(57)【要約】【課題】アスペクト比が大きな柱状のハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体の製造原料として有用な、新規の燐酸水素アルカリ土類金属塩及びその製造方法並びにこれを用いて得られた蛍光体の提供。【解決手段】一般式ＳｒｘＭ（１−ｘ）ＨＰＯ４（ただし、Ｍはストロンチウム以外のアルカリ土類金属から選ばれる１種以上の元素を表し、ｘは０．３≦ｘ＜１．０の範囲の値である。）で表されることを特徴とする燐酸水素アルカリ土類金属塩。該燐酸水素アルカリ土類金属塩は、粒子形状が柱状であること、全粒子のうちの９０％以上の粒子のアスペクト比が２〜２０であることが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）
ＳｒｘＭ（１−ｘ）ＨＰＯ４    …（１）
（ただし、Ｍはストロンチウム以外のアルカリ土類金属から選ばれる１種以上の元素を表し、ｘは０．３≦ｘ＜１．０の範囲の値である。）で表されることを特徴とする燐酸水素アルカリ土類金属塩。
【請求項２】
結晶構造が三斜晶であることを特徴とする請求項１に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩。
【請求項３】
前記一般式（１）においてｘの範囲が０．４≦ｘ≦０．８であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩。
【請求項４】
粒子形状が柱状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩。
【請求項５】
粒子の最短径が１〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩。
【請求項６】
全粒子のうちの９０％以上の粒子のアスペクト比が２〜２０の範囲であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩。
【請求項７】
比表面積が０．１〜５．０ｍ２／ｇの範囲であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩。
【請求項８】
前記一般式（１）において、Ｍが少なくともバリウム元素を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩。
【請求項９】
ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体製造用として用いられる請求項１乃至８のいずれか１項に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩。
【請求項１０】
ストロンチウム塩とストロンチウム以外のアルカリ土類金属塩と燐酸又は燐酸塩とを溶媒中で反応させて請求項１乃至９のいずれか１項に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩を得ることを特徴とする燐酸水素アルカリ土類金属塩の製造方法。
【請求項１１】
５０℃以上の温度で反応させた後、７０℃以上の温度で３０分以上熟成することを特徴とする請求項１０に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩の製造方法。
【請求項１２】
前記燐酸塩が燐酸アンモニウムであることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩の製造方法。
【請求項１３】
燐酸水素アルカリ土類金属塩、ハロゲン化物及び賦活元素を含有する化合物を含む混合物、又は必要により添加されるアルカリ土類金属化合物を含有する前記混合物を焼成して得られるハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体であって、該燐酸水素アルカリ土類金属塩として請求項１乃至８のいずれか１項に記載の燐酸水素アルカリ土類金属塩を用いて生成されたものであることを特徴とする蛍光体。
【請求項１４】
粒子形状が柱状であることを特徴とする請求項１３に記載の蛍光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体用原料として好適な燐酸水素アルカリ土類金属塩及びその製造方法、並びに該燐酸水素アルカリ土類金属塩を原料として用いた蛍光体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、蛍光体の演色特性および発光出力を改善するために、発光スペクトルが比較的狭い帯域を占める赤色、緑色、青色の蛍光体を適切な範囲で混合した３波長蛍光体を用いた照明ランプが使用されている。また、液晶パネルのバックライト用の冷陰極管に塗布する蛍光体も３波長蛍光体が使用されている。
【０００３】
これら３波長蛍光体に使用される青色蛍光体は、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩系蛍光体とアルミン酸塩系蛍光体の２種類に大別されるが、アルミン酸塩系蛍光体は、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩系蛍光体に比べて色シフトが大きく、さらに生産コストも高いなど、一般用蛍光ランプの蛍光体には適していないことから、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩系蛍光体についての検討が数多くなされている。
