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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022104527
(43)【公開日】2022-07-08
(54)【発明の名称】蛍光体プレート
(51)【国際特許分類】
C09K 11/80 20060101AFI20220701BHJP
C09K 11/00 20060101ALI20220701BHJP
C09K 11/02 20060101ALI20220701BHJP
C04B 35/117 20060101ALI20220701BHJP
H01L 33/50 20100101ALI20220701BHJP
【ＦＩ】
C09K11/80
C09K11/00 D
C09K11/02 Z
C04B35/117
H01L33/50
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021162683
(22)【出願日】2021-10-01
(31)【優先権主張番号】P 2020218582
(32)【優先日】2020-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】507182807
【氏名又は名称】クアーズテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101878
【弁理士】
【氏名又は名称】木下 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100187506
【弁理士】
【氏名又は名称】澤田 優子
(72)【発明者】
【氏名】入江 正樹
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 裕麻
【テーマコード（参考）】
4H001
5F142
【Ｆターム（参考）】
4H001CA02
5F142AA23
5F142AA26
5F142DA02
5F142DA45
5F142DA54
5F142DA63
5F142FA24
5F142FA28
(57)【要約】
【課題】光束量が多く、温度上昇による発光効率の低下が抑えられ、かつ、色度差の小さい白色光を発光する蛍光体プレートを提供する。
【解決手段】（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子による焼成体からなる蛍光体プレートであって、０．０７≦ｘ≦０．１１および０．０１０≦ｙ≦０．０１５であり、前記焼成体中、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径が４μｍ以上６μｍ以下であり、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の合計量１００ｖｏｌ％に対して、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の濃度が２０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下であり、前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径と前記（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径との比率（Ａｌ2Ｏ3／（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12）が１以上２以下であり、前記焼成体の全体厚さが１５０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする蛍光体プレート。
【選択図】なし
【解決手段】（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子による焼成体からなる蛍光体プレートであって、０．０７≦ｘ≦０．１１および０．０１０≦ｙ≦０．０１５であり、前記焼成体中、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径が４μｍ以上６μｍ以下であり、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の合計量１００ｖｏｌ％に対して、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の濃度が２０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下であり、前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径と前記（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径との比率（Ａｌ2Ｏ3／（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12）が１以上２以下であり、前記焼成体の全体厚さが１５０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする蛍光体プレート。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子による焼成体からなる蛍光体プレートであって、
