蛍光体複合部材
【課題】優れた耐熱性や高演色性、昼光色から電球色までの多様な色度制御性を有しつつ、かつ発光強度に優れた蛍光体複合部材を提供する。
【解決手段】波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上のセラミックス基材の表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含む無機粉末焼結体層が形成されてなる蛍光体複合部材であって、励起光が照射されたときに、セラミックス基材および無機粉末焼結体層が互いに異なる波長の蛍光を発することを特徴とする蛍光体複合部材。
【解決手段】波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上のセラミックス基材の表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含む無機粉末焼結体層が形成されてなる蛍光体複合部材であって、励起光が照射されたときに、セラミックス基材および無機粉末焼結体層が互いに異なる波長の蛍光を発することを特徴とする蛍光体複合部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光を照射することにより蛍光を発し、透過励起光と蛍光との合成により白色光を得るための蛍光体複合部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
青色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）の開発により、光の３原色ＲＧＢ（Ｒ：赤色、Ｇ：緑色、Ｂ：青色）のＬＥＤが揃い、これらのＬＥＤを並べて用いることによって白色光を得る技術が提案されている。しかし、通常、三色のＬＥＤの発光出力は異なるため、各色ＬＥＤの特性を調整して白色光を得ることは困難である。また、三原色のＬＥＤを集合させて同一平面上に並べても、例えば、液晶用バックライト用途のように、それらのＬＥＤを接近した位置で視認する場合には、均質な白色光源を得ることはできない。また、各色ＬＥＤの色劣化速度が異なるため、白色光の長期安定性に問題がある。
【０００３】
これらの問題を解決するために、青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤから発せられた青色光によって黄色の蛍光を発するＹＡＧ蛍光体（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を組み合わせたＬＥＤが開発されている（例えば、特許文献１参照）。当該ＬＥＤによれば、ＹＡＧ蛍光体が発する黄色光と青色ＬＥＤの透過光との合成により白色光が得られる。この方式であれば、励起光源のＬＥＤとしては１種類ですむため、低コストであり、白色光の長期安定性にも優れる。
【０００４】
上記白色ＬＥＤは、従来の照明装置等の光源に比べ、長寿命、高効率、高安定性、低消費電力、高応答速度、環境負荷物質を含まない等の利点を有しているため、現在、ほとんどの携帯電話の液晶バックライトに適用されている。また、近年では液晶テレビのバックライト用光源として急速に普及が広まってきている。今後は、これに加えて一般照明にも応用が進むと期待されている。
【０００５】
ところで、特許文献１に開示されている白色ＬＥＤは、ＬＥＤチップの発光面を有機系バインダー樹脂に蛍光体粉末を分散したものをモールド被覆してなる構成を有している。そのため、青色〜紫外線領域の高出力の短波長の光や、蛍光体の発熱、あるいはＬＥＤチップの熱によって、上記有機系バインダー樹脂が劣化し、変色を引き起こすおそれがある。その結果、発光強度の低下や色ずれが起こり、寿命が短くなるという問題がある。
【０００６】
また、得られる白色光は、青色と黄色の合成光であるため、色温度の高い白色光（昼光色）を得ることはできるが、色温度の低い白色光（電球色）を得ることができないという問題もある。さらに、２色による合成光であるため、演色性が低く、照明用途には不向きである。
【０００７】
これらの問題に対し、蛍光を発するセラミックス基材表面に、無機蛍光体粉末を含有するガラス焼結体層を形成してなる蛍光体複合部材が提案されている（例えば、特許文献２参照）。当該蛍光体複合部材は、耐熱性に乏しい有機系バインダー樹脂を使用していないため、経時的な発光強度の低下を抑制でき、演色性が高く、しかも昼光色から電球色までの様々な色温度に対応した白色光を得ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２０８８１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１６９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載の蛍光体複合部材において使用されているセラミック基材は、結晶粒界やその粒界に存在する不純物や気泡等の影響で半透明体となっている。このため、励起光や、励起光によって発光する蛍光の一部が散乱および吸収されて損失となりやすく、結果として、得られる白色光の発光強度に劣るという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、優れた耐熱性や高演色性、昼光色から電球色までの多様な色度制御性を有しつつ、かつ発光強度に優れた蛍光体複合部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は鋭意検討した結果、励起光により蛍光を発し、かつ特定の性状を有するセラミックス基材表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含有する無機粉末焼結体層を形成してなる蛍光体複合部材により前記課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。
【００１２】
すなわち、本発明は、波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上のセラミックス基材の表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含む無機粉末焼結体層が形成されてなる蛍光体複合部材であって、励起光が照射されたときに、セラミックス基材および無機粉末焼結体層が互いに異なる波長の蛍光を発することを特徴とする蛍光体複合部材に関する。
【００１３】
本発明の蛍光体複合部材は、従来の部材で使用されていた有機バインダー樹脂等の有機物が使用されていないため、経時的な発光強度の低下を抑制できる。また、励起光が照射されたときに、セラミックス基材および無機粉末焼結体層が互いに異なる波長の蛍光を発し、これらの光が蛍光体複合部材中を透過する励起光と合成されるため、演色性が高く、昼光色から電球色までの様々な色温度に対応した白色光を発することができる。
【００１４】
また、本発明の蛍光体複合部材は、波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上のセラミックス基材と無機粉末焼結体層を組み合わせることにより、後述するように、セラミックス基材中における光の散乱および吸収を抑制しつつ、発光イオンに効率的に励起光を照射することが可能となり、結果として優れた発光強度を得ることができる。
【００１５】
第二に、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材が、波長４００〜５００ｎｍの励起光を吸収し、波長４５０〜７８０ｎｍの蛍光を発することを特徴とする。
【００１６】
第三に、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材が、青色の励起光を吸収し、黄色の蛍光を発することを特徴とする。
【００１７】
第四に、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材が、結晶中にＣｅ３＋を含むガーネット結晶からなることを特徴とする。
【００１８】
第五に、本発明の蛍光体複合部材は、ガーネット結晶が、ＹＡＧ結晶またはＹＡＧ結晶固溶体であることを特徴とする。
【００１９】
第六に、本発明の蛍光体複合部材は、無機粉末焼結体層が、波長４００〜５００ｎｍの励起光を吸収し、波長５００〜７８０ｎｍの蛍光を発することを特徴とする。
【００２０】
第七に、本発明の蛍光体複合部材は、無機粉末焼結体層が、青色の励起光を吸収し、赤色および／または緑色の蛍光を発することを特徴とする。
【００２１】
なお、本発明において、青色光とは、波長４３０〜４８０ｎｍに中心波長を有する光を、緑色光とは、波長５００〜５３５ｎｍに中心波長を有する光を、黄色光とは、波長５３５〜５９０ｎｍに中心波長を有する光を、赤色光とは、波長６１０〜７８０ｎｍに中心波長を有する光をそれぞれ意味する。
【００２２】
第八に、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材および無機粉末焼結体層から発せられる蛍光と、蛍光体複合部材中を透過する励起光とが合成されて白色光を発することを特徴とする。
【００２３】
第九に、本発明の蛍光体複合部材は、無機粉末焼結体層が、無機蛍光体粉末を０．０１〜３０質量％含有することを特徴とする。
【００２４】
第十に、本発明の蛍光体複合部材は、ガラス粉末が、組成としてモル％表示で、ＳｎＯ ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５ ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％を含有することを特徴とする。
【００２５】
第十一に、本発明は、前記いずれかの蛍光体複合部材を用いたことを特徴とする発光デバイスに関する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の蛍光体複合部材を示す模式図である。
【図２】（ａ）セラミックス基材のみに励起光を照射した場合において、発光イオンの発光状態を示す模式図である。（ｂ）無機粉末焼結体層が、セラミックス基材の励起光側に積層されている場合において、発光イオンの発光状態を示す模式図である。（ｃ）無機粉末焼結体層が、セラミックス基材の発光面側（励起光と反対側）に積層されている場合において、発光イオンの発光状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に、本発明の蛍光体複合部材の模式図を示す。図１に示すように、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材２の表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含む無機粉末焼結体層１が形成されてなるものであり、励起光が照射されたときに、セラミックス基材２および無機粉末焼結体層１が互いに異なる波長の蛍光を発することを特徴とする。
【００２８】
具体的には、本発明の蛍光体複合部材において、セラミックス基材は、励起光を照射したときに、波長４００〜５００ｎｍの光（好ましくは、青色光）を吸収し、波長４５０〜７８０ｎｍの光（好ましくは、黄色光）の蛍光を発することが好ましい。また、無機粉末焼結体層は、波長４００〜５００ｎｍの光（好ましくは、青色光）を吸収し、波長５００〜７８０ｎｍの光（好ましくは、赤色および／または緑色）の蛍光を発することが好ましい。セラミック基材および無機粉末焼結体層が、上記の吸収波長および蛍光波長を有することにより、色温度の低い白色光（電球色）が得られやすくなる。
【００２９】
本発明の蛍光体複合部材において、優れた発光強度を得ることができるメカニズムは以下のように説明することができる。
【００３０】
図２（ａ）は、セラミックス基材のみに対して励起光を照射した場合の発光の様子を示す模式図を示す。波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上という透過率に優れたセラミックス基材２を用いることで、セラミックス基材２中で生じる光散乱および吸収による損失を最小限に抑えることができる。ただし、セラミックス基材２の透過率が高いため、セラミックス基材２中で波長変換されずに透過する励起光Ｃの割合も多くなる。このため、かえってセラミックス基材２中に存在する発光イオンＩの励起効率が低下し、発光強度が低下する傾向がある。
【００３１】
一方、無機粉末焼結体層１は、発光色の色度を調整する一方で、直進する励起光を四方八方に散乱させる効果がある。例えば、図２（ｂ）に示すように、無機粉末焼結体層１がセラミックス基材２の下面（励起光側）に位置する場合は、励起光Ｃを散乱させてあらゆる角度でセラミックス基材２に入射させることができ、結果として、発光イオンＩに励起光Ｃが照射される確率を向上させることができる。逆に、図２（ｃ）に示すように、無機粉末焼結体層１がセラミックス基材２の上面（発光面側）に位置する場合は、セラミックス基材２中を通過した励起光Ｃを、無機粉末焼結体層１とセラミックス基板２の界面で反射させてセラミックス基材２に再入射させ、再度発光イオンＩの励起に寄与させることができる。したがって、この場合も発光イオンＩに励起光Ｃが照射される確率を向上させることができる。また、無機粉末焼結体層１がセラミックス基材２の両面に位置する場合は、その両方の効果を得ることができる。
【００３２】
以上のように、セラミックス基材２中における光の散乱および吸収による損失を極力低減しつつ、発光イオンＩに励起光Ｃを効率的に照射させることで発光強度を格段に向上させることが可能となる。
【００３３】
本発明の蛍光体複合部材におけるセラミックス基材としては、セラミックス基材中にＣｅ２Ｏ３を０．００１〜１モル％、０．００２〜０．５モル％、特に０．００５〜０．２モル％含有するガーネット結晶からなるものを用いることが好ましい。これにより、ガーネット結晶中においてＣｅ３＋が発光中心となり、青色の励起光を吸収し、黄色の蛍光を発しやすくなる。セラミックス基材中におけるＣｅ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、黄色の発光強度が低下する傾向にあり、結果として、白色光が得られにくくなる。一方、Ｃｅ２Ｏ３の含有量が多すぎると、黄色の蛍光が強くなり、結果として、白色光が得られにくくなる。
