(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成が以下の一般式で表され、かつＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓの群から選ばれる少なくとも一種類以上の元素が含有されていることを特徴とする蛍光体。
Ｃａx1Ｓｒx2ＥｕyＳｉ6ＯaＣｌb
（上式において、
２≦ｘ１≦３
３≦ｘ２≦４
５．０≦ｘ１＋ｘ２≦７．０、
０．０＜ｙ≦１．５、
ａ＝（ｘ１＋ｘ２）＋ｙ＋１２−（１／２）ｂ、
１．８４＜ｂ≦２．０である。）
【請求項２】
前記Ｃａ、Ｓｒの一部は、Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｍｎよりなる群から選ばれる一種以上の元素により置換されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蛍光体であって、
ピーク波長が３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長域の光に励起されて、
発光スペクトルのピーク波長が５４０〜６００ｎｍの波長域にあることを特徴とする蛍光体。
【請求項４】
近紫外領域から可視光の短波長側の光を発する励起光源と、
請求項１から３のいずれか一に記載の第一蛍光体と、
前記励起光源からの光の少なくとも一部を吸収し、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍにピーク波長を有する蛍光を発する１種類以上の第二蛍光体と、
前記第一、第二蛍光体を含有する透光性樹脂と、
を用いることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発光装置であって、
前記第二蛍光体が、前記第一蛍光体よりも中心粒径が大きく、
前記第二蛍光体は前記透光性樹脂において前記励起光源の近傍に分布して色変換層を形成し、前記第一蛍光体は前記透光性樹脂において前記色変換層の外側に分布してなることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の発光装置であって、
前記第二蛍光体として、アパタイト又はＢＡＭ系蛍光体、シリケート系蛍光体を含んでなることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
蛍光体の製造方法であって、
以下の一般式で表される組成に含有される元素を含む単体、酸化物、窒化物又は炭酸塩を調製すると共に塩素を含有させるよう、粉砕及び／又は混合する工程と、
得られた原料を坩堝に詰め、還元雰囲気中にて焼成する工程と、
焼成された原料を固液分離して乾燥し、粉砕、分散、濾過して目的の蛍光体粉末を得る工程と、
を含み、
前記焼成の際にフラックスとしてアルカリ土類金属塩化物を添加することを特徴とする蛍光体の製造方法。
Ｃａx1Ｓｒx2ＥｕyＳｉ6ＯaＣｌb
（上式において、
２≦ｘ１≦３
３≦ｘ２≦４
５．０≦ｘ１＋ｘ２≦７．０、
０．０＜ｙ≦１．５、
ａ＝（ｘ１＋ｘ２）＋ｙ＋１２−（１／２）ｂ、
１．８４＜ｂ≦２．０である。）
【請求項８】
請求項７に記載の蛍光体の製造方法であって、
前記アルカリ土類金属塩化物がＳｒＣｌ2であることを特徴とする蛍光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近紫外光で効率よく励起される蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法に関し、より詳しくは近紫外光で効率よく励起される黄色発光蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたＬＥＤランプは、信号灯、携帯電話、各種電飾、車載用表示器、あるいは各種の表示装置など、多くの分野に利用されている。またＬＥＤと蛍光体とを組み合わせて形成した白色ＬＥＤ発光装置は、液晶表示器のバックライト、小型ストロボ等への応用が盛んになってきている。この白色発光の発光装置は最近では照明装置への利用も試みられており、長寿命、水銀フリーといった長所を活かすことにより、環境負荷の小さい蛍光灯代替光源として期待されている。
【０００３】
白色発光の発光装置の構成としては、青色発光ＬＥＤと黄色発光蛍光体を組み合わせたものが挙げられる（例えば特許文献１参照）。これはＬＥＤからの青色光と、このＬＥＤから発せられた青色光の一部を黄色発光蛍光体で変換させた黄色光とを混色することにより、白色光を得ることができるようにしたものである。そのため蛍光体としては、ＬＥＤから発光される４２０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長の青色光により効率よく励起され、黄色に発光する蛍光体が求められている。
