蛍光体およびこれを用いた発光装置
【課題】 波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際に、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍに単一の発光バンドを有する色純度の良い緑−黄色−オレンジ光を放出可能であるとともに、毒性の低減されたケイ酸塩系蛍光体を提供する。
【解決手段】 アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体である。アルカリ土類金属元素に加えて、Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の元素を含み、表層材を有することを特徴とする。
【解決手段】 アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体である。アルカリ土類金属元素に加えて、Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の元素を含み、表層材を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ、照明や各種光源に使用されるケイ酸塩蛍光体およびこれを用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
励起光源としての発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）が知られており、組み合わせによって様々な色の発光色を実現することができる。そのうち、いわゆる白色ＬＥＤと呼ばれる白色光を放出する発光装置を得るには、主に青色光を放つ発光素子と黄色系蛍光体を組み合わせる方法、近紫外光を放つ発光素子と青色系蛍光体、黄色系蛍光体、および赤色系蛍光体を組み合わせる方法がある。白色ＬＥＤに使用される黄色系蛍光体としては、ＹＡＧ系蛍光体がよく知られているが、波長３６０ｎｍ乃至４１０ｎｍの光では発光が弱いため、青色光源を用いたＬＥＤに限定されている。
【０００３】
波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、黄色の光を放出する蛍光体としては、Ｍ2ＳｉＯ4：Ｅｕで表わされる組成を有するケイ酸塩系蛍光体が知られている（例えば、非特許文献１）。例えばＢａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+の結晶構造は斜方晶のみであるが、Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+の結晶構造は８５℃以下では単斜晶となり、それ以上では斜方晶構造となることが報告されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
斜方晶Ｂａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+及び単斜晶Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+の発光は、ピーク波長５２０〜５４０ｎｍ前後の緑黄色となる。Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+のＳｒの一部をＢａに置き換えることによって室温でも斜方晶が得られ、その発光はピーク波長５７０ｎｍの色純度の良い黄色となる。そのため、Ｍ2ＳｉＯ4：Ｅｕで表わされる組成のケイ酸塩蛍光体において色純度の良い黄色発光を得るためには、Ｂａを含むことが不可欠であった。また、５２０〜６００ｎｍの間で望ましい波長をもつバンドを得るためには、Ｂａの含有量により調節することが必要であった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｇ．Ｂｌａｓｓｅ，Ｗ．Ｌ．Ｗａｎｍａｈｅｒ，Ｊ．Ｗ．ｔｅｒＶｒｕｇｔ，ａｎｄ Ａ．Ｂｒｉｌ，Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｒｅｓ．Ｒｅｐｔｓ，２３，１８９−２００，（１９６８）
【非特許文献２】Ｓ．Ｈ．Ｍ．Ｐｏｏｒｔ，Ｗ．Ｊａｎｓｓｅｎ，Ｇ．Ｂｌａｓｓｅ，Ｊ．Ａｌｌｏｙｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，２６０，９３−９７，（１９９７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ｂａ化合物は毒物であり、劇物取締法により規制を受けた物質であり、人体に悪影響を及ぼす。純度の高い黄色発光を放出する蛍光体であっても、Ｂａ化合物の含有量をできる限り低減することが望まれる。
【０００７】
そこで本発明は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際に、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍに単一の発光バンドを有する色純度の良い緑−黄色−オレンジ光を放出可能であるとともに、毒性の低減されたケイ酸塩系蛍光体、およびこれを用いた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様にかかる蛍光体は、アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体であって、アルカリ土類金属元素に加えて、Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の元素を含み、表層材を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様にかかる発光装置は、３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの波長の光を発光する発光素子と、前記発光素子上に配置され、蛍光体を含有する蛍光体層とを具備し、前記蛍光体の少なくとも一部は、前述の蛍光体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際に、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍに単一の発光バンドを有する色純度の良い緑−黄色−オレンジ光を放出可能であるとともに、毒性の低減されたケイ酸塩系蛍光体、およびこれを用いた発光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる発光装置の構成を表わす概略図。
【図２】実施例１および比較例２の蛍光体の励起スペクトル。
【図３】実施例１の蛍光体の発光スペクトル。
【図４】実施例１の蛍光体のＸ線回折図。
【図５】従来のＳｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ（単斜晶）のＸ線回折図。
【図６】従来の（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ（斜方晶）のＸ線回折図。
【図７】実施例２の蛍光体の発光スペクトル。
【図８】実施例３の蛍光体の発光スペクトル。
【図９】実施例４の蛍光体の発光スペクトル。
【図１０】実施例１の蛍光体と４７０ｎｍのＬＥＤチップを組み合わせた白色ＬＥＤの発光スペクトル。
【図１１】比較例１の蛍光体の発光スペクトル。
【図１２】比較例２の蛍光体の発光スペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