【００３４】
なお、ガーネット結晶とは、一般的にＡ３Ｂ２Ｃ３Ｏ１２で表される結晶（Ａ＝Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ等；Ｂ＝Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｓｃ等；Ｃ＝Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ等）をいう。ガーネット結晶のうち、特にＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）結晶またはＹＡＧ結晶固溶体は、所望の黄色の蛍光を発するため好ましい。ＹＡＧ結晶固溶体としては、Ｙの一部をＧｄ、Ｓｃ、ＣａおよびＭｇからなる群から選択された少なくとも１種の元素で置換したもの、および／または、Ａｌの一部をＧａ、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｃからなる群から選択された少なくとも１種の元素で置換したものが挙げられる。
【００３５】
本発明におけるセラミックス基材の波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率は７０％以上、８０％以上、特に８２％以上であることが好ましい。全光線透過率が７０％未満であると、セラミックス基材中での光散乱損失が大きくなり、発光強度が低下する傾向がある。
【００３６】
セラミックス基材は、０．０１〜２ｍｍ、０．０５〜１ｍｍ、特に０．１〜０．５ｍｍの厚さを有する板状であることが好ましい。セラミックス基材が板状であると、セラミックス基材上に無機粉末焼結体層を形成しやすくなる。セラミックス基材の厚さが薄くなりすぎると、セラミックス基材中の結晶量が少なくなり、十分な黄色の蛍光が発せられず、結果として、白色光が得られにくくなる。一方、セラミックス基材の厚さが厚くなりすぎると、黄色の発光が強くなり、結果として、白色光が得られにくくなる。
【００３７】
本発明におけるセラミック基材は、例えば以下のような方法により作製することができる。まず、Ａ３Ｂ２Ｃ３Ｏ１２（Ａ＝Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ等：Ｂ＝Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｓｃ等：Ｃ＝Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ等）の量論組成となるように、Ａ、ＢおよびＣの酸化物原料を秤量し、これにＣｅ２Ｏ３を０．００１〜１モル％添加する。次に、ボールミル等により十分に攪拌混合した後、得られた粉体を所望の形状（例えば板状）にプレス成型する。続いて、得られたプレス成型体を１５００〜１８００℃の温度で焼成することにより、セラミック基材を得る。なお、酸化物原料粉末としては、数μｍ程度あるいはそれ以下の粒径を有し、かつ高純度のものを用いることにより、均質なセラミック基材が得られやすくなる。
【００３８】
ここで、プレス成形体の焼成は真空雰囲気中で行うことが好ましい。これにより、原料粉末同士の界面において気泡が残留しにくくなり、所望の全光線透過率を達成しやすくなる。また、原料粉末のプレス成型の際に印加する圧力を高くすることによっても、残留気泡を低減することが可能となる。具体的には、原料粉末のプレス成型は１００〜３００ＭＰａ程度の圧力で行うことが好ましい。
【００３９】
本発明で用いられるガラス粉末には、無機蛍光体粉末を安定に保持するための媒体としての役割がある。なお、ガラス粉末の組成系によって、焼結体の色調が異なり、無機蛍光体粉末との反応性に差がでるため、種々の条件を考慮してガラス粉末の組成を選択する必要がある。さらに、ガラス組成に適した無機蛍光体粉末の添加量や、無機粉末焼結体層の厚みを決定することも重要である。
【００４０】
ガラス粉末の具体例としては、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ（Ｒ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｒ’２Ｏ（Ｒ’＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスを用いることができる。なかでも、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスやＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスを用いることが好ましい。ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスは、焼成時において無機蛍光体粉末と反応が起こりにくい。ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３系ガラスは融点が低く、低温で焼結可能であるため、焼成時における無機蛍光体粉末の熱劣化を抑制することができる。ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末としては、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス等が挙げられる。
【００４１】
ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスとしては、組成としてモル％で、ＳｉＯ２ ３０〜７０％、Ｂ２Ｏ３ １〜１５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜２５％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ５〜４０％、ＲＯ １０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜２０％、ＺｎＯ ０〜１０％を含有することが好ましい。組成範囲をこのように決定した理由は以下の通りである。なお、以下の説明において、「％」は特に断りのない限り「モル％」を示す。
【００４２】
ＳｉＯ２はガラスネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は３０〜７０％、特に４５〜６５％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が３０％未満であると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が７０％を超えると、ガラスの軟化点が上昇して焼結温度が高温になり、結果として焼成時に無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。
【００４３】
Ｂ２Ｏ３はガラスの溶融温度を低下させて溶融性を著しく改善する成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は１〜１５％、特に２〜１０％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が１％未満であると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が１５％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４４】
ＭｇＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＭｇＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。ＭｇＯの含有量が１０％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４５】
ＣａＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＣａＯの含有量は０〜２５％、特に３〜２０％であることが好ましい。ＣａＯの含有量が２５％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４６】
ＳｒＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＳｒＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。ＳｒＯの含有量が１０％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４７】
ＢａＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善するとともに、無機蛍光体粉末との反応を抑制する成分である。ＢａＯの含有量は５〜４０％、特に１０〜３５％であることが好ましい。ＢａＯの含有量が５％未満であると、無機蛍光体粉末との反応抑制効果が低下する傾向にある。一方、ＢａＯの含有量が４０％を超えると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。
【００４８】
なお、化学的耐久性を悪化させることなく、ガラスの溶融性を向上させるためには、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合量であるＲＯを１０〜４５％、特に１１〜４０％とすることが好ましい。ＲＯの含有量が１０％未満であると、溶融性を改善する効果が得られにくくなる。一方、ＲＯの含有量が４５％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４９】
Ａｌ２Ｏ３は化学的耐久性を向上させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜２０％、特に２〜１５％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０％を超えると、ガラスの溶融性が悪化しやすくなる。
【００５０】
ＺｎＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＺｎＯの含有量は０〜１０％、特に１〜７％であることが好ましい。ＺｎＯの含有量が１０％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００５１】
また、上記成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で種々の成分を添加することができる。例えば、アルカリ金属酸化物、Ｐ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３等を合量で３０％以下、特に１０％以下添加してもよい。
【００５２】
ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスとしては、組成としてモル％表示で、ＳｎＯ ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５ ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％を含有するものであることが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。
【００５３】
ＳｎＯはガラス骨格を形成するとともに、軟化点を低下させる成分である。ＳｎＯの含有量は３５〜８０％、４０〜７０％、５０〜７０％、特に５５〜６５％であることが好ましい。ＳｎＯの含有量が３５％未満であると、ガラスの軟化点が上昇する傾向にあり、耐候性が悪化する傾向がある。一方、ＳｎＯの含有量が８０％を超えると、ガラス中にＳｎに起因する失透ブツが析出し、ガラスの透過率が低下する傾向にあり、結果として、蛍光強度が低下しやすくなる。また、ガラス化しにくくなる。
【００５４】
Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成する成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は５〜４０％、１０〜３０％、特に１５〜２４％であることが好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量が５％未満であると、ガラス化しにくくなる。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が４０％を超えると、ガラスの軟化点が上昇して耐候性が著しく低下する傾向にある。
【００５５】
Ｂ２Ｏ３はガラスの耐候性を向上させるとともに、ガラス粉末と無機蛍光体粉末の反応を抑制する成分である。また、ガラスを安定化させる成分でもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜３０％、１〜２５％、２〜２０％、特に４〜１８％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が３０％を超えると、耐候性が低下しやすくなる。また、ガラスの軟化点が上昇する傾向がある。
【００５６】
また、上記成分以外にも下記の成分を添加することができる。
【００５７】
Ａｌ２Ｏ３はガラスを安定化させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜１０％、０〜７％、特に１〜５％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０％を超えると、ガラスの軟化点が上昇して焼結温度が高くなる傾向がある。結果として、無機蛍光体粉末層を形成する際の熱処理により無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。
【００５８】
ＳｉＯ２はＡｌ２Ｏ３と同様にガラスを安定化させる成分である。ＳｉＯ２の含有量は０〜１０％、０〜７％、特に０．１〜５％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が１０％を超えると、ガラスの軟化点が上昇する傾向にあり、焼結温度が上昇する傾向がある。結果として、無機蛍光体粉末層を形成する際の熱処理により無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。また、ガラスが分相しやすくなる。
