KR20210080427A - Surface-coated phosphor particles, composites and light emitting devices - Google Patents
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Abstract
어떤 양태의 표면 피복 형광체 입자는, 산질화물 형광체 또는 질화물 형광체를 포함하는 형광체 입자와, 당해 형광체 입자의 표면에 마련되고, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 이트륨 및 하프늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 수산화물 또는 금속 산화물에 의해 구성되는 피복층을 구비한다. 상기 표면 피복 형광체 입자는, 이하에 정의되는 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ가 2.0mS/m 이하이다.
(열수 추출 전기 전도 지수의 산출 방법)
(1) 25℃의 이온 교환수의 전기 전도율 Ω0을 측정한다. (2) 상기 이온 교환수 30ml에 상기 표면 피복 형광체 입자 1g을 분산시키고, 내압 용기에 넣어서 150℃에서 16시간 가열한 후, 이온 교환수 20ml를 추가하고 25℃로 냉각한 상태에서 전기 전도율 Ω1을 측정한다. (3) 전기 전도율 Ω1과 전기 전도율 Ω0의 차분 ΔΩ(=전기 전도율 Ω1-전기 전도율 Ω0)를 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ로 한다.The surface-coated phosphor particles of a certain aspect include phosphor particles containing oxynitride phosphors or nitride phosphors, and at least one element selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, yttrium and hafnium, which is provided on the surface of the phosphor particles. A coating layer made of a metal hydroxide or metal oxide containing The surface-coated phosphor particles have a hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ defined below of 2.0 mS/m or less.
(Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index)
(1) measuring the electric conductivity Ω 0 of the ion-exchanged water of 25 ℃. (2) the ion exchange can 30ml and dispersing said surface-coated phosphor particles 1g, and then heated at 150 ℃ 16 sigan it in pressure-resistant container, electrical conductivity in the added ion-exchanged water 20ml, and cooled to 25 ℃ state Ω 1 measure (3) Let the difference ΔΩ between electrical conductivity Ω 1 and electrical conductivity Ω 0 (= electrical conductivity Ω 1 -electric conductivity Ω 0 ) be the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
Description
본 발명은 표면 피복 형광체 입자, 복합체 및 발광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to surface-coated phosphor particles, composites and light emitting devices.
근년, LED 등의 반도체 발광 소자와, 당해 반도체 발광 소자로부터의 광의 일부를 흡수하고, 흡수한 광을 장파장의 파장 변환광으로 변환하여 발광하는 형광체를 조합한 발광 장치의 개발이 진행되고 있다. 형광체로서는, 결정 구조가 비교적 안정적인 질화물 형광체나 산질화물 형광체가 주목받고 있다.In recent years, development of a light-emitting device combining a semiconductor light-emitting element such as an LED and a phosphor that absorbs a part of the light from the semiconductor light-emitting element, converts the absorbed light into wavelength-converted light of a long wavelength, and emits light is progressing. As the phosphor, a nitride phosphor or an oxynitride phosphor having a relatively stable crystal structure is attracting attention.
특허문헌 1에는, β형 사이알론 형광체의 휘도를 향상시키기 위해서, β 사이알론 형광체의 표면에 금속의 수산화물을 피복하는 것이 개시되어 있다.In Patent Document 1, in order to improve the luminance of the β-sialon phosphor, it is disclosed that the surface of the β-sialon phosphor is coated with a metal hydroxide.
특허문헌 2에는, 황화물을 포함하는 형광체가 공기 중의 수분과 반응하여 가수분해되는 것을 억제할 목적으로 형광체 입자의 표면을 유리 재료로 코팅하는 것을 종래 기술로서 들고 있다. 그리고, 형광체 입자의 밀봉재에 대한 분산성에 피막이 끼치는 영향을 지적한 뒤에, 형광체의 밀봉재에 대한 분산성을 향상시키기 위해, 형광체 입자의 표면을 금속 산화물을 포함하는 코팅 재료 입자로 피복하는 방법이 개시되어 있다.Patent Document 2 discloses, as a prior art, that the surface of phosphor particles is coated with a glass material for the purpose of suppressing hydrolysis of phosphor containing sulfide by reaction with moisture in the air. And, after pointing out the effect of the film on the dispersibility of the phosphor particles to the sealing material, in order to improve the dispersibility of the phosphor to the sealing material, a method of coating the surface of the phosphor particles with a coating material particle containing a metal oxide is disclosed. .
특허문헌 3에는, 형광체 입자의 표면에 마련된 피복층의 가스 배리어성을 향상시키기 위해서, 형광체 입자의 표면에 부착시킨 유리분을 가열에 의해 용융함으로써, 형광체 입자의 표면에 연속한 피막을 형성하는 것이 개시되어 있다.In Patent Document 3, in order to improve the gas barrier properties of the coating layer provided on the surface of the phosphor particles, the glass powder adhering to the surface of the phosphor particles is melted by heating to form a continuous film on the surface of the phosphor particles. has been
발명자들은, 형광체를 밀봉재에 의해 밀봉한 복합체를 LED와 함께 삽입한 발광 장치의 특성을 조사한 바, 시간 경과와 함께 발광 강도가 조금이지만 저하된다는 지견을 얻었다. 이 현상의 원인을 검토한 바, 밀봉재를 경유하여 이동한 수분이 형광체에 접촉함으로써, 형광체 중의 금속 성분이 이온화하여 수분 중에 용출하고, 서서히 형광체의 결정 구조가 변화함으로써, 형광체의 파장 변환 효율이 저하되고, 나아가서는 발광 장치의 발광 강도의 저하로 이어짐을 밝혀 냈다.The inventors have investigated the characteristics of a light emitting device in which a composite in which a phosphor is sealed with a sealing material is inserted together with an LED, and the inventors have found that the light emission intensity decreases slightly with the passage of time. As a result of examining the cause of this phenomenon, when moisture that has moved through the sealing material comes into contact with the phosphor, the metal component in the phosphor is ionized and eluted in water, and the crystal structure of the phosphor gradually changes, so that the wavelength conversion efficiency of the phosphor is lowered. It has been found that this leads to a decrease in the light emission intensity of the light emitting device.
본 발명에 따르면, 산질화물 형광체 또는 질화물 형광체를 포함하는 형광체 입자와, 상기 형광체 입자의 표면에 마련되고, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 이트륨 및 하프늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 수산화물 또는 금속 산화물에 의해 구성되는 피복층을 구비하고, 이하에 정의되는 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ가 2.0mS/m 이하인 표면 피복 형광체 입자가 제공된다.According to the present invention, phosphor particles including oxynitride phosphors or nitride phosphors, and metals provided on the surface of the phosphor particles and containing at least one element selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, yttrium and hafnium There is provided a surface-coated phosphor particle having a coating layer made of a hydroxide or a metal oxide and having a hot water extraction electrical conductivity index ?? defined below of 2.0 mS/m or less.
(열수 추출 전기 전도 지수의 산출 방법)(Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index)
(1) 25℃의 이온 교환수의 전기 전도율 Ω0을 측정한다.(1) measuring the electric conductivity Ω 0 of the ion-exchanged water of 25 ℃.
(2) 상기 이온 교환수 30ml에 상기 표면 피복 형광체 입자 1g을 분산시키고, 내압 용기에 넣어서 150℃에서 16시간 가열한 후, 이온 교환수 20ml를 추가하고 25℃로 냉각한 상태에서 전기 전도율 Ω1을 측정한다.(2) 1 g of the surface-coated phosphor particles were dispersed in 30 ml of the ion-exchanged water, put in a pressure-resistant container, and heated at 150° C. for 16 hours, after which 20 ml of ion-exchanged water was added and cooled to 25° C. Electrical conductivity Ω 1 measure
(3) 전기 전도율 Ω1과 전기 전도율 Ω0의 차분 ΔΩ(=전기 전도율 Ω1-전기 전도율 Ω0)를 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ로 한다.(3) Let the difference ΔΩ between electrical conductivity Ω 1 and electrical conductivity Ω 0 (= electrical conductivity Ω 1 -electric conductivity Ω 0 ) be the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
또한, 본 발명에 따르면, 상술한 표면 피복 형광체 입자와, 상기 표면 피복 형광체 입자를 밀봉하는 밀봉재를 구비하는 복합체가 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided a composite comprising the above-described surface-coated phosphor particles and a sealing material for sealing the surface-coated phosphor particles.
또한, 본 발명에 따르면, 여기광을 발하는 발광 소자와, 상기 여기광의 파장을 변환하는, 상술한 복합체를 구비하는 발광 장치가 제공된다.Further, according to the present invention, there is provided a light emitting device comprising a light emitting element that emits excitation light and the above-described complex for converting the wavelength of the excitation light.
