JP5870655B2 - Nitride phosphor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、窒化物蛍光体に関し、より詳しくは、従来よりも高輝度な蛍光体に関する。   The present invention relates to a nitride phosphor, and more particularly, to a phosphor having a higher luminance than conventional ones.

近年、省エネルギーの流れを受け、LEDを用いた照明やバックライトの需要が増加している。ここで用いられるLEDは、青または近紫外波長の光を発するLEDチップ上に、蛍光体を配置した白色発光LEDである。このようなタイプの白色発光LEDとしては、青色LEDチップ上に、青色LEDチップからの青色光を励起光として黄色に発光するYAG(イットリウムアルミニウムガーネット)蛍光体を用いたものが多く用いられている。   In recent years, with the trend of energy saving, the demand for lighting and backlights using LEDs is increasing. The LED used here is a white light emitting LED in which a phosphor is arranged on an LED chip that emits light of blue or near ultraviolet wavelength. As such a type of white light emitting LED, a LED using a YAG (yttrium aluminum garnet) phosphor that emits yellow light using blue light from the blue LED chip as excitation light on a blue LED chip is often used. .

しかしながらYAG蛍光体は、大出力下で用いられる場合、蛍光体の温度が上昇すると輝度が低下する、いわゆる温度消光が大きいという問題や、より優れた色再現範囲や演色性を求めて、近紫外線(通常、青励起に対する言葉として350〜420nm程度の紫を含めた範囲を近紫外線と読んでいる)で励起しようとすると、輝度が著しく低下するという問題があった。そしてこれらの問題を解決するため、窒化物蛍光体で黄色発光のものが検討され、その有力な候補として例えば特許文献1および2に記載されるLa3Si611蛍光体(ランタンが他の金属と置き換わった場合を含め、以下この種の蛍光体をLSN蛍光体とまとめて呼ぶ。)などが開発されている。そして、特許文献1中では、その[0248]段落に、特許文献2中では、その[0131]から[0136]段落に、各種のフラックスを用いてLSN蛍光体を製造する方法が記載されている。そして最も好ましいフラックスは、フッ化マグネシウムであると記載されている。 However, when YAG phosphors are used under high output, the brightness decreases as the temperature of the phosphors increases, so-called temperature quenching is large, and more excellent color reproduction range and color rendering are sought. (Normally, a range including about 350 to 420 nm of violet as a term for blue excitation is read as near ultraviolet rays), there is a problem that the luminance is remarkably lowered. In order to solve these problems, nitride phosphors that emit yellow light have been studied, and La 3 Si 6 N 11 phosphors described in, for example, Patent Documents 1 and 2 (lanthanum other lanthanum) are considered as promising candidates. This type of phosphor is hereinafter collectively referred to as LSN phosphor, including the case where it is replaced with metal. Patent Document 1 describes in its [0248] paragraph and Patent Document 2 in its [0131] to [0136] paragraphs, a method for producing LSN phosphors using various fluxes. . The most preferred flux is described as magnesium fluoride.

国際公開第2008/132954号パンフレットInternational Publication No. 2008/132754 国際公開第2010/114061号パンフレットInternational Publication No. 2010/114061 Pamphlet

特許文献1、2に記載のLSN蛍光体は、従来のYAG蛍光体に比べて温度が上昇しても輝度の低下が小さく、かつ、近紫外線での励起でも十分な発光が得られるものである。
しかしながら蛍光体には、より少ないエネルギーで、より高い輝度を得ることが求められ、輝度の一層の向上が求められている。すなわち本発明の課題は、従来品より輝度の向上した窒化物蛍光体を提供することである。
また、蛍光体の製造は、多くの場合焼成の時間を長くすることにより、蛍光体の特性が向上する傾向がある。これは、結晶中の欠陥が、熱運動により表面に抜けたり、結晶構造中の誤ったサイトに入ってしまった原子が、本来あるべき元素に入れ替わったりすることによる結晶性の向上によるものと考えられる。しかし、工業的に製造する場合には、なるべく短時間で量産し、かつ高品質を保つことが必要であり、短時間での焼成であっても輝度が十分に高い製造方法が求められている。
The LSN phosphors described in Patent Documents 1 and 2 have a small decrease in luminance even when the temperature is increased as compared with conventional YAG phosphors, and sufficient light emission can be obtained even when excited by near ultraviolet rays. .
However, phosphors are required to obtain higher luminance with less energy, and further improvement in luminance is required. That is, an object of the present invention is to provide a nitride phosphor having improved brightness compared to the conventional products.
Moreover, in the manufacture of the phosphor, in many cases, the characteristics of the phosphor tend to be improved by increasing the firing time. This is thought to be due to the improvement in crystallinity due to defects in the crystal that escape to the surface due to thermal motion, or atoms that have entered the wrong site in the crystal structure are replaced with the elements that should be. It is done. However, in the case of industrial production, it is necessary to mass-produce in as short a time as possible and to maintain high quality, and there is a demand for a production method with sufficiently high brightness even when firing in a short time. .

本発明者らは、鋭意検討の結果、通常あまり用いられることの無い、ルビジウム(Rb)を含むフラックスを使用してLSN蛍光体を製造した場合に、非常に高い輝度の蛍光体を得られることに想到した。具体的には、ルビジウムを含むフラックスを使用してLSN蛍光体を製造すると、従来LSN蛍光体の製造に好適であると知られている前述のフッ化マグネシウムなどを含むフラックスを使用して製造したLSN蛍光体を超える輝度の蛍光体が、比較的短時間で得られることを見出し、本発明に到達した。   As a result of intensive studies, the present inventors can obtain a phosphor with extremely high luminance when an LSN phosphor is manufactured using a flux containing rubidium (Rb), which is not usually used. I came up with it. Specifically, when an LSN phosphor is manufactured using a flux containing rubidium, it is manufactured using a flux containing the aforementioned magnesium fluoride, which is known to be suitable for manufacturing an LSN phosphor. It has been found that a phosphor having a luminance exceeding that of the LSN phosphor can be obtained in a relatively short time, and has reached the present invention.

なぜこのルビジウムを含むフラックスを使用した場合に、従来知られていたフッ化マグネシウムなどを使用するよりも優れた輝度の蛍光体が得られるのかについては、本発明者らは、以下のように推測している。
フッ化マグネシウムは、フラックスとして非常に優れた作用をするが、副作用が無いわけではない。フッ化マグネシウムに含まれるマグネシウムイオンは、母体を構成するランタンイオンよりイオン半径が小さいイオンなので、LSNを構成するLaと置換してしまったり、結晶格子間などに侵入して不純物として残ってしまいやすく、これが結晶格子の歪みや結晶性の低下、非発光輻射の原因となって、蛍光体の輝度を低下させる。一方ルビジウムを含むフラックスは、ルビジウムイオンが非常に大きいため(シャノンの6配位のLa3+のイオン半径は117pmに対し、Rbのイオン半径は166pm)、このように結晶中に入り込んで輝度を低下させる副作用をほとんどなくすことが出来る。このことは、Rbを含むフラックスを用いて焼成して得られたLSN蛍光体からは、LSN蛍光体を十分に洗浄した後に蛍光体を溶解させて元素分析してもルビジウムがほとんど検出されないことに、端的に現れている。また、ルビジウムの化合物は、比較的融点が低いため、低温からフラックスとしての作用を得られることも一因と考えられる。例えばフッ化物を例に取ると、その融点がRbF=775℃、MgF=1250℃、LaF=1493℃、LiF=842℃とRbのみ大幅に低い。これらをまとめて考えると、ルビジウムを含む化合物をフラックスに用いて蛍光体を製造すると、ルビジウムは母体に残らず、且つ融点が低いため、短時間でかつ輝度の高い蛍光体を得ることができると考えられる。
The present inventors speculate that the use of this rubidium-containing flux results in a phosphor having a brightness superior to that of using a conventionally known magnesium fluoride or the like. doing.
Magnesium fluoride works very well as a flux but is not without side effects. Magnesium ions contained in magnesium fluoride are ions having an ionic radius smaller than that of the lanthanum ions constituting the matrix, so they are easily replaced with La constituting LSN, or enter the crystal lattices and remain as impurities. This causes the crystal lattice to be distorted, the crystallinity is lowered, and the non-radiation radiation is caused to lower the luminance of the phosphor. On the other hand, in the flux containing rubidium, rubidium ions are very large (the ionic radius of Shannon's 6-coordinated La 3+ is 117 pm, the ionic radius of Rb + is 166 pm). There are almost no side effects to reduce. This means that almost no rubidium is detected from an LSN phosphor obtained by firing with a flux containing Rb, even after the LSN phosphor is sufficiently washed and the phosphor is dissolved and subjected to elemental analysis. , Appearing briefly. In addition, since the rubidium compound has a relatively low melting point, it can be considered that the effect as a flux can be obtained from a low temperature. For example, taking fluoride as an example, the melting points of RbF = 775 ° C., MgF 2 = 1250 ° C., LaF 3 = 1493 ° C., LiF = 842 ° C. and Rb are significantly lower. When these are considered together, when a phosphor is produced using a compound containing rubidium as a flux, rubidium does not remain in the matrix and has a low melting point, and thus a phosphor with high brightness can be obtained in a short time. Conceivable.

