CN105593337A - 荧光体以及使用了该荧光体的发光装置、照明光源、照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种荧光体，其激发光谱具有由Ce³⁺引起的宽的激发带。激发带在400nm～470nm的范围内具有峰值。荧光体的发光光谱具有发光峰值波长为510nm以上且低于570nm的由Ce³⁺引起的宽的发光成分、和发光峰值波长为535nm以上且低于560nm的由Tb³⁺引起的线性的发光成分。而且在由Tb³⁺引起的线性的发光成分的波长下，发光光谱的强度达到最大。

Description

荧光体以及使用了该荧光体的发光装置、照明光源、照明装置

技术领域

本发明涉及荧光体以及使用了该荧光体的发光装置。详细地说，本发明涉及为获得优选的照明光而进行了色调控制的荧光体以及使用了该荧光体的发光装置。

背景技术

一直以来，作为荧光体，为人所知的是钇铝石榴石(YAG：Y₃Al₂(AlO₄)₃)。而且作为高效率荧光体为人所知的是用Ce³⁺激活的YAG：Ce荧光体和用Tb³⁺激活的YAG：Tb荧光体等具有石榴石结构的荧光体。这样的石榴石结构的荧光体在大量的发光装置中加以利用(例如参照专利文献1、2以及非专利文献1)。

如果照射粒子射线或者电磁波，则用Ce³⁺激活的石榴石结构的荧光体被激发，放出从蓝绿色到红色的可见光(例如参照非专利文献1、专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3503139号说明书

专利文献2：美国专利第6812500号说明书

专利文献3：国际公开第2010/043287号

非专利文献

非专利文献1：荧光体同学会编，“蛍光体ハンドブック”(荧光体手册)，株式会社オーム社，1987年12月，P12，237～238，268～278，332

发明内容

由无机氧化物构成的本发明的荧光体含有Ce³⁺和Tb³⁺两者作为激活剂。荧光体包含在400nm～470nm的波长区域具有峰值的由Ce³⁺引起的宽的激发光谱。再者，荧光体具有由因Ce³⁺引起的宽的发光成分、和因Tb³⁺引起的线性的发光成分构成的发光光谱。由Ce³⁺引起的宽的发光成分在510nm以上且低于570nm的波长区域具有峰值。由Tb³⁺引起的线性的发光成分在535nm以上且低于560nm的波长区域具有峰值。发光光谱在由Tb³⁺引起的线性的发光成分的波长下强度达到最大。

根据以上的构成，可以得到一种荧光体，其能够由380nm以上且低于470nm的短波长可见光产生激发，进而能够放出具有良好可见性的绿光。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的荧光体的激发光谱以及发光光谱的图。

图2是表示本发明实施方式的其它荧光体的激发光谱以及发光光谱的图。

图3是表示使用蓝色LED、本发明实施方式中的化合物(荧光体)、和红色荧光体各自的发光光谱进行模拟而得到的光谱分布的图。

图4A是用于说明本发明实施方式的发光装置的概略图。

图4B是用于说明本发明实施方式的其它发光装置的概略图。

图5是示意表示本发明实施方式的半导体发光装置的一个例子的剖视图。

图6A是用于说明本发明实施方式中的照明光源的方块图。

图6B是用于说明本发明实施方式中的照明装置的方块图。

具体实施方式

在说明本发明的实施方式之前，就以前的荧光体中的课题进行说明。

一般地说，包含线性的发光成分的发光光谱具有较高的可见性。具有石榴石结构的以前的Ce³⁺激活荧光体如果在短波长可见光(380nm以上且低于470nm的波长)被激发，就会发出宽半峰宽的发光光谱。因此，在其发光光谱中，无法得到较高的可见性。另外，具有石榴石结构的以前的Tb³⁺激活荧光体虽然发出线性的发光光谱，但采用短波长可见光几乎不会被激发。因此，难以提供将放出短波长可见光的固体发光元件作为激发源、从而放出具有良好可见性的线性绿光的发光装置。

本发明提供能够采用短波长可见光进行激发、进而可以放出具有良好可见性的绿光的荧光体以及使用了该荧光体的发光装置。

下面就本发明实施方式的荧光体以及使用荧光体的发光装置进行详细的说明。此外，为便于说明，附图的尺寸比例有所夸大，往往与实际的比例不同。

[荧光体]

一般地说，荧光体是将构成结晶质化合物的元素的一部分用能够成为放出荧光的离子的元素部分置换而得到的化合物。具有这种特性的离子通常称之为发光中心。而且在本实施方式的荧光体中，也在作为结晶质化合物的母体中导入作为发光中心的离子。由此，荧光体能够容易地受外部刺激激发，从而放出荧光。作为外部刺激的例子，可以列举出粒子射线(α射线、β射线、电子射线)和电磁波(γ射线、X射线、真空紫外线、紫外线、可见光线)的照射等。

