JP6788872B2 - 蛍光体及び発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光体及び発光装置に関する。詳細には、本発明は、半導体レーザーダイオード（ＬＤ）等の固体発光素子と共に用いられ、プロジェクター等の表示装置や照明装置の光源に使用される蛍光体として幅広く利用できる、新規なガーネット蛍光体、及びこの蛍光体を用いた発光装置に関する。

従来、「ガーネット構造」と呼ばれる結晶構造を有する化合物が知られている。このガーネット構造を有する化合物の一つとして、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３で表される化合物が知られている。このＹ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３は、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）という略称で広く知られている。このＹ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３は、固体レーザー、透光性セラミックス、蛍光体等に利用されている。

ここで、蛍光体とは、紫外線等の刺激を与えることによって、蛍光を放射する化合物である。蛍光体では、蛍光体を構成する特定の原子の核外電子が紫外線等によって励起された後、基底状態に戻るときに、励起状態と基底状態とのエネルギーレベルの差が可視光として放出される。蛍光体は、例えば、ガーネット構造を有するＹ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３等の化合物に、発光中心としての希土類イオンや遷移金属イオン（Ｃｅ^３＋、Ｔｂ^３＋、Ｅｕ^３＋、Ｍｎ^２＋、Ｍｎ^４＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋等）を含ませることにより得られる。

以下、本明細書では、ガーネット構造を有する化合物に、発光中心としての希土類イオンや遷移金属イオン（Ｃｅ^３＋、Ｔｂ^３＋、Ｅｕ^３＋、Ｍｎ^２＋、Ｍｎ^４＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋等）を含ませてなる蛍光体を、ガーネット蛍光体ともいう。なお、本明細書では、ガーネット蛍光体を単に蛍光体ということがある。また、ガーネット構造を有するＹ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３に、発光中心としての希土類イオンや遷移金属イオン（Ｃｅ^３＋、Ｔｂ^３＋、Ｅｕ^３＋、Ｍｎ^２＋、Ｍｎ^４＋、Ｆｅ^３＋、Ｃｒ^３＋等）を含ませてなる蛍光体を、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３蛍光体ともいう。さらに、便宜上、発光中心としてＣｅ^３＋を少なくとも含むＹ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３蛍光体を、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体ともいう。

Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は、電子線、真空紫外線、青色光等の粒子線又は電磁波を照射すると励起されて、黄緑色の可視光を放射することが知られている。また、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は、１／１０残光が１００ｎｓ以下と極めて短いことも知られている。このため、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は数多くの発光装置に幅広く利用されている。

上記のように、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体が放射する光の光色は黄緑色である。これに対して、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体を構成する元素の一部又は全部を、イオン半径等が異なる他の元素で置換すると、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体と異なる光色を放射する蛍光体になることが知られている。

例えば、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体よりも、長波長の光色を放射するガーネット蛍光体が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１には、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体を構成するＹの一部をガドリニウム（Ｇｄ）で置換した（Ｙ，Ｇｄ）_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体が開示されている。また、特許文献２には、（Ｙ，Ｌｕ）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）：Ｃｅ^３＋蛍光体が開示されている。この蛍光体は、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体を構成するイットリウム（Ｙ）の一部をルテチウム（Ｌｕ）で置換し、アルミニウム（Ａｌ）をマグネシウム（Ｍｇ）で置換し、さらに（ＡｌＯ_４）基の一部を（ＳｉＯ_４）基で置換したものである。

上記（Ｙ，Ｇｄ）_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は、黄緑色から橙色の可視光を放射し、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体よりも長波長の光色を放射するガーネット蛍光体として広く知られている。なお、（Ｙ，Ｇｄ）_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は、放射する光色の長波長化に伴い、温度消光が大きくなることが知られている。特に、発光ピーク波長が５８５ｎｍ以上である（Ｙ，Ｇｄ）_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は、温度消光が大きいため、使用時の発光効率が実用水準に満たない。ここで、温度消光とは、蛍光体の温度上昇と共に発光効率が低下する現象である。

また、Ｙ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）：Ｃｅ^３＋蛍光体は、橙色から赤色の可視光を放射するガーネット蛍光体として知られている。しかし、このＹ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）：Ｃｅ^３＋蛍光体も、温度消光が大きいことが知られており、発光効率は実用水準に満たない。

一方で、上記（Ｙ，Ｇｄ）_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体やＹ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）：Ｃｅ^３＋蛍光体以外の、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体よりも長波長の光色を放射するガーネット蛍光体も知られている。このようなガーネット蛍光体としては、具体的には、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体が知られており、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は、例えば、特許文献３、非特許文献１及び非特許文献２に開示されている。Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体を構成するイットリウム（Ｙ）をルテチウム（Ｌｕ）及びカルシウム（Ｃａ）で置換し、アルミニウム（Ａｌ）をマグネシウム（Ｍｇ）で置換した構造になっている。また、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体の（ＡｌＯ_４）基を（ＳｉＯ_４）基で置換した構造になっている。このＬｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は橙色の可視光を放射し、温度消光が比較的小さいことが知られている

特許第３５０３１３９号公報 特許第５６１１９６０号公報 特表２００７−５１００４０号公報

Ａｎａｎｔ Ａ． Ｓｅｔｌｕｒ、外４名、「ケミストリーオブマテリアルス（Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）」、２００６年、第１８巻、第１４号、ｐ．３３１４−３３２２ Ａｎａｎｔ Ａ． Ｓｅｔｌｕｒ、外４名、「イーシーエス・ジャーナル・オブ・ソリッド・ステイト・サイエンス・アンド・テクノロジー（ＥＣＳ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」、２０１３年、第２巻、第２号、ｐ．３０５９−３０７０