本発明は以下のとおりである。
[1]下記一般式(1)で表わされる窒化物蛍光体を構成する元素を含有する原料を準備し、該原料と、ルビジウムのハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、および水酸化物から選ばれる少なくとも1種のルビジウム化合物とを混合し、得られた混合物を焼成することを特徴とする下記一般式(1)で表される窒化物蛍光体の製造方法。
LnSi:Z ・・・(1)
(一般式(1)中、Lnは賦活剤として用いる元素を除いた希土類元素であり、Zは賦活剤であり、xは2.7≦x≦3.3を満たし、yは5.4≦y≦6.6を満たし、nは1
0≦n≦12を満たす。)
[2]該ルビジウム化合物が、フッ化ルビジウム、塩化ルビジウム、炭酸ルビジウムから選ばれる少なくとも1種を含む[1]に記載の窒化物蛍光体の製造方法。
[3]該ルビジウム化合物の使用量が、蛍光体中のケイ素の量を6モルとしたときのルビジウムの仕込みモル比で、0.1以上、2.0以下である[1]または[2]に記載の窒化物蛍光体の製造方法
The present invention is as follows.
[1] A raw material containing an element constituting the nitride phosphor represented by the following general formula (1) is prepared, and at least selected from the raw material, a rubidium halide, a carbonate, a nitrate, and a hydroxide A method for producing a nitride phosphor represented by the following general formula (1), wherein one kind of rubidium compound is mixed and the obtained mixture is fired.
Ln x Si y N n : Z (1)
(In General Formula (1), Ln is a rare earth element excluding an element used as an activator, Z is an activator, x satisfies 2.7 ≦ x ≦ 3.3, and y is 5.4 ≦ y ≦ 6.6 is satisfied, and n is 1.
0 ≦ n ≦ 12 is satisfied. )
[2] The method for producing a nitride phosphor according to [1], wherein the rubidium compound includes at least one selected from rubidium fluoride, rubidium chloride, and rubidium carbonate.
[3] The amount of the rubidium compound used is a charge molar ratio of rubidium when the amount of silicon in the phosphor is 6 mol [1] or [2] A method for producing a nitride phosphor as described in 1. above .

本発明により、輝度の向上した窒化物蛍光体を提供できる。また、輝度の向上した窒化物蛍光体の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a nitride phosphor with improved luminance can be provided. In addition, a method for manufacturing a nitride phosphor with improved luminance can be provided.

以下、本発明について実施形態や例示物を示して説明するが、本発明は以下の実施形態や例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変形して実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the following embodiments and examples, and may be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention. Can be implemented.

(本発明に使用されるルビジウム化合物)
本発明の蛍光体の製造方法は、ルビジウムを含む化合物を用いることを特徴としている。このルビジウムを含む化合物は、蛍光体製造時にフラックスとして作用する。先に説明したように、ルビジウムを含むフラックスを使用してLSN蛍光体を製造すると、従来LSN蛍光体の製造に好適であると知られているフッ化マグネシウムなどを含むフラックスを使用して製造したLSN蛍光体と比較して、更に高い輝度の蛍光体を得ることができる。加えて、そのような高い輝度の蛍光体が比較的短時間で得られる。
(Rubidium compound used in the present invention)
The phosphor production method of the present invention is characterized by using a compound containing rubidium. This rubidium-containing compound acts as a flux during phosphor production. As described above, when an LSN phosphor is manufactured using a flux containing rubidium, it is manufactured using a flux containing magnesium fluoride, which is known to be suitable for manufacturing an LSN phosphor. Compared with the LSN phosphor, a phosphor with higher luminance can be obtained. In addition, such a high-luminance phosphor can be obtained in a relatively short time.

このルビジウムを含む化合物としては、フッ化ルビジウム、塩化ルビジウム、臭化ルビジウム、などのハロゲン化ルビジウム、炭酸ルビジウム、硝酸ルビジウム、水酸化ルビジウムなどが挙げられ、ハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、および水酸化物から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、このうちより好ましくはハロゲン化ルビジウムまたは炭酸ルビジウムのどちらかを少なくとも含むことであり、最も好ましくは、フッ化ルビジウム、塩化ルビジウム、および炭酸ルビジウムから選ばれる少なくとも1種を含むことである。
またこれらのフラックスを複数組み合わせて用いることも出来る。その場合には、融点を考慮し、融点が離れた2種以上を使用することにより、フラックスの効果を、持続的に得ることができる。
Examples of the compound containing rubidium include rubidium fluoride such as rubidium fluoride, rubidium chloride, and rubidium bromide, rubidium carbonate, rubidium nitrate, rubidium hydroxide, halides, carbonates, nitrates, and hydroxides. It is preferable to include at least one selected from those, more preferably at least one of rubidium halide or rubidium carbonate, and most preferably selected from rubidium fluoride, rubidium chloride, and rubidium carbonate. Including at least one kind.
A combination of these fluxes can also be used. In that case, considering the melting point, the effect of the flux can be obtained continuously by using two or more types having different melting points.

またその使用量は、原料の種類やフラックスの材料等によっても異なり任意であるが、例えば特許文献1、2に記載の当業者に良く知られた範囲で使用すればよい。特に本発明の場合、ルビジウム化合物の使用量が、蛍光体中のケイ素の量を6モルとしたときのルビジウムの仕込みモル比で、0.1以上、2.0以下であることが好ましく、より好ましくは、0.1以上、0.8以下である。
ルビジウムの含まれる化合物の使用量がモル比で0.1を下回るように少な過ぎると、本発明の効果が現れない可能性があり、ルビジウムの含まれる化合物の使用量が多過ぎると、フラックス効果が飽和したり、粗大な結晶が出来やすくなったり、輝度低下を引き起こしたりすることがある。そもそも同じ特性の蛍光体が得られるのであればフラックスは少ない方が、コスト面でも、廃棄物を減らす点でも好ましい。また、特にルビジウムと対になるアニオンがハロゲンであるときはフラックス量が多すぎると、焼成炉の劣化を引き起こしたりする場合がある。
The amount of use varies depending on the type of raw material, the material of the flux, etc., and is arbitrary. For example, it may be used within a range well known to those skilled in the art described in Patent Documents 1 and 2. In particular, in the case of the present invention, the amount of the rubidium compound used is preferably 0.1 or more and 2.0 or less in terms of the charged molar ratio of rubidium when the amount of silicon in the phosphor is 6 mol, Preferably, it is 0.1 or more and 0.8 or less.
If the amount of the compound containing rubidium is too small so that the molar ratio is less than 0.1, the effect of the present invention may not appear. If the amount of the compound containing rubidium is too large, the flux effect May be saturated, coarse crystals may be easily formed, or luminance may be reduced. In the first place, if a phosphor having the same characteristics can be obtained, a smaller flux is preferable in terms of cost and waste. In particular, when the anion paired with rubidium is halogen, if the amount of flux is too large, the firing furnace may be deteriorated.

更に本発明においては、最も好ましくは、使用するフラックスとしてルビジウムを含む化合物のみを使用することであるが、その効果を損ねない範囲で、他のフラックスを併用しても良い。ルビジウムを含む化合物以外のフラックスを併用する場合には、その使用量がルビジウムを含む化合物より少ないことが好ましい。また、ルビジウムを含む化合物以外のフラックスが、ルビジウムを含む化合物より、融点が低いことが好ましい。これは高温側で作用するフラックスの方が、焼成時により高温の状態で作用するため、蛍光体母体中に置換あるいは侵入して固溶する量が増えやすいと考えられるためである。   Furthermore, in the present invention, it is most preferable to use only a compound containing rubidium as a flux to be used, but other fluxes may be used in combination as long as the effect is not impaired. When a flux other than a compound containing rubidium is used in combination, the amount used is preferably less than that of a compound containing rubidium. Further, the flux other than the compound containing rubidium preferably has a lower melting point than the compound containing rubidium. This is because the flux acting on the high temperature side acts at a higher temperature during firing, so that it is considered that the amount of solid solution by substitution or penetration into the phosphor matrix is likely to increase.

