CN101175835A - 荧光体及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及荧光体及其应用，所述荧光体表现出高辉度的发光，是优异的橙色或红色的荧光体，并且当将其曝露于激发源时其辉度的降低少。该荧光体含有具有下述通式[1]所示的化学组成的结晶相，所述通式[1]中，Ln’是选自镧系元素、Mn和Ti的金属元素，MII’是Ln’元素以外的2价金属元素，MIII’是3价金属元素，MIV’是4价金属元素，A是选自Li、Na和K的金属元素，0＜p≤0.2、0≤a、0≤b、a+b＞0、0≤n并且0.002≤(3n+2)a/4≤0.9。(1－a－b)(Ln’pMII’ 1－pMIII’MIV’N3)·a(MIV’ (3n+2)/4NnO)·b(AMIV’ 2N3)…[1]。

Description

荧光体及其应用
技术领域
本发明涉及以无机化合物为主体的荧光体和利用了该荧光体所具有的性质即发出570nm以上的长波长的荧光的特性的照明器具、图像显示装置、荧光体混合物、含有荧光体的组合物、颜料以及紫外线吸收剂。
背景技术
荧光体被用于荧光灯、荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)、阴极射线管(CRT)、白光发光装置等。为了使荧光体发光，向荧光体供给用于激发荧光体的能量。荧光体被真空紫外线、紫外线、可见光线、电子射线等具有高能量的激发源激发，发出紫外线、可见光线、红外线。但是，荧光体因曝露在上述那样的激发源下而发生辉度降低。
因此，取代现有的硅酸盐荧光体、磷酸盐荧光体、铝酸盐荧光体、硼酸盐荧光体、硫化物荧光体、氧硫化物荧光体等荧光体，作为辉度降低少的荧光体，提出了塞隆(sialon)荧光体。
以往，这种塞隆荧光体是通过热压法进行烧制而制造的，其中将氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、碳酸钙(CaCO3)以及氧化铕(Eu2O3)以规定的摩尔比进行混合，在1气压(0.1MPa)的氮气中，于1700℃的温度保持1小时(例如参见专利文献1)。该工艺得到的活化了Eu离子的α-塞隆成为被波长450～500nm的蓝色光激发时发出波长550～600nm的黄色的光的荧光体。
但是，在以紫外发光二极管为激发源的白光发光装置或等离子体显示器等用途方面，不仅需要发出黄光的荧光体，还需要发出橙光和发出红光的荧光体。另外，以蓝色发光二极管为激发源的白光发光装置需要发出橙光和发出红光的荧光体，以提高演色性。
作为发出红色光的荧光体，已报道的有在Ba2Si5N8结晶上活化了Eu的无机物质(Ba2-aEuaSi5N8:a＝0.14～1.16)(参见非专利文献1)。另外，还报道了以各种组成的碱金属和硅的三元氮化物MbSicNd(M＝Ca、Sr、Ba、Zn；b、c、d为各种值)为母体的荧光体(参见非专利文献2)。同样还报道了MeSifNg:Eu(M＝Ca、Sr、Ba、Zn；g＝2/3e+4/3f)(参见专利文献2)。
作为其他塞隆、氮化物或氧氮化物荧光体，已知有以MSi3N5、M2Si4N7、M4Si6N11、M9Si11N23、M16Si15O6N32、M13Si18Al12O18N36、MSi5Al2ON9、M3Si5AlON10(其中，M为Ba、Ca、Sr、或稀土元素)为母体结晶并在其上活化了Eu和/或Ce的荧光体，这些之中也报道了发出红色光的荧光体(专利文献3)。另外，已知有使用了这些荧光体的LED照明单元。还报道了在Sr2Si5N8或SrSi7N10结晶上活化了Ce的荧光体(专利文献4)。
专利文献5中有关于荧光体LhMiN(2/3h+4/3i):Z(L为Ca、Sr、Ba等2价元素，M为Si、Ge等4价元素，Z为Eu等活化剂；h＝2，i＝5或者h＝1，i＝7)的记载，并记载了添加微量的Al时具有抑制残光的效果。另外，已知基于该荧光体和蓝色LED的组合得到的稍带红光的暖色系白光发光装置。另外，专利文献6中，作为LjMkN(2/3j+4/3k):Z荧光体，报道了以各种L元素、M元素、Z元素构成的荧光体。另外，专利文献7中虽然关于L-M-N:Eu，Z系描述了范围宽广的组合，但是没有指出以特定的组合物或结晶相为母体时发光特性得以提高的效果。
上述的专利文献2～专利文献7中代表性的荧光体以2价元素和4价元素的氮化物为母体结晶。这些荧光体在蓝色可见光的激发下红光的发光辉度不足。并且，由于其组成，其是化学不稳定的，在耐久性方面存在问题。
作为照明装置的现有技术，在专利文献8、专利文献9、专利文献10中记载了通过组合蓝色发光二极管和吸收蓝光发出黄光的荧光体而得到的白光发光装置。这些发光二极管中特别常用的荧光体是用通式(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12:Ce3+表示的以铈活化了的钇-铝-石榴石系荧光体。
但是，由蓝色发光二极管和钇-铝-石榴石系荧光体构成的白光发光装置具有因红色成分不足而发出蓝白光的特征，在演色性上可看出偏差。
专利文献11、专利文献5中记载了通过将两种荧光体混合分散、从而用别的红色荧光体弥补钇-铝-石榴石系荧光体中不足的红色成分的白光发光装置。但是，即使是这些发光装置，在演色性方面仍然具有应改善的问题。该专利文献11中记载的红色荧光体含有镉，存在环境污染的问题。另外，专利文献5中记载的以Ca1.97Si5N8:Eu0.03为代表例的红色发光荧光体虽然不含镉，但由于荧光体的辉度低，所以其发光强度不足。
专利文献12中公开了具有代表性的以Ca2(Si，Al)5N8:Ce表示的氮化硅系荧光体，其是以至少一种且必须包括Ce的稀土元素活化的氮化硅系荧光体。据记载，与现有的以Sr2Si5N8:Ce3+表示的荧光体相比，该荧光体能够实现多种色感。并且，专利文献13中公开了以Eu2+离子为发光中心的Sr2Al2Si3O2N6:Eu荧光体所代表的暖色或红色发光氧氮化物荧光体。
专利文献14(以下称作“JP2006-8721”)中记载了下述内容：以具有与已知作为耐热材料的CaAlSiN3结晶相同结晶结构的无机化合物为母体结晶并添加光学活性元素特别是Eu2+作为发光中心而得到的结晶成为发出特别高的辉度的橙光或红光的荧光体，所以通过使用该荧光体，可以得到具有高发光效率的、红光成分充沛、演色性好的白光发光装置。
专利文献1：特开2002-363554号公报
专利文献2：美国专利第6682663号公报
专利文献3：特开2003-206481号公报
专利文献4：特开2002-322474号公报
专利文献5：特开2003-321675号公报
专利文献6：特开2003-277746号公报
专利文献7：特开2004-10786号公报
专利文献8：日本发明专利第2900928号公报
专利文献9：日本发明专利第2927279号公报
专利文献10：日本发明专利第3364229号公报
专利文献11：特开平10-163535号公报
专利文献12：特开2004-244560号公报
专利文献13：特开2005-48105号公报
专利文献14：特开2006-8721号公报
非专利文献1：H.A.Hoppe等4人“Journal of Physics and ChemistryofSolids”2000年，61卷，2001～2006页
非专利文献2：《On new rare-earth doped M-Si-Al-O-N materials》J.W.H.van Krevel著，TU Eindhoven 2000，ISBN 90-386-2711-4
JP2006-8721公开的以具有与CaAlSiN3结晶相同的结晶结构的无机化合物为结晶母体的荧光体是优异的荧光体，其在653nm具有发光波长的中心，并且发光效率高。
但是，通常将荧光体用于照明或显示器的情况下，除要求发光效率高之外，还希望能够选择任意发光波长的荧光体。其原因在于，用于照明的情况下，根据使用条件，有时演色性优先，有时光通量优先。例如，荧光体的发光中心向视觉度高的绿色侧移动时，演色性趋于降低，但光通量增大。因此能得到发光波长是任意值的荧光体的话，对提高照明装置设计的自由度有用。另外，将荧光体用于显示器的情况下，能根据用途改变色重现性范围，提高了显示装置设计的自由度。
JP2006-8721中，作为获得发光中心波长为更短波长的荧光体的方法，公开了将Ca的一部分替换为Sr的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种荧光体，其显示出比现有的氮化物或氧氮化物荧光体更高的辉度，作为橙色或红色的荧光体其具有优异的性能，进而曝露在激发源的情况下其辉度的降低少，并且仅改变原料的种类或配比等即可改变发光波长。
本发明的另一个目的是使用这种荧光体提供发光效率高、设计自由度高的发光装置和照明装置以及图像显示装置(显示装置)。
本发明的另一个目的是提供使用了这种荧光体的荧光体混合物、含有荧光体的组合物、颜料以及紫外线吸收剂。
为了解决上述课题，本发明的发明人对各种氮化物以及氧氮化物荧光体进行了深入研究，结果发现，含有具有特定化学组成的结晶相的荧光体是解决上述课题的优异的荧光体，从而实现了本发明。
本发明是基于这种认识完成的，其要点如下。
(1)一种氮化物或氧氮化物荧光体，该荧光体含有2价的碱土金属元素和2价～4价的稀土金属元素，其以下述(i)和/或(ii)为特征；
(i)所述碱土金属元素被原子价低于该碱土金属元素的元素和/或空穴取代，
(ii)所述稀土金属元素被原子价低于该稀土金属元素的元素和/或空穴取代。
(2)如(1)所述的氮化物或氧氮化物荧光体，其特征在于，荧光体所含的氮离子被氧离子取代。
(3)如(1)或(2)所述的氮化物或氧氮化物荧光体，其特征在于，所述荧光体含有1价或0价的碱土金属元素和2价的稀土元素。
(4)一种荧光体，其含有具有下述通式[1]所示的化学组成的结晶相；
(1-a-b)(Ln’pMII’1-pMIII’MIV’N3)·a(MIV’(3n+2)/4NnO)·b(AMIV’2N3)…[1]
上述通式[1]中，Ln’是选自由镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII’是选自由Ln’元素以外的2价金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，MIII’是选自由3价的金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，MIV’是选自由4价的金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，A是选自由Li、Na和K组成的组的一种以上的1价金属元素，p是满足0＜p≤0.2的数，a、b和n是满足0≤a、0≤b、a+b＞0、0≤n以及0.002≤(3n+2)a/4≤0.9的数。
(5)如(4)所述的荧光体，其特征在于，所述结晶相的结晶结构属于空间群Cmc21或P21。
(6)如(4)或(5)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[1]中，MII’中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
(7)如(4)～(6)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[1]中，MII’是Ca，MIII’是Al，MIV’是Si。
(8)如(4)～(7)所述的荧光体，其特征在于，其是具有所述通式[1]所示的化学组成的结晶相以及结晶结构与该结晶相不同的结晶相(以下成为“其他结晶相”)和/或非晶相的混合物，并且该混合物中具有所述通式[1]所示的化学组成的结晶相的比例为20质量％以上。
(9)如(8)所述的荧光体，其特征在于，所述其他结晶相和/或非晶相是导电性的无机物质。
(10)如(9)所述的荧光体，其特征在于，所述导电性的无机物质由含有选自Zn、Al、Ga、In以及Sn组成的组的一种或两种以上的元素的氧化物、氧氮化物、氮化物或它们的混合物构成。
(11)如(8)～(10)所述的荧光体，其特征在于，所述其他结晶相和/或非晶相是化学组成与所述通式[1]所示的化学组成不同的无机荧光体。
(12)如(4)～(11)所述的荧光体，其特征在于，通过照射激发源，所述荧光体发出在550nm～700nm的范围的波长具有峰的荧光。
(13)如(12)所述的荧光体，其特征在于，所述激发源是具有100nm～570nm的波长的紫外线或可见光。
(14)如(4)～(13)所述的荧光体，其特征在于，所述荧光体含有具有下述通式[10]所示的化学组成的结晶相；
(EuyLn”wMII 1-y-wMIIIMIVN3)1-x(MIV (3n+2)/4NnO)x…[10]
(上述通式[10]中，Ln”是选自由除Eu以外的镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，y是满足0＜y≤0.2的数，w是满足0≤w＜0.2的数，x是满足0＜x≤0.45的数，n是满足0≤n的数，n和x是满足0.002≤(3n+2)x/4≤0.9的数。)
(15)如(14)所述的荧光体，其特征在于，所述荧光体含有具有下述通式[11]所示的化学组成的结晶相；
(EuyMII 1-yMIIIMIVN3)1-x(MIV (3n+2)/4NnO)x…[11]
(上述通式[11]中，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，y是满足0.0001≤y≤0.1的数，x是满足0＜x≤0.45的数，n是满足0≤n的数，n和x是满足0.002≤(3n+2)x/4≤0.9的数。)
(16)如(14)或(15)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[10]或[11]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
(17)如(14)～(16)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[10]或[11]中，x满足0.2≤x≤0.4，并且n和x满足0.4≤(3n+2)x/4≤0.8。
(18)如(14)～(17)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[10]或[11]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
(19)如(4)～(13)所述的荧光体，其特征在于，所述荧光体含有具有下述通式[21]所示的化学组成的结晶相。
(CeyLnzMII 1-y-zMIIIMIVN3)1-x(MIV (3n+2)/4NnO)x…[21]
(上述通式[21]中，Ln是选自由除Ce以外的镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，x是满足0≤x≤0.45的数，y是满足0＜y≤0.2的数，z是满足0≤z≤0.2的数，n满足0≤n，n和x是满足0.002≤(3n+2)x/4≤0.9的数。)
(20)如(19)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[21]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
(21)如(19)或(20)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[21]中，x满足0.15≤x≤0.3，且n和x满足0.3≤(3n+2)x/4≤0.6。
(22)如(19)～(21)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[21]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
(23)如(4)～(13)所述的荧光体，其特征在于，所述荧光体含有具有下述通式[30]所示的化学组成的结晶相；
(EuyLn”wMII 1-y-wMIIIMIVN3)1-x’(AMIV 2N3)x’…[30]
(上述通式[30]中，Ln”是选自由除Eu以外的镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素，x’是满足0＜x’＜1.0的数，y是满足0＜y≤0.2的数，w是满足0≤w＜0.2的数。)
(24)如(23)所述的荧光体，其特征在于，所述荧光体含有具有下述通式[31]所示的化学组成的结晶相；
(EuyMII 1-yMIIIMIVN3)1-x’(AMIV 2N3)x’…[31]
(上述通式[31]中，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素，x’是满足0＜x’＜0.5的数，y是满足0＜y≤0.2的数。)
(25)如(23)或(24)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[30]或[31]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
(26)如(23)～(25)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[30]或[31]中，x’满足0.03≤x’≤0.35。
(27)如(23)～(26)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[30]或[31]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
(28)如(4)～(13)所述的荧光体，其特征在于，所述荧光体含有具有下述通式[41]所示的化学组成的结晶相；
(CeyLnzMII 1-y-zMIIIMIVN3)1-x’(AMIV 2N3)x’…[41]
(上述通式[41]中，Ln是选自由除Ce以外的镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素，x’是满足0＜x’＜1.0的数，y是满足0＜y≤0.2的数，z是满足0≤z≤0.2的数。)
(29)如(28)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[41]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
(30)如(28)或(29)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[41]中，x’满足0.03≤x’≤0.35。
(31)如(28)～(30)所述的荧光体，其特征在于，所述通式[41]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
(32)一种荧光体，其是含有碱土金属元素、硅以及氮的荧光体，其特征在于，该荧光体固熔了具有与该荧光体相同结晶结构的无机化合物(但是不包括该荧光体的固熔体)。