本発明者らは鋭意検討した結果、アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体においては、Ｂａと同様に結晶構造を単斜晶から斜方晶に変化させる作用を有する元素が存在することを見出した。Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種であり、これらは毒性をほとんど有さず人体に無害である。本発明は、こうした知見に基づいてなされたものである。
【００１４】
Ｂａ含有アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体は、例えば、下記一般式（１）で表わすことができる。
【００１５】
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｅｕ）2ＳｉＯ4 （１）
本発明の実施形態にかかる蛍光体は、例えば下記一般式（２）で表わされる。
【００１６】
（Ｓｒ1-x-y-z-wＣａxＢａyＡzＥｕw）2ＳｉvＯ2+2v （２）
（上記一般式（２）中、ＡはＬａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の金属であり、ｘ、ｙ、ｚ、ｗ、およびｖは、次の関係を満たす数値である。
【００１７】
０≦ｘ≦０．８， ０≦ｙ≦０．６， ０＜ｚ≦０．１， ０．００１≦ｗ≦０．２
０＜（１−ｘ−ｙ−ｚ−ｗ）＜１， ０．９≦ｖ≦１．１）
Ｃａの含有量が多すぎる場合には、発光効率が低下するが、ｘが０．８以下であれば、これを避けることができる。また、人体への影響を考慮すると、Ｂａの含有量は可能な限り少ないことが望まれ、ｙ＝０が最も好ましいが、発光波長を調整するためにＢａが含有されてもよい。この場合には、ｙが０．６以下であれば、毒性の影響を低減することができる。
【００１８】
アルカリ土類金属元素以外の元素Ａは、Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種である。これらの元素は、単独でも２種以上を組み合わせて用いてもよい。こうした元素の割合が多すぎる場合には、異相が現れて発光効率が低下するおそれがある。ｚが０．１以下の範囲であれば、これを避けることができる。
【００１９】
上記一般式（２）に示されるように、本発明にかかる蛍光体は、Ｅｕ2+で活性化されたケイ酸塩化合物である。Ｅｕの組成比ｗは、０．００１以上０．２以下であることが好ましい。ｗが０．００１未満の場合には、十分な発光輝度を得るのが困難となる。一方、ｗが０．２を越えると、濃度消光によって発光輝度が低下するおそれがある。
【００２０】
また、Ｓｉの組成比ｖは、０．９以上１．１以下であることが好ましい。ｖが０．９未満の場合には、５００ｎｍ近傍の第二のバンドが発現して、発光スペクトルが広がるおそれがある。一方、１．１を超えると、充分な発光輝度を得るのが困難となる。ｖは、０．９５以上１．０５以下の範囲内であることがより好ましい。
【００２１】
本発明の実施形態にかかる蛍光体は、例えば、以下のような手法により合成することができる。
【００２２】
まず、構成元素の酸化物粉末を所定量秤量し、結晶成長剤として適当量の塩化アンモニウムを加えてボールミル等で混合する。酸化物粉末の代わりに、熱分解により酸化物となり得る各種化合物を用いることもできる。例えば、Ｅｕ原料としてはＥｕ2Ｏ3等、Ｃａ原料としてはＣａＣＯ3等、Ｓｒ原料としてはＳｒＣＯ3等、Ｂａ原料としてはＢａＣＯ3等、Ｌａ原料としてはＬａ2Ｏ3等、Ｇｄ原料としてはＧｄ2Ｏ3等、Ｃｓ原料としてはＣｓＣｌ等、Ｋ原料としてはＫＣｌ等、Ｓｉ原料としてはＳｉＯ2等を用いることができる。こうした原料粉末が結晶成長剤としても作用する場合には、必ずしも塩化アンモニウム等の結晶成長剤を別途加えなくてもよい。
【００２３】
結晶成長剤としては、塩化アンモニウム以外のアンモニウム、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の塩化物、フッ化物、臭化物、あるいは沃化物などを用いてもよい。吸湿性の増加を防止するために、結晶成長剤の添加量は、原料粉末全体に対して０．５重量％以上３０重量％以下程度とすることが好ましい。
【００２４】
その後、坩堝に収容し、Ｎ2／Ｈ2の混合ガスからなる還元性雰囲気中、１０００〜１６００℃の温度で３〜１０時間焼成する。得られた焼成物を、乳鉢等を用いて粉砕後、再度Ｎ2／Ｈ2の混合ガスからなる還元性雰囲気中、１０００〜１６００℃の温度で３〜７時間焼成する。こうした得られた第一の焼成物を粉砕して、再度容器に収容する。粉砕の程度は特に規定されず、焼成によって生じた塊を、乳鉢等を用いて砕いて表面積が増大すればよい。
【００２５】
再び炉内に配置して、真空で窒素置換する。この際の真空は、１０００Ｐａ以下であることが好ましい。これ以上であると、材料に付着した水分を除去することができない。
【００２６】
次いで、前記第一の焼成物を、水素濃度５％以上１００％以下のＮ2／Ｈ2の還元性雰囲気中で、１０００〜１６００℃で２〜６時間焼成する。得られた焼成物を、乳鉢等を用いて粉砕後、適当なメッシュ幅の篩を通過させることによって、前記一般式（２）で表わされるアルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなる蛍光体粒子を得ることができる。
【００２７】
本発明の実施形態にかかる蛍光体粒子の表面には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、シリカ、ケイ酸亜鉛、ケイ酸アルミニウム、カルシウムポリフォスフェート、シリコーンオイル、およびシリコーングリースから選択される少なくとも一種からなる表層材が配置されてもよい。これによって、防湿効果を付与することができる。ケイ酸亜鉛およびケイ酸アルミニウムは、例えばＺｎＯ・ａＳｉＯ2（１≦ａ≦４）、およびＡｌ2Ｏ3・ｂＳｉＯ2（１≦ｂ≦１０）でそれぞれ表わされる。蛍光体粒子表面が完全に表層材で覆われている必要はなく、その一部が露出していてもよい。蛍光体粒子の表面に、上述したような材質からなる表層材が存在していれば、その効果が得られる。
【００２８】
表層材は、その分散液または溶液を用いて蛍光体粒子表面に配置することができる。分散液または溶液中に蛍光体粒子を所定時間浸漬した後、加熱等により乾燥させることによって表層材が配置される。蛍光体としての本来の機能を損なうことなく、表層材の効果を得るために、表層材は、蛍光体粒子の０．１〜５０％程度の体積割合で存在することが好ましい。
【００２９】
図１に、本発明の一実施形態にかかる発光装置の断面を示す。
【００３０】
図示する発光装置においては、樹脂ステム２００はリードフレームを成形してなるリード２０１およびリード２０２と、これに一体成形されてなる樹脂部２０３とを有する。樹脂部２０３は、上部開口部が底面部より広い凹部２０５を有しており、この凹部の側面には反射面２０４が設けられる。
【００３１】
凹部２０５の略円形底面中央部には、発光チップ２０６がＡｇペースト等によりマウントされている。発光チップ２０６としては、紫外発光を行なうもの、あるいは可視領域の発光を行なうものを用いることができる。例えば、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の半導体発光素子等を用いることが可能である。発光チップ２０６の電極（図示せず）は、Ａｕなどからなるボンデイングワイヤー２０７および２０８によって、リード２０１およびリード２０２にそれぞれ接続されている。なお、リード２０１および２０２の配置は、適宜変更することができる。
【００３２】
樹脂部２０３の凹部２０５内には、蛍光層２０９が配置される。この蛍光層２０９は、本発明の実施形態にかかる蛍光体２１０を、例えばシリコーン樹脂からなる樹脂層２１１中に５重量％から５０重量％の割合で分散することによって形成することができる。
