JP7606597B2 - Phosphor powder, composite and light-emitting device - Google Patents
Phosphor powder, composite and light-emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7606597B2 JP7606597B2 JP2023509058A JP2023509058A JP7606597B2 JP 7606597 B2 JP7606597 B2 JP 7606597B2 JP 2023509058 A JP2023509058 A JP 2023509058A JP 2023509058 A JP2023509058 A JP 2023509058A JP 7606597 B2 JP7606597 B2 JP 7606597B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphor
- phosphor powder
- phosphor particles
- light
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
- C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
- C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
- C09K11/61—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing fluorine, chlorine, bromine, iodine or unspecified halogen elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
- C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
- C09K11/61—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing fluorine, chlorine, bromine, iodine or unspecified halogen elements
- C09K11/617—Silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
- C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
- C09K11/66—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing germanium, tin or lead
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
- C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
- C09K11/66—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing germanium, tin or lead
- C09K11/664—Halogenides
- C09K11/665—Halogenides with alkali or alkaline earth metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
- C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
- C09K11/67—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
- C09K11/08—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials
- C09K11/67—Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing inorganic luminescent materials containing refractory metals
- C09K11/674—Halogenides
- C09K11/675—Halogenides with alkali or alkaline earth metals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/851—Wavelength conversion means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
本発明は、蛍光体粉末、複合体および発光装置に関する。 The present invention relates to phosphor powders, composites and light-emitting devices.
青色発光ダイオードから発せられる青色光を赤色光に変換可能な蛍光体として、K2SiF6:Mnで表されるフッ化物蛍光体(しばしば「KSF蛍光体」と略記される)が知られている。この蛍光体は青色光で効率良く励起される。また、この蛍光体の発光スペクトルの半値幅は、狭く、シャープである。このため、赤色蛍光体としてこの蛍光体を用いることで、高輝度で演色性や色再現性に優れた白色LEDを実現できる。 A fluoride phosphor represented by K 2 SiF 6 :Mn (often abbreviated as "KSF phosphor") is known as a phosphor capable of converting blue light emitted from a blue light-emitting diode into red light. This phosphor is efficiently excited by blue light. In addition, the half-width of the emission spectrum of this phosphor is narrow and sharp. Therefore, by using this phosphor as a red phosphor, a white LED with high brightness and excellent color rendering and color reproducibility can be realized.
フッ化物蛍光体の先行技術としては、例えば、特許文献1が挙げられる。特許文献1には、組成が一般式A2M(1-n)F6:Mn4+ nで表され、嵩密度が0.80g/cm3以上、かつ、質量メジアン径が30μm以下であるフッ化物蛍光体が記載されている。一般式において、0<n≦0.1、元素AはKを含有する1種以上のアルカリ金属元素、元素MはSi単体、Ge単体、またはSiとGe、Sn、Ti、ZrおよびHfからなる群から選ばれる1種以上の元素との組み合わせである。 An example of a prior art for fluoride phosphors is Patent Document 1. Patent Document 1 describes a fluoride phosphor whose composition is expressed by the general formula A 2 M (1-n) F 6 :Mn 4+ n , whose bulk density is 0.80 g/cm 3 or more, and whose mass median diameter is 30 μm or less. In the general formula, 0<n≦0.1, the element A is one or more alkali metal elements containing K, and the element M is Si alone, Ge alone, or a combination of Si and one or more elements selected from the group consisting of Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf.
白色LEDの普及に伴い、フッ化物蛍光体の発光特性のより一層の向上が求められている。 As white LEDs become more widespread, there is a demand for further improvement in the luminescent properties of fluoride phosphors.
本発明者は、発光特性が良好なフッ化物蛍光体を得ることを課題として、様々な検討を行った。The inventors conducted various studies with the goal of obtaining a fluoride phosphor with good luminescence characteristics.
検討を通じ、本発明者らは、以下に提供される発明を完成させた。 Through their research, the inventors have completed the invention provided below.
本発明は、以下である。The present invention is as follows.
組成が以下一般式(1)で表される蛍光体粒子を含む蛍光体粉末であって、
前記蛍光体粒子が、切頂六面体形状、立方八面体形状および切頂八面体形状からなる群より選ばれるいずれかの形状の第一蛍光体粒子を含み、
当該蛍光体粉末中の蛍光体粒子のうち、個数基準で65%以上が、前記第一蛍光体粒子である、蛍光体粉末。
一般式(1):A2MF6:Mn
一般式(1)において、
元素AはKを含有する1種以上のアルカリ金属元素であり、
元素MはSi単体、Ge単体、または、SiとGe、Sn、Ti、ZrおよびHfからなる群から選ばれる1種以上の元素との組み合わせである。
A phosphor powder containing phosphor particles having a composition represented by the following general formula (1):
the phosphor particles include first phosphor particles having any shape selected from the group consisting of a truncated hexahedron shape, a cuboctahedron shape, and a truncated octahedron shape;
A phosphor powder, in which 65% or more by number of phosphor particles in the phosphor powder are the first phosphor particles.
General formula (1): A 2 MF 6 :Mn
In general formula (1),
Element A is one or more alkali metal elements containing K,
The element M is Si alone, Ge alone, or a combination of Si with one or more elements selected from the group consisting of Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf.
また、本発明は以下である。 The present invention also includes the following.
上記の蛍光体粉末と、その蛍光体粉末を封止する封止材と、を備える複合体。 A composite comprising the above phosphor powder and a sealing material that seals the phosphor powder.
また、本発明は以下である。 The present invention also includes the following.
励起光を発する発光素子と、励起光の波長を変換する上記複合体と、を備える発光装置。A light-emitting device comprising a light-emitting element that emits excitation light and the above-mentioned composite that converts the wavelength of the excitation light.
本発明によれば、発光特性が良好なフッ化物蛍光体が提供される。 According to the present invention, a fluoride phosphor having good luminescence characteristics is provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
図面はあくまで説明用のものである。図面に示された形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応しない。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The drawings are for illustrative purposes only. The shapes and dimensional ratios shown in the drawings do not necessarily correspond to the actual products.
<蛍光体粉末>
本実施形態の蛍光体粉末は、以下一般式(1)で表される組成の蛍光体粒子を含む。この組成により、本実施形態の蛍光体粉末は、通常、青色LEDから発せられる青色光を赤色光に変換する。
一般式(1):A2MF6:Mn
<Phosphor powder>
The phosphor powder of this embodiment contains phosphor particles having a composition represented by the following general formula (1): Due to this composition, the phosphor powder of this embodiment converts blue light normally emitted from a blue LED into red light.
General formula (1): A 2 MF 6 :Mn
一般式(1)において、
元素AはKを含有する1種以上のアルカリ金属元素であり、
元素MはSi単体、Ge単体、または、SiとGe、Sn、Ti、ZrおよびHfからなる群から選ばれる1種以上の元素との組み合わせである。
In general formula (1),
Element A is one or more alkali metal elements containing K;
The element M is Si alone, Ge alone, or a combination of Si with one or more elements selected from the group consisting of Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf.
また、本実施形態の蛍光体粉末中の蛍光体粒子の少なくとも一部は、切頂六面体形状、立方八面体形状および切頂八面体形状からなる群より選ばれるいずれかの形状の第一蛍光体粒子である。
さらに、本実施形態の蛍光体粉末中の蛍光体粒子のうち、個数基準で、65%以上が第一蛍光体粒子である。
At least a part of the phosphor particles in the phosphor powder of this embodiment is a first phosphor particle having any shape selected from the group consisting of a truncated hexahedron, a cuboctahedron, and a truncated octahedron.
