CN110615669B - 陶瓷复合体、使用了其的发光装置和陶瓷复合体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光特性高的陶瓷复合体。陶瓷复合体为包含稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙的陶瓷复合体，将它们的合计量设为100体积％，稀土类铝酸盐荧光体的含量为15体积％以上且60体积％以下，玻璃的含量为3体积％以上且84体积％以下，氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下。

Description

陶瓷复合体、使用了其的发光装置和陶瓷复合体的制造方法

技术领域

本发明涉及陶瓷复合体、使用了其的发光装置和陶瓷复合体的制造方法。

背景技术

包含将由发光二极管(Light Emitting Diode、以下也称为“LED”)、激光二极管(Laser Diode、以下也称为“LD”)之类的发光元件所发出的光的波长进行转换的荧光体的陶瓷复合体被用于例如车载用途、一般照明用途、液晶显示装置的背光、投影仪等中使用的发光装置。

作为将来自发光元件的光进行转换的荧光体，可列举出例如包含钇或镥等稀土类元素的稀土类铝酸盐荧光体。作为包含这些无机荧光体的陶瓷复合体，例如专利文献1公开了在软化点高于500℃的玻璃中分散有无机荧光体而成的烧结体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-258308号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，专利文献1所公开的烧结体在将由LED、LD之类的发光元件所发出的光的波长进行转换时的发光特性(例如发光效率)方面寻求进一步的改善。

因而，本发明的一个方式的目的在于，提供发光特性得以提高的陶瓷复合体、使用了其的发光装置和陶瓷复合体的制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的陶瓷复合体为包含稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙的陶瓷复合体，将它们的合计量设为100体积％，上述稀土类铝酸盐荧光体的含量为15体积％以上且60体积％以下，上述玻璃的含量为3体积％以上且84体积％以下，上述氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下。

本发明的发光装置具备上述陶瓷复合体、以及发出激发上述稀土类铝酸盐荧光体的光的光源。

本发明的陶瓷复合体的制造方法包括：准备成形体并将上述成形体进行烧成，上述成形体包含稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙，相对于它们的合计量，上述稀土类铝酸盐荧光体的含量为15体积％以上且60体积％以下，上述玻璃的含量为3体积％以上且84体积％以下，上述氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下。

发明的效果

根据本发明的一个实施方式，能够提供发光特性高的陶瓷复合体、使用了其的发光装置和陶瓷复合体的制造方法。

附图说明

图1是表示本发明所述的陶瓷复合体的制造方法的流程图。

图2是表示实施例3和比较例1所述的陶瓷复合体中自测定中心起的距离与相对发光强度的关系的发光光谱。

图3是表示实施例3所述的陶瓷复合体的基于EDX分析的氟分布的SEM照片。

图4是表示实施例3所述的陶瓷复合体的基于EDX分析的钙分布的SEM照片。

具体实施方式

以下，说明本实施方式所述的陶瓷复合体、使用了其的发光装置和陶瓷复合体的制造方法。其中，以下所示的实施方式是用于使本发明的技术思想具体化的例示，本发明不限定于以下的陶瓷复合体、使用了其的发光装置和陶瓷复合体的制造方法。需要说明的是，颜色名称与色度坐标的关系、光的波长范围与单色光的颜色名称的关系等基于JIS Z8110。

陶瓷复合体

陶瓷复合体包含稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙，将它们的合计量设为100体积％，稀土类铝酸盐荧光体的含量为15体积％以上且60体积％以下，玻璃的含量为3体积％以上且84体积％以下，氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下。

陶瓷复合体以玻璃作为基材，且包含稀土类铝酸盐荧光体和氟化钙。陶瓷复合体在成为基材的玻璃中包含1体积％以上且60体积％以下的氟化钙，因此，入射至陶瓷复合体的光因折射率比作为基材的玻璃小的氟化钙而向陶瓷复合体的内部散射，入射光向陶瓷复合体外部的逸散受到抑制。陶瓷复合体在作为基材的玻璃中同时包含氟化钙和稀土类铝酸盐荧光体。因此，在陶瓷复合体的内部，因氟化钙而散射的光反复散射，由此利用稀土类铝酸盐荧光体高效地进行波长转换，并向陶瓷复合体的外部出射，能够提高发光效率。另外，陶瓷复合体通过使入射至陶瓷复合体的光因基材中包含的氟化钙而发生散射，能够出射在相对于出射面近似垂直的方向上进行了聚光的光，能够使从陶瓷复合体出射的光聚光至目标位置。

将稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙的合计量设为100体积％，陶瓷复合体的稀土类铝酸盐荧光体的含量为15体积％以上且60体积％以下，优选为16体积％以上、更优选为17体积％以上、更进一步优选为18体积％以上。通过使陶瓷复合体的稀土类铝酸盐荧光体的含量为15体积％以上且60体积％以下，能够得到具有目标的发光效率和相对密度的陶瓷复合体。

将稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙的合计量设为100体积％，陶瓷复合体的氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下，优选为2体积％以上且58体积％以下，更优选为3体积％以上且55体积％以下，更进一步优选为5体积％以上且50体积％以下。如果陶瓷复合体的氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下，则能够使入射光散射而得到发光效率高的陶瓷复合体。

将稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙的合计量设为100体积％，只要稀土类铝酸盐荧光体为15体积％以上且60体积％以下、氟化钙为1体积％以上且60体积％以下，则陶瓷复合体的玻璃的含量没有特别限定，以稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙的合计量不超过100体积％的方式包含玻璃即可。如果陶瓷复合体的玻璃的含量为3体积％以上且84体积％以下，则利用玻璃而形成稳定的基材，能够得到发光效率高、耐久性良好的陶瓷复合体。陶瓷复合体的玻璃的含量优选为5体积％以上且82体积％以下，更优选为10体积％以上且80体积％以下，进一步优选为12体积％以上且77体积％以下。

陶瓷复合体的相对密度优选为90％以上且100％以下。由于陶瓷复合体的相对密度为90％以上且100％以下，因此，利用稀土类铝酸盐荧光体高效地进行了波长转换的光的透射率高，光的取出效率变高。

陶瓷复合体的相对密度

陶瓷复合体的相对密度是指通过陶瓷复合体的表观密度相对于陶瓷复合体的真密度而算出的值。相对密度利用下述式(1)来算出。

[数学式1]

陶瓷复合体的相对密度(％)＝(陶瓷复合体的表观密度÷陶瓷复合体的真密度)×100(1)

陶瓷复合体的真密度如下算出：将陶瓷复合体所含的玻璃的质量比例(质量％)记作G_m，将玻璃的真密度(g/cm³)记作G_d，将稀土类铝酸盐荧光体的质量比例(质量％)记作P_m，将稀土类铝酸盐荧光体的真密度(g/cm³)记作P_d，将氟化钙的质量比例(质量％)记作C_m，将氟化钙的真密度(g/cm³)记作C_d时，利用下述式(2)来算出。

[数学式2]

稀土类铝酸盐荧光体的质量比例(质量％)：P_m

稀土类铝酸盐荧光体的真密度(g/cm³)：P_d

玻璃的质量比例(质量％)：G_m

玻璃的真密度(g/cm³)：G_d

氟化钙(CaF₂)的质量比例(质量％)：C_m

氟化钙(CaF₂)的真密度(g/cm³)：C_d

G_m+P_m+C_m＝100

陶瓷复合体的表观密度是指陶瓷复合体的质量(g)除以通过阿基米德法求出的陶瓷复合体的体积(cm³)而得的值。陶瓷复合体的表观密度利用下述式(3)算出。

[数学式3]

陶瓷复合体的表观密度＝陶瓷复合体的质量(g)÷陶瓷复合体的体积(阿基米德法)(cm³) (3)

陶瓷复合体优选为具有第一主面和第二主面的板状体，且其板厚为90μm以上且300μm以下，所述第一主面成为光的入射面，所述第二主面位于第一主面的相反侧且成为光的出射面。由此，所入射的光和利用稀土类铝酸盐荧光体进行了波长转换的光因陶瓷复合体所含的氟化钙而发生散射，能够提高光的取出效率或者维持机械强度。作为板状体的陶瓷复合体的板厚更优选为95μm以上且250μm以下、进一步优选为100μm以上且200μm以下。