【０００４】
しかしながら、この構成では４２０ｎｍ〜４７０ｎｍ波長の青色光は蛍光体に吸収されなかった透過光を利用するために、蛍光体の量や蛍光体層の厚みに青色透過光量の差が生じ、白色光の色のばらつきが大きくなる課題があった。
【０００５】
このため白色発光の発光装置の構成として、３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長域の紫外光ＬＥＤと、該ＬＥＤで励起される青色発光蛍光体と、該ＬＥＤで励起されると共に青色光では励起され難い黄色発光蛍光体を組み合わせたものが挙げられる（例えば特許文献２参照）。このような構成において各種蛍光体の比率を制御すれば、蛍光体の全体量の変化、蛍光体層の厚みの差が生じても、青色光と黄色光はほぼ一定に保たれるため色ばらつき発生し難い。そこでこの方式においては３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長域の近紫外光により励起可能な青色、黄色に発光する高効率な蛍光体が求められる。
【０００６】
しかしながら、近紫外域以上の波長で励起可能であり、しかも効率の高い黄色発光蛍光体は未だ実用化が進んでいない。このため、上記のような白色発光の発光装置の分野では高効率で実用に耐えうる黄色発光蛍光体の開発が特に望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２７４２４０号公報
【特許文献２】特開２００９−３８３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、近紫外光、特に４００ｎｍ付近で効率よく励起され、５４０〜６００ｎｍにピーク波長を有する発光スペクトルである光を効率よく発光する蛍光体及びその製造方法並びにこの蛍光体を用いた発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００９】
本発明者らは鋭意研究の結果、特定の元素組成比を有する蛍光体により、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明に係る蛍光体によれば、組成が以下の一般式で表され、かつＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓの群から選ばれる少なくとも一種類以上の元素が含有された蛍光体とできる。
【００１１】
Ｃａｘ１Ｓｒｘ２ＥｕｙＳｉ６ＯａＣｌｂ
（上式において、
２≦ｘ１≦３
３≦ｘ２≦４
５．０≦ｘ１＋ｘ２≦７．０、
０．０＜ｙ≦１．５、
ａ＝（ｘ１＋ｘ２）＋ｙ＋１２−（１／２）ｂ、
１．８４＜ｂ≦２．０である。）
【００１２】
これにより、近紫外領域の励起光で励起して黄色に発光可能な蛍光体を得ることができる。また、発光スペクトルの半値幅も広く、高輝度な蛍光体が得られる。
【００１３】
前記Ｃａ、Ｓｒの一部は、Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｍｎよりなる群から選ばれる一種以上の元素により置換されていても良い。
【００１４】
ピーク波長が３５０ｎｍ〜４２０ｎｍの波長域の光に励起されて、発光スペクトルのピーク波長を５４０ｎｍ〜６００ｎｍの波長域にすることができる。これにより、近紫外領域の励起光で励起して黄色に発光可能な蛍光体を得ることができる。
【００１５】
少なくとも５０重量％以上が結晶を有することができる。これにより、発光輝度を高くすることができ、また蛍光体の加工性が向上される。
【００１６】
前記蛍光体の粒径を２μｍ〜５０μｍの範囲とすることができる。これにより、発光装置に蛍光体を用いた際の色むらを抑制できる利点が得られる。
【００１７】
近紫外領域から可視光の短波長側の光を発する励起光源と、上記蛍光体で構成された第一蛍光体と、前記励起光源からの光の少なくとも一部を吸収し、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍにピーク波長を有する蛍光を発する１種類以上の第二蛍光体と、前記第一、第二蛍光体を含有する透光性樹脂と、を用いることができる。これにより、色むらを抑制した高品質な発光装置を得ることができる。
【００１８】
