JP6486990B2 - Phosphor, method for producing the same, and light emitting device using the phosphor - Google Patents

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本発明は、蛍光体、およびその製造方法、ならびにその蛍光体を用いた発光装置に関するものである。   The present invention relates to a phosphor, a manufacturing method thereof, and a light-emitting device using the phosphor.

発光ダイオード(Light−emitting Diode:LED)発光装置は、主に励起光源としてのLEDチップと蛍光体との組み合わせから構成され、その組み合わせによって様々な色の発光色を実現することができる。   A light-emitting diode (LED) light-emitting device is mainly composed of a combination of an LED chip as an excitation light source and a phosphor, and various combinations of emission colors can be realized.

白色光を放出する白色LED発光装置には、青色領域の光を放出するLEDチップと蛍光体との組み合わせが用いられている。例えば、青色光を放つLEDチップと、蛍光体混合物との組み合わせが挙げられる。蛍光体としては主に青色の補色である黄色発光蛍光体が使用され、擬似白色光LED発光装置として使用されている。その他にも青色光を放つLEDチップと、緑色ないし黄色発光蛍光体、および赤色発光蛍光体が用いられている3波長型白色LEDが開発されている。このような発光装置に用いられる赤色発光蛍光体の一つとしてKSiF:Mn蛍光体が知られている。 In a white LED light emitting device that emits white light, a combination of an LED chip that emits light in a blue region and a phosphor is used. For example, a combination of an LED chip that emits blue light and a phosphor mixture may be mentioned. As the phosphor, a yellow light emitting phosphor which is a complementary color of blue is mainly used, and it is used as a pseudo white light LED light emitting device. In addition, a three-wavelength white LED using an LED chip that emits blue light, a green or yellow light emitting phosphor, and a red light emitting phosphor has been developed. A K 2 SiF 6 : Mn phosphor is known as one of red light emitting phosphors used in such a light emitting device.

特表2009−528429号公報Special table 2009-528429 gazette

本発明は、青色領域に発光ピークを有する光で励起されて発光する赤色発光蛍光体、およびかかる蛍光体の製造方法、ならびにかかる蛍光体を用いた発光装置を提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a red light-emitting phosphor that emits light when excited by light having an emission peak in a blue region, a method for producing the phosphor, and a light-emitting device using the phosphor. is there.

本発明の一実施態様にかかる赤色発光蛍光体は、主としてケイフッ化カリウムからなり、表面の基本組成が下記式(A):
SiF (A)
(式中、1.5≦a≦2.5、かつ5.5≦b≦6.5である)
で表わされる蛍光体であって、マンガンで付活され、X線光電子分光法により測定された前記蛍光体表面に存在するマンガン量が蛍光体表面に存在する全元素の総量に対して0.2モル%以下であり、内部量子効率ηが60%以上であることを特徴とするものである。
The red light-emitting phosphor according to one embodiment of the present invention is mainly composed of potassium silicofluoride, and the basic composition of the surface is represented by the following formula (A):
K a SiF b (A)
(Where 1.5 ≦ a ≦ 2.5 and 5.5 ≦ b ≦ 6.5)
The amount of manganese activated by manganese and present on the phosphor surface as measured by X-ray photoelectron spectroscopy is 0.2 with respect to the total amount of all elements present on the phosphor surface. It is not more than mol%, and the internal quantum efficiency η is not less than 60%.

本発明の一実施態様にかかる蛍光体の製造方法は、
反応溶液として過マンガン酸カリウムおよびフッ化水素を含有する水溶液を準備し、
前記反応溶液中にSi源を浸漬して反応させ、
形成された蛍光体を分離した後、引き続き弱酸で洗浄し、
洗浄後の蛍光体をリンス処理する
ことを含むことを特徴とするものである。
A method for producing a phosphor according to an embodiment of the present invention includes:
Prepare an aqueous solution containing potassium permanganate and hydrogen fluoride as a reaction solution,
The Si source is immersed in the reaction solution for reaction,
After separating the formed phosphor, it is subsequently washed with a weak acid,
It includes rinsing the phosphor after washing.

本発明の一実施形態にかかる発光装置は、440nm以上470nm以下の波長領域の光を発光する発光素子と、前記蛍光体を含有する蛍光体層とを具備するものであることを特徴とするものである。   A light-emitting device according to an embodiment of the present invention includes a light-emitting element that emits light in a wavelength region of 440 nm to 470 nm and a phosphor layer containing the phosphor. It is.

実施形態による蛍光体のXPSスペクトル。The XPS spectrum of the fluorescent substance by embodiment. 実施形態による蛍光体に含まれる、Mn、K、F、SiのナロウスキャンによるXPSスペクトル。The XPS spectrum by narrow scan of Mn, K, F, Si contained in the phosphor according to the embodiment. XPS測定により検出されたマンガン量と外部量子効率及び内部量子効率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the manganese amount detected by XPS measurement, external quantum efficiency, and internal quantum efficiency. 弱酸洗浄の有無による蛍光体の吸収スペクトルの変化を示す図。The figure which shows the change of the absorption spectrum of the fluorescent substance by the presence or absence of weak acid washing. 実施形態による蛍光体の励起スペクトル。The excitation spectrum of the fluorescent substance by embodiment. 本発明の一実施形態にかかる発光装置の断面図。1 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態にかかる発光装置の断面図。Sectional drawing of the light-emitting device concerning other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態にかかる発光装置の断面図。Sectional drawing of the light-emitting device concerning other embodiment of this invention. 実施例および比較例による蛍光体の、表面におけるMn含有率、吸収率、内部量子効率、および外部量子効率を示す図。The figure which shows the Mn content rate in the surface, the absorptivity, internal quantum efficiency, and external quantum efficiency of the fluorescent substance by an Example and a comparative example.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

以下、本発明の実施形態を説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための蛍光体および発光装置を示すものであり、本発明は以下の例示に限定されない。   Embodiments of the present invention will be described below. The embodiment described below shows a phosphor and a light emitting device for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、記載した実施形態に特定するものではない。特に実施形態に記載されている構成部品の大きさ、材質、形状、その配置等は本発明の範囲を限定する趣旨ではなく、説明例に過ぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等においても説明を明確にするため誇張していることがある。さらに、同一の名称、符号については同一、もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を省略する。本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して、同一の部材で複数の要素を兼用してもよく、逆に同一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することも可能である。   Moreover, this specification does not specify the member shown by the claim as described embodiment. In particular, the size, material, shape, arrangement, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. It should be noted that the size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity. Furthermore, the same name and reference numeral indicate the same or the same members, and detailed description thereof is omitted. Each element constituting the present invention may be composed of a plurality of elements by the same member, and the same member may be used as a plurality of elements. Conversely, the functions of the same member are shared by the plurality of members. It can also be realized.

本発明者らは、主としてケイフッ化カリウムからなり、マンガンで付活された蛍光体について鋭意検討および研究を重ねた結果、蛍光体の表面組成と蛍光体の発光特性とに相関があることを見出した。   As a result of intensive studies and studies on a phosphor mainly composed of potassium silicofluoride and activated with manganese, the present inventors have found that there is a correlation between the surface composition of the phosphor and the emission characteristics of the phosphor. It was.

