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JP7634649B2 - Phosphor particles, composite and light-emitting device - Google Patents
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JP7634649B2 - Phosphor particles, composite and light-emitting device - Google Patents

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Description

本発明は、蛍光体粒子、複合体および発光装置に関する。 The present invention relates to phosphor particles, 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、KSiF:Mnで表されるフッ化物蛍光体(しばしば「KSF蛍光体」などと略記される)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。よって、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A(1-n):Mn4+ で表され、嵩密度が0.80g/cm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.

また、フッ化物蛍光体の先行技術としては、特許文献2を挙げることもできる。特許文献2には、ABF(但し、AはK、Na、Rb又はCs、BはSi、Ge、Sn、Ti又はZrであって、KとSi、KとGe、KとTiの組み合わせを除く。)で表される母体結晶の一部に、賦活剤として遷移金属が置換された構成をとる結晶体からなることを特徴とする蛍光体が記載されている。 Furthermore, as a prior art for fluoride phosphors, Patent Document 2 can also be mentioned. Patent Document 2 describes a phosphor characterized by comprising a crystal having a structure in which a transition metal is substituted as an activator in part of a host crystal represented by A2BF6 (wherein A is K, Na, Rb or Cs, and B is Si, Ge, Sn, Ti or Zr, excluding combinations of K and Si, K and Ge, and K and Ti).

特開2019-001897号公報JP 2019-001897 A 国際公開第2009/119486号International Publication No. 2009/119486

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.

本発明者らは、以下に提供される発明を完成させ、上記課題を解決した。The inventors have completed the invention provided below and solved the above problem.

本発明によれば、以下蛍光体粒子が提供される。According to the present invention, the following phosphor particles are provided:

組成が以下一般式(1)で表される蛍光体粒子であって、
表面に少なくとも1つの微小凹部を有する、蛍光体粒子。
一般式(1):AMF: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 particle having a composition represented by the following general formula (1):
A phosphor particle having at least one micro-depression on its surface.
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、本発明によれば、
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
が提供される。
Further, according to the present invention,
There is provided a composite material comprising the above phosphor powder and an encapsulant that encapsulates the phosphor powder.

また、本発明によれば、
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
が提供される。
Further, according to the present invention,
There is provided a light emitting device including a light emitting element that emits excitation light and the above composite that converts the wavelength of the excitation light.

本発明により、発光特性が良好なフッ化物蛍光体が提供される。The present invention provides a fluoride phosphor with good luminescence properties.

微小凹部の形態について説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the shape of minute recesses. 発光装置の一例を示す図である。FIG. 1 illustrates an example of a light emitting device. 実施例1で製造された蛍光体粒子の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of phosphor particles produced in Example 1. 実施例2で製造された蛍光体粒子の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of phosphor particles produced in Example 2. 比較例1で製造された蛍光体粒子の電子顕微鏡画像である。1 is an electron microscope image of phosphor particles produced in Comparative Example 1.

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。すべての図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応しない。 Below, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. All drawings are for illustrative purposes only. The shapes and dimensional ratios of each component in the drawings do not necessarily correspond to the actual objects.

<蛍光体粒子>
本実施形態の蛍光体粒子の組成は、以下一般式(1)で表される。この組成により、本実施形態の蛍光体粒子は、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):AMF: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。
<Phosphor particles>
The composition of the phosphor particles of this embodiment is represented by the following general formula (1): With this composition, the phosphor particles of this embodiment convert blue light normally emitted from a blue LED into red light.
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、「形状」の観点で、本実施形態の蛍光体粒子は、その表面に少なくとも1つの微小凹部を有する。 In terms of "shape," the phosphor particle of this embodiment has at least one microscopic depression on its surface.

本実施形態の蛍光体粒子に青色光が照射されたときには、微小凹部内に青色光が「入り込む」ことで、青色光が無駄なく赤色光に変換されると推測される。このため、発光特性が向上すると推測される。When blue light is irradiated onto the phosphor particles of this embodiment, it is assumed that the blue light "penetrates" into the micro-recesses, converting the blue light into red light without waste. This is assumed to improve the light emission characteristics.