本发明实施方式的荧光体由含有Ce³⁺和Tb³⁺两者作为激活剂的无机氧化物构成。荧光体包含在400nm～470nm的波长区域具有峰值的由Ce³⁺引起的宽的激发光谱。再者，荧光体具有由因Ce³⁺引起的宽的发光成分、和因Tb³⁺引起的线性的发光成分构成的发光光谱。由Ce³⁺引起的宽的发光成分在510nm以上且低于570nm的波长区域具有峰值。由Tb³⁺引起的线性的发光成分在535nm以上且低于560nm的波长区域具有峰值。发光光谱在由Tb³⁺引起的线性的发光成分的波长下强度达到最大。

本实施方式的荧光体将母体设定为无机氧化物，含有铈离子(Ce³⁺)和铽离子(Tb^{3 +})作为发光中心。而且该荧光体的发光光谱如图1和图2所示，具有由宽的发光成分和线性的发光成分构成的特征的形状。首先，就显示该特征的光谱的机理进行说明。

一般地说，Ce³⁺和Tb³⁺各自具有多个固有的能级。各能级有助于各离子的能量的吸收和释放。能量的吸收和释放通过各能级间的跃迁而产生。Ce³⁺激活荧光体将吸收的光变换为长波长的光而进行发光。该变换光具有很宽的光谱分布。Tb³⁺激活荧光体将吸收的光变换为长波长的光而进行发光。该变换光的光谱分布具有多条明线，在535nm以上且低于560nm显示最大强度。

另外，在用Ce³⁺和Tb³⁺两者激活的荧光体中，通过能量传递，被Ce³⁺所吸收的能量的至少一部分向Tb³⁺移动。因此，Ce³⁺的能量释放的跃迁和Tb³⁺的能量吸收的跃迁通常需要重叠在一起。为人所知的有利用了从该Ce³⁺向Tb³⁺的能量传递的灯用绿色荧光体。例如为(La,Ce,Tb)PO₄、(Ce,Tb)MgAl₁₁O₁₉、(Gd,Ce,Tb)MgB₅O₁₀)等。但是，在灯用绿色荧光体中，激发光谱的峰值在254nm附近，Ce³⁺的发光成分的峰值波长处在低于450nm的波长区域的位置。

另一方面，在从Ce³⁺向Tb³⁺的能量传递中，即使当Ce³⁺的能量释放的跃迁在450nm～490nm的波长范围时，也可以与Tb³⁺的能量吸收的跃迁重叠在一起。因此，从原理上说，从Ce^{3 +}向Tb³⁺的能量传递是可能的。也就是说，即使当在450nm～490nm的范围具有发光峰值的Ce³⁺激活荧光体被Tb³⁺共激活时，也产生从Ce³⁺向Tb³⁺的能量传递。

在Tb³⁺的浓度较高的情况下，Tb³⁺和Ce³⁺之间的离子间距离变近，因而被Ce³⁺所吸收的能量的几乎全部向Tb³⁺移动。因此，起因于Tb³⁺的540nm以上且低于560nm的线性的发光作为主体而显示出来。另一方面，在Tb³⁺的浓度较低的情况下，虽然不像前者那样，但被Ce³⁺所吸收的许多能量向Tb³⁺移动。因此，在发光光谱中，起因于Ce³⁺的在450nm以上且低于490nm具有峰值的宽的发光成分能够与起因于Tb³⁺的540nm以上且低于560nm的线性的发光成分共存。

然而，在本实施方式的荧光体的情况下，如上所述，Ce³⁺的发光峰值在510nm以上且低于570nm产生。因此，从Ce³⁺向Tb³⁺的能量传递的概率更为低下。但是，由于在450nm～490nm的范围也有由Ce³⁺引起的能量释放的跃迁，因而被Ce³⁺所吸收的能量的一部分向Tb³⁺移动。因此，即使很少，向Tb³⁺移动的能量也有助于Tb³⁺的发光。另一方面，未传递给Tb³⁺的许多能量有助于Ce³⁺的发光。根据该机理，在本实施方式的荧光体中，Ce³⁺的在510nm以上且低于570nm具有峰值的宽的发光成分与Tb³⁺的线性的发光成分混合在一起。其结果是，其发光光谱成为在535nm以上且低于560nm具有线性的发光峰值的特征的形状。此外，在本发明的荧光体中，即使根据其它机理而显示上述的发光光谱，本发明的技术范围也不会受到任何影响。

在此，所谓宽的发光成分，是指与发光成分相对应的发光光谱的半峰宽(FWHM)为50～150nm。另外，所谓线性的发光成分，是指与发光成分相对应的发光光谱的半峰宽为10～30nm。

如上所述，本实施方式的荧光体含有Ce³⁺和Tb³⁺两者作为激活剂。而且Ce³⁺不仅作为发光中心发挥作用，而且作为Tb³⁺的增感剂发挥作用。其结果是，具有明线状的绿色成分的Tb³⁺的发光强度增加。另外，Ce³⁺在存在于晶格中的情况下，吸收短波长可见光。因此，在本实施方式的荧光体中，通过使Ce³⁺和Tb³⁺共存，能够让Ce³⁺所吸收的短波长可见光的能量高效地向Tb³⁺移动。因此，可以使短波长可见光向明线状绿光进行波长变换。

