白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス及びその製造方法
本発明は、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス及びその製造方法を提供することを目的とする。該ガラスは、発光ナノ微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスであり、前記発光ナノ微結晶の化学式はＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（０≦ｘ≦３）である。該ガラスは、安定性がよく、発光が均一である。該製造方法は、化合物原料を溶媒に溶解して混合溶液を調製し、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを混合溶液中に浸漬し、取り出して乾かした後、温度を徐々に１１００〜１３００℃に昇温し１〜５時間焼成して製品を得る工程を含む。該方法は、その製造プロセスが簡単で、作業が便利であり、コストが低い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明、ディスプレイ、及び光電子の技術分野に属し、発光ガラス及びその製造方法に関し、特に、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、長寿命・省エネルギー、起動が速いなどの利点を持っているため、ＬＥＤディバイスは、信号灯、自動車用ランプ、大画面ディスプレイ、及び照明などの技術分野に幅広く用いられている。現在、よく用いられている白光ＬＥＤは、青光ＬＥＤチップと蛍光粉との組合により白光を得ている。その原理としては、青光チップで蛍光粉を励起して黄色発光を生じ、青光と黄光の相互補完により、人間の目に感じできる白光を生じることである。現在、白光ＬＥＤに用いられる蛍光粉としては、主に、セリウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光粉、珪酸塩蛍光粉、及び窒化物蛍光粉などが挙げられるが、その中で、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光粉が最もよく用いられている。しかしながら、蛍光粉粒子の形状、及び粒度を制御することが困難であるため、上記の白光ＬＥＤに用いられる高品質蛍光粉の製造コストが高くなってしまい、且つパッケージする過程において、蛍光粉とゴムとを混合しなければならないが、この場合、蛍光粉とゴムとの混合物において、二者の相容性に劣り、蛍光粉が沈殿しやすく、ゴムの分布が不均一になって、ＬＥＤディバイスの発光の均一性に劣り、色相一致性を確保し難くなるため、白光ＬＥＤの分光・分色の高コストを招来してしまう。製造コストが高く、品質を確保し難いため、現在、中国国内の多くのパッケージ工場で使用する白光ＬＥＤ発光材料は、やはり海外からの輸入に依頼している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術に存在する上記欠陥に鑑み、本発明が解决しようとする技術的課題は、安定性が良く、コストが低く、且つ発光が均一である白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスを提供することにある。
【０００４】
さらに、本発明が解决しようとする技術的課題は、製造プロセスが簡単で、作業が便利・確実であり、且つ製品の品質が安定である白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明がその技術課題を解决するために採用する技術案としての発光ナノ微結晶ガラスは、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスであって、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスであり、ここで、０≦ｘ≦３である。
【０００６】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスにおいて、前記の発光ナノ微結晶ガラスは、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを基材とし、該ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの微小孔内には化学式がＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分布され、該ナノ発光微結晶を含むＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを焼成して微小孔が収縮されることで、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が被覆された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスを形成することができる。
【０００７】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスにおいて、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスにおける微小孔の体積は、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占める。
【０００８】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスにおいて、前記のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、重量部で、主に以下の組成分からなる。
ＳｉＯ２ ９４．０〜９８．０、
Ｂ２Ｏ３ １．０〜３．０、
Ａｌ２Ｏ １．０〜３．０。
【０００９】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法は、
（１） Ｙ３＋、Ｇｄ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種、Ａｌ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種、及びＣｅ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種を原料とし、上記の原料を溶媒に溶解させて発光化合物イオンの混合溶液を調製し、ここで、前記混合溶液のＡｌ３＋濃度は０．５〜２ｍｏｌ／Ｌであり、Ｙ３＋及びＧｄ３＋の合計濃度は０．３〜１．２ｍｏｌ／Ｌであり、Ｃｅ３＋の濃度は０．００１〜０．２ｍｏｌ／Ｌである工程と、
（２） 連通微小孔を有するＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを選択して基材とし、その中で、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの微小孔体積が、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占め、該ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを工程（１）で調製した混合溶液に１０分間以上浸漬する工程と、
（３） 浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの温度を、徐々に１１００〜１３００℃に昇温し、１〜５時間焼成して、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスを得る工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１０】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法において、原料として各イオンの酸化物を選択した場合、溶媒としては、硝酸、塩酸、硫酸、又は酢酸を選択して溶解し、また原料として各イオンの硝酸塩、塩化物、硫酸塩、又は酢酸塩を選択した場合、溶媒として水を用いて溶解する。
【００１１】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法において、前記の工程（２）で、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを工程（１）により調製された混合溶液中に３０分間〜５時間浸漬する。
