JP2013091776A - 蛍光材料およびこれを用いた発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光材料およびこれを用いた発光装置を提供する。
【解決手段】蛍光材料は、一般式が((LumA1-m)zCe1-z)3Q5O12で表され、0＜m＜1、0＜z＜1である。Aは、元素Y、元素La、および元素Gdの少なくとも一つを含む。Qは、元素Al、元素Ga、および元素Inの少なくとも一つを含む。1.74≦（m*z+1-z）*3≦3.0であり、0.1≦（1-m）*z*3≦1.35である。
【選択図】図１
【解決手段】蛍光材料は、一般式が((LumA1-m)zCe1-z)3Q5O12で表され、0＜m＜1、0＜z＜1である。Aは、元素Y、元素La、および元素Gdの少なくとも一つを含む。Qは、元素Al、元素Ga、および元素Inの少なくとも一つを含む。1.74≦（m*z+1-z）*3≦3.0であり、0.1≦（1-m）*z*3≦1.35である。
【選択図】図１
Description
本願は、全般に、蛍光材料に関し、特に、発光材料を用いた発光装置に関する。
近年、発光用の半導体を使用した発光装置が急激に普及している。特に、発光ダイオード（LED）は、順調に開発が進められている。冷陰極蛍光ランプおよび白熱ランプのような従来の発光機器と比べると、発光ダイオードを使用する発光装置は、高い発光効率を有し、小体積であり、低電力消費であり、低コストであるという利点を有する。従って、そのような発光装置は、各種光源に使用される。半導体発光装置は、半導体発光素子および蛍光材料を有する。蛍光材料は、半導体発光素子から放射される光を吸収し、これを変換する。半導体発光素子から直接放射される光と、蛍光材料によって変換された光とが、混合され使用される。そのような発光装置は、例えば蛍光灯、車両照明、表示装置、および液晶バックライトなど、各種分野に使用することができる。
現在の白色LED発光装置は、アナグリフ（anaglyphic）の原理に基づいて開発されている。蛍光材料は、半導体発光素子から放射される青色光を吸収し、これを黄色光に変換する。青色光と黄色光が同時に人の目に入射すると、人により白色光が観測される。例えば、前述の効果は、InGaN半導体と、一般式(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12：Ceを有する黄色蛍光材料とを介して得ることができる。
また、白色光は、紫外光を放射する発光素子と、gRGB（赤、緑、青）光を放射する蛍光材料との組み合わせを用いて形成することができる。さらに、発光素子が紫外光を放射すると、紫外光は、蛍光材料によって変換され、青色光が放射され、その後、この青色光により別の蛍光材料が励起され、黄色光が放射され、青色光と黄色光の混合により、白色光が形成される。
しかしながら、発光装置は、多くの分野で使用されるようになってきており、市販の黄色蛍光材料(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12：Ce系では、発光輝度は不十分であり、このため、産業上の要望が満足されていない。また、発光輝度が上昇すると、発光色度のシフトが容易に生じる。従って、発光装置の各種用途に対する要求を満たすとともに、輝度（luminance）を高めた蛍光材料の開発が、最も重要な目的の一つになってきている。
本発明は、優れた発光特性を有する蛍光材料、および発光装置に関する。
蛍光材料が提供される。この蛍光材料は、一般式((LumA1-m)zCe1-z)3Q5O12を有し、ここで0＜m＜1、0＜z＜1である。Aは、元素Y（イットリウム）、元素La（ランタン）、および元素Gd（ガドリニウム）の一つを含む。Qは、元素Al（アルミニウム）、元素Ga（ガリウム）、および元素In（インジウム）の一つを含む。Luはルテチウムであり、Oは酸素であり、Ceはセリウムであり、1.74≦（m*z+1-z）*3≦3.0、0.1≦（1-m）*z*3≦1.35である。
