(57)【要約】【課題】発光中心を取り込む無機化合物（母体）の組成を新規な無機化合物に取り替えることで、発光中心と母体の持つ電子の相互作用を変化させて、従来の蛍光体に比べ、発光中心となる希土類の重量分率を低減させつつ、蛍光輝度は保たれる新規な蛍光体を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、組成式（Ｍ１−ＸＺＸ）３Ｒ２（ＰＯ４）３（式中、ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓであり、ＺはＥｕ又はＴｂであり、ＲはＹ、Ｓｃ、Ａｌ又はＧａであり、０＜Ｘ＜１である）を有する蛍光体を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式（Ｍ１−ＸＺＸ）３Ｒ２（ＰＯ４）３（式中、ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓであり、ＺはＥｕ又はＴｂであり、ＲはＹ、Ｓｃ、Ａｌ又はＧａであり、０＜Ｘ＜１である）を有することを特徴とするリン酸塩蛍光体。
【請求項２】
ＭがＮａであり、ＲがＳｃであることを特徴とする、請求項１に記載のリン酸塩蛍光体。
【請求項３】
Ｚの濃度が、Ｍの濃度に対して１〜１０モル％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリン酸塩蛍光体。
【請求項４】
Ｍの一部が欠損していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリン酸塩蛍光体。
【請求項５】
Ｍ２ＣＯ３（ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓである）、Ｒ２Ｏ３（ＲはＹ、Ｓｃ、Ａｌ又はＧａである）、ＮＨ４Ｈ２（ＰＯ４）３、及びＥｕ２Ｏ３又はＴｂ４Ｏ７を混合し、粉砕し、大気雰囲気下、摂氏３００℃±５０℃で２時間焼成後、還元雰囲気下、摂氏１２００℃±５０℃で１０時間焼成することにより製造されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のリン酸塩蛍光体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のリン酸塩蛍光体を含み、波長２００〜４５０ｎｍの紫外線又は青色光を励起源として、波長４００〜５５０ｎｍの可視光を発することを特徴とする、光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リン酸塩蛍光体に関し、具体的には、紫外線又は青色光励起下において可視光を発する、新規なリン酸塩蛍光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線励起による発光材料は数多く知られており、現在市販されている蛍光管に使用されている蛍光体は、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕと、ＬＡＰ（ＬａＰＯ４：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋）と、ＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋（非特許文献１））である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】ｓｔｅｖｅｌｓ，Ａ．Ｌ．Ｎ  ｅｔ  ａｌ．，Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｒｅｓ．，２９（１９７４），３４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、かかる蛍光体の発光中心として賦活されているユウロピウムやテルビウムなどの希土類元素は希少で、非常に高価であるため、賦活量を低減することが求められている。ところが、単に、これらの蛍光体中のユウロピウムやテルビウムの賦活量を減らすと、紫外線励起時の発光輝度も減少してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、発光中心を取り込む無機化合物（母体）を新規な組成として、発光中心と母体の持つ電子の相互作用を変化させることで、従来の蛍光体に比べ、発光中心となる希土類の重量分率を低減させつつ、蛍光輝度を保つことができる新規な蛍光体を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため鋭意検討した結果、組成式（Ｍ１−ＸＺＸ）３Ｒ２（ＰＯ４）３（式中、ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓであり、ＺはＥｕ又はＴｂであり、ＲはＹ、Ｓｃ、Ａｌ又はＧａであり、０＜Ｘ＜１である）を有する蛍光体が、従来の蛍光体に比べて、希土類の重量分率を低減させつつ、その蛍光輝度を保つことができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明のリン酸塩蛍光体は、組成式（Ｍ１−ＸＺＸ）３Ｒ２（ＰＯ４）３（式中、ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓであり、ＺはＥｕ又はＴｂであり、ＲはＹ、Ｓｃ、Ａｌ又はＧａであり、０＜Ｘ＜１である）を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記リン酸塩蛍光体は、ＭがＮａであり、ＲがＳｃであることを特徴とする。