본 발명에 따르면, 형광체 입자를 구성하는 금속 성분이 수분에 용출되는 것을 억제할 수 있다.According to the present invention, it is possible to suppress the metal component constituting the phosphor particles from eluting to moisture.
상술한 목적, 및 그 밖의 목적, 특징 및 이점은, 이하에 설명하는 적합한 실시 형태, 및 그에 부수되는 이하의 도면에 의해 더욱 밝혀진다.
도 1은 실시 형태에 관계되는 발광 장치의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 표면 피복 형광체 입자의 SEM상이다.
도 3은 실시예 2의 표면 피복 형광체 입자의 SEM상이다.
도 4는 비교예 1의 형광체 입자의 SEM상이다.The above object and other objects, features, and advantages will be further clarified by the preferred embodiment described below and the accompanying drawings.
1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a light emitting device according to an embodiment.
2 is an SEM image of the surface-coated phosphor particles of Example 1. FIG.
3 is an SEM image of the surface-coated phosphor particles of Example 2. FIG.
4 is an SEM image of the phosphor particles of Comparative Example 1.
발명자들은, 형광체 입자를 구성하는 금속 성분이 수분 중에 이온으로서 용출되는 것을 억제하기 위한 기술을 예의 검토한 결과, 형광체 입자의 표면에 형성되는 피복층의 형태를 고도로 제어하는 것이 중요하며, 특히, 피복층을 구성하는 재료를 선정하는 것을 알아내고, 본 발명의 완성에 이르렀다. 이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.As a result of the inventors earnestly examining the technique for suppressing the elution of metal components constituting the phosphor particles as ions in water, it is important to highly control the shape of the coating layer formed on the surface of the phosphor particles, and in particular, It found out selecting the material to comprise, and came to completion of this invention. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail.
(표면 피복 형광체 입자)(Surface-coated phosphor particles)
실시 형태에 관계되는 표면 피복 형광체 입자는, 형광체 입자와, 당해 형광체 입자의 표면에 마련된 피복층을 구비한다. 이하, 본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자의 각 구성에 대하여 설명한다.The surface-coated fluorescent substance particle which concerns on embodiment is equipped with fluorescent substance particle and the coating layer provided on the surface of the said fluorescent substance particle. Hereinafter, each structure of the surface-coated fluorescent substance particle of this embodiment is demonstrated.
(형광체 입자)(Phosphor particle)
형광체 입자는, 산질화물 형광체 또는 질화물 형광체를 포함한다.The phosphor particles include an oxynitride phosphor or a nitride phosphor.
산질화물 형광체로서, Eu를 함유하는 α형 사이알론 형광체, Eu를 함유하는 β형 사이알론 형광체 등을 들 수 있다.Examples of the oxynitride phosphor include Eu-containing α-sialon phosphors, Eu-containing β-sialon phosphors, and the like.
Eu를 함유하는 α형 사이알론 형광체는, 일반식: MxEuySi12-(m+n)Al(m+n)OnN16-n으로 표시된다. 상기 일반식 중, M은 Li, Mg, Ca, Y 및 란타나이드 원소(단, La와 Ce를 제외한다)로 이루어지는 군에서 선택되는, 적어도 Ca를 포함하는 1종 이상의 원소이며, M의 가수를 a로 했을 때, ax+2y=m이며, x가 0<x≤1.5이며, 0.3≤m<4.5, 0<n<2.25이다.The α-sialon phosphor containing Eu is represented by the general formula: M x Eu y Si 12-(m+n) Al (m+n) O n N 16-n . In the above general formula, M is at least one element containing at least Ca selected from the group consisting of Li, Mg, Ca, Y and lanthanide elements (except for La and Ce), and the valence of M is When a is defined as ax+2y=m, x is 0<x≤1.5, 0.3≤m<4.5, 0<n<2.25.
Eu를 함유하는 β형 사이알론 형광체는, 일반식: Si6-zAlzOzN8-z(z=0.005 내지 1)로 표시되는 β형 사이알론에 발광 중심으로서 2가의 유로퓸(Eu2+)을 고용한 형광체이다.A β-sialon phosphor containing Eu is a β-sialon represented by the general formula: Si 6-z Al z O z N 8-z (z=0.005 to 1) as a luminescent center of divalent europium (Eu 2 ). It is a phosphor employing + ).
질화물 형광체로서, Eu를 함유하는 CASN 형광체, Eu를 함유하는 SCASN 형광체 등을 들 수 있다.Examples of the nitride phosphor include a CASN phosphor containing Eu, a SCASN phosphor containing Eu, and the like.
Eu를 함유하는 CASN 형광체는, 예를 들어, 식 CaAlSiN3:Eu2+로 표시되고, Eu2+을 활성화제로 하고, 알칼리 토류 규질화물을 포함하는 결정을 모체로 하는 적색 형광체를 말한다. 또한, 본 명세서에 있어서의 Eu를 함유하는 CASN 형광체의 정의에서는, Eu를 함유하는 SCASN 형광체가 제외된다.The CASN phosphor containing Eu is, for example, represented by the formula CaAlSiN 3 :Eu 2+ , using Eu 2+ as an activator, and refers to a red phosphor having a crystal containing alkaline earth silicide as a matrix. In addition, in the definition of the CASN fluorescent substance containing Eu in this specification, the SCASN fluorescent substance containing Eu is excluded.
Eu를 함유하는 SCASN 형광체는, 예를 들어, 식 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+로 표시되고, Eu2+을 활성화제로 하고, 알칼리 토류 규질화물을 포함하는 결정을 모체로 하는 적색 형광체를 말한다.A SCASN phosphor containing Eu is, for example, a red phosphor represented by the formula (Sr,Ca)AlSiN 3 :Eu 2+ , Eu 2+ as an activator, and a crystal containing alkaline earth silicide as a matrix. say
본 실시 형태의 형광체 입자는, 상술한, Eu를 함유하는 α형 사이알론 형광체, Eu를 함유하는 β형 사이알론 형광체, Eu를 함유하는 CASN 형광체 또는 Eu를 함유하는 SCASN 형광체를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the phosphor particles of the present embodiment contain the above-mentioned α-sialon phosphor containing Eu, β-sialon phosphor containing Eu, CASN phosphor containing Eu, or SCASN phosphor containing Eu. .
또한, 형광체 입자의 입경은 특별히 한정되지 않고 후술하는 밀봉재에 대한 분산성이나 원하는 파장 변환 효율이 얻어지도록 적절히 조정된다.In addition, the particle diameter of a phosphor particle is not specifically limited, The dispersibility with respect to the sealing material mentioned later and a desired wavelength conversion efficiency are adjusted suitably so that it may be acquired.
(피복층)(coating layer)
본 실시 형태에서는, 상기 형광체 입자의 표면에, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 이트륨 및 하프늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 수산화물 또는 금속 산화물에 의해 구성되는 피복층이 마련되어 있다. 당해 금속 수산화물 또는 금속 산화물은, 투명성이나 안정성이 우수하고, 이 중에서도, 수분 차단성, 비용 억제성, 형광체 입자에 대한 피복성 등의 점에서 수산화알루미늄 또는 산화알루미늄이 바람직하게 사용된다.In the present embodiment, a coating layer made of a metal hydroxide or metal oxide containing at least one element selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, yttrium and hafnium is provided on the surface of the phosphor particles. The metal hydroxide or metal oxide is excellent in transparency and stability, and among them, aluminum hydroxide or aluminum oxide is preferably used from the viewpoint of moisture barrier properties, cost suppression properties, and coating properties to phosphor particles.
당해 피복층은, 금속 수산화물 또는 금속 산화물을 포함하는 복수의 입자가 응집하여 형성되는 집합체여도 되지만, 금속 수산화물 또는 금속 산화물에 의해 구성되어, 형광체 입자를 연속적으로 피복하는 연속 피복층인 것이 바람직하다. 여기서, 연속 피복층은, 금속 수산화물 또는 금속 산화물이 연속막이 되어서 형성되는 층상의 구조이며, 특허문헌 2에 기재된 발명과 같은 복수의 입자가 밀하게 응집하여 형성되는 집합체와는 다른 구조이다. 연속 피복층은, 미관통 오목부가 다수 형성된 요철 구조를 가져도 된다.The coating layer may be an aggregate formed by aggregation of a plurality of particles containing a metal hydroxide or metal oxide, but is preferably a continuous coating layer made of metal hydroxide or metal oxide and continuously covering the phosphor particles. Here, the continuous coating layer is a layered structure in which a metal hydroxide or a metal oxide becomes a continuous film, and has a structure different from the aggregate formed by densely aggregating a plurality of particles as in the invention described in Patent Document 2. The continuous coating layer may have a concave-convex structure in which a large number of non-penetrating concave portions were formed.
