JP2010144170A - ハロシリケート蛍光体、これを含む白色発光素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハロシリケート蛍光体、これを含む白色発光素子を提供する。
【解決手段】広い半価幅を持つハロシリケート蛍光体及びこの蛍光体を含む白色発光素子。かかる白色発光素子は、演色性に優れている。
【選択図】図７
【解決手段】広い半価幅を持つハロシリケート蛍光体及びこの蛍光体を含む白色発光素子。かかる白色発光素子は、演色性に優れている。
【選択図】図７
Description
ハロシリケート（ｈａｌｏｓｉｌｉｃａｔｅ）蛍光体及びこれを含む白色発光素子に関する。さらに詳細には、広い半価幅を持つハロシリケート蛍光体及びこれを含む白色発光素子に関するものである。
従来、光システムとして蛍光灯及び白熱灯が広く使われる。しかし、蛍光灯で使われるＨｇは環境問題を引き起こす。また、前記従来光システムは寿命が非常に短いだけではなく、その効率も非常に低いため、省エネ側面で望ましくない。これに対して最近多くの研究が行われて白色発光素子の効率が増大した。
これらの白色発光素子を具現する方法は、ＵＶ ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源として利用し、光の三原色である三原色蛍光体を励起させて白色を具現する方式、青色ＬＥＤを光源として使用して赤色及び緑色蛍光体を励起させて白色を具現する方式、または青色ＬＥＤを光源として使用して黄色蛍光体を励起させることによって白色を具現する方式に大別される。
前記３つの方法のうち、青色ＬＥＤを光源として使用して、黄色蛍光体を励起させることによって白色を具現する方式は、青色ＬＥＤに黄色蛍光体としてＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などを結合して、白色光を作る方式が主になっている。特に、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋の場合、優秀な効率、幅広い発光バンドなどの特性のため、白色ＬＥＤ用として最も適した蛍光体として知られているが、赤色領域の発光が足りなくて演色性が低くて冷たい感じの白色光しか作れないという短所を持っている。
また、オレンジ色−黄色蛍光体としてシリケート系蛍光体が開発されたが、これを青色ＬＥＤ光源として励起して白色光を具現する白色発光素子が知られている。関連分野の先行技術文献には、特許文献１及び２がある。
本発明の一側面は、広い半価幅を持つハロシリケート蛍光体を提供することである。
本発明の他の側面は、前記ハロシリケート蛍光体の製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の側面は、前記ハロシリケート蛍光体を含む演色性に優れた白色発光素子を提供することである。
本発明の一側面によって、下記化学式１のハロシリケート蛍光体が提供される。
前記式で、Ｍ１は、Ｓｒ２＋及びＢａ２＋のうち選択される少なくとも１つであり、Ｍ２は、Ｓｉ４＋及びＧｅ４＋のうち選択される少なくとも１つであり、Ｍ３は、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋及びＢａ２＋のうち選択される少なくとも１つであり、Ｍ４は、Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、Ｓｂ２＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｙｂ３＋及びＢｉ３＋のうち選択される少なくとも１つであり、Ａは、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、またはＩ−のうち選択される少なくとも１つであり、０≦ｘ＜１、１．８≦ｐ≦２．２、０．８≦ｑ≦１．２、１＜ｒ／ｑ＜３及び０＜ｓ＜０．５である。
前記ハロシリケート蛍光体の発光スペクトルの半価幅は、１２５ないし２２０ｎｍである。
本発明の他の側面によって、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下、ＬＥＤ）と、前記ハロシリケート蛍光体と、を含む白色発光素子が提供される。
前記白色発光素子において、前記ＬＥＤは、青色ＬＥＤまたはＵＶ ＬＥＤでありうる。
前記白色発光素子において、青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体から選択された一つ以上をさらに含む。
前記白色発光素子において、前記青色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ８Ｏ１３：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８・２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋及び（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６・ｎＢ２Ｏ３：Ｅｕ２＋よりなる群から選択された一つ以上である。
前記白色発光素子において、前記緑色蛍光体は、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋及びＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋よりなる群から選択された一つ以上である。