【０００９】
また、前記リン酸塩蛍光体は、Ｚの濃度が、Ｍの濃度に対して１〜１０モル％であることを特徴とする。
【００１０】
また、前記リン酸塩蛍光体は、Ｍの一部が欠損していることを特徴とする。
【００１１】
また、前記リン酸塩蛍光体は、Ｍ２ＣＯ３（ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓである）、Ｒ２Ｏ３（ＲはＹ、Ｓｃ、Ａｌ又はＧａである）、ＮＨ４Ｈ２（ＰＯ４）３、及びＥｕ２Ｏ３又はＴｂ４Ｏ７を混合し、粉砕し、大気雰囲気下、摂氏３００℃±５０℃で２時間焼成後、還元雰囲気下、摂氏１２００℃±５０℃で１０時間焼成することにより製造されることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の光源は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のリン酸塩蛍光体を含み、波長２００〜４５０ｎｍの紫外線又は青色光を励起源として、波長４００〜５５０ｎｍの可視光を発することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来の蛍光体であるＢＡＭに比べて、発光中心である希土類の重量分率を３０重量％低減させつつ、ＢＡＭと同程度の蛍光輝度が保たれる新規な蛍光体が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のリン酸塩蛍光体は、組成式（Ｍ１−ＸＺＸ）３Ｒ２（ＰＯ４）３（式中、ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓであり、ＺはＥｕ又はＴｂであり、ＲはＹ、Ｓｃ、Ａｌ又はＧａであり、０＜Ｘ＜１である）で表される。ここで、発光中心となる希土類Ｚが、結晶構造中に３個存在する１価のサイトＭに置換する。Ｚとして表されるＥｕ及びＴｂの酸素配位数は、４から８配位である。本発明のリン酸塩蛍光体の一例として、Ｎａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３（ＮＳＰ）の結晶構造を図１に示す。
【００１５】
前記組成式中で、ＭとしてはＮａが好適であり、ＺとしてはＥｕが好適であり、ＲとしてはＳｃが好適である。
【００１６】
また、Ｅｕの濃度が前記Ｍの濃度に対して５モル％であるときに、発光強度は最大となり、該Ｅｕの濃度を１モル％まで低減しても、発光が確認されたことから、Ｅｕの濃度は前記Ｍの濃度に対して１〜１０モル％であることが好ましく、特に、５モル％であることが好ましい。
【００１７】
また、結晶構造中に存在するＭ（ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓ）の一部が欠損したリン酸塩蛍光体の方が、欠損のないリン酸塩蛍光体に比べて、より強い強度の可視光を発することが確認されたことから、Ｍの一部が欠損していることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のリン酸塩蛍光体は、Ｍ２ＣＯ３（ＭはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ又はＣｓである）、Ｒ２Ｏ３（ＲはＹ、Ｓｃ、Ａｌ又はＧａである）、ＮＨ４Ｈ２（ＰＯ４）３、及びＥｕ２Ｏ３又はＴｂ４Ｏ７を混合し、粉砕し、大気雰囲気下、摂氏２５０℃〜３５０℃で２時間焼成後、還元雰囲気下、摂氏９５０℃〜１２５０℃で１０時間焼成することにより製造される。前記還元雰囲気下での焼成温度が摂氏１２００℃±５０℃であるとき、結晶構造内のＭの一部に欠損が生じ、より強い強度の発光が観察されたことから、前記焼成温度は摂氏１２００℃±５０℃が好ましい。
【００１９】
本発明のリン酸塩蛍光体は、波長２００〜４５０ｎｍの紫外線又は青色光を励起源として、波長４００〜５５０ｎｍの可視光を発する。また、本発明のリン酸塩蛍光体の発光強度は、従来の蛍光体であるＢＡＭの発光強度と同程度である。
【００２０】
また、照射する励起源としては、特定のものに限定されないが、水銀ランプが好適である。
【００２１】
したがって、本発明のリン酸塩蛍光体は、波長２００〜４５０ｎｍの紫外線又は青色光を励起源として、波長４００〜５５０ｎｍの可視光を発する光源用の蛍光体として利用できる。光源としては、特定のものに限定されないが、蛍光管又はＬＥＤが好適である。
【００２２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【実施例１】
【００２３】
本発明のリン酸塩蛍光体の一例として、組成式Ｎａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｅｕ５モル％で表される蛍光体について説明する。
