of sulfide phosphor>
Sulfide phosphor according to the present embodiment, the general formula (1): is represented by Sr (Ga 1-x Eu x ) y S 1.5y + 1, x in the formula, y is, 0.008 <x < 0.025, 11.5 <y <12.5 is satisfied.

上記一般式(1)で表される硫化物蛍光体では、可視光で効率よく励起することができ、530nm〜550nmの緑色領域に発光ピークを有する。また、この硫化物蛍光体では、その発光スペクトルの半値幅が50nm未満となる。このような発光特性を有する硫化物蛍光体によれば、例えば他の蛍光体と混合させた白色発光素子の作製に際しても色の混合を効果的に抑制することができ、他の蛍光体の発光ピーク波長を適正な値に制御しながら良好な色分離が可能な緑色蛍光体として好適に用いることができる。   The sulfide phosphor represented by the general formula (1) can be excited efficiently with visible light and has an emission peak in a green region of 530 nm to 550 nm. Further, in this sulfide phosphor, the half width of the emission spectrum is less than 50 nm. According to the sulfide phosphor having such light emission characteristics, for example, in the production of a white light emitting device mixed with another phosphor, color mixing can be effectively suppressed, and light emission of the other phosphor can be achieved. It can be suitably used as a green phosphor capable of good color separation while controlling the peak wavelength to an appropriate value.

また、上述のように、この硫化物蛍光体においては、Euの添加割合は上記一般式(1)中の「x」で示される割合として0.008<x<0.025を満たすものである。また、アルカリ土類金属であるストロンチウム(Sr)に対するガリウム(Ga)の混合割合(Ga/Sr)は、上記一般式(1)中の「y」で示される割合として11.5<y<12.5を満たすものである。   As described above, in this sulfide phosphor, the addition ratio of Eu satisfies 0.008 <x <0.025 as the ratio indicated by “x” in the general formula (1). . Further, the mixing ratio (Ga / Sr) of gallium (Ga) to strontium (Sr), which is an alkaline earth metal, is 11.5 <y <12 as a ratio indicated by “y” in the general formula (1). .5 is satisfied.

このように、Euの添加割合やGa/Srの割合を上述した範囲内とすることによって、400nm〜500nmの広い範囲で励起して発光強度の高いピーク波長を有し、効率の良い励起を可能にする。また、このような組成とすることによって、Euが効果的に置換されて従来に比して極めて輝度の高い発光を示すことができる。   In this way, by making the addition ratio of Eu and the ratio of Ga / Sr within the above-mentioned ranges, excitation is possible in a wide range of 400 nm to 500 nm, having a peak wavelength with high emission intensity, and enabling efficient excitation. To. Moreover, by setting it as such a composition, Eu can be substituted effectively and light emission extremely high compared with the past can be shown.

ここで、本実施の形態に係る硫化物蛍光体における発光輝度の向上は、後述する構造解析の結果から分かるように、この硫化物蛍光体が、複数の結晶相から形成されてなる共晶体であることにもよる。   Here, the improvement of the light emission luminance in the sulfide phosphor according to the present embodiment is a eutectic formed by a plurality of crystal phases, as can be seen from the result of structural analysis described later. It depends on some things.

<1−2.硫化物蛍光体の構造解析>
図1に、後述する実施例において作製した蛍光体についてのX線回折パターンと、ICSD(無機結晶構造データベース)を用いてシュミレーションしたSrGa、EuGa、及びGaについてのX線回折パターンを示す。図1において、実施例2にて作製したSrGa1219:Eu2%で示される蛍光体が、上記一般式(1)で表される蛍光体の一例である。
<1-2. Structural analysis of sulfide phosphors>
FIG. 1 shows an X-ray diffraction pattern of phosphors produced in Examples described later, and SrGa 2 S 4 , EuGa 2 S 4 , and Ga 2 S 3 simulated using ICSD (inorganic crystal structure database). An X-ray diffraction pattern is shown. In FIG. 1, the phosphor represented by SrGa 12 S 19 : Eu 2% produced in Example 2 is an example of the phosphor represented by the general formula (1).

図1のX線回折パターンに示されるように、Euを1%添加したGa:Eu1%では、ICSDでシュミレーションしたGaに一致しており単相からなる蛍光体であることが分かる。一方で、本実施の形態に係る硫化物蛍光体であるSrGa1219:Eu2%では、Gaに一致するピークと、SrGa及びEuGaに近似するピークがあることが分かる。このことから、上記一般式(1)で表される硫化物蛍光体は、複数の結晶相から形成されていると推測することができる。 As shown in X-ray diffraction pattern of Figure 1, Eu 1% added with Ga 2 S 3: In Eu1%, it is a phosphor consisting of a single phase coincides with the Ga 2 S 3 was simulated by ICSD I understand. On the other hand, in SrGa 12 S 19 : Eu2%, which is the sulfide phosphor according to the present embodiment, there are a peak that matches Ga 2 S 3 and a peak that approximates SrGa 2 S 4 and EuGa 2 S 4. I understand. From this, it can be estimated that the sulfide phosphor represented by the general formula (1) is formed of a plurality of crystal phases.

SrS−Gaは共晶系であることが知られている。したがって、本実施の形態に係る硫化物蛍光体では、その製造過程においてSrGaとGaの共晶反応が生じることにより少量の液相が出現し、その液相に基づく自己フラックス効果によって蛍光体表面相が高純度の結晶になり、これにより従来に比して極めて輝度の高い発光を示すようになると考えられる。 SrS—Ga 2 S 3 is known to be a eutectic system. Therefore, in the sulfide phosphor according to the present embodiment, a small amount of liquid phase appears due to the eutectic reaction of SrGa 2 S 4 and Ga 2 S 3 in the production process, and the self-flux based on the liquid phase It is considered that due to the effect, the phosphor surface phase becomes a high-purity crystal, and as a result, emits light with extremely high brightness as compared with the conventional case.

≪2.硫化物蛍光体の製造方法≫
次に、上述した硫化物蛍光体の製造方法について説明する。
≪2. Method for producing sulfide phosphor >>
Next, a method for manufacturing the above-described sulfide phosphor will be described.

<2−1.製造方法の概要>
一般に、ガリウムのようなイオン半径の小さな原子位置を、ユーロピウムのようなイオン半径の大きな元素で置換することは難しい。また、GaではGaサイトを置換したEuとGa空孔とが複合欠陥を構成すると言われている。
<2-1. Overview of manufacturing method>
In general, it is difficult to replace an atomic position having a small ion radius such as gallium with an element having a large ion radius such as europium. In Ga 2 O 3 , it is said that Eu and Ga vacancies replacing Ga sites constitute a composite defect.

そこで、本発明者らは、EuがGa位置に置換した一般式:Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表され、式中xが0.008<x<0.025であり、yが11.5<y<12.5である硫化物蛍光体を製造するためには、一旦Euを含んだGaにアルカリ土類金属のSrを加えてSrGa1.5y+1とした酸化物前駆体を作製し、その酸化物前駆体を二硫化炭素や硫化水素で還元硫化処理することで、EuがGa位置に置換した硫化物蛍光体の効率的な形成が可能となることを見出し、可視光で効率よく励起され高輝度に緑色発光する硫化物蛍光体を得ることができることが分かった。 Accordingly, the present inventors have the general formula Eu is substituted with Ga positions: represented by Sr (Ga 1-x Eu x ) y S 1.5y + 1, in wherein x is 0.008 <x <0.025 In order to manufacture a sulfide phosphor in which y is 11.5 <y <12.5, alkaline earth metal Sr is added to Ga 2 O 3 once containing Eu and SrGa y O 1. By producing an oxide precursor of 5y + 1 and subjecting the oxide precursor to reduction sulfidation treatment with carbon disulfide or hydrogen sulfide, it is possible to efficiently form a sulfide phosphor in which Eu is substituted at the Ga position. It was found that a sulfide phosphor that is excited efficiently by visible light and emits green light with high luminance can be obtained.

具体的に、この酸化物前駆体である、アルカリ土類金属の酸化物と酸化ガリウム(Ga)との複合酸化物は、固相法あるいは液相法で作製できる。 Specifically, a complex oxide of an alkaline earth metal oxide and gallium oxide (Ga 2 O 3 ), which is the oxide precursor, can be manufactured by a solid phase method or a liquid phase method.