本实施方式的荧光体的晶体结构优选为石榴石结构。也就是说，构成荧光体的母体优选为具有石榴石晶体结构的无机氧化物。将具有石榴石晶体结构的化合物用作母体的荧光体在LED照明的用途中得到了广泛的应用。另外，应用该荧光体的发光装置的种类也很多。因此，石榴石结构的荧光体在产业上的利用价值较高。此外，可以作为母体使用的具有石榴石结构的化合物只要能够获得上述效果，就没有特别的限定。不过，作为母体，例如优选使用Ca₂TbSc₂(AlO₄)(SiO₄)₂。

本实施方式的荧光体优选为具有用通式(1)表示的组成。

M_3－(x+y)Tb_xCe_yX₂Si_3－aAl_aO₁₂(1)

式中，M含有钙(Ca)，X含有钪(Sc)，0＜x≤1，0＜y≤0.3，x+y＝a。由此，本实施方式的荧光体在激发光谱中，尽管在400nm～470nm这一长波长侧的激发带具有激发峰值，但也有可能出现上述特征的发光光谱。

如上所述，通式(1)中的元素M至少含有钙(Ca)。但是，钙可以用钙以外的能够成为二价离子的元素进行部分置换。因此，通式(1)中的元素M也可以含有选自碱土类金属以及锌(Zn)之中的至少一种元素和Ca。另外，作为碱土类金属，特别优选的是镁(Mg)、锶(Sr)以及钡(Ba)。

在本实施方式的荧光体中，优选钙(Ca)占有通式(1)中的元素M的过半数。在此，所谓Ca占有元素M的过半数，是指Ca原子占有被元素M所占的原子群中的过半数。通过设计为这样的组成，便成为更高发光效率的荧光体。此外，元素M也可以仅由钙占有。

另外，通式(1)中的元素X至少含有钪(Sc)。但是，钪可以用钪以外的能够成为三价离子的元素进行部分置换。因此，通式(1)中的元素X也可以含有选自铝(Al)、镓(Ga)以及钇(Y)之中的至少一种元素和Sc。

在本实施方式的荧光体中，优选钪(Sc)占有通式(1)中的元素X的过半数。在此，所谓Sc占有元素X的过半数，是指Sc原子占有被元素X所占的原子群中的过半数。根据这样的组成，便成为更高发光效率的荧光体。此外，元素X也可以仅由钪占有。

本实施方式的荧光体更优选为具有用通式(2)表示的组成。

Ca_3－(x+y)Tb_xCe_ySc_2－bMg_bSi_3－aAl_aO₁₂(2)

式中，满足0＜x≤1、0＜y≤0.3、x+y＝a+b的关系。由此，在本实施方式的荧光体中，可以得到Tb³⁺的发光成分与Ce³⁺的发光成分重叠的发光光谱。

[制造方法]

本实施方式的荧光体可以采用公知的方法进行制造。具体地说，与YAG同样，可以使用公知的固相反应来合成。

首先，准备普遍的陶瓷原料粉末即稀土类氧化物、碱土类碳酸盐、Al₂O₃、SiO₂等。其次，调配原料粉末，使其达到所希望的化学计量组成或者与该化学计量组成接近的组成。然后，使用乳钵或球磨机等使调配的原料粉末充分混合。然后，使用氧化铝坩埚等烧成容器，采用电炉等对混合原料进行烧成。采用这样的方法，便可以合成本实施方式的荧光体。此外，当对混合原料进行烧成时，优选在大气中或者弱还原气氛下，于1300～1600℃的烧成温度下进行几小时的加热。

此外，本实施方式的荧光体可以作为与水、有机溶剂、树脂等的溶剂或水玻璃等进行适当的混合而使其成为料浆状、浆料状、溶胶状、凝胶状的材料加以利用。

如上所述，本实施方式的荧光体的激发光谱具有由Ce³⁺引起的宽的激发带，该激发带在400nm～470nm的范围内具有激发峰值。因此，可以高效地吸收短波长可见光(380nm以上且低于470nm的波长)而进行波长变换。

再者，发光光谱由在510nm以上且低于570nm的波长区域具有峰值的因Ce³⁺引起的宽的发光成分、和在535nm以上且低于560nm的波长区域具有峰值的因Tb³⁺引起的线性的发光成分构成。本实施方式的荧光体并不是由将发光中心设定为Ce³⁺的荧光体和将发光中心设定为Tb³⁺的荧光体单纯混合而成的混合物，而是Ce³⁺和Tb³⁺共存于单一的化合物内。因此，Ce³⁺吸收短波长可见光，进而产生从Ce³⁺向Tb³⁺的能量传递。其结果是，可以得到具有上述特异形状的发光光谱的荧光体。

另外，本实施方式的荧光体的发光光谱在上述由Tb³⁺引起的发光成分的波长中具有最大强度。因此，该荧光体放出具有良好可见性的绿光。也就是说，发光成分集中于视觉灵敏度较高的535nm以上且低于560nm的范围内。因此，通过将该荧光体用作发光装置，可以实现高效率的发光装置。

