JPWO2016186057A1 - 蛍光体、その製造方法、照明器具および画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

４４０ｎｍ以上４４９ｎｍ以下の青色励起特性に優れた蛍光体、その製造方法、それを用いた照明器具および画像表示装置を提供する。本発明の蛍光体は、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶に、少なくともＭｎおよびＡ元素（ただし、Ａ元素は１価の金属元素である）を含有し、必要に応じてＤ元素（ただし、Ｄ元素はＭｎ、Ａ元素、Ａｌ、Ｏ、Ｎ以外の元素である）を含有する無機化合物を含み、励起源を照射することにより、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する蛍光を発する。

Description

本発明は、ＡｌＯＮ（酸窒化アルミニウム）結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶を母体結晶とする蛍光体、その製造方法、および、その用途に関する。詳細には、本発明は、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光を発する上述のＡｌＯＮ（酸窒化アルミニウム）結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶を母体結晶とする蛍光体、その製造方法、および、それを利用した照明器具および画像表示装置に関する。
蛍光体は、蛍光表示管（ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ−Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ））、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）またはＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ））、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ））、陰極線管（ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ Ｔｕｂｅ））、液晶ディスプレイバックライト（Ｌｉｑｕｉｄ−Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ）、白色発光ダイオード（ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ））などに用いられている。これらのいずれの用途においても、蛍光体を発光させるためには、蛍光体を励起するためのエネルギーを蛍光体に供給する必要があり、蛍光体は、真空紫外線、紫外線、電子線、青色光などの高いエネルギーを有した励起源により励起されて、青色光、緑色光、黄色光、橙色光、赤色光等の可視光線を発する。しかしながら、蛍光体は前記のような励起源に曝される結果、蛍光体の輝度が低下し易く、輝度低下のない蛍光体が求められている。そのため、従来のケイ酸塩蛍光体、リン酸塩蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、硫化物蛍光体などの蛍光体に代わり、高エネルギーの励起においても輝度低下の少ない蛍光体として、サイアロン蛍光体、酸窒化物蛍光体、窒化物蛍光体などの、結晶構造に窒素を含有する無機結晶を母体とする蛍光体が提案されている。
この酸窒化物蛍光体の一例として、ＡｌＯＮ結晶にＭｎを付活した蛍光体が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この蛍光体は、紫外光、青色光、または電子線で励起すると、５１０〜５２０ｎｍにピークを持ち、スペクトルの半値幅が小さい、色純度がよい緑色を発光する。このため、画像表示装置用の緑色蛍光体として適している。
さらに、ＡｌＯＮ結晶にＭｇを添加すると４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色での励起特性が向上することが報告されている（例えば、特許文献２を参照）。
しかしながら、ＡｌＯＮ結晶にＭｎを付活した蛍光体は、緑色としての色純度は良いものの、４４０ｎｍ〜４４９ｎｍの青色での励起特性（単に青色励起特性とも称する）は十分とはいえなかった。また、ＡｌＯＮ結晶にＭｇを添加すると青色励起特性は向上するものの、さらなる発光強度の向上が求められていた。
国際公開第２００７／０９９８６２号 特許第５２２４４３９号公報
Ｈ．Ｘ．Ｗｉｌｌｅｍｓ他、「Ｎｅｗｔｒｏｎ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ γ−ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ｌｅｔｔｅｒｓ、第１２巻、１４７０〜１４７２ページ、１９９３年 ＩＣＳＤ番号７００３２番、ＩＣＳＤ（Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄａｔａｂａｓｅ）データベース（Ｆａｃｈｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｚｅｎｔｒｕｍ Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ， Ｇｅｒｍａｎｙ発行）
本発明の課題は、このような要望に応えようとするものであり、従来のＡｌＯＮ蛍光体より発光特性に優れ、中でも４４０ｎｍ以上４４９ｎｍ以下の青色励起特性に優れた蛍光体、その製造方法、それを用いた照明器具および画像表示装置を提供することである。詳細には、本発明の課題は、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する、色純度がよい緑色に発光する蛍光体、その製造方法、それを用いた照明器具および画像表示装置を提供することである。
本発明者においては、かかる状況の下で、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶に、少なくともＭｎとＡ元素（ただし、Ａは１価の金属）とを含み、必要に応じてＤ元素（ただし、ＤはＭｎ、Ａ元素、Ａｌ、Ｏ、Ｎ以外の元素）を含む無機化合物を主成分とする蛍光体とすることにより、４４０ｎｍ以上４４９ｎｍ以下の青色励起特性が向上することを見いだした。なかでも、ＭｎおよびＡ元素としてＬｉを含む特定の組成範囲を有する無機化合物は、青色励起での発光効率が高く、色純度がよい緑色に発光する蛍光体となるため、照明器具および画像表示装置に適することを見いだした。
この知見を基礎にしてさらに鋭意研究を重ねた結果、特定波長領域で高い輝度の発光現象を示す蛍光体、その製造方法、優れた特性を有する照明器具および画像表示装置を提供することに成功した。以下に、それぞれより具体的に述べる。
本発明の蛍光体は、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶に、少なくともＭｎおよびＡ元素（ただし、前記Ａ元素は１価の金属元素である）を含有し、必要に応じてＤ元素（ただし、前記Ｄ元素はＭｎ、前記Ａ元素、Ａｌ、Ｏ、Ｎ以外の元素である）を含有する無機化合物を含み、励起源を照射することにより、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する蛍光を発し、これにより上記課題を解決する。