【００５９】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏは、ガラスの軟化点を低下させる成分である。その含有量はそれぞれ０〜１０％、０〜７％、特に０．１〜５％であることが好ましい。これら成分の含有量がそれぞれ１０％を超えると、ガラスが著しく不安定になり、ガラス化しにくくなる。
【００６０】
なお、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを合量で０〜１０％、０〜７％であり、特に１〜５％にすることが好ましい。これら成分の合量が１０％より多くなると、ガラスが不安定になり、ガラス化しにくくなる。
【００６１】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはガラスを安定化させてガラス化しやすくする成分である。その含有量はそれぞれ０〜１０％、０〜７％、特に０．１〜５％であることが好ましい。これら成分の含有量がそれぞれ１０％を超えると、ガラスが失透しやすく、透過率が低下する傾向にある。その結果、発光強度が低下しやすくなる。
【００６２】
なお、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯを合量で０〜１０％、０〜７％、特に１〜５％にすることが好ましい。これら成分の合量が１０％を超えると、ガラスが失透しやすくなり、透過率が低下する傾向にある。その結果、発光強度が低下しやすくなる。
【００６３】
また、耐候性を向上させるために、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３を合量で１０％まで添加してもよい。
【００６４】
また、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末の軟化点は５００℃以下、４５０℃以下、特に４００℃以下であることが好ましい。軟化点が５００℃を超えると、焼結温度が高くなり、無機蛍光体粉末層を形成する際の熱処理により無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。
【００６５】
本発明において、ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０が大きすぎると、無機粉末焼結体層中の無機蛍光体粉末の分散状態に劣り、発光色にばらつきが生じやすくなる。そのため、ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０は１００μｍ以下、特に５０μｍ以下であることが好ましい。なお、下限については特に限定されないが、ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０が小さくなりすぎると、加工コストが高騰しやすくなるため、０．１μｍ以上、特に１μｍ以上であることが好ましい。
【００６６】
無機粉末焼結体層に含まれる無機蛍光体粉末としては、一般に市中で入手できるものであれば使用でき、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、酸フッ化物、ハロゲン化物、ハロリン酸塩化物などからなるものが挙げられる。なかでも、波長３００〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長５００〜７８０ｎｍに発光ピークを有するもの、特に、赤色および／または緑色に発光するものを用いることが好ましい。
【００６７】
具体的には、青色励起光を照射すると赤色の蛍光を発する無機蛍光体粉末として、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋，Ｔｅ２＋、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、Ｎａ１．２３Ｋ０．４２Ｅｕ０．１２ＴｉＳｉ４４Ｏ１１、Ｎａ１．２３Ｋ０．４２Ｅｕ０．１２ＴｉＳｉ５Ｏ１３：Ｅｕ３＋、ＣｄＳ：Ｉｎ，Ｔｅ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｅｕ２Ｗ２Ｏ７が挙げられる。
【００６８】
また、青色励起光を照射すると緑色の蛍光を発する無機蛍光体粉末として、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＣｄＳ：Ｉｎ、ＣａＳ：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉＯＮ：Ｅｕ２＋が挙げられる。
【００６９】
無機粉末焼結体層における無機蛍光体粉末の含有量が多くなりすぎると、焼結しにくくなり、気孔率が大きくなって、光散乱損失が大きくなるなどの問題が生じる。一方、無機蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、十分な発光が得られにくくなる。よって、無機粉末焼結体層における無機蛍光体粉末の含有量は、０．０１〜３０質量％、０．０５〜２０質量％、特に０．０８〜１５％であることが好ましい。
【００７０】
無機粉末焼結体層は、０．０１〜１ｍｍ、特に０．１〜０．８ｍｍの厚さを有することが好ましい。無機粉末焼結体層の厚さが０．０１ｍｍ未満であると、無機粉末焼結体層から発せられる蛍光が不十分となり、白色光が得られにくくなる。一方、無機粉末焼結体層の厚さが１ｍｍを超えると、光散乱損失が大きくなって、励起光やセラミックス基材が発する蛍光が透過しにくくなり、結果として、白色光が得られにくくなる。
【００７１】
なお、セラミックス基材が板状である場合、無機粉末焼結体層はセラミックス基材の片面のみに形成してもよいし、両面に形成してもよい。
【００７２】
本発明の蛍光体複合部材においては、セラミックス基材と無機粉末焼結体層の間には、接着剤層や空間層を介在させずに、無機粉末焼結体層をセラミックス基材上に融着一体化してなることが好ましい。セラミックス基材と無機粉末焼結体層との間に空間がなく密着した構造にすることで、機械的強度を向上させることができる。また、このようにすれば、熱による変色の原因となる有機系樹脂接着剤を使用せずとも、本発明の蛍光体複合部材を作製することが可能となる。
【００７３】
セラミックス基材からの無機粉末焼結体層の剥離を防止するには、セラミックス基材の熱膨張係数をα１、無機粉末焼結体層の熱膨張係数をα２としたとき、−５ｐｐｍ／℃≦α１−α２≦５ｐｐｍ／℃、特に−１ｐｐｍ／℃≦α１−α２≦１ｐｐｍ／℃であることが好ましい。α１−α２が上記範囲外になると、無機粉末焼結体層がセラミックス基材から剥離しやすくなる。
【００７４】
セラミックス基材と無機粉末焼結体層の膨張係数を整合させるために、無機粉末焼結体層には無機フィラー粉末を含有させることが好ましい。無機フィラー粉末としては、低膨張特性を有するリン酸ジルコニウム、リン酸タングステン酸ジルコニウム、タングステン酸ジルコニウム、ＮＺＰ型結晶およびこれらの固溶体等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用することができる。ここで、「ＮＺＰ型結晶」とは、例えば、ＮｂＺｒ（ＰＯ４）３や［ＡＢ２（ＭＯ４）３］の基本構造をもつ結晶が含まれる。
Ａ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ等
Ｂ：Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ等
Ｍ：Ｐ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ等
【００７５】
なお、Ｚｒ成分を含有する無機フィラー粉末は、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスと適合性が良好、つまりＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスとの反応性が低く、焼結時にガラスを失透させにくい性質を有している。
【００７６】
無機フィラー粉末の熱膨張係数は、３０〜３８０℃の温度範囲で５０×１０−７／℃以下、特に３０×１０−７／℃以下であることが好ましい。無機フィラー粉末の熱膨張係数が５０×１０−７／℃より大きいと、無機粉末焼結体層の熱膨張係数を低下させる効果が得られにくい。なお、無機フィラー粉末の熱膨張係数の下限については特に限定されないが、現実的には−１００×１０−７／℃以上である。
【００７７】
無機粉末焼結体層における無機フィラー粉末の含有量は、１〜３０質量％、１．５〜２５質量％、特に２〜２０質量％であることが好ましい。無機フィラー粉末の含有量が１質量％未満であると、上記効果が得られにくい。一方、無機フィラー粉末の含有量が３０質量％を超えると、焼成時に軟化流動するガラス粉末の含有量が相対的に少なくなるため、セラミックス基材に対する融着強度が低下しやすくなる。また、無機粉末焼結体層におけるガラスマトリクスと無機フィラー粉末の界面における光散乱損失が大きくなり、発光強度が低下する傾向がある。
【００７８】
無機フィラー粉末の平均粒子径Ｄ５０は、０．１〜５０μｍ、特に３〜２０μｍであることが好ましい。無機フィラー粉末の平均粒子径Ｄ５０が０．１μｍより小さいと、熱膨張係数を低下させる効果に劣る傾向がある。あるいは、焼成時にガラスに溶け込み、フィラーとしての役割を果たさなくなるおそれがある。無機フィラー粉末の平均粒子径Ｄ５０が５０μｍより大きいと、ガラス粉末と無機フィラー粉末の境界にクラックが発生しやすくなる。
【００７９】
無機粉末焼結体層は、ガラス粉末と無機蛍光体粉末、さらに必要に応じて無機フィラーを含む混合物に、結合剤、可塑剤、溶剤等を加えて混錬したものを、例えばペーストの形態にして、焼成することで作製することができる。ペースト全体に占めるガラス粉末と無機蛍光体粉末の割合としては、３０〜９０質量％程度が一般的である。
【００８０】
結合剤は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分であり、その含有量は、０．１〜２０質量％程度が一般的である。結合剤としては、ポリブチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース、ニトロセルロース等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用することができる。
【００８１】
可塑剤は、膜の乾燥速度をコントロールするとともに、乾燥膜に柔軟性を与える成分であり、その含有量は０〜１０質量％程度が一般的である。可塑剤としては、フタル酸ジブチル、ブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用することができる。
【００８２】
溶剤は、原料粉末をペースト化するための成分であり、その含有量は１０〜５０質量％程度が一般的である。溶剤としては、テルピネオール、酢酸イソアミル、トルエン、メチルエチルケトン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチレート、２、４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール等が挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。
【００８３】
スクリーン印刷法や一括コート法、ディスペンス法等を用いてセラミックス基材上にペーストを塗布し、所定の膜厚の塗布層を形成し、乾燥させた後、焼成することで所定の無機粉末焼結体層を得ることができる。ここで、ペーストの上から加熱プレートを押し当て、加圧することにより、無機粉末焼結体層を形成してもよい。
【００８４】
焼成温度は、２５０〜１０００℃、特に３００〜８００℃であることが好ましい。焼成温度が２５０℃未満であると、セラミックス基材から無機粉末焼結体層が剥離しやすくなる。また、緻密な無機粉末焼結体層が得られにくくなり、結果として、無機粉末焼結体層の発光強度が低下し、所望の光を発する蛍光体複合部材が得られにくくなる。一方、焼成温度が１０００℃を超えると、無機蛍光体粉末がガラス粉末と反応して劣化し、所望の光を発する蛍光体複合部材が得られにくくなる。なお、ガラス粉末として、融点の低いＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスを用いる場合は、焼成温度は６００℃以下、特に５００℃以下であることが好ましい。
【００８５】
焼成雰囲気としては、ガラス粉末の種類に応じて、大気、窒素、真空等を適宜選択すればよい。例えば、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末を用いる場合は、特にＳｎ成分の酸化を抑制するため減圧または真空中、あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中が好ましい。ガラス粉末中のＳｎ成分が酸化すると、ガラス粉末が焼結しにくくなり、セラミックス基材への融着が不十分になる傾向がある。
【００８６】
ペースト以外にもグリーンシートを用いて無機粉末焼結体層を作製することもできる。グリーンシートを作製するための一般的な方法としては、上記ガラス粉末、無機蛍光体粉末、結合剤、可塑剤等を用意し、これらに溶剤を添加してスラリーとし、このスラリーをドクターブレード法によって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルムの上にシート成形する。続いて、シート成形後、乾燥させることによって有機系溶剤等を除去することでグリーンシートとすることができる。
【００８７】
ガラス粉末と無機蛍光体粉末のグリーンシート中に占める割合は、５０〜８０質量％程度が一般的である。
【００８８】
結合剤、可塑剤および溶剤としては、上記と同様のものを用いることができる。結合剤の混合割合としては０．１〜３０質量％程度、可塑剤の混合割合としては０〜１０質量％程度、溶剤の混合割合としては１〜４０質量％程度が一般的である。