前記白色発光素子において、前記赤色蛍光体は、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋、ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）１０（ＰＯ４）６（Ｆ，Ｃｌ）：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｙ，Ｌｕ）２ＷＯ６：Ｅｕ３＋，Ｍｏ６＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＢＯ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋及び（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋よりなる群から選択された一つ以上である。
前記白色発光素子において、前記ハロシリケート蛍光体の放出スペクトルのピーク波長は、５２０ないし６７０ｎｍである。
前記白色発光素子は、信号灯、通信機器の光源、ディスプレイ装置のバックライトまたは照明用である。
本発明の一側面によれば、半価幅の広いハロシリケート蛍光体を提供でき、これを含む白色発光素子は演色性に優れている。
以下、本発明の一具現例によるハロシリケート蛍光体及びこれを含む白色発光素子について詳細に説明する。
本発明の一側面によれば、下記化学式１のハロシリケート蛍光体が提供される。
前記式で、Ｍ１は、Ｓｒ２＋及びＢａ２＋のうち選択される少なくとも１つであり、Ｍ２は、Ｓｉ４＋及びＧｅ４＋のうち選択される少なくとも１つであり、Ｍ３は、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋及びＢａ２＋のうち選択される少なくとも１つであり、Ｍ４は、Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、Ｓｂ２＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｙｂ３＋及びＢｉ３＋のうち選択される少なくとも１つであり、Ａは、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、またはＩ−のうち選択される少なくとも１つであり、０≦ｘ＜１、１．８≦ｐ≦２．２、０．８≦ｑ≦１．２、１＜ｒ／ｑ＜３及び０＜ｓ＜０．５である。
前記化学式１で「・」は、本発明で請求する蛍光体を具現するために反応する金属酸化物と金属ハロゲン化物との組み合わせを意味する。
前記ハロシリケート蛍光体は、金属イオンの組成によって、約３６０ｎｍないし約４７０ｎｍ波長の光を吸収して、約５２０ｎｍないし約６７０ｎｍのピーク波長の可視光を発光させることができる。したがって、前記ハロシリケート蛍光体は緑色からオレンジ色に至る広い範囲にわたって優秀な発光を得ることができる物質である。特に、従来のＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋やＳｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋よりはるかに広い約１２５ないし２２０ｎｍに至る非常に広い半価幅を示し、単独または少量の追加蛍光体と共に青色ＬＥＤに適用するか、青色、緑色及び赤色の追加蛍光体と共にＵＶ ＬＥＤに適用して、優秀な演色性及び色再現性を持つ白色発光素子を具現できる。このように幅広い帯域の発光が可能なのは、前記ハロシリケート蛍光体が２つ以上の相が混合されているためである。すなわち、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａのうち１種以上のハロゲン化物と、Ｓｉ及びＧｅのうち１種以上の酸化物との混合比であるｒ／ｑの値によって、構成するそれぞれの相で発光する光の相対強度が変わって全体的な発光トーンが変わるが、ｒ／ｑが増加するほど黄色発光から緑色発光の寄与が大きくなり、ｒ／ｑが減少するほどオレンジ色発光の寄与が大きくなる。特に、光の視感度と演色性を鑑みれば、１＜ｒ／ｑ＜３区間で青色ＬＥＤと結合して白色光を作ることができる良質の黄色蛍光体を具現できる。
また、前記化学式１でｐとｑは、それぞれ２と１の場合が理想的な場合であり、組成に若干の変化の余地を与えても本発明の作用効果を有効かつ効果的に発現し得ることが確認できたものである。そのため、それぞれ理想的な値から若干の変化の余地として０．２を足すか引いて１．８≦ｐ≦２．２、０．８≦ｑ≦１．２の範囲を本発明の作用効果を有効かつ効果的に発現し得る範囲としてそれぞれ規定したものである。前記化学式１でｓは、ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）の量を表すものであるが、ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）の量は最適量より多くなるほど効率の減少を示す。Ｅｕ２＋をドーピングした場合ｑ対比約０．０４の時最高の効率を示したので、ｓの量を０．５以下に規定することによって、Ｅｕだけではなく、明細書において例示する他の色々のドーパント（ｄｏｐａｎｔ）のドーピング量も十分に反映できることが確認できたことから、前記化学式１のｓの上限値を０．５に規定したものである。前記化学式１のｓの下限値を０超過にしたことは、本蛍光体の発光のためには最小限ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）を入れるべきであることを意味することから、上記下限値を規定したものである。