０．０７≦ｘ≦０．１１および０．０１０≦ｙ≦０．０１５であり、
前記焼成体中、
（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径が４μｍ以上６μｍ以下であり、
（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の合計量１００ｖｏｌ％に対して、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の濃度が２０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下であり、
前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径と前記（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径との比率（Ａｌ2Ｏ3／（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12）が１以上２以下であり、
前記焼成体の全体厚さが１５０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする蛍光体プレート。
０．０７≦ｘ≦０．１１および０．０１０≦ｙ≦０．０１５であり、
前記焼成体中、
（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径が４μｍ以上６μｍ以下であり、
（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の合計量１００ｖｏｌ％に対して、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の濃度が２０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下であり、
前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径と前記（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径との比率（Ａｌ2Ｏ3／（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12）が１以上２以下であり、
前記焼成体の全体厚さが１５０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする蛍光体プレート。
【請求項2】
前記蛍光体プレート中、Ｇｄ／Ｃｅ含有比（ｘ／ｙ）が５．８以上９．２４以下である請求項１に記載の蛍光体プレート。
【請求項3】
前記焼結体の気孔率が１．０％以下である請求項１または２に記載の蛍光体プレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの発光を波長変換して白色光を得る蛍光体プレートに関し、詳しくは、高輝度白色照明に使用される蛍光体プレートに関する。
【背景技術】
【0002】
ＬＥＤは、省電力、長寿命および小サイズ等の観点から、携帯電話や各種表示装置等に適用されている。さらに、近年の発光効率の向上に伴い、照明用途でも注目され、急激に普及しつつある。
【0003】
現在、白色ＬＥＤ照明は、青色ＬＥＤによる発光と、この青色光の入射光を受けて青色の補色である黄色に発光する蛍光体からの出射光との混合により、白色光を得る方法が主流となっている。このような蛍光体が用いられた波長変換部材は、従来は、樹脂中に蛍光体粉末が分散されたものが一般的であったが、近年、耐熱性の観点から、セラミックスとの複合体としたものが多用されている。
しかしながら、均一な発光色が要求されるＬＥＤ照明において、前記セラミックス複合体による波長変換部材は、色ムラを生じやすいという課題を有していた。
しかしながら、均一な発光色が要求されるＬＥＤ照明において、前記セラミックス複合体による波長変換部材は、色ムラを生じやすいという課題を有していた。
【0004】
これに対しては、例えば、特許文献１には、発光強度が高く、光変換効率の高い波長変換部材の製造方法として、下記式（Ｉ）で表される組成を有するイットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体と、アルミナ純度９９．０質量％以上のアルミナ粒子とを含む成形体を準備することと、前記成形体を一次焼成し、第一の焼結体を得ることと、前記第一の焼結体を熱間等方加圧（ＨＩＰ）処理により二次焼成し、第二の焼結体を得ることを含む、波長変換部材の製造方法が開示されている。
（Ｙ1-a-bＧｄaＣｅb）3Ａｌ5Ｏ12 ・・・（Ｉ）
（式（Ｉ）中、ａ、ｂは、各々、０≦ａ≦０．３および０＜ｂ≦０．０２２である。）
（Ｙ1-a-bＧｄaＣｅb）3Ａｌ5Ｏ12 ・・・（Ｉ）
（式（Ｉ）中、ａ、ｂは、各々、０≦ａ≦０．３および０＜ｂ≦０．０２２である。）
【0005】
