CN107851694B - 发光器具和图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了利用AlON荧光体且具有宽色域的发光器具和图像显示装置。本发明的发光器具至少包括发射光源和荧光体或分散有荧光体的透光体，所述发射光源发出波长为410nm以上470nm以下的光。其中所述荧光体包含无机化合物，所述无机化合物包括AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与所述AlON晶体相同的晶体结构的无机晶体，其中至少包含Mn、必要时的A元素(A元素为一价金属元素)、必要时的D元素(D元素为二价金属元素)、必要时的E元素(E元素为一价阴离子)和必要时的G元素(G元素为不同于Mn、A、Al、O、N、D和E的一种或2种以上的元素)，并且在激发源的照射下发出具有从515nm到541nm的波长范围内的峰的荧光。

Description

发光器具和图像显示装置
技术领域
本发明涉及利用荧光体的发光器具和图像显示装置，所述荧光体以 AlON(氮氧化铝)晶体、AlON固溶体晶体，或具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体作为基质晶体。更详细地，其涉及利用了发出具有在从490nm 到550nm以下的波长上的峰的光的荧光体的特性的发光器具和图像显示装置。
背景技术
荧光体被用于荧光显示管(VFD：真空荧光显示器)、场发射显示器 (FED：场发射显示器，或SED：表面传导电子发射器显示器)、等离子显示板(PDP：等离子显示板)、阴极射线管(CRT：阴极射线管)、液晶显示器背光(Liquid-Crystal Display Backlight)、白色发光二极管(LED：发光二极管)，等等。在这些任何一种应用中，需要向荧光体提供用于激发荧光体的能量，以使荧光体发出荧光，并且利用真空紫外线、紫外线、电子束和蓝光等具有高能量的激发源来激发荧光体，以发出蓝光、绿光、黄光、橙光和红光等可见光。但是，由于荧光体暴露在这样的激发源下，导致荧光体的亮度趋于下降，因此期望一种亮度几乎不会下降的荧光体。因此，作为代替现有的例如硅酸盐荧光体、磷酸盐荧光体、铝酸盐荧光体、硫化物荧光体等荧光体，提出了以在其晶体结构中含有氮的无机晶体作为基质晶体的荧光体，例如赛隆荧光体、氮化物荧光体或氮化物荧光体，作为即使在高能量激发下亮度下降少的荧光体。
作为这样一种氮氧化物荧光体的一个例子，已知AlON晶体由Mn激活的荧光体(例如，参考专利文献1)。该荧光体在被紫外线、蓝光或者电子束激发时，发出具有从510nm到520nm的峰的、窄的光谱半峰宽的、色纯度高的绿光。因此，其适合作为用于图像显示装置的绿色荧光体。
另外，据报道，如果将Mg添加到AlON晶体，则440nm到460nm的蓝光的激发特性得到提升(例如，参考专利文献2)。
但是，即使其中AlON晶体由Mn激活的荧光体显示出高的绿色纯度，但不能说440nm到449nm的蓝光的激发特性(也称为“蓝光激发特性”)是足够的。虽然当Mg添加到AlON晶体时改进了蓝光激发特性，但还需要发射强度的进一步提高。
另一方面，在液晶背光等显示器应用中只需要红、绿和蓝三种颜色，而不需要其它颜色分量，使得用于该应用的背光的发射红光、绿光和蓝光的三种荧光体分别具有尖锐的光谱是必需的。在这其中，也几乎找不到具有高色纯度且呈现尖锐发射光谱的绿色荧光体。期望利用这种AlON荧光体的发光器具和图像显示装置的色域得到扩展。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]国际公布第WO2007/099862号
[专利文献2]日本专利第5224439号公报
非专利文献
[非专利文献1]
H.X.Willem等人在《Journal of materials science letters(材料科学学报)》第12卷1470-1472页(1993)中的“Newtron diffraction ofγ-aluminium oxynitride(γ-氧氮化铝的Newtron衍射)”。
[非专利文献2]
ICSD No.70032；ICSD(无机晶体结构数据库)(由德国Karlsruhe的Fachinformationszentrum出版)。
发明内容
本发明解决的问题
本发明目的是尝试满足这种需求，并提供利用AlON荧光体且具有宽色域的发光器具和图像显示装置。更详细地，本发明目的在于提供使用荧光体的发光器具和图像显示装置，该荧光体与现有的特别是AlON荧光体相比发光特性更好，由具有410nm以上470nm以下波长的蓝光激发。
解决问题的手段
本发明人在这种情况下已经发现，一些情况中，其中AlON晶体具有特定组成范围并且使特定量的Mn固溶于晶体中，具有提高的440nm至450nm 的蓝光的激发特性。特别地，已经发现，具有特定组成范围的荧光体可以通过蓝光激发而具有高发射效率并发出具有高色纯度的绿光，因此适用于照明应用和图像显示装置。
基于这一发现而进一步深入调查的结果是，已经成功提供了一种通过利用在特定波长范围内表现高亮度的发光现象的荧光体而具有优异特性的发光器具和图像显示装置。以下，分别进行更具体地描述。
根据本发明的发光器具至少包括：发射光源，所述发射光源发出波长为 410nm至470nm的光；荧光体或分散有荧光体的透光体(light transmitting body)，其中所述荧光体包含无机化合物，无机化合物包括AlON晶体、AlON 固溶体晶体或者具有与所述AlON晶体相同的晶体结构的无机晶体，其至少包含Mn、必要时的A元素(其中A元素是一价金属元素)、必要时的D元素(其中D元素是二价金属元素)、必要时的E元素(其中E元素是一价阴离子)和必要时的G元素(其述G元素是不同于Mn、A元素、Al、O、N、 D元素和E元素的一种或两种以上元素)，并且在激发源的照射下发出具有波长在515nm到541nm的范围内的峰的荧光，据此解决了上述问题。
所述荧光体可以由组成结构式MnaAbAlcOdNeDfEgGh(其中在所述结构式中，a+b+c+d+e+f+g+h＝1)表示，所述参数：a、b、c、d、e、f、g和h满足以下条件：
0.0003≤a≤0.09，
0≤b≤0.24,
0.25≤c≤0.41,
0.35≤d≤0.56,
0.02≤e≤0.13,
0≤f≤0.10,
0≤g≤0.20,以及
0≤h≤0.10。
所述A元素是Li，并且所述参数：a可以满足0.005≤a≤0.025。
所述D元素是Mg，并且所述参数：f可以满足0.001≤f≤0.09。
所述E元素是F，并且所述参数：g可以满足0.001≤g≤0.17。
所述参数：h可以满足h＝0。
所述发射光源可以是发出具有波长在从430到460nm的范围内的峰的光的LED(发光二极管)或LD(激光二极管)。
所述发射光源可以是发出具有波长在从440到460nm的范围内的峰的光的LED(发光二极管)或LD(激光二极管)，并且所述荧光体可以在激发源的照射下，发出具有波长在518nm以上并且530nm以下的范围内的峰的荧光。
所述荧光体可以进一步包括红色荧光体，所述红色荧光体发出具有波长在620nm至670nm的范围内的峰的光。
上述的红色荧光体可以是Mn4+激活的荧光体。