(併用してよいフラックス)
本発明において、ルビジウムを含む化合物以外のフラックスとして併用してよいフラックスとしては、特に制限されないが、例えば、NH4Cl、NH4F・HF等のハロゲン化アンモニウム;NaCO3、LiCO3等のアルカリ金属炭酸塩;LiCl、NaCl、KCl、CsCl、LiF、NaF、KF、CsF等のアルカリ金属ハロゲン化物;CaCl2、BaCl2、SrCl2、CaF2、BaF2、SrF2、MgCl2、MgF2等のアルカリ土類金属ハロゲン化物;BaO等のアルカリ土類金属酸化物;B23、H3BO3、Na247等のホウ素酸化物、ホウ酸及びアルカリ金属又はアルカリ土類金属のホウ酸塩化合物;Li3PO4、NH42PO4等のリン酸塩化合物;AlF3等のハロゲン化アルミニウム;ZnCl2、ZnF2等のハロゲン化亜鉛、酸化亜鉛等の亜鉛化合物;Bi23等の周期表第15族元素化合物;Li3N、Ca32、Sr32、Ba32、BN等のアルカリ金属、アルカリ土類金属又は第13族元素の窒化物などが挙げられる。
(Flux that can be used in combination)
In the present invention, a flux that can be used in combination as a flux other than the compound containing rubidium is not particularly limited, but examples thereof include ammonium halides such as NH 4 Cl and NH 4 F · HF; Na 2 CO 3 , Li 2 CO Alkali metal carbonates such as 3 ; alkali metal halides such as LiCl, NaCl, KCl, CsCl, LiF, NaF, KF, and CsF; CaCl 2 , BaCl 2 , SrCl 2 , CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , MgCl 2 Alkaline earth metal halides such as MgF 2 ; alkaline earth metal oxides such as BaO; boron oxides such as B 2 O 3 , H 3 BO 3 , Na 2 B 4 O 7 , boric acid and alkali metals or borate compound of an alkaline earth metal; Li 3 PO 4, NH 4 H 2 PO phosphate compounds such as 4; AlF 3 halogenated such as aluminum Um; ZnCl 2, zinc halides, such as ZnF 2, zinc compounds such as zinc oxide; Periodic Table Group 15 element compound such as Bi 2 O 3; Li 3 N , Ca 3 N 2, Sr 3 N 2, Ba 3 Examples thereof include alkali metals such as N 2 and BN, alkaline earth metals, and nitrides of Group 13 elements.

さらに、フラックスとして、例えば、LaF3、LaCl3、GdF3、GdCl3、LuF3、LuCl3、YF3、YCl3、ScF3、ScCl3等の希土類元素のハロゲン化物、La23、Gd23、Lu23、Y23、Sc23等の希土類元素の酸化物も挙げられる。
上記フラックスとしては、ハロゲン化物が好ましく、具体的には、例えばアルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、Znのハロゲン化物、希土類元素のハロゲン化物が好ましい。また、ハロゲン化物の中でも、フッ化物、塩化物が好ましい。
Furthermore, as the flux, for example, halides of rare earth elements such as LaF 3 , LaCl 3 , GdF 3 , GdCl 3 , LuF 3 , LuCl 3 , YF 3 , YCl 3 , ScF 3 , ScCl 3 , La 2 O 3 , Gd Examples thereof include oxides of rare earth elements such as 2 O 3 , Lu 2 O 3 , Y 2 O 3 , and Sc 2 O 3 .
The flux is preferably a halide, and specifically, for example, an alkali metal halide, an alkaline earth metal halide, a Zn halide, or a rare earth element halide is preferable. Of the halides, fluorides and chlorides are preferred.

ここで、上記フラックスのうち潮解性のあるものについては、無水物を用いる方が好ましい。また、併用するフラックスについても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
特に好適な併用するフラックスとしては、MgF2、CeF3、LaF3、YF3、GdF3等も好適に使用できる。このうちYF3、GdF3等は発光色の色度座標(x、y)を変化させる効果を有する。
Here, it is preferable to use an anhydride for the above-mentioned flux having deliquescence. Moreover, about the flux used together, you may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Particularly suitable fluxes to be used in combination are MgF 2 , CeF 3 , LaF 3 , YF 3 , GdF 3 and the like. Of these, YF 3 , GdF 3, etc. have the effect of changing the chromaticity coordinates (x, y) of the emitted color.

(蛍光体の種類)
本発明の蛍光体は、以下の一般式(1)で表される蛍光体である。
LnxSiyn:Z ・・・(1)
上記一般式(1)中、Lnは賦活剤として用いる元素を除いた希土類元素であり、Zは賦活剤であり、xは2.7≦x≦3.3を満たし、yは5.4≦y≦6.6を満たし、nは10≦n≦12を満たす。
上記Lnは、Laを80モル%以上含む希土類元素であることが好ましく、Laを95モル%以上含む希土類元素であることがより好ましく、Laであることが更に好ましい。
Lnに含まれるLa以外の元素としては、希土類であれば問題なく使用できると考えられるが、好ましくは、他の蛍光体の場合にもしばしば置換が行われるイットリウムやガドリニウムなどであり、これらの元素はイオン半径も近く電荷も等しいため好ましい。
(Type of phosphor)
The phosphor of the present invention is a phosphor represented by the following general formula (1).
Ln x Si y N n : Z (1)
In the general formula (1), Ln is a rare earth element excluding an element used as an activator, Z is an activator, x satisfies 2.7 ≦ x ≦ 3.3, and y is 5.4 ≦ y ≦ 6.6 is satisfied, and n satisfies 10 ≦ n ≦ 12.
The Ln is preferably a rare earth element containing 80 mol% or more of La, more preferably a rare earth element containing 95 mol% or more of La, and even more preferably La.
As elements other than La contained in Ln, it is considered that any rare earth element can be used without any problem. However, yttrium, gadolinium, etc., which are often substituted even in the case of other phosphors, are preferable. Is preferable because the ionic radius is close and the charges are equal.

賦活剤Zとしては、Eu、Ceのどちらかを含むことが好ましく、Ceを80モル%以上含むことがより好ましく、Ceを95モル%以上含むことが更に好ましく、そしてCeであることが最も好ましい。
元素のモル比、すなわちx、y、nの比は、化学量論組成としては3:6:11であり、これに1割程度の過不足が有っても蛍光体として使用可能であることから、x、y、nの値はそれぞれ2.7≦x≦3.3、5.4≦y≦6.6、10≦n≦12の範囲に設定される。
The activator Z preferably contains either Eu or Ce, more preferably contains 80 mol% or more of Ce, more preferably contains 95 mol% or more of Ce, and most preferably is Ce. .
The molar ratio of elements, that is, the ratio of x, y, and n is 3: 6: 11 as a stoichiometric composition, and it can be used as a phosphor even if there is an excess or deficiency of about 10%. Therefore, the values of x, y, and n are set in the ranges of 2.7 ≦ x ≦ 3.3, 5.4 ≦ y ≦ 6.6, and 10 ≦ n ≦ 12, respectively.

尚、本発明の蛍光体は、上述の一般式(1)で表されるものではあるが、色度点を変えるなどの目的で、カルシウム、ストロンチウムなどのアルカリ土類金属元素やアルミニウムなどで一部のサイトを置換したものも、本発明の範囲から排除されるものではない。例えば、カルシウム、イットリウム、ガドリニウム、ストロンチウムによる置換は発光波長を長くする際に使用でき、好ましく例示できる。またこれらの元素は、電荷保存則を満たすため、他の元素と同時に置換され、その結果SiやNのサイトが一部酸素などで置換されることがあり、そのような蛍光体も好適に使用することができる。   Although the phosphor of the present invention is represented by the above general formula (1), it is preferable to use alkaline earth metal elements such as calcium and strontium and aluminum for the purpose of changing the chromaticity point. Substitutions of part of the site are not excluded from the scope of the present invention. For example, substitution with calcium, yttrium, gadolinium, and strontium can be used when increasing the emission wavelength, and can be preferably exemplified. These elements are also replaced simultaneously with other elements in order to satisfy the law of conservation of charge. As a result, the sites of Si and N may be partially replaced with oxygen, and such phosphors are also preferably used. can do.

(蛍光体の粒径)
本発明の蛍光体は、その体積メジアン径が、通常0.1μm以上、中でも0.5μm以上、また、通常35μm以下、中でも25μm以下の範囲であることが好ましい。体積メジアン径が小さすぎると、輝度が低下し、蛍光体粒子が凝集してしまう傾向がある。一方、体積メジアン径が大きすぎると、塗布ムラやディスペンサー等の閉塞が生じる傾向がある。このため上記範囲が好ましい。なお、体積メジアン径は、例えば前述のコールターカウンター法で測定でき、代表的な装置としては、ベックマンコールター社の「マルチサイザー」等を用いて測定することができる。
(Particle size of phosphor)
The phosphor of the present invention preferably has a volume median diameter in the range of usually 0.1 μm or more, especially 0.5 μm or more, and usually 35 μm or less, especially 25 μm or less. When the volume median diameter is too small, the luminance is lowered and the phosphor particles tend to aggregate. On the other hand, when the volume median diameter is too large, there is a tendency for coating unevenness and blockage of a dispenser to occur. For this reason, the said range is preferable. The volume median diameter can be measured by, for example, the above-mentioned Coulter counter method, and as a typical apparatus, it can be measured using “Multisizer” manufactured by Beckman Coulter, Inc.

(蛍光体の製造方法)
(原料の準備)
本発明の蛍光体は、本発明の特徴である、ルビジウムを含有する化合物を添加することを除くと、公知の特許文献1や、特許文献2に記載の製造方法で製造することができる。
(Phosphor production method)
(Preparation of raw materials)
The phosphor of the present invention can be produced by the production methods described in known Patent Document 1 and Patent Document 2 except that a compound containing rubidium, which is a feature of the present invention, is added.