피복층에 의한 형광체 입자의 표면 피복률은 50% 이상인 것이 바람직하고, 70% 이상인 것이 보다 바람직하다. 피복층에 의한 표면 피복률을 상기와 같이 함으로써, 형광체 입자의 금속 성분이 이온으로서 용출되는 양을 보다 한층 억제할 수 있다. 또한, 피복층은, 형광체 입자의 표면 전체를 피복하는 것이 바람직하다.It is preferable that it is 50 % or more, and, as for the surface coverage of the fluorescent substance particle by a coating layer, it is more preferable that it is 70 % or more. By making the surface coverage by a coating layer as mentioned above, the quantity which the metal component of a fluorescent substance particle elutes as an ion can be suppressed further. Moreover, it is preferable that a coating layer coat|covers the whole surface of a fluorescent substance particle.
피복층에 의한 표면 피복률은, X선 광전자 분광(XPS) 측정에 의해 평가할 수 있다. 구체적으로는, 형광체 입자에 포함되고, 피복층을 구성하는 금속 수산화물 또는 금속 산화물 중에 포함되지 않는 원소인 Si에 착안하여, XPS 측정에 의해, 당해 Si의 형광체 입자 표면에 있어서의 함유율(atm%: 원자 퍼센트)을 얻는다. 후술하는 표면 처리를 행하지 않고, 금속 수산화물 또는 금속 산화물에 의한 피복이 존재하지 않는 형광체 입자에 있어서의 Si의 함유율을 A1로 하고, 표면 피복률의 산출 대상으로 되는 형광체 입자에 있어서의 Si의 함유율을 A2로 했을 때, 이하의 식에 의해 피복층에 의한 표면 피복률을 산출할 수 있다.The surface coverage by the coating layer can be evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurement. Specifically, by XPS measurement, the content of Si on the surface of the phosphor particle (atm%: atom), which is contained in the phosphor particles and is not contained in the metal hydroxide or metal oxide constituting the coating layer, is Si. percentage) is obtained. Let A1 be the content rate of Si in the phosphor particles that are not subjected to the surface treatment described later and do not have coating with a metal hydroxide or metal oxide, and the content of Si in the phosphor particles that are the object of calculation of the surface coverage ratio When it is set as A2, the surface coverage by a coating layer is computable by the following formula|equation.
표면 피복률(%)=(A1-A2)/A1×100Surface coverage (%) = (A1-A2)/A1 x 100
피복층의 두께의 하한은 0.01㎛ 이상이 바람직하고, 0.1㎛ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 피복층의 두께의 상한은 10㎛ 이하가 바람직하고, 5㎛ 이하가 보다 바람직하다. 피복층의 두께를 0.01㎛ 이상으로 함으로써, 형광체 입자에 포함되는 금속 성분이 이온으로서 용출되는 양을 보다 한층 억제할 수 있다. 또한, 피복층의 두께를 10㎛ 이하로 함으로써, 표면 피복 형광체 입자의 파장 변환 효율의 저하를 억제할 수 있다.0.01 micrometer or more is preferable and, as for the minimum of the thickness of a coating layer, 0.1 micrometer or more is more preferable. Moreover, 10 micrometers or less are preferable and, as for the upper limit of the thickness of a coating layer, 5 micrometers or less are more preferable. By making the thickness of a coating layer into 0.01 micrometer or more, the quantity which the metal component contained in fluorescent substance particle elutes as an ion can be suppressed further. Moreover, by making the thickness of a coating layer into 10 micrometers or less, the fall of the wavelength conversion efficiency of surface-coated fluorescent substance particle|grains can be suppressed.
(열수 추출 전기 전도 지수)(Hot Water Extraction Electrical Conductivity Index)
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자는, 이하에 정의되는 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ가 2.0mS/m 이하이다.The surface-coated phosphor particles of the present embodiment have a hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ defined below of 2.0 mS/m or less.
(열수 추출 전기 전도 지수의 산출 방법)(Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index)
(1) 25℃의 이온 교환수의 전기 전도율 Ω0을 측정한다.(1) measuring the electric conductivity Ω 0 of the ion-exchanged water of 25 ℃.
(2) 상기 이온 교환수 30ml에 표면 피복 형광체 입자 1g을 초음파 분산기 등의 분산 장치를 사용하여 분산시키고, 내압 용기에 넣어서 150℃에서 16시간 가열한 후, 이온 교환수 20ml를 추가하고, 25℃로 냉각한 상태에서 전기 전도율 Ω1을 측정한다.(2) 1 g of the surface-coated phosphor particles are dispersed in 30 ml of the ion-exchanged water using a dispersing device such as an ultrasonic disperser, put in a pressure-resistant container, heated at 150° C. for 16 hours, 20 ml of ion-exchanged water is added, Measure the electrical conductivity Ω 1 in the cooled state.
(3) 전기 전도율 Ω1과 전기 전도율 Ω0의 차분 ΔΩ(=전기 전도율 Ω1-전기 전도율 Ω0)를 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ로 한다.(3) Let the difference ΔΩ between electrical conductivity Ω 1 and electrical conductivity Ω 0 (= electrical conductivity Ω 1 -electric conductivity Ω 0 ) be the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
상기 열수 추출 전기 전도 지수는, 값이 작을수록, 형광체 입자로부터 물에 용출한 금속 이온의 양이 적음을 나타내는 지표가 된다.The hot water extraction electrical conductivity index becomes an index indicating that the amount of metal ions eluted from the phosphor particles into water is small, so that the value is small.
(표면 피복 형광체 입자의 제조 방법)(Method for producing surface-coated phosphor particles)
금속 산화물로 구성되는 피복층을 구비하는 표면 피복 형광체 입자의 제조 방법의 일례로서, (1) 형광체 입자 표면에 금속 수산화물을 포함하는 물질(입자 등)에 의한 피복층을 형성하는 공정과, (2) 가열 처리를 실시함으로써, 금속 수산화물을 금속 산화물로 변화시킴과 함께 피복층을 연속 피복층으로 변환하여, 금속 산화물을 포함하는 연속 피복층을 구비하는 표면 피복 형광체 입자를 얻는 공정을 포함하는 제조 방법을 들 수 있다. 이 제조 방법에 있어서는 가열 처리에 의해 연속 피복층으로 변환할 수 있도록, 금속 수산화물을 포함하는 입자에 의한 피복층을 치밀한 피복으로 하는 것이 중요해진다.As an example of a method for producing a surface-coated phosphor particle having a coating layer made of a metal oxide, (1) a step of forming a coating layer with a material (particles, etc.) containing a metal hydroxide on the surface of the phosphor particle; (2) heating A manufacturing method including the step of converting a metal hydroxide into a metal oxide and converting a coating layer into a continuous coating layer by performing treatment to obtain surface-coated phosphor particles having a continuous coating layer containing a metal oxide is mentioned. In this manufacturing method, it becomes important to make the coating layer by the particle|grains containing a metal hydroxide into a precise|minute coating|cover so that it can convert into a continuous coating layer by heat processing.
이러한 표면 피복 형광체 입자의 제조 방법으로서, 이하, 제조 방법예 1 내지 3의 3개의 예를 들어서 설명한다.As a manufacturing method of such a surface-coated fluorescent substance particle, below, three examples of manufacturing method examples 1-3 are given and demonstrated.
[제조 방법예 1][Production Method Example 1]
제조 방법예 1은, 슬러리 조제 공정, 교반 공정, pH 조정 공정, 교반·세정·여과 공정, 건조 공정 및 가열 공정을 갖는다. 각 공정의 상세를 이하에 설명한다.The manufacturing method example 1 has a slurry preparation process, a stirring process, a pH adjustment process, a stirring/washing/filtration process, a drying process, and a heating process. The detail of each process is demonstrated below.
(슬러리 조제 공정)(Slurry preparation process)
형광체 분말, 이온 교환수, 및 금속 수산화물을 포함하는 물질을 각각 적량 혼합하여, 형광체 함유 슬러리를 조제한다. 여기에서 얻어지는 슬러리의 pH는, 형광체 입자의 표면 전위와 금속 수산화물을 포함하는 물질의 표면 전위가 모두 양의 값을 취하는 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 형광체 입자 및 금속 수산화물을 포함하는 물질의 각 표면 전위는, 예를 들어, 제타 전위 측정 장치에 의해 측정할 수 있다. 또한, 금속 수산화물을 포함하는 물질로서 수산화알루미늄을 사용하는 경우에는, 졸 상태의 수산화알루미늄(관습적으로 알루미나 졸이라고 불리는 경우가 있다)이나 수산화알루미늄 수용액의 형태로 사용할 수 있다.Phosphor powder, ion-exchange water, and a substance containing metal hydroxide are mixed in appropriate amounts, respectively, to prepare a phosphor-containing slurry. The pH of the slurry obtained here is preferably within a range in which both the surface potential of the phosphor particles and the surface potential of the substance containing metal hydroxide take positive values. Each surface potential of a substance containing a phosphor particle and a metal hydroxide can be measured by, for example, a zeta potential measuring device. In addition, when aluminum hydroxide is used as a substance containing a metal hydroxide, it can be used in the form of aluminum hydroxide in a sol state (it may be customarily called alumina sol) or aluminum hydroxide aqueous solution.