実施形態にかかる赤色発光蛍光体は、主としてケイフッ化カリウムからなり、マンガンで付活された蛍光体である。ここで主としてケイフッ化カリウムからなる蛍光体とは、蛍光体の基本的な結晶構造がケイフッ化カリウムであり、結晶を構成する元素の一部が他の元素で置換されたものをいう。この蛍光体の表面には、微量のマンガンが存在するが、表面の基本組成は下記式(A)式で表わされる。
SiF (A)
式中、
1.5≦a≦2.5、好ましくは1.8≦a≦2.3、かつ
5.5≦b≦6.5、好ましくは5.7≦b≦6.2である。
そして、蛍光体の表面に存在するマンガン量は、蛍光体全体に対するマンガン量よりも少なく、蛍光体表面に存在する全元素の総量に対して0.2モル%以下、好ましくは0.1モル%以下である
The red light-emitting phosphor according to the embodiment is a phosphor mainly made of potassium silicofluoride and activated with manganese. Here, the phosphor mainly composed of potassium silicofluoride refers to a phosphor in which the basic crystal structure of the phosphor is potassium silicofluoride and a part of the elements constituting the crystal is substituted with other elements. Although a very small amount of manganese exists on the surface of this phosphor, the basic composition of the surface is represented by the following formula (A).
K a SiF b (A)
Where
1.5 ≦ a ≦ 2.5, preferably 1.8 ≦ a ≦ 2.3, and 5.5 ≦ b ≦ 6.5, preferably 5.7 ≦ b ≦ 6.2.
The amount of manganese present on the surface of the phosphor is less than the amount of manganese relative to the entire phosphor, and is 0.2 mol% or less, preferably 0.1 mol%, based on the total amount of all elements present on the phosphor surface. Is

ここで、aおよびbが上記範囲内にあることで、蛍光体は優れた発光効率を発揮することができる。   Here, when a and b are within the above ranges, the phosphor can exhibit excellent luminous efficiency.

一方、実施形態にかかる蛍光体は、全体としては、下記式(B)で表わされるものであることが好ましい。
(Si1−x,Mn)F (B)
式中
1.5≦c≦2.5、好ましくは1.8≦c≦2.2、
5.5≦d≦6.5、好ましくは5.7≦d≦6.2かつ
0<x≦0.06、好ましくは0.01≦x≦0.05
である。
On the other hand, the phosphor according to the embodiment is preferably represented by the following formula (B) as a whole.
K c (Si 1-x , Mn x ) F d (B)
Where 1.5 ≦ c ≦ 2.5, preferably 1.8 ≦ c ≦ 2.2,
5.5 ≦ d ≦ 6.5, preferably 5.7 ≦ d ≦ 6.2 and 0 <x ≦ 0.06, preferably 0.01 ≦ x ≦ 0.05
It is.

実施形態にかかる蛍光体は、付活剤としてマンガンを含有するものである。マンガンが含有されていない場合(x=0)には紫外から青色領域に発光ピークを有する光で励起しても発光を確認することはできない。したがって、前記式(B)におけるxは0より大きいことが必要である。また、マンガンの含有量が多くなると発光効率が改良される傾向にあり、0.01以上であることが好ましい。また、赤色発光の蛍光体を得るためにはマンガンの価数は+4価であることが好ましい。   The phosphor according to the embodiment contains manganese as an activator. When manganese is not contained (x = 0), light emission cannot be confirmed even when excited by light having an emission peak in the ultraviolet to blue region. Therefore, x in the formula (B) needs to be larger than 0. Moreover, when the manganese content increases, the luminous efficiency tends to be improved, and is preferably 0.01 or more. In order to obtain a phosphor emitting red light, the valence of manganese is preferably +4.

しかし、マンガンの含有量が多すぎる場合には、濃度消光現象が生じて、蛍光体の発光強度が弱くなる傾向にある。こうした不都合を避けるために、マンガンの含有量(x)は0.06以下であることが好ましく、0.05以下であることが好ましい。   However, when the manganese content is too large, a concentration quenching phenomenon occurs, and the emission intensity of the phosphor tends to be weakened. In order to avoid such inconvenience, the manganese content (x) is preferably 0.06 or less, and more preferably 0.05 or less.

蛍光体全体に対する各元素の含有量を分析するには、例えば以下のような方法が挙げられる。K、Si、Mnなどの金属元素は、合成された蛍光体をアルカリ融解し、例えばIRIS Advantage型ICP発光分光分析装置(商品名、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)によりICP発光分光法にて分析することができる。また、非金属元素Fは合成された蛍光体を熱加水分解により分離し、例えばDX−120型イオンクロマトグラフ分析装置(商品名、日本ダイオネクス株式会社製)により分析することができる。また、Fの分析は上述した金属元素と同様にアルカリ融解した後に、イオンクロマトグラフ法にて分析を行うことも可能である。   In order to analyze the content of each element with respect to the entire phosphor, for example, the following method may be mentioned. For metal elements such as K, Si, and Mn, the synthesized phosphor is alkali-melted and analyzed by ICP emission spectroscopy using, for example, an IRIS Advantage type ICP emission spectrometer (trade name, manufactured by Thermo Fisher Scientific). can do. Moreover, the nonmetallic element F can isolate | separate the fluorescent substance which was synthesize | combined by thermal hydrolysis, for example, can be analyzed with DX-120 type | mold ion chromatograph analyzer (a brand name, Nippon Dionex Co., Ltd. product). Further, F can be analyzed by ion chromatography after alkali melting as in the case of the metal element described above.

なお、実施形態による蛍光体は、化学量論的には酸素を含まないものである。しかしながら、蛍光体の合成プロセス中、または合成後の蛍光体表面の分解等により、酸素が不可避的に蛍光体中に混入してしまうことがある。蛍光体中の酸素の含有量はゼロであることが望ましいが、[酸素含有量]/[(フッ素含有量)+(酸素含有量)]の比が0.05より小さい範囲であれば、発光効率が大きく損なわれることがないので好ましい。   The phosphor according to the embodiment does not contain oxygen stoichiometrically. However, oxygen may be inevitably mixed into the phosphor during the phosphor synthesis process or due to decomposition of the phosphor surface after synthesis. It is desirable that the oxygen content in the phosphor is zero, but if the ratio of [oxygen content] / [(fluorine content) + (oxygen content)] is less than 0.05, light emission It is preferable because the efficiency is not greatly impaired.

また、実施形態による蛍光体はNa、Rb、Csなどのアルカリ金属元素やTi、Ge、Snなどその他の元素を少量含有してもよい。これら元素が少量含有される場合であっても蛍光体は類似の発光スペクトルを示し、所望の効果を達成することができる。ただし、蛍光体の安定性、蛍光体合成時の反応性などの観点から、これらの元素の含有量は少ないことが好ましい。また、これらの元素を含む蛍光体を合成しようとすると、合成手順を変更する必要がある場合もあり、製造コストを抑制するために、式(B)に含まれる金属元素以外の金属元素を用いないことが好ましい。   In addition, the phosphor according to the embodiment may contain a small amount of an alkali metal element such as Na, Rb, or Cs, or another element such as Ti, Ge, or Sn. Even when these elements are contained in a small amount, the phosphor exhibits a similar emission spectrum and can achieve a desired effect. However, the content of these elements is preferably small from the viewpoint of the stability of the phosphor and the reactivity during phosphor synthesis. Further, when trying to synthesize a phosphor containing these elements, it may be necessary to change the synthesis procedure, and in order to reduce the manufacturing cost, a metal element other than the metal element included in the formula (B) is used. Preferably it is not.

また、実施形態による蛍光体は、その表面に存在するマンガン量が少ないことを特徴とするものである。ここで、蛍光体の表面とは、蛍光体の表面に露出している元素だけではなく、数十nmまでの深さの領域を意味する。このような蛍光体表面の組成は、X線光電子分光法(X−ray photoelectron spectroscopy:XPS)により測定することができる。   The phosphor according to the embodiment is characterized in that the amount of manganese present on the surface is small. Here, the surface of the phosphor means not only elements exposed on the surface of the phosphor but also a region having a depth of up to several tens of nm. Such a phosphor surface composition can be measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

XPS測定はサンプルにX線を照射し、サンプルから放出される光電子エネルギーを測定する手法である。サンプルの奥深くから放出された光電子はサンプル内で散乱されないので検出されず、表面付近の状態を評価することができる。。そのためXPS測定はサンプルの数〜数十nm以内の表面状態を検出することが可能なのである。   XPS measurement is a technique for irradiating a sample with X-rays and measuring photoelectron energy emitted from the sample. Since the photoelectrons emitted from deep inside the sample are not scattered within the sample, they are not detected and the state near the surface can be evaluated. . Therefore, the XPS measurement can detect the surface state within several to several tens of nanometers of the sample.

