JP7288203B2 - 波長変換部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、波長変換部材及びその製造方法に関する。

発光素子と蛍光体とを組み合わせて混色光を発する発光装置が、例えば照明装置や液晶のバックライトの用途に用いられている。

このような発光装置では、例えば特許文献１に開示されたように、発光素子の光取り出し面に波長変換部材を配置する構成が採用されている。発光素子から発される光は、波長変換部材を通過して、一部の光は波長変換されて異なる波長の光として出射される。波長変換部材は、例えば蛍光体とバインダとなる樹脂とから構成される。

しかしながら、波長変換部材における発光面内の色バラつきが悪くなる場合があった。

特開２０１５－３８９６０号公報

本発明の一態様の目的の一つは、波長変換部材の発光面内における色バラつきを改善した波長変換部材及びその製造方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る波長変換部材は、樹脂と、前記樹脂を１００質量部とした含有量が１６５質量部以上４００質量部以下であり、中心粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下である蛍光体と、前記樹脂を１００質量部とした含有量が５質量部以上９０質量部以下であり、中心粒径が５μｍ以上４０μｍ以下であるフィラーとを混合した波長変換材と、前記波長変換材を一面に配置した透光性部材とを備え、前記樹脂に対する、前記蛍光体及び前記フィラーの混合体積比が、０．５以上１．０以下である。

また本発明の他の態様に係る発光装置は、支持体と、前記支持体の上に配置される発光素子と、前記発光素子の上に配置される上記の波長変換部材と、前記発光素子及び前記波長変換部材の側方に配置される光反射部材とを備え、前記透光性部材の、前記波長変換材を設けた側に、前記発光素子を配置させている。

また本発明の他の態様に係る波長変換部材の製造方法は、樹脂と、含有量が前記樹脂を１００質量部として１６５質量部以上４００質量部以下であり、中心粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下である蛍光体と、含有量が前記樹脂を１００質量部として５質量部以上９０質量部以下であり、中心粒径が５μｍ以上４０μｍ以下であるフィラーとを含み、前記樹脂に対する、前記蛍光体及び前記フィラーの混合体積比が、０．５以上１．０以下である混合物を準備する工程と、透光性の板材の一面に、前記混合物を印刷する工程と、前記透光性の板材に印刷された前記混合物を硬化させる工程を含む。

本発明の一態様に係る波長変換部材によれば、波長変換部材における発光面内の色バラつきを低減させることができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る波長変換部材を示す模式断面図である。 図２は、本発明の実施形態１に係る波長変換部材を含む発光装置の模式断面図である。 図３は、色バラつきが悪化する様子を示す発光装置の拡大模式断面図である。 図４は、色バラつきを改善した様子を示す発光装置の拡大模式断面図である。 図５は、波長変換部材の製造方法を示す模式断面図である。 図６Ａ～図６Ｃは、波長変換部材の製造方法を示す模式断面図である。 図７は、波長変換部材の製造方法の変形例を示す模式平面図である。 図８Ａは、波長変換部材の模式側面図であり、図８Ｂは、図８Ａの波長変換部材の、色調の測定位置を示す模式平面図である。

本発明の実施形態は、以下の構成を含む。

本発明の一態様に係る波長変換部材は、樹脂と、前記樹脂を１００質量部とした含有量が１６５質量部以上４００質量部以下であり、中心粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下である蛍光体と、前記樹脂を１００質量部とした含有量が５質量部以上９０質量部以下であり、中心粒径が５μｍ以上４０μｍ以下であるフィラーと、を混合した波長変換材と、前記波長変換材を一面に配置した透光性部材とを備え、前記樹脂に対する、前記蛍光体及び前記フィラーの混合体積比が、０．５以上１．０以下である。

また本発明の他の態様に係る発光装置は、支持体と、前記支持体の上に配置される発光素子と、前記発光素子の上に配置される上記の波長変換部材と、前記発光素子及び前記波長変換部材の側方に配置される光反射部材と、を備え、前記透光性部材の、前記波長変換材を設けた側に、前記発光素子を配置させている。

また本発明の他の態様に係る波長変換部材の製造方法は、樹脂と、含有量が前記樹脂を１００質量部として１６５質量部以上４００質量部以下であり、中心粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下である蛍光体と、含有量が前記樹脂を１００質量部として５質量部以上９０質量部以下であり、中心粒径が５μｍ以上４０μｍ以下であるフィラーとを含み、前記樹脂に対する、前記蛍光体及び前記フィラーの混合体積比が、０．５以上１．０以下である混合物を準備する工程と、透光性の板材の一面に、前記混合物を印刷する工程と、前記透光性の板材に印刷された前記混合物を硬化させる工程と、を含む。

