JP7515353B2 - Manufacturing method of europium-activated β-type sialon phosphor - Google Patents

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本開示は、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の製造方法に関する。 This disclosure relates to a method for producing europium-activated β-sialon phosphors.

酸窒化物蛍光体は、温度上昇に伴う輝度の低下が小さく、耐久性に優れた蛍光体として知られている。酸窒化物蛍光体の中でも、ユウロピウムを賦活したβ型サイアロンは、紫外光、又は可視光線等によって励起することが可能である緑色蛍光体として知られている。 Oxynitride phosphors are known to have little decrease in brightness with increasing temperature and to be highly durable. Among oxynitride phosphors, europium-activated β-sialon is known as a green phosphor that can be excited by ultraviolet light or visible light.

β型サイアロン蛍光体は、例えば、窒化ケイ素粉末、窒化アルミニウム粉末、及び酸化ユウロピウム粉末を含む原料混合物を窒素雰囲気下で加熱することで得られる。β型サイアロン蛍光体の実用化検討の中で、輝度を向上させる検討もなされている。 β-SiAlON phosphors can be obtained, for example, by heating a raw material mixture containing silicon nitride powder, aluminum nitride powder, and europium oxide powder under a nitrogen atmosphere. In the course of studying the practical application of β-SiAlON phosphors, there are also studies on improving their brightness.

例えば、特許文献1には、アルミニウム化合物と第一のユウロピウム化合物と窒化ケイ素とを含む混合物を熱処理して第一の熱処理物を得る第一熱処理工程と、第一の熱処理物と第二のユウロピウム化合物とを希ガス雰囲気中で熱処理して第二の熱処理物を得る第二熱処理工程と、を含むβサイアロン蛍光体の製造方法が記載されている。また特許文献2には、β型サイアロン蛍光体の原料混合物を窒素雰囲気下で1820℃~2200℃の温度で焼成して焼成物を得る焼成工程と、前記焼成物を還元性雰囲気下で1100℃以上の温度でアニールするアニール工程を備えるβ型サイアロン蛍光体の製造方法が提案されている。 For example, Patent Document 1 describes a method for producing a β-sialon phosphor, which includes a first heat treatment step in which a mixture containing an aluminum compound, a first europium compound, and silicon nitride is heat-treated to obtain a first heat-treated product, and a second heat treatment step in which the first heat-treated product and a second europium compound are heat-treated in a rare gas atmosphere to obtain a second heat-treated product. Patent Document 2 also proposes a method for producing a β-sialon phosphor, which includes a firing step in which a raw material mixture of a β-sialon phosphor is fired at a temperature of 1820°C to 2200°C in a nitrogen atmosphere to obtain a fired product, and an annealing step in which the fired product is annealed at a temperature of 1100°C or higher in a reducing atmosphere.

特開2017-002278号公報JP 2017-002278 A 国際公開第2010/143590号International Publication No. WO 2010/143590

本開示は、内部量子効率に優れるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を製造可能な製造方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a manufacturing method capable of producing europium-activated β-sialon phosphors with excellent internal quantum efficiency.

本開示の一側面は、一以上の加熱処理によって、ケイ素源、アルミニウム源、及びユウロピウム源を含有し、それらのうちの少なくとも1種を窒化物として含む原料組成物からβ型サイアロンを含む焼成体を得る焼成工程と、希ガス、還元性ガス、及び不活性ガスからなる群より選択される少なくとも一種を含む雰囲気下で、一以上のアニール処理によって、上記焼成体と、ケイ素及びケイ素化合物の少なくとも一方と、を含む混合物からアニール処理体を得るアニール工程と、を有し、上記アニール工程における上記ケイ素及び上記ケイ素化合物の合計の配合量は、上記混合物の全量に対して、0.001~4質量%である、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の製造方法を提供する。 One aspect of the present disclosure provides a method for producing a europium-activated β-sialon phosphor, comprising: a firing step of obtaining a fired body containing β-sialon from a raw material composition containing a silicon source, an aluminum source, and a europium source, at least one of which is a nitride, by one or more heat treatments; and an annealing step of obtaining an annealed body from a mixture containing the fired body and at least one of silicon and a silicon compound by one or more annealing treatments under an atmosphere containing at least one selected from the group consisting of a rare gas, a reducing gas, and an inert gas, wherein the total amount of the silicon and the silicon compound in the annealing step is 0.001 to 4 mass% with respect to the total amount of the mixture.

上記ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の製造方法は、焼成体をアニール処理する際に、ケイ素及びケイ素化合物の少なくとも一方を、所定の配合量で配合することによって、内部量子効率に優れるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を製造することができる。このような効果が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推測する。ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体において、2価のユウロピウムが緑色発光を示すのに対して、3価のユウロピウムは緑色発光を示さない。上記ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の製造方法においては、アニール工程において、ケイ素又はケイ素化合物を添加することで、アニール処理時にケイ素が、気相経由で焼成体中のユウロピウムに作用し、3価のユウロピウムを2価のユウロピウムに還元する。このため、得られるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の内部量子効率を向上させることができる。また、その他、気相経由で供給されるケイ素のカチオンが、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体中の欠陥の原因となる空孔を補填することで欠陥を低減し、内部量子効率が向上し得る。 In the above-mentioned method for producing a europium-activated β-sialon phosphor, at least one of silicon and a silicon compound is mixed in a predetermined amount when the fired body is annealed, so that a europium-activated β-sialon phosphor having excellent internal quantum efficiency can be produced. The reason why such an effect is obtained is not necessarily clear, but the present inventors speculate as follows. In a europium-activated β-sialon phosphor, divalent europium emits green light, whereas trivalent europium does not emit green light. In the above-mentioned method for producing a europium-activated β-sialon phosphor, silicon or a silicon compound is added in the annealing step, so that silicon acts on europium in the fired body via the gas phase during the annealing treatment, reducing trivalent europium to divalent europium. Therefore, the internal quantum efficiency of the obtained europium-activated β-sialon phosphor can be improved. Additionally, silicon cations supplied via the gas phase can fill vacancies that cause defects in europium-activated β-sialon phosphors, reducing the defects and improving the internal quantum efficiency.

上記雰囲気が希ガスを含む場合、上記希ガスはアルゴンを含有してよく、上記雰囲気が還元性ガスを含む場合、上記還元性ガスは水素を含有してよく、上記雰囲気が不活性ガスを含む場合、上記不活性ガスは窒素を含有してよい。 When the atmosphere contains a rare gas, the rare gas may contain argon; when the atmosphere contains a reducing gas, the reducing gas may contain hydrogen; when the atmosphere contains an inert gas, the inert gas may contain nitrogen.

上記アニール処理の温度が1000~1700℃であってよい。 The annealing temperature may be 1000 to 1700°C.

本開示によれば、内部量子効率に優れるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を製造可能な製造方法を提供できる。 The present disclosure provides a manufacturing method capable of producing europium-activated β-sialon phosphors with excellent internal quantum efficiency.

以下、本開示の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。 Embodiments of the present disclosure are described below. However, the following embodiments are merely examples for explaining the present disclosure, and are not intended to limit the present disclosure to the following contents.