具体的には、XPS測定は、Quantum−2000型X線電子分光装置(商品名、アルバック・ファイ株式会社製)等によって測定することができる。測定条件は、測定対象とする蛍光体の種類や粒子形状などによって変動し得るが、例えば以下の条件で測定することができる。
X線源: AlKα線、出力:40W、測定面積:φ200μm
パスエネルギー:ワイドスキャン:187.85eV(1.60eV/Step)、ナロースキャン:58.70eV(0.125eV/Step)
帯電中和銃:e, Arを共に使用
取出し角:45°
Specifically, the XPS measurement can be performed by a Quantum-2000 type X-ray electron spectrometer (trade name, manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.) or the like. The measurement conditions can vary depending on the type of phosphor to be measured, the particle shape, and the like. For example, the measurement can be performed under the following conditions.
X-ray source: AlKα ray, output: 40 W, measurement area: φ200 μm
Pass energy: Wide scan: 187.85 eV (1.60 eV / Step) Narrow scan: 58.70 eV (0.125 eV / Step)
Charge neutralizing gun: Use both e and Ar + Extraction angle: 45 °

実施形態による蛍光体をXPS測定し、得られたXPSスペクトルから検出された元素を同定すると、蛍光体を構成するK、Si、F元素以外に、不純物であるC、またはOなどが検出されることがある。また、Mnは検出されないか、検出されても蛍光体表面に存在する全元素の総量に対して0.2モル%以下である。図1に実施形態による蛍光体の定性分析のためのワイドスキャンによるXPSスペクトルを示す。また、図2に、実施形態による蛍光体において検出されたMn、K、F、およびSiについて、ナロウスキャンによるXPSスペクトルを示す。図2に示される、各元素ごとのスペクトルにおいて検出されるピーク面積からMn、K、F、およびSiの組成値を求めることができる。   When XPS measurement is performed on the phosphor according to the embodiment and an element detected from the obtained XPS spectrum is identified, impurities such as C or O are detected in addition to K, Si, and F elements constituting the phosphor. Sometimes. Further, Mn is not detected or is 0.2 mol% or less with respect to the total amount of all elements present on the phosphor surface even if detected. FIG. 1 shows an XPS spectrum by a wide scan for qualitative analysis of a phosphor according to the embodiment. FIG. 2 shows an XPS spectrum by narrow scan for Mn, K, F, and Si detected in the phosphor according to the embodiment. The composition values of Mn, K, F, and Si can be obtained from the peak areas detected in the spectrum for each element shown in FIG.

本発明者等は上記XPSスペクトルで検出された、表面に存在する全元素に対するMn量が0.2モル%以下で、表面の基本組成が式(A)で表わされる蛍光体は外部量子効率及び内部量子効率が高くなる傾向を見出した。実施形態による蛍光体においては、内部量子効率は60%以上となる。   The present inventors have found that a phosphor having an Mn content of 0.2 mol% or less with respect to all elements present on the surface detected by the XPS spectrum and having a basic composition of the surface represented by the formula (A) has an external quantum efficiency and We found a tendency to increase the internal quantum efficiency. In the phosphor according to the embodiment, the internal quantum efficiency is 60% or more.

ここで外部量子効率ηとは以下で規定する吸収率αと内部量子効率η’を乗じて算出した値である。

Figure 0006486990
式中
E(λ):蛍光体へ照射した励起光源の全スペクトル(フォトン数換算)
R(λ):蛍光体の励起光源反射光スペクトル(フォトン数換算)
P(λ):蛍光体の発光スペクトル(フォトン数換算)
である。 Here, the external quantum efficiency η is a value calculated by multiplying the absorption rate α defined below and the internal quantum efficiency η ′.
Figure 0006486990
In the formula, E (λ): the entire spectrum of the excitation light source irradiated to the phosphor (photon number conversion)
R (λ): Excitation light source reflected light spectrum of phosphor (photon number conversion)
P (λ): emission spectrum of phosphor (in terms of photon number)
It is.

つまり外部量子効率(η)は(I)×(II)によって算出可能である。   That is, the external quantum efficiency (η) can be calculated by (I) × (II).

外部量子効率、内部量子効率、吸収率は例えばC9920−02G型絶対PL量子収率測定装置(商品名、浜松ホトニクス株式会社製)により測定することができる。上記発光特性を測定する際の励起光としてはピーク波長が440〜460nm付近、半値幅5〜15nmの青色光を使用することができる。   The external quantum efficiency, the internal quantum efficiency, and the absorptance can be measured by, for example, a C9920-02G type absolute PL quantum yield measuring apparatus (trade name, manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.). Blue light having a peak wavelength of around 440 to 460 nm and a half-value width of 5 to 15 nm can be used as excitation light when measuring the light emission characteristics.

XPS測定により検出されたマンガン量と外部量子効率及び内部量子効率との関係は図3に示す通りである。検出される表面マンガン量が増加するに従い、効率、特に内部量子効率が低下していることがわかる。
なお本発明者らの検討によれば、XPS測定により測定された表面の組成が式(A)で表わされた組成範囲外であると効率が低下することがわかった。
The relationship between the amount of manganese detected by XPS measurement, the external quantum efficiency, and the internal quantum efficiency is as shown in FIG. It can be seen that the efficiency, particularly the internal quantum efficiency, decreases as the amount of surface manganese detected increases.
According to the study by the present inventors, it has been found that the efficiency is lowered when the composition of the surface measured by XPS measurement is outside the composition range represented by the formula (A).

実施形態にかかる蛍光体は、以下の方法により製造することができる。実施形態による蛍光体の製造方法は過マンガン酸カリウム試薬を使用した合成方法において、合成された蛍光体を取り出す際の洗浄工程に特徴がある。   The phosphor according to the embodiment can be manufactured by the following method. The method for producing a phosphor according to the embodiment is characterized by a washing step when taking out the synthesized phosphor in a synthesis method using a potassium permanganate reagent.

まず、過マンガン酸カリウム(KMnO)、フッ化水素(HF)、および水を含む反応溶液を準備する。 First, a reaction solution containing potassium permanganate (KMnO 4 ), hydrogen fluoride (HF), and water is prepared.

この反応溶液はKMnOとHFのモル比が1/200〜1/40の範囲であることが好ましい。更に溶液のKMnO濃度が1質量%以上であることが好ましい。上記範囲を超えると、合成された蛍光体の外部量子効率が低下する問題や、反応性が低下して十分な量の蛍光体が合成できないために高コストになるといった問題が生じることがある。そのため、上記範囲の反応溶液を使用する必要がある。 This reaction solution preferably has a molar ratio of KMnO 4 and HF in the range of 1/200 to 1/40. Further, the KMnO 4 concentration of the solution is preferably 1% by mass or more. When the above range is exceeded, there may be a problem that the external quantum efficiency of the synthesized phosphor is lowered or a problem that the reactivity is lowered and a sufficient amount of the phosphor cannot be synthesized, resulting in high cost. Therefore, it is necessary to use a reaction solution in the above range.

また、反応温度については、一般に20〜80℃の温度範囲を採用することが可能である。上記反応時間に関しては反応温度やSi原料の形状によって最適な時間は変化するが、反応温度が高く、Si原料の表面積が大きくなるほど、最適な反応時間は短くなる傾向を有する。   Moreover, about reaction temperature, it is generally possible to employ | adopt the temperature range of 20-80 degreeC. Regarding the reaction time, the optimum time varies depending on the reaction temperature and the shape of the Si raw material, but the optimum reaction time tends to be shorter as the reaction temperature is higher and the surface area of the Si raw material is larger.