Furthermore, among the phosphor particles in the phosphor powder of this embodiment, 65% or more on a number basis are first phosphor particles.
第一蛍光体粒子は、立方体形状の蛍光体粒子に比べて球体に近い形状である。このことにより、蛍光体粒子の比表面積が減り、そのため粒子表面での光の反射が減って、結果として発光特性が向上すると考えられる。また、蛍光体粉末中に第一蛍光体粒子が個数基準で65%以上含まれることにより、第一蛍光体粒子が球体に近い形状であることの効果がより得やすくなると考えられる。The first phosphor particles are closer to a sphere than cubic phosphor particles. This reduces the specific surface area of the phosphor particles, which is thought to reduce light reflection on the particle surface and result in improved light emission characteristics. In addition, it is thought that the effect of the first phosphor particles being closer to a sphere can be more easily achieved by having the phosphor powder contain 65% or more of the first phosphor particles by number.
本実施形態の蛍光体粉末は、適切な原料を用い、適切な製法およびその製造条件を採用することにより製造することができる。詳細は後述するが、例えば、水溶液の飽和度をコントロールして蛍光体粉末を析出させる際に、水を短時間で一気に系中に加えて瞬間的に飽和度を高めることが、ポイントの1つとして挙げられる。また、各原料を系中に入れる「順番」もポイントの1つである。
水を短時間で一気に系中に加えるという操作により、通常の「ゆっくりと」結晶を析出させる場合と異なり、結晶系(立方晶系)から予想される立方体形状とは異なる形状の蛍光体粒子が得られると考えられる。詳細は不明であるが、おそらく、立方体の各面の法線方向の結晶成長の速度と、立方体の対角方向の結晶成長の速度が比較的近いことが、「立方体の角が取れたような形状」の蛍光体粒子が得られることに関係していると推測される。
The phosphor powder of this embodiment can be manufactured by using appropriate raw materials and adopting appropriate manufacturing methods and manufacturing conditions. Details will be described later, but for example, when controlling the saturation of an aqueous solution to precipitate phosphor powder, one of the key points is to add water to the system in a short time to instantly increase the saturation. Another key point is the "order" in which each raw material is added to the system.
It is believed that the operation of adding water to the system in a short time all at once results in phosphor particles with a shape different from the cubic shape expected from the crystal system (cubic crystal system), unlike the usual case of crystals being precipitated "slowly." Although the details are unclear, it is presumed that the relatively close crystal growth rate in the normal direction of each face of the cube and the crystal growth rate in the diagonal direction of the cube are related to the fact that phosphor particles with "rounded corners" are obtained.
(組成:一般式(1)について)
元素AはKを含有する1種以上のアルカリ金属元素である。具体的にはK単体、または、KとLi、Na、Rb、Csのなかから選ばれる1種以上のアルカリ金属元素との組み合わせであることができる。化学的安定性の観点から、元素A中のKの含有割合は高いこと(例えば元素A中50モル%以上がKであること)が好ましく、元素AはK単体であることがより好ましい。
(Composition: Regarding general formula (1))
The element A is one or more alkali metal elements containing K. Specifically, it may be K alone or a combination of K and one or more alkali metal elements selected from Li, Na, Rb, and Cs. From the viewpoint of chemical stability, it is preferable that the content of K in the element A is high (for example, 50 mol % or more of K in the element A), and it is more preferable that the element A is K alone.
元素MはSi単体、Ge単体、または、SiとGe、Sn、Ti、ZrおよびHfからなる群から選ばれる1種以上の元素との組み合わせである。化学的安定性の観点から、元素M中のSiの含有割合は高いこと(例えば元素M中50モル%以上がSiであること)が好ましく、元素MはSi単体であることがより好ましい。 Element M is Si alone, Ge alone, or a combination of Si and one or more elements selected from the group consisting of Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf. From the viewpoint of chemical stability, it is preferable that the content of Si in element M is high (for example, 50 mol % or more of element M is Si), and it is more preferable that element M is Si alone.
(蛍光体粒子の形状について)
前述の通り、本実施形態の蛍光体粉末は、切頂六面体形状、立方八面体形状および切頂八面体形状からなる群より選ばれるいずれかの形状の第一蛍光体粒子を含む。切頂六面体形、立方八面体および切頂八面体形がそれどれどのような立体図形であるかは、図1に例示した。
(Regarding the shape of phosphor particles)
As described above, the phosphor powder of the present embodiment includes first phosphor particles having any shape selected from the group consisting of a truncated hexahedron, a cuboctahedron, and a truncated octahedron. The three-dimensional shapes of the truncated hexahedron, the cuboctahedron, and the truncated octahedron are illustrated in FIG.
本実施形態において、第一蛍光体粒子は、「数学的に厳密な」切頂六面体形状、立方八面体形状または切頂八面体形状でなくてもよい。
例えば、数学的には、切頂六面体様の立体図形のうち、各辺の長さが全て同じもののみを切頂六面体と定義することもあるようである。しかし、本実施形態では、各辺の長さが同じではない切頂六面体様の蛍光体粒子も、第一蛍光体粒子に含まれる。
別の言い方として、数学的には本来同じ長さとなるべき2つの辺の長さが同じではない場合であっても、電子顕微鏡写真を一見することで「立方体の角が取れたような形状」と十分に判別可能な、擬切頂六面体形状、擬立方八面体形状または擬切頂八面体形状の蛍光体粒子も、第一蛍光体粒子に含まれる。
In this embodiment, the first phosphor particles do not have to be "mathematically exact" truncated hexahedral, cuboctahedral, or truncated octahedral shapes.
For example, mathematically, among three-dimensional figures resembling a truncated hexahedron, only those having the same length of each side are sometimes defined as truncated hexahedrons. However, in this embodiment, the first phosphor particles also include truncated hexahedron-like phosphor particles having sides of different lengths.
In other words, even if the lengths of two sides that should mathematically be the same are not the same, phosphor particles having a pseudo-truncated hexahedral, pseudo-cuboctahedral or pseudo-truncated octahedral shape that can be easily distinguished as a "cubic shape with rounded corners" at a glance in an electron microscope photograph are also included in the first phosphor particles.
ちなみに、第一蛍光体粒子の結晶系は、立方晶系と考えられる。そして、第一蛍光体粒子においては、(100)面および(111)面が露出していると考えられる。Incidentally, the crystal system of the first phosphor particles is considered to be a cubic system. And, in the first phosphor particles, the (100) and (111) faces are considered to be exposed.
(粒径分布について)
本実施形態の蛍光体粉末の粒径分布が適当であることにより、発光特性がより良化したり、様々な応用用途に蛍光体粉末を適用しやすくなったりすることがある。
(Regarding particle size distribution)
When the particle size distribution of the phosphor powder of this embodiment is appropriate, the light emitting characteristics may be improved and the phosphor powder may be easily applied to various applications.
本実施形態の蛍光体粉末の、体積基準の粒子径分布曲線における累積50%値をD50としたとき、D50は、好ましくは10μm以上40μm以下、より好ましくは20μm以上35μm以下である。D50が適度な値であることにより、十二分な量子効率を得やすかったり、蛍光体粉末を樹脂等と混合して蛍光体を含むフィルムまたはシートを形成する必要があるときに、均一で平滑なフィルムまたはシートを形成しやすかったりする。 When the cumulative 50% value in the volume-based particle size distribution curve of the phosphor powder of this embodiment is defined as D50 , D50 is preferably 10 μm to 40 μm, more preferably 20 μm to 35 μm. When D50 is a moderate value, sufficient quantum efficiency can be easily obtained, and when it is necessary to mix the phosphor powder with a resin or the like to form a film or sheet containing the phosphor, a uniform and smooth film or sheet can be easily formed.
