蛍光体およびそれを用いた発光装置
【課題】量子効率が高く、温度特性の良好な蛍光体を用いた発光装置の提供。
【解決手段】２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層とを具備した発光装置。用いられる蛍光体は、斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶である。この蛍光体は波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際に波長４９０〜５８０ｎｍの間に発光ピークを示す。
【解決手段】２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層とを具備した発光装置。用いられる蛍光体は、斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶である。この蛍光体は波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際に波長４９０〜５８０ｎｍの間に発光ピークを示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を用いた発光装置に関するものである。特に、電界放出型ディスプレイ等のディスプレイ、および青色発光ダイオードまたは紫外発光ダイオードを光源とする発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードを用いたＬＥＤランプは、携帯機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、各種スイッチ、バックライト用光源、および表示板などの各種表示装置に用いられている。これらＬＥＤランプは高効率化が強く望まれており、加えて一般照明用途には高演色化、バックライト用途には高色域化の要請がある。高効率化には、蛍光体の高効率化が必要であり、高演色化あるいは高色域化には青色光で励起された場合に緑色の発光を示す蛍光体が有用である。
【０００３】
また、高負荷ＬＥＤは駆動により発熱し、蛍光体の温度が１００〜２００℃程度まで上昇することが一般的である。このような温度上昇が起こると蛍光体の発光強度は一般に低下する。このため蛍光体は、温度が上昇した場合であっても発光強度の低下が少ないことが望まれている。
【０００４】
かかるＬＥＤランプに用いるのに適当な、青色光で励起された場合に緑色の発光を示す蛍光体の例としてＥｕ付活βサイアロン蛍光体が挙げられる。この蛍光体は４５０ｎｍ励起で効率がよいとされ、４５０ｎｍ励起では、吸収率６５％、内部量子効率５３％、発光効率３５％程度の性能を有するものである。
【０００５】
また、昨今、フラットパネルディスプレイ装置に関する開発はが精力的に行われ、その開発はＰＤＰ（プラズマディスプレイ）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に重点が置かれている。しかしながら、より鮮明な画像を提供するという点でＰＤＰやＬＣＤを凌駕するものとして、電界放出型ディスプレイが期待されている。
【０００６】
電界放出型ディスプレイは、赤色、緑色、および青色の蛍光体が配列されたスクリーンと、このスクリーンに対してＣＲＴよりも狭い間隔で対向するカソードを備えている。カソードには電子源がエミッタ素子として複数配置され、その近傍に配置されたゲート電極との電位差に応じて電子を放出する。放出された電子は蛍光体側のアノード電圧（加速電圧）により加速されて蛍光体に衝突して、これにより蛍光体が発光し、鮮明な画像を表示することができる。
【０００７】
かかる構成の電界放出型ディスプレイに使用される蛍光体としては、十分に高い発光効率を有し、高電流密度の励起において飽和に至った際にも、十分に高い発光効率を示すことが要求される。このような点のみに着目すれば、これまでＣＲＴ用蛍光体に用いられてきた硫化物系蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ａｇなど）も、この候補と考えられる。しかしながら、低エネルギー陰極線ディスプレイスクリーンの励起条件下では、ＺｎＳのような硫化物系蛍光体は分解することが報告されている。この分解物は電子線を放出する熱フィラメントを著しく劣化させてしまうという問題点がある。特に、従来用いられているＺｎＳ系青色蛍光体は、赤色蛍光体および緑色蛍光体に比して輝度劣化が著しい傾向があるため、カラー画面の表示色が経時変化してしまうという問題が生じている。
【特許文献１】特開２００５−２５５８９５号公報
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔａｂｌｅｓ ｆｏｒ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙ， Ｖｏｌｕｍｅ Ａ： Ｓｐａｃｅ−ｇｒｏｕｐ ｓｙｍｍｅｔｒｙ， Ｔ． Ｈａｈｎ編，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ（オランダ国）発行
【非特許文献２】Ｎ． Ｈｉｒｏｓａｋｉら、 Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ （Ｔｈｅ ５３ｔｈ Ｓｐｒｉｎｇ Ｍｅｅｔｉｎｇ）； Ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｏｃｉｅｔｉｅｓ、 ２５ｐ−ＺＲ−１１（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記したような従来の問題点に鑑みて、量子効率が高く、かつ温度特性の良好な蛍光体、およびそれを用いた発光装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様にかかる発光装置は、
２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層と
を具備した発光装置であって、前記蛍光体が、
斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶であり、前記結晶のＳｒに対応する金属元素Ｍと、前記結晶のＡｌに対応する元素Ｍ１と、前記結晶のＳｉに対応する元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、前記金属元素Ｍの一部が発光中心元素Ｒにより置換された無機化合物を含む蛍光体であって、前記蛍光体の結晶構造における格子定数および原子座標から計算されたＭ１−ＮおよびＭ２−Ｎの化学結合の長さが、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１の格子定数と原子座標から計算されたＡｌ−ＮおよびＳｉ−Ｎの化学結合の長さに比べて、それぞれ±１５％以内であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の他の態様にかかる発光装置は、
２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層と
を具備した発光装置であって、前記蛍光体が、
斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶であり、前記結晶のＳｒに対応する金属元素Ｍと、前記結晶のＡｌに対応する元素Ｍ１と、前記結晶のＳｉに対応する元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、前記金属元素Ｍの一部が発光中心元素Ｒにより置換された無機化合物を含む蛍光体であって、前記蛍光体のＸＲＤプロファイルの回折ピークのうちの回折強度の強い１０本のピーク位置が、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶と一致するものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、量子効率が高く、発光強度の高い蛍光体を用いた発光装置が提供される。この発光装置は、温度が上昇した場合であっても発光強度の低下が抑制された蛍光体を用いたものであり、実用性がきわめて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態にかかる蛍光体を用いる発光装置の構成を表わす概略図。
【図２】Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶構造を有する蛍光体（実施例１）のＸＲＤプロファイル。
【図３】Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶構造を示す図。（ａ）はａ軸方向への投影図、（ｂ）はｂ軸方向への投影図、（ｃ）はｃ軸方向への投影図をそれぞれ示す。
【図４】実施例１乃至３の蛍光体の４５８ｎｍ光励起における発光スペクトル。
【図５】実施例４乃至８の蛍光体の４６０ｎｍ光励起における発光スペクトル。
【図６】実施例９〜１２の蛍光体の４６０ｎｍ光励起における発光スペクトル。
【図７】実施例１、比較例１の蛍光体の４５７ｎｍ光励起における発光強度の温度特性を表わすグラフ図。
【図８】実施例１３の発光装置の構成を表す概略図。
【図９】実施例１３〜１６の発光装置の発光スペクトル。
【図１０】実施例１７の発光装置の構成を表す概略図。
【図１１】実施例１７の発光装置の発光スペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、結晶構造および組成を限定した酸窒化物化合物に発光中心元素を添加することによって、量子効率が高く温度特性の良好な蛍光体が得られることを見出した。本発明における蛍光体は、金属元素Ｍと、３価の元素群から選ばれる元素Ｍ１と、４価の元素群から選ばれる元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１と同一の結晶構造を有する無機化合物を基本とする。そして、本発明による蛍光体は、その無機化合物を基本とし、その結晶構造を構成する元素Ｍの一部が、発光中心元素Ｒにより置換されている。
【００１４】
金属元素Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫ等のＩＡ族（アルカリ金属）元素、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａ等のＩＩＡ族（アルカリ土類金属）元素、Ｂ、Ｇａ、およびＩｎ等のＩＩＩＡ族元素、Ｙ、およびＳｃ等のＩＩＩＢ族元素、Ｇｄ、Ｌａ、およびＬｕ等の希土類元素、ならびにＧｅ等のＩＶＡ族元素から選ばれるものが好ましい。金属元素Ｍは、一種類の元素であっても、または２種類以上の元素が組み合わされていてもよい。
【００１５】
元素Ｍ１は、元素Ｍとは異なるものであり、３価の元素群から選択される。３価の元素は、ＩＩＩＡ族およびＩＩＩＢ族から選ばれるものが好ましく、具体的には、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、およびＬｕ等が挙げられる。元素Ｍ１は、一種類の元素であっても、または２種類以上の元素が組み合わされていてもよい。
【００１６】
元素Ｍ２は、元素Ｍとは異なるものであり、４価の元素群から選択される。４価の元素は、ＩＶＡ族およびＩＶＢ族から選ばれるものが好ましく、具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆ等が挙げられる。元素Ｍ２は、一種類の元素であっても、または２種類以上の元素が組み合わされていてもよい。
【００１７】
ここで、金属元素Ｍと元素Ｍ１またはＭ２には、同一の元素が包含されているが、本発明における蛍光体においては、Ｍ１およびＭ２は、Ｍとは異なる元素が選択される。
【００１８】
本発明における蛍光体は、これらの元素Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、ならびにＯ、および／またはＮを基本とする結晶構造を有するが、Ｍの一部が発光中心元素Ｒに置換されていることが必要である。
【００１９】
発光中心元素Ｒとしては、例えば、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅなどが挙げられる。発光波長の可変性等を考慮すると、これらのうち、ＥｕおよびＭｎの少なくとも１種を用いることが好ましい。
【００２０】
発光中心元素Ｒは、元素Ｍの少なくとも０．１モル％を置換することが望まれる。置換量が０．１モル％未満の場合には、十分な発光効果を得ることが困難となる。発光中心元素Ｒは、元素Ｍの全量を置き換えてもよいが、置換量が５０モル％未満の場合には、発光確率の低下（濃度消光）を極力抑制することができる。そして、本発明による蛍光体は、この発光中心元素の存在によって、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際、青緑色から黄緑色にわたる領域の発光、すなわち波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示すものである。
【００２１】