【００１２】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法において、前記工程（３）で、先ず、浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、室温下で表面が乾燥になるまで乾かした後、高温炉に入れて温度を徐々に１１５０〜１２５０℃まで昇温し、該温度の下で浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを２〜４時間焼成した後、炉に入れた状態で室温まで冷却し、取り出しで白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスとする。ここで、４００℃以下及び９００℃以上の温度区域における昇温速度は、１５℃／ｍｉｎ以下である。
【００１３】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法において、前記ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、重量部で、主に、ＳｉＯ２：９４．０〜９８．０、Ｂ２Ｏ３：１．０〜３．０、Ａｌ２Ｏ３：１．０〜３．０の成分からなる。
【００１４】
本発明の発光ナノ微結晶ガラスには、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ発光ナノ微結晶が分散されており、該発光ナノ微結晶ガラスは、青光の励起により黄色の発光を生じることができるため、白光ＬＥＤ光源に用いられることができる。且つ、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ発光ナノ微結晶は、ガラス中に良好に分散されることができるため、ガラス中における発光イオンの非放射遷移を効果的に低下させて、クラスターに起因する濃度消光を避けることができる。なお、微小孔の体積がＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占めることにより、微小孔内に十分な量の発光粒子が存在することを確保でき、本発明のガラスに良好な発光性能を持たせる。また、このようなナノ微小孔ガラス基材は、紫外線に対し良好な透過性能を持っているため、発光イオンの励起波長に対する吸収に非常に有利であり、発光効率を向上することができる。
【００１５】
本発明はＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを基材として用い、多孔質ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラス材料は、ナノ材料の製造に非常に適しており、特に、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、可視光領域において透明であるため、光機能性ナノ粒子のマトリックス材料として適用することができる。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスが特有の細孔構造を持っているため、微小孔によりナノサイズの発光粒子を製造することができる。また、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、焼成を経てその微小孔が収縮され、これにより発光粒子を閉鎖して、緻密・無孔・透明で、より高い機械強度を有する微結晶ガラスを形成でき、且つ発光粒子がガラスに密封されているため、製品としての化学的安定性を長く維持することができる。
【００１６】
本発明の発光ナノ微結晶ガラスは、ＳｉＯ２含有量が高く、その成分は石英ガラスに類似し、石英ガラスに類似する優れた物理・化学的性能、例えば、優れた化学的安定性、高機械強度、低熱膨張係数、耐熱衝撃性などを持っている。これらの優れた性能に基づき、本発明に係るガラスは、多くの特殊の技術分野に用いられることができ、特に、高温、高圧、高振動、及び多湿などの苛酷環境における照明とディスプレイ技術分野、高出力・高繰返し周波数の固体レーザー技術分野、及び長期間屋外で使用する太陽エネルギー材料技術分野などに用いることができる。
【００１７】
伝統的な高温熔融により発光ガラスを製造する過程において、ガラス形成体化合物の化学的活性は非常に高く、ガラス形成体化合物とナノ粒子との反応を引き起こし易いため、単分散したナノ粒子である発光ナノ粒子を製造することは困難であった。これに対し、本発明は、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを活性イオン溶液に浸漬して発光イオンを導入し、さらに１１００〜１３００℃の高温で固相焼結を行うことで、石英ガラスにおいて単分散発光ナノ粒子を製造する難題を克服して、均一に単分散された発光ナノ微結晶ガラスが得られ、ナノ材料を製造する新規ルートを提供することができ、特に、発光ナノ微結晶の透明ガラス材料を製造する新規方法を提供することができた。
【００１８】
本発明のＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ発光ナノ微結晶ガラスの製造方法は、製造プロセスが簡単で、製品性能が確実であり、且つコストが低い。このような新規発光材料を用いて白光ＬＥＤのパッケージを行うことで、現在の蛍光粉及びゴムを混合してパッケージするにあたって存在する多くの問題を解決することができるため、巨大な投資・開発の価値があり、且つ幅広い応用が期待されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ発光ナノ微結晶ガラスを製造するフローチャートである。
【図２】図２は、４６０ｎｍ青光の励起による実施例１で製造されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスの発光スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施例１： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２１】
図１に示す製造フローチャートにより、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸イットリウム六水和物）１．１４９ｇ、分析用純度のＡｌ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸アルミニウム六水和物）１．８７５ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸セリウム六水和物）０．００４３ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．３ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．５ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．００１ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１２００℃に昇温し、１２００℃に保温して２時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを得た。図２は、４６０ｎｍの青光の励起による該製造されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスのスペクトルであり、図２によれば、該ガラスが青光の励起により黄色発光を生じることが確認された。
【００２２】