【０００４】
ハロ燐酸アルカリ土類金属塩系蛍光体の母結晶としては、アルカリ土類金属の燐酸塩が主に用いられており、一般的に燐酸水素アルカリ土類金属塩、賦活元素、ハロゲン化合物及びアルカリ土類金属塩などの混合原料を焼成することによりハロ燐酸アルカリ土類金属塩系蛍光体が合成されている。
【０００５】
ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体の粒子形状としては発光効率や塗布時の緻密性等の観点から立方体状乃至柱状の粒子形状を有し、アスペクト比が大きな材料が求められている。また、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体の粒子形状が原料として用いる燐酸水素アルカリ土類金属塩の粒子形状に大きく依存することが知られている。
【０００６】
蛍光体の原料となる燐酸水素塩では粒子形状が柱状や板状のものが得られており、柱状の粒子形状を有する燐酸水素アルカリ土類金属塩としては、特許文献１及び特許文献２において、棒状のＳｒＨＰＯ４及び板状のＳｒＨＰＯ４、ＢａＨＰＯ４が提案されているが、そのアスペクト比は大きくても５程度であり、アスペクト比がそれ以上の大きな柱状のものが得られないという問題点があった。また、特許文献３には、直方体の粒子形状を有する蛍光体とその製造方法について提案されている。しかし、この特許文献３の方法では、板状の粒子形状を有する蛍光体は得られるものの、アスペクト比が大きい柱状の粒子形状は得られておらず、アスペクト比が大きな柱状の粒子形状を有する蛍光体の開発が求められていた。
【特許文献１】特公昭４８−１２６３８号公報
【特許文献２】特公昭３８−１１９５４号公報
【特許文献３】特開２００４−１８５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、アスペクト比が大きな柱状のハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体の製造原料として有用な、新規の燐酸水素アルカリ土類金属塩及びその製造方法並びに該燐酸水素アルカリ土類金属塩を原料として用いた発光輝度の優れた蛍光体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ストロンチウム塩とストロンチウム以外のアルカリ土類金属塩と燐酸又は燐酸塩とを溶媒中で反応させて得られる、特定の一般式で示される燐酸水素アルカリ土類金属塩は、アスペクト比が大きな柱状粒子になること、及び、該柱状の燐酸水素アルカリ土類金属塩を原料として用いることによって柱状の形状を有するハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体が得られること、更には該ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体は従来のハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体に比べて発光強度が向上することを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、下記一般式（１）
ＳｒｘＭ（１−ｘ）ＨＰＯ４  …（１）
（ただし、Ｍはストロンチウム以外のアルカリ土類金属から選ばれる１種以上の元素を表し、ｘは０．３≦ｘ＜１．０の範囲の値である。）で表されることを特徴とする燐酸水素アルカリ土類金属塩を提供する。
【００１０】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、結晶構造が三斜晶であることが好ましい。
【００１１】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、前記一般式（１）においてｘの範囲が０．４≦ｘ≦０．８であることが好ましい。
【００１２】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、粒子形状が柱状であることが好ましい。
【００１３】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、粒子の最短径が１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１４】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、全粒子のうちの９０％以上の粒子のアスペクト比が２〜２０の範囲であることが好ましい。
【００１５】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、比表面積が０．１〜５．０ｍ２／ｇの範囲であることが好ましい。
【００１６】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、前記一般式（１）においてＭが少なくともバリウムを含むものであることが好ましい。