前記ハロシリケート蛍光体は、ａ）Ｃａ酸化物単独、またはＳｒ酸化物とＢａ酸化物のうち１種以上との混合物；ｂ）Ｓｉ酸化物単独またはＧｅ酸化物との混合物；及びｃ）Ｅｕ酸化物単独またはＭｎ、Ｓｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、及びＢｉからなる群から選択された１種以上の金属の酸化物との混合物の反応物；及びｄ）Ｃａ、ＳｒまたはＢａのハロゲン化物から製造できる。
前記ａ）、ｂ）、ｃ）及びｄ）成分の使用量は、化学式１でのｐ、ｑ、ｒ及びｓが所定範囲内に入るように選択すればよい。以下の「Ｓｒ酸化物とＢａ酸化物のうち１種以上と混合して使用する場合」、「Ｓｉ酸化物をＧｅ酸化物と混合して使用する場合」、「Ｅｕ酸化物をＡ（Ａ＝Ｍｎ、Ｓｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＢｉからなる群から選択された１種以上の金属）の酸化物と混合して使用する場合」の各混合比（モル比）は、Ｓｒ＋Ｂａ、Ｇｅ、Ａが少しでも入っているという前提下（下限を０．０００１にした理由でもあります）に、どれぐらい入るかを規定した部分と関連するものである。よって、該当元素の使用範囲（各混合比（モル比）は、本願発明において規定する物質の特性を制限しない水準で幅広く（多少任意的に）規定したものである。
Ｃａ酸化物を、Ｓｒ酸化物とＢａ酸化物のうち１種以上と混合して使用する場合、これら間の混合比はモル比で（Ｓｒ＋Ｂａ）：Ｃａが０．０００１：１ないし２：３でありうる。これは、Ｓｒ＋Ｂａの和が、本発明において規定する全体物質内のアルカリ土類金属（ａｌｋａｌｉ ｅａｒｔｈ ｍｅｔａｌ）の４０％以下の場合に限定したものである。そもそも、Ｃａが存した位置にＳｒ及びＢａが置換される場合、そのイオン半径の差によって本来の結晶が維持し難く、置換量が４０％程度を超えると所望のｐｈａｓｅ（相）が形成されないとの観点から、このような範囲を規定したものである。これは十分に余裕あるように取った数値（規定範囲）といえるものである。
またＳｉ酸化物をＧｅ酸化物と混合して使用する場合、これら間の混合比はモル比でＧｅ：Ｓｉが０．０００１：１ないし１：３でありうる。これは、Ｇｅの量が本発明で規定する全体物質内のＩＶ族元素の２５％以下の場合に限定したものである。本発明で規定する蛍光体は、還元雰囲気で製造されるが、該当雰囲気でＧｅは４＋から２＋に還元される傾向があって、過量使用時所望のｐｈａｓｅ（相）を形成できないことから最大２５％程度の範囲を規定したものである。これも十分に余裕あるように取った数値（規定範囲）といえるものである。
またＥｕ酸化物をＭｎ、Ｓｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＢｉからなる群から選択された１種以上の金属の酸化物と混合して使用する場合、これら間の混合比はモル比でＡ：Ｅｕ（Ａ＝Ｍｎ、Ｓｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ及びＢｉからなる群から選択された１種以上の金属）が０．０００１：１ないし９：１でありうる。これは、Ｅｕ２＋以外のドーパント（ｄｏｐａｎｔ）の量が、本発明において規定する全体物質内のドーパント（ｄｏｐａｎｔ）量の９０％以下の場合に限定したものである。本発明で規定する物質の蛍光特性は、Ｅｕ２＋ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）によるもので、Ｅｕ２＋は必ず入っているべきであり、該当特性の発現のためには、全体ドーパント（ｄｏｐａｎｔ）量の最小１０％は入っている必要があることから規定したものであります。
前記反応物質で酸化物と表示したのは、出発物質として炭酸塩、硝酸塩、水酸化物または酢酸塩などいかなるものを使用しても、高温合成時に酸化されて、結局酸化物に変わるためである。したがって、出発物質は、酸化物のモル比が前記範囲内に入れれば、金属の酸化物だけではなく炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、酢酸塩などの他の形態のものも可能である（以降の説明でも、同様とする。）。前記ハロシリケート蛍光体の出発物質のうちＣａ、ＳｒまたはＢａのハロゲン化物は、２相以上からなる蛍光体の構成元素として機能するだけではなく、融点が８００℃以下であって、１０００℃付近の工程温度で結晶性を高めるフラックスとしての役割を行って、高品質の結晶のために従来のようなフラックスとして使われる物質を追加する必要がない。
前記白色発光素子は、高い演色指数を持つ白色光を具現できて、医療用、食料品展示用、博物館、美術館などで必須不可欠であり、高品質の生活照明に適用できる。
前記本発明の一側面によるハロシリケート蛍光体の製造方法は、特別に制限されず、公知の技術、すなわち、固相法、液相法または気相法のいずれかによって製造できる。
例えば、固相法による場合、Ｃａ酸化物（単独またはＳｒ酸化物とＢａ酸化物のうち１種以上との混合物）；Ｓｉ酸化物（単独またはＧｅ酸化物との混合物）；Ｅｕ酸化物（単独またはＭｎ、Ｓｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、及びＢｉからなる群から選択された１種以上の金属の酸化物との混合物）；及びＣａ、ＳｒまたはＢａのハロゲン化物の混合粉末を備えた後、これを水素と窒素との混合ガスの還元雰囲気下で約７００℃ないし１２００℃で焼結する。ここで、前記混合ガスで水素の含有量は少なくとも５体積％ほどになるように調節する。
前記Ｅｕ酸化物単独またはＭｎ、Ｓｂ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、及びＢｉからなる群から選択された１種以上の金属の酸化物との混合物は、熱処理時に蛍光体結晶の内部にイオンでドーピングされて、ハロシリケート蛍光体が発光する時に賦活剤として作用する。