前記第二蛍光体が、前記第一蛍光体よりも中心粒径が大きく、前記第二蛍光体は前記透光性樹脂において前記励起光源の近傍に分布して色変換層を形成し、前記第一蛍光体は前記透光性樹脂において前記色変換層の外側に分布させることができる。これにより、第二蛍光体により構成される色変換層により効率良く色変換させることができ、かつその外側に分散された第一蛍光体により色むらを抑制できる。
【００１９】
前記第二蛍光体として、アパタイト又はＢＡＭ系蛍光体、シリケート系蛍光体を含むことができる。
【００２０】
前記第二蛍光体として、Ｃａ5（ＰＯ4）3（Ｃｌ，Ｂｒ）：Ｅｕ又はＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕを含むことができる。
【００２１】
本発明に係る蛍光体の製造方法によれば、以下の一般式で表される組成に含有される元素を含む単体、酸化物、窒化物又は炭酸塩を調製すると共に塩素を含有させるよう、粉砕及び／又は混合する工程と、得られた原料を坩堝に詰め、還元雰囲気中にて焼成する工程と、焼成された原料を固液分離して乾燥し、粉砕、分散、濾過して目的の蛍光体粉末を得る工程と、を含み、前記焼成の際にフラックスとしてアルカリ土類金属塩化物を添加することができる。
【００２２】
Ｃａｘ１Ｓｒｘ２ＥｕｙＳｉ６ＯａＣｌｂ
（上式において、
２≦ｘ１≦３
３≦ｘ２≦４
５．０≦ｘ１＋ｘ２≦７．０、
０．０＜ｙ≦１．５、
ａ＝（ｘ１＋ｘ２）＋ｙ＋１２−（１／２）ｂ、
１．８４＜ｂ≦２．０である。）
【００２３】
これにより、近紫外領域の励起光で励起して黄色に発光可能な蛍光体を得ることができる。また、発光スペクトルの半値幅も広く、さらに高輝度で良好な蛍光体が得られる。また反応性を向上させ、フラックスとして作用し、反応促進効果を得ることができる。
【００２４】
前記アルカリ土類金属塩化物をＳｒＣｌ2とすることができる。これにより、融点が低く反応性を促進できるので、蛍光体の粒径を温度によらず制御できる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１及び比較例１に係る蛍光体の発光スペクトルを示すグラフである。
【図２】実施例１及び比較例１に係る蛍光体の反射スペクトルを示すグラフである。
【図３】実施例１及び比較例１に係る蛍光体の励起スペクトルを示すグラフである。
【図４】実施例１及び比較例１に係る蛍光体の電子顕微鏡写真を示すイメージ図である。
【図５】実施例９に係る発光装置の概略断面図である。
【図６】図５の発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための蛍光体及びその製造方法並びにこの蛍光体を用いた発光装置を例示するものであって、本発明は蛍光体及びその製造方法並びにこの蛍光体を用いた発光装置を以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【００２７】
色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、ＪＩＳ  Ｚ８１１０に従う。具体的には、３８０ｎｍ〜４５５ｎｍが青紫色、４５５ｎｍ〜４８５ｎｍが青色、４８５ｎｍ〜４９５ｎｍが青緑色、４９５ｎｍ〜５４８ｎｍが緑色、５４８ｎｍ〜５７３ｎｍが黄緑色、５７３ｎｍ〜５８４ｎｍが黄色、５８４ｎｍ〜６１０ｎｍが黄赤色、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍが赤色である。
（実施の形態１）
【００２８】
実施の形態１に係る蛍光体は、一般式がＣａx1Ｓｒx2ＥｕyＳｉ6ＯaＣｌbで示される。この式において、２≦ｘ１≦３、３≦ｘ２≦４、５．０≦ｘ１＋ｘ２≦７．０、０．０＜ｙ≦１．５、ａ＝（ｘ１＋ｘ２）＋ｙ＋１２−（１／２）ｂ、１．０≦ｂ≦２．０である。Ｅｕはユーロピウム、Ｓｉはケイ素である。この蛍光体は、希土類であるＥｕが発光中心となる。
【００２９】
このＣａ、Ｓｒの一部は、Ｍｇ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｍｎよりなる群から選ばれる一種以上の元素により置換されていてもよい。
【００３０】
この蛍光体は、近紫外線から可視光の短波長側領域の光を吸収して、励起光の発光ピーク波長よりも長波長側に蛍光体の発光ピーク波長を有する光を放出する。すなわち、主発光ピークが近紫外光により効率よく励起され、５４０〜６００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する光を効率よく発光するものである。従って、この蛍光体を近紫外光から青色光を発する蛍光体と組み合わせて用いることによって、高発光効率で、蛍光体層の厚みに依存され難い発光装置を形成することができる。