前記ＭｎおよびＡ元素、必要に応じてＤ元素は、前記ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶に固溶していてもよい。
前記蛍光体は、組成式ＭｎａＡｂＡｌｃＯｄＮｅＤｆ（ただし、式中ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１とする）で示され、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、
０．０００３≦ ａ ≦０．１０
０．００２≦ ｂ ≦０．２４
０．２５≦ ｃ ≦０．４５
０．４２≦ ｄ ≦０．５８
０．０２≦ ｅ ≦０．１３および
０≦ ｆ ≦０．１０
を満たしてもよい。
前記パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、
０．００４≦ ａ ≦０．１０
０．００２≦ ｂ ≦０．０３２
０．３１≦ ｃ ≦０．４１
０．５≦ ｄ ≦０．５７
０．０２≦ ｅ ≦０．０７５および
０≦ ｆ ≦０．０２
を満たしてもよい。
前記Ａ元素はＬｉであってもよい。
前記Ｄ元素はＭｇであってもよい。
前記Ｄ元素の一部または全部はＭｇであり、前記Ｍｇの含有量を示すパラメータ値ｆ１（原子分率）は、０．００１≦ ｆ１ ≦０．０９を満たしてもよい。
前記Ｄ元素の一部または全部はＦであり、前記Ｆの含有量を示すパラメータ値ｆ２（原子分率）は、０．０００１≦ ｆ２ ≦０．０５を満たしてもよい。
４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長を有する励起光を照射することにより、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する蛍光を発光してもよい。
本発明による照明器具は、少なくとも、４１０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長を有する光を発する発光光源と、蛍光体または蛍光体が分散した光透過体とを備え、前記蛍光体は、上述の蛍光体を含み、これにより上記課題を解決する。
前記発光光源は、４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）またはＬＤ（レーザダイオード）であってもよい。
前記発光光源は、４４０ｎｍ以上４４９ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）またはＬＤ（レーザダイオード）であってもよい。
前記蛍光体は、６２０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する赤色蛍光体をさらに含んでもよい。
前記赤色蛍光体は、Ｍｎ４＋付活蛍光体であってもよい。
前記赤色蛍光体は、ＫＳＦ、および／または、ＫＳＮＡＦであってもよい。
前記蛍光体が分散した前記光透過体において、前記光透過体中の前記蛍光体の割合は、３０体積％以上９０体積％以下であってもよい。
前記光透過体は、アクリル樹脂、シリコーン樹脂およびガラスからなる群から選択されてもよい。
本発明による画像表示装置は、少なくとも励起源と蛍光体とを備え、前記蛍光体は、上述の蛍光体を含み、これにより上記課題を解決する。
本発明による蛍光体の製造方法は、少なくとも、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｍｎを含有する原料およびＡ元素を含有する原料（ただし、前記Ａ元素は１価の金属元素である）、必要に応じてＤ元素を含有する原料（ただし、前記Ｄ元素はＭｎ、Ａ元素、Ａｌ、Ｏ、Ｎ以外の元素）を混合し、０．２気圧以上１００気圧以下の範囲の窒素雰囲気中で、１５００℃以上２４００℃以下の範囲の温度で焼成し、これにより上記課題を解決する。
前記Ａ元素は、Ｌｉであってもよい。
前記Ｄ元素は、２価の金属元素であってもよい。
本発明の蛍光体は、発光中心となる金属イオンとしてＭｎ、および、１価の金属元素であるＡ元素を含有する、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶を含む無機化合物を主成分として含有していることにより、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する、色純度がよい緑色に発光し得る。特定の組成を有する本発明の蛍光体は、４１０ｎｍ以上４４９ｎｍ以下の波長の励起光を照射することにより、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する蛍光を発光する青色励起特性に優れている。このため、ＬＥＤ、ＦＥＤ、ＳＥＤ、ＣＲＴなどに好適に使用され得る有用な蛍光体である。特に、液晶テレビや携帯端末のバックライト用ＬＥＤに有用である。
実施例１の無機化合物のＸＲＤパターンを示す図。 実施例１の無機化合物の励起スペクトルと発光スペクトルとを示す図。 本発明の照明器具（ＬＥＤ照明器具）の概略構造図。 本発明の画像表示装置（フィールドエミッションディスプレイパネル）の概略構造図。
以下、本発明の実施の形態について詳しく説明する。
本発明の蛍光体は、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶に、少なくともＭｎおよびＡ元素（ただし、Ａ元素は１価の金属元素である）を含有する無機化合物を主成分として含むことができる。
ＡｌＯＮ結晶は、非特許文献１および２に記載されているように、立方晶系スピネル型の結晶構造を持つ結晶であり、γ−ＡｌＯＮとも呼ばれる（ここにおいて、非特許文献１および２の全体は、参照することによって本願に組み込まれる。（Ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ Ｎｏｎ−ｐａｔｅｎｔ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ １ ａｎｄ ２ ａｒｅ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ ｈｅｒｅｉｎ ｂｙ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．））。この結晶は、ＡｌＮにＡｌ２Ｏ３を混合して１８５０℃で焼成することにより合成される。
ＡｌＯＮ固溶体結晶は、ＡｌＯＮの結晶構造を保ったまま酸素／窒素比が変化した結晶、および／または、他の元素が添加された結晶である。他の添加される元素には、ケイ素、Ｍｇ、Ｆなどが挙げられる。
ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶は、ＡｌＯＮ結晶の構造を保ったまま、Ａｌ、Ｏ、Ｎの一部またはすべてが他の元素で置換された結晶である。
