DE112020001645T5

DE112020001645T5 - Leuchtstoffteilchen, Verbundstoff, lichtemittierende Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Leuchtstoffteilchen

Info

Publication number: DE112020001645T5
Application number: DE112020001645.5T
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Nomiyama; Yusuke Takeda; Marina TAKAMURA; Tatsuya Okuzono; Masaru Miyazaki; Shintaro Watanabe
Original assignee: Denka Co Ltd
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2022-02-17
Also published as: CN113692437A; WO2020203483A1; JP6667025B1; KR102336242B1; US11339325B2; CN113692437B; US20220089947A1; TW202039786A; KR20210128005A; JP2020164750A; TWI838499B

Abstract

Ein α-Sialon-Leuchtstoffteilchen, das Eu enthält, wird breitgestellt. Auf einer Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens ist mindestens ein Schlitz ausgebildet. Das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen wird vorzugsweise durch einen Rohmaterial-Mischschritt, einen Erhitzungsschritt, einen Pulverisierungsschritt und einen Säurebehandlungsschritt hergestellt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtstoffteilchen, einen Verbundstoff, eine lichtemittierende Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Leuchtstoffteilchen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Als Nitrid- und Oxynitrid-Leuchtstoffe ist ein α-Sialon-Leuchtstoff, in dem ein bestimmtes Seltenerdelement aktiviert ist, dafür bekannt, dass er nützliche Fluoreszenzeigenschaften aufweist, und wurde für eine weiße LED und dergleichen verwendet. Der α-Sialon-Leuchtstoff hat eine Struktur, bei der die Si-N-Bindungen der a-Siliciumnitridkristalle teilweise durch Al-N-Bindungen und Al-O-Bindungen ersetzt sind und bestimmte Elemente (Ca, Li, Mg, Y oder Lanthanidenmetalle mit Ausnahme von La und Ce) in die Kristallgitter eindringen und in fester Form gelöst sind, um die elektrische Neutralität zu erhalten. Die Fluoreszenzeigenschaften kommen dadurch zum Ausdruck, dass einige der Elemente, wie seltene Erden, in die Gitter eindringen, in fester Form gelöst werden und als Lumineszenzzentrum dienen. Der α-Sialon-Leuchtstoff, in dem Ca fest gelöst ist und die Elemente teilweise durch Eu ersetzt sind, wird in einem breiten Wellenlängenbereich von ultraviolettem bis blauem Licht relativ effizient angeregt und emittiert gelbes bis oranges Licht. Als Versuch, die Fluoreszenzeigenschaften eines solchen α-Sialon-Leuchtstoffs weiter zu verbessern, wurde beispielsweise vorgeschlagen, einen α-Sialon-Leuchtstoff mit einem bestimmten durchschnittlichen Teilchendurchmesser durch eine Klassierungsbehandlung auszuwählen (Patentdokument 1).
ZUGEHÖRIGES DOKUMENT
PATENTSCHRIFT
[Patentdokument 1] Japanische Offenlegungspatent-Veröffentlichungs-Nr. 2009-96882
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die vorliegenden Erfinder haben intensive Studien zur Verbesserung der Fluoreszenzeigenschaften eines α-Sialon-Leuchtstoffs durchgeführt und dabei festgestellt, dass die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffs in Abhängigkeit von der Oberflächenform eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens variieren. Darüber hinaus wurde die vorliegende Erfindung als Ergebnis eines Fortschritts bei den Untersuchungen darüber, welche Art von Oberflächenform zu den Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffs beiträgt, abgeschlossen. Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Umstände vorgenommen. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur weiteren Verbesserung der Fluoreszenzeigenschaften von α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bereit.
LÖSUNG DER AUFGABE
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Leuchtstoffteilchen bereitgestellt, das ein α-Sialon-Leuchtstoffteilchen ist, das Eu enthält, wobei mindestens ein Schlitz auf einer Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens ausgebildet ist.
Des Weiteren wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verbundstoff bereitgestellt, der die vorstehend genannten Leuchtstoffteilchen und ein Dichtungsmaterial enthält, das die Leuchtstoffteilchen versiegelt.
Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine lichtemittierende Vorrichtung bereitgestellt, die ein lichtemittierendes Element, das Anregungslicht emittiert, und den vorstehend erwähnten Verbundstoff, der eine Wellenlänge des Anregungslichts erhöht, enthält.
Des Weiteren wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des vorstehend genannten Leuchtstoffteilchens bereitgestellt, wobei das Verfahren einen Mischschritt des Mischens von Rohmaterialien, die ein Element enthalten, das ein Eu enthaltendes α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bildet, einen Erhitzungsschritt des Erhitzens eines Gemisches der Rohmaterialien, um einen α-Sialon-Leuchtstoff zu erhalten, einen Pulverisierungsschritt des Pulverisierens des durch den Erhitzungsschritt erhaltenen α-Sialon-Leuchtstoffteilchens, um das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen zu erhalten, und einen Schritt des Unterziehens des durch den Pulverisierungsschritt erhaltenen α-Sialon-Leuchtstoffteilchens einer Säurebehandlung, um einen Schlitz auf einer Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens zu bilden, beinhaltet.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Fluoreszenzeigenschaften eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens verbessert werden.
Figurenliste

1(a) ist eine schematische Ansicht eines Schlitzes auf der Oberfläche eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens. 1(b) ist eine schematische Ansicht eines Schlitzes, der einen schrägen V-förmigen Querschnitt aufweist.
2 ist eine Ansicht, die den maximalen Durchmesser eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens in der Draufsicht zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht, die einen Aspekt des Schlitzes zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, die einen weiteren Aspekt des Schlitzes zeigt.
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
6 ist eine REM-Aufnahme eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens aus Beispiel 1.
7 ist eine REM-Aufnahme eines Querschnitts eines Schlitzes, der in dem α-Sialon-Leuchtstoffteilchen aus Beispiel 1 gebildet wurde.
8 ist eine REM-Aufnahme eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens aus Beispiel 2 und eine REM-Aufnahme eines Querschnitts des gebildeten Schlitzes.
9 ist eine REM-Aufnahme eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens des zusätzlichen Vergleichsbeispiels.
10 ist eine REM-Aufnahme eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens des zusätzlichen Vergleichsbeispiels.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben.
Das Leuchtstoffteilchen gemäß einer Ausführungsform besteht aus einem α-Sialon-Leuchtstoffteilchen, das Eu als Aktivierungssubstanz enthält. Auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens ist mindestens ein Schlitz ausgebildet. Hier ist der Schlitz eine rillenförmige Vertiefung, die auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens ausgebildet ist, was bedeutet, dass in einem Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Vertiefung (im Folgenden ist in einem Fall, in dem ein „Querschnitt“ einfach erwähnt wird, ein Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung eines Schlitzes, der eine rillenförmige Vertiefung ist, gemeint) die Breite schmaler wird, wenn die Tiefe der Vertiefung tiefer ist, und der tiefste Abschnitt davon innerhalb des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens verbleibt.
