JP6882335B2 - セラミック組成物 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1(特開2000−208815号公報)には、基板上に形成された窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層を備えた青色発光が可能な発光素子と、該発光素子上に設けられたコーティング部と、該コーティング部を保護するモールド部材とを有する発光ダイオードであって、前記コーティング部材は前記発光素子からの青色光の少なくとも一部を吸収し波長変換して蛍光を発する黄色のフォトルミネッセンス蛍光体を含むとともに、前記モールド部材にはモールド部材を乳白色にする拡散材が含まれていることを特徴とする白色系の光が発光可能な発光ダイオードが開示されている。
特許文献1は、透光相を設けることで、このような色むらやばらつきを改善しようとしたものであるが、内部量子効率が低くなるなどの問題があった。なお、特許文献1で得られるセラミック複合材料は、空孔が多く、意図しない散乱が原因となり効率が減少する可能性がある。
[1]ランタン酸化物で構成された光散乱剤。
[2]ランタン酸化物が、LaAlO3及びLa2O3から選択された少なくとも1種である[1]記載の光散乱剤。
[3]蛍光材料(蛍光体)と組み合わせてセラミック組成物を形成するための[1]又は[2]記載の光散乱剤。
[4]蛍光材料で構成された蛍光相と、ランタン酸化物で構成された光散乱相とを有するセラミック組成物。
[5]蛍光材料(蛍光相)がガーネット構造(ガーネット相)を有する[4]記載の組成物。
[6]ランタン酸化物(又は光散乱相)が、LaAlO3及びLa2O3から選択された少なくとも1種をランタン酸化物(又は光散乱相)全体に対して50質量%以上含む[4]又は[5]記載の組成物。
[7]蛍光相の平均粒子径と光散乱相の平均粒子径との割合が、前者/後者=100/1〜1/1である[4]〜[6]のいずれかに記載の組成物。
[8]蛍光材料(又は蛍光相)とランタン酸化物(又は光散乱相)との割合が、前者/後者(体積比)=99.9/0.1〜50/50である[4]〜[7]のいずれかに記載の組成物。
[9]賦活剤をドープしたイットリウム系ガーネット化合物を含む蛍光材料で構成された蛍光相と、LaAlO3及びLa2O3から選択された少なくとも1種をランタン酸化物(又は光散乱相)全体に対して80質量%以上含むランタン酸化物で構成された光散乱相とを有し、
蛍光材料とランタン酸化物との割合が、前者/後者(体積比)=99.9/0.1〜70/30であり、
蛍光相の平均粒子径と光散乱相の平均粒子径との割合が、前者/後者=15/1〜1.2/1である[4]〜[8]のいずれかに記載の組成物。
[10]厚み2mm、波長530nmにおける直線透過率が5%以下である[4]〜[9]のいずれかに記載の組成物。
[11]ランタン酸化物(又は光散乱相)を含まない場合の蛍光主波長をA1、ランタン酸化物(又は光散乱相)を含む場合の蛍光主波長をA2とするとき、蛍光主波長の差A2−A1が−5nm〜5nmである[4]〜[10]のいずれかに記載の組成物。
[12]ランタン酸化物(又は光散乱相)を含まない場合の内部量子効率をB1、ランタン酸化物(又は光散乱相)を含む場合の内部量子効率をB2とするとき、内部量子効率の比B2/B1が、0.93以上である[4]〜[11]のいずれかに記載の組成物。
[13]厚み2mm、波長530nmにおける直線透過率が3.5%以下(例えば、3%以下)であり、
ランタン酸化物(又は光散乱相)を含まない場合の蛍光主波長をA1、ランタン酸化物(又は光散乱相)を含む場合の蛍光主波長をA2とするとき、蛍光主波長の差A2−A1が−3nm〜3nmであり、
ランタン酸化物(又は光散乱相)を含まない場合の内部量子効率をB1、ランタン酸化物(又は光散乱相)を含む場合の内部量子効率をB2とするとき、内部量子効率の比B2/B1が、0.95以上である[4]〜[12]のいずれかに記載の組成物。
[14]発光素子と、[4]〜[13]のいずれかに記載のセラミック組成物(で構成された発光部、光変換部)とを備えた発光装置。
また、本発明では、光散乱機能(光散乱性)を有する新規なセラミック組成物(複合セラミック組成物)を提供できる。
本発明の光散乱剤(光散乱材料、光拡散剤)は、ランタン酸化物で構成されている。
なお、平均粒子径は、二次粒子径であってもよい。また、平均粒子径は、例えば、レーザー散乱法などにより測定できる。例えば、平均粒子径は、湿式粒度分布の累積50%の粒子径であってもよい。
本発明のセラミック組成物(複合セラミック、セラミックコンポジット)は、蛍光材料と、ランタン酸化物(又は光散乱剤)とを有する。
蛍光材料(蛍光体)としては、特に限定されず、所望の色等に応じて適宜選択できる。
例えば、蛍光材料は、黄色蛍光材料(黄色光の発光材料)であってもよい。このような黄色蛍光材料を使用すると、青色光(青色LED)との組み合わせにおいて、効率よく白色光を得ることができる。
ランタン酸化物(又は光散乱剤)としては、前記例示のランタン酸化物(例えば、LaAlO3及びLa2O3から選択された少なくとも1種を含むランタン酸化物など)を使用できる。