実施例２： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２３】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸イットリウム六水和物）４．５９６ｇ、分析用純度のＡｌ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸アルミニウム六水和物）７．５００ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ （硝酸セリウム六水和物）０．８６８ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、１．２ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、２ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．２ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１２００℃に昇温し、１２００℃に保温して２時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを得た。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００２４】
実施例３： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２５】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ２（ＳＯ４）３・８Ｈ２Ｏ（硫酸イットリウム八水和物）２．７４６ｇ、分析用純度のＡｌ２（ＳＯ４）３・１８Ｈ２Ｏ（硫酸アルミニウム十八水和物）４．９９８ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＳＯ４）２・４Ｈ２Ｏ （硫酸セリウム四水和物）０．２０２ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．９ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、１．５ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．０５ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に８時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１１００℃に昇温し、１１００℃に保温して４時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを得た。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００２６】
実施例４： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２７】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）０．１３５ｇ、分析用純度のＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）０．１０２ｇ、及び分析用純度のＣｅＯ２（酸化セリウム）０．１７２ｇを秤量し、硝酸１０ｍｌに溶解して、０．１２ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．２ ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．１ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１０時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１１５０℃に昇温し、１１５０℃に保温して２．５時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００２８】
実施例５： Ｙ１．５Ｇｄ１．５Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ１．５Ｇｄ１．５Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２９】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹＣｌ３・６Ｈ２Ｏ（塩化イットリウム六水和物）０．９１０ｇ、分析用純度のＧｄＣｌ３・６Ｈ２Ｏ（塩化ガドリニウム六水和物）１．１１５ｇ、分析用純度のＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏ（塩化アルミニウム六水和物）２．４１４ｇ、及び分析用純度のＣｅＣｌ３・７Ｈ２Ｏ （塩化セリウム七水和物）０．０７５ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．３ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．３ｍｏｌ／ＬのＧｄ３＋、１ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．０２ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１０時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１２００℃に昇温し、１２００℃に保温して２時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ１．５Ｇｄ１．５Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００３０】
実施例６： ＹＧｄ２Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹＧｄ２Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００３１】
分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ（ＣＨ３ＣＯＯ）３・４Ｈ２Ｏ （酢酸イットリウム四水和物）０．６７６ｇ、分析用純度のＧｄ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸ガドリニウム六水和物）１．８０４ｇ、分析用純度のＡｌ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸アルミニウム六水和物）３．７５ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸セリウム六水和物）０．０８７ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．２ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．４ｍｏｌ／ＬのＧｄ３＋、１ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．０２ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に２４時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１３００℃に昇温し、１３００℃に保温して５時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、ＹＧｄ２Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００３２】
実施例７： Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＧｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００３３】
分析用天秤を用いて、分析用純度のＧｄ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸ガドリニウム六水和物）２．７０６ｇ、分析用純度のＡｌ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸アルミニウム六水和物）３．７５ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸セリウム六水和物）０．４３４ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．６ｍｏｌ／ＬのＧｄ３＋、１ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．１ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１０時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１３００℃に昇温し、１３００℃に保温して２時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００３４】