上述的红色荧光体可以是KSF和/或KSNAF。
本发明的图像显示装置至少利用上述的发光器具作为背光，由此解决了上述问题。
本发明效果
在本发明的发光器具和图像显示装置中利用的荧光体包括作为主要成分的无机化合物，所述无机化合物包括AlON晶体、AlON固溶体晶体、或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体，其包括Mn(其中Mn2+是优选的)作为金属离子以用作发光中心，由此可以发出具有波长在490nm至 550nm的范围内的峰的高色纯度的绿光。本发明的具有特定组成的荧光体通过在波长为410nm至470nm的激发光的照射下，发出具有波长在515nm至 541nm的范围内的峰的荧光，从而具有优异的蓝光激发特性。具有这种荧光体的本发明的发光器具以及利用其的图像显示装置是有利的，因为色域宽且颜色再现性优秀。特别地，其对于用于液晶电视和移动终端的背光的LED 是有用的。
附图说明
图1是示出实施例1的无机化合物的XRD图谱的图；
图2是示出实施例1的无机化合物的激发光谱和发射光谱的图；
图3是示出根据本发明的发光器具(LED发光器具)的示意性结构图；
图4是示出根据本发明的图像显示装置(场致发射显示面板)的示意性结构图；
图5是示出根据本发明的图像显示装置(液晶显示器面板)的示意性结构图。
具体实施方式
在下文中，详细说明本发明实施例。
本发明的发光器具至少包括：发射光源，所述发射光源发出波长为 410nm以上且170nm以下的光；和荧光体或分散有荧光体的透光体。这里，上述的荧光体包含无机化合物，该无机化合物包括AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与所述AlON晶体相同的晶体结构的无机晶体，其中至少含有Mn、必要时的A元素(其中A元素是一价金属元素)、必要时的D元素(其中D元素是二价金属元素)、必要时的E元素(其中E元素是一价阴离子)和必要时的G元素(其中G元素是不同于Mn、A元素、Al、O、N、D 元素和E元素的一种或两种或多种元素)，并且在激发源的照射下发出具有波长在515nm到541nm的范围内的峰的荧光。
首先，将解释发光器具中利用的荧光体。
本发明的荧光体可以包括作为主要成分的无机化合物，无机化合物包括 AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON晶体相同的晶体结构的无机晶体，其中至少含有Mn。
AlON晶体如在非专利文献1、2中所述的那样，是具有立方晶系尖晶石型的晶体结构的晶体，其也称为γ-AlON(在此，非专利参考文献1、2的整个内容通过引用合并入本文)，该晶体是通过在AlN中混合Al2O3并且在1850 ℃下烧制而合成的。
AlON固溶体晶体是在保持AlON晶体的晶体结构的同时改变氧/氮的比例的晶体，和/或是添加了其他元素的晶体。要添加的其他元素可列举出硅、 Mg、F等等。
具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体是保持AlON晶体的晶体结构的同时，Al、O和N的部分或者全部被其他元素替代所得的晶体。
在本发明中，上述晶体可用作基质晶体。AlON晶体或者AlON固溶体晶体能够以X射线衍射或中子衍射方法来识别。非专利参考文献1、2描述了晶体结构的细节，并且根据参考文献中描述的数据，诸如晶格常数、空间群和原子位置，明确地确定晶体结构和X射线衍射图。另外，除与纯AlON 晶体或者AlON固溶体晶体的衍射图显示相同的衍射图的物质之外，具有与 AlON晶体相同的晶体结构、其中晶格常数通过用其它元素取代组成元素而被改变的无机结晶可同样被识别，并被包括作为本发明的部分。
由于将AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体作为基质晶体，并且将含有光学活性的金属元素Mn的无机化合物作为主要成分，从而成为具有绿色发光特性的荧光体。
本发明的荧光体优选地，包含作为主要成分的无机化合物，其中Mn包含在AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体中，其中进一步包含A元素(其中A元素是一价金属元素)，由此显示出优秀的发光特性。一价金属容易固溶于AlON晶体等的基质晶体中，使结晶结构稳定化，因此Mn2+能够保持在该稳定化的晶体中，并且这些离子易于掺入到晶体中。以这种方法，能够提升荧光体的亮度。特别地，当A元素是Li时，该效果较大，因此，为使发光特性提升，A元素优选是Li。
本发明的荧光体优选地，包含作为主要成分的无机化合物，其中Mn和 A元素(其中A元素是一价金属元素)包含在AlON晶体、AlON固溶体晶体或者晶体结构与AlON晶体相同的无机晶体中，其中更优选地进一步包含 D元素(其中D元素是二价金属元素)，由此表现出更优秀的发光特性。二价金属元素由于容易固溶于AlON晶体等的基质晶体中，使结晶结构稳定化，因此Mn2+能够稳定地保持在该稳定化的晶体中，并且这些离子易于掺入到晶体中。以这种方法，能够进一步提升荧光体的亮度。特别地，当D元素是 Mg时，该效果较大，因此，为使发光特性提升，D元素优选是Mg。
优选地，组成范围由组成式MnaAbAlcOdNeDfEgGh(其中，式中 a+b+c+d+e+f+g+h＝1)表示，参数a、b、c、d、e、f、g和h从全部满足以下条件的值中选取。这里，A元素是一价金属元素，D元素是二价金属元素， E元素是一价阴离子元素，G元素是Mn、A、Al、O、N、D、E之外的一种或两种或更多种元素，在E元素是两种或更多种元素的情况下，则h值是各个的元素的参数值的和。
0.0003≤a≤0.09,
0≤b≤0.24,
0.25≤c≤0.41,
0.35≤d≤0.56,
0.02≤e≤0.13,
0≤f≤0.10,
0≤g≤0.20,以及
0≤h≤0.10。
满足上述组成条件的本发明的荧光体在激发源的照射下，能够发出具有波长在490nm至550nm、更具体地515nm至541nm的范围内的峰的荧光。通过进一步控制所述组成，则本发明的荧光体在激发源的照射下，能够发出具有波长在518nm至530nm的范围内的峰的高色纯度的绿色荧光，因此能够扩展发光器具和图像显示装置的色域。
这里，“a”表示成为发光中心的金属离子Mn的添加量，并且满足 0.0003≤a≤0.09。如果“a”的值小于0.0003，则由于成为发光中心的离子的数目太少，导致发光亮度可能降低。如果“a”的大于0.09，则因离子之间干扰引起浓度猝灭，导致发光亮度可能降低。更优选地，“a”满足0.005≤a≤0.025，由此，发光亮度得到提升。
b表示A元素(一价金属元素)的量并且满足0≤b≤0.24。更优选地，b 满足0.02≤b≤0.09。如果b值在这一范围内，则可增强发光强度。A元素是 Li、Na、K等等，在这之中，Li尤其能够增强发光强度。
c表示Al元素的量并且满足0.25≤c≤0.41。更优选地，c满足0.31≤c≤0.41。如果c值脱离这一范围，可能发生的是，AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体之外的晶相的生成率可能增大，从而发光强度会降低。