本発明の実施形態は、以下の構成によって特定されてもよい。

本発明の一実施形態に係る波長変換部材は、上記構成に加えて、前記樹脂の屈折率が、１．４以上１．６以下であり、前記フィラーの屈折率が、１．４以上１．８以下であり、前記樹脂と前記フィラーとの屈折率の差の絶対値が０．３５以下である。

また、本発明の他の実施形態に係る波長変換部材は、上記いずれかの構成に加えて、前記フィラーが、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタンからなる群から選択された少なくとも一種を含む。

さらに、本発明の他の実施形態に係る波長変換部材は、上記いずれかの構成に加えて、前記樹脂が、フェニルシリコーン樹脂、ジメチルシリコーン樹脂からなる群から選択された少なくとも一種を含む。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る波長変換部材は、上記いずれかの構成に加えて、前記蛍光体が、
（１）Ｙ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｇｄ及びＴｂからなる群から選択される少なくとも一種の元素Ｌｎと、Ｃｅと、Ａｌと、必要に応じてＧａ及びＳｃから選択される少なくとも一種の元素と、を含む組成を有する、希土類アルミン酸塩蛍光体、
（２）Ｓｉと、Ａｌと、Ｏと、Ｎと、Ｅｕと、を含む組成を有する、βサイアロン蛍光体、
（３）Ｃａと、Ｅｕと、Ｍｇと、Ｓｉと、Ｏと、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒからなる群から選択される少なくとも一種のハロゲン元素と、を含む組成を有する、ハロシリケート蛍光体、
（４）Ｃａと、Ｅｕと、Ｓｉと、Ａｌと、Ｎと、必要に応じてＳｒと、を含む、組成を有する、窒化物蛍光体、
（５）アルカリ金属及びアンモニウムからなる群から選択される少なくとも一種と、第４族元素、第１３族元素及び第１４族元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素と、フッ素と、Ｍｎを含む、組成を有するフッ化物蛍光体、
からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含む。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る波長変換部材は、上記いずれかの構成に加えて、前記蛍光体が、下記式（１）で表される組成を有する希土類アルミン酸塩蛍光体、下記式（２）で表される組成を有するハロシリケート蛍光体、下記式（３）で表される組成を有するβサイアロン蛍光体、下記式（４）で表される組成を有する窒化物蛍光体、下記式（５）で表される組成を有するフッ化物蛍光体からなる群から選択される少なくとも一種の蛍光体を含む。
（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ （１）
（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₈ＭｇＳｉ₄Ｏ₁₆（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ）₂：Ｅｕ （２）
Ｓｉ_6-zＡｌ_zＯ_zＮ_8-z：Ｅｕ （０＜ｚ≦４．２） （３）
（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ （４）
Ａ₂［Ｍ１_1-aＭｎ⁴⁺ _aＦ₆］ （５）
（式（５）中、Ａは、アルカリ金属及びアンモニウムからなる群から選択される少なくとも一種を含み、Ｍ１は、第４族元素、第１３族元素及び第１４族元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む。ａは０．０１＜ａ＜０．２を満たす数である。）

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る波長変換部材は、上記いずれかの構成に加えて、前記波長変換部材を、発光ピーク波長が４４３ｎｍの光で励起させたとき、発光面上の任意の点における色度の標準偏差が０．００６５以下であることが好ましく、０．００５４以下であることがより好ましく、さらに低いほど好ましい。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る波長変換部材は、上記いずれかの構成に加えて、前記透光性部材が、ガラス、樹脂、蛍光体からなる群から選択された少なくとも一種を含む。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る波長変換部材は、上記いずれかの構成に加えて、前記波長変換材と、前記透光性部材の合計の厚さが、１３０μｍ以上３００μｍ以下である。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る波長変換部材の製造方法は、上記いずれかに加えて、前記混合物を硬化させる工程が、前記混合物が印刷された透光性の板材を、反転させることにより、前記蛍光体及び前記フィラーを沈降させた後、前記混合物を硬化させる工程を含む。

さらにまた、本発明の他の実施形態に係る波長変換部材の製造方法は、上記いずれかに加えて、前記樹脂に対する、前記蛍光体及び前記フィラーの混合体積比が、０．６以上０．９以下である。

さらにまた、上記波長変換部材の製造方法は、上記いずれかに加えて、前記透光性の板材に印刷された蛍光体層の厚みが、３０μｍ以上１５０μｍ以下である。

以下、本発明の実施形態を、必要に応じて図面を参照して説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（波長変換部材３０）