【００１７】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体製造用に用いられることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、ストロンチウム塩とストロンチウム以外のアルカリ土類金属塩と燐酸又は燐酸塩とを溶媒中で反応させて前記本発明に係る燐酸水素アルカリ土類金属塩を得ることを特徴とする燐酸水素アルカリ土類金属塩の製造方法を提供する。
【００１９】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩の製造方法において、前記各材料を５０℃以上の温度で反応させた後、７０℃以上の温度で３０分以上熟成することが好ましい。
【００２０】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩の製造方法において、前記燐酸塩が燐酸アンモニウムであることが好ましい。
【００２１】
また、本発明は、燐酸水素アルカリ土類金属塩、ハロゲン化物及び賦活元素を含有する化合物を含む混合物、又は必要により添加されるアルカリ土類金属化合物を含有する前記混合物を焼成して得られるハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体であって、該燐酸水素アルカリ土類金属塩として前記本発明に係る燐酸水素アルカリ土類金属塩を用いて生成されたものであることを特徴とする蛍光体を提供する。
【００２２】
本発明の蛍光体は、粒子形状が柱状であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は新規な化合物であり、特にアスペクト比が大きく粒子形状が柱状であるものは、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体の製造用として好適に使用できる。
また、本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩を原料として用いた蛍光体は、アスペクト比が大きく粒子形状を柱状とすることができる。また、蛍光体粒子内のアルカリ土類金属が均一に分散しているため、蛍光体の発光輝度を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明する。
【００２５】
（燐酸水素アルカリ土類金属塩）
前記一般式（１）中、Ｍはストロンチウム（Ｓｒ）以外のアルカリ土類金属元素であり、好ましくはマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）である。これらの元素の中でも、ＭがＢａであると、青色発光蛍光体用の原料として好適に使用できる点で、特に好ましい。また、これらのアルカリ土類金属元素は１種類でも２種類以上であってもよく、その含有比率には特に制限はないが、ストロンチウムとアルカリ土類金属元素の総量に対するストロンチウムの割合ｘは、０．３以上１．０未満、好ましくは０．４以上０．８以下の範囲とすることが望ましい。本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、結晶構造が三斜晶であり、後述するようにその粒子形状が柱状であることが１つの特徴である。なお、本発明において前記一般式（１）中のｘを前記範囲とする理由は、前記範囲以外では結晶構造が三斜晶で粒子形状が後述する柱状のものが得られないからである。
【００２６】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、前述したように、その粒子形状が柱状であることも１つの特徴である。ここで、粒子形状が柱状とは、角柱状を示し、具体的には燐酸水素アルカリ土類金属塩粒子の直方体の最も長い辺をａ、次に長い辺をｂ、最も短い辺をｃとした場合に、ａ／ｃの値（アスペクト比）が２以上２０以下、好ましくは２以上１５以下、特に好ましくは６以上１０以下の範囲であり、ａ／ｂの値が２以上１０以下、好ましくは３以上８以下の範囲であり、かつ、ｂ／ｃの値が１以上５以下、好ましくは１以上３以下の範囲となるものを言う。燐酸水素アルカリ土類金属塩粒子の最長径（ａ）と最短径（ｃ）の比（アスペクト比）が前記範囲内のもので、更に個数として粒子全体の９０％以上、好ましくは９５％以上含むものであると、該燐酸水素アルカリ土類金属塩を原料として用いた蛍光体の塗布特性が良好となる傾向があるため好ましい。また、燐酸水素アルカリ土類金属塩の大きさは、該燐酸水素アルカリ土類金属塩粒子の最短径（ｃ）で１〜１０μｍ、好ましくは１〜５μｍの範囲である。最短径が１μｍ未満であると、粒子の分散性が不良となる傾向があるため好ましくなく、１０μｍより大きくなると、得られる蛍光体の発光ムラが生じる傾向があるため好ましくない。この燐酸水素アルカリ土類金属塩粒子の形状は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等により確認することができる。
【００２７】
また、本発明に係る燐酸水素アルカリ土類金属塩は、ＢＥＴ比表面積が０．１〜５．０ｍ２／ｇの範囲、好ましくは０．３〜３．０ｍ２／ｇの範囲の比表面積を有することが望ましい。ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ２／ｇ未満であると、得られる蛍光体の発光ムラが生じる傾向があるため好ましくなく、また５．０ｍ２／ｇより大きいと、粒子同士の凝集が強くなり、得られる蛍光体の分散性が悪くなるため好ましくない。