実施例８： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００３５】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ（ＣＨ３ＣＯＯ）３・４Ｈ２Ｏ（酢酸イットリウム四水和物）１．０１４ｇ、分析用純度のＡｌ（ＣＨ３ＣＯＯ）３（酢酸アルミニウム）１．０２０ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＣＨ３ＣＯＯ）３・５Ｈ２Ｏ （酢酸セリウム五水和物）０．０４０７ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．３ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．５ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．００１ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に２４時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１２００℃に昇温し、１２００℃に保温して４時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出す。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明、ディスプレイ、及び光電子の技術分野に属し、発光ガラス及びその製造方法に関し、特に、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、長寿命・省エネルギー、起動が速いなどの利点を持っているため、ＬＥＤディバイスは、信号灯、自動車用ランプ、大画面ディスプレイ、及び照明などの技術分野に幅広く用いられている。現在、よく用いられている白光ＬＥＤは、青光ＬＥＤチップと蛍光粉との組合により白光を得ている。その原理としては、青光チップで蛍光粉を励起して黄色発光を生じ、青光と黄光の相互補完により、人間の目に感じできる白光を生じることである。現在、白光ＬＥＤに用いられる蛍光粉としては、主に、セリウムをドープしたイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ：Ｃｅ）蛍光粉、珪酸塩蛍光粉、及び窒化物蛍光粉などが挙げられるが、その中で、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光粉が最もよく用いられている。しかしながら、蛍光粉粒子の形状、及び粒度を制御することが困難であるため、上記の白光ＬＥＤに用いられる高品質蛍光粉の製造コストが高くなってしまい、且つパッケージする過程において、蛍光粉とゴムとを混合しなければならないが、この場合、蛍光粉とゴムとの混合物において、二者の相容性に劣り、蛍光粉が沈殿しやすく、ゴムの分布が不均一になって、ＬＥＤディバイスの発光の均一性に劣り、色相一致性を確保し難くなるため、白光ＬＥＤの分光・分色の高コストを招来してしまう。製造コストが高く、品質を確保し難いため、現在、中国国内の多くのパッケージ工場で使用する白光ＬＥＤ発光材料は、やはり海外からの輸入に依頼している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術に存在する上記欠陥に鑑み、本発明が解决しようとする技術的課題は、安定性が良く、コストが低く、且つ発光が均一である白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスを提供することにある。
【０００４】
さらに、本発明が解决しようとする技術的課題は、製造プロセスが簡単で、作業が便利・確実であり、且つ製品の品質が安定である白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明がその技術課題を解决するために採用する技術案としての発光ナノ微結晶ガラスは、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスであって、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスであり、ここで、０≦ｘ≦３である。
【０００６】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスにおいて、前記の発光ナノ微結晶ガラスは、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを基材とし、該ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの微小孔内には化学式がＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分布され、該ナノ発光微結晶を含むＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを焼成して微小孔が収縮されることで、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が被覆された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスを形成することができる。
【０００７】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスにおいて、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスにおける微小孔の体積は、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占める。
【０００８】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスにおいて、前記のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、重量部で、主に以下の組成分からなる。
ＳｉＯ２ ９４．０〜９８．０、
Ｂ２Ｏ３ １．０〜３．０、
Ａｌ２Ｏ １．０〜３．０。
【０００９】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法は、
（１） Ｙ３＋、Ｇｄ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種、Ａｌ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種、及びＣｅ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種を原料とし、上記の原料を溶媒に溶解させて発光化合物イオンの混合溶液を調製し、ここで、前記混合溶液のＡｌ３＋濃度は０．５〜２ｍｏｌ／Ｌであり、Ｙ３＋及びＧｄ３＋の合計濃度は０．３〜１．２ｍｏｌ／Ｌであり、Ｃｅ３＋の濃度は０．００１〜０．２ｍｏｌ／Ｌである工程と、
（２） 連通微小孔を有するＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを選択して基材とし、その中で、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの微小孔体積が、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占め、該ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを工程（１）で調製した混合溶液に１０分間以上浸漬する工程と、