下面通过具体的例子，就本实施方式进行更进一步详细的说明。但是，本发明并不局限于此。

采用利用固相反应的合成方法，合成成为荧光体的化合物，并就其特性进行了评价。作为原料使用的化合物粉末和其纯度如以下所述。

碳酸钙(CaCO₃)：纯度2N5、

氧化铽(Tb₄O₇)：纯度4N、

氧化铈(CeO₂)：纯度4N、

氧化钪(Sc₂O₃)：纯度3N、

氧化铝(θ-Al₂O₃)：纯度4N5、

氧化硅(SiO₂)：纯度3N。

此外，为了提高原料彼此之间的反应性，上述氧化铝使用住友化学株式会公司生产的AKP-G008。但是，本发明并不局限于此。

另外，作为反应促进剂(熔剂)使用的化合物粉末和其纯度如以下所述。

氟化铝(AlF₃)：纯度3N、

碳酸钾(K₂CO₃)：纯度2N5。

[试料的合成]

首先，称量上述的各原料以及反应促进剂，使其达到表1所示的比例。其次，将这些原料以及反应促进剂与适量的溶剂一起混合，并使用球磨机将其搅拌1小时。然后，将混合后的原料移至容器中，使用干燥机于150℃下干燥2小时。使用乳钵和乳棒将干燥后的混合原料进行粉碎。该粉碎后的混合原料为烧成原料。然后，将烧成原料移至带盖的氧化铝坩埚中，使用箱型电炉在1450℃的大气中烧成2小时。

这样一来，便合成出组成式用Ca_2.94－xTb_xCe_0.06Sc₂Si_2.94－xAl_0.06+xO₁₂表示的化合物。关于Tb的摩尔分数x，#1-1为0.19，#1-2为0.44，#1-3为0.69，#1-4为0.94。同样，合成出不含有Tb的组成式用Ca_2.94Ce_0.06Sc₂Si₃O₁₂表示的化合物(#1-0)。将它们设定为组1的化合物。组1的化合物的组成式如表1所示。在合成的化合物#1-1至#1-4中，由于将Ca的一部分置换为Tb，因而为了电荷补偿，将Si的一部分置换为Al。

表1

再者，采用与上述同样的方法，合成出组成式用Ca_2.98-xTb_xCe_0.02Sc_1.98－xMg_{0.02+ x}Si₃O₁₂表示的化合物。关于Tb的摩尔分数x，#2-1为0.23，#2-2为0.48，#2-3为0.73。同样，合成出不含有Tb的组成式用Ca_2.94Ce_0.06Sc₂Si₃O₁₂表示的化合物(#2-0)。将它们设定为组2的化合物。组2的化合物的组成式如表2所示。此外，组1的化合物#1-0和组2的化合物#2-0为相同的组成。

表2

[发光特性评价]

对于上述各组的化合物(荧光体)各自的发光特性，参照图1～图3进行说明。发光特性使用光谱测定仪进行评价。测定时的激发波长为450nm。

图1示出了组1的化合物的激发光谱以及发光光谱。含有Tb的化合物#1-1～#1-4的各激发光谱具有由Ce³⁺引起的宽的激发带，进而激发带在400nm～470nm的波长区域具有峰值。另外，各发光光谱包含在510nm以上且低于570nm的波长区域具有峰值的宽的发光成分、和在535nm以上且低于560nm的波长区域具有峰值的线性的发光成分。而且在535nm以上且低于560nm的波长区域的发光峰值中，发光光谱的强度达到最大。与此相对照，不含有Tb的化合物#1-0的发光光谱在535nm以上且低于560nm的波长区域不具有线性的发光成分。

在组1的含有Tb的化合物中，随着Tb的摩尔分数x的增加，由Tb³⁺引起的线性的发光成分在发光光谱中所占的比例增加。为了发挥良好的可见性，线性的发光成分的比例较多是优选的。因此，Tb的摩尔分数x优选为0.44～0.94。

图2示出了组2的荧光体的激发光谱以及发光光谱。含有Tb的化合物#2-1～#2-3的各激发光谱也与上述组1的含有Tb的化合物同样，具有由Ce³⁺引起的宽的激发带，进而激发带在400nm～470nm的波长区域具有峰值。另外，各发光光谱也包含在510nm以上且低于570nm的波长区域具有峰值的宽的发光成分、和在535nm以上且低于560nm的波长区域具有峰值的线性的发光成分。而且在535nm以上且低于560nm的波长区域的发光峰值中，发光光谱的强度达到最大。与此相对照，不含有Tb的化合物#2-0的发光光谱与组1的不含有Tb的化合物#1-0同样，在535nm以上且低于560nm的波长区域没有线性的发光成分。

在组2的含有Tb的化合物中，随着Tb的摩尔分数x的增加，由Tb³⁺引起的线性的发光成分在发光光谱中所占的比例增加。为了发挥良好的可见性，线性的发光成分的比例较多是优选的。因此，Tb的摩尔分数x优选为0.48～0.73。

另外，由图1和图2可知：含有Tb的荧光体即使与不含有Tb的荧光体相比，激发光谱也没有大的变化，由有无Tb的添加产生的对短波长可见光的吸收的影响几乎没有。

[光谱分布的模拟]