また、本実施形態の蛍光体粉末の、体積基準の粒子径分布曲線における累積10%値をD10、累積50%値をD50、累積90%値をD90としたとき、(D90-D10)/D50は、好ましくは0.9以下、より好ましくは0.75以下である。この下限は特にないが、例えば0.3以上、具体的には0.5以上である。
(D90-D10)/D50は、粒径分布の「幅」を表す指標と捉えることができる。蛍光体粉末の粒径分布の幅が狭いということは、蛍光体粉末中の蛍光体粒子の粒径が比較的「揃っている」ということである。よって、(D90-D10)/D50が0.9以下であることで、例えば、蛍光体粉末を樹脂等と混合して蛍光体を含むフィルムまたはシートを形成する必要があるときに、均一で平滑なフィルムまたはシートを形成しやすい。
In addition, when the cumulative 10% value in the volume-based particle size distribution curve of the phosphor powder of this embodiment is D10 , the cumulative 50% value is D50 , and the cumulative 90% value is D90 , ( D90 - D10 )/ D50 is preferably 0.9 or less, more preferably 0.75 or less. There is no particular lower limit, but it is, for example, 0.3 or more, specifically 0.5 or more.
(D 90 -D 10 )/D 50 can be regarded as an index representing the "width" of the particle size distribution. A narrow width of the particle size distribution of a phosphor powder means that the particle sizes of the phosphor particles in the phosphor powder are relatively "uniform". Therefore, when (D 90 -D 10 )/D 50 is 0.9 or less, for example, when it is necessary to mix the phosphor powder with a resin or the like to form a film or sheet containing the phosphor, it is easy to form a uniform and smooth film or sheet.
体積基準の粒子径分布曲線は、レーザ回折散乱法による測定を通じて得ることができる。測定方法の詳細は後掲の実施例を参照されたい。The volumetric particle size distribution curve can be obtained through measurements using the laser diffraction scattering method. For details of the measurement method, please refer to the examples below.
(蛍光体粉末中の蛍光体粒子の割合)
第一蛍光体粒子による効果を十二分に得る観点で、蛍光体粉末中には、個数基準で65%よりも多くの第一蛍光体粒子が含まれていてもよい。
具体的には、蛍光体粉末中の蛍光体粒子のうち、個数基準で、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特に好ましくは95%以上第一蛍光体粒子である。この値の上限値は100%であってよい。念のため述べておくと、蛍光体粉末中の蛍光体粒子のうち、個数基準で100%が第一蛍光体粒子ではない場合、蛍光体粉末は、第一蛍光体粒子に該当しない第二蛍光体粒子を含む。第二蛍光体粒子は、形状が切頂六面体形状、立方八面体形状および切頂八面体形状のいずれでもないこと以外は、第一蛍光体粒子と同様である(組成など)。
蛍光体粉末中の第一蛍光体粒子の比率(個数基準)は、蛍光体粉末を電子顕微鏡で拡大撮影した画像中、形状を確認可能な少なくとも50個の蛍光体粒子の形状を観察することにより求めることができる。
(Proportion of phosphor particles in phosphor powder)
In order to obtain a sufficient effect of the first phosphor particles, the phosphor powder may contain more than 65% of the first phosphor particles in terms of number.
Specifically, among the phosphor particles in the phosphor powder, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, even more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more are first phosphor particles by number. The upper limit of this value may be 100%. Just to be sure, if 100% of the phosphor particles in the phosphor powder are not first phosphor particles by number, the phosphor powder contains second phosphor particles that do not correspond to the first phosphor particles. The second phosphor particles are similar to the first phosphor particles (composition, etc.) except that the shape is not a truncated hexahedron, a cuboctahedron, or a truncated octahedron.
The ratio (by number) of the first phosphor particles in the phosphor powder can be determined by observing the shapes of at least 50 phosphor particles whose shapes can be confirmed in an image of the phosphor powder taken under a magnified electron microscope.
<蛍光体粉末の製造方法>
本実施形態の蛍光体粉末は、適切な素材を用い、適切な製造方法・製造条件を選択することで製造可能である。適切な製造方法・製造条件を選択することにより、第一蛍光体粒子が多く含まれた蛍光体粉末を製造しやすい。
具体的な製造方法の例は後掲の実施例にて記載しているが、以下で「製造方法1」および「製造方法2」として2つの製造方法を説明する。
<Method of manufacturing phosphor powder>
The phosphor powder of the present embodiment can be manufactured by using an appropriate material and selecting an appropriate manufacturing method and manufacturing conditions. By selecting an appropriate manufacturing method and manufacturing conditions, it is easy to manufacture a phosphor powder containing a large amount of first phosphor particles.
Specific examples of the production methods are described in the Examples given later, but two production methods will be described below as "Production Method 1" and "Production Method 2".
(製造方法1)
製造方法1は、主に、溶解工程と、Mn源投入工程と、析出工程とを含む。以下、これら工程について説明する。これら工程は、室温下で行うことができる。
(Production method 1)
The manufacturing method 1 mainly includes a dissolving step, a Mn source introduction step, and a precipitation step. These steps will be described below. These steps can be performed at room temperature.
・溶解工程
溶解工程においては、通常、フッ化水素酸(HFの水溶液)に、(i)元素A(Kなど)を含む原料、(ii)元素M(好ましくはSi)を含む原料、(iii)Fを含む原料などを溶解させる。一つの原料が、(i)~(iii)のうち2以上を兼ねてもよい。例えば、実施例で使用のK2SiF6は、(i)~(iii)の原料全てを兼ねる。
原料を溶解させる前のフッ化水素酸中のフッ化水素の濃度は、好ましくは50~60質量%である。
Dissolving step In the dissolving step, (i) a raw material containing element A (such as K), (ii) a raw material containing element M (preferably Si), (iii) a raw material containing F, etc. are usually dissolved in hydrofluoric acid (aqueous solution of HF). One raw material may serve as two or more of (i) to (iii). For example, K 2 SiF 6 used in the examples serves as all of the raw materials (i) to (iii).
The concentration of hydrogen fluoride in the hydrofluoric acid before dissolving the raw materials is preferably 50 to 60 mass %.
元素Aを含む原料としては、例えば、元素Aの酸化物、水酸化物、フッ化物、炭酸塩を使用することができる。
Fを含む原料は、他の元素(A、M、Mn)の原料としてのフッ化物であることができる。また、溶媒に用いられるフッ化水素酸中のフッ化水素からも、Fは供給される。
As the raw material containing element A, for example, an oxide, hydroxide, fluoride, or carbonate of element A can be used.
The raw material containing F can be a fluoride as a raw material of other elements (A, M, Mn). F can also be supplied from hydrogen fluoride in hydrofluoric acid used as a solvent.
溶解工程で用いられる特に好ましい原料(フッ化水素酸中のフッ化水素酸以外)としては、K2SiF6が挙げられる。 A particularly preferred source (other than hydrofluoric acid in hydrofluoric acid ) for use in the dissolution step is K2SiF6 .