陶瓷复合体的从第二主面出射的出射光的光径相对于向第一主面入射的入射光的光径之比(出射光的光径/入射光的光径)优选为0.400以上且0.990以下、更优选为0.450以上且0.985以下、进一步优选为0.500以上且0.980以下、更进一步优选为0.550以上且0.975以下、特别优选为0.600以上且0.970以下。若从第二主面出射的出射光的光径相对于向陶瓷复合体的第一主面入射的入射光的光径之比(以下有时也称为“光径比(出射光/入射光)”)为0.400以上且0.990以下，则能够将从陶瓷复合体出射的光向目标位置聚光。向陶瓷复合体的第一主面入射的入射光的光径是从光源出射的光的光径。入射光的光径可利用例如色彩亮度计进行测定。入射光的光径优选为1mm以上且5mm以下，更优选为2mm以上且4mm以下。从陶瓷复合体的第二主面出射的出射光的光径可如下测定：利用色彩亮度计测定从陶瓷复合体出射的光的发光亮度，将所得发光光谱中显示出最大亮度的位置作为中心(测定中心)，测定达到发光光谱中最大亮度的百分之一的亮度(以下有时称为“1/100亮度”)的两个位置的自测定中心起的距离(mm)作为绝对值，将与最大亮度相比达到最大亮度的1/100亮度的两个位置的自测定中心起的距离(mm)的绝对值之和作为从第二主面出射的出射光的光径。

稀土类铝酸盐荧光体

稀土类铝酸盐荧光体的平均粒径优选为15μm以上且40μm以下，更优选为18μm以上且38μm以下、进一步优选为20μm以上且35μm以下。由此，能够将入射至陶瓷复合体的光高效地进行波长转换，能够提高发光效率。另外，能够将荧光体均匀地配置在陶瓷复合体中。稀土类铝酸盐荧光体的平均粒径可利用费氏微粒测量法(Fisher sub-sieve sizer、以下也称为“FSSS法”)进行测定，利用FSSS法测定的平均粒径也称为费氏微粒测量编号(Fishersub-sieve sizer’s No.)。FSSS法是通过空气透过法利用空气的流通阻力测定比表面积而求出粒径的方法。具体而言，可以使用费氏微粒测量95型(Fisher Scientific公司制)，在气温25℃、湿度70％RH的环境下，量取1cm³量的试样(稀土类铝酸盐荧光体)并填装至专用的管状容器后，流通恒定压力的干燥空气，由压差读取比表面积，并利用FSSS法算出平均粒径。

稀土类铝酸盐荧光体优选包含下述式(I)所示的组成。

(Ln₁-_aCe_a)₃(Al_cGa_b)₅O₁₂ (I)

式(I)中，Ln为选自Y、Gd、Lu和Tb中的至少1种稀土类元素，可以包含2种以上的稀土类元素。a、b和c为满足0＜a≤0.022、0≤b≤0.4、0＜c≤1.1、0.9≤b+c≤1.1的数。

Ce为荧光体的活化元素，变量a与3的乘积在式(I)所示的组成中表示Ce的摩尔比。“摩尔比”是指稀土类铝酸盐荧光体的化学组成的1摩尔中的各元素的摩尔量。变量a更优选为0.00005以上且0.021以下(0.005×10^-2≤a≤0.021)、进一步优选为0.0001以上且0.020以下(0.01×10^-2≤a≤0.020)。变量b与5的乘积表示Ga的摩尔比。为了期望的粒径以及波长转换成期望的色调，变量b可以为0.00001以上且0.35以下(0.001×10^-2≤b≤0.35)，也可以为0.00005以上且0.30以下(0.005×10^-2≤b≤0.30)。变量c与5的乘积表示Al的摩尔比。变量c优选为0.5以上且1.1以下(0.5≤c≤1.1)，更优选为0.6以上且1.0以下(0.6≤c≤1.0)。变量b与变量c之和优选为0.9以上且1.1以下(0.9≤b+c≤1.1)，更优选为0.95以上且1.10以下(0.95≤b+c≤1.10)。

玻璃

陶瓷复合体所含的玻璃的软化点优选为500℃以上，软化点更优选为600℃以上、软化点进一步优选为700℃以上。作为构成陶瓷复合体基材的玻璃的原料，优选为玻璃粉末。作为陶瓷复合体的原料，若玻璃是软化点为500℃以上的玻璃粉末，则将原料混合后以例如800℃～1200℃的温度进行烧成而得到陶瓷复合体时，玻璃与稀土类铝酸盐荧光体不发生反应，能够抑制所得陶瓷复合体的体色发生变化而变黑，能够抑制发光效率的降低。另外，若玻璃是软化点为500以上的玻璃，则能够维持将稀土类铝酸盐荧光体与氟化钙混合并烧成而得到的陶瓷复合体的耐久性。即，即使在放置于湿气多的环境中的情况下，也能够抑制陶瓷复合体表面的变性，能够维持透射率从而抑制发光效率的降低。陶瓷复合体所含的玻璃的软化点的上限值没有特别限定，其软化点优选为1200℃以下、更优选为1100℃以下。