接着，就使用组1的化合物(荧光体)进行的光谱分布的模拟加以说明。具体地说，使用作为固体发光元件的InGaN蓝色LED、以及组1的化合物和红色荧光体的发光光谱，适当调整各发光光谱的混合比例，使其成为相关色温为5000K的白色。此外，InGaN蓝色LED的输出峰值波长为450nm。另外，红色荧光体使用(Ca,Sr)AlSiN₃：Eu(SCASN)。通过上述模拟得到的光谱分布的结果如图3所示。

如图3所示，在使用组1的含有Tb的化合物#1-4(X＝0.94)的发光光谱的情况下，在550nm附近存在光谱分布的极大值。也就是说，使用含有Tb的荧光体的白色光的光谱分布在视觉灵敏度最高的555nm附近具有极大值。也就是说，发光成分集中于该区域。因此，相对于使用不含有Tb的化合物#1-0的发光光谱的光谱分布，使用含有Tb的化合物#1-4的发光光谱的光谱分布的效率大约提高6％。

以上通过具体例子就本发明进行了说明，但本发明并不局限于这些，在本发明的要旨的范围内可以进行各种变形。

[发光装置]

接着参照图4A、图4B，就本发明实施方式中的发光装置50、51进行说明。发光装置50、51的特征在于具有前述的荧光体。也就是说，本实施方式的荧光体2含有Ce³⁺和Tb³⁺两者作为激活剂。荧光体包含在400nm～470nm的波长区域具有峰值的由Ce³⁺引起的宽的激发光谱。再者，荧光体具有由因Ce³⁺引起的宽的发光成分、和因Tb³⁺引起的线性的发光成分构成的发光光谱。由Ce³⁺引起的宽的发光成分在510nm以上且低于570nm的波长区域具有峰值。由Tb³⁺引起的线性的发光成分在535nm以上且低于560nm的波长区域具有峰值。发光光谱在由Tb³⁺引起的线性的发光成分的波长下强度达到最大。

而且荧光体2如图1、图2所示，具有特殊的发光光谱形状，且放出进行了色调控制的光。因此，发光装置50、51由荧光体2和激发该荧光体2的激发源1组合而构成。根据该构成，可以输出有效地进行了色调控制的光。

激发源1是生成用于激发荧光体2的一次光的光源。作为发出一次光的激发源1，可以使用能够放出α射线、β射线、电子射线等粒子射线以及γ射线、X射线、真空紫外线、紫外线、可见光(特别是紫色光和蓝色光等短波长可见光)等电磁波的放射装置。另外，作为激发源1，也可以使用各种放射线发生装置和电子束放射装置、放电光发生装置、固体发光元件、固体发光装置等。作为激发源1的具有代表性的激发源，可以列举出电子枪、X射线管球、稀有气体放电装置、水银放电装置、发光二极管、包含半导体激光器的激光发生装置、无机或者有机的电致发光元件等。

另外，在图4A以及图4B中，激发源1放出激发线(excitationline)或者激发光(以下称为“激发光”)3。荧光体2被激发光3激发，放出作为输出光的荧光。而且输出光4在发光装置中，作为照明光或显示光加以利用。

图4A所示的发光装置50在向荧光体2照射激发光3的方向上，放出源于荧光体2的输出光4。此外，作为发光装置50的例子，可以列举出白色LED光源和荧光灯、电子管等。另一方面，图4B所示的发光装置51在与向荧光体2照射激发线或者激发光3的方向相反的方向上，放出源于荧光体2的输出光4。作为发光装置51的例子，可以列举出等离子体显示器装置(PDP)和利用带反射板的荧光体轮(phosphorwheel)的光源装置、投影仪等。

此外，荧光体2可以配置于激发源1所发出的一次光的光路内。

作为发光装置50、51的具体例子，优选的是利用荧光体而构成的半导体发光装置、照明光源、照明装置、带LED背光灯的液晶面板、LED投影仪、激光投影仪等。特别优选的发光装置是：具有由短波长可见光激发荧光体的结构，且具有使固体发光元件放出短波长可见光的结构。

发光装置50、51广泛包含具有发光的功能的电子装置，只要是发出某种光的电子装置，就没有特别的限定。也就是说，本实施方式的发光装置是至少利用本实施方式的荧光体、进而至少将该荧光体放出的光用作输出光的发光装置。

如上所述，发光装置50、51由荧光体2和激发荧光体2的激发源1组合而成。而且荧光体2吸收激发源1放出的能量，并将吸收的能量变换为进行了色调控制的荧光。此外，激发源1可以与荧光体2的激发特性相适应地从放电装置、电子枪、固体发光元件等中进行适当的选择。

有大量的利用荧光体2的发光装置50、51。例如荧光灯和电子管、等离子显示面板(PDP)、白色LED、进而利用荧光体的检测装置等适合于发光装置。从广义上说，利用荧光体2的照明光源、照明装置以及显示装置等也是发光装置，具有激光二极管的投影仪和具有LED背光灯的液晶显示器等也可以看作是发光装置。在此，发光装置50、51由于可以根据荧光体2所放出的荧光的类别而进行分类，因而就该分类进行说明。