前記合成温度が７００℃未満ならば、合成反応が円滑に行われずに所望の発光強度を得られず、１２００℃を超過すれば、目的物が溶解されてガラス相が形成されて発光強度が低下し、所望の物性を得難い。
このように得た焼結体を粉末に粉砕し、蒸溜水で洗浄して所望の蛍光体を得ることができる。
本発明の他の側面によれば、前記ハロシリケート蛍光体を含む白色発光素子が提供される。
前記白色発光素子で、前記ＬＥＤは青色またはＵＶ ＬＥＤであり、励起光源のピーク波長帯域が３６０ないし４７０ｎｍ範囲でありうる。
前記白色発光素子で、前記ハロシリケート蛍光体の放出スペクトルのピーク波長は５２０ないし６７０ｎｍでありうる。
前記白色発光素子は青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体から選択された一つ以上をさらに含むことができる。
前記青色蛍光体の例には、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ８Ｏ１３：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８・２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６・ｎＢ２Ｏ３：Ｅｕ２＋などを挙げることができ、これらを一つ以上混合して含むことができる。
前記緑色蛍光体の例には、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋などを挙げることができ、これらを一つ以上混合して含むことができる。
前記赤色蛍光体の例には、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋、ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）１０（ＰＯ４）６（Ｆ，Ｃｌ）：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｙ，Ｌｕ）２ＷＯ６：Ｅｕ３＋，Ｍｏ６＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＢＯ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋及び（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋よりなる群から選択された一つ以上でありうる。
図１は、本発明の一実施形態（一具現例）による白色発光素子の構造を示した概略図であり、高分子レンズタイプの表面実装型白色発光素子を示した図面である。ここで高分子レンズの一実施形態としてエポキシレンズを使用する。
図１を参照して、ＵＶ ＬＥＤチップ１０は、金ワイヤー２０を通じて電気リード線３０とダイボンディングされ、本発明の一側面によるハロシリケート蛍光体を含有する蛍光体組成物４０を含むように、エポキシモールド（エポキシモルディング）層５０が形成されている。そして、図１で成形モールド６０の内部は、アルミニウムまたは銀でコーティングされた反射膜で形成され、これはダイオードから放出された光を上方に反射させる役割及び適当量のエポキシを溜める役割を行う。
前記エポキシモールド層５０の上部にはエポキシドームレンズ７０が形成されており、このエポキシドームレンズ７０は、所望の指向角によって形態が変化できる。
本発明の一側面による白色発光素子は、図１の構造のみで限定されるものではなく、この他に、他の構造、例えば、白色発光素子に蛍光体が実装されるタイプ、砲弾型、ＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）タイプの表面実装型タイプの構造を持つ白色発光素子でありうる。
本発明の一側面によるハロシリケート蛍光体は、前述の白色発光素子以外に水銀ランプ、キセノンランプなどのランプまたは自発光液晶表示素子（ＬＣＤ）にも適用できる。
以下、本発明の実施形態（具現例）を下記の実施例を挙げて詳細に説明するが、本発明の範囲が下記の実施例のみに限定されるものではない。
＜実施例１＞
式１；２ＣａＯ・ＳｉＯ２・１．２ＣａＣｌ２：０．０２５Ｅｕ２＋の製造
固相反応法を使用して製造した。すなわち、原料粉末ＣａＣＯ３ ６．６６ｇ、ＳｉＯ２ ２ｇ、及びＥｕ２Ｏ３ ０．３０ｇを、乳鉢を利用して３０分間混合した。混合された粉末をアルミナ反応容器に入れて、大気下で１０００℃で５時間熱処理してＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇを得た。前記Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇとＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ ５．８７ｇとを、乳鉢を利用して３０分ほど混合し、最終的にＨ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１０００℃で８時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式１の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は２００ｎｍであった。
式１；２ＣａＯ・ＳｉＯ２・１．２ＣａＣｌ２：０．０２５Ｅｕ２＋の製造