本実施形態の蛍光体粒子は、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。製造方法の詳細は後述するが、水に蛍光体粒子を析出させて得る際に、各種原料を水に投入する順序や、投入の際の温度などを適切に選択・制御することで、本実施形態の蛍光体粒子を得ることができる。The phosphor particles of this embodiment can be manufactured by using appropriate raw materials and adopting appropriate manufacturing methods and manufacturing conditions. Details of the manufacturing method will be described later, but when obtaining phosphor particles by precipitating them in water, the phosphor particles of this embodiment can be obtained by appropriately selecting and controlling the order in which various raw materials are added to the water and the temperature at which they are added.

本実施形態の蛍光体粒子に関する説明を続ける。 We continue our explanation of the phosphor particles of this embodiment.

(微小凹部の形態について)
微小凹部の具体的形状の例は後掲の実施例で示す顕微鏡画像に示されるが、説明のため図1に模式化した微小凹部及びその近傍を示す。
(Regarding the shape of the micro recesses)
Examples of specific shapes of the micro recesses are shown in microscope images in the Examples section given later, but for the purpose of explanation, FIG. 1 shows a schematic diagram of the micro recesses and their vicinity.

図1においては、微小凹部は、略平面状の蛍光体粒子表面に存在する。微小凹部は蛍光体粒子表面における略平面状の部分にあってもよいし、蛍光体粒子表面における平面ではない部分にあってもよい。
図1において、微小凹部は、深くなるほど小さくなっているが、微小凹部はこのような形態のみに限定されない。微小凹部は、例えば井戸のように、深さ方向にほぼ一定の径を有していてもよい。
微小凹部の深さ、すなわち、蛍光体粒子表面と微小凹部の最底部との距離は、好ましくは0.5μm以上20μm以下、より好ましくは1μm以上10μm以下である。
1, the micro recesses are present on a substantially planar surface of the phosphor particle. The micro recesses may be present in a substantially planar portion of the phosphor particle surface, or in a non-planar portion of the phosphor particle surface.
In Fig. 1, the micro recesses become smaller as they become deeper, but the micro recesses are not limited to this form. The micro recesses may have an approximately constant diameter in the depth direction, for example, like a well.
The depth of the minute recess, that is, the distance between the surface of the phosphor particle and the bottom of the minute recess, is preferably 0.5 μm or more and 20 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 10 μm or less.

微小凹部の開口部、すなわち、蛍光体粒子表面における微小凹部の「ふち」の形状は、特に限定されないが、好ましくは三角形状である。ここでの「三角形状」とは、数学的に厳密な三角形の形状でなくてもよく、常識的に見て三角形と認識できる形状であればよい。例えば、三角形の3辺のうち一部また全部は、厳密な直線でなくてもよい。
三角形は、正三角形でもよいし、二等辺三角形でもよいし、3辺の長さがすべて異なる三角形でもよい。
The shape of the opening of the micro recess, i.e., the "edge" of the micro recess on the surface of the phosphor particle, is not particularly limited, but is preferably triangular. The "triangular shape" here does not have to be a mathematically strict triangular shape, but may be any shape that can be recognized as a triangle from a common sense point of view. For example, some or all of the three sides of the triangle do not have to be strictly straight lines.
The triangle may be an equilateral triangle, an isosceles triangle, or a triangle with all three sides of different lengths.

微小凹部の開口部の最大径は、好ましくは0.5μm以上20μm以下、より好ましくは1μm以上10μm以下である。最大径は、蛍光体粒子を電子顕微鏡で撮影した2次元画像中にある開口部の最大径を計測することで求める。
蛍光体粒子を電子顕微鏡で撮影した2次元画像における開口部の最大径は、撮影された蛍光体粒子の方向により変化する。しかし、このバラつきを鑑みても、最大径が上記数値範囲程度に収まっていれば、より良好な発光特性を得ることができる。換言すると、上記の1μm以上20μm以下という数値範囲は、蛍光体粒子の撮影される方向により異なる最大径のバラつきも考慮した数値範囲である。
The maximum diameter of the opening of the minute recess is preferably 0.5 μm to 20 μm, more preferably 1 μm to 10 μm, and is determined by measuring the maximum diameter of the opening in a two-dimensional image of the phosphor particle taken by an electron microscope.
The maximum diameter of the opening in a two-dimensional image of a phosphor particle photographed by an electron microscope varies depending on the direction of the photographed phosphor particle. However, even in consideration of this variation, better light emission characteristics can be obtained if the maximum diameter falls within the above-mentioned numerical range. In other words, the above-mentioned numerical range of 1 μm or more and 20 μm or less is a numerical range that takes into consideration the variation in the maximum diameter that differs depending on the direction in which the phosphor particle is photographed.