例えば、固相法では、アルカリ土類金属である炭酸ストロンチウム、酸化ガリウム、及び酸化ユーロピウムを所定の組成比となるように混合し、この混合物を大気雰囲気中で700℃〜1300℃の温度条件で焼成により作製することができる。焼成に際して、その焼成温度が700℃より低いと炭酸塩が分解できないため複合酸化物ができにくい。一方で、焼成温度が1300℃より高いとGaの揮発が激しくなることや、酸化物前駆体が熔融して後の還元硫化ができなくなることがあるため好ましくない。 For example, in the solid phase method, alkaline earth metals strontium carbonate, gallium oxide, and europium oxide are mixed so as to have a predetermined composition ratio, and the mixture is heated at 700 ° C. to 1300 ° C. in an air atmosphere. It can be produced by firing. At the time of firing, if the firing temperature is lower than 700 ° C., the carbonate cannot be decomposed, making it difficult to form a composite oxide. On the other hand, when the firing temperature is higher than 1300 ° C., the volatilization of Ga 2 O 3 becomes intense, and the oxide precursor may melt and be unable to be subsequently reduced and sulfided.

また、液相法では、例えば錯体重合法を用いて酸化物前駆体を作製することができる。このように液相法により酸化物前駆体を作製することによって、原料を均一に混合させることができ、より発光輝度の高い蛍光体を作製するためには好適な製造方法である。以下に、具体的な液相法を用いた製造方法を例に挙げて、より詳細に本実施の形態に係る硫化物蛍光体の製造方法について説明する。   In the liquid phase method, for example, an oxide precursor can be produced using a complex polymerization method. Thus, by producing an oxide precursor by a liquid phase method, raw materials can be mixed uniformly, and this is a suitable production method for producing a phosphor with higher emission luminance. Below, the manufacturing method using the specific liquid phase method is mentioned as an example, and the manufacturing method of the sulfide phosphor according to the present embodiment will be described in more detail.

<2−2.液相法による酸化物前駆体を経由した硫化物蛍光体の製造方法>
本実施の形態に係る硫化物蛍光体の製造方法は、一般式:Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表され、式中xが0.008<x<0.025であり、yが11.5<y<12.5である硫化物蛍光体の製造方法である。
<2-2. Manufacturing Method of Sulfide Phosphor via Oxide Precursor by Liquid Phase Method>
Production process of a sulfide phosphor according to the present embodiment, the general formula: represented by Sr (Ga 1-x Eu x ) y S 1.5y + 1, in wherein x is 0.008 <x <0.025 And y is a method for producing a sulfide phosphor in which 11.5 <y <12.5.

この製造方法は、原料を混合して得られた水溶液をゲル化させゲル体を得るゲル体作製工程と、ゲル体を熱処理して有機物を分解し、さらに酸化焼成処理により酸化物前駆体の中間体を得る中間体作製工程と、酸化物前駆体の中間体を仮焼成して酸化物前駆体を得る仮焼成工程と、酸化物前駆体に対して還元硫化処理を行う還元焼成工程とを有する。   This manufacturing method includes a gel body preparation step in which an aqueous solution obtained by mixing raw materials is gelled to obtain a gel body, a heat treatment of the gel body to decompose organic matter, and an intermediate of the oxide precursor by an oxidation firing process. An intermediate preparation step for obtaining a body, a preliminary firing step for preliminarily firing an intermediate of an oxide precursor to obtain an oxide precursor, and a reduction firing step for performing a reduction sulfidation treatment on the oxide precursor .

(1)ゲル体作製工程
ゲル体作製工程では、上記一般式に示される所定の組成となるように、原料の硝酸ガリウム(Ga)とユーロピウム(Eu)化合物とを混合して得られた混合液に、炭酸ストロンチウムを秤量して混合する。そして、その混合液にオキシカルボン酸及びアルコールを添加して、所定の温度で加熱してゲル化させることによってゲル体を作製する。
(1) Gel body preparation process In a gel body preparation process, the liquid mixture obtained by mixing the raw material gallium nitrate (Ga) and a europium (Eu) compound so that it may become the predetermined composition shown by the said general formula. Then, strontium carbonate is weighed and mixed. And an oxycarboxylic acid and alcohol are added to the liquid mixture, and it heats at predetermined temperature and makes it gelatinize, and produces a gel body.

具体的に、ゲル体作製工程では、先ず、硝酸ガリウムとユーロピウム化合物の水溶液を混合して混合液とし、その混合液に炭酸ストロンチウムを混合させる。   Specifically, in the gel body preparation step, first, an aqueous solution of gallium nitrate and a europium compound is mixed to form a mixed solution, and strontium carbonate is mixed into the mixed solution.

添加する賦活元素Euの化合物としては、ユーロピウムの硝酸塩や酸化物等の水溶性ユーロピウム化合物を用いることができる。例えば、硝酸ユーロピウムとしては、原料のユーロピウム酸化物を濃度40〜60質量%の硝酸溶液に溶解して1時間程度の攪拌を行うことによってユーロピウム酸化物を完全に溶解させ、その後ユーロピウム溶解液を乾燥させることによって得ることができる。   As the compound of the activation element Eu to be added, a water-soluble europium compound such as europium nitrate or oxide can be used. For example, as europium nitrate, the raw europium oxide is dissolved in a nitric acid solution having a concentration of 40 to 60% by mass and stirred for about 1 hour to completely dissolve the europium oxide, and then the europium solution is dried. Can be obtained.

また、ストロンチウム源となる炭酸ストロンチウムは、比較的安価な材料であり、これを原料として用いることによって、コストを抑えた蛍光体を作製することができる。   In addition, strontium carbonate as a strontium source is a relatively inexpensive material. By using this as a raw material, a phosphor with reduced cost can be manufactured.

硝酸ガリウム、ユーロピウム化合物、炭酸ストロンチウムの添加量は、所望とする蛍光体の組成の金属比となるように秤量して混合する。本実施の形態においては、その組成が一般式:Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表され、式中xが0.008<x<0.025であり、yが11.5<y<12.5となるように、原料の硝酸ガリウム、ユーロピウム化合物、及び炭酸ストロンチウムを秤量して混合する。供給する原料中の原子比と得られる蛍光体の原子組成比とは略一致することから、所望とする組成比となるように原料をそれぞれ秤量して混合することによって、それぞれの原子を上述した範囲とすることができる。 The addition amounts of gallium nitrate, europium compound, and strontium carbonate are weighed and mixed so that the metal ratio of the desired phosphor composition is obtained. In this embodiment, the composition formula: Sr is represented by (Ga 1-x Eu x) y S 1.5y + 1, a wherein x is 0.008 <x <0.025, y is 11 The raw materials gallium nitrate, europium compound, and strontium carbonate are weighed and mixed so that .5 <y <12.5. Since the atomic ratio in the raw material to be supplied and the atomic composition ratio of the obtained phosphor are substantially the same, each raw material is weighed and mixed so that the desired composition ratio is obtained. It can be a range.

次に、ゲル体作製工程では、このように原料化合物を混合させた溶液に、オキシカルボン酸を添加することによって金属元素を錯化させ、金属元素を錯化させた溶液にアルコールを添加することによって水溶液をゲル化させる。このように、原料を混合させた水溶液をゲル化させてゲル体とすることによって、その原料を均一に分散させることができ、特に発光中心となる希土類元素のユーロピウムを均一に分散させることができ、高輝度の発光を示す蛍光体を得ることができる。   Next, in the gel body preparation step, the metal element is complexed by adding oxycarboxylic acid to the solution in which the raw material compounds are mixed in this manner, and alcohol is added to the solution in which the metal element is complexed. To gel the aqueous solution. Thus, by gelling the aqueous solution in which the raw materials are mixed into a gel body, the raw materials can be uniformly dispersed, and in particular, the rare earth element europium that becomes the luminescent center can be uniformly dispersed. A phosphor exhibiting high-luminance emission can be obtained.

ここで、オキシカルボン酸としては、例えばクエン酸、リンゴ酸、酒石酸、タルトロン酸、グリセリン酸、オキシ酪酸、ヒドロアクリル酸、乳酸、グリコール酸等を用いることができ、その中でもクエン酸を用いることがより好ましい。   Here, as the oxycarboxylic acid, for example, citric acid, malic acid, tartaric acid, tartronic acid, glyceric acid, oxybutyric acid, hydroacrylic acid, lactic acid, glycolic acid and the like can be used, and among them, citric acid is used. More preferred.