【００８９】
以上のようにして得られたグリーンシートをセラミックス基材上に積層し、熱圧着した後、上述のペーストの場合と同様に焼成することで無機粉末焼結体層を得ることができる。
【００９０】
なお、予め無機粉末焼結体層のみを作製し、その後、無機粉末焼結体層をセラミックス基材上に設置し、無機粉末焼結体層の軟化点付近の温度まで加熱し、融着一体化することにより本発明の蛍光体複合部材を作製してもよい。
【００９１】
上記のようにして作製した蛍光体複合部材を、切断、研磨加工して、任意の形状、例えば、円盤状、柱状、棒状等の形状に加工してもよい。
【実施例】
【００９２】
以下、実施例に基づき、本発明の蛍光体複合部材を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９３】
（実施例１）
（１）セラミックス基材の作製
まず、高純度かつ２μｍ以下の粒経を有する原料を用いて、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）の量論組成となるように、モル％で、Ｙ２Ｏ３ ３７．４６２５％、Ａｌ２Ｏ３ ６２．５％、Ｃｅ２Ｏ３ ０．０３７５％を秤量し、これに対し焼結助剤としてテトラエトキシシランを０．６質量％添加した。次に、ボールミルを用いて、調合した原料をエタノール中で１７時間攪拌混合した後、減圧乾燥して粉体を得た。続いて、得られた粉体を２００ＭＰａの圧力でプレス成型して直径１０ｍｍφ、厚さ３ｍｍのプレス成型体を作製し、これを真空雰囲気中１７５０℃で１０時間焼成を行うことで焼成体を得た。その後、その焼成体を０．１ｍｍの厚さとなるように両面研磨することでセラミックス基材を得た。また、透過率測定用に厚さ１ｍｍの鏡面研磨サンプルも作製した。
【００９４】
このようにして得られたセラミックス基材について、Ｘ線粉末回折装置を用いて析出結晶の同定を行ったところＹＡＧ結晶が単相で析出していることが確認された。
【００９５】
得られたセラミックス基材について、発光スペクトルを測定したところ、波長５５０ｎｍ付近に中心を有する黄色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を有する青色励起光（セラミックス基材を透過した励起光）によるピークが観測された。
【００９６】
発光スペクトルは次のようにして測定した。校正された積分球内で、６００ｍＡの電流で点灯した青色ＬＥＤによってセラミックス基材を励起し、光ファイバーを通じてその発光を小型分光器（オーシャンオプティクス製 ＵＳＢ−４０００）に取り込み、制御ＰＣ上に発光スペクトル（エネルギー分布曲線）を得た。
【００９７】
厚さ１ｍｍの鏡面研磨サンプルについて、積分球付き分光光度計を用いて波長５５０ｎｍにおける全光線透過率を測定したところ、８３．７％であった。
【００９８】
（２）無機粉末焼結体層用ペーストの作製
モル％で、ＳｉＯ２ ６０％、Ｂ２Ｏ３ ５％、ＣａＯ １０％、ＢａＯ １５％、Ａｌ２Ｏ３ ５％、ＺｎＯ ５％を含有する組成になるように調合したガラス原料を白金坩堝に投入し、１４００℃で２時間溶融して均一なガラスを得た。次いで、得られたガラスをアルミナボールを用いて粉砕し、分級して平均粒径が２．５μｍのガラス粉末を得た。
【００９９】
次に、ガラス粉末に対し、無機蛍光体粉末としてＳｒＳ：Ｅｕ２＋（平均粒径：８μｍ）を、質量比で９５：５の割合で添加して混合粉末を調製した。混合粉末１００質量部に対して、結合剤としてエチルセルロースを６質量部、溶剤としてテルピネオールを９０質量部添加し、混合してペーストを作製した。
【０１００】
上記ペーストを用いて、次のようにして発光スペクトル測定用の無機粉末焼結体層を作製した。まず、多孔質ムライトセラミック基板上に厚さ５０μｍとなるように一括コート法で塗布し、３００℃で１時間脱脂した。さらに、８５０℃で２０分焼成した後、冷却して、ムライト基板を除去することにより無機粉末焼結体層（厚さ４０μｍ）を得た。
【０１０１】
得られた無機粉末焼結体層について、上記と同じ方法で発光スペクトルを測定したところ、波長６５０ｎｍ付近に中心を持つ赤色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を持つ青色励起光によるピークが観測された。
【０１０２】
（３）蛍光体複合部材の作製
上記（１）で作製されたセラミックス基材の表面に、上記（２）で作製されたペーストを一括コート法で厚さ５０μｍとなるように塗布し、３００℃で１時間脱脂した。次いで、８５０℃で２０分焼成して蛍光体複合部材を作製した。
【０１０３】
このようにして得られた蛍光体複合部材について、上記方法により発光スペクトルを測定した。制御ソフト（オーシャンフォトニクス製 ＯＰ Ｗａｖｅ）を用いて、発光スペクトルから全光束値（ｌｍ）および色度を算出した。結果を表１に示す。
【０１０４】
（実施例２）
（１）無機粉末焼結体層用ペーストの作製
モル％で、ＳｎＯ ６２％、Ｐ２Ｏ５ ２１．５％、Ｂ２Ｏ３ １１％、ＭｇＯ ３％、Ａｌ２Ｏ３ ２．５％を含有する組成になるように調合したガラス原料をアルミナ坩堝に投入し、電気炉内９５０℃で窒素雰囲気にて１時間溶融した。その後、ガラス融液をフィルム成形し、らいかい機で粉砕することによりガラス粉末を得た。
【０１０５】
次に、作製したガラス粉末に対し、無機蛍光体粉末としてＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を、また無機フィラー粉末としてＮｂＺｒ（ＰＯ４）３を、質量比で８０：１０：１０の割合で添加し、振動混合機で混合した。得られた混合粉末１００質量部に対して、溶媒として５０質量部の２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール（日本香料薬品株式会社製 ＭＡＲＳ）を添加して混合することでペーストを得た。
【０１０６】
上記ペーストを用いて、次のようにして発光スペクトル測定用無機粉末焼結体層を作製した。まず、上記ペーストを多孔質ムライトセラミック基板上に一括コート法で厚さ５０μｍとなるように塗布し、３００℃で１時間脱脂した。次いで、４００℃で３０分焼成した後、冷却し、ムライト基板を除去することにより、厚さ４０μｍの無機粉末焼結体層を得た。得られた無機粉末焼結体層について、上記と同じ方法で発光スペクトルを測定したところ、波長６５０ｎｍ付近に中心を有する赤色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を有する青色励起光によるピークが観測された。
【０１０７】
（２）蛍光体複合部材の作製
実施例１で得られたセラミックス基材の表面に、上記（１）で得られた無機粉末焼結体層用ペーストをディスペンス法で厚さ約５０μｍとなるように塗布した。次いで、約２５０℃のホットプレート上で熱処理することによって脱溶媒を行った。その後、窒素雰囲気中にて４３０℃で１０分間焼成し、さらに無機粉末焼結体層の上からホットプレスして表面形状を整え、蛍光体複合部材を得た。無機粉末焼結体層の厚みは約２０μｍであった。
【０１０８】
このようにして得られた蛍光体複合部材について、上記方法により発光スペクトルを測定した。制御ソフト（オーシャンフォトニクス製 ＯＰ Ｗａｖｅ）を用いて、発光スペクトルから全光束値（ｌｍ）および色度を算出した。結果を表１に示す。
【０１０９】
（実施例３）
（１）無機粉末焼結体層用グリーンシートの作製
実施例１で作製したガラス粉末に、無機蛍光体粉末として、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋（平均粒径：８μｍ）およびＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋（平均粒径：８μｍ）を、質量比で９４：３：３の割合で添加し、混合して混合粉末を作製した。次いで、作製した混合粉末１００質量部に対して、結合剤としてポリビニルブチラール樹脂を１２質量部、可塑剤としてフタル酸ジブチルを３質量部、溶剤としてトルエンを４０質量部添加し、混合してスラリーを作製した。続けて、上記スラリーをドクターブレード法によって、ＰＥＴフィルム上にシート成形し、乾燥して、厚さ５０μｍのグリーンシートを得た。
【０１１０】
上記グリーンシートを用いて作製した無機粉末焼結体層について、実施例１と同様の方法により発光スペクトルを測定したところ、波長５２５ｎｍ付近に中心を有する緑色の蛍光および波長６５０ｎｍ付近に中心を有する赤色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を有する青色励起光によるピークが観測された。
【０１１１】
なお、発光スペクトル測定用の無機粉末焼結体層は次のようにして作製した。まず、上記方法で作製したグリーンシートを、多孔質ムライトセラミック基板上に積層し熱圧着によって一体化して積層体を作製した後、４００℃で１時間脱脂した。次いで、９００℃で２０分焼成した後、冷却し、ムライト基板を除去することにより、厚さ４０μｍの無機粉末焼結体層を得た。
【０１１２】
（２）蛍光体複合部材の作製
上記（１）で作製したグリーンシートを、実施例１で得られたセラミックス基材の表面に積層し、熱圧着によって一体化して積層体を作製し、４００℃で１時間脱脂した。次いで、９００℃で２０分焼成した後、冷却して蛍光体複合部材を得た。
【０１１３】
このようにして得られた蛍光体複合部材の全光束および色度を上記と同じ方法で測定した。結果を表１に示す。
【０１１４】
（比較例）
（１）セラミックス基材の作製
まず、高純度かつ２μｍ以下の粒経を有する原料を用いて、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）の量論組成となるように、モル％で、Ｙ２Ｏ３ ３７．４６２５％、Ａｌ２Ｏ３ ６２．５％、Ｃｅ２Ｏ３ ０．０３７５％を秤量し、これに対し焼結助剤としてテトラエトキシシランを０．６質量％添加した。次に、ボールミルを用いて、調合した原料をエタノール中で１７時間攪拌混合した後、減圧乾燥して粉体を得た。続いて、得られた粉体を１０ＭＰａの圧力でプレス成型して直径１０ｍｍφ、厚さ３ｍｍのプレス成型体を作製し、これを大気中にて１７５０℃で１０時間焼成を行うことで焼成体を得た。その後、その焼成体を０．１ｍｍの厚さとなるように両面研磨することでセラミックス基材を得た。また、透過率測定用に厚さ１ｍｍの鏡面研磨サンプルも作製した。
【０１１５】
得られたセラミックス基材について、上記と同様の方法により発光スペクトルを測定したところ、波長５５０ｎｍ付近に中心を有する黄色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を有する青色励起光（セラミックス基材を透過した励起光）によるピークが観測された。
【０１１６】
また、厚さ１ｍｍの鏡面研磨サンプルについて、上記と同様の方法により波長５５０ｎｍにおける全光線透過率を測定したところ、６２．５％であった。
【０１１７】
（２）蛍光体複合部材の作製
上記（１）で得られたセラミックス基材と、実施例２で作製した無機粉末焼結体層用ペーストを用い、実施例２と同様の方法で蛍光体複合部材を作製した。
【０１１８】
このようにして得られた蛍光体複合部材の全光束および色度を上記と同じ方法で測定した。結果を表１に示す。
【０１１９】
【表１】
【０１２０】
表１から明らかなように、実施例１〜３の蛍光体複合部材は、電球色の白色光が得られ、発光強度が１８．２ｌｍ以上と高いことがわかる。一方、比較例の蛍光体複合部材は、電球色の白色光が得られたものの、発光強度が１５．２ｌｍと低かった。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の蛍光体複合部材は、ディスプレイ等の発光装置、自動車等の前照灯に使用されるＬＥＤデバイス用部材として好適である。なお、ＬＥＤ用途以外にも、レーザーダイオード等のように、ハイパワーの励起光を発するデバイスにおける波長変換部材として用いることも可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１ 無機粉末焼結体層
２ セラミックス基材
Ｃ 励起光
Ｌ 蛍光
Ｉ 発光イオン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励起光を照射することにより蛍光を発し、透過励起光と蛍光との合成により白色光を得るための蛍光体複合部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
青色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）の開発により、光の３原色ＲＧＢ（Ｒ：赤色、Ｇ：緑色、Ｂ：青色）のＬＥＤが揃い、これらのＬＥＤを並べて用いることによって白色光を得る技術が提案されている。しかし、通常、三色のＬＥＤの発光出力は異なるため、各色ＬＥＤの特性を調整して白色光を得ることは困難である。また、三原色のＬＥＤを集合させて同一平面上に並べても、例えば、液晶用バックライト用途のように、それらのＬＥＤを接近した位置で視認する場合には、均質な白色光源を得ることはできない。また、各色ＬＥＤの色劣化速度が異なるため、白色光の長期安定性に問題がある。
【０００３】
これらの問題を解決するために、青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤから発せられた青色光によって黄色の蛍光を発するＹＡＧ蛍光体（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を組み合わせたＬＥＤが開発されている（例えば、特許文献１参照）。当該ＬＥＤによれば、ＹＡＧ蛍光体が発する黄色光と青色ＬＥＤの透過光との合成により白色光が得られる。この方式であれば、励起光源のＬＥＤとしては１種類ですむため、低コストであり、白色光の長期安定性にも優れる。
【０００４】
上記白色ＬＥＤは、従来の照明装置等の光源に比べ、長寿命、高効率、高安定性、低消費電力、高応答速度、環境負荷物質を含まない等の利点を有しているため、現在、ほとんどの携帯電話の液晶バックライトに適用されている。また、近年では液晶テレビのバックライト用光源として急速に普及が広まってきている。今後は、これに加えて一般照明にも応用が進むと期待されている。