(粒子の凝集について)
本実施形態の蛍光体粒子は、一次粒子であってもよいし、一次粒子が凝集した二次粒子であってもよい。別の言い方として、本実施形態の蛍光体粒子は、二次粒子の表面に微小凹部があるものであってもよい。
一般に、蛍光体粒子が二次粒子であると、発光特性は低下する傾向がある。しかし、本実施形態の蛍光体粒子は、微小凹部があることにより、発光特性の低下が抑えられている可能性がある。
(About particle aggregation)
The phosphor particles of this embodiment may be primary particles or secondary particles formed by agglomeration of primary particles. In other words, the phosphor particles of this embodiment may be secondary particles having minute recesses on the surface.
Generally, when phosphor particles are secondary particles, their light emission characteristics tend to deteriorate. However, the phosphor particles of this embodiment have minute recesses, which may suppress the deterioration of the light emission characteristics.

(粒子そのものの大きさについて)
本実施形態の蛍光体粒子を電子顕微鏡で撮影した画像から求められる長径は、好ましくは3μm以上150μm以下、より好ましくは5μm以上100μm以下、さらに好ましくは10μm以上50μm以下である。この長径が適当な大きさであることにより、より良好な発光特性を得ることができる。
蛍光体粒子を電子顕微鏡で撮影した画像は、2次元画像であり、撮影された蛍光体粒子の方向により長径はバラつく。しかし、このバラつきを鑑みても、長径が上記数値範囲程度に収まっていれば、より良好な発光特性を得ることができる。換言すると、上記の3μm以上150μm以下という数値範囲は、蛍光体粒子の撮影される方向により異なる長径のバラつきも考慮した数値範囲である。
(Regarding the size of the particles themselves)
The major axis of the phosphor particles of this embodiment, as determined from an image taken by an electron microscope, is preferably 3 μm to 150 μm, more preferably 5 μm to 100 μm, and even more preferably 10 μm to 50 μm. By setting the major axis to an appropriate size, better light emission characteristics can be obtained.
An image of a phosphor particle photographed by an electron microscope is a two-dimensional image, and the major axis varies depending on the direction of the photographed phosphor particle. However, even in consideration of this variation, if the major axis falls within the above-mentioned numerical range, better light emission characteristics can be obtained. In other words, the numerical range of 3 μm or more and 150 μm or less is a numerical range that takes into consideration the variation in the major axis, which differs depending on the direction in which the phosphor particle is photographed.

(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 a single element.

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.

(蛍光体粉末における微小凹部を有する蛍光体粒子の比率)
後掲の複合体や発光装置に蛍光体粒子を適用する場合、通常、蛍光体粒子の集合体である蛍光体粉末を用いる。
蛍光体粉末中の、表面に少なくとも1つの微小凹部を有する蛍光体粒子の比率は、個数基準で、例えば10%以上、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは75%以上である。この値は、例えば、電子顕微鏡画像中の蛍光体粒子少なくとも50個について、微小凹部を有するか否かを確認することで求めることができる。
(Ratio of phosphor particles having micro recesses in phosphor powder)
When phosphor particles are applied to the composite body or light emitting device described below, phosphor powder, which is an aggregate of phosphor particles, is usually used.
The ratio of phosphor particles having at least one micro-depression on the surface in the phosphor powder is, for example, 10% or more, preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and even more preferably 75% or more, based on the number of particles. This value can be determined, for example, by checking whether or not at least 50 phosphor particles in an electron microscope image have a micro-depression.

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、LEDパッケージ用途において、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 a volume-based particle size distribution curve of the phosphor powder is defined as D50 , D50 is preferably 10 μm to 40 μm, more preferably 20 μm to 35 μm. A moderate D50 value makes it easy to obtain sufficient quantum efficiency, 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 in LED package applications, it makes it easy to form a uniform and smooth film or sheet.