しかしながら、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体は、発光スペクトルの半値幅が比較的狭く、視感度の高い波長領域の発光強度が低いため、当該蛍光体を利用した発光装置の放つ出力光の光束と演色性の低下を招く課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい、新規なガーネット蛍光体及びこれを用いた発光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る蛍光体は、ガーネット構造を有する母体ガーネット化合物中に、発光中心であるＣｅ^３＋が含まれてなる蛍光体であり、前記母体ガーネット化合物は２種以上の端成分からなる固溶体であり、前記端成分として、下記組成式（Ｅ１）で表される第１の端成分と、下記組成式（Ｅ２）で表される第２の端成分とを含む。
［化１］
Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３ （Ｅ１）
［化２］
Ｌｎ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４） （Ｅ２）
（但し、前記Ｌｎは、Ｌｕ及びＹから選択される少なくとも一つの元素である）

また、本発明の第二の態様に係る発光装置は、上記蛍光体を用いる。

本発明によれば、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい、新規なガーネット蛍光体及びこれを用いた発光装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す図である。 第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す図である。 第３の実施形態に係る発光装置を示す図である。 実施例１〜３の化合物及び公知の化合物のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示すグラフである。 実施例１〜３の化合物における、（４２０）面のｄ値と固溶量ｘとの関係を示すグラフである。 実施例１〜３の化合物及び比較例１の励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。 実施例４の化合物及び公知の化合物のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示すグラフである。 実施例４の化合物における、（４２０）面のｄ値と固溶量ｘとの関係を示すグラフである。 実施例４の化合物及び比較例１の励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。

以下、実施形態に係る蛍光体及び当該蛍光体を用いた発光装置について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

［蛍光体］
はじめに、実施形態に係る蛍光体について説明する。

本実施形態に係る蛍光体は、ガーネット構造を有する母体ガーネット化合物中に、発光中心であるＣｅ^３＋が含まれてなる蛍光体である。
本実施形態に係る蛍光体は、母体ガーネット化合物と同様に、ガーネット構造を有する。このため、本実施形態に係る蛍光体は、いわゆるガーネット蛍光体である。

（母体ガーネット化合物）
母体ガーネット化合物は、ガーネット構造を有し、かつ発光中心であるＣｅ^３＋を含む母体となる化合物である。ここで、ガーネット構造とは、Ａ_３Ｂ_２（ＣＯ_４）_３（式中、Ａ、Ｂ、Ｃは、元素を示す）で表される結晶構造である。母体ガーネット化合物は、２種以上の端成分からなる固溶体になっている。

母体ガーネット化合物である固溶体を構成する２種以上の端成分は、必須の端成分として下記組成式（Ｅ１）で表される第１の端成分を含む。
［化３］
Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３ （Ｅ１）
また、固溶体を構成する２種以上の端成分は、必須の第２の端成分として下記組成式（Ｅ２）で表される第２の端成分を含む。
［化４］ぬ
Ｌｎ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４） （Ｅ２）
（但し、前記Ｌｎは、Ｌｕ及びＹから選択される少なくとも一つの元素である）

＜第１の端成分：Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３＞
下記組成式（Ｅ１）で表される第１の端成分は、母体ガーネット化合物に必須の端成分である。
［化５］
Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３ （Ｅ１）
母体ガーネット化合物が第１の端成分を含む固溶体であると、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい新規な蛍光体が得られやすい。ここで、「半値幅が相対的に広く」とは、本実施形態の固溶体を母体ガーネット化合物とする蛍光体の半値幅が、第１の端成分Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３のみを母体ガーネット化合物とする蛍光体の半値幅に比較して広い、ことを意味する。本明細書において、視感度とは、明所比視感度を意味する。

＜第２の端成分：Ｌｎ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）＞
下記組成式（Ｅ２）で表される第２の端成分は、第１の端成分と同様に、母体ガーネット化合物に必須の端成分である。
［化６］
Ｌｎ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４） （Ｅ２）
（但し、前記Ｌｎは、Ｌｕ及びＹから選択される少なくとも一つの元素である）

第２の端成分のＬｎがＹであると、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい蛍光体が得られやすい。第２の端成分のＬｎがＬｕであると、ＬｎがＹである場合に比較して、得られる蛍光体において発光スペクトルの半値幅が相対的に広くなる効果や、得られる蛍光体において視感度の高い波長領域の発光強度が大きくなる効果が高くなりやすい。

＜その他の端成分＞
母体ガーネット化合物は、上記第１の端成分及び第２の端成分に加えて、他の端成分を含むことが可能である。他の端成分としては、例えば、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３、Ｌｕ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３等が用いられる。母体ガーネット化合物がＹ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３を含む固溶体であると、Ｙ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋よりも発光ピーク波長が相対的に長い蛍光体が得られやすい。また、母体ガーネット化合物がＹ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３を含む固溶体であると、同じ光色を放つ他のガーネット蛍光体と比較して温度消光が改善されやすい。また、母体ガーネット化合物がＬｕ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３を含む固溶体であると、Ｌｕ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋よりも発光ピーク波長が相対的に長い蛍光体が得られやすい。また、母体ガーネット化合物がＬｕ_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３を含む固溶体であると、同じ光色を放つ他のガーネット蛍光体と比較して温度消光が改善された蛍光体が得られやすい。

＜固溶体＞
母体ガーネット化合物は、上記の第１の端成分Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３及び第２の端成分Ｌｎ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）を必須の端成分として含む固溶体である。また、母体ガーネット化合物は、必要により、第１の端成分及び第２の端成分に加え、その他の端成分を有していてもよい。以下、母体ガーネット化合物を構成する固溶体の具体例について説明する。

［第１の固溶体］
第１の端成分及び第２の端成分を必須の端成分として含む固溶体である母体ガーネット化合物としては、例えば、一般式（１）で表される固溶体が挙げられる。
［化７］
（１−ｘ）Ｌｕ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘＬｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３
（１）
（式中、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である）

一般式（１）で表される固溶体は、第１の端成分Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３と、第２の端成分Ｌｕ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）との固溶体である。ここで、第２の端成分Ｌｕ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）は、上記組成式（Ｅ２）において、ＬｎがＬｕである場合の第２の端成分である。母体ガーネット化合物が一般式（１）で表される固溶体であると、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい蛍光体が得られやすい。この蛍光体は、新規な蛍光体である。