固相反応法を使用して製造した。すなわち、原料粉末ＣａＣＯ３ ６．６６ｇ、ＳｉＯ２ ２ｇ、及びＥｕ２Ｏ３ ０．３０ｇを、乳鉢を利用して３０分間混合した。混合された粉末をアルミナ反応容器に入れて、大気下で１０００℃で５時間熱処理してＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇを得た。前記Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇとＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ ５．８７ｇとを、乳鉢を利用して３０分ほど混合し、最終的にＨ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１０００℃で８時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式１の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は２００ｎｍであった。
＜実施例２＞
式２；２ＣａＯ・ＳｉＯ２・１．７ＣａＣｌ２：０．０２５Ｅｕ２＋の製造
前記実施例１と同様の方法でＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇを得た。前記Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇとＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ ８．７ｇとを、乳鉢を利用して３０分ほど混合し、最終的にＨ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１０００℃で８時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式２の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１６５ｎｍであった。
式２；２ＣａＯ・ＳｉＯ２・１．７ＣａＣｌ２：０．０２５Ｅｕ２＋の製造
前記実施例１と同様の方法でＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇを得た。前記Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇとＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ ８．７ｇとを、乳鉢を利用して３０分ほど混合し、最終的にＨ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１０００℃で８時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式２の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１６５ｎｍであった。
＜実施例３＞
式３；２ＣａＯ・ＳｉＯ２・２．１ＣａＣｌ２：０．０２５Ｅｕ２＋の製造
前記実施例１と同様の方法でＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇを得た。前記Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇとＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ １０．７ｇとを、乳鉢を利用して３０分ほど混合し、最終的にＨ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１０００℃で８時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式３の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１３０ｎｍであった。
式３；２ＣａＯ・ＳｉＯ２・２．１ＣａＣｌ２：０．０２５Ｅｕ２＋の製造
前記実施例１と同様の方法でＣａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇを得た。前記Ｃａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋ ５．７３ｇとＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ １０．７ｇとを、乳鉢を利用して３０分ほど混合し、最終的にＨ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１０００℃で８時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式３の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１３０ｎｍであった。
＜比較例１＞
式４；Ｃａ３ＳｉＯ４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋の製造
固相反応法を使用して製造した。すなわち、原料粉末ＣａＣＯ３ ６．６６ｇ、ＳｉＯ２ ２ｇ、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ ５．００ｇ及びＥｕ２Ｏ３ ０．３０ｇを、乳鉢を利用して３０分間混合した。混合された粉末をアルミナ反応容器に入れて、Ｈ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１０００℃で８時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式４の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１００ｎｍであった。