本明細書において例示する材料は特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。組成物中の各成分の含有量は、組成物中の各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。本明細書における「工程」とは、互いに独立した工程であってもよく、同時に行われる工程であってもよい。 Unless otherwise specified, the materials exemplified in this specification may be used alone or in combination of two or more. When multiple substances corresponding to each component are present in the composition, the content of each component in the composition means the total amount of the multiple substances present in the composition, unless otherwise specified. In this specification, the "steps" may be steps that are independent of each other, or steps that are performed simultaneously.

ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の製造方法の一実施形態は、一以上の加熱処理によって、ケイ素源、アルミニウム源、及びユウロピウム源を含有し、それらのうちの少なくとも1種を窒化物として含む原料組成物からβ型サイアロンを含む焼成体を得る焼成工程と、希ガス、還元性ガス、及び不活性ガスからなる群より選択される少なくとも一種を含む雰囲気下で、一以上のアニール処理によって、上記焼成体と、ケイ素及びケイ素化合物の少なくとも一方と、を含む混合物からアニール処理体を得るアニール工程と、を有する。 One embodiment of the method for producing a europium-activated β-sialon phosphor includes a sintering step of obtaining a sintered body containing β-sialon from a raw material composition containing a silicon source, an aluminum source, and a europium source, at least one of which is a nitride, by one or more heat treatments, and an annealing step of obtaining an annealed body from a mixture containing the sintered body and at least one of silicon and a silicon compound by one or more annealing treatments under an atmosphere containing at least one selected from the group consisting of a rare gas, a reducing gas, and an inert gas.

原料組成物は、ユウロピウム賦活β型サイアロンの構成元素となる元素を有する化合物を含み、少なくとも、ケイ素源、アルミニウム源、及びユウロピウム源を含有する。原料組成物において、ケイ素源、アルミニウム源、及びユウロピウム源の少なくとも一種は窒化物である。当該窒化物は、ユウロピウム賦活β型サイアロンの構成元素となる窒素を有することから窒素源でもある。ケイ素源とは、ケイ素を構成元素とする化合物又は単体を意味し、アルミニウム源とは、アルミニウムを構成元素とする化合物又は単体を意味し、ユウロピウム源とは、ユウロピウムを構成元素とする化合物又は単体を意味する。本明細書では、ケイ素を構成元素とする化合物をケイ素化合物ともいい、アルミニウムを構成元素とする化合物をアルミニウム化合物ともいい、ユウロピウムを構成元素とする化合物をユウロピウム化合物ともいう。ケイ素化合物、アルミニウム化合物及びユウロピウム化合物はそれぞれ、窒化物、酸化物、酸窒化物、及び水酸化物のいずれかであってよい。また、原料組成物は、β型サイアロン又はユウロピウム賦活β型サイアロンを更に含有してもよい。ここで、β型サイアロン又はユウロピウム賦活β型サイアロンは、骨材又は核となる材料である。 The raw material composition contains a compound having an element that is a constituent element of europium-activated β-sialon, and contains at least a silicon source, an aluminum source, and a europium source. In the raw material composition, at least one of the silicon source, the aluminum source, and the europium source is a nitride. The nitride is also a nitrogen source because it has nitrogen that is a constituent element of europium-activated β-sialon. The silicon source means a compound or simple substance having silicon as a constituent element, the aluminum source means a compound or simple substance having aluminum as a constituent element, and the europium source means a compound or simple substance having europium as a constituent element. In this specification, a compound having silicon as a constituent element is also called a silicon compound, a compound having aluminum as a constituent element is also called an aluminum compound, and a compound having europium as a constituent element is also called a europium compound. The silicon compound, the aluminum compound, and the europium compound may each be any of a nitride, an oxide, an oxynitride, and a hydroxide. The raw material composition may further contain β-sialon or europium-activated β-sialon. Here, the β-sialon or europium-activated β-sialon is an aggregate or core material.

ケイ素化合物は、例えば、窒化ケイ素(Si)、及び二酸化ケイ素(SiO)等が挙げられる。窒化ケイ素としては、α分率の高いものを用いることが好ましい。窒化ケイ素のα分率は、例えば、80質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上であってよい。窒化ケイ素のα分率が上記範囲内であると、一次粒子成長を促進することができる。窒化ケイ素としては、酸素含有量の小さなものを用いることが好ましい。窒化ケイ素の酸素含有量は、例えば、3.0質量%以下、又は1.3質量%以下であってよい。窒化ケイ素の酸素含有量が上記範囲内であると、β型サイアロンの結晶における欠陥の発生を抑制できる。 Examples of silicon compounds include silicon nitride (Si 3 N 4 ) and silicon dioxide (SiO 2 ). It is preferable to use silicon nitride having a high α fraction. The α fraction of silicon nitride may be, for example, 80 mass% or more, 90 mass% or more, or 95 mass% or more. When the α fraction of silicon nitride is within the above range, primary particle growth can be promoted. It is preferable to use silicon nitride having a small oxygen content. The oxygen content of silicon nitride may be, for example, 3.0 mass% or less, or 1.3 mass% or less. When the oxygen content of silicon nitride is within the above range, the occurrence of defects in the crystal of β-sialon can be suppressed.

アルミニウム化合物は、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al)、及び水酸化アルミニウム(Al(OH))等が挙げられる。 Examples of aluminum compounds include aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ).

ユウロピウム化合物は、例えば、ユウロピウムの酸化物(酸化ユウロピウム)、ユウロピウムの窒化物(窒化ユウロピウム)、及びユウロピウムのハロゲン化物等が挙げられる。ユウロピウムのハロゲン化物は、例えば、フッ化ユウロピウム、塩化ユウロピウム、臭化ユウロピウム、及びヨウ化ユウロピウム等が挙げられる。ユウロピウムの化合物は、好ましくは酸化ユウロピウムを含む。ユウロピウムの化物におけるユウロピウムの価数は、2価又は3価であってよく、好ましくは2価である。 Examples of europium compounds include europium oxide (europium oxide), europium nitride (europium nitride), and europium halides. Examples of europium halides include europium fluoride, europium chloride, europium bromide, and europium iodide. The europium compound preferably contains europium oxide. The valence of europium in the europium compound may be divalent or trivalent, and is preferably divalent.

原料混合物は、各化合物を秤量し、混合することによって調製できる。混合には、乾式混合法又は湿式混合法を用いてもよい。乾式混合法は、例えば、V型混合機等を用いて各成分を混合する方法であってよい。湿式混合法は、例えば、水等の溶媒又は分散媒を加えて溶液又はスラリーを調製し各成分を混合して、その後、溶媒又は分散媒を除去する方法であってよい。 The raw material mixture can be prepared by weighing and mixing each compound. The mixing may be performed by a dry mixing method or a wet mixing method. The dry mixing method may be, for example, a method in which the components are mixed using a V-type mixer or the like. The wet mixing method may be, for example, a method in which a solvent or dispersion medium such as water is added to prepare a solution or slurry, the components are mixed, and then the solvent or dispersion medium is removed.

