JP6063126B2 - 波長変換部材、発光デバイス及び波長変換部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長変換部材、発光デバイス及び波長変換部材の製造方法に関する。

従来、例えば特許文献１などにおいて、ガラスマトリクス中に無機蛍光体を分散させた波長変換層が提案されている。この波長変換層では、媒質及び蛍光体の両方が無機材料からなる。従って、この波長変換層は、耐熱性や耐光性に優れているという利点を有する。

特開２００３−２５８３０８号公報

ところで、例えばプロジェクタの光源などとして使用するような場合には、励起光源側に蛍光を出射させたい場合がある。このような場合には、波長変換層の裏面側に反射板を固定することが考えられる。

波長変換層と反射板とを固定する方法としては、例えば、樹脂接着剤を用いて波長変換層と反射板とを固定する方法が考えられる。しかしながら、励起光によって樹脂接着層が劣化し、接着強度が低くなり、波長変換層が反射板から脱落する虞がある。また、樹脂接着層が着色し、励起光に対する樹脂接着層の透過率が低くなり、波長変換層の発光効率が低くなる虞がある。従って、波長変換層と反射板とが樹脂接着層により接着された波長変換部材は、耐久性が低いという問題がある。

本発明は、優れた耐久性を有する波長変換部材を提供することを主な目的とする。

本発明に係る波長変換部材は、基材と、波長変換層とを備える。基材は、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散しており、ガラスマトリクスとは異なる屈折率を有する結晶とを含む。波長変換層は、基材の上に配されている。波長変換層は、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散した無機蛍光体とを含む。基材と波長変換層とが融着している。

基材における結晶の含有率は、３体積％〜８０体積％であることが好ましい。

結晶が、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。結晶が、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物または窒化物を含むことがより好ましい。

基材のガラスマトリクスの屈折率（ｎｄ）と、結晶の屈折率（ｎｄ）との差が、０．０３以上であることが好ましい。

基材の熱膨張係数と、波長変換層の熱膨張係数との差が、１００×１０^−７／℃以下であることが好ましい。

基材のガラスマトリクスの軟化点と、波長変換層のガラスマトリクスの軟化点との差が、２００℃以下であることが好ましい。

基材の可視波長域における全光線反射率が５０％以上であることが好ましい。

基材が、ガラス粉末と結晶とを含む混合粉末の焼結体からなることが好ましい。

波長変換層が、ガラス粉末と無機蛍光体の粉末とを含む混合粉末の焼結体からなることが好ましい。

本発明に係る発光デバイスは、上記本発明に係る波長変換部材と、光源とを備える、光源は、波長変換層に無機蛍光体の励起波長の光を照射する。

本発明に係る波長変換部材の製造方法は、上記本発明に係る波長変換部材の製造方法に関する。本発明に係る波長変換部材の製造方法では、ガラス粉末と、ガラス粉末とは異なる屈折率を有する結晶の粉末とを含む混合粉末を含むペーストを用いて第１のグリーンシートを作製する。ガラス粉末と無機蛍光体の粉末とを含む混合粉末を含むペーストを用いて第２のグリーンシートを作製する。第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを積層して作製した積層体を焼成することによって、第１のグリーンシートから構成された基材と、第２のグリーンシートから構成された波長変換層とを備える波長変換部材を得る。

第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを積層した後に、加圧することにより積層体を作製することが好ましい。

本発明によれば、優れた耐久性を有する波長変換部材を提供することができる。

本発明の一実施形態における波長変換部材の略図的断面図である。 本発明の一実施形態における発光デバイスの模式的側面図である。 本発明の一実施形態における発光デバイスの製造方法を説明するための略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１に示されるように、波長変換部材１は、基材１０と、波長変換層２０とを備える。