蛍光材料が提供される。この蛍光材料は、一般式((LumA1-m)zCe1-z)3Q5O12を有し、ここで0＜m＜1、0＜z＜1である。Aは、元素Y、元素La、および元素Gdの一つを含む。Qは、元素Al、元素Ga、および元素Inの一つを含む。Luはルテチウムであり、Oは酸素であり、Ceはセリウムであり、0.7≦（m*z+1-z）*3≦0.8、2.2≦（1-m）*（z）*3≦2.35である。波長455nmの光によって蛍光材料が励起された際、蛍光材料からの放射光のCIE1931色度座標は、0.450＜x＜0.486、0.504＜y＜0.545となる。
発光装置が提供される。この発光装置は、発光素子と、前述の蛍光材料のいずれか一つとを有する。発光素子から放射される光により蛍光材料が励起されると、蛍光材料は、発光素子から放射された光を変換し、励起光の波長とは異なる波長を有する光を放射する。
以下の詳細な説明では、説明のため、図面とともに多くの好適実施例が示されており、開示実施例の理解が得られる。
本発明の実施例は、蛍光材料に関し、この蛍光材料は、一般式((LumA1-m)zCe1-z)3Q5O12を有する。ここで、記号Luは元素ルテチウムを表し、記号Ceは元素セリウムを表し、記号Oは、元素酸素を表す。Aは、元素Y（イットリウム）、元素La（ランタン）、および元素Gd（ガドリニウム）の少なくとも一つを含む。Qは、元素Al（アルミニウム）、元素Ga（ガリウム）、および元素In（インジウム）の少なくとも一つを含む。
一般式において、Lu：A：Ce：Q：Oのモル比は、m*z*3：（1-m）*z*3：（1-z）*3：5：12で表される。ここで記号「*」は、数学的積（かけ算）を表し、記号「-」は、数学的差（引き算）を表す。換言すれば、蛍光材料において、Oが12mol部の場合、Luは、m*z*3モル部であり、Aは、（1-m）*z*3モル部であり、Ceは、（1-z）*3モル部であり、Qは、5モル部である。
0＜m＜1および0＜z＜1である。
ある実施例では、蛍光材料において、Oが12モル部のとき、Ceは0.095〜0.135モル部であり、これは、（1-z）*3＝0.095〜0.135であることを意味する。
ある実施例では、Aは、元素Y、元素La、および元素Gdの少なくとも一つである。例えば、Aは、一般式LanGdgY1-n-gを有し、ここで0≦n＜1、0≦g＜1である。換言すれば、蛍光材料において、Oが12モル部のとき、Laは、n*（1-m）*z*3モル部であり、Gdは、g*（1-m）*z*3モル部であり、Yは、（1-n-g）*（1-m）*z*3モル部となる。ある実施例では、n*（1-m）*z*3＝0〜0.1であり、g*（1-m）*z*3＝0〜0.1である。
ある実施例では、Qは、元素Al、元素Ga、および元素Inの少なくとも一つである。例えば、Qは、一般式AlrGajIn1-r-jを有する。ここで0＜r≦1、0≦j＜1である。換言すれば、蛍光材料において、Oが12モル部のとき、Alは、r*5モル部であり、Gaは、j*5モル部であり、Inは、（1-r-j）*5モル部である。ある実施例では、j*5＝0〜0.3である。
ある実施例では、蛍光材料において、1.74≦（m*z+1-z）*3≦3.0、0.1≦（1-m）*z*3≦1.35である。これは、Oが12モル部の場合、LuとCeのモル部の合計は、1.74から3.0であり、Aは、0.1〜1.35モル部であることを意味する。前述の記載は、0.1≦（1-m）*z*3≦1.27と表すこともできる。ある実施例では、455nmの波長を有する光により蛍光材料が励起されると、蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.349＜x＜0.444、0.538＜y＜0.584となる。
例えば、蛍光材料が2.5≦（m*z+1-z）*3≦3.0、および0.1≦（1-m）*z*3≦0.21を満たすとともに、蛍光材料が455nmの波長を有する光により励起されると、蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.370＜x＜0.400、0.570＜y＜0.580となる。