焼成工程における加熱温度は、例えば、1800~2500℃、1800~2400℃、1850~2100℃、1900~2100℃、1900~2050℃、又は1920~2050℃であってよい。焼成工程における加熱温度を1800℃以上とすることによって、β型サイアロンの粒成長を促進するとともに、ユウロピウムの固溶量をより十分なものとすることができる。焼成工程における加熱温度を2500℃以下とすることによって、β型サイアロンの結晶が分解されることを十分に抑制することができる。 The heating temperature in the firing process may be, for example, 1800 to 2500°C, 1800 to 2400°C, 1850 to 2100°C, 1900 to 2100°C, 1900 to 2050°C, or 1920 to 2050°C. By setting the heating temperature in the firing process to 1800°C or higher, the grain growth of β-sialon can be promoted and the amount of europium dissolved in solid solution can be made more sufficient. By setting the heating temperature in the firing process to 2500°C or lower, the decomposition of the β-sialon crystals can be sufficiently suppressed.

焼成工程における加熱時間は、β型サイアロンの一次粒子成長を促進する観点では長い方がよいが、加熱時間が長過ぎると結晶欠陥が増加し得るため、例えば、1~30時間、3~25時間、又は5~20時間であってよい。 The heating time in the firing process is preferably long from the viewpoint of promoting the growth of primary particles of β-sialon, but if the heating time is too long, crystal defects may increase, so the heating time may be, for example, 1 to 30 hours, 3 to 25 hours, or 5 to 20 hours.

焼成工程における原料混合物の加熱は、例えば、窒素雰囲気下で行ってもよい。窒素分圧が高い条件で加熱することによって高温時の窒化ケイ素の分解が抑制できる。また高温で処理することで粒子成長を促進できる。焼成工程における原料混合物の加熱は、例えば、加圧下で行ってもよい。この際の圧力は、例えば、0.010~200MPaG、0.020~200MPaG、0.1~200MPaG、0.1~100MPaG、0.1~50MPaG、0.1~15MPaG、又は0.1~5MPaGであってよい。 The raw material mixture may be heated in a nitrogen atmosphere in the firing step, for example. Heating under conditions of high nitrogen partial pressure can suppress the decomposition of silicon nitride at high temperatures. Furthermore, processing at high temperatures can promote particle growth. The raw material mixture may be heated in a pressurized state in the firing step, for example. The pressure may be, for example, 0.010 to 200 MPaG, 0.020 to 200 MPaG, 0.1 to 200 MPaG, 0.1 to 100 MPaG, 0.1 to 50 MPaG, 0.1 to 15 MPaG, or 0.1 to 5 MPaG.

焼成工程における加熱処理の回数は、1回であってもよいが、例えば、2回以上であってよく、2~5回、又は2~4回であってよい。複数回の加熱処理を行うことによって、より発光輝度に優れるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得ることができる。 The number of times the heat treatment is performed in the firing step may be one, but may also be, for example, two or more times, such as two to five times, or two to four times. By performing the heat treatment multiple times, it is possible to obtain a europium-activated β-sialon phosphor with superior luminance.

焼成工程では一以上の加熱処理を行うが、複数回の加熱処理を行う場合、順次、第一加熱処理、第二加熱処理等といい、各加熱処理を行う工程を、順次、第一焼成工程、第二焼成工程等といってよい。例えば、上述の製造方法が、焼成工程において2回の加熱処理を行う場合、当該焼成工程は、窒化物を含む原料組成物を第一加熱処理して第一の加熱処理体を得る工程と、上記第一の加熱処理体を第二加熱処理して第二の加熱処理体を得る第二焼成工程とを含むともいう。そして、この場合、第二の加熱処理体が、β型サイアロンを含む焼成体に該当する。複数回の加熱処理を行う前に、ケイ素源、アルミニウム源、及びユウロピウム源を更に混合して、加熱処理を行ってもよい。 In the firing step, one or more heat treatments are performed. When multiple heat treatments are performed, they are successively referred to as the first heat treatment, the second heat treatment, etc., and the steps of performing each heat treatment may be successively referred to as the first firing step, the second firing step, etc. For example, when the above-mentioned manufacturing method performs two heat treatments in the firing step, the firing step is also said to include a step of first heating a raw material composition containing nitrides to obtain a first heat-treated body, and a second heating the first heat-treated body to obtain a second heat-treated body. In this case, the second heat-treated body corresponds to a fired body containing β-sialon. Before performing multiple heat treatments, the silicon source, the aluminum source, and the europium source may be further mixed and heat-treated.

焼成工程が2以上の加熱処理を行う場合、第一焼成工程の加熱温度、加熱時間、加熱の際の雰囲気、及び加熱の際の圧力は上述の加熱工程における加熱温度、加熱時間、加熱の際の雰囲気、及び加熱の際の圧力をそれぞれ適用できる。そして、第二焼成工程以降の加熱温度、加熱時間、加熱際の雰囲気、及び加熱の際の圧力は、第一焼成工程と同じであってよく、異なってもよい。ただし、第二焼成工程以降における加熱温度、加熱時間、加熱際の雰囲気、及び加熱の際の圧力が第一焼成工程と異なる場合であっても、上述の加熱工程に関して示した条件の範囲内であるものとする。 When the firing step involves two or more heating treatments, the heating temperature, heating time, heating atmosphere, and heating pressure of the first firing step can be the same as those of the above-mentioned heating steps. The heating temperature, heating time, heating atmosphere, and heating pressure of the second firing step and thereafter may be the same as or different from those of the first firing step. However, even if the heating temperature, heating time, heating atmosphere, and heating pressure of the second firing step and thereafter are different from those of the first firing step, they are within the range of conditions shown for the above-mentioned heating steps.

焼成工程において得られる焼成体は、β型サイアロンの結晶を有し、その一部に発光中心となる元素が固溶した固溶体であり、それ自体が蛍光を発し得るものである。焼成工程によって得られる焼成体は、塊状となる場合があり、アニール工程に先んじて、解砕等によって粒度を調整してもよい。 The sintered body obtained in the sintering process has β-SiAlON crystals, and is a solid solution in which an element that serves as the luminescence center is dissolved in part of the crystals, and can emit fluorescence itself. The sintered body obtained in the sintering process may be in the form of a lump, and the particle size may be adjusted by crushing or the like prior to the annealing process.

次にアニール工程を行う。本明細書においてアニール工程とは、上述の焼成工程で得られた焼成体と、ケイ素及びケイ素化合物の少なくとも一方と、を含む混合物をアニール処理する工程を意味する。アニール処理とは、上述の焼成温度よりも低いお温度で加熱処理することをいう。アニール工程において、一以上の加熱処理によって混合物からアニール処理体が得られる。 Next, an annealing step is performed. In this specification, the annealing step refers to a step of annealing a mixture containing the sintered body obtained in the above-mentioned sintering step and at least one of silicon and a silicon compound. The annealing step refers to a heat treatment at a temperature lower than the above-mentioned sintering temperature. In the annealing step, an annealed body is obtained from the mixture by one or more heat treatments.

ケイ素化合物は、原料組成物の構成成分として例示したものを使用することができ、原料組成物の構成成分と同一であっても異なってもよい。ケイ素化合物は、例えば、窒化ケイ素、一酸化ケイ素又は二酸化ケイ素等を含有してよく、好ましくは一酸化ケイ素及び二酸化ケイ素の少なくとも一方を含有する。 The silicon compound may be any of those exemplified as components of the raw material composition, and may be the same as or different from the components of the raw material composition. The silicon compound may contain, for example, silicon nitride, silicon monoxide, silicon dioxide, etc., and preferably contains at least one of silicon monoxide and silicon dioxide.