この製造方法で得られる波長変換部材は、式（Ｉ）中、Ｃｅ賦活量ｂについて０を超えて０．０２２以下（０＜ｂ≦０．０２２）が好ましいと記載されているものの、実施例においてはｂが０．００９以下が例示されるだけであり、これらによれば、Ｃｅが０．００９以下で所望の蛍光波長を得るためには、Ｇｄを多量にドープする必要があり、ＬＥＤ発光装置で使用された際に、温度が上昇するに従い波長変換効率が低下するという問題があった。
【0006】
また、特許文献１には、成形体を準備する段階のイットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体およびアルミナ粒子の平均粒径について、各々１μｍ以上５０μｍ以下および０．２μｍ以上１．３μｍ以下が好ましいことが記載されているが、焼成後の焼結体粒子径については記載されておらず、イットリウムアルミニウムガーネット系蛍光体の発光効率を最大限に高め、かつ、アルミナ粒子を複合することによる焼結体の散乱による色度変化、配向特性および面内均一性（色ムラ低減）等の課題に対して十分に検討されているとはいえなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１８－１７２６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
これまでに、発光強度および光変換効率の高い波長変換部材は得られているが、色度、配向特性および色ムラについてはさらなる改善が必要であった。
本発明は、光束量が多く、かつ、温度が上昇しても発光効率の低下が小さく、色度差が小さく面内ムラが抑制された白色光を発光する蛍光体プレートを提供することを目的とする。
本発明は、光束量が多く、かつ、温度が上昇しても発光効率の低下が小さく、色度差が小さく面内ムラが抑制された白色光を発光する蛍光体プレートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の蛍光体プレートは、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子による焼成体からなり、０．０７≦ｘ≦０．１１および０．０１０≦ｙ≦０．０１５であり、前記焼結体中、前記（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径が４μｍ以上６μｍ以下であり、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の合計量１００ｖｏｌ％に対して、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の濃度が２０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下であり、前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径と前記（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径との比率Ａｌ2Ｏ3／（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12が１以上２以下であり、前記焼結体の全体厚さが１５０μｍ以上２５０μｍ以下であることを特徴とする。
前記蛍光体プレート中に含まれるＧｄのＣｅに対する比（ｘ／ｙ）は５．８以上９．２４以下であることが好ましい。
前記焼結体の気孔率が１．０％以下であることが好ましい。
前記蛍光体プレート中に含まれるＧｄのＣｅに対する比（ｘ／ｙ）は５．８以上９．２４以下であることが好ましい。
前記焼結体の気孔率が１．０％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、光束量が多く、温度上昇による発光効率の低下が抑えられ、かつ、色度差の小さい白色光を発光する蛍光体プレートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の蛍光体プレートについて詳細に説明する。
本発明の蛍光体プレートは、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子による焼成体からなり、０．０７≦ｘ≦０．１１および０．０１０≦ｙ≦０．０１５であり、前記焼成体中、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径が４μｍ以上６μｍ以下であり、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の合計量１００ｖｏｌ％に対して、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の濃度が２０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下であり、前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径と前記（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径との比率Ａｌ2Ｏ3／（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12が１以上２以下であり、焼成体の全体厚さが１５０μｍ以上２５０μｍ以下である。