例えば、蛍光材料が2.3≦（m*z+1-z）*3≦2.49、および0.22≦（1-m）*z*3≦0.70を満たすとともに、蛍光材料が455nmの波長を有する光により励起されると、蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.400＜x＜0.418、0.560＜y＜0.570となる。
例えば、蛍光材料が1.70≦（m*z+1-z）*3≦2.29、および0.8≦（1-m）*z*3≦1.35を満たすとともに、蛍光材料が455nmの波長を有する光により励起されると、蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.418＜x＜0.426、0.545＜y＜0.560となる。
別の実施例では、蛍光材料は、0.7≦（m*z+1-z）*3≦0.8、2.2≦（1-m）*（z）*3≦2.35を満たす。この実施例では、蛍光材料が455nmの波長を有する光により励起されると、蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.450＜x＜0.486、0.504＜y＜0.545または0.504＜y＜0.532となる。
例えば、蛍光材料が0.7≦（m*z+1-z）*3≦0.77、および2.20≦（1-m）*z*3≦2.30を満たすとともに、蛍光材料が455nmの波長を有する光により励起されると、蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.451＜x＜0.480、0.525＜y＜0.545となる。
ある実施例では、蛍光材料は、粉末状である。
実施例による蛍光材料は、各種方法で調製されても良い。例えば、蛍光材料は、以下の手順で調製しても良い：るつぼの内壁へのカバー層の形成、蛍光材料の焼結条件および焼結繰り返し、水による複数回の洗浄などである。
るつぼは、アルミニウム酸化物、ボロン窒化物、またはグラファイトであっても良く、るつぼに選定される材料は、前述の材料に限定されない。るつぼ内壁のカバー層は、高温焼結プロセスにおいて、各種材料で形成されても良い。例えば、被焼結蛍光材料の原料の一つ、または原料混合物を焼結して、カバー層を形成しても良い。カバー層の焼結条件は、850℃〜1800℃、0.5〜10時間である。焼結温度があまりに低い場合、あるいは焼結時間があまりに短い場合、有効なカバー層がうまく形成されない可能性がある。焼結時間があまりに長く、あるいは焼結温度があまりに高いと、満足な経済的効率が得られない。カバー層は、SiおよびCaのような不純物が高温下でるつぼから放出され、蛍光材料に入り、蛍光材料の特性に影響を及ぼすことを抑制する。
また、焼結雰囲気下での複数の焼結プロセスによって、蛍光材料の原料が結晶格子のサイトに入り、不純物が置換され除去されるため、蛍光材料中の不純物の量を更に制御することができる。これにより、蛍光材料の発光特性および安定性が改善される。表面に付着した不純物は、水で複数回洗浄され、蛍光材料の発光特性に及ぼす不純物の影響が抑制される。
蛍光材料の原料は、金属酸化物、金属化合物、または加熱により酸化物を形成する、いかなる材料であっても良い。例えば元素Yを例にすると、原料は、酸化イットリウム、水素化イットリウム、炭酸イットリウム、水酸化イットリウム等であっても良い。原料は、例えば乾燥ボールミル処理法、または溶媒を添加した湿式ボールミル処理法のような、乾式プロセスまたは湿式プロセスで混合されても良く、これは特定の方法に限定されない。
ここで、適用条件に応じて、原料にフラックス剤を添加しても良い。フラックス剤は、NaF、KF、BaF3、SrF2、MgF2、AlF3、YF3、NaCl、BaCl2などのハロゲン化物であっても良い。ある実施例では、蛍光材料が100重量部のとき、フラックス剤は、0.01〜5重量部である。
蛍光材料は、原料を特定の割合で秤量し、原料を混合し、原料を、カバー層を有するるつぼ内に配置し、高温炉においてるつぼ内で原料を焼結することにより、調製されても良い。焼結雰囲気は、窒素、水素、アンモニア、アルゴン、またはこれらのガスの任意の組み合わせのような、非酸化性ガスである。蛍光材料の焼結温度は、1000℃を超え、1800℃未満であり、好ましくは、1200℃を超え1600℃未満である。加熱速度は、5〜15℃／分である。微細粒子を含む蛍光材料は、前述の範囲の低温側で焼結することにより、得ることができる。大きな粒子サイズを有する蛍光材料は、前述の範囲の高温側で焼結することにより、得ることができる。焼結時間は、選定原料の種類に依存して変化する。焼結時間は、0.5〜5時間であることが好ましい。