玻璃只要是软化点为500以上的玻璃，其种类就没有限定。作为玻璃，可列举出例如硼硅酸玻璃。作为硼硅酸玻璃，可列举出钡硼硅酸玻璃、铝硼硅酸玻璃。玻璃优选不含容易与构成稀土类铝酸盐荧光体的成分发生反应、因反应而导致玻璃变色或着色的成分、例如Pb、Bi、Fe、Mn或Ce的各成分。即使包含上述各成分，只要各成分的合计按照氧化物换算为10000ppm以下，则也可以允许。

氟化钙

关于陶瓷复合体所含的氟化钙，氟化钙的纯度为99.0质量％以上，氟化钙的纯度优选为99.5质量％以上。在陶瓷复合体中，若陶瓷复合体包含氟化钙的纯度为99.0质量％以上的氟化钙，则使入射至陶瓷复合体的光和利用稀土类铝酸盐荧光体进行了波长转换的光发生散射，因此能够提高发光效率。另外，氟化钙在向陶瓷复合体中烧成时与稀土类铝酸盐荧光体的反应性较低。因此，稀土类铝酸盐荧光体的劣化少，能够得到具有高发光效率和耐久性的陶瓷复合体。氟化钙可以是氟化钙的纯度为99.0质量％以上的单晶。另外，氟化钙也可以为粉末状。

陶瓷复合体的制造方法

图1是表示本发明所述的陶瓷复合体的制造方法的一例的流程图。参照图1说明陶瓷复合体的制造方法的工序。陶瓷复合体的制造方法包括成形体准备工序S102和烧成工序S103。陶瓷复合体的制造方法可以在成形体准备工序S102之前包括粉体混合工序S101，也可以在烧成工序S103之后包括对陶瓷复合体的表面进行粗面处理的粗面处理工序S104，还可以包括切割成期望大小或厚度的加工工序S105。关于粗面处理工序S104与加工工序S105的顺序，可以在粗面处理工序S104之后进行加工工序S105，也可以按照相反的顺序在加工工序S105之后进行粗面处理工序S104。

粉体混合工序

在粉体混合工序中，将构成成形体的粉体混合。构成成形体的粉体优选包含稀土类铝酸盐荧光体颗粒、玻璃粉末和氟化钙的粉末。粉体的混合可以使用研钵和研棒进行混合。粉体的混合可以使用球磨机等的混合媒介进行混合。另外，为了容易进行粉体的混合，进而容易将混合后的粉体进行成形，也可以使用少量的水、乙醇等成形助剂。成形助剂优选为在后续的烧成工序中容易挥发的成形助剂，在添加成形助剂的情况下，相对于粉体100体积％，成形助剂优选为10体积％以下、更优选为8体积％以下、进一步优选为5体积％以下。

成形体准备工序

在成形体准备工序中，得到混合粉体，所述混合粉体包含稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙，且相对于它们的合计量，稀土类铝酸盐荧光体的含量为15体积％以上且60体积％以下，玻璃的含量为3体积％以上且84体积％以下，氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下。将该混合粉体成形为期望的形状而得到成形体。粉体的成形方法可以采用加压成形法等已知方法，可列举出例如模具加压成形法、冷等静压加压法(CIP：ColdIsostatic Pressing、以下也称为“CIP”)等。为了调整成形体的形状，成形方法可以采用两种方法，也可以在模具加压成形后再进行CIP。CIP中，优选利用以水为介质的冷等静水压加压法来加压成形体。

模具加压成形时的载荷优选为0.1kg/cm²～1.0kg/cm²，更优选为0.2kg/cm²～0.5kg/cm²。如果模具加压成形时的载荷为上述范围，则能够将成形体调整至期望的形状。

CIP处理中的压力优选为50MPa～200MPa，更优选为50MPa～180MPa。若CIP处理中的压力为上述范围，则以烧成后得到的陶瓷复合体的相对密度优选达到90％以上且100％以下的方式将稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙混合，能够得到这些颗粒彼此接触的成形体。

烧成工序

烧成工序是将成形体烧成而得到陶瓷复合体的工序。成形体优选在包含5体积％以上氧气的气氛中进行烧成。气氛中的氧气含量更优选为10体积％以上、进一步优选为15体积％以上，也可以为大气(氧含量为20体积％以上)气氛。通过在包含5体积％以上氧气的气氛中将成形体进行烧成，成形体中的各成分以密合的状态进行烧成，能够得到相对密度优选为90％以上且100％以下的陶瓷复合体。