(33)一种发光装置，其具有发出330nm～500nm波长的光的第1发光体、借助从该第1发光体发出的光的照射而发出可见光的第2发光体，其特征在于，所述第2发光体含有(1)～(32)所述的荧光体。
(34)如(33)所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是激光二极管或发光二极管。
(35)如(34)所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出330nm～420nm波长的光的发光二极管，作为所述第2发光体，使用(1)～(32)所述的红色荧光体、在波长330nm～420nm的激发光下发出在420nm～500nm的波长具有发光峰的荧光的蓝色荧光体和在波长330nm～420nm的激发光下发出在500nm～570nm的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体，由此混合红色、绿色、蓝色的光，发出白色光。
(36)如(34)所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管，使(1)～(32)所述的荧光体被该第1发光体发出的光激发而发出的光与该发光二极管自身发出的蓝色光混合而发出白色光。
(37)如(34)所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管，作为所述第2发光体，使用(1)～(32)所述的荧光体和在波长420nm～500nm的激发光下发出在500nm～570nm的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体，由此发出白色光。
(38)如(34)所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管，作为所述第2发光体，使用(1)～(32)所述的荧光体和在波长420nm～500nm的激发光下发出在550nm～600nm的波长具有发光峰的荧光的黄色荧光体，由此发出白色光。
(39)一种照明器具，其特征在于，其使用了(33)～(38)所述的发光装置。
(40)一种图像显示装置，其具有激发源和荧光体，其特征在于，作为所述荧光体，至少使用了(1)～(32)所述的荧光体。
(41)如(40)所述的图像显示装置，其特征在于，所述激发源是波长为100nm～190nm的真空紫外线、波长为190nm～380nm的紫外线或电子射线。
(42)如(41)所述的图像显示装置，其特征在于，作为所述荧光体，使用了(1)～(32)所述的荧光体、在所述激发源下发出荧光的蓝色荧光体和在所述激发源下发出荧光的绿色荧光体。
(43)一种图像显示装置，其特征在于，其使用了(33)～(38)所述的发光装置。
(44)如(40)～(43)所述的图像显示装置，其特征在于，所述图像显示装置是荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)或阴极射线管(CRT)。
(45)一种荧光体混合物，其特征在于，其含有(1)～(32)所述的荧光体。
(46)一种含有荧光体的组合物，其特征在于，其含有(1)～(32)所述的荧光体和液态介质。
(47)一种颜料，其特征在于，所述颜料含有(1)～(32)所述的荧光体。
(48)一种紫外线吸收剂，其特征在于，所述紫外线吸收剂含有(1)～(32)所述的荧光体。
附图说明
图1是显示Euy(1-x)Ca(1-y)(1-x)Al1-xSi1+xN3-xOx中x＝0、x＝0.11、x＝0.33的物质的XRD图谱(氧源：Al2O3、1900℃烧制2小时、Eu摩尔数y＝0.008)的图。
图2是显示实施例I-2(x＝0.33)、实施例I-3(x＝0.11)和比较例I-2(x＝0)的各荧光体在465nm激发下的发光光谱的图。
图3是显示本发明的照明器具(白色LED)的实施方式的结构简图。
图4是显示本发明的图像显示装置(PDP)的实施方式的结构简图。
图5是显示CaAlSiN3的结晶结构模型的图。
图6是显示Si2N2O的结晶结构模型的图。
图7是显示(Eu0.009Ca0.991AlSiN3)0.89(Si(3n+2)/4NnO)0.11中n＝0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0的物质的XRD图谱的图。
图8是显示(Eu0.009Ca0.991AlSiN3)0.89(Si(3n+2)/4NnO)0.11中n＝0、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、4.0的物质在465nm激发下的发光光谱的图。
图9是显示(Eu0.008/(1-x)Ca(1-0.008/(1-x))CaAlSiN3)1-x(Si1.25NO)x和(Eu0.008/(1-x)Ca(1-0.008/(1-x))AlSiN3)1-x(Si2N2O)x中x＝0、0.11、0.18、0.33的物质在465nm激发下的发光光谱的图。
图10是显示实施例II-1、5、8、10和比较例II-1得到的荧光体在波长465nm激发下的发光光谱的图。
图11是显示实施例II-1、5、8、10和比较例1得到的荧光体的XRD图谱的图。
图12是显示实施例III-1～4和比较例III-1得到的荧光体在波长465nm激发下的发光光谱的图。
图13是显示实施例IV-1得到的荧光体(Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3)1-x(LiSi2N3)x的XRD图谱和Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3的XRD图谱的图。
图14是显示实施例IV-1得到的荧光体(Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3)1-x(LiSi2N3)x、Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3在波长455nm的光的激发下的发光光谱的图。
具体实施方式
第1方面的荧光体是氮化物或氧化物荧光体，其含有2价的碱土金属元素和2价～4价的稀土金属元素，其以下述(i)和/或(ii)为特征；
(i)所述碱土金属元素被比该碱土金属元素原子价低的元素和/或空穴取代，
(ii)所述稀土金属元素被比该稀土金属元素原子价低的元素和/或空穴取代。
第2方面的荧光体含有具有下述通式[1]所示的化学组成的结晶相，
(1-a-b)(Ln’pMII’1-pMIII’MIV’N3)·a(MIV’(3n+2)/4NnO)·b(AMIV’2N3)…[1]
上述通式[1]中，Ln’是选自由镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII’是选自由Ln’元素以外的2价金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，MIII’是选自由3价的金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，MIV’是选自由4价的金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，A是选自由Li、Na和K组成的组的一种以上的1价金属元素，p是满足0＜p≤0.2的数，a、b和n是满足0≤a、0≤b、a+b＞0、0≤n以及0.002≤(3n+2)a/4≤0.9的数。
第3方面的荧光体是含有碱土金属元素、硅以及氮的荧光体，其中，该荧光体固熔了具有与该荧光体相同结晶结构的无机化合物(但是不包括该荧光体的固熔体)。
本发明的荧光体表现出比现有的氮化物或氧氮化物荧光体更高辉度的发光，是优异的橙色或红色的荧光体。
该荧光体中，通过改变Ce的添加量、作为第2活化剂的Ln的种类和/或添加量以及氧离子的比例，能够调整发光波长和发光峰宽度。所以，通过发光峰的低波长化，视觉度增大，因此能够得到光通量显著增大的发光设备。
并且，本发明的荧光体曝露于激发源的情况下也没有发生辉度降低，适合用于荧光灯、FED、PDP、CRT、白光发光装置等。
通过使用本发明的荧光体，能够提供发光效率高、耐久性优异且能根据用途任意调整演色性和光通量的、装置设计的自由度高的发光装置以及照明器具，以及能够提供能任意改变色重现范围的、装置的设计的自由度高的图像显示装置。
本发明的荧光体的母体的颜色是橙色或红色，对紫外线有吸收，所以还可用作橙色或红色的颜料以及紫外线吸收剂。
下面更详细地说明本发明，但下述的说明是本发明的实施方式的一个例子(代表例)，在不超出本发明的要点的范围内，本发明不限定于这些内容。另外，本说明书中，“～“表示包括两端数值的范围，平均粒径是重量中值径(D50)。
[荧光体]
第一方面的荧光体即上述(1)的荧光体是氮化物或氧氮化物荧光体，其含有2价的碱土金属元素和2价～4价的稀土金属元素，其特征在于下述(i)和/或(ii)；
(i)所述碱土金属元素被比该碱土金属元素原子价低的元素和/或空穴取代，
(ii)所述稀土金属元素被比该稀土金属元素原子价低的元素和/或空穴取代。
(i)的情况下，作为比该碱土金属元素原子价低的元素，可以举出例如Li、Na、K等。
(ii)的情况下，作为比该稀土金属元素原子价低的元素，可以举出碱土金属元素或碱金属元素，可优选举出Ca、Sr、Ba、Li、Na、K等。
该荧光体还可以含有1价或0价的碱土金属元素以及2价的稀土元素，由此可在碱土金属元素的位置引入缺陷。
荧光体所含有的氮离子可以被氧离子取代，由此，荧光体的化学稳定性变好，对水或酸的耐受性变好，因此荧光体的辉度增高的同时，耐久性提高。
该荧光体可以是含有碱土金属元素、硅以及氮的荧光体且其中固熔了具有与该荧光体相同结晶结构的无机化合物(但是不包括该荧光体的固熔体)。
该荧光体可以是以Sr2Si5N8为母体的荧光体、以CaAlSiN3为母体的荧光体等。
作为以Sr2Si5N8为母体的本发明的荧光体，可以是Sr2AlqSi5-qN8-qOq:Eu、Sr2AlqSi5-qN8-qOq:Ce等。
该荧光体可以通过通常的固相反应法来合成。例如将作为构成荧光体的金属元素源的原料化合物通过干式法或湿式法粉碎、混合，制备粉碎混合物，然后对得到的粉碎混合物进行加热处理，使其反应，由此来制造荧光体。
另外，还可以制作含有至少两种以上构成荧光体的金属元素的合金、优选制作含有构成荧光体的全部金属元素的合金，将得到的合金在含氮气氛中，于加压下进行加热处理，由此制造荧光体。
另外，还可以制作含有构成荧光体的部分金属元素的合金，将得到的合金在含氮气氛中，于加压下进行加热处理后，进一步将其与作为构成荧光体的其余金属元素源的原料化合物混合，然后进行加热处理，由此制作荧光体。如此经合金制作的荧光体的杂质少，是辉度高的荧光体。
下面对以CaAlSiN3为母体的荧光体进行更详细的说明。
该荧光体能够含有具有下述通式[1]所示的化学组成的结晶相。
(1-a-b)(Ln’pMII’1-pMIII’MIV’N3)·a(MIV’(3n+2)/4NnO)·b(AMIV’2N3)…[1]
上述通式[1]中，Ln’是选自由镧系元素、Mn以及Ti组成的组的至少一种金属元素，MII’是选自由Ln’元素以外的2价金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，MIII’是选自由3价的金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，MIV’是选自由4价的金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，A是选自由Li、Na和K组成的组的一种以上的1价金属元素，p是满足0＜p≤0.2的数，a、b和n是满足0≤a、0≤b、a+b＞0、0≤n以及0.002≤(3n+2)a/4≤0.9的数。
上述通式[1]中，作为Ln’，从辉度方面考虑优选选自Ce、Eu、Tb、Sm、Mn、Dy，Yb的至少一种金属元素。
作为MII’，优选合计含有90mol％以上的选自由Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn组成的组的一种或两种以上的元素。从荧光体的辉度方面考虑，作为MII’中的Mg、Ca、Sr、Ba、Zn以外的元素，可以举出Mn、Sm、Eu、Tm、Yb、Pb、Sn等。从荧光体的辉度方面考虑，MII’特别优选合计含有80mol％以上的Ca和/或Sr，进一步优选合计含有90mol％以上的Ca和/或Sr，最优选含有100mol％的Ca和/或Sr。另外，优选Ca相对于MII’中Ca和Sr的总量的比例大于10mol％，最优选该比例为100mol％即MII’仅含Ca。
作为MIII’，优选其中Al占80mol％以上。从荧光体的辉度方面考虑，作为MIII’中的Al以外的元素，可以举出Ga、In、B、Sc、Y、Bi、Sb、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等，其中，优选Ga、In、B、Bi、Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu。从荧光体的辉度方面考虑，MIII’优选含有90mol％以上的Al，最优选Al为100mol％即MIII’仅含Al。
作为MIV’，优选其中Si占90mol％以上。从荧光体的辉度方面考虑，作为MIV’中的Si以外的元素，可以举出Ge、Sn、Ti、Zr、Hf等，其中优选Ge。从荧光体的辉度方面考虑，MIV’最优选仅含Si。
上述荧光体的所述结晶相的结晶结构属于空间群Cmc21或P21。
高纯度且尽量多地含有所述通式[1]所示的化学组成的结晶相(以下有时称作“结晶相[1]”)的荧光体、最理想的是由结晶相[1]单相构成的荧光体具有优异的荧光发光特性。但是，在特性不降低的范围内，荧光体可以是结晶相[1]以及结晶结构与结晶相[1]不同的结晶相(以下称作“其他结晶相”)和/或非晶相的混合物。这种情况下，为了得到高的辉度，优选荧光体中的结晶相[1]的含量为20质量％以上。更优选荧光体中的结晶相[1]的含量为50质量％以上，这样辉度明显提高。荧光体中的结晶相[1]的含量比可通过进行X射线衍射测定，根据结晶相[1]与结晶相[11]之外的相的最强峰的强度的比来求出。
下面对含有具有所述通式[1]所示的化学组成的结晶相的荧光体进行更详细的说明。
首先，所述通式[1]所示的化学组成可以以下述通式[10]表示。
(EuyLn”wMII 1-y-wMIIIMIVN3)1-x(MIV (3n+2)/4NnO)x…[10]
上述通式[10]中，Ln”是选自由除了Eu以外的镧系元素、Mn以及Ti组成的组的至少一种金属元素，其中选自Ce、Tb、Sm、Mn、Dy、Yb的至少一种金属元素从辉度方面考虑是优选的。
MII是2价金属元素，且合计含有90mol％以上的选自由Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn组成的组的一种或两种以上的元素。
MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素。
MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，y是满足0＜y≤0.2的数，w是满足0≤w＜0.2的数，x是满足0＜x≤0.45的数，n是满足0≤n的数，n和x是满足0.002≤(3n+2)x/4≤0.9的数。
上述通式[10]所示的化学组成中优选如下述通式[11]所示的化学组成。
(EuyMII 1-yMIIIMIVN3)1-x(MIV (3n+2)/4NnO)x…[11]
上述通式[11]中，MII是2价金属元素，合计含有90mol％以上的选自由Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn组成的组的一种或两种以上的元素。从荧光体的辉度方面考虑，作为MII中的Mg、Ca、Sr、Ba、Zn以外的元素，可以举出Mn、Sm、Eu、Tm、Yb、Pb、Sn等。从荧光体的辉度方面考虑，MII特别优选合计含有80mol％以上的Ca和/或Sr，进一步优选含有90mol％以上的Ca和/或Sr，最优选含有100mol％的Ca和/或Sr。另外，优选Ca相对于MII中Ca和Sr的总量的比例大于10mol％，最优选该比例为100mol％即MII仅含Ca。
MIII是3价金属元素，优选其中Al占80mol％以上。从荧光体的辉度方面考虑，作为MIII中的Al以外的元素，可以举出Ga、In、B、Sc、Y、Bi、Sb、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等，其中，优选Ga、In、B、Bi、Sc、Y、La、Ce、Gd、Lu。从荧光体的辉度方面考虑，MIII优选含有90mol％以上的Al，最优选Al为100mol％即MIII仅含Al。
MIV是4价金属元素，优选其中Si占90mol％以上。从荧光体的辉度方面考虑，作为MIV中的Si以外的元素，可以举出Ge、Sn、Ti、Zr、Hf等，其中优选Ge。从荧光体的辉度方面考虑，MIV最优选仅含Si。
在荧光体的辉度不明显降低的前提下，可在式[11]上引入0.05mol以下(相对于1mol式[11]为0.05mol以下)的2价、3价、4价以外的价数的1价、5价、6价的元素。这种情况下，在维持电荷补偿下的引入不易引起成为辉度降低的原因的晶格缺陷，所以是优选的。
接着对通式[10]、[11]的各参数进行说明。
y是活化元素Eu的摩尔比，其是满足0.0001≤y≤0.1的数。从荧光体的发光强度的角度考虑，优选0.001≤y≤0.1，更优选0.003≤y≤0.05。y大于0.1时，趋于引起浓度消光，而小于0.0001时，发光趋于不足。
x和n是MIV (3n+2)/4NnO相对于以CaAlSiN3:Eu为代表的EuMIIMIIIMIVN3:Eu和以Si2N2O为代表的MIV (3n+2)/4NnO的和的摩尔比，并且是满足0＜x≤0.45且满足0.002≤(3n+2)x/4≤0.9的数。从荧光体的辉度方面考虑，
优选0.01≤x≤0.45且0.02≤(3n+2)x/4≤0.9，
更优选0.04≤x≤0.4且0.08≤(3n+2)x/4≤0.8，
进一步优选0.1≤x≤0.4且0.16≤(3n+2)x/4≤0.8，
最优选0.2≤x≤0.4且0.4≤(3n+2)x/4≤0.8。
值得注意的是，所述通式[11]是表示本发明理论上的物质的式子。由于实际使用的原料Si3N4或AlN中作为杂质混入的氧的影响或由于在从原料的混合到烧制的操作中原料Ca3N2等稍微被氧化等原因导致的氧的混入，其化学组成与通式[11]的理论式不同，但下面使用该理论式进行描述。
下面对通式[10]、[11]的荧光体的结晶结构进行说明。
JP2006-8721中也公开了含有氧的以CaAlSiN3为母体的荧光体。
因此，下面说明JP2006-8721涉及的荧光体与本发明的荧光体的不同之处。
JP2006-8721公开的荧光体的结晶结构如图5所示，Ca的位置全满了，通过用Al-O替换Si-N而引入了氧。其组成式如CaAl1+xSi1-xN3-xOx所示。