式４；Ｃａ３ＳｉＯ４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋の製造
固相反応法を使用して製造した。すなわち、原料粉末ＣａＣＯ３ ６．６６ｇ、ＳｉＯ２ ２ｇ、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ ５．００ｇ及びＥｕ２Ｏ３ ０．３０ｇを、乳鉢を利用して３０分間混合した。混合された粉末をアルミナ反応容器に入れて、Ｈ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１０００℃で８時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式４の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１００ｎｍであった。
＜比較例２＞
式５；Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋の製造
固相反応法を使用して製造した。すなわち、原料粉末Ｙ２Ｏ３ ４．００ｇ、Ａｌ２Ｏ３ ３．２０ｇ及びＣｅＯ２ ０．３４ｇを、乳鉢を利用して３０分間混合した。混合された粉末をアルミナ反応容器に入れて、Ｈ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１４００℃で６時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式５の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１２０ｎｍであった。
式５；Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋の製造
固相反応法を使用して製造した。すなわち、原料粉末Ｙ２Ｏ３ ４．００ｇ、Ａｌ２Ｏ３ ３．２０ｇ及びＣｅＯ２ ０．３４ｇを、乳鉢を利用して３０分間混合した。混合された粉末をアルミナ反応容器に入れて、Ｈ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１４００℃で６時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式５の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１２０ｎｍであった。
＜比較例３＞
式６；Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋の製造
固相反応法を使用して製造した。すなわち、原料粉末ＳｒＣＯ３ ８．００ｇ、ＳｉＯ２ １．６５ｇ、及びＥｕ２Ｏ３ ０．１２ｇを、乳鉢を利用して３０分間混合した。混合された粉末をアルミナ反応容器に入れて、Ｈ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１３００℃で６時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式６の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１００ｎｍであった。
式６；Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋の製造
固相反応法を使用して製造した。すなわち、原料粉末ＳｒＣＯ３ ８．００ｇ、ＳｉＯ２ １．６５ｇ、及びＥｕ２Ｏ３ ０．１２ｇを、乳鉢を利用して３０分間混合した。混合された粉末をアルミナ反応容器に入れて、Ｈ２／Ｎ２（体積比）＝５／９５雰囲気下、１３００℃で６時間焼成した。焼成が終わったサンプルを乳鉢で粉砕し、常温の蒸溜水で粉末を洗浄して上記式６の蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体の発光スペクトルで、半価幅は１００ｎｍであった。
図２ないし図４は、それぞれ実施例１ないし実施例３で製造した蛍光体の４００ｎｍで励起された発光スペクトルを示したグラフである。図５は、実施例１及び比較例２と比較例３で製造された蛍光体の発光スペクトルを示したグラフである。このグラフから、本発明の一具現例による蛍光体の半価幅がはるかに広いということが分かる。
図６は、実施例１及び比較例２と比較例３で製造された蛍光体の色座標を示したもものである。この図面から、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋（比較例２）やＳｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋比較例３）と共に、本発明（実施例１）の蛍光体も青色ＬＥＤに適用されることによって白色光を得ることができるということが分かる。
図７は、本発明の実施例１ないし３及び比較例１による蛍光体のＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）結果を示すグラフである。前記図面から、出発物質のうちＣａＣｌ２が一定範囲内でその含有量が増加するにつれて、比較例１の場合には表れていない新たなピークの相対強度が大きくなるということが分かる。したがって、本発明の具現例によるハロシリケート蛍光体は、単一相ではない２相以上の混合物であることが分かる。ｒ／ｑが１．２から１．７、２．１に増加するにつれて、公知のＣａ３ＳｉＯ４Ｃｌ２相に比べて、従来に報告されていない新たな相の相対量が増加しつつある。また図２ないし図４の発光ピークの変化が、新たな相の増加から始まるということが分かる。