一般式（１）において、ｘは、通常０＜ｘ＜１、好ましくは０．１≦ｘ≦０．９、より好ましくは０．１≦ｘ≦０．５である。一般式（１）のｘが上記範囲内にあると、発光スペクトルの半値幅が相対的により広く、視感度の高い波長領域の発光強度がより大きい蛍光体が得られやすい。

一般式（１）で表される第１の固溶体は、下記の一般式（２）で表される第２の固溶体に比較して、発光スペクトルの半値幅が相対的により広く、視感度の高い波長領域の発光強度がより大きい蛍光体が得られやすい。

［第２の固溶体］
第１の端成分及び第２の端成分を必須の端成分として含む固溶体である母体ガーネット化合物の他の例としては、例えば、一般式（２）で表される固溶体が挙げられる。
［化８］
（１−ｘ）Ｙ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘＬｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３
（２）
（式中、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である）

一般式（２）で表される固溶体は、第１の端成分Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３と、第２の端成分Ｙ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）との固溶体である。ここで、第２の端成分Ｙ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）は、上記組成式（Ｅ２）において、ＬｎがＹである場合の第２の端成分である。母体ガーネット化合物が一般式（２）で表される固溶体であると、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい蛍光体が得られやすい。この蛍光体は、新規な蛍光体である。

一般式（２）において、ｘは、通常０＜ｘ＜１、好ましくは０．７≦ｘ＜１、より好ましくは０．９≦ｘ＜１である。一般式（２）のｘが上記範囲内にあると、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい蛍光体が得られやすい。

（蛍光体の組成）
本実施形態に係る蛍光体は、上記母体ガーネット化合物中に、発光中心であるＣｅ^３＋が含まれてなる蛍光体である。

母体ガーネット化合物中にＣｅ^３＋が含まれた蛍光体の組成としては、例えば、一般式（３）で表される化合物が挙げられる。
（１−ｘ）（Ｌｕ_１−ａＣｅ_ａ）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘ（Ｌｕ_１−ｂＣｅ_ｂ）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３ （３）
（式中、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値であり、ａは０≦ａ≦０．２を満足する数値であり、ｂは０≦ｂ≦０．２を満足する数値であり、ａ＋ｂは０＜ａ＋ｂ≦０．４を満足する数値である。）

一般式（３）において、ａは、通常０≦ａ≦０．２であり、好ましくは０．００１≦ａ≦０．０５、より好ましくは０．００５≦ａ≦０．０３、さらに好ましくは０．０１≦ａ≦０．０３である。ｂは、通常０≦ｂ≦０．２であり、好ましくは０．００１≦ｂ≦０．１５、より好ましくは０．００５≦ｂ≦０．１、さらに好ましくは０．０２≦ｂ≦０．０４である。ａ＋ｂは、通常０＜ａ＋ｂ≦０．４、好ましくは０．００２≦ａ＋ｂ≦０．２、より好ましくは０．０１≦ａ＋ｂ≦０．１３である。一般式（３）のａ、ｂ及びａ＋ｂが上記範囲内にあると、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい蛍光体が得られやすい。また、一般式（３）のａ、ｂ及びａ＋ｂが上記範囲内にあると、発光ピーク波長が相対的に長く、発光効率の高い蛍光体が得られやすい。すなわち、一般式（３）で表される化合物は、Ｃｅ量を最適化すると、発光スペクトルが長波長化し、発光効率も高くなる傾向がある。

一般式（３）において、ｘは、通常０＜ｘ＜１であり、好ましくは０．１≦ｘ≦０．９、より好ましくは０．１≦ｘ≦０．５である。一般式（３）のｘが上記範囲内にあると、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい蛍光体が得られやすい。

一般式（３）で表される蛍光体の具体例は、０．９（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．１（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３、０．５（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．５（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３、０．１（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．９（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３、等である。

また、母体ガーネット化合物中にＣｅ^３＋が含まれた蛍光体の組成としては、例えば、一般式（４）で表される化合物が挙げられる。
（１−ｘ）（Ｙ_１−ａＣｅ_ａ）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘ（Ｌｕ_１−ｂＣｅ_ｂ）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３ （４）
（式中、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値であり、ｃは０≦ｃ≦０．２を満足する数値であり、ｄは０≦ｄ≦０．２を満足する数値であり、ｃ＋ｄは０＜ｃ＋ｄ≦０．４を満足する数値である。）

一般式（４）において、ｃは、通常０≦ｃ≦０．２であり、好ましくは０．００１≦ｃ≦０．０５、より好ましくは０．００５≦ｃ≦０．０３、さらに好ましくは０．０１≦ｃ≦０．０３である。ｄは、通常０≦ｄ≦０．２であり、好ましくは０．００１≦ｄ≦０．１５、より好ましくは０．００５≦ｄ≦０．１、さらに好ましくは０．０２≦ｄ≦０．０４である。ｃ＋ｄは、通常０＜ｃ＋ｄ≦０．４、好ましくは０．００２≦ｃ＋ｄ≦０．２、より好ましくは０．０１≦ｂ≦０．１３である。一般式（４）のｃ、ｄ及びｃ＋ｄが上記範囲内にあると、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい蛍光体が得られやすい。また、一般式（４）のｃ、ｄ及びｃ＋ｄが上記範囲内にあると、発光ピーク波長が相対的に長く、発光効率の高い蛍光体が得られやすい。すなわち、一般式（４）で表される化合物は、Ｃｅ量を最適化すると、発光スペクトルが長波長化し、発光効率も高くなる傾向がある。

一般式（４）において、ｘは、通常０＜ｘ＜１であり、好ましくは０．７≦ｘ＜１、より好ましくは０．９≦ｘ＜１である。一般式（４）のｘが上記範囲内にあると、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい蛍光体が得られやすい。

一般式（４）で表される蛍光体の具体例は、０．１（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．９（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３等である。

（効果）
実施形態に係る蛍光体によれば、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい、新規なガーネット蛍光体を提供することができる。具体的には、実施形態に係る蛍光体によれば、視感度の高い５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長領域に半値幅が相対的に広く、高いピークを有する発光スペクトルを示す光を放射する蛍光体が得られる。