与此相对，对本发明的荧光体而言，以具体例子表示的话，可以认为是图6所示结晶结构的作为氮氧硅石(矿物名：Sinoite)已知的Si2N2O与CaAlSiN3相互固熔形成的化合物，据推测，其结构为Si或Al占据了Si的位置，N占据了一部分O的位置，并且Ca进入了以Si-N-O形成的骨架的空间的各处。就组成式而言，例如删除(CaAlSiN3)1-x(Si2N2O)x中的括号时，其组成式变为Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx。据认为这点是即使改变JP2006-8721的荧光体的组成式CaAl1+xSi1-xN3-xOx的x其发光波长也不发生变化而本发明的组成Ca1-xAl1-xSi1+xN3-xOx的发光波长对应x发生变化的原因。
通过对CaAlSiN3结晶进行结晶结构解析，本发明的发明人认识到该结晶属于Cmc21或P21的空间群，占据了下述表1所示的原子坐标位置，并通过Rietveld分析(粉末衍射全谱拟合分析)确定原子坐标。即CaAlSiN3结晶本身是斜方晶系，晶格常数中，a＝9.8007(4)、b＝5.6497(2)、c＝5.0627(2)。另外，表1中还总结了Si2N2O的结晶结构。两个化合物属于同一空间群Cmc21或P21。
[表1]
CaAlSiN3的结晶结构数据
CaAlSiN3
空间群(#36)Cmc21
晶格常数()
a  b  c
 9.8007(4) 5.6497(2) 5.0627(2)
位置 x y  z
Si/Al  8(b) 0.1734(2) 0.1565(3) 0.0504(4)
N1  8(b) 0.2108(4) 0.1205(8) 0.3975(2)
N2  4(a) 0 0.2453(7) 0.0000(10)
Ca  4(a) 0 0.3144(3) 0.5283
SiN2O
空间群(#36)Cmc21
晶格常数()
a  b  c
    8.8717     5.4909     4.8504
位置 x y  z
 Si  8(b) 0.1767 0.1511  0.0515
 N  8(b) 0.21 91 0.1228  0.3967
 O  4(a) 0 0.2127  0
对照同样是斜方晶系或单斜晶系且同样具有空间群Cmc21或P21的Si2N2O结晶，在Si和Al占据了Si2N2O结晶中Si的位置、N占据了N和O的位置、Ca作为间隙元素进入Si-N-O形成的骨架的空间的CaAlSiN3结晶中，Si和Al以不规则分布(杂乱)的状态占据Si2N2O结晶的Si位置。
将Si2N2O的构成元素添加到CaAlSiN3:Eu的构成元素中进行烧制时，得到了在CaAlSiN3和Si2N2O固熔化形成的结晶母体上活化了Eu的物质，并且该物质是具有良好的发光特性的荧光体。其发光特性如上所述。即，将实现Euy(1-x)Ca(1-y)(1-x)Al1-xSi1+xN3-xOx的组成的原料混合后进行高温烧制，得到了无机化合物结晶。根据X射线衍射图谱的解析可知，得到了斜方晶系或单斜晶系的结晶，其具有空间群Cmc21或P21，并具有CaAlSiN3和Si2N2O的中间范围的晶格常数。图1中给出了以Al2O3为氧源、在1900℃烧制2小时得到的x分别为0、0.11、0.33的物质的X射线衍射图谱。另外，表2中给出了所确定的各峰的晶面指数以及2θ的实测值和计算值。将斜方晶系的a轴、b轴、c轴的晶格常数分别设为a、b、c，将晶面指数设为(hkl)，根据下式求出计算值。
2θ＝2sin-1[0.5λ(h2/a2+k2/b2+l2/c2)0.5]
其中，λ是作为X射线源使用的Cu的Kα射线的波长1.54056。
[表2]
    晶面指数     Si2N2O的加入比例为x的荧光体中的2θ
h k l     x＝0     x＝0.11     x＝0.33
实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值
    1     1     0   18.12   18.10   18.20   18.15   18.30   18.25
    2     0     0   18.12   18.11   18.33   18.30   18.78   28.75
    1     1     1   25.31   25.29   25.40   25.37   25.61   25.58
    0     2     0   25.31   31.62   31.65   31.62   31.62   31.59
    3     1     0   31.65   31.64   31.92   31.88   32.51   32.48
    0     0     2   35.46   35.45   35.62   35.59   36.03   35.99
    0     2     1   35.46   36.37   36.44   36.41   36.51   36.47
    3     1     1   36.40   36.39   36.66   36.64   37.30   37.26
    2     2     0   36.40   36.68   36.66   36.78   36.51   36.98
    4     0     0   36.69   36.70   37.12   37.08   38.05   38.02
    1     1     2   36.69   40.08   37.12   40.23   40.86   40.64
    2     0     2   40.09   40.09   40.31   40.30   40.92   40.88
    2     2     1   40.95   40.92   41.05   41.04   41.35   41.32
    0     2     2   40.95   48.23   48.36   48.34   48.66   48.63
    3     1     2   48.25   48.24   48.54   48.52   49.29   49.26
    1     3     0   48.25   49.19   48.54   49.21   48.66   49.20
    4     2     0   49.21   49.21   49.54   49.51   50.28   50.24
    5     1     0   49.21   49.22   49.72   49.69   50.88   50.85
    2     2     2   51.93   51.93   52.13   52.11   52.62   52.56
    4     0     2   51.93   51.95   52.36   52.34   53.39   53.35
    1     3     1   52.61   52.61   52.36   52.66   52.75   52.72
    4     2     1   52.61   52.63   52.97   52.94   53.72   53.71
    5     1     1   52.61   52.64   53.14   53.11   54.31   54.29
    3     3     0   52.61   56.33   56.51   56.49   56.85   56.82
    6     0     0   56.35   56.36   57.00   56.97   58.52   58.50
    1     1     3   57.75   57.77   58.01   57.99   58.52   58.66
    3     3     1   59.42   59.46   59.66   59.64   60.06   60.03
    1     3     2   62.09   62.08   62.20   62.19   62.48   62.45
    4     2     2   62.09   62.10   62.48   62.45   63.34   63.34
    5     1     2   62.09   62.11   62.48   62.60   63.92   63.87
    0     2     3   64.25   64.25   64.48   64.45   65.05   65.02
    3     1     3   64.25   64.26   64.63   64.60   65.58   65.54
    0     4     0   64.25   66.04   66.07   66.05   65.99   65.96
    6     2     0   66.06   66.07   66.67   66.64   68.04   68.02
    2     2     3   67.36   67.36   67.64   67.62   68.36   68.33
    3     3     2   68.34   68.34   68.59   68.57   69.16   69.12
    0     4     1   68.91   68.91   68.59   68.94   68.96   68.92
    2     4     0   68.91   69.11   69.22   69.18   69.16   69.25
图1中，各峰全部用一系列的斜方晶系的晶面指数表示，随着Si2N2O的加入比例x的增大，各XRD峰的2θ位置向高的一侧移动，根据表2可知，这是因为，对应于斜方晶系的三个晶格常数的变化，CaAlSiN3结晶的各晶面指数(hkl)的各(hkl)晶面间隔发生变化。各(hkl)的2θ的位移与根据晶格常数的位移得到的计算值基本一致。
另外，本发明的发明人通过Rietveld分析确定了结晶中的原子坐标。其结构是，N和O占据了CaAlSiN3结晶的N的位置，相互之间不规则的Al和Si的位置仍然被Al和Si占据，Ca的位置被Ca和空位占据。
根据对表2的解析可知，当将x的值增大为0、0.11、0.33时，a轴的晶格常数变化为9.7873、9.6899、9.4588，b轴的晶格常数变化为5.6545、5.6537、5.6604，c轴的晶格常数变化为5.0600、5.0413、4.9864。
如此可以得出本发明得到的荧光体是CaAlSiN3:Eu和Si2N2O固熔化得到的结晶中分布有发光中心Eu2+离子的无机化合物结晶的结论。
上面以存在的具体化合物CaAlSiN3和Si2N2O的情况为例进行了详细说明，而实施例中例示了对于将Si2N2O通式化的MIV (3n+2)/4NnO也可得到同样的结果。
此处，对通式[11]的荧光体与专利文献13(特开2005-48105号公报)的荧光体的不同进行了说明。
JP’105公开了利用具有通式a((1-x-y)MO·xEuO·yCe2O3)·bSi3N4·cAlN的组成式的荧光体来得到温色系、红色系的发光的内容。其中，M是碱土金属，最优选的是Sr。对于JP’105，由所述通式MO给出的内容可知，必须含有与碱土金属的离子数相同数量的氧离子，并且其说明书中记载了以通过烧制转化为碱土金属氧化物的物质为原料的要旨，该记载也证明了上述情况。另外，其中虽然没有明确公开所得到的荧光体的结晶结构，但提示了该荧光体可能是以Sr2Al2Si3O2N6为母体结晶的荧光体。
而在通式[11]中，以JP2006-8721公开的CaAlSiN3为母体结晶，通过在其中引入发光中心元素离子来进行高辉度、深红色发光的荧光体的研究，并发现了具有与CaAlSiN3相同结晶结构的氧氮化物结晶中，发光波长向短波长侧移动，形成宽的发光峰，从而实现了本发明。即本发明是基于对荧光体母体结晶结构的深刻理解实现的。另外，所述通式[11]以氧离子的系数x满足0＜x≤0.45为必要条件，所以没有与JP’105的组成范围重合的部分。由上述可知通式[11]与JP’105的母体结晶结构不同，组成范围也不同，本发明是不同于专利文献13的其他发明。
高纯度且尽量多地含有所述通式[11]所示的化学组成的结晶相(以下有时称作“结晶相[11]”)的荧光体、最理想的是由结晶相[11]单相构成的荧光体具有优异的荧光发光特性。但是，在特性不降低的范围内，荧光体可以是结晶相[11]与结晶相[11]以外的其他结晶相和/或非晶相的混合物。这种情况下，为了得到高的辉度，优选荧光体中的结晶相[11]的含量为20质量％以上。更优选荧光体中的结晶相[11]的含量为50质量％以上，这样辉度明显提高。另外，荧光体中的结晶相[11]的含量比可通过进行X射线衍射测定，根据结晶相[11]与结晶相[11]之外的相的最强峰的强度的比来求出。
所述通式[1]所示的化学组成可以是下述通式[21]。优选该结晶相的结晶结构属于与CaAlSiN3同样的空间群Cmc21。
(CeyLnzMII 1-y-zMIIIMIVN3)1-x(MIV (3n+2)/4NnO)x…[21]
通式[21]中，作为Ln，可以举出选自由除了Ce以外的镧系元素(即La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)、Mn和Ti组成的组的至少一种元素，其中，选自由Eu、Tb、Sm、Mn、Dy、Yb组成的组的至少一种元素从辉度方面考虑是优选的。
MII是2价金属元素，合计含有90mol％以上的选自由Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn组成的组的一种或两种以上的元素。从荧光体的辉度方面考虑，作为MII中的Mg、Ca、Sr、Ba、Zn以外的元素，可以举出Pb、Sn等。从荧光体的辉度方面考虑，MII特别优选合计含有80mol％以上的Ca和/或Sr，进一步优选含有90mol％以上的Ca和/或Sr，最优选含有100mol％的Ca和/或Sr。另外，优选Ca相对于MII中Ca和Sr的总量的比例大于10mol％，最优选该比例为100mol％即MII仅含Ca。
MIII是3价金属元素，优选其中Al占80mol％以上。从荧光体的辉度方面考虑，作为MIII中的Al以外的元素，可以举出Ga、In、B、Sc、Y、Bi、Sb等，其中，优选Ga、In、Sc、Y。从荧光体的辉度方面考虑，MIII优选含有90mol％以上的Al，最优选Al为100mol％即MIII仅含Al。
MIV是4价金属元素，含有90mol％以上的Si。从荧光体的辉度方面考虑，作为MIV中的Si以外的元素，可以举出Ge、Sn、Zr、Hf等，其中优选Ge。从辉度方面考虑，MIV最优选仅含Si。
在荧光体的辉度不明显降低的前提下，可在[21]式上引入0.05mol以下(相对于1mol式[21]为0.05mol以下)的2价、3价、4价以外的价数的1价、5价、6价的元素。这种情况下，在维持电荷补偿下的引入不易引起成为辉度降低的原因的晶格缺陷，所以是优选的。
接着对所述通式[21]的各参数进行说明。
y和z是表示活化剂的量的参数。y是活化元素Ce的摩尔比，其是满足0＜y≤0.2的数。与活化剂仅为Eu的情况相比，活化剂仅为Ce的情况下，发光波长向短波侧移动。y大于0.2时，趋于引起浓度消光，而小于0.0005时，发光趋于不足。因此，y优选0.0005＜y≤0.1。
z是第2活化元素Ln的摩尔比，其是满足0≤z≤0.2的数。从发光强度的角度出发，优选0.0001≤z≤0.01，更优选0.0003≤z≤0.05。
x是表示母体结晶的氧原子的存在状态的参数。氧离子被引入结晶中有下述3种情况，第1，Ca的位置全部被占满，用Al-O取代Si-N，从而引入氧。第2，Si的位置被Si或Al占据，-部分O的位置被N占据，并且Ca进入由Si-N-O形成的骨架的空间的各处，由此引入氧。第3是同时发生第1和第2的情况。从这样的观点出发，为了对MII、MIII和MIV离子保证电中性的原则，随着氧离子的引入而引入了x，并且x是满足0≤x≤0.45的数。从辉度的角度出发，x优选0≤x≤0.3，更优选0.002≤x≤0.3，进一步优选0.15≤x≤0.3。
n是0或正数，n＝0时表示SiO2，n＝2时表示Si2N2O(Sinoite)。在n与x的关系方面，n是满足0.002≤(3n+2)x/4≤0.9的数。从辉度的角度出发，在与x的关系方面，n优选0.004≤(3n+2)x/4≤0.6，更优选0.3≤(3n+2)x/4≤0.6。
值得注意的是，所述通式[21]是表示理论上的物质的式子。由于原料Si3N4或AlN中作为杂质混入的氧的影响或由于在从原料的混合到烧制的操作中原料Ca3N2等稍微被氧化等原因导致的试样外的氧的混入，实际得到的物质中的氧和氮的含量有时与理论值不同，但由于由此引起的氧和氮的含量的一些偏差不会对发光特性带来不良影响，所以实际的氧的含量或氮的含量可以与上述式[21]的值有一些偏差。
下面对通式[21]的荧光体的结晶结构进行说明。
通式MIIMIIIMIVN3和MIV (3n+2)/4NnO的固熔系中以Ce为活化剂时，发光峰的波长变短并且辉度明显增大。另外，单独是MIIMIIIMIVN3的情况下，即使活化剂除了Ce之外还有Ln，发光峰也可能短波长化。
上述通式[21]中，选择MII＝Ca、MIII＝Al、MIV＝Si，添加各原料使x＝0.18、y(1-x)＝0.032、z(1-x)＝0，然后进行高温烧制，此时根据X射线衍射图谱的解析可知，得到了斜方晶系(或单斜晶系)的结晶，其具有空间群Cmc21(或P21)，并具有CaAlSiN3和Si2N2O的中间范围的晶格常数。如上所述，图1给出了以CeO2和Al2O3为氧源在1900℃烧制2小时得到的物质的X射线衍射图谱。
该荧光体的主结晶相优选属于空间群Cmc21。但是，根据烧制温度等合成条件，有可能一部分是单斜晶而不是斜方晶，属于与Cmc21不同的空间群，即使在这种情况下，发光特性的变化也很小，所以能够用作高辉度荧光体。
高纯度且尽量多地含有所述通式[21]所示的化学组成的结晶相(以下有时称作“结晶相[21]”)的荧光体、最理想的是由结晶相[21]单相构成的荧光体具有优异的荧光发光特性。但是，在特性不降低的范围内，荧光体可以是结晶相[21]与结晶相[21]以外的其他结晶相和/或非晶相的混合物。这种情况下，为了得到高的辉度，优选荧光体中的结晶相[21]的含量为20质量％以上。更优选荧光体中的结晶相[21]的含量为50质量％以上，这样辉度明显提高。另外，荧光体中的结晶相[21]的含量比可通过进行X射线衍射测定，根据结晶相[21]与此外的相的最强峰的强度的比来求出。
其次，所述通式[1]所示的化学组成还可以是下述通式[30]所示的化学组成。优选该结晶相的结晶结构属于与CaAlSiN3相同的空间群Cmc21。
(EuyLn”wMII 1-y-wMIIIMIVN3)1-x’(AMIV 2N3)x’…[30]