【００２４】
出発原料として炭酸ナトリウム、酸化スカンジウム、リン酸二水素アンモニウムをモル分率で１．５：１：１の割合で秤量し、前記炭酸ナトリウムのＮａの濃度に対してＥｕが５モル％となるよう酸化ユウロピウムを秤量し、乳鉢で攪拌混合し、全体が均一となるように粉砕した。混合した原料をアルミナるつぼに入れて、電気炉で、大気雰囲気下、摂氏３００℃で２時間焼成後、５％Ｈ２含有Ａｒ雰囲気下、摂氏１０００℃で１０時間焼成した。粉末Ｘ線回折測定の結果から、上記の製造条件で目的物が得られたことを確認した。
【００２５】
図３に、実施例１で製造したＮａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｅｕ５モル％及び従来の蛍光体であるＢＡＭの紫外線２５４ｎｍでの励起下の発光スペクトルと、発光光４５０ｎｍでの励起光のスペクトルを示す。Ｎａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｅｕ５％は、紫外線２５４ｎｍで励起され、ＢＡＭとほぼ同程度の強度の青色の発光を示した。
【００２６】
なお、上記製造条件において、Ｎａの濃度に対するＥｕの濃度を１〜１０モル％としてリン酸塩蛍光体を製造した場合も、青色発光が確認され、Ｅｕの濃度が５モル％のときに、発光強度は最大となった。また、上記大気雰囲気下での焼成温度を摂氏３００℃±５０℃、５％Ｈ２含有Ａｒ雰囲気下での焼成温度を摂氏１０００℃±５０℃とした場合についても、同様に、青色発光が確認された。
【００２７】
このように、本発明の新規なリン酸塩蛍光体は、従来の蛍光体であるＢＡＭに比べて、発光中心である希土類の重量分率を３０重量％低減させつつ、ＢＡＭと同程度の発光強度を示すことが確認された。
【実施例２】
【００２８】
実施例１と同一の割合で秤量した原料を、乳鉢で攪拌混合し、全体が均一となるように粉砕した。混合した原料をアルミナるつぼに入れて、電気炉で、大気雰囲気下、摂氏３００℃で２時間焼成後、還元雰囲気下、摂氏１２００℃で１０時間焼成し、Ｎａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｅｕ５モル％を製造した。
【００２９】
実施例２で製造したＮａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｅｕ５モル％では、実施例１よりも高温で焼成したことにより、Ｎａ欠損が生じることが確認された。このＮａ欠損を有するＮａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｅｕ５モル％では、Ｎａ欠損を含まない場合に比べて、より強い強度の青色発光が観察された。
【実施例３】
【００３０】
本発明のリン酸塩蛍光体の一例として、組成式Ｎａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｔｂ１モル％で表される蛍光体について説明する。
【００３１】
炭酸ナトリウム、酸化スカンジウム、リン酸二水素アンモニウム及び酸化テルビウムを出発原料として、エタノールを添加して乳鉢で攪拌混合し、全体が均一となるように粉砕した。混合した原料をアルミナるつぼに入れて、電気炉で、大気雰囲気下、摂氏３００℃で２時間焼成後、大気雰囲気下、摂氏１１５０℃で１２時間焼成した。粉末Ｘ線回折測定の結果から、上記の条件で目的物が得られたことを確認した。
【００３２】
図４に、実施例３で製造したＮａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｔｂ１モル％の励起発光スペクトルを示す。Ｎａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｔｂ１モル％は、紫外線２５４ｎｍで励起され、緑色光を発することが観察された。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】Ｎａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３（ＮＳＰ）の結晶構造である。
【図２】実施例１で得られたＮａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｅｕ５モル％と、実施例３で得られたＮａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｔｂ１モル％と、Ｅｕを賦活していないＮａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３のＸ線回析パターンである。
【図３】実施例１で得られたＮａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｅｕ５モル％と、ＢＡＭの励起発光スペクトルである。
【図４】実施例３で得られたＮａ３Ｓｃ２（ＰＯ４）３：Ｔｂ１モル％の励起発光スペクトルである。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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