図１は、波長変換部材３０の模式断面図を、また図２は、この波長変換部材３０を用いた発光装置１００の模式断面図を示す。波長変換部材３０は、透光性部材４と、透光性部材４の一方の主面に形成された波長変換材としての蛍光体層３を備える。なお透光性部材４の一方の主面は、波長変換部材３０を用いて発光装置１００を構成した際に、発光素子２と対向する面となる。また蛍光体層３は、樹脂１０と、この樹脂１０中に配置された蛍光体９とフィラー２０とを含む波長変換材である。

樹脂１０は、硬化させて蛍光体９とフィラー２０を分散させた状態に保持するバインダである。このバインダには、フェニルシリコーン樹脂、ジメチルシリコーン樹脂から選択された少なくとも一種を利用できる。

フィラー２０は、樹脂１０を１００質量部としたときの含有量が５質量部以上９０質量部以下とすることが好ましい。またフィラー２０の中心粒径は、５μｍ以上４０μｍ以下とすることが好ましい。このようなフィラー２０には、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタンから選択された少なくとも一種を利用できる。

さらに、フィラー２０とは別に、中心粒径が、５μｍ以下のフィラーも追加で利用することもできる。このような追加のフィラーの含有量は、樹脂１０を１００質量部としたとき０質量部以上１５質量部以下であることが好ましく、１質量部以上１０質量部以下とすることがより好ましい。

また樹脂１０に対する、蛍光体９及びフィラー２０の混合体積比は、０．５以上１．０以下とすることが好ましく、０．６以上０．９以下とすることがより好ましい。このようにフィラー２０を添加することで、蛍光体９が凝集することを抑制して色バラつきを低減させることができる。

フェニル系の樹脂を使用すると、図３の発光装置１００の拡大模式断面図に示すように蛍光体９が凝集し易いため、面内の色バラつきが悪くなる場合がある。特に波長変換材を塗布して蛍光体層３を形成する際、蛍光体層３における蛍光体９の配置にムラが生じ、発光素子２からの光、例えば青色光が抜けやすい部分、抜けにくい部分の差が大きくなる。特にフェニル樹脂はジメチル樹脂よりも表面張力が高いため、蛍光体同士が凝集し易くなる。そこで、図４の拡大模式断面図に示すように、フィラー２０を加えて蛍光体同士の間隙にフィラー２０を充填することで、蛍光体９の凝集が緩和される。

またフィラー２０として樹脂１０との屈折率差が少ないフィラーを用いることで、さらに光束の低下が低減される。具体的には、樹脂１０の屈折率を１．４以上１．６以下とすることが好ましい。またフィラー２０の屈折率は、１．４以上１．８以下とすることが好ましい。そして樹脂１０とフィラー２０との屈折率の差の絶対値を、０．３５以下とすることが好ましい。

透光性部材４は、ガラス、樹脂、蛍光体等で構成できる。また蛍光体層３と透光性部材４とを含む波長変換部材３０の厚さを、１３０μｍ以上３００μｍ以下とすることが好ましい。これにより、発光装置の製造工程における機械的強度を維持することができる。

蛍光体９は、樹脂１０を１００質量部としたときの含有量が１６５質量部以上４００質量部以下とすることが好ましい。また蛍光体９の中心粒径は、１０μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましい。蛍光体９は、希土類アルミン酸塩蛍光体、βサイアロン蛍光体、ハロシリケート蛍光体、窒化物蛍光体、フッ化物蛍光体から選択された少なくとも一種を利用できる。

希土類アルミン酸塩蛍光体は、Ｙ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｇｄ及びＴｂからなる群から選択される少なくとも一種の元素Ｌｎと、Ｃｅと、Ａｌと、必要に応じてＧａ及びＳｃから選択される少なくとも一種の元素とを含む組成を有する。その組成式は、次式で表される。
（Ｙ，Ｌｕ，Ｇｄ）₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅ

βサイアロン蛍光体は、Ｓｉと、Ａｌと、Ｏと、Ｎと、Ｅｕと、を含む組成を有する。その組成式は、次式で表される。
Ｓｉ_6-zＡｌ_zＯ_zＮ_8-z：Ｅｕ（０＜ｚ≦４．２）

ハロシリケート蛍光体は、Ｃａと、Ｅｕと、Ｍｇと、Ｓｉと、Ｏと、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒからなる群から選択される少なくとも一種のハロゲン元素を含む組成を有する。その組成式は、次式で表される。
（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）₈ＭｇＳｉ₄Ｏ₁₆（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ）₂：Ｅｕ