【０００５】
ところで、特許文献１に開示されている白色ＬＥＤは、ＬＥＤチップの発光面を有機系バインダー樹脂に蛍光体粉末を分散したものをモールド被覆してなる構成を有している。そのため、青色〜紫外線領域の高出力の短波長の光や、蛍光体の発熱、あるいはＬＥＤチップの熱によって、上記有機系バインダー樹脂が劣化し、変色を引き起こすおそれがある。その結果、発光強度の低下や色ずれが起こり、寿命が短くなるという問題がある。
【０００６】
また、得られる白色光は、青色と黄色の合成光であるため、色温度の高い白色光（昼光色）を得ることはできるが、色温度の低い白色光（電球色）を得ることができないという問題もある。さらに、２色による合成光であるため、演色性が低く、照明用途には不向きである。
【０００７】
これらの問題に対し、蛍光を発するセラミックス基材表面に、無機蛍光体粉末を含有するガラス焼結体層を形成してなる蛍光体複合部材が提案されている（例えば、特許文献２参照）。当該蛍光体複合部材は、耐熱性に乏しい有機系バインダー樹脂を使用していないため、経時的な発光強度の低下を抑制でき、演色性が高く、しかも昼光色から電球色までの様々な色温度に対応した白色光を得ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２０８８１５号公報
【特許文献２】特開２００８−１６９３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に記載の蛍光体複合部材において使用されているセラミック基材は、結晶粒界やその粒界に存在する不純物や気泡等の影響で半透明体となっている。このため、励起光や、励起光によって発光する蛍光の一部が散乱および吸収されて損失となりやすく、結果として、得られる白色光の発光強度に劣るという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、優れた耐熱性や高演色性、昼光色から電球色までの多様な色度制御性を有しつつ、かつ発光強度に優れた蛍光体複合部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は鋭意検討した結果、励起光により蛍光を発し、かつ特定の性状を有するセラミックス基材表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含有する無機粉末焼結体層を形成してなる蛍光体複合部材により前記課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。
【００１２】
すなわち、本発明は、波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上のセラミックス基材の表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含む無機粉末焼結体層が形成されてなる蛍光体複合部材であって、励起光が照射されたときに、セラミックス基材および無機粉末焼結体層が互いに異なる波長の蛍光を発することを特徴とする蛍光体複合部材に関する。
【００１３】
本発明の蛍光体複合部材は、従来の部材で使用されていた有機バインダー樹脂等の有機物が使用されていないため、経時的な発光強度の低下を抑制できる。また、励起光が照射されたときに、セラミックス基材および無機粉末焼結体層が互いに異なる波長の蛍光を発し、これらの光が蛍光体複合部材中を透過する励起光と合成されるため、演色性が高く、昼光色から電球色までの様々な色温度に対応した白色光を発することができる。
【００１４】
また、本発明の蛍光体複合部材は、波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上のセラミックス基材と無機粉末焼結体層を組み合わせることにより、後述するように、セラミックス基材中における光の散乱および吸収を抑制しつつ、発光イオンに効率的に励起光を照射することが可能となり、結果として優れた発光強度を得ることができる。
【００１５】
第二に、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材が、波長４００〜５００ｎｍの励起光を吸収し、波長４５０〜７８０ｎｍの蛍光を発することを特徴とする。
【００１６】
第三に、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材が、青色の励起光を吸収し、黄色の蛍光を発することを特徴とする。
【００１７】
第四に、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材が、結晶中にＣｅ３＋を含むガーネット結晶からなることを特徴とする。
【００１８】
第五に、本発明の蛍光体複合部材は、ガーネット結晶が、ＹＡＧ結晶またはＹＡＧ結晶固溶体であることを特徴とする。
【００１９】
第六に、本発明の蛍光体複合部材は、無機粉末焼結体層が、波長４００〜５００ｎｍの励起光を吸収し、波長５００〜７８０ｎｍの蛍光を発することを特徴とする。
【００２０】
第七に、本発明の蛍光体複合部材は、無機粉末焼結体層が、青色の励起光を吸収し、赤色および／または緑色の蛍光を発することを特徴とする。
【００２１】
なお、本発明において、青色光とは、波長４３０〜４８０ｎｍに中心波長を有する光を、緑色光とは、波長５００〜５３５ｎｍに中心波長を有する光を、黄色光とは、波長５３５〜５９０ｎｍに中心波長を有する光を、赤色光とは、波長６１０〜７８０ｎｍに中心波長を有する光をそれぞれ意味する。
【００２２】
第八に、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材および無機粉末焼結体層から発せられる蛍光と、蛍光体複合部材中を透過する励起光とが合成されて白色光を発することを特徴とする。
【００２３】
第九に、本発明の蛍光体複合部材は、無機粉末焼結体層が、無機蛍光体粉末を０．０１〜３０質量％含有することを特徴とする。
【００２４】
第十に、本発明の蛍光体複合部材は、ガラス粉末が、組成としてモル％表示で、ＳｎＯ ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５ ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％を含有することを特徴とする。
【００２５】
第十一に、本発明は、前記いずれかの蛍光体複合部材を用いたことを特徴とする発光デバイスに関する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の蛍光体複合部材を示す模式図である。
【図２】（ａ）セラミックス基材のみに励起光を照射した場合において、発光イオンの発光状態を示す模式図である。（ｂ）無機粉末焼結体層が、セラミックス基材の励起光側に積層されている場合において、発光イオンの発光状態を示す模式図である。（ｃ）無機粉末焼結体層が、セラミックス基材の発光面側（励起光と反対側）に積層されている場合において、発光イオンの発光状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１に、本発明の蛍光体複合部材の模式図を示す。図１に示すように、本発明の蛍光体複合部材は、セラミックス基材２の表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含む無機粉末焼結体層１が形成されてなるものであり、励起光が照射されたときに、セラミックス基材２および無機粉末焼結体層１が互いに異なる波長の蛍光を発することを特徴とする。
【００２８】
具体的には、本発明の蛍光体複合部材において、セラミックス基材は、励起光を照射したときに、波長４００〜５００ｎｍの光（好ましくは、青色光）を吸収し、波長４５０〜７８０ｎｍの光（好ましくは、黄色光）の蛍光を発することが好ましい。また、無機粉末焼結体層は、波長４００〜５００ｎｍの光（好ましくは、青色光）を吸収し、波長５００〜７８０ｎｍの光（好ましくは、赤色および／または緑色）の蛍光を発することが好ましい。セラミック基材および無機粉末焼結体層が、上記の吸収波長および蛍光波長を有することにより、色温度の低い白色光（電球色）が得られやすくなる。
【００２９】
本発明の蛍光体複合部材において、優れた発光強度を得ることができるメカニズムは以下のように説明することができる。
【００３０】
図２（ａ）は、セラミックス基材のみに対して励起光を照射した場合の発光の様子を示す模式図を示す。波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上という透過率に優れたセラミックス基材２を用いることで、セラミックス基材２中で生じる光散乱および吸収による損失を最小限に抑えることができる。ただし、セラミックス基材２の透過率が高いため、セラミックス基材２中で波長変換されずに透過する励起光Ｃの割合も多くなる。このため、かえってセラミックス基材２中に存在する発光イオンＩの励起効率が低下し、発光強度が低下する傾向がある。
【００３１】
一方、無機粉末焼結体層１は、発光色の色度を調整する一方で、直進する励起光を四方八方に散乱させる効果がある。例えば、図２（ｂ）に示すように、無機粉末焼結体層１がセラミックス基材２の下面（励起光側）に位置する場合は、励起光Ｃを散乱させてあらゆる角度でセラミックス基材２に入射させることができ、結果として、発光イオンＩに励起光Ｃが照射される確率を向上させることができる。逆に、図２（ｃ）に示すように、無機粉末焼結体層１がセラミックス基材２の上面（発光面側）に位置する場合は、セラミックス基材２中を通過した励起光Ｃを、無機粉末焼結体層１とセラミックス基板２の界面で反射させてセラミックス基材２に再入射させ、再度発光イオンＩの励起に寄与させることができる。したがって、この場合も発光イオンＩに励起光Ｃが照射される確率を向上させることができる。また、無機粉末焼結体層１がセラミックス基材２の両面に位置する場合は、その両方の効果を得ることができる。
【００３２】
以上のように、セラミックス基材２中における光の散乱および吸収による損失を極力低減しつつ、発光イオンＩに励起光Ｃを効率的に照射させることで発光強度を格段に向上させることが可能となる。
【００３３】
本発明の蛍光体複合部材におけるセラミックス基材としては、セラミックス基材中にＣｅ２Ｏ３を０．００１〜１モル％、０．００２〜０．５モル％、特に０．００５〜０．２モル％含有するガーネット結晶からなるものを用いることが好ましい。これにより、ガーネット結晶中においてＣｅ３＋が発光中心となり、青色の励起光を吸収し、黄色の蛍光を発しやすくなる。セラミックス基材中におけるＣｅ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、黄色の発光強度が低下する傾向にあり、結果として、白色光が得られにくくなる。一方、Ｃｅ２Ｏ３の含有量が多すぎると、黄色の蛍光が強くなり、結果として、白色光が得られにくくなる。
【００３４】
なお、ガーネット結晶とは、一般的にＡ３Ｂ２Ｃ３Ｏ１２で表される結晶（Ａ＝Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ等；Ｂ＝Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｓｃ等；Ｃ＝Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ等）をいう。ガーネット結晶のうち、特にＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）結晶またはＹＡＧ結晶固溶体は、所望の黄色の蛍光を発するため好ましい。ＹＡＧ結晶固溶体としては、Ｙの一部をＧｄ、Ｓｃ、ＣａおよびＭｇからなる群から選択された少なくとも１種の元素で置換したもの、および／または、Ａｌの一部をＧａ、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｃからなる群から選択された少なくとも１種の元素で置換したものが挙げられる。
【００３５】
本発明におけるセラミックス基材の波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率は７０％以上、８０％以上、特に８２％以上であることが好ましい。全光線透過率が７０％未満であると、セラミックス基材中での光散乱損失が大きくなり、発光強度が低下する傾向がある。
【００３６】
セラミックス基材は、０．０１〜２ｍｍ、０．０５〜１ｍｍ、特に０．１〜０．５ｍｍの厚さを有する板状であることが好ましい。セラミックス基材が板状であると、セラミックス基材上に無機粉末焼結体層を形成しやすくなる。セラミックス基材の厚さが薄くなりすぎると、セラミックス基材中の結晶量が少なくなり、十分な黄色の蛍光が発せられず、結果として、白色光が得られにくくなる。一方、セラミックス基材の厚さが厚くなりすぎると、黄色の発光が強くなり、結果として、白色光が得られにくくなる。
【００３７】
本発明におけるセラミック基材は、例えば以下のような方法により作製することができる。まず、Ａ３Ｂ２Ｃ３Ｏ１２（Ａ＝Ｍｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃａ、Ｙ、Ｇｄ等：Ｂ＝Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｇａ、Ｓｃ等：Ｃ＝Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ等）の量論組成となるように、Ａ、ＢおよびＣの酸化物原料を秤量し、これにＣｅ２Ｏ３を０．００１〜１モル％添加する。次に、ボールミル等により十分に攪拌混合した後、得られた粉体を所望の形状（例えば板状）にプレス成型する。続いて、得られたプレス成型体を１５００〜１８００℃の温度で焼成することにより、セラミック基材を得る。なお、酸化物原料粉末としては、数μｍ程度あるいはそれ以下の粒径を有し、かつ高純度のものを用いることにより、均質なセラミック基材が得られやすくなる。
【００３８】