ケイ素及びケイ素化合物の合計の配合量は、上記混合物の全量に対して、0.001~4質量%である。ケイ素及びケイ素化合物の合計の配合量の下限値は、上記混合物の全量に対して、例えば、0.01質量%以上、0.05質量%以上、0.1質量%以上、0.3質量%以上、又は0.4質量%以上であってよい。ケイ素及びケイ素化合物の合計の配合量の下限値を上記範囲内とすることで、得られるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の内部量子効率をより向上させることができる。ケイ素及びケイ素化合物の合計の配合量の上限値は、上記混合物の全量に対して、例えば、3質量%以下、又は2質量%以下であってよい。ケイ素及びケイ素化合物の合計の配合量の上限値を上記範囲内とすることで、ケイ素及びケイ素化合物由来の異相の酸処理後の残留を抑制できる。 The total amount of silicon and silicon compounds is 0.001 to 4 mass% based on the total amount of the mixture. The lower limit of the total amount of silicon and silicon compounds may be, for example, 0.01 mass% or more, 0.05 mass% or more, 0.1 mass% or more, 0.3 mass% or more, or 0.4 mass% or more based on the total amount of the mixture. By setting the lower limit of the total amount of silicon and silicon compounds within the above range, the internal quantum efficiency of the obtained europium-activated β-type sialon phosphor can be further improved. The upper limit of the total amount of silicon and silicon compounds may be, for example, 3 mass% or less, or 2 mass% or less based on the total amount of the mixture. By setting the upper limit of the total amount of silicon and silicon compounds within the above range, the residue of heterogeneous phases derived from silicon and silicon compounds after acid treatment can be suppressed.

アニール処理は、希ガス、還元性ガス、及び不活性ガスからなる群より選択される少なくとも一種を含む雰囲気下で行う。アニール処理を希ガス、還元性ガス又は不活性ガスを含む雰囲気下で行うことによって、固溶体中のユウロピウムにおける2価のユウロピウムの割合を高めることができる。 The annealing treatment is performed in an atmosphere containing at least one gas selected from the group consisting of a rare gas, a reducing gas, and an inert gas. By performing the annealing treatment in an atmosphere containing a rare gas, a reducing gas, or an inert gas, the proportion of divalent europium in the europium in the solid solution can be increased.

上記希ガスは、例えば、アルゴン、及びヘリウム等を含有してよく、アルゴンを含有してよく、アルゴンからなってもよい。上記還元性ガスは、例えば、アンモニア、炭化水素、一酸化炭素、及び水素等を含有してよく、水素を含有してよく、水素からなってもよい。不活性ガスは、例えば、窒素等を含有してよく、窒素からなってもよい。アニール工程の雰囲気は、上記希ガス、上記還元性ガス、及び不活性ガスの2種以上の混合ガスであってもよい。アニール工程の雰囲気を上記混合ガスとする場合、上記還元性ガスの含有量は、混合ガスの全体積を基準として、例えば、1~50体積%、又は4~20体積%であってよい。上記不活性ガスの含有量は、混合ガスの全体積を基準として、例えば、1~50体積%、又は4~20体積%であってよい。 The rare gas may contain, for example, argon, helium, etc., or may contain argon or may consist of argon. The reducing gas may contain, for example, ammonia, hydrocarbon, carbon monoxide, hydrogen, etc., or may contain hydrogen or may consist of hydrogen. The inert gas may contain, for example, nitrogen, etc., or may consist of nitrogen. The atmosphere of the annealing process may be a mixed gas of two or more of the rare gas, the reducing gas, and the inert gas. When the atmosphere of the annealing process is the mixed gas, the content of the reducing gas may be, for example, 1 to 50 volume % or 4 to 20 volume % based on the total volume of the mixed gas. The content of the inert gas may be, for example, 1 to 50 volume % or 4 to 20 volume % based on the total volume of the mixed gas.

アニール処理の際の圧力は、焼成工程における圧力と同じであってもよいが、好ましくは焼成工程における圧力条件よりも低く、より好ましくは大気圧である。 The pressure during the annealing process may be the same as that during the firing process, but is preferably lower than the pressure conditions during the firing process, and more preferably atmospheric pressure.

アニール処理の温度は、焼成工程における加熱温度よりも低く設定する必要がある。アニール処理の温度の上限値は、例えば、1700℃以下、又は1680℃以下であってよい。アニール処理の温度の上限値を上記範囲内とすることで、焼成体中で更なる粒成長が進行し固溶体間で凝集、二次粒子の形成などが生じ粒子が粗大化することを抑制できる。アニール処理の温度の下限値は、例えば、1000℃以上、1100℃以上、1200℃以上、1300℃以上、又は1400℃以上であってよい。アニール処理の温度の下限値を上記範囲内とすることで、アニール処理体に含まれるβ型サイアロンの結晶欠陥密度を減少させ、内部量子効率をより向上させることができる。アニール処理の温度は上述の範囲内で調整することができ、例えば、1000~1700℃、又は1100~1680℃であってよい。 The temperature of the annealing treatment needs to be set lower than the heating temperature in the sintering process. The upper limit of the annealing treatment temperature may be, for example, 1700°C or less, or 1680°C or less. By setting the upper limit of the annealing treatment temperature within the above range, further grain growth in the sintered body can be suppressed from occurring, such as aggregation between solid solutions and the formation of secondary particles, resulting in coarsening of the particles. The lower limit of the annealing treatment temperature may be, for example, 1000°C or more, 1100°C or more, 1200°C or more, 1300°C or more, or 1400°C or more. By setting the lower limit of the annealing treatment temperature within the above range, the crystal defect density of the β-type sialon contained in the annealed body can be reduced, and the internal quantum efficiency can be further improved. The annealing treatment temperature can be adjusted within the above range, and may be, for example, 1000 to 1700°C, or 1100 to 1680°C.

アニール処理における加熱時間は、アニール処理体に含まれる蛍光体における結晶欠陥をより減少させる観点から例えば、1~30時間、2~25時間、又は3~20時間であってよい。 The heating time in the annealing treatment may be, for example, 1 to 30 hours, 2 to 25 hours, or 3 to 20 hours, from the viewpoint of further reducing crystal defects in the phosphor contained in the annealed body.

アニール工程では一以上のアニール処理を行うが、複数回のアニール処理を行う場合、順次、第一アニール処理、第二アニール処理等といい、各アニール処理を行う工程を、順次、第一アニール工程、第二アニール工程等といってよい。例えば、上述の製造方法が、アニール工程において2回のアニール処理を行う場合、当該アニール工程は、焼成体を第一アニール処理して第一のアニール処理体を得る工程と、上記第一のアニール処理体を第二アニール処理して第二のアニール処理体を得る第二アニール工程とを含むともいう。そして、この場合、第二のアニール処理体が、上述のアニール処理体に該当する。 In the annealing step, one or more annealing treatments are performed. When multiple annealing treatments are performed, they are successively referred to as a first annealing treatment, a second annealing treatment, etc., and the steps of performing each annealing treatment may be successively referred to as a first annealing step, a second annealing step, etc. For example, when the above-mentioned manufacturing method performs two annealing treatments in the annealing step, the annealing step is also said to include a step of performing a first annealing treatment on the sintered body to obtain a first annealed body, and a second annealing step of performing a second annealing treatment on the first annealed body to obtain a second annealed body. In this case, the second annealed body corresponds to the above-mentioned annealed body.