d表示氧的量并且满足0.35≤d≤0.56。更优选地，d满足0.4≤d≤0.56。如果d值脱离这一范围，可能发生的是，AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体之外的晶相的生成率可能增大，从而发光强度会降低。
e表示氮的量并且满足0.02≤e≤0.13。更优选地，e满足0.02≤e≤0.075。如果e值脱离这一范围，可能发生的是，AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体之外的晶相的生成率可能增大，从而发光强度会降低。
f表示D元素(二价金属元素)的量，并且满足0≤f≤0.1。更优选地，D 元素是Mg并且f满足0.001≤f≤0.09。如果f值处于这一范围，则能够增强发光强度。D元素优选地是Mg，其尤其是对于提高发光强度是非常有效的。
g表示E元素(一价阴离子元素)的量，并且满足0≤g≤0.20。作为E元素，可采用氟、氯、溴等等，但特别地，F是优选的。如果E元素是F，则 g满足0.001≤g≤0.17。如果g值在这一范围内，则发光强度会增强。作为E 元素，F尤其是对于提高发射强度是特别有效的。
h表示Mn、A、Al、O、N、D和E之外的一种或两种或更多种元素(G 元素)的量，并且满足0≤h≤0.1。h值表示被包含或者固溶在AlON晶体、 AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体中的G元素的量，但是作为上述晶体之外的晶相或者作为无定形相被包含在混合物中的 G元素的量不计算在内。只要AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON 相同的晶体结构的无机晶体的晶体结构得到维持，则作为G元素能够包含B、 C、P等。而且，即使h＝0，即不包括G元素，发光强度也是高的，使得它能够根据其应用而非常有效。
这里，参数a、b、c、d、e、f和g优选地满足：
0.005≤a≤0.025,
0≤b≤0.16,
0.26≤c≤0.39,
0.35≤d≤0.52,
0.03≤e≤0.055,
0≤f≤0.03,和
0.01≤g≤0.18。
以这种方法，满足上述组成条件的本发明的荧光体能够在激发源的照射时可靠地发出具有波长在515nm至541nm的范围内的峰的荧光。
这里，参数a、b、c、d、e、f和g优选地满足：
0.005<a<0.02,
0.02≤b≤0.12,
0.28≤c≤0.37,
0.38≤d≤0.52,
0.04≤e≤0.055,
0.018≤f≤0.024,和
0.02≤g≤0.15。
以这种方法，满足上述组成条件的本发明的荧光体能够在激发源的照射时可靠地发出具有波长在518nm至530nm的范围内的峰的高色纯度的绿色荧光。
本发明的荧光体在具有波长为410nm至470nm、优选地波长为420nm 至460nm、更优选地波长为430nm至460nm的、作为激发源的光的照射下，发出具有波长在515nm至541nm的范围内的峰的绿色荧光。另外，在上述组成条件中，如果a满足0.005≤a≤0.02，则在波长为440nm至460nm、优选地波长为440nm至450nm的作为激发源的光的照射下，以高发光强度的方式发出具有波长在518nm至530nm的范围内的峰的绿色荧光。
作为这样的激发源，从发光效率的观点来看，紫外线、电子束、x射线等等是优选的。在以紫外线和可见光引起激发的情况中，特别地以波长为 420nm至460nm的光高效地激发。其中，由于波长为430nm至460nm、优选地波长为440nm至460nm、并且更优选地波长为440nm至450nm的光的激发效率高，其适于白色或有色LED照明的应用，其中组合有发出在该范围中的光的发光二极管(LED)和本发明的荧光体。
此外，在波长在440nm至460nm的范围内、优选地波长在440nm至 450nm的范围内具有峰的激发光的照射下，导致发出波长在518nm至530nm 的范围内具有峰的荧光。该荧光光谱是具有窄谱线宽度的尖锐光谱，并呈现高色纯度的绿色，因此本发明的荧光体适于用于应用到液晶图像显示元件的背光LED的绿色荧光体。
本发明的荧光体高效地发出光，特别是通过电子束，使得它适于用于应用到CRT和FED等的电子束激发的图像显示元件的绿色荧光体。
在本发明的荧光体中，作为主要成分的无机化合物从荧光发光的方面来看，优选地尽可能高纯度的包括：至少包含Mn的AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体，并且如果可能的话由单相构成，但在特性不劣化的范围内，也可以是与另一晶相或者无定形相的混合物。在本实施例中，希望至少包含Mn的、AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体的含有量是10质量％以上，更优选地50质量％以上，以便可以实现高亮度。
因此，在本发明的荧光体中，无机化合物的主要成分的范围在于，至少包含Mn的AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体的含量至少是10质量％以上。能够通过对AlON晶体、AlON 固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体的晶相，以及上述晶相之外的其它晶相进行X射线衍射测量和Rietveld分析，从而求出含量的比例。在简化方式中，对于AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON 相同的晶体结构的无机晶体的晶相和其它晶相，从各个相的最高峰的强度的比例能够求出含量的比例。
其它晶相或者无定形相可以包括具有导电性的无机物。在VFD或者FED 等中，如果以电子束激发本发明的荧光体，为了使电子不聚集在荧光体上，而是释放到外侧，优选地荧光体具有一定程度的导电性。具有导电性的无机物能够是氧化物、氮氧化物、氮化物或它们的组合，其包括从Zn、Ga、 In和Sn中选取的一种或两种或更多种元素。特别地，氧化铟和氧化铟锡 (ITO)是优选的，因为荧光强度几乎不降低且导电性高。
虽然本发明的荧光体发出绿光，如果需要将绿光与其他颜色的光、诸如黄光和红光混合，则可以根据需要将本发明的荧光体与发出这些颜色的光的其他的无机荧光体混合。作为其他的无机荧光体，虽然包括以氟化物、氧化物、氟氧化物、硫化物、硫氧化物、氮氧化物或者氮化物晶体等作为基质晶体的无机荧光体，但是如果要求由此混合的荧光体具有耐用性，则也可以将氮氧化物晶体或者氮化物晶体作为基质晶体。以氮氧化物和氮化物晶体作为基质晶体的荧光体可以包括例如：α-赛隆：Eu的黄色荧光体、α-赛隆：Ce 的蓝色荧光体、CaAlSiN3：Eu和(Ca，Sr)AlSiN3：Eu(其中CaAlSiN3晶体的Ca的部分地被Sr取代的荧光体)的红色荧光体、以JEM相为主的蓝色荧光体((LaAl(Si6-zAlz)N10-zOz)：Ce)、La3Si8N11O4：Ce的蓝色荧光体、 AlN：Eu的蓝色荧光体，等等。