(교반 공정)(stirring process)
슬러리 조제 공정에서 얻어진 슬러리를, 교반기 등의 교반 수단이나 교반 장치를 사용하여, 형광체 분말 및 금속 수산화물을 포함하는 물질이 충분히 분산되도록 교반한다.The slurry obtained in the slurry preparation step is stirred using a stirring means such as a stirrer or a stirring device so that the substance containing the phosphor powder and the metal hydroxide is sufficiently dispersed.
(pH 조정 공정)(pH adjustment process)
pH 조정 공정에서는, 얻어진 슬러리에 알칼리제를 소정의 적하 속도로 적하함으로써, pH가 9 이상이 되도록 조정된다. 알칼리제로서는, NH3 수용액, NaOH 수용액 등의 알칼리성 수용액을 들 수 있다. 알칼리제의 첨가에 의해 pH값이 증가하는 과정에서, 금속 수산화물을 포함하는 물질의 표면 전위가 정이 되고, 형광체 입자의 표면 전위가 부가 된다. 이에 의해, 형광체 입자의 표면에 금속 수산화물을 포함하는 물질이 치밀하게 부착되기 쉬워진다.At a pH adjustment process, it adjusts so that pH may become 9 or more by dripping an alkali agent to the obtained slurry at a predetermined|prescribed dropping speed|rate. As an alkali agent, alkaline aqueous solutions, such as NH 3 aqueous solution and NaOH aqueous solution, are mentioned. In the process of increasing the pH value by the addition of the alkali agent, the surface potential of the material containing the metal hydroxide becomes positive, and the surface potential of the phosphor particles is added. Thereby, it becomes easy to densely adhere the substance containing a metal hydroxide to the surface of a phosphor particle.
구체적으로는, 형광체 입자로서 β형 사이알론 형광체 입자를 사용하고, 금속 수산화물을 포함하는 물질로서 알루미나 졸을 사용한 경우에는, pH가 6.5 이상에서 수산화알루미늄의 표면 전위가 정이 되고, β형 사이알론 형광체 입자의 표면 전위가 부가 된다. 이에 의해, 양자 간에 정전 인력이 작용하기 때문에, β형 사이알론 형광체 입자의 표면에 수산화알루미늄을 포함하는 물질이 밀하게 부착되기 쉬워진다.Specifically, when β-sialon phosphor particles are used as the phosphor particles and alumina sol is used as the material containing metal hydroxide, the surface potential of aluminum hydroxide becomes positive when the pH is 6.5 or higher, and the β-sialon phosphor is The surface potential of the particle is added. Thereby, since the electrostatic attraction acts between both, the substance containing aluminum hydroxide becomes easy to adhere closely to the surface of the β-sialon phosphor particle.
또한, pH 조정 공정에 있어서, 알칼리제로서 알칼리성 수용액을 사용하는 경우에는, 알칼리성 수용액의 농도, 적하 속도나 적하 시간을 조절함으로써, 형광체 입자의 표면에 부착되는 금속 수산화물을 포함하는 물질의 두께나 표면 피복률을 제어할 수 있다.In addition, in the pH adjustment step, when an alkaline aqueous solution is used as the alkali agent, the thickness and surface coating of a substance containing a metal hydroxide adhering to the surface of the phosphor particles by adjusting the concentration, the dropping rate, and the dropping time of the alkaline aqueous solution. rate can be controlled.
(교반·세정·여과 공정)(stirring, washing, filtration process)
상기 pH 조정 공정에 의해 얻어진 슬러리를, 교반기 등의 교반 수단을 사용하여 형광체 입자가 충분히 분산되도록 교반하고, 이온 교환수 등의 세정액을 사용하여 세정한다. 그 후, 흡인 여과 등의 여과 수단에 의해, 형광체 분말(금속 수산화물을 포함하는 물질로 피복된 형광체 입자)을 취출한다.The slurry obtained by the said pH adjustment process is stirred using stirring means, such as a stirrer, so that fluorescent substance particle may be fully disperse|distributed, and washing|cleaning liquid, such as ion-exchange water, is used for washing|cleaning. Thereafter, the phosphor powder (phosphor particles coated with a substance containing a metal hydroxide) is taken out by filtration means such as suction filtration.
(건조 공정)(drying process)
얻어진 형광체 분말이 충분히 건조되도록 소정 시간의 가열 처리를 실행하여, 표면이 금속 수산화물을 포함하는 물질로 밀하게 피복된 복수의 형광체 입자를 포함하는 형광체 분말을 얻는다.Heat treatment for a predetermined time is performed so that the obtained phosphor powder is sufficiently dried to obtain a phosphor powder comprising a plurality of phosphor particles whose surfaces are densely coated with a substance containing a metal hydroxide.
(가열 공정)(heating process)
얻어진 형광체 분말에 가열 처리를 실시함으로써, 형광체 입자의 표면을 밀하게 피복하는 금속 수산화물을 포함하는 층을 산화하여 금속 산화물로 바꿈과 함께, 금속 산화물로 구성되는 연속 피복층이라고 하는 연속적인 막상의 형태를 만들어 낸다. 형광체 분말을 가열할 때의 온도는, 500℃ 이상 1000℃ 이하가 바람직하고, 특히, 금속 수산화물을 포함하는 물질로서 알루미나 졸을 사용하는 경우에는, 가열 온도를 500℃ 이상 600℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이상의 공정에 의해, 형광체 입자의 표면에 금속 산화물로 구성되는 연속 피복층이 형성된 표면 피복 형광체 입자가 제조된다.By subjecting the obtained phosphor powder to heat treatment, the layer containing the metal hydroxide that densely coats the surface of the phosphor particles is oxidized to change to a metal oxide, and a continuous film-like form called a continuous coating layer composed of metal oxide is obtained. creates The temperature at the time of heating the phosphor powder is preferably 500°C or more and 1000°C or less, and in particular, when an alumina sol is used as a substance containing a metal hydroxide, the heating temperature is preferably 500°C or more and 600°C or less. Do. By the above process, the surface-coated phosphor particle|grains in which the continuous coating layer comprised from the metal oxide was formed on the surface of phosphor particle|grains is manufactured.
[제조 방법예 2][Production Method Example 2]
제조 방법예 2는, 슬러리 조제 공정, 교반 공정, 교반·세정·여과 공정, 건조 공정 및 가열 공정을 갖는다. 제조 방법예 1에서는, 교반 공정 후에 알칼리제를 첨가하여 pH를 조정했지만, 제조 방법예 2에서는, 슬러리 조제 공정에 있어서 알칼리제를 첨가하여 pH를 조정한다.The manufacturing method example 2 has a slurry preparation process, a stirring process, a stirring/washing/filtration process, a drying process, and a heating process. In the manufacturing method example 1, although the alkali agent was added and pH adjusted after the stirring process, in the manufacturing method example 2, an alkali agent is added and pH is adjusted in the slurry preparation process.
제조 방법예 1과 같이, 교반 공정 후에 알칼리제를 첨가하여 pH를 조정하면, 금속 수산화물을 포함하는 물질에 의한 피복층을, 보다 치밀한 피복층으로 할 수 있다. 알칼리제를 첨가하는 속도를 조정할 수도 있고, 이에 의해, 피복의 치밀성을 더욱 향상시키는 것도 가능하다. 이러한 치밀한 피복층으로 함으로써, 그 후의 가열 처리에 의해 연속 피복층을 안정적으로 얻을 수 있다.As in Production Method Example 1, if an alkali agent is added after the stirring step to adjust the pH, the coating layer made of a substance containing a metal hydroxide can be made a more dense coating layer. It is also possible to adjust the rate at which the alkali agent is added, whereby it is also possible to further improve the compactness of the coating. By setting it as such a dense coating layer, a continuous coating layer can be obtained stably by subsequent heat processing.
한편, 제조 방법예 2와 같이, 슬러리 조제 공정에 있어서 pH를 조정하면, 제조 공정의 단축화를 도모할 수 있다.On the other hand, like the manufacturing method example 2, if pH is adjusted in a slurry preparation process, shortening of a manufacturing process can be aimed at.