【００３３】
発光チップ２０６としては、ｎ型電極とｐ型電極とを同一面上に有するフリップチップ型のものを用いることも可能である。この場合には、ワイヤーの断線や剥離、ワイヤーによる光吸収等のワイヤーに起因した問題を解消して、信頼性の高い高輝度な半導体発光装置が得られる。また、発光チップ２０６にｎ型基板を用いて、次のような構成とすることもできる。具体的には、ｎ型基板の裏面にｎ型電極を形成し、基板上の半導体層上面にはｐ型電極を形成して、ｎ型電極またはｐ型電極をリードにマウントする。ｐ型電極またはｎ型電極は、ワイヤーにより他方のリードに接続することができる。
【００３４】
発光チップ２０６のサイズ、凹部２０５の寸法および形状は、適宜変更することができる。本発明の実施形態にかかる蛍光体は、３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの波長の光で励起することによって、５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの緑色−黄色−オレンジ色の発光色を示す。具体的には、本発明の実施形態にかかる蛍光体の発光スペクトルは、５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一の発光バンドを有する。なお、単一の発光バンドを有するとは、単一の発光ピークを有し、肩状の起伏を示さないバンド形を有することをさす。本発明に実施形態にかかる蛍光体を、青色発光蛍光体および赤色発光蛍光体と組み合わせて用いる場合には、白色光を得ることも可能である。
【００３５】
本発明の実施形態にかかる蛍光体は斜方晶構造を有するので、この蛍光体を含有する蛍光層を設けることによって、色純度のよい発光を放出する発光装置が得られる。
以下、実施例および比較例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
まず、（Ｓｒ0.915Ｌａ0.06Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、Ｌａ2Ｏ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。
【００３７】
得られた混合原料を蓋付きアルミナ坩堝に充填して、大気中、６００℃で１時間焼成し、ＮＨ4Ｃｌを分解させた。次に、Ｎ2／Ｈ2の混合ガスからなる還元性雰囲気中、１０００〜１６００℃の温度で３〜７時間焼成して、第一の焼成物を得た。これを粉砕して再び坩堝に収容し、炉内に配置して、炉内を真空で窒素置換した。さらに、水素濃度５％以上１００％以下のＮ2／Ｈ2の還元性雰囲気において１０００〜１６００℃の温度で２〜６時間焼成して、第二の焼成物を得た。焼成物を乳鉢で粉砕し、目開き７５μｍの篩を通過させることによって、実施例１の蛍光体を得た。
【００３８】
この蛍光体の励起スペクトルを、図２に曲線ａとして示す。図２中、曲線ｂは後述する比較例２の蛍光体の励起スペクトルである。本実施例の蛍光体は、比較例２の蛍光体と同様のＵＶ〜黄色まで広い波長域において励起可能であることが、曲線ａからわかる。
【００３９】
図３および図４には、本実施例の蛍光体の３９５ｎｍ励起時の発光スペクトル、および蛍光体のＸ線回折図をそれぞれ示す。ここで用いた発光スペクトルは、３９５ｎｍおよび４７０ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードにより励起された蛍光体の発光スペクトルを、大塚電子製ＩＭＵＣ−７０００Ｇ型瞬間マルチ測光システムで測定したものである。図３の発光スペクトルに示されるように、単一の発光ピークを有し、肩状の起伏を示さない。このことから、本実施例の蛍光体は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のピークを有することがわかる。また、Ｘ線回折パターンは、ＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）カード３９−１２５６と一致している。なお、ＪＣＰＤＳカードとは、粉末Ｘ線回折のデータベースにかかわるものであり、ＪＣＰＤＳで編集、刊行されたカードをいう。２θ＝３４．２°にピークが存在しないことから、本実施例の蛍光体は斜方晶の結晶構造であることが、図４のＸ線回折図に現れている。
【００４０】
参考のために、従来のＳｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ蛍光体のＸ線回折図を図５に示す。この回折パターンは、ＪＣＰＤＳカード７６−１６３０と一致し、２θ＝３４．２°にピークが存在することから、単斜晶の結晶構造である。また、図６には、従来の（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ蛍光体のＸ線回折図を示す。図６のＸ線回折図に示されるように、ＪＣＰＤＳカード３９−１２５６と一致し、２θ＝３４．２°にピークが存在しないことから、従来の（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ蛍光体は斜方晶の結晶構造を有することわかる。図４に示したＸ線回折図と比較すると、本発明の実施形態にかかる蛍光体は、従来のＢａを含有する蛍光体と同様に、斜方晶の結晶構造を有することが明らかである。
【００４１】
（実施例２）
まず、（Ｓｒ0.915Ｇｄ0.060Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、Ｇｄ2Ｏ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。
【００４２】
その後、実施例１と同様の製造方法にて実施例２の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを、図７に示す。図７の発光スペクトルに示されるように、本実施例の蛍光体は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドを有することがわかる。
【００４３】
（実施例３）
まず、（Ｓｒ0.920Ｋ0.055Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＫＣｌ粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量し、ボールミルで均一に混合した。ここでは、Ｋ原料であるＫＣｌが結晶成長剤としての役割を果たすため、ＮＨ4Ｃｌは添加しなかった。
【００４４】
その後、実施例１と同様の製造方法にて実施例３の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを、図８に示す。図８の発光スペクトルに示されるように、本実施例の蛍光体は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドを有することがわかる。
【００４５】
（実施例４）
まず、（Ｓｒ0.915Ｃｓ0.03Ｌａ0.03Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＣｓＣｌ粉末、Ｌａ2Ｏ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量し、ボールミルで均一に混合した。ここでは、Ｃｓ原料であるＣｓＣｌが結晶成長剤としての役割を果たすが、Ｃｌ比率調整のため、ＮＨ4Ｃｌも同時に添加した。
【００４６】
その後、実施例１と同様の製造方法にて実施例４の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを、図９に示す。図９の発光スペクトルに示されるように、本実施例の蛍光体は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドを有することがわかる。