【００２８】
本発明に係る燐酸水素アルカリ土類金属塩は、以下の各工程を備えた方法により合成することができる。
（第１工程）
ストロンチウム塩とストロンチウム以外のアルカリ土類金属塩（以下、「他のアルカリ土類金属塩」と記す。）と燐酸又は燐酸塩との反応工程；
（第２工程）
生成した燐酸水素アルカリ土類金属塩の熟成工程；
（第３工程）
製品化（固液分離、必要により行われる洗浄、乾燥）工程；
であり、第１工程から第３工程まで、この順に行うことにより、本発明に係る燐酸水素アルカリ土類金属塩を得ることができる。
【００２９】
（反応工程）
反応工程は、ストロンチウムと他のアルカリ土類金属塩とを溶媒に溶解した溶液（Ａ液）と、燐酸又は燐酸塩を溶媒に溶解した溶液（Ｂ液）を調製し、前記Ａ液とＢ液を接触させて反応を行う。前記Ａ液とＢ液で使用する溶媒としては、水又はアルコール等の有機溶媒等が挙げられるが、発生する廃液の処理の点から、水が好ましい。用いる水は、脱イオン水や超純水など不純物含有量が小さい水が好ましい。これらの水に可溶性のストロンチウム塩、他のアルカリ土類金属塩や可溶性の燐酸又は／及び燐酸塩を溶解することで、均一な原料水溶液を得ることができる。
【００３０】
前記Ａ液中に含有させるストロンチウム塩及び他のアルカリ土類金属塩としてそれらの酸化物、水酸化物や炭酸塩を用いる場合は、得られる燐酸水素アルカリ土類金属塩が柱状にならない傾向があるため好ましくない。したがって、ストロンチウム塩及び他のアルカリ土類金属塩としては、可溶性の塩を用いることが好ましい。
【００３１】
具体的には、Ｓｒの可溶性の塩としては、燐酸原料との反応温度で十分な溶解度を有する塩であれば特に制限はないが、例えば塩化ストロンチウム、硝酸ストロンチウムなどが挙げられる。マグネシウムの可溶性の塩としては、燐酸原料との反応温度で十分な溶解度を有する塩であれば特に制限はないが、例えば塩化マグネシウム、硝酸マグネシウムなどが挙げられる。カルシウムの可溶性の塩としては、燐酸原料との反応温度で十分な溶解度を有する塩であれば特に制限はないが、例えば塩化カルシウム、硝酸カルシウムなどが挙げられる。バリウムの可溶性の塩としては、燐酸原料との反応温度で十分な溶解度を有する塩であれば特に制限はないが、例えば塩化バリウム、硝酸バリウムなどが挙げられる。これらの可溶性の塩は、それぞれ別々に所望の溶媒に溶解した後、混合して均一溶液としてもよく、またこれらの可溶性の塩を同時に溶解させて均一な混合溶液を調製しても良い。このように、可溶性のストロンチウム塩や他のアルカリ土類金属塩を溶解して用いることで、酸化物等の不溶性の化合物を原料として燐酸原料と共沈乃至混合して得られた燐酸水素アルカリ土類金属塩に比べて、アルカリ土類金属の成分が原子レベルで均一なものを得ることができる。
【００３２】
前記Ａ液中のストロンチウム塩及び他のアルカリ土類金属塩の濃度は、ストロンチウム塩及び他のアルカリ土類金属塩が溶解できる濃度であれば、特に制限されるものではないが、１〜２０質量％、好ましくは５〜１５質量％の範囲とすることが望ましい。
【００３３】
前記Ｂ液に含有させる原料は、燐酸の他、燐酸塩を用いることができる。使用する燐酸塩としては、アルカリ土類金属原料との反応温度で十分な溶解度を有する塩であれば特に制限はないが、例えば燐酸ナトリウムや燐酸アンモニウム等が挙げられる。また、これらの塩あるいは燐酸は、単独で用いても２種以上を混合して用いても良い。
【００３４】
前記Ｂ液中の燐酸及び燐酸塩の濃度は、燐酸及び燐酸塩が溶解できる濃度であれば特に制限されるものではないが、１〜２０質量％、好ましくは５〜１５質量％の範囲とすることが望ましい。
【００３５】
反応工程では、前記Ａ液とＢ液とを接触させて、５０℃以上１００℃以下、好ましくは７０℃以上１００℃以下の温度で５〜６０分間、好ましくは１５〜３０分間反応させる。この反応温度が５０℃未満では、燐酸水素アルカリ土類金属塩が柱状とならない傾向があるため好ましくなく、１００℃を超えると、反応溶液の維持管理が困難となるため好ましくない。また、反応時間が１５分未満では、アルカリ土類金属と燐酸の反応が不十分となるため好ましくなく、また、６０分を超えて反応を行っても、得られる燐酸水素アルカリ土類金属塩の品質は略飽和に達しており、反応時間は６０分程度で十分な品質のものを得ることができる。
【００３６】
前記Ａ液とＢ液の接触は、（１）Ａ液にＢ液を添加する方法、（２）Ｂ液にＡ液を添加する方法、（３）別途反応溶媒としてＣ液を調製し、Ａ液とＢ液を同時にＣ液に添加する方法のいずれかを用いることができる。
【００３７】
前記（１）Ａ液に対するＢ液の添加量、（２）Ｂ液に対するＡ液の添加量、又は（３）Ｃ液へのＡ液とＢ液の添加量は、Ａ液中のストロンチウム原子（Ｓｒ）と他のアルカリ土類金属原子（Ｍ）との総量（Ｓｒ＋Ｍ）に対するＢ液中の燐酸及び燐酸塩の燐モル比（Ｐ／（Ｓｒ＋Ｍ））で０．９〜１．５、好ましくは０．９５〜１．２の範囲となるように添加すると、高収率で燐酸水素アルカリ土類金属塩を得ることができるため好ましい。
【００３８】
反応槽へのＡ液あるいはＢ液の滴下速度は特に制限はなく、例えば３Ｌの反応槽に対して０．０１〜０．１Ｌ／ｍｉｎの範囲で滴下することにより行うことができる。