窒化物蛍光体は、Ｃａと、Ｅｕと、Ｓｉと、Ａｌと、Ｎと、必要に応じてＳｒを含む、組成を有する。その組成式は、次式で表される。
（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ
フッ化物蛍光体は、アルカリ金属及びアンモニウムからなる群から選択される少なくとも一種と、第４族元素、第１３族元素及び第１４族元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素と、フッ素と、Ｍｎを含む、組成を有する。その組成式は、次式で表される。
Ａ₂［Ｍ１_1-aＭｎ⁴⁺ _aＦ₆］
（組成式中、Ａは、アルカリ金属及びアンモニウムからなる群から選択される少なくとも一種を含み、好ましくは少なくともカリウムを含む。Ｍ１は、第４族元素、第１３族元素及び第１４族元素からなる群から選択される少なくとも一種の元素を含み、好ましくはケイ素、アルミニウム、ゲルマニウム及びチタンからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含み、より好ましくは、ケイ素及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む。ａは０．０１＜ａ＜０．２を満たす数である。）
（発光装置１００）

発光装置１００は、図２の断面図に示すように、基板１と、基板１に実装された発光素子２と、発光素子２に配置された波長変換部材３０と、を有している。波長変換部材３０は、上述の通り波長変換材としての蛍光体層３と透光性部材４を含む。

発光素子２は、導電部材７を介して基板１にフリップチップ実装することができる。また波長変換部材３０は、接着層５を介して発光素子２に接合することができる。さらに発光装置１００は、発光素子２、蛍光体層３及び透光性部材４の側面に沿って配置された光反射部材６を含んでもよい。

さらにまた発光装置１００は、必要に応じて、基板１に導電部材７を介してフリップチップ実装された半導体素子を有してよい。半導体素子は、例えばツェナーダイオードのような保護素子、トランジスタのような制御素子が挙げられる。

蛍光体層３の面積、特に発光素子２と対向する主面の面積は、発光素子２の上面の面積と同じ大きさとすることができる。ただ、製造工程における実装精度を考慮すると、蛍光体層３の面積が発光素子２の上面の面積と同じ大きさであれば、発光素子２の上面において蛍光体層３が配置されない部分が生じる虞がある。そこで発光装置１００においては、発光素子２の上面全体に確実に蛍光体層３を配置するため、蛍光体層３の面積を、発光素子２の上面の面積よりも大きくすることが好ましい。この場合、蛍光体層３は発光素子２の上面に覆われていない露出部を、発光素子２との接着面側の一部に有するようにして発光素子２に配置することができる。なお蛍光体層３の面積は、必要に応じて透光性部材４の、蛍光体層３が形成されている主面の面積とすることができる。
（波長変換部材の製造方法）

波長変換部材の製造方法を示す模式断面図を、図５及び図６Ａ～図６Ｃの断面図に示す。図５に示すように、透光性部材４の一方の主面に、蛍光体９とバインダを含む蛍光体ペースト３Ａを配置する。透光性部材４の蛍光体層３が形成された主面又はそれと対向する他の主面の少なくとも一方を、例えばエッチングやレーザー加工等により予め粗面化してもよい。これにより、発光装置としたときに生じる発光むらを抑制することができる。

蛍光体層３は、透光性部材４の表面に、印刷法により形成される。なお本発明は、蛍光体層の形成方法を印刷法に限定するものでなく、印刷法と、他の方法、例えば圧縮成形、蛍光体電着、蛍光体シートの接着等の既知の形成方法や、それらの形成方法との組合せも適宜利用できる。蛍光体層の厚みは、印刷法により形成される場合、波長変換部材の発光むらの抑制と印刷する際の作業性を考慮して、３０μｍ以上１５０μｍ以下とすることが好ましく、６０μｍ以上１００μｍ以下とすることがより好ましい。
（印刷法）

蛍光体９、バインダ及びフィラー２０を含む蛍光体ペーストを調整し、その蛍光体ペーストを透光性部材４の表面（主面）に塗布する。蛍光体９には、上述した蛍光体を用いることができる。またバインダには、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及びポリイミド樹脂等の樹脂やガラスを用いることができる。さらにフィラー２０には、シリカ、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム又は酸化ケイ素から選択された少なくとも一種を用いることができる。蛍光体ペーストの塗布は、例えば透光性部材の上に配置したスクリーン版を透過するようにスキージを移動させ、透光性部材の上に所定の厚さの蛍光体ペーストを塗布することにより行える。これにより、ほぼ均一な厚さで蛍光体ペーストを塗布できる。