アニール工程が2以上のアニール処理を行う場合、第一アニール工程のアニール処理の温度、加熱時間、及び加熱の際の圧力は上述のアニール工程におけるアニール処理の温度、加熱時間、及び加熱の際の圧力をそれぞれ適用できる。そして、第二アニール工程以降のアニール処理の温度、加熱時間、及び加熱の際の圧力は、第一アニール工程と同じであってよく、異なってもよい。ただし、第二アニール工程以降におけるアニール処理の温度、加熱時間、及び加熱の際の圧力が第一アニール工程と異なる場合であっても、上述のアニール工程に関して示した条件の範囲内であるものとする。 When the annealing step involves two or more annealing steps, the annealing temperature, heating time, and heating pressure of the first annealing step can be the same as those of the annealing step described above. The annealing temperature, heating time, and heating pressure of the second annealing step and subsequent steps may be the same as or different from those of the first annealing step. However, even if the annealing temperature, heating time, and heating pressure of the second annealing step and subsequent steps are different from those of the first annealing step, they are within the range of conditions shown for the annealing step described above.

アニール工程におけるアニール処理の回数は、1回であってもよいが、例えば、2回以上であってよく、2~5回、又は2~4回であってよい。複数回のアニール処理を行うことによって、アニール処理体に含まれるβ型サイアロンの結晶の欠陥密度を減少させ、より内部量子効率に優れるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得ることができる。 The number of annealing treatments in the annealing step may be one, but may also be, for example, two or more, two to five, or two to four. By performing annealing treatments multiple times, it is possible to reduce the defect density of the crystals of the β-SiAlON contained in the annealed body, and obtain a europium-activated β-SiAlON phosphor with superior internal quantum efficiency.

アニール工程においてアニール処理を複数回行う場合、上述のケイ素及びケイ素化合物は、第一アニール工程において一括して配合してもよく、また複数回のアニール工程に分割して配合してもよいが、好ましくは第一アニール工程において一括して配合する。なお、ケイ素及びケイ素化合物を分割して配合する場合、上述のケイ素及びケイ素化合物の合計の配合量に関する説明は、複数のアニール工程において配合するケイ素及びケイ素化合物の総量として読み替えて適用するものとする。 When annealing is performed multiple times in the annealing step, the silicon and silicon compound may be mixed all at once in the first annealing step, or may be mixed in portions in multiple annealing steps, but is preferably mixed all at once in the first annealing step. Note that when silicon and silicon compounds are mixed in portions, the above description of the total amount of silicon and silicon compounds mixed should be interpreted as the total amount of silicon and silicon compounds mixed in multiple annealing steps.

ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の製造方法は、焼成工程及びアニール工程に加えて、その他の工程を有していてもよい。その他の工程としては、例えば、アニール工程において得られるアニール処理体を酸及びアルカリの少なくともいずれか一方で処理する工程、アニール処理体若しくは酸処理等を経たアニール処理体の粒度を調整する分級工程等を有してもよい。アニール処理体を酸で処理する工程を酸処理工程といい、アニール処理体をアルカリで処理する工程をアルカリ処理工程という。 The method for producing europium-activated β-sialon phosphor may include other steps in addition to the firing step and the annealing step. The other steps may include, for example, a step of treating the annealed body obtained in the annealing step with at least one of an acid and an alkali, a classification step of adjusting the particle size of the annealed body or the annealed body that has been subjected to an acid treatment or the like. The step of treating the annealed body with an acid is called the acid treatment step, and the step of treating the annealed body with an alkali is called the alkali treatment step.

酸処理工程又はアルカリ処理工程によって、例えば、アニール処理体に含まれる蛍光体における結晶欠陥密度の減少、β型サイアロンの熱分解等によって生成した固溶体表面に存在するケイ素の除去、及び第一焼成体の調製時に副生した窒化アルミニウム(AlN)の疑似多形であるAlNポリタイポイド等の除去ができる。酸は、例えば、フッ化水素酸及び硝酸等を含んでよい。酸はフッ化水素酸及び硝酸の混酸であってよい。アルカリは、例えば、水酸化ナトリウム等を含んでよい。 The acid treatment step or alkali treatment step can, for example, reduce the crystal defect density in the phosphor contained in the annealed body, remove silicon present on the surface of the solid solution formed by thermal decomposition of β-sialon, and remove AlN polytypoid, which is a pseudo-polymorph of aluminum nitride (AlN) produced as a by-product during the preparation of the first fired body. The acid may include, for example, hydrofluoric acid and nitric acid. The acid may be a mixed acid of hydrofluoric acid and nitric acid. The alkali may include, for example, sodium hydroxide.

分級工程は、例えば、湿式分級法及び乾式分級法のいずれで行ってもよい。湿式分級としては、例えば、アニール処理体をイオン交換水及び分散剤(例えば、ヘキサメタリン酸ナトリウム等)を含む混合溶媒、又はイオン交換水及びアンモニア水を含む混合溶媒中に加えて撹拌した後に静置することで粒子径が小さい粒子を除去する水簸分級法等を挙げることができる。 The classification step may be performed, for example, by either a wet classification method or a dry classification method. Examples of wet classification include an elutriation classification method in which the annealed body is added to a mixed solvent containing ion-exchanged water and a dispersant (e.g., sodium hexametaphosphate, etc.) or a mixed solvent containing ion-exchanged water and ammonia water, stirred, and then allowed to stand to remove particles with small particle sizes.

上述の製造方法によって得られるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体は、β型サイアロンを主結晶として含んでよく、β型サイアロンからなってもよい。ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体は、本開示の趣旨を損なわない範囲で異相を含み得る。ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体は、Si6-ZAl8-Z:Euの組成式で表される組成を有してもよい。上記組成式中、zは、0.0<z≦4.2であってよく、又は0.0<z≦0.5であってよい。ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の組成は、原料組成物の成分及び組成比を変更することで、調整することができる。 The europium-activated β-sialon phosphor obtained by the above-mentioned manufacturing method may contain β-sialon as a main crystal, or may be composed of β-sialon. The europium-activated β-sialon phosphor may contain a different phase within a range that does not impair the gist of the present disclosure. The europium-activated β-sialon phosphor may have a composition represented by the composition formula Si6 - ZAlZOZN8 -Z :Eu. In the above composition formula, z may be 0.0<z≦4.2, or 0.0<z≦0.5. The composition of the europium-activated β-sialon phosphor can be adjusted by changing the components and composition ratio of the raw material composition.