本発明の蛍光体プレートは、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子による焼成体からなり、０．０７≦ｘ≦０．１１および０．０１０≦ｙ≦０．０１５であり、前記焼成体中、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径が４μｍ以上６μｍ以下であり、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の合計量１００ｖｏｌ％に対して、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の濃度が２０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下であり、前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径と前記（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径との比率Ａｌ2Ｏ3／（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12が１以上２以下であり、焼成体の全体厚さが１５０μｍ以上２５０μｍ以下である。
【0013】
イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）系蛍光体「以下「蛍光体」ともいう。」において所望の白色光を得るためには、ＧｄおよびＣｅのドープ量により蛍光波長を制御する必要がある。Ｇｄを多量にドープすると、蛍光体の温度特性が低下する。温度特性とは、波長変換効率の温度依存性のことであり、温度特性が低下するとは、温度が上昇すると波長変換効率が低下することをいい、高温使用下における光束低下要因となる。通常の蛍光体は、温度が上昇すると波長変換効率が低下するので、温度特性に問題がある。一方、温度特性が高いとは、温度が上昇しても波長変換効率の低下が小さいことをいう。また、光束とは、本明細書においては、青色ＬＥＤ上に蛍光体プレートを実装し、白色光を発光した際に得られる白色光の明るさを示す指標である。
【0014】
一方、発光元素であるＣｅを多量にドープすると、光の吸収量が多くなる。このため、青色光を透過させるためには、蛍光体の厚みや含有量を減らす必要がある。ただし、蛍光体が薄すぎると、青色光が蛍光体内で十分に拡散できず、色度差に課題が生じる。色度差は白色光の配向特性を表す指標であり、青色ＬＥＤ上に蛍光体プレートを実装し、白色光を発光した際に得られる白色光の直進光（０度）および斜方光（６０度）の色度差（ΔＣＩＥ_ｘ＝ＣＩＥ_ｘ（６０度）－ＣＩＥ_ｘ（０度））である。高輝度の白色光を得るには、色度差（配向特性）は小さい方が好ましい。蛍光体の含有量を減らしすぎると、アルミナ等の混ぜ合わせる材料の吸収により光束が低下する。
一方、Ｃｅを過剰にドープすると濃度消光により、青色光から黄色光への変換効率が低下し、かえって発光効率が低下することとなる。
一方、Ｃｅを過剰にドープすると濃度消光により、青色光から黄色光への変換効率が低下し、かえって発光効率が低下することとなる。
【0015】
本発明で使用する（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子（以下単に「ＹＡＧ粒子」ともいう。）においても、ＧｄおよびＣｅのドープ量には適性値が存在する。（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12のＹサイトの一部がＧｄで置換されると長波長化し、Ａｌサイトの一部がＧｄで置換されると短波長化する。一方、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12のＹサイトの一部がＣｅで置換されると５ｄ－４ｆ許容遷移によりブロードな発光を示す。これらの知見から得られたＧｄの含有量ｘおよびＣｅの含有量ｙは０．０７≦ｘ≦０．１１および０．０１０≦ｙ≦０．０１５、好ましくは０．０７≦ｘ≦０．１０および０．０１１≦ｙ≦０．０１４である。（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子において、ｘおよびｙを前記数値範囲にすることにより、光束量が多く、かつ、温度特性が高く、色度差の小さい白色発光が得られる。
【0016】
ｘが０．０７未満である場合、所望の白色光を得るためにはｙを０．０１５超とする必要がある。ｙが０．０１５を超えると、発光効率が低下し、光束が低下する。一方、ｘが０．１１を超える場合、所望の白色光を得るためにはｙを０．０１０未満にしなければならず、温度特性が低下する。
【0017】