本発明では、ごく少量のランタン酸化物[例えば、蛍光材料/ランタン酸化物(体積比)=99.9/0.1、99.8/0.2、99.5/0.5、99/1、98/2、97/3、96.5/3.5、96/4、95/5などを上限値とするランタン酸化物の割合など]であっても、光散乱特性を得ることができる。
また、十分な光散乱特性を得るという観点から、ランタン酸化物の割合を所定量[例えば、蛍光材料/ランタン酸化物(体積比)=99.9/0.1、99.5/0.5、99/1、98/2、97/3、96.5/3.5、96/4、95/5などを下限値とするランタン酸化物の割合など]としてもよい。
本発明のセラミック組成物において、蛍光材料と、ランタン酸化物(又は光散乱剤)との存在形態は、限定されないが、通常、蛍光材料で構成された相(蛍光相)と、ランタン酸化物で構成された相(光散乱相)とを有する多相構造(多結晶体、多結晶構造)であってもよい。
平均粒子径=1.56C/(MN)
(式中、CはSEM等の高分解能画像上で任意に引いた線(直線)の長さ、Nはこの線上の粒子数、Mは倍率を示す。)
なお、直線透過率は、例えば、分光光度計を用いて測定できる。
本発明のセラミック組成物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、蛍光材料と、ランタン酸化物とを含む組成物(前駆体組成物、セラミック前駆体組成物)を、焼成処理(焼結処理)することにより得ることができる。
なお、平均粒子径は、二次粒子径であってもよい。また、平均粒子径は、例えば、レーザー散乱法などにより測定できる。例えば、平均粒子径は、湿式粒度分布の累積50%の粒子径であってもよい。
本発明のセラミック組成物は、例えば、発光装置の構成要素として使用できる。このような発光装置は、例えば、発光素子と、前記セラミック組成物(又は前記セラミック組成物で構成された発光部、光変換部)を備えていてもよい。
X線回折装置(Rigaku製RINT−2500V)によって得られたX線回折スペクトルにより、焼結体の結晶相を同定した。
得られた焼結体を機械加工によりその厚みを1mmとして、ダイヤモンドスラリーを用い両面鏡面研磨を行った。
この研磨品の透過率を、分光光度計(日立製作所製U−4100)を用いて、波長530nmでの直線透過率を測定した。
8連式プリヒートユニット(MOUNTECH社製)を用いて窒素ガス雰囲気下、約130℃、約30分間で前処理した測定試料(原料粉末)を、BET比表面積測定装置としてMacsorb HM Model−1208(MOUNTECH社製)等を用いて、窒素ガス吸着法で測定した。
前処理として、試料粉末2.0gを100mlビーカーに入れて、全量50mlになるまでソルミックスを加えて、超音波ホモジナイザー(トミー精工社製 UD−201)で3分間分散させた。分散終了後、直ぐに循環器(マイクロトラックベル社製 Microtrac VSR)に全量を加えて、粒度分析計(マイクロトラックベル社製 Microtrac HRA)で湿式粒度分布を求めた。湿式粒度分布の累積50%の粒子径を平均粒子径とした。
焼結体を機械加工で平坦とした後、ダイヤモンドスラリーを用い両面鏡面研磨を行った。
鏡面研磨した焼結体を1300℃で2時間、空気中で熱処理して、粒界腐食を起こさせた。
多相構造を有する焼結体では、異なるコントラストを有する結晶粒子構造が観察され、単一相構造の焼結体では、単一の結晶粒子構造が観察された。
元素分析を用い、多相構造を有する焼結体では、より明るいコントラストの結晶粒子は散乱材料の相(LAP相)、より暗いコントラストの結晶粒子は蛍光材料の相(ガーネット相)と同定し、単一相構造の焼結体では蛍光材料の相(ガーネット相)と同定した。
そして、平均粒子径のSEM画像をとり、下記式に基づいて平均粒子径(平均結晶径)を求めた。
平均粒子径=1.56C/(MN)
(式中、CはSEM画像上で任意に引いた線(直線)の長さ、Nはこの線上の粒子数、Mは倍率を示す。)
蛍光材料の、蛍光の主波長及び内部量子効率は、大塚電子製QE−2000固体量子効率測定装置により、以下のようにして測定、算出した。
焼結体の一部を10×10×0.2mmに加工後、装置内にセットして、励起波長460nmにおける励起光スペクトルと蛍光スペクトルとを測定し、同時に内部量子効率を測定した。
[蛍光材料(Ce0.15%:YAG)]
0.5mol/Lの高純度(希土類元素として99.99%以上、以下同じ。)塩化イットリウム水溶液14.98L、0.5mol/Lの高純度硝酸セリウム水溶液0.02L、0.5mol/Lの高純度塩化アルミニウム水溶液25Lを混合し、ガーネット(YAG)組成の混合溶液とした。
アンモニア水によりpHを8.2に調整した、2mol/Lの炭酸水素アンモニウム水溶液40L中に、YAG組成の混合溶液を1.5L/minの速度で滴下した。この際、YAG組成の混合溶液と、炭酸水素アンモニウム水溶液は共に32℃に維持した。
滴下終了後、32℃で48時間養生した後、濾過、水洗を6回繰り返して、YAG前駆体を得た。得られたYAG前駆体は、大気中1200℃で5時間仮焼され、粉砕されて、原料粉末となった。
この粉末のBET比表面積は12.2m2/g、レーザー散乱法による平均粒子径(2次粒子径)は0.26μmであった。また、2μm以上の凝集粒子は認められなかった。