この反応溶液と、Si源となり得る原料とを接触させる。一般的には、反応溶液中にSi原料を投入することによって、反応させる。反応温度は特に限定されないが、温度が高いほうが反応効率がよくなる傾向にあるので、高い温度で反応を行うことが好ましいが、製造コストの観点からは過度の昇温は好ましくない。   This reaction solution is brought into contact with a raw material that can be a Si source. In general, the reaction is performed by introducing Si raw material into the reaction solution. The reaction temperature is not particularly limited, but the higher the temperature, the better the reaction efficiency. Therefore, it is preferable to carry out the reaction at a higher temperature, but excessive temperature rise is not preferable from the viewpoint of production cost.

なお、Si源の形状は特に限定されないが、後述するようにSi源の表面に形成された蛍光体をSi源から剥離させる必要があるので、微粉末状ではないことが好ましい。すなわちSi源から蛍光体を単離させるためには、Si源の容積が形成される蛍光体の容積に対して相対的に大きいことが好ましい。例えば、形成される蛍光体結晶の容積に対して、20000倍以上の容積を有する粒子、板状材料、棒状材料の形状であるSi源を用いることができる。容積が大きく異なるSi源を用いれば、その表面に形成された蛍光体結晶を物理的に擦り取ったり、超音波振動などによって蛍光体結晶をSi源から剥離させたあと、篩によって分別したりすることが可能となる。具体的には、シリコンウェハーのようなシリコン基板、粒状のアモルファスシリコン、シリコン基板の表面に形成させた二酸化ケイ素膜などが挙げられる。   The shape of the Si source is not particularly limited. However, since the phosphor formed on the surface of the Si source needs to be peeled off from the Si source as described later, it is preferably not in the form of fine powder. That is, in order to isolate the phosphor from the Si source, the volume of the Si source is preferably relatively large with respect to the volume of the phosphor to be formed. For example, it is possible to use a Si source in the form of particles, a plate-like material, or a rod-like material having a volume of 20000 times or more of the volume of the phosphor crystal to be formed. If a Si source having a large volume is used, the phosphor crystal formed on the surface is physically scraped off, or the phosphor crystal is separated from the Si source by ultrasonic vibration or the like and then separated by a sieve. It becomes possible. Specific examples include a silicon substrate such as a silicon wafer, granular amorphous silicon, a silicon dioxide film formed on the surface of the silicon substrate, and the like.

次に反応により合成された蛍光体を反応溶液から取出し、弱酸含有水溶液で洗浄を実施する。この洗浄により、蛍光体表面に付着していたKMnOが取り除かれる。本発明者らの検討によれば、この洗浄によって合成された蛍光体の効率が改善する。
これは以下の理由によるものと考えられる。原料として使用されたKMnOは水溶液中でKとMnO にイオン化される。生成したMnO は溶液のpHにより変化することが知られている。具体的には、pHが酸性状態であると以下の反応式に従って、Mn2+が生成する。
MnO +8H+5e → Mn2++4H
Next, the phosphor synthesized by the reaction is taken out of the reaction solution and washed with a weak acid-containing aqueous solution. By this washing, KMnO 4 adhering to the phosphor surface is removed. According to the study by the present inventors, the efficiency of the phosphor synthesized by this washing is improved.
This is thought to be due to the following reasons. KMnO 4 used as a raw material is ionized into K + and MnO 4 in an aqueous solution. It is known that the produced MnO 4 changes depending on the pH of the solution. Specifically, when the pH is in an acidic state, Mn 2+ is generated according to the following reaction formula.
MnO 4 + 8H + + 5e → Mn 2+ + 4H 2 O

一方、溶液のpHが中性付近の場合以下の反応式によりMnOが生成する。
MnO +2HO+3e→ MnO+4OH
On the other hand, when the pH of the solution is near neutral, MnO 2 is generated according to the following reaction formula.
MnO 4 + 2H 2 O + 3e → MnO 2 + 4OH

上記反応により生成したMnOは黒色の体色を有している。そのため、MnOが蛍光体表面で生成すると、蛍光体の発光を吸収して、内部量子効率を低下させると推測される。これに対して、実施形態による蛍光体の製造方法においては、合成された蛍光体を反応溶液から取出した後、引き続き弱酸水溶液で蛍光体を洗浄するため、蛍光体表面に付着したKMnOが取り除かれる。この結果、実施形態の製造方法により製造された蛍光体は優れた特性を有するものとなると考えられる。 MnO 2 produced by the above reaction has a black body color. Therefore, when MnO 2 is generated on the phosphor surface, it is estimated that the phosphor emits light and reduces the internal quantum efficiency. In contrast, in the method for producing a phosphor according to the embodiment, after the synthesized phosphor is taken out of the reaction solution, the phosphor is subsequently washed with a weak acid aqueous solution, so that KMnO 4 attached to the phosphor surface is removed. It is. As a result, the phosphor manufactured by the manufacturing method of the embodiment is considered to have excellent characteristics.

KMnOを洗浄により除去するために、強酸、例えば塩酸、硝酸、または硫酸などを使用することも考えられる。しかし、そのような強酸を用いると、蛍光体母体であるKSiF結晶表面が溶解して表面組成が変化してしまい、発光効率を低下させてしまうという不具合が起こりやすい。このため、蛍光体母体を溶解しにくい弱酸、例えば25℃におけるpKaが2以上である酸を用いる必要がある。このような弱酸としては、具体的にはフッ化水素酸、酢酸、炭酸、またはリン酸などが挙げられる。これらのうち、特にHFはKMnOを十分除去できるとともに蛍光体母体を溶解しにくいので好ましい。 In order to remove KMnO 4 by washing, it is also conceivable to use a strong acid such as hydrochloric acid, nitric acid or sulfuric acid. However, when such a strong acid is used, the surface of the K 2 SiF 6 crystal, which is a phosphor base material, is dissolved and the surface composition is changed, which tends to cause a problem that the luminous efficiency is lowered. For this reason, it is necessary to use a weak acid that hardly dissolves the phosphor matrix, for example, an acid having a pKa of 2 or more at 25 ° C. Specific examples of such weak acids include hydrofluoric acid, acetic acid, carbonic acid, and phosphoric acid. Of these, HF is particularly preferable because KMnO 4 can be sufficiently removed and the phosphor matrix is hardly dissolved.

洗浄に用いる弱酸水溶液の濃度は特に限定されないが、一般的には1〜50質量%、好ましくは5〜40質量%の水溶液を用いる。   Although the density | concentration of the weak acid aqueous solution used for washing | cleaning is not specifically limited, Generally 1-50 mass%, Preferably 5-40 mass% aqueous solution is used.

実施形態による方法では、弱酸による洗浄を行った後、さらに、例えば純水などを用いたリンス処理に付し、蛍光体をさらに洗浄して酸を除去する。このリンス処理は蛍光体表面から不要となった弱酸を除去するために行う。また、例えばHFは有害であるため、それを除去することが好ましいためである。   In the method according to the embodiment, after washing with a weak acid, the phosphor is further rinsed with, for example, pure water, and the phosphor is further washed to remove the acid. This rinsing process is performed to remove unnecessary weak acid from the phosphor surface. Further, for example, HF is harmful, so it is preferable to remove it.

反応溶液からの蛍光体の分離、弱酸による洗浄、リンス処理は、例えば濾過機に配置されたフィルター上で行うことができる。すなわち、反応混合物から反応母液をフィルターを用いて除去し、フィルター上に残った蛍光体粒子に対して弱酸水溶液を適用して弱酸洗浄したのち、弱酸水溶液を除去し、さらに純水を適用してリンス処理を行うことができる。   Separation of the phosphor from the reaction solution, washing with a weak acid, and rinsing treatment can be performed, for example, on a filter disposed in a filter. That is, the reaction mother liquor is removed from the reaction mixture using a filter, the weak acid aqueous solution is applied to the phosphor particles remaining on the filter to wash the weak acid, the weak acid aqueous solution is removed, and pure water is further applied. A rinsing process can be performed.