在电子装置中利用的荧光现象在学术上可以区分为几种，可以用光致发光、阴极射线致发光、电致发光等术语加以区別。所谓“光致发光(photoluminescence)”，是指向荧光体照射电磁波时荧光体所放出的荧光。此外，所谓“电磁波”，是指X射线、紫外线、可见光以及红外线等的总称。所谓“阴极射线致发光(cathodeluminescence)”，是指向荧光体2照射电子射线时荧光体所放出的荧光。另外，所谓电致发光(electroluminescence)，是指向荧光体2注入电子或者施加电场时放出的荧光。作为在原理上接近于光致发光的荧光，也有热发光(thermo-luminescence)这一术语。这叫做对荧光体2加热时荧光体所放出的荧光。另外，作为在原理上接近阴极射线致发光的荧光，也有辐射发光(radioluminescence)这一术语。这叫做对荧光体2照射放射线时荧光体所放出的荧光。

正如先前所说明的那样，发光装置50、51至少将荧光体2所放出的荧光用作输出光。而且这里所说的荧光由于至少可以如上述那样加以区分，因而该荧光可以置换为选自上述发光中的至少一种的荧光现象。

此外，作为将荧光体2的光致发光用作输出光的发光装置50、51的典型例子，可以列举出X射线影像增强器、荧光灯、白色LED、利用荧光体和激光二极管的半导体激光器投影仪以及PDP。另外，作为将阴极射线致发光设定为输出光的发光装置的典型例子，可以列举出电子管、荧光显示管以及场发射显示器(FED)。再者，作为将电致发光设定为输出光的发光装置的典型例子，可以列举出无机电致发光显示器(无机EL)、发光二极管(LED)、半导体激光器(LD)以及有机电致发光元件(OLED)。

作为具体的发光装置50的一个例子，就图5所示的半导体发光装置13进行说明。图5是示意表示半导体发光装置13的剖视图。此外，考虑到容易观察附图，表示透光性树脂10的断面的剖面线予以省略。半导体发光装置13具有作为激发源的固体发光元件6和包含荧光体2的波长变换层9。

固体发光元件6固定在基板12上。基板12由Al₂O₃和AlN等陶瓷、Al和Cu等金属、玻璃、有机硅树脂以及掺有填料的有机硅树脂等树脂构成。

另外，在基板12上设置有布线导体7。固体发光元件6具有给电电极8。使用金丝等将给电电极8和布线导体7进行电连接，从而向固体发光元件6给电。

生成一次光的光源即固体发光元件6将电能变换为近紫外线、紫色光或者蓝色光等光能。电能作为选自直流、交流或者脉冲之中至少任一种电力而供给至固体发光元件6。作为固体发光元件6，可以使用LED、激光二极管(LD)、无机电致发光(EL)元件、有机EL元件等。特别地，为了得到高输出且窄光谱半峰宽的一次光，固体发光元件6优选为LED或者LD。此外，图5示出了使用将InGaN系化合物设定为发光层的LED作为固体发光元件6的构成。

波长变换层9含有荧光体2，并覆盖固体发光元件6。荧光体2将固体发光元件6所放出的一次光进行波长变换，变换为相对地说为长波长的二次光。另外，如图5所示，波长变换层9被侧壁11所包围。再者，在构成波长变换层9的透光性树脂10中，分散有本实施方式所述的荧光体2的粒子。此外，在图5中，波长变换层9覆盖固体发光元件6的上表面以及侧面。但是，波长变换层9的配置并不局限于该实施方式。也可以在固体发光元件6所发出的光的光路内配置波长变换层9。例如，只在固体发光元件6的上表面配置，或者也可以不与固体发光元件6直接接触而配置于其上方。也可以配置于固体发光元件6的下方。波长变换层9也可以设计为在荧光树脂、荧光陶瓷、荧光玻璃等透光性的发光材料中含有该荧光体2的构成。

波长变换层9也可以单独使用本实施方式的荧光体2作为荧光体。也可以根据需要，追加与本实施方式的荧光体2不同的荧光体。另外，也可以组合多种发光色或者组成中的至少任一种不同的荧光体2来使用。

作为可以与荧光体2组合使用的荧光体，有以下现有的荧光体。例如，也可以使用用Eu²⁺、Ce³⁺、Tb³⁺、Mn²⁺之中的至少任一种激活的氧化物和酰基卤(acidhalide)等氧化物系荧光体。另外，也可以使用用Eu²⁺、Ce³⁺、Tb³⁺、Mn²⁺之中的至少任一种激活的氮化物和氮氧化物等氮化物系荧光体、或者硫化物和硫氧化物等硫化物系荧光体。