［発光装置］
次に、実施形態に係る発光装置について、図１〜３を参照して説明する。

実施形態に係る発光装置１１４は、上記蛍光体を用いるものである。具体的には、実施形態に係る発光装置１１４は、上記蛍光体を用い、励起源としての固体発光素子１１７を備え、蛍光体は、固体発光素子１１７が放射する光により励起されるものである。

図１は、第１の実施形態に係る発光装置を模式的に示す図である。図２は、第２の実施形態に係る発光装置を模式的に示す図である。図３は、第３の実施形態に係る発光装置を示す図である。図１及び２において第１及び第２の実施形態に係る発光装置を概略的に示し、図３において第３の実施形態に係る発光装置を詳細に示す。これらの実施形態に係る発光装置１１４は、半導体発光装置、照明光源、照明装置、ＬＥＤバックライト付き液晶パネル、ＬＥＤプロジェクター、レーザープロジェクター等に用いられる。

［第１の実施形態］
図１に示すように、第１の実施形態に係る発光装置１１４Ａは、蛍光体２と、蛍光体２を励起する励起源１１７と、を備える。図１に第１の実施形態として示される発光装置１１４Ａは、励起源１１７が励起線又は励起光である一次光３を蛍光体２に照射する方向と、蛍光体２が出力光１１３を放射する方向と、が同じ方向になる構造の発光装置である。発光装置１１４Ａは、白色ＬＥＤ光源、蛍光ランプ、電子管等に、好ましく用いられる。

蛍光体２は、上記実施形態に係る蛍光体を含む蛍光体である。蛍光体２は、複数種類の蛍光体からなっていてもよい。蛍光体２は、少なくとも上記実施形態に係る蛍光体を含み、必要により、上記実施形態に係る蛍光体を含んでいてもよい。

蛍光体２は、通常、板状、膜状等に成形されて波長変換部材となっている。波長変換部材は、例えば、蛍光体２の粉末を透明樹脂に分散して固定したり、蛍光体２同士を無機結着剤で固着したりすることにより得られる。また、波長変換部材は、通常、基板等の表面に形成されて、波長変換部材と基板とからなる波長変換体となっている。発光装置１１４Ａに用いられる基板としては、透光性を有する基板が用いられる。透光性を有する基板としては、例えば、ガラス基板、透光性セラミックス基板等が用いられる。このように、発光装置１１４Ａにおける蛍光体２は、通常、透光性を有する基板上に蛍光体２を含む波長変換部材が形成された、波長変換体となっている。

励起源１１７は、蛍光体２に含まれる上記実施形態に係る蛍光体を励起するための、一次光３を生成する光源である。励起源１１７としては、例えば、α線、β線、電子線等の粒子線や、γ線、Ｘ線、真空紫外線、紫外線、可視光等の電磁波、を放射する粒子線又は電磁波の放射装置が用いられる。ここで、可視光としては、紫色光や青色光等の短波長可視光が好ましい。励起源１１７が紫色光や青色光等の短波長可視光を放射すると、発光装置の出力を高くしやすい。

励起源１１７としては、具体的には、各種の放射線発生装置、電子ビーム放射装置、放電光発生装置、固体発光素子や固体発光装置等が用いられる。代表的な励起源１１７としては、電子銃、Ｘ線管球、希ガス放電装置、水銀放電装置、発光ダイオード、半導体レーザーを含むレーザー光発生装置、無機又は有機のエレクトロルミネッセンス素子等が挙げられる。

図１に示すように、発光装置１１４Ａでは、励起源１１７が放射する励起線又は励起光である一次光３によって励起された蛍光体２が出力光１１３を放射する。出力光１１３は、一次光３と同じ方向に放射される。発光装置１１４Ａから放射される出力光１１３は、例えば、照明光や表示光として利用される。

［第２の実施形態］
図２に示すように、第２の実施形態に係る発光装置１１４Ｂは、蛍光体２と、蛍光体２を励起する励起源１１７と、を備える。図２に第２の実施形態として示される発光装置１１４Ｂは、励起源１１７が励起線又は励起光である一次光３を蛍光体２に照射する方向と、蛍光体２が出力光１１３を放射する方向と、が反対の方向になる構造の発光装置である。すなわち、図２に第２の実施形態として示される発光装置１１４Ｂは、図１に第１の実施形態として示される発光装置１１４Ａに比較して、励起源１１７及び蛍光体２の配置、並びに一次光３に対する出力光１１３の方向が異なる。発光装置１１４Ｂは、プラズマディスプレイ装置、反射板付き蛍光体ホイールを用いる光源装置及びプロジェクター等に、好ましく用いられる。

第２の実施形態に係る発光装置１１４Ｂは、第１の実施形態に係る発光装置１１４Ａに比較して、励起源１１７及び蛍光体２の配置が異なる以外は同様である。なお、厳密には、発光装置１１４Ｂの蛍光体２を含む部材と、発光装置１１４Ａの蛍光体２を含む部材とは、蛍光体２が固定される基板の種類等に違いがある。しかし、蛍光体２自体は、発光装置１１４Ａと１１４Ｂとで同様である。このため、図２に第２の実施形態として示される発光装置１１４Ｂと、図１に第１の実施形態として示される発光装置１１４Ａとで、同じ部材に同じ符号を付し、構成及び作用の説明を省略又は簡略化する。

図２に示すように、第２の実施形態に係る発光装置１１４Ｂは、蛍光体２と、蛍光体２を励起する励起源１１７と、を備える。この蛍光体２及び励起源１１７は、第１の実施形態に係る発光装置１１４Ａで用いられる蛍光体２及び励起源１１７と同様であるため、部材についての説明を省略する。

蛍光体２は、図１に第１の実施形態として示される発光装置１１４Ａと同様に、通常、板状、膜状等に成形されて波長変換部材となっている。この波長変換部材は、第１の実施形態に係る発光装置１１４Ａと同様であるため、説明を省略する。また、波長変換部材は、通常、基板等の表面に形成されて、波長変換部材と基板とからなる波長変換体となっている。発光装置１１４Ｂに用いられる基板としては、第１の実施形態に係る発光装置１１４Ａと異なり、透光性を有しない基板が用いられる。透光性を有しない基板としては、例えば、金属基板、非透光性セラミックス基板等が用いられる。このように、発光装置１１４Ｂにおける蛍光体２は、通常、透光性を有しない基板上に蛍光体２を含む波長変換部材が形成された、波長変換体となっている。