焼成体中のＹＡＧ粒子の平均粒径は４μｍ以上６μｍ以下、好ましくは４．４μｍ以上５．６μｍ以下である。前記平均粒径は、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて、焼成体表面を撮影し、その反射電子像を観察して粒径を計測することにより求める。（ＩＳＯ１３３８３－１：２０１２に準拠）具体的には、上記日立ハイテック製ＦＥ－ＳＥＭを用い、焼成体の断面組織の２０００倍の反射電子像を撮影し、その中に観察される各粒子２００個の最大粒子長さを測定し、この平均値を算出することにより求める。平均粒径が４μｍ以上６μｍ以下であるときは、焼成体中でＹＡＧ粒子が均一に分散した状態である。ＹＡＧ粒子が均一に分散していると、蛍光体プレート中に空隙が少なく、高い光変換効率が得られる。
平均粒径が４μｍ未満であると、焼成体中の蛍光体成分であるＹＡＧ粒子の結晶性が低く、発光効率が低下し、光束が低下する。平均粒径が６μｍを超えると、青色光が蛍光体内で十分に拡散できず、色度差（ΔＣＩＥ_ｘ）が大きくなり、白色性が低下する。
平均粒径が４μｍ未満であると、焼成体中の蛍光体成分であるＹＡＧ粒子の結晶性が低く、発光効率が低下し、光束が低下する。平均粒径が６μｍを超えると、青色光が蛍光体内で十分に拡散できず、色度差（ΔＣＩＥ_ｘ）が大きくなり、白色性が低下する。
【0018】
焼成体中、ＹＡＧ粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の合計量１００ｖｏｌ％に対して、ＹＡＧ粒子の濃度は２０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下、好ましくは２２ｖｏｌ％以上２６ｖｏｌ％以下である。ＹＡＧ粒子の濃度は蛍光体プレートのＸＲＤ回折分析によりＹＡＧ相とＡｌ2Ｏ3相の比率を算出することにより求める。
ＹＡＧ粒子の濃度が２０ｖｏｌ％未満であると、Ａｌ2Ｏ3層での僅かな吸収により光束は低下する。一方、３０ｖｏｌ％を超えると、Ａｌ2Ｏ3層での散乱が不十分となり、色度差が低下、すなわち配向特性が悪化し、色ムラが発生する。なお、色ムラは、青色ＬＥＤ上に蛍光体プレートを実装し、白色光を発光した際の蛍光体プレート面内の色度バラツキを示すものであり、この値が小さいほど、均質な白色光が得られる。
ＹＡＧ粒子の濃度が２０ｖｏｌ％未満であると、Ａｌ2Ｏ3層での僅かな吸収により光束は低下する。一方、３０ｖｏｌ％を超えると、Ａｌ2Ｏ3層での散乱が不十分となり、色度差が低下、すなわち配向特性が悪化し、色ムラが発生する。なお、色ムラは、青色ＬＥＤ上に蛍光体プレートを実装し、白色光を発光した際の蛍光体プレート面内の色度バラツキを示すものであり、この値が小さいほど、均質な白色光が得られる。
【0019】
なお、Ａｌ2Ｏ3粒子は、焼成体を構成するＹＡＧ粒子以外の成分であるから、その濃度は、ＹＡＧ粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の合計量１００ｖｏｌ％に対して、８０～７０ｖｏｌ％、好ましくは７８～７４ｖｏｌ％である。Ａｌ2Ｏ3粒子の濃度も蛍光体プレートのＸＲＤ回折分析により求めることができる。
【0020】
Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径とＹＡＧ粒子の平均粒径との比率（Ａｌ2Ｏ3平均粒径／ＹＡＧ平均粒径）は１以上２以下である。前記比率が１以上２以下であるとき、蛍光体プレートは、高効率な発光素子となる。
しかしながら、Ａｌ2Ｏ3平均粒径／ＹＡＧ平均粒径が１未満である場合、すなわち、Ａｌ2Ｏ3粒子がＹＡＧ粒子よりも平均して小さい場合、ＹＡＧ粒子の発光効率は高いが、青色光と蛍光がＡｌ2Ｏ3粒子中で過度に散乱されるため、取り出し効率が低下し、光束が低下する。また、Ａｌ2Ｏ3平均粒径／ＹＡＧ平均粒径が２を超える場合、すなわち、Ａｌ2Ｏ3粒子がＹＡＧ粒子よりも平均して大きい場合、蛍光体プレートの発光効率が低くなり、光束は低下する。また、波長変換された白色光が十分に拡散せずに出射されるため、色ムラが発生する。
しかしながら、Ａｌ2Ｏ3平均粒径／ＹＡＧ平均粒径が１未満である場合、すなわち、Ａｌ2Ｏ3粒子がＹＡＧ粒子よりも平均して小さい場合、ＹＡＧ粒子の発光効率は高いが、青色光と蛍光がＡｌ2Ｏ3粒子中で過度に散乱されるため、取り出し効率が低下し、光束が低下する。また、Ａｌ2Ｏ3平均粒径／ＹＡＧ平均粒径が２を超える場合、すなわち、Ａｌ2Ｏ3粒子がＹＡＧ粒子よりも平均して大きい場合、蛍光体プレートの発光効率が低くなり、光束は低下する。また、波長変換された白色光が十分に拡散せずに出射されるため、色ムラが発生する。
【0021】
本発明に係る焼成体の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、原料としてＹ2Ｏ3（平均粒径０．３～３μｍ）、ＣｅＯ2（平均粒径０．１～１μｍ）、Ｇｄ2Ｏ3（平均粒径０．２～４μｍ）およびＡｌ2Ｏ3（平均粒径０．２～１０μｍ）を用い、適宜、平均粒径を特定し、焼成体とした際、所定の組成となるように適宜、配合し、成形、脱脂後、１．０×１０-2Ｐａ以下の中真空～低真空程度の真空雰囲気下で焼成する方法が用いられる。前記焼成体の断面図を図１に示す。図１に示すように、本発明の蛍光体プレートは、一の主面が光の入射面２であり、入射面２と反対側の主面が光の出射面３である板状体である。
【0022】