作为用于图像显示装置的背光LED，除本发明的荧光体之外，可以添加发出具有波长在620nm至670nm的范围内的峰的光的红色荧光体。作为这样的荧光体，可以利用Mn4+激活的荧光体。Mn4+激活的荧光体优选地是 K2SiF6：Mn(KSF)、KSF的构成元素部分地(优选10摩尔％或更少)被 Al和Na取代的KSNAF(K2Si1-xNaxAlxF6：Mn)、K2TiF6：Mn(KTF)等。
本发明的荧光体因其组成而分别具有不同的激发光谱和不同的荧光光谱，通过根据情况选取且组合它们而能够设计具有各种发光光谱的荧光体。只要基于应用来设定具有需要的发光光谱的荧光体即可。
对本发明的荧光体的优选制造方法进行说明。
本发明的荧光体的制造方法包括：将选自由AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体构成的组的包含AlON的原料、包含Mn的原料、和必要时包含Li的原料混合，并且在0.2atm至100atm 的氮气环境中，在1500℃以上且1900℃以下的温度下对其进行热处理。以这种方法，能够提高包含AlON的原料中的Mn的含量。这里，所述包含 AlON的原料可以是AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体，并且如果需要，还可以包含A元素、D元素、E元素、 G元素和Mn。
这里，将详细说明包含AlON的原料的合成方法。
准备包含Al的原料、必要时包含A元素(其中A元素是一价金属元素) 的原料、必要时包含D元素(其中D元素是二价金属元素)和必要时包含 Mn的原料。例如，A元素是Li，D元素是Mg。
包含Al的原料选自由铝金属、氧化铝、氮化铝和包含铝的有机前体物构成的组，但优选可使用氮化铝和氧化铝的混合物。这些材料具有高反应性并且能够得到高纯度的合成物，并且另外具有的益处于在它们易于得到，因为这些材料作为工业原料生产。氮化铝和氧化铝的量可以基于目标AlON组成中的氧和氮的比例来设计。
包含D元素的原料选自由D元素的金属、氧化物、碳酸盐、氮化物、氟化物、氯化物、氮氧化物和上述物质的组合构成的组。在其中D元素是 Mg的情况中，可对包含D元素的原料，添加如包含镁的金属、氧化物、碳酸盐、氮化物、氟化物、氯化物、氮氧化物或上述物质的组合，但优选地添加氧化镁和碳酸镁。这些材料具有高反应性并且能够得到高纯度的合成物，并且另外具有益处在于它们易于得到，因为这些材料作为工业原料生产。
包含A元素的原料是A元素的氮化物、碳酸盐、氟化物等等。特别地，在其中A元素是锂的情况中，包含A元素的原料选自由氮化锂、碳酸锂和氟化锂构成的组。
包含Mn的原料是Mn的金属、氧化物、碳酸盐、氮化物、氟化物、氯化物、氮氧化物和上述物质的组合。优选地，所述包含Mn的原料是一氧化锰、二氧化锰和碳酸锰。这些材料具有高反应性并且能够得到高纯度的合成物，并且另外的益处在于它们容易得到，因为这些材料作为工业原料生产。
将混合了这些原料的原料混合物以保持在相对松密度为40％以下的填充率的状态下填充到容器中。然后，在1600℃至2400℃的温度范围内，在 0.2atm至100atm的氮气环境中进行烧制。烧制温度优选是1800℃至2400℃的范围内，并且更优选地是1900℃至2200℃的范围内。以这种方法可以制造包含AlON的原料，其中这样的包含AlON的原料包括AlON晶体、固溶有Mg、Li、Mn、Eu等等的AlON固溶体晶体，或具有与AlON晶体相同的晶体结构的无机晶体。
最佳烧制温度可以存在因组成而不同的情况，因此能够适宜地进行最优化。如果烧制温度低于1600℃，则AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体的生成率会过低。如果烧制温度超过 2400℃，则需要特殊装置，这在工业上是不希望的。
为提高烧制过程中的反应性，必要时可在原料混合物中在烧制温度或者低于所述烧制温度的温度下添加形成液相的无机化合物。作为无机化合物，优选地是在反应温度下形成稳定液相的无机化合物，并且Li、Na、K、Mg、 Ca、Sr、Ba或者Al的氟化物、氯化物、碘化物、溴化物或者磷酸盐是合适的。此外，这些无机化合物也可以单体添加，也可以两种或更多种无机化合物混合添加。特别地，氟化镁、氟化铝和氟化锂是优选的，因为它们提高了合成的反应性。虽然无机化合物的添加量不具体限制，但相对于原料混合物的100重量份，优选为0.1重量份至10重量份的范围对于提升反应性是优选的。若小于0.1重量份则反应性的提升少，若超过10重量份则可能导致荧光体亮度的降低。如果将这些无机化合物添加到原料混合物且然后烧制混合物，则改进了混合物的反应性，使得以比较短的时间促进微粒生产以产生具有大的粒子直径的单个晶体，从而改进荧光体亮度。
氮环境可以是0.2atm至100atm的压力范围内的气体环境。如果在小于 0.2atm的氮气环境中在2400℃以上的温度下加热，则原料趋向于易发生热解，这是不太优选的。如果超过100个大气压，则需要专用设备，这在工业上不适合。
当利用粒径为若干μm的细粉作为原料时，混合后的原料混合物呈现出粒径为若干μm的细粉聚集成为数百μm至数mm大小的形态(下文中称作“粉末聚集体”)。在本发明中，将粉末聚集体以保持在松密度为40％以下的填充率的状态中进行烧制。另外，优选地松密度为20％以下。这里，术语“相对松密度”是指填充在容器中的粉末物料的质量除以容器容量的值(松密度) 相对于粉末物料的物质的真密度的值的比率。在通常的赛隆制造中，利用一边加压一边加热的热压法或者在模塑成型后(粉末压制)烧制的制造方法，且此时的烧制是以粉末的填充率较高的状态下进行烧制。但是，在本发明中，不会对粉体施加任何机械力，或者不会预先用模具进行成型，而是将粒径均匀的原料混合物的粉末聚集体以松密度为40％以下的填充率装填到容器等等中。如有必要，可以使用筛或者空气分级器将粉末聚集体制粒成平均粒径为500μm以下而进行粒度控制。另外，可以使用喷雾干燥器等等直接将粉末聚集体造粒成平均粒径为500μm以下的形状。容器若使用氮化硼制容器则具有与荧光体的反应性小的优点。
在将松密度保持40％下的状态下执行烧制的原因是为了在原料粉末周围保持自由空间的情况下进行烧制。最佳松密度因颗粒粒子的形态和表面状态而不同，但其通常优选为20％以下。以这种方法，由于反应生成物在自由空间中结晶生长，使得晶体彼此接触的机会较小，由此认为能够合成具有较少表面缺陷的晶体。因此，可以获得高亮度的荧光体。当松密度超过40％时，在烧制期间发生局部致密化，从而出现致密的烧结体，这阻碍晶体生长。结果，荧光体的亮度会降低。并且不太可能获得微小的粉体。平均粒径为500μm 以下的粉末聚集体对于实现烧制后的优秀粉碎性是特别优选的。
然后，填充率为40％以下的粉末聚集体在上述条件下烧制。用于烧制的熔炉，由于烧制温度是高温且烧制环境是氮气，因此可以利用金属电阻加热方式或石墨电阻加热方式。熔炉的高温部使用碳作为材料的电炉是优选的。关于烧制，是通过不从外部施加机械压力的烧制方法，诸如常压烧结法和气压烧结，但是优选地在保持规定范围的松密度的状态下执行烧制。
当通过烧制获得的粉末聚集体固化变硬时，利用工业中常采用的粉碎机粉碎，诸如球磨机、喷射磨机等。其中，球磨粉碎容易控制粒度。此时，要使用的球和罐优选为氮化硅烧结体、或赛隆烧结体等等制成。粉碎持续进行，直至平均粒径达到20μm以下。特别优选的平均粒径是5μm至20μm。当平均粒径超过20μm时，粉体的流动性和在树脂中的分散性劣化，当荧光体与发光元件组合形成发光装置时，发光强度可能在部分之间变得不均匀。当平均粒径不超过5μm时，荧光体的发光效率会降低。在仅通过粉碎而得不到目标粒径的情况下，则可结合分级。可以采用筛分、风力分级和在液体中的沉淀法等作为分级手段。