0.5mol/Lの高純度塩化ランタン水溶液15Lと、0.5mol/Lの高純度塩化アルミニウム水溶液15Lを混合し、LAP(LaAlO3)組成の混合溶液とした。
アンモニア水によりpHを8.2に調整した、2mol/Lの炭酸水素アンモニウム水溶液40L中に、LAP組成の混合溶液を1.5L/minの速度で滴下した。この際、LAP組成の混合溶液と、炭酸水素アンモニウム水溶液は共に32℃に維持した。
滴下終了後、32℃で48時間養生した後、濾過、水洗を6回繰り返して、LAP前駆体を得た。得られたLAP前駆体は、大気中1200℃で5時間仮焼され、粉砕されて、原料粉末となった。
この粉末のBET比表面積は11.9m2/g、レーザー散乱法による平均粒子径(2次粒子径)は0.20μmであった。また、2μm以上の凝集粒子は認められなかった。
有機成分[中京油脂製、「セルナD305」(分散剤)、「セルナWF−804:(バインダー)及び「マクセロンA」(改質剤)]と共に、Ce:YAG原料粉末とLAP原料粉末を、体積比にして80:20の割合で加えて、ナイロンポット及びナイロンボールを用いて、約20時間粉砕混合し、水系スラリーを得た。
得られたスラリーは乾燥機中で乾燥し、乳鉢を用いて充分粉砕した。その後φ20mmの金型を用いて1次成形した後、2tの圧力でCIP成形した。
得られた成形体は、酸素気流中30℃/hrの昇温速度で、750℃で100時間脱脂された。脱脂後の成形体密度は理論密度との比で61.2%であった。
脱脂後の成形体を、真空炉で1700℃の温度で2時間焼成し、焼結体(セラミック)を得た。なお、昇温速度は400℃/hr、真空度は10−3Torr以下とした。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
実施例1において、蛍光材料として下記の方法で得られた蛍光材料(Ce:(Y,Gd)AG)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
0.5mol/Lの高純度塩化イットリウム水溶液13.93L、0.5mol/Lの高純度硝酸セリウム水溶液0.02L、0.5mol/Lの高純度塩化ガドリニウム水溶液1.05L、0.5mol/Lの高純度塩化アルミニウム水溶液25Lを混合し、ガーネット組成の混合溶液とした。
アンモニア水によりpHを8.2に調整した、2mol/Lの炭酸水素アンモニウム水溶液40L中に、YAG組成の混合溶液を1.5L/minの速度で滴下した。この際、YAG組成の混合溶液と、炭酸水素アンモニウム水溶液は共に32℃に維持した。
滴下終了後、32℃で48時間養生した後、濾過、水洗を6回繰り返して、YAG前駆体を得た。得られたYAG前駆体は、大気中1200℃で5時間仮焼され、粉砕されて、原料粉末となった。
この粉末のBET比表面積は11.6m2/g、レーザー散乱法による平均粒子径(2次粒子径)は0.28μmであった。また、2μm以上の凝集粒子は認められなかった。
実施例1において、光散乱剤として下記の方法で得られた光散乱剤(La2O3)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
0.5mol/Lの高純度塩化ランタン水溶液30Lを準備した。
アンモニア水によりpHを8.2に調整した、2mol/Lの炭酸水素アンモニウム水溶液40L中に、高純度塩化ランタン水溶液を1.5L/minの速度で滴下した。この際、高純度塩化ランタン水溶液と、炭酸水素アンモニウム水溶液は共に32℃に維持した。
滴下終了後、32℃で48時間養生した後、濾過、水洗を6回繰り返して、La2O3前駆体を得た。得られたLa2O3前駆体は、大気中1200℃で5時間仮焼され、粉砕されて、原料粉末となった。
この粉末のBET比表面積は10.8m2/g、レーザー散乱法による平均粒子径(2次粒子径)は0.18μmであった。また、2μm以上の凝集粒子は認められなかった。
実施例2において、光散乱剤として実施例3で得られた光散乱剤(La2O3)を使用したこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を95:5の割合に代えたこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を95:5の割合に代えたこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLa2O3原料粉末との体積比を95:5の割合に代えたこと以外は、実施例3と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLa2O3原料粉末との体積比を95:5の割合に代えたこと以外は、実施例4と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を90:10の割合に代えたこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を90:10の割合に代えたこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLa2O3原料粉末との体積比を90:10の割合に代えたこと以外は、実施例3と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLa2O3原料粉末との体積比を90:10の割合に代えたこと以外は、実施例4と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を99.9:0.1の割合に代えたこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を99.9:0.1の割合に代えたこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を99.8:0.2の割合に代えたこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を99.8:0.2の割合に代えたこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を99.5:0.5の割合に代えたこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を99.5:0.5の割合に代えたこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を99.0:1.0の割合に代えたこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を99.0:1.0の割合に代えたこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を98.0:2.0の割合に代えたこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を98.0:2.0の割合に代えたこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:YAG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を96.5:3.5の割合に代えたこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLAP原料粉末との体積比を96.5:3.5の割合に代えたこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
得られた焼結体は、実施例1同様、ミクロン単位の各粒子(単結晶粒子)が緻密に集合した構造となっており(粒界の幅1nm未満)、空孔はほとんど認められず、粒界に不純物は存在しなかった。また、一部の結晶粒子がコントラストの異なる粒子となっており、2つの異なる物質から構成されていることが確認できた。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
実施例1において、光散乱源を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
実施例2において、光散乱源を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
実施例1において、光散乱剤(LAP)に代えて、下記の方法で得られたYAPを使用したこと以外は、実施例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
0.5mol/Lの高純度塩化イットリウム水溶液15Lと、0.5mol/Lの高純度塩化アルミニウム水溶液15Lを混合し、YAP(YAlO3)組成の混合溶液とした。
アンモニア水によりpHを8.2に調整した、2mol/Lの炭酸水素アンモニウム水溶液40L中に、YAP組成の混合溶液を1.5L/minの速度で滴下した。この際、YAP組成の混合溶液と、炭酸水素アンモニウム水溶液は共に32℃に維持した。
滴下終了後、32℃で48時間養生した後、濾過、水洗を6回繰り返して、YAP前駆体を得た。得られたYAP前駆体は、大気中1200℃で5時間仮焼され、粉砕されて、原料粉末となった。
この粉末のBET比表面積は12.8m2/g、レーザー散乱法による平均粒子径(2次粒子径)は0.22μmであった。また、2μm以上の凝集粒子は認められなかった。
実施例2において、光散乱剤(LAP)に代えて、参考例1で得られたYAPを使用したこと以外は、実施例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
参考例1において、Ce:YAG原料粉末とYAP原料粉末との体積比を95:5の割合に代えたこと以外は、参考例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
参考例2において、Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とYAP原料粉末との体積比を95:5の割合に代えたこと以外は、参考例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