本発明では、これらの結晶を母体結晶として用いることができる。ＡｌＯＮ結晶またはＡｌＯＮ固溶体結晶は、Ｘ線回折や中性子線回折により同定することができる。結晶構造の詳細は、非特許文献１および２に記載されており、これらに記載された格子定数、空間群、原子位置のデータから結晶構造やＸ線回折パターンは一義的に決定される。また、純粋なＡｌＯＮ結晶またはＡｌＯＮ固溶体結晶と同一の回折を示す物質の他に、構成元素が他の元素と置き換わることにより格子定数が変化したＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶も同様にして同定され、本発明の一部として含まれる。
ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶を母体結晶として、これに光学活性な金属元素Ｍｎが含有された無機化合物を主成分とするので、緑色の発光特性を持つ蛍光体となる。
本発明の蛍光体は、Ｍｎを含有する、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶が、さらに、Ａ元素（ただし、Ａ元素は１価の金属元素である）を含有する無機化合物を主成分とするので、すぐれた発光特性を示す。一価の金属はＡｌＯＮ結晶等の母体結晶に固溶しやすく、結晶構造を安定化するために、Ｍｎ２＋が結晶内で安定に存在できるようになり、これらのイオンが結晶内に取り込まれやすくなる。これにより、蛍光体の輝度が向上し得る。なかでもＡ元素がＬｉである場合にこの効果が大きいため、発光特性の向上にはＡ元素はＬｉであることが好ましい。このような本発明の蛍光体に励起源を照射すると、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する蛍光を発することができる。
本発明の蛍光体は、より好ましくは、ＭｎおよびＡ元素（ただし、Ａ元素は１価の金属元素である）を含有する、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶が、さらに、Ｄ元素（ただし、Ｄ元素はＭｎ、Ａ元素、Ａｌ、ＯおよびＮ以外の元素である）を含有する無機化合物を主成分とするので、さらにすぐれた発光特性を示す。Ｄ元素が２価の金属である場合、２価の金属はＡｌＯＮ結晶等の母体結晶に固溶しやすく、結晶構造を安定化するために、Ｍｎ２＋が結晶内で安定に存在できるようになり、これらのイオンが結晶内に取り込まれやすくなる。これにより、蛍光体の輝度がさらに向上し得る。なかでもＤ元素がＭｇである場合にこの効果が大きいため、発光特性の向上にはＤ元素はＭｇであることが好ましい。
好ましくは、本発明の蛍光体においては、Ｍｎ、Ａ元素および必要に応じてＤ元素は、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶に固溶している。これら母体結晶にこれら元素が固溶することにより、高輝度発光を可能にする。
ここで、特許文献１および２との差異について述べる。特許文献１および２によれば、ＡｌＯＮ結晶を母体結晶とする蛍光体は報告されていたが、１価の金属元素、なかでもＬｉを含むＡｌＯＮ結晶を母体結晶として使用することは何ら検討されていない。すなわち、１価の金属元素であるＡ元素を含有することにより、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶を母体結晶とする蛍光体が青色励起特性に優れ、色純度がよい緑色に発光するという発見は、本発明者において初めて見出されたものであることに留意されたい。
組成式ＭｎａＡｂＡｌｃＯｄＮｅＤｆ（ただし、式中ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１とする）で示され、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、以下の条件を全て満たす値から選ばれる組成範囲が好ましい。ただし、Ａ元素は、１価の金属元素であり、Ｄ元素は、Ｍｎ、Ａ元素、Ａｌ、Ｏ、Ｎ以外の元素である。
０．０００３≦ ａ ≦０．１０
０．００２≦ ｂ ≦０．２４
０．２５≦ ｃ ≦０．４５
０．４２≦ ｄ ≦０．５８
０．０２≦ ｅ ≦０．１３および
０≦ ｆ ≦０．１０
上記組成を満たす本発明の蛍光体は、励起源を照射すると、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する蛍光を発することができる。
さらに好ましくは、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、
０．００４≦ ａ ≦０．１０
０．００２≦ ｂ ≦０．０３２
０．３１≦ ｃ ≦０．４１
０．５≦ ｄ ≦０．５７
０．０２≦ ｅ ≦０．０７５および
０≦ ｆ ≦０．０２
を満たす。これにより、上記組成を満たす本発明の蛍光体は、励起源を照射すると、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する高輝度な蛍光を発することができる。
ここで、ａは発光中心となる金属イオンＭｎの添加量を表し、０．０００３≦ ａ ≦０．１０を満たす。ａ値が０．０００３より小さいと発光中心となるイオンの数が少ないため発光輝度が低下するおそれがある。０．１０より大きいとイオン間の干渉により濃度消光を起こして輝度が低下するおそれがある。さらに好ましくは、ａは０．００４≦ ａ ≦０．０１を満たし、これにより、発光輝度が向上する。
ｂはＡ元素（１価の金属元素）の量であり、０．００２≦ ｂ ≦０．２４を満たす。さらに好ましくは、ｂは０．００２≦ ｂ ≦０．０３２を満たす。ｂ値がこの範囲であれば、発光強度を向上させることができる。Ａ元素は、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋなどであるが、なかでも、Ｌｉが特に発光強度を増加させ得る。
ｃはＡｌ元素の量であり、０．２５≦ ｃ ≦０．４５を満たす。さらに好ましいくは、ｃは０．３１≦ ｃ ≦０．４１を満たす。ｃ値がこの範囲をはずれると、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶以外の結晶相の生成割合が増え、発光強度が低下するおそれがある。
ｄは酸素の量であり、０．４２≦ ｄ ≦０．５８を満たす。さらに好ましくは、ｄは０．５≦ ｄ ≦０．５７を満たす。ｄ値がこの範囲をはずれると、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶以外の結晶相の生成割合が増え、発光強度が低下するおそれがある。
ｅは窒素の量であり、０．０２≦ ｅ ≦０．１３を満たす。さらに好ましくは、ｅは０．０２≦ ｅ ≦０．０７５を満たす。ｅ値がこの範囲をはずれると、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶以外の結晶相の生成割合が増え、発光強度が低下するおそれがある。
ｆは、Ｍｎ、Ａ元素、Ａｌ、Ｏ、Ｎ以外の元素（Ｄ元素）の量であり、０≦ ｆ ≦０．１を満たす。ｆ値は、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶中に含まれる、あるいは、これらに固溶している量であり、別の結晶相やアモルファス相としての混合物中に含まれる量は含まない。さらに、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶の結晶構造を崩さない範囲で、Ｄ元素として非金属イオンとしてフッ素や塩素などを含むことができる。