[제조 방법예 3][Production Method Example 3]
제조 방법예 3은, 슬러리 조제 공정, 교반 공정, pH 조정 공정, 교반·세정·여과 공정, 건조 공정 및 가열 공정을 갖는다. 각 공정의 상세를 이하에 설명한다.The manufacturing method example 3 has a slurry preparation process, a stirring process, a pH adjustment process, a stirring/washing/filtration process, a drying process, and a heating process. The detail of each process is demonstrated below.
제조 방법예 1 및 제조 방법예 2에서는, 연속 피복층의 출발 원료로서 금속 수산화물을 포함하는 물질이 사용되고 있지만, 제조 방법예 3에서는, 연속 피복층의 출발 원료로서, 금속 수산화물의 전구 물질이 사용된다.In Production Method Example 1 and Production Method Example 2, a material containing a metal hydroxide is used as a starting material for the continuous coating layer. In Production Method Example 3, a precursor of a metal hydroxide is used as a starting material for the continuous coating layer.
(슬러리 조제 공정)(Slurry preparation process)
본 예에서는, 형광체 분말, 이온 교환수, 및 금속 수산화물의 전구 물질을 각각 적량으로 혼합하여, 형광체 함유 슬러리를 조제한다. 금속 수산화물이 수산화알루미늄일 경우에는, 그 전구 물질로서 알루민산Na이 사용된다. 얻어지는 슬러리는, 통상적으로는 강알칼리성이며, 구체적으로는, pH12 이상이 바람직하고, pH13 이상이 보다 바람직하다. 이 슬러리에, 염산, 황산 등의 산을 첨가함으로써, 금속 수산화물을 석출시킨다. 이에 의해, 형광체 분말, 이온 교환수, 및 금속 수산화물을 포함하는 형광체 함유 슬러리가 얻어진다. 여기에서 얻어지는 형광체 함유 슬러리의 pH는, 형광체 입자의 표면 전위와 금속 수산화물의 표면 전위가 모두 음의 값을 취하는 범위 내이며, 구체적으로는, pH11 이상이 바람직하고, pH12 이상이 보다 바람직하다.In this example, the phosphor powder, ion-exchanged water, and the metal hydroxide precursor are mixed in appropriate amounts to prepare a phosphor-containing slurry. When the metal hydroxide is aluminum hydroxide, Na aluminate is used as a precursor thereof. The slurry obtained is usually strongly alkaline, and specifically, pH 12 or more is preferable and pH 13 or more is more preferable. A metal hydroxide is precipitated by adding acids, such as hydrochloric acid and sulfuric acid, to this slurry. Thereby, the fluorescent substance containing slurry containing fluorescent substance powder, ion-exchange water, and a metal hydroxide is obtained. The pH of the phosphor-containing slurry obtained here is within a range in which both the surface potential of the phosphor particles and the surface potential of the metal hydroxide take negative values, and specifically, pH 11 or more is preferable, and pH 12 or more is more preferable.
(교반 공정)(stirring process)
슬러리 조제 공정에서 얻어진 슬러리를, 교반기 등의 교반 수단이나 교반 장치를 사용하여, 형광체 분말 및 금속 수산화물이 충분히 분산되도록 교반한다.The slurry obtained in the slurry preparation process is stirred using stirring means, such as a stirrer, and a stirring apparatus so that a phosphor powder and a metal hydroxide may fully disperse|distribute.
(pH 조정 공정)(pH adjustment process)
pH 조정 공정에서는, 얻어진 슬러리에 염산, 황산 등의 산을 소정의 적하 속도로 적하함으로써, pH가 9 이하로 되도록 조정된다. 산의 첨가에 의해 pH값이 저하되는 과정에서, 금속 수산화물의 표면 전위 및 형광체 입자의 표면 전위 중, 한쪽의 표면 전위가 정이 되고, 다른 쪽의 표면 전위가 부가 되는 것에 의해, 형광체 입자의 표면에 금속 수산화물이 치밀하게 부착되기 쉬워진다.At a pH adjustment process, by dripping acids, such as hydrochloric acid and a sulfuric acid, to the obtained slurry at a predetermined|prescribed dropping rate, it adjusts so that pH may become 9 or less. In the process where the pH value is lowered by the addition of an acid, among the surface potential of the metal hydroxide and the surface potential of the phosphor particles, one of the surface potentials becomes positive and the other surface potential is added to the surface of the phosphor particles. The metal hydroxide tends to be densely adhered.
구체적으로는, 형광체 입자로서 β형 사이알론 형광체 입자를 사용하여, 알루민산Na을 포함하는 슬러리로부터 수산화알루미늄을 석출시킨 경우에는, pH가 10 이하에서 수산화알루미늄의 표면 전위가 정이 되고, β형 사이알론 형광체 입자의 표면 전위가 부가 된다. 이것에 의해, 양자 간에 정전 인력이 작용하기 때문에, β형 사이알론 형광체 입자의 표면에 수산화알루미늄이 밀하게 부착되기 쉬워진다.Specifically, when β-sialon phosphor particles are used as phosphor particles and aluminum hydroxide is precipitated from a slurry containing Na aluminate, the surface potential of aluminum hydroxide becomes positive at a pH of 10 or less, and between β-type The surface potential of the Alon phosphor particles is added. Thereby, since the electrostatic attraction acts between both, aluminum hydroxide becomes easy to adhere closely to the surface of the β-sialon phosphor particle.
또한, pH 조정 공정에 있어서, 슬러리에 적하하는 산의 농도, 적하 속도나 적하 시간을 조절함으로써, 형광체 입자의 표면에 부착되는 금속 수산화물의 두께나 표면 피복률을 제어할 수 있다.Moreover, in a pH adjustment process, the thickness and surface coverage of the metal hydroxide adhering to the surface of a phosphor particle can be controlled by adjusting the density|concentration of the acid dripped at the slurry, a dripping rate, and a dripping time.
pH 조정 후, 제조 방법예 1과 마찬가지로, 교반 공정, pH 조정 공정, 교반·세정·여과 공정, 건조 공정 및 가열 공정을 실시함으로써, 형광체 입자의 표면에 금속 산화물로 구성되는 연속 피복층이 형성된 표면 피복 형광체 입자가 제조된다.After pH adjustment, similarly to Production Method Example 1, a continuous coating layer composed of a metal oxide is formed on the surface of the phosphor particles by performing a stirring step, a pH adjustment step, a stirring/washing/filtration step, a drying step, and a heating step. Phosphor particles are prepared.
또한, 제조 방법예 3에서는, 슬러리 조제 공정(전구 물질로부터 금속 수산화물을 석출시키는 공정)에서의 산의 첨가 후, 교반 공정을 실시하고, 또한 산을 첨가하여 pH를 조정하고 있다. 이것과는 다른 방법으로서, 슬러리 조제 공정과 교반 공정을 병행하여 행하고, 슬러리 조제 공정으로부터 연속적으로 산을 첨가하여 pH를 조정함으로써, 금속 수산화물의 표면 전위 및 형광체 입자의 표면 전위 중, 한쪽의 표면 전위를 정으로 하고, 다른 쪽의 표면 전위를 부로 해도 된다.In addition, in the manufacturing method example 3, the stirring process is implemented after addition of the acid in the slurry preparation process (the process of precipitating a metal hydroxide from a precursor substance), and also acid is added and pH is adjusted. As a method different from this, the slurry preparation process and the stirring process are performed in parallel, and an acid is continuously added from the slurry preparation process to adjust the pH, so that one of the surface potential of the metal hydroxide and the surface potential of the phosphor particles is the surface potential. may be positive, and the other surface potential may be negative.
여기서, 예를 들어, 금속 산화물의 종류나 양, 금속 산화물을 형광체 입자의 표면에 부착시키는 방법 등을 적절하게 선택함으로써, 상기 열수 추출 전기 전도 지수를 제어하는 것이 가능하다. 이들 중에서도, 예를 들어, 형광체 입자의 표면에 금속 수산화물을 포함하는 물질을 밀하게 부착시키기 위한 pH 조정 조건, 형광체 입자의 표면에 밀하게 부착된 금속 수산화물을 포함하는 물질을 금속 산화물로 변환하기 위한 가열 조건 등을, 상기 열수 추출 전기 전도 지수를 원하는 수치 범위로 하기 위한 요소로서 들 수 있다.Here, for example, it is possible to control the hot water extraction electrical conductivity index by appropriately selecting the type and amount of the metal oxide, a method for attaching the metal oxide to the surface of the phosphor particles, and the like. Among these, for example, pH adjustment conditions for densely adhering a material containing a metal hydroxide to the surface of the phosphor particles, for converting a material containing a metal hydroxide densely adhering to the surface of the phosphor particles into a metal oxide Heating conditions etc. are mentioned as a factor for making the said hot water extraction electrical conductivity index into a desired numerical range.