励起源１１７は、図１に第１の実施形態として示される発光装置１１４Ａと同様であるため、説明を省略する。

図２に示すように、発光装置１１４Ｂでは、励起源１１７が放射する励起線又は励起光である一次光３によって励起された蛍光体２が出力光１１３を放射する。出力光１１３は、一次光３と反対方向に放射される。発光装置１１４Ｂから放射される出力光１１３は、例えば、照明光や表示光として利用される。

［第３の実施形態］
図３に第３の実施形態として示される発光装置１１４Ｃは、上記実施形態に係る蛍光体と基板１１６とを含む波長変換体としての蛍光板１１５と、蛍光板１１５中の蛍光体を励起する励起源１１７と、を備える。発光装置１１４Ｃは、プロジェクター用の光源装置の例である。

図３に第３の実施形態として示される発光装置１１４Ｃと、図１に第１の実施形態として示される発光装置１１４Ａとは、上記実施形態に係る蛍光体を用い、励起源１１７を備える点で一致する。このため、第３の実施形態に係る発光装置１１４Ｃを示す図３において、第１の実施形態に係る発光装置１１４Ａを示す図１と同じ構成に同じ符号を付し、構成及び作用の説明を省略又は簡略化する。

第３の実施形態に係る発光装置１１４Ｃでは、上記実施形態に係る蛍光体が、蛍光体と基板１１６とを含む波長変換体としての蛍光板１１５になっている。この蛍光板１１５は、上記実施形態に係る蛍光体を含む部材であるため、第１及び第２の実施形態に係る発光装置１１４Ａ及び１１４Ｂにおける蛍光体２を具体化した部材である。以下、第３の実施形態に係る発光装置１１４Ｃについて、より具体的に説明する。

第３の実施形態に係る発光装置１１４Ｃは、上記実施形態に係る蛍光体と基板１１６とを含む波長変換体としての蛍光板１１５と、蛍光板１１５に含まれる蛍光体２を励起する励起源１１７としての第一光源１１７ａと、を備える。

励起源１１７である第一光源１１７ａとしては、例えば、４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満の波長領域内に発光ピークを有する、紫又は青色光を発する固体発光素子が用いられる。このような固体発光素子としては、例えば青色ＬＤが用いられる。発光装置１１４Ｃでは、少なくとも、第一光源１１７ａの放射する紫色光又は青色光１１３が、直接又は間接的に蛍光板１１５に形成した蛍光体に照射されるようになっている。

第一光源１１７ａは複数個設けられる。第一光源１１７ａが放射する紫色光又は青色光は、反射ミラー１１８によって反射され、第一レンズ１１９ａで集光された後、蛍光板１１５中の蛍光体に照射される。

蛍光板１１５の反射面によって反射された、蛍光体が放射する青緑色又は緑色の光成分１１３は、第一集光レンズ１２０ａによって集光される。光成分１１３は、その後、第一光軸変換ミラー１２１ａ、第二レンズ１１９ｂ、第二光軸変換ミラー１２１ｂ、第三レンズ１１９ｃ、第三光軸変換ミラー１２１ｃによって、光軸変換と集光の繰り返しがなされる。光軸変換と集光の繰り返しがなされた光成分１１３は、出射レンズ１２２への入射を経て、発光装置１１４Ｃから出射される。

なお、発光装置１１４Ｃは、多色表示のための発光装置１１４とすることもできる。この場合は、例えば、励起源１１７として第一光源１１７ａと異なる色の光成分を放射する第二光源１１７ｂをさらに用いる。

（効果）
実施形態に係る発光装置によれば、発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い波長領域の発光強度が大きい、発光装置を提供することができる。

以下、実施形態を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、実施形態はこれら実施例及び比較例に限定されるものではない。

固相反応を利用する合成法を用いて、実施例及び比較例に係る蛍光体を合成し、その特性を評価した。なお、本実施例及び比較例では、以下の化合物粉末を原料として用いた。

酸化ルテチウム（Ｌｕ_２Ｏ_３）：純度３Ｎ、信越化学工業株式会社製
酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）：純度３Ｎ、信越化学工業株式会社製
炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）：純度２Ｎ５、関東化学株式会社製
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）：純度４Ｎ、株式会社高純度化学研究所製
酸化セリウム（ＣｅＯ_２）：純度４Ｎ、信越化学工業株式会社製
酸化アルミニウム（θ−Ａｌ_２Ｏ_３）：純度４Ｎ５、住友化学株式会社製ＡＫＰ−Ｇ００８
二酸化珪素（ＳｉＯ_２）：純度＞３Ｎ、日本アエロジル株式会社製ＡＥＲＯＳＩＬ２００

［実施例１］
はじめに、表１に示す割合で、各原料を秤量した。次に、これらの原料をガラスビーカーに適量の純水と共に投入し、マグネチックスターラーを用いて十分に攪拌し、スラリー状の混合原料を得た。そして、このスラリー状の混合原料を容器に移し、乾燥機を用いて１５０℃で３時間乾燥させた。乾燥後の混合原料を乳鉢と乳棒を用いて粉砕することにより、焼成原料を得た。

その後、焼成原料を蓋付きのアルミナるつぼに移し、箱型電気炉を用いて、１４００℃の大気中で２時間本焼成した。

本焼成後の焼成物を、再度、乳棒と乳鉢とを用いて軽く解砕し、被還元処理物とした。当該被還元処理物をアルミナるつぼに移し、管状雰囲気炉を用いて、１３５０℃の還元性ガス雰囲気中で１時間の還元処理をした。なお、還元性ガス雰囲気を形成するための還元性ガスとして９６体積％Ｎ_２＋４体積％Ｈ_２の窒素水素混合ガスを用い、還元性ガスの流量を１００ｃｃ/ｍｉｎとした。還元処理の後、０．９（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．１（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３が得られた。この化合物は、一般式（３）において、ｘ＝０．１としたものに相当する。