ここで、プレス成形体の焼成は真空雰囲気中で行うことが好ましい。これにより、原料粉末同士の界面において気泡が残留しにくくなり、所望の全光線透過率を達成しやすくなる。また、原料粉末のプレス成型の際に印加する圧力を高くすることによっても、残留気泡を低減することが可能となる。具体的には、原料粉末のプレス成型は１００〜３００ＭＰａ程度の圧力で行うことが好ましい。
【００３９】
本発明で用いられるガラス粉末には、無機蛍光体粉末を安定に保持するための媒体としての役割がある。なお、ガラス粉末の組成系によって、焼結体の色調が異なり、無機蛍光体粉末との反応性に差がでるため、種々の条件を考慮してガラス粉末の組成を選択する必要がある。さらに、ガラス組成に適した無機蛍光体粉末の添加量や、無機粉末焼結体層の厚みを決定することも重要である。
【００４０】
ガラス粉末の具体例としては、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ（Ｒ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｒ’２Ｏ（Ｒ’＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスを用いることができる。なかでも、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスやＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスを用いることが好ましい。ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスは、焼成時において無機蛍光体粉末と反応が起こりにくい。ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３系ガラスは融点が低く、低温で焼結可能であるため、焼成時における無機蛍光体粉末の熱劣化を抑制することができる。ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末としては、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５−ＺｎＯ系ガラス等が挙げられる。
【００４１】
ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＲＯ系ガラスとしては、組成としてモル％で、ＳｉＯ２ ３０〜７０％、Ｂ２Ｏ３ １〜１５％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜２５％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＢａＯ ５〜４０％、ＲＯ １０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３ ０〜２０％、ＺｎＯ ０〜１０％を含有することが好ましい。組成範囲をこのように決定した理由は以下の通りである。なお、以下の説明において、「％」は特に断りのない限り「モル％」を示す。
【００４２】
ＳｉＯ２はガラスネットワークを形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は３０〜７０％、特に４５〜６５％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が３０％未満であると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。一方、ＳｉＯ２の含有量が７０％を超えると、ガラスの軟化点が上昇して焼結温度が高温になり、結果として焼成時に無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。
【００４３】
Ｂ２Ｏ３はガラスの溶融温度を低下させて溶融性を著しく改善する成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は１〜１５％、特に２〜１０％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が１％未満であると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が１５％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４４】
ＭｇＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＭｇＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。ＭｇＯの含有量が１０％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４５】
ＣａＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＣａＯの含有量は０〜２５％、特に３〜２０％であることが好ましい。ＣａＯの含有量が２５％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４６】
ＳｒＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＳｒＯの含有量は０〜１０％、特に０．１〜５％であることが好ましい。ＳｒＯの含有量が１０％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４７】
ＢａＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善するとともに、無機蛍光体粉末との反応を抑制する成分である。ＢａＯの含有量は５〜４０％、特に１０〜３５％であることが好ましい。ＢａＯの含有量が５％未満であると、無機蛍光体粉末との反応抑制効果が低下する傾向にある。一方、ＢａＯの含有量が４０％を超えると、化学的耐久性が悪化する傾向にある。
【００４８】
なお、化学的耐久性を悪化させることなく、ガラスの溶融性を向上させるためには、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合量であるＲＯを１０〜４５％、特に１１〜４０％とすることが好ましい。ＲＯの含有量が１０％未満であると、溶融性を改善する効果が得られにくくなる。一方、ＲＯの含有量が４５％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００４９】
Ａｌ２Ｏ３は化学的耐久性を向上させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜２０％、特に２〜１５％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０％を超えると、ガラスの溶融性が悪化しやすくなる。
【００５０】
ＺｎＯはガラスの溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＺｎＯの含有量は０〜１０％、特に１〜７％であることが好ましい。ＺｎＯの含有量が１０％を超えると、化学的耐久性が悪化しやすくなる。
【００５１】
また、上記成分以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で種々の成分を添加することができる。例えば、アルカリ金属酸化物、Ｐ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３等を合量で３０％以下、特に１０％以下添加してもよい。
【００５２】
ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスとしては、組成としてモル％表示で、ＳｎＯ ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５ ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％を含有するものであることが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。
【００５３】
ＳｎＯはガラス骨格を形成するとともに、軟化点を低下させる成分である。ＳｎＯの含有量は３５〜８０％、４０〜７０％、５０〜７０％、特に５５〜６５％であることが好ましい。ＳｎＯの含有量が３５％未満であると、ガラスの軟化点が上昇する傾向にあり、耐候性が悪化する傾向がある。一方、ＳｎＯの含有量が８０％を超えると、ガラス中にＳｎに起因する失透ブツが析出し、ガラスの透過率が低下する傾向にあり、結果として、蛍光強度が低下しやすくなる。また、ガラス化しにくくなる。
【００５４】
Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成する成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は５〜４０％、１０〜３０％、特に１５〜２４％であることが好ましい。Ｐ２Ｏ５の含有量が５％未満であると、ガラス化しにくくなる。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が４０％を超えると、ガラスの軟化点が上昇して耐候性が著しく低下する傾向にある。
【００５５】
Ｂ２Ｏ３はガラスの耐候性を向上させるとともに、ガラス粉末と無機蛍光体粉末の反応を抑制する成分である。また、ガラスを安定化させる成分でもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は０〜３０％、１〜２５％、２〜２０％、特に４〜１８％であることが好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が３０％を超えると、耐候性が低下しやすくなる。また、ガラスの軟化点が上昇する傾向がある。
【００５６】
また、上記成分以外にも下記の成分を添加することができる。
【００５７】
Ａｌ２Ｏ３はガラスを安定化させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０〜１０％、０〜７％、特に１〜５％であることが好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０％を超えると、ガラスの軟化点が上昇して焼結温度が高くなる傾向がある。結果として、無機蛍光体粉末層を形成する際の熱処理により無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。
【００５８】
ＳｉＯ２はＡｌ２Ｏ３と同様にガラスを安定化させる成分である。ＳｉＯ２の含有量は０〜１０％、０〜７％、特に０．１〜５％であることが好ましい。ＳｉＯ２の含有量が１０％を超えると、ガラスの軟化点が上昇する傾向にあり、焼結温度が上昇する傾向がある。結果として、無機蛍光体粉末層を形成する際の熱処理により無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。また、ガラスが分相しやすくなる。
【００５９】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏは、ガラスの軟化点を低下させる成分である。その含有量はそれぞれ０〜１０％、０〜７％、特に０．１〜５％であることが好ましい。これら成分の含有量がそれぞれ１０％を超えると、ガラスが著しく不安定になり、ガラス化しにくくなる。
【００６０】
なお、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを合量で０〜１０％、０〜７％であり、特に１〜５％にすることが好ましい。これら成分の合量が１０％より多くなると、ガラスが不安定になり、ガラス化しにくくなる。
【００６１】
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯはガラスを安定化させてガラス化しやすくする成分である。その含有量はそれぞれ０〜１０％、０〜７％、特に０．１〜５％であることが好ましい。これら成分の含有量がそれぞれ１０％を超えると、ガラスが失透しやすく、透過率が低下する傾向にある。その結果、発光強度が低下しやすくなる。
【００６２】
なお、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯを合量で０〜１０％、０〜７％、特に１〜５％にすることが好ましい。これら成分の合量が１０％を超えると、ガラスが失透しやすくなり、透過率が低下する傾向にある。その結果、発光強度が低下しやすくなる。
【００６３】
また、耐候性を向上させるために、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３を合量で１０％まで添加してもよい。
【００６４】
また、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末の軟化点は５００℃以下、４５０℃以下、特に４００℃以下であることが好ましい。軟化点が５００℃を超えると、焼結温度が高くなり、無機蛍光体粉末層を形成する際の熱処理により無機蛍光体粉末が劣化しやすくなる。
【００６５】
本発明において、ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０が大きすぎると、無機粉末焼結体層中の無機蛍光体粉末の分散状態に劣り、発光色にばらつきが生じやすくなる。そのため、ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０は１００μｍ以下、特に５０μｍ以下であることが好ましい。なお、下限については特に限定されないが、ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０が小さくなりすぎると、加工コストが高騰しやすくなるため、０．１μｍ以上、特に１μｍ以上であることが好ましい。
【００６６】
無機粉末焼結体層に含まれる無機蛍光体粉末としては、一般に市中で入手できるものであれば使用でき、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、酸フッ化物、ハロゲン化物、ハロリン酸塩化物などからなるものが挙げられる。なかでも、波長３００〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長５００〜７８０ｎｍに発光ピークを有するもの、特に、赤色および／または緑色に発光するものを用いることが好ましい。