【００３１】
本明細書において、近紫外線領域から可視光の短波長領域は、特に限定されないが２４０〜４２０ｎｍの領域をいう。具体的には、２９０ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の励起光源を用いることが好ましい。
【００３２】
また蛍光体は、少なくとも一部が結晶を有することが好ましい。例えばガラス体（非晶質）は構造がルーズなため、蛍光体中の成分比率が一定せず色度むらを生じる虞がある。したがって、これを回避するため生産工程における反応条件を厳密に一様になるよう制御する必要が生じる。これに対して、実施の形態１に係る蛍光体は、ガラス体でなく結晶性を有する粉体あるいは粒体とできるため、製造及び加工が容易である。また、この蛍光体は有機媒体に均一に溶解でき、発光性プラスチックやポリマー薄膜材料の調整が容易に達成できる。具体的に、実施の形態１に係る蛍光体は、少なくとも５０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上が結晶を有している。これは、発光性を有する結晶相の割合を示し、５０重量％以上、結晶相を有しておれば、実用に耐え得る発光が得られるため好ましい。ゆえに結晶相が多いほど良い。これにより、発光輝度を高くすることができ、かつ加工性が高まる。
（粒径）
【００３３】
発光装置に搭載することを考慮すれば、蛍光体の粒径は中心粒径が２μｍ〜５０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５μｍ〜３０μｍとする。また、この中心粒径値を有する蛍光体が、頻度高く含有されていることが好ましい。さらに、粒度分布においても狭い範囲に分布しているものが好ましい。粒径、及び粒度分布のばらつきが小さく、光学的に優れた特徴を有する粒径の大きな蛍光体を用いることにより、より色むらが抑制され、良好な色調を有する発光装置が得られる。したがって、上記の範囲の粒径を有する蛍光体であれば、光の吸収率及び変換効率が高い。一方、２μｍより小さい粒径を有する蛍光体は、凝集体を形成しやすい傾向にある。
【００３４】
また蛍光体をＬＥＤチップ等の励起光源と組み合わせた発光装置とする場合は、透光性樹脂中で分散されてＬＥＤチップの近傍に分布して色変換層を形成する。この際、蛍光体の粒径を均一に近付ける他、小粒径の蛍光体と大粒径の蛍光体とを組み合わせることもできる。この場合は、小粒径の蛍光体を色変換層の外側に分布させることが好ましい。これにより大粒径蛍光体により構成される色変換層により効率良く色変換させることができ、かつその外側に分散された小粒径蛍光物質により色むらを抑制できる。
【００３５】
具体的には、上述した蛍光体を第一蛍光体とし、これに加えて同じ励起光源からの光を吸収して励起され、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍにピーク波長を有する蛍光を発する１種類以上の第二蛍光体とを組み合わせ、透光性樹脂に含有させる。この第二蛍光体は、第一蛍光体よりも中心粒径を大きいものとする。
【００３６】
このような大粒径の蛍光体としては、中心粒径を１０μｍ〜６０μｍの範囲に調整したものを使用する。例えば中心粒径が約１３μｍのＣａ5（ＰＯ4）3（Ｃｌ，Ｂｒ）：Ｅｕのアパタイト蛍光体やＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：ＥｕのＢＡＭ蛍光体、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：ＥｕのＢＡＭ蛍光体、ＣａＭｇＳｉ2Ｏ6：Ｅｕのシリケート蛍光体、Ｙ2.965Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ0.035のアルミン酸蛍光体などが利用できる。また小粒径の蛍光体としては、中心粒径を０．２μｍ〜８μｍの範囲に調整したものを使用する。例えば５μｍ〜７μｍの上記蛍光体を使用する。あるいは、より小さい粒径に調整してもよく、例えば第一蛍光体の中心粒径を０．２μｍ〜１．５μｍの範囲に設定する。これにより、第二蛍光体により構成される色変換層により効率良く色変換させることができ、かつその外側に分散された第一蛍光体により色むらを抑制できる。すなわち、青色発光蛍光体粒子に黄色発光蛍光体粒子が分散される状態となって、蛍光体を高密度に充填できる。この結果、励起光が黄色発光蛍光体に直接照射されやすくなる。