図５に示すように、透光性部材４の一方の主面上に蛍光体ペースト３Ａを塗布後、図６Ａに示すように、透光性部材４の蛍光体ペースト３Ａを塗布した主面を下向きする。すなわち、透光性部材４の２つの主面の上下が入れ替わるように透光性部材４を反転させる。そして図６Ｂに示すように、蛍光体ペースト３Ａ内において透光性部材４と接する面と反対側に蛍光体９を沈降させる。この沈降の方法として、蛍光体９にかかる重力を利用した自然沈降法を挙げることができる。これにより、透光性部材４の発光素子２と対向する主面に形成される蛍光体層３中の蛍光体９の濃度を当該主面に垂直な方向では発光素子２に近い側の方を透光性部材４に近い側より高くすることができる。そして、蛍光体ペースト３Ａ内で所望の蛍光体９の分布が得られた状態（好ましくは、蛍光体９が沈降しきった状態）で、蛍光体ペースト３Ａのバインダを硬化させ、蛍光体層３を得る。これにより、透光性部材４の主面に平行な方向では略同じ（略均一）とすることができる。バインダの硬化は、バインダの種類に応じて、乾燥、加熱又は紫外線照射等の適切な方法により行う。

本実施形態の波長変換部材３０は、上述した方法により得ることができる。ただ、このような方法により透光性部材４の上に形成した蛍光体層３は、透光性部材４の蛍光体層３を形成した主面に垂直な方向から平面視して、蛍光体層３の外周付近（以下、「周縁部」と呼ぶ。）では、蛍光体９の濃度分布が所望の状態となっていない場合がある。特に、蛍光体層３の形成方法を印刷法によった場合には、図５に示されるように蛍光体層３が周縁部に近づくほど薄くなることがあり、周縁部から離れた部位と周縁部とで蛍光体の分布状態が異なり、蛍光体の粒子が所望の位置から外れた位置に配置されることがある。このような波長変換部材では色度ずれが発生してしまう。このような問題を解消するため、図７の切断線１１に沿って、蛍光体層３の周縁部を除く内側の領域（蛍光体層３の周縁部及び透光性部材４の周縁部を除く内側の領域）から蛍光体の分布が略同じ領域を選択して蛍光体層３及び透光性部材４を所定形状に切り出す工程を更に含むことが好ましい。この切り出し工程により、蛍光体層３における蛍光体の濃度が、透光性部材４の主面に平行な方向では略同じ分布の波長変換部材を得ることができる。より好ましくは、蛍光体の量や上述した沈降の時間を調整し、さらに波長変換部材として切り出す部位を選択することにより、図１に示されるように、切り出し工程により露出された蛍光体層３の側面から、その側面に向かい合う側面までのスペースに蛍光体の粒子が隈なく並んだ状態にすることもできる。このような蛍光体の配置とすることにより、発光装置を構成したときの色度ずれを抑制することができる。
（波長変換部材の製造方法の変形例）

図７は、波長変換部材の製造方法の変形例を示す模式平面図である。図７に示す方法では、多くの波長変換部材をより効率的に製造できる。なお、特段の説明のない製造条件については、上述した条件を用いてよい。

透光性部材４の一方の主面に蛍光体ペースト３Ａを塗布する。次いで、透光性部材４の蛍光体ペースト３Ａを塗布した主面を下向きする。そして、蛍光体ペースト３Ａ内において透光性部材４と接する面と反対側に蛍光体９を沈降させる。これにより、透光性部材４の発光素子２と対向する主面に形成される蛍光体層３中の蛍光体９の濃度を当該主面に垂直な方向では発光素子２に近い側の方を透光性部材４に近い側より高くし、当該主面に平行な方向では略同じ（略均一）とすることができる。次に、蛍光体ペースト３Ａ内で所望の蛍光体９の分布が得られた状態（蛍光体９が沈降した状態）で、蛍光体ペースト３Ａのバインダを硬化させ、蛍光体層３を得る。

その後、図７に示す切断線１１に沿って切断する個片化工程を行うことで、所定形状の波長変換部材３０を複数得ることができる。

なお、個片化工程において、好ましくは、蛍光体層３の周縁部１３が個片化後の波長変換部材３０に含まれないように、上述した周縁部１３を除く内側の領域から個々の波長変換部材３０（蛍光体層３及び透光性部材４）を切り出し、所定形状に個片化することが好ましい。先に説明した波長変換部材の場合と同様に、蛍光体９の分布が略同じ領域を選択して蛍光体層３及び透光性部材４を所定形状に切り出すことにより、色度ずれを抑制することができる。また、切り出された複数の波長変換部材のうち、蛍光体層中の蛍光体９の分布が略同じ波長変換部材を選択して、その選択された波長変換部材を使って複数の発光装置を製造することにより、これらの発光装置ごとの光学特性を均一化させることもできる。

透光性部材４の前記主面（蛍光体層３が形成されている主面）に平行な方向における蛍光体９の濃度の測定方法の例として、上記個片化工程を行う前に、蛍光体層３に蛍光体９の励起光を照射して得られた発光の色度によって、上記方向における蛍光体９の濃度分布を推定することもできる。
（蛍光体粒径の測定方法）