本発明による蛍光体は、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１をベースとして、その構成元素であるＳｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、またはＮが他の元素で置き換わったり、Ｅｕなどのほかの金属元素が固溶したものであるということもできる。このような置き換え等によって、格子定数は変化し、結晶構造が若干変化することがある。しかし、結晶構造と原子が占めるサイトとその座標によって与えられる原子位置は、骨格原子間の化学結合が切れるほどには大きく変わることは少ない。本発明の蛍光体は、基本的な結晶構造が変化しない範囲で本発明の効果を奏することができる、このような基本的な結晶構造が変化しない範囲は以下のように定義することができる。すなわち、本発明においては、Ｘ線回折や中性子線回折により求めた格子定数および原子座標から計算されたＭ１−ＮおよびＭ２−Ｎの化学結合の長さ（近接原子間距離）が、表１に示すＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１の格子定数と原子座標から計算されたＡｌ−ＮおよびＳｉ−Ｎの化学結合の長さに比べて、それぞれ±１５％以内であるときに結晶構造が変化していないと定義する。本発明による蛍光体はこのような結晶構造を有することを必須とする。この範囲を超えて化学結合の長さが変化すると、その化学結合が切れて別の結晶となり、本発明による効果を得ることができなくなる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
このような、本発明による蛍光体のひとつは、下記組成式（１）で示されるものである。
（Ｍ１−ｘＲｘ）３−ｙＡｌ３＋ｚＳｉ１３−ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
式中、ＭおよびＲは前記したとおりであり、
０＜ｘ≦１、好ましくは０．００１≦ｘ≦０．５、
−０．１≦ｙ≦０．１５、好ましくは−０．０９≦ｙ≦０．０７、
−１≦ｚ≦１、好ましくは０．２≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１、好ましくは−０．１≦ｕ−ｗ≦０．３、である。
【００２４】
本発明による蛍光体は、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１と実質的に同一の結晶構造を有する無機化合物を基本とし、その構成元素の一部が発光元素に置換されたものであり、各元素の組成が所定の範囲内に規定されていることによって、良好な量子効率を示す。
【００２５】
Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶は斜方晶系で、格子定数は、ａ＝９．０３７（６）Å、ｂ＝１４．７３４（９）Å、ｃ＝１４．９２８（１０）Åであり、図２に示すＸＲＤプロファイルを呈する。この結晶は空間群Ｐ２１２１２１（非特許文献１に示された空間群のうちの１９番目）に属する。なお、結晶の空間群は単結晶ＸＲＤにより決定することができる。Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶の結晶構造は図３に示す通りである。
【００２６】
本発明による蛍光体は、Ｘ線回折や中性子回折により同定することができる。すなわち、ここで示されるＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１のＸＲＤプロファイルと同一のプロファイルを示す物質の他に、構成元素が他の元素と入れ替わることにより格子定数が一定範囲で変化したものも、本発明による蛍光体に包含されるものである。ここで、構成元素が他の元素で置き換わるものとは、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶中のＳｒが元素Ｍおよび／または発光中心元素Ｒで、元素Ｓｉの位置が４価の元素からなる群、例えばＧｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素で、Ａｌの位置が３価の元素からなる群、例えばＢ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素で、ＯまたはＮの位置がＯ、Ｎ、Ｃからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素で置換された結晶のことである。また、ＡｌがＳｉに互いに置き換わると同時に、ＯとＮが置き換わった、例えばＳｒ３Ａｌ２Ｓｉ１４ＯＮ２２、Ｓｒ３ＡｌＳｉ１５Ｎ２３、Ｓｒ３Ａｌ４Ｓｉ１２Ｏ３Ｎ２０、Ｓｒ３Ａｌ５Ｓｉ１１Ｏ４Ｎ１９、Ｓｒ３Ａｌ６Ｓｉ１０Ｏ５Ｎ１８等もＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶である。
【００２７】
さらに、固溶量が小さい場合には、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶の簡便な判定方法として次の方法がある。新たな物質について測定したＸＲＤプロファイルの回折ピーク位置が主要ピークについて一致した時に、当該結晶構造が同じものと特定することができる。主要ピークとしては、回折強度の強い１０本程度で判断すると良い。
【００２８】
実施形態にかかる蛍光体は、例えば、元素Ｍの窒化物、またはその他シアナミド等の炭化物、Ａｌなどの元素Ｍ１やＳｉなどの元素Ｍ２の、窒化物、酸化物、または炭化物、および発光中心元素Ｒの酸化物、窒化物、または炭酸塩を出発原料として用いて、合成することができる。より具体的には、元素ＭとしてＳｒを含有し、発光中心元素ＲとしてＥｕを含有する蛍光体を目的とする場合には、Ｓｒ３Ｎ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＥｕＮを出発原料として用いることができる。Ｓｒ３Ｎ２の代わりにＣａ３Ｎ２、Ｂａ３Ｎ２、Ｓｒ２ＮあるいはＳｒＮ等、もしくはこれらの混合物を用いてもよい。これらを所望の組成になるように秤量混合し、得られた混合粉末を焼成することによって、目的の蛍光体が得られる。混合に当たっては、例えば、グローブボックス中で乳鉢混合するといった手法が挙げられる。また、るつぼの材質は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、カーボン、窒化アルミニウム、サイアロン、酸化アルミ、モリブデンあるいはタングステン等としてもよい。
【００２９】
これらの出発原料の混合物を所定時間焼成して、目的の組成を有する蛍光体を得ることができる。焼成は、大気圧以上の圧力で行なうことが望ましい。窒化ケイ素の高温での分解を抑制するためには、５気圧以上がより好ましい。焼成温度は１５００〜２０００℃の範囲が好ましく、より好ましくは１８００〜２０００℃である。焼成温度が１５００℃未満の場合には、目的とする蛍光体の形成が困難となることがある。一方、２０００℃を越えると、材料あるいは生成物の昇華のおそれがある。また、原料のＡｌＮが酸化されやすいことから、Ｎ２雰囲気中で焼成することが望まれるが、窒素および水素の混合雰囲気でもよい。
【００３０】
焼成後の粉体に洗浄等の後処理を必要に応じて施して、実施形態にかかる蛍光体が得られる。洗浄を行う場合には、例えば純水洗浄、酸洗浄により行なうことができる。
【００３１】
実施形態にかかる蛍光体は、緑色の発光を示すＬＥＤだけではなく、白色ＬＥＤにも適用することができる。具体的には、前記した蛍光体に、ほかの波長の光を発光する複数種の蛍光体を組み合わせて用いることにより、白色光を得ることができる。例えば、紫外光によりそれぞれ赤色、黄色（または緑色）、青色に発光する複数種の蛍光体を組み合わせて用いることができる。あるいは、青色光により黄色に発光する蛍光体と、必要に応じて赤色に発光する蛍光体を組み合わせ、励起光である青色光と組み合わせることで白色発光を得ることもできる。
【００３２】
本発明による蛍光体は、従来知られている任意の発光装置に用いることができる。図１は、本発明の一実施形態にかかる発光装置の断面を示すものである。
【００３３】
図１に示された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。
【００３４】
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、例えば発光ダイオード、レーザダイオード等を用いることができる。さらには、紫外光を放射するものを用いることができ、特に限定されるものではない。紫外光以外にも、青色や青紫、近紫外光などの波長の光を発光可能なチップも使用可能である。例えば、ＧａＮ系等の半導体発光素子等を用いることができる。発光チップ２０６の電極（図示せず）は、Ａｕなどからなるボンディングワイヤー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。
【００３５】
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、もしくは沈降させることによって形成することができる。実施形態にかかる蛍光体には、共有結合性の高い酸窒化物が母体として用いられている。このため、本発明による蛍光体は一般に疎水性であり、樹脂との相容性が極めて良好である。したがって、樹脂と蛍光体との界面での散乱が著しく抑制されて、光取出し効率が向上する。
【００３６】
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。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。
【００３７】
本発明の実施形態にかかる発光装置は、図１に示したようなパッケージカップ型に限定されず、適宜変更することができる。具体的には、砲弾型ＬＥＤや表面実装型ＬＥＤの場合も、実施形態の蛍光体を適用して同様の効果を得ることができる。
【００３８】
以下、諸例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例のみに限定されるものではない。
【００３９】
実施例１
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．６７６ｇ、０．３９８ｇ、６．０８０ｇ、０．６８０ｇ、０．６８３ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。
【００４０】
焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４１】
実施例２
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、Ｃａ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．１３６ｇ、０．３９８ｇ、６．０８０ｇ、０．６８０ｇ、０．６８３ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．８２８Ｃａ０．０９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。
【００４２】
焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４３】
実施例３
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、Ｃａ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．１４１ｇ、０．２７３ｇ、０．３９８ｇ、６．０８０ｇ、０．６８０ｇ、０．６８３ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．７３６Ｃａ０．１８４Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。
【００４４】
焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４５】
実施例１乃至３の黄緑色粉体について、解砕した後に４５８ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードを光源に用いて励起した。得られた発光スペクトルは、図４に示す通りであった。図４において、４５８ｎｍにピークを示すバンドは、励起光の反射によるものである。いずれの黄緑色粉体からも、５１５乃至５３０ｎｍにピーク波長を有する単一バンドの発光が得られた。
【００４６】
実施例４
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．３５８ｇ、５．８９３ｇ、０．３０６ｇ、０．４９２ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で２時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ２Ｓｉ１４ＯＮ２２である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４７】
実施例５