Mit dem α-Sialon-Leuchtstoffteilchen der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Fluoreszenzeigenschaften zu verbessern, während der Anregungswellenlängenbereich und der Fluoreszenzwellenlängenbereich eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens im verwandten Stand der Technik beibehalten werden. Daher können als Ergebnis die Lichtemissionseigenschaften einer lichtemittierenden Vorrichtung, die das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen verwendet, verbessert werden. Ein detaillierter Mechanismus als Grund dafür ist nicht klar, aber zum Beispiel kann ein auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens gebildeter Schlitz eine Vertiefungsstruktur sein, die als eine Spur der Entfernung einer heterogenen Phase, die nicht zur Fluoreszenz beiträgt, charakteristisch ist. Es wird angenommen, dass in dem α-Sialon-Leuchtstoffteilchen, auf dem ein solcher Schlitz gebildet wird, eine heterogene Phase, die nicht zur Fluoreszenz beiträgt, auch auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens außerhalb des Schlitzes weitgehend entfernt wird. Daher wird davon ausgegangen, dass die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens verbessert werden, indem der Anteil der Mutterkristalle eines Leuchtstoffs, der zur Fluoreszenz beiträgt, auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens erhöht wird. Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass das in den Schlitz einfallende Licht in das Innere des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens gelangt und von dort effizient wieder abgeführt wird, wodurch die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens verbessert werden.
(α-Sialon-Leuchtstoffteilchen)
Das Eu-haltige α-Sialon-Leuchtstoffteilchen wird aus einem α-Sialon-Leuchtstoff gebildet, der nachstehend beschrieben wird.
Der α-Sialon-Leuchtstoff ist ein α-Sialon-Leuchtstoff, der ein Eu-Element enthält, dargestellt durch die allgemeine Formel: (M1_x, M2_y, Eu_z)(Si₁₂ _-(m ₊ _n)Al_m ₊ _n)(O_nN₁₆ _- _n)
(mit der Maßgabe, dass M1 ein einwertiges Li-Element ist und M2 ein oder mehrere zweiwertige Elemente sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Mg, Ca und Lanthanidenelementen (außer La und Ce) besteht).
Die Feststoff-Auflösungs-Zusammensetzung des α-Sialon-Leuchtstoffs wird in der allgemeinen Formel durch x, y und z ausgedrückt, wobei m und n durch ein Si/Al-Verhältnis und ein damit verbundenes O/N-Verhältnis bestimmt werden, und erfüllt 0 ≤ x < 2,0, 0 ≤ y < 2,0, 0 < z ≤ 0,5, 0 < x+y, 0,3 ≤ x + y + z ≤ 2,0, 0 < m ≤ 4,0 und 0 < n ≤ 3,0.
Insbesondere in dem Fall, in dem Ca als M2 verwendet wird, wird der α-Sialon-Leuchtstoff in einem breiten Zusammensetzungsbereich stabilisiert. Insbesondere durch teilweisen Ersatz der Ca-Elemente durch Eu, das ein lumineszierendes Zentrum ist, erfolgt die Anregung durch Licht in einem breiten Wellenlängenbereich von ultraviolettem bis blauem Licht, wodurch ein Leuchtstoff mit Emission von sichtbarem Licht im Bereich von gelbem bis orangem Licht erhalten werden kann.
Unter dem Gesichtspunkt der Erzielung von Licht in Glühlampenfarbe bei Beleuchtungsanwendungen ist es bevorzugt, dass der α-Sialon-Leuchtstoff kein Li als Feststoff-Auflösungs-Zusammensetzung oder nur eine geringe Menge an Li enthält, wenn überhaupt. In Bezug auf die allgemeine Formel ist es bevorzugt, dass 0 ≤ x ≤ 0,1 gilt. Außerdem oder alternativ ist das Verhältnis von Li in den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen vorzugsweise gleich oder größer als 0 Massenprozent und gleich oder kleiner als 1 Massenprozent.
Im Allgemeinen hat der α-Sialon-Leuchtstoff eine zweite Kristallphase, die sich von der des α-Sialon-Leuchtstoffs unterscheidet, oder eine amorphe Phase, die zwangsläufig vorhanden ist, die Feststoff-Auflösungs-Zusammensetzung kann nicht streng durch eine Analyse der Zusammensetzung oder dergleichen definiert werden. Als Kristallphase des α-Sialon-Leuchtstoffs ist eine α-Sialon-Einzelphase bevorzugt und der α-Sialon-Leuchtstoff kann auch Aluminiumnitrid oder ein Polytypoid oder dergleichen als weitere Kristallphase enthalten.
Bei den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen wird eine Vielzahl gleichachsiger Primärteilchen gesintert, um aggregierte Sekundärteilchen zu bilden. Die Primärteilchen in der vorliegenden Ausführungsform beziehen sich auf die kleinsten Teilchen, die mit einem Elektronenmikroskop oder dergleichen beobachtet werden können, wobei die Teilchen einzeln vorliegen können.
Die Untergrenze des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen ist vorzugsweise gleich oder größer als 1 µm, bevorzugter gleich oder größer als 5 µm und noch bevorzugter gleich oder größer als 10 µm. Darüber hinaus ist die Obergrenze des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen vorzugsweise gleich oder kleiner als 30 µm und bevorzugter gleich oder kleiner als 20 µm. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen ist ein Maß für die Sekundärteilchen. Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gleich oder größer als 5 µm ist, kann die Transparenz eines später beschriebenen Verbundstoffs weiter verbessert werden. Andererseits kann durch die Einstellung des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen auf gleich oder weniger als 30 µm das Auftreten von Abplatzungen unterdrückt werden, wenn der Verbundstoff mit einem Dicer oder dergleichen geschnitten wird.
Unter dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen ist hier der Median-Durchmesser (D₅₀) in einer volumenbasierten integrierten Fraktion zu verstehen, der durch ein Laserbeugungsstreuungsverfahren gemäß JIS R1629: 1997 bestimmt wurde.
Die Form der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen ist nicht besonders begrenzt. Beispiele für die Form sind eine Kugelform, eine kubische Form, eine säulenförmige Form und eine amorphe Form.
(Schlitzbildung auf der Oberfläche eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens)
Auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens ist mindestens ein Schlitz ausgebildet. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Schlitzes auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens kann z.B. mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) bestätigt werden. Darüber hinaus können die Querschnittsform und die Abmessung des Schlitzes bestätigt werden, indem das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen so geschnitten wird, dass der Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Schlitzes oder diese schneidend freigelegt wird, und der erhaltene Querschnitt mit dem REM beobachtet wird. Ein Verfahren zum Schneiden des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens ist nicht besonders beschränkt. Zu den Beispielen für das Verfahren gehört ein Querschnittspolierverfahren (CP), das auf einem lonenfräsverfahren basiert.
1(a) ist eine schematische Ansicht eines Schlitzes auf der Oberfläche eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens. Wie in 1(a) gezeigt, ist ein Schlitz 20 ein auf der Oberfläche eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 gebildeter Schnitt oder eine rillenförmige Vertiefung auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens.
Die Breite W des Schlitzes 20 ist die Öffnungsbreite des Schlitzes 20 auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 in einer Richtung senkrecht zur Erstreckungsrichtung oder zur Längsrichtung des Schlitzes 20. Die Breite W des Schlitzes 20 bezieht sich auf die Breite der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 bei Betrachtung aus der vertikalen Richtung der Oberfläche. Die Breite W des Schlitzes 20 kann von Ort zu Ort in einem bestimmten Schlitz 20 variieren. In mindestens einem Querschnitt einer Region, die den Schlitz 20 enthält, ist die Untergrenze der Breite W vorzugsweise gleich oder größer als 50 nm, bevorzugter gleich oder größer als 100 nm und noch bevorzugter gleich oder größer als 150 nm. Darüber hinaus ist die Obergrenze der Breite W vorzugsweise gleich oder kleiner als 500 nm, bevorzugter gleich oder kleiner als 450 nm und noch bevorzugter gleich oder kleiner als 400 nm.
In mindestens einem Querschnitt der Region, die den Schlitz 20 enthält, ist es möglich, die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 weiter zu verbessern, indem die Untergrenze der Breite W des Schlitzes 20 auf den Bereich eingestellt wird.