具体地说，作为蓝色荧光体，例如可以使用BaMgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺、CaMgSi₂O₆：Eu²⁺、Ba₃MgSi₂O₈：Eu²⁺、Sr₁₀(PO₄)₆Cl₂：Eu²⁺等。作为绿蓝或者蓝绿色荧光体，例如可以使用Sr₄Si₃O₈Cl₄：Eu²⁺、Sr₄Al₁₄O₂₄：Eu²⁺、BaAl₈O₁₃：Eu²⁺、Ba₂SiO₄：Eu²⁺。再者，作为绿蓝或者蓝绿色荧光体，例如可以使用BaZrSi₃O₉：Eu²⁺、Ca₂YZr₂(AlO₄)₃：Ce³⁺、Ca₂YHf₂(AlO₄)₃：Ce³⁺、Ca₂YZr₂(AlO₄)₃：Ce³⁺,Tb³⁺。作为绿色荧光体，例如可以使用(Ba,Sr)₂SiO₄：Eu²⁺、Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂：Eu^{2 +}、Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂：Eu²⁺,Mn²⁺。再者，作为绿色荧光体，例如可以使用BaMgAl₁₀O₁₇：Eu²⁺,Mn²⁺、CeMgAl₁₁O₁₉：Mn²⁺、Y₃Al₂(AlO₄)₃：Ce³⁺、Lu₃Al₂(AlO₄)₃：Ce³⁺。另外，作为绿色荧光体，例如可以使用Y₃Ga₂(AlO₄)₃：Ce³⁺、Ca₃Sc₂Si₃O₁₂：Ce³⁺、CaSc₂O₄：Ce³⁺、β-Si₃N₄：Eu²⁺、SrSi₂O₂N₂：Eu²⁺。作为绿色荧光体，例如可以使用Ba₃Si₆O₁₂N₂：Eu²⁺、Sr₃Si₁₃Al₃O₂N₂₁：Eu²⁺、YTbSi₄N₆C：Ce³⁺、SrGa₂S₄：Eu²⁺。作为绿色荧光体，例如可以使用Ca₂LaZr₂(AlO₄)₃：Ce³⁺、Ca₂TbZr₂(AlO₄)₃：Ce³⁺、Ca₂TbZr₂(AlO₄)₃：Ce³⁺,Pr³⁺。作为绿色荧光体，例如可以使用Zn₂SiO₄：Mn²⁺、MgGa₂O₄：Mn²⁺。作为绿色荧光体，例如可以使用LaPO₄：Ce³⁺,Tb³⁺、Y₂SiO₄：Ce³⁺，CeMgAl₁₁O₁₉：Tb³⁺、GdMgB₅O₁₀：Ce³⁺,Tb³⁺。作为黄色或者橙色荧光体，例如可以使用(Sr,Ba)₂SiO₄：Eu²⁺、(Y,Gd)₃Al₅O₁₂：Ce³⁺、α-Ca-SiAlON：Eu²⁺。作为黄色或者橙色荧光体，例如可以使用Y₂Si₄N₆C：Ce³⁺、La₃Si₆N₁₁：Ce³⁺、Y₃MgAl(AlO₄)₂(SiO₄)：Ce³⁺。作为红色荧光体，例如可以使用Sr₂Si₅N₈：Eu²⁺、CaAlSiN₃：Eu²⁺、SrAlSi₄N₇：Eu²⁺、CaS：Eu²⁺、La₂O₂S：Eu³⁺、Y₃Mg₂(AlO₄)(SiO₄)₂：Ce³⁺。另外，作为红色荧光体，例如可以使用Y₂O₃：Eu³⁺、Y₂O₂S：Eu³⁺、Y(P,V)O₄：Eu³⁺、YVO₄：Eu³⁺。作为红色荧光体，例如可以使用3.5MgO·0.5MgF₂·GeO₂：Mn⁴⁺、K₂SiF₆：Mn⁴⁺、GdMgB₅O₁₀：Ce³⁺,Mn²⁺。

在此，就图5所示的半导体发光装置13的制造方法的一个例子进行说明。首先，使用安装技术，将固体发光元件6固定在形成有布线导体7的基板12上。其次，采用引线键合技术等将固体发光元件6的给电电极8与布线导体7进行电连接。另一方面，将未固化的有机硅树脂等透光性树脂10和荧光体2充分混合，从而制作出调整为规定粘度的荧光体浆料。关于荧光体浆料中的荧光体2的重量比例，使其为几％至几十％左右。往采用该荧光体浆料进行过电连接的固体发光元件6上滴加荧光体浆料等，从而覆盖固体发光元件6的光取出面。然后，使荧光体浆料固化。由此，可以制作出具有波长变换层9的半导体发光装置13。

在半导体发光装置13中，如果向固体发光元件6供给规定的电力，则固体发光元件6发出一次光。该一次光是在400nm以上且低于470nm的波长范围具有发光峰值的蓝色光。该一次光通过含有荧光体2的波长变换层9而变换为进行了色调控制的二次光。

一次光照射在波长变换层9中含有的荧光体2上，一部分被荧光体2所吸收。被荧光体2吸收的一次光通过荧光体2进行波长变换，变换为相对地说为长波长的二次光。然后，二次光穿过透光性树脂10而从半导体发光装置13射出。同时，没有被荧光体2吸收的一次光也穿过透光性树脂10而从半导体发光装置射出。其结果是，一次光和二次光两者从半导体发光装置13射出。也就是说，它们双方以加色混合的状态从半导体发光装置13输出。

此外，波长变换层9的厚度和透光率、波长变换层9中含有的荧光体2的种类及其混合比例、固体发光元件6所放出的一次光的波长等可以进行适当的调整。也就是说，半导体发光装置13可以设计为输出所希望的光色的光。此外，一次光有时也全部被荧光体2吸收而进行波长变换，在此情况下，来自半导体发光装置13的射出光只是采用荧光体进行了波长变换的二次光。