【００６７】
具体的には、青色励起光を照射すると赤色の蛍光を発する無機蛍光体粉末として、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋，Ｔｅ２＋、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、Ｎａ１．２３Ｋ０．４２Ｅｕ０．１２ＴｉＳｉ４４Ｏ１１、Ｎａ１．２３Ｋ０．４２Ｅｕ０．１２ＴｉＳｉ５Ｏ１３：Ｅｕ３＋、ＣｄＳ：Ｉｎ，Ｔｅ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｅｕ２Ｗ２Ｏ７が挙げられる。
【００６８】
また、青色励起光を照射すると緑色の蛍光を発する無機蛍光体粉末として、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＣｄＳ：Ｉｎ、ＣａＳ：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉＯＮ：Ｅｕ２＋が挙げられる。
【００６９】
無機粉末焼結体層における無機蛍光体粉末の含有量が多くなりすぎると、焼結しにくくなり、気孔率が大きくなって、光散乱損失が大きくなるなどの問題が生じる。一方、無機蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、十分な発光が得られにくくなる。よって、無機粉末焼結体層における無機蛍光体粉末の含有量は、０．０１〜３０質量％、０．０５〜２０質量％、特に０．０８〜１５％であることが好ましい。
【００７０】
無機粉末焼結体層は、０．０１〜１ｍｍ、特に０．１〜０．８ｍｍの厚さを有することが好ましい。無機粉末焼結体層の厚さが０．０１ｍｍ未満であると、無機粉末焼結体層から発せられる蛍光が不十分となり、白色光が得られにくくなる。一方、無機粉末焼結体層の厚さが１ｍｍを超えると、光散乱損失が大きくなって、励起光やセラミックス基材が発する蛍光が透過しにくくなり、結果として、白色光が得られにくくなる。
【００７１】
なお、セラミックス基材が板状である場合、無機粉末焼結体層はセラミックス基材の片面のみに形成してもよいし、両面に形成してもよい。
【００７２】
本発明の蛍光体複合部材においては、セラミックス基材と無機粉末焼結体層の間には、接着剤層や空間層を介在させずに、無機粉末焼結体層をセラミックス基材上に融着一体化してなることが好ましい。セラミックス基材と無機粉末焼結体層との間に空間がなく密着した構造にすることで、機械的強度を向上させることができる。また、このようにすれば、熱による変色の原因となる有機系樹脂接着剤を使用せずとも、本発明の蛍光体複合部材を作製することが可能となる。
【００７３】
セラミックス基材からの無機粉末焼結体層の剥離を防止するには、セラミックス基材の熱膨張係数をα１、無機粉末焼結体層の熱膨張係数をα２としたとき、−５ｐｐｍ／℃≦α１−α２≦５ｐｐｍ／℃、特に−１ｐｐｍ／℃≦α１−α２≦１ｐｐｍ／℃であることが好ましい。α１−α２が上記範囲外になると、無機粉末焼結体層がセラミックス基材から剥離しやすくなる。
【００７４】
セラミックス基材と無機粉末焼結体層の膨張係数を整合させるために、無機粉末焼結体層には無機フィラー粉末を含有させることが好ましい。無機フィラー粉末としては、低膨張特性を有するリン酸ジルコニウム、リン酸タングステン酸ジルコニウム、タングステン酸ジルコニウム、ＮＺＰ型結晶およびこれらの固溶体等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用することができる。ここで、「ＮＺＰ型結晶」とは、例えば、ＮｂＺｒ（ＰＯ４）３や［ＡＢ２（ＭＯ４）３］の基本構造をもつ結晶が含まれる。
Ａ：Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ等
Ｂ：Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｙ等
Ｍ：Ｐ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ等
【００７５】
なお、Ｚｒ成分を含有する無機フィラー粉末は、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスと適合性が良好、つまりＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスとの反応性が低く、焼結時にガラスを失透させにくい性質を有している。
【００７６】
無機フィラー粉末の熱膨張係数は、３０〜３８０℃の温度範囲で５０×１０−７／℃以下、特に３０×１０−７／℃以下であることが好ましい。無機フィラー粉末の熱膨張係数が５０×１０−７／℃より大きいと、無機粉末焼結体層の熱膨張係数を低下させる効果が得られにくい。なお、無機フィラー粉末の熱膨張係数の下限については特に限定されないが、現実的には−１００×１０−７／℃以上である。
【００７７】
無機粉末焼結体層における無機フィラー粉末の含有量は、１〜３０質量％、１．５〜２５質量％、特に２〜２０質量％であることが好ましい。無機フィラー粉末の含有量が１質量％未満であると、上記効果が得られにくい。一方、無機フィラー粉末の含有量が３０質量％を超えると、焼成時に軟化流動するガラス粉末の含有量が相対的に少なくなるため、セラミックス基材に対する融着強度が低下しやすくなる。また、無機粉末焼結体層におけるガラスマトリクスと無機フィラー粉末の界面における光散乱損失が大きくなり、発光強度が低下する傾向がある。
【００７８】
無機フィラー粉末の平均粒子径Ｄ５０は、０．１〜５０μｍ、特に３〜２０μｍであることが好ましい。無機フィラー粉末の平均粒子径Ｄ５０が０．１μｍより小さいと、熱膨張係数を低下させる効果に劣る傾向がある。あるいは、焼成時にガラスに溶け込み、フィラーとしての役割を果たさなくなるおそれがある。無機フィラー粉末の平均粒子径Ｄ５０が５０μｍより大きいと、ガラス粉末と無機フィラー粉末の境界にクラックが発生しやすくなる。
【００７９】
無機粉末焼結体層は、ガラス粉末と無機蛍光体粉末、さらに必要に応じて無機フィラーを含む混合物に、結合剤、可塑剤、溶剤等を加えて混錬したものを、例えばペーストの形態にして、焼成することで作製することができる。ペースト全体に占めるガラス粉末と無機蛍光体粉末の割合としては、３０〜９０質量％程度が一般的である。
【００８０】
結合剤は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分であり、その含有量は、０．１〜２０質量％程度が一般的である。結合剤としては、ポリブチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース、ニトロセルロース等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用することができる。
【００８１】
可塑剤は、膜の乾燥速度をコントロールするとともに、乾燥膜に柔軟性を与える成分であり、その含有量は０〜１０質量％程度が一般的である。可塑剤としては、フタル酸ジブチル、ブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して使用することができる。
【００８２】
溶剤は、原料粉末をペースト化するための成分であり、その含有量は１０〜５０質量％程度が一般的である。溶剤としては、テルピネオール、酢酸イソアミル、トルエン、メチルエチルケトン、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチレート、２、４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール等が挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。
【００８３】
スクリーン印刷法や一括コート法、ディスペンス法等を用いてセラミックス基材上にペーストを塗布し、所定の膜厚の塗布層を形成し、乾燥させた後、焼成することで所定の無機粉末焼結体層を得ることができる。ここで、ペーストの上から加熱プレートを押し当て、加圧することにより、無機粉末焼結体層を形成してもよい。
【００８４】
焼成温度は、２５０〜１０００℃、特に３００〜８００℃であることが好ましい。焼成温度が２５０℃未満であると、セラミックス基材から無機粉末焼結体層が剥離しやすくなる。また、緻密な無機粉末焼結体層が得られにくくなり、結果として、無機粉末焼結体層の発光強度が低下し、所望の光を発する蛍光体複合部材が得られにくくなる。一方、焼成温度が１０００℃を超えると、無機蛍光体粉末がガラス粉末と反応して劣化し、所望の光を発する蛍光体複合部材が得られにくくなる。なお、ガラス粉末として、融点の低いＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスを用いる場合は、焼成温度は６００℃以下、特に５００℃以下であることが好ましい。
【００８５】
焼成雰囲気としては、ガラス粉末の種類に応じて、大気、窒素、真空等を適宜選択すればよい。例えば、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末を用いる場合は、特にＳｎ成分の酸化を抑制するため減圧または真空中、あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中が好ましい。ガラス粉末中のＳｎ成分が酸化すると、ガラス粉末が焼結しにくくなり、セラミックス基材への融着が不十分になる傾向がある。
【００８６】
ペースト以外にもグリーンシートを用いて無機粉末焼結体層を作製することもできる。グリーンシートを作製するための一般的な方法としては、上記ガラス粉末、無機蛍光体粉末、結合剤、可塑剤等を用意し、これらに溶剤を添加してスラリーとし、このスラリーをドクターブレード法によって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルムの上にシート成形する。続いて、シート成形後、乾燥させることによって有機系溶剤等を除去することでグリーンシートとすることができる。
【００８７】
ガラス粉末と無機蛍光体粉末のグリーンシート中に占める割合は、５０〜８０質量％程度が一般的である。
【００８８】
結合剤、可塑剤および溶剤としては、上記と同様のものを用いることができる。結合剤の混合割合としては０．１〜３０質量％程度、可塑剤の混合割合としては０〜１０質量％程度、溶剤の混合割合としては１〜４０質量％程度が一般的である。
【００８９】
以上のようにして得られたグリーンシートをセラミックス基材上に積層し、熱圧着した後、上述のペーストの場合と同様に焼成することで無機粉末焼結体層を得ることができる。
【００９０】
なお、予め無機粉末焼結体層のみを作製し、その後、無機粉末焼結体層をセラミックス基材上に設置し、無機粉末焼結体層の軟化点付近の温度まで加熱し、融着一体化することにより本発明の蛍光体複合部材を作製してもよい。
【００９１】
上記のようにして作製した蛍光体複合部材を、切断、研磨加工して、任意の形状、例えば、円盤状、柱状、棒状等の形状に加工してもよい。
【実施例】
【００９２】
以下、実施例に基づき、本発明の蛍光体複合部材を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９３】
（実施例１）
（１）セラミックス基材の作製
まず、高純度かつ２μｍ以下の粒経を有する原料を用いて、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）の量論組成となるように、モル％で、Ｙ２Ｏ３ ３７．４６２５％、Ａｌ２Ｏ３ ６２．５％、Ｃｅ２Ｏ３ ０．０３７５％を秤量し、これに対し焼結助剤としてテトラエトキシシランを０．６質量％添加した。次に、ボールミルを用いて、調合した原料をエタノール中で１７時間攪拌混合した後、減圧乾燥して粉体を得た。続いて、得られた粉体を２００ＭＰａの圧力でプレス成型して直径１０ｍｍφ、厚さ３ｍｍのプレス成型体を作製し、これを真空雰囲気中１７５０℃で１０時間焼成を行うことで焼成体を得た。その後、その焼成体を０．１ｍｍの厚さとなるように両面研磨することでセラミックス基材を得た。また、透過率測定用に厚さ１ｍｍの鏡面研磨サンプルも作製した。
【００９４】
このようにして得られたセラミックス基材について、Ｘ線粉末回折装置を用いて析出結晶の同定を行ったところＹＡＧ結晶が単相で析出していることが確認された。
【００９５】
得られたセラミックス基材について、発光スペクトルを測定したところ、波長５５０ｎｍ付近に中心を有する黄色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を有する青色励起光（セラミックス基材を透過した励起光）によるピークが観測された。
【００９６】
発光スペクトルは次のようにして測定した。校正された積分球内で、６００ｍＡの電流で点灯した青色ＬＥＤによってセラミックス基材を励起し、光ファイバーを通じてその発光を小型分光器（オーシャンオプティクス製 ＵＳＢ−４０００）に取り込み、制御ＰＣ上に発光スペクトル（エネルギー分布曲線）を得た。
【００９７】
厚さ１ｍｍの鏡面研磨サンプルについて、積分球付き分光光度計を用いて波長５５０ｎｍにおける全光線透過率を測定したところ、８３．７％であった。
【００９８】
（２）無機粉末焼結体層用ペーストの作製
モル％で、ＳｉＯ２ ６０％、Ｂ２Ｏ３ ５％、ＣａＯ １０％、ＢａＯ １５％、Ａｌ２Ｏ３ ５％、ＺｎＯ ５％を含有する組成になるように調合したガラス原料を白金坩堝に投入し、１４００℃で２時間溶融して均一なガラスを得た。次いで、得られたガラスをアルミナボールを用いて粉砕し、分級して平均粒径が２．５μｍのガラス粉末を得た。
【００９９】
次に、ガラス粉末に対し、無機蛍光体粉末としてＳｒＳ：Ｅｕ２＋（平均粒径：８μｍ）を、質量比で９５：５の割合で添加して混合粉末を調製した。混合粉末１００質量部に対して、結合剤としてエチルセルロースを６質量部、溶剤としてテルピネオールを９０質量部添加し、混合してペーストを作製した。