Indem die Obergrenze der Breite W des Schlitzes 20 auf den Bereich eingestellt wird, ist es möglich, die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 weiter zu verbessern, unter gleichzeitigem Beibehalten der Intensität des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10.
Die Tiefe D des Schlitzes 20 ist eine Länge von der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 bis zum Boden des Schlitzes 20. Das heißt, eine Länge von der Kante der Wand bis zum Boden des Schlitzes ist als Tiefe D des Schlitzes 20 definiert. Übrigens wird in einem Fall, in dem die Höhen der linken und rechten Wand in 1(a) unterschiedlich sind, d.h. in einem Fall, in dem es einen Schritt auf dem Oberflächenabschnitt gibt, eine Länge von der Kante der höheren Wand bis zum Boden des Schlitzes als die Tiefe D des Schlitzes 20 definiert.
Die Tiefe D des Schlitzes 20 kann von Ort zu Ort in dem jeweiligen Schlitz 20 variieren.
In mindestens einem Querschnitt einer Region, die den Schlitz 20 enthält, ist die Untergrenze der Tiefe D des Schlitzes 20 vorzugsweise gleich oder größer als 200 nm, bevorzugter gleich oder größer als 250 nm und noch bevorzugter gleich oder größer als 300 nm. Andererseits ist die Obergrenze der Tiefe D des Schlitzes 20 vorzugsweise gleich oder kleiner als 1500 nm, bevorzugter gleich oder kleiner als 1400 nm und noch bevorzugter gleich oder kleiner als 1300 nm.
In mindestens einem Querschnitt der Region, die den Schlitz 20 enthält, können die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 weiter verbessert werden, indem die Untergrenze der Tiefe D auf den Bereich eingestellt wird.
Indem die Obergrenze der Tiefe D des Schlitzes 20 auf den Bereich eingestellt wird, ist es möglich, die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 weiter zu verbessern, unter gleichzeitigem Beibehalten der Intensität des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10.
Wie in 1(a) gezeigt, weist der Schlitz 20 vorzugsweise einen V-förmigen Querschnittsabschnitt auf, der aus zwei Oberflächen einer Wand 22 und einer Wand 24 in einem Querschnitt senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Schlitzes 20 gebildet wird.
Es wird davon ausgegangen, dass der durch den Schlitz 20 gebildete V-förmige Querschnittsabschnitt in einem Fall erzeugt wird, in dem eine heterogene Phase, die nicht zur Fluoreszenz beiträgt, in höherem Maße von der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 entfernt wird. Daher wird davon ausgegangen, dass es möglich ist, die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 durch den Einschluss des Schlitzes 20 mit einem V-förmigen Querschnittsabschnitt weiter zu verbessern.
1(b) ist eine schematische Ansicht eines Schlitzes 20 in einem Fall, in dem der Schlitz 20 einen schrägen V-förmigen Querschnitt hat. Wie in 1(b) gezeigt, ist im Querschnitt des Schlitzes 20 ein Winkel θ, der zwischen einer Wand 22, die den Schlitz 20 bildet, und einer Oberfläche 12 des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens gebildet wird, ein spitzer Winkel. Der Winkel θ ist vorzugsweise gleich oder kleiner als 80 Grad.
Es wird davon ausgegangen, dass durch Einstellen des Winkels θ auf einen spitzen Winkel, d.h. durch Einstellen der Form des Querschnitts des Schlitzes 20 auf eine schräg geneigte V-Form, das in den Schlitz 20 einfallende Licht in das Innere des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 aufgenommen und effizient aus diesem herausgeleitet wird, wodurch es möglich wird, die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 weiter zu verbessern.
Wie in 1(b) gezeigt, ist die Tiefe D des Schlitzes 20 in einem Fall, in dem der Winkel θ ein spitzer Winkel ist, durch den Abstand zwischen dem Schnittpunkt der Wand 22, die den Winkel θ bildet, und der Oberfläche 12 des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 im Schlitz 20 zu dem tiefsten Teil definiert. (Man beachte, dass im Falle des Schlitzes von 1(a) die Länge von einer Kante der „höheren Wand“ aus den beiden Wandoberflächen bis zum Boden des Schlitzes als D definiert ist, was für D im Schlitz von 1(b) nicht gilt).
Auf der Oberfläche eines bestimmten α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 kann eine Vielzahl von Schlitzen 20 gebildet werden. Es wird davon ausgegangen, dass die Vielzahl von Schlitzen 20, die auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 gebildet werden, in einem Fall erzeugt werden, in dem eine heterogene Phase, die nicht zur Fluoreszenz beiträgt, in einem höheren Maße von der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 entfernt wird. Daher wird davon ausgegangen, dass die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 mit der Vielzahl von Schlitzen 20 auf der Oberfläche weiter verbessert werden. Außerdem kann durch das Vorhandensein der Vielzahl von Schlitzen 20 die Menge des auf den gesamten Schlitz 20 einfallenden Lichts erhöht werden, so dass die Lichtmenge, die in das Innere des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 eindringt und durch den Schlitz 20 wieder austritt, erhöht werden kann und somit die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 weiter verbessert werden können.
In diesem Fall ist die Erstreckungsrichtung der Vielzahl von Schlitzen 20 nicht begrenzt. Die Erstreckungsrichtungen können parallel zueinander oder voneinander verschieden sein. Außerdem kann die Mehrzahl der Schlitze 20 voneinander getrennt sein oder sich schneiden. Darüber hinaus kann sich die Mehrzahl der Schlitze 20 radial um die Verbindung herum erstrecken.
Wie in 2 gezeigt, ist ein maximaler Durchmesser des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 in einer Draufsicht als P definiert. In einem Fall, in dem eine Gesamtweglänge entlang des Schlitzes 20 als L definiert ist, ist es bevorzugt, L > P zu erfüllen. Dementsprechend kann durch eine weitere Erhöhung der Lichtmenge, die auf den Schlitz 20 auftrifft und aus Schlitz 20 austritt, die Lichtmenge, die in das Innere des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 im Schlitz 20 eintritt und aus diesem austritt, weiter erhöht werden. Infolgedessen können die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 weiter verbessert werden.
3 ist eine schematische Ansicht für den Fall, dass das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen 10 ein säulenförmiger Körper ist. Wie in 3 gezeigt, erstreckt sich in einem Fall, in dem das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen 10 ein säulenförmiger Körper ist, der Schlitz 20 vorzugsweise von einem Ende zum anderen Ende einer Seitenoberfläche des säulenförmigen Körpers entlang einer axialen Richtung des säulenförmigen Körpers. Dementsprechend kann die Lichtmenge, die in das Innere des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 im Schlitz 20 gelangt, weiter erhöht werden, indem die Gesamtweglänge des Schlitzes 20 vergrößert und die Menge des auf den Schlitz 20 einfallenden und aus ihm austretenden Lichts weiter erhöht wird. Infolgedessen können die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 weiter verbessert werden.
4 ist eine schematische Ansicht, die einen weiteren Aspekt des Schlitzes zeigt. Das in 4 gezeigte α-Sialon-Leuchtstoffteilchen 10 hat eine Vielzahl von Schlitzen, die sich radial um eine Verbindung erstrecken. Gemäß einer solchen Ausführungsform kann durch Vergrößerung der Gesamtweglänge des Schlitzes 20 und durch weitere Vergrößerung der Menge des auf den Schlitz 20 einfallenden und aus ihm austretenden Lichts die Menge des in das Innere des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 im Schlitz 20 aufgenommenen und aus ihm austretenden Lichts weiter erhöht werden. Dadurch können die Fluoreszenzeigenschaften des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens 10 weiter verbessert werden. Das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen 10 kann aus einer Vielzahl von Kristallkörnern gebildet werden und der Schlitz 20 kann zwischen den benachbarten Kristallkörnern gebildet werden.