HFを用いた弱酸洗浄を行ったサンプルと、行っていないサンプルとについて吸収スペクトル測定を行った。得られた結果は図4に示す通りであった。弱酸洗浄を行ったサンプルでは、蛍光体が発光する600〜650nm付近の蛍光体の吸収が少なく、外部量子効率、内部量子効率が良好であることを確認された。具体的には、実施形態による蛍光体の600〜650nmの吸収率は10%以下である場合に、より優れた発光効率が達成される。   Absorption spectrum measurement was performed on a sample that had been subjected to weak acid washing using HF and a sample that had not been washed. The obtained result was as shown in FIG. In the sample subjected to the weak acid cleaning, it was confirmed that the phosphor of around 600 to 650 nm from which the phosphor emits light has little absorption, and the external quantum efficiency and the internal quantum efficiency are good. Specifically, more excellent luminous efficiency is achieved when the phosphor of the embodiment has an absorption rate of 600 to 650 nm of 10% or less.

このようにして製造された蛍光体粒子の表面に、例えば防湿やデバイス作製時の塗付性向上のため、コーティング処理により表層を形成させることもできる。この表層を構成する材料としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、テトラエトキシシラン(TEOS)、シリカ、ケイ酸亜鉛、ケイ酸アルミニウム、カルシウムポリフォスフェート、シリコーンオイル、およびシリコーングリースから選択される少なくとも一種からなるものを挙げることができる。ケイ酸亜鉛およびケイ酸アルミニウムは、例えばZnO・cSiO(1≦c≦4)、及びAl・dSiO(1≦d≦10)でそれぞれ表わされる。表層は蛍光体粒子表面が完全に覆われている必要はなく、粒子表面の一部が露出していてもよい。蛍光体粒子の表面の一部に、上述したような材質からなる表層が存在していれば、表面全体が完全に被覆されていなくてもその効果が得られる。表層は、その分散液または溶液の中に蛍光体粒子を所定時間浸漬した後、加熱等により乾燥させることによって配置される。蛍光体としての本来の機能を損なうことなく、表層の効果を得るために、表層は、蛍光体粒子の0.1〜5%の体積割合で存在することが好ましい。 A surface layer can also be formed on the surface of the phosphor particles thus produced by a coating process, for example, in order to improve moisture resistance and applicability during device fabrication. The material constituting the surface layer is selected from silicone resin, epoxy resin, fluororesin, tetraethoxysilane (TEOS), silica, zinc silicate, aluminum silicate, calcium polyphosphate, silicone oil, and silicone grease. The thing which consists of at least 1 type can be mentioned. Zinc silicate and aluminum silicate are represented by, for example, ZnO · cSiO 2 (1 ≦ c ≦ 4) and Al 2 O 3 · dSiO 2 (1 ≦ d ≦ 10), respectively. The surface layer does not need to be completely covered with the phosphor particle surface, and a part of the particle surface may be exposed. If the surface layer made of the material as described above exists on a part of the surface of the phosphor particle, the effect can be obtained even if the entire surface is not completely covered. The surface layer is disposed by immersing phosphor particles in the dispersion or solution for a predetermined time and then drying by heating or the like. In order to obtain the effect of the surface layer without impairing the original function as the phosphor, the surface layer is preferably present at a volume ratio of 0.1 to 5% of the phosphor particles.

なお、上記したように表層を形成させると、その蛍光体粒子についてXPS測定を行うと、蛍光体そのもののXPS測定はできない。したがって、蛍光体粒子の表面組成を測定する場合には、上述の表面への処理を行う前に行うことが必要である。   When the surface layer is formed as described above, if XPS measurement is performed on the phosphor particles, XPS measurement of the phosphor itself cannot be performed. Therefore, when measuring the surface composition of the phosphor particles, it is necessary to carry out it before performing the above-described surface treatment.

また、実施形態による蛍光体は使用する発光装置への塗布方法に応じて分級することもできる。分級によって粒径を調製する場合には、結晶粒子に対する物理的応力が少ないため、発光特性低下が少ない。青色領域に発光ピークを有する励起光を使用した通常の白色LEDなどでは、一般的に1〜50μmに分級された蛍光体粒子を用いることが好ましい。。分級後の蛍光体の粒径が過度に小さいと、発光強度が低下してしまうことがある。また、粒径が過度に大きいとLEDに塗布する際、蛍光体層塗布装置に蛍光体が目詰まりし作業効率や歩留りの低下、出来上がった発光装置の色ムラの原因となることがある。   Moreover, the phosphor according to the embodiment can be classified according to the coating method to the light emitting device to be used. When the particle size is prepared by classification, the physical stress on the crystal particles is small, so that the light emission characteristics are not lowered. In ordinary white LEDs using excitation light having an emission peak in the blue region, it is generally preferable to use phosphor particles classified to 1 to 50 μm. . If the particle size of the phosphor after classification is excessively small, the emission intensity may decrease. On the other hand, if the particle size is excessively large, the phosphor may be clogged in the phosphor layer coating device when it is applied to the LED, resulting in a decrease in work efficiency and yield, and color unevenness of the completed light emitting device.

本発明の実施形態にかかる蛍光体は、青色の波長領域に発光ピークを有する発光素子と組み合わせて、実施形態にかかるLED発光装置を得ることができる。実施形態にかかるLED発光装置は、従来のKSiF:Mn赤色蛍光体を用いたLED発光装置より、発光強度が高い。 The phosphor according to the embodiment of the present invention can be combined with a light emitting element having a light emission peak in the blue wavelength region to obtain the LED light emitting device according to the embodiment. The LED light emitting device according to the embodiment has higher emission intensity than the LED light emitting device using the conventional K 2 SiF 6 : Mn red phosphor.

実施形態に係る蛍光体は紫外から青色領域に発光ピークを有する励起光源にて励起可能である。この蛍光体を発酵装置に用いる場合には、図5に示された実施形態による蛍光体の励起スペクトルからわかるように、440nm以上470nm以下の波長領域に発光ピークを有する発光素子を励起光源として利用することが望ましい。上述の波長範囲外に発光ピークを有する発光素子を用いることは、発光効率の観点からは好ましくない。発光素子としては、LEDチップやレーザーダイオードなどの固体光源素子を使用できる。   The phosphor according to the embodiment can be excited by an excitation light source having an emission peak in the ultraviolet to blue region. When this phosphor is used in a fermentation apparatus, as can be seen from the excitation spectrum of the phosphor according to the embodiment shown in FIG. 5, a light emitting element having an emission peak in the wavelength region of 440 nm to 470 nm is used as an excitation light source. It is desirable to do. Use of a light emitting element having a light emission peak outside the above wavelength range is not preferable from the viewpoint of light emission efficiency. As the light emitting element, a solid light source element such as an LED chip or a laser diode can be used.

実施形態にかかる蛍光体は、赤色の発光をする蛍光体である。したがって、緑色発光蛍光体および黄色発光蛍光体と組み合わせて用いることにより、白色発光装置を得ることができる。使用する蛍光体は発光装置の目的に合わせて任意に選択することができる。例えば、色温度が低い白色発光装置を提供する際には、実施形態による蛍光体と黄色発光蛍光体と組み合わせることにより、効率と演色性を両立した発光装置を提供することができる。   The phosphor according to the embodiment is a phosphor that emits red light. Therefore, a white light emitting device can be obtained by using in combination with a green light emitting phosphor and a yellow light emitting phosphor. The phosphor to be used can be arbitrarily selected according to the purpose of the light emitting device. For example, when a white light emitting device having a low color temperature is provided, a light emitting device having both efficiency and color rendering can be provided by combining the phosphor according to the embodiment and the yellow light emitting phosphor.