逆に言うと、第二蛍光体であるＢＡＭ系蛍光体やアパタイト系蛍光体、シリケート系蛍光体（例えばＣａ5（ＰＯ4）3（Ｃｌ，Ｂｒ）：ＥｕやＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ）が発光する４６０ｎｍ付近の青色光では、黄色発光蛍光体は殆ど励起されないため、励起光源からの光が効率よく黄色発光蛍光体に照射されるよう、青色発光蛍光体の外側に位置させることで、黄色発光蛍光体の励起を効果的に実現できる。逆に、蛍光体の粒径を黄色発光蛍光体と青色発光蛍光体で同様にしておくと、蛍光体同士の間に隙間が生じやすくなり、励起光が漏れやすくなる。特に本実施の形態では、励起光源として可視光でなく近紫外光を利用しているため、該励起光を外部に漏らすことなく、発光装置内部で有効に利用することが肝要となる。このため、異なる粒径の蛍光体の組み合わせを用いることで、上述の通り励起光を有効利用できる利点が得られる。
（製造方法）
【００３７】
次に、実施の形態１に係る蛍光体の製造方法について説明する。蛍光体は、その組成に含有される元素の単体や酸化物、炭酸塩あるいは窒化物などを原料とし、各原料を所定の塩素の一部が飛散あるいは溶出してしまうため、これを考慮して、塩素を調整することができる。これらの原料にさらにフラックスなどの添加材料を適宜加え、混合機を用いて湿式又は乾式で混合する。混合機は工業的に通常用いられているボールミルの他、振動ミル、ロールミル、ジェットミルなどの粉砕機を用いて粉砕して比表面積を大きくすることもできる。また、粉末の比表面積を一定範囲とするために、工業的に用いられている沈降槽、ハイドロサイクロン、遠心分離器などの湿式分離機、サイクロン、エアセパレータなどの乾式分級機を用いて分級することもできる。
（焼成）
【００３８】
上記の混合した原料をＳｉＣ、石英、アルミナ、ＢＮ等の坩堝に詰め、Ｎ2、Ｈ2の還元雰囲気中にて焼成を行う。焼成雰囲気はアルゴン雰囲気、アンモニア雰囲気なども使用することができる。焼成は１０００℃〜１１５０℃の温度で１時間〜３０時間行う。
（粉砕等）
【００３９】
次いで焼成されたものを粉砕、分散、濾過等して目的の蛍光体粉末を得る。固液分離は濾過、吸引濾過、加圧濾過、遠心分離、デカンテーションなどの工業的に通常用いられる方法により行うことができる。乾燥は、真空乾燥機、熱風加熱乾燥機、コニカルドライヤー、ロータリーエバポレーターなどの工業的に通常用いられる装置により行うことができる。
【００４０】
蛍光体原料に関して、原料のＳｉＯ2の純度は、２Ｎ以上のものが好ましいが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｂ、Ｃｕなどの異なる元素が含有されていてもよい。さらに、Ｓｉの一部をＧｅ，Ｓｎで置換することもできる。
【００４１】
アルカリ土類のＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａはハロゲン塩と酸化物、炭酸塩、リン酸塩、珪酸塩などを組み合わせて、所定のハロゲン比率となるように使用することができる。また、ハロゲンを導入する場合、アルカリ土類のハロゲン塩の変わりにハロゲンを含むアンモニウム塩を用いることができる。
（賦活剤）
【００４２】
さらに、賦活剤のＥｕは、好ましくは単独で使用されるが、ハロゲン塩、酸化物、炭酸塩、リン酸塩、珪酸塩などを使用することができる。また、Ｅｕを必須とする混合物を使用する場合、所望により配合比を変えることができる。このようにＥｕの一部を他の元素で置換することで、他の元素は、共賦活として作用する。これより色調を変化させることができ、発光特性の調整を行うことができる。ユーロピウムは、主に２価と３価のエネルギー準位を持つが、実施の形態１の蛍光体では、Ｅｕ2+を賦活剤として用いる。
【００４３】
また、原料としてＥｕの化合物を使用しても良い。この場合、原料は精製したものを用いる方が良いが、市販の物を用いても良い。具体的にはＥｕの化合物として酸化ユーロピウムＥｕ2Ｏ3、金属ユーロピウム、窒化ユーロピウムなども使用可能である。また、原料のＥｕは、イミド化合物、アミド化合物を用いることもできる。酸化ユーロピウムは、高純度のものが好ましく、また市販のものも使用することができる。
【００４４】
さらに添加するアルカリ金属元素のＫ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓは、通常、塩化物、若しくは炭酸塩、水酸化物で加えられるが、これに限定されるものではなく、臭化物、ヨウ化物、フッ化物、リン酸塩、硫酸塩、若しくはその他の無機塩類でも良く、また、予め他の原料に含まれている状態でも良い。
【００４５】
また、原料は精製したものが好ましい。これにより、精製工程を必要としないため、蛍光体の製造工程を簡略化でき、安価な蛍光体を提供することができるからである。