ここで、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、好ましくは、
０．０１≦ ａ ≦０．０９５
０．０２５≦ ｂ ≦０．０３２
０．３１≦ ｃ ≦０．３５
０．５≦ ｄ ≦０．５３
０．０３≦ ｅ ≦０．０６および
０≦ ｆ ≦０．０２
を満たす。これにより、上記組成を満たす本発明の蛍光体は、励起源を照射すると、５１５ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する高輝度な蛍光を発することができる。
ここで、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、好ましくは、
０．００４≦ ａ ≦０．００６
０．０２≦ ｂ ≦０．０３
０．３５≦ ｃ ≦０．４
０．５４≦ ｄ ≦０．５７
０．０１≦ ｅ ≦０．０４および
０≦ ｆ ≦０．０２
を満たす。これにより、上記組成を満たす本発明の蛍光体は、励起源を照射すると、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する特に高輝度な蛍光を発することができる。
上述したようにＤ元素として２価の金属を含むことができ、なかでも、Ｄ元素としてＭｇを含むものは、発光強度が高い。特に、Ｄ元素の一部または全部がＭｇであり、Ｍｇの含有量を示すパラメータ値ｆ１（原子分率）が０．００１≦ ｆ１ ≦０．０９を満たす場合、発光強度が高い。
さらに、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶の結晶構造を崩さない範囲で、非金属イオンとしてフッ素や塩素などを含むことができる。特に、Ｄ元素の一部または全部がＦであり、Ｆの含有量を示すパラメータ値ｆ２（原子分率）が０．０００１≦ ｆ２ ≦０．０５を満たす場合、発光強度が高い。
なお、Ｄ元素が、２種以上の場合、上述のｆ値は、各元素のパラメータ値の合計であることに留意されたい。例えば、Ｄ元素が、ＭｇとＦとを含む場合、ｆ値は、ｆ１値およびｆ２値の合計となる。
本発明の蛍光体は、励起源を照射することにより波長４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する緑色の蛍光を発する。励起源としては、紫外線、電子線、Ｘ線などで効率よく励起される。
紫外線や可視光で励起する場合は、特に２３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長の光で効率よく励起される。なかでも、４１０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下、好ましくは、４２０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下、好ましくは４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下、より好ましくは４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下、さらに好ましくは４４０ｎｍ以上４４９ｎｍ以下の波長における励起効率が高く、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する緑色の蛍光を発するため、この範囲の光を放つ発光ダイオード（ＬＥＤ）と本発明の蛍光体とを組み合わせた、白色あるいは有色ＬＥＤ照明の用途に適している。
さらに、４４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する励起光を照射することにより、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する蛍光を発する。その蛍光スペクトルは、線幅が狭いシャープなスペクトルであり、色純度の良い緑色を発するため、液晶画像表示素子用途のバックライトＬＥＤに用いる緑色蛍光体に適している。
また、本発明の蛍光体は、特に電子線で効率よく発光するため、ＣＲＴやＦＥＤなどの電子線励起の画像表示素子用途の緑色蛍光体に適している。
本発明の蛍光体において、主成分とする無機化合物は、蛍光発光の点から、少なくともＭｎおよびＡ元素を含有するＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶を、高純度で極力多く含むこと、できれば単相から構成されていることが望ましいが、特性が低下しない範囲で、他の結晶相あるいはアモルファス相との混合物であってもよい。この場合、少なくともＭｎおよびＡ元素を含有するＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶の含有量が１０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上であることが高い輝度を得るために望ましい。
したがって、本発明の蛍光体において無機化合物の主成分とする範囲は、少なくともＭｎおよびＡ元素を含有するＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶の含有量が少なくとも１０質量％以上である。Ｘ線回折測定を行い、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶の結晶相とそれ以外の結晶相とについてリートベルト解析をすることにより、含有量の割合を求めることができる。簡易的には、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶またはＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶の結晶相とそれ以外の結晶相とについて、それぞれの相の最強ピークの強さの比から求めることができる。
他の結晶相あるいはアモルファス相は、導電性を持つ無機物質であってもよい。ＶＦＤやＦＥＤなどにおいて、本発明の蛍光体を電子線で励起する場合には、蛍光体上に電子が溜まることなく外部に逃がすために、ある程度の導電性を持つことが好ましい。導電性を持つ無機物質は、Ｚｎ、Ｇａ、ＩｎおよびＳｎから選ばれる１種または２種以上の元素を含む酸化物、酸窒化物、窒化物、または、これらの混合物であり得る。なかでも、酸化インジウムとインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）は、蛍光強度の低下が少なく、導電性が高いため好ましい。
本発明の蛍光体は緑色に発色するが、黄色、赤色などの他の色との混合が必要な場合は、必要に応じてこれらの色を発色する無機蛍光体と混合してもよい。他の無機蛍光体としては、フッ化物、酸化物、酸フッ化物、硫化物、酸硫化物、酸窒化物、窒化物結晶等を母体結晶とする無機蛍光体があるが、混合した蛍光体の耐久性が要求される場合は、酸窒化物や窒化物結晶を母体結晶とするものがよい。酸窒化物や窒化物結晶を母体結晶とする蛍光体としては、α−サイアロン：Ｅｕの黄色蛍光体、α−サイアロン：Ｃｅの青色蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕや（Ｃａ、Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕの赤色蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ３結晶のＣａの一部をＳｒで置換したもの）、ＪＥＭ相をホストした青色蛍光体（（ＬａＡｌ（Ｓｉ６−ｚＡｌｚ）Ｎ１０−ｚＯｚ）：Ｃｅ）、Ｌａ３Ｓｉ８Ｎ１１Ｏ４：Ｃｅの青色蛍光体、ＡｌＮ：Ｅｕの青色蛍光体などを挙げることができる。
