KR20230104135A - 파장 변환 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

파장 변환 부재 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230104135A
KR20230104135A KR1020237013377A KR20237013377A KR20230104135A KR 20230104135 A KR20230104135 A KR 20230104135A KR 1020237013377 A KR1020237013377 A KR 1020237013377A KR 20237013377 A KR20237013377 A KR 20237013377A KR 20230104135 A KR20230104135 A KR 20230104135A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wavelength conversion
conversion member
phosphor particles
mixing
minutes
Prior art date
Application number
KR1020237013377A
Other languages
English (en)
Inventor
도모미치 구니모토
츠네토모 오쿠무라
도모야 이와코시
에이이치 나카무라
Original Assignee
니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤 filed Critical 니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
Publication of KR20230104135A publication Critical patent/KR20230104135A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

원하는 색도의 파장 변환 부재를 양호한 정밀도로 얻는 것을 가능하게 하는, 파장 변환 부재의 제조 방법을 제공한다. 매트릭스 (2) 중에 형광체 입자 (3) 가 분산되어 이루어지는 파장 변환 부재 (1) 의 제조 방법으로서, 매트릭스 (2) 가 되는 무기 분말과, 형광체 입자 (3) 를 포함하는 혼합물을 제조하는 공정과, 상기 혼합물을 성형하고, 소성함으로써 파장 변환 부재 (1) 를 얻는 공정을 구비하고, 혼합물을 제조할 때에, 무기 분말을 포함하는 재료의 혼합을 개시한 후에, 형광체 입자 (3) 를 투입하여 추가로 혼합하는, 파장 변환 부재 (1) 의 제조 방법.

Description

파장 변환 부재 및 그 제조 방법
본 발명은, 발광 다이오드 (LED : Light Emitting Diode) 나 레이저 다이오드 (LD : Laser Diode) 등이 발하는 광의 파장을 다른 파장으로 변환하는 파장 변환 부재 및 그 파장 변환 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 형광 램프나 백열등을 대신할 차세대의 발광 장치로서, 저소비 전력, 소형 경량, 용이한 광량 조절이라는 관점에서, LED 나 LD 를 사용한 발광 장치에 대한 주목이 높아지고 있다. 그러한 발광 장치의 일례로서, 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 청색광을 출사하는 LED 상에, LED 로부터의 광의 일부를 흡수하여 황색광으로 변환하는 파장 변환 부재가 배치된 발광 장치가 개시되어 있다. 이 발광 장치는, LED 로부터 출사된 청색광과, 파장 변환 부재로부터 출사된 황색광의 합성광인 백색광을 발한다.
그런데, 파장 변환 부재로는, 수지 매트릭스 중에 형광체 입자를 분산시킨 것이 사용되어 왔다. 그러나, 이와 같은 파장 변환 부재에서는, LED 나 LD 가 발하는 열이나 조사광을 받음으로써, 수지 매트릭스가 변색, 변형되어 버려 파장 변환 부재의 성능을 저하시키는 원인이 되고 있었다.
그래서, 수지 매트릭스 대신에 유리 등의 무기 매트릭스 중에 형광체 입자를 분산 고정시킨 완전 무기 고체로 이루어지는 파장 변환 부재가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 및 특허문헌 3 참조). 이와 같은 파장 변환 부재는, 모재가 되는 유리 매트릭스가 LED 나 LD 가 발하는 열이나 조사광에 의해 열화되기 어려워, 변색이나 변형과 같은 문제가 발생하기 어렵다는 특징을 가지고 있다.
일본 공개특허공보 2000-208815호 일본 공개특허공보 2003-258308호 일본 특허공보 제4895541호
특허문헌 2 나 특허문헌 3 과 같은 파장 변환 부재는, 예를 들어, 유리 분말 등의 무기 분말과 형광체 입자를 포함하는 혼합물을 성형하고, 소성함으로써 제조할 수 있다.
여기서, 무기 분말이나 형광체 입자의 로트 등을 변경할 때에, 초기 평가로서 소량 시작 (試作) 을 실시하고, 그 색도를 보고 배합 농도를 설정했다고 해도, 실제로 양산한 파장 변환 부재의 색도가 소량 시작의 색도로부터 벗어나는 경우가 있다. 그 때문에, 원하는 색도의 파장 변환 부재를 양호한 정밀도로 얻는 것이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 원하는 색도의 파장 변환 부재를 양호한 정밀도로 얻는 것을 가능하게 하는, 파장 변환 부재의 제조 방법 및 파장 변환 부재를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관련된 파장 변환 부재의 제조 방법의 넓은 국면에서는, 매트릭스 중에 형광체 입자가 분산되어 이루어지는 파장 변환 부재의 제조 방법으로서, 상기 매트릭스가 되는 무기 분말과, 형광체 입자를 포함하는 혼합물을 제조하는 공정과, 상기 혼합물을 성형하고, 소성함으로써 파장 변환 부재를 얻는 공정을 구비하고, 상기 혼합물을 제조할 때, 상기 무기 분말을 포함하는 재료의 혼합을 개시한 후에, 상기 형광체 입자를 투입하여 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서는, 혼합 시간 전체 T (분) 에 대한, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 비율 (T1/T) 이 50 ％ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 혼합 시간 전체 T (분) 에 대한, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 비율 (T1/T) 이 99 ％ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 혼합 시간 전체 T (분) 와, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 차 (T－T1) 가 240 분 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 혼합 시간 전체 T (분) 와, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 차 (T－T1) 가 5 분 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 무기 분말 및 옥석을 혼합용 용기 내에 투입하여 상기 무기 분말을 포함하는 재료의 혼합을 개시한 후에, 상기 형광체 입자를 상기 혼합용 용기 내에 투입하여 추가로 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 무기 분말 및 옥석을 혼합용 용기 내에 투입할 때에, 용제, 수지 및 가소제를 추가로 혼합용 용기 내에 투입하여 상기 무기 분말을 포함하는 재료를 혼합하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 무기 분말이 유리 분말인 것이 바람직하다.
본 발명에 관련된 파장 변환 부재는, 매트릭스 중에 형광체 입자가 분산되어 이루어지는 파장 변환 부재로서, 상기 형광체 입자의 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 에 있어서의 도수 Da 와 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 에 있어서의 도수 Db 의 비 (Da/Db) 가, 0.01 이상, 2 이하인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 형광체 입자의 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 이, 1 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 관련된 파장 변환 부재의 제조 방법의 다른 넓은 국면에서는, 매트릭스 중에 형광체 입자가 분산되어 이루어지는 파장 변환 부재의 제조 방법으로서, 상기 매트릭스가 되는 무기 분말과, 형광체 입자와, 수지를 포함하는 슬러리를 제조하는 공정과, 상기 슬러리를 사용하여 시트상으로 성형하는 공정과, 상기 시트상의 성형체를 소성함으로써 파장 변환 부재를 얻는 공정을 구비하고, 상기 슬러리를 제조하는 공정에 있어서, 상기 무기 분말과 상기 수지를 포함하는 재료를 혼합하여 슬러리상으로 한 후에, 상기 형광체 입자를 투입하여 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 관련된 파장 변환 부재의 제조 방법의 다른 넓은 국면에서는, 매트릭스 중에 형광체 입자가 분산되어 이루어지는 파장 변환 부재의 제조 방법으로서, 상기 매트릭스가 되는 무기 분말과, 형광체 입자를 포함하는 혼합 분말을 제조하는 공정과, 상기 혼합 분말의 압분체를 제조하는 공정과, 상기 압분체를 소성함으로써 파장 변환 부재를 얻는 공정을 구비하고, 상기 혼합 분말을 제조하는 공정에 있어서, 상기 무기 분말을 포함하는 재료를 혼합한 후에, 상기 형광체 입자를 투입하여 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 원하는 색도의 파장 변환 부재를 양호한 정밀도로 얻는 것을 가능하게 하는, 파장 변환 부재의 제조 방법 및 파장 변환 부재를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 파장 변환 부재를 나타내는 모식적 정면 단면도이다.
도 2(a) 는, 유리 분말을 포함하는 재료를 먼저 혼합하고, 형광체 입자를 나중에 투입하는 조건으로 제조된 파장 변환 부재를 나타내는 모식적 단면도이고, 도 2(b) 는, 유리 분말을 포함하는 재료의 혼합 개시와 동시에 형광체 입자를 투입하는 조건으로 제조된 파장 변환 부재를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 3(a) 는, 실시예 1 의 파장 변환 부재에 있어서의 단면의 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 을 나타내는 도면이고, 도 3(b) 는, 실시예 1 의 파장 변환 부재에 있어서의 형광체 입자의 입자경의 히스토그램을 나타내는 도면이다.
도 4 는, 실시예 1 에서 얻어진 파장 변환 부재의 색도와 광속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 실시예 2 에서 얻어진 파장 변환 부재의 색도와 광속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 실시예 3 에서 얻어진 파장 변환 부재의 색도와 광속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7(a) 는, 비교예 1 의 파장 변환 부재에 있어서의 단면의 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 을 나타내는 도면이고, 도 7(b) 는, 비교예 1 의 파장 변환 부재에 있어서의 형광체 입자의 입자경의 히스토그램을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 비교예 1 및 참고예 1 에서 얻어진 파장 변환 부재의 색도와 광속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 실시예 4 에서 얻어진 파장 변환 부재의 색도와 광속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10 은, 비교예 2 및 참고예 2 에서 얻어진 파장 변환 부재의 색도와 광속의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. 단, 이하의 실시형태는 단순한 예시이며, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능을 갖는 부재는 동일한 부호로 참조하는 경우가 있다.
(파장 변환 부재)
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 파장 변환 부재를 나타내는 모식적 정면 단면도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 파장 변환 부재 (1) 는, 유리 매트릭스 (2) 와, 형광체 입자 (3) 를 구비하는, 형광체 유리이다. 본 실시형태에 있어서, 형광체 입자 (3) 는, 유리 매트릭스 (2) 중에 분산되어 있다. 또, 본 실시형태에 있어서, 파장 변환 부재 (1) 는, 직사각형 판상의 형상을 갖는다. 단, 본 발명에 있어서, 파장 변환 부재 (1) 의 형상은, 특별히 한정되지 않는다.
유리 매트릭스 (2) 는, 무기 형광체 등의 형광체 입자 (3) 의 분산매로서 사용할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 유리 매트릭스 (2) 는, 예를 들어 붕규산염계 유리, 인산염계 유리, 주석인산염계 유리, 비스무트산염계 유리, 텔루라이트계 유리 등을 사용할 수 있다.
붕규산염계 유리로는, 질량％ 로, SiO2 30 ％ ∼ 85 ％, Al2O3 0 ％ ∼ 30 ％, B2O3 0 ％ ∼ 50 ％, Li2O ＋ Na2O ＋ K2O 0 ％ ∼ 10 ％, 및 MgO ＋ CaO ＋ SrO ＋ BaO 0 ％ ∼ 50 ％ 를 함유하는 것을 들 수 있다. 주석인산염계 유리로는, 몰％ 로, SnO 30 ％ ∼ 90 ％, P2O5 1 ％ ∼ 70 ％ 를 함유하는 것을 들 수 있다. 텔루라이트계 유리로는, 몰％ 로, TeO2 50 ％ 이상, ZnO 0 ％ ∼ 45 ％, RO (R 은 Ca, Sr 및 Ba 에서 선택되는 적어도 1 종) 0 ％ ∼ 50 ％, 및 La2O3 ＋ Gd2O3 ＋ Y2O3, 0 ％ ∼ 50 ％ 를 함유하는 것을 들 수 있다.
유리 매트릭스 (2) 의 연화점은, 250 ℃ ∼ 1000 ℃ 인 것이 바람직하고, 300 ℃ ∼ 950 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 500 ℃ ∼ 900 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다. 유리 매트릭스 (2) 의 연화점이 지나치게 낮으면, 파장 변환 부재 (1) 의 기계적 강도나 화학적 내구성이 저하되는 경우가 있다. 또, 유리 매트릭스 (2) 자체의 내열성이 낮기 때문에, 형광체 입자 (3) 로부터 발생하는 열에 의해 연화 변형될 우려가 있다. 한편, 유리 매트릭스 (2) 의 연화점이 지나치게 높으면, 제조시의 소성 공정에서 형광체 입자 (3) 가 열화되어, 파장 변환 부재 (1) 의 발광 강도가 저하되는 경우가 있다. 또한, 파장 변환 부재 (1) 의 화학적 안정성 및 기계적 강도를 한층 더 높이는 관점에서는, 유리 매트릭스 (2) 의 연화점이, 바람직하게는 500 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 600 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 700 ℃ 이상, 특히 바람직하게는 800 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 850 ℃ 이상이다. 그러한 유리 매트릭스 (2) 를 구성하는 유리로는, 붕규산염계 유리를 들 수 있다. 단, 유리 매트릭스 (2) 의 연화점이 높아지면, 소성 온도도 높아져, 결과적으로 제조 비용이 높아지는 경향이 있다. 또한, 형광체 입자 (3) 의 내열성이 낮은 경우, 소성에 의해 열화될 우려가 있다. 따라서, 파장 변환 부재 (1) 를 한층 더 저렴하게 제조하는 경우나, 형광체 입자 (3) 의 내열성이 보다 낮은 경우에는, 유리 매트릭스 (2) 의 연화점이, 바람직하게는 550 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 530 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 500 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 480 ℃ 이하, 가장 바람직하게는 460 ℃ 이하이다. 그러한 유리 매트릭스 (2) 를 구성하는 유리로는, 주석인산염계 유리, 비스무트산염계 유리, 텔루라이트계 유리를 들 수 있다.
또한, 유리 매트릭스 (2) 대신에 세라믹스 매트릭스로 해도 된다. 세라믹스 매트릭스를 채용함으로써, 파장 변환 부재 (1) 의 열전도성을 한층 더 향상시킬 수 있다. 세라믹스 매트릭스를 구성하는 세라믹스로는, 예를 들어 Al2O3, MgO, AlN 등을 들 수 있다. 또, 유리나 세라믹스 이외의 무기 매트릭스로 해도 된다.
형광체 입자 (3) 는, 여기광의 입사에 의해 형광을 출사하는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 형광체 입자 (3) 로는, 예를 들어, 산화물 형광체, 질화물 형광체, 산질화물 형광체, 염화물 형광체, 산염화물 형광체, 황화물 형광체, 산황화물 형광체, 할로겐화물 형광체, 칼코겐화물 형광체, 알루민산염 형광체, 할로인산염화물 형광체, 또는 가닛계 화합물 형광체 등을 들 수 있다. 이들 형광체는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 복수 종을 병용해도 된다. 여기광으로서 청색광을 사용하는 경우에는, 예를 들어 황색광을 형광으로서 출사하는 형광체를 사용할 수 있다. 황색광을 형광으로서 출사하는 형광체로는, 예를 들면, YAG 형광체를 들 수 있다. 여기광은, 청색 이외의 가시광이나 자외광, 적외광이어도 되고, 특별히 파장은 한정되지 않는다. 또, 형광으로서 출사되는 광은, 황색 이외의 가시광, 자외광이나 적외광이어도 되고, 특별히 파장은 한정되지 않는다.
본 실시형태에 있어서, 형광체 입자 (3) 의 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 에 있어서의 도수 Da 와 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 에 있어서의 도수 Db 의 비 (Da/Db) 는, 2 이하, 바람직하게는 1.5 이하, 보다 바람직하게는 1 이하이다. 비 Da/Db 가 상기 상한값 이하인 경우, 형광체 입자 (3) 의 미분을 적게 할 수 있어, 원하는 색도의 파장 변환 부재 (1) 를 보다 양호한 정밀도로 얻을 수 있다. 또한, Da/Db 의 하한값은, 특별히 한정되지 않지만, 현실적으로는 0.01 이상, 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.2 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 이상이다. 또한, Da 및 Db 를 산출하기 위해 사용하는 히스토그램의 계급 (x 축) 의 폭은 1 ㎛ 인 것이 바람직하다.
형광체 입자 (3) 의 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 은, 바람직하게는 1 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 2 ㎛ 이상이다. 형광체 입자 (3) 의 D10 이 지나치게 작으면, 발광색의 색 어긋남 (색도의 어긋남) 이 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 한편, 형광체 입자 (3) 의 D10 이 지나치게 크면, 발광색이 불균일해지는 경향이 있다. 따라서, 형광체 입자 (3) 의 D10 은 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 이하이다.
형광체 입자 (3) 의 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 은, 바람직하게는 10 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 15 ㎛ 이상이다. 형광체 입자 (3) 의 D50 이 지나치게 작으면, 발광 강도가 저하되는 경향이 있다. 한편, 형광체 입자 (3) 의 D50 이 지나치게 크면, 발광색이 불균일해지는 경향이 있다. 따라서, 형광체 입자 (3) 의 D50 은 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 30 ㎛ 이하이다.
또한, 본 명세서에 있어서, 형광체 입자 (3) 의 D10 은, 파장 변환 부재 (1) 에 있어서의 단면의 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 에 기초하여 구한 개수 기준에 의한 누적 입도 분포 히스토그램에 있어서, 그 적산량이 입자경이 작은 쪽부터 누적하여 10 ％ 인 입자경을 나타내고 있다. 또, 형광체 입자 (3) 의 D50 은, 파장 변환 부재 (1) 에 있어서의 단면의 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 에 기초하여 구한 개수 기준에 의한 누적 입도 분포 히스토그램에 있어서, 그 적산량이 입자경이 작은 쪽부터 누적하여 50 ％ 인 입자경을 나타내고 있다.
본 발명에 있어서, 형광체 입자 (3) 의 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 에 있어서의 도수 Da 는, 파장 변환 부재 (1) 에 있어서의 단면의 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 에 기초하여 구한 개수 기준에 의한 누적 입도 분포 히스토그램에 있어서, 그 적산량이 입자경이 작은 쪽부터 누적하여 10 ％ 가 되는 입자경에 있어서의 도수를 나타내고 있다. 또, 형광체 입자 (3) 의 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 에 있어서의 도수 Db 는, 파장 변환 부재 (1) 에 있어서의 단면의 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 에 기초하여 구한 개수 기준에 의한 누적 입도 분포 히스토그램에 있어서, 그 적산량이 입자경이 작은 쪽부터 누적하여 50 ％ 가 되는 입자경에 있어서의 도수를 나타내고 있다.
파장 변환 부재 (1) 중에 있어서의 형광체 입자 (3) 의 함유량은, 바람직하게는 1 체적％ 이상, 보다 바람직하게는 1.5 체적％ 이상, 더욱 바람직하게는 2 체적％ 이상, 특히 바람직하게는 5 체적％ 이상, 가장 바람직하게는 7 체적％ 이상이다. 파장 변환 부재 (1) 중에 있어서의 형광체 입자 (3) 의 함유량은, 바람직하게는 70 체적％ 이하, 보다 바람직하게는 50 체적％ 이하, 더욱 바람직하게는 30 체적％ 이하, 특히 바람직하게는 20 체적％ 이하, 가장 바람직하게는 15 체적％ 이하이다. 형광체 입자 (3) 의 함유량이 지나치게 적으면, 원하는 발광색을 얻기 위해서 파장 변환 부재 (1) 의 두께를 두껍게 할 필요가 있고, 그 결과, 파장 변환 부재 (1) 의 내부 산란이 증가함으로써, 광 취출 효율이 저하되는 경우가 있다. 한편, 형광체 입자 (3) 의 함유량이 지나치게 많으면, 원하는 발광색을 얻기 위해서 파장 변환 부재 (1) 의 두께를 얇게 할 필요가 있기 때문에, 파장 변환 부재 (1) 의 기계적 강도가 저하되는 경우가 있다.
파장 변환 부재 (1) 의 두께는, 바람직하게는 0.01 mm 이상, 보다 바람직하게는 0.03 mm 이상, 더 바람직하게는 0.05 mm 이상, 특히 바람직하게는 0.075 mm 이상, 가장 바람직하게는 0.1 mm 이상이다. 파장 변환 부재 (1) 의 두께는, 바람직하게는 1 mm 이하, 보다 바람직하게는 0.5 mm 이하, 더 바람직하게는 0.35 mm 이하, 특히 바람직하게는 0.3 mm 이하, 가장 바람직하게는 0.25 mm 이하이다. 파장 변환 부재 (1) 의 두께가 지나치게 두꺼우면, 파장 변환 부재 (1) 에 있어서의 광의 산란이나 흡수가 지나치게 커져, 형광의 출사 효율이 낮아져 버리는 경우가 있다. 파장 변환 부재 (1) 의 두께가 지나치게 얇으면, 충분한 발광 강도가 얻어지기 어려워지는 경우가 있다. 또, 파장 변환 부재 (1) 의 기계적 강도가 불충분해지는 경우가 있다.
이하, 파장 변환 부재 (1) 와 같은 본 발명의 파장 변환 부재의 제조 방법에 대해 설명한다.
(파장 변환 부재의 제조 방법)
본 발명에 관련된 파장 변환 부재의 제조 방법에서는, 먼저, 유리 매트릭스가 되는 유리 분말과, 형광체 입자를 포함하는 혼합물을 제조한다. 다음으로, 얻어진 혼합물을 성형하고, 소성함으로써 파장 변환 부재를 얻을 수 있다. 또한, 유리 매트릭스 대신에 세라믹스 매트릭스를 채용하는 경우에는, 유리 분말 대신에 세라믹스 분말을 사용하면 된다. 또, 유리나 세라믹스 이외의 무기 매트릭스를 채용하는 경우에는, 유리 분말이나 세라믹스 분말 이외의 무기 분말을 사용하면 된다.
유리 분말과 형광체 입자를 포함하는 혼합물은, 예를 들어, 유리 분말, 형광체 입자, 옥석, 또한 필요에 따라 용제, 수지, 가소제, 확산재를 혼합용 용기 내에 투입하여, 혼합함으로써 얻을 수 있다. 특히, 본 발명에서는, 형광체 입자 이외의 유리 분말을 포함하는 재료를 혼합용 용기에 먼저 투입하여 혼합하고, 형광체 입자를 나중에 혼합용 용기에 투입하여 추가로 혼합한다.
이와 같이, 본 발명에서는, 형광체 입자를 나중에 투입하여 혼합을 실시하므로, 얻어지는 파장 변환 부재의 색도 어긋남을 억제할 수 있어, 원하는 색도의 파장 변환 부재를 양호한 정밀도로 얻을 수 있다.
종래, 유리 분말이나 형광체 입자의 로트를 변경할 때에, 초기 평가로서 소량 시작을 실시하고, 그 색도를 보고 배합 농도를 설정했다고 해도, 실제로 양산한 파장 변환 부재의 색도는 소량 시작의 색도로부터 어긋나는 경우가 있었다. 그 때문에, 원하는 색도의 파장 변환 부재를 양호한 정밀도로 얻는 것이 어렵다는 문제가 있었다.
이에 대하여, 본 발명자들은, 형광체 입자 이외의 유리 분말 등의 무기 분말을 포함하는 재료를 먼저 혼합하고, 형광체 입자를 나중에 투입하여 추가로 혼합함으로써, 얻어지는 파장 변환 부재의 색도 어긋남을 억제할 수 있어, 원하는 색도의 파장 변환 부재를 양호한 정밀도로 얻을 수 있는 것을 알아내었다. 또한, 이에 대해서는 이하와 같이 하여 설명할 수 있다.
예를 들어, 유리 분말과 형광체 입자를 혼합할 때에는, 유리 분말, 형광체 입자, 옥석에 더하여, 필요에 따라 용제, 수지, 가소제, 확산재를 혼합용 용기에 투입하여, 혼합용 용기를 회전시킴으로써, 분말끼리를 균일하게 혼합할 수 있다. 또한, 옥석이 닿음으로써 분말을 해쇄하여, 재료가 균일하게 분산된 혼합 분말을 얻을 수 있다.
이때, 유리 분말은, 1 차 입자여도 되고, 1 알갱이가 수 ㎛ 의 입자가 과립 상태가 된 2 차 입자여도 되지만, 특히 2 차 입자의 경우에는, 과립 (응집) 을 해소하기 위해 긴 혼합 시간이 필요하다. 또한, 유리 분말과 형광체 분말을 균일하게 혼합하기 위해서는, 유리 분말의 입경을 형광체 분말의 입경과 비교하여 작아지도록 설계하는 것이 바람직하고, 그 경우에는 특히 유리 분말의 입자끼리가 응집하기 쉬워진다. 그러나, 유리 분말의 과립이 해소될 만큼의 시간을 들여 혼합을 실시하면, 한편으로 형광체 입자가 옥석에 부서져 형광체 입자의 분쇄도 진행되게 된다. 따라서, 이 경우, 도 2(b) 에 나타내는 바와 같이, 얻어진 파장 변환 부재 (11) 에서는, 형광체 입자 (3) 의 미분 (3A) 이 많이 존재하게 된다.
이와 같이, 형광체 입자 (3) 가 분쇄되어 미분 (3A) 이 증가하면, 형광체 입자 (3) 의 입도 분포가 설계값과 달라져 버려 파장 변환 부재 (11) 내부에서의 산란 인자가 증가한다. 이로 인해, 의도하지 않는 색도의 상승이나 양자 효율의 저하가 발생하여, 광속이 저하되거나 하는 것으로 생각된다. 또한, 실제로 양산한 경우에, 소량 시작과의 색도에 어긋남이 발생하는 원인에 대해서는, 양산의 경우에는 소량 시작과 비교하여 균일하게 혼합되는 데에 시간이 걸리기 때문에, 혼합 시간이 길어지므로, 형광체 입자 (3) 의 미분 (3A) 이 증가하여 입도 분포가 바뀌어 소량 시작의 색도와의 어긋남이 발생하는 것으로 생각된다.