参考例1において、Ce:YAG原料粉末とYAP原料粉末との体積比を90:10の割合に代えたこと以外は、参考例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
参考例2において、Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とYAP原料粉末との体積比を90:10の割合に代えたこと以外は、参考例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
参考例1において、Ce:YAG原料粉末とYAP原料粉末との体積比を98.0:2.0の割合に代えたこと以外は、参考例1と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
参考例2において、Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とYAP原料粉末との体積比を98.0:2.0の割合に代えたこと以外は、参考例2と同様にして成形及び焼成して、焼結体(セラミック)を得た。
しかも、意外なことに、ランタン酸化物を用いても、蛍光主波長に変化がなかった。そのため、ランタン酸化物によれば、所望の蛍光波長が得られることがわかった。
さらに、意外なことに、ランタン酸化物を組み合わせても、内部量子効率は同等か又はそれ以上の値を示しており、発光効率を維持ないし向上できることがわかった。
さらに、青色LED上に得られた焼結体を配置し、輝度計を用いて垂直方向と45度の角度での輝度を比較したが、同程度の輝度であった。このことから、確かに、色むらやばらつきを改善できることを確認した。
そして、各焼結体は、いずれも、上記表1と同様の直線透過率、蛍光主波長、及び内部量子効率を有していた。
Claims (14)
- A3B5O12の組成で表されるガーネット構造を有する蛍光材料で構成された蛍光相と、ランタン酸化物で構成された光散乱相とを有し、
AがY、BがAlを含み、
ランタン酸化物全体に対するLaAlO3及びLa2O3から選択された少なくとも1種の割合が95質量%以上であり、
光散乱相の平均粒子径が1〜10μmであり、
蛍光相の平均粒子径と光散乱相の平均粒子径との割合が、前者/後者=50/1〜1/1であり、
蛍光材料とランタン酸化物との割合が、前者/後者(体積比)=99.9/0.1〜50/50であり、
断面積全体に対する空孔が占める面積の割合が10%以下及び/又は各粒子間の平均距離が10nm以下である、セラミック組成物。 - 蛍光相の平均粒子径が1μm以上である、請求項1記載のセラミック組成物。
- 散乱相の平均粒子径が1〜5μmである、請求項1又は2記載のセラミック組成物。
- 蛍光相の平均粒子径と光散乱相の平均粒子径との割合が、前者/後者=30/1〜1.1/1である請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。
- 蛍光材料とランタン酸化物との割合が、前者/後者(体積比)=99.9/0.1〜60/40である請求項1〜4のいずれかに記載の組成物。
- 賦活剤をドープしたイットリウム系ガーネット化合物を含む蛍光材料で構成された蛍光相を有し、
蛍光材料とランタン酸化物との割合が、前者/後者(体積比)=99.9/0.1〜70/30であり、
蛍光相の平均粒子径と光散乱相の平均粒子径との割合が、前者/後者=15/1〜1.2/1である請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。 - 断面積全体に対する空孔が占める面積の割合が10%以下である、請求項1〜6のいずれかに記載のセラミック組成物。
- 各粒子間の平均距離が10nm以下である、請求項1〜7のいずれかに記載のセラミック組成物。
- 断面積全体に対する空孔が占める面積の割合が5%以下であり、各粒子間の平均距離が5nm以下である、請求項1〜8のいずれかに記載のセラミック組成物。
- 厚み2mm、波長530nmにおける直線透過率が5%以下である請求項1〜9のいずれかに記載の組成物。
- ランタン酸化物を含まない場合の蛍光主波長をA1、ランタン酸化物を含む場合の蛍光主波長をA2とするとき、蛍光主波長の差A2−A1が−5nm〜5nmである請求項1〜10のいずれかに記載の組成物。
- ランタン酸化物を含まない場合の内部量子効率をB1、ランタン酸化物を含む場合の内部量子効率をB2とするとき、内部量子効率の比B2/B1が、0.93以上である請求項1〜11のいずれかに記載の組成物。
- 厚み2mm、波長530nmにおける直線透過率が3.5%以下であり、
ランタン酸化物を含まない場合の蛍光主波長をA1、ランタン酸化物を含む場合の蛍光主波長をA2とするとき、蛍光主波長の差A2−A1が−3nm〜3nmであり、
ランタン酸化物を含まない場合の内部量子効率をB1、ランタン酸化物を含む場合の内部量子効率をB2とするとき、内部量子効率の比B2/B1が、0.95以上である請求項1〜12のいずれかに記載の組成物。 - 発光素子と、請求項1〜13のいずれかに記載のセラミック組成物とを備えた発光装置。
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