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．３５８ｇ、５．６８３ｇ、０．４５９ｇ、０．５５３ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ２．５Ｓｉ１３．５Ｏ１．５Ｎ２１．５である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４８】
実施例６
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．３５８ｇ、５．２６２ｇ、０．７６５ｇ、０．６７６ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３．５Ｓｉ１２．５Ｏ２．５Ｎ２０．５である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４９】
実施例７
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．３５８ｇ、５．３８８ｇ、０．６７３ｇ、０．６３９ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３．２Ｓｉ１２．８Ｏ２．２Ｎ２０．８である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５０】
実施例８
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．３５６ｇ、０．４４８ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９Ｅｕ０．１）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５１】
実施例４乃至８の黄緑色粉体について、解砕した後に４６０ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードを光源に用いて励起した。得られた発光スペクトルは図５に示す通りであった。図５において、４６０ｎｍにピークを示すバンドは、励起光の反射によるものである。いずれの黄緑色粉体からも、５１５乃至５２５ｎｍにピーク波長を有する単一バンドの発光が得られた。
【００５２】
実施例９
出発原料としてＳｒ２Ｎ、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。
これら各々２．３５０ｇ、０．３５８ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５３】
実施例１０
出発原料としてＳｒ２ＮとＳｒ３Ｎ２が１：１の混合物、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．３７９ｇ、０．３５８ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５４】
実施例１１
出発原料としてＳｒ２Ｎ、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。
これら各々２．３２５ｇ、０．４０３ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９１Ｅｕ０．０９）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５５】
実施例１２
出発原料としてＳｒ２Ｎ、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。
これら各々２．２９９ｇ、０．４４８ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９Ｅｕ０．１）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。
【００５６】
実施例９乃至１２の黄緑色粉体について、解砕した後に４６０ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードを光源に用いて励起した。得られた発光スペクトルは図６に示す通りであった。図６において、４６０ｎｍにピークを示すバンドは、励起光の反射によるものである。いずれの黄緑色粉体からも、５１５乃至５２５ｎｍにピーク波長を有する単一バンドの発光が得られた。
【００５７】
実施例１、５および７の黄緑色粉体の化学分析を行なった結果は下記表２に示す通りであった。下記表２には、前記一般式（１）におけるｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ｗおよびｕ−ｗの値を示した。
【００５８】
実施例１乃至１２の黄緑色粉体の４５８ｎｍもしくは４６０ｎｍ励起における吸収率、量子効率、および発光効率の値を、下記表３にまとめて示す。表２および３より本発明の蛍光体は高い量子効率を示すことが判る。特にｚが０．２以上の場合には高い吸収率も同時に得られ、より好ましいことが判る。
【００５９】
【表２】
【００６０】
【表３】
【００６１】
上記表３に示されるように、実施例１乃至１２の黄緑色粉体は、いずれも波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際、４９０〜５８０ｎｍの間に発光波長を有する蛍光体である。これらの蛍光体の吸収率、量子効率、および発光効率は、例えば（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ等の従来の黄緑色蛍光体と同等以上である。
【００６２】
なお、特許文献１には、Ｅｕ付活βサイアロンの発光効率は、４５０ｎｍ励起で吸収率６５％、内部量子効率５３％、発光効率３５％であることが記載されている。非特許文献２にも、同様の記載がある。こうした従来の蛍光体の発光効率と本実施形態の蛍光体の発光効率とを同一条件の励起波長で比較すると、本実施形態の緑色蛍光体の方が優れた特性を示すことがわかる。
【００６３】
励起波長を２５４ｎｍ、３６５ｎｍ、および３９０ｎｍ、および４６０ｎｍに変更した場合も、同様の波長範囲にピークを有する発光が確認された。励起波長が短すぎるとストークスシフトによる損失が大きくなり、励気波長が長過ぎると励起効率が低下することから、本発明による蛍光体を発光素子に用いる場合には励起波長は、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下であることが好ましい。また、発光のピーク波長は５６０ｎｍ以下であることが望まれる。
【００６４】
比較例１
出発原料としてＳｒＣＯ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＥｕ２Ｏ３を準備した。これらを各々１６．２９８ｇ、４．９１９ｇ、２６．６５９ｇおよび１．６８９ｇ秤量し、脱水イソプロパノール（以下、ＩＰＡという）中で２ｈボールミル混合した。マントルヒーターで乾燥を行なうことにより、ＩＰＡを揮発・除去させた。その後、目開き３００μｍの篩を通して、原料粉を作製した。得られた原料粉を、目開き５００〜１０００μｍの篩より自然落下させて、窒化ホウ素るつぼに充填した。るつぼに充填された原料粉は、７気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で６時間焼成して蛍光体を合成した。
【００６５】
焼成後の蛍光体は、体色の異なる２種類の焼結粉体の混合物であり、白色の焼結粉体と黄緑色の焼結粉体とが確認された。ブラックライトで励起した結果、白色粉体からは青色発光が観察され、黄緑色粉体からは緑色発光が観察された。
【００６６】
比較例２
出発原料としてＳｒＣＯ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＥｕ２Ｏ３を準備した。これらを各々１４．９４０ｇ、４．５０９ｇ、２８．２９６ｇおよび１．５４８ｇ秤量し、脱水ＩＰＡ中で２ｈボールミル混合した。マントルヒーターで乾燥を行なうことにより、ＩＰＡを揮発・除去させた。その後、目開き３００μｍの篩を通して、原料粉を作製した。得られた原料粉を、目開き５００〜１０００μｍの篩より自然落下させて、窒化ホウ素るつぼに充填した。るつぼに充填された原料粉は、７気圧のＮ２雰囲気中、１８００℃で１６時間焼成して蛍光体を合成した。
【００６７】
焼成後の蛍光体は、体色の異なる２種類の焼結粉体の混合物であり、白色の焼結粉体と黄緑色の焼結粉体とが確認された。ブラックライトで励起した結果、白色粉体からは青色発光が観察され、黄緑色粉体からは緑色発光が観察された。
【００６８】
比較例３
出発原料としてＳｒＣＯ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＥｕ２Ｏ３を準備した。これらを各々２５．０９７ｇ、８．１９８ｇ、４６．７７ｇおよび５．２７９ｇ秤量し、脱水ＩＰＡ中で２ｈボールミル混合した。マントルヒーターで乾燥を行なうことにより、ＩＰＡを揮発・除去させ、得られた原料粉を、カーボンるつぼに充填した。るつぼに充填された原料粉は、７気圧のＮ２雰囲気中、１７５０℃で３６時間焼成して蛍光体を合成した。
【００６９】
焼成後の蛍光体は、体色の異なる３種類の焼結粉体の混合物であり、白色の焼結粉体、赤色の焼結粉体、および黄緑色の焼結粉体が観察された。ブラックライトで励起した結果、白色粉体、赤色粉体、および黄緑色粉体からは、それぞれ青色発光、赤色発光、および緑色発光が観察された。
【００７０】
比較例４
出発原料としてＳｒＣＯ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＥｕ２Ｏ３を準備した。これらを各々２５．０９７ｇ、８．１９８ｇ、４６．７７ｇおよび５．２７９ｇ秤量し、脱水ＩＰＡ中で２ｈボールミル混合した。マントルヒーターで乾燥を行なうことにより、ＩＰＡを揮発・除去させ、得られた原料粉を、カーボンるつぼに充填した。るつぼに充填された原料粉は、７気圧のＮ２雰囲気中、１７５０℃で４８時間焼成して蛍光体を合成した。
【００７１】
焼成後の蛍光体は、体色の異なる３種類の焼結粉体の混合物であり、白色の焼結粉体、赤色の焼結粉体、および黄緑色の焼結粉体が観察された。ブラックライトで励起した結果、白色粉体、赤色粉体、および黄緑色粉体からは、それぞれ青色発光、赤色発光、および緑色発光が観察された。
【００７２】
比較例１乃至４の黄緑色粉体の化学分析を行なった結果は下記表４に示す通りであった。下記表４には、前記一般式（１）におけるｘ、ｙ、ｚおよびｕの値を示した。いずれも本発明において特定された組成範囲を逸脱していることが判る。
【００７３】
【表４】
【００７４】
比較例１乃至４の黄緑色粉体の４５７ｎｍ励起における吸収率、量子効率、および発光効率の値は下記表５に示す通りであった。いずれも本発明の量子効率を下回っており、本発明が量子効率の向上に顕著な効果があることが判る。
【００７５】
【表５】
【００７６】
実施例１および比較例１の蛍光体を、室温から２００℃までヒーターにより試料温度を上昇させながら励起して、発光スペクトル変化を測定した。励起には、４５７ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードを用いた。各温度における発光スペクトルのピーク強度の温度依存性は図７に示すとおりであった。
【００７７】
実施例１の蛍光体は比較例１の蛍光体に比べ、２００℃の高温条件下でも、発光強度の低下が小さいことが図７のグラフに示されている。この結果から、本発明の実施形態にかかる蛍光体は、温度特性が顕著に改良されたものであることがわかる。図７のグラフには、実施例１の蛍光体についての結果を示したが、他の実施例にかかる蛍光体においても、同様に比較例を上回る良好な温度特性が得られた。
【００７８】
また、実施例１の蛍光体を用いて、図１に示した発光装置を製造した。得られた発光装置を、室温から１５０℃の温度範囲で動作させ、効率の温度変化を測定したところ、この温度範囲で効率の低下が殆ど起こらなかった。このことから、実施形態にかかる蛍光体を用いた発光装置は、良好な温度特性を有することが確認された。
【００７９】
実施例１３
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長５８５ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｂａ０．１Ｓｒ０．８Ｃａ０．１）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を４０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に実施例１の蛍光体を３０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、図８に示された構造を有する発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．３３３，０．３３４）、色温度５４５０Ｋ、光束効率６３．４ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝８３であった。
【００８０】
実施例１４