画像表示装置向けバックライト用ＬＥＤとしては、本発明の蛍光体に加えて６２０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する赤色蛍光体を添加することができる。このような蛍光体としては、Ｍｎ４＋付活蛍光体を用いることができる。Ｍｎ４＋付活蛍光体は、好ましくは、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ（ＫＳＦ）、ＫＳＦの構成元素の一部（好ましくは１０モル％以下）をＡｌとＮａで置換したＫＳＮＡＦ（Ｋ２Ｓｉ１−ｘＮａｘＡｌｘＦ６：Ｍｎ）、Ｋ２ＴｉＦ６：Ｍｎ（ＫＴＦ）などである。
本発明の蛍光体は、組成により励起スペクトルと蛍光スペクトルとが異なり、これを適宜選択組み合わせることによって、さまざまな発光スペクトルを有する蛍光体を設計できる。用途に基づいて必要とされる発光スペクトルを有する蛍光体を設定すればよい。
本発明の蛍光体の製造方法は、特に限定されないが、一例として次の方法を挙げることができる。
Ｍｎを含有する原料と、アルミニウムを含有する原料と、Ａ元素（ただし、Ａ元素は、１価の金属元素である）を含有する原料とを準備する。Ｍｎを含有する原料は、Ｍｎの金属、酸化物、炭酸塩、窒化物、フッ化物、塩化物、酸窒化物、および、それらの組合せからなる群から選択される。アルミニウムを含有する原料は、金属アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、および、アルミニウムを含む有機物前駆体からなる群から選択されるが、好ましくは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の混合物を用いるのがよい。これらは、反応性に富み、高純度な合成物を得ることができることに加えて、工業原料として生産されており入手しやすい利点がある。窒化アルミニウムと酸化アルミニウムとの量は、目標とするＡｌＯＮ組成の酸素と窒素との割合から設計するとよい。Ａ元素を含有する原料は、Ａの窒化物、炭酸塩、フッ化物等である。中でもＡ元素がリチウムである場合、Ａ元素を含有する原料は、窒化リチウム、炭酸リチウムおよびフッ化リチウムからなる群から選択される。
さらに、必要に応じて、Ｄ元素（ただし、Ｄ元素は、Ｍｎ、Ａ元素、Ａｌ、Ｏ、Ｎ以外の元素である）を含有する原料を添加してもよい。Ｄ元素を含有する原料は、Ｄ元素の金属、酸化物、炭酸塩、窒化物、フッ化物、塩化物、酸窒化物、および、それらの組合せからなる群から選択される。Ｄ元素は例えば二価の金属元素である。
さらに、ＡｌＯＮ固溶体結晶を得る場合、必要に応じて、固溶元素を含む金属、酸化物、炭酸塩、窒化物、フッ化物、塩化物、酸窒化物またはそれらの組合せをさらに添加してもよい。
これらの原料を混合した原料混合物を、相対嵩密度４０％以下の充填率に保持した状態で容器に充填する。そして、０．２気圧以上１００気圧以下の窒素雰囲気中において、１５００℃以上２４００℃以下の温度範囲で焼成する。このようにすることより、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶に、少なくとも、ＭｎおよびＡ元素が含有された無機化合物を含む本発明の蛍光体を製造することができる。
最適焼成温度は組成により異なる場合もあり、適宜最適化することができる。一般的には、１７００℃以上２１００℃以下の温度範囲で焼成することが好ましい。このようにして高輝度の蛍光体が得られる。焼成温度が１７００℃より低いと、ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶の生成速度が低い場合がある。また、焼成温度が２１００℃を超えると特殊な装置が必要となり工業的に好ましくない。
焼成時の反応性を向上させるために、必要に応じて、原料混合物に、焼成温度以下の温度で液相を生成する無機化合物を添加することができる。無機化合物としては、反応温度で安定な液相を生成するものが好ましく、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌのフッ化物、塩化物、ヨウ化物、臭化物、あるいはリン酸塩が適している。さらに、これらの無機化合物は、単体で添加するほか２種以上を混合してもよい。なかでも、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、および、フッ化リチウムは、合成の反応性を向上させるため好ましい。無機化合物の添加量は特に限定されないが、原料混合物１００重量部に対して、０．１重量部以上１０重量部以下の範囲が、反応性の向上するため好ましい。０．１重量部より少ないと反応性の向上が少なく、１０重量部を超えると蛍光体の輝度が低下するおそれがある。これらの無機化合物を原料混合物に添加し、焼成すると、反応性が向上して、比較的短い時間で粒成長が促進されて、粒径の大きな単結晶が成長し、蛍光体の輝度が向上する。
窒素雰囲気は、０．２気圧以上１００気圧以下の圧力範囲のガス雰囲気がよい。０．２気圧より低い窒素ガス雰囲気中で２４００℃以上の温度に加熱すると、原料が熱分解し易くなるのであまり好ましくない。１００気圧を超えると特殊な装置が必要となり、工業生産に向かない。
粒径数μｍの微粉末を出発原料とする場合、混合後の原料混合物は、粒径数μｍの微粉末が数百μｍから数ｍｍの大きさに凝集した形態をなす（以下「粉体凝集体」と呼ぶ）。本発明では、粉体凝集体を嵩密度４０％以下の充填率に保持した状態で焼成する。さらに好ましくは嵩密度２０％以下がよい。ここで、相対嵩密度とは、容器に充填された粉体の質量を容器の容積で割った値（嵩密度）と粉体の物質の真密度との比である。通常のサイアロンの製造では、加圧しながら加熱するホットプレス法や金型成形（圧粉）後に焼成を行なう製造方法が用いられるが、このときの焼成は粉体の充填率が高い状態で行われる。しかし、本発明では、粉体に機械的な力を加えることなく、また予め金型などを用いて成形することなく、原料混合物の粉体凝集体の粒度をそろえたものを、そのままの状態で容器などに嵩密度４０％以下の充填率で充填する。必要に応じて、粉体凝集体を、ふるいや風力分級などを用いて、平均粒径５００μｍ以下に造粒して粒度制御することができる。また、スプレードライヤなどを用いて直接的に平均粒径５００μｍ以下の形状に造粒してもよい。また、容器は窒化ホウ素製を用いると蛍光体との反応が少ない利点がある。
嵩密度を４０％以下の状態に保持したまま焼成するのは、原料粉末の周りに自由な空間がある状態で焼成するためである。最適な嵩密度は、顆粒粒子の形態や表面状態によって異なるが、好ましくは２０％以下がよい。このようにすると、反応生成物が自由な空間に結晶成長するので結晶同士の接触が少なくなり、表面欠陥が少ない結晶を合成することが出来ると考えられる。これにより、輝度が高い蛍光体が得られる。嵩密度が４０％を超えると焼成中に部分的に緻密化が起こって、緻密な焼結体となってしまい結晶成長の妨げとなり蛍光体の輝度が低下するおそれがある。また微細な粉体が得られ難い。また、平均粒径５００μｍ以下である粉体凝集体が、焼成後の粉砕性に優れるため特に好ましい。