【００３９】
反応形態は、ストロンチウム塩又は他のアルカリ土類金属塩と、燐酸又は燐酸塩とを均一に反応させる方法であれば特に制限はされないが、例えばバッチ式やオーバーフロー方式などが挙げられ、バッチ式であると反応の管理が容易になることから好ましい。
【００４０】
また、反応槽に用いる材質は、原料のストロンチウム塩又は他のアルカリ土類金属塩や燐酸又は燐酸塩と反応しないものであれば特に制限はなく、ガラス、ステンレス鋼、ホウロウ、ゴムライニング材等を用いることができる。
【００４１】
前記（１）Ａ液にＢ液を添加後、（２）Ｂ液にＡ液を添加後、又は（３）別途反応溶媒としてＣ液を調製し、Ａ液とＢ液を同時にＣ液に添加後、更に熟成反応を行う。
【００４２】
（熟成工程）
この熟成を行うことにより、燐酸水素アルカリ土類金属塩の溶解再析出が生じ、柱状の粒子形状を発達させることができるため、柱状の粒子形状を有する粒子の割合を増大させることができ、反応を完結させると共に、生成した粒子中に取り込まれた不純物を粒子外に除去することができる。
【００４３】
熟成条件は、１０〜１２０分間、好ましくは１０〜３０分間、７０〜１００℃、好ましくは７０〜９５℃の温度範囲に保持することで反応生成物を熟成する。熟成温度を前記範囲とする理由は、熟成温度が７０℃未満では柱状粒子の発達や不純物の除去速度が遅いため、長時間の熟成が必要になり、一方、１００℃を越えると大量の蒸気の発生により熟成条件を一定に保つことが困難になるからである。熟成は静置状態で行っても良いが、撹拌しながら生成した燐酸水素アルカリ土類金属塩を熟成させると、熟成時間を短縮できる点で好ましい。
【００４４】
熟成は、反応槽への原料水溶液の滴下が完了した後、反応槽中で継続して行っても良く、また、オーバーフロー等により反応溶液を別の容器に取り出し、別の容器で熟成工程を行っても良い。
【００４５】
（製品化工程）
製品化工程では、熟成した反応溶液中に含まれる燐酸水素アルカリ土類金属塩を固液分離して回収し、必要に応じて回収した燐酸水素アルカリ土類金属塩を洗浄、乾燥する。固液分離手段の一例として、ろ過がある。ろ過方法は特に制限されないが、例えば、吸引ろ過、遠心分離や加圧ろ過等の方法が挙げられ、これらの中でも遠心分離は、ろ過の作業性が良好であるため好ましい。
【００４６】
また洗浄は、燐酸水素アルカリ土類金属塩表面に付着した不純物や反応液を除去するために適宜行う。洗浄に用いられる溶媒は、揮発性を有する溶媒であれば特に制限はないが、例えば水、アルコール、アセトン等を用いることができ、この中でも特に水を用いると、廃水処理や操作の簡便性などの点で好ましい。また、洗浄に用いる水は、イオン交換水や超純水など不純物含有量の小さいものを用いることが好ましい。
【００４７】
次いで、洗浄等により液体を含んだ燐酸水素アルカリ土類金属塩を乾燥する。乾燥方法は特に制限されないが、前記洗浄で用いた液体の沸点以上の温度、例えば１００〜２００℃、好ましくは１０５〜１５０℃で、２〜１５時間、好ましくは５〜１０時間乾燥を行うことで、含有水分等の液体成分をほぼ完全に除去することができる。
【００４８】
さらに、必要に応じて乾燥後の燐酸水素アルカリ土類金属塩を粉砕、更に分級しても良い。分級は、粗大粒子が混入している場合や工程中に混入した不純物を除去するために適宜行う。分級は、溶媒を用いない空気分級やフルイ分け分級であれば特に制限されないが、装置や処理が簡便であることからフルイ分け分級が好ましい。
【００４９】
このようにして得られた燐酸水素アルカリ土類金属塩は、Ｘ線回折的に燐酸水素アルカリ土類金属塩単相を示し、結晶構造が三斜晶に属し、粒子が緻密で、粒子形状が柱状となることから、蛍光体の母結晶として好適に用いることができる。なお、製造条件等によっては、柱状以外の粒子形状を有する燐酸水素アルカリ土類金属塩粒子が生成混入することがあるが、個数換算で粒子全体の９０％以上が柱状の粒子形状を有していれば、全体として柱状であるといえる。
【００５０】
本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、例えば、防錆顔料、光学ガラス用原料、低融点ガラス原料等として用いることができ、特に本発明の燐酸水素アルカリ土類金属塩は、ハロ燐酸水素アルカリ土類金属塩蛍光体製造用として好適に用いることができる。
【００５１】
（ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体）
本発明のハロ燐酸水素アルカリ土類金属塩蛍光体は、燐酸水素アルカリ土類金属塩、ハロゲン化物及び賦活元素を含有する化合物を含む混合物、又は必要により添加されるアルカリ土類金属化合物を含有する前記混合物を焼成して得られるハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体において、前述した本発明に係る燐酸水素アルカリ土類金属塩を用いて生成されたものである。
【００５２】
このハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体は、一般式（ＳｒａＭ１ｂＺｃ）１０（ＰＯ４）６Ｘ２（式中、Ｍ１はストロンチウム以外のアルカリ土類金属から選ばれる１種以上の元素、Ｚは賦活元素、Ｘはハロゲン元素を示す。ａは０＜ａ＜１、ｂは０＜ｂ＜１、ｃは０＜ｃ≦０．５を示す。但し、ａ＋ｂ＋ｃ＝１である。）で表される。