上述通式[30]中，Ln”是选自由除了Eu以外的镧系元素、Mn以及Ti组成的组的至少一种金属元素，其中，选自Ce、Tb、Sm、Mn、Dy、Yb的至少一种金属元素从辉度方面考虑是优选的。MII是2价金属元素，合计含有90mol％以上的选自由Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn组成的组的一种或两种以上的元素。MIII是3价金属元素，含有80mol％以上的Al。MIV是4价金属元素，含有90mol％以上的Si，A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素。x’是满足0＜x’＜1.0的数，y是满足0＜y≤0.2的数，w是满足0≤w＜0.2的数。
上述通式[30]所示的化学组成优选如下述通式[31]所示。
(EuyMII 1-yMIIIMIVN3)1-x’(AMIV 2N3)x’…[31]
上述通式[31]中，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素，x’是满足0＜x’＜0.5的数，y是满足0＜y≤0.2的数。
上述通式[31]中，MII是2价金属元素，合计含有90mol％以上的选自由Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn组成的组的一种或两种以上的元素。从荧光体的辉度方面考虑，MII优选合计含有80mol％以上的Ca和/或Sr，更优选合计含有90mol％以上的Ca和/或Sr，最优选合计含有100mol％的Ca和/或Sr。另外，优选Ca相对于MII中Ca和Sr的总量的比例大于10mol％，最优选该比例为100mol％即MII仅含Ca。MII中还可以含有如Mn这样的能够与Eu一起共活化的元素。
MIII是3价金属元素，含有80mol％以上的Al。从荧光体的辉度方面考虑，作为MIII中的Al以外的元素，可以举出Ga、In、B、Sc、Y、Bi、Sb等，其中，优选Ga、In、Sc、Y。从荧光体的辉度方面考虑，MIII优选含有90mol％以上的Al，最优选Al为100mol％即MIII仅含Al。
MIV是4价金属元素，含有90mol％以上的Si。从辉度方面考虑，作为MIV中的Si以外的元素，可以举出Ge、Sn、Zr、Hf等，其中优选Ge。从辉度方面考虑，MIV最优选仅含Si。
A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的1价金属元素，从辉度的方面考虑，A优选是Li和/或Na，更优选是Li。
在荧光体的辉度不明显降低的前提下，可在式[31]上引入0.05mol以下(相对于1mol式[31]为0.05mol以下)的1价、2价、3价、4价以外的价数的5价、6价的元素。这种情况下，在维持电荷补偿下的引入不易引起成为辉度降低的原因的晶格缺陷，所以是优选的。
接着对通式[31]的各参数进行说明。
y是表示Eu的量的参数。y是Eu的摩尔比，其是满足0＜y≤0.2的数。y大于0.2时趋于引起浓度消光，而小于0.003时，发光趋于不足。因此，y优选0.003≤y≤0.2。
x’是表示母体结晶中的A即选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上1价金属元素的存在状态的参数。随着Li、Na、K中任意一种以上的离子的引入，为了对MII、MIII以及MIV离子保证电中性的原则，引入了x’。x是满足0＜x’＜0.5的数。从辉度方面考虑，x优选0.002≤x’≤0.4，更优选0.03≤x’≤0.35。
值得注意的是，所述通式[31]是表示理论上的物质的式子。由于原料Si3N4或AlN中作为杂质混入的氧的影响或由于在从原料的混合到烧制的操作中原料Ca3N2等稍微被氧化等原因导致的试样外的氧的混入，实际得到的物质中的氧和氮的含量有时与理论值不同，但由于由此引起的氧和氮的含量的一些偏差不会对发光特性带来不良影响，所以实际的氧的含量或氮的含量可以与上述式[31]的值有一些偏差。
下面对通式[31]的荧光体的结晶结构进行说明。
该荧光体的母体结晶可以认为是具有与CaAlSiN3相同的结晶结构的ASi2N3(其中A为选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素)与CaAlSiN3相互固熔形成的化合物。就组成式而言，例如为(CaAlSiN3)1-x’(ASi2N3)x’，删除括号后变成Ca1-x’Ax’Al1-x’Si1+x’N3。此处，作为具体例子，对CaAlSiN3和ASi2N3的固熔系进行了说明，但给出通式的话，MIIMIIIMIVN3和AMIV 2N3的固熔系是MII 1-x’Ax’MIII 1-x’MIV 1+x’N3。
本发明的发明人在该固熔系中以Eu为活化剂时发现，可以通过改变Eu的添加量、AMIV 2N3的固熔比例来改变发光特性。
上述通式[31]中，选择MII＝Ca、MIII＝Al、MIV＝Si、A＝Li，添加各原料，固定y(1-x’)＝0.008，使x’＝0、x’＝0.18、x’＝0.33，然后进行高温烧制，对各烧制产物进行测定，如表3所示，测定的X射线衍射的峰位置与假设空间群为Cmc21而根据原子坐标计算的峰位置充分一致。
[表3]
  晶面指数     LiSi2N3的加入比例为x’的荧光体中的2θ
h k l     x’＝0     x’＝0.18     x’＝0.33
实测值 计算值 实测值 计算值 实测值 计算值
  4   0   0   36.59   -   37.05   -   37.50   -
  0   2   0   31.49   -   31.52   -   31.66   -
  0   0   2   35.31   -   35.55   -   35.89   -
  3   1   0   33.05   31.54   31.84   31.84   32.13   32.16
  0   2   1   36.23   36.22   36.32   36.31   36.53   36.51
  3   1   1   36.23   36.26   36.61   36.59   36.95   36.96
  2   0   2   39.93   39.93   40.25   40.26   40.70   40.67
  2   2   1   40.80   40.76   41.01   40.94   41.27   41.23
  0   2   2   48.09   48.03   48.52   48.24   48.65   48.60
  3   1   2   48.09   48.06   49.45   48.46   49.03   48.95
  5   1   0   49.06   49.06   49.73   49.63   50.28   50.22
  4   0   2   51.78   51.76   52.31   52.29   52.94   52.88
  5   1   1   52.50   52.47   53.07   53.05   53.73   53.67
  3   3   0   56.19   56.10   56.47   56.33   56.80   56.70
  6   0   0   56.19   56.18   57.00   56.92   57.69   57.66
表3中，使用晶面指数(hkl)为(400)、(020)、(002)情况下的2θ实测值，用下述式[2]确定Cmc21的斜方晶中的晶格常数a、b、c，使用该常数计算其他晶面指数的2θ值。在小的误差内，2θ的实验值与计算值一致。
2θ＝2sin-1[0.5λ(h2/a2+k2/b2+l2/c2)0.5]…[2]
其中，λ是作为X射线源使用的Cu的Kα射线的波长1.54056。根据X射线衍射图谱的解析可知，得到了斜方晶系的结晶，其属于空间群Cmc21，并具有CaAlSiN3和LiSi2N3的中间范围的晶格常数。
通式[31]的荧光体中的主结晶相优选属于空间群Cmc21。但是，根据烧制温度等合成条件，有可能一部分是单斜晶而不是斜方晶，属于与Cmc21不同的空间群，即使在这种情况下，发光特性的变化也很小，所以能够用作高辉度荧光体。
高纯度且尽量多地含有所述通式[31]所示的化学组成的结晶相(以下有时称作“结晶相[31]”)的荧光体、最理想的是由结晶相[31]单相构成的荧光体具有优异的荧光发光特性。但是，在特性不降低的范围内，荧光体可以是结晶相[31]与结晶相[31]以外的其他结晶相和/或非晶相的混合物。这种情况下，为了得到高的辉度，优选荧光体中的结晶相[31]的含量为20质量％以上。更优选荧光体中的结晶相[31]的含量为50质量％以上，这样辉度明显提高。另外，荧光体中的结晶相[31]的含量比可通过进行X射线衍射测定，根据结晶相[31]与此外的相的最强峰的强度的比来求出。
所述通式[1]所示的化学组成还可以是下述通式[41]所示的化学组成。优选该结晶相的结晶结构属于与CaAlSiN3相同的空间群Cmc21。
(CeyLnzMII 1-y-zMIIIMIVN3)1-x’(AMIV 2N3)x’…[41]
上述通式[41]中，作为Ln，可以举出选自除了Ce以外的镧系元素(即La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu)、Mn以及Ti组成的组的至少一种元素，其中，选自由Eu、Tb、Sm、Mn、Dy、Yb等组成的组的至少一种元素从辉度方面考虑是优选的。
MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素，x’是满足0＜x’＜1.0的数，y是满足0＜y≤0.2的数，z是满足0≤z≤0.2的数。
MII是2价金属元素，合计含有90mol％以上的选自由Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn组成的组的一种或两种以上的元素。从荧光体的辉度方面考虑，MII优选合计含有80mol％以上的Ca和/或Sr，更优选合计含有90mol％以上的Ca和/或Sr，最优选合计含有100mol％的Ca和/或Sr。另外，优选Ca相对于MII中Ca和Sr的总量的比例大于10mol％，最优选该比例为100mol％即MII仅含Ca。MII中还可以含有如Mn这样的能够与Ce一起共活化的元素。
MIII是3价金属元素，含有80mol％以上的Al。从荧光体的辉度方面考虑，作为MIII中的Al以外的元素，可以举出Ga、In、B、Sc、Y、Bi、Sb等，其中，优选Ga、In、Sc、Y。从荧光体的辉度方面考虑，MIII优选含有90mol％以上的Al，最优选Al为100mol％即MIII仅含Al。
MIV是4价金属元素，含有90mol％以上的Si。从辉度方面考虑，作为MIV中的Si以外的元素，可以举出Ge、Sn、Zr、Hf等，其中优选Ge。从辉度方面考虑，MIV最优选仅含Si。
A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的1价金属元素，从辉度的方面考虑，A优选是Li和/或Na，更优选是Li。
在荧光体的辉度不明显降低的前提下，可在式[41]上引入0.05mol以下(相对于1mol式[41]为0.05mol以下)的1价、2价、3价、4价以外的价数的5价、6价的元素。这种情况下，在维持电荷补偿下的引入不易引起成为辉度降低的原因的晶格缺陷，所以是优选的。
接着对通式[41]的各参数进行说明。
y是表示Ce的量的参数。y是Ce的摩尔比，其是满足0＜y≤0.2的数。y大于0.2时趋于引起浓度消光，而小于0.003时，发光趋于不足。因此，y优选0.003≤y≤0.2。
x’是表示母体结晶中的A(即选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的1价金属元素)的存在状态的参数。随着Li、Na、K中任意一种以上的离子的引入，为了对MII、MIII以及MIV离子保证电中性的原则，引入了x’。x是满足0＜x’＜1.0的数。从辉度方面考虑，x优选0.002≤x’≤0.4，更优选0.03≤x’≤0.35。
z是第2活化元素Ln的摩尔比，其是满足0≤z≤0.2的数。
值得注意的是，所述通式[41]是表示理论上的物质的式子。由于原料Si3N4或AlN中作为杂质混入的氧的影响或由于在从原料的混合到烧制的操作中原料Ca3N2等稍微被氧化等原因导致的试样外的氧的混入，实际得到的物质中的氧和氮的含量有时与理论值不同，但由于由此引起的氧和氮的含量的一些偏差不会对发光特性带来不良影响，所以实际的氧的含量或氮的含量可以与上述式[41]的值有一些偏差。
具有所述通式[41]所示的化学组成的结晶相的结晶结构与具有所述通式[31]所示的化学组成的结晶相的结晶结构是相同的。主结晶相优选属于空间群Cmc21。但是，根据烧制温度等合成条件，有可能一部分是单斜晶而不是斜方晶，属于与Cmc21不同的空间群，即使在这种情况下，发光特性的变化也很小，所以能够用作高辉度荧光体。
高纯度且尽量多地含有所述通式[41]所示的化学组成的结晶相(以下有时称作“结晶相[41]”)的荧光体、最理想的是由结晶相[41]单相构成的荧光体具有优异的荧光发光特性。但是，在特性不降低的范围内，荧光体可以是结晶相[41]与结晶相[41]以外的其他结晶相和/或非晶相的混合物。这种情况下，为了得到高的辉度，优选荧光体中的结晶相[41]的含量为20质量％以上。更优选荧光体中的结晶相[41]的含量为50质量％以上，这样辉度明显提高。另外，荧光体中的结晶相[41]的含量比可通过进行X射线衍射测定，根据结晶相[41]与此外的相的最强峰的强度的比来计算。
[荧光体的粒径]
本发明的荧光体以粉体形式使用的情况下，从向树脂的分散性和粉体的流动性等方面考虑，优选其平均粒径为0.1μm～20μm。另外，通过将粉体制成该范围的单晶粒子，能进一步提高发光辉度。
[荧光体中的杂质]
为了得到发光辉度高的荧光体，优选荧光体中含有的杂质尽量少。特别是含有大量杂质元素Fe、Co、Ni时发光会受到阻碍，因而可以进行原料粉末的选择和合成步骤的控制，以使这些元素的总量为500ppm以下。
[荧光体的电子射线激发]
将本发明的荧光体用于用电子射线激发的用途的情况下，将导电性的无机物质作为其他结晶相和/或非晶相混合到结晶相[1]、[11]、[21]、[31]或[41]中，可以赋予荧光体导电性。此处，作为导电性的无机物质，可以举出含有选自Zn、Al、Ga、In以及Sn的一种或两种以上的元素的氧化物、氧氮化物、氮化物或者这些的混合物。
所述其他结晶相和/或非晶相可以是化学组成与所述通式[1]所示化学组成不同的无机荧光体。
[荧光体的制造方法]
本发明的荧光体可如下制造：在含氮的惰性气氛中，将金属化合物的混合物即通过烧制能构成所述通式[11]、[21]、[31]或[41]表示的组合物的原料混合物于1200℃～2200℃的温度范围进行烧制，由此制造本发明的荧光体。
通式[11]的荧光体的主结晶优选属于空间群Cmc21，但是，根据烧制温度等合成条件，有可能混入一部分为单斜晶的结晶，其不是斜方晶，属于与Cmc21不同的空间群，即使在这种情况下，发光中心元素Eu位置的发光特性的变化也很小，所以能够用作高辉度荧光体。
特别是通过上述方法制造通式[11]的荧光体的情况下，可以用下述的混合粉末作为起始原料，所述混合粉末中除了氮化铕和/或氧化铕、氮化钙、氮化硅、以及氮化铝之外，还包括作为Si2N2O的氧源的氧化铝、氧化硅、碳酸钙、氧化钙、或Al和Si的复合氧化物、Al和Ca的复合氧化物、Si和Ca的复合氧化物或者Al、Si和Ca的复合氧化物等金属化合物。
特别是通过上述方法制造Ln为Eu的通式[21]的荧光体的情况下，可以使用下述的混合粉末作为起始原料，所述混合粉末中除了氧化铈、氮化铕和/或氧化铕、氮化钙、氮化硅、以及氮化铝之外，还包括作为氧源的氧化铝、氧化硅、碳酸钙、氧化钙或Al和Si的复合氧化物、Al和Ca的复合氧化物、Si和Ca的复合氧化物或者Al、Si和Ca的复合氧化物等金属化合物。
特别是通过上述方法合成MII为Ca、MIII为Al、MIV为Si、A为Li的通式[31]的荧光体：(EuyCa1-yAlSiN3)1-x’(LiSi2N3)x’的情况下，可以用氮化铕、氮化钙、氮化锂、氮化硅、氮化铝粉末的混合物作为起始原料。
特别是通过上述方法合成z＝0、MII为Ca、MIII为Al、MIV为Si、A为Li的通式[41]的荧光体：(CeyCa1-y-zAlSiN3)1-x’(LiSi2N3)x’的情况下，可以使用氮化铈、氮化钙、氮化锂、氮化硅、氮化铝粉末的混合物作为起始原料。
对原料混合物烧制时，可以将上述的金属化合物的混合粉末在保持40％以下的体积填充率的状态下进行烧制。其中，体积填充率可以通过(混合粉末的堆密度)/(混合粉末的理论密度)×100[％]来计算。在保持体积填充率为40％以下的状态进行烧制时，原料粉末在其周围存在自由空间的状态下被烧制。其结果是，反应生成物CaAlSiN3属结晶在自由空间进行结晶生长，因此结晶之间的接触变少，所以能够合成表面缺陷少的结晶。
进行原料混合物的烧制时，作为保持原料化合物的容器，可以使用各种耐热性材料，从对金属氮化物等金属化合物的反应性和/或材质老化的不良影响小的角度出发，如学术杂志Journal of the American CeramicSociety 2002年85卷5号1229页至1234页所示那样，适合使用氮化硼烧结体。
由于烧制温度为高温且烧制气氛是含有氮的惰性气氛，所以烧制中使用的炉适合使用以金属电阻加热方式或石墨电阻加热方式加热的电炉，并使用碳作为炉的高温部的材料。烧制方法优选常压烧结法或气压烧结法等不从外部进行机械加压的烧结法。
另外，烧制时间因烧制温度的不同而不同，但通常为1～10小时左右。
通过烧制得到的粉体凝集体牢固地粘在一起的情况下，利用例如球磨机、喷射磨等工业上通常使用的粉碎机进行粉碎。进行粉碎时，优选使粉体的平均粒径达到20μm以下，特别优选使平均粒径为0.1μm～5μm。平均粒径大于20μm的粉体的流动性和向树脂的分散性变差，将其与发光光源或激发源组合以形成照明器具或图像显示装置时，不同的部位的发光强度不一致。如果粉碎到平均粒径小于0.1μm，则荧光体粉体表面的缺陷量增多，所以发光强度可能因荧光体的组成而发生降低。
另外，还可以制作含有至少两种以上构成荧光体的金属元素的合金、优选制作含有构成荧光体的全部的金属元素的合金，将得到的合金在含氮气氛中于加压下进行加热处理，由此制造荧光体。另外，还可以制作含有构成荧光体的部分金属元素的合金，将得到的合金在含氮气氛中于加压下进行加热处理后，进一步将其与作为构成荧光体的其余金属元素源的原料化合物混合，然后进行加热处理，由此制作荧光体。如此经合金制作的荧光体的杂质少，是辉度高的荧光体。
优选根据需要对得到的荧光体进行公知的表面处理(例如磷酸钙处理)后分散到树脂中。
[与其他荧光体的组合]
通过特定的结晶母体和活化元素的组合，本发明的荧光体能够发出红色的光或从橙色到红色的光，在需要与黄色、绿色、蓝色等其他颜色混合时，可以根据需要混合发出这些颜色的无机荧光体。