（３） 浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの温度を、徐々に１１００〜１３００℃に昇温し、１〜５時間焼成して、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスを得る工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１０】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法において、原料として各イオンの酸化物を選択した場合、溶媒としては、硝酸、塩酸、硫酸、又は酢酸を選択して溶解し、また原料として各イオンの硝酸塩、塩化物、硫酸塩、又は酢酸塩を選択した場合、溶媒として水を用いて溶解する。
【００１１】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法において、前記の工程（２）で、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを工程（１）により調製された混合溶液中に３０分間〜５時間浸漬する。
【００１２】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法において、前記工程（３）で、先ず、浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、室温下で表面が乾燥になるまで乾かした後、高温炉に入れて温度を徐々に１１５０〜１２５０℃まで昇温し、該温度の下で浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを２〜４時間焼成した後、炉に入れた状態で室温まで冷却し、取り出しで白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスとする。ここで、４００℃以下及び９００℃以上の温度区域における昇温速度は、１５℃／ｍｉｎ以下である。
【００１３】
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法において、前記ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、重量部で、主に、ＳｉＯ２：９４．０〜９８．０、Ｂ２Ｏ３：１．０〜３．０、Ａｌ２Ｏ３：１．０〜３．０の成分からなる。
【００１４】
本発明の発光ナノ微結晶ガラスには、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ発光ナノ微結晶が分散されており、該発光ナノ微結晶ガラスは、青光の励起により黄色の発光を生じることができるため、白光ＬＥＤ光源に用いられることができる。且つ、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ発光ナノ微結晶は、ガラス中に良好に分散されることができるため、ガラス中における発光イオンの非放射遷移を効果的に低下させて、クラスターに起因する濃度消光を避けることができる。なお、微小孔の体積がＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占めることにより、微小孔内に十分な量の発光粒子が存在することを確保でき、本発明のガラスに良好な発光性能を持たせる。また、このようなナノ微小孔ガラス基材は、紫外線に対し良好な透過性能を持っているため、発光イオンの励起波長に対する吸収に非常に有利であり、発光効率を向上することができる。
【００１５】
本発明はＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを基材として用い、多孔質ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラス材料は、ナノ材料の製造に非常に適しており、特に、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、可視光領域において透明であるため、光機能性ナノ粒子のマトリックス材料として適用することができる。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスが特有の細孔構造を持っているため、微小孔によりナノサイズの発光粒子を製造することができる。また、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、焼成を経てその微小孔が収縮され、これにより発光粒子を閉鎖して、緻密・無孔・透明で、より高い機械強度を有する微結晶ガラスを形成でき、且つ発光粒子がガラスに密封されているため、製品としての化学的安定性を長く維持することができる。
【００１６】
本発明の発光ナノ微結晶ガラスは、ＳｉＯ２含有量が高く、その成分は石英ガラスに類似し、石英ガラスに類似する優れた物理・化学的性能、例えば、優れた化学的安定性、高機械強度、低熱膨張係数、耐熱衝撃性などを持っている。これらの優れた性能に基づき、本発明に係るガラスは、多くの特殊の技術分野に用いられることができ、特に、高温、高圧、高振動、及び多湿などの苛酷環境における照明とディスプレイ技術分野、高出力・高繰返し周波数の固体レーザー技術分野、及び長期間屋外で使用する太陽エネルギー材料技術分野などに用いることができる。
【００１７】
伝統的な高温熔融により発光ガラスを製造する過程において、ガラス形成体化合物の化学的活性は非常に高く、ガラス形成体化合物とナノ粒子との反応を引き起こし易いため、単分散したナノ粒子である発光ナノ粒子を製造することは困難であった。これに対し、本発明は、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを活性イオン溶液に浸漬して発光イオンを導入し、さらに１１００〜１３００℃の高温で固相焼結を行うことで、石英ガラスにおいて単分散発光ナノ粒子を製造する難題を克服して、均一に単分散された発光ナノ微結晶ガラスが得られ、ナノ材料を製造する新規ルートを提供することができ、特に、発光ナノ微結晶の透明ガラス材料を製造する新規方法を提供することができた。
【００１８】
本発明のＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ発光ナノ微結晶ガラスの製造方法は、製造プロセスが簡単で、製品性能が確実であり、且つコストが低い。このような新規発光材料を用いて白光ＬＥＤのパッケージを行うことで、現在の蛍光粉及びゴムを混合してパッケージするにあたって存在する多くの問題を解決することができるため、巨大な投資・開発の価値があり、且つ幅広い応用が期待されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅ発光ナノ微結晶ガラスを製造するフローチャートである。
【図２】図２は、４６０ｎｍ青光の励起による実施例１で製造されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスの発光スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施例１： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２１】
図１に示す製造フローチャートにより、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸イットリウム六水和物）１．１４９ｇ、分析用純度のＡｌ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸アルミニウム六水和物）１．８７５ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸セリウム六水和物）０．００４３ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．３ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．５ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．００１ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１２００℃に昇温し、１２００℃に保温して２時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを得た。図２は、４６０ｎｍの青光の励起による該製造されたＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスのスペクトルであり、図２によれば、該ガラスが青光の励起により黄色発光を生じることが確認された。