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長５８５ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｂａ０．１Ｓｒ０．８Ｃａ０．１）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を６０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に実施例１の蛍光体を３０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．４２３，０．３９９）、色温度３２００Ｋ、光束効率６０．０ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝７０であった。
【００８１】
実施例１５
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長５８５ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｂａ０．１Ｓｒ０．８Ｃａ０．１）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を４０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に実施例１の蛍光体を２０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．３５４，０．３２９）、色温度４５２０Ｋ、光束効率６１．６ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝８１であった。
【００８２】
実施例１６
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長５８５ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｂａ０．１Ｓｒ０．８Ｃａ０．１）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を３０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に実施例１の蛍光体を３０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．２９８，０．３０５）、色温度７８００Ｋ、光束効率６２．２ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝８６であった。
【００８３】
実施例１７
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長６００ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｓｒ０．７Ｃａ０．３）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を４０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に透明樹脂を層状に塗布し、その上に、実施例１の蛍光体を４０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、図１０に示される構造を有する発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．３３７，０．３７２）、色温度５３３０Ｋ、光束効率６２．２ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝８７であった。
【符号の説明】
【００８４】
２００ 樹脂システム
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
３０１ Ｓｒ
３０２ ＳｉまたはＡｌ
３０３ ＯまたはＮ
３０４ ＳｉまたはＡｌの占有率０．５のサイト
１７０１ ＡｌＮパッケージ
１７０２ 発光ダイオード
１７０３ ボンディングワイヤー
１７０４ 透明樹脂層
１７０５ 赤色蛍光体層
１７０６ 中間透明樹脂層
１７０７ 緑色蛍光体層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体を用いた発光装置に関するものである。特に、電界放出型ディスプレイ等のディスプレイ、および青色発光ダイオードまたは紫外発光ダイオードを光源とする発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードを用いたＬＥＤランプは、携帯機器、ＰＣ周辺機器、ＯＡ機器、各種スイッチ、バックライト用光源、および表示板などの各種表示装置に用いられている。これらＬＥＤランプは高効率化が強く望まれており、加えて一般照明用途には高演色化、バックライト用途には高色域化の要請がある。高効率化には、蛍光体の高効率化が必要であり、高演色化あるいは高色域化には青色光で励起された場合に緑色の発光を示す蛍光体が有用である。
【０００３】
また、高負荷ＬＥＤは駆動により発熱し、蛍光体の温度が１００〜２００℃程度まで上昇することが一般的である。このような温度上昇が起こると蛍光体の発光強度は一般に低下する。このため蛍光体は、温度が上昇した場合であっても発光強度の低下が少ないことが望まれている。
【０００４】
かかるＬＥＤランプに用いるのに適当な、青色光で励起された場合に緑色の発光を示す蛍光体の例としてＥｕ付活βサイアロン蛍光体が挙げられる。この蛍光体は４５０ｎｍ励起で効率がよいとされ、４５０ｎｍ励起では、吸収率６５％、内部量子効率５３％、発光効率３５％程度の性能を有するものである。
【０００５】
また、昨今、フラットパネルディスプレイ装置に関する開発はが精力的に行われ、その開発はＰＤＰ（プラズマディスプレイ）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）に重点が置かれている。しかしながら、より鮮明な画像を提供するという点でＰＤＰやＬＣＤを凌駕するものとして、電界放出型ディスプレイが期待されている。
【０００６】
電界放出型ディスプレイは、赤色、緑色、および青色の蛍光体が配列されたスクリーンと、このスクリーンに対してＣＲＴよりも狭い間隔で対向するカソードを備えている。カソードには電子源がエミッタ素子として複数配置され、その近傍に配置されたゲート電極との電位差に応じて電子を放出する。放出された電子は蛍光体側のアノード電圧（加速電圧）により加速されて蛍光体に衝突して、これにより蛍光体が発光し、鮮明な画像を表示することができる。
【０００７】
かかる構成の電界放出型ディスプレイに使用される蛍光体としては、十分に高い発光効率を有し、高電流密度の励起において飽和に至った際にも、十分に高い発光効率を示すことが要求される。このような点のみに着目すれば、これまでＣＲＴ用蛍光体に用いられてきた硫化物系蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ、ＺｎＳ：Ａｇなど）も、この候補と考えられる。しかしながら、低エネルギー陰極線ディスプレイスクリーンの励起条件下では、ＺｎＳのような硫化物系蛍光体は分解することが報告されている。この分解物は電子線を放出する熱フィラメントを著しく劣化させてしまうという問題点がある。特に、従来用いられているＺｎＳ系青色蛍光体は、赤色蛍光体および緑色蛍光体に比して輝度劣化が著しい傾向があるため、カラー画面の表示色が経時変化してしまうという問題が生じている。
【特許文献１】特開２００５−２５５８９５号公報
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔａｂｌｅｓ ｆｏｒ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｙ， Ｖｏｌｕｍｅ Ａ： Ｓｐａｃｅ−ｇｒｏｕｐ ｓｙｍｍｅｔｒｙ， Ｔ． Ｈａｈｎ編，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ（オランダ国）発行
【非特許文献２】Ｎ． Ｈｉｒｏｓａｋｉら、 Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ （Ｔｈｅ ５３ｔｈ Ｓｐｒｉｎｇ Ｍｅｅｔｉｎｇ）； Ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｏｃｉｅｔｉｅｓ、 ２５ｐ−ＺＲ−１１（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記したような従来の問題点に鑑みて、量子効率が高く、かつ温度特性の良好な蛍光体、およびそれを用いた発光装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様にかかる発光装置は、
２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層と
を具備した発光装置であって、前記蛍光体が、
斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶であり、前記結晶のＳｒに対応する金属元素Ｍと、前記結晶のＡｌに対応する元素Ｍ１と、前記結晶のＳｉに対応する元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、前記金属元素Ｍの一部が発光中心元素Ｒにより置換された無機化合物を含む蛍光体であって、前記蛍光体の結晶構造における格子定数および原子座標から計算されたＭ１−ＮおよびＭ２−Ｎの化学結合の長さが、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１の格子定数と原子座標から計算されたＡｌ−ＮおよびＳｉ−Ｎの化学結合の長さに比べて、それぞれ±１５％以内であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の他の態様にかかる発光装置は、
２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層と
を具備した発光装置であって、前記蛍光体が、
斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶であり、前記結晶のＳｒに対応する金属元素Ｍと、前記結晶のＡｌに対応する元素Ｍ１と、前記結晶のＳｉに対応する元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、前記金属元素Ｍの一部が発光中心元素Ｒにより置換された無機化合物を含む蛍光体であって、前記蛍光体のＸＲＤプロファイルの回折ピークのうちの回折強度の強い１０本のピーク位置が、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶と一致するものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、量子効率が高く、発光強度の高い蛍光体を用いた発光装置が提供される。この発光装置は、温度が上昇した場合であっても発光強度の低下が抑制された蛍光体を用いたものであり、実用性がきわめて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態にかかる蛍光体を用いる発光装置の構成を表わす概略図。
【図２】Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶構造を有する蛍光体（実施例１）のＸＲＤプロファイル。
【図３】Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶構造を示す図。（ａ）はａ軸方向への投影図、（ｂ）はｂ軸方向への投影図、（ｃ）はｃ軸方向への投影図をそれぞれ示す。
【図４】実施例１乃至３の蛍光体の４５８ｎｍ光励起における発光スペクトル。
【図５】実施例４乃至８の蛍光体の４６０ｎｍ光励起における発光スペクトル。
【図６】実施例９〜１２の蛍光体の４６０ｎｍ光励起における発光スペクトル。
【図７】実施例１、比較例１の蛍光体の４５７ｎｍ光励起における発光強度の温度特性を表わすグラフ図。
【図８】実施例１３の発光装置の構成を表す概略図。
【図９】実施例１３〜１６の発光装置の発光スペクトル。
【図１０】実施例１７の発光装置の構成を表す概略図。
【図１１】実施例１７の発光装置の発光スペクトル。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者らは、結晶構造および組成を限定した酸窒化物化合物に発光中心元素を添加することによって、量子効率が高く温度特性の良好な蛍光体が得られることを見出した。本発明における蛍光体は、金属元素Ｍと、３価の元素群から選ばれる元素Ｍ１と、４価の元素群から選ばれる元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１と同一の結晶構造を有する無機化合物を基本とする。そして、本発明による蛍光体は、その無機化合物を基本とし、その結晶構造を構成する元素Ｍの一部が、発光中心元素Ｒにより置換されている。
【００１４】