【００５３】
ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体の粒子形状は、母結晶となる燐酸水素アルカリ土類金属塩の粒子形状に強く影響される。そのため、アスペクト比が大きく、粒子形状が柱状の本発明の前記燐酸水素アルカリ土類金属塩を原料として用いることにより、該燐酸水素アルカリ土類金属塩の粒子形状に起因したアスペクト比が大きく、柱状のハロ燐酸アルカリ土類金属塩を得ることができる。
【００５４】
前記一般式中の賦活元素としては、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体に一般的に用いられる元素であれば特に制限はないが、マンガンなどの遷移金属元素やユーロピウム、ディスプロシウムなどの希土類元素であると、発光効率や発光強度が高くできるため好ましい。また、これらの賦活元素は、２種以上を用いても良い。前記一般式中ハロゲン元素としては特に制限はなく、例えばフッ素や塩素などを用いることができる。これらハロゲン元素は１種又は２種以上で使用することができる。賦活元素の原料化合物となる賦活元素を含有する化合物としては特に制限はないが、例えば水酸化物、酸化物、ハロゲン化物、シュウ酸塩や炭酸塩などを用いることができる。燐酸水素アルカリ土類金属塩以外の原料であるアルカリ土類金属の炭酸塩、ハロゲン化物については特に制限は無いが、例えば粒子径が小さく、比表面積が大きく、不純物含有量の小さいものを用いると、均一なハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体が得られる傾向があるため好ましい。使用できるハロゲン化物としては特に制限はないが、例えばアルカリ土類金属ハロゲン化物やハロゲン化アンモニウム等が用いられる。
【００５５】
前記必要により添加されるアルカリ土類金属化合物は、式中のストロンチウム及び他のアルカリ土類金属の組成調整を行うために適宜添加される。使用できるアルカリ土類金属化合物としては、例えば、これらの水酸化物、酸化物、炭酸塩、硝酸塩又は有機酸塩などが挙げられる。
【００５６】
前記原料を所定の比率で配合した後、混合を行う。混合は原料を均一に混合できる方法であれば乾式であっても湿式であっても特に制限されないが、例えば、ボールミルによる混合であると原料を粉砕する効果も有することから、原料を微細化してより均一に混合できる傾向があるため好ましい。
【００５７】
混合した原料は、９００〜１３００℃、好ましくは９００〜１２００℃で０．５〜１０時間、好ましくは１〜５時間焼成する。焼成温度が９００℃未満であると、焼成が不十分となり、均一な蛍光体が得られない傾向があるため好ましくなく、また、１３００℃より大きいと、焼結が進んで粗大粒子の割合が増加する傾向があるため、前記温度範囲で焼成を行うことが好ましい。さらに、焼成時間が０．５時間未満であると、焼成が不十分となる傾向があるため好ましくなく、また、１０時間を超えると、粗大粒子の割合が増加する傾向があることから、前記時間の範囲内で焼成を行うことが好ましい。焼成雰囲気は特に限定されないが、例えば窒素、アルゴンなどの不活性雰囲気とすることができる。また、賦活元素を還元する必要がある場合には、還元雰囲気下で焼成することが好ましく、その場合の雰囲気は、還元雰囲気であれば特に制限はされないが、例えば、窒素等不活性雰囲気に水素を０．１〜１０体積％含有させた還元雰囲気とすることができる。なお、焼成に先立って、焼成温度より低い温度で仮焼成を行ってもよく、また、焼成を適宜繰り返し行っても良い。
【００５８】
焼成して得られたハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体は、未反応のハロゲン化物を含むため、水洗処理することが好ましい。この水洗処理は、ハロゲン化物を除去できる方法であれば特に制限はなく、また、繰り返し水洗処理を行っても良い。
【００５９】
ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体を水洗処理後、ろ過、乾燥することにより、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体粉末を得ることができる。ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体粉末は、粒子径や粒度分布の調整のため、適宜粉砕処理や分級処理を行っても良い。粉砕処理は、ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体の水洗処理前に行っても良く、また、粉砕処理を湿式によって行う場合には、溶媒として水を用い、水洗処理を兼ねて粉砕処理を行ってもよい。
【００６０】
このようにして得られたハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体は、母結晶中のアルカリ土類金属が均一に分散しているため、発光中心近傍の組成や構造が均一であり、そのため従来の蛍光体に比べて発光輝度を大きくすることができる。また、蛍光体粒子自身も緻密であることに加え、粒子形状が柱状でアスペクト比が１〜５、好ましくは１．５〜４と高いため、蛍光体の塗布膜を均一で緻密な膜とすることができる。なお、製造条件等によっては、柱状以外の粒子形状を有する蛍光体粒子が生成混入することがあるが、個数換算で粒子全体の９０％以上が柱状の粒子形状を有していれば、全体として柱状であるといえる。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、これらは単に例示であって、本発明はこれらの記載にのみ限定されるものではない。