上述の製造方法によって得られるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の体積基準の累積粒度分布における50%累積径(D50)は、蛍光体の用途等に応じて調整してよい。ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の体積基準の累積粒度分布における50%累積径(D50)は、例えば、0.1~50μm、3~40μm、又は6~30μmであってよい。D50は、例えば、蛍光体製造の際の加熱温度及び加熱時間等の条件を調整すること、並びに分級等によって制御できる。 The 50% cumulative diameter (D50) in the volume-based cumulative particle size distribution of the europium-activated β-sialon phosphor obtained by the above-mentioned manufacturing method may be adjusted according to the use of the phosphor. The 50% cumulative diameter (D50) in the volume-based cumulative particle size distribution of the europium-activated β-sialon phosphor may be, for example, 0.1 to 50 μm, 3 to 40 μm, or 6 to 30 μm. D50 can be controlled, for example, by adjusting the conditions such as the heating temperature and heating time during phosphor manufacturing, as well as by classification, etc.

本明細書におけるD50は、レーザ回折・散乱法によって測定される体積基準の粒子径の分布曲線において、小粒径からの積算値が全体の50%に達した時の粒子径をいう。蛍光体の粒子径に関する分布曲線は、JIS R 1629:1997「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定方法」に記載のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定方法に準拠して行う。測定には、粒子径分布測定装置を用いることができる。具体的には、まず、測定対象となる蛍光体0.1gをイオン交換水100mLに投入し、ヘキサメタリン酸Naを少量添加し、超音波ホモジナイザーを用いて3分間、分散処理を行ったものを測定サンプルとし、粒子径分布測定装置を用いて粒度を測定して、得られた粒度分布からD50を決定する。D50は、メディアン径とも呼ばれ、対象となる粒子の平均粒径を意味する。なお、粒子径分布測定装置としては、例えば、マイクロトラック・ベル株式会社製の「Microtrac MT3300EX II」(製品名)を使用できる。超音波ホモジナイザーとしては、例えば、株式会社日本精機製作所製の「Ultrasonic Homogenizer US-150E」(製品名、チップサイズ:φ20、Amplitude:100%、発振周波数:19.5KHz、振幅:約31μm)を使用できる。 In this specification, D50 refers to the particle diameter when the cumulative value from the small particle diameter reaches 50% of the total in the volume-based particle diameter distribution curve measured by the laser diffraction/scattering method. The distribution curve for the particle diameter of the phosphor is performed in accordance with the particle diameter distribution measurement method by the laser diffraction/scattering method described in JIS R 1629:1997 "Method for measuring particle diameter distribution by the laser diffraction/scattering method for fine ceramic raw materials". A particle diameter distribution measuring device can be used for the measurement. Specifically, first, 0.1 g of the phosphor to be measured is put into 100 mL of ion-exchanged water, a small amount of sodium hexametaphosphate is added, and the measurement sample is subjected to dispersion processing for 3 minutes using an ultrasonic homogenizer. The particle size is measured using a particle diameter distribution measuring device, and D50 is determined from the obtained particle size distribution. D50 is also called the median diameter and means the average particle diameter of the target particles. As a particle size distribution measuring device, for example, "Microtrac MT3300EX II" (product name) manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd. can be used. As an ultrasonic homogenizer, for example, "Ultrasonic Homogenizer US-150E" (product name, tip size: φ20, Amplitude: 100%, oscillation frequency: 19.5 KHz, amplitude: approximately 31 μm) manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd. can be used.

上述の製造方法によって得られるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体は、内部量子効率に優れる。ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の内部量子効率は、例えば、80%超、81%以上、82%以上、83%以上、又は84%以上とすることができる。 The europium-activated β-sialon phosphor obtained by the above-mentioned manufacturing method has excellent internal quantum efficiency. The internal quantum efficiency of the europium-activated β-sialon phosphor can be, for example, more than 80%, 81% or more, 82% or more, 83% or more, or 84% or more.

本明細書における内部量子効率は、波長が455nmの近紫外光を用いて蛍光体を励起した場合に得られる量子効率を意味する。内部量子効率は、具体的には本明細書の実施例に記載の方法で測定して求める。 In this specification, the internal quantum efficiency refers to the quantum efficiency obtained when the phosphor is excited with near-ultraviolet light having a wavelength of 455 nm. Specifically, the internal quantum efficiency is determined by measuring it using the method described in the examples of this specification.

ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体は、単独で用いてもよく、その他の蛍光体と組み合わせて用いることもできる。ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体は内部量子効率に優れることから、例えば、LED等の発光装置に好適に使用できる。蛍光体を硬化樹脂中に分散させて使用してもよい。硬化樹脂は、特に制限されず、例えば、発光装置等の封止樹脂として使用される樹脂等を用いることができる。 The europium-activated β-sialon phosphor may be used alone or in combination with other phosphors. The europium-activated β-sialon phosphor has excellent internal quantum efficiency, and is therefore suitable for use in light-emitting devices such as LEDs. The phosphor may be dispersed in a cured resin. The cured resin is not particularly limited, and may be, for example, a resin used as a sealing resin for light-emitting devices.

以上、幾つかの実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。また、上述した実施形態についての説明内容は、互いに適用することができる。 Although several embodiments have been described above, the present disclosure is in no way limited to the above-mentioned embodiments. Furthermore, the contents of the descriptions of the above-mentioned embodiments can be mutually applied.

以下、実施例及び比較例を参照して本開示の内容をより詳細に説明する。ただし、本開示は、下記の実施例に限定されるものではない。 The contents of this disclosure will be described in more detail below with reference to examples and comparative examples. However, this disclosure is not limited to the following examples.

(実施例1)
[ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の調製]
容器に、窒化ケイ素(Si)が96.0質量%、窒化アルミニウム(AlN)が2.8質量%、酸化アルミニウム(Al)が0.5質量%、及び酸化ユウロピウム(Eu)が0.7質量%となるように各原材料を測り取り、V型混合機(筒井理化学機械株式会社製)によって混合し、混合物を得た。得られた混合物を目開き250μmの篩を全通させ凝集物を取り除くことで、原料組成物を得た。篩を通らない凝集物は粉砕し、篩を通るように粒径を調整した。
Example 1
[Preparation of europium-activated β-sialon phosphor]
The raw materials were weighed and placed in a container so that the silicon nitride (Si 3 N 4 ) was 96.0 mass%, aluminum nitride (AlN) was 2.8 mass%, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) was 0.5 mass%, and europium oxide (Eu 2 O 3 ) was 0.7 mass%, and mixed using a V-type mixer (manufactured by Tsutsui Rikagaku Kikai Co., Ltd.) to obtain a mixture. The obtained mixture was passed through a sieve with a mesh size of 250 μm to remove aggregates, thereby obtaining a raw material composition. The aggregates that did not pass through the sieve were pulverized and the particle size was adjusted so that they would pass through the sieve.

蓋付き円筒型窒化ホウ素容器(デンカ株式会社製、窒化ホウ素成形体(商品名:デンカ ボロンナイトライド N-1)、内径:10cm、高さ:10cm)に、上述のとおり調製した原料組成物を200g測り取った。その後、この容器を、カーボンヒーターを備える電気炉中に配置し、窒素ガス雰囲気下(圧力:0.90MPaG)で2020℃まで昇温し、2020℃の加熱温度で、8時間加熱を行った(焼成工程)。加熱後、上記容器内で、緩く凝集した塊状となった試料を乳鉢に採り解砕した。解砕後、目開きが250μmの篩に通して粉末状の第一焼成体を得た。 200 g of the raw material composition prepared as described above was weighed out and placed in a cylindrical boron nitride container with a lid (boron nitride molded body (product name: Denka Boron Nitride N-1), manufactured by Denka Co., Ltd., inner diameter: 10 cm, height: 10 cm). The container was then placed in an electric furnace equipped with a carbon heater, and heated to 2020°C under a nitrogen gas atmosphere (pressure: 0.90 MPaG), and heated at the heating temperature of 2020°C for 8 hours (firing process). After heating, the sample that had become loosely aggregated lumps in the container was taken in a mortar and crushed. After crushing, the sample was passed through a sieve with 250 μm openings to obtain a powdered first fired body.