焼結ステップが完了した後、焼結生成物は、室温まで冷却され、ボールミル処理法または産業的粉砕法により粉砕され、水洗され、フィルタ処理され、乾燥され、分類され、本発明の蛍光材料が得られる。蛍光材料のD50粒子サイズは、0.5〜30μmであることが好ましく、2〜20μmであることがより好ましい。コーティングおよび充填の際に、前述の範囲の粒子サイズの蛍光材料を使用することは、比較的容易である。従って、照明効率が向上する。蛍光材料の粒子サイズがあまりに小さい場合、発光輝度に影響が生じる。蛍光材料の粒子サイズがあまりに大きい場合、容易に蛍光材料の沈殿が生じるようになり、これにより、蛍光材料を使用することが難しくなる。本発明の蛍光材料によって吸収される光の主な波長範囲は、200nmから550nmの間である。また、本発明の蛍光材料によって変換され、本発明の蛍光材料から放射される光の主な波長範囲は、500nmと600nmの間であることが好ましい。
実施例による蛍光材料は、各種発光装置に使用することができ、これには、真空蛍光ディスプレイ（VFD）、フィールドエミッションディスプレイ（FED）、プラズマディスプレイパネル（PDP）、カソードレイチューブ（CRT）、発光ダイオード（LED）等が含まれる。
ある実施例では、発光装置は、発光素子、および前述の蛍光材料を有する。蛍光材料は、発光素子から放射される光によって励起され、発光素子から放射される光を変換し、励起光の波長とは異なる波長を有する光を放射する。
発光素子は、硫化亜鉛または窒化ガリウムを含む半導体のような半導体発光素子であっても良い。照明効率の点では、窒化ガリウムの半導体を使用することが好ましい。発光素子は、金属有機化学気相成膜法（MOCVD）またはハイドライド気相エピタキシー（HVPE）により、基板上に窒化ガリウムの半導体を形成することにより製造される。InαAlβGa1-α-βN（0≦α、0≦β、α+β＜1）で構成される発光素子は、最も好ましい。半導体構造は、金属−絶縁体半導体（MIS）、PINリンケージ、PNリンケージのような均質構造であっても良く、あるいはヘテロ接合構造、またはダブルヘテロ接合構造であっても良い。発光の波長は、半導体層の材料、または混合結晶レベルにより定められる。発光装置の発光素子から放射される光は、300nm〜550nmの範囲であることが好ましく、330〜500nmの範囲であることがより好ましい。本発明の実施例による蛍光材料は、透明材料と混合され、波長変換材料を形成しても良い。透明材料は、エポキシ、シリコーン樹脂、ガラス、熱可塑性プラスチック等であっても良く、光は、これらを通過することができる。波長変換材料は、蛍光材料で形成された、少なくとも単一層の波長変換材料を有し、あるいは蛍光材料で形成された積層された多層波長変換材料を有する。波長変換材料は、半導体発光素子の照射経路に配置される。例えば、波長変換材料は、発光素子の表面に直接コーティングされ、あるいは波長変換材料は、封入剤（encapsulation）として発光素子を覆うモールド内に製造され、あるいは波長変換材料は、封入剤の表面に形成され、あるいは波長変換材料は、光学板または光学膜上に形成され、LED光の放射側の前方に配置される。
図1には、本発明の実施例による発光装置の断面図を示す。発光装置は、発光ユニット21、蛍光層22、および封入層23を有する。