【００６２】
［物性の評価］
（粒子形状の評価）
粒子形状の評価は、ＳＥＭ（日立製作所社製、Ｓ−４８００）で観察することにより行った。任意の視野における粒子２０個について最長径（ａ）、次に長い径（ｂ）、最短径（ｃ）を測定し、その平均値を求めた。
【００６３】
（粒子径の評価）
粒子径は、レーザー法による粒子径をマイクロトラック（日機装社製、ＦＲＡ）を用いて測定した。
【００６４】
（比表面積の評価）
比表面積（ＢＥＴ比表面積）の測定は、フローソーブ（島津製作所社製、フローソーブ２３００）を用いて行った。
【００６５】
（組成分析）
・リン（Ｐ）の分析方法（比色分析）
試料０．５５ｇを塩酸（１＋１）２０ｍＬに加熱溶解し、純水で５００ｍＬに定容して試料溶液を調製した。
この試料溶液１０ｍＬに硝酸（１＋１）４ｍＬを加えて５分間煮沸した。さらにフェノールフタレイン指示薬を１滴加え、アンモニア水（１＋１）で中和した後、硝酸（１＋１）３滴を加えて無色溶液を得た。次いで、この無色溶液に純水７０ｍＬと発色剤としてバナドモリブデン酸アンモニウム溶液２０ｍＬを加えて、純水で１００ｍＬの定容として測定溶液を調製した。
測定溶液を分光光度計（島津製作所社製、ＵＶ−１６０）を用いて測定し、波長４３０ｎｍの吸光度で濃度を測定し、Ｐの含有量を決定した。
【００６６】
・ストロンチウム（Ｓｒ）とバリウム（Ｂａ）の全量測定
試料０．５５ｇを塩酸（１＋１）２０ｍＬに加熱溶解し、純水で５００ｍＬに定容して試料溶液を調製した。
この試料溶液２５ｍＬに１Ｍ塩化アンモニウム水溶液２ｍＬとＺｎ−ＥＤＴＡ水溶液１０ｍＬを加えた後、純水で１００ｍＬの定容として測定前溶液を調製した。
この測定前溶液にアンモニア水（１＋１）７ｍＬとエリオクロームブラックＴ指示薬を２滴加えて測定溶液を調製した。
この測定溶液を０．０１ＭのＥＤＴＡ溶液で滴定を行い、ＳｒとＢａの総量を測定した。
【００６７】
・ストロンチウム（Ｓｒ）／バリウム（Ｂａ）比率の測定
試料０．１ｇを塩酸（１＋１）２０ｍＬで加熱溶解し、冷却後純水で５００ｍＬに定容して試料溶液を調製した。
この試料溶液１ｍＬを純水で１００ｍＬに定容し、測定溶液を調製した。
測定溶液を誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ−ＡＥＳ）装置（バリアン社製、ＬｉｂｅｒｔｙII）で分析してＳｒ／Ｂａ比率を求めた。
【００６８】
さらに、（Ｓｒ＋Ｂａ）総量とＳｒ／Ｂａ比率からＳｒ含有量とＢａ含有量を求め、Ｓｒ含有量、Ｂａ含有量とＰの含有量から測定試料の組成を決定した。
【００６９】
［燐酸水素アルカリ土類金属塩の合成］
（実施例１）
３Ｌのガラス製反応槽に、市販の硝酸ストロンチウム（純正化学社製、純度９７％）６３．５ｇと市販の硝酸バリウム（純正化学社製、純度９８．５％）５２．５ｇとを９５℃のイオン交換水１Ｌに溶解し、Ｓｒ／Ｂａのモル比が０．６／０．４の硝酸塩水溶液をＡ液として調製した。また、市販の燐酸水素二アンモニウム（日本化学工業社製、純度９９％）６６．０ｇを室温（２５℃）のイオン交換水１Ｌの割合で溶解して燐酸アンモニウム水溶液をＢ液として調製した。反応槽中のＡ液を９５℃に加熱した後、２５℃のＢ液を１０６６．０ｇを５３．３ｇ／ｍｉｎの速度で滴下して反応させた。反応中は反応槽中の反応溶液の温度が９５℃となるように投げ込みヒーターで制御しながら３００ｒｐｍの速度で撹拌して反応させた。
Ｂ液の滴下終了後、反応溶液の温度を９５℃に維持して３００ｒｐｍの速度で撹拌しながらさらに６０分間熟成を行った。
次いで、反応溶液を吸引ろ過でろ過して生成物をろ別分離し、洗浄液の電気伝導度が１ｍＳ／ｃｍ以下となるまで生成物をイオン交換水で洗浄した。洗浄後の生成物を１２０℃で１２時間乾燥させて、白色粉末を得た。得られた粉末の組成分析を行ったところ、Ｓｒ０．６Ｂａ０．４ＨＰＯ４であった。また、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）を行ったところ、三斜晶の結晶構造を有する燐酸水素ストロンチウムバリウムであることを確認した。ＸＲＤ測定結果を図１に示す。さらに、平均粒子径、ＢＥＴ比表面積及び最長径（ａ）、次に長い辺の径（ｂ）と最短径（ｃ）の測定結果を表１に、ＳＥＭ写真を図２に示す。
【００７０】
【表１】
2008137865.tif 000003
【００７１】
（実施例２）
硝酸ストロンチウム４２．３ｇと硝酸バリウム７８．４ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、燐酸水素ストロンチウムバリウム粉末を合成した。得られた粉末の組成分析を行ったところ、Ｓｒ０．４Ｂａ０．６ＨＰＯ４であった。また、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）により、三斜晶の結晶構造を有する燐酸水素ストロンチウムバリウムであることを確認した。さらに、平均粒子径、ＢＥＴ比表面積及び最長径（ａ）、次に長い辺の径（ｂ）、最短径（ｃ）の測定結果を表１に示す。