【００４７】
（実施例５）
まず、（Ｓｒ0.915Ｂａ0.03Ｌａ0.03Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＢａＣＯ3粉末、Ｌａ2Ｏ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量し、ボールミルで均一に混合した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。
【００４８】
その後、実施例１と同様の製造方法にて実施例５の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルは、ピーク波長５７５ｎｍ、波長４７０ｎｍ励起時の発光スペクトルは、ピーク波長５８０ｎｍであった。実施例１乃至４の蛍光体と同様、本実施例の蛍光体も、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一の発光バンドを有するものであった。
【００４９】
Ｘ線回折の結果から、実施例２乃至５のいずれの蛍光体も、実施例１の場合と同様、斜方晶の結晶構造を有することが確認された。
【００５０】
（実施例６）（ＬＥＤ）
実施例１の蛍光体、青色蛍光体、および赤色蛍光体をエポキシ樹脂に分散させて、この樹脂混合物を調製した。なお、青色蛍光体としては、ユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩蛍光体を用い、赤色蛍光体としては、ユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体を用いた。この樹脂混合物を、発光ピーク波長３９５ｎｍなるＬＥＤチップをマウントしたＬＥＤパッケージに塗布して、図１に示したような発光装置を作製した。
【００５１】
得られた発光装置から、演色性のよい白色光が放出されることが確認された。
【００５２】
（実施例７）（ＬＥＤ）
実施例１の蛍光体をエポキシ樹脂に分散させて、樹脂混合物を調製した。この樹脂混合物を、発光ピーク波長４７０ｎｍなるＬＥＤチップをマウントしたＬＥＤパッケージに塗布して、白色ＬＥＤを作製した。
【００５３】
得られた白色ＬＥＤの発光スペクトルを、図１０に示す。この場合の発光色は、色度値ｘ＝０．３３７、ｙ＝０．３０３であり、色温度５２４７Ｋであった。このように、演色性のよい白色発光が放出される白色ＬＥＤを作製することができる。
【００５４】
（比較例１）
まず、（Ｓｒ0.285Ｂａ0.665Ｅｕ0.05）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＢａＣＯ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。
【００５５】
その後、実施例１と同様の手法により比較例１の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを、図１１に示す。図１１の発光スペクトルから、５２５ｎｍに単一のバンドを有する緑色の発光であることがわかるが、本比較例の蛍光体はＢａを０．６よりも多く含有しているので、毒性の問題は回避することができない。
【００５６】
（比較例２）
（Ｓｒ0.915Ｂａ0.06Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＢａＣＯ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。その後、実施例１と同様の製造方法にて比較例２の蛍光体を得た。
【００５７】
この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを図１２に示す。Ｂａを含有しているので、比較例２の蛍光体は、図１２の発光スペクトルに示されるように、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドを有している。
【００５８】
一方、実施例１〜４は、Ｂａを含有しなくても同等の発光波長のバンドを示す。実施例５は、比較例２と同等の発光バンドを示すが、Ｂａの量は比較例２に比べて半減する。
【００５９】
下記表１には、上述した実施例および比較例の蛍光体の組成、発光ピーク、および結晶形をまとめる。
【表１】
【００６０】
表１に示されるように、Ｂａの少なくとも一部がＬａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種で置換された本発明の実施形態にかかる蛍光体は、いずれも斜方晶の結晶構造を有する。その結果、３９５ｎｍあるいは４７５ｎｍで励起した際には、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドが現われて、純度の高い発光が放出されることになる。
【００６１】
これは、比較例２の従来のＢａ含蛍光体の場合と比較しても、何等遜色ないことが明確に示されている。
【符号の説明】
【００６２】
２００…樹脂ステム； ２０１…リード； ２０２…リード； ２０３…樹脂部
２０４…反射面； ２０５…凹部； ２０６…発光チップ
２０７…ボンディングワイヤー； ２０８…ボンディングワイヤー
２０９…蛍光層； ２１０…蛍光体； ２１１…樹脂層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ、照明や各種光源に使用されるケイ酸塩蛍光体およびこれを用いた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
励起光源としての発光素子と蛍光体とを組み合わせた発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）が知られており、組み合わせによって様々な色の発光色を実現することができる。そのうち、いわゆる白色ＬＥＤと呼ばれる白色光を放出する発光装置を得るには、主に青色光を放つ発光素子と黄色系蛍光体を組み合わせる方法、近紫外光を放つ発光素子と青色系蛍光体、黄色系蛍光体、および赤色系蛍光体を組み合わせる方法がある。白色ＬＥＤに使用される黄色系蛍光体としては、ＹＡＧ系蛍光体がよく知られているが、波長３６０ｎｍ乃至４１０ｎｍの光では発光が弱いため、青色光源を用いたＬＥＤに限定されている。
【０００３】
波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、黄色の光を放出する蛍光体としては、Ｍ2ＳｉＯ4：Ｅｕで表わされる組成を有するケイ酸塩系蛍光体が知られている（例えば、非特許文献１）。例えばＢａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+の結晶構造は斜方晶のみであるが、Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+の結晶構造は８５℃以下では単斜晶となり、それ以上では斜方晶構造となることが報告されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