・Mn源投入工程
Mn源投入工程においては、溶解工程で得られた溶液に、Mnを含む原料を投入して、後述の析出工程で水を系中に投入するまでの間、例えば0.5秒から10分程度攪拌する。ちなみに、例えばMnを含む原料としてK2MnF6を用いる場合、投入から4秒程度までは溶解が終了していないため、溶液中の溶質濃度の変化が生じうる。
In the Mn source introduction step, a raw material containing Mn is introduced into the solution obtained in the dissolution step, and the solution is stirred for, for example, 0.5 seconds to 10 minutes until water is introduced into the system in the precipitation step described later. For example, when K2MnF6 is used as the raw material containing Mn, dissolution is not completed until about 4 seconds after the introduction, and therefore the solute concentration in the solution may change.
Mnを含む原料としては、ヘキサフルオロマンガン酸塩、過マンガン酸塩、酸化物(過マンガン酸塩を除く)、フッ化物(ヘキサフルオロマンガン酸塩を除く)、塩化物、硫酸塩、硝酸塩が挙げられる。なかでも、フッ化物蛍光体中のSiサイトにMnを効率よく置換させることができ、良好な発光特性が得られることからフッ化物が好ましく、フッ化物の中でもヘキサフルオロマンガン酸塩が好ましい。ヘキサフルオロマンガン酸塩として、Na2MnF6、K2MnF6、Rb2MnF6などが挙げられる。特にK2MnF6は、Mn以外にもフッ化物蛍光体を構成するFやK(元素Aに該当)を同時に含むため好ましい。 Examples of raw materials containing Mn include hexafluoromanganate, permanganate, oxide (except permanganate), fluoride (except hexafluoromanganate), chloride, sulfate, and nitrate. Among them, fluoride is preferable because Mn can be efficiently substituted at the Si site in the fluoride phosphor and good light emission characteristics can be obtained, and among fluorides, hexafluoromanganate is preferable. Examples of hexafluoromanganate include Na 2 MnF 6 , K 2 MnF 6 , and Rb 2 MnF 6. In particular, K 2 MnF 6 is preferable because it contains F and K (corresponding to element A) that constitute the fluoride phosphor in addition to Mn.
・析出工程
析出工程においては、適量の水を、可能な限り素早く系中に投入する。これにより、系が急激に過飽和な状態となり、一般式(1)で表される組成の蛍光体粒子が析出する。ここでの「可能な限り素早く」とは、系のスケールにもよるが、例えば溶解工程において1Lのフッ化水素酸を用いた場合、水については、好ましくは1.5L程度を3秒程度で系中に投入することを言う。
このような、系を急激に過飽和な状態とする操作により、通常の「ゆっくりと」結晶を析出させる場合と異なり、結晶格子の構造から予想される立方体形状とは異なる形状の蛍光体粒子が得られると考えられる。詳細は不明であるが、おそらく、立方体の各面の法線方向の結晶成長の速度と、立方体の対角方向の結晶成長の速度が比較的近いことが、「立方体の角が取れたような形状」の蛍光体粒子が得られることに関係していると推測される。
Precipitation step In the precipitation step, an appropriate amount of water is added to the system as quickly as possible. This causes the system to rapidly become supersaturated, and phosphor particles having the composition represented by general formula (1) are precipitated. Here, "as quickly as possible" refers to adding about 1.5 L of water to the system in about 3 seconds, although this depends on the scale of the system. For example, when 1 L of hydrofluoric acid is used in the dissolution step, water is preferably added to the system in about 3 seconds.
This operation of suddenly bringing the system into a supersaturated state is thought to result in phosphor particles with shapes that differ from the cubic shapes expected from the crystal lattice structure, unlike the usual "slow" crystal precipitation. Although the details are unclear, it is speculated that the relatively close crystal growth speed in the normal direction of each face of the cube and the crystal growth speed in the diagonal direction of the cube are related to the fact that phosphor particles with "rounded corners" are obtained.
析出工程で得られた蛍光体粉末は、ろ過などにより固液分離して回収し、メタノール、エタノール、アセトンなどの有機溶剤で洗浄する。フッ化物系の蛍光体粉末を水で洗浄してしまうと、その一部が加水分解して茶色のマンガン化合物が生成し、蛍光体の特性を低下させることがある。このため、洗浄工程では有機溶剤を用いることが好ましい。
また、有機溶剤での洗浄前に、フッ化水素酸水溶液で数回洗浄を行うと、微量生成していた不純物を溶解除去することができる。洗浄に用いるフッ化水素酸水溶液におけるフッ化水素酸の濃度は、フッ化物蛍光体の分解抑制の観点から、5質量%以上が好ましく、蛍光体粉末の溶解性の観点から60質量%以下が好ましい。洗浄工程後には、蛍光体粉末を乾燥させて洗浄液を十分に蒸発させることが好ましい。
また、所定の目開きの篩を用いて分級したり、粗大粒子を取り除いたりしてもよい。
The phosphor powder obtained in the precipitation process is recovered by solid-liquid separation such as by filtration, and washed with an organic solvent such as methanol, ethanol, or acetone. If fluoride phosphor powder is washed with water, a part of it may be hydrolyzed to produce a brown manganese compound, which may deteriorate the properties of the phosphor. For this reason, it is preferable to use an organic solvent in the washing process.
Furthermore, by washing several times with an aqueous solution of hydrofluoric acid before washing with an organic solvent, it is possible to dissolve and remove impurities that have formed in small amounts. The concentration of hydrofluoric acid in the aqueous solution of hydrofluoric acid used for washing is preferably 5% by mass or more from the viewpoint of suppressing decomposition of the fluoride phosphor, and is preferably 60% by mass or less from the viewpoint of the solubility of the phosphor powder. After the washing step, it is preferable to dry the phosphor powder to thoroughly evaporate the washing liquid.
In addition, classification may be performed using a sieve with a specified mesh size, and coarse particles may be removed.
(製造方法2)
製造方法2は、製造方法1とは異なるものの、系を急激に過飽和な状態とすることにより一般式(1)で表される組成の蛍光体粒子を析出させる点では製造方法1と類似している。製造方法2は、主に、溶解工程と、Mn源投入工程と、核粒子投入工程と、析出工程とを含む。以下、これら工程について説明する。これら工程は、室温下で行うことができる。
(Production method 2)
Although manufacturing method 2 differs from manufacturing method 1, it is similar to manufacturing method 1 in that phosphor particles having a composition represented by general formula (1) are precipitated by rapidly bringing the system into a supersaturated state. Manufacturing method 2 mainly includes a dissolving step, a Mn source introduction step, a core particle introduction step, and a precipitation step. These steps are described below. These steps can be performed at room temperature.
・溶解工程
製造方法2における溶解工程は、基本的には製造方法1と同様とすることができる。
The dissolving step in the production method 2 can be basically the same as that in the production method 1.
・Mn源投入工程
製造方法2におけるMn源投入工程は、基本的には製造方法1と同様とすることができる。ただし、攪拌時間(Mnを含む原料の投入から、後述の核粒子の投入開始までの時間)は、好ましくは1秒から60秒、より好ましくは10秒から50秒、さらに好ましくは20秒から40秒である。
The Mn source introducing step in production method 2 can be basically the same as in production method 1. However, the stirring time (the time from introducing the raw material containing Mn to starting introducing the core particles described below) is preferably 1 to 60 seconds, more preferably 10 to 50 seconds, and further preferably 20 to 40 seconds.