本発明は、光システム関連の技術分野に好適に用いられる。
１０ ＬＥＤチップ、
２０ 金ワイヤー、
３０ 電気リード線、
４０ 蛍光体組成物、
５０ エポキシモールド（エポキシモルディング）層、
６０ 成形モールド、
７０ エポキシドームレンズ。
２０ 金ワイヤー、
３０ 電気リード線、
４０ 蛍光体組成物、
５０ エポキシモールド（エポキシモルディング）層、
６０ 成形モールド、
７０ エポキシドームレンズ。
Claims (10)
- 下記化学式１のハロシリケート蛍光体：
Ｍ１は、Ｓｒ２＋及びＢａ２＋のうち選択される少なくとも１つであり、
Ｍ２は、Ｓｉ４＋及びＧｅ４＋のうち選択される少なくとも１つであり、
Ｍ３は、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋及びＢａ２＋のうち選択される少なくとも１つであり、
Ｍ４は、Ｅｕ２＋、Ｍｎ２＋、Ｓｂ２＋、Ｃｅ３＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｔｂ３＋、Ｄｙ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｙｂ３＋及びＢｉ３＋のうち選択される少なくとも１つであり、
Ａは、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、またはＩ−のうち選択される少なくとも１つであり、
０≦ｘ＜１、
１．８≦ｐ≦２．２、０．８≦ｑ≦１．２、１＜ｒ／ｑ＜３及び０＜ｓ＜０．５である。 - 前記ハロシリケート蛍光体の発光スペクトルで、半価幅が１２５ないし２２０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のハロシリケート蛍光体。
- 発光ダイオードと、
請求項１または２のうちいずれか１項に記載のハロシリケート蛍光体と、を含むことを特徴とする白色発光素子。 - 前記発光ダイオードは、青色またはＵＶ発光ダイオードであることを特徴とする請求項３に記載の白色発光素子。
- 青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体から選択された一つ以上をさらに含むことを特徴とする請求項３または４に記載の白色発光素子。
- 前記青色蛍光体は、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ８Ｏ１３：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８・２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋及び（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）６・ｎＢ２Ｏ３：Ｅｕ２＋よりなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項５に記載の白色発光素子。
- 前記緑色蛍光体は、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＺｎＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋及びＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋よりなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項５に記載の白色発光素子。
- 前記赤色蛍光体は、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ２＋、ＣａＬａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）１０（ＰＯ４）６（Ｆ，Ｃｌ）：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、（Ｙ，Ｌｕ）２ＷＯ６：Ｅｕ３＋，Ｍｏ６＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）ＢＯ３：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋、（Ｇｄ，Ｙ，Ｌｕ，Ｌａ）（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋，Ｂｉ３＋及び（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＭｇＰ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋よりなる群から選択された一つ以上であることを特徴とする請求項５に記載の白色発光素子。
- 前記ハロシリケート蛍光体の放出スペクトルのピーク波長は、５２０ないし６７０ｎｍであることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の白色発光素子。
- 前記白色発光素子は、信号灯、通信機器の光源、ディスプレイ装置のバックライトまたは照明用であることを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の白色発光素子。
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