発光ユニット21は、凹部ベアリング（bearing）表面212を有する導電性ベース211、凹部ベアリング表面212に配置され、ベース211と電気的に接続された発光素子213、発光素子213に電気的に接続された接続配線214、および接続配線214と電気的に接続された導電性配線215を有する。ベース211および導電性配線215は、協働して外部電気エネルギーを発光素子213に供給する。発光素子213は、電気エネルギーを光エネルギーに変換し、光を放射する。本発明の一例では、導電性銀ペースト（BQ6886 Uninwell International）を用いて、発光波長が455nmの市販のInGaN発光素子213（Chi Mei Lighting Technology社）を、ベース211の凹部ベアリング表面212に貼り付けた後、発光素子213に電気的に接続された接続配線214と導電性配線215とを、発光素子213の上部表面から延在させる。
蛍光層22は、発光素子213を覆う。発光素子213から放射される光によって、蛍光層22に含まれる蛍光材料221が励起されると、蛍光材料221は、発光素子213からの光を変換し、励起光の波長とは異なる波長を有する光を放射する。例えば、蛍光層22は、発光素子213の外表面に、蛍光材料221を含むポリシロキサン樹脂をコーティングし、その後、乾燥固化させることにより形成される。
封入層23は、発光ユニット21のベース221の一部、接続配線214、導電性配線215の一部、および蛍光層22を覆う。
本発明の発光装置では、本発明の蛍光材料は、独立で使用されても、他の発光特性の蛍光材料と協働して使用されても良い。後者の場合、所望の色の光を放射する発光装置が構成される。
例えば、420nm〜500nmの青色光発光素子、600nm〜650nmの光を放射する赤色蛍光材料（CaAlSiN3：Eu）、および本発明の蛍光材料を組み合わせて、発光装置が製造される。発光素子から放射される青色光によって蛍光材料が照射された際に、赤色光および黄色光がそれぞれ放射され、これらの光は、発光素子から放射される青色光と混合され、白色光放射装置（光機器、発光ダイオード等）になる。
本発明を、以下の例を用いて説明する。以下の例は、一例であって、本発明を限定するものではないことが理解される。
測定方法および原料の記載：
（1）蛍光材料の発光スペクトル
図2には、蛍光材料から放射される光の特性を測定する測定機器を示す。測定は、次のように実施される。直径12cmのサンプルホルダ12に、1.8gのサンプルを配置し、サンプルがサンプルホルダ12に均一に分布するように押し付ける。次に、サンプルホルダ12をブラックボックス体11に配置する。サンプルの鉛直方向上方の、サンプルから5cmの距離のところに、波長455nmの光源13を配置する。光源13でサンプルを照射する。蛍光は、反射ミラー15を介して、輝度メータ（TOPCON SR-3A）16に水平に誘導される。反射ミラー15は、直径2cmの光ガイド管14内に配置され、蛍光材料から放射される蛍光を誘導する。光ガイド管14および光源は、45゜の角度を形成する。反射ミラー15とサンプルホルダ12の間の距離は8cmであり、輝度メータ16と反射ミラー15の間の距離は、40cmである。輝度メータ16は、フィールド1゜検出モードを適用する。
（1）蛍光材料の発光スペクトル
図2には、蛍光材料から放射される光の特性を測定する測定機器を示す。測定は、次のように実施される。直径12cmのサンプルホルダ12に、1.8gのサンプルを配置し、サンプルがサンプルホルダ12に均一に分布するように押し付ける。次に、サンプルホルダ12をブラックボックス体11に配置する。サンプルの鉛直方向上方の、サンプルから5cmの距離のところに、波長455nmの光源13を配置する。光源13でサンプルを照射する。蛍光は、反射ミラー15を介して、輝度メータ（TOPCON SR-3A）16に水平に誘導される。反射ミラー15は、直径2cmの光ガイド管14内に配置され、蛍光材料から放射される蛍光を誘導する。光ガイド管14および光源は、45゜の角度を形成する。反射ミラー15とサンプルホルダ12の間の距離は8cmであり、輝度メータ16と反射ミラー15の間の距離は、40cmである。輝度メータ16は、フィールド1゜検出モードを適用する。
（2）蛍光材料の平均粒子サイズD50の分析：
測定は、装置（Beckman Coulter Multisizer-3）を用いて実施される。D50は、その値よりも小さな粒子サイズを有する粒子の累積体積が、全ての粒子の体積の50％であることを表す。