［実施例２］
各原料の配合割合を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして、０．５（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．５（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３を得た。この化合物は、一般式（３）において、ｘ＝０．５としたものに相当する。

［実施例３］
各原料の配合割合を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして、０．１（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．９（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３を得た。この化合物は、一般式（３）において、ｘ＝０．９としたものに相当する。

［比較例１］
各原料の配合割合を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして、（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３を得た。この化合物は、一般式（３）において、ｘ＝１としたものに相当する。

［比較例２］
各原料の配合割合を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして、（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）を得た。この化合物は、一般式（３）において、ｘ＝０としたものに相当する。

（実施例１〜３、比較例１〜２の評価）
＜結晶構造解析＞
はじめに、実施例１〜３の化合物の結晶構造解析を行った。図４は、実施例１〜３の化合物及び公知の化合物のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示すグラフである。なお、ＸＲＤパターンは、Ｘ線回折装置（製品名：ＭｕｌｔｉＦｌｅｘ、株式会社リガク製）を用いて評価した。

図４において、実施例１のＸＲＤパターンを（ａ）、実施例２のＸＲＤパターンを（ｂ）、実施例３のＸＲＤパターンを（ｃ）として示す。また、参考のために、ＰＤＦ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｆｉｌｅｓ）に登録されているＡｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２のパターン（ＰＤＦ Ｎｏ．３３−００４０）を（ｄ）として示す。

図４に示される各パターンを比較すると次のことが分かった。すなわち、実施例１〜３のＸＲＤパターンは、（ｄ）で示されるＡｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２のパターンと、形状面での特徴がほぼ一致していることが分かった。

このようなＸＲＤパターンの一致は、実施例１〜３の化合物が、Ａｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２と同じガーネット構造を有する化合物を主体にしてなることを示す。そして、秤量割合を考慮すると、実施例１の化合物は、化合物（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）と化合物（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３との固溶体であるといえる。実施例１の化合物の具体的組成は、０．９（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．１（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３であるといえる。

また、実施例２の化合物は、化合物（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）と化合物（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３との固溶体であるといえる。実施例２の化合物の具体的組成は、０．５（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．５（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３であるといえる。

さらに、実施例３の化合物は、化合物（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）と化合物（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３との固溶体であるといえる。実施例３の化合物の具体的組成は、０．１（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．９（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３であるといえる。

図５は、実施例１〜３の化合物における、（４２０）面のｄ値と固溶量ｘとの関係を示すグラフである。具体的には、図５は、上記化合物を、（１−ｘ）（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘ（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３で表される固溶体として表したときのｘとｄ値との関係を示すグラフである。（４２０）面のｄ値とは、隣接する（４２０）面の間隔である。図５において、ｘ＝０のプロットは比較例２、ｘ＝０．１のプロットは実施例１、ｘ＝０．５のプロットは実施例２、ｘ＝０．９のプロットは実施例３、及びｘ＝１のプロットは比較例１を示す。

図５のグラフは、以下のようにして作成した。はじめに、化合物のＸＲＤパターンの３３°付近の主ピーク（（４２０）面の回折線）のＸＲＤ回折角（２θ）をもとに、各化合物の（４２０）面のｄ値を算出した。次に、各化合物のｄ値と、各化合物の（１−ｘ）（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘ（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３で表される組成とに基づき、ｘとｄ値との関係を示すグラフを作成した。
なお、比較例１及び比較例２の化合物のＸＲＤパターンは、実施例１〜３と同様のＸ線回折装置を用いて測定した。

図５に示されるように、ｄ値はｘにほぼ比例して増加することが分かった。すなわち、図５より、ｘを増すにつれて、蛍光体の（４２０）面の面間隔が連続的に大きくなることが分かった。

このようにｄ値がｘにほぼ比例して増加する。このため、図４及び図５は、化合物（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）と、化合物（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３とが、固溶体を形成することを示すデータであるといえる。

また、図４及び図５に示す解析結果は、発光中心としてＣｅ^３＋を少なくとも含む蛍光体であって、第２の端成分Ｌｕ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）と第１の端成分Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３との固溶体を母体とする蛍光体の存在を示すものである。さらに、図４及び図５に示す解析結果は、この蛍光体の合成事実を示すものである。Ｌｕ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）とＬｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３との固溶体は、例えば（１−ｘ）Ｌｕ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘＬｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３で表される。

なお、このような固溶体は従来知られておらず、また従来技術から予測できるものでもない。このような固溶体は、実験検証によってはじめて確認できるものである。

＜紫外線照射試験＞
実施例１〜３の化合物に紫外線（波長３６５ｎｍ）を照射する紫外線照射試験を行った。

実施例１の化合物に紫外線（波長３６５ｎｍ）を照射したところ、橙色の蛍光が目視観察された。すなわち、実施例１の化合物は橙色光を放射する蛍光体であった。

実施例２の化合物に紫外線（波長３６５ｎｍ）を照射したところ、橙色の蛍光が目視観察された。すなわち、実施例２の化合物は橙色光を放射する蛍光体であった。

実施例３の化合物に紫外線（波長３６５ｎｍ）を照射したところ、橙色の蛍光が目視観察された。すなわち、実施例３の化合物は橙色光を放射する蛍光体であった。

＜励起特性及び発光特性の測定＞
実施例１〜３の化合物について励起特性及び発光特性を測定した。励起特性及び発光特性は、分光蛍光光度計（日本分光株式会社製ＦＰ−６５００）を用いて測定した。

図６は、実施例１〜３の化合物及び比較例１の励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。具体的には、図６に、実施例１の化合物０．９（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．１（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３の発光スペクトルを２１ａ、励起スペクトルを２２ａとして示す。また、図６に、実施例２の化合物０．５（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．５（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３の発光スペクトルを２１ｂ、励起スペクトルを２２ｂとして示す。さらに、図６に、実施例３の化合物０．１（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．９（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３の発光スペクトルを２１ｃ、励起スペクトルを２２ｃとして示す。また、図６に、比較例１の化合物（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３の発光スペクトルを２１ｄ、励起スペクトルを２２ｄとして示す。