次に、充填率４０％以下の粉体凝集体を前記条件で焼成する。焼成に用いる炉は、焼成温度が高温であり焼成雰囲気が窒素であることから、金属抵抗加熱方式または黒鉛抵抗加熱方式であってよい。炉の高温部の材料として炭素を用いた電気炉が好ましい。焼成は、常圧焼結法やガス圧焼結法などの外部から機械的な加圧を施さない焼成方法によるのが、所定の範囲の嵩密度を保ったまま焼成するために好ましい。
焼成して得られた粉体凝集体が固く凝集している場合は、例えばボールミル、ジェットミル等の工業的に通常用いられる粉砕機により粉砕する。なかでも、ボールミル粉砕は粒径の制御が容易である。このとき使用するボールおよびポットは、窒化ケイ素焼結体またはサイアロン焼結体製等が好ましい。粉砕は平均粒径２０μｍ以下となるまで施す。特に好ましくは平均粒径５μｍ以上２０μｍ以下である。平均粒径が２０μｍを超えると粉体の流動性と樹脂への分散性が悪くなり、発光素子と組み合わせて発光装置を形成する際に部位により発光強度が不均一になる。５μｍ以下となると、蛍光体の発光効率が低下することがある。粉砕だけで目的の粒径が得られない場合は、分級を組み合わせることができる。分級の手法としては、篩い分け、風力分級、液体中での沈殿法などを用いることができる。
さらに、焼成後に無機化合物を溶解する溶剤で洗浄することにより、焼成により得られた反応生成物に含まれるガラス相、第二相、または不純物相などの蛍光体以外の無機化合物の含有量を低減すると、蛍光体の輝度が向上する。このような溶剤としては、水および酸の水溶液を使用することができる。酸の水溶液としては、硫酸、塩酸、硝酸、フッ化水素酸、有機酸とフッ化水素酸の混合物などを使用することができる。なかでも、硫酸とフッ化水素酸の混合物は効果が大きい。この処理は、焼成温度以下の温度で液相を生成する無機化合物を添加して高温で焼成した反応生成物に対しては、特にその効果が大きい。
以上のようにして微細な蛍光体粉末が得られるが、輝度をさらに向上させるには熱処理が効果的である。この場合は、焼成後の粉末、あるいは、粉砕や分級により粒度調整後の粉末を、１０００℃以上で焼成温度以下の温度で熱処理すればよい。１０００℃より低い温度では、表面の欠陥除去の効果が少ない。焼成温度以上では粉砕した粉体どうしが再度固着するため好ましくない。熱処理に適した雰囲気は、蛍光体の組成により異なるが、窒素、空気、アンモニアおよび水素からなる群から選ばれる１種又は２種以上の混合雰囲気中を使用することができ、特に窒素雰囲気が欠陥除去効果に優れるため好ましい。
以上のようにして得られる本発明の蛍光体は、通常の酸化物蛍光体や既存のＡｌＯＮ蛍光体と比べて、高輝度の可視光発光を持つことが特徴である。なかでも特定の組成では、緑色の発光をすることが特徴であり、照明器具、画像表示装置に好適である。これに加えて、高温にさらしても劣化しないことから耐熱性に優れており、酸化雰囲気および水分環境下での長期間の安定性にも優れている。
本発明の照明器具は、少なくとも、４１０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長を有する光を発する発光光源と、蛍光体または蛍光体が分散した光透過体とを備える。ここで、蛍光体は、上述した本発明の蛍光体が含有される。
照明器具としては、ＬＥＤ照明器具やＬＤ（レーザダイオード）照明器具などがある。ＬＥＤ照明器具では、本発明の蛍光体を用いて、特開平５−１５２６０９号公報、特開平７−９９３４５号公報、特許公報第２９２７２７９号などに記載されているような公知の方法により製造することができる。この場合、発光光源は４１０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長を有する光を発するものが望ましく、中でも４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光を発するＬＥＤ発光素子またはＬＤ発光素子が好ましい。さらに好ましくは、４４０ｎｍ以上４４９ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光を発するＬＥＤ発光素子またはＬＤ発光素子である。このような波長を有する発光光源を用いれば、本発明の蛍光体は高輝度発光し得る。なお、これらの発光素子としては、ＧａＮやＩｎＧａＮなどの窒化物半導体からなるものがあり、組成を調整することにより所定の波長の光を発する発光光源となり得る。
照明器具において本発明の蛍光体を単独で使用する方法の他に、他の発光特性を持つ蛍光体と併用することによって、所望の色を発する照明器具を構成することができる。例えば、４４５ｎｍの青色ＬＥＤまたはＬＤ発光素子と、この波長で励起されて５５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長に発光ピークを有する黄色蛍光体と、本発明の緑色蛍光体との組み合わせがある。このような黄色蛍光体としては特開２００２−３６３５５４号公報に記載のα−サイアロン：Ｅｕ２＋、特開平９−２１８１４９号公報に記載の（Ｙ、Ｇｄ）２（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを挙げることができる。この構成では、ＬＥＤまたはＬＤが発する青色光が蛍光体に照射されると、緑と黄との光が発せられ、青色光と、蛍光体からの光との混合により白色の照明器具となる。
別の一例として、４４５ｎｍの青色ＬＥＤまたはＬＤ発光素子と、この波長で励起され６２０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長に発光ピークを有する赤色蛍光体と、本発明の緑色蛍光体との組み合わせがある。このような赤色蛍光体としては、国際公開第２００５／０５２０８７号パンフレットに記載のＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ２＋と、Ｍｎ４＋付活蛍光体とがある。Ｍｎ４＋付活蛍光体は、具体的には、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ（ＫＳＦ）、または、ＫＳＦの構成元素の一部（好ましくは１０モル％以下）をＡｌとＮａで置換したＫ２Ｓｉ１−ｘＮａｘＡｌｘＦ６：Ｍｎ（ＫＳＮＡＦ）である。この構成では、ＬＥＤまたはＬＤが発する青色光が蛍光体に照射されると、赤と緑との光が発せられ、青色光と、蛍光体からの光との混合により白色の照明器具となる。
少なくとも本発明の蛍光体を含有する蛍光体が分散する光透過体は、アクリル樹脂、シリコーン樹脂およびガラスからなる群から選択される。これらの材料は、上述の発光光源からの光に対して透光性に優れており、本発明の蛍光体を高効率で励起させることができる。
また、少なくとも本発明の蛍光体を含有する蛍光体が分散した光透過体中の蛍光体の割合は、好ましくは、３０体積％以上９０体積％以下の範囲である。これにより、本発明の蛍光体を高効率で励起させることができる。