オキシカルボン酸の添加量としては、Ga、Eu、及びSrからなる全金属元素(Ga+Eu+Sr)のモル数に対して、そのモル比で3倍〜5倍モル程度とすることが好ましい。オキシカルボン酸の添加量が全金属元素に対して3倍モル未満であると、原料となる炭酸ストロンチウムを完全に溶解させることができず、また金属元素の錯化が十分に進行しない可能性がある。一方で、添加量が5倍モルを超えると、コストが増大して経済性が悪化するため好ましくない。   The amount of oxycarboxylic acid added is preferably about 3 to 5 times the molar ratio of all metal elements (Ga + Eu + Sr) composed of Ga, Eu, and Sr. If the amount of oxycarboxylic acid added is less than 3 times the moles of all metal elements, the raw material strontium carbonate cannot be completely dissolved, and the complexation of metal elements may not proceed sufficiently. is there. On the other hand, when the addition amount exceeds 5 times mole, the cost increases and the economic efficiency deteriorates, which is not preferable.

オキシカルボン酸を添加することによる金属元素の溶解処理と錯化処理に際しては、特に限定されないが、例えば水溶液を50℃〜160℃程度に加温して、1時間〜8時間程度の時間で攪拌することによって行う。   There are no particular limitations on the metal element dissolution treatment and complexation treatment by adding oxycarboxylic acid, but for example, the aqueous solution is heated to about 50 ° C. to 160 ° C. and stirred for about 1 to 8 hours. By doing.

また、金属元素を錯化させた溶液に添加するアルコールとしては、グリコールを用いることが好ましい。具体的に、グリコールとしては、エチレングリコール又はプロピレングリコールを用いることが好ましい。   Further, glycol is preferably used as the alcohol added to the solution in which the metal element is complexed. Specifically, it is preferable to use ethylene glycol or propylene glycol as the glycol.

アルコールの添加量としては、Ga、Eu、及びSrからなる全金属元素(Ga+Eu+Sr)のモル数に対して、そのモル比で8倍〜12倍モル程度とすることが好ましい。アルコールの添加量が全金族元素に対して8倍モル未満であると、後述するエステル化反応が起こりにくくゲル化が効率的に進行しない可能性がある。一方で、添加量が12倍モルを超えると、それ以上にアルコール添加の効果が増大せず、コストが増大して経済性が悪化するため好ましくない。   The amount of alcohol added is preferably about 8 to 12 times the molar ratio of all metal elements (Ga + Eu + Sr) composed of Ga, Eu and Sr. If the addition amount of the alcohol is less than 8 times moles with respect to all the metal group elements, the esterification reaction described later hardly occurs and gelation may not proceed efficiently. On the other hand, when the addition amount exceeds 12 times mol, the effect of alcohol addition does not increase any more, which is not preferable because the cost increases and the economic efficiency deteriorates.

アルコールの添加によるゲル化反応では、例えば水溶液の液温を120℃〜250℃、より好ましくは180℃〜220℃に加熱昇温して攪拌する。このようにして水溶液を加熱して攪拌することにより、水溶液中でエステル化反応が生じて重合してポリエステルが生成され、これにより水溶液がゲル化する。   In the gelation reaction by addition of alcohol, for example, the temperature of the aqueous solution is heated to 120 ° C. to 250 ° C., more preferably 180 ° C. to 220 ° C., and the mixture is stirred. When the aqueous solution is heated and stirred in this manner, an esterification reaction occurs in the aqueous solution to polymerize to produce a polyester, whereby the aqueous solution gels.

上述したゲル化温度について、120℃未満ではゲル化時間が長くなり、250℃を超えると均一なゲル化が難しくなる。また、ゲル化時間としては、水溶液の水分量によって変化するが、上述したゲル化温度において4時間〜16時間攪拌してゲル化させることが好ましい。   Regarding the above-described gelation temperature, if it is less than 120 ° C., the gelation time becomes long, and if it exceeds 250 ° C., uniform gelation becomes difficult. Further, the gelation time varies depending on the water content of the aqueous solution, but it is preferable to perform the gelation by stirring for 4 to 16 hours at the gelation temperature described above.

なお、水溶液のゲル化にあたって、エステル化反応が進行すると水溶液中の硝酸が急激に分解して赤黒いガスが発生するとともに、ポリエステル中に泡が形成されて急激に膨張する場合がある。その泡は、水で容易に溶解するので、適宜水を加えて再度水溶液を作製することによって攪拌重合してポリエステル化すればよい。また、水溶液中に硝酸が残っていると、有機物の加熱分解時に急激な反応が起きることがあることに注意する。   In the gelation of the aqueous solution, when the esterification reaction proceeds, nitric acid in the aqueous solution is rapidly decomposed to generate a reddish gas, and bubbles may be formed in the polyester to expand rapidly. Since the bubbles are easily dissolved in water, it may be polyesterified by stirring and polymerizing by adding water as appropriate and preparing an aqueous solution again. In addition, if nitric acid remains in the aqueous solution, it should be noted that a rapid reaction may occur during the thermal decomposition of the organic matter.

(2)中間体作製工程
中間体作製工程では、ゲル体作製工程で得られたゲル体に対して熱処理を施してゲル体を熱分解するとともに、続いて大気雰囲気中で所定の温度条件で酸化焼成処理することによって酸化物前駆体の中間体を作製する。
(2) Intermediate production process In the intermediate production process, the gel body obtained in the gel body production process is subjected to heat treatment to thermally decompose the gel body, and then oxidized under a predetermined temperature condition in an air atmosphere. An intermediate of the oxide precursor is produced by firing treatment.

ゲル体作製工程で得られたゲル体には、添加した原料(炭酸塩、オキシカルボン酸、アルコール等)に由来する有機物が含まれている。そのため、先ず、中間体作製工程においては、ゲル体に対して熱処理を施すことによって、ゲル体に含まれる有機物の分解を行う。これにより、残留する有機物の未分解物による輝度の低下を抑制し、得られる蛍光体の発光強度を高めることができ、高輝度の発光を示す蛍光体を作製することができる。   The gel body obtained in the gel body preparation step contains organic substances derived from the added raw materials (carbonate, oxycarboxylic acid, alcohol, etc.). Therefore, first, in an intermediate body production process, the organic substance contained in a gel body is decomposed | disassembled by heat-processing with respect to a gel body. Thereby, the fall of the brightness | luminance by the undecomposed thing of the organic substance which remains can be suppressed, the emitted light intensity of the fluorescent substance obtained can be raised, and the fluorescent substance which shows high-intensity light emission can be produced.

ゲル体に対する熱処理温度としては、400℃〜500℃とすることが好ましく、440℃〜460℃とすることがより好ましい。また、熱処理時間としては、1時間〜20時間とすることが好ましく、4時間〜12時間とすることがより好ましい。また、はじめに100℃〜200℃で熱処理してから、400℃〜500℃に温度を上げて熱処理することにより、ゲル体に含まれる有機物の急激な分解の影響を避けることができる。   As heat processing temperature with respect to a gel body, it is preferable to set it as 400 to 500 degreeC, and it is more preferable to set it as 440 to 460 degreeC. Moreover, as heat processing time, it is preferable to set it as 1 hour-20 hours, and it is more preferable to set it as 4 hours-12 hours. In addition, by first performing heat treatment at 100 ° C. to 200 ° C. and then increasing the temperature to 400 ° C. to 500 ° C., the influence of rapid decomposition of organic substances contained in the gel can be avoided.

また、中間体作製工程では、上述した熱処理に続いて、ゲル体の熱処理物に対して大気雰囲気中で550℃〜600℃の温度条件で酸化焼成処理を施すことによって、後述する酸化物前駆体の中間体を作製する。   Further, in the intermediate preparation step, following the heat treatment described above, the oxide precursor described later is subjected to an oxidation baking treatment in a temperature condition of 550 ° C. to 600 ° C. in the air atmosphere to the heat-treated product of the gel body. An intermediate of is prepared.