如上所述，通式[11]的荧光体可以通过改变MIV (3n+2)/4NnO的固溶化比例即x的值来调整发光波长和发光峰宽。对于其实施方式，只要基于其用途设定成必要的光谱即可。其中，在CaAlSiN3相中添加Eu使组成为0.0001≤(Eu的原子数)/{(Eu的原子数)+(Ca的原子数)}≤0.1，所得到的荧光体受到200nm～600nm范围的波长的激发时，显示出在550nm～700nm的波长范围具有峰的发光，作为高辉度红色的荧光，显出了优异的发光特性，所以通过在这种CaAlSiN3:Eu相中以各种比例固熔化Si(3n+2)/4NnO，能提供发光特性优异、且能调整发光波长和发光峰宽的荧光体。
如上所述，通过改变Ce的添加量、第2活化剂Ln的种类和/或添加量以及氧离子的比例，能够调整通式[21]的荧光体的发光波长和发光峰宽。对于其实施方式，只要基于其用途设定成必要的光谱即可。
如上所述，通过改变活化剂Eu的添加量或AMIV 2N3的固熔比例，能够调整通式[31]、[41]的荧光体的发光波长和发光峰宽。对于其实施方式，只要基于其用途设定成必要的光谱即可。
[荧光体的用途]
与普通的氧化物荧光体或现有的氮化物或氧氮化物荧光体相比，本发明的荧光体的特征在于，其具有从电子射线、X射线以及紫外线到可见光的幅度宽的激发范围，能发出550nm特别是570nm以上例如550～700nm的橙光或红光，并且发光波长和发光峰宽可调整。利用该发光特性，本发明的荧光体适合用于发光装置、照明器具、图像显示装置、颜料、紫外线吸收剂。此外，本发明的荧光体即使曝露在高温下也不老化，所以其耐热性优异，在氧化气氛和水分环境下的长期稳定性也优异。
其激发源可以是具有100nm～570nm的波长的紫外线或可见光。
[荧光体的使用方法]
将本发明的荧光体用于发光装置等用途的情况中，优选以将其分散到液态介质中的形式来使用本发明的荧光体。也可以以含有本发明的荧光体的荧光体混合物的形式使用本发明的荧光体。方便起见，将“使本发明的荧光体分散到液态介质中得到的物质”称为“含荧光体的组合物”。
作为可用于本发明的含荧光体的组合物的液态介质，可以根据目的等任意选择，只要在所期望的使用条件下显示出液体的性质并使本发明的荧光体良好地分散，同时不发生不期望的反应等即可。作为液态介质的实例，可以举出，固化前的加成反应型硅树脂、缩合反应型硅树脂、改性硅树脂、环氧树脂、聚乙烯基类树脂、聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、聚酯类树脂等。这些液态介质可以单独使用一种，也可以以任意组合和比率并用两种以上。
液态介质的用量可以根据用途等来进行适当调整，但是一般以液态介质相对于本发明荧光体的重量比计通常为3重量％以上、优选为5重量％以上、并且通常为30重量％以下、优选为15重量％以下的范围。
此外，除本发明的荧光体和液态介质以外，根据其用途等，本发明的含荧光体的组合物还可以含有其他任意成分。作为其他成分，可以举出分散剂、增稠剂、增容剂、干涉剂等。具体地说，可以举出气相二氧化硅等二氧化硅类微粉、氧化铝等。
[发光装置]
下面，对本发明的发光装置进行说明。本发明的发光装置的构成中至少具有第1发光体和第2发光体，所述第2发光体通过来自所述第1发光体的光的照射而发出可见光。
本发明的发光装置中的第1发光体发出激发后述的第2发光体的光。对第1发光体的发光波长没有特别限制，只要与后述的第2发光体的吸收波长有重合即可，可以使用发光波长区域较宽的发光体。通常使用具有从近紫外区域到蓝色区域的发光波长的发光体。作为具体数值，使用通常具有300nm以上、优选330nm以上、并且通常500nm以下的发光波长的发光体。其中，优选发出330nm～420nm波长的光的紫外(或紫)发光体或发出420nm～500nm波长的光的蓝色发光体。
作为该第1发光体，一般可以使用半导体发光器件，具体地说，可以使用发光二极管(light emitting diode，方便起见以下简称为LED)、半导体激光二极管(semiconductor laser diode，方便起见以下简称为LD)等。
其中，作为第1发光体，优选使用了GaN系化合物半导体的GaN系LED或LD。原因如下：与发射该区域的光的SiC系LED等相比，GaN系LED或LD的发光功率、外部量子效率非常高，通过与上述荧光体组合，可以以非常低的电力得到非常明亮的发光。例如，当施加20mA的电流负荷时，通常GaN系LED或LD具有SiC系LED或LD的100倍以上的发光强度。在GaN系LED或LD中，优选具有AlxGayN发光层、GaN发光层或InxGayN发光层的GaN系LED或LD。在GaN系LED中，其中具有InxGaYN发光层的GaN系LED发光强度非常强，因此特别优选；在GaN系LD中，具有InxGayN层和GaN层的多重量子阱结构的GaN系LD由于发光强度非常强，因此是特别优选的。
此外，在上述中，X+Y的值通常为0.8～1.2的范围的值。在GaN系LED中，从调节发光特性方面出发，在这些发光层中掺杂了Zn和/或Si的GaN系LED或没有进行掺杂的GaN系LED是优选的。
GaN系LED以这些发光层、p层、n层、电极以及基板为基本构成要素，并且因为发光效率高而优选具有将发光层夹于n型和p型的AlxGayN层、GaN层或InxGayN层等之间而形成的杂合结构，而且更优选具有量子阱结构作为杂合结构，因为这样的发光效率更高。
本发明的发光装置中的第2发光体含有一种或两种以上上述本发明的荧光体，是通过照射来自第1发光体的光而发出可见光的发光体。根据其用途等，可以适当含有一种或两种以上后述的其他荧光体(红色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体、蓝色荧光体等)以得到所需的发光色。
作为本发明的发光装置的一个例子，可以举出下述的组合：发出330nm～420nm波长的光的紫外LED、受该波长激发而发出在420nm～500nm的波长具有发光峰的荧光的蓝色荧光体、发出在500nm～570nm的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体和上述的本发明的荧光体的组合。这种情况下，作为蓝色荧光体，可以举出BaMgAl10O17:Eu，作为绿色荧光体，可以举出BaMgAl10O17:Eu，Mn。以该构成形成白光发光装置，其中LED发出的紫外线照射到荧光体时，发出红、绿、蓝这三色光，通过这些光的混合而发出白光。
作为其他方式，可以举出下述的组合：发出420nm～500nm的波长的光的蓝色LED、受该波长光激发而发出在550nm～600nm的波长具有发光峰的荧光的黄色荧光体和上述的本发明的荧光体的组合。这种情况下，作为黄色荧光体，可以举出所述专利文献9中记载的(Y，Gd)3(Al，Ga)5O12:Ce或所述专利文献1中记载的α-塞隆：Eu。其中，固熔有Eu的Ca-α-塞隆的发光辉度高，所以是优选的。以该构成形成发出灯泡色光的发光装置，其中LED发出的蓝色光照射到荧光体时，发出红、黄这两种颜色的光，这些光与LED自身的蓝色光混合，发出白色或泛红的灯泡色光。
作为其他方式，可以举出下述的组合：发出420nm～500nm的波长的光的蓝色LED发光元件、受该波长激发而发出在500nm～570nm以下的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体和上述的本发明的荧光体的组合。这种情况下，作为绿色荧光体，可以举出Y3Al5O12:Ce。以该构成形成发出白光的发光装置，其中LED发出的蓝色光照射到荧光体时，发出红、绿这两种颜色的光，这些光与LED自身的蓝色光混合，发出白光。
另外，作为其他方式，可以举出下述的组合：发出420nm～500nm的波长的光的蓝色LED发光元件和上述的本发明的荧光体的组合。以该构成形成发白光的发光装置，其中LED发出的蓝色光照射到荧光体时，本发明的荧光体的发光色与LED自身的蓝色光混合，发出白光。
(其他荧光体)
本发明的发光装置中可以使用下述的荧光体作为其他荧光体。
作为红色荧光体，可以举出例如以(Mg，Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu表示的铕活化碱土氮化硅系荧光体，其由具有红色断裂面的断裂粒子构成，进行红色区域的发光；以(Y，La，Gd，Lu)2O2S:Eu表示的铕活化稀土类氧硫化物系荧光体，其由具有规整结晶成长形状的大致球状的成长粒子构成，进行红色区域的发光；等。
另外，特开2004-300247号公报记载的荧光体也可以用于本实施方式，其是含有选自由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、W和Mo组成的组的至少一种元素的氧氮化物和/或氧硫化物的荧光体，并且该荧光体含有的氧氮化物具有部分或全部Al元素被Ga元素取代的α塞隆结构。值得注意的是，这些是含有氧氮化物和/或氧硫化物的荧光体。
此外，作为红色荧光体，还可以使用(La，Y)2O2S:Eu等Eu活化氧硫化物荧光体、Y(V，P)O4:Eu、Y2O3:Eu等Eu活化氧化物荧光体、(Ba，Sr，Ca，Mg)2SiO4:Eu，Mn、(Ba，Mg)2SiO4:Eu，Mn等Eu，Mn活化硅酸盐荧光体、(Ca，Sr)S:Eu等Eu活化硫化物荧光体、YAlO3:Eu等Eu活化铝酸盐荧光体、LiY9(SiO4)6O2:Eu、Ca2Y8(SiO4)6O2:Eu、(Sr，Ba，Ca)3SiO5:Eu、Sr2BaSiO5:Eu等Eu活化硅酸盐荧光体、(Y，Gd)3Al5O12:Ce、(Tb，Gd)3Al5O12:Ce等Ce活化铝酸盐荧光体、(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu、(Mg，Ca，Sr，Ba)SiN2:Eu、(Mg，Ca，Sr，Ba)AlSiN3:Eu等Eu活化氮化物荧光体、(Mg，Ca，Sr，Ba)AlSiN3:Ce等Ce活化氮化物荧光体、(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu，Mn等Eu，Mn活化卤磷酸(ハロリン酸)盐荧光体、(Ba3Mg)Si2O8:Eu，Mn、(Ba，Sr，Ca，Mg)3(Zn，Mg)Si2O8:Eu，Mn等Eu，Mn活化硅酸盐荧光体、3.5MgO·0.5MgF2·GeO2:Mn等Mn活化锗酸盐荧光体、Eu活化α塞隆等Eu活化氧氮化物荧光体、(Gd，Y，Lu，La)2O3:Eu，Bi等Eu，Bi活化氧化物荧光体、(Gd，Y，Lu，La)2O2S:Eu，Bi等Eu，Bi活化氧硫化物荧光体、(Gd，Y，Lu，La)VO4:Eu，Bi等Eu，Bi活化钒酸盐荧光体、SrY2S4:Eu，Ce等Eu，Ce活化硫化物荧光体、CaLa2S4:Ce等Ce活化硫化物荧光体、(Ba，Sr，Ca)MgP2O7:Eu，Mn、(Sr，Ca，Ba，Mg，Zn)2P2O7:Eu，Mn等Eu，Mn活化磷酸盐荧光体、(Y，Lu)2WO6:Eu，Mo等Eu，Mo活化钨酸盐荧光体、(Ba，Sr，Ca)xSiyNz:Eu，Ce(其中，x、y、z为1以上的整数)等Eu，Ce活化氮化物荧光体、(Ca，Sr，Ba，Mg)10(PO4)6(F，Cl，Br，OH):Eu，Mn等Eu，Mn活化卤磷酸盐荧光体、((Y，Lu，Gd，Tb)1-xScxCey)2(Ca，Mg)1-r(Mg，Zn)2+rSiz-qGeqO12+δ等Ce活化硅酸盐荧光体等。
作为红色荧光体，还可以使用由以β-二酮酸盐、β-二酮、芳香族羧酸或布朗斯台德酸等的阴离子为配体的稀土元素离子络合物形成的红色有机荧光体、二萘嵌苯系颜料(例如，二苯并{[f，f’]-4，4’，7，7’-四苯基}二茚并[1，2，3-cd:1’，2’，3’-lm]二萘嵌苯)、蒽醌系颜料、色淀系颜料、偶氮系颜料、喹吖啶酮系颜料、蒽系颜料、异二氢吲哚系颜料、异二氢吲哚酮系颜料、酞菁系颜料、三苯甲烷系碱性染料、阴丹酮系颜料、靛酚系颜料、花青系颜料、二噁嗪系颜料。
另外，红色荧光体中，峰波长为580nm以上优选590nm以上且为620nm以下优选610nm以下的荧光体可以很好地用作橙色荧光体。作为这种橙色荧光体的例子，可以举出(Sr，Ba)3SiO5:Eu、(Sr，Mg)3(PO4)2:Sn2+、SrCaAlSiN3:Eu等。
作为绿色荧光体，可以举出例如由具有断裂面的断裂粒子构成并进行绿色区域的发光的以(Mg，Ca，Sr，Ba)Si2O2N2:Eu表示的铕活化碱土类硅氧氮化物系荧光体、由具有断裂面的断裂粒子构成并进行绿色区域的发光的以(Ba，Ca，Sr，Mg)2SiO4:Eu表示的铕活化碱土硅酸盐系荧光体等。
此外，作为绿色荧光体，还可以使用Sr4Al14O25:Eu、(Ba，Sr，Ca)Al2O4:Eu等Eu活化铝酸盐荧光体、(Sr，Ba)Al2Si2O8:Eu、(Ba，Mg)2SiO4:Eu、(Ba，Sr，Ca，Mg)2SiO4:Eu、(Ba，Sr，Ca)2(Mg，Zn)Si2O7:Eu等Eu活化硅酸盐荧光体、Y2SiO5:Ce，Tb等Ce，Tb活化硅酸盐荧光体、Sr2P2O7-Sr2B2O5:Eu等Eu活化硼酸磷酸盐荧光体、Sr2Si3O8-2SrCl2:Eu等Eu活化卤硅酸(ハロ硅酸)盐荧光体、Zn2SiO4:Mn等Mn活化硅酸盐荧光体、CeMgAl11O19:Tb、Y3Al5O12:Tb等Tb活化铝酸盐荧光体、Ca2Y8(SiO4)6O2:Tb、La3Ga5SiO14:Tb等Tb活化硅酸盐荧光体、(Sr，Ba，Ca)Ga2S4:Eu，Tb，Sm等Eu，Tb，Sm活化硫代镓酸盐(チオガレ一ト)荧光体、Y3(Al，Ga)5O12:Ce、(Y，Ga，Tb，La，Sm，Pr，Lu)3(Al，Ga)5O12:Ce等Ce活化铝酸盐荧光体、Ca3Sc2Si3O12:Ce、Ca3(Sc，Mg，Na，Li)2Si3O12:Ce等Ce活化硅酸盐荧光体、CaSc2O4:Ce等Ce活化氧化物荧光体、SrSi2O2N2:Eu、(Sr，Ba，Ca)Si2O2N2:Eu、Eu活化β塞隆、Eu活化α塞隆等Eu活化氧氮化物荧光体、BaMgAl10O17:Eu，Mn等Eu，Mn活化铝酸盐荧光体、SrAl2O4:Eu等Eu活化铝酸盐荧光体、(La，Gd，Y)2O2S:Tb等Tb活化氧硫化物荧光体、LaPO4:Ce，Tb等Ce，Tb活化磷酸盐荧光体、ZnS:Cu，Al、ZnS:Cu，Au，Al等硫化物荧光体、(Y，Ga，Lu，Sc，La)BO3:Ce，Tb、Na2Gd2B2O7:Ce，Tb、(Ba，Sr)2(Ca，Mg，Zn)B2O6:K，Ce，Tb等Ce，Tb活化硼酸盐荧光体、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu，Mn等Eu，Mn活化卤硅酸盐荧光体、(Sr，Ca，Ba)(Al，Ga，In)2S4:Eu等Eu活化硫代铝酸盐荧光体或硫代镓酸盐荧光体、(Ca，Sr)8(Mg，Zn)(SiO4)4Cl2:Eu，Mn等Eu，Mn活化卤硅酸盐荧光体等。
另外，作为绿色荧光体，还可以使用吡啶-邻苯二甲酰亚胺缩合衍生物、苯并噁嗪酮系、喹唑啉酮系、香豆素系、喹酞酮系、萘二甲酰亚胺系等荧光色素、铽络合物例如具有水杨酸己酯为配体的铽络合物等有机荧光体。
作为蓝色荧光体，可以举出以BaMgAl10O17:Eu表示的铕活化铝酸钡镁系荧光体，其由具有规整结晶成长形状的大致六边形的成长粒子构成，进行蓝色区域的发光；以(Ca，Sr，Ba)5(PO4)3Cl:Eu表示的铕活化卤磷酸钙系荧光体，其由具有规整结晶成长形状的大致球状的成长粒子构成，进行蓝色区域的发光；以(Ca，Sr，Ba)2B5O9Cl:Eu表示的铕活化碱土类氯硼酸盐系荧光体，其由具有规整结晶成长形状的大致立方体形状的成长粒子构成，进行蓝色区域的发光；以(Sr，Ca，Ba)Al2O4:Eu或(Sr，Ca，Ba)4Al14O25:Eu表示的铕活化碱土类铝酸盐系荧光体，其由具有断裂面的断裂粒子构成，进行蓝绿色区域的发光；等。
此外，作为蓝色荧光体，还可以使用Sr2P2O7:Sn等Sn活化磷酸盐荧光体、Sr4Al14O25:Eu、BaMgAl10O17:Eu、BaAl8O13:Eu等Eu活化铝酸盐荧光体、SrGa2S4:Ce、CaGa2S4:Ce等Ce活化硫代镓酸盐荧光体、(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu、BaMgAl10O17:Eu，Tb，Sm等Eu活化铝酸盐荧光体、(Ba，Sr，Ca)MgAl10O17:Eu，Mn等Eu，Mn活化铝酸盐荧光体、(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba，Sr，Ca)5(PO4)3(Cl，F，Br，OH):Eu，Mn，Sb等Eu活化卤磷酸盐荧光体、BaAl2Si2O8:Eu、(Sr，Ba)3MgSi2O8:Eu等Eu活化硅酸盐荧光体、Sr2P2O7:Eu等Eu活化磷酸盐荧光体、ZnS:Ag、ZnS:Ag，Al等硫化物荧光体、Y2SiO5:Ce等Ce活化硅酸盐荧光体、CaWO4等钨酸盐荧光体、(Ba，Sr，Ca)BPO5:Eu，Mn、(Sr，Ca)10(PO4)6·nB2O3:Eu、2SrO·0.84P2O5·0.16B2O3:Eu等Eu，Mn活化硼酸磷酸盐荧光体、Sr2Si3O8·2SrCl2:Eu等Eu活化卤硅酸盐荧光体等。
另外，作为蓝色荧光体，还可以使用例如萘二甲酰亚胺系、苯并噁唑系、苯乙烯基系、香豆素系、吡唑啉(ピラリゾン)类、三唑系化合物的荧光色素、铥络合物等有机荧光体等。
另外，上述的其他荧光体可以单独使用一类，也可以以任意的组合和比例使用两类以上。
对这些荧光体粒子的平均粒径没有特别限制，通常为100nm以上、优选为2μm以上、特别优选为5μm以上，并且通常为100μm以下、优选为50μm以下、特别优选为20μm以下。
图3给出了作为本发明的照明器具的实施方式的一个例子的照明装置的结构简图，该照明装置是白光发光装置。
1是荧光体，例如为本发明的荧光体、蓝色荧光体和绿色荧光体的混合物，本发明的荧光体和绿色荧光体的混合物，或者本发明的荧光体和黄色荧光体的混合物。图3的照明器具采用了下述的结构：用分散有荧光体1的树脂层6覆盖作为发光光源而配置在容器7内的LED2。LED2直接连接于导电性端子3上，并且用焊接线(ヮイヤ一ボンド)5与导电性端子4连接。
在导电性端子3、4中流过电流时，LED2发出规定的光，以该光激发荧光体1，荧光体1发出荧光，LED的光和荧光混合或者荧光之间混合，发出白色～灯泡色的光，作为照明装置发挥作用。
[图像显示装置]
本发明的图像显示装置至少由激发源和本发明的荧光体构成。优选还具有滤色器作为构成要素。作为图像显示装置，可以举出荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)、阴极射线管(CRT)等。
已确认，本发明的荧光体在波长100nm～190nm的真空紫外线、波长190nm～380nm的紫外线、电子射线等的激发下发光，通过组合这些激发源和本发明的荧光体，能构成上述那样的图像显示装置。
图4给出可作为本发明的图像显示装置的实施方式的图像显示装置的结构简图，该图像显示装置是PDP。该PDP中，本发明的荧光体8、绿色荧光体9以及蓝色荧光体10分别被涂布在单元11、12、13的内面。电极14、15、16和电极17之间通电时，单元11、12、13中通过Xe放电而产生真空紫外线，借此，各荧光体8～10受到激发，从而发出红、绿、蓝色的可见光，经保护层20、电介质层19、玻璃基板22，从外侧观察到该光，从而发挥显示图像的功能。18，21分别是背面侧的电介质层、玻璃基板。