なお、励起ピーク波長は発光スペクトル測定時の励起波長とし、発光ピーク波長は励起スペクトル測定時のモニタ波長とした。また、図６の発光スペクトル及び励起スペクトルは、いずれもピーク値を１として規格化して示したものになっている。

図６より、実施例１〜３の蛍光体の励起スペクトルは、青色の波長領域に励起強度の最大値を有することが分かった。具体的には、実施例１〜３の蛍光体の励起スペクトルは、各々、４５４ｎｍ、４５４ｎｍ及び４５５ｎｍに励起強度の最大値を有していた。これらの結果より、実施例１〜３の蛍光体は青色光が照射されると強く発光することが分かった。

また、図６より、実施例１〜３の蛍光体の発光スペクトルは、Ｃｅ^３＋の電子エネルギー遷移に由来するスペクトル成分を含んでいることが分かった。実施例１〜３の蛍光体の発光スペクトルは、Ｃｅ^３＋の電子エネルギー遷移に由来する発光スペクトルを主体とする形状になっているからである。

また、図６より、実施例１〜３及び比較例１の蛍光体の発光スペクトルのピークは、視感度の高い領域である５９０ｎｍ近辺にあることが分かった。さらに、図６より、実施例１〜３及び比較例１の蛍光体の発光スペクトルの半値幅は、各々、１４９ｎｍ、１４７ｎｍ、１４６ｎｍ及び１４１ｎｍであることが分かった。すなわち、実施例１〜３の蛍光体の発光スペクトルの半値幅は、比較例１の蛍光体の発光スペクトルの半値幅よりも、大きいことが分かった。さらに、図６より、実施例１〜３の蛍光体は比較例１の蛍光体に比較して、視感度の高い５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長領域の発光強度が大きいことが分かった。これらの結果より、実施例１〜３の蛍光体が、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体よりも発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長領域の発光強度が大きい蛍光体であることが分かった。

図４〜６より、（１−ｘ）（Ｌｕ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘ（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３で表される蛍光体について、以下のことが分かった。すなわち、上記蛍光体は、１４１ｎｍ以上１４９ｎｍ以下の範囲内で発光スペクトルの半値幅を制御できることが分かった。また、上記蛍光体は、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体よりも発光スペクトルの半値幅が相対的に広いことが分かった。さらに、上記蛍光体は、視感度の高い５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長領域の発光強度が、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体よりも高いことが分かった。

以上の実施例１〜３の結果により、母体ガーネット化合物は、端成分Ｌｕ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）が、端成分Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３と全域固溶したものであることが分かった。また、以上の実施例１〜３の結果により、前記母体ガーネット化合物中にＣｅ^３＋が含まれてなる蛍光体の発光スペクトルの半値幅を、１４１ｎｍ以上１４９ｎｍ以下に制御できることが分かった。

［実施例４］
各原料の配合割合を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして、０．１（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．９（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３を得た。この化合物は、一般式（４）において、ｘ＝０．９としたものに相当する。

［比較例３］
各原料の配合割合を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして、（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）を得た。この化合物は、一般式（４）において、ｘ＝０としたものに相当する。

（実施例４及び比較例３の評価）
実施例４及び比較例３の化合物について、実施例１と同様にして、結晶構造解析、紫外線照射試験、及び励起特性及び発光特性の測定を行った。

＜結晶構造解析＞
図７は、実施例４の化合物及び公知の化合物のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示すグラフである。

図７において、実施例４のＸＲＤパターンを（ｅ）として示す。また、参考のために、ＰＤＦ（Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｆｉｌｅｓ）に登録されているＡｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２のパターン（ＰＤＦ Ｎｏ．３３−００４０）を（ｄ）として示す。

図７に示される各パターンを比較すると次のことが分かった。すなわち、実施例４のＸＲＤパターンは、（ｄ）で示されるＡｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２のパターンと、形状面での特徴がほぼ一致していることが分かった。

このようなＸＲＤパターンの一致は、実施例４の化合物が、Ａｌ_５Ｙ_３Ｏ_１２と同じガーネット構造を有する化合物を主体にしてなることを示す。そして、秤量割合を考慮すると、実施例４の化合物は、化合物（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）と化合物（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３との固溶体であるといえる。実施例４の化合物の具体的組成は、０．１（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．９（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３であるといえる。

図８は、実施例４の化合物における、（４２０）面のｄ値と固溶量ｘとの関係を示すグラフである。具体的には、図８は、実施例４の化合物を、（１−ｘ）（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ａｌ_２（ＡｌＯ_４）_３・ｘ（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３で表される固溶体として表したときのｘとｄ値との関係を示すグラフである。（４２０）面のｄ値とは、隣接する（４２０）面の間隔である。図８において、ｘ＝０のプロットは比較例３、ｘ＝０．９のプロットは実施例４、及びｘ＝１のプロットは比較例１を示す。

図８のグラフは、以下のようにして作成した。はじめに、実施例４の化合物のＸＲＤパターンの３３°付近の主ピーク（（４２０）面の回折線）のＸＲＤ回折角（２θ）をもとに、各化合物の（４２０）面のｄ値を算出した。次に、実施例４の化合物のｄ値と、（１−ｘ）（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘ（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３で表される組成とに基づき、ｘとｄ値との関係を示すグラフを作成した。
なお、比較例１及び比較例３の化合物のＸＲＤパターンは、実施例１と同様のＸ線回折装置を用いて測定した。

図８に示されるように、実施例４の化合物（ｘ＝０．９）のｄ値は、比較例１の化合物（ｘ＝１）のｄ値よりも大きく、比較例３の化合物（ｘ＝０）のｄ値よりも小さいことが分かった。すなわち、図８より、実施例４の化合物（前記ｘ＝０．９）の（４２０）面の面間隔は、比較例１の化合物（前記ｘ＝１）の（４２０）面の面間隔よりも大きく、比較例３の化合物（前記ｘ＝０）の（４２０）面の面間隔よりも小さいことが分かった。