この酸化焼成処理は、ゲル体に対する熱処理のみでは、酸素が不足したり凝集したりして熱分解が不十分になることが多いため、十分に有機物を燃焼除去し、酸化反応を促進するために行う。そのため、ゲル体の熱処理物は、乳鉢等で軽く粉砕しておくことが望ましい。また、酸素や空気を流している場合は、中間体作製工程とこの後の工程である仮焼成工程を連続して行うことができる。   In this oxidation firing treatment, heat treatment on the gel body alone often causes insufficient oxygen or agglomeration, resulting in insufficient thermal decomposition, so that organic substances can be burned and removed sufficiently to promote the oxidation reaction. Do. Therefore, it is desirable to lightly pulverize the heat-treated product of the gel body with a mortar or the like. Moreover, when oxygen or air is flowed, the intermediate preparation step and the pre-baking step, which is a subsequent step, can be performed continuously.

酸化焼成処理において、その焼成温度が550℃未満では、残存している有機物や硝酸が燃焼分解されにくいため好ましくない。一方で、600℃を超えると、中間体が部分的に結晶化して酸化物前駆体が均一になりにくいため好ましくない。また、その焼成時間としては、1時間〜4時間とすることが好ましい。   In the oxidation firing treatment, if the firing temperature is less than 550 ° C., the remaining organic matter and nitric acid are not easily decomposed by combustion, which is not preferable. On the other hand, when the temperature exceeds 600 ° C., the intermediate is partially crystallized and the oxide precursor is hardly uniform, which is not preferable. The firing time is preferably 1 hour to 4 hours.

また、この酸化焼成処理は、上述のように大気雰囲気中、または酸素雰囲気中にて行う。酸素を含む雰囲気にて熱処理を行うことにより、ゲル体に残留する有機物を効果的に分解させることができ、表面に炭素が残って蛍光体の輝度が低下することを抑制することができる。   Moreover, this oxidation baking treatment is performed in an air atmosphere or an oxygen atmosphere as described above. By performing the heat treatment in an atmosphere containing oxygen, the organic matter remaining in the gel body can be effectively decomposed, and it is possible to suppress the carbon from remaining on the surface and reducing the luminance of the phosphor.

(3)仮焼成工程
仮焼成工程では、中間体作製工程で得られた酸化物前駆体の中間体を大気雰囲気中で仮焼成することによって、完全に酸化物とし、アルカリ土類金属であるSrの酸化物とEuを含んだ酸化ガリウム(Ga)との複合酸化物(SrGa1.5y−1)からなる酸化物前駆体を作製する。
(3) Pre-baking step In the pre-baking step, the oxide precursor obtained in the intermediate preparation step is pre-baked in the atmosphere to completely convert it into an oxide, which is an alkaline earth metal Sr. An oxide precursor made of a composite oxide (SrGa y O 1.5y-1 ) of gallium oxide (Ga 2 O 3 ) containing Eu oxide and Eu is prepared.

仮焼成工程における焼成温度としては、700℃〜1300℃とすることが好ましい。焼成温度が700℃未満であると、残留する原料の炭酸塩を効率的に分解できないため複合酸化物ができにくくなる。一方で、焼成温度が1300℃を超えると、Gaの揮発が激しくなることや、複合酸化物が熔融して後工程の還元焼成工程での還元硫化反応が進行しにくくなることがあるため好ましくない。 The firing temperature in the temporary firing step is preferably 700 ° C to 1300 ° C. If the firing temperature is lower than 700 ° C., the remaining raw material carbonate cannot be efficiently decomposed, and therefore it becomes difficult to form a composite oxide. On the other hand, when the firing temperature exceeds 1300 ° C., the volatilization of Ga 2 O 3 may become intense, or the composite oxide may melt and the reduction sulfurization reaction in the subsequent reduction firing process may not proceed easily. Therefore, it is not preferable.

また、仮焼成の処理時間としては、3時間〜8時間とすることが好ましく、4時間〜6時間とすることがより好ましい。   Moreover, as processing time of temporary baking, it is preferable to set it as 3 hours-8 hours, and it is more preferable to set it as 4 hours-6 hours.

ここで、一般に、Gaは800℃より高い温度で昇華が著しくなる。そのため、この仮焼成工程では、酸化物前駆体の中間体を、一旦700℃〜800℃以下の温度で焼成して酸化物を形成し(第1の仮焼成工程)、その酸化物を再度1000℃〜1300℃の温度で焼成する(第2の仮焼成工程)という2段階の焼成処理を行うこともできる。 Here, generally, sublimation of Ga 2 O 3 becomes remarkable at a temperature higher than 800 ° C. Therefore, in this preliminary firing step, the intermediate of the oxide precursor is once fired at a temperature of 700 ° C. to 800 ° C. or less to form an oxide (first preliminary firing step), and the oxide is again 1000 It is also possible to perform a two-stage baking process of baking at a temperature of 1C to 1300C (second temporary baking process).

このように、中間体作製工程で得られた酸化物前駆体の中間体に対して2段階の焼成処理を施して仮焼成することによって、Gaの揮発ロスを少なくし、効率よく酸化物の前駆体を得ることができ、所望とする組成の蛍光体を効率的に作製することができる。 In this way, the oxide precursor intermediate obtained in the intermediate preparation step is subjected to a two-step baking treatment and pre-baked to reduce Ga 2 O 3 volatilization loss and efficiently oxidize. The precursor of a product can be obtained, and a phosphor having a desired composition can be efficiently produced.

また、酸化物前駆体の中間体を800℃以下で焼成すると、結晶化せずにX線回折でピークの見えない酸化物前駆体となることがある。一般的に、非晶質で均一な酸化物前駆体を還元硫化すると、結晶の構造変化や拡散を必要としないため、低温で目的物質を合成することができる。なお、特定の結晶構造を利用して目的組成を得る場合には、高温で結晶化させればよい。   Further, when the intermediate of the oxide precursor is baked at 800 ° C. or lower, it may be an oxide precursor that does not crystallize and has no peak in X-ray diffraction. In general, when an amorphous and uniform oxide precursor is reduced and sulfided, it is not necessary to change the structure of the crystal or to diffuse, so that the target substance can be synthesized at a low temperature. In addition, what is necessary is just to crystallize at high temperature, when obtaining a target composition using a specific crystal structure.

(4)還元焼成工程
還元焼成工程では、仮焼成工程で得られた酸化物前駆体を、所定の温度条件のもとに還元硫化処理して焼成する。この還元硫化処理により、酸化物前駆体が還元硫化されて母体結晶が形成されるとともに、その母体結晶のSrサイトにEuがドープされ、Euが均一に分散した硫化物蛍光体を得ることができる。
(4) Reduction firing step In the reduction firing step, the oxide precursor obtained in the provisional firing step is subjected to a reduction sulfidation treatment and firing under a predetermined temperature condition. By this reductive sulfidation treatment, an oxide precursor is reductively sulfidized to form a host crystal, and a Sr site of the host crystal is doped with Eu, thereby obtaining a sulfide phosphor in which Eu is uniformly dispersed. .

具体的に、還元硫化処理は、硫化水素ガスや二硫化炭素を含んだ不活性ガスを用いて行うことができる。その中でも特に、二硫化炭素を含んだ不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。高温条件の下に長時間に亘って還元硫化処理を行った場合、還元硫化した母体結晶から揮発し易い硫黄が抜け出る傾向があり、高輝度で且つ所望とする発光波長を有する蛍光体を製造することが困難になる。この点、二硫化炭素は還元力が強いため、酸化物を低温で硫化することが可能となり低い温度条件で焼成を行うことができ、硫黄が抜け出ることを抑制して所望とする組成の蛍光体を効果的に製造することができる。また、昇温に際しての手間と費用を低減することができ、経済的な観点からも好ましい。   Specifically, the reduction sulfidation treatment can be performed using an inert gas containing hydrogen sulfide gas or carbon disulfide. Among these, it is particularly preferable to carry out in an inert gas atmosphere containing carbon disulfide. When reductive sulfidation treatment is performed for a long time under high temperature conditions, sulfur that tends to volatilize tends to escape from the reductive sulfurized base crystal, and a phosphor having high luminance and a desired emission wavelength is manufactured. It becomes difficult. In this respect, since carbon disulfide has a strong reducing power, the oxide can be sulfided at a low temperature and can be fired under a low temperature condition. Suppressing the escape of sulfur and phosphor having a desired composition Can be produced effectively. Further, it is possible to reduce labor and cost at the time of raising the temperature, which is preferable from an economical viewpoint.

そして、本実施の形態に係る製造方法では、この還元焼成工程における還元硫化処理において、焼成温度条件を制御することが重要となる。具体的には、850℃〜930℃の範囲に温度を制御して還元硫化処理を行う。   In the manufacturing method according to the present embodiment, it is important to control the firing temperature condition in the reduction sulfurization treatment in the reduction firing step. Specifically, the reduction sulfur treatment is performed by controlling the temperature in the range of 850 ° C. to 930 ° C.