【００７２】
（実施例３）
硝酸ストロンチウム５２．９ｇと硝酸バリウム６５．４ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、燐酸水素ストロンチウムバリウム粉末を合成した。得られた粉末の組成分析を行ったところ、Ｓｒ０．５Ｂａ０．５ＨＰＯ４であった。また、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）により、三斜晶の結晶構造を有する燐酸水素ストロンチウムバリウムであることを確認した。また、平均粒子径、ＢＥＴ比表面積及び最長径（ａ）、次に長い辺の径（ｂ）、最短径（ｃ）の測定結果を表１に示す。
【００７３】
（実施例４）
硝酸ストロンチウム８４．７ｇと硝酸バリウム２６．１ｇを用いたこと以外は実施例１と同様にして、燐酸水素ストロンチウムバリウム粉末を合成した。得られた粉末の組成分析を行ったところ、Ｓｒ０．８Ｂａ０．２ＨＰＯ４であった。また、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）により、三斜晶の結晶構造を有する燐酸水素ストロンチウムバリウムであることを確認した。さらに、平均粒子径、ＢＥＴ比表面積及び最長径（ａ）、次に長い辺の径（ｂ）、最短径（ｃ）の測定結果を表１に示す。
【００７４】
（比較例１）
硝酸ストロンチウム２１．２ｇと硝酸バリウム１０４．５ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、燐酸水素ストロンチウムバリウム粉末を合成した。得られた粉末の組成分析を行ったところ、Ｓｒ０．２Ｂａ０．８ＨＰＯ４であった。また、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ）したところ、斜方晶の結晶構造を有する燐酸水素ストロンチウムバリウムであることを確認した。ＳＥＭにより粒子形状の観察を行ったところ、板状の粒子形態を有しており、柱状結晶ではないことが分かった。さらに、平均粒子径、ＢＥＴ比表面積測定結果を表１に示す。
【００７５】
［ハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体の合成］
（実施例５）
実施例１で得られた燐酸水素ストロンチウムバリウム（Ｓｒ０．６Ｂａ０．４ＨＰＯ４）１２５．０ｇ、市販の炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３；関東化学社製試薬、純度９９．９％）４３．９ｇ、市販の塩化カルシウム（ＣａＣｌ２；関東化学社製試薬、純度９５％）１１．０ｇと市販の酸化ユーロピウム（Ｅｒ２Ｏ３；和光純薬社製試薬、純度９９．９％）１．０ｇを秤量し、ボールミルで１時間混合した。得られた混合原料を体積比で窒素：水素＝９７：３の割合で混合した還元雰囲気下、９３０℃で２時間焼成して焼成物を得た。次いで、該焼成物８０ｇをイオン交換水１Ｌに分散させ０．５時間撹拌することで塩化物を洗浄除去した後、脱水ろ過して、１１０℃の乾燥機で２時間乾燥して蛍光体粉末Ａを得た。この蛍光体粉末Ａの元素分析を行ったところ、Ｓｒ６．６Ｂａ２．４Ｃａ（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕであることが確認できた。また、蛍光体粉末Ａの平均粒子径は１８．８μｍであり、ＢＥＴ比表面積は０．４１ｍ２／ｇであった。さらに、ＳＥＭ観察により蛍光体粉末Ａの蛍光体粒子は柱状形状で最長径（ａ）１６μｍ、次に長い辺（ｂ）５．５μｍ、最短径（ｃ）３．５μｍでアスペクト比が４．６であることが分かった。蛍光体粉末ＡのＳＥＭ写真を図３に示す。
【００７６】
（比較例２）
実施例１で得た燐酸水素ストロンチウムバリウムに代えて、燐酸水素ストロンチウム６７．６ｇと燐酸水素バリウム５７．４ｇとを用いたこと以外は、実施例５と同様にして蛍光体粉末Ｂを合成した。この蛍光体粉末Ｂの元素分析を行ったところ、Ｓｒ６．６Ｂａ２．４Ｃａ（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕであることが確認できた。また、蛍光体粉末Ｂの平均粒子径は１７．６μｍであり、ＢＥＴ比表面積は０．４３ｍ２／ｇであった。
【００７７】
［蛍光特性評価］
実施例５及び比較例２で得た蛍光体粉末をそれぞれシャーレに充填し、波長２５４ｎｍの紫外線ランプ（ＵＬＬＡＮＤ社製、ＵＶＬ−２１）を用いて紫外線を照射したところ、共に青白色の発光を確認した。それぞれの初期発光輝度を比較したところ、蛍光体粉末Ａの発光輝度／蛍光体粉末Ｂの発光輝度＝１．１２であり、本発明に係る蛍光体は発光特性が優れていることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施例１で得られた燐酸水素ストロンチウムバリウムのＸＲＤ回折図である。
【図２】実施例１で得られた燐酸水素ストロンチウムバリウムのＳＥＭ写真である。
【図３】実施例５で得られたハロ燐酸アルカリ土類金属塩蛍光体のＳＥＭ写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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