斜方晶Ｂａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+及び単斜晶Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+の発光は、ピーク波長５２０〜５４０ｎｍ前後の緑黄色となる。Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+のＳｒの一部をＢａに置き換えることによって室温でも斜方晶が得られ、その発光はピーク波長５７０ｎｍの色純度の良い黄色となる。そのため、Ｍ2ＳｉＯ4：Ｅｕで表わされる組成のケイ酸塩蛍光体において色純度の良い黄色発光を得るためには、Ｂａを含むことが不可欠であった。また、５２０〜６００ｎｍの間で望ましい波長をもつバンドを得るためには、Ｂａの含有量により調節することが必要であった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｇ．Ｂｌａｓｓｅ，Ｗ．Ｌ．Ｗａｎｍａｈｅｒ，Ｊ．Ｗ．ｔｅｒＶｒｕｇｔ，ａｎｄ Ａ．Ｂｒｉｌ，Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｒｅｓ．Ｒｅｐｔｓ，２３，１８９−２００，（１９６８）
【非特許文献２】Ｓ．Ｈ．Ｍ．Ｐｏｏｒｔ，Ｗ．Ｊａｎｓｓｅｎ，Ｇ．Ｂｌａｓｓｅ，Ｊ．Ａｌｌｏｙｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，２６０，９３−９７，（１９９７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ｂａ化合物は毒物であり、劇物取締法により規制を受けた物質であり、人体に悪影響を及ぼす。純度の高い黄色発光を放出する蛍光体であっても、Ｂａ化合物の含有量をできる限り低減することが望まれる。
【０００７】
そこで本発明は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際に、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍに単一の発光バンドを有する色純度の良い緑−黄色−オレンジ光を放出可能であるとともに、毒性の低減されたケイ酸塩系蛍光体、およびこれを用いた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様にかかる蛍光体は、アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体であって、アルカリ土類金属元素に加えて、Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の元素を含み、表層材を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様にかかる発光装置は、３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの波長の光を発光する発光素子と、前記発光素子上に配置され、蛍光体を含有する蛍光体層とを具備し、前記蛍光体の少なくとも一部は、前述の蛍光体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際に、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍに単一の発光バンドを有する色純度の良い緑−黄色−オレンジ光を放出可能であるとともに、毒性の低減されたケイ酸塩系蛍光体、およびこれを用いた発光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる発光装置の構成を表わす概略図。
【図２】実施例１および比較例２の蛍光体の励起スペクトル。
【図３】実施例１の蛍光体の発光スペクトル。
【図４】実施例１の蛍光体のＸ線回折図。
【図５】従来のＳｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ（単斜晶）のＸ線回折図。
【図６】従来の（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ（斜方晶）のＸ線回折図。
【図７】実施例２の蛍光体の発光スペクトル。
【図８】実施例３の蛍光体の発光スペクトル。
【図９】実施例４の蛍光体の発光スペクトル。
【図１０】実施例１の蛍光体と４７０ｎｍのＬＥＤチップを組み合わせた白色ＬＥＤの発光スペクトル。
【図１１】比較例１の蛍光体の発光スペクトル。
【図１２】比較例２の蛍光体の発光スペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
本発明者らは鋭意検討した結果、アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体においては、Ｂａと同様に結晶構造を単斜晶から斜方晶に変化させる作用を有する元素が存在することを見出した。Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種であり、これらは毒性をほとんど有さず人体に無害である。本発明は、こうした知見に基づいてなされたものである。
【００１４】
Ｂａ含有アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体は、例えば、下記一般式（１）で表わすことができる。
【００１５】
（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｅｕ）2ＳｉＯ4 （１）
本発明の実施形態にかかる蛍光体は、例えば下記一般式（２）で表わされる。
【００１６】
（Ｓｒ1-x-y-z-wＣａxＢａyＡzＥｕw）2ＳｉvＯ2+2v （２）
（上記一般式（２）中、ＡはＬａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の金属であり、ｘ、ｙ、ｚ、ｗ、およびｖは、次の関係を満たす数値である。
【００１７】
０≦ｘ≦０．８， ０≦ｙ≦０．６， ０＜ｚ≦０．１， ０．００１≦ｗ≦０．２
０＜（１−ｘ−ｙ−ｚ−ｗ）＜１， ０．９≦ｖ≦１．１）
Ｃａの含有量が多すぎる場合には、発光効率が低下するが、ｘが０．８以下であれば、これを避けることができる。また、人体への影響を考慮すると、Ｂａの含有量は可能な限り少ないことが望まれ、ｙ＝０が最も好ましいが、発光波長を調整するためにＢａが含有されてもよい。この場合には、ｙが０．６以下であれば、毒性の影響を低減することができる。
【００１８】
アルカリ土類金属元素以外の元素Ａは、Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種である。これらの元素は、単独でも２種以上を組み合わせて用いてもよい。こうした元素の割合が多すぎる場合には、異相が現れて発光効率が低下するおそれがある。ｚが０．１以下の範囲であれば、これを避けることができる。
【００１９】
上記一般式（２）に示されるように、本発明にかかる蛍光体は、Ｅｕ2+で活性化されたケイ酸塩化合物である。Ｅｕの組成比ｗは、０．００１以上０．２以下であることが好ましい。ｗが０．００１未満の場合には、十分な発光輝度を得るのが困難となる。一方、ｗが０．２を越えると、濃度消光によって発光輝度が低下するおそれがある。
【００２０】
また、Ｓｉの組成比ｖは、０．９以上１．１以下であることが好ましい。ｖが０．９未満の場合には、５００ｎｍ近傍の第二のバンドが発現して、発光スペクトルが広がるおそれがある。一方、１．１を超えると、充分な発光輝度を得るのが困難となる。ｖは、０．９５以上１．０５以下の範囲内であることがより好ましい。
【００２１】
本発明の実施形態にかかる蛍光体は、例えば、以下のような手法により合成することができる。
【００２２】
まず、構成元素の酸化物粉末を所定量秤量し、結晶成長剤として適当量の塩化アンモニウムを加えてボールミル等で混合する。酸化物粉末の代わりに、熱分解により酸化物となり得る各種化合物を用いることもできる。例えば、Ｅｕ原料としてはＥｕ2Ｏ3等、Ｃａ原料としてはＣａＣＯ3等、Ｓｒ原料としてはＳｒＣＯ3等、Ｂａ原料としてはＢａＣＯ3等、Ｌａ原料としてはＬａ2Ｏ3等、Ｇｄ原料としてはＧｄ2Ｏ3等、Ｃｓ原料としてはＣｓＣｌ等、Ｋ原料としてはＫＣｌ等、Ｓｉ原料としてはＳｉＯ2等を用いることができる。こうした原料粉末が結晶成長剤としても作用する場合には、必ずしも塩化アンモニウム等の結晶成長剤を別途加えなくてもよい。