ここで、上述したように、一般式(1):Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表される硫化物蛍光体は、複数の結晶相から形成されてなる共晶体となっている。この硫化物蛍光体を還元硫化処理して作製するにあたり、その焼成温度を850℃以上とすることによって、複数の結晶相による共晶反応により少量の液相が出現するようになる。すると、出現した液相により自己フラックス効果が生じて、得られる蛍光体表面相を高純度な結晶とすることができ蛍光特性を向上させることができる。具体的には、その半値幅が50nm未満であるシャープな発光スペクトルになるとともに、発光強度を著しく向上させることができる。一方、焼成温度が930℃を超えると、共晶反応によって生じる液相が多くなり粗大な粒子が発生して、蛍光特性が低下する。 Here, as described above, the sulfide phosphor represented by the general formula (1): Sr (Ga 1-x Eu x ) y S 1.5y + 1 is an eutectic formed from a plurality of crystal phases. It has become. In producing this sulfide phosphor by reducing and sulfurating, by setting the firing temperature to 850 ° C. or higher, a small amount of liquid phase appears due to the eutectic reaction by a plurality of crystal phases. Then, a self-flux effect is generated by the appearing liquid phase, and the obtained phosphor surface phase can be made into a high-purity crystal, and the fluorescence characteristics can be improved. Specifically, it becomes a sharp emission spectrum whose half width is less than 50 nm, and the emission intensity can be remarkably improved. On the other hand, if the firing temperature exceeds 930 ° C., the liquid phase produced by the eutectic reaction increases, coarse particles are generated, and the fluorescence characteristics deteriorate.

したがって、還元硫化処理においては、その焼成温度条件を850℃〜930℃の範囲とすることによって、発光スペクトルの半値幅が50nm未満であり、発光輝度の高い蛍光体を作製することができる。   Therefore, in the reductive sulfidation treatment, by setting the baking temperature condition in the range of 850 ° C. to 930 ° C., a phosphor having a half width of the emission spectrum of less than 50 nm and a high emission luminance can be produced.

還元硫化処理の処理時間としては、特に限定されないが、上述した温度条件で1時間〜12時間保持して行うことが好ましい。   Although it does not specifically limit as processing time of a reductive sulfidation process, It is preferable to hold | maintain for 1 to 12 hours on the temperature conditions mentioned above.

また、二硫化炭素を含んだ不活性ガス雰囲気下で還元硫化を行う場合、不活性ガスとしてはアルゴン(Ar)ガスを用いることが好ましい。また、アルゴンガス中に二硫化炭素を含ませる方法としては、アルゴンガスを液体の二硫化炭素中に流通させる方法を利用することができる。   Moreover, when performing reductive sulfidation in an inert gas atmosphere containing carbon disulfide, it is preferable to use argon (Ar) gas as the inert gas. Moreover, as a method of including carbon disulfide in the argon gas, a method of circulating the argon gas in liquid carbon disulfide can be used.

また、二硫化炭素やアルゴンガスの温度としては、15℃以上46℃未満とすることが好ましく、20℃〜25℃とすることがより好ましい。温度が15℃未満では、アルゴンガスに含まれる二硫化炭素の濃度が低くなり還元硫化が効果的に進まない可能性がある。一方で、温度が46℃以上では、二硫化炭素の沸点以上となって蒸発量の制御が難しくなり、均一な還元硫化を行うことが困難となる。   Moreover, as temperature of carbon disulfide or argon gas, it is preferable to set it as 15 to 46 degreeC, and it is more preferable to set it as 20 to 25 degreeC. If the temperature is less than 15 ° C., the concentration of carbon disulfide contained in the argon gas is low, and the reduction sulfidation may not proceed effectively. On the other hand, if the temperature is 46 ° C. or higher, it becomes higher than the boiling point of carbon disulfide, and it becomes difficult to control the evaporation amount, and it is difficult to perform uniform reduction sulfurization.

還元硫化処理を行う焼成炉としては、特に限定されるものではなく、例えば炉芯管が石英である管状炉を用いることができる。また、昇温条件としては、例えば昇温速度を10〜30℃/分として行うことができる。   The firing furnace for performing the reduction sulfidation treatment is not particularly limited, and for example, a tubular furnace in which the furnace core tube is quartz can be used. Moreover, as temperature rising conditions, a temperature rising rate can be performed, for example as 10-30 degree-C / min.

また、管状炉にて焼成を行う場合には、石英管中のガスが追い出せるように加熱開始直後から、硫化水素ガスや二硫化炭素を含んだ不活性ガス等のガスを流すことが好ましい。特に、加熱開始から10分〜20分程度の間においては、石英管全体の体積の2倍〜3倍のガスを流すことが好ましい。また、還元硫化が開始される温度では、その還元媒体となるガス量が十分量となるように供給ガス流量を調節することが好ましい。なお、焼成中においても、上述のように十分なガス量が必要となるため、冷却が完了して室温になるまでガスを流し続けておくことが好ましい。   When firing in a tubular furnace, it is preferable to flow a gas such as an inert gas containing hydrogen sulfide gas or carbon disulfide immediately after the start of heating so that the gas in the quartz tube can be expelled. In particular, in a period of about 10 to 20 minutes from the start of heating, it is preferable to flow a gas that is twice to three times the volume of the entire quartz tube. Further, it is preferable to adjust the flow rate of the supply gas so that the amount of gas serving as the reduction medium becomes a sufficient amount at the temperature at which the reduction sulfurization starts. Even during firing, a sufficient amount of gas is required as described above. Therefore, it is preferable to keep the gas flowing until cooling is completed and the temperature reaches room temperature.

以上のようにして還元硫化処理を行うことによって、上記一般式(1)で表される硫化物蛍光体の焼成粉末を得ることができるが、その焼成粉末の表面には炭素が付着していることがある。このような炭素が表面に付着した蛍光体では、その発光輝度が低下してしまうことがある。そのため、上述した還元硫化処理の後、得られた焼成粉末を粉砕することによって、その表面に新生面を形成させることが好ましい。これにより、蛍光体の輝度の低下を防止し、高輝度な蛍光体を得ることができる。   By performing the reduction sulfidation treatment as described above, a baked powder of the sulfide phosphor represented by the general formula (1) can be obtained, and carbon is attached to the surface of the baked powder. Sometimes. In such a phosphor with carbon attached to the surface, the light emission luminance may decrease. Therefore, it is preferable to form a new surface on the surface by pulverizing the obtained fired powder after the above-described reduction sulfurization treatment. Thereby, the fall of the brightness | luminance of fluorescent substance can be prevented and a high-intensity fluorescent substance can be obtained.

以上詳述した製造方法により、一般式:Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表され、式中xが0.008<x<0.025であり、yが11.5<y<12.5である硫化物蛍光体を製造することができる。 By the manufacturing method described above in detail, the general formula: Sr is represented by (Ga 1-x Eu x) y S 1.5y + 1, a wherein x is 0.008 <x <0.025, y 11.5 A sulfide phosphor satisfying <y <12.5 can be produced.

上述したように、この製造方法では、Euを含んだGaとアルカリ土類金属であるSrの酸化物との複合酸化物の酸化物前駆体を作製するようにしている。このため、イオン半径の大きなEuをGa位置に効果的に置換させることができ、EuとGa空孔との複合欠陥の生成を抑制した酸化物前駆体を得ることができる。 As described above, in this manufacturing method, an oxide precursor of a composite oxide of Eu-containing Ga 2 O 3 and an alkaline earth metal Sr is prepared. For this reason, Eu having a large ionic radius can be effectively substituted at the Ga position, and an oxide precursor that suppresses the generation of complex defects of Eu and Ga vacancies can be obtained.

そして、この製造方法では、得られた酸化物前駆体に対して、850℃〜930℃の温度範囲に制御して還元硫化処理を施すようにしているので、シャープな発光スペクトルを有し、発光強度の強い蛍光体を得ることができる。   In this manufacturing method, the obtained oxide precursor is subjected to reduction sulfidation treatment while being controlled within a temperature range of 850 ° C. to 930 ° C., so that it has a sharp emission spectrum and emits light. A strong phosphor can be obtained.