次に、上記第一焼成体99.9質量%を基準として、及び二酸化ケイ素(SiO)が0.1質量%となるように混合物を調整し、これを円筒型窒化ホウ素容器に充填して、この容器を、カーボンヒーターを備える電気炉内に配置した。アルゴンガス雰囲気下(圧力:0.025MPaG)で1450℃まで昇温し、1450℃の加熱温度で、3時間加熱を行った(アニール工程)。加熱後、上記容器内で粒子が緩く凝集した塊状物を乳鉢で解砕し、250μmの篩に通すことによって粉体を得た。 Next, the mixture was adjusted so that the first fired body was 99.9 mass% as a standard and silicon dioxide (SiO 2 ) was 0.1 mass%, and this was filled into a cylindrical boron nitride container, which was then placed in an electric furnace equipped with a carbon heater. The temperature was raised to 1450°C in an argon gas atmosphere (pressure: 0.025 MPaG), and heating was performed at the heating temperature of 1450°C for 3 hours (annealing process). After heating, the lumps in which the particles were loosely aggregated in the container were crushed in a mortar and passed through a 250 μm sieve to obtain a powder.

次に、得られた粉体を、フッ化水素酸(濃度:50質量%)及び硝酸(濃度:70質量%)の混酸(フッ化水素酸と硝酸とを体積比で1:1となるように混合したもの)に添加し、75℃の温度下で撹拌させながら30分間酸処理を行った。酸処理後、撹拌を終了し粉体を沈殿させて、上澄み及び酸処理で精製した微粉を除去した。その後、蒸留水を更に加え再度撹拌した。撹拌を終了し粉体を沈殿させ上澄み及び微粉を除去した。かかる操作を水溶液のpHが8以下で、上澄み液が透明になるまで繰り返し、得られた沈殿物をろ過、乾燥することで、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得た。 Next, the obtained powder was added to a mixed acid of hydrofluoric acid (concentration: 50% by mass) and nitric acid (concentration: 70% by mass) (hydrofluoric acid and nitric acid mixed in a volume ratio of 1:1), and acid treatment was performed for 30 minutes while stirring at a temperature of 75°C. After the acid treatment, the stirring was stopped, the powder was allowed to settle, and the supernatant and fine powder refined by the acid treatment were removed. Then, distilled water was further added and the mixture was stirred again. The stirring was stopped, the powder was allowed to settle, and the supernatant and fine powder were removed. This operation was repeated until the pH of the aqueous solution was 8 or less and the supernatant was transparent, and the obtained precipitate was filtered and dried to obtain a europium-activated β-type sialon phosphor.

(比較例1)
アニール工程において二酸化ケイ素を配合せず、第一焼成体のみをアニール処理したこと以外は、実施例1と同様にして、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得た。
(Comparative Example 1)
A europium-activated β-type sialon phosphor was obtained in the same manner as in Example 1, except that silicon dioxide was not added in the annealing step and only the first fired body was annealed.

(実施例2、及び比較例2)
アニール工程における二酸化ケイ素の配合量を表1に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得た。
(Example 2 and Comparative Example 2)
A europium-activated β-sialon phosphor was obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of silicon dioxide added in the annealing step was changed as shown in Table 1.

(実施例3)
アニール工程において二酸化ケイ素に代えてケイ素単体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得た。
Example 3
A europium-activated β-sialon phosphor was obtained in the same manner as in Example 1, except that elemental silicon was used in place of silicon dioxide in the annealing step.

(実施例4)
アニール工程において二酸化ケイ素に代えてケイ素単体を用い、ケイ素単体の配合量を表1に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得た。
Example 4
A europium-activated β-sialon phosphor was obtained in the same manner as in Example 1, except that in the annealing step, silicon dioxide was replaced with silicon elemental, and the amount of silicon elemental was changed as shown in Table 1.

(実施例5)
アニール工程において二酸化ケイ素に代えて一酸化ケイ素を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得た。
Example 5
A europium-activated β-sialon phosphor was obtained in the same manner as in Example 1, except that silicon monoxide was used instead of silicon dioxide in the annealing step.

(実施例6)
アニール工程において二酸化ケイ素に代えて一酸化ケイ素を用い、一酸化ケイ素の配合量を表1に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得た。
Example 6
A europium-activated β-sialon phosphor was obtained in the same manner as in Example 1, except that silicon monoxide was used instead of silicon dioxide in the annealing step and the blending amount of silicon monoxide was changed as shown in Table 1.

(実施例7)
アニール工程における雰囲気をアルゴンガス雰囲気から水素ガス雰囲気に変更し、金属ヒーターを備える電気炉内でアニール工程における処理温度を1650℃に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得た。
(Example 7)
A europium-activated β-type SiAlON phosphor was obtained in the same manner as in Example 1, except that the atmosphere in the annealing step was changed from an argon gas atmosphere to a hydrogen gas atmosphere, and the treatment temperature in the annealing step was changed to 1650° C. in an electric furnace equipped with a metal heater.

(実施例8)
アニール工程における二酸化ケイ素の配合量を表1に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例7と同様にして、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を得た。
(Example 8)
Except for changing the blending amount of silicon dioxide in the annealing step as shown in Table 1, the same procedure as in Example 7 was carried out to obtain europium-activated β-sialon phosphors.

[ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の評価]
実施例1~8、及び比較例1~2で調製した各ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体について、波長455nmの励起光を照射した場合の吸収率、内部量子効率、及び外部量子効率、並びに色度Xを、後述する方法で評価した。結果を表1に示す。表1には、参考例として、β型サイアロン蛍光体の標準試料(株式会社サイアロン製、NIMS Standard Green lot No.NSG1301)の測定結果を示した。
[Evaluation of europium-activated β-SiAlON phosphor]
For each of the europium-activated β-sialon phosphors prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, the absorptance, internal quantum efficiency, external quantum efficiency, and chromaticity X when irradiated with excitation light having a wavelength of 455 nm were evaluated by the methods described below. The results are shown in Table 1. Table 1 also shows, as a reference example, the measurement results of a standard sample of a β-sialon phosphor (manufactured by Sialon Corporation, NIMS Standard Green lot No. NSG1301).