・核粒子投入工程
核粒子投入工程では、例えば、組成式K2SiF6:Mnで表される、結晶成長の核となりうる「核粒子」を、系に投入する。
核粒子としては、例えば、上記(製造方法1)のようにして得られた蛍光体粒子を用いることができる。ただし、核粒子は、第一蛍光体粒子を含んでいなくてもよいし、含んでいてもよい。
なお、製造方法1のようにして核粒子を得る場合、Mn源投入工程と析出工程の間は短い(1秒程度である)ことが好ましい。あくまで推測ではあるが、このようにして核粒子を得ることで、核粒子中に、切頂六面体形状、立方八面体形状または切頂八面体形状の蛍光体粒子を得るのに好ましい化学構造が形成されやすくなると推測される。
Core Particle Addition Step In the core particle addition step, "core particles" that can serve as nuclei for crystal growth, for example, represented by the composition formula K 2 SiF 6 :Mn, are added to the system.
As the core particle, for example, the phosphor particle obtained as in the above-mentioned (Production Method 1) can be used. However, the core particle may or may not contain the first phosphor particle.
In addition, when core particles are obtained by the manufacturing method 1, it is preferable that the time between the Mn source introduction step and the precipitation step is short (about 1 second). Although it is merely speculation, it is speculated that obtaining core particles in this manner makes it easier to form a chemical structure in the core particles that is suitable for obtaining phosphor particles having a truncated hexahedral, cuboctahedral, or truncated octahedral shape.
・析出工程
製造方法2における析出工程は、基本的には製造方法1と同様とすることができる。
The precipitation step in the production method 2 can be basically the same as in the production method 1.
製造方法2における析出工程で得られた蛍光体粉末の後処理(分離回収、洗浄など)のやり方は、基本的には製造方法1と同様とすることができる。The method for post-processing (separation, recovery, cleaning, etc.) of the phosphor powder obtained in the precipitation process in manufacturing method 2 can basically be the same as in manufacturing method 1.
<複合体および発光装置>
本実施形態の複合体は、上述の蛍光体粉末と、その蛍光体粉末を封止する封止材と、を備える。
また、本実施形態の発光装置は、励起光を発する発光素子と、その励起光の波長を変換する上記複合体と、を備える。
本実施形態の発光装置は、例えば、ディスプレイのバックライトとして好ましく用いられる。
<Composite and Light-Emitting Device>
The composite of this embodiment includes the above-mentioned phosphor powder and a sealant that seals the phosphor powder.
Moreover, the light emitting device of the present embodiment includes a light emitting element that emits excitation light, and the above-mentioned composite that converts the wavelength of the excitation light.
The light emitting device of this embodiment is preferably used as, for example, a backlight for a display.
以下、図2を参照しつつ、複合体および発光装置の一例を説明する。Below, an example of a composite and a light-emitting device is described with reference to Figure 2.
図2は、発光装置1の模式図である。
発光装置1は、複合体10と、発光素子20とを備える。複合体10は、発光素子20の上部に接して設けられている。
発光素子20は、典型的には青色LEDである。発光素子20の下部には端子が存在する。端子が電源と接続されることで、発光素子20は発光することができる。
発光素子20から発せられた励起光は、複合体10により波長変換される。励起光が青色光である場合、青色光は、蛍光体粉末を含む複合体10により、赤色光に波長変換される。
FIG. 2 is a schematic diagram of the light emitting device 1. As shown in FIG.
The light emitting device 1 includes a
The
The excitation light emitted from the
複合体10は、上述の蛍光体粉末と、その蛍光体粉末を封止する封止材とにより構成することができる。
封止材としては、例えば、各種の硬化性樹脂材料(熱および/または光により硬化する材料)を用いることができる。十分に透明であり、ディスプレイや照明装置に必要な光学特性を得られるものである限り、任意の硬化性樹脂材料を用いることができる。
封止材としては、例えばシリコーン樹脂材料を挙げることができる。シリコーン樹脂材料については、東レ・ダウコーニング社や信越化学社などから、硬化性のものが供給されている、シリコーン樹脂材料は、透明性が高いことに加え、耐熱性に優れることなどの観点でも好ましい。また、封止材としては、エポキシ樹脂材料やウレタン樹脂材料なども挙げることができる。
複合体10中における蛍光体粉末の粒子の量は、例えば10~70質量%、好ましくは25~55質量%である。
The composite 10 can be composed of the above-mentioned phosphor powder and a sealant that seals the phosphor powder.
As the encapsulant, for example, various curable resin materials (materials that are cured by heat and/or light) can be used. Any curable resin material can be used as long as it is sufficiently transparent and can provide the optical properties required for a display or lighting device.
Examples of the sealing material include silicone resin materials. Regarding silicone resin materials, curable materials are supplied by Toray Dow Corning Co., Ltd., Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., etc., and silicone resin materials are preferred from the viewpoints of high transparency and excellent heat resistance. Examples of the sealing material include epoxy resin materials and urethane resin materials.
The amount of the phosphor powder particles in the composite 10 is, for example, 10 to 70% by mass, and preferably 25 to 55% by mass.
発光素子20の大きさや形は特に限定されない。発光装置1の用途により、発光素子20は、任意の大きさや形であることができる。The size and shape of the light-emitting
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples of the present invention, and various configurations other than those described above can be adopted. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, etc. that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
本発明の実施態様を、実施例および比較例に基づき詳細に説明する。念のため述べておくと、本発明は実施例のみに限定されない。The embodiments of the present invention will be described in detail based on examples and comparative examples. It should be noted that the present invention is not limited to the examples.
<原料>
原料としては以下を用いた。
HF:ステラケミファ株式会社製の濃度55質量%の水溶液
K2SiF6:森田化学株式会社製のもの
K2MnF6:特開2019-1897号公報の段落0042に記載の方法で準備したもの
KHF2:富士フィルム和光純薬株式会社製の特級試薬
SiO2:デンカ株式会社製のFB-50R
KSF核粒子:以下のようにして製造したもの
<Ingredients>
The following raw materials were used:
HF: 55% by mass aqueous solution manufactured by Stella Chemifa Corporation K 2 SiF 6 : manufactured by Morita Chemical Industries, Ltd. K 2 MnF 6 : prepared by the method described in paragraph 0042 of JP2019-1897A KHF 2 : special grade reagent manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. SiO 2 : FB-50R manufactured by Denka Co., Ltd.
KSF core particles: Produced as follows
(KSF核粒子の製造方法)
以下手順でKSF核粒子を製造した。
(1)室温下で、テフロン(登録商標)製ビーカーに入れた濃度55質量%のHF水溶液1000mLに、K2SiF6 55gを投入し、10分間攪拌した。これにより均一な溶液を得た。
(2)攪拌を継続しながら、ビーカーに、K2MnF6 5.9gを投入した。
(3)上記のK2MnF6の投入から1秒後、ビーカーに、イオン交換水1500mLを、500mL/sの速さで投入した。これにより黄色の固形分の析出が開始した。その後、5分間攪拌を継続した。
(4)攪拌終了後、溶液を静置して黄色の固形分を沈殿させた。沈殿確認後、上澄み液を除去し、黄色の固形分を、濃度約24質量%のフッ化水素酸で洗浄し、その後、メタノールを用いて洗浄した。洗浄した固形分を濾過して固形分を分離回収し、更に乾燥処理により、残存メタノールを蒸発除去した。乾燥処理後、目開き75μmのナイロン製篩を用い、この篩を通過した黄色粉末だけを分級して回収した。
(Method of manufacturing KSF core particles)
KSF core particles were produced according to the following procedure.