≪3.実施例≫
以下に、本発明について実施例を用いてより詳しく説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
≪3. Examples >>
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited to the following Example.

<3−1.蛍光体の作製>
[実施例1]
(ゲル体作製工程)
金属ガリウム(Ga)をGaのモル数の7倍の硝酸溶液に入れ、硝酸が揮発しないよう容器には蓋をして80℃のホットプレート上で1日攪拌して溶解させた。反応ではNOが発生するので蓋には開口部を設けた。金属ガリウムを溶解させた後、130℃のホットプレート上で余分な硝酸を蒸発除去し、水を加えて1M/Lに定溶した。
<3-1. Production of phosphor>
[Example 1]
(Gel body production process)
Metal gallium (Ga) was put in a nitric acid solution 7 times the number of moles of Ga, and the vessel was covered and dissolved on a hot plate at 80 ° C. for 1 day so that the nitric acid would not volatilize. Since NO x is generated in the reaction, an opening is provided in the lid. After dissolving metal gallium, excess nitric acid was removed by evaporation on a hot plate at 130 ° C., and water was added to make a constant solution at 1 M / L.

次に、硝酸ガリウム(1M/L)と硝酸ユーロピウム(Eu)(0.1M/L)を金属モル比で99:1になるようにビーカーに入れて混合し、その混合液に金属モル比でGa+Eu:Srが12:1になるように炭酸ストロンチウム(Sr)を加え、さらに全金属元素(Ga+Eu+Sr)の3倍モルのクエン酸を加えて水溶液を作製した。続いて、この水溶液を80℃のホットプレート上で1時間攪拌してストロンチウムを完全に溶解させ、さらにこの水溶液にプロピレングリコールを全金属元素のモル数の10倍量加えてホットプレートの温度を120℃として1時間、硝酸を蒸発させるため140℃として1時間の計2時間攪拌してゲル体を作製した。   Next, gallium nitrate (1 M / L) and europium nitrate (Eu) (0.1 M / L) are mixed in a beaker so that the metal molar ratio is 99: 1. Strontium carbonate (Sr) was added so that Ga + Eu: Sr was 12: 1, and 3 times moles of citric acid of all metal elements (Ga + Eu + Sr) was added to prepare an aqueous solution. Subsequently, this aqueous solution is stirred on an 80 ° C. hot plate for 1 hour to completely dissolve strontium, and propylene glycol is added to this aqueous solution in an amount 10 times the number of moles of all metal elements, and the temperature of the hot plate is set to 120. In order to evaporate nitric acid at 1 ° C. for 1 hour, the mixture was stirred at 140 ° C. for 1 hour for a total of 2 hours to prepare a gel body.

(中間体作製工程)
次に、得られたゲル体を180℃に設定したマントルヒーターで1時間加熱し、450℃に設定温度を上げて2時間熱処理を施してゲル体中の有機物を分解させた。さらに、熱処理後の熱処理物をボックス炉に投入し、大気雰囲気中、550℃の温度条件で2時間の酸化焼成処理を行って、酸化物前駆体の中間体を作製した。
(Intermediate production process)
Next, the obtained gel was heated with a mantle heater set at 180 ° C. for 1 hour, the temperature was raised to 450 ° C., and heat treatment was performed for 2 hours to decompose the organic matter in the gel. Further, the heat-treated product after the heat treatment was put into a box furnace and subjected to an oxidation baking treatment in an air atmosphere at a temperature condition of 550 ° C. for 2 hours to produce an oxide precursor intermediate.

(仮焼成工程)
引き続いて、ボックス炉内に得られた酸化物前駆体の中間体に対して、大気雰囲気中、750℃の温度条件で2時間焼成して酸化物前駆体を作製した。
(Preliminary firing process)
Subsequently, the oxide precursor intermediate obtained in the box furnace was baked for 2 hours at 750 ° C. in an air atmosphere to produce an oxide precursor.

(還元焼成工程)
次に、得られた酸化物前駆体をグラファイト製の容器に入れて管状炉内に設置し、二硫化炭素35体積%にアルゴン(Ar)ガス65体積%を混合させた混合ガス雰囲気中で、900℃の温度条件で1時間に亘って還元硫化処理することによって、組成式がSr(Ga0.99Eu0.011219である硫化物蛍光体(チオガレート蛍光体)を作製した。
(Reduction firing process)
Next, the obtained oxide precursor was placed in a graphite vessel and placed in a tubular furnace, and in a mixed gas atmosphere in which 35% by volume of carbon disulfide was mixed with 65% by volume of argon (Ar) gas, A sulfide phosphor (thiogallate phosphor) having a composition formula of Sr (Ga 0.99 Eu 0.01 ) 12 S 19 was produced by reducing and sulfiding at 900 ° C. for 1 hour.

[実施例2]
ゲル体作製工程において、原料の硝酸ガリウムと硝酸ユーロピウムの混合液を作製する際のGa:Euの比率を金属モル比で98:2にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、組成式がSr(Ga0.98Eu0.021219である硫化物蛍光体を作製した。
[Example 2]
In the gel body preparation step, the composition was the same as in Example 1 except that the Ga: Eu ratio in preparing the mixed solution of the raw material gallium nitrate and europium nitrate was 98: 2 in terms of the metal molar ratio. A sulfide phosphor having the formula Sr (Ga 0.98 Eu 0.02 ) 12 S 19 was produced.

[実施例3]
還元焼成工程の還元硫化処理における温度条件を915℃にしたこと以外は、実施例2と同様の方法で、硫化物蛍光体を作製した。
[Example 3]
A sulfide phosphor was produced in the same manner as in Example 2 except that the temperature condition in the reduction sulfurization treatment in the reduction firing step was 915 ° C.

[実施例4]
還元焼成工程の還元硫化処理における温度条件を880℃にしたこと以外は、実施例2と同様の方法で、硫化物蛍光体を作製した。
[Example 4]
A sulfide phosphor was produced in the same manner as in Example 2 except that the temperature condition in the reduction sulfurization treatment in the reduction firing step was 880 ° C.

[比較例1]
ゲル体作製工程において、原料の硝酸ガリウムと硝酸ユーロピウムの混合液を作製する際のGa:Euの比率を金属モル比で99.5:0.5にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、組成式がSr(Ga0.995Eu0.0051219である硫化物蛍光体を作製した。
[Comparative Example 1]
In the gel body preparation step, the same as Example 1 except that the ratio of Ga: Eu at the time of preparing the mixed liquid of the raw material gallium nitrate and europium nitrate was 99.5: 0.5 in terms of the metal molar ratio. By the method, a sulfide phosphor having a composition formula of Sr (Ga 0.995 Eu 0.005 ) 12 S 19 was produced.

[比較例2]
ゲル体作製工程において、原料の硝酸ガリウムと硝酸ユーロピウムの混合液を作製する際のGa:Euの比率を金属モル比で97:3にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、組成式がSr(Ga0.97Eu0.031219である硫化物蛍光体を作製した。
[Comparative Example 2]
In the gel body preparation step, the composition was the same as in Example 1, except that the Ga: Eu ratio in preparing the mixed liquid of the raw material gallium nitrate and europium nitrate was 97: 3 in terms of the metal molar ratio. A sulfide phosphor having the formula Sr (Ga 0.97 Eu 0.03 ) 12 S 19 was prepared.

[比較例3]
ゲル体作製工程において、原料の硝酸ガリウムと硝酸ユーロピウムの混合液を作製する際のGa:Euの比率を金属モル比で90:10にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、組成式がSr(Ga0.90Eu0.101219である硫化物蛍光体を作製した。
[Comparative Example 3]
In the gel body preparation step, the composition was the same as in Example 1 except that the Ga: Eu ratio in preparing the mixed solution of the raw material gallium nitrate and europium nitrate was 90:10 in terms of the metal molar ratio. A sulfide phosphor having the formula Sr (Ga 0.90 Eu 0.10 ) 12 S 19 was produced.