烧成温度优选为800℃以上且1100℃以下的范围，更优选为850℃以上的范围。如果烧成温度为800℃以上，则能够得到相对密度为90％以上且100％以下的陶瓷复合体。另外，如果烧成温度为1100℃以下，则使玻璃软化而将玻璃作为基材，能够得到稀土类铝酸盐荧光体和氟化钙不熔融地包含在这些基材中的陶瓷复合体。

粗面处理工序

粗面处理工序是对所得陶瓷复合体的表面进行粗面处理的工序。粗面处理工序可以在将陶瓷复合体切割加工成期望大小或厚度的加工工序之前进行，也可以在加工工序后进行。进行粗面处理的陶瓷复合体优选为具有第一主面和第二主面的板状体，且所述第一主面成为光的入射面，所述第二主面位于第一主面的相反侧且成为光的出射面，粗面处理优选对第二主面实施。作为粗面处理方法，可列举出例如基于喷砂的方法、基于使用了粗金刚石粗粒的粗研磨的方法、基于切割的方法、基于化学蚀刻的方法等。

加工工序

加工工序是将所得陶瓷复合体切割加工成期望大小或厚度的工序。切割方法可以利用公知的方法，可列举出例如刀片切割、激光切割、使用线锯进行切割的方法。这些之中，从切割面高精度地变得平坦的观点出发，优选为线锯。利用加工工序能够得到期望大小或厚度的陶瓷复合体。优选对陶瓷复合体进行切割加工，使其成为具有第一主面和第二主面的板状体，其中所述第一主面成为光的入射面、所述第二主面位于第一主面的相反侧并成为光的出射面。板状体的陶瓷复合体的板厚优选为90μm以上且300μm以下，更优选为95μm以上且250μm以下、进一步优选为100μm以上且200μm以下。若陶瓷复合体为板状体并将其板厚切割加工成90μm以上且300μm以下的范围，则容易加工且波长转换效率良好，能够获得光的取出效率得以提高的陶瓷复合体。

发光装置

发光装置具备陶瓷复合体以及发出激发陶瓷复合体所含的稀土类铝酸盐荧光体的光的光源。

光源优选为半导体激光。由此，使从半导体激光出射的激发光向陶瓷复合体入射，利用陶瓷复合体所含的稀土类铝酸盐荧光体进行了波长转换的光与来自光源的光的混色光被透镜阵列、偏振转换元件、色分离光学系统等多个光学系统分离成红色光、绿色光和蓝色光，并根据图像信息而进行转调，能够制成形成彩色图像光的发光装置。发光装置可以用于投影仪。使用半导体激光作为光源的发光装置可以是使从半导体激光出射的激发光经由二向色镜或准直光学系统等光学系统而向陶瓷复合体入射的发光装置。

发光装置的光源可以为包含LED芯片的发光元件。陶瓷复合体通过与发光元件组合而能够将发光元件所发出的光进行转换，从而构成发出来自发光元件的光与利用陶瓷复合体所含的稀土类铝酸盐荧光体进行了波长转换的光的混色光的发光装置。发光元件可以使用例如发出在350nm以上且500nm以下、优选在440nm以上且470nm以下的波长范围内具有发光峰值波长的光的发光元件。作为发光元件，可以使用例如使用了氮化物系半导体(In_XAl_YGa_1-X-YN、0≤X、0≤Y、X+Y≤1)的半导体发光元件。通过使用半导体发光元件作为激发光源，能够获得高效率且输出相对于输入的线性高、抗机械冲击也强且稳定的发光装置。

实施例

以下，通过实施例具体地说明本发明。本发明不限定于这些实施例。

稀土类铝酸盐荧光体的制造例

按照Y∶Ce∶Al∶Ga以摩尔比计为2.97∶0.03∶5.00∶0.05的方式分别计量氧化钇(Y₂O₃)、氧化铈(CeO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化镓(Ga₂O₃)并制成原料混合物，作为焊剂而添加氟化钡(BaF₂)，将原料混合物和焊剂用球磨机混合。将该混合物投入至氧化铝坩埚中，在还原性气氛下以1400℃～1600℃的范围烧成10小时从而得到烧成物。使所得烧成物分散在纯水中，隔着筛子一边施加各种振动一边流通溶剂，使其通过湿式筛子，接着进行脱水、干燥，使其通过干式筛子来进行分级，准备具有(Y_0.99Ce_0.01)₃(Al_1.00Ga_0.01)₅O₁₂所示组成的稀土类铝酸盐荧光体。所得稀土类铝酸盐荧光体的平均粒径为22μm。