測定は、装置（Beckman Coulter Multisizer-3）を用いて実施される。D50は、その値よりも小さな粒子サイズを有する粒子の累積体積が、全ての粒子の体積の50％であることを表す。
（3）原料：
Y2O3（Sigma-Aldrich）
Al2O3（Sasol North America Pural BT）
CeO2（Shanghai Yuelong Rare Earth New Materials Co., LTD）
AlF3（Metalleare earth limited）
Gd2O3（Hongfan Aluminium Material Co., LTD）
Ga2O3（Sigma-Aldrich）
Lu2O3（Kuangchou Kinfung Rare Earth Minmetals Material Co., LTD）
La2O3（Changshu Sanetronic Rare Earth Smeltery）
（4）発光素子の準備
発光素子において、照射中心が455nmの市販の青色LED素子を使用した。実施例では、LED素子は、シリコンカーバイド製基板およびInGaNで構成される。
Y2O3（Sigma-Aldrich）
Al2O3（Sasol North America Pural BT）
CeO2（Shanghai Yuelong Rare Earth New Materials Co., LTD）
AlF3（Metalleare earth limited）
Gd2O3（Hongfan Aluminium Material Co., LTD）
Ga2O3（Sigma-Aldrich）
Lu2O3（Kuangchou Kinfung Rare Earth Minmetals Material Co., LTD）
La2O3（Changshu Sanetronic Rare Earth Smeltery）
（4）発光素子の準備
発光素子において、照射中心が455nmの市販の青色LED素子を使用した。実施例では、LED素子は、シリコンカーバイド製基板およびInGaNで構成される。
＜蛍光材料の製造＞
蛍光材料の製造方法は、以下の通りである：
原料Y2O3、Al2O3（Sasol Pural BT）、Ga2O3、CeO2、AlF3、Lu2O3、La2O3、およびGa2O3を均一に混合した。前述の原料の比は、表1に示す条件を満たす。10gの混合原料と、20~30gの純水とを均一に混合してから、酸化アルミニウム製の500mLのるつぼの内壁に、均一にコーティングした。次に、るつぼを高温炉に入れ、加熱した。炉内雰囲気は、窒素である。炉内温度は、室温から1500℃まで、ゆっくり上昇させた。焼結のため、1500℃で4時間保持した後、ゆっくりと室温まで降温した。前述の方法により、るつぼの内壁に、カバー層が形成された。カバー層を有するるつぼに原料を入れ、このるつぼを高温炉内に配置した。炉内の雰囲気は、純窒素とした。炉内温度は、室温から1450℃までゆっくり上昇させた。焼結のため、1450℃で4時間保持した後、ゆっくりと室温まで降温した。次に、焼結生成物を粉砕し、ボールミル処理し、水で2回洗浄し、フィルタ処理後、分類した。その後、再度、処理された焼結生成物を高温炉内に配置した。炉内雰囲気は、窒素：水素＝95wt％：5wt％とした。炉内温度は、室温から1200℃までゆっくり上昇させた。焼結のため、1200℃で2時間保持した後、ゆっくりと室温まで降温した。次に、2回焼結生成物を粉砕し、ボールミル処理し、水で2回洗浄し、フィルタ処理し、分類した。
蛍光材料の製造方法は、以下の通りである：