<吸収率、内部量子効率、及び外部量子効率>
波長455nmの励起光を照射した場合の蛍光体の吸収率(励起光吸収率)、内部量子効率、及び外部量子効率は、以下の手順で算出した。まず、測定対象である蛍光体を、凹型セルに表面が平滑になるように充填し、積分球の開口部に取り付けた。発光光源であるXeランプから455nmの波長に分光した単色光を、光ファイバーを用いて蛍光体の励起光として上記積分球内に導入した。この励起光である単色光を測定対象である蛍光体に照射し、蛍光スペクトルを測定した。測定には、分光光度計(大塚電子株式会社製、商品名:MCPD-7000)を用いた。
<Absorptivity, Internal Quantum Efficiency, and External Quantum Efficiency>
The absorptance (excitation light absorptance), internal quantum efficiency, and external quantum efficiency of the phosphor when irradiated with excitation light of 455 nm wavelength were calculated by the following procedure. First, the phosphor to be measured was filled in a concave cell so that the surface was smooth, and the cell was attached to the opening of an integrating sphere. Monochromatic light having a wavelength of 455 nm was split from a Xe lamp, which is a light emission source, and introduced into the integrating sphere as excitation light for the phosphor using an optical fiber. The monochromatic light, which is the excitation light, was irradiated onto the phosphor to be measured, and the fluorescence spectrum was measured. A spectrophotometer (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., product name: MCPD-7000) was used for the measurement.

得られた蛍光スペクトルのデータから、蛍光体の発光強度を決定した。また得られた蛍光スペクトルのデータから、励起反射光フォトン数(Qref)及び蛍光フォトン数(Qem)を算出した。励起反射光フォトン数は、励起光フォトン数と同じ波長範囲で、蛍光フォトン数は465~800nmの範囲で算出した。また同じ装置を用い、積分球の開口部に反射率が99%の標準反射板(Labsphere社製、スペクトラロン(登録商標))を取り付けて、波長が455nmの励起光のスペクトルを測定した。その際、450~465nmの波長範囲のスペクトルから励起光フォトン数(Qex)を算出した。 The emission intensity of the phosphor was determined from the obtained fluorescence spectrum data. The number of reflected excitation light photons (Qref) and the number of fluorescent photons (Qem) were also calculated from the obtained fluorescence spectrum data. The number of reflected excitation light photons was calculated in the same wavelength range as the number of excitation light photons, and the number of fluorescent photons was calculated in the range of 465 to 800 nm. Using the same device, a standard reflector with a reflectance of 99% (Spectralon (registered trademark), manufactured by Labsphere) was attached to the opening of the integrating sphere to measure the spectrum of excitation light with a wavelength of 455 nm. At that time, the number of excitation light photons (Qex) was calculated from the spectrum in the wavelength range of 450 to 465 nm.

上述の算出結果から、以下に示す計算式に基づいて、測定対象である蛍光体の455nmの励起光の吸収率、内部量子効率、及び外部量子効率を求めた。
455nmの励起光の吸収率=((Qex-Qref)/Qex)×100
内部量子効率=(Qem/(Qex-Qref))×100
外部量子効率=(Qem/Qex)×100
なお、上記式から外部量子効率と、455nmの励起光の吸収率、及び内部量子効率との関係式は以下のように表すことができる。
外部量子効率=455nm光吸収率×内部量子効率
From the above calculation results, the absorptance of the 455 nm excitation light, the internal quantum efficiency, and the external quantum efficiency of the phosphor to be measured were calculated based on the following formulas.
Absorption rate of 455 nm excitation light=((Qex-Qref)/Qex)×100
Internal quantum efficiency = (Qem / (Qex - Qref)) x 100
External quantum efficiency = (Qem/Qex) x 100
From the above formula, the relationship between the external quantum efficiency, the absorptance of the 455 nm excitation light, and the internal quantum efficiency can be expressed as follows:
External quantum efficiency = 455 nm light absorptance x internal quantum efficiency

<色度X>
色度Xは、蛍光スペクトルの465~780nmの範囲の波長域におけるスペクトルデータから、JIS Z8781-3:2016で規定されるXYZ表色系におけるCIE色度座標x値(色度X)をJIS Z8724:2015に準じ算出することで求めた。
<Chromaticity X>
The chromaticity X was determined by calculating the CIE chromaticity coordinate x value (chromaticity X) in the XYZ color system defined in JIS Z8781-3:2016 from the spectral data in the wavelength range of 465 to 780 nm of the fluorescence spectrum in accordance with JIS Z8724:2015.

蛍光体の吸収率、内部量子効率、外部量子効率、及び色度Xに関する各測定値は、測定装置のメーカー、製造ロットナンバーなどが変わると値が変動する場合がある。したがって、各種測定値としては、本明細書に記載の測定方法によって測定する値を採用する。しかし、測定装置のメーカー、製造ロットナンバー等を変更する場合は、上述したβ型サイアロン蛍光体の標準試料による測定値を基準値として、各測定値の補正を行うこともできる。基準値を得るための標準試料としては、上記参考例1として挙げたβ型サイアロン蛍光体の標準試料を用いることができる。 The measured values of the phosphor's absorptance, internal quantum efficiency, external quantum efficiency, and chromaticity X may vary if the manufacturer of the measuring device, production lot number, etc., changes. Therefore, the values measured by the measurement method described in this specification are used as the various measured values. However, if the manufacturer of the measuring device, production lot number, etc., is changed, each measured value can be corrected using the measured value of the standard sample of the β-type Sialon phosphor described above as the reference value. As the standard sample for obtaining the reference value, the standard sample of the β-type Sialon phosphor listed above as Reference Example 1 can be used.

Figure 0007515353000001
Figure 0007515353000001

本開示によれば、内部量子効率に優れるユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体を製造可能な製造方法を提供できる。 The present disclosure provides a manufacturing method capable of producing europium-activated β-sialon phosphors with excellent internal quantum efficiency.

Claims (2)

一以上の加熱処理によって、ケイ素源、アルミニウム源、及びユウロピウム源を含有し、それらのうちの少なくとも1種を窒化物として含む原料組成物からβ型サイアロンを含む焼成体を得る焼成工程と、
希ガス、及び水素ガスからなる群より選択される少なくとも一種を含む雰囲気下で、一以上のアニール処理によって、前記焼成体と、ケイ素及びケイ素化合物の少なくとも一方と、を含む混合物からアニール処理体を得るアニール工程と、を有し、
前記アニール処理の温度が1000~1700℃であり、
前記アニール工程における前記ケイ素及び前記ケイ素化合物の合計の配合量は、前記混合物の全量に対して、0.001~0.5質量%であり、
前記ケイ素化合物は、酸化物及び水酸化物からなる群より選択される少なくとも一種である、ユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の製造方法。
a sintering step of obtaining a sintered body containing a β-sialon from a raw material composition containing a silicon source, an aluminum source, and a europium source, with at least one of them being in the form of a nitride, by one or more heat treatments;
and an annealing step of obtaining an annealed body from a mixture containing the sintered body and at least one of silicon and a silicon compound by one or more annealing treatments under an atmosphere containing at least one selected from the group consisting of a rare gas and a hydrogen gas,
The annealing temperature is 1000 to 1700° C.,
a total amount of the silicon and the silicon compound in the annealing step is 0.001 to 0.5 mass % based on a total amount of the mixture ;
The method for producing a europium-activated β-sialon phosphor , wherein the silicon compound is at least one selected from the group consisting of oxides and hydroxides .
前記雰囲気が希ガスを含む場合、前記希ガスはアルゴンを含有する、請求項1に記載のユウロピウム賦活β型サイアロン蛍光体の製造方法。 2. The method for producing a europium-activated β-sialon phosphor according to claim 1, wherein when the atmosphere contains a rare gas, the rare gas contains argon.
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