(1) At room temperature, 55 g of K 2 SiF 6 was added to 1000 mL of a 55% by mass aqueous HF solution contained in a Teflon (registered trademark) beaker, and the mixture was stirred for 10 minutes to obtain a homogeneous solution.
(2) While continuing to stir, 5.9 g of K 2 MnF 6 was added to the beaker.
(3) One second after the addition of K 2 MnF 6 , 1500 mL of ion-exchanged water was added to the beaker at a rate of 500 mL/s. This caused the precipitation of a yellow solid to begin. Stirring was then continued for 5 minutes.
(4) After the stirring was completed, the solution was left to stand to precipitate the yellow solids. After the precipitation was confirmed, the supernatant was removed, and the yellow solids were washed with hydrofluoric acid having a concentration of about 24% by mass, and then washed with methanol. The washed solids were filtered to separate and recover the solids, and further dried to evaporate and remove the remaining methanol. After the drying process, a nylon sieve with a mesh size of 75 μm was used to classify and recover only the yellow powder that passed through the sieve.
<蛍光体粉末の製造>
(実施例1-1)
以下手順で蛍光体粉末を製造した。
(1)室温下で、テフロン(登録商標)製ビーカーに入れた濃度55質量%のHF水溶液1000mLに、K2SiF6 50gを投入し、10分間攪拌した。これにより均一な溶液を得た。
(2)攪拌を継続しながら、ビーカーに、K2MnF6 6gを投入し、1秒攪拌した。
(3)続けて、ビーカーに、イオン交換水1500mLを、500mL/sの速さで投入した。これにより黄色の固形分の析出が開始した。その後、5分間攪拌を継続した。
<Production of phosphor powder>
(Example 1-1)
The phosphor powder was produced according to the following procedure.
(1) At room temperature, 50 g of K 2 SiF 6 was added to 1000 mL of a 55% by mass aqueous HF solution contained in a Teflon (registered trademark) beaker, and the mixture was stirred for 10 minutes to obtain a homogeneous solution.
(2) While continuing to stir, 6 g of K 2 MnF 6 was added to the beaker and stirred for 1 second.
(3) Next, 1500 mL of ion-exchanged water was poured into the beaker at a rate of 500 mL/s. This caused precipitation of a yellow solid to begin. Stirring was then continued for 5 minutes.
攪拌終了後、溶液を静置して黄色の固形分を沈殿させた。沈殿確認後、上澄み液を除去し、黄色の固形分を、濃度約24質量%のフッ化水素酸で洗浄し、その後、メタノールを用いて洗浄した。洗浄した固形分を濾過して固形分を分離回収し、更に乾燥処理により、残存メタノールを蒸発除去した。乾燥処理後、目開き75μmのナイロン製篩を用い、この篩を通過した黄色粉末だけを分級して回収した。
以上により、蛍光体粉末を得た。
After the stirring was completed, the solution was left to stand to precipitate the yellow solids. After the precipitation was confirmed, the supernatant was removed, and the yellow solids were washed with hydrofluoric acid having a concentration of about 24% by mass, and then washed with methanol. The washed solids were filtered to separate and recover the solids, and further dried to evaporate and remove the remaining methanol. After the drying process, a nylon sieve with a mesh size of 75 μm was used to classify and recover only the yellow powder that passed through the sieve.
In this manner, a phosphor powder was obtained.
(実施例1-2~1-7)
K2MnF6の投入と、イオン交換水1500mLの投入開始と、の間の攪拌時間を、1秒ではなく以下の時間に変更した以外は、実施例1-1と同様にして蛍光体粉末を得た。
実施例1-2:2秒
実施例1-3:3秒
実施例1-4:5秒
実施例1-5:30秒
実施例1-6:60秒
実施例1-7:300秒
(Examples 1-2 to 1-7)
A phosphor powder was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the stirring time between the addition of K 2 MnF 6 and the start of the addition of 1500 mL of ion-exchanged water was changed from 1 second to the following time:
Example 1-2: 2 seconds Example 1-3: 3 seconds Example 1-4: 5 seconds Example 1-5: 30 seconds Example 1-6: 60 seconds Example 1-7: 300 seconds
(実施例2-1)
以下手順で蛍光体粉末を製造した。
(1)室温下で、テフロン(登録商標)製ビーカーに入れた濃度55質量%のHF水溶液1000mLに、K2SiF6 50gを投入し、10分間攪拌した。これにより均一な溶液を得た。
(2)攪拌を継続しながら、ビーカーに、K2MnF6 6gを投入し、10秒攪拌した。
(3)続けて、ビーカーに、KSF核粒子8gを投入し、2分攪拌した。
(4)さらに続けて、ビーカーに、イオン交換水1500mLを、500mL/sの速さで投入した。これにより黄色の固形分の析出が開始した。その後、5分間攪拌を継続した。
(Example 2-1)
The phosphor powder was produced according to the following procedure.
(1) At room temperature, 50 g of K 2 SiF 6 was added to 1000 mL of a 55% by mass aqueous HF solution contained in a Teflon (registered trademark) beaker, and the mixture was stirred for 10 minutes to obtain a homogeneous solution.
(2) While continuing stirring, 6 g of K 2 MnF 6 was added to the beaker and stirred for 10 seconds.
(3) Next, 8 g of KSF core particles were added to the beaker and stirred for 2 minutes.
(4) Next, 1500 mL of ion-exchanged water was poured into the beaker at a rate of 500 mL/s. This caused the precipitation of a yellow solid to begin. Stirring was then continued for 5 minutes.
攪拌終了後、実施例1-1と同様にして、沈殿処理、固形分の洗浄処理、分離回収、乾燥処理、ふるい分けなどを行った。
以上により、蛍光体粉末を得た。
After the stirring was completed, precipitation treatment, washing treatment of the solid matter, separation and recovery, drying treatment, sieving, etc. were carried out in the same manner as in Example 1-1.
In this manner, a phosphor powder was obtained.
(実施例2-2~2-9)
上記(3)におけるKSF核粒子の投入量を、8gではなく以下に記載の量とした以外は、実施例2-1と同様にして蛍光体粉末を得た。
実施例2-2:8.5g
実施例2-3:9g
実施例2-4:9.5g
実施例2-5:10g
実施例2-6:10.5g
実施例2-7:11g
実施例2-8:11.5g
実施例2-9:12g
(Examples 2-2 to 2-9)
A phosphor powder was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the amount of KSF core particles added in the above (3) was changed from 8 g to the amount described below.
Example 2-2: 8.5 g
Example 2-3: 9 g
Example 2-4: 9.5 g
Example 2-5: 10g
Example 2-6: 10.5 g
Example 2-7: 11 g
Example 2-8: 11.5 g
Example 2-9: 12g
(比較例)
以下手順で蛍光体粉末を製造した。
(1)室温下で、テフロン(登録商標)製ビーカーに入れた濃度55質量%のHF水溶液1000mLに、SiO2 87.9gを投入し、15分間攪拌した。これにより均一な溶液を得た。
(2)攪拌を継続しながら、ビーカーに、K2MnF6 19.6gを投入し、30秒攪拌した。
(3)上記(2)のビーカーとは別のテフロン(登録商標)製ビーカーに準備しておいた溶液(濃度55質量%のHF水溶液1500mLにKHF2 311gを投入して15分攪拌することで調製)を、上記(2)のビーカーに500mL/sの速さで投入した。これにより黄色の固形分の析出が開始した。その後、5分間攪拌を継続した。
Comparative Example
The phosphor powder was produced according to the following procedure.