金属元素Ｍは、Ｌｉ、Ｎａ、およびＫ等のＩＡ族（アルカリ金属）元素、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａ等のＩＩＡ族（アルカリ土類金属）元素、Ｂ、Ｇａ、およびＩｎ等のＩＩＩＡ族元素、Ｙ、およびＳｃ等のＩＩＩＢ族元素、Ｇｄ、Ｌａ、およびＬｕ等の希土類元素、ならびにＧｅ等のＩＶＡ族元素から選ばれるものが好ましい。金属元素Ｍは、一種類の元素であっても、または２種類以上の元素が組み合わされていてもよい。
【００１５】
元素Ｍ１は、元素Ｍとは異なるものであり、３価の元素群から選択される。３価の元素は、ＩＩＩＡ族およびＩＩＩＢ族から選ばれるものが好ましく、具体的には、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、およびＬｕ等が挙げられる。元素Ｍ１は、一種類の元素であっても、または２種類以上の元素が組み合わされていてもよい。
【００１６】
元素Ｍ２は、元素Ｍとは異なるものであり、４価の元素群から選択される。４価の元素は、ＩＶＡ族およびＩＶＢ族から選ばれるものが好ましく、具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆ等が挙げられる。元素Ｍ２は、一種類の元素であっても、または２種類以上の元素が組み合わされていてもよい。
【００１７】
ここで、金属元素Ｍと元素Ｍ１またはＭ２には、同一の元素が包含されているが、本発明における蛍光体においては、Ｍ１およびＭ２は、Ｍとは異なる元素が選択される。
【００１８】
本発明における蛍光体は、これらの元素Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、ならびにＯ、および／またはＮを基本とする結晶構造を有するが、Ｍの一部が発光中心元素Ｒに置換されていることが必要である。
【００１９】
発光中心元素Ｒとしては、例えば、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅなどが挙げられる。発光波長の可変性等を考慮すると、これらのうち、ＥｕおよびＭｎの少なくとも１種を用いることが好ましい。
【００２０】
発光中心元素Ｒは、元素Ｍの少なくとも０．１モル％を置換することが望まれる。置換量が０．１モル％未満の場合には、十分な発光効果を得ることが困難となる。発光中心元素Ｒは、元素Ｍの全量を置き換えてもよいが、置換量が５０モル％未満の場合には、発光確率の低下（濃度消光）を極力抑制することができる。そして、本発明による蛍光体は、この発光中心元素の存在によって、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際、青緑色から黄緑色にわたる領域の発光、すなわち波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示すものである。
【００２１】
本発明による蛍光体は、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１をベースとして、その構成元素であるＳｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、またはＮが他の元素で置き換わったり、Ｅｕなどのほかの金属元素が固溶したものであるということもできる。このような置き換え等によって、格子定数は変化し、結晶構造が若干変化することがある。しかし、結晶構造と原子が占めるサイトとその座標によって与えられる原子位置は、骨格原子間の化学結合が切れるほどには大きく変わることは少ない。本発明の蛍光体は、基本的な結晶構造が変化しない範囲で本発明の効果を奏することができる、このような基本的な結晶構造が変化しない範囲は以下のように定義することができる。すなわち、本発明においては、Ｘ線回折や中性子線回折により求めた格子定数および原子座標から計算されたＭ１−ＮおよびＭ２−Ｎの化学結合の長さ（近接原子間距離）が、表１に示すＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１の格子定数と原子座標から計算されたＡｌ−ＮおよびＳｉ−Ｎの化学結合の長さに比べて、それぞれ±１５％以内であるときに結晶構造が変化していないと定義する。本発明による蛍光体はこのような結晶構造を有することを必須とする。この範囲を超えて化学結合の長さが変化すると、その化学結合が切れて別の結晶となり、本発明による効果を得ることができなくなる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
このような、本発明による蛍光体のひとつは、下記組成式（１）で示されるものである。
（Ｍ１−ｘＲｘ）３−ｙＡｌ３＋ｚＳｉ１３−ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
式中、ＭおよびＲは前記したとおりであり、
０＜ｘ≦１、好ましくは０．００１≦ｘ≦０．５、
−０．１≦ｙ≦０．１５、好ましくは−０．０９≦ｙ≦０．０７、
−１≦ｚ≦１、好ましくは０．２≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１、好ましくは−０．１≦ｕ−ｗ≦０．３、である。
【００２４】
本発明による蛍光体は、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１と実質的に同一の結晶構造を有する無機化合物を基本とし、その構成元素の一部が発光元素に置換されたものであり、各元素の組成が所定の範囲内に規定されていることによって、良好な量子効率を示す。
【００２５】
Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶は斜方晶系で、格子定数は、ａ＝９．０３７（６）Å、ｂ＝１４．７３４（９）Å、ｃ＝１４．９２８（１０）Åであり、図２に示すＸＲＤプロファイルを呈する。この結晶は空間群Ｐ２１２１２１（非特許文献１に示された空間群のうちの１９番目）に属する。なお、結晶の空間群は単結晶ＸＲＤにより決定することができる。Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶の結晶構造は図３に示す通りである。
【００２６】
本発明による蛍光体は、Ｘ線回折や中性子回折により同定することができる。すなわち、ここで示されるＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１のＸＲＤプロファイルと同一のプロファイルを示す物質の他に、構成元素が他の元素と入れ替わることにより格子定数が一定範囲で変化したものも、本発明による蛍光体に包含されるものである。ここで、構成元素が他の元素で置き換わるものとは、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶中のＳｒが元素Ｍおよび／または発光中心元素Ｒで、元素Ｓｉの位置が４価の元素からなる群、例えばＧｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素で、Ａｌの位置が３価の元素からなる群、例えばＢ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素で、ＯまたはＮの位置がＯ、Ｎ、Ｃからなる群から選ばれる１種または２種以上の元素で置換された結晶のことである。また、ＡｌがＳｉに互いに置き換わると同時に、ＯとＮが置き換わった、例えばＳｒ３Ａｌ２Ｓｉ１４ＯＮ２２、Ｓｒ３ＡｌＳｉ１５Ｎ２３、Ｓｒ３Ａｌ４Ｓｉ１２Ｏ３Ｎ２０、Ｓｒ３Ａｌ５Ｓｉ１１Ｏ４Ｎ１９、Ｓｒ３Ａｌ６Ｓｉ１０Ｏ５Ｎ１８等もＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶である。
【００２７】
さらに、固溶量が小さい場合には、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶の簡便な判定方法として次の方法がある。新たな物質について測定したＸＲＤプロファイルの回折ピーク位置が主要ピークについて一致した時に、当該結晶構造が同じものと特定することができる。主要ピークとしては、回折強度の強い１０本程度で判断すると良い。
【００２８】
実施形態にかかる蛍光体は、例えば、元素Ｍの窒化物、またはその他シアナミド等の炭化物、Ａｌなどの元素Ｍ１やＳｉなどの元素Ｍ２の、窒化物、酸化物、または炭化物、および発光中心元素Ｒの酸化物、窒化物、または炭酸塩を出発原料として用いて、合成することができる。より具体的には、元素ＭとしてＳｒを含有し、発光中心元素ＲとしてＥｕを含有する蛍光体を目的とする場合には、Ｓｒ３Ｎ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＥｕＮを出発原料として用いることができる。Ｓｒ３Ｎ２の代わりにＣａ３Ｎ２、Ｂａ３Ｎ２、Ｓｒ２ＮあるいはＳｒＮ等、もしくはこれらの混合物を用いてもよい。これらを所望の組成になるように秤量混合し、得られた混合粉末を焼成することによって、目的の蛍光体が得られる。混合に当たっては、例えば、グローブボックス中で乳鉢混合するといった手法が挙げられる。また、るつぼの材質は、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、カーボン、窒化アルミニウム、サイアロン、酸化アルミ、モリブデンあるいはタングステン等としてもよい。
【００２９】
これらの出発原料の混合物を所定時間焼成して、目的の組成を有する蛍光体を得ることができる。焼成は、大気圧以上の圧力で行なうことが望ましい。窒化ケイ素の高温での分解を抑制するためには、５気圧以上がより好ましい。焼成温度は１５００〜２０００℃の範囲が好ましく、より好ましくは１８００〜２０００℃である。焼成温度が１５００℃未満の場合には、目的とする蛍光体の形成が困難となることがある。一方、２０００℃を越えると、材料あるいは生成物の昇華のおそれがある。また、原料のＡｌＮが酸化されやすいことから、Ｎ２雰囲気中で焼成することが望まれるが、窒素および水素の混合雰囲気でもよい。
【００３０】
焼成後の粉体に洗浄等の後処理を必要に応じて施して、実施形態にかかる蛍光体が得られる。洗浄を行う場合には、例えば純水洗浄、酸洗浄により行なうことができる。
【００３１】
実施形態にかかる蛍光体は、緑色の発光を示すＬＥＤだけではなく、白色ＬＥＤにも適用することができる。具体的には、前記した蛍光体に、ほかの波長の光を発光する複数種の蛍光体を組み合わせて用いることにより、白色光を得ることができる。例えば、紫外光によりそれぞれ赤色、黄色（または緑色）、青色に発光する複数種の蛍光体を組み合わせて用いることができる。あるいは、青色光により黄色に発光する蛍光体と、必要に応じて赤色に発光する蛍光体を組み合わせ、励起光である青色光と組み合わせることで白色発光を得ることもできる。
【００３２】
本発明による蛍光体は、従来知られている任意の発光装置に用いることができる。図１は、本発明の一実施形態にかかる発光装置の断面を示すものである。
【００３３】
図１に示された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。
【００３４】
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、例えば発光ダイオード、レーザダイオード等を用いることができる。さらには、紫外光を放射するものを用いることができ、特に限定されるものではない。紫外光以外にも、青色や青紫、近紫外光などの波長の光を発光可能なチップも使用可能である。例えば、ＧａＮ系等の半導体発光素子等を用いることができる。発光チップ２０６の電極（図示せず）は、Ａｕなどからなるボンディングワイヤー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。
【００３５】
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、もしくは沈降させることによって形成することができる。実施形態にかかる蛍光体には、共有結合性の高い酸窒化物が母体として用いられている。このため、本発明による蛍光体は一般に疎水性であり、樹脂との相容性が極めて良好である。したがって、樹脂と蛍光体との界面での散乱が著しく抑制されて、光取出し効率が向上する。
【００３６】
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。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。
【００３７】
本発明の実施形態にかかる発光装置は、図１に示したようなパッケージカップ型に限定されず、適宜変更することができる。具体的には、砲弾型ＬＥＤや表面実装型ＬＥＤの場合も、実施形態の蛍光体を適用して同様の効果を得ることができる。
【００３８】
以下、諸例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例のみに限定されるものではない。
【００３９】
実施例１
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．６７６ｇ、０．３９８ｇ、６．０８０ｇ、０．６８０ｇ、０．６８３ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。
【００４０】
焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４１】
実施例２
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、Ｃａ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．１３６ｇ、０．３９８ｇ、６．０８０ｇ、０．６８０ｇ、０．６８３ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．８２８Ｃａ０．０９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。
【００４２】
焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４３】
実施例３
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、Ｃａ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．１４１ｇ、０．２７３ｇ、０．３９８ｇ、６．０８０ｇ、０．６８０ｇ、０．６８３ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．７３６Ｃａ０．１８４Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。
【００４４】
焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４５】
実施例１乃至３の黄緑色粉体について、解砕した後に４５８ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードを光源に用いて励起した。得られた発光スペクトルは、図４に示す通りであった。図４において、４５８ｎｍにピークを示すバンドは、励起光の反射によるものである。いずれの黄緑色粉体からも、５１５乃至５３０ｎｍにピーク波長を有する単一バンドの発光が得られた。
【００４６】
実施例４
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．３５８ｇ、５．８９３ｇ、０．３０６ｇ、０．４９２ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で２時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ２Ｓｉ１４ＯＮ２２である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４７】
実施例５
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．３５８ｇ、５．６８３ｇ、０．４５９ｇ、０．５５３ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ２．５Ｓｉ１３．５Ｏ１．５Ｎ２１．５である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４８】
実施例６
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．３５８ｇ、５．２６２ｇ、０．７６５ｇ、０．６７６ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３．５Ｓｉ１２．５Ｏ２．５Ｎ２０．５である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００４９】
実施例７
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．４０８ｇ、０．３５８ｇ、５．３８８ｇ、０．６７３ｇ、０．６３９ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３．２Ｓｉ１２．８Ｏ２．２Ｎ２０．８である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５０】
実施例８
出発原料としてＳｒ３Ｎ２、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．３５６ｇ、０．４４８ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９Ｅｕ０．１）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５１】
実施例４乃至８の黄緑色粉体について、解砕した後に４６０ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードを光源に用いて励起した。得られた発光スペクトルは図５に示す通りであった。図５において、４６０ｎｍにピークを示すバンドは、励起光の反射によるものである。いずれの黄緑色粉体からも、５１５乃至５２５ｎｍにピーク波長を有する単一バンドの発光が得られた。
【００５２】
実施例９
出発原料としてＳｒ２Ｎ、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。
これら各々２．３５０ｇ、０．３５８ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５３】
実施例１０
出発原料としてＳｒ２ＮとＳｒ３Ｎ２が１：１の混合物、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。これら各々２．３７９ｇ、０．３５８ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９２Ｅｕ０．０８）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５４】
実施例１１
出発原料としてＳｒ２Ｎ、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。
これら各々２．３２５ｇ、０．４０３ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９１Ｅｕ０．０９）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。焼成後の蛍光体は、体色が黄緑色の粉体であり、ブラックライトで励起した結果、緑色発光が観察された。
【００５５】
実施例１２
出発原料としてＳｒ２Ｎ、ＥｕＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮを用意した。
これら各々２．２９９ｇ、０．４４８ｇ、５．４７２ｇ、０．６１２ｇ、０．６１５ｇをバキュームグローブボックス中で秤量後、めのう乳鉢内で乾式混合したものを、ＢＮるつぼに充填し、７．５気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で４時間焼成して、設計組成が（Ｓｒ０．９Ｅｕ０．１）３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１である蛍光体を合成した。
【００５６】
実施例９乃至１２の黄緑色粉体について、解砕した後に４６０ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードを光源に用いて励起した。得られた発光スペクトルは図６に示す通りであった。図６において、４６０ｎｍにピークを示すバンドは、励起光の反射によるものである。いずれの黄緑色粉体からも、５１５乃至５２５ｎｍにピーク波長を有する単一バンドの発光が得られた。
【００５７】
実施例１、５および７の黄緑色粉体の化学分析を行なった結果は下記表２に示す通りであった。下記表２には、前記一般式（１）におけるｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ｗおよびｕ−ｗの値を示した。
【００５８】
実施例１乃至１２の黄緑色粉体の４５８ｎｍもしくは４６０ｎｍ励起における吸収率、量子効率、および発光効率の値を、下記表３にまとめて示す。表２および３より本発明の蛍光体は高い量子効率を示すことが判る。特にｚが０．２以上の場合には高い吸収率も同時に得られ、より好ましいことが判る。
【００５９】
【表２】
【００６０】
【表３】
【００６１】
上記表３に示されるように、実施例１乃至１２の黄緑色粉体は、いずれも波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際、４９０〜５８０ｎｍの間に発光波長を有する蛍光体である。これらの蛍光体の吸収率、量子効率、および発光効率は、例えば（Ｂａ、Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ等の従来の黄緑色蛍光体と同等以上である。
【００６２】
なお、特許文献１には、Ｅｕ付活βサイアロンの発光効率は、４５０ｎｍ励起で吸収率６５％、内部量子効率５３％、発光効率３５％であることが記載されている。非特許文献２にも、同様の記載がある。こうした従来の蛍光体の発光効率と本実施形態の蛍光体の発光効率とを同一条件の励起波長で比較すると、本実施形態の緑色蛍光体の方が優れた特性を示すことがわかる。
【００６３】
励起波長を２５４ｎｍ、３６５ｎｍ、および３９０ｎｍ、および４６０ｎｍに変更した場合も、同様の波長範囲にピークを有する発光が確認された。励起波長が短すぎるとストークスシフトによる損失が大きくなり、励気波長が長過ぎると励起効率が低下することから、本発明による蛍光体を発光素子に用いる場合には励起波長は、３８０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下であることが好ましい。また、発光のピーク波長は５６０ｎｍ以下であることが望まれる。
【００６４】
比較例１
出発原料としてＳｒＣＯ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＥｕ２Ｏ３を準備した。これらを各々１６．２９８ｇ、４．９１９ｇ、２６．６５９ｇおよび１．６８９ｇ秤量し、脱水イソプロパノール（以下、ＩＰＡという）中で２ｈボールミル混合した。マントルヒーターで乾燥を行なうことにより、ＩＰＡを揮発・除去させた。その後、目開き３００μｍの篩を通して、原料粉を作製した。得られた原料粉を、目開き５００〜１０００μｍの篩より自然落下させて、窒化ホウ素るつぼに充填した。るつぼに充填された原料粉は、７気圧のＮ２雰囲気中、１８５０℃で６時間焼成して蛍光体を合成した。
【００６５】
焼成後の蛍光体は、体色の異なる２種類の焼結粉体の混合物であり、白色の焼結粉体と黄緑色の焼結粉体とが確認された。ブラックライトで励起した結果、白色粉体からは青色発光が観察され、黄緑色粉体からは緑色発光が観察された。
【００６６】
比較例２
出発原料としてＳｒＣＯ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＥｕ２Ｏ３を準備した。これらを各々１４．９４０ｇ、４．５０９ｇ、２８．２９６ｇおよび１．５４８ｇ秤量し、脱水ＩＰＡ中で２ｈボールミル混合した。マントルヒーターで乾燥を行なうことにより、ＩＰＡを揮発・除去させた。その後、目開き３００μｍの篩を通して、原料粉を作製した。得られた原料粉を、目開き５００〜１０００μｍの篩より自然落下させて、窒化ホウ素るつぼに充填した。るつぼに充填された原料粉は、７気圧のＮ２雰囲気中、１８００℃で１６時間焼成して蛍光体を合成した。
【００６７】
焼成後の蛍光体は、体色の異なる２種類の焼結粉体の混合物であり、白色の焼結粉体と黄緑色の焼結粉体とが確認された。ブラックライトで励起した結果、白色粉体からは青色発光が観察され、黄緑色粉体からは緑色発光が観察された。
【００６８】
比較例３
出発原料としてＳｒＣＯ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＥｕ２Ｏ３を準備した。これらを各々２５．０９７ｇ、８．１９８ｇ、４６．７７ｇおよび５．２７９ｇ秤量し、脱水ＩＰＡ中で２ｈボールミル混合した。マントルヒーターで乾燥を行なうことにより、ＩＰＡを揮発・除去させ、得られた原料粉を、カーボンるつぼに充填した。るつぼに充填された原料粉は、７気圧のＮ２雰囲気中、１７５０℃で３６時間焼成して蛍光体を合成した。
【００６９】
焼成後の蛍光体は、体色の異なる３種類の焼結粉体の混合物であり、白色の焼結粉体、赤色の焼結粉体、および黄緑色の焼結粉体が観察された。ブラックライトで励起した結果、白色粉体、赤色粉体、および黄緑色粉体からは、それぞれ青色発光、赤色発光、および緑色発光が観察された。
【００７０】
比較例４
出発原料としてＳｒＣＯ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＥｕ２Ｏ３を準備した。これらを各々２５．０９７ｇ、８．１９８ｇ、４６．７７ｇおよび５．２７９ｇ秤量し、脱水ＩＰＡ中で２ｈボールミル混合した。マントルヒーターで乾燥を行なうことにより、ＩＰＡを揮発・除去させ、得られた原料粉を、カーボンるつぼに充填した。るつぼに充填された原料粉は、７気圧のＮ２雰囲気中、１７５０℃で４８時間焼成して蛍光体を合成した。
【００７１】