（基材１０）
本実施形態において、基材１０は、板状である。但し、本発明において、基材の形状寸法は特に限定されない。基材は、板状以外の形状を有していてもよい。

基材１０は、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散している結晶とを含む。具体的には、基材１０は、ガラス粉末と結晶の粉末との混合粉末の焼結体からなる。基材１０を構成しているガラスマトリクスと結晶との両方が無機材料である。従って、基材１０は、優れた耐熱性を有する。

なお、基材１０は、結晶を含む結晶化ガラスにより構成されていてもよい。すなわち、基材１０は、結晶からなる粒子が含んでいてもよいし、ガラスマトリクス中に析出した結晶を含んでいてもよい。

結晶は、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよい。

基材１０のガラスマトリクスは、特に限定されないが、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｌａ，Ｇｄ，Ｔａ及びＷからなる群から選ばれた少なくとも一種を含むものであることが好ましい。基材１０のガラスマトリクスは、例えば、硼珪酸塩系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスなどのリン酸塩系ガラスなどにより構成されていてもよい。

基材１０のガラスマトリクスの軟化点は、２５０℃〜１０００℃であることが好ましく、３００℃〜８００℃であることがより好ましい。

基材１０のガラスマトリクスの屈折率（ｎｄ）は、１．４５〜２．０であることが好ましく、１．４７〜１．８５であることがより好ましい。

結晶は、基材１０のガラスマトリクスとは異なる屈折率を有する。即ち、結晶の屈折率は、基材１０のガラスマトリクスの屈折率よりも高いか、基材１０のガラスマトリクスの屈折率よりも低い。

結晶は、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでいることが好ましく、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物または窒化物を含むことがより好ましい。例えば、結晶の屈折率を前記基材１０のガラスマトリクスの屈折率よりも高くする場合は、結晶は、例えば、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｍｇ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでいることが好ましく、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｌａ、Ｚｒ、Ｃｅ、Ｍｇ及びＺｎからなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物または窒化物を含むことがより好ましい。具体的には、結晶は、例えば、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化マグネシウムまたは酸化亜鉛からなるものであることが好ましい。一方、例えば、結晶の屈折率を前記基材１０のガラスマトリクスの屈折率よりも低くする場合は、結晶は、例えば、Ａｌ，Ｇａ及びＳｉからなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでいることが好ましく、Ａｌ，Ｇａ及びＳｉからなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物または窒化物を含むことがより好ましい。具体的には、結晶は、例えば、酸化アルミニウム、酸化ガリウムまたは酸化ケイ素からなるものであることが好ましい。なお、基材１０は、１種類の結晶を含んでいてもよいし、複数種類の結晶を含んでいてもよい。その場合、基材１０は、基材１０のガラスマトリクスよりも高い屈折率を有する少なくとも一種の結晶と、基材１０のガラスマトリクスよりも低い屈折率を有する少なくとも一種の結晶とを含んでいてもよい。

結晶の平均粒子径（Ｄ_５０）は、１μｍ〜７０μｍ程度であることが好ましく、２μｍ〜５０μｍ程度であることがより好ましい。結晶の平均粒子径が小さすぎると、結晶が凝集する場合がある。一方、結晶の平均粒子径が大きすぎると、基材１０の強度が弱くなる場合がある。

基材１０における結晶の含有率は、３体積％〜８０体積％であることが好ましく、５体積％〜７０体積％であることがより好ましい。結晶の含有率が少なすぎると、十分な光反射率が得られない場合がある。一方、結晶の含有率が多すぎると、基材１０の機械的強度に劣る場合がある。

このように、基材１０は、ガラスマトリクスとは異なる屈折率を有する結晶を含むため、基材１０は、高い光反射率を有する。従って、基材１０は、反射材として機能する。

基材１０の可視波長域における全光線反射率は、５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。

本実施形態のように、反射部材として機能する基材１０を配することにより、励起光の波長変換層２０中における光路長を長くすることができる。従って、波長変換層２０の厚みを大きくすることなく、蛍光の出射効率を好適に高めることができる。

なお、本発明において、「可視波長域」とは、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍのことをいう。