本発明の画像表示装置は、少なくも励起源と蛍光体とを備え、ここで、蛍光体は、少なくとも上述した本発明の蛍光体を含む。画像表示装置には、蛍光表示管（ＶＦＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤまたはＳＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、陰極線管（ＣＲＴ）などがある。本発明の蛍光体は、１００〜１９０ｎｍの真空紫外線、１９０〜３８０ｎｍの紫外線、電子線などの励起で発光することが確認されており、これらの励起源と本発明の蛍光体との組み合わせで、上記のような画像表示装置を構成することができる。
本発明の蛍光体は、電子線によって高効率で励起励起効率が優れるため、加速電圧１０Ｖ以上３０ｋＶ以下で用いる、ＶＦＤ、ＳＥＤ、ＰＤＰ、ＣＲＴ用途に適している。ＦＥＤは、電界放射陰極から放出された電子を加速して陽極に塗布した蛍光体に衝突させて発光する画像表示装置であり、５ｋＶ以下の低い加速電圧で光ることが求められており、本発明の蛍光体を組み合わせることにより、表示装置の発光性能が向上する。
次に本発明を以下に示す実施例によってさらに詳しく説明するが、これはあくまでも本発明を容易に理解するための一助として開示したものであって、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１〜１０および比較例１１］
原料粉末として、比表面積３．３ｍ２／ｇ、酸素含有量０．７９％の窒化アルミニウム粉末（トクヤマ製Ｆグレード）と、比表面積１３．６ｍ２／ｇ、純度９９．９９％の酸化アルミニウム粉末（大明化学製タイミクロングレード）と、純度９９．９９％の炭酸リチウム粉末（高純度科学製試薬級）と、純度９９．９％の炭酸マンガン粉末（高純度化学製試薬級）と、純度９９．９９％の酸化マグネシウム（高純度化学製試薬級）とを用いた。
ＡｌＯＮが少なくともＭｎとＡ元素（ここではＡ元素はＬｉである）と、必要に応じて、Ｄ元素（ここではＤ元素はＭｇである）とを含む無機化合物を合成した。表１は、実施例および比較例１〜１１の設計組成を示す。表１に示す設計組成式ＭｎａＡｂＡｌｃＯｄＮｅＤｆ（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１とする）で示される無機化合物を得るべく、表２に示す質量比で原料粉末を秤量した。
Figure 2016186057
Figure 2016186057
秤量した原料粉末を、窒化ケイ素焼結体製の乳鉢と乳棒とを用いて混合した後に、目開き１２５μｍのふるいを通すことにより流動性に優れる粉体凝集体を得た。この粉体凝集体を直径２０ｍｍ高さ２０ｍｍの大きさの窒化ホウ素製るつぼに自然落下させて入れたところ、嵩密度は１５〜３０体積％であった。嵩密度は、投入した粉体凝集体の重量とるつぼの内容積と粉体の真密度とから計算した。
つぎに、るつぼを黒鉛抵抗加熱方式の電気炉にセットした。焼成操作は、まず、拡散ポンプにより焼成雰囲気を真空とし、室温から８００℃まで毎時５００℃の速度で加熱し、８００℃で純度が９９．９９９５体積％の窒素を導入してガス圧力を１０気圧とし、毎時５００℃で１７００℃まで昇温し、その後毎時２４℃で１８００℃まで消温し、１８００℃で１０分間保持した。合成した試料を窒化ケイ素製の乳鉢と乳棒とを用いて粉砕した。
合成した試料について、ＩＣＰ元素分析を行った。この結果、実施例１〜９の試料は、Ａｌ、Ｎ、Ｌｉ、ＭｎおよびＯを含み、実施例１０の試料は、Ａｌ、Ｎ、Ｌｉ、Ｍｎ、ＭｇおよびＯを含むことを確認した。さらに、合成した試料についてＣｕのＫα線を用いた粉末Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）を行った。結果を図１に示す。
図１は、実施例１の無機化合物のＸＲＤパターンを示す図である。
図１によれば、γ型ＡｌＯＮ構造の結晶と酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの第二相とが確認された。主ピークの高さの比より、γ型ＡｌＯＮ構造の結晶の生成比は９０％以上と判断された。なお、Ｌｉの化合物を示すピークは検出されなかった。他の実施例のＸＲＤパターンも同様であった。
以上から、実施例で得られた試料は、ＭｎおよびＬｉ、さらにＭｇを含有するＡｌＯＮ結晶を含有する無機化合物を主成分とすることを確認し、なかでも、Ｍｎ、Ｌｉ、さらにＭｇは、ＡｌＯＮ結晶に固溶していることが分かった。
次に、このようにして得られた無機化合物に、波長３６５ｎｍの光を発するランプで照射した結果、緑色に発光することを確認した。このことから、実施例で得られた試料は、ＭｎおよびＬｉ、さらにＭｇを含有するＡｌＯＮ結晶を含有する無機化合物を主成分とし、緑色に発光する蛍光体であることが示された。
次に、実施例および比較例１〜１１で得られた無機化合物の発光スペクトルおよび励起スペクトルを、蛍光分光光度計を用いて測定した。結果を図２および表３に示す。表３は、励起スペクトルの最大値をとるピーク波長および発光スペクトルの最大値をとるピーク波長を示す。
図２は、実施例１の無機化合物の励起スペクトルと発光スペクトルとを示す図である。
Figure 2016186057
図２には、波長４４５ｎｍで励起した場合発光スペクトルと、発光波長を５１３ｎｍに固定した場合の励起スペクトルとを示す。表３によれば、実施例１の無機化合物は、４４４ｎｍでもっともよく励起されて、５１３ｎｍの波長にピークを有する緑色発光することが分かった。実施例１〜１０の無機化合物は、４２０ｎｍ以上４４９ｎｍ以下の範囲の波長に励起スペクトルのピークを有し、励起スペクトルのピーク波長での励起において、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の波長に発光スペクトルのピークを有する光を発する蛍光体であることが分かった。なお、励起スペクトルおよび発光スペクトルの発光強度（カウント値）は測定装置や条件によって変化するため単位は任意単位である。すなわち、同一条件で測定した本実施例内でしか比較できない。
また、実施例１〜１０と比較例１１との比較から、ＬｉがＡｌＯＮ結晶に含有されることにより、発光特性が向上することが確認された。
電子線を当てたときの発光特性（カソードルミネッセンス、ＣＬ）を、ＣＬ検知器を備えたＳＥＭで観察し、ＣＬ像を評価した。この結果、いずれの実施例の無機化合物も、電子線で励起され、緑色に発光することを確認した。
次に、本発明の蛍光体を用いた照明器具について説明する。
図３は、本発明の照明器具（白色ＬＥＤ照明器具）の概略構造図を示す。
本発明の白色ＬＥＤは、本発明の蛍光体およびその他の蛍光体を含む蛍光体混合物１と、発光光源２とを備える。蛍光体混合物１は、ここでは、本発明の実施例１で製造した緑色蛍光体と、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕの赤色蛍光体との混合物であった。発光光源２は、ここでは、４４５ｎｍの青色ＬＥＤチップからなる発光素子である。蛍光体混合物１は樹脂層６に分散され、青色ＬＥＤチップ２上にかぶせた構造であり、容器７の中に配置された。
導電性端子３、４に電流を流すと、ワイヤーボンド５を介して電流が青色ＬＥＤチップ２に供給され、４４５ｎｍの光を発し、この光で緑色蛍光体および赤色蛍光体の蛍光体混合物１が励起され、それぞれ緑色、および、赤色の光を発する。これらの緑色光と赤色光と青色ＬＥＤチップ２からの青色光とが混合され、白色の光を発する照明器具として機能した。