例えば、原料として蛍光体前駆体を準備し、その蛍光体前駆体を必要に応じて混合し、混合した蛍光体前駆体を焼成する工程(焼成工程)を経て製造することができる。
これら製造方法の中で、合金を、原料の少なくとも一部とする方法、さらに詳しくは、少なくとも上記式(1)におけLn元素、Z元素及びSi元素を含有する合金(以下これを「蛍光体製造用合金」ということがある。)を、ルビジウムを含有する化合物の存在下で焼成する工程を有する方法により製造する。かかる原料の一部又は全てを、蛍光体製造用合金として本発明の蛍光体を作成することができるが、この原料合金の製造方法については、特許文献2に詳しく記載され、原料合金の製造、粉砕、分級など必要に応じて使用できる方法が詳述されている。
For example, a phosphor precursor can be prepared as a raw material, the phosphor precursors can be mixed as necessary, and the mixed phosphor precursor can be baked (baking step).
Among these production methods, a method of using an alloy as at least a part of the raw material, more specifically, an alloy containing at least the Ln element, the Z element and the Si element in the above formula (1) (hereinafter referred to as “phosphor”). May be referred to as “manufacturing alloy”) by a method having a step of firing in the presence of a compound containing rubidium. The phosphor of the present invention can be prepared by using a part or all of the raw material as an alloy for producing a phosphor. The production method of the raw material alloy is described in detail in Patent Document 2, Methods that can be used as needed, such as grinding and classification, are described in detail.

上記製造方法のうち焼成工程については、水素含有窒素ガス雰囲気で行うことが好ましい。さらに、焼成後、得られる焼成物を酸性水溶液で洗浄することが好ましい。
かかる方法を必要に応じて組み合わせて用いることにより、一般式(1)記載の蛍光体を、好適に調製することができる。
Of the above production methods, the firing step is preferably performed in a hydrogen-containing nitrogen gas atmosphere. Furthermore, it is preferable to wash the resulting fired product with an acidic aqueous solution after firing.
The phosphors of the general formula (1) can be suitably prepared by using such methods in combination as necessary.

(原料の混合)
蛍光体製造用合金を使用する場合には、含有される金属元素の組成が、上記式(1)で表される結晶相に含まれる金属元素の組成に一致していれば蛍光体製造用合金のみを焼成すればよい。一方、蛍光体製造用合金を使用しない場合や、その組成が一致していない場合には、別の組成を有する蛍光体製造用合金、金属単体、金属化合物などを蛍光体製造用合金と混合して、原料中に含まれる金属元素の組成が上記式(1)で表される結晶相に含まれる金属元素の組成に一致するように調整し、焼成を行う。
(Mixing of raw materials)
When using an alloy for producing a phosphor, an alloy for producing a phosphor is acceptable if the composition of the contained metal element matches the composition of the metal element contained in the crystal phase represented by the above formula (1). It is only necessary to bake. On the other hand, when a phosphor manufacturing alloy is not used or the composition does not match, a phosphor manufacturing alloy having a different composition, a single metal, a metal compound, etc. are mixed with the phosphor manufacturing alloy. Then, the composition of the metal element contained in the raw material is adjusted so as to coincide with the composition of the metal element contained in the crystal phase represented by the above formula (1), and firing is performed.

蛍光体製造用合金以外に用いられる金属化合物に制限はなく、例えば、窒化物、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、蓚酸塩、カルボン酸塩、ハロゲン化物等が挙げられる。具体的な種類は、これらの金属化合物の中から、目的物への反応性や焼成時におけるNOx、SOx等の発生量の低さ等を考慮して適宜選択すればよいが、本発明の蛍光体が窒素含有蛍光体である観点から、窒化物及び/又は酸窒化物を用いることが好ましい。中でも、窒素源としての役割も果たすため、窒化物を用いることが好ましい。 There is no restriction | limiting in the metal compound used other than the alloy for fluorescent substance manufacture, For example, nitride, an oxide, a hydroxide, carbonate, nitrate, a sulfate, oxalate, carboxylate, a halide etc. are mentioned. Specific types may be appropriately selected from these metal compounds in consideration of reactivity to the target product and low generation amount of NO x , SO x, etc. during firing. From the viewpoint that the phosphor is a nitrogen-containing phosphor, it is preferable to use a nitride and / or an oxynitride. Among them, it is preferable to use a nitride because it also serves as a nitrogen source.

窒化物及び酸窒化物の具体例としては、LaN、Si34、CeN等の蛍光体を構成する元素の窒化物、La3Si611、LaSi35等の蛍光体を構成する元素の複合窒化物等が挙げられる。
また、上記の窒化物は、微量の酸素を含んでいてもよい。窒化物における酸素/(酸素+窒素)の割合(モル比)は本発明の蛍光体が得られる限り任意であるが、吸着水分由来
の酸素を含めない場合には通常5%以下、好ましくは1%以下、より好ましくは0.5%以下、更に好ましくは0.3%以下、特に好ましくは0.2%以下とする。窒化物中の酸素の割合が多すぎると輝度が低下する可能性がある。
Specific examples of nitrides and oxynitrides include nitrides of elements constituting phosphors such as LaN, Si 3 N 4 , and CeN, and phosphors such as La 3 Si 6 N 11 and LaSi 3 N 5. Examples include elemental composite nitrides.
In addition, the nitride described above may contain a trace amount of oxygen. Although the ratio (molar ratio) of oxygen / (oxygen + nitrogen) in the nitride is arbitrary as long as the phosphor of the present invention is obtained, it is usually 5% or less, preferably 1 when oxygen derived from adsorbed moisture is not included. % Or less, more preferably 0.5% or less, still more preferably 0.3% or less, and particularly preferably 0.2% or less. If the proportion of oxygen in the nitride is too large, the luminance may be lowered.

(焼成工程)
得られた原料は、ルビジウムを含有するフラックスと混合し、その存在下で焼成することにより、本発明の蛍光体の母体を得ることができる。ここで焼成は、後述するとおり、水素含有窒素ガス雰囲気下で行うのが好ましい。
(Baking process)
The obtained raw material can be mixed with a flux containing rubidium and baked in the presence thereof to obtain the matrix of the phosphor of the present invention. Here, the firing is preferably performed in a hydrogen-containing nitrogen gas atmosphere as described later.

(焼成条件)
原料混合物は、通常は坩堝、トレイ等の容器に充填し、雰囲気制御が可能な加熱炉に納める。この際、容器の材質としては、金属化合物との反応性が低いものが好ましく、例えば、窒化ホウ素、窒化珪素、炭素、窒化アルミニウム、モリブデン、タングステン等が挙げられる。中でも、モリブデン、窒化ホウ素が耐食性に優れることから好ましい。なお、上記の材質は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
ここで、使用する焼成容器の形状は任意である。例えば、焼成容器の底面が、円形、楕円形等の角のない形や、三角形、四角形等の多角形であってもよいし、焼成容器の高さも加熱炉に入る限り任意であり、低いものでも高いものでもよい。中でも、放熱性のよい形状を選択することが好ましい。
(Baking conditions)
The raw material mixture is usually filled in a crucible, tray or other container and placed in a heating furnace capable of controlling the atmosphere. At this time, the material of the container is preferably a material having low reactivity with the metal compound, and examples thereof include boron nitride, silicon nitride, carbon, aluminum nitride, molybdenum, and tungsten. Among these, molybdenum and boron nitride are preferable because of their excellent corrosion resistance. In addition, said material may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Here, the shape of the baking container to be used is arbitrary. For example, the bottom surface of the firing container may be a round shape, an elliptical shape such as an ellipse, or a polygonal shape such as a triangle or a quadrangle. The height of the firing container is arbitrary as long as it enters the heating furnace, and is low. But it can be expensive. Among these, it is preferable to select a shape with good heat dissipation.

そして、原料混合物を焼成することにより、本発明の蛍光体を得ることができる。ただし、上記の原料混合物は、40%以下の体積充填率に保持した状態で焼成することが好ましい。なお、体積充填率は、(混合粉末の嵩密度)/(混合粉末の理論密度)×100[%]により求めることが出来る。   And the fluorescent substance of this invention can be obtained by baking a raw material mixture. However, the raw material mixture is preferably baked in a state where the volume filling rate is maintained at 40% or less. The volume filling rate can be obtained by (bulk density of mixed powder) / (theoretical density of mixed powder) × 100 [%].

この蛍光体原料混合物を充填した焼成容器を、焼成装置(以下これを「加熱炉」ということがある。)に納める。ここで使用する焼成装置としては、本発明の効果が得られる限り任意であるが、装置内の雰囲気を制御できる装置が好ましく、さらに圧力も制御できる装置が好ましい。例えば、熱間等方加圧装置(HIP)、抵抗加熱式真空加圧雰囲気熱処理炉等が好ましい。   The firing container filled with the phosphor raw material mixture is placed in a firing apparatus (hereinafter sometimes referred to as “heating furnace”). The firing apparatus used here is optional as long as the effects of the present invention can be obtained, but an apparatus capable of controlling the atmosphere in the apparatus is preferable, and an apparatus capable of controlling the pressure is also preferable. For example, a hot isostatic press (HIP), a resistance heating vacuum pressurizing atmosphere heat treatment furnace, and the like are preferable.