また、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1.2以下、より好ましくは0.9以下、更に好ましくは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。また、LEDパッケージの製造において、ノズル詰まりの抑制を図ることができる。
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。
In addition, when the cumulative 10% value in the volume-based particle size distribution curve of the phosphor powder is D10 , the cumulative 50% value is D50 , and the cumulative 90% value is D90 , ( D90 - D10 )/ D50 is preferably 1.2 or less, more preferably 0.9 or less, and further 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. The narrow width of the particle size distribution of the phosphor powder means that the particle size of the phosphor particles in the phosphor powder is 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. In addition, nozzle clogging can be suppressed in the manufacture of LED packages.
The volume-based particle size distribution curve can be obtained through measurement by a laser diffraction scattering method. For details of the measurement method, see the examples given later.

<蛍光体粒子の製造方法>
本実施形態の蛍光体粒子は、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。以下では、好ましい製造手順を説明する。以下のような手順を採用することにより、おそらくは、結晶成長時の局所的な過飽和度の高低が発生することで、成長速度が変化し、結果として微小凹部が形成されると推測される。
<Method of manufacturing phosphor particles>
The phosphor particles of this embodiment can be manufactured by using an appropriate material and selecting an appropriate manufacturing method and manufacturing conditions. A preferred manufacturing procedure will be described below. It is presumed that by adopting the following procedure, localized highs and lows in the degree of supersaturation during crystal growth will probably occur, causing the growth rate to change, resulting in the formation of minute recesses.

(1)フッ化水素酸の準備
耐腐食性を有する容器に、フッ化水素酸(HFの水溶液)を入れて準備する。フッ化水素の濃度は、好ましくは50~60質量%である。
(1) Preparation of Hydrofluoric Acid Hydrofluoric acid (aqueous solution of HF) is prepared by pouring it into a corrosion-resistant container. The concentration of hydrogen fluoride is preferably 50 to 60 mass %.

(2)フッ化水素酸の冷却とKHFの投入
上記(1)で準備したフッ化水素酸を冷却しながら、KHFを加えて攪拌する。そして、攪拌を継続しながら、ビーカー内を冷却する。冷却は、好ましくはビーカー内が-35℃以上0℃以下、より好ましくは-15℃以上-2℃以下、さらに好ましくは-10℃以上-5℃以下になるまで行う。本発明者の知見によれば、このようにビーカー内を冷却したうえで以下(3)以降の工程を行うことで、結晶の成長の仕方が制御されて、微小凹部を有する蛍光体粒子を得やすくなる。
(2) Cooling of hydrofluoric acid and addition of KHF2 While cooling the hydrofluoric acid prepared in (1) above, add KHF2 and stir. Then, while continuing stirring, cool the inside of the beaker. Cooling is preferably performed until the temperature inside the beaker is between -35°C and 0°C, more preferably between -15°C and -2°C, and even more preferably between -10°C and -5°C. According to the knowledge of the present inventor, by cooling the inside of the beaker in this way and then performing the steps from (3) onwards, the way in which the crystals grow is controlled, making it easier to obtain phosphor particles having minute recesses.

なお、以下(3)以降の工程を行うにあたっては、冷却を継続してもよいし、冷却を停止して徐々に室温に近づくようにしてもよい。理論的には前者のほうが種々の事項をコントロールしやすく好ましいと考えられるが、後者のほうは製造コスト(エネルギーの節約)の点でメリットがある。 When carrying out steps (3) and onwards, cooling may be continued, or cooling may be stopped and the temperature may be gradually brought closer to room temperature. Theoretically, the former is considered preferable as it makes it easier to control various factors, but the latter has the advantage in terms of production costs (energy savings).

(3)Mnを含む原料と、Siを含む原料と、の同時投入
上記(2)で冷却されたビーカー内に、Mnを含む原料と、Siを含む原料と、を同時に投入し、攪拌する。詳細は不明だが、2つの原料の「同時投入」も、蛍光体粒子に微小凹部が形成されることに関係している可能性がある。
(3) Simultaneous introduction of raw materials containing Mn and raw materials containing Si The raw materials containing Mn and raw materials containing Si are simultaneously introduced into the beaker cooled in (2) above and stirred. Although the details are unclear, the "simultaneous introduction" of the two raw materials may also be related to the formation of micro-depressions in the phosphor particles.

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、NaMnF、KMnF、RbMnFなどが挙げられる。特にKMnF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。
Siを含む原料としては、SiOが好ましく挙げられる。SiOは、入手容易性、高純度のものが得やすいといった点で、Siを含む原料として好ましい。
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.
A preferred example of the raw material containing Si is SiO 2. SiO 2 is preferred as the raw material containing Si in that it is easily available and can be easily obtained with high purity.