另外，通过在烧制后用溶解无机化合物的溶剂冲洗，降低包含在由烧制而得到的反应产物中的诸如玻璃相、第二相或者不纯物相这样的荧光体之外的无机化合物的含量，则荧光体亮度得到提升。作为这样的溶剂，可使用水和酸的水溶液。作为酸的水溶液，可使用硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、有机酸与氢氟酸的混合物等。特别地，硫酸和氢氟酸的混合物具有较好效果。该处理对于添加在烧制温度以下的温度下产生液相的无机化合物的高温烧制的反应产物特别有效。
通过上述方式，获得包含AlON的原料的粉末，并且在本发明中，在包含AlON的原料中，添加包含Mn的原料且必要时包含Li的原料，然后在 0.2atm至100atm的氮气环境中在1500℃至1900℃的温度范围内进行热处理。以这种方法，包含AlON的原料具有以下效果：有使得Mn稳定得固溶于AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体中，并且使包括在这些晶体中的Mn含量增加。其结果是，改进了发光强度。生产批次之间的发光特性非均匀性的程度可以降低，并且可以提高其产率。这里，对于热处理时间没有特别限制，但例如在0.5小时以上且24 小时以下的范围内。如果热处理时间少于0.5小时，则可能存在Mn未充分固溶的情况。即使热处理时间超过了24小时，对于Mn固溶来说是没有效率的。
当然，由于包含AlON的原料除Mn之外，也可以包括A元素、D元素、 E元素和G元素，其可以通过上述的包含AlON的原料的制造方法来制造。例如，包含AlON的原料是AlON固溶体晶体，并且AlON固溶体晶体包括选自由Mn、Eu、Mg和Li构成的组中的一种或两种或多种元素，同样地，可以增加Mn的含量。
从反应速率的角度出发，在1800℃以上或更优选地在1900℃以上的高温下进行AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体的合成。为增大粒径，优选地是2000℃以上的高温。另一方面，由于Mn的蒸气压力高，若在1800℃以上的高温下长时间热处理会导致 AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体中的Mn含量降低。如果Mn含量降低，则荧光体亮度降低，并且批次之间的发光特性不均匀。
在本发明中，其特征在于，如上所述，在高温下合成AlON晶体、AlON 固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体之后，将包含Mn 的原料添加到其中，并且在比AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与 AlON相同的晶体结构的无机晶体的合成温度低的温度下进行热处理。以这种方法，可以提高AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON相同的晶体结构的无机晶体的结晶度和粒径，并且能够将为发光特性所需的量的 Mn添加到AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON晶体相同的晶体结构的无机晶体中。即，根据本发明的方法，与由现有的合成方法获得的 AlON荧光体相比，可以合成具有发光所需的Mn含量且展现高亮度的AlON 荧光体。
对于包含Mn的原料，可以采用在上述的包含AlON的原料的制造中使用的包含Mn的原料，但从反应性的视角看，其也可选自由氟化锰、氯化锰、硅化锰、磷化锰和硫化锰构成的组。
对于包含Li的原料，可采用在上述包含AlON的原料的制造中使用的包含A元素(在其中A元素是Li的情况下)的原料，但从反应性的视角看，其可以是氟化锂和/或氮化锂。
另外，优选地，对于添加包含Mn的原料和必要时包含Li的原料的包含 AlON的原料，进行在规定条件下的热处理，直至包含AlON的原料中的Mn 含量达到0.5原子％以上。以这种方法，能够获得发光亮度得到提升的荧光体。
将示出本发明的荧光体的更优选的制造方法。
首先，包含AlON的原料与作为包含Al的原料的氧化铝和氮化铝、必要时包含D元素的原料以及必要时包括A元素的原料混合。这里，可以是包含Al的原料和包括D元素的原料(不包括A元素)，或者是包含Al的原料和包含A元素的原料(不包括D元素)。由此混合的原料在0.2atm至100atm 的范围中的氮气环境且在1800℃至2400℃的温度范围内、优选地1900℃至 2200℃的温度范围内烧制。以这种方法，合成包含AlON的原料。这里，D 元素和A元素可以分别是Mg和Li。如果其在1900℃至2200℃的温度范围内烧制，则获得高结晶度的AlON晶体、AlON固溶体晶体、或者具有与AlON 相同的晶体结构的无机晶体。
在合成的包含AlON的原料中，混合作为包含Mn的原料的氟化锰及必要时作为包含A元素的原料的氟化锂，并且在1500℃至1850℃的温度范围内进行热处理。如果脱离1500℃至1850℃的温度范围，可能存在Mn不充分固溶到AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与AlON晶体相同的晶体结构的无机晶体中的情况。
另外，通过在烧制后用溶解无机化合物的溶剂进行冲洗，降低烧制所得的反应生成物中包含的诸如玻璃相、第二相或者不纯物相等的荧光体之外的无机化合物的含量，则荧光体的亮度得到提升。作为这样的溶剂，可使用水和酸的水溶液。作为酸的水溶液，可使用硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、有机酸与氢氟酸的混合物等。特别地，硫酸和氢氟酸的混合物具有较好效果。该处理对于添加了在烧制温度以下生成液相的无机化合物的高温下烧制而成的反应生成物相当有效。
以上述方式，获得微细的荧光体粉末，但热处理对于进一步提高亮度是有效的。在本实施例中，烧制之后的粉末、或者通过粉碎和分级进行了粒度调整之后的粉末只需要经受在1000℃以上且烧制温度以下的温度下的热处理即可。在低于1000℃的温度下，对于去除表面缺陷不太有效。在烧制温度以上是不优选的，因为粉碎的粉末再次互相聚集。适于热处理的环境因荧光体的组成而不同，但可使用选自由氮、空气、氨和氢构成的组的一种或两种或更多种气体混合的环境中，并且氮气环境由于其在去除缺陷上的优异性而是优选的。
以上述方式获得的本发明的荧光体的特征在于，与普通氧化物荧光体及现有的AlON荧光体相比，具有可见光发光的高亮度。特别是，荧光体因特定组成而特征在于绿光发光，且适用于发光器具和图像显示装置。另外，本发明的荧光体即使在其暴露于高温时也不劣化，使得它在耐热性及在氧化性环境和潮湿环境下的长期稳定性方面是优异的。
如上所述，本发明的发光器具至少包括：发射光源，所述发射光源发出波长为410nm至460的光；和上述荧光体或分散有荧光体的透光体。