また、加熱開始前に、焼成装置内に窒素を含むガスを流通して系内を十分にこの窒素含有ガスで置換することが好ましい。必要に応じて、系内を真空排気した後、窒素含有ガスを流通しても良い。
焼成の際に使用する窒素含有ガスとしては、窒素元素を含むガス、例えば窒素、アンモニア、或いは窒素と水素の混合気体等が挙げられる。また、窒素含有ガスは、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。これらの中で、窒素含有ガスとしては、水素を含む窒素ガス(水素含有窒素ガス)が好ましい。なお、水素含有窒素ガスにおける水素の混合割合は4体積%以下が爆発限界外であり、安全上好ましい。
Further, it is preferable to circulate a gas containing nitrogen in the baking apparatus and sufficiently replace the inside of the system with this nitrogen-containing gas before the start of heating. If necessary, a nitrogen-containing gas may be circulated after the system is evacuated.
Examples of the nitrogen-containing gas used in the firing include a gas containing a nitrogen element, such as nitrogen, ammonia, or a mixed gas of nitrogen and hydrogen. Moreover, only 1 type may be used for nitrogen-containing gas and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Among these, the nitrogen-containing gas is preferably nitrogen gas containing hydrogen (hydrogen-containing nitrogen gas). In addition, the mixing ratio of hydrogen in the hydrogen-containing nitrogen gas is preferably 4% by volume or less outside the explosion limit, which is preferable from the viewpoint of safety.

焼成は、水素含有窒素ガスを充填した状態或いは流通させた状態で蛍光体原料を加熱することにより行なうが、その際の圧力は大気圧よりも幾分減圧、大気圧或いは加圧の何れの状態でも良い。ただし、大気中の酸素の混入を防ぐためには大気圧以上とすることが好ましい。圧力を大気圧未満にすると加熱炉の密閉性が悪い場合には多量の酸素が混入して特性の高い蛍光体を得ることができない可能性がある。水素含有窒素ガスの圧力は少なくともゲージ圧で0.1MPa以上が好ましい。あるいは、20MPa以上の高圧下で加熱することもできる。また、200MPa以下が好ましい。
その後、窒素を含むガスを流通して、系内を十分にこのガスで置換する。必要に応じて
、系内を真空排気した後、ガスを流通しても良い。
Firing is performed by heating the phosphor material in a state filled with hydrogen gas or in a state where it is circulated, and the pressure at that time is somewhat reduced from atmospheric pressure, atmospheric pressure or pressurized state. But it ’s okay. However, in order to prevent oxygen from being mixed in the atmosphere, the pressure is preferably set to atmospheric pressure or higher. If the pressure is less than atmospheric pressure, if the heating furnace is not hermetically sealed, a large amount of oxygen may be mixed and a high-quality phosphor may not be obtained. The pressure of the hydrogen-containing nitrogen gas is preferably at least 0.1 MPa as a gauge pressure. Or it can also heat under the high pressure of 20 Mpa or more. Moreover, 200 MPa or less is preferable.
Thereafter, a gas containing nitrogen is circulated to sufficiently replace the inside of the system with this gas. If necessary, the gas may be circulated after the system is evacuated.

ところで、金属の窒化反応は、通常は発熱反応である。したがって、合金法による蛍光体の製造時には、急激に放出される反応熱により合金が再度融解し、表面積が減少する可能性がある。このように表面積が減少すると、気体窒素と合金との反応を遅延させることがある。このため、合金法では一般的に、合金が融解しない反応速度を維持することが、高性能の蛍光体を安定に製造することができるために好ましい。特に、その窒化熱生成が激しい1150〜1400℃となる焼成温度領域の、少なくとも、発熱ピークの立ち上がりがおこる温度領域において、1.5℃/分以下の低速度で昇温させて焼成することが好ましい。昇温速度の上限は、通常1.5℃/分以下、好ましくは0.5℃/分以下、より好ましくは0.1℃/分以下である。また、下限に特に制限はなく、工業生産としての経済的観点より定めればよい。ここで、発熱ピークとは、TG−DSC(熱重量・示差熱)測定により求められる発熱ピークである。   Incidentally, the metal nitriding reaction is usually an exothermic reaction. Therefore, when the phosphor is manufactured by the alloy method, the alloy may be melted again by the reaction heat that is rapidly released, and the surface area may be reduced. If the surface area is reduced in this way, the reaction between gaseous nitrogen and the alloy may be delayed. For this reason, it is generally preferable in the alloy method to maintain a reaction rate at which the alloy does not melt because a high-performance phosphor can be stably produced. In particular, firing is performed at a low rate of 1.5 ° C./min or less in a firing temperature range where the generation of nitriding heat is intense at 1150 to 1400 ° C., at least in a temperature range where an exothermic peak rises. preferable. The upper limit of the heating rate is usually 1.5 ° C./min or less, preferably 0.5 ° C./min or less, more preferably 0.1 ° C./min or less. Moreover, there is no restriction | limiting in particular in a lower limit, What is necessary is just to determine from the economical viewpoint as industrial production. Here, the exothermic peak is an exothermic peak obtained by TG-DSC (thermogravimetric / differential heat) measurement.

このように、高性能の蛍光体を安定に製造するためには、焼成温度の温度上昇を極力抑える必要があり、焼成に長時間要することになるところ、本発明のLSN蛍光体の製造方法では、焼成温度の温度上昇を大きくした短時間での焼成であっても高い輝度の蛍光体が得られるという、従来技術からは予測できない効果を得ることができる。
本発明の製造方法においては、特に昇温速度が加熱開始から最高温度到達までの平均で2℃/分以上、であっても高い輝度の蛍光体を得ることができる。
As described above, in order to stably manufacture a high-performance phosphor, it is necessary to suppress the temperature rise of the firing temperature as much as possible, and firing takes a long time. In the method for producing an LSN phosphor of the present invention, An effect that cannot be predicted from the prior art that a phosphor with high brightness can be obtained even by firing in a short time with a large increase in the firing temperature.
In the production method of the present invention, a phosphor having a high luminance can be obtained even when the temperature raising rate is 2 ° C./min or more on average from the start of heating to the maximum temperature.

本方法により、焼成時、特に合金を用いた場合の窒化熱の急激な生成を抑制することができ、局所的な温度上昇を抑制し、良好な蛍光体が得られるとともに、窒化熱を生成しない他の温度領域を高い昇温速度に設定することにより、全体の焼成時間を短縮した効率的な蛍光体を製造することができる。
また、本発明はルビジウムを含む化合物をフラックスとして用いるが、焼成の加熱時に、ルビジウムを含む化合物の融点またはそれをすこし越えた(例えば融点+50℃以内あたりの)温度域で、昇温速度を緩めたり、あるいは一定温度に保つ工程を入れることで、得られる蛍光体の結晶性をより向上させることができる。
また、ルビジウムを含む化合物が、焼成中に分解してフラックスとしての効果を得る場合には、同様に分解温度又はそれをすこし越えた(例えば分解温度+50℃以内あたりの)温度域で、昇温速度を緩めたり、あるいは一定温度に保つ工程を入れても同様の結晶性向上効果が得られる可能性がある。
This method can suppress rapid generation of nitriding heat during firing, particularly when an alloy is used, suppresses local temperature rise, and provides a good phosphor, and does not generate nitriding heat. By setting the other temperature region to a high temperature increase rate, an efficient phosphor with a shortened overall firing time can be manufactured.
In the present invention, a compound containing rubidium is used as a flux, but the heating rate is slowed at the melting point of the compound containing rubidium or a temperature range slightly exceeding the melting point (for example, around melting point + 50 ° C. or less). Or by adding a step of maintaining a constant temperature, the crystallinity of the obtained phosphor can be further improved.
Further, when a compound containing rubidium is decomposed during firing to obtain an effect as a flux, the temperature is similarly increased at a decomposition temperature or a temperature range slightly exceeding the decomposition temperature (for example, within the decomposition temperature + 50 ° C. or less). There is a possibility that the same effect of improving crystallinity can be obtained even if a step of slowing down or maintaining a constant temperature is included.

焼成温度は、蛍光体製造用合金の組成等によっても異なるが、通常1000℃以上1800℃以下であり、1400℃以上1700℃以下がより好ましい。また、上記の温度は、焼成処理の際の炉内温度、即ち、焼成装置の設定温度をさす。
窒化処理時の加熱時間(最高温度での保持時間)は、蛍光体原料と窒素との反応に必要な時間で良いが、通常1分以上、好ましくは10分以上、より好ましくは30分以上、更に好ましくは60分以上とする。加熱時間が1分より短いと窒化反応が完了せず特性の高い蛍光体が得られない可能性がある。また、加熱時間の上限は生産効率の面から決定され、通常50時間以下であり、好ましくは24時間以下である。
The firing temperature varies depending on the composition of the phosphor-producing alloy, but is usually 1000 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower, and more preferably 1400 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower. Moreover, said temperature refers to the furnace temperature in the case of a baking process, ie, the preset temperature of a baking apparatus.
The heating time (holding time at the maximum temperature) during the nitriding treatment may be a time required for the reaction between the phosphor raw material and nitrogen, but is usually 1 minute or more, preferably 10 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, More preferably 60 minutes or more. If the heating time is shorter than 1 minute, the nitriding reaction may not be completed and a phosphor having high characteristics may not be obtained. The upper limit of the heating time is determined from the viewpoint of production efficiency, and is usually 50 hours or less, preferably 24 hours or less.