本明細書において、蛍光体９やフィラー２０などの粒子の中心粒径は、体積平均粒径（メジアン径）のことであり、小径側からの体積累積頻度が５０％に達する粒径（Ｄ５０：メジアン径）のことである。ここでは中心粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（ＭＡＬＶＥＲＮ社製ＭＡＳＴＥＲ ＳＩＺＥＲ ２０００）により測定した。
（波長変換部材の測定方法）

波長変換部材の発光面内の複数個所を、発光ピーク波長が４４３ｎｍ、半値幅が１７．４ｎｍの光で個別に発光させ、分光測光装置（品番：ＰＭＡ－１２、浜松ホトニクス株式会社）を用いて各発光点における発光色の色度座標（ｘ、ｙ）を測定した。この結果を表１に示す。ここでは、波長変換部材として図８Ａ、図８Ｂに示す印刷ガラスを用いた。図８Ａに示すように、透光性部材４としてガラス板を用いて、この上面に後述するように波長変換材を形成した。そして図８Ｂの平面図に示すように、波長変換材の発光面内の任意の９点の測定点Ｐ１～Ｐ９における色調を測定し、１枚あたりの色調ｘの標準偏差を、一般的な標準偏差の式を用いて算出した。なお、どこを測定点として選択しても任意の９点の色バラつきはほぼ同じと考えられる。波長変換部材１枚につき、任意の９点の色調を測定し、１枚当たりの色調ｘの標準偏差の平均値を算出した。
さらに、各実施例及び比較例の表面状態と塗布性を調べた。表面状態については、蛍光体層３の表面を観察して、蛍光体層の濃淡（ムラ）の程度が大きいものを「Ｘ」、多少のムラが見られるものを「△」、ムラがほとんど見られないものを「〇」とした。また塗布性については、蛍光体層３として、透光性部材４の主面全体にスクリーン印刷により蛍光体ペーストを塗布できたものを「〇」、塗布できなかったものを「Ｘ」とした。

［実施例１から３］
次に、波長変換部材の実施例を作成した。ここでは、所定の配合比で、実施例に係る波長変換部材を作製した。具体的には、樹脂１０と蛍光体９、フィラー２０（シリカ）、フィラー２０とは別のフィラー（アルミナ）を混合して得られた蛍光体ペーストを、透光性部材４の表面、すなわち一方の主面全体に蛍光体層３をスクリーン印刷により塗布した。実施例１から３について、蛍光体９は、Ｙ₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂：Ｃｅで表される蛍光体１と蛍光体２（なお、蛍光体１の発光ピーク波長は、５４０ｎｍ付近、蛍光体２の発光ピーク波長は、５３５ｎｍ付近である。）、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕで表される蛍光体３の３種類の蛍光体を用いた。実施例１から３について、蛍光体の配合比は、蛍光体１が２１．７５質量％、蛍光体２が６５．２５質量％、蛍光体３が１３質量％であった。樹脂１０は、フェニルシリコーン樹脂を用いた。透光性部材４の部材には、ホウ珪酸ガラスを板状に成形したものを用いた。透光性部材４の平面形状は、縦５０ｍｍ、横７５ｍｍの長方形であり、厚さが約０．１４５ｍｍである。

表１に示されるように、実施例１から３について、蛍光体層３の蛍光体の含有量は、上記３種類の蛍光体を合わせて樹脂を１００質量部とした含有量が１９２質量部～２２４質量部であり、フィラー２０としてのシリカは２０質量部～６０質量部であり、フィラー２０とは別のフィラー（アルミナ）は、３．９質量部～４．７質量部であり、樹脂に対する、蛍光体及びフィラー２０の混合体積比、（シリカ＋蛍光体）／樹脂が、０．５４～０．７９であり、０．５以上１．０以下の範囲内であった。蛍光体層３の平面形状は、縦約４２ｍｍ、横約６７ｍｍの長方形であり、蛍光体層３の厚さが約８０μｍであった。透光性部材４と蛍光体層３の合計の厚さは、合わせて約２２５μｍであった。すなわち、波長変換材としての蛍光体層と、透光性部材の合計の厚さが、１３０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内であった。

上記方法で作製した波長変換部材は、波長変換部材の発光面内の任意の点（複数個所）を発光ピーク波長が４４３ｎｍ、半値幅が１７．４ｎｍの光で個別に発光させ、分光測光装置（品番：ＰＭＡ－１２、浜松ホトニクス株式会社）を用いて各発光点における発光色の色度座標（ｘ、ｙ）を測定した。