緑色発光蛍光体および黄色発光蛍光体は、520nm以上570nm以下の波長領域に主発光ピークを有する蛍光体ということができる。このような蛍光体としては、例えば、(Sr,Ca,Ba)SiO:Eu、Ca(Sc,Mg)Si12:Ce等のケイ酸塩蛍光体、(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ce、(Ca,Sr,Ba)Ga:Eu等の硫化物蛍光体、(Ca,Sr,Ba)Si:Eu、(Ca,Sr)−αSiAlON等のアルカリ土類酸窒化物蛍光体などが挙げられる。なお、主発光ピークとは、発光スペクトルのピーク強度が最も大きくなる波長のことであり、例示された蛍光体の発光ピークは、これまで文献などで報告されている。なお、蛍光体作製時の少量の元素添加やわずかな組成変動により、10nm程度の発光ピークの変化が認められることがあるが、そのような蛍光体も前記の例示された蛍光体に包含されるものとする。 It can be said that the green light emitting phosphor and the yellow light emitting phosphor are phosphors having a main emission peak in a wavelength region of 520 nm to 570 nm. Examples of such phosphors include silicate phosphors such as (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu, Ca 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce, (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, (Ca, Sr, Ba) Sulfide phosphors such as Ga 2 S 4 : Eu, (Ca, Sr, Ba) Si 2 O 2 N 2 : Eu, (Ca , Sr) -αSiAlON and the like alkaline earth oxynitride phosphors. The main emission peak is a wavelength at which the peak intensity of the emission spectrum is maximized, and the emission peak of the exemplified phosphor has been reported in the literature so far. Note that a change in emission peak of about 10 nm may be observed due to the addition of a small amount of elements or a slight compositional change during the preparation of the phosphor, and such a phosphor is also included in the phosphors exemplified above. Shall.

また、実施形態による蛍光体を用いた発光装置には、上記以外の、青緑色発光蛍光体、橙色発光蛍光体、赤色発光蛍光体も用途に応じて使用することができる。   Further, in the light emitting device using the phosphor according to the embodiment, other than the above, a blue-green light emitting phosphor, an orange light emitting phosphor, and a red light emitting phosphor can be used according to applications.

橙色発光蛍光体、赤色発光蛍光体としては(Sr,Ca,Ba)SiO:Eu等のケイ酸塩蛍光体、Li(Eu,Sm)W等のタングステン酸塩蛍光体、(La,Gd,Y)S:Eu等の酸硫化物蛍光体、(Ca,Sr,Ba)S:Eu等の硫化物蛍光体、(Sr,Ba,Ca)Si:Eu、(Sr,Ca)AlSiN:Eu等の窒化物蛍光体などが挙げられる。実施形態による蛍光体に更にこれらの蛍光体を組み合わせて使用することにより、効率だけでなく、照明用途での演色性や、バックライト用途での色域を更に改善することができる。ただし、使用する蛍光体の数が多すぎると、蛍光体同士が吸収、発光をする再吸収現象や蛍光体の発光が再度蛍光体に照射され、散乱現象が生じて、発光装置の効率が低下する。 As the orange-emitting phosphor and red-emitting phosphor, silicate phosphors such as (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu, tungstate phosphors such as Li (Eu, Sm) W 2 O 8 , ( La, Gd, Y) 2 O 2 S: oxysulfide phosphors such as Eu, (Ca, Sr, Ba) S: sulfide phosphors such as Eu, (Sr, Ba, Ca) 2 Si 5 N 8 : Examples thereof include nitride phosphors such as Eu and (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu. By using these phosphors in combination with the phosphors according to the embodiments, not only the efficiency but also the color rendering properties for illumination applications and the color gamut for backlight applications can be further improved. However, if too many phosphors are used, the reabsorption phenomenon in which the phosphors absorb and emit light, and the phosphor emission is irradiated to the phosphors again, causing a scattering phenomenon, and the efficiency of the light emitting device decreases. To do.

図6には、本発明の一実施形態にかかる発光装置の断面を示す。   FIG. 6 shows a cross section of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

図示する発光装置は、発光装置200はリードフレームを成形してなるリード201およびリード202と、これに一体成形されてなる樹脂部203とを有する。樹脂部203は、上部開口部が底面部より広い凹部205を有しており、この凹部の側面には反射面204が設けられる。   In the illustrated light emitting device, the light emitting device 200 includes a lead 201 and a lead 202 formed by molding a lead frame, and a resin portion 203 formed integrally therewith. The resin portion 203 has a concave portion 205 whose upper opening is wider than the bottom portion, and a reflective surface 204 is provided on the side surface of the concave portion.

凹部205の略円形底面中央部には、発光チップ206がAgペースト等によりマウントされている。発光チップ206としては、紫外発光を行なうもの、あるいは可視領域の発光を行なうものを用いることができる。例えば、GaAs系、GaN系等の半導体発光ダイオード等を用いることが可能である。発光チップ206の電極(図示せず)は、Auなどからなるボンディングワイヤ209および210によって、リード201およびリード202にそれぞれ接続されている。なお、リード201および202の配置は、適宜変更することができる。   A light emitting chip 206 is mounted with Ag paste or the like at the center of the substantially circular bottom surface of the recess 205. As the light-emitting chip 206, a chip that emits ultraviolet light or a chip that emits light in the visible region can be used. For example, it is possible to use semiconductor light emitting diodes such as GaAs and GaN. The electrodes (not shown) of the light emitting chip 206 are connected to the leads 201 and 202 by bonding wires 209 and 210 made of Au or the like, respectively. The arrangement of the leads 201 and 202 can be changed as appropriate.

樹脂部203の凹部205内には、蛍光層207が配置される。この蛍光層207は、実施形態にかかる蛍光体208を、例えばシリコーン樹脂からなる樹脂層211中に5wt%以上50wt%以下の割合で分散することによって形成することができる。蛍光体は、有機材料である樹脂や無機材料であるガラスなど種々のバインダーによって、付着させることができる。   A fluorescent layer 207 is disposed in the recess 205 of the resin portion 203. The phosphor layer 207 can be formed by dispersing the phosphor 208 according to the embodiment in a ratio of 5 wt% or more and 50 wt% or less in a resin layer 211 made of, for example, a silicone resin. The phosphor can be attached by various binders such as an organic material resin and an inorganic material glass.

有機材料のバインダーとしては、上述したシリコーン樹脂の他にエポキシ樹脂、アクリル樹脂など耐光性に優れた透明樹脂が適している。無機材料のバインダーとしてはアルカリ土類ホウ酸塩等を使用した低融点ガラス等、粒径の大きな蛍光体を付着させるために超微粒子のシリカ、アルミナ等、沈殿法により得られるアルカリ土類リン酸塩等が適している。これらのバインダーは、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。   As the binder for the organic material, a transparent resin excellent in light resistance such as an epoxy resin and an acrylic resin is suitable in addition to the above-described silicone resin. Low-melting glass using alkaline earth borate or the like as a binder for inorganic materials, such as ultrafine silica, alumina, etc., for attaching phosphors with large particle diameter, alkaline earth phosphate obtained by precipitation method Salt etc. are suitable. These binders may be used alone or in combination of two or more.

また、蛍光層に使用される蛍光体には、必要に応じて表面にコーティング処理を施すことができる。この表面コーティングにより、蛍光体が熱、湿度、紫外線等の外的要因から劣化が防止される。さらに、蛍光体の分散性を調整することが可能となり、蛍光体層の設計を容易に行なうことができる。   Further, the phosphor used in the fluorescent layer can be coated on the surface as necessary. This surface coating prevents the phosphor from being deteriorated by external factors such as heat, humidity, and ultraviolet rays. Further, the dispersibility of the phosphor can be adjusted, and the phosphor layer can be easily designed.