[颜料]
由具有特定的化学组成的无机化合物结晶相构成的本发明的荧光体具有红色的物体颜色，所以其可以用作红色颜料或红色荧光颜料。即本发明的荧光体受到太阳光或荧光灯等照明的照射时，会观察到红色的物体颜色，并且其显色好，经过长时间也不老化，所以本发明的荧光体适合作为红色无机颜料。因此，本发明的荧光体用于涂料、油墨、绘画颜料、釉料、添加在塑料制品中的着色剂等时，能长期维持良好的显色。
[紫外线吸收剂]
本发明的氮化物荧光体由于吸收紫外线，所以还适合作为紫外线吸收剂。因此，本发明的氮化物荧光体用作涂料或涂布在塑料制品的表面或者融合到内部时，其遮挡紫外线的效果高，能有效保护产品因紫外线而老化。
实施例
下面举出实施例更具体地说明本发明，但只要不超出本发明的宗旨，本发明不受下述的实施例的任何限制。
[含有结晶相[11]的荧光体的实施例和比较例]
下述的实施例以及比较例中，使用下述的物质作为原料粉末。
平均粒径0.5μm、氧含量0.93重量％、α型含量92％的氮化硅(Si3N4)粉末
比表面积3.3m2/g、氧含量0.79重量％的氮化铝(AlN)粉末
氮化钙(Ca3N2)粉末
氧化铝(Al2O3)粉末
将金属铕在氨中氮化而合成的氮化铕(EuN)粉末
二氧化硅(SiO2)粉末
氧化铕(Eu2O3)粉末
实施例I-1～11、比较例I-1～5
为了得到表4所示理论组成式的化合物，分别称取仅为表4中给出的重量(g)的表4所示的原料粉末，用玛瑙研杵和乳钵混合10分钟后，将得到的混合物填充到氮化硼制坩埚(体积填充率38％)中。其中，粉末的称量、混合的各步骤全部在能够保持水分为1ppm以下、氧为1ppm以下的氮气氛的手套箱中进行操作。
将该混合粉末装入氮化硼制坩埚，然后安装于石墨电阻加热方式的电炉中。烧制操作中，首先利用扩散泵使烧制气氛为真空，并以每小时500℃的速度从室温升温到800℃，在800℃导入纯度为99.999体积％的氮气，使压力为0.5MPa，以每小时500℃的速度升温到表4所示的烧制温度，在表4所示的烧制温度保持2小时，由此进行烧制操作。烧制后，将得到的烧制物预粉碎，然后使用氮化硅烧结体制坩埚和乳钵，用手进行粉碎，得到荧光体粉末。
经烧制得到的物质的理论化学式如表4所示，对应各自的投入的原料，得到了所述通式[11]中的x值、y值分别改变的物质Euy(1-x)Ca(1-y)(1-x)Al1-xSi1+xN3-xOx。
另外，如下对得到的物质的组成进行分析。
首先，将50mg样品放入铂坩埚，添加0.5g碳酸钠和0.2g硼酸后，进行加热熔化，然后溶解在2ml盐酸中，定容到100ml，制成测定用溶液。通过对该液体样品进行ICP发光分光分析，对粉体样品中的Si、Al、Eu、Ca的量进行定量。另外，将20mg样品装入锡囊中，然后将其放入镍篮中，用LECO社生产的TC-436型氧氮分析仪对粉体样品中的氧和氮进行定量。
[表4]
实施例或比较例 各原料的加入重量(g) 烧制温度(℃)     得到的物质的理论化学式
 EuN      Eu2O3  Ca3N2  Si3N4      SiO2  AlN  Al2O3
实施例I-1  0     0.0212  0.5178  0.8673     0.1592  0.4344     0     1800  Eu0.008Ca0.662Al0.67Si1.33N2.67O0.33
实施例I-2  0.02     0  0.5182  0.9919     0  0.2898     0.1802     1900  Eu0.008Ca0.662Al0.67Si1.33N2.67O0.33
实施例I-3  0.0195     0  0.6525  0.7754     0  0.4953     0.0574     1900  Eu0.008Ca0.882Al0.89Si1.11N2.89O0.11
实施例I-4  0     0.0592  0.4992  0.9782     0  0.2858     0.1778     2000  Eu0.023Ca0.647Al0.67Si1.33N2.67O0.33
实施例I-5  0.02     0  0.5182  0.9919     0  0.2898     0.1802     2000  Eu0.008Ca0.662Al0.67Si1.33N2.67O0.33
实施例I-6  0.0195     0  0.6525  0.7754     0  0.4953     0.0574     2000  Eu0.008Ca0.882Al0.89Si1.11N2.89O0.11
实施例I-7  0.02     0  0.5181  0.8679     0.1593  0.4347     0     1800  Eu0.008Ca0.662Al0.67Si1.33N2.67O0.33
实施例I-8  0.02     0  0.5182  0.8679     0.1593  0.4347     0     1900  Eu0.008Ca0.662Al0.67Si1.33N2.67O0.33
实施例I-9  0.02     0  0.5182  0.8679     0.1593  0.4347     0     2000  Eu0.008Ca0.662Al0.67Si1.33N2.67O0.33
实施例I-10  0     0.0212  0.5178  0.9913     0  0.2897     0.1801     2000  Eu0.008Ca0.662Al0.67Si1.33N2.67O0.33
实施例I-11  0     0.0212  0.5178  0.8673     0.1592  0.4344     0     1800  Eu0.008Ca0.662Al0.67Si1.33N2.67O0.33
比较例I-1  0.0193     0  0.7099  0.6772     0  0.5936     0     1800  Eu0.008Ca0.992AlSiN3
比较例I-2  0.0193     0  0.71  0.6772     0  0.5936     0     1900  Eu0.008Ca0.992AlSiN3
比较例I-3  0.0193     0  0.71  0.6772     0  0.5936     0     2000  Eu0.008Ca0.992AlSiN3
比较例I-4  0     0.0204  0.7095  0.6768     0  0.5933     0     2000  Eu0.008Ca0.992AlSiN3
比较例I-5  0.0192     0  0.71  0.6772     0  0.5936     0     1800  Eu0.008Ca0.992AlSiN3
各荧光体的XRD图谱中的各峰带有指数的结果如上述表2所示。根据表2可知：晶格常数发生移动时，根据晶面指数求得的2θ的计算值与实测值基本一致；结晶的空间群Cmc21和斜方晶的状态得以维持；形成了CaAlSiN3结构的固熔体。
上述实施例得到的荧光体中，荧光体含有的碱土金属元素被原子价比该碱土金属元素低的元素或空穴取代，或者荧光体含有的稀土金属元素被原子价比该稀土金属元素低的元素或空穴取代。
另外，比较例得到的荧光体中，荧光体含有的碱土金属元素未被原子价比该碱土金属元素低的元素或空穴取代，或者荧光体中含有的稀土金属元素未被原子价比该稀土金属元素低的元素或空穴取代。
另外，x＝0(比较例I-2)、x＝0.11(实施例I-3)、x＝0.33(实施例I-2)的荧光体在465nm激发下的发光光谱如图2所示。
用荧光分光光度计测定各荧光体受到发出波长465nm的光的灯的激发时的发光光谱，求出发光峰波长和设比较例3的荧光体的发光辉度为100时的相对辉度，结果见表5。
另外，对于实施例I-6、9和比较例I-3的荧光体，求出绿色光的波长535nm下的激发强度(发光光谱的峰值)与波长465nm下的激发强度(发光光谱的峰值)的比，结果一并示于表5。
[表5]
  实施例或比较例   式(EuyCa1-yAlSiN3)1-x(Si2N2O)x中的x，y值     合成条件 465nm激发的发光光谱的特性 绿色光535nm下的激发强度与波长465nm下的激发强度的比
  Si2N2O的固熔比例x  Eu摩尔比y(1-x)   烧制温度(℃) 氧源 活化元素源 相对辉度   发光波长(nm)
实施例I-1   0.33   0.008   1800  Al2O3  EuN   136   607
比较例I-1   0   0.008   1800  无  EuN   94   650
实施例I-2   0.33   0.008   1900  Al2O3  EuN   144   610
实施例I-3   0.11   0.008   1900  Al2O3  EuN   119   644
比较例I-2   0   0.008   1900  无  EuN   97   648
实施例I-4   0.33   0.023   2000  Al2O3  EuN   127   643
实施例I-5   0.33   0.008   2000  Al2O3  EuN   168   614
实施例I-6   0.11   0.008   2000  Al2O3  EuN   128   642     0.76
比较例I-3   0   0.008   2000  无  EuN   100   648     0.84
实施例I-7   0.33   0.008   1800  SiO2  EuN   148   619
比较例I-1   0   0.008   1800  无  EuN   94   650
实施例I-8   0.33   0.008   1900   SiO2  EuN   150   606
比较例I-2   0   0.008   1900  无  EuN   97   648
实施例I-9   0.33   0.008   2000  SiO2  EuN   157   613     0.44
比较例I-3   0   0.008   2000  无  EuN   100   648     0.84
实施例I-10   0.33   0.008   2000  Al2O3  Eu2O3   152   612
比较例I-4   0   0.008   2000  无  Eu2O3   96   646
实施例I-11   0.33   0.008   1800  SiO2  Eu2O3   136   607
比较例I-5   0   0.008   1800  无  Eu2O3   82   652
由这些的结果可知，在1800℃、1900℃、2000℃任一烧制温度下、在活化元素源是EuN、Eu2O3的任意一个的情况下、以及在氧源是Al2O3、SiO2的任意一个的情况下，固熔了Si2N2O的荧光体的红色光的峰波长都明显移动，并且相对辉度增大。
对于荧光体是2000℃下的烧制物的实施例I-6、9以及比较例I-3，比较这些的激发光谱时发现，在绿色光的波长535nm下的激发强度与蓝色LED的波长465nm下的激发强度的比方面，固熔了33％(x＝0.33)的Si2N2O的荧光体比非固熔系的荧光体低，在由蓝色LED/绿色荧光体/红色荧光体组成的白色光设备中，该固熔系难以激发绿色荧光体发出绿色光，即其是不易造成损失的荧光体。
实施例I-12～22
接着，对于使用通式Si(3n+2)/4NnO代替Si2N2O的情况给出实施例I-12～22。
对于实施例I-12～22，利用与实施例I-1同样的制造方法，制造不同n和不同x的荧光体(Eu0.008/(1-x)Ca(1-0.008/(1-x))AlSiN3)1-x(Si(3n+2)/4NnO)x。试验方法也与实施例I-1同样进行。
用荧光分光光度计测定得到的各荧光体受到发出波长465nm的光的灯的激发时的发光光谱。求出发光峰波长和设比较例I-3的荧光体的发光辉度为100时的相对辉度，结果见表6。
另外，表6中还给出了实施例I-9和比较例I-3、5的值。
上述实施例得到的荧光体中，荧光体含有的碱土金属元素被原子价比该碱土金属元素低的元素或空穴取代，或者荧光体含有的稀土金属元素被原子价比该稀土金属元素低的元素或空穴取代。
[表6]
实施例或比较例 式(Eu0.008/(1-x)Ca(1-0.008/(1-x))AlSiN3)1-x(Si(3n+2)/4NnO)x中的n，x值 合成条件 465nm激发下的发光光谱的特性 备注
n x 烧制温度(℃) 氧源 活化元素源 相对辉度   发光波长(nm)
实施例I-12     0     0.11   1800  Al2O3  Eu2O3   107   646 图7、8的数据
实施例I-13     0.5     0.11   1800  Al2O3  Eu2O3   113   642
实施例I-14     1     0.11   1800  Al2O3  Eu2O3   117   642
实施例I-15     1.5     0.11   1800  Al2O3  Eu2O3   132   642
实施例I-16     2     0.11   1800  Al2O3  Eu2O3   142   642
实施例I-17     3     0.11   1800  Al2O3  Eu2O3   162   637
实施例I-18     4     0.11   1800  Al2O3  Eu2O3   155   636
实施例I-14     1     0.11   1800  Al2O3  Eu2O3   117   642 图9的数据
实施例I-19     1     0.18   1800  Al2O3  Eu2O3   143   639
实施例I-20     1     0.33   1800  Al2O3  Eu2O3   170   617
比较例I-5     1     0   1800  なし  Eu2O3   82   652
实施例I-21     2     0.11   2000  SiO2  EuN   135   642
实施例I-22     2     0.18   2000  SiO2  EuN   161   636
实施例I-9     2     0.33   2000  SiO2  EuN   157   613
比较例I-3     2     0   2000  なし  EuN   100   648
图7给出了实施例I-12～18得到的荧光体的X射线衍射结果(XRD图谱)。
根据这些结果可知，由n＝0、0.5、1、1.5、2、3和4的组成得到的荧光体具有相同的结晶结构。
图8给出了实施例I-12～18得到的荧光体的发光光谱。
这些实施例中x和y全部为恒定的值，其中x＝0.11、y＝0.008。
根据图8可知，随着n的增加，峰波长向短波长侧移动，半峰宽增大。
图9给出了n＝2和1的情况下不同x(0.11、0.18、0.33)的荧光体在波长465nm的光的激发下的发光光谱(实施例I-9、14和19～22)。为了便于参考，图9中还给出了x＝0(比较例I-3和5)的情况。由图9可知，随着x的增加，峰波长向短波长侧移动，半峰宽增大。对于n而言，n＝2的效果大于n＝1的效果。
[含结晶相[21]的荧光体的实施例和比较例]
下述实施例和比较例中使用下述的物质作为原料粉末。
平均粒径0.5μm、氧含量0.93重量％、α型含量92％的氮化硅(Si3N4)粉末
比表面积3.3m2/g、氧含量0.79重量％的氮化铝(AlN)粉末
氮化钙(Ca3N2)粉末
氧化铝(Al2O3)粉末
将金属铕在氨中氮化而合成的氮化铕(EuN)粉末
氧化铈(CeO2)粉末
实施例II-1～10、比较例II-1～3
为了得到表7所示理论组成式的物质，分别称取仅为表7中给出的投料重量(g)的表7所示的原料粉末，用玛瑙研杵和乳钵混合10分钟后，将得到的混合物填充到内径20mm、内侧高20mm的氮化硼制坩埚中。其中，粉末的称量、混合的各步骤全部在能够保持水分为1ppm以下、氧为1ppm以下的氮气氛的手套箱中进行操作。
将该混合粉末装入氮化硼制坩埚，然后安装于石墨电阻加热方式的电炉中。烧制操作中，首先利用扩散泵使烧制气氛为真空，并以每小时500℃的速度从室温升温到800℃，在800℃导入纯度为99.999体积％的氮气，使压力为0.5MPa，以每小时500℃的速度升温到1800℃，在1800℃保持2小时，由此进行烧制操作。烧制后，将得到的烧制物预粉碎，然后使用氮化硅烧结体制坩埚和乳钵，用手进行粉碎，得到荧光体粉末。
经烧制得到的物质的理论化学式如表7所示，对应各自加入的原料，得到了所述通式[21]中n＝2且x、y(1-x)、z(1-x)值分别如表8所示变化的物质。
另外，如下对得到的物质的组成进行分析。
首先，将50mg样品放入铂坩埚，添加0.5g碳酸钠和0.2g硼酸后，进行加热熔化，然后溶解在2ml盐酸中，定容到100ml，制成测定用溶液。通过对该液体样品进行ICP发光分光分析，对粉体样品中的Si、Al、Eu、Ce、Ca的量进行定量。另外，将20mg样品装入锡囊中，然后将其放入镍篮中，用LECO社生产的TC-436型氧氮分析仪对粉体样品中的氧和氮进行定量。
[表7]
  各原料的加入量g) 得到的物质的理论组成式
  CeO2   EuN  Ca3N2 Si3N4   AlN   Al2O3
实施例   II-1   0.081939   0  0.579323  0.820885  0.426843  0.091011  Ce0.032Ca0.788Al0.82Si1.18N2.82O0.18
  II-2   0.101682   0  0.569284  0.814934  0.423749  0.090351  Ce0.04Ca0.78Al0.82Si1.118N2.82O0.18
  II-3   0.12114   0  0.559391  0.80907  0.420699  0.089701  Ce0.048Ca0.772Al0.82Si1.18N2.82O0.18
  II-4   0.051779   0  0.594658  0.829975  0.431569  0.092018  Ce0.026Ca0.794Al0.82Si1.18N2.82O0.18
  II-5   0.019934   0  0.709703  0.676972  0.59339  0  Ce0.008Ca0.992AlSiN3
  II-6   0.019837   0.001435  0.705819  0.673675  0.5905  0  Ce0.008Eu0.0006Ca0.9914AlSiN3
  II-7   0.019797   0.002386  0.704101  0.672306  0.5893  0  Ce0.008Eu0.001Ca0.991AlSiN3