(4)Mnを含む原料の投入(好ましくは複数回に分けての投入)
上記(3)で2つの原料を投入して30~60秒攪拌した後、Mnを含む原料をビーカー内に投入する。
ここでの投入は、必要量のMnを含む原料を、複数回(好ましくは2~5回程度)に分けて投入することが好ましい。こうすることで、蛍光体粒子内で元素組成が均質化される(中心部にMnが偏在することが避けられる)と考えられる。このことは、発光特性のさらなる向上の点で好ましい。
Mnを含む原料の具体例は、上記(3)で説明したとおりである。
(4) Adding raw materials containing Mn (preferably in multiple batches)
In the above (3), the two raw materials are charged and stirred for 30 to 60 seconds, and then the raw material containing Mn is charged into the beaker.
It is preferable to charge the raw material containing the required amount of Mn in several times (preferably about 2 to 5 times). This is thought to homogenize the element composition in the phosphor particles (avoiding uneven distribution of Mn in the center). This is preferable in terms of further improving the light emission characteristics.
Specific examples of the raw material containing Mn are as explained in (3) above.

得られた蛍光体粒子は、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、フッ化水素酸反応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反応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、乾燥により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 obtained phosphor particles are collected by solid-liquid separation such as by filtration, and washed with an organic solvent such as methanol, ethanol, or acetone. If a fluoride phosphor is washed with water, some 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 a hydrofluoric acid reaction solution before washing with an organic solvent, it is possible to dissolve and remove impurities that have been generated in small amounts. The concentration of hydrofluoric acid in the hydrofluoric acid reaction solution 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. After the washing step, it is preferable to thoroughly evaporate the washing solution by drying.
In addition, classification may be performed using a sieve with a specified mesh size, and coarse particles may be removed.

<複合体、発光装置>
本実施形態の複合体は、上述の蛍光体粒子と、その蛍光体粒子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, Light Emitting Device>
The composite of this embodiment includes the above-mentioned phosphor particles and a sealant that seals the phosphor particles.
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、蛍光体粒子を含む複合体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 composite body 10 and a light emitting element 20. The composite body 10 is provided in contact with an upper portion of the light emitting element 20.
The light emitting element 20 is typically a blue LED. Terminals are provided on the bottom of the light emitting element 20. When the terminals are connected to a power source, the light emitting element 20 can emit light.
The excitation light emitted from the light emitting element 20 is wavelength converted by the composite 10. When the excitation light is blue light, the blue light is wavelength converted to red light by the composite 10 containing phosphor particles.

複合体10は、上述の蛍光体粒子と、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。複合体10は、上述の蛍光体粒子に該当しない蛍光体粒子をさらに含んでもよい。
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中における蛍光体粒子(上述の蛍光体粒子と、上述の蛍光体粒子に該当しない蛍光体粒子に)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 particles and a sealant that seals the phosphor powder. The composite 10 may further include phosphor particles other than the above-mentioned phosphor particles.
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 phosphor particles (including the above-mentioned phosphor particles and phosphor particles other than the above-mentioned phosphor 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 element 20 are not particularly limited. Depending on the application of the light-emitting device 1, the light-emitting element 20 can be of any size and shape.

念のため述べておくと、図2に示した発光装置1は、いわゆるチップ型の発光装置である。本実施形態の蛍光体粒子を適用する発光装置は、チップ型に限定されず、砲弾型、多セグメント型などであってもよい。Just to be clear, the light emitting device 1 shown in FIG. 2 is a so-called chip-type light emitting device. The light emitting device to which the phosphor particles of this embodiment are applied is not limited to the chip type, and may be a bullet type, a multi-segment type, or the like.

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
SiF:森田化学株式会社製のもの
MnF:特開2019-001897号公報の段落0042に記載の方法で準備したもの
KHF:富士フィルム和光純薬株式会社製の特級試薬
SiO:デンカ株式会社製のFB-50R
<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 Co., Ltd. K 2 MnF 6 : prepared by the method described in paragraph 0042 of JP 2019-001897 A KHF 2 : special grade reagent manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. SiO 2 : FB-50R manufactured by Denka Co., Ltd.