【００２２】
実施例２： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２３】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸イットリウム六水和物）４．５９６ｇ、分析用純度のＡｌ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸アルミニウム六水和物）７．５００ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ （硝酸セリウム六水和物）０．８６８ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、１．２ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、２ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．２ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１２００℃に昇温し、１２００℃に保温して２時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを得た。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００２４】
実施例３： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２５】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ２（ＳＯ４）３・８Ｈ２Ｏ（硫酸イットリウム八水和物）２．７４６ｇ、分析用純度のＡｌ２（ＳＯ４）３・１８Ｈ２Ｏ（硫酸アルミニウム十八水和物）４．９９８ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＳＯ４）２・４Ｈ２Ｏ （硫酸セリウム四水和物）０．２０２ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．９ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、１．５ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．０５ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に８時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１１００℃に昇温し、１１００℃に保温して４時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを得た。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００２６】
実施例４： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２７】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度の酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）０．１３５ｇ、分析用純度のＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）０．１０２ｇ、及び分析用純度のＣｅＯ２（酸化セリウム）０．１７２ｇを秤量し、硝酸１０ｍｌに溶解して、０．１２ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．２ ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．１ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１０時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１１５０℃に昇温し、１１５０℃に保温して２．５時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００２８】
実施例５： Ｙ１．５Ｇｄ１．５Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ１．５Ｇｄ１．５Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００２９】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹＣｌ３・６Ｈ２Ｏ（塩化イットリウム六水和物）０．９１０ｇ、分析用純度のＧｄＣｌ３・６Ｈ２Ｏ（塩化ガドリニウム六水和物）１．１１５ｇ、分析用純度のＡｌＣｌ３・６Ｈ２Ｏ（塩化アルミニウム六水和物）２．４１４ｇ、及び分析用純度のＣｅＣｌ３・７Ｈ２Ｏ （塩化セリウム七水和物）０．０７５ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．３ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．３ｍｏｌ／ＬのＧｄ３＋、１ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．０２ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１０時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１２００℃に昇温し、１２００℃に保温して２時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ１．５Ｇｄ１．５Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００３０】
実施例６： ＹＧｄ２Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹＧｄ２Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００３１】
分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ（ＣＨ３ＣＯＯ）３・４Ｈ２Ｏ （酢酸イットリウム四水和物）０．６７６ｇ、分析用純度のＧｄ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸ガドリニウム六水和物）１．８０４ｇ、分析用純度のＡｌ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸アルミニウム六水和物）３．７５ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸セリウム六水和物）０．０８７ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．２ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．４ｍｏｌ／ＬのＧｄ３＋、１ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．０２ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に２４時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１３００℃に昇温し、１３００℃に保温して５時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、ＹＧｄ２Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００３２】
実施例７： Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＧｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００３３】