Bei den vorstehend beschriebenen Leuchtstoffteilchen können die Fluoreszenzeigenschaften durch den Einschluss des Schlitzes 20 auf der Teilchenoberfläche verbessert werden. Darüber hinaus hat das Leuchtstoffpulver, das die vorstehend beschriebenen Leuchtstoffteilchen (mit Schlitzen) enthält, die vorstehend erwähnte Wirkung und den Effekt, d.h. die Wirkung und den Effekt der Verbesserung der Fluoreszenzeigenschaften.
(Verfahren zur Herstellung von Leuchtstoffteilchen)
Es wird ein Verfahren zur Herstellung des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Bei den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen wird ein Teil des Rohmaterialpulvers hauptsächlich einer Reaktion unterzogen, um eine flüssige Phase zu bilden, und jedes der Elemente bewegt sich während des Syntheseverfahrens durch die flüssige Phase, wodurch die Bildung einer festen Lösung und das Kornwachstum fortschreiten. Zunächst werden die Rohmaterialen, die ein Element enthalten, das die Eu-haltigen α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bildet, gemischt. Calcium ist in den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen mit niedrigem Sauerstoffgehalt, die unter Verwendung von Calciumnitrid als Calcium-Rohmaterial synthetisiert wurden, in hoher Konzentration fest gelöst. Insbesondere ist es in einem Fall, in dem die Ca-Feststofflösungskonzentration hoch ist, möglich, einen Leuchtstoff mit einer Lichtemissions-Peakwellenlänge auf einer höheren Wellenlängenseite (gleich oder mehr als 590 nm, genauer gesagt gleich oder mehr als 590 nm und gleich oder weniger als 610 nm und noch genauer gleich oder mehr als 592 nm und gleich oder weniger als 608 nm) als die einer Zusammensetzung im Stand der Technik unter Verwendung eines Oxid-Rohmaterials zu erhalten. Insbesondere sollte die allgemeine Formel vorzugsweise 1,5 < x + y + z ≤ 2,0 betragen. Eine Feinabstimmung des Emissionsspektrums ist auch möglich, indem die Elemente Ca teilweise durch Li, Mg, Sr, Ba, Y und Lanthanidenelemente (mit Ausnahme von La und Ce) ersetzt werden.
Beispiele für ein anderes Rohmaterialpulver umfassen Siliciumnitrid, Aluminiumnitrid und eine Eu-Verbindung. Beispiele für die Eu-Verbindung umfassen Europiumoxid, eine Verbindung, die sich nach dem Erhitzen in Europiumoxid verwandelt, und Europiumnitrid. Europiumnitrid, das die Menge an Sauerstoff im System vermindern kann, ist bevorzugt.
Wird eine angemessene Menge der zuvor synthetisierten α-Sialon-Leuchtstoffteilchen einem Rohmaterialpulver zugesetzt, kann dieser Zusatz als Ausgangspunkt für das Kornwachstum dienen, um α-Sialon-Leuchtstoffteilchen mit relativ kurzen Achsendurchmessern zu erhalten, und die Teilchenformen können durch Änderung der Formen der zuzusetzenden α-Sialon-Teilchen gesteuert werden.
Beispiele für ein Verfahren zum Mischen der vorstehend genannten Rohmaterialien sind ein Trockenmischverfahren und ein Verfahren, bei dem das Nassmischen in einem inerten Lösungsmittel erfolgt, das nicht wesentlich mit den jeweiligen Komponenten der Rohmaterialien reagiert, und bei dem das Lösungsmittel anschließend entfernt wird. Beispiele für eine Mischvorrichtung sind ein V-Mischer, ein Rüttelmischer, eine Kugelmühle und eine Vibrationsmühle. Das Mischen von Calciumnitrid, das in der Atmosphäre instabil ist, wird vorzugsweise in einer Handschuhbox in einer inerten Atmosphäre durchgeführt, da die Hydrolyse und die Oxidation der Substanz die Eigenschaften des synthetischen Produkts beeinflussen.
Ein Behälter aus einem Material, das eine geringe Reaktivität mit einem Rohmaterial und einem zu synthetisierenden Leuchtstoff aufweist, z.B. ein Behälter aus Bornitrid, wird mit einem durch Mischen erhaltenen Pulver (im Folgenden einfach als Rohmaterialpulver bezeichnet) gefüllt. Anschließend wird das Pulver für eine vorbestimmte Zeit in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Auf diese Weise kann ein α-Sialon-Leuchtstoff erhalten werden. Die Temperatur für die Wärmebehandlung ist vorzugsweise gleich oder höher als 1650°C und gleich oder niedriger als 1950°C.
Durch die Einstellung der Temperatur für die Wärmebehandlung auf gleich oder höher als 1650°C ist es möglich, die Menge der restlichen, nicht umgesetzten Produkte zu vermindern und die Primärteilchen ausreichend wachsen zu lassen. Darüber hinaus kann durch die Einstellung der Temperatur während der Wärmebehandlung auf 1950°C oder weniger eine bemerkenswerte Sinterung zwischen den Teilchen unterdrückt werden.
Unter dem Gesichtspunkt der Unterdrückung der Sinterung zwischen den Teilchen während des Erhitzens ist es bevorzugt, dass der Behälter mit einem größeren Volumen des Rohmaterialpulvers gefüllt wird. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Schüttdichte zum Zeitpunkt der Befüllung des Behälters mit dem Rohmaterialpulver auf 0,6 g/cm³ oder weniger eingestellt wird.
Die Erhitzungszeit für die Wärmebehandlung ist vorzugsweise gleich oder mehr als 2 Stunden und gleich oder weniger als 24 Stunden in Bezug auf einen Zeitbereich, in dem keine Unannehmlichkeiten wie das Vorhandensein einer großen Menge nicht umgesetzter Substanzen, unzureichendes Wachstum von Primärteilchen und Sinterung zwischen den Teilchen auftreten.
In dem vorstehend erwähnten Schritt wird ein α-Sialon-Leuchtstoff mit einer barrenförmigen äußeren Form hergestellt. Indem dieser barrenförmige α-Sialon-Leuchtstoff einem Pulverisierungsschritt unterzogen wird, bei dem der Leuchtstoff durch einen Pulverisierer, wie z.B. einen Brecher, eine Mörsermühle, eine Kugelmühle, eine Vibrationsmühle und eine Strahlmühle, pulverisiert wird, und einem Siebklassierungsschritt nach einer solchen Pulverisierungsbehandlung, ist es möglich, ein Pulver zu erhalten, das aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen mit einem eingestellten D50-Teilchendurchmesser von Sekundärteilchen gebildet wird. Darüber hinaus ist es möglich, den D50-Teilchendurchmesser der Sekundärteilchen einzustellen, indem ein Schritt durchgeführt wird, bei dem das Leuchtstoffpulver in einer wässrigen Lösung dispergiert wird, um die Sekundärteilchen zu entfernen, die kleine Teilchendurchmesser haben und sich kaum absetzen.
Die α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gemäß der vorliegenden Ausführungsform können durch die Durchführung der vorstehend genannten Schritte und einen anschließenden Säurebehandlungsschritt hergestellt werden.