<蛍光体粒子の製造>
(実施例1)
以下手順で蛍光体粒子を製造した。
(1)室温下で、テフロン(登録商標)製ビーカーに、濃度55質量%のHF水溶液2100mLを入れた。
(2)上記HF水溶液を冷却しながら、KHF 315gを加えて攪拌した。攪拌を継続しながら、ビーカー内が-7℃になるまで冷却を行った。
(3)-7℃となったビーカー内に、KMnF 4gと、SiO 72gと、を同時に投入し、45秒間攪拌した。
(4)-7℃での冷却を継続しながら、KMnF 4gをビーカー内に投入し、45秒間攪拌した。
(5)-7℃での冷却を継続しながら、さらに、KMnF 4gをビーカー内に投入し、45秒間攪拌した。
(6)-7℃での冷却を継続しながら、さらに、KMnF 4gをビーカー内に投入し、25分間攪拌した。
<Production of phosphor particles>
Example 1
The phosphor particles were produced according to the following procedure.
(1) At room temperature, 2,100 mL of an aqueous HF solution having a concentration of 55% by mass was placed in a Teflon (registered trademark) beaker.
(2) While cooling the HF aqueous solution, 315 g of KHF was added and stirred. While continuing stirring, the mixture was cooled until the temperature inside the beaker reached -7°C.
(3) 4 g of K 2 MnF 6 and 72 g of SiO 2 were simultaneously added to the beaker at −7° C., and the mixture was stirred for 45 seconds.
(4) While continuing to cool at −7° C., 4 g of K 2 MnF 6 was added to the beaker and stirred for 45 seconds.
(5) While continuing to cool at −7° C., 4 g of K 2 MnF 6 was further added to the beaker and stirred for 45 seconds.
(6) While continuing to cool at −7° C., 4 g of K 2 MnF 6 was further added to the beaker and stirred for 25 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、蛍光体粒子を得た。
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, phosphor particles were obtained.

(実施例2)
上記(2)と(3)の間で冷却を停止したこと、つまり、上記(3)以降において、ビーカー内の温度が徐々に自然と室温に近づくようにしたこと以外は、実施例1と同様にして蛍光体粒子を得た。
Example 2
Phosphor particles were obtained in the same manner as in Example 1, except that cooling was stopped between (2) and (3) above, i.e., from (3) above onwards, the temperature in the beaker was allowed to gradually and naturally approach room temperature.

図3に、実施例1で得られた蛍光体粒子の電子顕微鏡画像を示す。また、図4に、実施例2で得られた蛍光体粒子の電子顕微鏡画像を示す。
各電子顕微鏡画像に示されているとおり、実施例1および実施例2では、微小凹部を表面に有する蛍光体粒子が得られた。
各電子顕微鏡画像からわかるように、微小凹部の多くは、三角形状の開口部を有していた。各電子顕微鏡画像から確認される開口部の最大径(開口部が三角形状である場合はその三角形の最長の辺の長さ)は、おおよそ1μm以上20μm以下の範囲に収まっていた。具体的には、図3において丸で囲った粒子が有する三角形状の開口部の最大径は5μm程度であった。また、図4において丸で囲った粒子が有する三角形状の開口部の最大径は9μm程度であった。
また、各電子顕微鏡画像からは、一次粒子が凝集した二次粒子が確認され、その二次粒子の表面にも微小凹部が確認された。
また、各顕微鏡画像中の、微小凹部を表面に有する蛍光体粒子の長径は、おおよそ10μm以上100μm以下の範囲に収まっていた。
Fig. 3 shows an electron microscope image of the phosphor particles obtained in Example 1. Fig. 4 shows an electron microscope image of the phosphor particles obtained in Example 2.
As shown in the respective electron microscope images, in Examples 1 and 2, phosphor particles having minute recesses on the surface were obtained.
As can be seen from each electron microscope image, many of the micro recesses had triangular openings. The maximum diameter of the openings confirmed from each electron microscope image (if the openings were triangular, the length of the longest side of the triangle) was within the range of approximately 1 μm to 20 μm. Specifically, the maximum diameter of the triangular openings of the particles circled in FIG. 3 was about 5 μm. Also, the maximum diameter of the triangular openings of the particles circled in FIG. 4 was about 9 μm.
Moreover, secondary particles formed by aggregation of primary particles were confirmed from each electron microscope image, and minute recesses were also confirmed on the surfaces of the secondary particles.
Furthermore, the major axis of the phosphor particles having microscopic recesses on their surfaces in each of the microscopic images was within the range of approximately 10 μm to 100 μm.