作为发光器具，包括有LED照明装置、LD(激光二极管)照明装置等等。LED照明装置可以使用本发明的荧光体，通过在例如日本专利公开平成 5-152609号(No.H05(1993)-152609)公报、日本专利公开平成7-99345(No. H07(1995)-99345)号公报、日本专利公报第2927279号中公开的已知方法制成。在本实施例中，理想的是发射光源是发出具有波长为410nm至470nm 的光的发射光源，且特别地，发出具有波长在430nm至470nm的范围内的峰的光的LED发光元件或者LD发光元件是优选的。发出具有在420nm至 460nm、进一步优选地430nm至460nm、进一步优选地440nm至460nm，且进一步优选地440nm至450nm的范围内的峰的光的LED发光元件或者 LD发光元件是优选的。如果使用了具有这种波长的发射光源，则本发明的荧光体能够高亮度地发光。这里，作为这样的发光元件，包括有包含诸如 GaN和InGaN等的氮化物半导体的元件，并且可以是通过调节其组成而得到发出具有规定波长的光的发射光源。
在发光器具中，除了单独地仅仅在发光器具中使用本发明的荧光体的方法以外，通过兼用具有其他发光特性的荧光体，可以构成发出所期望颜色的光的发光器具。作为其实施例，存在445nm的蓝色LED或LD发光元件、以该波长的光激发且具有波长在550nm至600nm的发光峰的黄色荧光体、以及本发明的绿色荧光体的组合。作为这样的黄色荧光体，可参考在日本专利公开2002-363554号公报中记载的α-赛隆：Eu2+和日本专利公开平成 9-218149号(No.H09(1997)-218149)公报中记载的(Y，Gd)2(Al，Ga)5O12： Ce。在这种构造中，对荧光体照射LED或LD发出的蓝光，导致荧光体分别发出绿光和黄光，通过混合混合蓝光和来自荧光体的光，从而得到白色的发光器具。
作为另一实施例，存在445nm的蓝色LED或LD发光元件、以该波长的光且发出具有波长在620nm至670nm的发光峰的红色荧光体、以及本发明的绿色荧光体的组合。这样的红色荧光体可以参照国际公布第 2005/052087号中记载的CaSiAlN3：Eu2+和KSF或KSNAF。在这种构造中，对荧光体照射LED或LD发出的蓝光，导致荧光体分别发出红光和绿光，通过混合蓝光和来自荧光体的光，从而得到白色的发光器具。
其中分散有包括至少包含本发明的荧光体的透光体选自由丙烯酸树脂、硅酮树脂和玻璃构成的组。这些材料对来自上述发射光源的光具有优异的透光性，由此使本发明的荧光体被高效地激发。
荧光体在分散有至少包含本发明的荧光体的透光体中的比例优选在30 体积％至90体积％的范围中。以这种方法，能够使本发明的荧光体高效地被激发。
在本发明的图像显示装置中，上述的发光器具用作背光。这样的图像显示装置例如是液晶电视、移动终端等等的液晶显示器(LCD)。在上述的发光器具中，由于尤其采用上述的荧光体作为发出具有尖锐光谱的绿光的成分，使得通过液晶显示器可再现的色空间(色域)变宽，从而可以提供具有良好颜色再现性的液晶面板。
本发明的另一图像显示装置至少包括激发源和荧光体，并且这里，荧光体至少包括上述的本发明的荧光体。图像显示装置包括荧光显示管(VFD)、场发射显示器(FED或SED)、等离子显示面板(PDP)、阴极射线管(CRT)，等等。已经确认，本发明的荧光体通过100至190nm的真空紫外线、190至 380nm的紫外线、电子束等等的激发而发光，并且上述的图像显示装置能够通过组合这些激发源和本发明的荧光体而构成。
由于本申请的荧光体通过电子束被高效地激发且在激发效率上表现优异，因此适于应用到VFD、SED、PDP和CRT，其中加速电压是10V至30kV。 FED是通过将从场致发射阴极发出的电子加速，使其轰击涂布在阳极上的荧光体而发光的图像显示装置，并且要求以5kV以下的低的加速电压下发光，从而通过组合本发明的荧光体，提升显示装置的发光性能。
此后，将利用如下示出的实施例更详细地解释本发明，但是这些实施例仅被公开以便于容易地理解本发明，并且应该理解，本发明不限于这些实施例。
实施例
[实施例1至28]
作为原料粉末，使用比表面积为3.3m2/g且氧含量为0.79％的氮化铝粉末(Tokuyama Corporation制造，F级)，比表面积为13.6m2/g且纯度为99.99 ％的氧化铝粉末(TAIMEI CHEMICALS CO.，LTD制造，Taimicron级)，碳酸锂粉末(由Kojundo ChemicalLab.Co.制造，试剂级)，LiAlO2粉末，纯度为99.9％的氟化锂(由Kojundo ChemicalLab.Co.制造，试剂级)，纯度为99.9 ％的碳酸锰粉末(由Kojundo Chemical Lab.Co.制造，试剂级)，以及纯度为 99.99％的氧化镁(由Kojundo Chemical Lab.Co.制造，试剂级)。
[包含AlON的原料的合成]
首先，合成包含AlON的原料。为制成如表1所示的组成，称重氧化铝、氮化铝、必要时的氧化镁、碳酸锂和LiAlO2。例如，在实施例1的情况中，氧化铝、氮化铝和氧化镁分别称重为83.85质量％、11.24质量％和4.91质量％。在使用由氮化硅烧结体制成的研钵和研杵将原料混合后，通过具有125μm 开口的筛子，从而获得具有优异流动性的粉末聚集体。使粉末聚集体自由落入直径为20mm、高度为20mm的氮化硼制的坩埚中，松密度为30体积％。松密度从落入坩埚中的粉末聚集体的重量、坩埚的内部体积和粉末的真密度计算出。
接着，将坩埚放入石墨电阻加热型的电炉中。在烧制操作中，首先，使用扩散泵使烧制环境成为真空，以600℃每小时的速度从室温加热至800℃，将纯度99.9995体积％的氮气在800℃下导入，使气体压力为4.5atm，以600 ℃/小时升温至表1所示的温度(例如，实施例1为2000℃)。然后，如表1 所示，保持该温度一段时间(例如，实施例1为2小时)。使用由氮化硅制成的研钵和研杵将合成的样品粉碎，并使粉碎后的样品通过具有125μm开口的筛子。对于这样得到的粉末，执行使用Cu的Kα线的粉末X射线衍射测量(XRD)，以确认已经生产出具有γ型AlON结构的晶体。根据主峰的高度的比率，判断具有γ型AlON结构的结晶的生成率为90％以上。将由此得到的粉末制成包含AlON的原料粉末。
[荧光体合成]
为了制备如表2所示的组成，对合成的包含AlON的原料粉末、MnF2粉末和LiF粉末进行称重。例如，在实施例1的情况下，以满足质量比的方式，将包含AlON的原料粉末、MnF2粉末和LiF粉末分别称重为2g、0.16g 和0.2g。在使用由氮化硅烧结体制成的研钵和研杵将原料混合之后，使混合的原料通过具有125μm开口的筛子，然后使其自由落入直径为20mm、高度为20mm的由氮化硼制成的坩埚中。
接着，将坩埚放入石墨电阻加热型的电炉中。在烧制操作中，首先，使用扩散泵使烧制环境成为真空，以600℃/小时的速度从室温加热至800℃，在800℃导入纯度99.9995体积％的氮气以使气体压力为4.5atm，以600℃/ 小时升温至表2所示的温度(例如实施例1为1700℃)，然后在表2所示的温度下保持一段时间(例如，实施例1为2小时)。使用由氮化硅制成的研钵和杵将合成的样品粉碎。
[表1]
Figure BDA0001469231740000201