  II-8   0.049593   0.001435  0.697276  0.673675  0.5905  0  Ce0.02Eu0.0006Ca0.9794AlSiN3
  II-9   0.012398   0.001435  0.707955  0.673675  0.5905  0  Ce0.005Eu0.0006Ca0.9944AlSiN3
  II-10   0.02045   0.012325  0.643668  0.770888  0.497145  0.055524  Ce0.008Eu0.005Ca0.89Al0.89Si1.11N2.89O0.11
比较例   II-1   0   0.002386  0.709784  0.672306  0.5893  0  Eu0.001Ca0.999AlSiN3
II-2 0 0.001435  0.711515  0.673675  0.5905  0  Eu0.0006Ca0.9994AlSiN3
  II-3   0   0.019229  0.709956  0.677214  0.593602  0  Eu0.008Ca0.992AlSiN3
图11给出了实施例II-1、5、8、10以及比较例II-1的荧光体的X射线衍射的结果。根据图11可知维持了结晶的空间群Cmc21、斜方晶的状态。
上述实施例II-1～4、6、9、10得到的荧光体中，荧光体含有的碱土金属元素被原子价比该碱土金属元素低的元素或空穴取代，或者荧光体含有的稀土金属元素被原子价比该稀土金属元素低的元素或空穴取代。
上述实施例II-5、7和8得到的荧光体中，荧光体含有的碱土金属元素未被原子价比该碱土金属元素低的元素或空穴取代，或者荧光体含有的稀土金属元素未被原子价比该稀土金属元素低的元素或空穴取代。
另外，比较例得到的荧光体中，荧光体含有的碱土金属元素未被原子价比该碱土金属元素低的元素或空穴取代且荧光体中含有的稀土金属元素未被原子价比该稀土金属元素低的元素或空穴取代。
用荧光分光光度计测定得到的荧光体受到发出波长465nm的光的灯的激发时的发光光谱。求出发光峰波长和设比较例II-1的荧光体的发光辉度为100时的相对辉度，结果见表8。另外，图10给出了用波长465nm的光激发实施例II-1、5、8、10以及比较例II-1得到的荧光体时的发光光谱。
另外，求出绿色光的波长535nm下的激发强度(发光光谱的峰值)与波长465nm下的激发强度(发光光谱的峰值)的比，结果一并示于表8。
[表8]
实施例或比较例 通式[21]中的x、y(1-x)、z(1-x)的值 465nm激发下的发光光谱的特性  535nm绿色光的激发强度与465nm的激发强度的比例
 xSi2N2O的固熔比例 y(1-x)Ce的摩尔数 z(1-x)Eu的摩尔数 相对辉度   发光波长(nm)
实施例II-1     0.18   0.032   0     216   582     81
实施例II-2     0.18   0.04   0     208   587     80
实施例II-3     0.18   0.048   0     200   587     80
实施例II-4     0.18   0.026   0     173   576     61
实施例II-5     0   0.008   0     191   614     67
实施例II-6     0   0.008   0.0006     167   627     76
实施例II-7     0   0.008   0.001     156   634     87
实施例II-8     0   0.02   0.0006     170   626     80
实施例II-9     0   0.005   0.0006     161   631     80
实施例II-10     0.11   0.008   0.005     147   640     79
比较例II-1     0   0   0.001     100   637     100
比较例II-2     0   0   0.0006     85   635     79
比较例II-3     0   0   0.008     82   649     132
由上述结果可知：
将活化剂仅是Ce的实施例II-5和活化剂仅是Eu的比较例II-1进行比较，因Eu换成了Ce，发光波长的峰向短波长移动。另外，对于添加了Ce和Eu这两元素的实施例II-8来说，可以观察到几乎在两者中间的波长范围的发光。进而，改变视点，由实施例II-3、4可知，在CaAlSiN3中固熔有Si2N2O的母体结晶上添加作为活化剂的Ce时，红色光的峰波长从576nm向587nm的橙色光明显发生移动，并且相对辉度增高。另一方面，如实施例II-10所示，在该体系中进一步添加Eu时，波长的变化程度变小。
对于本发明的荧光体，比较其激发光谱可知，在绿色光的波长535nm下的激发强度与蓝色LED的波长465nm下的激发强度的比方面，除了辉度过低的比较例II-2和II-3之外，含Ce的荧光体(实施例II-1～10)比不含Ce而仅含Eu的荧光体(比较例II-1)低，在由蓝色LED/绿色荧光体/红色荧光体组成的白色光设备中，该体系难以激发绿色荧光体发出绿色光，即其是不易造成损失的荧光体。
[含结晶相[31]的荧光体的实施例和比较例]
下述实施例和比较例中使用下述的物质作为原料粉末。
平均粒径0.5μm、氧含量0.93重量％、α型含量92％的氮化硅(Si3N4)粉末
比表面积3.3m2/g、氧含量0.79重量％的氮化铝(AlN)粉末
氮化钙(Ca3N2)粉末
氮化锂(Li3N)粉末
将金属铕在氨中氮化而合成的氮化铕(EuN)粉末
实施例III-1～4、比较例III-1
为了得到表9所示理论组成式的物质，分别称取仅为表9中给出的重量(g)的表9所示的原料粉末，用玛瑙研杵和乳钵混合10分钟后，将得到的混合物填充到氮化硼制坩埚中。其中，粉末的称量、混合的各步骤全部在能够保持水分为1ppm以下、氧为1ppm以下的氮气氛的手套箱中进行操作。
将该混合粉末装入氮化硼制坩埚，然后安装于石墨电阻加热方式的电炉中。烧制操作中，首先利用扩散泵使烧制气氛为真空，并以每小时500℃的速度从室温升温到800℃，在800℃导入纯度为99.999体积％的氮气，使压力为0.5MPa，以每小时500℃的速度升温到最高温度1800℃，在该最高温度保持2小时(以该最高温度下的保持时间为烧制时间)，由此进行烧制操作。烧制后，将得到的烧制物预粉碎，然后使用氮化硅烧结体制坩埚和乳钵，用手进行粉碎。
经烧制得到的物质的理论化学式如表9所示，对应各自加入的原料，得到了所述通式[31]中x’、y(1-x’)值分别如表10所示变化的物质。
另外，如下对得到的物质的组成进行分析。
首先，将50mg样品放入铂坩埚，添加0.5g碳酸钠和0.2g硼酸后，进行加热熔化，然后溶解在2ml盐酸中，定容到100ml，制成测定用溶液。通过对该液体样品进行ICP发光分光分析，对粉体样品中的Si、Al、Eu、Ce、Ca的量进行定量。另外，将20mg样品装入锡囊中，然后将其放入镍篮中，用LECO社生产的TC-436型氧氮分析仪对粉体样品中的氧和氮进行定量。
用荧光分光光度计测定得到的荧光体受到发出波长465nm的光的灯的激发时的发光光谱。求出发光峰波长和设比较例III-1的荧光体的发光辉度为100时的相对辉度和相对发光积分强度，结果见表10。另外，图12给出了用波长465nm的光的激发实施例III-1～4以及比较例III-1得到的荧光体时的发光光谱。
另外，求出绿色光的波长535nm下的激发强度(发光光谱的峰值)与波长465nm下的激发强度(发光光谱的峰值)的比，结果一并示于表10。
比较例III-2、3
为了观察添加氮化硼的效果，在比较例III-1的原料组成中另外添加2000ppm和4000ppm的氮化硼，除此以外与实施例III-1同样实施，评价结果见表10。
比较例III-4、5
为了观察烧制温度和烧制气氛的影响，对于比较例III-1的原料组成，以表9所示的烧制条件进行烧制，除此以外与实施例III-1同样实施，评价结果见表10。
[表9]
实施例或比较例   各原料的加入重量(g)     烧制条件 得到的物质的理论化学式
EuN Li3N Ca3N2 AlN Si3N4 气体种类   温度(℃)   压力(MPa)   时间(hr) 添加物
实施例III-1   0.0201   0.0316   0.6065  0.5080  0.8339     N2   1800     0.5     2  无   Eu0.008Ca0.812Li0.18Al0.82Si1.18N3
实施例III-2   0.0197   0.0190   0.6478  0.5422  0.7714     N2   1800     0.5     2  无   Eu0.008Ca0.882Li0.11Al0.89Si1.11N3
实施例III-3   0.0208   0.0601   0.5131  0.4307  0.9753     N2   1800     0.5     2  无   Eu0.008Ca0.662Li0.33Al0.67Si1.33N3
实施例III-4   0.0195   0.0085   0.6821  0.5706  0.7194     N2   1800     0.5     2  无   Eu0.023Ca0.942Li0.05Al0.95Si1.05N3
比较例III-1   0.0192   0.0000   0.7100  0.5936  0.6772     N2   1800     0.5     2  无   Eu0.008Ca0.992Al1Si1N3
比较例III-2 0.0192 0.0000 0.7100 0.5936 0.6772 N2 1800 0.5 2  BN2000ppm -
比较例III-3 0.0192 0.0000 0.7100 0.5936 0.6772 N2 1800 0.5 2  BN4000ppm -
比较例III-4 0.0192 0.0000 0.7100 0.5936 0.6772 N2 1600 0.1 2 无 Eu0.008Ca0.992Al1Si1N3
比较例III-5   0.0192   0.0000   0.7100  0.5936  0.6772     N2+4％H2   1600     0.1     2  无   Eu0.008Ca0.992Al1Si1N3
[表10]
  实施例或比较例     通式[31]中的x’、y(1-x’)的值 465nm激发下的发光光谱的特性   535nm绿色光的激发强度与465nm的激发强度的比例
 x’LiSi2N3的固熔比例 y(1-x’)(Eu的摩尔数) 相对辉度   发光波长(nm)     相对发光积分强度
实施例III-1     0.18     0.008     139.47   648     90.64     0.68
实施例III-2     0.11     0.008     131.32   644     93.88     0.84
实施例III-3     0.33     0.008     129.55   642     72.09     0.49
实施例III-4     0.05     0.023     117.4   649     103.61     0.84
比较例III-1     0     0.008     100   649     100     0.84
比较例III-2     0     -     97.3   649     103.7     0.84
比较例III-3     0     -     99.3   649     101.4     0.84
比较例III-4     0     0.008     84.9   650     82.3     -
比较例III-5     0     0.008     94.9   648     87.4     -
由实施例III-1～4的结果可知，x’大于0时，相对辉度增大。
如比较例III-2、3那样，除了将氮化硼用于容器之外，作为氮化硼的使用方法，还在烧制前将氮化硼混入原料中，但即使这样也没有观察到发光特性的提高。
由比较例III-4、5的结果可知，烧制温度和烧制气氛中有无氢对得到的荧光体的发光特性影响不大。
另外，如上述表3所示，实施例III-1、3以及比较例III-1的荧光体的X射线衍射的结果、测定结果和计算强度充分一致，所以这些荧光体维持了这些结晶的空间群Cmc21、斜方晶的状态。
上述实施例III-1～4得到的荧光体中，荧光体含有的碱土金属元素被原子价比该碱土金属元素低的元素或空穴取代，或者荧光体含有的稀土金属元素被原子价比该稀土金属元素低的元素或空穴取代。
另外，比较例III-1～5得到的荧光体中，荧光体含有的碱土金属元素未被原子价比该碱土金属元素低的元素或空穴取代，或者荧光体中含有的稀土金属元素未被原子价比该稀土金属元素低的元素或空穴取代。
[含结晶相[1]的荧光体的实施例和比较例]
下述实施例和比较例中使用下述的物质作为原料粉末。
平均粒径0.5μm、氧含量0.93重量％、α型含量92％的氮化硅(Si3N4)粉末
氮化锂(Li3N)粉末
在190MPa的氮气氛下，将(Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075)AlSi合金于1900℃烧制，进行氮化而合成的(Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075)AlSiN3荧光体
实施例IV-1
为了得到如下所示理论组成式的化合物，分别称取仅为表11中给出的重量(g)的表11所示的各原料粉末，用玛瑙研杵和乳钵混合10分钟后，将得到的混合物填充到氮化硼制坩埚(体积填充率38％)中。其中，粉末的称量、混合的各步骤全部在能够保持水分为1ppm以下、氧为1ppm以下的氮气氛的手套箱中进行操作。
理论组成式：(Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3)0.61(LiSi2N3)0.39
[表11]
    各原料的加入重量(g)     烧制温度(℃)
    Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3   Li3N     Si3N4
实施例IV-1     1.00   0.4325     0.1675     1250
将该混合粉末装入氮化硼制坩埚，然后安装于石墨电阻加热方式的电炉中。烧制操作中，首先利用扩散泵使烧制气氛为真空，并以每小时1200℃的速度从室温升温到800℃，在800℃导入纯度为99.999体积％的氮气，使压力为0.992MPa，以每小时1250℃的速度升温到表13所示的烧制温度，在表13所示的烧制温度保持4小时，由此进行烧制操作。烧制后，将得到的烧制物用水洗除去多余的Li3N后进行预粉碎，然后使用氧化铝乳钵，用手进行粉碎，得到荧光体粉末。
得到的荧光体粉末的XRD图谱见图13。
为了比较，图13中还给出了Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3的XRD图谱。可知：晶格常数发生移动时，2θ的计算值与实测值基本一致；维持了结晶的空间群Cmc21和斜方晶的状态；形成了与(Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3)1-x(LiSi2N3)x相关的CaAlSiN3结构的固熔体。另外，根据图13的XRD图谱的比较可知，与Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3的全部峰对比，(Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3)1-x(LiSi2N3)x的峰全部向大角侧移动。
用波长455nm的光激发得到的荧光体时的发光光谱见图14。由图14可知，(Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3)1-x(LiSi2N3)x得到了比Ca0.2Sr0.7925Ce0.0075AlSiN3表现出的发光强度更高的发光强度。
另外，上述实施例IV-1得到的荧光体中，荧光体含有的碱土金属元素被原子价比该碱土金属元素低的元素或空穴取代，或者荧光体含有的稀土金属元素被原子价比该稀土金属元素低的元素或空穴取代。
本发明的荧光体表现出比现有的氮化物荧光体或氧氮化物荧光体更高辉度的发光，是优异的橙色或红色的荧光体。并且其曝露在激发源的情况下，其辉度的降低少，耐久性优异，所以其适合用于白光发光装置、照明器具、VFD、FED、PDP、CRT等。另外，本发明的荧光体能够容易地调整发光波长和发光峰的峰宽，所以产业上的实用性大，可以期待今后灵活利用于各种发光装置、照明、图像显示装置中的材料设计，推进产业的发展。
虽然利用特定的方式详细说明了本发明，但本领域技术人员清楚，可以在不脱离本发明的意图和范围内进行多种改变。
另外，本申请是基于2005年5月24日提出的日本发明专利申请(特愿2005-151183)、2005年5月25日提出的日本发明专利申请(特愿2005-152637)、2005年8月10日提出的日本发明专利申请(特愿2005-231870)和2006年2月2日提出的日本发明专利申请(特愿2006-25994)的申请，所以这些申请的全部内容以引用的形式支持本说明书。

Claims (89)

1.一种氮化物或氧氮化物荧光体，该荧光体含有2价的碱土金属元素和2价～4价的稀土金属元素，其以下述(i)和/或(ii)为特征；
(i)所述碱土金属元素被原子价低于该碱土金属元素的元素和/或空穴取代，
(ii)所述稀土金属元素被原子价低于该稀土金属元素的元素和/或空穴取代。
2.如权利要求1所述的氮化物或氧氮化物荧光体，其特征在于，荧光体所含的氮离子被氧离子取代。
3.如权利要求1所述的氮化物或氧氮化物荧光体，其特征在于，所述荧光体含有1价或0价的碱土金属元素和2价的稀土元素。
4.一种荧光体，其特征在于，其含有具有下述通式[1]所示的化学组成的结晶相，
(1-a-b)(Ln’pMII’1-pMIII’MIV’N3)·a(MIV’(3n+2)/4NnO)·b(AMIV’2N3)…[1]
上述通式[1]中，Ln’是选自由镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII’是选自由Ln’元素以外的2价金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，MIII’是选自由3价的金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，MIV’是选自由4价的金属元素组成的组的一种或两种以上的元素，A是选自由Li、Na和K组成的组的一种以上的1价金属元素，p是满足0＜p≤0.2的数，a、b和n是满足0≤a、0≤b、a+b＞0、0≤n以及0.002≤(3n+2)a/4≤0.9的数。