発光チップ206としては、n型電極とp型電極とを同一面上に有するフリップチップ型のものを用いることも可能である。この場合には、ワイヤの断線や剥離、ワイヤによる光吸収等のワイヤに起因した問題を解消して、信頼性の高い高輝度な半導体発光装置が得られる。また、発光チップ206にn型基板を用いて、次のような構成とすることもできる。具体的には、n型基板の裏面にn型電極を形成し、基板上の半導体層上面にはp型電極を形成して、n型電極またはp型電極をリードにマウントする。p型電極またはn型電極は、ワイヤにより他方のリードに接続することができる。発光チップ206のサイズ、凹部205の寸法および形状は、適宜変更することができる。   As the light emitting chip 206, a flip chip type having an n-type electrode and a p-type electrode on the same surface can be used. In this case, problems caused by the wires such as wire breakage and peeling and light absorption by the wires are solved, and a highly reliable and high-luminance semiconductor light-emitting device can be obtained. In addition, an n-type substrate may be used for the light emitting chip 206 to have the following configuration. Specifically, an n-type electrode is formed on the back surface of the n-type substrate, a p-type electrode is formed on the upper surface of the semiconductor layer on the substrate, and the n-type electrode or the p-type electrode is mounted on a lead. The p-type electrode or the n-type electrode can be connected to the other lead by a wire. The size of the light emitting chip 206 and the size and shape of the recess 205 can be changed as appropriate.

図7には、本発明の他の実施形態にかかる発光装置の断面図を示す。図示する発光装置は、発光装置100と、その上にマウントされた半導体発光素子106Fと、この半導体発光素子106Fを覆う封止体111とを有する。発光装置100は、リードフレームから形成されたリード101、102と、これと一体的に成型されてなる樹脂部103とを有する。リード101、102は、それぞれの一端が近接対向するように配置されている。リード101、102の他端は、互いに反対方向に延在し、樹脂部103から外部に導出されている。   FIG. 7 shows a cross-sectional view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention. The illustrated light emitting device includes a light emitting device 100, a semiconductor light emitting element 106F mounted thereon, and a sealing body 111 covering the semiconductor light emitting element 106F. The light emitting device 100 includes leads 101 and 102 formed from a lead frame, and a resin portion 103 molded integrally therewith. The leads 101 and 102 are arranged so that one ends of the leads 101 and 102 face each other. The other ends of the leads 101 and 102 extend in opposite directions and are led out from the resin portion 103 to the outside.

樹脂部103には開口部105が設けられ、開口部の底面には、保護用ツェナー・ダイオード106Eが接着剤107によってマウントされている。保護用ツェナー・ダイオード106Eの上には、半導体発光素子106Fが実装されている。すなわち、リード101の上にダイオード106Eがマウントされている。ダイオード106Eからリード102にワイヤ109が接続されている。   An opening 105 is provided in the resin portion 103, and a protective Zener diode 106 E is mounted on the bottom surface of the opening by an adhesive 107. A semiconductor light emitting element 106F is mounted on the protective Zener diode 106E. That is, the diode 106E is mounted on the lead 101. A wire 109 is connected to the lead 102 from the diode 106E.

半導体発光素子106Fは、樹脂部103の内壁面に取り囲まれており、この内壁面は光取り出し方向に向けて傾斜し、光を反射する反射面104として作用する。開口部105内に充填された封止体111は、蛍光体110を含有している。半導体発光素子106Fは、保護用ツェナー・ダイオード106Eの上に積層されている。蛍光体110として、 本発明の実施形態にかかる蛍光体が用いられる。   The semiconductor light emitting element 106F is surrounded by the inner wall surface of the resin portion 103, and this inner wall surface is inclined toward the light extraction direction and acts as a reflection surface 104 that reflects light. The sealing body 111 filled in the opening 105 contains the phosphor 110. The semiconductor light emitting element 106F is stacked on the protective Zener diode 106E. As the phosphor 110, the phosphor according to the embodiment of the present invention is used.

図8には、砲弾型の発光装置の例を示す。半導体発光素子51は、リード50’にマウント材52を介して実装され、プレディップ材54で覆われる。ワイヤ53により、リード50が半導体発光素子51に接続され、キャスティング材55で封入されている。プレディップ材54中には、実施形態にかかる蛍光体が含有される。   FIG. 8 shows an example of a bullet-type light emitting device. The semiconductor light emitting element 51 is mounted on the lead 50 ′ via the mount material 52 and covered with the pre-dip material 54. A lead 50 is connected to the semiconductor light emitting element 51 by a wire 53 and is enclosed by a casting material 55. The pre-dip material 54 contains the phosphor according to the embodiment.

上述したように、実施形態にかかる発光装置、例えば白色LEDは一般照明等だけでなく、カラーフィルターなどのフィルターと発光装置を組み合わせて使用される発光デバイス、例えば液晶用バックライト用の光源等としても最適である。具体的には、液晶のバックライト光源や青色発光層を使用した無機エレクトロルミネッセンス装置の赤色発光材料としても使用することができる。
以下、実施例および比較例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
As described above, the light emitting device according to the embodiment, for example, the white LED is used not only for general illumination, but also as a light emitting device used in combination with a filter such as a color filter and the light emitting device, for example, a light source for a liquid crystal backlight. Is also optimal. Specifically, it can also be used as a red light emitting material for an inorganic electroluminescent device using a liquid crystal backlight source or a blue light emitting layer.
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to a following example, unless the meaning is exceeded.

実施例1〜3および比較例1〜2
原料として、市販のSi単結晶を準備した。また、KMnO粉末10.8gを200mlのHF水溶液(49%)と200mlの混合溶液中で十分混合し反応溶液とした。上記反応溶液中に室温(20℃)でSi単結晶を80分間反応させた。この際、反応溶液が均一になるようにゆっくり撹拌して反応させた。得られた蛍光体を分離して、HF水溶液(6質量%)で弱酸洗浄し、さらに純水で洗浄して、実施例1の蛍光体を得た。この蛍光体について組成分析を実施した結果、蛍光体の組成はK2.1(Si0.98,Mn0.02)F5.8組成であることが判明した。また、XRD測定により得られた回折パターンから結晶構造はKSiFに同定された。さらに、蛍光体表面のMn含有率は0%であった。
Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2
A commercially available Si single crystal was prepared as a raw material. Further, 10.8 g of KMnO 4 powder was sufficiently mixed with 200 ml of HF aqueous solution (49%) in 200 ml of mixed solution to obtain a reaction solution. The Si single crystal was reacted in the reaction solution at room temperature (20 ° C.) for 80 minutes. At this time, the reaction solution was stirred slowly to make the reaction solution uniform. The obtained phosphor was separated, washed with a weak acid with an aqueous HF solution (6% by mass), and further washed with pure water to obtain the phosphor of Example 1. As a result of performing composition analysis on this phosphor, it was found that the composition of the phosphor was K 2.1 (Si 0.98 , Mn 0.02 ) F 5.8 composition. Further, the crystal structure was identified as K 2 SiF 6 from the diffraction pattern obtained by XRD measurement. Furthermore, the Mn content on the phosphor surface was 0%.

洗浄に使用したHF水溶液の濃度や洗浄回数などを変化させ、実施例2および3、ならびに比較例1および2の蛍光体を合成した。得られた蛍光体の、表面におけるMn含有率、吸収率、内部量子効率、および外部量子効率は表1および図9に示す通りであった。   The phosphors of Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2 were synthesized by changing the concentration of the HF aqueous solution used for washing, the number of washings, and the like. The obtained phosphor had the Mn content, absorption rate, internal quantum efficiency, and external quantum efficiency on the surface as shown in Table 1 and FIG.

Figure 0006486990
Figure 0006486990

実施例4、比較例3〜5
実施例1に対して、反応溶液から分離した後の弱酸洗浄に用いる酸を変更した他は同様にして、蛍光体を製造した。得られた蛍光体について、実施例1の蛍光体に対する、相対的な収率、相対的な量子効率、相対的な発光効率を測定した。得られた結果は表2に示し通りであった。
Example 4 and Comparative Examples 3 to 5
A phosphor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the acid used for the weak acid washing after separation from the reaction solution was changed. About the obtained fluorescent substance, the relative yield, the relative quantum efficiency, and the relative luminous efficiency with respect to the fluorescent substance of Example 1 were measured. The obtained results were as shown in Table 2.