入射面２および出射面３は、ＹＡＧ粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子が非加工で露出する焼成面である。非加工とは、原料粉末を成形後、焼成を行ったままの状態をいい、焼成後に機械研削およびエッチング等の加工が施されていないことをいう。なお、入射面２および出射面３を、焼成後に機械研削およびエッチング等の加工を施し、いわゆる加工面とすると、機械的強度が低く、実装時や使用時に応力によるワレが生じ易くなる。また、加工時に発生する欠陥が原因となり、発光効率の低下等の不具合を引き起こす虞もある。
【0023】
本発明の蛍光体プレートとなる焼成体の測定長４ｍｍの算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．１５μｍ以上１．００μｍ以下が好ましい。これにより、光の取り出し効率が向上し、光束を高めることができる。なお、上記ＲａはＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９９４に準拠し測定される。
【0024】
前記焼成体の全体厚さは１５０μｍ以上２５０μｍ以下、好ましくは１８０μｍ以上２３０μｍ以下である。厚さが１５０μｍ未満の場合、散乱が不十分となり、色度差が悪化する。一方、厚さが２５０μｍを超えると、散乱が多く、取り出し効率が低下し、光束が低下する。取り出し効率とは、蛍光体プレートから青色光および黄色光が出力される際の効率であり、発光効率と取り出し効率の積が蛍光体の性能を示す指標である。
【0025】
前記焼成体中のＧｄ／Ｃｅ比（ｘ／ｙ）は、４～１５であることが好ましいが、５．８以上９．２４以下が好ましく、更には６．５以上８．０以下であることがより好ましい。
Ｇｄ／Ｃｅ比（ｘ／ｙ）が４未満である場合、Ｇｄ濃度が少なく、所望の蛍光波長よりも短波長の発光となる虞がある。あるいはＣｅ濃度が多く、濃度消光により発光効率が低下し、光束が低下する虞がある。一方、Ｇｄ／Ｃｅ比（ｘ／ｙ）が１５を超える場合、Ｇｄ濃度が多く、Ｃｅ濃度が少ないため、温度特性が低下する虞がある。
前記焼成体中のＧｄ／Ｃｅ比（ｘ／ｙ）を５．８以上９．２４以下（より好ましくは、６．５以上８．０以下）とすることにより、より的確な蛍光波長とすることができ、濃度消光による発光効率の低下を防ぎ、より高い光束を得ることができる。更には、より温度特性を高めることができる。
Ｇｄ／Ｃｅ比（ｘ／ｙ）が４未満である場合、Ｇｄ濃度が少なく、所望の蛍光波長よりも短波長の発光となる虞がある。あるいはＣｅ濃度が多く、濃度消光により発光効率が低下し、光束が低下する虞がある。一方、Ｇｄ／Ｃｅ比（ｘ／ｙ）が１５を超える場合、Ｇｄ濃度が多く、Ｃｅ濃度が少ないため、温度特性が低下する虞がある。
前記焼成体中のＧｄ／Ｃｅ比（ｘ／ｙ）を５．８以上９．２４以下（より好ましくは、６．５以上８．０以下）とすることにより、より的確な蛍光波長とすることができ、濃度消光による発光効率の低下を防ぎ、より高い光束を得ることができる。更には、より温度特性を高めることができる。
【0026】
前記焼成体の気孔率は、１．０％以下であることが好ましい。気孔率を１．０％以下とすることにより、蛍光体プレートを高い機械的強度とすることができる。また、入射光が過度に散乱して、入射面２側への戻り光の割合が増加し、発光効率が低下することを防止できる。なお、前記気孔率はＪＩＳ Ｒ１６３４：１９９８に準拠し測定されるものである。
【実施例0027】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明は下記に示す実施例により制限されるものではない。
〔１〕［（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12＋Ａｌ2Ｏ3］焼成体の作製
平均粒径０．５μｍ、純度９９．９％の酸化セリウム粉末と、平均粒径１．２μｍ、純度９９．９％の酸化イットリウム粉末と、平均粒径０．９μｍ、純度９９．９％の酸化ガドリニウム粉末と、平均粒径０．５μｍ、純度９９．９％の酸化アルミニウム粉末とを所定の配合比率で混合し、原料粉末を得た。酸化イットリウム粉末、酸化ガドリニウム粉末、酸化セリウム粉末および酸化アルミニウム粉末の粒径を調整することにより、（（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12＋Ａｌ2Ｏ3）焼成体中の（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の平均粒径を調整した。具体的には（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径を調整する場合は、原料粉中の酸化イットリウム粉末、酸化ガドリニウム粉末および酸化セリウム粉末の粒径を調整し、Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径を調整する場合は原料粉中の酸化アルミニウム粉末の粒径を調整した。
〔１〕［（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12＋Ａｌ2Ｏ3］焼成体の作製