Bei dem Säurebehandlungsschritt wird das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen beispielsweise in eine wässrige Säurelösung getaucht. Beispiele für die wässrige Säurelösung sind eine wässrige Säurelösung, die eine Art von Säure enthält, die aus Säuren wie Flusssäure bzw. Fluorwasserstoffsäure, Salpetersäure und Salzsäure ausgewählt ist, und eine wässrige gemischte Säurelösung, die durch Mischen von zwei oder mehr Arten von Säuren erhalten wird. Unter diesen sind eine wässrige Flusssäurelösung, die nur Flusssäure enthält, und eine wässrige gemischte Säurelösung, die durch Mischen von Flusssäure und Salpetersäure erhalten wird, bevorzugter. Die Stammlösungskonzentration der wässrigen Säurelösung wird in Abhängigkeit von der Stärke der verwendeten Säure festgelegt, beträgt aber beispielsweise vorzugsweise gleich oder höher als 0,7 % und gleich oder niedriger als 100 % und bevorzugter gleich oder höher als 0,7 % und gleich oder niedriger als 40 %. Darüber hinaus ist die Temperatur, bei der die Säurebehandlung durchgeführt wird, vorzugsweise gleich oder höher als 60°C und gleich oder niedriger als 90°C und die Reaktionszeit (Eintauchzeit) ist vorzugsweise gleich oder höher als 15 Minuten und gleich oder niedriger als 80 Minuten.
Wenn das Rühren mit hoher Geschwindigkeit erfolgt, wird die Säurebehandlung der Teilchenoberfläche wahrscheinlich ausreichend durchgeführt. Der Begriff „hohe Geschwindigkeit“, wie er hier verwendet wird, hängt von der verwendeten Rührvorrichtung ab, aber in einem Fall, in dem ein Magnetrührer auf Laborniveau verwendet wird, ist die Rührgeschwindigkeit zum Beispiel gleich oder mehr als 400 U/min und in Wirklichkeit gleich oder mehr als 400 U/min und gleich oder weniger als 500 U/min. Für den üblichen Zweck des Rührens, der darin besteht, der Teilchenoberfläche ständig eine neue Säure zuzuführen, ist eine Rührgeschwindigkeit von etwa 200 U/min ausreichend, aber wenn man das Rühren mit einer hohen Geschwindigkeit von gleich oder mehr als 400 U/min durchführt, ist es wahrscheinlich, dass die Teilchenoberfläche durch eine physikalische Wirkung zusätzlich zu einer chemischen Wirkung ausreichend behandelt wird.
Die Anzahl, die Form und die Länge der auf der Oberfläche der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gebildeten Schlitze kann durch optimales Einstellen der Stammlösungskonzentration einer wässrigen Säurelösung, die für eine Säurebehandlung verwendet wird, der Temperatur während der Säurebehandlung, einer Reaktionszeit und dergleichen gesteuert werden. Zum Beispiel ist es durch die Annahme von Bedingungen, die sich einer Kombination aus der Stammlösungskonzentration einer wässrigen Säurelösung, die in den Beispielen verwendet wird, einer Temperatur während einer Säurebehandlung und einer Reaktionszeit annähern, unter Bezugnahme auf eine Fülle von Beispielen, die nachstehend beschrieben werden, um die Säurebehandlung durchzuführen, möglich, einen Schlitz mit einer gewünschten Anzahl, einer gewünschten Form und einer gewünschten Länge auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens zu bilden.
(Verbundstoff)
Der Verbundstoff gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die vorstehend erwähnten Leuchtstoffteilchen und ein Dichtungsmaterial, das die Leuchtstoffteilchen versiegelt. In dem Verbundstoff gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vielzahl der vorstehend erwähnten Leuchtstoffteilchen in dem Dichtungsmaterial dispergiert. Als Dichtungsmaterial kann ein bekanntes Material wie ein Harz, ein Glas oder Keramik verwendet werden. Beispiele für das Harz, das für das Dichtungsmaterial verwendet wird, umfassen transparente Harze wie ein Silikonharz, ein Epoxidharz und ein Urethanharz.
Beispiele für ein Verfahren zur Herstellung des Verbundstoffs beinhalten ein Herstellungsverfahren, bei dem ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen der vorliegenden Ausführungsform gebildetes Pulver einem flüssigen Harz, einem Glaspulver oder Keramik zugesetzt und das Gemisch gleichmäßig gemischt wird und dann durch eine Wärmebehandlung gehärtet oder gesintert wird.
(Lichtemittierende Vorrichtung)
5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 5 gezeigt, enthält eine lichtemittierende Vorrichtung 100 ein lichtemittierendes Element 120, einen Kühlkörper 130, ein Gehäuse 140, einen ersten Leiterrahmen 150, einen zweiten Leiterrahmen 160, einen Bonddraht 170, einen Bonddraht 172 und einen Verbundstoff 40.
Das lichtemittierende Element 120 ist in einer vorbestimmten Region auf der Oberseite des Kühlkörpers 130 angebracht. Durch die Montage des lichtemittierenden Elements 120 auf dem Kühlkörper 130 kann die Wärmeableitung des lichtemittierenden Elements 120 verbessert werden. Außerdem kann anstelle des Kühlkörpers 130 auch ein Verpackungssubstrat bzw. Packaging-Substrat verwendet werden.
Das lichtemittierende Element 120 ist ein Halbleiterelement, das Anregungslicht emittiert. Als lichtemittierendes Element 120 kann z.B. ein LED-Chip verwendet werden, der Licht mit einer Wellenlänge von gleich oder mehr als 300 nm und gleich oder weniger als 500 nm erzeugt, was nahezu ultraviolettem bis blauem Licht entspricht. Eine Elektrode (in den Zeichnungen nicht dargestellt), die auf der oberen Oberflächenseite des lichtemittierenden Elements 120 angeordnet ist, ist mit der Oberfläche des ersten Leiterrahmens 150 über den Bonddraht 170, beispielsweise einen Golddraht, verbunden. Darüber hinaus ist die andere Elektrode (in den Zeichnungen nicht dargestellt), die auf der oberen Oberflächenseite des lichtemittierenden Elements 120 ausgebildet ist, mit der Oberfläche des zweiten Leiterrahmens 160 über den Bonddraht 172, beispielsweise einen Golddraht, verbunden.
In dem Gehäuse 140 ist eine im Wesentlichen trichterförmige Vertiefung ausgebildet, deren Lochdurchmesser von der Bodenoberfläche aus nach oben hin allmählich zunimmt. Das lichtemittierende Element 120 ist auf der Bodenoberfläche der Vertiefung angebracht. Die Wandoberfläche der Vertiefung, die das lichtemittierende Element 120 umgibt, dient als reflektierende Platte.
Die Vertiefung, deren Wandoberfläche durch das Gehäuse 140 gebildet wird, ist mit dem Verbundstoff 40 gefüllt. Der Verbundstoff 40 ist ein Wellenlängenumwandlungselement, das die Wellenlänge des von dem lichtemittierenden Element 120 emittierten Anregungslichts erhöht. Der Verbundstoff der vorliegenden Ausführungsform wird als Verbundstoff 40 verwendet und die Leuchtstoffteilchen 1 der vorliegenden Ausführungsform sind in einem Dichtungsmaterial 30 wie einem Harz dispergiert. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 emittiert eine Mischfarbe aus Licht des lichtemittierenden Elements 120 und Licht, das von den Leuchtstoffteilchen 1 erzeugt wird, die durch Absorption des Lichts des lichtemittierenden Elements 120 angeregt werden. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 emittiert vorzugsweise weißes Licht durch die Mischfarbe des Lichts des lichtemittierenden Elements 120 und des von den Leuchtstoffteilchen 1 erzeugten Lichts.