玻璃

使用了由钡硼硅酸玻璃构成的玻璃粉末。玻璃的折射率为1.56。玻璃的折射率记载了标称值。玻璃的软化点为870℃。玻璃的软化点记载了标称值。通过后述组成分析求出构成玻璃的各元素的含量。利用ICP-AES(电感耦合等离子体发光分析装置)(制品名：Perkin Elmer(パ一キンエルマ一)公司制)，测定构成玻璃的除了氧以外的各元素的质量百分率(质量％)。将玻璃的组成分析的结果记载于表1。

[表1]

氟化钙

使用了氟化钙的纯度为99.5质量％、平均粒径为1.2μm、折射率为1.40的氟化钙(CaF₂)。氟化钙的纯度和折射率记载了标称值。平均粒径利用与测定稀土类铝酸盐荧光体的平均粒径的方法和装置相同的方法和装置进行测定。

实施例1

使用了平均粒径为22μm、组成用(Y_0.99Ce_0.01)₃(Al_1.00Ga_0.01)₅O₁₂表示的稀土类铝酸盐荧光体。将该稀土类铝酸盐荧光体、玻璃粉末和氟化钙(CaF₂)的合计量设为100体积％，以稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙(CaF₂)的各成分含量达到表2所示含量的方式进行称量，并利用干式球磨机进行混合，准备成形体用的混合粉体。从混合粉体中去除混合媒介所使用的球后，将混合粉体填充至模具中，以0.35kg/cm²的载荷形成直径17mm、厚度15mm的圆筒形状的成形体。将所得成形体用烧成炉(株式会社广筑制)在大气气氛(氧浓度：约20体积％)中以850℃的温度保持2小时来进行烧成，得到陶瓷复合体。将所得陶瓷复合体用线锯切割成板厚720μm，将所得样品的表面用平面研削机研磨至板厚200μm，从而得到陶瓷复合体的样品。

实施例2～12

将稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙(CaF₂)的合计量设为100体积％，使稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙(CaF₂)的各成分含量达到表2所示的含量，除此之外，与实施例1同样地操作，得到各实施例的陶瓷复合体。

比较例1

不使用氟化钙，将稀土类铝酸盐荧光体和玻璃的合计量设为100体积％，使稀土类铝酸盐荧光体和玻璃的各成分含量达到表2所示的含量，除此之外，与实施例1同样地操作，得到比较例1的陶瓷复合体。

比较例2

将稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙(CaF₂)的合计量设为100体积％，使稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙(CaF₂)的各成分含量达到表2所示的含量，除此之外，与实施例1同样地操作，将稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙(CaF₂)的混合粉体填充至模具中。但是，稀土类铝酸盐荧光体的含量超过60体积％，无法成形。

比较例3

将稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙(CaF₂)的合计量设为100体积％，使稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙(CaF₂)的各成分含量达到表2所示的含量，除此之外，与实施例1同样地操作，形成成形体。但是，氟化钙(CaF₂)的含量超过60体积％，成形体较脆，虽然对该成形体进行了烧成，但未烧结而无法获得陶瓷复合体。

相对密度(％)

测定各实施例和比较例的陶瓷复合体的相对密度。各实施例和比较例的陶瓷复合体的相对密度利用上述式(1)算出。另外，陶瓷复合体的真密度利用上述式(2)算出。将实施例和比较例中使用的稀土类铝酸盐荧光体的真密度设为4.60g/cm³，将玻璃的真密度设为3.00g/cm³，将氟化钙(CaF₂)的真密度设为3.18g/cm³，并进行计算。陶瓷复合体的表观密度利用上述式(3)算出。

发光效率(％)

从激光二极管以入射光的光径达到3.5mm的方式对各实施例和比较例的陶瓷复合体的样品照射波长为455nm的激光，利用积分球测定入射至样品且从样品出射的光的放射束。将比较例1的放射束设为100％，并将测定了各实施例和比较例的样品的放射束相对于比较例1的放射束的相对放射束作为发光效率(％)。

光径比(出射光的光径/入射光的光径)