(1) At room temperature, 87.9 g of SiO 2 was added to 1000 mL of a 55% by mass aqueous HF solution contained in a Teflon (registered trademark) beaker, and the mixture was stirred for 15 minutes, thereby obtaining a homogeneous solution.
(2) While continuing stirring, 19.6 g of K 2 MnF 6 was added to the beaker and stirred for 30 seconds.
(3) A solution prepared in a Teflon (registered trademark) beaker other than the beaker in (2) above (prepared by adding 311 g of KHF 2 to 1500 mL of a 55% by mass HF aqueous solution and stirring for 15 minutes) was added to the beaker in (2) above at a rate of 500 mL/s. This caused precipitation of a yellow solid to begin. Stirring was then continued for 5 minutes.
攪拌終了後、実施例1-1と同様にして、沈殿処理、固形分の洗浄処理、分離回収、乾燥処理、ふるい分けなどを行った。以上により、蛍光体粉末を得た。After the stirring was completed, the precipitation process, washing process of the solid matter, separation and recovery, drying process, sieving, etc. were carried out in the same manner as in Example 1-1. As a result, phosphor powder was obtained.
<同定:結晶相測定、組成測定など>
各実施例で得られた蛍光体粉末(黄色粉末)について、X線回折装置を用いて、X線回折パターンを得た。得られたX線回折パターンは、K2SiF6結晶と同一パターンであった。このことから、K2SiF6:Mnが単相で得られたことを確認した。
<Identification: Crystal phase measurement, composition measurement, etc.>
For the phosphor powder (yellow powder) obtained in each example, an X-ray diffraction pattern was obtained using an X-ray diffractometer. The obtained X-ray diffraction pattern was the same as that of K 2 SiF 6 crystal. From this, it was confirmed that K 2 SiF 6 :Mn was obtained in a single phase.
<レーザ回折散乱法による粒径分布測定>
50mLのビーカーにエタノール30mLを計量し、その中に蛍光体粉末0.03gを投入した。次に、その容器を事前に出力を「Altitude:100%」に調整したホモジナイザー(日本精機製作所社製、商品名US-150E)にセットし、3分間前処理を実施した。
このようにして準備した溶液を対象にして、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置(マイクロトラックベル社製、商品名MT3300EXII)を用いて、体積基準の粒子径分布曲線を得た。そして、得られた曲線から、D10、D50およびD90を求め、さらに(D90-D10)/D50を求めた。
<Particle size distribution measurement by laser diffraction scattering method>
30 mL of ethanol was measured into a 50 mL beaker, and 0.03 g of phosphor powder was placed therein. The container was then placed in a homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd., product name US-150E) whose output had been adjusted in advance to "Altitude: 100%", and pretreatment was carried out for 3 minutes.
A volumetric particle size distribution curve was obtained for the solution thus prepared using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer (manufactured by Microtrackbell, product name MT3300EXII). From the obtained curve, D10 , D50 , and D90 were calculated, and further ( D90 - D10 )/ D50 was calculated.
<第一蛍光体粒子の比率のカウント>
各実施例で得られた蛍光体粉末を、電子顕微鏡で撮影した。撮影された画像中、形状を確認可能な粒子をランダムに50個選択し、各粒子が、(i)切頂六面体形状、立方八面体形状および切頂八面体形状からなる群より選ばれるいずれかの形状であるか、または、(ii)これら以外の形状であるか、を判別した。そして、蛍光体粉末中の第一蛍光体粒子の比率(個数基準)を算出した。
<Counting the ratio of first phosphor particles>
The phosphor powder obtained in each Example was photographed with an electron microscope. From the photographed image, 50 particles whose shapes could be confirmed were randomly selected, and each particle was judged to have (i) any shape selected from the group consisting of a truncated hexahedron, a cubic octahedron, and a truncated octahedron, or (ii) any other shape. Then, the ratio (number basis) of the first phosphor particles in the phosphor powder was calculated.
<発光特性評価(量子効率など)>
積分球(φ60mm)の側面開口部(φ10mm)に、反射率が99%の標準反射板(Labsphere社製、商品名スペクトラロン)をセットした。この積分球に、発光光源(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により導入し、反射光のスペクトルを分光光度計(大塚電子社製、商品名MCPD-7000)により測定した。この際、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。
次に、凹型のセルに表面が平滑になるように、各実施例で得られた蛍光体粉末を充填したものを積分球の開口部にセットし、波長455nmの単色光を照射し、励起の反射光および蛍光のスペクトルを分光光度計により測定した。得られたスペクトルデータから励起反射光フォトン数(Qref)および蛍光フォトン数(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。得られた三種類のフォトン数から、吸収率(=(Qex-Qref)/Qex×100)、内部量子効率(=Qem/(Qex-Qref)×100)および外部量子効率(=Qem/Qex×100)を求めた。
<Evaluation of light emission characteristics (quantum efficiency, etc.)>
A standard reflector (Spectralon, product name, manufactured by Labsphere) with a reflectance of 99% was set at the side opening (φ10 mm) of an integrating sphere (φ60 mm). Monochromatic light separated to a wavelength of 455 nm from a light emission source (Xe lamp) was introduced into this integrating sphere via an optical fiber, and the spectrum of the reflected light was measured with a spectrophotometer (MCPD-7000, product name, manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.). At this time, the number of excitation light photons (Qex) was calculated from the spectrum in the wavelength range of 450 to 465 nm.
Next, a concave cell was filled with the phosphor powder obtained in each Example so that the surface was smooth, and the cell was set in the opening of an integrating sphere, and monochromatic light with a wavelength of 455 nm was irradiated, and the excitation reflected light and fluorescence spectra were measured by a spectrophotometer. The number of excitation reflected light photons (Qref) and the number of fluorescence photons (Qem) were calculated from the obtained spectrum data. The number of excitation reflected light photons was calculated in the same wavelength range as the number of excitation light photons, and the number of fluorescence photons was calculated in the range of 465 to 800 nm. From the obtained three types of photon numbers, the absorption rate (= (Qex-Qref)/Qex x 100), internal quantum efficiency (= Qem/(Qex-Qref) x 100), and external quantum efficiency (= Qem/Qex x 100) were calculated.
上記の結果をまとめて表1および2に示す。
また、各蛍光体粉末のSEM画像を図3~12に示す。
The above results are summarized in Tables 1 and 2.
Moreover, SEM images of each phosphor powder are shown in FIGS.
上表に示されるとおり、切頂六面体形状、立方八面体形状および切頂八面体形状からなる群より選ばれるいずれかの形状の第一蛍光体粒子を、個数基準で65%以上含む蛍光体粒子は、良好な発光特性を示した。As shown in the table above, phosphor particles containing 65% or more by number of first phosphor particles having any shape selected from the group consisting of truncated hexahedral, cuboctahedral, and truncated octahedral shapes exhibited good light-emitting characteristics.
この出願は、2021年3月26日に出願された日本出願特願2021-052745号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-052745, filed on March 26, 2021, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety.