In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform können durch die Verwendung eines α-Sialon-Leuchtstoffteilchens mit einem auf seiner Oberfläche gebildeten Schlitz als Leuchtstoffteilchen 1, wie vorstehend erwähnt, die Fluoreszenzeigenschaften des Leuchtstoffteilchens 1 und des Verbundstoffs 40 verbessert werden, und eine Verbesserung der Lichtemissionsintensität der lichtemittierenden Vorrichtung 100 kann gefördert werden.
5 zeigt eine lichtemittierende Vorrichtung für die Oberflächenmontage. Die lichtemittierende Vorrichtung ist jedoch nicht auf die Oberflächenmontage beschränkt. Die lichtemittierende Vorrichtung kann als Cannonball, als Chip-on-Board (COB) oder als Chip-Scale-Package (CSP) ausgeführt sein.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben, aber dies sind Beispiele für die vorliegende Erfindung und verschiedene Konfigurationen, die anders als die Beispiele sind, können auch angenommen werden.
[Beispiele]
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben, wobei die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
(Beispiel 1)
In einer Handschuhbox wurden 62,4 Masseteile eines Siliciumnitridpulvers (hergestellt von Ube Kosan Co., Ltd., Qualität E10), 22,5 Masseteile eines Aluminiumnitridpulvers (hergestellt von Tokuyama Corporation, Qualität E), 2,2 Masseteile eines Europiumoxidpulvers (hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd, Qualität RU) und 12,9 Masseteile eines Calciumnitridpulvers (hergestellt von Kojundo Chemical Lab. Co., Ltd.) als Mischungszusammensetzung eines Rohmaterialpulvers verwendet und die Rohmaterialpulver wurden trocken gemischt und dann durch ein Nylonsieb mit einer Maschenweite von 250 µm gegeben, um ein gemischtes Rohmaterialpulver zu erhalten. Ein zylindrischer Behälter aus Bornitrid (hergestellt von Denka Co., Ltd., Qualität N-1) mit einem Deckel und einem Innenvolumen von 0,4 Litern wurde mit 120 g des gemischten Rohmaterialpulvers gefüllt.
Dieses Rohmaterialmischpulver wurde 16 Stunden lang in einer Stickstoffatmosphäre bei Atmosphärendruck in einem Elektroofen eines Kohleheizers (carbon heater) zusammen mit einem Behälter einer Wärmebehandlung bei 1800°C unterzogen. Da das in dem gemischten Rohmaterialpulver enthaltene Calciumnitrid an der Luft leicht hydrolysiert wird, wurde der mit dem gemischten Rohmaterialpulver gefüllte Behälter aus Bornitrid sofort nach der Entnahme aus der Handschuhbox in den Elektroofen gestellt und sofort auf ein Vakuum evakuiert, um eine Reaktion des Calciumnitrids zu verhindern.
Das synthetische Produkt wurde in einem Mörser leicht zerkleinert und vollständig durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 150 µm gesiebt, um ein Leuchtstoffpulver zu erhalten. Bezüglich dieses Leuchtstoffpulvers wurde die Kristallphase durch Röntgenbeugungsmessung (Röntgenbeugung, nachstehend XRD-Messung genannt) mit CuKα-Strahlen untersucht; die vorhandene Kristallphase war ein Cα-α-Sialon (α-Sialon einschließlich Ca), das ein Eu-Element enthält.
Anschließend wurden 50 ml 50%ige Flusssäure und 50 ml 70%ige Salpetersäure gemischt, um eine gemischte Stammlösung zu erhalten. Zu der gemischten Stammlösung wurden 300 ml destilliertes Wasser hinzugefügt und die Konzentration der gemischten Stammlösung wurde auf 25 % verdünnt, um 400 ml einer wässrigen gemischten Säurelösung herzustellen. 30 g eines aus den vorstehend genannten α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gebildeten Pulvers wurden der wässrigen gemischten Säurelösung zugesetzt, die Temperatur der wässrigen gemischten Säurelösung wurde auf 80°C gehalten und das Gemisch wurde einer Säurebehandlung unterzogen, bei der das Gemisch unter Rühren bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 450 U/min mit einem Magnetrührer 60 Minuten lang eingetaucht wurde. Das Pulver nach der Säurebehandlung wurde gründlich mit destilliertem Wasser gewaschen, filtriert, getrocknet und dann durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 45 µm gesiebt, um ein Pulver herzustellen, das aus den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen von Beispiel 1 besteht.
(Beispiel 2)
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gebildetes Pulver von Beispiel 2 wurde nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine wässrige gemischte Säurelösung mit einer Stammlösungskonzentration von 1,0 % durch Zugabe von 396 ml destilliertem Wasser zu einer gemischten Stammlösung, die durch Mischen von 3,2 ml 50 %iger Flusssäure und 0,8 ml 70 %iger Salpetersäure erhalten wurde, anstelle der in Beispiel 1 verwendeten wässrigen gemischten Säurelösung hergestellt wurde, und das Leuchtstoffpulver 30 Minuten lang eingetaucht wurde, während die Temperatur der wässrigen gemischten Säurelösung bei 80°C gehalten wurde.
(Beispiel 3)
Ein Pulver aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen von Beispiel 3 wurde nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine wässrige gemischte Säurelösung mit einer Stammlösungskonzentration von 1,0 % durch Zugabe von 396 ml destilliertem Wasser zu einer gemischten Stammlösung, die durch Mischen von 1,2 ml 50 %iger Flusssäure und 2,8 ml 70 %iger Salpetersäure erhalten wurde, anstelle der in Beispiel 1 verwendeten wässrigen gemischten Säurelösung hergestellt wurde, und das Leuchtstoffpulver 30 Minuten lang eingetaucht wurde, während die Temperatur der wässrigen gemischten Säurelösung bei 80°C gehalten wurde.
(Beispiel 4)
Ein Pulver aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen von Beispiel 4 wurde nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine wässrige gemischte Säurelösung mit einer Stammlösungskonzentration von 1,0 % durch Zugabe von 396 ml destilliertem Wasser zu einer gemischten Stammlösung, die durch Mischen von 2,0 ml 50 %iger Flusssäure und 2,0 ml 70 %iger Salpetersäure erhalten wurde, anstelle der in Beispiel 1 verwendeten wässrigen gemischten Säurelösung hergestellt wurde, und das Leuchtstoffpulver 30 Minuten lang eingetaucht wurde, während die Temperatur der wässrigen gemischten Säurelösung bei 80°C gehalten wurde.
(Beispiel 5)
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gebildetes Leuchtstoffpulver von Beispiel 5 wurde nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine wässrige Flusssäurelösung mit einer Stammlösungskonzentration von 25 % durch Zugabe von 300 ml destilliertem Wasser zu 100 ml 50 %iger Flusssäure (Stammlösung) anstelle der in Beispiel 1 verwendeten wässrigen gemischten Säurelösung hergestellt und das Leuchtstoffpulver 30 Minuten lang eingetaucht wurde, während die Temperatur der wässrigen Säurelösung bei 80°C gehalten wurde.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gebildetes Pulver des Vergleichsbeispiels 1 wurde nach demselben Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine wässrige gemischte Säurelösung mit einer Stammlösungskonzentration von 0,5 % verwendet wurde, indem 398 ml destilliertes Wasser zu einer gemischten Stammlösung hinzugefügt wurden, die durch Mischen von 1,0 ml 50 %iger Flusssäure und 1,0 ml 70 %iger Salpetersäure anstelle der in Beispiel 1 verwendeten wässrigen gemischten Säurelösung erhalten wurden, die Temperatur der wässrigen gemischten Säurelösung auf 80°C gehalten wurde und das Gemisch einer Säurebehandlung unterzogen wurde, bei der die wässrige gemischte Säurelösung 30 Minuten lang unter Rühren bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 300 U/min mit einem Magnetrührer eingetaucht wurde. Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Pulvers aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen des Vergleichsbeispiels 1 wurde die Stammlösungskonzentration der wässrigen gemischten Säurelösung, die für die Säurebehandlung verwendet wurde, auf ein im Stand der Technik übliches Niveau eingestellt.