平均粒径０．５μｍ、純度９９．９％の酸化セリウム粉末と、平均粒径１．２μｍ、純度９９．９％の酸化イットリウム粉末と、平均粒径０．９μｍ、純度９９．９％の酸化ガドリニウム粉末と、平均粒径０．５μｍ、純度９９．９％の酸化アルミニウム粉末とを所定の配合比率で混合し、原料粉末を得た。酸化イットリウム粉末、酸化ガドリニウム粉末、酸化セリウム粉末および酸化アルミニウム粉末の粒径を調整することにより、（（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12＋Ａｌ2Ｏ3）焼成体中の（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子の平均粒径を調整した。具体的には（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径を調整する場合は、原料粉中の酸化イットリウム粉末、酸化ガドリニウム粉末および酸化セリウム粉末の粒径を調整し、Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径を調整する場合は原料粉中の酸化アルミニウム粉末の粒径を調整した。
【0028】
この原料粉末に、エタノール、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）系バインダおよびグリセリン系可塑剤を添加し、酸化アルミニウムボールを用いたボールミルにて４０時間粉砕混合を行い、スラリーを調製した。
【0029】
このスラリーを用いて、ドクターブレード法により、所定厚さのグリーンシートを成形した。このとき、グリーンシートの厚さを調整することで、蛍光体プレートの全体厚さを調整した。得られたグリーンシートを、大気中で脱脂、仮焼後、１．０×１０-2Ｐａ以下の真空雰囲気下１７００℃で焼成し、（（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12＋Ａｌ2Ｏ3）焼成体を得た。
上記条件を適宜調整することで、表１に記載される実施例１～９および比較例１～１４のサンプルを作製し、次の評価を行った。
上記条件を適宜調整することで、表１に記載される実施例１～９および比較例１～１４のサンプルを作製し、次の評価を行った。
【0030】
〔２〕［（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12＋Ａｌ2Ｏ3］焼成体の評価
（Ｃｅ、Ｇｄ濃度）
ＩＣＰ発光分析により、得られた蛍光体プレートのＣｅ濃度およびＧｄ濃度を求めた。
（平均粒径）
前記蛍光体プレートの表面の反射電子像を電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて撮影し、ＹＡＧ粒子とＡｌ2Ｏ3粒子を特定した。その後、それぞれの粒子の最大長の平均値を平均粒径（単位：μｍ）とした。ＹＡＧ粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子とも２００個以上カウントした。
（（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12の割合）
ＹＡＧ粒子の割合は蛍光体プレートのＸＲＤ回折分析によりＹＡＧ相とＡｌ2Ｏ3相の比率を算出することにより求めた。
（Ｃｅ、Ｇｄ濃度）
ＩＣＰ発光分析により、得られた蛍光体プレートのＣｅ濃度およびＧｄ濃度を求めた。
（平均粒径）
前記蛍光体プレートの表面の反射電子像を電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて撮影し、ＹＡＧ粒子とＡｌ2Ｏ3粒子を特定した。その後、それぞれの粒子の最大長の平均値を平均粒径（単位：μｍ）とした。ＹＡＧ粒子およびＡｌ2Ｏ3粒子とも２００個以上カウントした。
（（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12の割合）
ＹＡＧ粒子の割合は蛍光体プレートのＸＲＤ回折分析によりＹＡＧ相とＡｌ2Ｏ3相の比率を算出することにより求めた。
【0031】
（ドミナント波長）
前記蛍光体プレートを１０ｍｍ四方の大きさに切り出した後、４インチ積分球の中央に設置し、分光器を用いてキセノンランプを４５０ｎｍ±１ｎｍの波長に分光した励起光を前記積分球に照射した。分光器（オーシャンインサイト社製「ファイバマルチチャンネル分光器ＵＳＢ４０００」）を用いて、蛍光体プレートの発光スペクトルを測定し、得られた発光スペクトルのうち、４８０～７８０ｎｍの蛍光成分について、蛍光ドミナント波長を算出した。
前記蛍光体プレートを１０ｍｍ四方の大きさに切り出した後、４インチ積分球の中央に設置し、分光器を用いてキセノンランプを４５０ｎｍ±１ｎｍの波長に分光した励起光を前記積分球に照射した。分光器（オーシャンインサイト社製「ファイバマルチチャンネル分光器ＵＳＢ４０００」）を用いて、蛍光体プレートの発光スペクトルを測定し、得られた発光スペクトルのうち、４８０～７８０ｎｍの蛍光成分について、蛍光ドミナント波長を算出した。
【0032】
（温度特性）
前記蛍光体プレート（１０ｍｍ×１０ｍｍ）をヒータのついた４インチ積分球の中央に設置し、蛍光波長測定と同様に４５０ｎｍ±１ｎｍの励起光を照射し、蛍光体プレートの発光スペクトルから２５℃および２００℃の量子効率を測定した。２００℃の量子効率を２５℃の量子効率で割った値を温度特性とした。