从激光二极管以入射光的光径达到3.5mm的方式对各实施例和比较例的陶瓷复合体的样品照射波长为455nm的激光，将激光的光径设为向样品的第一主面入射的入射光的光径。从陶瓷复合体的第二主面出射的出射光的光径如下测定：利用色彩亮度计测定从各实施例和比较例的陶瓷复合体的样品出射的光的发光亮度，将所得发光光谱中显示出最大亮度的位置作为中心(测定中心)，测定达到发光光谱中最大亮度的百分之一的亮度(1/100亮度)的两个位置的自测定中心起的距离(mm)作为绝对值，将与最大亮度相比达到最大亮度的1/100亮度的两个位置的自测定中心起的距离(mm)的绝对值之和作为从第二主表面出射的出射光的光径。求出从第二主面出射的出射光的光径相对于向第一主表面入射的入射光的光径的光径比。图2是表示实施例3和比较例1所述的陶瓷复合体所发出的光自测定中心起的距离与将最大亮度设为100时的相对发光强度(％)的关系的发光光谱的图。

SEM照片

对于实施例3所述的陶瓷复合体的主面，利用能量分散型X射线(energydispersive X-ray spectrometry-EDX)分析对氟进行鉴定，并利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)拍摄SEM图像。图3是实施例3所述的陶瓷复合体的主面(第一主面)的利用EDX分析鉴定氟的SEM照片。对于实施例3所述的陶瓷复合体的主面，利用EDX分析对钙进行鉴定，并拍摄SEM图像。图4是实施例3所述的陶瓷复合体的主面(第一主面)的利用EDX分析鉴定钙的SEM照片。

[表2]

实施例1-12所述的陶瓷复合体包含氟化钙，因此，所入射的光未经波长转换地透过的比例少，与比较例1的陶瓷复合体相比能够提高发光效率。实施例3～12的陶瓷复合体包含10体积％以上的氟化钙，因此，所入射的光因氟化钙而发生散射，通过在陶瓷复合体的内部发生散射而利用稀土类铝酸盐荧光体高效地进行波长转换，并向陶瓷复合体的外部出射。因此，陶瓷复合体能够提高光的取出效率。实施例3～9、11和12的陶瓷复合体与比较例1相比发光效率提高10％以上。

实施例1～12所述的陶瓷复合体的从第二主面出射的出射光的光径相对于向第一主面入射的入射光的光径之比(光径比(出射光/入射光))为0.400以上且0.990以下的范围。根据实施例1～12所述的陶瓷复合体的光径比，实施例1～12所述的陶瓷复合体中，入射至陶瓷复合体的光因作为基材的玻璃中包含的氟化钙而发生散射。因此，与光的散射少的情况相比，能够抑制出射面的光扩散。即，陶瓷复合体能够出射在相对于出射面近似垂直的方向上进行了聚光的光，能够使出射光聚光至目标位置。

比较例1所述的陶瓷复合体不含氟化钙。因此，入射光容易从作为基材的玻璃透射，无法使入射光散射从而利用稀土类铝酸盐荧光体高效地进行波长转换，因此发光效率降低。另外，比较例1所述的陶瓷复合体的光径比为1.0，无法将从陶瓷复合体出射的光进行聚光。

如图3的SEM照片所示那样在实施例3的陶瓷复合体的主面(第一主面)中鉴定的含氟部分1与如图4的SEM照片所示那样在实施例3的陶瓷复合体的主面(第一主面)中鉴定的含钙部分2重合。因此可以确认：氟化钙不与稀土类铝酸盐荧光体或玻璃发生反应，另外，未因烧成而发生熔融，以氟化钙的状态存在于陶瓷复合体中。

产业上的可利用性

本发明的一个方式所述的陶瓷复合体可与LED、LD的发光元件组合从而利用于车载用途和一般照明用途的照明装置、液晶显示装置的背光、投影仪的光源。

附图标记说明

1：陶瓷复合体中的含氟部分、2：陶瓷复合体中的含钙部分。

Claims (21)

1.一种陶瓷复合体，其为具有第一主面和第二主面的板状体，所述第一主面成为光的入射面，所述第二主面位于所述第一主面的相反侧且成为光的出射面，

包含组成用下述式(I)表示的稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙的陶瓷复合体，将它们的合计量设为100体积％，所述稀土类铝酸盐荧光体的含量为15体积％以上且60体积％以下，所述玻璃的含量为3体积％以上且84体积％以下，所述氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下，

从所述第二主面出射的出射光的光径相对于向所述第一主面入射的入射光的光径之比为0.400以上且0.990以下的范围，

通过所述陶瓷复合体的表观密度相对于所述陶瓷复合体的真密度而算出的所述陶瓷复合体的相对密度为90％以上且100％以下，(Ln_1-aCe_a)₃(Al_cGa_b)₅O₁₂ (I)