[比較例4〜比較例6]
ゲル体作製工程において、原料の硝酸ガリウムと硝酸ユーロピウムの混合液に炭酸ストロンチウムを加える際のSr:Gaの比率を金属モル比で1:10(比較例4)、1:11(比較例5)、1:13(比較例6)にしたこと以外は、実施例1と同様の方法で、それぞれの組成式が、Sr(Ga0.99Eu0.011019(比較例4)、Sr(Ga0.99Eu0.011119(比較例5)、Sr(Ga0.99Eu0.011319(比較例6)である硫化物蛍光体を作製した。
[Comparative Examples 4 to 6]
In the gel body preparation step, the ratio of Sr: Ga when adding strontium carbonate to the mixed solution of the raw material gallium nitrate and europium nitrate is 1:10 (Comparative Example 4), 1:11 (Comparative Example 5) 1:13 (Comparative Example 6), except that the composition formula is Sr (Ga 0.99 Eu 0.01 ) 10 S 19 (Comparative Example 4), in the same manner as in Example 1. Sulfide phosphors of Sr (Ga 0.99 Eu 0.01 ) 11 S 19 (Comparative Example 5) and Sr (Ga 0.99 Eu 0.01 ) 13 S 19 (Comparative Example 6) were produced.

[比較例7]
ゲル体作製工程において、原料の硝酸ガリウムと硝酸ユーロピウムの混合液に、炭酸ストロンチウムを加えずに作製したこと以外は、実施例1と同様の方法で、組成式がGa:Euである硫化物蛍光体を作製した。
[Comparative Example 7]
The composition formula is Ga 2 S 3 : Eu in the same manner as in Example 1 except that, in the gel body preparation step, the mixture was prepared without adding strontium carbonate to the raw material mixture of gallium nitrate and europium nitrate. A sulfide phosphor was prepared.

[比較例8]
ゲル体作製工程において、原料の硝酸ガリウムと硝酸ユーロピウムの混合液を作製する際のGa:Euの比率を金属モル比で90:10にしたこと以外は、比較例7と同様の方法で、組成式がGa:Euである硫化物蛍光体を作製した。
[Comparative Example 8]
In the gel body preparation step, the composition was the same as that in Comparative Example 7 except that the Ga: Eu ratio in preparing the mixed liquid of the raw material gallium nitrate and europium nitrate was 90:10 in terms of the metal molar ratio. A sulfide phosphor having the formula Ga 2 S 3 : Eu was produced.

[比較例9]
還元焼成工程の還元硫化処理の温度条件を800℃にしたこと以外は、実施例2と同様の方法で、硫化物蛍光体を作製した。
[Comparative Example 9]
A sulfide phosphor was produced in the same manner as in Example 2 except that the temperature condition of the reduction sulfurization treatment in the reduction firing step was set to 800 ° C.

[比較例10]
還元焼成工程の還元硫化処理の温度条件を950℃にしたこと以外は、実施例2と同様の方法で、硫化物蛍光体を作製した。
[Comparative Example 10]
A sulfide phosphor was produced in the same manner as in Example 2 except that the temperature condition of the reduction sulfurization treatment in the reduction firing step was 950 ° C.

なお、比較例10にて得られた蛍光体は、部分的に溶融して粗大な粒子となってしまった。そのため、下記の蛍光測定に際しては、その粗大粒子を乳鉢で粉砕して測定した。   Note that the phosphor obtained in Comparative Example 10 was partially melted to become coarse particles. Therefore, in the following fluorescence measurement, the coarse particles were measured by pulverizing them with a mortar.

[従来例]
市販されている緑色硫化物蛍光体として、Phosphor technology社製のSrGa:Euを従来例として、下記の蛍光特性を測定した。
[Conventional example]
The following fluorescence characteristics were measured using SrGa 2 S 4 : Eu manufactured by Phosphor technology as a conventional example as a commercially available green sulfide phosphor.

<3−2.蛍光体の性能評価>
(蛍光特性の測定及び測定結果)
上述した各実施例及び比較例にて作製した蛍光体について、蛍光分光光度計(FP−6500、日本分光株式会社製)を用いて励起、発光スペクトルの測定を行い、蛍光特性を測定した。蛍光測定にて得られたスペクトルは、市販のYAl12:Ce3+(YAG:Ce,化成オプトニクス株式会社製P46)のピーク強度を1として規格化することによって比較した。
<3-2. Evaluation of phosphor performance>
(Measurement of fluorescence characteristics and measurement results)
About the fluorescent substance produced in each Example and comparative example mentioned above, excitation and the emission spectrum were measured using the fluorescence spectrophotometer (FP-6500, JASCO Corporation make), and the fluorescence characteristic was measured. The spectra obtained by fluorescence measurement were compared by standardizing the peak intensity of commercially available Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ (YAG: Ce, P46 manufactured by Kasei Optonics Co., Ltd.) as 1.

下記の表1〜表3に、実施例及び比較例にて作製した蛍光体に蛍光特性を示す。また、図2に、実施例1、比較例3,7,8、及び従来例の蛍光体についての発光スペクトルを示す。また、図3に、実施例1、比較例3,8、及び従来例の蛍光体の発光スペクトルをピーク波長で規格化したスペクトルを示し、これにより半値幅を比較した。また、図4に、実施例1、比較例3,7,8、及び従来例の蛍光体についての励起特性の結果を示す。   Tables 1 to 3 below show the fluorescence characteristics of the phosphors produced in the examples and comparative examples. FIG. 2 shows emission spectra of the phosphors of Example 1, Comparative Examples 3, 7, 8 and the conventional example. FIG. 3 shows spectra obtained by normalizing the emission spectra of the phosphors of Example 1, Comparative Examples 3 and 8, and the conventional example with the peak wavelength, thereby comparing the half widths. FIG. 4 shows the results of excitation characteristics for the phosphors of Example 1, Comparative Examples 3, 7, 8 and the conventional example.

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(評価)
表1〜表3、図2、図3に示す結果から分かるように、実施例1及び実施例2の蛍光体では、そのピーク波長が530nm〜550nmの緑色発光波長領域に入っており緑色の発光を示すことが分かる。また、その発光スペクトルの半値幅も46nmであり、従来例の緑色硫化物蛍光体(市販品)の半値幅53nmと比較して非常に狭くシャープな発光スペクトルであることが分かる。
(Evaluation)
As can be seen from the results shown in Tables 1 to 3 and FIGS. 2 and 3, the phosphors of Example 1 and Example 2 are in the green emission wavelength region having a peak wavelength of 530 nm to 550 nm, and emit green light. It can be seen that Further, the half-value width of the emission spectrum is 46 nm, which indicates that the emission spectrum is very narrow and sharp compared to the half-value width of 53 nm of the conventional green sulfide phosphor (commercially available product).

さらに、実施例1及び実施例2の蛍光体では、発光強度が極めて強く、高輝度な発光を示す蛍光体であることが分かる。   Furthermore, it can be seen that the phosphors of Example 1 and Example 2 are phosphors having extremely high emission intensity and exhibiting high-luminance emission.

一方、各比較例にて作製した蛍光体では、何れの蛍光体においても、そのピーク波長が緑色発光波長領域である530nm〜550nmの範囲に入っており、また発光スペクトルの半値幅も従来例に比して狭いものであった。しかしながら、各比較例で得られた蛍光体では、その発光強度が実施例に比べて非常に劣るものであった。   On the other hand, in the phosphors produced in each comparative example, the peak wavelength of any phosphor is in the range of 530 nm to 550 nm, which is the green emission wavelength region, and the half-value width of the emission spectrum is the same as the conventional example. It was narrower than that. However, the phosphors obtained in the respective comparative examples had very inferior emission intensity compared to the examples.

また、図4に示す励起特性の結果から分かるように、実施例1の蛍光体では400nm〜500nmの幅広い範囲で平坦なピーク波長を有し、しかもその範囲での励起で発光強度が非常に高く、効率よく励起可能であることが分かる。一方で、比較例3,7,8の蛍光体では、400nm〜500nmの幅広い範囲で平坦なピーク波長を有するものの、その発光強度は非常に弱いことが分かる。   As can be seen from the results of the excitation characteristics shown in FIG. 4, the phosphor of Example 1 has a flat peak wavelength in a wide range of 400 nm to 500 nm, and the emission intensity is very high by excitation in that range. It can be seen that it can be excited efficiently. On the other hand, although the phosphors of Comparative Examples 3, 7, and 8 have a flat peak wavelength in a wide range of 400 nm to 500 nm, it can be seen that the emission intensity is very weak.

なお、この図4に示す励起特性の結果から、実施例1の蛍光体では、上述のように400nm〜500nmの幅広い範囲で平坦であり、400nmから短波長側の励起で強度が低下することが分かる。この励起特性は、従来例としての市販の緑色蛍光体の励起特性とは大きく異なっていることが分かる。   From the results of the excitation characteristics shown in FIG. 4, the phosphor of Example 1 is flat in a wide range from 400 nm to 500 nm as described above, and the intensity is reduced by excitation from 400 nm to the short wavelength side. I understand. It can be seen that this excitation characteristic is significantly different from that of a commercially available green phosphor as a conventional example.