基材１０の光反射率をより高める観点からは、結晶の屈折率（ｎｄ）は、基材１０のガラスマトリクスの屈折率（ｎｄ）よりも０．０３以上高い、あるいは低いことが好ましく、０．０５以上高い、あるいは低いことがより好ましく、０．０７以上高い、あるいは低いことがさらに好ましい。このようにすることによって、結晶とガラスマトリクスとの界面における光反射率をさらに高めることができる。その結果、基材１０の反射率をさらに高めることができる。

なお、基材１０の熱膨張係数は、３０×１０^−７／℃〜１５０×１０^−７／℃であることが好ましく、５０×１０^−７／℃〜１４０×１０^−７／℃であることがより好ましい。

（波長変換層２０）
波長変換層２０は、基材１０の表面１０ａの上に配されている。波長変換層２０は、ガラスマトリクスと、ガラスマトリクス中に分散した無機蛍光体とを含む。具体的には、波長変換層２０は、ガラス粉末と無機蛍光体の粉末とを含む混合粉末の焼結体からなる。波長変換層２０を構成しているガラスマトリクスと無機蛍光体との両方が無機材料である。従って、波長変換層２０は、優れた耐熱性を有する。

無機蛍光体は、例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、塩化物蛍光体、酸塩化物蛍光体、硫化物蛍光体、酸硫化物蛍光体、ハロゲン化物蛍光体、カルコゲン化物蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩化物蛍光体、ガーネット系化合物蛍光体から選ばれた１種以上からなるものとすることができる。

波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の発光を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋などが挙げられる。

波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋などが挙げられる。

波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の蛍光（波長が５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、ＳｒＡｌ_２Ｏ_４：Ｅｕ^２＋、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋などが挙げられる。

波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無蛍光体の具体例としては、例えば、ＺｎＳ：Ｅｕ^２＋などが挙げられる。

波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の蛍光（波長が５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、Ｙ_３（Ａｌ，Ｇｄ）_５Ｏ_１２：Ｃｅ^２＋などが挙げられる。

波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、Ｇｄ_３Ｇａ_４Ｏ_１２：Ｃｒ^３＋、ＣａＧａ_２Ｓ_４：Ｍｎ^２＋などが挙げられる。

波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の蛍光（波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体の具体例としては、例えば、Ｍｇ_２ＴｉＯ_４：Ｍｎ^４＋、Ｋ_２ＳｉＦ_６：Ｍｎ^４＋などが挙げられる。

無機蛍光体の平均粒子径（Ｄ_５０）は、特に限定されない。無機蛍光体の平均粒子径（Ｄ_５０）は、例えば、１μｍ〜５０μｍ程度であることが好ましく、５μｍ〜２５μｍ程度であることがより好ましい。無機蛍光体の平均粒子径（Ｄ_５０）が大きすぎると、発光色が不均一になる場合がある。一方、無機蛍光体の平均粒子径（Ｄ_５０）が小さすぎると、発光強度が低下する場合がある。

波長変換層２０における無機蛍光体の含有量は、特に限定されない。波長変換層２０における無機蛍光体の含有量は、得ようとする蛍光の強度等に応じて適宜設定することができる。波長変換層２０における無機蛍光体の含有量は、例えば、１０体積％〜８０体積％であることが好ましく、２０体積％〜７５％であることがより好ましく、３０体積％〜７０体積％であることがさらに好ましい。波長変換層２０における無機蛍光体の含有量が少なすぎると、得られる蛍光の光強度が低くなってしまう場合がある。波長変換層２０における無機蛍光体の含有量が多すぎると、波長変換層２０の強度が低くなる場合がある。また、波長変換層２０において励起光や蛍光が散乱しやすくなりすぎるため、蛍光の出射効率が低くなる場合がある。

波長変換層２０のガラスマトリクスは、無機蛍光体の分散媒として好適なものである限りにおいて特に限定されない。波長変換層２０のガラスマトリクスは、例えば、硼珪酸塩系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラスなどのリン酸塩系ガラスなどにより構成されていてもよい。

波長変換層２０のガラスマトリクスの軟化点は、２５０℃〜１０００℃であることが好ましく、３００℃〜８５０℃であることがより好ましい。

波長変換層２０のガラスマトリクスの屈折率（ｎｄ）は、１．４５〜２．００であることが好ましく、１．５〜１．８５であることがより好ましい。

波長変換層２０の厚みは、励起光が確実に無機蛍光体に吸収されるような厚みである範囲において、薄い方が好ましい。波長変換層２０が厚すぎると、波長変換層２０における光の散乱や吸収が大きくなりすぎ、蛍光の出射効率が低くなってしまう場合があるためである。具体的には、波長変換層２０の厚みは、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。波長変換層２０の厚みの下限値は、通常、０．０３ｍｍ程度である。

（基材１０と波長変換層２０との接合態様）
波長変換部材１では、基材１０と波長変換層２０とは、それぞれガラス成分を含んでおり、融着している。このため、例えば基材と波長変換層とを樹脂接着剤を用いて接着した場合と比べて、優れた耐久性を実現することができる。具体的には、波長変換部材１では、基材１０と波長変換層２０の接合強度が経時的に低下しにくい。また、波長変換部材１では、発光効率及び光の出射効率が経時的に低下しにくい。

基材１０と波長変換層２０との接合強度の経時的な低下をより効果的に抑制し、基材１０と波長変換層２０との剥離を抑制する観点からは、基材１０の熱膨張係数と、波長変換層２０の熱膨張係数との差が、１００×１０^−７／℃以下であることが好ましく、８０×１０^−７／℃以下であることがより好ましく、６０×１０^−７／℃以下であることがさらに好ましく、４０×１０^−７／℃以下であることがなお好ましい。

また、基材１０のガラスマトリクスの軟化点と、波長変換層２０のガラスマトリクスの軟化点との差が、２００℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましく、１００℃以下であることがさらに好ましい。

（発光デバイス２）
図２は、本実施形態における発光デバイス２の模式的側面図である。発光デバイス２は、波長変換部材１を用いた発光デバイスである。発光デバイス２は、波長変換部材１と、光源３０とを備えている。光源３０は、無機蛍光体の励起波長を含む光Ｌ１を出射する。光Ｌ１は、ビームスプリッタ４０によって波長変換部材１に導かれる。光Ｌ１は、波長変換層２０に入射する。これにより波長変換層２０に含まれる無機蛍光体から蛍光が出射する。また、波長変換層２０を透過した光Ｌ１は、基材１０によって波長変換層２０側に反射され、波長変換層２０に再入射する。この再入射光も無機蛍光体によって蛍光に変換される。

波長変換層２０において生じた蛍光Ｌ２は、ビームスプリッタ４０を透過して発光デバイス２から出射される。

以上のように、発光デバイス２では、波長変換層２０を透過した光が基材１０によって反射され、再度波長変換層２０に入射する。このため、光Ｌ１の利用効率が高い。従って、高強度の蛍光を発生させることができる。

また、上述のように、波長変換部材１は、優れた耐久性を有する。このため、発光デバイス２も、優れた耐久性を有する。発光デバイス２から出射される蛍光Ｌ２の光強度が経時的に低下しにくい。

発光デバイス２は、種々の光学装置に好適に適用される。なかでも、発光デバイス２は、高強度の光源を要するプロジェクタにより好適に用いられ、さらには、光源としてＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）またはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いたプロジェクタにさらに好適に用いられる。光源の出力が高い場合は、光源からの光によって樹脂接着層が劣化しやすいため、樹脂接着剤を用いず、光劣化し難い波長変換部材１を用いることが特に好適であるためである。

なお、プロジェクタでは、一般的に青色、赤色及び緑色の三色が必要である。青色の高出力ＬＥＤ及び赤色の高出力ＬＥＤは入手容易であるものの、緑色の高出力ＬＥＤは入手困難である。従って、緑色の光源を、青色光を出射するＬＥＤと波長変換部材１とにより構成することが好ましい。

（波長変換部材１の製造方法）
以下、波長変換部材１の製造方法の一例について、主として図３を参照しながら説明する。

（第１のグリーンシート５１の作製）
基材１０を作製するための第１のグリーンシート５１を作製する。

具体的には、基材１０のガラスマトリクスを構成するためのガラス粉末に、ガラス粉末とは異なる屈折率を有する結晶の粉末と、結合剤、可塑剤、溶剤等を添加して第１のスラリーを調整する。この第１のスラリーをドクターブレード法などによって、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状に成形する。その後、乾燥させることによって、有機系溶剤等を除去することにより第１のグリーンシート５１を完成させることができる。

ガラス粉末と結晶粉末の合量における結晶粉末の含有量は、３体積％〜８０体積％であることが好ましく、５体積％〜７０体積％であることがより好ましい。

第１のスラリーにおいて、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る。第１のスラリーにおける結合材の含有量は、０．１３０質量％〜３０質量％程度が一般的である。結合剤としては、ポリブチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチルセルロース、ニトロセルロース等が挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。

第１のスラリーにおいて、溶剤は、材料をペースト化するために用いられる成分である。第１のスラリーにおける溶剤の含有量は、１質量％〜４０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。

第１のスラリーにおいて、可塑剤は、乾燥速度をコントロールすると共に、乾燥させた膜に柔軟性を与える成分である。第１のスラリーにおける可塑剤の含有量は、０質量％〜１０質量％程度が一般的である。可塑剤としは、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、これらを単独または混合して使用することができる。

次に、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂シート等の上に第１のスラリーを塗布し、乾燥させることにより、第１のグリーンシート５１を完成させる。第１のスラリーの塗布方法は特に限定されない。第１のスラリーは、例えば、ドクターブレード法、スクリーン印刷法やロールコータ−法等の各種印刷法を用いて塗布することができる。

（第２のグリーンシート５２の作製）
波長変換層２０を作製するための第２のグリーンシート５２を作製する。

具体的には、波長変換層２０のガラスマトリクスを構成するためのガラス粉末に、無機蛍光体の粉末と、結合剤、可塑剤、溶剤等を添加して第２のスラリーを調整する。この第２のスラリーをドクターブレード法などによって、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状に成形する。その後、乾燥させることによって、有機系溶剤等を除去することにより第２のグリーンシート５２を完成させることができる。

ガラス粉末と無機蛍光体粉末の合量における無機蛍光体粉末の含有量は、１０体積％〜８０体積％であることが好ましく、２０体積％〜７５体積％であることがより好ましく、３０体積％〜７０体積％であることがさらに好ましい。

第２のスラリーにおいて、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る。第２のスラリーにおける結合剤の含有量は、０．１質量％〜３０質量％程度が一般的である。結合剤としては、ポリブチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、エチルセルロース、ニトロセルロース等が挙げられ、これらを単独または混合して使用することができる。

第２のスラリーにおいて、溶剤は、材料をペースト化するために用いられる。第２のスラリーにおける溶剤の含有量は１質量％〜４０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。

第２のスラリーにおいて、可塑剤は、乾燥速度をコントロールすると共に、乾燥させた膜に柔軟性を与える成分である。第２のスラリーにおける可塑剤の含有量は、０質量％〜１０質量％程度が一般的である。可塑剤としは、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、これらを単独または混合して使用することができる。

次に、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂シート等の上に第２のスラリーを塗布し、乾燥させることにより、第２のグリーンシート５２を完成させる。スラリーの塗布方法は特に限定されない。スラリーは、例えば、ドクターブレード法、スクリーン印刷法やロールコータ−法等の各種印刷法を用いて塗布することができる。

（積層体５０の作製及び焼成）
上記作製の第１のグリーンシート５１と第２のグリーンシート５２とを積層することにより、積層体５０を作製する。

次に、積層体５０を焼成させることにより、基材１０と波長変換層２０とが融着した波長変換部材１を完成させることができる。なお、積層体５０を焼成する前に、積層体５０に含まれる有機物を除去する脱脂工程をさらに行ってもよい。

焼成により基材１０と波長変換層２０とを好適に融着させる観点からは、第１のグリーンシート５１に含まれるガラス粉末の軟化点と、第２のグリーンシート５２に含まれるガラス粉末の軟化点との差が２００℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましく、１００℃以下であることがさらに好ましい。焼成時における両ガラス粉末の粘度の差を小さくできるためである。

また、焼成により基材１０と波長変換層２０とを好適に融着させる観点からは、第１のグリーンシート５１と第２のグリーンシート５２とを積層した後に例えば８０℃程度に加熱しながら５分程度加圧することにより積層体５０を作製することが好ましい。

なお、本実施形態では、第１及び第２のグリーンシート５１，５２の焼成を同時に行う例について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、第１及び第２のグリーンシート５１，５２を別個に焼成し、基材１０と波長変換層２０とを作製した後に、基材１０と波長変換層２０とを加熱して融着させることにより波長変換部材１を作製してもよい。その場合、基材１０は、例えば結晶性ガラスからなる部材を結晶化させることにより作製することも可能である。

以下、本発明について、具体的な実施例及び比較例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（実施例１）
モル％でＳｉＯ_２：３８％、Ｂ_２Ｏ_３：１１％、Ｌｉ_２Ｏ：１０％、Ｎａ_２Ｏ：６％、Ｋ_２Ｏ：７％、ＭｇＯ：２％、ＢａＯ：４％、ＺｎＯ：７％、ＴｉＯ_２：１２％、Ｎｂ_２Ｏ_５：２％となるよう原料を調合し、溶融急冷法によってフィルム上にガラスを成形した。得られたガラスフィルムをボールミルを用いて粉砕し、平均粒子径（Ｄ_５０）が１０μｍのガラス粉末を得た。

得られたガラス粉末にＡｌ_２Ｏ_３結晶（平均粒子径（Ｄ_５０）：４μｍ）及びＮｂ_２Ｏ_５結晶（平均粒子径（Ｄ_５０）：３μｍ）を、ガラス粉末：Ａｌ_２Ｏ_３結晶：Ｎｂ_２Ｏ_５結晶が５７体積％：３９体積％：４体積％となるように、振動混合機を用いて混合した。得られた混合粉末１００ｇに結合剤としてポリブチルメタクリレート、可塑剤としてメチルエチルケトン、溶剤としてブチルベンジルフタレートを適量添加し２４時間混練することによりスラリーを得た。そのスラリーをドクターブレード法を用いてポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、乾燥させることにより、第１のグリーンシートを作製した。

体積％でＳｉＯ_２：５８％、Ａｌ_２Ｏ_３：６％、Ｂ_２Ｏ_３：１７％、Ｌｉ_２Ｏ：８％、Ｎａ_２Ｏ：８％、Ｋ_２Ｏ：３％となるよう原料を調合し、溶融急冷法によってフィルム上にガラスを成形した。得られたガラスフィルムをボールミルを用いて粉砕し、平均粒子径（Ｄ_５０）が１０μｍのガラス粉末を得た。

得られたガラス粉末と、ＹＡＧ（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）蛍光体の粉末（平均粒子径（Ｄ_５０）：１５μｍ）とを、ガラス粉末：ＹＡＧ（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２）蛍光体の粉末とが５０体積％：５０体積％となるように、振動混合機を用いて混合した。得られた混合粉末５０ｇに結合剤、可塑剤、溶剤等を適量添加し、２４時間混練することによりスラリーを得た。そのスラリーをドクターブレード法を用いてポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、乾燥させることにより、第２のグリーンシートを作製した。

第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを重ね合わせて、熱圧着機を用いて、８０℃で５分、１０ＭＰａの圧力を印加することにより積層体を作製した。その積層体を、大気中にて、４００℃で１時間脱脂処理を行った後に、６００℃で２０分間焼成することにより波長変換部材を作製した。

（実施例２）
体積％でＳｉＯ_２：５８％、Ａｌ_２Ｏ_３：６％、Ｂ_２Ｏ_３：１７％、Ｌｉ_２Ｏ：８％、Ｎａ_２Ｏ：８％、Ｋ_２Ｏ：３％となるよう原料を調合し、溶融急冷法によってフィルム上にガラスを成形した。得られたガラスフィルムをボールミルを用いて粉砕し、平均粒子径（Ｄ_５０）が１０μｍのガラス粉末を得た。

得られたガラス粉末にＴｉＯ_２結晶（平均粒子径（Ｄ_５０）：３μｍ）を、ガラス粉末：ＴｉＯ_２結晶が７５体積％：２５体積％となるように、振動混合機を用いて混合した。得られた混合粉末１００ｇに実施例１で使用した結合剤、可塑剤、溶剤を適量添加し、２４時間混練することによりスラリーを得た。そのスラリーをドクターブレード法を用いてポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、乾燥させることにより、第１のグリーンシートを作製した。

体積％でＳｎＯ：６７％、Ｐ_２Ｏ_５：２５％、Ｂ_２Ｏ_３：４．４％、ＭｇＯ：１．３％、ＺｒＯ_２：０．５％、Ａｌ_２Ｏ_３：１．８％となるよう原料を調合し、溶融急冷法によってフィルム上にガラスを成形した。得られたガラスフィルムをボールミルを用いて粉砕し、平均粒子径（Ｄ_５０）が１０μｍのガラス粉末を得た。

得られたガラス粉末と、ＣａＳｉＮ蛍光体の粉末（平均粒子径（Ｄ_５０）：２０μｍ）とを、ガラス粉末：ＣａＳｉＮ蛍光体の粉末とが５０体積％：５０体積％となるように、振動混合機を用いて混合した。得られた混合粉末５０ｇに結合剤、可塑剤、溶剤等を適量添加し、２４時間混練することによりスラリーを得た。そのスラリーをドクターブレード法を用いてポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、乾燥させることにより、第２のグリーンシートを作製した。

第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを重ね合わせて、熱圧着機を用いて、８０℃で５分、１ＭＰａの圧力を印加することにより積層体を作製した。その積層体を、大気中にて、４００℃で１時間脱脂処理を行った後に、５５０℃で２０分間焼成することにより波長変換部材を作製した。

（比較例１）
実施例１と同様にして作製した第１のグリーンシートを、大気中にて、４００℃で１時間脱脂処理を行った後に、６００℃で２０分間焼成することにより基材を作製した。

実施例１と同様にして作製した第２のグリーンシートを、大気中にて、４００℃で１時間脱脂処理を行った後に、６００℃で２０分間焼成することにより波長変換層を作製した。

基材と波長変換層とを樹脂接着剤（ＬＳＰ−３５４１１信越化学社製）を用いて接着することにより波長変換部材を作製した。

（比較例２）
実施例１と同様にして作製した第１のグリーンシートを、大気中にて、４００℃で１時間脱脂処理を行った後に、６００℃で２０分間焼成することにより基材を作製した。

実施例１と同様にして作製した第２のグリーンシートを、大気中にて、４００℃で１時間脱脂処理を行った後に、６００℃で２０分間焼成することにより波長変換層を作製した。

基材と波長変換層とを無機接着剤（３７３２ ＴｈｒｅｅＢｏｎｄ社製）を用いて接着することにより波長変換部材を作製した。

（評価）
作製した各サンプルにつき、初期の蛍光強度と、１時間後の蛍光強度とを下記の要領で測定した。結果を下記の表１に示す。

波長４５０ｎｍの青色レーザー光源を出力１．５Ｗでサンプル表面に照射し、発光した蛍光を光ファイバーを通して小型分光器（ＵＳＢ−４０００ オーシャンオプティクス社製）で受光し、発光スペクトルを得た。発光スペクトルからソフトによって明るさ（ルーメン値）を読みとった。

表１に示す結果から、樹脂接着剤を用いた比較例１では蛍光強度が経時的に低下しているのに対して、実施例１，２では蛍光強度が経時的に実質的に低下していないことが分かる。無機接着剤を用いた比較例２においても、蛍光強度が経時的に実質的に低下しなかったが、光散乱が大きく生じるため、初期から蛍光強度が低かった。

なお、表１に示すデータは、以下のようにして測定した。

屈折率：島津製作所社製ＫＰＲ−２０００により測定した。

熱膨張係数は、マックサイエンス製Ｄｉｌａｔｏを用いて、２５℃〜２５０℃の範囲で測定した。

全光線反射率は、３５０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、島津製作所社製ＵＶ２５００ＰＣを用いて測定した。

軟化点は、リガク社製ＴＡＳ−２００を用いて測定した。

１……波長変換部材
２……発光デバイス
１０……基材
１０ａ…表面
２０……波長変換層
３０……光源
４０……ビームスプリッタ
５０……積層体
５１……第１のグリーンシート
５２……第２のグリーンシート

Claims (9)

1. ガラスマトリクスと、前記ガラスマトリクス中に分散しており、前記ガラスマトリクスとは異なる屈折率を有する結晶とを含む基材と、
   前記基材の上に配されており、ガラスマトリクスと、前記ガラスマトリクス中に分散した無機蛍光体とを含む波長変換層と、
   を備え、
   前記基材の熱膨張係数と、前記波長変換層の熱膨張係数との差が、１００×１０ ^−７ ／ ℃以下であり、
   前記基材のガラスマトリクスの軟化点と、前記波長変換層のガラスマトリクスの軟化点 との差が、１００℃以下であり、
   前記基材のガラスマトリクスと前記波長変換層のガラスマトリクスとを融着することに より、前記基材と前記波長変換層とが融着しており、
   前記結晶が、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化ガリウム、酸化マグネシウム、及び酸化亜鉛からなる群から選ばれた少なくとも一種の酸化物である、波長変換部材。
2. 前記基材における前記結晶の含有率が、３体積％〜８０体積％である、請求項１に記載の波長変換部材。
3. 前記基材のガラスマトリクスの屈折率（ｎｄ）と、前記結晶の屈折率（ｎｄ）との差が、０．０３以上である、請求項１または２に記載の波長変換部材。
4. 前記基材の可視波長域における全光線反射率が５０％以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長変換部材。
5. 前記基材が、ガラス粉末と前記結晶とを含む混合粉末の焼結体からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の波長変換部材。
6. 前記波長変換層が、ガラス粉末と前記無機蛍光体の粉末とを含む混合粉末の焼結体からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の波長変換部材。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長変換部材と、
   前記波長変換層に前記無機蛍光体の励起波長の光を照射する光源と、
   を備える、発光デバイス。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の波長変換部材の製造方法であって、
   ガラス粉末と、前記ガラス粉末とは異なる屈折率を有する結晶の粉末とを含む混合粉末を含むペーストを用いて第１のグリーンシートを作製する工程と、
   ガラス粉末と前記無機蛍光体の粉末とを含む混合粉末を含むペーストを用いて第２のグリーンシートを作製する工程と、
   前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを積層して作製した積層体を焼成することによって、前記第１のグリーンシートから構成された前記基材と、第２のグリーンシートから構成された前記波長変換層とを備える波長変換部材を得る工程と、
   を備える波長変換部材の製造方法。
9. 前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとを積層した後に、加圧することにより前記積層体を作製する、請求項８に記載の波長変換部材の製造方法。
   

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