【００２３】
結晶成長剤としては、塩化アンモニウム以外のアンモニウム、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の塩化物、フッ化物、臭化物、あるいは沃化物などを用いてもよい。吸湿性の増加を防止するために、結晶成長剤の添加量は、原料粉末全体に対して０．５重量％以上３０重量％以下程度とすることが好ましい。
【００２４】
その後、坩堝に収容し、Ｎ2／Ｈ2の混合ガスからなる還元性雰囲気中、１０００〜１６００℃の温度で３〜１０時間焼成する。得られた焼成物を、乳鉢等を用いて粉砕後、再度Ｎ2／Ｈ2の混合ガスからなる還元性雰囲気中、１０００〜１６００℃の温度で３〜７時間焼成する。こうした得られた第一の焼成物を粉砕して、再度容器に収容する。粉砕の程度は特に規定されず、焼成によって生じた塊を、乳鉢等を用いて砕いて表面積が増大すればよい。
【００２５】
再び炉内に配置して、真空で窒素置換する。この際の真空は、１０００Ｐａ以下であることが好ましい。これ以上であると、材料に付着した水分を除去することができない。
【００２６】
次いで、前記第一の焼成物を、水素濃度５％以上１００％以下のＮ2／Ｈ2の還元性雰囲気中で、１０００〜１６００℃で２〜６時間焼成する。得られた焼成物を、乳鉢等を用いて粉砕後、適当なメッシュ幅の篩を通過させることによって、前記一般式（２）で表わされるアルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなる蛍光体粒子を得ることができる。
【００２７】
本発明の実施形態にかかる蛍光体粒子の表面には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、シリカ、ケイ酸亜鉛、ケイ酸アルミニウム、カルシウムポリフォスフェート、シリコーンオイル、およびシリコーングリースから選択される少なくとも一種からなる表層材が配置されてもよい。これによって、防湿効果を付与することができる。ケイ酸亜鉛およびケイ酸アルミニウムは、例えばＺｎＯ・ａＳｉＯ2（１≦ａ≦４）、およびＡｌ2Ｏ3・ｂＳｉＯ2（１≦ｂ≦１０）でそれぞれ表わされる。蛍光体粒子表面が完全に表層材で覆われている必要はなく、その一部が露出していてもよい。蛍光体粒子の表面に、上述したような材質からなる表層材が存在していれば、その効果が得られる。
【００２８】
表層材は、その分散液または溶液を用いて蛍光体粒子表面に配置することができる。分散液または溶液中に蛍光体粒子を所定時間浸漬した後、加熱等により乾燥させることによって表層材が配置される。蛍光体としての本来の機能を損なうことなく、表層材の効果を得るために、表層材は、蛍光体粒子の０．１〜５０％程度の体積割合で存在することが好ましい。
【００２９】
図１に、本発明の一実施形態にかかる発光装置の断面を示す。
【００３０】
図示する発光装置においては、樹脂ステム２００はリードフレームを成形してなるリード２０１およびリード２０２と、これに一体成形されてなる樹脂部２０３とを有する。樹脂部２０３は、上部開口部が底面部より広い凹部２０５を有しており、この凹部の側面には反射面２０４が設けられる。
【００３１】
凹部２０５の略円形底面中央部には、発光チップ２０６がＡｇペースト等によりマウントされている。発光チップ２０６としては、紫外発光を行なうもの、あるいは可視領域の発光を行なうものを用いることができる。例えば、ＧａＡｓ系、ＧａＮ系等の半導体発光素子等を用いることが可能である。発光チップ２０６の電極（図示せず）は、Ａｕなどからなるボンデイングワイヤー２０７および２０８によって、リード２０１およびリード２０２にそれぞれ接続されている。なお、リード２０１および２０２の配置は、適宜変更することができる。
【００３２】
樹脂部２０３の凹部２０５内には、蛍光層２０９が配置される。この蛍光層２０９は、本発明の実施形態にかかる蛍光体２１０を、例えばシリコーン樹脂からなる樹脂層２１１中に５重量％から５０重量％の割合で分散することによって形成することができる。
【００３３】
発光チップ２０６としては、ｎ型電極とｐ型電極とを同一面上に有するフリップチップ型のものを用いることも可能である。この場合には、ワイヤーの断線や剥離、ワイヤーによる光吸収等のワイヤーに起因した問題を解消して、信頼性の高い高輝度な半導体発光装置が得られる。また、発光チップ２０６にｎ型基板を用いて、次のような構成とすることもできる。具体的には、ｎ型基板の裏面にｎ型電極を形成し、基板上の半導体層上面にはｐ型電極を形成して、ｎ型電極またはｐ型電極をリードにマウントする。ｐ型電極またはｎ型電極は、ワイヤーにより他方のリードに接続することができる。
【００３４】
発光チップ２０６のサイズ、凹部２０５の寸法および形状は、適宜変更することができる。本発明の実施形態にかかる蛍光体は、３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの波長の光で励起することによって、５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの緑色−黄色−オレンジ色の発光色を示す。具体的には、本発明の実施形態にかかる蛍光体の発光スペクトルは、５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一の発光バンドを有する。なお、単一の発光バンドを有するとは、単一の発光ピークを有し、肩状の起伏を示さないバンド形を有することをさす。本発明に実施形態にかかる蛍光体を、青色発光蛍光体および赤色発光蛍光体と組み合わせて用いる場合には、白色光を得ることも可能である。
【００３５】
本発明の実施形態にかかる蛍光体は斜方晶構造を有するので、この蛍光体を含有する蛍光層を設けることによって、色純度のよい発光を放出する発光装置が得られる。
以下、実施例および比較例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
【００３６】
（実施例１）
まず、（Ｓｒ0.915Ｌａ0.06Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、Ｌａ2Ｏ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。
【００３７】
得られた混合原料を蓋付きアルミナ坩堝に充填して、大気中、６００℃で１時間焼成し、ＮＨ4Ｃｌを分解させた。次に、Ｎ2／Ｈ2の混合ガスからなる還元性雰囲気中、１０００〜１６００℃の温度で３〜７時間焼成して、第一の焼成物を得た。これを粉砕して再び坩堝に収容し、炉内に配置して、炉内を真空で窒素置換した。さらに、水素濃度５％以上１００％以下のＮ2／Ｈ2の還元性雰囲気において１０００〜１６００℃の温度で２〜６時間焼成して、第二の焼成物を得た。焼成物を乳鉢で粉砕し、目開き７５μｍの篩を通過させることによって、実施例１の蛍光体を得た。
【００３８】
この蛍光体の励起スペクトルを、図２に曲線ａとして示す。図２中、曲線ｂは後述する比較例２の蛍光体の励起スペクトルである。本実施例の蛍光体は、比較例２の蛍光体と同様のＵＶ〜黄色まで広い波長域において励起可能であることが、曲線ａからわかる。
【００３９】