原料Y2O3、Al2O3（Sasol Pural BT）、Ga2O3、CeO2、AlF3、Lu2O3、La2O3、およびGa2O3を均一に混合した。前述の原料の比は、表1に示す条件を満たす。10gの混合原料と、20~30gの純水とを均一に混合してから、酸化アルミニウム製の500mLのるつぼの内壁に、均一にコーティングした。次に、るつぼを高温炉に入れ、加熱した。炉内雰囲気は、窒素である。炉内温度は、室温から1500℃まで、ゆっくり上昇させた。焼結のため、1500℃で4時間保持した後、ゆっくりと室温まで降温した。前述の方法により、るつぼの内壁に、カバー層が形成された。カバー層を有するるつぼに原料を入れ、このるつぼを高温炉内に配置した。炉内の雰囲気は、純窒素とした。炉内温度は、室温から1450℃までゆっくり上昇させた。焼結のため、1450℃で4時間保持した後、ゆっくりと室温まで降温した。次に、焼結生成物を粉砕し、ボールミル処理し、水で2回洗浄し、フィルタ処理後、分類した。その後、再度、処理された焼結生成物を高温炉内に配置した。炉内雰囲気は、窒素：水素＝95wt％：5wt％とした。炉内温度は、室温から1200℃までゆっくり上昇させた。焼結のため、1200℃で2時間保持した後、ゆっくりと室温まで降温した。次に、2回焼結生成物を粉砕し、ボールミル処理し、水で2回洗浄し、フィルタ処理し、分類した。
2回処理した焼結生成物を、再度高温炉内に配置した。炉内雰囲気は、窒素：水素＝95wt％：5wt％とした。炉内温度は、室温から1500℃までゆっくり上昇させた。焼結のため、1500℃で4時間保持した後、ゆっくりと室温まで降温した。次に、3回焼結生成物を粉砕し、ボールミル処理し、水で2回洗浄し、フィルタ処理し、分類し、蛍光材料を得た。蛍光材料の平均粒子サイズD50は、13μmである。
実施例1〜6の蛍光材料は、1.74≦（m*z+1-z）*3≦3.0、および0.1≦（1-m）*z*3≦1.35の条件を満たす。これは、蛍光材料において、Oが12モル部のとき、LuとCeのモル部の合計が1.74から3.0であり、YとLaとGdのモル部の合計が、0.1から1.35であることを意味する。一例として、実施例1では、（m*z+1-z）*3＝Lu+Ce=2.78+0.12＝2.90、（1-m）*z*3＝Y+La+Gd＝0.10+0+0＝0.1となる。
実施例7〜9の蛍光材料は、0.7≦（m*z+1-z）*3≦0.8、および2.2≦（1-m）*（z）*3≦2.35の条件を満たす。これは、蛍光材料において、Oが12モル部のとき、LuとCeのモル部の合計が0.7から0.8であり、YとGeとLaのモル部の合計が、2.2から2.35であることを意味する。
比較例1〜6の蛍光材料は、実施例1〜6の蛍光材料の条件を満たさない。比較例1〜6の蛍光材料は、実施例7〜9の蛍光材料の条件も満たさない。
＜蛍光材料の光学特性＞
表2には、同じ条件で測定された蛍光材料の発光スペクトルの結果を示す。表2に示すように、実施例の蛍光材料の発光強度は、比較例の蛍光材料の発光強度よりも大きくなっている。実験データによれば、蛍光材料の一般式が、1.74≦（m*z+1-z）*3≦3.0、および0.1≦（1-m）*z*3≦1.35を満たす場合、蛍光材料は、産業上要求される色度座標を満たすとともに、改善された発光強度を有し、高い輝度レベルが得られる。
表2には、同じ条件で測定された蛍光材料の発光スペクトルの結果を示す。表2に示すように、実施例の蛍光材料の発光強度は、比較例の蛍光材料の発光強度よりも大きくなっている。実験データによれば、蛍光材料の一般式が、1.74≦（m*z+1-z）*3≦3.0、および0.1≦（1-m）*z*3≦1.35を満たす場合、蛍光材料は、産業上要求される色度座標を満たすとともに、改善された発光強度を有し、高い輝度レベルが得られる。
実施例を用いて、好適実施例に関して本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではないことが理解される。逆に、各種変更、ならびに同様の配置および手順が網羅されることを意図するものであり、従って、特許請求の範囲は、全てのそのような変更、ならびに同様の配置および手順を網羅するよう、広い意味に解される。
Claims (13)
- 一般式が((LumA1-m)zCe1-z)3Q5O12で表される蛍光材料であって、
ここで、0＜m＜1、0＜z＜1であり、
Aは、元素Y（イットリウム）、元素La（ランタン）、および元素Gd（ガドリニウム）の一つを含み、
Qは、元素Al（アルミニウム）、元素Ga（ガリウム）、および元素In（インジウム）の一つを含み、
Luはルテチウムであり、Oは酸素であり、Ceはセリウムであり、