蛍光体９は、中心粒径が２１μｍ以上２４μｍ以下であった。

樹脂１０は、屈折率が１．４７のフェニルシリコーン樹脂であった。フェニルシリコーン樹脂を使った場合は、樹脂１０に含まれる蛍光体同士がジメチルシリコーン樹脂を使った場合よりも凝集しやすい傾向がある。

シリカは、中心粒径が１４μｍで、屈折率が１．４７の球状シリカであった。シリカを添加することで、蛍光体同士の凝集をほぐすことができ、面内色バラつきを低減させることができる。また、樹脂１０との屈折率差が殆どないため、光の取り出し効率が低下せず、光束低下も起こりにくい。中心粒径が１００ｎｍ以下のナノシリカではチクソ性の影響が大きくなるため、凝集が発生し、スクリーン印刷ができなかったり、また塗布表面が悪化したりするが、蛍光体と同じくらいの大きさのシリカを使用することで塗布表面の悪化も起こりにくい。シリカ添加量は、樹脂に対する、蛍光体及びフィラー２０の混合体積比で、（シリカ＋蛍光体）／樹脂が０．５以上１．０以下になるように調整する。これより少ないと、蛍光体同士が凝集しやすくなるため、色バラつきが大きくなる傾向で、これより多いと、ペースト中の粉の量が多くなり、粘度が高くなりすぎるため、スクリーン印刷そのものができなくなる虞がある。
［実施例４から５］
一方、実施例４として、蛍光体の配合比を蛍光体１が２２．０８質量％、蛍光体２が６６．２３質量％、蛍光体３が１１．７質量％とする以外は、実施例１から３と同様とした波長変換部材を作製した。実施例４では、蛍光体層３の蛍光体の含有量は、上記３種類の蛍光体を合わせて樹脂を１００質量部とした含有量が２５０質量部であり、フィラー２０としてのシリカは７０質量部であり、フィラー２０とは別のフィラー（アルミナ）は、５．３質量部であり、樹脂に対する、蛍光体及びフィラー２０の混合体積比、（シリカ＋蛍光体）／樹脂が、０．９３であり、同じく０．５以上１．０以下の範囲内であった。色調ｘの標準偏差（平均値）は０．００３３であり、実施例３とほぼ同等であった。
また実施例５として、蛍光体の配合比を実施例１から３と同様としつつ、蛍光体の含有量を、１８５質量部、シリカを１５質量部、アルミナを３．８質量部とした波長変換部材を作製した。樹脂に対する、蛍光体及びフィラー２０の混合体積比、（シリカ＋蛍光体）／樹脂は、０．５０であり、同じく０．５以上１．０以下の範囲内であった。色調ｘの標準偏差（平均値）は０．００５０であり、実施例１と同等であった。
さらに、実施例１～５の蛍光体層３の表面を観察したところ、実施例１および５で多少の蛍光体の濃淡が見られたものの、他はムラが殆ど見られなかった。また塗布性については、実施例１～５のいずれも、蛍光体層３として透光性部材４の主面全体にスクリーン印刷により、蛍光体ペーストを塗布することができた。

上記のように作製した波長変換部材を、既定のサイズにカットして発光装置に配置した。
［比較例１～２］

また比較例１～２として、実施例と使用部材、製造方法は同じで、表１に示すように、蛍光体の含有量とフィラー２０とは別のフィラー（アルミナ）の含有量、フィラー２０（シリカ）の含有量が異なる発光装置を作製した。比較例１では、樹脂に対する、蛍光体及びフィラー２０の混合体積比で、（シリカ＋蛍光体）／樹脂が０．３７であった。また塗布性は良好であったものの、表面状態は×であった。この場合、ペースト中の粒子の数が少なく、蛍光体同士の凝集が起こり、蛍光体層３の蛍光体配置にムラができるので、面内の色バラつきが大きくなったと考えられる。
また比較例２では、樹脂に対する、蛍光体及びフィラー２０の混合体積比で、（シリカ＋蛍光体）／樹脂が１．１８であった。また塗布性が悪く、表面状態は測定できなかった。この場合、ペースト中の粒子の数が多く、粘度が高くなるため、スクリーン版上へのペースト充填が十分にできず、スキージによるスクリーン版の透過も困難となり、透光性部材４への塗布ができなかったものと考えられる。

本開示に係る波長変換部材及びそれを備えた発光装置は、照明器具、自動車用、表示装置等の光源や、ディスプレイ、液晶ディスプレイのバックライト光源等に利用可能である。

１００…発光装置、１…基板、
２…発光素子、
３…蛍光体層、
３Ａ…蛍光体ペースト、
４…透光性部材、
５…接着層、
６…光反射部材、
７…導電部材、
８…半導体素子、
９…蛍光体、
１０…樹脂、
１１…切断線、
１３…蛍光体層の周縁部、
２０…フィラー、
３０…波長変換部材。