図３および図４には、本実施例の蛍光体の３９５ｎｍ励起時の発光スペクトル、および蛍光体のＸ線回折図をそれぞれ示す。ここで用いた発光スペクトルは、３９５ｎｍおよび４７０ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードにより励起された蛍光体の発光スペクトルを、大塚電子製ＩＭＵＣ−７０００Ｇ型瞬間マルチ測光システムで測定したものである。図３の発光スペクトルに示されるように、単一の発光ピークを有し、肩状の起伏を示さない。このことから、本実施例の蛍光体は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のピークを有することがわかる。また、Ｘ線回折パターンは、ＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）カード３９−１２５６と一致している。なお、ＪＣＰＤＳカードとは、粉末Ｘ線回折のデータベースにかかわるものであり、ＪＣＰＤＳで編集、刊行されたカードをいう。２θ＝３４．２°にピークが存在しないことから、本実施例の蛍光体は斜方晶の結晶構造であることが、図４のＸ線回折図に現れている。
【００４０】
参考のために、従来のＳｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ蛍光体のＸ線回折図を図５に示す。この回折パターンは、ＪＣＰＤＳカード７６−１６３０と一致し、２θ＝３４．２°にピークが存在することから、単斜晶の結晶構造である。また、図６には、従来の（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ蛍光体のＸ線回折図を示す。図６のＸ線回折図に示されるように、ＪＣＰＤＳカード３９−１２５６と一致し、２θ＝３４．２°にピークが存在しないことから、従来の（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ蛍光体は斜方晶の結晶構造を有することわかる。図４に示したＸ線回折図と比較すると、本発明の実施形態にかかる蛍光体は、従来のＢａを含有する蛍光体と同様に、斜方晶の結晶構造を有することが明らかである。
【００４１】
（実施例２）
まず、（Ｓｒ0.915Ｇｄ0.060Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、Ｇｄ2Ｏ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。
【００４２】
その後、実施例１と同様の製造方法にて実施例２の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを、図７に示す。図７の発光スペクトルに示されるように、本実施例の蛍光体は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドを有することがわかる。
【００４３】
（実施例３）
まず、（Ｓｒ0.920Ｋ0.055Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＫＣｌ粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量し、ボールミルで均一に混合した。ここでは、Ｋ原料であるＫＣｌが結晶成長剤としての役割を果たすため、ＮＨ4Ｃｌは添加しなかった。
【００４４】
その後、実施例１と同様の製造方法にて実施例３の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを、図８に示す。図８の発光スペクトルに示されるように、本実施例の蛍光体は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドを有することがわかる。
【００４５】
（実施例４）
まず、（Ｓｒ0.915Ｃｓ0.03Ｌａ0.03Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＣｓＣｌ粉末、Ｌａ2Ｏ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量し、ボールミルで均一に混合した。ここでは、Ｃｓ原料であるＣｓＣｌが結晶成長剤としての役割を果たすが、Ｃｌ比率調整のため、ＮＨ4Ｃｌも同時に添加した。
【００４６】
その後、実施例１と同様の製造方法にて実施例４の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを、図９に示す。図９の発光スペクトルに示されるように、本実施例の蛍光体は、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドを有することがわかる。
【００４７】
（実施例５）
まず、（Ｓｒ0.915Ｂａ0.03Ｌａ0.03Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＢａＣＯ3粉末、Ｌａ2Ｏ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量し、ボールミルで均一に混合した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。
【００４８】
その後、実施例１と同様の製造方法にて実施例５の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルは、ピーク波長５７５ｎｍ、波長４７０ｎｍ励起時の発光スペクトルは、ピーク波長５８０ｎｍであった。実施例１乃至４の蛍光体と同様、本実施例の蛍光体も、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一の発光バンドを有するものであった。
【００４９】
Ｘ線回折の結果から、実施例２乃至５のいずれの蛍光体も、実施例１の場合と同様、斜方晶の結晶構造を有することが確認された。
【００５０】
（実施例６）（ＬＥＤ）
実施例１の蛍光体、青色蛍光体、および赤色蛍光体をエポキシ樹脂に分散させて、この樹脂混合物を調製した。なお、青色蛍光体としては、ユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩蛍光体を用い、赤色蛍光体としては、ユーロピウム付活酸硫化ランタン蛍光体を用いた。この樹脂混合物を、発光ピーク波長３９５ｎｍなるＬＥＤチップをマウントしたＬＥＤパッケージに塗布して、図１に示したような発光装置を作製した。
【００５１】
得られた発光装置から、演色性のよい白色光が放出されることが確認された。
【００５２】
（実施例７）（ＬＥＤ）
実施例１の蛍光体をエポキシ樹脂に分散させて、樹脂混合物を調製した。この樹脂混合物を、発光ピーク波長４７０ｎｍなるＬＥＤチップをマウントしたＬＥＤパッケージに塗布して、白色ＬＥＤを作製した。
【００５３】
得られた白色ＬＥＤの発光スペクトルを、図１０に示す。この場合の発光色は、色度値ｘ＝０．３３７、ｙ＝０．３０３であり、色温度５２４７Ｋであった。このように、演色性のよい白色発光が放出される白色ＬＥＤを作製することができる。
【００５４】
（比較例１）
まず、（Ｓｒ0.285Ｂａ0.665Ｅｕ0.05）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＢａＣＯ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。
【００５５】
その後、実施例１と同様の手法により比較例１の蛍光体を得た。この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを、図１１に示す。図１１の発光スペクトルから、５２５ｎｍに単一のバンドを有する緑色の発光であることがわかるが、本比較例の蛍光体はＢａを０．６よりも多く含有しているので、毒性の問題は回避することができない。
【００５６】
（比較例２）