1.74≦（m*z+1-z）*3≦3.0、0.1≦（1-m）*z*3≦1.35であることを特徴とする蛍光材料。 - Aは、元素Y、元素La、および元素Gdの少なくとも一つであり、
2.5≦（m*z+1-z）*3≦3.0、0.1≦（1-m）*z*3≦0.21であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光材料。 - 455nmの波長を有する光によって励起された際に、当該蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.370＜x＜0.400、および0.570＜y＜0.580であることを特徴とする請求項2に記載の蛍光材料。
- Aは、元素Y、元素La、および元素Gdの少なくとも一つであり、
2.3≦（m*z+1-z）*3≦2.49、0.22≦（1-m）*z*3≦0.70であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光材料。 - 455nmの波長を有する光によって励起された際に、当該蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.400＜x＜0.418、および0.560＜y＜0.570であることを特徴とする請求項4に記載の蛍光材料。
- Aは、元素Y、元素La、および元素Gdの少なくとも一つであり、
1.70≦（m*z+1-z）*3≦2.29、0.8≦（1-m）*z*3≦1.35であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光材料。 - 455nmの波長を有する光によって励起された際に、当該蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.418＜x＜0.426、および0.545＜y＜0.560であることを特徴とする請求項6に記載の蛍光材料。
- Aは、一般式LanGdgY1-n-gを有し、0≦n＜1、0≦g＜1であり、
Qは、一般式AlrGajIn1-r-jを有し、0＜r≦1、0≦j＜1であり、
n*（1-m）*z*3＝0〜0.1、g*（1-m）*z*3＝0〜0.1、（1-z）*3＝0.095〜0.135、およびj*5＝0〜0.3であることを特徴とする請求項1に記載の蛍光材料。 - 一般式が((LumA1-m)zCe1-z)3Q5O12で表される蛍光材料であって、
ここで、0＜m＜1、0＜z＜1であり、
Aは、元素Y（イットリウム）、元素La（ランタン）、および元素Gd（ガドリニウム）の一つを含み、
Qは、元素Al（アルミニウム）、元素Ga（ガリウム）、および元素In（インジウム）の一つを含み、
Luはルテチウムであり、Oは酸素であり、Ceはセリウムであり、
0.7≦（m*z+1-z）*3≦0.8、2.2≦（1-m）*（z）*3≦2.35であることを特徴とする蛍光材料。 - Aは、元素Y、元素La、および元素Gdの少なくとも一つであり、
0.7≦（m*z+1-z）*3≦0.77、2.20≦（1-m）*z*3≦2.30であることを特徴とする請求項9に記載の蛍光材料。 - 455nmの波長を有する光によって励起された際に、当該蛍光材料から放射される光のCIE1931色度座標は、0.451＜x＜0.480、および0.525＜y＜0.545であることを特徴とする請求項10に記載の蛍光材料。
- Aは、一般式LanGdgY1-n-gを有し、0≦n＜1、0≦g＜1であり、
Qは、一般式AlrGajIn1-r-jを有し、0＜r≦1、0≦j＜1であり、
n*（1-m）*z*3＝0〜0.1、g*（1-m）*z*3＝0〜0.1、（1-z）*3＝0.095〜0.135、およびj*5＝0〜0.3であることを特徴とする請求項9に記載の蛍光材料。 - 発光装置であって、
発光素子と、
請求項1乃至12のいずれか一つに記載の蛍光材料と、
を有し、
前記蛍光材料は、前記発光素子から放射される光によって励起され、前記発光素子から放射される光を変換し、前記励起光の波長とは異なる波長を有する光を放射することを特徴とする発光装置。
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