本発明の製造方法において、蛍光体製造用合金を用いる場合には、必要に応じ予備的に窒化(一次窒化)した後に、上述した窒化処理を行ってもよい。具体的には、窒素含有雰囲気下、所定の温度域で所定の時間、蛍光体製造用合金を加熱することにより予備的な窒化を行なうことになる。このような一次窒化工程の導入により、その後の窒化処理における合金と窒素との反応性を制御することができ、合金から蛍光体を工業的に生産が容易となる可能性がある。
また、窒化処理は、必要に応じて、複数回に渡って繰り返して行なってもよい。この場
合、1回目の焼成(一次焼成)の条件と2回目の焼成(二次焼成)以降の焼成条件は、いずれも上述の通りである。二次焼成以降の条件は、一次焼成と同じ条件でもよく異なる条件に設定してもよい。
このように蛍光体原料に対して窒化処理することにより、窒化物又は酸窒化物を母体とする本発明の蛍光体を得ることができる。
In the production method of the present invention, when the phosphor production alloy is used, the above-described nitriding treatment may be performed after preliminary nitriding (primary nitriding) as necessary. Specifically, preliminary nitridation is performed by heating the phosphor-producing alloy for a predetermined time in a predetermined temperature range in a nitrogen-containing atmosphere. By introducing such a primary nitriding step, the reactivity of the alloy and nitrogen in the subsequent nitriding treatment can be controlled, and there is a possibility that the phosphor can be industrially produced easily from the alloy.
In addition, the nitriding treatment may be repeated a plurality of times as necessary. In this case, the conditions for the first firing (primary firing) and the firing conditions after the second firing (secondary firing) are as described above. The conditions after the secondary firing may be the same as or different from the primary firing.
Thus, the phosphor of the present invention having a nitride or oxynitride as a base can be obtained by nitriding the phosphor material.

(後処理工程)
本発明の製造方法においては、上述した工程以外にも、必要に応じてその他の工程を行ってもよい。例えば、上述の焼成工程後、必要に応じて粉砕工程、洗浄工程、分級工程、表面処理工程、乾燥工程などを行なってもよい。
(Post-processing process)
In the manufacturing method of this invention, you may perform another process as needed other than the process mentioned above. For example, after the above baking process, a pulverization process, a cleaning process, a classification process, a surface treatment process, a drying process, and the like may be performed as necessary.

(粉砕工程)
粉砕工程には、例えば、ハンマーミル、ロールミル、ボールミル、ジェットミル、リボンブレンダー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー等の粉砕機、乳鉢と乳棒を用いる粉砕などが使用できる。このとき、生成した蛍光体結晶の破壊を抑え、二次粒子の解砕等の目的とする処理を進めるためには、例えば、アルミナ、窒化珪素、ZrO2、ガラス等の容器中にこれらと同様の材質又は鉄芯入りウレタン等のボールを入れてボールミル処理を10分〜24時間程度の間で行うことが好ましい。この場合、有機酸やヘキサメタリン酸などのアルカリリン酸塩等の分散剤を0.05重量%〜2重量%用いても良い。
(Crushing process)
In the pulverization step, for example, a pulverizer such as a hammer mill, a roll mill, a ball mill, a jet mill, a ribbon blender, a V-type blender or a Henschel mixer, or a pulverization using a mortar and pestle can be used. At this time, in order to suppress the destruction of the generated phosphor crystal and proceed with the intended treatment such as secondary particle crushing, for example, the same as these in a container of alumina, silicon nitride, ZrO 2 , glass, etc. It is preferable to carry out a ball mill treatment for about 10 minutes to 24 hours by putting a ball such as the above material or iron cored urethane. In this case, you may use 0.05 weight%-2weight% of dispersing agents, such as alkali phosphates, such as organic acid and hexametaphosphoric acid.

(洗浄工程)
洗浄工程は、例えば、脱イオン水等の水、エタノール等の有機溶剤、アンモニア水等のアルカリ性水溶液などで蛍光体表面を行うことができる。
使用されたフラックスを除去する等、蛍光体の表面に付着した不純物相を除去し発光特性を改善するなどの目的のために、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、王水、フッ化水素酸と硫酸との混合物などの無機酸;酢酸などの有機酸などを含有する酸性水溶液を使用することもできる。
これらの手法については、特許文献1、2に詳しく記載されており、その記述に従って行えばよい。
(Washing process)
In the cleaning step, the phosphor surface can be formed with, for example, water such as deionized water, an organic solvent such as ethanol, or an alkaline aqueous solution such as ammonia water.
For example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, aqua regia, hydrofluoric acid and sulfuric acid for purposes such as removing the flux used, removing the impurity phase adhering to the phosphor surface and improving the light emission characteristics. An acidic aqueous solution containing an inorganic acid such as a mixture thereof; an organic acid such as acetic acid can also be used.
These methods are described in detail in Patent Documents 1 and 2, and may be performed in accordance with the description.

(分級工程)
分級工程は、例えば、水篩を行う、あるいは、各種の気流分級機や振動篩など各種の分級機を用いることにより行うことができる。中でも、ナイロンメッシュによる乾式分級を用いると、体積平均径10μm程度の分散性の良い蛍光体を得ることができる。
また、ナイロンメッシュによる乾式分級と、水簸処理とを組み合わせて用いると、体積メジアン径20μm程度の分散性の良い蛍光体を得ることができる。
(Classification process)
The classification step can be performed, for example, by performing water sieving, or using various classifiers such as various air classifiers and vibration sieves. In particular, when dry classification using a nylon mesh is used, a phosphor having a volume average diameter of about 10 μm and good dispersibility can be obtained.
In addition, when dry classification using nylon mesh and water tank treatment are used in combination, a phosphor with good dispersibility having a volume median diameter of about 20 μm can be obtained.

ここで、水篩や水簸処理では、通常、水媒体中に0.1重量%〜10重量%程度の濃度で蛍光体粒子を分散させる。また、蛍光体の変質を抑えるために、水媒体のpHを、通常4以上、好ましくは5以上、また、通常9以下、好ましくは8以下とする。また、上記のような体積メジアン型の蛍光体粒子を得るに際して、水篩及び水簸処理では、例えば50μm以下の粒子を得てから、30μm以下の粒子を得るといった、2段階での篩い分け処理を行う方が作業効率と収率のバランスの点から好ましい。また、下限としては、通常1μm以上、好ましくは5μm以上のものを篩い分ける処理を行うのが好ましい。   Here, in the water sieving or elutriation treatment, phosphor particles are usually dispersed in an aqueous medium at a concentration of about 0.1 wt% to 10 wt%. In order to suppress deterioration of the phosphor, the pH of the aqueous medium is usually 4 or more, preferably 5 or more, and usually 9 or less, preferably 8 or less. Further, when obtaining the volume median type phosphor particles as described above, in the water sieving and elutriation treatment, for example, particles of 50 μm or less are obtained, and then particles of 30 μm or less are obtained. Is preferable from the viewpoint of balance between work efficiency and yield. Moreover, as a minimum, it is preferable to perform the process which sifts a thing normally 1 micrometer or more, Preferably 5 micrometers or more.

(乾燥工程)
このようにして洗浄を終了した蛍光体を、100℃〜200℃程度で乾燥させる。必要に応じて乾燥凝集を防ぐ程度の分散処理(例えばメッシュパスなど)を行ってもよい。
(Drying process)
The phosphor thus washed is dried at about 100 ° C. to 200 ° C. You may perform the dispersion | distribution process (for example, mesh pass etc.) of the grade which prevents dry aggregation as needed.

(蒸気加熱処理工程)
本発明の蛍光体は、上記工程を経て製造された蛍光体に、蒸気存在下、好ましくは水蒸気存在下で静置し、蒸気加熱処理することができる。この上記加熱工程をおこなうことにより、蛍光体の輝度を更に向上させることができる。
(Steam heat treatment process)
The phosphor of the present invention can be subjected to steam heat treatment by leaving the phosphor produced through the above steps in the presence of steam, preferably in the presence of water vapor. By performing this heating step, the luminance of the phosphor can be further improved.

蒸気加熱処理工程を設ける場合は、温度は、通常50℃以上、好ましくは80℃以上、より好ましくは100℃以上、また、通常300℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下である。温度が低すぎると吸着水が蛍光体表面に存在することによる効果が得られにくい傾向があり、高すぎると蛍光体粒子の表面が荒れてしまう場合がある。   When the steam heat treatment step is provided, the temperature is usually 50 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, and usually 300 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower. is there. If the temperature is too low, the effect due to the presence of adsorbed water on the phosphor surface tends to be difficult to obtain, and if it is too high, the surface of the phosphor particles may be roughened.