(比較例1)
特許文献2(国際公開第2009/119486号)の記載を参考に、以下手順で蛍光体粒子を得た。以下手順は、室温で行った。
(1)まず、HF水溶液(46-48%):100mL、KMnO:6g、および、HO:100mLを混合して溶液を得た。
(2)上記溶液に、n型ダミーウェハから切り出した厚み0.635mmのSiウェハ0.38gを入れ、48時間静置した。
(3)静置後の溶液の上澄みを除去し、残った固形物(析出した結晶および溶け残ったSiウェハ)をメタノールで洗浄した。そして、溶け残ったSiウェハは手作業で取り除いた。
以上により、蛍光体粉末を得た。
(Comparative Example 1)
Referring to the description in Patent Document 2 (WO 2009/119486), phosphor particles were obtained by the following procedure. The following procedure was performed at room temperature.
(1) First, 100 mL of an aqueous HF solution (46-48%), 6 g of KMnO 4 , and 100 mL of H 2 O were mixed to obtain a solution.
(2) 0.38 g of a Si wafer having a thickness of 0.635 mm, which had been cut from an n-type dummy wafer, was placed in the above solution and allowed to stand for 48 hours.
(3) The supernatant of the solution after standing was removed, and the remaining solid matter (precipitated crystals and the undissolved Si wafer) was washed with methanol. The undissolved Si wafer was then manually removed.
In this manner, a phosphor powder was obtained.

図5に得られた蛍光体粒子の電子顕微鏡画像を示すが、図3や図4のような開口部を有する微小凹部を確認することはできなかった。Figure 5 shows an electron microscope image of the obtained phosphor particles, but no microscopic recesses with openings like those in Figures 3 and 4 could be confirmed.

<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、KSiF結晶と同一パターンであった。このことから、KSiF: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を求めた。また、
<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 volume-based particle size distribution curve was obtained for the solution thus prepared using a laser diffraction/scattering type particle size distribution analyzer (manufactured by Microtrackbell, product name MT3300EXII). From the obtained curve, D10 , D50 , and D90 were calculated.

Figure 0007634649000001
Figure 0007634649000001

<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2に示す。 The above results are summarized in Table 2.

Figure 0007634649000002
Figure 0007634649000002

上表に示されるとおり、実施例1および2の蛍光体粒子の発光特性は良好だった。As shown in the table above, the luminescence characteristics of the phosphor particles of Examples 1 and 2 were good.

この出願は、2021年3月26日に出願された日本出願特願2021-052759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. 2021-052759, filed on March 26, 2021, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety.

Claims (5)

組成が以下一般式(1)で表される蛍光体粒子であって、
表面に少なくとも1つの微小凹部を有し、
開口部の最大径が1μm以上20μm以下の前記微小凹部を少なくとも1つ有し、
レーザ回折散乱法により得られる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1.2以下である、蛍光体粒子。
一般式(1):AMF: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 particle having a composition represented by the following general formula (1):
having at least one micro recess on its surface;
At least one of the micro recesses has an opening having a maximum diameter of 1 μm or more and 20 μm or less,
A phosphor particle having a (D 90 -D 10 )/ D 50 of 1.2 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 obtained by a laser diffraction scattering method .
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.
請求項1に記載の蛍光体粒子であって、
前記微小凹部の開口部の形状が、三角形状である、蛍光体粒子。
2. The phosphor particle according to claim 1 ,
The phosphor particle, wherein the opening of the minute recess has a triangular shape.
請求項1または2に記載の蛍光体粒子であって、
一次粒子が凝集した二次粒子である、蛍光体粒子。
3. The phosphor particle according to claim 1 ,
Phosphor particles are secondary particles formed by agglomeration of primary particles.
請求項1~のいずれか1項に記載の蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子を封止する封止材と、を備える複合体。 A composite comprising the phosphor particles according to any one of claims 1 to 3 and a sealant that seals the phosphor particles. 励起光を発する発光素子と、前記励起光の波長を変換する請求項に記載の複合体と、を備える発光装置。 A light emitting device comprising: a light emitting element that emits excitation light; and the composite according to claim 4 that converts the wavelength of the excitation light.
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