また、表2に示すように、蛍光体の製造工程における還元硫化処理に際しての温度条件を、900℃とした実施例1、925℃とした実施例3、880℃とした実施例4では、ピーク波長が緑色発光波長領域となって発光スペクトルの半値幅も50nm未満と非常に狭くなったとともに、その発光強度が極めて強く、高輝度な発光を示す蛍光体となった。一方で、還元硫化処理の温度条件を800℃とした比較例7、950℃とした比較例8では、発光スペクトルの波長領域と半値幅は良好であったものの、その発光輝度が従来のYAGと同程度しかなく、極めて弱い発光を示すものであった。   Further, as shown in Table 2, in Example 1, the temperature conditions during the reductive sulfidation treatment in the phosphor manufacturing process were set to 900 ° C., Example 3 set to 925 ° C., and Example 4 set to 880 ° C. The wavelength was in the green light emission wavelength region, and the half-value width of the emission spectrum was very narrow, less than 50 nm, and the emission intensity was extremely strong, resulting in a phosphor exhibiting high luminance emission. On the other hand, in Comparative Example 7 in which the temperature condition of the reductive sulfiding treatment was 800 ° C. and Comparative Example 8 in which the temperature condition of 950 ° C. was used, although the wavelength region and the half-value width of the emission spectrum were good, the emission luminance was similar to that of conventional YAG. It was only the same level and showed very weak light emission.

このことから、蛍光体の製造における還元硫化処理に際しては、その焼成温度条件を850℃〜930℃程度の範囲に制御することによって、高輝度な発光を示す蛍光体になることが分かった。   From this, it was found that in the reduction sulfurization treatment in the production of the phosphor, by controlling the firing temperature condition in the range of about 850 ° C. to 930 ° C., it becomes a phosphor exhibiting high luminance.

<3−3.蛍光体のX線回折測定>
次に、実施例2、比較例3,7,8のそれぞれにおいて作製した蛍光体について、X線回折測定を行ってX線回折パターンを得た。また、ICSD(無機結晶構造データベース)を用いて、SrGa、EuGa、及びGaについてのX線回折パターンをシュミレーションした。図1に、それぞれのX線化回折パターンを示す。
<3-3. X-ray diffraction measurement of phosphor>
Next, X-ray diffraction measurement was performed on the phosphors produced in Example 2 and Comparative Examples 3, 7, and 8 to obtain X-ray diffraction patterns. Further, by using the ICSD (Inorganic Structural Database) was simulated X-ray diffraction pattern for the SrGa 2 S 4, EuGa 2 S 4, and Ga 2 S 3. FIG. 1 shows the respective X-ray diffraction patterns.

図1に示されるように、Euを1%添加したGa:Eu1%では、ICSDでシュミレーションしたGaのX線回折パターンと一致することが分かり、単相からなるものであることが分かる。一方で、実施例2にて作製したSrGa1219では、Gaに一致するピークと、SrGa及びEuGaに近似するピークが存在し、Ga相、SrGa相、及びEuGa相の複数の結晶相から形成されていることが分かった。 As shown in FIG. 1, it can be seen that Ga 2 S 3 : Eu 1% added with 1% Eu matches the X-ray diffraction pattern of Ga 2 S 3 simulated by ICSD, and consists of a single phase. I understand that. On the other hand, in SrGa 12 S 19 produced in Example 2, there are a peak that matches Ga 2 S 3 and a peak that approximates SrGa 2 S 4 and EuGa 2 S 4 , and a Ga 2 S 3 phase, SrGa. 2 S 4-phase, and EuGa 2 was found to be formed from S 4 phase multiple crystalline phases.

このような複数の結晶相から形成される蛍光体では、その製造過程において、SrGaとGaの共晶反応によって少量の液相が出現し、その液相に基づく自己フラックス効果によって蛍光体表面相が高純度の結晶になったと考えられ、このことにより、上述のように従来に比してより高輝度の発光を示すようになったと考えられる。 In such a phosphor formed of a plurality of crystal phases, a small amount of liquid phase appears due to the eutectic reaction of SrGa 2 S 4 and Ga 2 S 3 in the production process, and the self-flux effect based on the liquid phase As a result, it is considered that the phosphor surface phase has become a high-purity crystal. As a result, it is considered that the phosphor surface phase emits light with higher brightness than the conventional case.

Claims (5)

一般式:Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表され、式中のx、yは、0.008<x<0.025、11.5<y<12.5を満たすことを特徴とする硫化物蛍光体。 General formula: Sr (Ga 1-x Eu x ) y S 1.5y + 1, where x and y satisfy 0.008 <x <0.025, 11.5 <y <12.5 A sulfide phosphor characterized by that. 複数の結晶相から形成されてなることを特徴とする請求項1に記載の硫化物蛍光体。   The sulfide phosphor according to claim 1, wherein the sulfide phosphor is formed of a plurality of crystal phases. 一般式:Sr(Ga1−xEu1.5y+1で表され、式中xが0.008<x<0.025であり、yが11.5<y<12.5である硫化物蛍光体の製造方法であって、
所定の組成となるように硝酸ガリウムとユーロピウム化合物とを混合して得られた混合液に、炭酸ストロンチウムを秤量して混合し、オキシカルボン酸及びアルコールを添加してゲル化させゲル体を得るゲル体作製工程と、
上記ゲル体を400℃〜500℃の温度条件で熱処理し、その後大気雰囲気で550℃〜600℃の温度条件で酸化焼成処理して酸化物前駆体の中間体を得る中間体作製工程と、
上記中間体を大気雰囲気で700℃〜1300℃の温度条件で仮焼成して酸化物前駆体を得る仮焼成工程と、
上記仮焼成工程で得られた酸化物前駆体を、850℃〜930℃の温度条件で還元硫化処理して焼成する還元焼成工程と
を有することを特徴とする硫化物蛍光体の製造方法。
Formula: Sr is represented by (Ga 1-x Eu x) y S 1.5y + 1, a wherein x is 0.008 <x <0.025, y is a 11.5 <y <12.5 A method for producing a sulfide phosphor, comprising:
Gel that obtains a gel body by weighing and mixing strontium carbonate to a mixture obtained by mixing gallium nitrate and europium compound so as to have a predetermined composition, and adding oxycarboxylic acid and alcohol to gel. Body production process;
An intermediate preparation step in which the gel body is heat-treated at a temperature condition of 400 ° C. to 500 ° C., and then oxidized and fired in an air atmosphere at a temperature condition of 550 ° C. to 600 ° C. to obtain an oxide precursor intermediate;
A pre-baking step of pre-baking the intermediate in an air atmosphere at a temperature condition of 700 ° C. to 1300 ° C. to obtain an oxide precursor;
And a reduction firing step in which the oxide precursor obtained in the preliminary firing step is subjected to a reduction sulfidation treatment under a temperature condition of 850 ° C. to 930 ° C., and a firing method.
上記焼成工程では、二硫化炭素を含んだ不活性ガス雰囲気下で還元硫化処理することを特徴とする請求項3記載の硫化物蛍光体の製造方法。   4. The method for producing a sulfide phosphor according to claim 3, wherein, in the firing step, a reduction sulfur treatment is performed in an inert gas atmosphere containing carbon disulfide. 上記仮焼成工程は、
上記中間体を、大気雰囲気で700℃〜800℃の温度条件で焼成する第1の仮焼成工程と、
上記第1の仮焼成工程を経て得られた酸化物を、大気雰囲気で1000℃〜1300℃の温度条件で焼成する第2の仮焼成工程と
を有することを特徴とする請求項3又は4に記載の硫化物蛍光体の製造方法。
The pre-baking step is
A first pre-baking step of baking the intermediate in an air atmosphere at a temperature condition of 700 ° C. to 800 ° C .;
The second pre-baking step of baking the oxide obtained through the first pre-baking step under a temperature condition of 1000 ° C to 1300 ° C in an air atmosphere. The manufacturing method of the sulfide fluorescent substance of description.
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JP5014628B2 (en) * 2004-12-28 2012-08-29 昭和電工株式会社 Phosphor, method of manufacturing the same, and lamp
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