蒸気加熱処理工程での湿度(相対湿度)は、通常50%以上、好ましくは80%以上であり、100%であることが特に好ましい。湿度が低すぎると吸着水が蛍光体表面に存在することによる効果が得られにくい傾向がある。なお、吸着水層形成の効果が得られる程度であれば、湿度が100%である気相に液相が共存していてもよい。   The humidity (relative humidity) in the steam heat treatment step is usually 50% or more, preferably 80% or more, and particularly preferably 100%. If the humidity is too low, the effect due to the presence of adsorbed water on the phosphor surface tends to be difficult to obtain. Note that the liquid phase may coexist in the gas phase having a humidity of 100% as long as the effect of forming the adsorbed water layer is obtained.

蒸気加熱処理工程での圧力は、通常常圧以上、好ましくは0.12MPa以上、より好ましくは0.3MPa以上、また、通常10MPa以下、好ましくは1MPa以下、より好ましくは0.5MPa以下である。圧力が低すぎると蒸気加熱処理工程の効果が得られにくい傾向があり、高すぎると処理装置が大掛かりとなり、また作業上の安全性の問題が出てくる場合がある。   The pressure in the steam heat treatment step is usually normal pressure or higher, preferably 0.12 MPa or higher, more preferably 0.3 MPa or higher, and usually 10 MPa or lower, preferably 1 MPa or lower, more preferably 0.5 MPa or lower. If the pressure is too low, the effect of the steam heat treatment process tends to be difficult to obtain. If the pressure is too high, the processing apparatus becomes large, and there may be a problem of work safety.

当該蒸気存在下に蛍光体を保持する時間は前記の温度、湿度及び圧力に応じて一様ではないが、通常は高温であるほど、高湿度であるほど、高圧であるほど保持時間は短くて済む。具体的な時間の範囲を挙げると、通常0.5時間以上、好ましくは1時間以上、より好ましくは1.5時間以上、また、通常200時間以下、好ましくは100時間以下、より好ましくは12時間以下、更に好ましくは5時間以下である。   The holding time of the phosphor in the presence of the vapor is not uniform depending on the temperature, humidity, and pressure, but the holding time is usually shorter as the temperature is higher, the humidity is higher, and the pressure is higher. That's it. Specific ranges of time are usually 0.5 hours or more, preferably 1 hour or more, more preferably 1.5 hours or more, and usually 200 hours or less, preferably 100 hours or less, more preferably 12 hours. Hereinafter, it is more preferably 5 hours or less.

上記の条件を満たしながら蒸気加熱工程を行うための具体的な方法としては、オートクレーブ中で高湿度、高圧下におくという方法が例示できる。ここで、オートクレーブに加えて、あるいは、オートクレーブを用いる代わりに、プレッシャークッカー等のオートクレーブと同程度に高温・高湿条件下にすることができる装置を用いてもよい。プレッシャークッカーとしては、例えば、TPC−412M(ESPEC株式会社製)等を用いることができ、これによれば、温度を105℃〜162.2℃に、湿度を75〜100%(但し、温度条件によって異なる)に、圧力を0.020MPa〜0.392MPa (0.2kg/cm〜4.0kg/cm) に制御することができる。 As a specific method for performing the steam heating step while satisfying the above-mentioned conditions, a method of placing the autoclave under high humidity and high pressure can be exemplified. Here, in addition to the autoclave or instead of using the autoclave, an apparatus that can be subjected to high temperature and high humidity conditions such as a pressure cooker may be used. As the pressure cooker, for example, TPC-412M (manufactured by ESPEC Co., Ltd.) can be used. According to this, the temperature is 105 ° C. to 162.2 ° C. and the humidity is 75 to 100% (however, the temperature condition The pressure can be controlled to 0.020 MPa to 0.392 MPa (0.2 kg / cm 2 to 4.0 kg / cm 2 ).

オートクレーブ中に蛍光体を保持して蒸気加熱工程を行うようにすれば、高温、高圧かつ高湿度の環境において特殊な水の層を形成することが可能であるため、特に短時間で吸着水を蛍光体表面に存在させることができる。具体的条件を挙げると、圧力が常圧(0.1MPa)以上であり、かつ、蒸気が存在する環境下に前記蛍光体を0.5時間以上置くとよい。   If the vapor heating process is carried out while holding the phosphor in the autoclave, it is possible to form a special water layer in a high temperature, high pressure and high humidity environment. It can be present on the phosphor surface. As specific conditions, the phosphor is preferably placed in an environment where the pressure is normal pressure (0.1 MPa) or more and steam exists for 0.5 hours or more.

(表面処理工程)
本発明の蛍光体を用いて発光装置を製造する際には、耐湿性等の耐候性を一層向上させるために、又は後述する発光装置の蛍光体含有部における樹脂に対する分散性を向上させるために、必要に応じて、蛍光体の表面を異なる物質で一部被覆する等の表面処理を行っても良い。表面処理は、蒸気加熱処理工程の前に実施しても良いし、蒸気加熱処理工程の後に実施しても良く、蒸気加熱処理による特殊な吸着水の存在を妨げる、又は吸着した水を除去する効果を持つ表面処理でなければ両方の処理を同時に実施しても問題はない。
(Surface treatment process)
When manufacturing a light-emitting device using the phosphor of the present invention, in order to further improve the weather resistance such as moisture resistance, or to improve the dispersibility of the phosphor in the phosphor-containing portion of the light-emitting device to be described later If necessary, surface treatment such as partially covering the surface of the phosphor with a different substance may be performed. The surface treatment may be performed before the steam heat treatment step or after the steam heat treatment step, which prevents the presence of special adsorbed water by the steam heat treatment or removes the adsorbed water. If the surface treatment is not effective, both treatments can be performed simultaneously without any problem.

以下、実施例、比較例を示して本発明について更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。
なお、実施例、比較例の蛍光体の発光特性等の測定は、次の方法で行った。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention. Can be implemented.
In addition, the measurement of the light emission characteristic etc. of the fluorescent substance of an Example and a comparative example was performed with the following method.

(発光スペクトル)
発光スペクトルは、励起光源として150Wキセノンランプを、スペクトル測定装置としてMCPD7000(大塚電子社製)を用いて測定した。励起光455nmの条件で、380nm以上800nm以下の波長範囲においてスペクトル測定装置により各波長の発光強度を測定し、発光スペクトルを得た。
(Emission spectrum)
The emission spectrum was measured using a 150 W xenon lamp as an excitation light source and MCPD7000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) as a spectrum measuring device. The emission intensity of each wavelength was measured with a spectrum measuring device in the wavelength range of 380 nm to 800 nm under the condition of excitation light of 455 nm, and an emission spectrum was obtained.

(色度座標、相対輝度)
x、y表色系(CIE 1931表色系)の色度座標は、上述の方法で得られた発光スペクトルの480nm〜780nmの波長領域のデータから、JIS Z8724に準じた方法で、JIS Z8701で規定されるXYZ表色系における色度座標xとyとして算出した。なお、相対輝度は、化成オプトニクス社製YAG(品番:P46−Y3)を波長455nmの光で励起した時のXYZ表色系におけるY値を100とした際の相対値で表している。
続いて実際の蛍光体の製造方法を説明する。
(Chromaticity coordinates, relative luminance)
The chromaticity coordinates of the x, y color system (CIE 1931 color system) are obtained from the data in the wavelength region of 480 nm to 780 nm of the emission spectrum obtained by the above-mentioned method, according to JIS Z8724. The chromaticity coordinates x and y in the prescribed XYZ color system were calculated. The relative luminance is expressed as a relative value when the Y value in the XYZ color system is set to 100 when YAG (product number: P46-Y3) manufactured by Kasei Optonics Co., Ltd. is excited with light having a wavelength of 455 nm.
Next, an actual phosphor manufacturing method will be described.

<実施例1>
(原料の調合)
La:Si=1:1(モル比)の合金、Si34、CeF3をLa:Si=3:6(モル比)かつCeF3/(合金+Si34)=6wt%になるように秤量した。ここにフラックスとしてRbFを、合計F量とSi量の比 F:Si=0.75:6(モル比:すなわち蛍光体中のケイ素の量を6モルとしたときのルビジウムの仕込みモル比が0.75)になるように加えた。秤量した原料を乳鉢で混合したあとナイロンメッシュの篩を通して原料を調合した。なお秤量〜調合までの作業は酸素濃度1%以下の窒素雰囲気のグローブボックス内で実施した。
<Example 1>
(Preparation of raw materials)
La: Si = 1: 1 (molar ratio) alloy, Si 3 N 4 , and CeF 3 should be La: Si = 3: 6 (molar ratio) and CeF 3 / (alloy + Si 3 N 4 ) = 6 wt%. Weighed out. Here, RbF is used as the flux, and the ratio of the total F amount to the Si amount F: Si = 0.75: 6 (molar ratio: that is, the charged molar ratio of rubidium when the amount of silicon in the phosphor is 6 mol is 0. .75). The weighed raw materials were mixed in a mortar, and then the raw materials were prepared through a nylon mesh sieve. The operations from weighing to preparation were carried out in a glove box in a nitrogen atmosphere with an oxygen concentration of 1% or less.