Claims (11)

1. 樹脂と、
   前記樹脂を１００質量部とした含有量が１８５質量部以上２５０質量部以下であり、中心粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下である蛍光体と、
   前記樹脂を１００質量部とした含有量が５質量部以上９０質量部以下であり、中心粒径が５μｍ以上４０μｍ以下であるフィラーと、
   を混合した波長変換材と、
   前記波長変換材を一面に配置した透光性部材と、
   を備えており、
   前記樹脂に対する、前記蛍光体及び前記フィラーの混合体積比が、０．５以上０．７２以下であり、
   前記樹脂が、フェニルシリコーン樹脂を少なくとも含み、
   前記フィラーが、酸化ケイ素、酸化アルミニウムを含み、
   前記蛍光体が、
   Ｙ ₃ （Ａｌ，Ｇａ） ₅ Ｏ ₁₂ ：Ｃｅで表され、発光ピーク波長を５４０ｎｍ付近に有する第１蛍光体と、
   Ｙ ₃ （Ａｌ，Ｇａ） ₅ Ｏ ₁₂ ：Ｃｅで表され、発光ピーク波長を５３５ｎｍ付近に有する第２蛍光体と、
   （Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ ₃ ：Ｅｕで表される第３蛍光体を含む波長変換部材。
2. 請求項１に記載の波長変換部材であって、
   前記樹脂に対する、前記蛍光体及び前記フィラーの混合体積比が、０．５以上０．５４以下である波長変換部材。
3. 請求項１又は２に記載の波長変換部材であって、
   前記樹脂の屈折率が、１．４以上１．６以下であり、
   前記フィラーの屈折率が、１．４以上１．８以下であり、
   前記樹脂と前記フィラーとの屈折率の差の絶対値が０．３５以下である波長変換部材。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の波長変換部材であって、
   発光ピーク波長が４４３ｎｍの光で励起させたとき、発光面上の任意の点における色度の標準偏差が０．００６５以下である波長変換部材。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の波長変換部材であって、
   前記透光性部材が、ガラス、樹脂、蛍光体からなる群から選択された少なくとも一種を含む波長変換部材。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の波長変換部材であって、
   前記波長変換材と、前記透光性部材の合計の厚さが、１３０μｍ以上３００μｍ以下である波長変換部材。
7. 支持体と、
   前記支持体の上に配置される発光素子と、
   前記発光素子の上に配置される、前記請求項１から６のいずれか一項に記載の波長変換部材と、
   前記発光素子及び前記波長変換部材の側方に配置される光反射部材と、
   を備え、
   前記透光性部材の、前記波長変換材を設けた側に、前記発光素子を配置させてなる発光装置。
8. フェニルシリコーン樹脂を少なくとも含む樹脂と、
   含有量が前記樹脂を１００質量部として１８５質量部以上２５０質量部以下であり、中心粒径が１０μｍ以上３０μｍ以下であり、
   Ｙ ₃ （Ａｌ，Ｇａ） ₅ Ｏ ₁₂ ：Ｃｅで表され、発光ピーク波長を５４０ｎｍ付近に有する第１蛍光体と、
   Ｙ ₃ （Ａｌ，Ｇａ） ₅ Ｏ ₁₂ ：Ｃｅで表され、発光ピーク波長を５３５ｎｍ付近に有する第２蛍光体と、
   （Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ ₃ ：Ｅｕで表される第３蛍光体と、
   を含む蛍光体と、
   含有量が前記樹脂を１００質量部として５質量部以上９０質量部以下であり、中心粒径が５μｍ以上４０μｍ以下である、酸化ケイ素、酸化アルミニウムを含むフィラーと、を含み、
   前記樹脂に対する、前記蛍光体及び前記フィラーの混合体積比が、０．５以上０．７２以下である混合物を準備する工程と、
   透光性の板材の一面に、前記混合物を印刷する工程と、
   前記透光性の板材に印刷された前記混合物を硬化させる工程と、
   を含む波長変換部材の製造方法。
9. 請求項８に記載の波長変換部材の製造方法であって、
   前記混合物を硬化させる工程が、前記混合物が印刷された透光性の板材を、反転させることにより、前記蛍光体及び前記フィラーを沈降させた後、前記混合物を硬化させる工程を含む波長変換部材の製造方法。
10. 請求項８または９に記載の波長変換部材の製造方法であって、
    前記樹脂に対する、前記蛍光体及び前記フィラーの混合体積比が、０．５以上０．５４以下である波長変換部材の製造方法。
11. 請求項８から１０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、
    前記透光性の板材に印刷された蛍光体層の厚みが、３０μｍ以上１５０μｍ以下である波長変換部材の製造方法。

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