正如以上所说明的那样，半导体发光装置13是以固体发光元件6、和吸收固体发光元件6发出的光而放出进行了色调控制的荧光的荧光体2的组合而构成的。半导体发光装置13的发光光谱包含能够得到良好可见性的线性的绿色成分。因此，半导体发光装置13可以作为具有良好可见性的光源使用。另外，半导体发光装置的发光光谱在视觉灵敏度较高的535nm以上且低于560nm的波长区域具有峰值。因此，在半导体发光装置13中，可以得到较高的发光效率。半导体发光装置13可以广泛应用于照明光源和液晶显示器的背光灯、显示装置的光源等。

图6A是本发明实施方式中的照明光源14的方块图。照明光源14具有半导体发光装置13、使半导体发光装置13工作点灯的点灯电路15、以及灯头等将照明光源与照明器具连接的灯头构件16。点灯电路15与布线导体7电连接在一起，例如，具有向半导体发光装置13供给一定电流的功能。布线导体7和灯头构件16电连接在一起。从照明光源的外部经由灯头构件16而向点灯电路15供给电力。

图6B是本发明实施方式中的照明装置17的方块图。照明装置17具有半导体发光装置13、控制向半导体发光装置13供给的电力的控制电路18。控制电路18与布线导体7电连接在一起，例如，具有以来自照明装置17外部的信号为基础而控制供给电力的功能。从照明装置17的外部向控制电路18供给电力。

所谓照明***，是具有控制多个照明光源14和照明装置17的功能的***。

显示装置是照明装置17的变形例，配置成矩阵状的多个半导体发光装置13和使半导体发光装置13开/关的信号电路。另外，作为显示装置，可以列举出带LED背光灯的液晶面板。在背光灯中，多个半导体发光装置13被配置成线状或者矩阵状。显示装置由带LED背光灯的液晶面板背光灯、使背光灯点灯的点灯电路或者对背光灯进行开/关控制的控制电路、以及液晶面板组合而成。

这样一来，发光装置由于在视觉灵敏度和可见性方面具有良好的特性，因而可以广泛应用于上述照明光源、照明装置、显示装置等。

产业上的可利用性

荧光体具有在波长400nm～470nm的波长区域显示峰值的激发光谱、以及由在波长510nm以上且低于570nm的波长区域的宽的发光成分和在波长35nm以上且低于560nm的波长区域的线性的发光成分构成的发光光谱，该荧光体可应用于能够激发可见光的具有良好可见性的光源。

符号说明：

1激发源2荧光体

3激发光4输出光

6固体发光元件7布线导体

8给电电极9波长变换层

10透光性树脂11侧壁

12基板13半导体发光装置

14照明光源15点灯电路

16灯头构件17照明装置

18控制电路50、51发光装置

Claims (11)

1.一种荧光体，其由含有Ce³⁺和Tb³⁺两者作为激活剂的无机氧化物构成；其中，所述荧光体具有：

因Ce³⁺引起的宽的激发光谱，其在400nm～470nm的波长区域具有峰值；以及

发光光谱，其由在510nm以上且低于570nm的波长区域具有峰值的因Ce³⁺引起的宽的发光成分、和在535nm以上且低于560nm的波长区域具有峰值的因Tb³⁺引起的线性的发光成分构成，在所述因Tb³⁺引起的线性的发光成分的波长下强度达到最大。

2.根据权利要求1所述的荧光体，其中，所述荧光体的晶体结构为石榴石结构。

3.根据权利要求2所述的荧光体，其中，所述荧光体具有用下述通式表示的组成：

M_3－(x+y)Tb_xCe_yX₂Si_3－aAl_aO₁₂

式中，M含有Ca，X含有Sc，0＜x≤1、0＜y≤0.3、x+y＝a。

4.根据权利要求3所述的荧光体，其中，Tb的摩尔分数为0.44～0.94。

5.根据权利要求2所述的荧光体，其中，所述荧光体具有用下述通式表示的组成：

Ca_3－(x+y)Tb_xCe_ySc_2－bMg_bSi_3－aAl_aO₁₂

式中，M含有Ca，X含有Sc，0＜x≤1、0＜y≤0.3、x+y＝a+b。

6.根据权利要求5所述的荧光体，其中，Tb的摩尔分数为0.48～0.73。

7.一种发光装置，其具有：

权利要求1～6中任一项所述的荧光体，和

激发所述荧光体的激发源。

8.根据权利要求7所述的发光装置，其中，所述激发源发出在380nm以上且低于470nm的范围内具有峰值的短波长可见光。

9.根据权利要求8所述的发光装置，其具有：

作为所述激发源的固体发光元件，

波长变换层，其含有所述荧光体，且配置于所述固体发光元件所发出的光的光路内，以及

基板，其配置有与所述固体发光元件电连接的布线导体，且固定所述固体发光元件。

10.一种照明光源，其具有：

权利要求9所述的发光装置，

与所述布线导体电连接的点灯装置，以及

与所述布线导体电连接的灯头构件。

11.一种照明装置，其具有：

权利要求9所述的发光装置，和

与所述布线导体电连接的控制电路。