본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자에 의하면, 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ가 2.0mS/m 이하로 되도록, 형광체 입자의 표면에 금속 산화물에 의해 구성되는 피복층을 형성함으로써, 표면 피복 형광체 입자의 주위에 수분이 존재하는 경우에, 당해 수분이 형광체 입자 내부에 침입하는 것이 억제된다. 이 결과로서, 수분에 의해 용출되는 이온량이 저하되어, 형광체 입자의 열화가 억제된다.According to the surface-coated phosphor particles of this embodiment, by forming a coating layer composed of a metal oxide on the surface of the phosphor particles so that the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ is 2.0 mS/m or less, moisture around the surface-coated phosphor particles In the presence of this, the penetration of the moisture into the inside of the phosphor particles is suppressed. As a result of this, the amount of ions eluted by water decreases, and deterioration of the phosphor particles is suppressed.
(발광 장치)(light emitting device)
도 1은, 실시 형태에 관계되는 발광 장치의 구조를 도시하는 개략 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 발광 장치(10)는, 발광 소자(20), 히트 싱크(30), 케이스(40), 제1 리드 프레임(50), 제2 리드 프레임(60), 본딩 와이어(70), 본딩 와이어(72) 및 복합체(80)를 구비한다.1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a light emitting device according to an embodiment. As shown in FIG. 1 , the
발광 소자(20)는 히트 싱크(30) 상면의 소정 영역에 실장되어 있다. 히트 싱크(30) 상에 발광 소자(20)를 실장함으로써, 발광 소자(20)의 방열성을 높일 수 있다. 또한, 히트 싱크(30) 대신에, 패키지용 기판을 사용해도 된다.The
발광 소자(20)는 여기광을 발하는 반도체 소자이다. 발광 소자(20)로서는, 예를 들어, 근자외 내지 청색광에 상당하는 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장의 광을 발생하는 LED 칩을 사용할 수 있다. 발광 소자(20)의 상면측에 배치된 한쪽의 전극(도시하지 않음)이 금선 등의 본딩 와이어(70)를 통하여 제1 리드 프레임(50)의 표면과 접속되어 있다. 또한, 발광 소자(20)의 상면에 형성되어 있는 다른 쪽의 전극(도시하지 않음)은 금선 등의 본딩 와이어(72)를 통하여 제2 리드 프레임(60)의 표면과 접속되어 있다.The
케이스(40)에는, 저면으로부터 상방을 향하여 구멍 직경이 점차 확대되는 대략 깔때기 형상의 오목부가 형성되어 있다. 발광 소자(20)는 상기 오목부의 저면에 마련되어 있다. 발광 소자(20)를 둘러싸는 오목부의 벽면은 반사판의 역할을 담당한다.The
복합체(80)는 케이스(40)에 의해 벽면이 형성되는 상기 오목부에 충전되어 있다. 복합체(80)는 발광 소자(20)로부터 발해지는 여기광의 파장을 장파장화하는 파장 변환 부재이다. 복합체(80)로서, 본 실시 형태의 복합체가 사용되고, 수지 등의 밀봉재(84) 중에 본 실시 형태의 표면 피복 형광체 입자(82)가 분산되어 있다. 발광 장치(10)는 발광 소자(20)의 광과, 이 발광 소자(20)의 광을 흡수하여 여기되는 표면 피복 형광체 입자(82)로부터 발생하는 광의 혼합색을 발한다. 발광 장치(10)는 발광 소자(20)의 광과 표면 피복 형광체 입자(82)로부터 발생하는 광의 혼색에 의해 백색을 발광하는 것이 바람직하다.The composite 80 is filled in the concave portion where the wall surface is formed by the
본 실시 형태의 발광 장치(10)에서는, 상술한 바와 같이, 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ가 2.0mS/m 이하인 표면 피복 형광체 입자(82)를 사용함으로써, 수분에 의해 밀봉재(84) 중에 형광체 입자로부터 이온이 용출되는 것을 억제할 수 있고, 나아가서는, 발광 장치(10)의 발광 강도 저하를 억제함으로써, 발광 장치(10)의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.In the
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 이들은 본 발명의 예시이며, 상기 이외의 여러가지 구성을 채용할 수도 있다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are illustrations of this invention, and various structures other than the above can also be employ|adopted.
예를 들어, 도 1에서는, 실시 형태에 관계되는 발광 장치로서 표면 실장형의 LED가 예시되어 있지만, 실시 형태에 관계되는 발광 장치는 포탄형의 LED로 해도 된다.For example, in FIG. 1 , a surface mount type LED is exemplified as the light emitting device according to the embodiment, but the light emitting device according to the embodiment may be a shell type LED.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 이들은 본 발명의 예시이며, 상기 이외의 여러가지 구성을 채용할 수도 있다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these are illustrations of this invention, and various structures other than the above can also be employ|adopted.
실시예Example
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention, this invention is not limited to these.
(제조예 1: β형 사이알론)(Preparation Example 1: β-sialon)
우베 고산사제 α형 질화규소 분말(SN-E10 그레이드, 산소 함유량 1.0질량%) 95.43질량%, 도꾸야마사제 질화알루미늄 분말(F 그레이드, 산소 함유량 0.8질량%) 3.04질량%, 다이메이 가가쿠사제 산화알루미늄 분말(TM-DAR 그레이드) 0.74질량%, 신에쯔 가가꾸 고교사제 산화유로퓸 분말(RU 그레이드) 0.79질량%를 V형 혼합기(츠츠이 리카가쿠 기카이사제 S-3)를 사용하여 혼합하고, 또한 눈 크기 250㎛의 체를 전통시켜 응집을 제거하여, 원료 혼합 분말을 얻었다. 여기에서의 배합비(질량%)는 β형 사이알론의 일반식: Si6-zAlzOzN8-z에 있어서, 산화유로퓸을 제외하고, Si/Al비로부터 산출하여 z=0.25가 되도록 설계한 것이다.α-type silicon nitride powder (SN-E10 grade, oxygen content 1.0 mass %) manufactured by Ube Kosan Corporation 95.43 mass %, Tokuyama Corporation aluminum nitride powder (F grade, oxygen content 0.8 mass %) 3.04 mass %, Daimei Chemical Co., Ltd. aluminum oxide 0.74 mass % of powder (TM-DAR grade) and 0.79 mass % of europium oxide powder (RU grade) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. were mixed using a V-type mixer (S-3 manufactured by Tsutsui Chemical Industry Co., Ltd.), In addition, the agglomeration was removed by passing through a sieve having an eye size of 250 µm to obtain a raw material mixture powder. The compounding ratio (mass%) here is calculated from the Si/Al ratio in the general formula of β-sialon: Si 6-z Al z O z N 8-z , excluding europium oxide, so that z = 0.25 it is designed
상기 배합비의 조성을 갖는 원료 혼합 분말(200g)을 내경 10㎝, 높이 10㎝의 덮개를 갖는 원통형 질화붕소 용기(덴카사제, N-1 그레이드)에 충전하고, 카본 히터의 전기로에서 0.8MPa의 가압 질소 분위기 중, 2000℃에서 12시간의 가열 처리를 행하였다. 가열 처리 후의 시료는 사분히 응집한 괴상이 되어 있었으므로, 이 덩어리를 해머에 의해 조분쇄한 후, 초음속 제트 분쇄기(닛폰 뉴마틱 고교 가부시키가이샤제, PJM-80SP)에 의해 분쇄하였다. 분쇄 조건은, 시료 공급 속도를 50g/분, 분쇄 에어 압력을 0.3MPa로 하였다. 이 분쇄 분말을 눈 크기 45㎛의 체를 통과시켰다. 또한, 체의 통과율은 95%였다.The raw material mixed powder (200 g) having the composition of the above blending ratio was filled into a cylindrical boron nitride container (made by Denka, N-1 grade) having an inner diameter of 10 cm and a cover of 10 cm in height, and pressurized at 0.8 MPa in an electric furnace of a carbon heater. Heat treatment was performed at 2000°C for 12 hours in a nitrogen atmosphere. Since the sample after the heat treatment was in a finely agglomerated mass, this mass was coarsely pulverized with a hammer, and then pulverized with a supersonic jet pulverizer (manufactured by Nippon Pneumatic Kogyo Co., Ltd., PJM-80SP). The grinding conditions were a sample feed rate of 50 g/min and a grinding air pressure of 0.3 MPa. This pulverized powder was passed through a sieve having an eye size of 45 μm. In addition, the passage rate of the sieve was 95%.