1 発光装置
10 複合体
20 発光素子
1
Claims (3)
前記蛍光体粒子が、切頂六面体形状、立方八面体形状および切頂八面体形状からなる群より選ばれるいずれかの形状の第一蛍光体粒子を含み、
当該蛍光体粉末中の蛍光体粒子のうち、個数基準で65%以上が、前記第一蛍光体粒子であり、
体積基準の粒子径分布曲線における累積50%値D 50 が、20μm以上40μm以下であり、
体積基準の粒子径分布曲線における累積10%値をD 10 、累積50%値をD 50 、累積90%値をD 90 としたとき、(D 90 -D 10 )/D 50 が0.9以下である、蛍光体粉末。
一般式(1):A2MF6:Mn
一般式(1)において、
元素AはKを含有する1種以上のアルカリ金属元素であり、
元素MはSi単体、Ge単体、または、SiとGe、Sn、Ti、ZrおよびHfからなる群から選ばれる1種以上の元素との組み合わせである。 A phosphor powder containing phosphor particles having a composition represented by the following general formula (1):
the phosphor particles include first phosphor particles having any shape selected from the group consisting of a truncated hexahedron shape, a cuboctahedron shape, and a truncated octahedron shape;
Among the phosphor particles in the phosphor powder, 65% or more by number are the first phosphor particles,
A cumulative 50% value D50 in a volume-based particle size distribution curve is 20 μm or more and 40 μm or less;
A phosphor powder in which (D 90 -D 10 )/D 50 is 0.9 or less , where D 10 is the cumulative 10% value, D 50 is the cumulative 50% value, and D 90 is the cumulative 90% value in a volume-based particle size distribution curve.
General formula (1): A 2 MF 6 :Mn
In general formula (1),
Element A is one or more alkali metal elements containing K,
The element M is Si alone, Ge alone, or a combination of Si with one or more elements selected from the group consisting of Ge, Sn, Ti, Zr, and Hf.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021052745 | 2021-03-26 | ||
| JP2021052745 | 2021-03-26 | ||
| PCT/JP2022/011833 WO2022202518A1 (en) | 2021-03-26 | 2022-03-16 | Fluorescent body powder, complex, and light-emitting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2022202518A1 JPWO2022202518A1 (en) | 2022-09-29 |
| JP7606597B2 true JP7606597B2 (en) | 2024-12-25 |
Family
ID=83397173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023509058A Active JP7606597B2 (en) | 2021-03-26 | 2022-03-16 | Phosphor powder, composite and light-emitting device |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7606597B2 (en) |
| KR (1) | KR20230157435A (en) |
| CN (1) | CN116888240A (en) |
| TW (1) | TW202246462A (en) |
| WO (1) | WO2022202518A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2025108906A (en) * | 2024-01-11 | 2025-07-24 | デンカ株式会社 | Fluoride phosphor particles, composite, light-emitting device, and method for producing fluoride phosphor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016133110A1 (en) | 2015-02-18 | 2016-08-25 | デンカ株式会社 | Process for producing fluorescent material |
| JP2018178129A (en) | 2008-09-05 | 2018-11-15 | 三菱ケミカル株式会社 | Phosphor, method for producing the same, phosphor-containing composition and light emitting device using the phosphor, and image display device and lighting device using the light emitting device |
| JP2019167474A (en) | 2018-03-24 | 2019-10-03 | 国立大学法人 新潟大学 | Production method of red fluoride phosphor and host crystal thereof |
| WO2022044860A1 (en) | 2020-08-25 | 2022-03-03 | デンカ株式会社 | Fluoride phosphor, complex, and light-emitting device |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6273394B1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-01-31 | デンカ株式会社 | Fluoride phosphor and light emitting device using the same |
| JP6273395B1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-01-31 | デンカ株式会社 | Fluoride phosphor and light emitting device using the same |
-
2022
- 2022-03-16 KR KR1020237035045A patent/KR20230157435A/en active Pending
- 2022-03-16 JP JP2023509058A patent/JP7606597B2/en active Active
- 2022-03-16 WO PCT/JP2022/011833 patent/WO2022202518A1/en not_active Ceased
- 2022-03-16 CN CN202280017711.2A patent/CN116888240A/en active Pending
- 2022-03-23 TW TW111110700A patent/TW202246462A/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018178129A (en) | 2008-09-05 | 2018-11-15 | 三菱ケミカル株式会社 | Phosphor, method for producing the same, phosphor-containing composition and light emitting device using the phosphor, and image display device and lighting device using the light emitting device |
| WO2016133110A1 (en) | 2015-02-18 | 2016-08-25 | デンカ株式会社 | Process for producing fluorescent material |
| JP2019167474A (en) | 2018-03-24 | 2019-10-03 | 国立大学法人 新潟大学 | Production method of red fluoride phosphor and host crystal thereof |
| WO2022044860A1 (en) | 2020-08-25 | 2022-03-03 | デンカ株式会社 | Fluoride phosphor, complex, and light-emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202246462A (en) | 2022-12-01 |
| WO2022202518A1 (en) | 2022-09-29 |
| KR20230157435A (en) | 2023-11-16 |
| JPWO2022202518A1 (en) | 2022-09-29 |
| CN116888240A (en) | 2023-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5954355B2 (en) | Fluoride phosphor and light emitting device using the same | |
| TWI650404B (en) | Phosphor, method of manufacturing the same, and illuminating device using the same | |
| JP6102640B2 (en) | Fluoride phosphor, method for producing the same, and light emitting device using the same | |
| JP6867292B2 (en) | Fluoride phosphor, light emitting device and method for producing fluoride phosphor | |
| JP7554833B2 (en) | Fluoride phosphors, composites and light-emitting devices | |
| JP6024850B2 (en) | Fluoride phosphor and light emitting device using the same | |
| KR102587491B1 (en) | Fluoride phosphor and light-emitting device using it | |
| TWI662105B (en) | Phosphor, manufacturing method thereof, and light emitting device using the same | |
| KR20200019174A (en) | Fluoride phosphor and light emitting device using it | |
| JP7606597B2 (en) | Phosphor powder, composite and light-emitting device | |
| JP7634649B2 (en) | Phosphor particles, composite and light-emitting device | |
| JP2020176250A (en) | Fluoride phosphor, light emitting device and method for producing fluoride phosphor | |
| JP7634648B2 (en) | Phosphor particles, composite and light-emitting device | |
| CN116615513A (en) | Fluoride phosphor, method for producing same, and light-emitting device | |
| JP2019011429A (en) | Fluoride phosphor and light-emitting device using the same | |
| JP7244783B2 (en) | Fluoride phosphor, light-emitting device, and method for producing fluoride phosphor | |
| KR102520635B1 (en) | Phosphor, light emitting device, and method for producing the phosphor | |
| US20180086973A1 (en) | Phosphor and light-emitting device | |
| JP2025145759A (en) | Potassium hexafluoromanganate powder, method for producing manganese-containing fluoride phosphor, manganese-containing fluoride phosphor, composite, light-emitting device, and method for producing potassium hexafluoromanganate powder | |
| JP7787387B2 (en) | Fluoride phosphor, its manufacturing method and light-emitting device | |
| JP2018100332A (en) | Method for producing fluoride phosphor | |
| JP2026068213A (en) | Fluoride phosphor particles, composites, and light-emitting devices | |
| TW202532612A (en) | Fluoride phosphor, its manufacturing method and light-emitting device | |
| WO2025150472A1 (en) | Fluoride fluorescent material particle, composite material, light-emitting device, and method for producing fluoride fluorescent material | |
| JP2026068211A (en) | Method for producing fluoride phosphor particles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230831 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240827 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240909 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20241203 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20241213 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7606597 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |