JPWO2013058065A1 - 発光素子、その製造方法、及び発光デバイス - Google Patents

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Abstract

広い波長帯域の発光を生ずる発光素子を提供する。発光素子１は、第１の波長変換部１１と、第２の波長変換部１２とを備える。第１の波長変換部１１は、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスを含む。第２の波長変換部１２は、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスを含む。Ａ１、Ａ２は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなる。Ｂ１、Ｂ２は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなる。Ａ１におけるＬａの含有量は、Ａ２におけるＬａの含有量よりも多い。Ａ２におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量は、Ａ１におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量よりも多い。

Description

本発明は、発光素子、その製造方法、及び発光デバイスに関する。
従来、白色光源として、青色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と、蛍光体を含む波長変換素子とを有し、青色ＬＥＤから出射され蛍光体を透過した光と蛍光体からの蛍光との混合光である白色光を出射する白色光源が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
特表２０１０−５１２０１４号公報
しかしながら、特許文献１に記載の白色光源では、青色ＬＥＤの発光特性のばらつきや変動等により、出射光の色調が変化する場合がある。また、青色ＬＥＤや波長変換素子から出射される光の波長帯域は狭い。このため、特許文献１に記載の白色光源では、優れた演色性が得難い。
このような問題に鑑み、広い波長帯域の発光を生ずる発光素子が求められている。
本発明は、広い波長帯域の発光を生ずる発光素子を提供することを主な目的とする。
本発明に係る発光素子は、第１の波長変換部と、第２の波長変換部とを備える。第２の波長変換部は、第１の波長変換部の上に配されている。第１の波長変換部は、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１（但し、Ａ１は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ１は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ１は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスを含む。第２の波長変換部は、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２（但し、Ａ２は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ２は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ２は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスを含む。Ａ１におけるＬａの含有量は、Ａ２におけるＬａの含有量よりも多い。Ａ２におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量は、Ａ１におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量よりも多い。
本発明に係る発光素子のある特定の局面では、Ａ１は、Ｌａと、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなる。Ｂ１はＳｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなる。Ａ２は、Ｇｄ及びＹから選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなる。Ｂ２はＺｒ及びＨｆから選ばれた少なくとも一種からなる。
本発明に係る発光素子の別の特定の局面では、波長が３６０ｎｍの光を照射したときに第１の波長変換部から出射される光と第２の波長変換部から出射される光との混合光が白色である。
本発明において、「白色」とは、ＣＩＥ １９６０ ｕｖ色度図において、光源の色度座標と黒体輻射軌道との距離ｄｕｖが０．０２以下であり、かつ、その最近接となる黒体輻射軌道上の温度、すなわち相関色温度が３０００Ｋ〜１００００Ｋである光源を指す。
本発明に係る発光素子の他の特定の局面では、発光素子は、第１の波長変換部と、第２の波長変換部との間に設けられた相互拡散層をさらに備える。
本発明に係る発光素子の製造方法では、第１の蛍光体またはその前駆体を含む第１のセラミックグリーンシートを形成する。第２の蛍光体またはその前駆体を含む第２のセラミックグリーンシートを形成する。第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとを積層し、積層体を作製する。積層体を焼結させることにより、第１のセラミックグリーンシートから形成された第１の波長変換部と、第２のセラミックグリーンシートから形成され、第１の波長変換部と接合された第２の波長変換部とを有する発光素子を得る焼結工程を行う。
本発明に係る発光素子の製造方法のある特定の局面では、焼結工程において、第１の波長変換部と第２の波長変換部との間に相互拡散層が形成されるように積層体を焼結させる。なおこの際、第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとの間に、焼結による応力発生を緩和させることを目的として、それぞれのグリーンシートの中間的な組成を有する第３のグリーンシートを含んでいてもよく、その場合も以下の説明における作用、効果に影響するものではない。また、この場合は、クラックの発生率を抑制できる場合がある。
本発明に係る発光素子の製造方法の別の特定の局面では、第１の蛍光体は、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１（但し、Ａ１は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ１は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ１は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスからなる。第２の蛍光体は、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２（但し、Ａ２は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ２は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ２は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスからなる。Ａ１におけるＬａの含有量は、Ａ２におけるＬａの含有量よりも多い。Ａ２におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量は、Ａ１におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量よりも多い。
本発明の発光デバイスは、上記の発光素子と、発光素子の励起光を発光素子に対して出射する光源とを含む。
本発明によれば、広い波長帯域の発光を生ずる発光素子を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子の略図的断面図である。 図２は、第１のサンプルのＸＲＤ分析結果を示すグラフである。 図３は、第２のサンプルのＸＲＤ分析結果を示すグラフである。 図４は、サンプル３の第１の成形体と第２の成形体との接合界面の近傍部分をＷＤＸ元素マッピング（Ｚｒ）分析した結果を示す写真である。 図５は、サンプル３の第１の成形体と第２の成形体との接合界面の近傍部分をＷＤＸ元素マッピング（Ｈｆ）分析した結果を示す写真である。 図６は、第１〜第３サンプルの各々の発光スペクトルを示すグラフである。 図７は、第４〜第６サンプルの各々の発光スペクトルを示すグラフである。 図８は、第１の発光デバイスの略図的断面図である。 図９は、第２の発光デバイスの略図的断面図である。 図１０は、第３の発光デバイスの略図的断面図である。 図１１は、第４の発光デバイス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。
実施形態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。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に示される発光素子１は、励起光が入射した際に、励起光の波長よりも長い波長の光を発光する素子である。
発光素子１は、第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２とを有する。第２の波長変換部１２は、第１の波長変換部１１の上に配されている。即ち、第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２とは積層されている。
第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２とは、相互に接合されている。第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２との間には、図示しない相互拡散層が設けられている。この相互拡散層は、第１の波長変換部１１の成分と第２の波長変換部１２の成分とが相互拡散することにより形成された層である。この相互拡散層により第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２とが強固に接合されている。また、相互拡散層を設けることにより、第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２との間における屈折率変化を緩やかにすることができる。従って、第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２との間の界面における光の反射率を低くすることができる。その結果、光の出射効率を高めることができる。
第１の波長変換部１１は、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１（但し、Ａ１は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ１は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ１は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスからなる第１の蛍光体を含む。
なお、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスにおいて、モル比Ａ１：Ｂ１は、厳密に１：１に限定されるものではない。本発明において、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスには、モル比Ａ１／Ｂ１が０．９５〜１．０５であるものも含まれるものとする。
一方、第２の波長変換部１２は、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２（但し、Ａ２は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ２は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ２は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスからなる第２の蛍光体を含む。
なお、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスにおいて、モル比Ａ２：Ｂ２は、厳密に１：１に限定されるものではない。本発明において、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスには、モル比Ａ２／Ｂ２が０．９５〜１．０５であるものも含まれるものとする。
なお、Ｗ２は、Ｗ１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。Ｗ１及びＷ２は、それぞれ、例えば３．５とすることができる。すなわち、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１の具体例としては、Ａ１ ２Ｂ１ ２Ｏ７が挙げられる。Ａ２Ｂ２Ｏｗ２の具体例としては、Ａ２ ２Ｂ２ ２Ｏ７が挙げられる。
第１及び第２の蛍光体は、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１またはＡ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるセラミックスが還元雰囲気中において熱処理されてなるものであることが好ましい。
ここで、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１またはＡ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるセラミックスからなる第１及び第２の蛍光体は、例えば、Ｃｅ：ＹＡＧ蛍光体などの代表的な白色ＬＥＤ用蛍光体と比較して、広い波長帯域の発光を生ずる。また、本実施形態では、Ａ１におけるＬａの含有量は、Ａ２におけるＬａの含有量よりも多い。かつ、Ａ２におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量は、Ａ１におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量よりも多い。このため、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１で表されるセラミックスからなる第１の蛍光体から出射される発光には、発光の中心波長が相対的に長波長側に位置する広帯域の発光が含まれ、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるセラミックスからなる第２の蛍光体から出射される発光には、発光の中心波長が相対的に短波長側に位置する広帯域の発光が含まれる。従って、第１の蛍光体から出射される広帯域の光と、第２の蛍光体から出射される広帯域の光との混合光の波長帯域は広い。即ち、発光素子１は、広い波長帯域の発光を生ずる。従って、優れた演色性を実現することができる。また、白色光を出射する発光素子１を得ることが可能となる。具体的には、波長が３６０ｎｍの光を照射したときに第１の波長変換部１１から出射される光と前記第２の波長変換部１２から出射される光との混合光が白色であることが好ましい。
Ａ１Ｂ１Ｏｗ１で表されるセラミックスからなる第１の蛍光体は、発光の中心波長が、５５０ｎｍ〜７００ｎｍにある光を発するものであることが好ましく、６００ｎｍ〜７００ｎｍにある光を発するものであることがより好ましい。Ａ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるセラミックスからなる第２の蛍光体は、発光の中心波長が、４００ｎｍ〜５５０ｎｍにある光を発するものであることが好ましく、４００ｎｍ〜５００ｎｍにある光を発するものであることがより好ましい。
第１の蛍光体において、Ａ１は、Ｌａと、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなることが好ましい。また、Ｂ１はＺｒ、Ｓｎ及びＨｆより選ばれる一種以上からなることが好ましい。
第２の蛍光体において、Ａ２は、Ｇｄ及びＹより選ばれる一種以上と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなることが好ましい。また、Ｂ2はＨｆ及びＺｒより選ばれる一種以上からなることが好ましい。
なお、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１またはＡ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるセラミックスの主成分の結晶系は、立方晶であってもよい。
Ａ１Ｂ１Ｏｗ１またはＡ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるセラミックスは、Ａ１またはＡ２，Ｂ１またはＢ２，Ｏ成分以外に、不可避的に混入する不純物（以下、「不可避的不純物」とする。）を含むものであってもよい。不可避的不純物の具体例としては、ＳｉＯ２，Ｂ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３等が挙げられる。
次に、発光素子１の製造方法の一例について説明する。
まず、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１で表されるセラミックスからなる第１の蛍光体またはその前駆体を含む第１のセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、第１の蛍光体を含む第１のペーストを調製する。次に、第１のペーストを、例えばスクリーン印刷法等により、樹脂シート等の上に塗布することにより、第１のセラミックグリーンシートを作製する。ここで、第１の蛍光体の前駆体とは、熱処理等が施されることにより第１の蛍光体となり得る物質のことである。
同様に、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２で表されるセラミックスからなる第２の蛍光体またはその前駆体を含む第２のセラミックグリーンシートを作製する。ここで、第２の蛍光体の前駆体とは、熱処理等が施されることにより第２の蛍光体となり得る物質のことである。
次に、第１のセラミックグリーンシートと、第２のセラミックグリーンシートとを積層する。例えば、第１のセラミックグリーンシートを複数積層した上に、第２のセラミックグリーンシートを複数積層してもよい。第１及び第２のセラミックグリーンシートのそれぞれの積層枚数は、各セラミックグリーンシートの厚みと、得ようとする波長変換部の厚みとに応じて適宜設定することができる。必要に応じて、積層体をプレスしてもよい。
次に、積層体を焼結させる（焼結工程）。積層体の焼結は、例えば、酸素を含む雰囲気下で行うことができる。焼結温度（最高温度）は、例えば、１５００℃〜１８００℃程度とすることができる。焼結温度（最高温度）の保持時間は、例えば、５時間〜１００時間程度とすることができる。
その後、必要に応じて、焼結体を、還元雰囲気中において熱処理（還元熱処理）する。この熱処理工程は、例えば、Ｈ２／Ｈ２Ｏ雰囲気下で行うことができる。焼結体の熱処理温度（最高温度）は、例えば、８００℃〜１２００℃であることが好ましく、９００℃〜１１００℃であることがより好ましい。また、焼結体の熱処理温度（最高温度）の保持時間は、例えば、１時間〜１００時間程度とすることができる。
以上の工程により、少なくともひとつの第１のセラミックグリーンシートから形成された第１の波長変換部１１と、少なくともひとつの第２のセラミックグリーンシートから形成され、第１の波長変換部材１１と接合された第２の波長変換部１２とを有する発光素子１を完成させることができる。
なお、焼結工程において、第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２との間に相互拡散層が形成される条件で積層体を焼結させることが好ましい。
ところで、複数の波長変換部を別個に作製し、ガラスや樹脂接着剤等を用いて、それらを貼り合わせることにより発光素子を作製することも考えられる。しかしながら、その場合は、波長変換部と接着層との間の界面における反射により光の出射効率が低くなる。波長変換部と接着層との間の界面において全反射が生じると、光が波長変換層に閉じ込められるため、光の取り出し効率がさらに低くなりやすい。
それに対して本実施形態では、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとが積層された積層体を焼結することにより、互いに接合された第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２とを備える発光素子１が作製される。このため、第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２との間に接着層を設ける必要がない。よって、第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２との間の界面における光の反射や閉じ込めを抑制することができる。従って、高い光の取り出し効率を実現することができる。
さらに、相互拡散層が設けられている場合は、第１の波長変換部１１と第２の波長変換部１２との間で、屈折率が厚み方向に徐変する。従って、光の反射をより効果的に抑制することができる。
発光素子１は、光源などと組み合わせて、発光デバイスとすることができる。図８は、発光素子１を含む、第１の発光デバイス６の略図的断面図である。第１の発光デバイス６は、発光素子１と光源２とを含む。発光素子１は、基板４の上に配されている。光源２は、発光素子１とは間隔をおいて配されている。光源２は、発光素子１の励起光を発光素子１に対して出射する。光源２としては、例えば、ＬＥＤなどが挙げられる。発光素子１は、光源２からの励起光を受けることにより発光する。第１の発光デバイス６において、光源２からの励起光の一部は、リフレクタ３によって反射されて、発光素子１に到達する。
発光素子１の表面は、光の取り出し効率向上や指向性調整の観点などから、研磨などの機械加工やレーザーアブレーション加工などにより、レンズ形状やモスアイ構造などに加工されていてもよい。また、同様の観点から、発光素子１の表面には、研磨などの機械加工やレーザーアブレーション加工などにより、レンズ形状やモスアイ構造などに加工された樹脂やガラスなどを含む他の材料が配されていてもよい。
図９は、第２の発光デバイス７の略図的断面図である。第２の発光デバイス７においては、発光素子１と光源２とは、エピタキシャルウエハ５を介して接続されている。発光素子１とエピタキシャルウエハ５とは、例えば、接着剤を用いる方法や、熱拡散を利用した方法などにより接続することができる。エピタキシャルウエハ５は、例えば、サファイア、炭化ケイ素、ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ガリウムなどにより構成される。第２の発光デバイス７の光源２においては、第１の電極２４、ｐ型層２２、発光層２３、及びｎ型層２１が、この順に配されている。ｐ型層２２は、第１の電極２４と電気的に接続されている。ｎ型層２１は、第２の電極２５と電気的に接続されている。
図１０は、第３の発光デバイス８の略図的断面図である。第３の発光デバイス８においては、発光素子１と光源２とは、エピタキシャルウエハ５を介さずに、直接接続されている。
図１１は、第４の発光デバイス９の略図的断面図である。第４の発光デバイス９において、発光素子１と光源２とは、間隔をおかずに接触している。
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、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）
まず、原料として、高純度のＬａ（ＯＨ）３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３を準備した。これらの原料を下記の表１に示す組成Ａとなるように秤量し、ボールミルで２０時間湿式混合した。得られた混合物を乾燥させた後、１３００℃で３時間仮焼し、仮焼物を得た。この仮焼物を、水および有機分散剤および有機バインダーとともにボールミルに入れ、１２時間湿式粉砕した。次に、得られた粉砕物を、厚み６０μｍのグリーンシートに成形した。得られたグリーンシートを１０ｍｍ四方となるよう切り出し、それを１５枚重ねて２ｔ／ｃｍ２の圧力で加圧することで、１０ｍｍ四方、厚み約０．８ｍｍの第１の成形体を作製した。
下記の表１に示す組成Ｂとなるように秤量したこと以外は、同様にして、第２の成形体を得た。
Figure 2013058065
次に、第１の成形体と第２の成形体とのそれぞれを、酸素濃度が約９８％の雰囲気下において、１７００℃で２０時間焼成した。得られた焼結体を、９００℃のＨ２／Ｈ２Ｏ還元雰囲気下（酸素分圧：１×１０−１５ＭＰａ）で３時間熱処理した。その後、各サンプルの両面を鏡面研磨により厚み０．５ｍｍとし、それぞれ第１のサンプルと第２のサンプルを得た。各サンプルをＸＲＤ分析した結果を図２及び図３に示す。
図２及び図３に示す結果から、第１のサンプルには、Ｌａ２Ｚｒ２Ｏ７で示される組成のパイロクロア構造を有する化合物が含まれていることがわかる。また、第２のサンプルには、Ｇｄ２Ｈｆ２Ｏ７で示される組成のパイロクロア構造を有する化合物が含まれていることがわかる。
次に、第１及び第２のサンプルの作製に用いたものとは別の第１の成形体と第２の成形体とを積層し、２ｔ／ｃｍ２の圧力で加圧することで、１０ｍｍ四方、厚み約１．５ｍｍの第３の成形体を得た。
次に、第３の成形体を、酸素濃度が約９８％の雰囲気下において、１７００℃で２０時間焼成した。得られた焼結体を、９００℃のＨ２／Ｈ２Ｏ還元雰囲気下（酸素分圧：１×１０−１５ＭＰａ）で３時間熱処理した。その後、焼結体の両面を、鏡面研磨することにより、厚み１．０ｍｍの積層発光素子（サンプル３）を得た。
次に、サンプル３の第１の成形体と第２の成形体との接合界面の近傍部分をＷＤＸ元素マッピング分析した。結果を、図４及び図５に示す。
図４及び図５に示す結果から、界面に、１００μｍ弱程度の厚みの相互拡散層が形成されていることがわかる。
作製した第１〜第３のサンプルについて、それぞれ、株式会社浜松ホトニクス社製のマルチチャンネル分光器（ＰＭＡ−１２）を用い、波長３６０ｎｍの紫外線を照射したときの蛍光分光測定を行った。図６に、第１〜第３のサンプルのそれぞれの発光スペクトルを示す。図６に示す結果から、本発明に従う第３のサンプルからは広帯域の発光が得られることが分かる。
また、第１のサンプルからは、橙色の発光、詳細には、相関色温度が２１００Ｋ、ｄｕｖ＝０．００８である発光が観察された。一方、第２のサンプルからは、青色の発光、詳細には、相関色温度が１１８００Ｋ（参考値）、ｄｕｖ＝０．０３７の発光が観察された。一方、第３のサンプルからは、白色の発光、詳細には、相関色温度が４８００Ｋ、ｄｕｖ＝０．００５である発光が観察された。
ここで、「相関色温度」とは、ＣＩＥ １９６０ ｕｖ色度図において、発光の色度座標から最も近い位置にある黒体輻射軌道上の点における黒体の温度を示し、「ｄｕｖ」はそれらの距離を示す。なお、ＪＩＳ規格Ｚ８７２５：１９９９よると、相関色温度で表してよいのはｄｕｖが０．０２以内とされているため、第２のサンプルの相関色温度は参考値として記載した。
第３のサンプルの発光スペクトルより、ＪＩＳ Ｚ ８７２６に基づき平均演色評価指数Ｒａ及び特殊演色評価指数Ｒ９〜Ｒ１５を求めた結果を表２に示す。
ここで、「演色評価指数」とは、基準光源の照射時に得られる物体の色彩を、いかに忠実に再現しているかを指数で表したもので、１００に近いほど演色性がよいと判断される。なお、「平均演色評価指数」は、ＪＩＳ Ｚ ８７２６の規定にある試験色Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８における演色評価指数の平均値、「特殊演色評価指数」とは、試験色Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１５の演色評価指数を示す。
表２に示す結果から、ほとんどの演色評価指数が９５以上という極めて優れた演色性が得られることがわかる。
（実施例２）
原料として、高純度のＬａ（ＯＨ）３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３を準備しこれらの原料を表１に示す組成Ｃ、またはＤとなるように秤量した以外は実施例１と全く同じ方法にて、組成Ｃからなるｔ＝０．５ｍｍの焼結体基板（サンプル４）、組成Ｄからなるｔ＝０．５ｍｍの焼結体基板（サンプル５）、組成Ｃと組成Ｄとを積層焼結させてなるｔ＝１．０ｍｍの積層発光素子（サンプル６）を作製した。
作製した第４〜第６のサンプルについて、実施例１と同様に蛍光分光測定を行い、図７に発光スペクトルを示す。
図７に示す結果から、本発明に従う第６のサンプルからは広帯域の発光が得られることが分かる。サンプル６の相関色温度（Ｋ）、ｄｕｖ、平均演色評価指数を表２に示す。
（実施例３）
実施例１におけるグリーンシートの積層数において組成Ａを１０層、組成Ｂを２０層とした以外は実施例１と全く同じ方法にて新たな積層発光素子を作製し、サンプル７とした。同様に、組成Ａを２０層、組成Ｂを１０層とした積層発光素子も作製し、サンプル８とした。サンプル７、８の相関色温度（Ｋ）、ｄｕｖ、平均演色評価指数を表２に示す。
Figure 2013058065
表２に示す結果から、本発明により、演色評価指数がほぼ９５以上という極めて演色性に優れる光源が、相関色温度２８００Ｋ〜５８００Ｋの広い色温度範囲にて得られることがわかる。
（比較例１）
実施例１と同様の方法で組成Ａからなるｔ＝０．５ｍｍの焼結体基板、組成Ｂからなるｔ＝０．５ｍｍの焼結体基板を作製し、それらを透明エポキシ樹脂にて張り合わせた□１０ｍｍ、厚み１．０ｍｍの比較サンプル１を得た。
比較サンプル１と第３のサンプルについて、発光量の比較を行った。以下に評価方法を説明する。
・まず、波長３６０ｎｍのＵＶ-ＬＥＤチップを準備し、そのチップ上に試料を配置した状態でＵＶ-ＬＥＤの光を試料に照射する。
・試料の前面部から出射される全ての光を積分球に取り込み、株式会社浜松ホトニクス社製のマルチチャンネル分光器（ＰＭＡ−１２）にて発光スペクトル強度を測定する。