(Bewertung von Eigenschaften)
[Lichtemissionseigenschaften]
Bei jedem der erhaltenen Pulver aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen wurden die Absorptionsrate, die interne Quanteneffizienz und die externe Quanteneffizienz mit einem Spektralphotometer (MCPD-7000 hergestellt von Otsuka Electronics Co., Ltd.) gemessen und nach dem folgenden Verfahren berechnet. Ein aus den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen der Beispiele oder des Vergleichsbeispiels gebildetes Pulver wurde so eingefüllt, dass die Oberfläche einer Vertiefungszelle glatt war, und eine Ulbricht-Kugel wurde angebracht. Monochromatisches Licht, das von einer Lichtemissionsquelle (Xe-Lampe) spektral auf eine Wellenlänge von 455 nm aufgespalten wurde, wurde über eine optische Faser in die Ulbricht-Kugel eingeleitet. Eine Probe des Leuchtstoffs wurde mit dem monochromatischen Licht als Anregungsquelle bestrahlt und das Fluoreszenzspektrum der Probe wurde gemessen. Eine reflektierende Standardplatte (Spectralon, hergestellt von Labsphere Inc.) mit einem Reflexionsgrad von 99 % wurde an einer Probeneinheit angebracht und das Spektrum des Anregungslichts bei einer Wellenlänge von 455 nm gemessen. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Anzahl (Qex) der Anregungslichtphotonen aus einem Spektrum im Wellenlängenbereich von gleich oder mehr als 450 nm und gleich oder weniger als 465 nm berechnet.
Ein aus α-Sialon-Leuchtstoffteilchen gebildetes Pulver wurde an der Probeneinheit angebracht, und die Anzahl (Qref) der reflektierten Anregungslichtphotonen und die Anzahl (Qem) der Fluoreszenzlichtphotonen wurden aus den erhaltenen Spektraldaten berechnet. Die Anzahl der reflektierten Anregungslichtphotonen wurde im gleichen Wellenlängenbereich wie die Anzahl der Anregungslichtphotonen berechnet und die Anzahl der Fluoreszenzlichtphotonen wurde im Bereich von gleich oder mehr als 465 nm und gleich oder weniger als 800 nm berechnet. $Absorptionsrate = (Qex - Qref) / Qex \times 100$
$Interne Quanteneffizienz = (Qem / (Qex - Qref)) \times 100$
$Externe Quanteneffizienz = (Qem / Qex) \times 100$
In einem Fall, in dem die von Sialon Co., Ltd. verkaufte Standardprobe NSG1301 mit dem Messverfahren gemessen wurde, betrug die externe Quanteneffizienz 55,6 % und die interne Quanteneffizienz 74,8 %. Die Vorrichtung wurde mit dieser Probe als Standard kalibriert. Die Peakwellenlängen der Emissionsspektren der aus den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen der Beispiele 1 bis 5 gebildeten Pulver, die durch die Messung (Wellenlänge des eingestrahlten Lichts: 455 nm) ermittelt wurden, liegen übrigens jeweils bei 600 nm (relativ hohe Wellenlänge).
[Messung der Teilchengröße]
Die Teilchengröße wurde mit einem Laserbeugungsverfahren auf der Grundlage von JIS R1629: 1997 unter Verwendung des Microtrac MT3300EX II (MicrotracBEL Corporation) gemessen. 0,5 g α-Sialon-Leuchtstoffteilchen wurden in 100 cm³ Ionenaustauschwasser gegeben, das Gemisch wurde 3 Minuten lang mit dem Ultraschallhomogenisator US-150E (Nissei Corporation, Chipgröße: φ20 mm, Amplitude: 100%, Schwingungsfrequenz: 19,5 KHz, Schwingungsamplitude: etwa 31 µm) dispergiert, und dann wurde die Teilchengröße mit dem MT3300EX II gemessen. Der Median-Durchmesser D50 wurde aus der erhaltenen Teilchengrößenverteilung bestimmt.
[Bestätigung des Schlitzes]
Die Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) untersucht. 6(a) ist ein REM-Bild des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens von Beispiel 1. Wie in 6(a) gezeigt, wurde bestätigt, dass eine Vielzahl von Schlitzen auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens in Beispiel 1 gebildet wurde. Die Vielzahl der Schlitze überschneiden sich und erstrecken sich radial um den Schnittpunkt (Verbindung).
8(a) ist eine REM-Aufnahme des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens von Beispiel 2. Wie in 8(a) gezeigt, ist der Schlitz 20 von einer Oberfläche zur anderen Oberfläche des Teilchens in Beispiel 2 ausgebildet.
In Beispiel 1 und Beispiel 2 wurde bestätigt, dass α-Sialon-Leuchtstoffteilchen vorhanden sind, bei denen die Summe L der Weglängen entlang der mehreren Schlitze größer ist als ein maximaler Durchmesser P bei Betrachtung in der Draufsicht. Darüber hinaus wurde bestätigt, dass sich auf den Oberflächen der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen der Beispiele 3 bis 5 Schlitze gebildet haben. Im Gegensatz dazu wurde in Vergleichsbeispiel 1 bestätigt, dass auf der Oberfläche des Leuchtstoffteilchens kein Schlitz vorhanden war.
[Beobachtung des Schlitzquerschnitts]
Das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen von Beispiel 1 wurde mit einem Ionenfräsgerät so geschnitten, dass ein den Schlitz schneidender Querschnitt entstand. Das Schneideverfahren erfolgte insbesondere entlang der in 6(b) gezeigten geraden Linie. Die Zustände der Querschnitte der beiden erhaltenen Schlitze, die im REM betrachtet wurden, sind in 7(a) und 7(b) dargestellt. In einem Querschnitt des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens von Beispiel 1 betrug die Tiefe des Schlitzes 808 nm und die Breite des Schlitzes (die Breite bei Betrachtung aus der vertikalen Richtung der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens) 433 nm. Außerdem war die Querschnittsform des Schlitzes V-förmig schräg geneigt. Darüber hinaus war der Schlitz ein V-förmiger Schlitz mit einer Schlitztiefe von 936 nm und einer Schlitzbreite von 267 nm in einem anderen Querschnitt.
In ähnlicher Weise wurde das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen von Beispiel 2 mit einem Ionenfräsgerät so geschnitten, dass ein Querschnitt entstand, der den Schlitz schneidet. Konkret wurde der Schneidvorgang entlang der in 8(b) gezeigten Geraden durchgeführt. Mit Bezug auf den erhaltenen Querschnitt ist der Zustand des erhaltenen Querschnitts in 8(c) im REM zu sehen. Bei einem Querschnitt des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens von Beispiel 2 wurde ein V-förmiger Schlitz mit einer Schlitztiefe von 309 nm und einer Schlitzbreite von 85,6 nm beobachtet.
Außerdem wurden bei den α-Sialon-Leuchtstoffteilchen der Beispiele 3 bis 5 auch Schlitze mit V-förmigem Querschnitt beobachtet.