【０１００】
上記ペーストを用いて、次のようにして発光スペクトル測定用の無機粉末焼結体層を作製した。まず、多孔質ムライトセラミック基板上に厚さ５０μｍとなるように一括コート法で塗布し、３００℃で１時間脱脂した。さらに、８５０℃で２０分焼成した後、冷却して、ムライト基板を除去することにより無機粉末焼結体層（厚さ４０μｍ）を得た。
【０１０１】
得られた無機粉末焼結体層について、上記と同じ方法で発光スペクトルを測定したところ、波長６５０ｎｍ付近に中心を持つ赤色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を持つ青色励起光によるピークが観測された。
【０１０２】
（３）蛍光体複合部材の作製
上記（１）で作製されたセラミックス基材の表面に、上記（２）で作製されたペーストを一括コート法で厚さ５０μｍとなるように塗布し、３００℃で１時間脱脂した。次いで、８５０℃で２０分焼成して蛍光体複合部材を作製した。
【０１０３】
このようにして得られた蛍光体複合部材について、上記方法により発光スペクトルを測定した。制御ソフト（オーシャンフォトニクス製 ＯＰ Ｗａｖｅ）を用いて、発光スペクトルから全光束値（ｌｍ）および色度を算出した。結果を表１に示す。
【０１０４】
（実施例２）
（１）無機粉末焼結体層用ペーストの作製
モル％で、ＳｎＯ ６２％、Ｐ２Ｏ５ ２１．５％、Ｂ２Ｏ３ １１％、ＭｇＯ ３％、Ａｌ２Ｏ３ ２．５％を含有する組成になるように調合したガラス原料をアルミナ坩堝に投入し、電気炉内９５０℃で窒素雰囲気にて１時間溶融した。その後、ガラス融液をフィルム成形し、らいかい機で粉砕することによりガラス粉末を得た。
【０１０５】
次に、作製したガラス粉末に対し、無機蛍光体粉末としてＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を、また無機フィラー粉末としてＮｂＺｒ（ＰＯ４）３を、質量比で８０：１０：１０の割合で添加し、振動混合機で混合した。得られた混合粉末１００質量部に対して、溶媒として５０質量部の２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール（日本香料薬品株式会社製 ＭＡＲＳ）を添加して混合することでペーストを得た。
【０１０６】
上記ペーストを用いて、次のようにして発光スペクトル測定用無機粉末焼結体層を作製した。まず、上記ペーストを多孔質ムライトセラミック基板上に一括コート法で厚さ５０μｍとなるように塗布し、３００℃で１時間脱脂した。次いで、４００℃で３０分焼成した後、冷却し、ムライト基板を除去することにより、厚さ４０μｍの無機粉末焼結体層を得た。得られた無機粉末焼結体層について、上記と同じ方法で発光スペクトルを測定したところ、波長６５０ｎｍ付近に中心を有する赤色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を有する青色励起光によるピークが観測された。
【０１０７】
（２）蛍光体複合部材の作製
実施例１で得られたセラミックス基材の表面に、上記（１）で得られた無機粉末焼結体層用ペーストをディスペンス法で厚さ約５０μｍとなるように塗布した。次いで、約２５０℃のホットプレート上で熱処理することによって脱溶媒を行った。その後、窒素雰囲気中にて４３０℃で１０分間焼成し、さらに無機粉末焼結体層の上からホットプレスして表面形状を整え、蛍光体複合部材を得た。無機粉末焼結体層の厚みは約２０μｍであった。
【０１０８】
このようにして得られた蛍光体複合部材について、上記方法により発光スペクトルを測定した。制御ソフト（オーシャンフォトニクス製 ＯＰ Ｗａｖｅ）を用いて、発光スペクトルから全光束値（ｌｍ）および色度を算出した。結果を表１に示す。
【０１０９】
（実施例３）
（１）無機粉末焼結体層用グリーンシートの作製
実施例１で作製したガラス粉末に、無機蛍光体粉末として、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋（平均粒径：８μｍ）およびＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋（平均粒径：８μｍ）を、質量比で９４：３：３の割合で添加し、混合して混合粉末を作製した。次いで、作製した混合粉末１００質量部に対して、結合剤としてポリビニルブチラール樹脂を１２質量部、可塑剤としてフタル酸ジブチルを３質量部、溶剤としてトルエンを４０質量部添加し、混合してスラリーを作製した。続けて、上記スラリーをドクターブレード法によって、ＰＥＴフィルム上にシート成形し、乾燥して、厚さ５０μｍのグリーンシートを得た。
【０１１０】
上記グリーンシートを用いて作製した無機粉末焼結体層について、実施例１と同様の方法により発光スペクトルを測定したところ、波長５２５ｎｍ付近に中心を有する緑色の蛍光および波長６５０ｎｍ付近に中心を有する赤色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を有する青色励起光によるピークが観測された。
【０１１１】
なお、発光スペクトル測定用の無機粉末焼結体層は次のようにして作製した。まず、上記方法で作製したグリーンシートを、多孔質ムライトセラミック基板上に積層し熱圧着によって一体化して積層体を作製した後、４００℃で１時間脱脂した。次いで、９００℃で２０分焼成した後、冷却し、ムライト基板を除去することにより、厚さ４０μｍの無機粉末焼結体層を得た。
【０１１２】
（２）蛍光体複合部材の作製
上記（１）で作製したグリーンシートを、実施例１で得られたセラミックス基材の表面に積層し、熱圧着によって一体化して積層体を作製し、４００℃で１時間脱脂した。次いで、９００℃で２０分焼成した後、冷却して蛍光体複合部材を得た。
【０１１３】
このようにして得られた蛍光体複合部材の全光束および色度を上記と同じ方法で測定した。結果を表１に示す。
【０１１４】
（比較例）
（１）セラミックス基材の作製
まず、高純度かつ２μｍ以下の粒経を有する原料を用いて、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）の量論組成となるように、モル％で、Ｙ２Ｏ３ ３７．４６２５％、Ａｌ２Ｏ３ ６２．５％、Ｃｅ２Ｏ３ ０．０３７５％を秤量し、これに対し焼結助剤としてテトラエトキシシランを０．６質量％添加した。次に、ボールミルを用いて、調合した原料をエタノール中で１７時間攪拌混合した後、減圧乾燥して粉体を得た。続いて、得られた粉体を１０ＭＰａの圧力でプレス成型して直径１０ｍｍφ、厚さ３ｍｍのプレス成型体を作製し、これを大気中にて１７５０℃で１０時間焼成を行うことで焼成体を得た。その後、その焼成体を０．１ｍｍの厚さとなるように両面研磨することでセラミックス基材を得た。また、透過率測定用に厚さ１ｍｍの鏡面研磨サンプルも作製した。
【０１１５】
得られたセラミックス基材について、上記と同様の方法により発光スペクトルを測定したところ、波長５５０ｎｍ付近に中心を有する黄色の蛍光と、波長４６５ｎｍ付近に中心を有する青色励起光（セラミックス基材を透過した励起光）によるピークが観測された。
【０１１６】
また、厚さ１ｍｍの鏡面研磨サンプルについて、上記と同様の方法により波長５５０ｎｍにおける全光線透過率を測定したところ、６２．５％であった。
【０１１７】
（２）蛍光体複合部材の作製
上記（１）で得られたセラミックス基材と、実施例２で作製した無機粉末焼結体層用ペーストを用い、実施例２と同様の方法で蛍光体複合部材を作製した。
【０１１８】
このようにして得られた蛍光体複合部材の全光束および色度を上記と同じ方法で測定した。結果を表１に示す。
【０１１９】
【表１】
【０１２０】
表１から明らかなように、実施例１〜３の蛍光体複合部材は、電球色の白色光が得られ、発光強度が１８．２ｌｍ以上と高いことがわかる。一方、比較例の蛍光体複合部材は、電球色の白色光が得られたものの、発光強度が１５．２ｌｍと低かった。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の蛍光体複合部材は、ディスプレイ等の発光装置、自動車等の前照灯に使用されるＬＥＤデバイス用部材として好適である。なお、ＬＥＤ用途以外にも、レーザーダイオード等のように、ハイパワーの励起光を発するデバイスにおける波長変換部材として用いることも可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１ 無機粉末焼結体層
２ セラミックス基材
Ｃ 励起光
Ｌ 蛍光
Ｉ 発光イオン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上のセラミックス基材の表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含む無機粉末焼結体層が形成されてなる蛍光体複合部材であって、励起光が照射されたときに、セラミックス基材および無機粉末焼結体層が互いに異なる波長の蛍光を発することを特徴とする蛍光体複合部材。
【請求項２】
セラミックス基材が、波長４００〜５００ｎｍの励起光を吸収し、波長４５０〜７８０ｎｍの蛍光を発することを特徴とする請求項１に記載の蛍光体複合部材。
【請求項３】
セラミックス基材が、青色の励起光を吸収し、黄色の蛍光を発することを特徴とする請求項２に記載の蛍光体複合部材。
【請求項４】
セラミックス基材が、結晶中にＣｅ３＋を含むガーネット結晶からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項５】
ガーネット結晶が、ＹＡＧ結晶またはＹＡＧ結晶固溶体であることを特徴とする請求項４に記載の蛍光体複合部材。
【請求項６】
無機粉末焼結体層が、波長４００〜５００ｎｍの励起光を吸収し、波長５００〜７８０ｎｍの蛍光を発することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項７】
無機粉末焼結体層が、青色の励起光を吸収し、赤色および／または緑色の蛍光を発することを特徴とする請求項６に記載の蛍光体複合部材。
【請求項８】
セラミックス基材および無機粉末焼結体層から発せられる蛍光と、蛍光体複合部材中を透過する励起光とが合成されて白色光を発することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項９】
無機粉末焼結体層が、無機蛍光体粉末を０．０１〜３０質量％含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項１０】
ガラス粉末が、組成としてモル％表示で、ＳｎＯ ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５ ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％を含有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の蛍光体複合部材を用いたことを特徴とする発光デバイス。
【請求項１】
波長５５０ｎｍ、厚さ１ｍｍにおける全光線透過率が７０％以上のセラミックス基材の表面に、ガラス粉末および無機蛍光体粉末を含む無機粉末焼結体層が形成されてなる蛍光体複合部材であって、励起光が照射されたときに、セラミックス基材および無機粉末焼結体層が互いに異なる波長の蛍光を発することを特徴とする蛍光体複合部材。
【請求項２】
セラミックス基材が、波長４００〜５００ｎｍの励起光を吸収し、波長４５０〜７８０ｎｍの蛍光を発することを特徴とする請求項１に記載の蛍光体複合部材。
【請求項３】
セラミックス基材が、青色の励起光を吸収し、黄色の蛍光を発することを特徴とする請求項２に記載の蛍光体複合部材。
【請求項４】
セラミックス基材が、結晶中にＣｅ３＋を含むガーネット結晶からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項５】
ガーネット結晶が、ＹＡＧ結晶またはＹＡＧ結晶固溶体であることを特徴とする請求項４に記載の蛍光体複合部材。
【請求項６】
無機粉末焼結体層が、波長４００〜５００ｎｍの励起光を吸収し、波長５００〜７８０ｎｍの蛍光を発することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項７】
無機粉末焼結体層が、青色の励起光を吸収し、赤色および／または緑色の蛍光を発することを特徴とする請求項６に記載の蛍光体複合部材。
【請求項８】
セラミックス基材および無機粉末焼結体層から発せられる蛍光と、蛍光体複合部材中を透過する励起光とが合成されて白色光を発することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項９】
無機粉末焼結体層が、無機蛍光体粉末を０．０１〜３０質量％含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項１０】
ガラス粉末が、組成としてモル％表示で、ＳｎＯ ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５ ５〜４０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜３０％を含有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の蛍光体複合部材。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の蛍光体複合部材を用いたことを特徴とする発光デバイス。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−５２０６１（Ｐ２０１２−５２０６１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９７５１３（Ｐ２０１０−１９７５１３）
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３日（２０１０．９．３）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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