Figure 0006486990
Figure 0006486990

200…樹脂システム; 201…リード; 202…リード; 203…樹脂部
204…反射面; 205…凹部; 206…発光チップ
207…蛍光層; 208…蛍光体; 209…ボンディングワイヤ
210…ボンディングワイヤ; 211…樹脂層;
100…樹脂ステム; 101…リード
102…リード; 103…樹脂部; 104…反射面; 105…開口部
106E…ツェナー・ダイオード; 107…接着剤
109…ボンディングワイヤ; 110…蛍光体; 111…封止体
142…バンプ; 144…バンプ;
50、50’…リード; 51…半導体発光素子; 52…マウント材
53…ボンディングワイヤ; 54…プレディップ材; 55…キャスティング材。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 200 ... Resin system; 201 ... Lead; 202 ... Lead; 203 ... Resin part 204 ... Reflecting surface; 205 ... Recessed part; 206 ... Light emitting chip 207 ... Fluorescent layer; 208 ... Phosphor; ... resin layer;
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Resin stem; 101 ... Lead 102 ... Lead; 103 ... Resin part; 104 ... Reflecting surface; 105 ... Opening 106E ... Zener diode; 107 ... Adhesive 109 ... Bonding wire; 110 ... Phosphor; Body 142 ... bump; 144 ... bump;
50, 50 '... Lead; 51 ... Semiconductor light emitting element; 52 ... Mounting material 53 ... Bonding wire; 54 ... Pre-dip material; 55 ... Casting material.

Claims (15)

主としてケイフッ化カリウムからなり、表面の基本組成が下記式(A):
SiF (A)
(式中、1.5≦a≦2.5、かつ5.5≦b≦6.5である)
で表わされる蛍光体であって、マンガンで付活され、前記蛍光体の表面に存在するマンガン量は、前記蛍光体全体に対するマンガン量よりも少なく、X線光電子分光法により測定された前記蛍光体表面に存在するマンガン量が蛍光体表面に存在する全元素の総量に対して0.2モル%以下であり、内部量子効率ηが60%以上であることを特徴とする赤色発光蛍光体。
It consists mainly of potassium silicofluoride, and the basic composition of the surface is the following formula (A):
K a SiF b (A)
(Where 1.5 ≦ a ≦ 2.5 and 5.5 ≦ b ≦ 6.5)
The amount of manganese activated by manganese and existing on the surface of the phosphor is less than the amount of manganese with respect to the entire phosphor, and is measured by X-ray photoelectron spectroscopy A red-emitting phosphor characterized in that the amount of manganese present on the surface is 0.2 mol% or less with respect to the total amount of all elements present on the phosphor surface, and the internal quantum efficiency η is 60% or more.
蛍光体全体の組成式が下記式(B):
(Si1−x,Mn)F (B)
(式中、 1.5≦c≦2.5、 5.5≦d≦6.5、および
0<x≦0.05
である)
で表わされる、請求項1に記載の蛍光体。
The composition formula of the whole phosphor is the following formula (B):
K c (Si 1-x , Mn x ) F d (B)
(Where 1.5 ≦ c ≦ 2.5, 5.5 ≦ d ≦ 6.5, and 0 <x ≦ 0.05
Is)
The phosphor according to claim 1, represented by:
前記蛍光体の600〜650nmの吸収率が10%以下である、請求項1または2に記載の蛍光体。   The phosphor according to claim 1 or 2, wherein the phosphor has an absorptance of 600 to 650 nm of 10% or less. 反応溶液として過マンガン酸カリウムおよびフッ化水素を含有する水溶液を準備し、
前記反応溶液中にSi源を浸漬して反応させ、
形成された蛍光体を分離した後、引き続きフッ化水素で洗浄し、
洗浄後の蛍光体をリンス処理する
ことを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光体の製造方法。
Prepare an aqueous solution containing potassium permanganate and hydrogen fluoride as a reaction solution,
The Si source is immersed in the reaction solution for reaction,
After separating the formed phosphor, it is subsequently washed with hydrogen fluoride,
The manufacturing method of the fluorescent substance of any one of Claims 1-3 including carrying out the rinse process of the fluorescent substance after washing | cleaning.
反応の時間が20〜80分である、請求項4に記載の方法。   The process according to claim 4, wherein the reaction time is 20 to 80 minutes. Si源が、単結晶シリコン、多結晶シリコン、および非晶質シリコンらなる群から選択される、請求項4または5に記載の方法。 Si source, a single crystal silicon, is selected from polycrystalline silicon, and amorphous silicon or Ranaru group, The method of claim 4 or 5. Si源がシリコン基板である、請求項4または5のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 4, wherein the Si source is a silicon substrate. 反応溶液中の過マンガン酸カリウムとフッ化水素との配合モル比が、1/200〜1/40である、請求項4〜7のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 4 to 7, wherein a molar ratio of potassium permanganate and hydrogen fluoride in the reaction solution is 1/200 to 1/40. 反応溶液中の過マンガン酸カリウム濃度が1質量%以上である、請求項4〜8のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 4 to 8, wherein the potassium permanganate concentration in the reaction solution is 1% by mass or more. 440nm以上470nm以下の波長領域の光を発光する発光素子と、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光体を含む蛍光体層と、を具備することを特徴とする発光装置。   A light emitting device comprising: a light emitting element that emits light in a wavelength region of 440 nm to 470 nm; and a phosphor layer containing the phosphor according to claim 1. 前記蛍光体層は、520nm以上570nm以下の波長領域に主発光ピークを有する蛍光体を含むことを特徴とする請求項10に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 10, wherein the phosphor layer includes a phosphor having a main emission peak in a wavelength region of 520 nm or more and 570 nm or less. 前記蛍光体層が、緑色発光蛍光体または黄色発光蛍光体をさらに含む、請求項10または11に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 10 or 11, wherein the phosphor layer further includes a green light emitting phosphor or a yellow light emitting phosphor. 前記の緑色発光蛍光体または黄色発光蛍光体が、(Sr,Ca,Ba)SiO:Eu、Ca(Sc,Mg)Si12:Ce、(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ce、(Ca,Sr,Ba)Ga:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si:Eu、および(Ca,Sr)−αSiAlONからなる群から選択される、請求項12に記載の発光装置。 The green light-emitting phosphor or the yellow light-emitting phosphor is (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu, Ca 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce, (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12: Ce, (Ca, Sr, Ba) Ga 2 S 4: Eu, (Ca, Sr, Ba) Si 2 O 2 N 2: Eu, and (Ca, from the group consisting of Sr) -αSiAlON The light emitting device according to claim 12, which is selected. 前記蛍光体層が、橙色発光蛍光体または赤色発光蛍光体をさらに含む、請求項10〜13のいずれか1項に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 10, wherein the phosphor layer further includes an orange light emitting phosphor or a red light emitting phosphor. 前記の橙色発光蛍光体または赤色発光蛍光体が、(Sr,Ca,Ba)SiO:Eu、Li(Eu,Sm)W、(La,Gd,Y)S:Eu、(Ca,Sr,Ba)S:Eu、(Sr,Ba,Ca)Si:Eu、および(Sr,Ca)AlSiN:Euからなる群から選択されるものである、請求項14に記載の発光装置。 The orange-emitting phosphor or red-emitting phosphor is (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu, Li (Eu, Sm) W 2 O 8 , (La, Gd, Y) 2 O 2 S: Eu. , (Ca, Sr, Ba) S: Eu, (Sr, Ba, Ca) 2 Si 5 N 8 : Eu, and (Sr, Ca) AlSiN 3 : Eu. 14. The light emitting device according to 14.
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