焼成後の蛍光体は、体色の異なる３種類の焼結粉体の混合物であり、白色の焼結粉体、赤色の焼結粉体、および黄緑色の焼結粉体が観察された。ブラックライトで励起した結果、白色粉体、赤色粉体、および黄緑色粉体からは、それぞれ青色発光、赤色発光、および緑色発光が観察された。
【００７２】
比較例１乃至４の黄緑色粉体の化学分析を行なった結果は下記表４に示す通りであった。下記表４には、前記一般式（１）におけるｘ、ｙ、ｚおよびｕの値を示した。いずれも本発明において特定された組成範囲を逸脱していることが判る。
【００７３】
【表４】
【００７４】
比較例１乃至４の黄緑色粉体の４５７ｎｍ励起における吸収率、量子効率、および発光効率の値は下記表５に示す通りであった。いずれも本発明の量子効率を下回っており、本発明が量子効率の向上に顕著な効果があることが判る。
【００７５】
【表５】
【００７６】
実施例１および比較例１の蛍光体を、室温から２００℃までヒーターにより試料温度を上昇させながら励起して、発光スペクトル変化を測定した。励起には、４５７ｎｍのピーク波長を有する発光ダイオードを用いた。各温度における発光スペクトルのピーク強度の温度依存性は図７に示すとおりであった。
【００７７】
実施例１の蛍光体は比較例１の蛍光体に比べ、２００℃の高温条件下でも、発光強度の低下が小さいことが図７のグラフに示されている。この結果から、本発明の実施形態にかかる蛍光体は、温度特性が顕著に改良されたものであることがわかる。図７のグラフには、実施例１の蛍光体についての結果を示したが、他の実施例にかかる蛍光体においても、同様に比較例を上回る良好な温度特性が得られた。
【００７８】
また、実施例１の蛍光体を用いて、図１に示した発光装置を製造した。得られた発光装置を、室温から１５０℃の温度範囲で動作させ、効率の温度変化を測定したところ、この温度範囲で効率の低下が殆ど起こらなかった。このことから、実施形態にかかる蛍光体を用いた発光装置は、良好な温度特性を有することが確認された。
【００７９】
実施例１３
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長５８５ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｂａ０．１Ｓｒ０．８Ｃａ０．１）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を４０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に実施例１の蛍光体を３０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、図８に示された構造を有する発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．３３３，０．３３４）、色温度５４５０Ｋ、光束効率６３．４ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝８３であった。
【００８０】
実施例１４
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長５８５ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｂａ０．１Ｓｒ０．８Ｃａ０．１）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を６０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に実施例１の蛍光体を３０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．４２３，０．３９９）、色温度３２００Ｋ、光束効率６０．０ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝７０であった。
【００８１】
実施例１５
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長５８５ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｂａ０．１Ｓｒ０．８Ｃａ０．１）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を４０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に実施例１の蛍光体を２０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．３５４，０．３２９）、色温度４５２０Ｋ、光束効率６１．６ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝８１であった。
【００８２】
実施例１６
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長５８５ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｂａ０．１Ｓｒ０．８Ｃａ０．１）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を３０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に実施例１の蛍光体を３０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．２９８，０．３０５）、色温度７８００Ｋ、光束効率６２．２ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝８６であった。
【００８３】
実施例１７
発光ピーク波長４４９ｎｍの発光ダイオードを、８ｍｍ角のＡｌＮパッケージ上に半田を用いて接合し、金ワイヤーを介して電極に接続した。この発光ダイオード上にドーム状に透明樹脂を塗布し、その上にピーク波長６００ｎｍの赤色発光蛍光体（Ｓｒ０．７Ｃａ０．３）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋を４０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布し、その上に透明樹脂を層状に塗布し、その上に、実施例１の蛍光体を４０重量％混入させた透明樹脂を層状に塗布して、図１０に示される構造を有する発光装置を製造した。この発光装置を積分球内に設置し、２０ｍＡ、３．１Ｖで駆動させたところ、色度（０．３３７，０．３７２）、色温度５３３０Ｋ、光束効率６２．２ｌｍ／Ｗ、Ｒａ＝８７であった。
【符号の説明】
【００８４】
２００ 樹脂システム
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
３０１ Ｓｒ
３０２ ＳｉまたはＡｌ
３０３ ＯまたはＮ
３０４ ＳｉまたはＡｌの占有率０．５のサイト
１７０１ ＡｌＮパッケージ
１７０２ 発光ダイオード
１７０３ ボンディングワイヤー
１７０４ 透明樹脂層
１７０５ 赤色蛍光体層
１７０６ 中間透明樹脂層
１７０７ 緑色蛍光体層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層と
を具備した発光装置であって、前記蛍光体が、
斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶であり、前記結晶のＳｒに対応する金属元素Ｍと、前記結晶のＡｌに対応する元素Ｍ１と、前記結晶のＳｉに対応する元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、前記金属元素Ｍの一部が発光中心元素Ｒにより置換された無機化合物を含む蛍光体であって、前記蛍光体の結晶構造における格子定数および原子座標から計算されたＭ１−ＮおよびＭ２−Ｎの化学結合の長さが、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１の格子定数と原子座標から計算されたＡｌ−ＮおよびＳｉ−Ｎの化学結合の長さに比べて、それぞれ±１５％以内であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記金属元素Ｍが、ＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、希土類元素、ならびにＩＶＡ族元素から選ばれるものであり、
前記元素Ｍ１が、ＩＩＩＡ族およびＩＩＩＢ族から選ばれるものであり、
前記元素Ｍ２が、ＩＶＡ族およびＩＶＢ族から選ばれるものである、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記金属元素Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、およびＧｅから選ばれるものであり、
前記元素Ｍ１が、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、およびＬｕから選ばれるものであり、
前記元素Ｍ２が、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから選ばれるものである、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光中心元素Ｒが、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅから選ばれるものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体が、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起された際に波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示す、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体が、下記一般式（１）：
（Ｍ１−ｘＲｘ）３−ｙＡｌ３＋ｚＳｉ１３−ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
（式中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＡ族元素から選択される元素であり、
Ｒは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅから選ばれる元素であり、
０＜ｘ≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１）
で表わされる組成を有し、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際に波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示すことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記蛍光体が、前記元素Ｍの窒化物または炭化物、前記元素Ｍ１の窒化物、酸化物、または炭化物、前記元素Ｍ２の窒化物、酸化物、または炭化物、および前記発光中心元素Ｒの酸化物、窒化物、または炭酸塩を原料として用い、これらを混合してから焼成することにより製造されたものである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記蛍光体が、５気圧以上の圧力下、１５００〜２０００℃で焼成されて製造されたものである、請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層と
を具備した発光装置であって、前記蛍光体が、
斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶であり、前記結晶のＳｒに対応する金属元素Ｍと、前記結晶のＡｌに対応する元素Ｍ１と、前記結晶のＳｉに対応する元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、前記金属元素Ｍの一部が発光中心元素Ｒにより置換された無機化合物を含む蛍光体であって、前記蛍光体のＸＲＤプロファイルの回折ピークのうちの回折強度の強い１０本のピーク位置が、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶と一致するものであることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
前記金属元素Ｍが、ＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、希土類元素、ならびにＩＶＡ族元素から選ばれるものであり、
前記元素Ｍ１が、ＩＩＩＡ族およびＩＩＩＢ族から選ばれるものであり、
前記元素Ｍ２が、ＩＶＡ族およびＩＶＢ族から選ばれるものである、請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記金属元素Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、およびＧｅから選ばれるものであり、