表1：实施例1～28的设计组成参数、原料混合物比率(质量％)和烧制条件的列表
[表2]
Figure BDA0001469231740000211
表2:实施例1～28的设计组成参数、原料混合物比率(质量比率)和烧制条件的列表
对合成的样品进行ICP元素分析。结果证实，实施例1、4和9-28的样品包括Al、N、Li、Mn、Mg、F和O，并且实施例2和3的样品包括Al、 N、Li、Mn、F和O，并且实施例5至8的样品包括Al、N、Mn、Mg、F 和O。此外，对合成的样品进行使用Cu的Kα线的粉末X射线衍射测量(XRD)。结果如图1所示。
图1是示出实施例1的无机化合物的XRD图谱的图。
根据图1，证实具有γ型AlON结构的晶体和由氧化铝或氮化铝构成的第二相。根据主峰的高度比，确定具有γ型AlON结构的晶体的产率为90 ％以上。这里，没有检测到指示Li的化合物的峰。其它实施例的XRD图谱也是一样。
根据前面所述，证实从这些实施例中获得的样品以含有AlON晶体的无机化合物作为主要成分，该AlON晶体至少含有Mn、进而含有Li、Mg或F，尤其是发现Mn、Li、F和Mg固溶在AlON晶体中。
接着，确认以这种方法获得的无机化合物在发出波长为365nm的光的灯照射之后，发出绿色的光。由此，实施例中获得的样品是以含有AlON晶体的无机化合物作为主要成分，该AlON晶体至少包括有包含Mn，必要时含有Li、Mg和F，且发出绿色的光的荧光体。
接着，用荧光分光光度计测定由实施例1至28得到的无机化合物的发射光谱和激发光谱。结果如图2和表3所示。表3示出激发光谱的最大值时的峰值波长以及发射光谱的最大值时的峰值波长。
图2是示出实施例1的无机化合物的激发光谱和发射光谱的图。
[表3]
Figure BDA0001469231740000231
表3：实施例1至28中的荧光体的激发波长和发光波长的列表
图2示出了在由波长447nm的光激发的情况下的发射光谱和将发射波长固定为524nm的情况下的激发光谱。根据图2中的激发光谱，确认实施例1 的无机化合物被波长为410nm至470nm的光激发。根据表3，发现实施例1 的无机化合物被447nm的光最有效地激发，并发射具有在波长为524nm的峰的绿光。发现实施例1至28的无机化合物是：具有波长在420nm至450nm 具有激发光谱的峰，在激发光谱的峰值波长的光的激发下，发出具有波长在490nm至550nm的范围内的峰的荧光，特别地，是发出具有波长在515nm 至541nm的范围内、且优选地在518nm至530nm的范围内的峰的高亮度光的荧光体。
通过配备CL检测器的SEM观察在电子束照射时的发射特性(阴极发光，CL)，并评价CL图像。结果证实，任何实施例的任何无机化合物都被电子束激发，并发出绿色的光。
[实施例29]
在实施例29中，不是通过包含AlON的原料，而是直接合成AlON荧光体。在实施例29中，合成了具有与表2所示的实施例5相同的组成、不含Li的AlON荧光体。
混合氮化铝、氧化铝、氧化镁和氟化锰，按照与实施例1的合成包含AlON的原料的相同的顺序，在2000℃下烧制该混合物2小时，从而得到与表2的实施例5相同的组成。
用荧光分光光度计测量以这种方法得到的实施例29的无机化合物的发射光谱和激发光谱。结果，虽然实施例29的无机化合物发出绿色的光，但发光强度比实施例1-28的低。
接着，将解释利用本发明的荧光体的发光器具。
图3示出了本发明的发光器具(白色LED发光器具)的示意性结构图。
本发明的白色LED包括荧光体混合物1和发射光源2，该荧光体混合物 1包括本发明的荧光体和其它的荧光体。这里，荧光体混合物1是本发明的实施例1中制造的绿色荧光体与CaAlSiN3：Eu的红色荧光体的混合物。这里，发射光源2是由445nm的蓝色LED芯片构成的发光元件。荧光体混合物1是分散在树脂层6中并覆盖蓝色LED芯片2的结构，并设置在容器7 内。
当电流供应到导电端子3和4时，电流通过配线接合部5供给至蓝色 LED芯片2，发出445nm的光，并且所述光激发绿色荧光体和红色荧光体的荧光体混合物1，从而使绿色荧光体和红色荧光体分别发出绿色光和红色光。混合这些绿色光、红色光和从蓝色LED芯片2发射的蓝色光，从而作为发出白色光的发光器具执行其功能。
图3的发光器具通过利用实施例1中制造的绿色荧光体和K2SiF6：Mn 红色荧光体的作为荧光体混合物1而构成。在这种情况下，同样地，在本发明的发光器具中，蓝色LED芯片2发出的445nm的光激发绿色荧光体和红色荧光体的荧光体混合物1，从而使绿色荧光体和红色荧光体分别发出绿色光和红色光。这些绿色光、红色光和从蓝色LED芯片2发射的蓝色光混合，从而作为发出白色的光的发光器具执行其功能。
接着，将解释利用本发明的荧光体的图像显示装置。
图4示出了根据本发明的图像显示装置(场致发射显示面板)的示意性结构图。
本发明的图像显示装置至少包括作为激发源的发射器55和实施例1中制造的绿色荧光体56。绿色荧光体56被涂布到阳极53的内表面。当在阴极 52和栅极54之间施加电压时，从发射极55发射电子57。电子57被阳极53 和阴极52的电压加速以碰撞绿色荧光体56，由此使绿色荧光体56发出绿色光。本发明的整个图像显示装置由玻璃51保护。虽然该图示出了由一个发射器和一个荧光体构成的一个发光单元，但实际中除绿色之外，配置有多个蓝色和红色的单元，而构成发出各种颜色的光的显示器。尽管用于蓝色单元和红色单元的荧光体没有特别指定，但是可以采用通过低速电子束来发射高亮度光的荧光体。
接着，将解释利用本发明的荧光体的另一图像显示装置。
图5示出了根据本发明的图像显示装置(液晶显示器面板)的示意性结构图。
液晶显示器面板包括具有偏振滤光器71、包括透明电极73-77和液晶(液晶分子层)78的光学快门部件，以及背光光源70。利用具有如图3所示结构的白色LED作为背光光源70。在图3中，使用包括本发明的荧光体和其他荧光体的荧光体混合物1，以及作为发光元件的450nm的蓝色LED芯片2。其中本发明的实施例1中制造的绿色荧光体和作为其他荧光体的红色荧光体 (K2SiF6：Mn红色荧光体)分散在树脂层6中的荧光体混合物1构造成覆盖蓝色LED芯片2，并布置在容器7中。当电流供给到导电端子3和4时，电流通过配线接合部5供给至蓝色LED芯片2，发出450nm的光，所述光激发绿色荧光体和红色荧光体的荧光体混合物1，分别发出绿色光和红色光，这些与蓝色LED芯片2发出的蓝色光混合，以发出白色光。
在图5中，该白色LED芯片用作作为背光光源的LED背光70。LED 背光70发出的红色、绿色和蓝色的混合光通过偏振滤光器71、玻璃衬底72 和透明电极73，以到达液晶分子层78。存在于液晶分子层78中的液晶分子在作为共用电极的透明电极73和布置在像素电极74上的用于显示红色、绿色和蓝色的相应颜色的透明电极75、76、77之间的电压作用下，方向发生变化，从而光的透射率发生变化。穿过透明电极75、76、77的光穿过红色、绿色和蓝色滤光器79、80、81，并进一步通过玻璃衬底72和偏振滤光器71，然后释放到外部。以这种方法，显示图像。
背光发射光源70由蓝色、绿色和红色的光的成分的尖锐光谱构成，并且在被偏振滤光器71分光时具有良好光分离特性，使得分离的光在色度坐标上的红色、绿色或者蓝色的色度点上具有高色纯度。以这种方法，液晶显示器可再现的色空间(色域)变宽，从而可提供具有高颜色再现性的液晶面板。