(焼成工程)
調合した原料をMoるつぼに充填し、電気炉内にセットした。装置内を真空排気した後、炉内温度を120℃まで昇温し、炉内圧力が真空であることを確認後、水素含有窒素ガス(窒素:水素=96:4(体積比))を大気圧になるまで導入した。その後、1550℃まで炉内温度を44時間で昇温し、1550℃で8時間保持した後降温を開始し、焼成処理を終了し蛍光体を得た。
(Baking process)
The prepared raw material was filled in a Mo crucible and set in an electric furnace. After evacuating the inside of the apparatus, the furnace temperature was raised to 120 ° C., and after confirming that the furnace pressure was vacuum, the hydrogen-containing nitrogen gas (nitrogen: hydrogen = 96: 4 (volume ratio)) was increased. It was introduced until atmospheric pressure was reached. Thereafter, the furnace temperature was raised to 1550 ° C. in 44 hours, held at 1550 ° C. for 8 hours, and then the temperature reduction was started, and the firing treatment was finished to obtain a phosphor.

(洗浄工程)
焼成した蛍光体をナイロンメッシュの篩を通した後、1N塩酸中で1時間以上攪拌した後、水洗・脱水を行った。その後、120℃の熱風乾燥機で乾燥し、ナイロンメッシュの篩を通して蛍光体を回収した。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
(Washing process)
The fired phosphor was passed through a nylon mesh sieve, stirred in 1N hydrochloric acid for 1 hour or longer, then washed with water and dehydrated. Then, it dried with a 120 degreeC hot air dryer, and collect | recovered fluorescent substance through the sieve of a nylon mesh. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

<比較例1>
フラックスを使用しない以外は実施例1と同様にして蛍光体を作成した。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
<Comparative Example 1>
A phosphor was prepared in the same manner as in Example 1 except that no flux was used. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

<比較例2>
フラックスとして公知文献で最も好ましいものの一つとされ、実施例にも使用されているMgF2を使用した以外は実施例1と同様にして蛍光体を作成した。フラックス量は、
FのSiに対するモル比を実施例1にあわせた。以下の実施例比較例でも同様である。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
<Comparative Example 2>
A phosphor was prepared in the same manner as in Example 1 except that MgF 2 , which is one of the most preferable fluxes in the known literature and used in the examples, was used. The amount of flux is
The molar ratio of F to Si was adjusted to that in Example 1. The same applies to the following comparative examples. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

<比較例3>
フラックスとして実施例で用いたRbF(融点848℃)に比較的近い融点を有し、公知文献でLSN蛍光体に使用されるとの記載があるLiF(融点843℃)を使用した以外は実施例1と同様にして蛍光体を作成した。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
<Comparative Example 3>
Except for using LiF (melting point 843 ° C.), which has a melting point relatively close to RbF (melting point 848 ° C.) used in the example as a flux, and is described in known literature as being used for an LSN phosphor. In the same manner as in Example 1, a phosphor was prepared. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

<比較例4>
フラックスとして蛍光体の母体組成の元素であるLaとハロゲンからなるLaF3を使用し、フラックスであるLaF3から供給されるランタン分、合金の使用量を減らし、不足するSiは窒化ケイ素を増やす以外は実施例1と同様にして蛍光体を作成した。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
<Comparative Example 4>
Use LaF 3 consisting of La and halogen, which are elements of the matrix composition of the phosphor as the flux, reduce the amount of lanthanum supplied from the LaF 3 flux and the amount of alloy used, and the insufficient Si will increase silicon nitride Prepared a phosphor in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

<実施例2>
焼成工程において1550℃まで炉内温度を13時間とした以外は実施例1と同様にして蛍光体を作成した。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
<Example 2>
A phosphor was prepared in the same manner as in Example 1 except that the furnace temperature was changed to 1550 ° C. for 13 hours in the firing step. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

<比較例5>
フラックスを使用しない以外は実施例2と同様にして蛍光体を作成した。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
<Comparative Example 5>
A phosphor was prepared in the same manner as in Example 2 except that no flux was used. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

<比較例6>
フラックスとしてMgF2を使用した以外は実施例2と同様にして蛍光体を作成した。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
<Comparative Example 6>
A phosphor was prepared in the same manner as in Example 2 except that MgF 2 was used as the flux. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

<比較例7>
フラックスとしてLiFを使用した以外は実施例2と同様にして蛍光体を作成した。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
<Comparative Example 7>
A phosphor was prepared in the same manner as in Example 2 except that LiF was used as the flux. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

<比較例8>
フラックスとしてLaF3を使用し、フラックスであるLaF3から供給されるランタン分、合金の使用量を減らし、不足するSiは窒化ケイ素を増やす以外は実施例2と同様にして蛍光体を作成した。得られた蛍光体の、発光の色座標と輝度を表1に示す。
<Comparative Example 8>
A phosphor was prepared in the same manner as in Example 2 except that LaF 3 was used as the flux, the amount of lanthanum supplied from the LaF 3 flux and the amount of alloy used were reduced, and the insufficient Si increased silicon nitride. Table 1 shows the color coordinates and luminance of the obtained phosphor.

Figure 0005870655
Figure 0005870655

この結果より、ルビジウムを含むフラックスが、特許文献1,2等で、従来最も好適とされたMgF2フラックスを使用したときよりも、より高い輝度の蛍光体を得ることができることがわかる。また、ルビジウムを含むフラックス以外のフラックスを使用して短時間での焼成を行った場合には、長期間での焼成を行った場合と比較して輝度が低下しているが、本発明のルビジウムを含むフラックスを使用した場合には、短時間焼成で十分な輝度が得られていることがわかる。 From this result, it can be seen that a phosphor containing rubidium can obtain a phosphor having a higher luminance than when using the MgF 2 flux, which has been most suitable in the past in Patent Documents 1 and 2, etc. In addition, when baking is performed in a short time using a flux other than the flux containing rubidium, the brightness is reduced as compared with the case where baking is performed for a long time, but the rubidium of the present invention. When the flux containing is used, it can be seen that sufficient brightness is obtained by short-time firing.

本発明により、高輝度のLSN蛍光体を提供することが出来、特に白色LED用に用いた場合に、照明用、ディスプレイのバックライト用に好適に使用することが出来る。また、本発明の製造方法は、これまでより短時間で、高輝度の蛍光体を製造することができる。   According to the present invention, a high-intensity LSN phosphor can be provided, and particularly when used for white LEDs, it can be suitably used for illumination and display backlights. In addition, the production method of the present invention can produce a high-luminance phosphor in a shorter time than before.

Claims (3)

下記一般式(1)で表わされる窒化物蛍光体を構成する元素を含有する原料を準備し、該原料と、ルビジウムのハロゲン化物、炭酸塩、硝酸塩、および水酸化物から選ばれる少なくとも1種のルビジウム化合物とを混合し、得られた混合物を焼成することを特徴とする下記一般式(1)で表される窒化物蛍光体の製造方法。
LnSi:Z ・・・(1)
(一般式(1)中、Lnは賦活剤として用いる元素を除いた希土類元素であり、Zは賦活剤であり、xは2.7≦x≦3.3を満たし、yは5.4≦y≦6.6を満たし、nは10≦n≦12を満たす。)
A raw material containing an element constituting the nitride phosphor represented by the following general formula (1) is prepared, and at least one selected from the raw material, a rubidium halide, a carbonate, a nitrate, and a hydroxide A method for producing a nitride phosphor represented by the following general formula (1), comprising mixing a rubidium compound and firing the obtained mixture.
Ln x Si y N n : Z (1)
(In General Formula (1), Ln is a rare earth element excluding an element used as an activator, Z is an activator, x satisfies 2.7 ≦ x ≦ 3.3, and y is 5.4 ≦ y ≦ 6.6 is satisfied, and n satisfies 10 ≦ n ≦ 12.)
該ルビジウム化合物が、フッ化ルビジウム、塩化ルビジウム、および炭酸ルビジウムから選ばれる少なくとも1種を含む請求項1に記載の窒化物蛍光体の製造方法。   The method for producing a nitride phosphor according to claim 1, wherein the rubidium compound includes at least one selected from rubidium fluoride, rubidium chloride, and rubidium carbonate. 該ルビジウム化合物の使用量が、蛍光体中のケイ素の量を6モルとしたときのルビジウムの仕込みモル比で、0.1以上、2.0以下である請求項1または2に記載の窒化物蛍光体の製造方法。   3. The nitride according to claim 1, wherein the amount of the rubidium compound used is 0.1 to 2.0 in terms of a charged molar ratio of rubidium when the amount of silicon in the phosphor is 6 mol. A method for producing a phosphor.
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