・得られた発光スペクトルを可視光域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で波長積分し、発光強度とする。
サンプル３及び比較サンプル１における発光量の測定結果をそれぞれ表３に示す。
Figure 2013058065
表３に示した結果より、サンプル３の発光量は比較サンプル１と比べて大きくなることがわかった。したがって波長変換層として複数の焼結体基板を用いる場合、基板間を接着剤で接合したものよりも焼結により接合させたものの方が、前面への光取出し効率を高められることがわかった。
１…発光素子
１１…第１の波長変換部
１２…第２の波長変換部
２…光源
２１…ｎ型層
２２…ｐ型層
２３…発光層
２４…第１の電極
２５…第２の電極
３…リフレクタ
４…基板
５…エピタキシャルウエハ
６…第１の発光デバイス
７…第２の発光デバイス
８…第３の発光デバイス
９…第４の発光デバイス

Claims (8)

  1. 第１の波長変換部と、
    前記第１の波長変換部の上に配された第２の波長変換部と、
    を備え、
    前記第１の波長変換部は、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１（但し、Ａ１は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ１は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ１は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスを含み、
    前記第２の波長変換部は、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２（但し、Ａ２は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ２は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ２は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスを含み、
    前記Ａ１におけるＬａの含有量は、前記Ａ２におけるＬａの含有量よりも多く、
    前記Ａ２におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量は、前記Ａ１におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量よりも多い、発光素子。
  2. 前記Ａ１は、Ｌａと、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、
    前記Ｂ１はＳｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、
    前記Ａ２は、Ｇｄ及びＹから選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、
    前記Ｂ２はＺｒ及びＨｆから選ばれた少なくとも一種からなる、請求項１に記載の発光素子。
  3. 波長が３６０ｎｍの光を照射したときに前記第１の波長変換部から出射される光と前記第２の波長変換部から出射される光との混合光が白色である、請求項１または２に記載の発光素子。
  4. 前記第１の波長変換部と、前記第２の波長変換部との間に設けられた相互拡散層をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光素子。
  5. 第１の蛍光体またはその前駆体を含む第１のセラミックグリーンシートを形成する工程と、
    第２の蛍光体またはその前駆体を含む第２のセラミックグリーンシートを形成する工程と、
    前記第１のセラミックグリーンシートと前記第２のセラミックグリーンシートとを積層し、積層体を作製する工程と、
    前記積層体を焼結させることにより、前記第１のセラミックグリーンシートから形成された第１の波長変換部と、前記第２のセラミックグリーンシートから形成され、前記第１の波長変換部と接合された第２の波長変換部とを有する発光素子を得る焼結工程と、
    を備える、発光素子の製造方法。
  6. 前記焼結工程において、前記第１の波長変換部と前記第２の波長変換部との間に相互拡散層が形成されるように前記積層体を焼結させる、請求項５に記載の発光素子の製造方法。
  7. 前記第１の蛍光体は、Ａ１Ｂ１Ｏｗ１（但し、Ａ１は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ１は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ１は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスからなり、
    前記第２の蛍光体は、Ａ２Ｂ２Ｏｗ２（但し、Ａ２は、Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ，Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれた少なくとも一種と、０．００１モル％〜５モル％のＢｉとからなり、Ｂ２は、Ｓｎ，Ｚｒ及びＨｆからなる群から選ばれた少なくとも一種からなり、Ｗ２は、電気的中性を保つための正の数である。）で表されるパイロクロア型化合物を主成分とするセラミックスからなり、
    前記Ａ１におけるＬａの含有量は、前記Ａ２におけるＬａの含有量よりも多く、
    前記Ａ２におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量は、前記Ａ１におけるＹ，Ｇｄ及びＬｕの含有量よりも多い、請求項５または６に記載の発光素子の製造方法。
  8. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光素子と、前記発光素子の励起光を発光素子に対して出射する光源とを含む、発光デバイス。
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