【実施例】
【００４６】
以下、実施の形態の蛍光体における一例として、蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法を説明する。
【００４７】
表１に、実施例１〜８及び比較例１〜３の各蛍光体の発光特性を示す。具体的には、各蛍光体の仕込み組成と得られた蛍光体の粒径、波長４００ｎｍで励起されたときの発光特性として、色度（ｘ、ｙ）、比較例１を基準（１００％）としたときの相対輝度Ｙ（％）を、それぞれ評価した。図１は、実施例１及び比較例１に係る各蛍光体の発光スペクトルを示す。図２は、反射スペクトルを示す。図３は、励起スペクトルを示す。図４は、蛍光体の顕微鏡写真を示す。実施例１〜８は、アルカリ金属塩化物を一定量添加した場合、輝度が比較例に比して最大５．９％向上した。このように４０５ｎｍ励起でも輝度の高い黄色蛍光体を得ることができる。
【００４８】
【表１】
0005532769.tif 000002
【実施例１】
【００４９】
実施例１では、仕込み組成比において、Ｃａ：Ｓｒ：Ｅｕ：Ｓｉ：Ｃｌ：Ｌｉ：Ｃｌ＝２．５６：５．０３：０．０３：０．６：６．０：５．６２（ＳｒとＣｌはＳｒＣｌ2がフラックス成分となるように、所与の組成より過剰に仕込んでいる）となるように、各原料を秤量する。
【００５０】
具体的には、実施例１の蛍光体原料として以下の粉末を計量した。ただし、各蛍光体原料の純度を１００％と仮定している。
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）・・・・８．３９ｇ
炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3）・・・・４１．８５ｇ
塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）・・・・１５．４５ｇ
塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ2）・・・・１４．００ｇ
酸化ユーロピウム（Ｅｕ2Ｏ3）・・・・７．７７ｇ
酸化ケイ素（ＳｉＯ2）・・・・２６．５３ｇ
塩化リチウム（ＬｉＣｌ）・・・・０．０４ｇ
【００５１】
秤取した原料をボールミルによって乾式で十分に混合し、さらに坩堝に詰め、還元雰囲気中にて１１００℃で４時間焼成する。焼成されたものを粉砕及び水洗を行い、蛍光体粉末を得た。なお蛍光体の正確な組成及び組成比は不明であるが、ＳｒＣｌ2は過剰に存在しているため、水洗によってＣｌ2が洗い流される結果、水洗後の実組成は（Ｃａ，Ｓｒ，Ｒｅ，Ｅｕ）7Ｓｉ6Ｏ18Ｃｌ2と思われる。このように、仕込み組成と実組成、大きく異なり、元素分析値では、実質的な組成より僅かにアルカリ金属とハロゲンが少なくなっている。
【００５２】
以上のようにして、半値幅の広いブロードな蛍光発光を得ることができた。これにより、赤色発光の蛍光体を特に添加せずとも十分な演色性を持った発光を得ることができる。ただ、さらに演色性を向上させるため、赤色系の蛍光を発する蛍光体を混合することも可能であることはいうまでもない。このような赤色発光蛍光体としては、（Ｃａ，Ｓｒ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ）や（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＢＮ3：Ｅｕ０．５ＭｇＦ2・３．５ＭｇＯ・ＧｅＯ2：Ｍｎ、Ｌｎ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ（Ｌｎ＝Ｙ，Ｌａ，Ｇｄなど）などの蛍光体が好適に利用できる。例えば、一般式がＭxＡｌyＳｉzＯaＮb：Ｅｕ2+（０．５≦ｘ≦３、０．５≦ｙ≦３、０．５≦ｚ≦９、０≦ａ≦３、０．５≦ｂ≦３）で示され、ＭはＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの群から選ばれる少なくとも一である。
【実施例２】
【００５３】
実施例１と同じ方法で、所定の配合比になるように原料を調整して合成した。これによりアルカリ金属を添加することで輝度を高くすることができる。特にＬｉＣｌを添加した場合、輝度を高くすることができる。このように４０５ｎｍ励起でも輝度の高い黄色蛍光体を得ることができる。
（温度特性）
【００５４】
また各蛍光体の室温（約２７℃）の輝度を基準（１００％）として、１００℃及び２００℃に加熱した際の各蛍光体の相対輝度を、表２に示す。
【００５５】
【表２】