（Ｓｒ0.915Ｂａ0.06Ｅｕ0.025）2ＳｉＯ4で表わされる組成の蛍光体を調製した。原料粉末としては、ＳｒＣＯ3粉末、ＢａＣＯ3粉末、Ｅｕ2Ｏ3粉末およびＳｉＯ2粉末を用意し、所定量秤量した。原料粉末の全量に対して１．５重量％の割合で結晶成長剤としてのＮＨ4Ｃｌを添加して、ボールミルで均一に混合した。その後、実施例１と同様の製造方法にて比較例２の蛍光体を得た。
【００５７】
この蛍光体の波長３９５ｎｍ励起時の発光スペクトルを図１２に示す。Ｂａを含有しているので、比較例２の蛍光体は、図１２の発光スペクトルに示されるように、波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドを有している。
【００５８】
一方、実施例１〜４は、Ｂａを含有しなくても同等の発光波長のバンドを示す。実施例５は、比較例２と同等の発光バンドを示すが、Ｂａの量は比較例２に比べて半減する。
【００５９】
下記表１には、上述した実施例および比較例の蛍光体の組成、発光ピーク、および結晶形をまとめる。
【表１】
【００６０】
表１に示されるように、Ｂａの少なくとも一部がＬａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種で置換された本発明の実施形態にかかる蛍光体は、いずれも斜方晶の結晶構造を有する。その結果、３９５ｎｍあるいは４７５ｎｍで励起した際には、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一のバンドが現われて、純度の高い発光が放出されることになる。
【００６１】
これは、比較例２の従来のＢａ含蛍光体の場合と比較しても、何等遜色ないことが明確に示されている。
【符号の説明】
【００６２】
２００…樹脂ステム； ２０１…リード； ２０２…リード； ２０３…樹脂部
２０４…反射面； ２０５…凹部； ２０６…発光チップ
２０７…ボンディングワイヤー； ２０８…ボンディングワイヤー
２０９…蛍光層； ２１０…蛍光体； ２１１…樹脂層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体であって、アルカリ土類金属元素に加えて、Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の元素を含み、表層材を有することを特徴とする蛍光体。
【請求項２】
波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一の発光バンドを有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
前記蛍光体は、下記一般式（２）で表わされる組成を有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
（Ｓｒ1-x-y-z-wＣａxＢａyＡzＥｕw）2ＳｉvＯ2+2v （２）
（上記一般式（２）中、ＡはＬａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の金属であり、ｘ、ｙ、ｚ、ｗ、およびｖは、次の関係を満たす数値である。
０≦ｘ≦０．８， ０≦ｙ≦０．６， ０＜ｚ≦０．１， ０．００１≦ｗ≦０．２
０＜（１−ｘ−ｙ−ｚ−ｗ）＜１， ０．９≦ｖ≦１．１）
【請求項４】
前記表層材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、テトラエトキシシラン、シリカ、ケイ酸亜鉛、ケイ酸アルミニウム、カルシウムポリフォスフェート、シリコーンオイル、およびシリコーングリースからなる群から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項５】
３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの波長の光を発光する発光素子と、
前記発光素子上に配置され、蛍光体を含有する蛍光体層とを具備し、
前記蛍光体の少なくとも一部は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蛍光体であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体層は、青色発光蛍光体および赤色発光蛍光体をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項１】
アルカリ土類金属ケイ酸塩化合物からなり、Ｅｕ2+で活性化された蛍光体であって、アルカリ土類金属元素に加えて、Ｌａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の元素を含み、表層材を有することを特徴とする蛍光体。
【請求項２】
波長３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの光で励起した際の発光スペクトルが、波長５２０ｎｍ乃至６００ｎｍの間に単一の発光バンドを有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
【請求項３】
前記蛍光体は、下記一般式（２）で表わされる組成を有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
（Ｓｒ1-x-y-z-wＣａxＢａyＡzＥｕw）2ＳｉvＯ2+2v （２）
（上記一般式（２）中、ＡはＬａ，Ｇｄ，ＣｓおよびＫから選択される少なくとも１種の金属であり、ｘ、ｙ、ｚ、ｗ、およびｖは、次の関係を満たす数値である。
０≦ｘ≦０．８， ０≦ｙ≦０．６， ０＜ｚ≦０．１， ０．００１≦ｗ≦０．２
０＜（１−ｘ−ｙ−ｚ−ｗ）＜１， ０．９≦ｖ≦１．１）
【請求項４】
前記表層材は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、テトラエトキシシラン、シリカ、ケイ酸亜鉛、ケイ酸アルミニウム、カルシウムポリフォスフェート、シリコーンオイル、およびシリコーングリースからなる群から選択される少なくとも一種からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蛍光体。
【請求項５】
３６０ｎｍ乃至５００ｎｍの波長の光を発光する発光素子と、
前記発光素子上に配置され、蛍光体を含有する蛍光体層とを具備し、
前記蛍光体の少なくとも一部は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蛍光体であることを特徴とする発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体層は、青色発光蛍光体および赤色発光蛍光体をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１７０２４（Ｐ２０１１−１７０２４Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１５７７７（Ｐ２０１０−２１５７７７）
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【分割の表示】特願２００４−３０３５０９（Ｐ２００４−３０３５０９）の分割
【原出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【分割の表示】特願２００４−３０３５０９（Ｐ２００４−３０３５０９）の分割
【原出願日】平成１６年１０月１８日（２００４．１０．１８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３０３０５８３２８）東芝マテリアル株式会社 (252)
【Ｆターム（参考）】
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