分析用天秤を用いて、分析用純度のＧｄ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸ガドリニウム六水和物）２．７０６ｇ、分析用純度のＡｌ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸アルミニウム六水和物）３．７５ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ（硝酸セリウム六水和物）０．４３４ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．６ｍｏｌ／ＬのＧｄ３＋、１ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．１ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に１０時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１３００℃に昇温し、１３００℃に保温して２時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出した。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｇｄ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【００３４】
実施例８： Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスとは、化学式がＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスである。
【００３５】
その製造工程は、下記の通りである：分析用天秤を用いて、分析用純度のＹ（ＣＨ３ＣＯＯ）３・４Ｈ２Ｏ（酢酸イットリウム四水和物）１．０１４ｇ、分析用純度のＡｌ（ＣＨ３ＣＯＯ）３（酢酸アルミニウム）１．０２０ｇ、及び分析用純度のＣｅ（ＣＨ３ＣＯＯ）３・５Ｈ２Ｏ （酢酸セリウム五水和物）０．０４０７ｇを秤量し、蒸留水１０ｍｌに溶解して、０．３ｍｏｌ／ＬのＹ３＋、０．５ｍｏｌ／ＬのＡｌ３＋、及び０．００１ｍｏｌ／ＬのＣｅ３＋を含む混合溶液を配合した。ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、混合溶液中に２４時間浸漬してから取り出し、室温で表面が乾燥になるまで乾かしてから高温炉に入れ、高温炉を、先ず１０℃／ｍｉｎの昇温速度で４００℃に昇温し、次に１５℃／ｍｉｎの昇温速度で９００℃に昇温し、その後、５℃／ｍｉｎの昇温速度で１２００℃に昇温し、１２００℃に保温して４時間焼成を行い、焼成後のガラスを、炉に入れたまま室温まで冷却して取り出す。ダイシング及びバフ研磨を行って、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅナノ微結晶ガラスを製造した。該ガラスは、青光の励起により黄色発光を生じた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式がＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスであり、且つ、前記式中、０≦ｘ≦３であることを特徴とする、
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス。
【請求項２】
前記発光ナノ微結晶ガラスは、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを基材とし、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの微小孔内には、化学式がＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分布されており、該ナノ発光微結晶を含むＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを焼成することで微小孔が収縮されて、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が被覆された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスを形成することを特徴とする、
請求項１に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス。
【請求項３】
前記ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスにおける微小孔の体積が、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占めることを特徴とする、
請求項２に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス。
【請求項４】
前記ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスが、重量部で主に、ＳｉＯ２：９４．０〜９８．０、Ｂ２Ｏ３：１．０〜３．０、Ａｌ２Ｏ３：１．０〜３．０の成分からなることを特徴とする、
請求項２又は３に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス。
【請求項５】
（１） Ｙ３＋、Ｇｄ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種、Ａｌ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種、及びＣｅ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種を原料とし、上記原料を溶媒に溶解させて発光化合物イオンの混合溶液を調製し、且つ前記混合溶液のＡｌ３＋濃度が０．５〜２ｍｏｌ／Ｌであり、Ｙ３＋及びＧｄ３＋の合計濃度が０．３〜１．２ｍｏｌ／Ｌであり、Ｃｅ３＋の濃度が０．００１〜０．２ｍｏｌ／Ｌである工程と、
（２） 連通微小孔を有するＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを選択して基材とし、その中で、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの微小孔体積が、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占め、該ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを工程（１）で調製した混合溶液に１０分間以上浸漬する工程と、
（３） 浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの温度を、徐々に１１００〜１３００℃に昇温し、１〜５時間焼成して、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスを得る工程と、
を含むことを特徴とする、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【請求項６】
原料として各イオンの酸化物を選択した場合、溶媒として硝酸、塩酸、硫酸、又は酢酸を選択して溶解し、原料として各イオンの硝酸塩、塩化物、硫酸塩、又は酢酸塩を選択した場合、溶媒として水を用いて溶解することを特徴とする、
請求項５に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【請求項７】
前記工程（２）において、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、工程（１）により調製された混合溶液中に３０分間〜５時間浸漬することを特徴とする、
請求項５に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【請求項８】
前記工程（３）において、先ず、浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、室温下で表面が乾燥になるまで乾かした後、高温炉に入れて温度を徐々に１１５０〜１２５０℃まで昇温し、該温度の下で浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを２〜４時間焼成した後、炉に入れた状態で室温まで冷却し、取り出しで白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスとし、ここで、４００℃以下及び９００℃以上の温度区域における昇温速度は、１５℃／ｍｉｎ以下であることを特徴とする、