前記蛍光体プレート（１０ｍｍ×１０ｍｍ）をヒータのついた４インチ積分球の中央に設置し、蛍光波長測定と同様に４５０ｎｍ±１ｎｍの励起光を照射し、蛍光体プレートの発光スペクトルから２５℃および２００℃の量子効率を測定した。２００℃の量子効率を２５℃の量子効率で割った値を温度特性とした。
【0033】
（光束）
前記蛍光体プレートを１ｍｍ四方の大きさに加工後、青色ＬＥＤ素子（発光領域１ｍｍ四方、発光波長４５０ｎｍ）の上にシリコーン樹脂で固定した。発光を４インチ積分球で集光後、分光器（オーシャンインサイト社製「ファイバマルチチャンネル分光器ＵＳＢ４０００」）を用いて、発光スペクトルを測定した。
得られた発光スペクトルから光束を算出した。同タイプのＬＥＤ上に市販のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（化成オプトロニクス製（現：三菱化学ハイテクニカ）Ｐ４６－Ｙ３）粉末を市販のフェニルシリコーン（ダウコーニング社製ＯＥ－６６３０）樹脂に２２ｖｏｌ％で固定した際の光束を１００とした場合の相対光束値を算出した。
前記蛍光体プレートを１ｍｍ四方の大きさに加工後、青色ＬＥＤ素子（発光領域１ｍｍ四方、発光波長４５０ｎｍ）の上にシリコーン樹脂で固定した。発光を４インチ積分球で集光後、分光器（オーシャンインサイト社製「ファイバマルチチャンネル分光器ＵＳＢ４０００」）を用いて、発光スペクトルを測定した。
得られた発光スペクトルから光束を算出した。同タイプのＬＥＤ上に市販のＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（化成オプトロニクス製（現：三菱化学ハイテクニカ）Ｐ４６－Ｙ３）粉末を市販のフェニルシリコーン（ダウコーニング社製ＯＥ－６６３０）樹脂に２２ｖｏｌ％で固定した際の光束を１００とした場合の相対光束値を算出した。
【0034】
（色度差）
前記蛍光体プレートを１ｍｍ四方の大きさに加工後、青色ＬＥＤ素子（発光領域１ｍｍ四方、発光波長４５０ｎｍ）の上にシリコーン樹脂で固定した。蛍光体プレートからの発光のうち、正面方向（０度）と斜方（６０度）の色度ＣＩＥ_ｘを測定し、ＣＩＥ_ｘ（６０度）－ＣＩＥ_ｘ（０度）の値を色度差（ΔＣＩＥ_ｘ）とした。色度差が小さいほど、白色光の配向性（配向特性）に優れていることを示す。
前記蛍光体プレートを１ｍｍ四方の大きさに加工後、青色ＬＥＤ素子（発光領域１ｍｍ四方、発光波長４５０ｎｍ）の上にシリコーン樹脂で固定した。蛍光体プレートからの発光のうち、正面方向（０度）と斜方（６０度）の色度ＣＩＥ_ｘを測定し、ＣＩＥ_ｘ（６０度）－ＣＩＥ_ｘ（０度）の値を色度差（ΔＣＩＥ_ｘ）とした。色度差が小さいほど、白色光の配向性（配向特性）に優れていることを示す。
【0035】
（色ムラ）
前記蛍光体プレートを１ｍｍ四方の大きさに加工後、青色ＬＥＤ素子（発光領域１ｍｍ四方、発光波長４５０ｎｍ）の上にシリコーン樹脂で固定した。蛍光体プレート発光面の色ムラを２次元色彩輝度計（コニカミノルタ社製ＣＡ－２５００）で測定し、ＣＩＥ_ｘの最大値と最小値の差を色ムラとした。
前記蛍光体プレートを１ｍｍ四方の大きさに加工後、青色ＬＥＤ素子（発光領域１ｍｍ四方、発光波長４５０ｎｍ）の上にシリコーン樹脂で固定した。蛍光体プレート発光面の色ムラを２次元色彩輝度計（コニカミノルタ社製ＣＡ－２５００）で測定し、ＣＩＥ_ｘの最大値と最小値の差を色ムラとした。
【0036】
【表1】
【0037】
上記結果から、（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子において、０．０７≦ｘ≦０．１１、０．０１０≦ｙ≦０．０１５とすることにより、配向特性、光束および温度特性に優れる蛍光体プレートが得られることが確認された。
【0038】
（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径を４μｍ以上６μｍ以下とすることにより、配向特性および光束に優れる蛍光体プレートが得られることが確認された。
【0039】
（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の濃度を２０ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下とすることにより、光束、配向特性および色ムラに優れる蛍光体プレートが得られることが確認された。
【0040】
前記Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径と前記（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12粒子の平均粒径の比率Ａｌ2Ｏ3／（Ｙ1-x-y，Ｇｄx，Ｃｅy）3Ａｌ5Ｏ12を１以上２以下とすることにより、光束および色ムラに優れる蛍光体プレートが得られることが確認された。
【0041】
焼成体の全体厚さを１５０μｍ以上２５０μｍ以下とすることにより、光束および配向特性に優れる蛍光体プレートが得られることが確認された。
【0042】
Ｇｄ／Ｃｅ比（ｘ／ｙ）を５．８以上９．２４以下とすることにより、光束および温度特性に優れる蛍光体プレートが得られることが確認された。
【符号の説明】
【0043】
１ 焼成体
２ 入射面
３ 出射面
４ 側面
５ 側面
２ 入射面
３ 出射面
４ 側面
５ 側面
【図1】