0005532769.tif 000003
【００５６】
さらに表３に、得られた蛍光体の分析値と、該分析値より求めた、Ｓｉ＝６とした場合の組成比を示す。この表から、仕込み組成と実際に得られた実組成とが大きく異なることが判る。特にＳｒＣｌ2が相当過剰に存在しているため、水洗後の実質的な組成（化学式）は（Ｃａ，Ｓｒ，Ｅｕ）7Ｓｉ6Ｏ18Ｃｌ2と思われる。元素分析値では、実質的な組成より僅かにアルカリ金属とハロゲンが少なくなっている。
【００５７】
【表３】
0005532769.tif 000004
（発光装置）
【００５８】
以下、上述の実施の形態に係る蛍光体を採用した発光装置を実施例９として説明する。図５は、一般的な発光装置を示す概略断面図である。この発光装置１００は、上部に開口したカップ形状のパッケージ１１０と、このパッケージ１１０のカップ形状内に搭載された発光素子１０１とを備える。またパッケージ１１０の表面には正負のリード電極１１１が形成されている。発光素子は、このリード電極１１１の一方の電極に載置されて、他方の電極とは導電ワイヤ１０４を介して電気的に接続されている。さらにパッケージ１１０のカップ内は蛍光体１０２を含有する封止樹脂１０３により充填されており、この封止樹脂１０３でもって発光素子１０１を封止している。
【００５９】
そして発光素子１０１は、リード電極１１１を介して外部より電力の供給を受けて発光する。発光素子１０１より出射された光は、封止樹脂１０３内を透過しながらその一部を蛍光体１０２でもって波長変換されて、封止樹脂１０３の上部から混色光が放出される。また発光装置１００は、反射部材１１２でもって発光素子１０１からの出射光を光取り出し側へと反射させ、光取り出し効率を向上させることができる。この反射部材１１２は一般的に金属で構成され、例えば反射率の高い銀や金、アルミニウムでもってリード電極１１１上を被覆して設けられる。以下、発光装置の各部材について説明する。
【００６０】
（発光素子）
発光素子は、近紫外線から可視光の短波長領域の光を発するものを使用することができる。好ましくは２９０ｎｍ〜４１０ｎｍに発光ピーク波長を有するものとする。これにより、本発明に係る蛍光体を効率よく励起し、また可視光を有効活用することができるからである。また、励起光源に発光素子を利用することによって、高効率で入力に対する出力のリニアリティが高く、機械的衝撃にも強い安定した発光装置を得ることができる。
（複数の蛍光体の組み合わせ）
【００６１】
本発明に係る上述の蛍光体は、単独で用いることもできるが、他の蛍光体と組み合わせて使用することもできる。特に本発明の実施の形態に係る蛍光体は、発光ピーク波長の色相と隣接する他の色相の光を吸収しにくく、つまり他の色相に発光する蛍光体への影響を与えにくいため、加色により混色光を放出する発光装置に好適に採用できる。他の蛍光体と干渉しにくい蛍光体は、励起による変換効率を高めて、意図する色相の波長光を高輝度に放出することができる。したがって、複数の蛍光体を含有する発光装置の場合、少なくとも一の蛍光体を本発明の蛍光体とすることが好ましい。この場合、他の蛍光体は発光素子からの光を吸収し、発光素子及び一の蛍光体と異なる波長の光に波長変換できるものとする。
【００６２】
また発光装置に搭載する複数の蛍光体を、実施の形態及び実施の形態の変形例で示す蛍光体で構成することが好ましい。つまりホスト結晶の組成を同一としながら発光の色相をそれぞれ黄色及び緑色とする各蛍光体をそれぞれ含有する発光装置とできる。この発光装置は、それぞれの蛍光体の比重を略同一とできるため、封止樹脂に包含される各蛍光体を略均一に拡散させることができる。略一様に配置される蛍光体は、各色相の光が偏在することを低減できるため、混色の割合を均等として、発光の指向性を緩和させることができる。つまり色むらが防止された発光装置とでき好ましい。また、上述の通り互いに干渉しにくい蛍光体を複数含有させることで、該蛍光体における蛍光を二次的に吸収することを回避して、輝度の低下を防止できる。
【００６３】