상기 체를 통과한 분쇄 분말 20g을 내경 5㎝, 높이 3.5㎝의 덮개 구비 원통형 질화붕소 용기에 충전하고, 카본 히터의 전기로에서, 대기압 아르곤 분위기 중, 1500℃에서 8시간의 어닐 처리를 행하였다. 어닐 처리를 행한 분말에 대하여 50% 불화수소산과 70% 질산의 1:1 혼산 중, 75℃에서 30분간 침지하는 산 처리를 행하였다. 그대로 산 처리 후의 분말을 침전시켜, 상청액과 미분을 제거하는 데칸테이션을 용액의 pH가 5 이상에서 상청액이 투명해질 때까지 반복하고, 최종적으로 얻어진 침전물을 여과, 건조시켜서, 제조예 1의 형광체 입자(β형 사이알론 형광체 분말)를 얻었다. 분말 X선 회절 측정을 행한 결과, 존재하는 결정상은 β형 사이알론 단상이었다. ICP 발광 분광 분석에 의해, 측정한 Si, Al 및 Eu 함유량은, 각각 57.7, 2.29, 0.62질량%였다. Si, Al 함유량으로부터 산출한 z값은 0.24였다. 제조예 1의 배합비는, 표 1에 기재하였다.20 g of the pulverized powder passed through the sieve was filled in a cylindrical boron nitride container with a cover having an inner diameter of 5 cm and a height of 3.5 cm, and annealed at 1500° C. for 8 hours in an electric furnace of a carbon heater in an atmospheric pressure argon atmosphere. The annealed powder was subjected to an acid treatment in which it was immersed in a 1:1 mixed acid of 50% hydrofluoric acid and 70% nitric acid at 75°C for 30 minutes. The decantation of precipitating the powder after acid treatment as it is, removing the supernatant and fine powder is repeated until the supernatant is transparent when the pH of the solution is 5 or higher, and the finally obtained precipitate is filtered and dried, and the phosphor particles of Preparation Example 1 (β-sialon phosphor powder) was obtained. As a result of powder X-ray diffraction measurement, the crystalline phase present was a β-sialon single phase. Si, Al, and Eu content measured by ICP emission spectroscopy analysis were 57.7, 2.29, and 0.62 mass %, respectively. The z value calculated from the Si and Al contents was 0.24. The compounding ratio of Production Example 1 is shown in Table 1.
(실시예 1)(Example 1)
제조예 1의 형광체 입자(β형 사이알론 형광체 분말)에 이하의 수순에 의해 표면 처리를 실시하였다.The phosphor particles (β-sialon phosphor powder) of Production Example 1 were subjected to surface treatment according to the following procedure.
[표면 처리][Surface treatment]
(1) 제조예 1의 형광체 입자 10g, 이온 교환수 150ml, 알루미나 졸(알루미나 졸 520-A, 닛산 가가꾸사제) 7.11g을 혼합하여, 슬러리를 조제하였다. 얻어진 슬러리의 pH는 4.1이었다. pH4.1에 있어서의, 수산화알루미늄의 표면 전위 및 형광체 입자의 표면 전위를 각각 제타 전위 측정 장치를 사용하여 측정한 바, 수산화알루미늄의 표면 전위가 44mV, 형광체 입자의 표면 전위가 16mV였다.(1) 10 g of the phosphor particles of Production Example 1, 150 ml of ion-exchanged water, and 7.11 g of alumina sol (alumina sol 520-A, manufactured by Nissan Chemical Corporation) were mixed to prepare a slurry. The pH of the obtained slurry was 4.1. When the surface potential of the aluminum hydroxide and the surface potential of the phosphor particles at pH 4.1 were measured using a zeta potential measuring device, respectively, the surface potential of the aluminum hydroxide was 44 mV and the surface potential of the phosphor particles was 16 mV.
(2) 교반기를 사용하여, 상기 슬러리를 15분간 교반하였다.(2) Using a stirrer, the slurry was stirred for 15 minutes.
(3) 상기 슬러리에 0.05중량% 암모니아수를 서서히 적하하고, 적하 시간 3분 후에 pH가 9로 되도록 조정하였다. pH가 9에 있어서의, 수산화알루미늄의 표면 전위 및 형광체 입자의 표면 전위를 각각 제타 전위 측정 장치를 사용하여 측정한 바, 수산화알루미늄의 표면 전위가 13mV, 형광체 입자의 표면 전위가 -25mV였다.(3) 0.05 weight% aqueous ammonia was gradually dripped at the said slurry, and it adjusted so that pH might become 9 after 3 minutes of dripping time. When the surface potential of the aluminum hydroxide and the surface potential of the phosphor particles at pH 9 were measured using a zeta potential measuring device, respectively, the surface potential of the aluminum hydroxide was 13 mV and the surface potential of the phosphor particles was -25 mV.
(4) 교반기를 사용하여, 상기 슬러리를 60분간 교반하고, 이온 교환수를 사용하여 세정한 후, 흡인 여과를 행하여, 형광체 분말을 얻었다.(4) Using a stirrer, the slurry was stirred for 60 minutes and washed with ion-exchanged water, followed by suction filtration to obtain a phosphor powder.
(5) 얻어진 형광체 분말을 105℃에서 15시간 건조시켰다.(5) The obtained fluorescent substance powder was dried at 105 degreeC for 15 hours.
(6) 건조 처리 후의 형광체 분말에, 전기로를 사용하여 600℃, 1시간의 가열 처리를 실시하여, 실시예 1의 표면 피복 형광체 입자를 얻었다.(6) The phosphor powder after the drying treatment was subjected to heat treatment at 600° C. for 1 hour using an electric furnace to obtain the surface-coated phosphor particles of Example 1.
실시예 1의 표면 피복 형광체 입자에 대해서, 주사형 전자 현미경(SEM)을 사용하여 관찰을 행하였다. 도 2는, 실시예 1의 표면 피복 형광체 입자의 SEM상이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 형광체 입자의 표면에 산화알루미늄이 점재하지 않고, 산화알루미늄이 연속적으로 피복됨으로써 연속 피복층이 형성되어 있음이 확인되었다.The surface-coated phosphor particles of Example 1 were observed using a scanning electron microscope (SEM). Fig. 2 is an SEM image of the surface-coated phosphor particles of Example 1. As shown in Fig. 2, it was confirmed that aluminum oxide was not dotted on the surface of the phosphor particles and that the continuous coating layer was formed by continuously coating the aluminum oxide.
(실시예 2)(Example 2)
제조예 1의 형광체 입자에 대해서, 상기 표면 처리 중 (1)의 알루미나 졸 대신에 AERODISP W 630(Evonik Resource Efficiency GmbH사제) 4.74g을 첨가하고, 얻어진 슬러리의 pH가 5.0으로 된 것을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 표면 처리를 실시한 것을 실시예 2의 표면 피복 형광체 입자로 하였다. pH5.0에 있어서의, 수산화알루미늄의 표면 전위 및 형광체 입자의 표면 전위를 각각 제타 전위 측정 장치를 사용하여 측정한 바, 수산화알루미늄의 표면 전위가 42mV, 형광체 입자의 표면 전위가 11mV였다.With respect to the phosphor particles of Production Example 1, 4.74 g of AERODISP W 630 (manufactured by Evonik Resource Efficiency GmbH) was added instead of the alumina sol in (1) during the surface treatment, and the pH of the resulting slurry was 5.0, except that What was surface-treated similarly to Example 1 was made into the surface-coated fluorescent substance particle of Example 2. When the surface potential of the aluminum hydroxide and the surface potential of the phosphor particles at pH 5.0 were measured using a zeta potential measuring device, respectively, the surface potential of the aluminum hydroxide was 42 mV and the surface potential of the phosphor particles was 11 mV.
실시예 2의 표면 피복 형광체 입자에 대해서, SEM을 사용하여 관찰을 행하였다. 도 3은, 실시예 1의 표면 피복 형광체 입자의 SEM상이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 형광체 입자의 표면에 산화알루미늄이 점재하지 않고, 산화알루미늄이 연속적으로 피복됨으로써 연속 피복층이 형성되어 있음이 확인되었다.The surface-coated phosphor particles of Example 2 were observed using SEM. 3 is an SEM image of the surface-coated phosphor particles of Example 1. FIG. As shown in FIG. 3 , it was confirmed that the aluminum oxide was not dotted on the surface of the phosphor particles and that the continuous coating layer was formed by continuously coating the aluminum oxide.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
제조예 1의 형광체 입자에 대해서, 상기 표면 처리를 실시하지 않는 것을 비교예 1로 하였다. 비교예 1의 형광체 입자에 대해서, SEM을 사용하여 관찰을 행하였다. 도 4는, 비교예 1의 형광체 입자의 SEM상이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 비교예 1의 형광체 입자는 표면이 모두 노출되어 있다.About the phosphor particle of manufacture example 1, the thing which did not perform the said surface treatment was set as the comparative example 1. The phosphor particles of Comparative Example 1 were observed using SEM. Fig. 4 is an SEM image of the phosphor particles of Comparative Example 1. As shown in FIG. 4 , all surfaces of the phosphor particles of Comparative Example 1 are exposed.