このように、実施例４の化合物のｄ値が、比較例１の化合物のｄ値と、比較例３の化合物のｄ値との間にある。このため、実施例４の化合物は、化合物（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）と化合物（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３との固溶体であるといえる。

図７及び図８により、化合物（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）と、化合物（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３とが、固溶体を形成することが分かった。

また、図７及び図８に示す解析結果は、発光中心としてＣｅ^３＋を少なくとも含む蛍光体であって、第２の端成分Ｙ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）と第１の端成分Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３との固溶体を母体とする蛍光体の存在を示すものである。さらに、図７及び図８に示す解析結果は、この蛍光体の合成事実を示すものである。Ｙ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）とＬｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３との固溶体は、例えば（１−ｘ）（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘ（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３で表される。

なお、このような固溶体は従来知られておらず、また従来技術から予測できるものでもない。このような固溶体は、実験検証によってはじめて確認できるものである。

＜紫外線照射試験＞
実施例４の化合物に紫外線（波長３６５ｎｍ）を照射する紫外線照射試験を行った。

実施例４の化合物に紫外線（波長３６５ｎｍ）を照射したところ、橙色の蛍光が目視観察された。すなわち、実施例４の化合物は橙色光を放射する蛍光体であった。

＜励起特性及び発光特性の測定＞
実施例４の化合物について実施例１と同様にして励起特性及び発光特性を測定した。

図９は、実施例４の化合物及び比較例１の励起スペクトル及び発光スペクトルを示すグラフである。具体的には、図９に、実施例４の化合物０．１（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・０．９（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３の発光スペクトルを２１ｅ、励起スペクトルを２２ｅとして示す。また、図９に、比較例１の化合物（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３の発光スペクトルを２１ｄ、励起スペクトルを２２ｄとして示す。

なお、励起ピーク波長は発光スペクトル測定時の励起波長とし、発光ピーク波長は励起スペクトル測定時のモニタ波長とした。また、図９の発光スペクトル及び励起スペクトルは、いずれもピーク値を１として規格化して示したものになっている。

図９より、実施例４の蛍光体の励起スペクトルは、青色の波長領域に励起強度の最大値を有することが分かった。具体的には、実施例４の蛍光体の励起スペクトルは、４５５ｎｍに励起強度の最大値を有していた。これらの結果より、実施例４の蛍光体は青色光が照射されると強く発光することが分かった。

また、図９より、実施例４の蛍光体の発光スペクトルは、Ｃｅ^３＋の電子エネルギー遷移に由来するスペクトル成分を含んでいることが分かった。実施例４の蛍光体の発光スペクトルは、Ｃｅ^３＋の電子エネルギー遷移に由来する発光スペクトルを主体とする形状になっているからである。

また、図９より、実施例４及び比較例１の蛍光体の発光スペクトルのピークは、視感度の高い領域である５９０ｎｍ近辺にあることが分かった。さらに、図９より、実施例４及び比較例１の蛍光体の発光スペクトルの半値幅は、各々、１４６ｎｍ及び１４１ｎｍであることが分かった。すなわち、実施例４の蛍光体の発光スペクトルの半値幅は、比較例１の蛍光体の発光スペクトルの半値幅よりも、大きいことが分かった。さらに、図９より、実施例４の蛍光体は比較例１の蛍光体に比較して、視感度の高い５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長領域の発光強度が大きいことが分かった。これらの結果より、実施例４の蛍光体が、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体よりも発光スペクトルの半値幅が相対的に広く、視感度の高い５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長領域の発光強度が大きい蛍光体であることが分かった。

図９より、（１−ｘ）（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘ（Ｌｕ_０．９７Ｃｅ_０．０３）_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３で表される蛍光体について、以下のことが分かった。すなわち、上記蛍光体は、１４１ｎｍ以上１４６ｎｍ以下の範囲内で、発光スペクトルの半値幅を制御できることが分かった。また、上記蛍光体は、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体よりも発光スペクトルの半値幅が相対的に広いことが分かった。さらに、上記蛍光体は、視感度の高い５００ｎｍ以上６００ｎｍ未満の波長領域の発光強度が、Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３：Ｃｅ^３＋蛍光体よりも高いことが分かった。

以上の実施例４の結果により、母体ガーネット化合物は、端成分Ｙ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）が、端成分Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３と固溶したものであることが分かった。また、以上の実施例４の結果により、前記母体ガーネット化合物中にＣｅ^３＋が含まれてなる蛍光体の発光スペクトルの半値幅を、１４１ｎｍ以上１４６ｎｍ以下に制御できることが分かった。

以上の実施例１〜４より、本実施形態に係る蛍光体は、組成や発光中心の種類の面で様々な変形例、固溶体等、を取り得ることが分かった。

以上、実施例に沿って本実施形態の内容を説明したが、本実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

Claims (6)

1. ガーネット構造を有する母体ガーネット化合物中に、発光中心であるＣｅ^３＋が含まれてなる蛍光体であり、
   前記母体ガーネット化合物は２種以上の端成分からなる固溶体であり、前記端成分として、下記組成式（Ｅ１）で表される第１の端成分と、下記組成式（Ｅ２）で表される第２の端成分とを含むことを特徴とする蛍光体。
   ［化１］
   Ｌｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３ （Ｅ１）
   ［化２］
   Ｌｎ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４） （Ｅ２）
   （但し、前記Ｌｎは、Ｌｕ及びＹから選択される少なくとも一つの元素である）
2. 前記ＬｎがＬｕであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体。
3. 前記母体ガーネット化合物は、一般式（１）で表されることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光体。
   ［化３］
   （１−ｘ）Ｌｕ_３Ｍｇ_２（ＳｉＯ_４）_２（ＡｌＯ_４）・ｘＬｕ_２ＣａＭｇ_２（ＳｉＯ_４）_３
   （１）
   （式中、ｘは０＜ｘ＜１を満足する数値である）
4. 前記ｘは、０．１≦ｘ≦０．９を満足する数値であることを特徴とする請求項３に記載の蛍光体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の蛍光体を用いることを特徴とする発光装置。
6. 固体発光素子を備え、
   前記蛍光体は、前記固体発光素子が放射する光により励起されることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。

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