また発光装置に含有される蛍光体は上記に限定されず、上記の蛍光体に代えて、あるいは上記の蛍光体に加えて、種々のものが採用できる。例えば、Ｅｕ、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体、Ｅｕ等のランタノイド系、Ｍｎ等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類金属ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類金属珪酸塩、アルカリ土類金属硫化物、アルカリ土類金属チオガレート、アルカリ土類金属窒化ケイ素、ゲルマン酸塩、又は、Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩、希土類珪酸塩又はＥｕ等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び有機錯体等から選ばれる少なくともいずれか一以上であることが好ましい。例えば、（Ｙ，Ｇｄ,Ｔｂ）3（Ｇａ，Ａｌ）5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｃａ，Ｓｒ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕなどが列挙される。種々の蛍光体を搭載することで様々な色調の発光装置を提供することができる。また、蛍光体をデバイスに搭載する形態において、その２種類以上の蛍光体を混合して用いても良いし、それぞれ別の層として配置しても良い。
（実施例９）
【００６４】
次に、実際に発光装置を作成した実施例９について説明する。実施例９は、上記実施例１に係る黄色発光のクロロシリケート蛍光体に、青色発光蛍光体とＬＥＤ素子とを組み合わせたものである。実施例９の詳細を、表４に示す。この表に示すように、実施例９は青色発光蛍光体としてＣａ5（ＰＯ4）3（Ｃｌ，Ｂｒ）：Ｅｕを使用している。ＬＥＤ素子はセラミックスパッケージの表面実装型（ＳＭＤ）素子でダイスのサイズが３２０μｍ×３２０μｍ、ピーク波長が４０５ｎｍの近紫外光を発光する。この素子を用いて発光装置を構成し、蛍光体を塗布した後シリコーン樹脂で封止した。また、図６は、この結果得られた発光装置の発光スペクトルを示す。この表、グラフに示すように、いずれも演色性に優れた発光装置を得ることができた。
【００６５】
【表４】
0005532769.tif 000005
【００６６】
以上のようにして得られた発光装置は、従来のピーク波長４６０ｎｍ程度の青色発光ＬＥＤとＹＡＧ蛍光体を組み合わせた発光装置と比べ、色ばらつきの少ない高品質な発光出力を得ることができた。特に従来の発光装置では、青色光のピーク値がＬＥＤ素子によりばらつく上、ＬＥＤ素子上にポッティングなどで塗布された蛍光体層の膜厚によって青色光の透過割合も変化する。また膜厚が全面に均一でない場合や、ＬＥＤ素子の周囲などでも膜厚の不均一がみられ、このような蛍光体の不均一によって波長変換の程度も変動し、結果として白色光のスペクトルが素子毎にばらついたり、部位によって出力光が不均一となる色むらが生じるという問題があった。
【００６７】
これに対して本実施の形態では、ＬＥＤからの光が可視光でないため、このような透過光のばらつきに左右されず、安定した出力光を得ることができた。出力光が蛍光体層の膜厚に依存しないことで、信頼性を高めることができる。
【００６８】
さらに出力光の色温度も、３０００Ｋ〜５８００Ｋの範囲で白色光を得ることができた。
【００６９】
このように、クロロシリケート系蛍光体に希土類酸化物を添加することで、優れた特性の黄色発光蛍光体を得ることができた。この理由は、希土類酸化物が共賦活剤として働いたためか、あるいはフラックスとして機能しているのかは不明であるが、輝度の向上に有効であることが確認できた。これにより実用的な黄色発光蛍光体が実現できるので、ＬＥＤチップなどの励起光源と組み合わせた発光装置とした場合の蛍光体層の不均一に起因する出力光ばらつきが抑制され、この結果歩留まりが向上し、高品質な照明を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の蛍光体及びこれを用いた発光装置並びに蛍光体の製造方法は、蛍光表示管、ディスプレイ、ＰＤＰ、ＣＲＴ、ＦＬ、ＦＥＤおよび投射管等、特に青色発光ダイオード又は紫外線発光ダイオードを光源とする発光特性に極めて優れた白色の照明用光源、ＬＥＤディスプレイ、バックライト光源、信号機、照明式スイッチ、各種センサ及び各種インジケータ等に好適に利用できる。特に発光むらが少なく信頼性の高い蛍光体などが得られるので、産業上の利用価値は極めて高い。
【符号の説明】
【００７１】
１００…発光装置
１０１…発光素子
１０２…蛍光体
１０３…封止樹脂
１０４…導電ワイヤ
１１０…パッケージ
１１１…リード電極
１１２…反射部材
【図１】
0005532769.tif 000006
【図２】
0005532769.tif 000007
【図３】
0005532769.tif 000008
【図５】
0005532769.tif 000009
【図６】
0005532769.tif 000010
【図４】
0005532769.tif 000011