式(I)中，Ln为选自Y、Gd、Lu和Tb中的至少1种，a、b和c为满足0<a≤0.022、0≤b≤0.4、0<c≤1.1、0.9≤b+c≤1.1的数。

2.根据权利要求1所述的陶瓷复合体，所述板状体的板厚为90μm以上且300μm以下。

3.根据权利要求1所述的陶瓷复合体，其中，所述稀土类铝酸盐荧光体的平均粒径为15μm以上且40μm以下。

4.根据权利要求1所述的陶瓷复合体，其中，将所述稀土类铝酸盐荧光体、所述玻璃和所述氟化钙的合计量设为100体积％，所述稀土类铝酸盐荧光体的含量为27.1体积％以上且60体积％以下，所述玻璃的含量为3体积％以上且71.9体积％以下，所述氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下。

5.根据权利要求1所述的陶瓷复合体，其中，所述入射光的光径为1mm以上且5mm以下。

6.根据权利要求1所述的陶瓷复合体，其中，所述光径之比为0.600以上且0.985以下的范围。

7.根据权利要求1所述的陶瓷复合体，其中，所述式(I)中，a和b为满足0.01×10^-2≤a≤0.020、0.005×10^-2≤b≤0.30的数。

8.根据权利要求1所述的陶瓷复合体，其中，所述玻璃的软化点为500℃以上且1200℃以下的范围内。

9.根据权利要求1所述的陶瓷复合体，其中，所述玻璃为选自钡硼硅酸玻璃和铝硼硅酸玻璃中的至少一种。

10.一种发光装置，其具备：

权利要求1～9中任一项所述的陶瓷复合体；以及

发出激发所述稀土类铝酸盐荧光体的光的光源。

11.根据权利要求10所述的发光装置，其中，所述光源为半导体激光。

12.一种陶瓷复合体的制造方法，其包括：通过模具加压成形法和/或冷等静压加压法即CIP法成形，准备成形体并将所述成形体烧成，

所述成形体包含组成用下述式(I)表示的稀土类铝酸盐荧光体、玻璃和氟化钙，相对于它们的合计量，所述稀土类铝酸盐荧光体的含量为15体积％以上且60体积％以下，所述玻璃的含量为3体积％以上且84体积％以下，所述氟化钙的含量为1体积％以上且60体积％以下，

所述冷等静压加压法即CIP法中的压力为50MPa～200MPa，

(Ln_1-aCe_a)₃(Al_cGa_b)₅O₁₂ (I)

式(I)中，Ln为选自Y、Gd、Lu和Tb中的至少1种，a、b和c为满足0<a≤0.022、0≤b≤0.4、0<c≤1.1、0.9≤b+c≤1.1的数。

13.根据权利要求12所述的陶瓷复合体的制造方法，其中，所述烧成的温度为800℃以上且1100℃以下的范围。

14.根据权利要求12所述的陶瓷复合体的制造方法，其包括：将所述成形体在包含5体积％以上氧气的气氛中进行烧成。

15.根据权利要求12所述的陶瓷复合体的制造方法，其中，所述稀土类铝酸盐荧光体的平均粒径为15μm以上且40μm以下。

16.根据权利要求12所述的陶瓷复合体的制造方法，其中，所述模具加压成形法中的载荷为0.1kg/cm²～1.0kg/cm²。

17.根据权利要求12所述的陶瓷复合体的制造方法，其包括：

对所得的所述陶瓷复合体的表面进行粗面处理。

18.根据权利要求12所述的陶瓷复合体的制造方法，其中，所得的所述陶瓷复合体具有第一主面和第二主面，且所述第一主面成为光的入射面，所述第二主面位于第一主面的相反侧且成为光的出射面，所述制造方法包括：

对所述第二主面进行粗面处理。

19.根据权利要求17或18所述的陶瓷复合体的制造方法，其中，所述粗面处理方法是基于喷砂的方法、基于使用了粗金刚石粗粒的粗研磨的方法、基于切割的方法、或者基于化学蚀刻的方法中的任意方法。

20.根据权利要求12所述的陶瓷复合体的制造方法，其包括：

对所得的所述陶瓷复合体进行切割加工。

21.根据权利要求20所述的陶瓷复合体的制造方法，其中，所述切割加工使用刀片切割、激光切割、或使用线锯进行切割的方法。

Images