[열수 추출 전기 전도 지수의 산출 방법][Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index]
각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 및 비교예 1의 형광체 입자의 열수 추출 전기 전도 지수를 이하의 요령으로 산출하였다. 열수 추출 전기 전도 지수에 대하여 얻어진 결과를 표 2에 나타내었다.The hot water extraction electrical conductivity index of the surface-coated phosphor particles of each Example and the phosphor particles of Comparative Example 1 was calculated in the following manner. The results obtained for the hot water extraction electrical conductivity index are shown in Table 2.
(1) 25℃의 이온 교환수의 전기 전도율 Ω0을 측정하였다.(1) was measured for electric conductivity Ω 0 of the ion-exchanged water of 25 ℃.
(2) 상기 이온 교환수 30ml에 표면 피복 형광체 입자(또는 형광체 입자) 1g을 초음파 분산기에 의해 분산시키고, 내압 용기에 넣어서 150℃에서 16시간 가열한 후, 이온 교환수 20ml를 추가하고 25℃로 냉각한 상태에서 전기 전도율 Ω1을 측정하였다.(2) Dispersing 1 g of surface-coated phosphor particles (or phosphor particles) in 30 ml of the ion-exchanged water with an ultrasonic disperser, put in a pressure-resistant container and heated at 150° C. for 16 hours, then added 20 ml of ion-exchanged water and heated to 25° C. In a cooled state, electrical conductivity Ω 1 was measured.
(3) 전기 전도율 Ω1과 전기 전도율 Ω0의 차분 ΔΩ(=전기 전도율 Ω1-전기 전도율 Ω0)를 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ로 하였다.(3) The difference ΔΩ between the electrical conductivity Ω 1 and the electrical conductivity Ω 0 (= electrical conductivity Ω 1 -electric conductivity Ω 0 ) was defined as the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
[신뢰성 시험][Reliability Test]
각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 및 비교예 1의 형광체 입자를 탑재한 LED 패키지의 신뢰성 시험을 이하의 요령으로 평가하였다. 신뢰성 시험에 의해 얻어진 결과를 표 2에 나타내었다.The reliability test of the LED package in which the surface-coated fluorescent substance particle of each Example and the fluorescent substance particle of Comparative Example 1 were mounted was evaluated in the following way. Table 2 shows the results obtained by the reliability test.
LED 패키지는 도 1에 도시한 발광 장치의 구조에 준한 것을 사용하였다.As the LED package, one according to the structure of the light emitting device shown in FIG. 1 was used.
형광체의 LED 패키지에의 탑재는, 케이스 오목형의 저부에 설치된 LED 상면의 전극과 리드 프레임을 와이어 본딩한 후, 액체상의 실리콘 수지(OE6656, 도레이 다우코닝 가부시키가이샤제)에 혼합한 형광체 입자를 마이크로시린지로부터 케이스 오목부에 주입하여 행하였다. 형광체 입자의 탑재 후, 120℃에서 경화시킨 후, 110℃×10시간의 후경화를 실시하여 밀봉하였다. LED는, 발광 피크 파장 448㎚이고, 칩 1.0㎜×0.5㎜의 크기의 것을 사용하였다.For mounting the phosphor into the LED package, wire bonding the lead frame and the electrode on the upper surface of the LED installed at the bottom of the case concave shape, followed by mixing phosphor particles with liquid silicone resin (OE6656, Toray Dow Corning Co., Ltd.) It was performed by injecting into the case recessed part from a micro-syringe. After mounting the phosphor particles, curing was performed at 120° C., followed by post curing at 110° C. for 10 hours, followed by sealing. As the LED, a light emission peak wavelength of 448 nm and a chip size of 1.0 mm x 0.5 mm were used.
상술한 요령으로 얻어진, 각 실시예의 표면 피복 형광체 입자 및 비교예 1의 형광체 입자를 탑재한 LED 패키지에 대해서, 광속을 측정하고, 초깃값 L0으로 하였다. 또한, 85℃, 85% RH에서 500시간 방치 후, 취출하여 실온에서 건조시켰을 때의 광속 L1을 측정하고, 신뢰 계수 M(=L1/L0×100)을 산출하였다. 신뢰성 시험의 합격 조건은, 신뢰 계수 M이 95% 이상이다. 이것은 고신뢰성의 형광체 입자가 아니면 달성할 수 없는 값이다. 실시예 1 및 실시예 2의 표면 피복 형광체 입자를 탑재한 LED 패키지에서는, 상기 합격 조건을 충족함이 확인되었다. 이 결과는, 실시예 1 및 실시예 2의 표면 피복 형광체 입자에서는, 형광체 입자의 표면에 형성된 피복층에 의해, 형광체 입자를 구성하는 금속 성분이 수분에 용출되는 것이 억제된 것에 기인한다고 추측된다.About the LED package in which the surface-coated fluorescent substance particle of each Example and the fluorescent substance particle of the comparative example 1 obtained by the above-mentioned method were mounted, the luminous flux was measured, and it was set as the initial value L0. Moreover, after leaving it to stand at 85 degreeC and 85 %RH for 500 hours, the luminous flux L1 at the time of taking out and drying at room temperature was measured, and the reliability coefficient M (=L1/L0*100) was computed. The passing condition of the reliability test is that the reliability coefficient M is 95% or more. This is a value that cannot be achieved without highly reliable phosphor particles. In the LED package in which the surface-coated phosphor particle|grains of Example 1 and Example 2 were mounted, it was confirmed that the said pass condition was satisfied. In the surface-coated phosphor particles of Examples 1 and 2, it is estimated that this result originates in that the metal component constituting the phosphor particles is suppressed from eluting to moisture by the coating layer formed on the surface of the phosphor particles.
이 출원은, 2018년 10월 24일에 출원된 일본 특허 출원 제2018-200304호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 모두를 본 명세서에 도입한다.This application claims priority on the basis of Japanese Patent Application No. 2018-200304 for which it applied on October 24, 2018, and takes in all the indications into this specification.
Claims (6)
상기 형광체 입자의 표면에 마련되고, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 이트륨 및 하프늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 금속 수산화물 또는 금속 산화물에 의해 구성되는 피복층
을 구비하고,
이하에 정의되는 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ가 2.0mS/m 이하인, 표면 피복 형광체 입자.
(열수 추출 전기 전도 지수의 산출 방법)
(1) 25℃의 이온 교환수의 전기 전도율 Ω0을 측정한다.
(2) 상기 이온 교환수 30ml에 상기 표면 피복 형광체 입자 1g을 분산시키고, 내압 용기에 넣어서 150℃에서 16시간 가열한 후, 이온 교환수 20ml를 추가하고 25℃로 냉각한 상태에서 전기 전도율 Ω1을 측정한다.
(3) 전기 전도율 Ω1과 전기 전도율 Ω0의 차분 ΔΩ(=전기 전도율 Ω1-전기 전도율 Ω0)를 열수 추출 전기 전도 지수 ΔΩ로 한다.Phosphor particles comprising an oxynitride phosphor or a nitride phosphor;
A coating layer provided on the surface of the phosphor particles and made of a metal hydroxide or metal oxide containing at least one element selected from the group consisting of aluminum, titanium, zirconium, yttrium and hafnium
to provide
A surface-coated phosphor particle having a hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ defined below of 2.0 mS/m or less.
(Calculation method of hot water extraction electrical conductivity index)
(1) measuring the electric conductivity Ω 0 of the ion-exchanged water of 25 ℃.
(2) 1 g of the surface-coated phosphor particles were dispersed in 30 ml of the ion-exchanged water, put in a pressure-resistant container, and heated at 150° C. for 16 hours, after which 20 ml of ion-exchanged water was added and cooled to 25° C. Electrical conductivity Ω 1 measure
(3) Let the difference ΔΩ between electrical conductivity Ω 1 and electrical conductivity Ω 0 (= electrical conductivity Ω 1 -electric conductivity Ω 0 ) be the hot water extraction electrical conductivity index ΔΩ.
를 구비하는 복합체.The surface-coated fluorescent substance particle as described in any one of Claims 1-4, and the sealing material which seals the said surface-coated fluorescent substance particle.
A complex comprising a.
상기 여기광의 파장을 변환하는 제5항에 기재된 복합체
를 구비하는 발광 장치.a light emitting element that emits excitation light;
The complex according to claim 5, which converts the wavelength of the excitation light.
A light emitting device comprising a.
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