工业实用性
本发明的荧光体呈现高色纯度的绿色发射，并且在暴露于激发源的情况下荧光亮度几乎不降低，从而它适合用于VFD、FED、PDP、CRT、白色LED 等等。在将来，预期本发明的荧光体将广泛用于背光LED和具有电子束激发的各种显示装置中，因此有助于本行业的发展。
符号说明
1 本发明的荧光体与红色荧光体的荧光体混合物
2 蓝色LED芯片
3,4 导电端子
5 配线接合部
6 树脂层
7 容器
51 玻璃
52 阴极
53 阳极
54 栅极
55 发射器
56 荧光体
57 电子
70 LED背光(背光光源)
71 偏振滤光器
72 玻璃衬底
73 透明电极(共用电极)
74 透明电极(像素电极)
75 透明电极(用于红色显示)
76 透明电极(用于绿色显示)
77 透明电极(用于蓝色显示)
78 液晶分子层
79 滤光器(用于红色显示)
80 滤光器(用于绿色显示)
81 滤光器(用于蓝色显示)

Claims (10)

1.一种发光器具，所述发光器具至少包括：发射光源，所述发射光源发出波长为410nm以上及470nm以下的光；和荧光体或分散有荧光体的透光体，
其中所述荧光体包含无机化合物，所述无机化合物包括AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与所述AlON晶体相同的晶体结构的无机晶体，其中AlON晶体、AlON固溶体晶体或者具有与所述AlON晶体相同的晶体结构的无机晶体至少包含Mn、A元素、D元素、E元素和G元素，A元素是一价金属元素，D元素是二价金属元素，E元素是F，G元素是不同于Mn、A元素、Al、O、N、D元素和E元素的一种或两种或多种元素，
其中，所述荧光体由组成式MnaAbAlcOdNeDfEgGh(其中在式中，a+b+c+d+e+f+g+h＝1)表示，参数：a、b、c、d、e、f、g和h满足：
0.0003≤a≤0.09，
0≤b≤0.24，
0.25≤c≤0.41，
0.35≤d≤0.56，
0.02≤e≤0.13，
0≤f≤0.10，
0.001≤g≤0.17，和
0≤h≤0.10，
并且其中，所述荧光体在激发源的照射下发出具有波长在515nm至541nm的范围内的峰的荧光。
2.根据权利要求1所述的发光器具，
其中，所述A元素是Li，并且
所述参数a满足0.005≤a≤0.025。
3.根据权利要求1所述的发光器具，
其中，所述D元素是Mg，并且
所述参数f满足0.001≤f≤0.09。
4.根据权利要求1所述的发光器具，
其中，所述参数h满足h＝0。
5.根据权利要求1所述的发光器具，
其中，所述发射光源是发出具有波长在从430到460nm的范围内的峰的光的发光二极管LED或激光二极管LD。
6.根据权利要求1所述的发光器具，
其中，所述发射光源是发出具有波长在从440到460nm的范围内的峰的光的发光二极管LED或激光二极管LD，并且
所述荧光体在激发源的照射下，发出具有波长在从518nm到530nm的范围内的峰的荧光。
7.根据权利要求1所述的发光器具，所述荧光体还包括：红色荧光体，所述红色荧光体发出具有波长在620nm至670nm的范围内的峰的光。
8.根据权利要求7所述的发光器具，
其中，所述红色荧光体是Mn4+激活的荧光体。
9.根据权利要求8所述的发光器具，
其中，所述红色荧光体是KSF和/或KSNAF。
10.一种至少利用发光器具作为背光的图像显示装置，其中，所述发光器具包含权利要求1中记载的发光器具。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018109081A (ja) * 2016-12-28 2018-07-12 デンカ株式会社 緑色蛍光体、発光素子及び発光装置
JP2018109079A (ja) * 2016-12-28 2018-07-12 デンカ株式会社 緑色蛍光体、発光素子及び発光装置
JP6946159B2 (ja) * 2017-11-29 2021-10-06 デンカ株式会社 緑色蛍光体、発光素子及び発光装置
US11078414B2 (en) 2018-03-29 2021-08-03 Nichia Corporation Method for producing fluorescent material, and fluorescent material
CN109343271A (zh) * 2018-11-13 2019-02-15 惠州市华星光电技术有限公司 背光模组及液晶显示器
JP7394125B2 (ja) * 2019-04-23 2023-12-07 デンカ株式会社 蛍光体粉末および発光装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1977030A (zh) * 2004-06-30 2007-06-06 独立行政法人物质·材料研究机构 荧光体和发光器具

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3837588B2 (ja) * 2003-11-26 2006-10-25 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体と蛍光体を用いた発光器具
WO2007099862A1 (ja) * 2006-02-24 2007-09-07 National Institute For Materials Science 蛍光体とその製造方法および発光器具
JP5224439B2 (ja) * 2007-10-16 2013-07-03 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体、およびそれを用いた発光器具
JP2010093132A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Sharp Corp 半導体発光装置およびそれを用いた画像表示装置、液晶表示装置
US10662374B2 (en) * 2015-05-15 2020-05-26 National Institute For Materials Science Phosphor, production method for same, illumination instrument, and image display device
US10381528B2 (en) * 2015-08-31 2019-08-13 Sharp Kabushiki Kaisha Image display apparatus
JP6212589B2 (ja) * 2016-03-28 2017-10-11 シャープ株式会社 発光装置および画像表示装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1977030A (zh) * 2004-06-30 2007-06-06 独立行政法人物质·材料研究机构 荧光体和发光器具

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