[Tabelle 1]

			Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Vergleichsbeispiel 1
Säurebehandlung	Säurelösung	50%ige Flusssäure (ml)	50	3,2	1,2	2,0	100	1,0
		70%ige Salpetersäure (ml)	50	0,8	2,8	2,0	0	1,0
		Flüssigkeitsverhältnis (Menge an Flusssäure:Menge an Salpetersäure)	5:5	8:2	3:7	5:5	10:0	5:5
		Destilliertes Wasser (ml)	300	396	396	396	300	398
		Konzentration der Stammlösung (%)	25	1,0	1,0	1,0	25	0,5
	Reaktionsbedingungen	Temperatur (°C)	80	80	80	80	80	80
	Reaktionsbedingungen	Zeit (min)	60	30	30	30	30	30
Teilchengröße	D₅₀ (µm)		16,3	15,6	14,5	16,2	14,3	15,6
Form der Oberfläche	Vorhandensein oder Fehlen eines Schlitzes		Vorhanden	Vorhanden	Vorhanden	Vorhanden	Vorhanden	Fehlen
Eigenschaften der Lichtemission	Absorptionsrate (%)		87,7	88,9	88,4	89,3	88,2	89,1
	Interne Quanteneffizienz (%)		77,1	79,9	80,3	79,5	80,2	73,7
	Externe Quanteneffizienz (%)		67,6	71,0	71,0	71,1	70,7	65,7

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde bestätigt, dass in jedem der α-Sialon-Leuchtstoffteilchen der Beispiele 1 bis 5, die einen auf der Oberfläche gebildeten Schlitz aufweisen, sowohl die interne Quanteneffizienz als auch die externe Quanteneffizienz höher waren als die des Vergleichsbeispiels 1 und die Fluoreszenzeigenschaften wurden verbessert.
(Zusätzliches Vergleichsbeispiel: Beispiel, bei dem die Bedingungen für die Säurebehandlung in Beispiel 3 geändert wurden)
α-Sialon-Leuchtstoffteilchen wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Rührgeschwindigkeit des Magnetrührers bei der Säurebehandlung von 450 U/min auf 200 U/min, also auf ein normales Niveau, eingestellt wurde.
Der mittlere Durchmesser D50 der in diesem zusätzlichen Vergleichsbeispiel erhaltenen Leuchtstoffteilchen betrug 14,5 µm. Dann wurden die erhaltenen Leuchtstoffteilchen mit dem REM in verschiedenen Sichtfeldern untersucht, aber es gab keine Leuchtstoffteilchen mit Schlitzen auf ihrer Oberfläche. Zur Veranschaulichung sind die REM-Bilder der erhaltenen Leuchtstoffteilchen in den 9 und 10 dargestellt.
Darüber hinaus betrug die interne Quanteneffizienz der erhaltenen Leuchtstoffteilchen 75,4 % und die externe Quanteneffizienz 66,6 %, die sich im Vergleich zu Beispiel 3 (und anderen Beispielen) verschlechterten.
Diese Anmeldung beansprucht eine Priorität, die auf der am 29. März 2019 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-069104 beruht, deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme in vollem Umfang enthalten sind.
Bezugszeichenliste

1: Leuchtstoffteilchen
10: α-Sialon-Leuchtstoffteilchen
20: Schlitz
30: Dichtungsmaterial
40: Verbundstoff
100: lichtemittierende Vorrichtung
120: lichtemittierendes Element
130: Kühlkörper
140: Gehäuse
150: erster Leiterrahmen
160: zweiter Leiterrahmen
170: Bonddraht
172: Bonddraht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019069104 [0073]

Claims

α-Sialon-Leuchtstoffteilchen, das Eu enthält, wobei mindestens ein Schlitz auf einer Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens ausgebildet ist.
Leuchtstoffteilchen nach Anspruch 1, wobei der Abstand von der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens zum Boden des Schlitzes gleich oder mehr als 200 nm und gleich oder weniger als 1500 nm in mindestens einem Querschnitt des Schlitzes beträgt.
Leuchtstoffteilchen nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Breite in einer Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Schlitzes gleich oder mehr als 50 nm und gleich oder weniger als 500 nm in Bezug auf eine Öffnung durch den Schlitz ist, die auf der Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens in mindestens einem Querschnitt des Schlitzes ausgebildet ist.
Leuchtstoffteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Schlitz einen V-förmigen Querschnittsabschnitt in einem Querschnitt senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Schlitzes aufweist.
Leuchtstoffteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in dem α-Sialon-Leuchtstoffteilchen eine Vielzahl von Schlitzen ausgebildet ist.
Leuchtstoffteilchen nach Anspruch 5, wobei das Teilchen eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, die voneinander getrennt sind.
Leuchtstoffteilchen nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Teilchen eine Vielzahl von sich schneidenden Schlitzen aufweist.
Leuchtstoffteilchen nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Teilchen eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, die sich radial um einen Knotenpunkt herum erstrecken.
Leuchtstoffteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei L > P erfüllt ist, wobei ein maximaler Durchmesser des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens bei Betrachtung in der Draufsicht als P definiert ist und eine Gesamtweglänge entlang des Schlitzes als L definiert ist.
Leuchtstoffteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen ein säulenförmiger Körper ist, wobei der Schlitz sich von einem Ende zum anderen Ende einer Seitenoberfläche des säulenförmigen Körpers entlang einer axialen Richtung des säulenförmigen Körpers erstreckt.
Leuchtstoffteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen aus einem α-Sialon-Leuchtstoff gebildet ist, der ein Eu-Element enthält, dargestellt durch die allgemeine Formel: (M1_x, M2_y, Eu_z)(Si₁₂ - _(m ₊ _n)Al_m+ _n)(O_nN₁₆ _- _n) (vorausgesetzt, dass M1 ein einwertiges Li-Element ist und M2 ein zweiwertiges Ca-Element ist), und in der allgemeinen Formel 0 ≤ x < 2,0, 0 ≤ y < 2,0, 0 < z ≤ 0,5, 0 < x+y, 0,3 ≤ x + y + z ≤ 2,0, 0 < m ≤ 4,0 und 0 < n ≤ 3,0 erfüllt sind.
Leuchtstoffteilchen nach Anspruch 11, wobei 1,5 < x + y + z ≤ 2,0 erfüllt ist.
Leuchtstoffteilchen nach Anspruch 11 oder 12, wobei 0 ≤ x ≤ 0,1 erfüllt ist.
Leuchtstoffteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Lichtemissions-Peakwellenlänge gleich oder mehr als 590 nm beträgt.
Leuchtstoffteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Schlitz eine Spur ist, die durch Entfernung einer heterogenen Phase erhalten worden ist.
Verbundstoff, umfassend: die Leuchtstoffteilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 15; und ein Dichtungsmaterial, das die Leuchtstoffteilchen versiegelt.
Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein lichtemittierendes Element, das Anregungslicht aussendet; und den Verbundstoff nach Anspruch 16, der eine Wellenlänge des Anregungslichts erhöht.
Verfahren zur Herstellung des Leuchtstoffteilchens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend: Mischen von Rohmaterialen, die ein Element enthalten, das ein Eu-haltiges α-Sialon-Leuchtstoffteilchen bildet; Erhitzen eines Gemischs aus den Rohmaterialen, um einen α-Sialon-Leuchtstoff zu erhalten; Pulverisieren des durch das Erhitzen erhaltenen α-Sialon-Leuchtstoffs, um das α-Sialon-Leuchtstoffteilchen zu erhalten; und Unterziehen des durch die Pulverisierung erhaltenen α-Sialon-Leuchtstoffteilchens einer Säurebehandlung zur Bildung eines Schlitzes auf einer Oberfläche des α-Sialon-Leuchtstoffteilchens.