請求項５に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【請求項９】
前記ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、重量部で、主にＳｉＯ２：９４．０〜９８．０、Ｂ２Ｏ３：１．０〜３．０、Ａｌ２Ｏ３：１．０〜３．０の成分からなることを特徴とする、
請求項５に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【請求項１】
化学式がＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分散された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスであり、且つ、前記式中、０≦ｘ≦３であることを特徴とする、
白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス。
【請求項２】
前記発光ナノ微結晶ガラスは、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを基材とし、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの微小孔内には、化学式がＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅであるナノ発光微結晶が分布されており、該ナノ発光微結晶を含むＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを焼成することで微小孔が収縮されて、ＹｘＧｄ３−ｘＡｌ５Ｏ１２：Ｃｅのナノ発光微結晶が被覆された無孔且つ緻密なＳｉＯ２ガラスを形成することを特徴とする、
請求項１に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス。
【請求項３】
前記ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスにおける微小孔の体積が、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占めることを特徴とする、
請求項２に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス。
【請求項４】
前記ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスが、重量部で主に、ＳｉＯ２：９４．０〜９８．０、Ｂ２Ｏ３：１．０〜３．０、Ａｌ２Ｏ３：１．０〜３．０の成分からなることを特徴とする、
請求項２又は３に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラス。
【請求項５】
（１） Ｙ３＋、Ｇｄ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種、Ａｌ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種、及びＣｅ３＋の酸化物、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、酢酸塩から選ばれる少なくとも１種を原料とし、上記原料を溶媒に溶解させて発光化合物イオンの混合溶液を調製し、且つ前記混合溶液のＡｌ３＋濃度が０．５〜２ｍｏｌ／Ｌであり、Ｙ３＋及びＧｄ３＋の合計濃度が０．３〜１．２ｍｏｌ／Ｌであり、Ｃｅ３＋の濃度が０．００１〜０．２ｍｏｌ／Ｌである工程と、
（２） 連通微小孔を有するＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを選択して基材とし、その中で、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの微小孔体積が、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの総体積の２５〜４０％を占め、該ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを工程（１）で調製した混合溶液に１０分間以上浸漬する工程と、
（３） 浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスの温度を、徐々に１１００〜１３００℃に昇温し、１〜５時間焼成して、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスを得る工程と、
を含むことを特徴とする、白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【請求項６】
原料として各イオンの酸化物を選択した場合、溶媒として硝酸、塩酸、硫酸、又は酢酸を選択して溶解し、原料として各イオンの硝酸塩、塩化物、硫酸塩、又は酢酸塩を選択した場合、溶媒として水を用いて溶解することを特徴とする、
請求項５に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【請求項７】
前記工程（２）において、ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、工程（１）により調製された混合溶液中に３０分間〜５時間浸漬することを特徴とする、
請求項５に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【請求項８】
前記工程（３）において、先ず、浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを、室温下で表面が乾燥になるまで乾かした後、高温炉に入れて温度を徐々に１１５０〜１２５０℃まで昇温し、該温度の下で浸漬した後のＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスを２〜４時間焼成した後、炉に入れた状態で室温まで冷却し、取り出しで白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスとし、ここで、４００℃以下及び９００℃以上の温度区域における昇温速度は、１５℃／ｍｉｎ以下であることを特徴とする、
請求項５に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【請求項９】
前記ＳｉＯ２ナノ微小孔ガラスは、重量部で、主にＳｉＯ２：９４．０〜９８．０、Ｂ２Ｏ３：１．０〜３．０、Ａｌ２Ｏ３：１．０〜３．０の成分からなることを特徴とする、
請求項５に記載の白光ＬＥＤ光源に用いられる発光ナノ微結晶ガラスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２０１３−５２１３４６（Ｐ２０１３−５２１３４６Ａ）
【公表日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５５５２７６（Ｐ２０１２−５５５２７６）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２０１０／０７０８８０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６９３８
【国際公開日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（５１１２１０１０９）海洋王照明科技股▲ふん▼有限公司 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＮ２０１０／０７０８８０
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１０６９３８
【国際公開日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【出願人】（５１１２１０１０９）海洋王照明科技股▲ふん▼有限公司 (21)
【Ｆターム（参考）】
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