前記元素Ｍ１が、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、およびＬｕから選ばれるものであり、
前記元素Ｍ２が、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから選ばれるものである、請求項９または１０に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記発光中心元素Ｒが、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅから選ばれるものである、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記蛍光体が、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起された際に波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示す、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記蛍光体が、下記一般式（１）：
（Ｍ１−ｘＲｘ）３−ｙＡｌ３＋ｚＳｉ１３−ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
（式中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＡ族元素から選択される元素であり、
Ｒは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅから選ばれる元素であり、
０＜ｘ≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１）
で表わされる組成を有し、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際に波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示すことを特徴とする、請求項９に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記蛍光体が、前記元素Ｍの窒化物または炭化物、前記元素Ｍ１の窒化物、酸化物、または炭化物、前記元素Ｍ２の窒化物、酸化物、または炭化物、および前記発光中心元素Ｒの酸化物、窒化物、または炭酸塩を原料として用い、これらを混合してから焼成することにより製造されたものである、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記蛍光体が、５気圧以上の圧力下、１５００〜２０００℃で焼成されて製造されたものである、請求項１５に記載の発光装置。
【請求項１】
２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層と
を具備した発光装置であって、前記蛍光体が、
斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶であり、前記結晶のＳｒに対応する金属元素Ｍと、前記結晶のＡｌに対応する元素Ｍ１と、前記結晶のＳｉに対応する元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、前記金属元素Ｍの一部が発光中心元素Ｒにより置換された無機化合物を含む蛍光体であって、前記蛍光体の結晶構造における格子定数および原子座標から計算されたＭ１−ＮおよびＭ２−Ｎの化学結合の長さが、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１の格子定数と原子座標から計算されたＡｌ−ＮおよびＳｉ−Ｎの化学結合の長さに比べて、それぞれ±１５％以内であることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記金属元素Ｍが、ＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、希土類元素、ならびにＩＶＡ族元素から選ばれるものであり、
前記元素Ｍ１が、ＩＩＩＡ族およびＩＩＩＢ族から選ばれるものであり、
前記元素Ｍ２が、ＩＶＡ族およびＩＶＢ族から選ばれるものである、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記金属元素Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、およびＧｅから選ばれるものであり、
前記元素Ｍ１が、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、およびＬｕから選ばれるものであり、
前記元素Ｍ２が、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから選ばれるものである、請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光中心元素Ｒが、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅから選ばれるものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記蛍光体が、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起された際に波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示す、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記蛍光体が、下記一般式（１）：
（Ｍ１−ｘＲｘ）３−ｙＡｌ３＋ｚＳｉ１３−ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
（式中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＡ族元素から選択される元素であり、
Ｒは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅから選ばれる元素であり、
０＜ｘ≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１）
で表わされる組成を有し、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際に波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示すことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項７】
前記蛍光体が、前記元素Ｍの窒化物または炭化物、前記元素Ｍ１の窒化物、酸化物、または炭化物、前記元素Ｍ２の窒化物、酸化物、または炭化物、および前記発光中心元素Ｒの酸化物、窒化物、または炭酸塩を原料として用い、これらを混合してから焼成することにより製造されたものである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記蛍光体が、５気圧以上の圧力下、１５００〜２０００℃で焼成されて製造されたものである、請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
２５０ｎｍ〜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た蛍光体を含む蛍光体層と
を具備した発光装置であって、前記蛍光体が、
斜方晶系に属するＳｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１属結晶であり、前記結晶のＳｒに対応する金属元素Ｍと、前記結晶のＡｌに対応する元素Ｍ１と、前記結晶のＳｉに対応する元素Ｍ２と、ＯおよびＮの一方または両方を含む組成を有し、前記金属元素Ｍの一部が発光中心元素Ｒにより置換された無機化合物を含む蛍光体であって、前記蛍光体のＸＲＤプロファイルの回折ピークのうちの回折強度の強い１０本のピーク位置が、Ｓｒ３Ａｌ３Ｓｉ１３Ｏ２Ｎ２１結晶と一致するものであることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】
前記金属元素Ｍが、ＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、希土類元素、ならびにＩＶＡ族元素から選ばれるものであり、
前記元素Ｍ１が、ＩＩＩＡ族およびＩＩＩＢ族から選ばれるものであり、
前記元素Ｍ２が、ＩＶＡ族およびＩＶＢ族から選ばれるものである、請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記金属元素Ｍが、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、Ｓｃ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｌｕ、およびＧｅから選ばれるものであり、
前記元素Ｍ１が、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、およびＬｕから選ばれるものであり、
前記元素Ｍ２が、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆから選ばれるものである、請求項９または１０に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記発光中心元素Ｒが、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅから選ばれるものである、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記蛍光体が、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起された際に波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示す、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記蛍光体が、下記一般式（１）：
（Ｍ１−ｘＲｘ）３−ｙＡｌ３＋ｚＳｉ１３−ｚＯ２＋ｕＮ２１−ｗ （１）
（式中、ＭはＩＡ族元素、ＩＩＡ族元素、ＩＩＩＡ族元素、ＩＩＩＢ族元素、希土類元素、およびＩＶＡ族元素から選択される元素であり、
Ｒは、Ｅｕ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｔｂ、Ｙｂ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｔｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、およびＦｅから選ばれる元素であり、
０＜ｘ≦１、
−０．１≦ｙ≦０．１５、
−１≦ｚ≦１、
−１＜ｕ−ｗ≦１）
で表わされる組成を有し、波長２５０〜５００ｎｍの光で励起した際に波長４９０〜５８０ｎｍの間にピークを有する発光を示すことを特徴とする、請求項９に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記蛍光体が、前記元素Ｍの窒化物または炭化物、前記元素Ｍ１の窒化物、酸化物、または炭化物、前記元素Ｍ２の窒化物、酸化物、または炭化物、および前記発光中心元素Ｒの酸化物、窒化物、または炭酸塩を原料として用い、これらを混合してから焼成することにより製造されたものである、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１６】
前記蛍光体が、５気圧以上の圧力下、１５００〜２０００℃で焼成されて製造されたものである、請求項１５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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１７００７（Ｐ２０１１−１７００７Ａ）
【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２０１０−１８３１９１（Ｐ２０１０−１８３１９１）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【分割の表示】特願２００８−１９７６８５（Ｐ２００８−１９７６８５）の分割
【原出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【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８月１８日（２０１０．８．１８）
【分割の表示】特願２００８−１９７６８５（Ｐ２００８−１９７６８５）の分割
【原出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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