また、蛍光体混合物１として、実施例１で製造した緑色蛍光体とＫ２ＳｉＦ６：Ｍｎ赤色蛍光体とを用いて、図３の照明器具を構成した。この場合も、本発明の照明器具は、青色ＬＥＤチップ２が放つ４４５ｎｍの光で緑色蛍光体および赤色蛍光体の蛍光体混合物１が励起され、それぞれ緑色、および、赤色の光を発する。これらの緑色光と赤色光と青色ＬＥＤチップ２からの青色光とが混合され、白色の光を発する照明器具として機能した。
次に、本発明の蛍光体を用いた画像表示装置について説明する。
図４は、本発明の画像表示装置（フィールドエミッションディスプレイパネル）の概略構造図である。
本発明の画像表示装置は、少なくとも励起源としてエミッタ５５と実施例１で製造した緑色蛍光体５６とを備える。緑色蛍光体５６は、陽極５３の内面に塗布されている。陰極５２とゲート５４との間に電圧をかけることにより、エミッタ５５から電子５７が放出される。電子５７は陽極５３と陰極５２との電圧により加速されて、緑色蛍光体５６に衝突して、緑色発光する。本発明の画像表示装置の全体はガラス５１で保護されている。図では、１つのエミッタと１つの蛍光体とからなる１つの発光セルを示したが、実際には緑色の他に、青色、赤色のセルが多数配置されて、多彩な色を発色するディスプレイが構成される。青色や赤色のセルに用いられる蛍光体に関しては特に指定しないが、低速の電子線で高い輝度を発するものを用いるとよい。
本発明の蛍光体は、色純度のよい緑色の発光を示し、さらに励起源に曝された場合の蛍光体の輝度の低下が少ないので、ＶＦＤ、ＦＥＤ、ＰＤＰ、ＣＲＴ、白色ＬＥＤなどに好適に使用され得る。今後、バックライト用ＬＥＤや電子線励起の各種表示装置において大いに活用され、産業の発展に寄与することが期待できる。
１ 本発明の蛍光体と赤色蛍光体との蛍光体混合物
２ 青色ＬＥＤチップ
３、４ 導電性端子
５ ワイヤーボンド
６ 樹脂層
７ 容器
５１ ガラス
５２ 陰極
５３ 陽極
５４ ゲート
５５ エミッタ
５６ 本発明の蛍光体
５７ 電子

Claims (21)

  1. ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶に、少なくともＭｎおよびＡ元素（ただし、前記Ａ元素は１価の金属元素である）を含有し、必要に応じてＤ元素（ただし、前記Ｄ元素はＭｎ、前記Ａ元素、Ａｌ、Ｏ、Ｎ以外の元素である）を含有する無機化合物を含み、励起源を照射することにより、４９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する蛍光を発する、蛍光体。
  2. 前記ＭｎおよびＡ元素、必要に応じてＤ元素は、前記ＡｌＯＮ結晶、ＡｌＯＮ固溶体結晶、または、ＡｌＯＮと同一の結晶構造を有する無機結晶に固溶している、請求項１に記載の蛍光体。
  3. 前記蛍光体は、組成式ＭｎａＡｂＡｌｃＯｄＮｅＤｆ（ただし、式中ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１とする）で示され、パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、
    ０．０００３≦ ａ ≦０．１０
    ０．００２≦ ｂ ≦０．２４
    ０．２５≦ ｃ ≦０．４５
    ０．４２≦ ｄ ≦０．５８
    ０．０２≦ ｅ ≦０．１３および
    ０≦ ｆ ≦０．１０
    を満たす、請求項１に記載の蛍光体。
  4. 前記パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、
    ０．００４≦ ａ ≦０．１０
    ０．００２≦ ｂ ≦０．０３２
    ０．３１≦ ｃ ≦０．４１
    ０．５≦ ｄ ≦０．５７
    ０．０２≦ ｅ ≦０．０７５および
    ０≦ ｆ ≦０．０２
    を満たす、請求項３に記載の蛍光体。
  5. 前記Ａ元素はＬｉである、請求項１に記載の蛍光体。
  6. 前記Ｄ元素はＭｇである、請求項１に記載の蛍光体。
  7. 前記Ｄ元素の一部または全部はＭｇであり、
    前記Ｍｇの含有量を示すパラメータ値ｆ１（原子分率）は、０．００１≦ ｆ１ ≦０．０９を満たす、請求項３に記載の蛍光体。
  8. 前記Ｄ元素の一部または全部はＦであり、
    前記Ｆの含有量を示すパラメータ値ｆ２（原子分率）は、０．０００１≦ ｆ２ ≦０．０５を満たす、請求項３に記載の蛍光体。
  9. ４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長を有する励起光を照射することにより、５１０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する蛍光を発光する、請求項１に記載の蛍光体。
  10. 少なくとも、４１０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の波長を有する光を発する発光光源と、蛍光体または蛍光体が分散した光透過体とを備える照明器具において、
    前記蛍光体は、請求項１に記載の蛍光体を含む、照明器具。
  11. 前記発光光源は、４３０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）またはＬＤ（レーザダイオード）である、請求項１０に記載の照明器具。
  12. 前記発光光源は、４４０ｎｍ以上４４９ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）またはＬＤ（レーザダイオード）である、請求項１１に記載の照明器具。
  13. 前記蛍光体は、６２０ｎｍ以上６７０ｎｍ以下の範囲の波長にピークを有する赤色蛍光体をさらに含む、請求項１０に記載の照明器具。
  14. 前記赤色蛍光体は、Ｍｎ４＋付活蛍光体である、請求項１３に記載の照明器具。
  15. 前記赤色蛍光体は、ＫＳＦ、および／または、ＫＳＮＡＦである、請求項１４に記載の照明器具。
  16. 前記蛍光体が分散した前記光透過体において、前記光透過体中の前記蛍光体の割合は、３０体積％以上９０体積％以下である、請求項１０に記載の照明器具。
  17. 前記光透過体は、アクリル樹脂、シリコーン樹脂およびガラスからなる群から選択される、請求項１０に記載の照明器具。
  18. 少なくとも励起源と蛍光体とを備える画像表示装置であって、
    前記蛍光体は、請求項１に記載の蛍光体を含む、画像表示装置。
  19. 少なくとも、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｍｎを含有する原料およびＡ元素を含有する原料（ただし、前記Ａ元素は１価の金属元素である）、必要に応じてＤ元素を含有する原料（ただし、前記Ｄ元素はＭｎ、Ａ元素、Ａｌ、Ｏ、Ｎ以外の元素）を混合し、０．２気圧以上１００気圧以下の範囲の窒素雰囲気中で、１５００℃以上２４００℃以下の範囲の温度で焼成する、請求項１に記載の蛍光体の製造方法。
  20. 前記Ａ元素は、Ｌｉである、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記Ｄ元素は、２価の金属元素である、請求項１９に記載の方法。
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