5.如权利要求4所述的荧光体，其特征在于，所述结晶相的结晶结构属于空间群Cmc21或P21。
6.如权利要求4所述的荧光体，其特征在于，所述通式[1]中，MII’中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
7.如权利要求4所述的荧光体，其特征在于，所述通式[1]中，MII’是Ca，MIII’是Al，MIV’是Si。
8.如权利要求4所述的荧光体，其特征在于，其是具有所述通式[1]所示的化学组成的结晶相以及结晶结构与该结晶相不同的结晶相(以下称为“其他结晶相”)和/或非晶相的混合物，并且该混合物中具有所述通式[1]所示的化学组成的结晶相的比例为20质量％以上。
9.如权利要求8所述的荧光体，其特征在于，所述其他结晶相和/或非晶相是导电性的无机物质。
10.如权利要求9所述的荧光体，其特征在于，所述导电性的无机物质由含有选自由Zn、Al、Ga、In以及Sn组成的组的一种或两种以上的元素的氧化物、氧氮化物、氮化物或它们的混合物构成。
11.如权利要求8所述的荧光体，其特征在于，所述其他结晶相和/或非晶相是化学组成与所述通式[1]所示的化学组成不同的无机荧光体。
12.如权利要求4所述的荧光体，其特征在于，通过照射激发源，所述荧光体发出在550nm～700nm的范围的波长具有峰的荧光。
13.如权利要求12所述的荧光体，其特征在于，所述激发源是具有100nm～570nm的波长的紫外线或可见光。
14.如权利要求4所述的荧光体，其特征在于，所述通式[1]以下述通式[10]表示，
(EuyLn”wMII 1-y-wMIIIMIVN3)1-x(MIV (3n+2)/4NnO)x…[10]
上述通式[10]中，Ln”是选自由除Eu以外的镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，y是满足0＜y≤0.2的数，w是满足0≤w＜0.2的数，x是满足0＜x≤0.45的数，n是满足0≤n的数，n和x是满足0.002≤(3n+2)x/4≤0.9的数。
15.如权利要求14所述的荧光体，其特征在于，所述通式[10]以下述通式[11]表示；
(EuyMII 1-yMIIIMIVN3)1-x(MIV (3n+2)/4NnO)x…[11]
上述通式[11]中，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，y是满足0.0001≤y≤0.1的数，x是满足0＜x≤0.45的数，n是满足0≤n的数，n和x是满足0.002≤(3n+2)x/4≤0.9的数。
16.如权利要求14所述的荧光体，其特征在于，所述通式[10]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
17.如权利要求15所述的荧光体，其特征在于，所述通式[11]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
18.如权利要求14所述的荧光体，其特征在于，所述通式[10]中，x满足0.2≤x≤0.4，并且n和x满足0.4≤(3n+2)x/4≤0.8。
19.如权利要求15所述的荧光体，其特征在于，所述通式[11]中，x满足0.2≤x≤0.4，并且n和x满足0.4≤(3n+2)x/4≤0.8。
20.如权利要求14所述的荧光体，其特征在于，所述通式[10]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
21.如权利要求15所述的荧光体，其特征在于，所述通式[11]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
22.如权利要求4所述的荧光体，其特征在于，所述通式[1]以下述通式[21]表示，
(CeyLnzMII 1-y-zMIIIMIVN3)1-x(MIV (3n+2)/4NnO)x…[21]
上述通式[21]中，Ln是选自由除Ce以外的镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，x是满足0≤x≤0.45的数，y是满足0＜y≤0.2的数，z是满足0≤z≤0.2的数，n满足0≤n，n和x是满足0.002≤(3n+2)x/4≤0.9的数。
23.如权利要求22所述的荧光体，其特征在于，所述通式[21]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
24.如权利要求22所述的荧光体，其特征在于，所述通式[21]中，x满足0.15≤x≤0.3，且n和x满足0.3≤(3n+2)x/4≤0.6。
25.如权利要求22所述的荧光体，其特征在于，所述通式[21]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
26.如权利要求4所述的荧光体，其特征在于，所述通式[1]以下述通式[30]表示，
(EuyLn”wMII 1-y-wMIIIMIVN3)1-x’(AMIV 2N3)x’…[30]
上述通式[30]中，Ln”是选自由除Eu以外的镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素，x’是满足0＜x’＜1.0的数，y是满足0＜y≤0.2的数，w是满足0≤w＜0.2的数。
27.如权利要求26所述的荧光体，其特征在于，所述通式[30]以下述通式[31]表示，
(EuyMII 1-yMIIIMIVN3)1-x’(AMIV 2N3)x’…[31]
上述通式[31]中，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素，x’是满足0＜x’＜0.5的数，y是满足0＜y≤0.2的数。
28.如权利要求26所述的荧光体，其特征在于，所述通式[30]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
29.如权利要求27所述的荧光体，其特征在于，所述通式[31]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
30.如权利要求26所述的荧光体，其特征在于，所述通式[30]中，x’满足0.03≤x’≤0.35。
31.如权利要求27所述的荧光体，其特征在于，所述通式[31]中，x’满足0.03≤x’≤0.35。
32.如权利要求26所述的荧光体，其特征在于，所述通式[30]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
33.如权利要求27所述的荧光体，其特征在于，所述通式[31]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
34.如权利要求4所述的荧光体，其特征在于，所述通式[1]以下述通式[41]表示，
(CeyLnzMII 1-y-zMIIIMIVN3)1-x’(AMIV 2N3)x’…[41]
上述通式[41]中，Ln是选自由除Ce以外的镧系元素、Mn和Ti组成的组的至少一种金属元素，MII是Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn的总量占90mol％以上的2价金属元素，MIII是Al占80mol％以上的3价金属元素，MIV是Si占90mol％以上的4价金属元素，A是选自由Li、Na以及K组成的组的一种以上的金属元素，x’是满足0＜x’＜1.0的数，y是满足0＜y≤0.2的数，z是满足0≤z≤0.2的数。
35.如权利要求34所述的荧光体，其特征在于，所述通式[41]中，MII中Ca和Sr的总量占80mol％以上。
36.如权利要求34所述的荧光体，其特征在于，所述通式[41]中，x’满足0.03≤x’≤0.35。
37.如权利要求34所述的荧光体，其特征在于，所述通式[41]中，MII是Ca，MIII是Al，MIV是Si。
38.一种荧光体，其是含有碱土金属元素、硅以及氮的荧光体，其特征在于，该荧光体固熔了具有与该荧光体相同的结晶结构的无机化合物，其中所述无机化合物不包括该荧光体的固熔体。
39.一种发光装置，其具有发出330nm～500nm波长的光的第1发光体、借助从该第1发光体发出的光的照射而发出可见光的第2发光体，该发光装置的特征在于，所述第2发光体含有权利要求1所述的荧光体。
40.一种发光装置，其具有发出330nm～500nm波长的光的第1发光体、借助从该第1发光体发出的光的照射而发出可见光的第2发光体，该发光装置的特征在于，所述第2发光体含有权利要求4所述的荧光体。
41.一种发光装置，其具有发出330nm～500nm波长的光的第1发光体、借助从该第1发光体发出的光的照射而发出可见光的第2发光体，该发光装置的特征在于，所述第2发光体含有权利要求38所述的荧光体。
42.如权利要求39所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是激光二极管或发光二极管。
43.如权利要求40所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是激光二极管或发光二极管。
44.如权利要求41所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是激光二极管或发光二极管。
45.如权利要求42所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出330nm～420nm波长的光的发光二极管；作为所述第2发光体，使用权利要求1所述的红色荧光体、在波长330nm～420nm的激发光下发出在420nm～500nm的波长具有发光峰的荧光的蓝色荧光体和在波长330nm～420nm的激发光下发出在500nm～570nm的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体，由此混合红色、绿色、蓝色的光，发出白色光。
46.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出330nm～420nm波长的光的发光二极管；作为所述第2发光体，使用权利要求4所述的红色荧光体、在波长330nm～420nm的激发光下发出在420nm～500nm的波长具有发光峰的荧光的蓝色荧光体和在波长330nm～420nm的激发光下发出在500nm～570nm的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体，由此混合红色、绿色、蓝色的光，发出白色光。
47.如权利要求44所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出330nm～420nm波长的光的发光二极管；作为所述第2发光体，使用权利要求38所述的红色荧光体、在波长330nm～420nm的激发光下发出在420nm～500nm的波长具有发光峰的荧光的蓝色荧光体和在波长330nm～420nm的激发光下发出在500nm～570nm的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体，由此混合红色、绿色、蓝色的光，发出白色光。
48.如权利要求42所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管，其中使权利要求1所述的荧光体被该第1发光体发出的光激发而发出的光与该发光二极管自身发出的蓝色光混合而发出白色光。
49.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管，其中使权利要求4所述的荧光体被该第1发光体发出的光激发而发出的光与该发光二极管自身发出的蓝色光混合而发出白色光。
50.如权利要求44所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管，其中使权利要求38所述的荧光体被该第1发光体发出的光激发而发出的光与该发光二极管自身发出的蓝色光混合而发出白色光。
51.如权利要求42所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管；作为所述第2发光体，使用权利要求1所述的荧光体和在波长420nm～500nm的激发光下发出在500nm～570nm的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体，由此发出白色光。
52.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管；作为所述第2发光体，使用权利要求4所述的荧光体和在波长420nm～500nm的激发光下发出在500nm～570nm的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体，由此发出白色光。
53.如权利要求44所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管；作为所述第2发光体，使用权利要求38所述的荧光体和在波长420nm～500nm的激发光下发出在500nm～570nm的波长具有发光峰的荧光的绿色荧光体，由此发出白色光。
54.如权利要求42所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管；作为所述第2发光体，使用权利要求1所述的荧光体和在波长420nm～500nm的激发光下发出在550nm～600nm的波长具有发光峰的荧光的黄色荧光体，由此发出白色光。
55.如权利要求43所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管；作为所述第2发光体，使用权利要求4所述的荧光体和在波长420nm～500nm的激发光下发出在550nm～600nm的波长具有发光峰的荧光的黄色荧光体，由此发出白色光。
56.如权利要求44所述的发光装置，其特征在于，所述第1发光体是发出420nm～500nm波长的光的发光二极管；作为所述第2发光体，使用权利要求38所述的荧光体和在波长420nm～500nm的激发光下发出在550nm～600nm的波长具有发光峰的荧光的黄色荧光体，由此发出白色光。
57.一种照明器具，其特征在于，其使用了权利要求39所述的发光装置。
58.一种照明器具，其特征在于，其使用了权利要求40所述的发光装置。
59.一种照明器具，其特征在于，其使用了权利要求41所述的发光装置。
60.一种图像显示装置，其具有激发源和荧光体，该图像显示装置的特征在于，作为所述荧光体，至少使用了权利要求1所述的荧光体。
61.一种图像显示装置，其具有激发源和荧光体，该图像显示装置的特征在于，作为所述荧光体，至少使用了权利要求4所述的荧光体。
62.一种图像显示装置，其具有激发源和荧光体，该图像显示装置的特征在于，作为所述荧光体，至少使用了权利要求38所述的荧光体。
63.如权利要求60所述的图像显示装置，其特征在于，所述激发源是波长为100nm～190nm的真空紫外线、波长为190nm～380nm的紫外线或电子射线。
64.如权利要求61所述的图像显示装置，其特征在于，所述激发源是波长为100nm～190nm的真空紫外线、波长为190nm～380nm的紫外线或电子射线。
65.如权利要求62所述的图像显示装置，其特征在于，所述激发源是波长为100nm～190nm的真空紫外线、波长为190nm～380nm的紫外线或电子射线。
66.如权利要求63所述的图像显示装置，其特征在于，作为所述荧光体，使用了权利要求1所述的荧光体、在所述激发源下发出蓝色荧光的蓝色荧光体和在所述激发源下发出绿色荧光的绿色荧光体。
67.如权利要求64所述的图像显示装置，其特征在于，作为所述荧光体，使用了权利要求4所述的荧光体、在所述激发源下发出蓝色荧光的蓝色荧光体和在所述激发源下发出绿色荧光的绿色荧光体。
68.如权利要求65所述的图像显示装置，其特征在于，作为所述荧光体，使用了权利要求38所述的荧光体、在所述激发源下发出蓝色荧光的蓝色荧光体和在所述激发源下发出绿色荧光的绿色荧光体。
69.一种图像显示装置，其特征在于，其使用了权利要求39所述的发光装置。
70.一种图像显示装置，其特征在于，其使用了权利要求40所述的发光装置。
71.一种图像显示装置，其特征在于，其使用了权利要求41所述的发光装置。
72.如权利要求60所述的图像显示装置，其特征在于，所述图像显示装置是荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)或阴极射线管(CRT)。
73.如权利要求61所述的图像显示装置，其特征在于，所述图像显示装置是荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)或阴极射线管(CRT)。
74.如权利要求62所述的图像显示装置，其特征在于，所述图像显示装置是荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)或阴极射线管(CRT)。
75.如权利要求69所述的图像显示装置，其特征在于，所述图像显示装置是荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)或阴极射线管(CRT)。
76.如权利要求70所述的图像显示装置，其特征在于，所述图像显示装置是荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)或阴极射线管(CRT)。
77.如权利要求71所述的图像显示装置，其特征在于，所述图像显示装置是荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)或阴极射线管(CRT)。
78.一种荧光体混合物，其特征在于，其含有权利要求1所述的荧光体。
79.一种荧光体混合物，其特征在于，其含有权利要求4所述的荧光体。
80.一种荧光体混合物，其特征在于，其含有权利要求38所述的荧光体。
81.一种含有荧光体的组合物，其特征在于，其含有权利要求1所述的荧光体和液态介质。
82.一种含有荧光体的组合物，其特征在于，其含有权利要求4所述的荧光体和液态介质。
83.一种含有荧光体的组合物，其特征在于，其含有权利要求38所述的荧光体和液态介质。
84.一种颜料，其特征在于，所述颜料含有权利要求1所述的荧光体。
85.一种颜料，其特征在于，所述颜料含有权利要求4所述的荧光体。
86.一种颜料，其特征在于，所述颜料含有权利要求38所述的荧光体。
87.一种紫外线吸收剂，其特征在于，所述紫外线吸收剂含有权利要求1所述的荧光体。
88.一种紫外线吸收剂，其特征在于，所述紫外线吸收剂含有权利要求4所述的荧光体。
89.一种紫外线吸收剂，其特征在于，所述紫外线吸收剂含有权利要求38所述的荧光体。
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