이에 대하여, 본 발명에 있어서는, 혼합 개시시에는 형광체 입자는 투입해 두지 않고, 형광체 입자만을 나중에 투입한다. 이로써, 각 분말끼리가 균일하게 혼합됨과 함께, 옥석에 의한 형광체 입자의 분쇄를 저감시킬 수 있어, 의도하지 않는 색도 상승에 의한 색도의 어긋남이나 광속 저하가 억제된 파장 변환 부재를 얻을 수 있다. 이와 같이, 얻어진 파장 변환 부재에 있어서 발광색의 색 어긋남 (색도의 어긋남) 을 억제할 수 있으므로, 원하는 색도의 파장 변환 부재를 양호한 정밀도로 얻을 수 있다.
따라서, 형광체 입자의 미분화를 한층 더 억제하고, 원하는 색도의 파장 변환 부재를 한층 더 양호한 정밀도로 얻는 관점에서, 혼합 시간 전체 T (분) 에 대한, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 비율 (T1/T) 은, 바람직하게는 50 ％ 이상, 보다 바람직하게는 60 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 70 ％ 이상, 특히 바람직하게는 80 ％ 이상, 가장 바람직하게는 90 ％ 이상이다. 또한, 혼합 시간 전체 T (분) 와, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 차 (T－T1) 가 240 분 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 180 분 이하, 더욱 바람직하게는 120 분 이하, 특히 바람직하게는 60 분 이하이다.
단, 비율 (T1/T) 이 크고 형광체 입자 (3) 의 투입이 지나치게 늦어도, 얻어진 파장 변환 부재 내에 있어서의 형광체 입자 (3) 의 분산 상태가 나빠지는 경우가 있다. 이 경우, 동일한 파장 변환 부재 내에 있어서의 색도 편차가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 형광체 입자 (3) 의 분산 상태를 한층 더 향상시키고, 동일한 파장 변환 부재 내에 있어서의 색도 편차를 한층 더 억제하는 관점에서는, 비율 (T1/T) 이 바람직하게는 99 ％ 이하, 보다 바람직하게는 98 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 97.5 ％ 이하이다. 또한, (T－T1) 이 5 분 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 분 이상, 더욱 바람직하게는 15 분 이상, 특히 바람직하게는 30 분 이상이다.
본 발명에 있어서는, 특히 비율 (T1/T) 및/또는 (T－T1) 을 상기 하한값 이상 및 상기 상한값 이하로 함으로써, 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 미분을 한층 더 적게 할 수 있어, 분산 상태를 한층 더 양호하게 할 수 있다. 이로써, 색도의 어긋남이나 편차가 한층 더 억제된 파장 변환 부재를 얻을 수 있어, 원하는 색도의 파장 변환 부재를 양호한 정밀도로 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 유리 분말의 재료는, 상기 서술한 유리 매트릭스의 재료와 동일한 것을 사용할 수 있다. 또, 유리 분말의 평균 입자경은, 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이상이다. 유리 분말의 평균 입자경이 지나치게 작으면, 소결했을 때에 유리 분말간의 입계가 증가함으로써 광이 산란되기 쉬워져, 유리 매트릭스의 투과율이 저하되는 경향이 있다. 또한, 응집되기 쉬워져 균일하게 분산되기 어려워진다. 한편, 유리 분말의 평균 입자경이 지나치게 크면, 각 원료가 균일하게 분산되기 어려워져, 파장 변환 부재 (1) 의 발광색에 불균일이 발생하는 경향이 있다. 따라서, 유리 분말의 평균 입자경은, 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 이하이다.
또한, 본 명세서에 있어서, 유리 분말의 평균 입자경은, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 평균 입자경 D50 을 말하는 것으로 한다.
또한, 형광체 입자로는, 상기 서술한 형광체 입자를 사용할 수 있다. 옥석의 재료로는, 예를 들어 지르코니아, 알루미나 등을 사용할 수 있다. 용제로는, 예를 들어 메틸에틸케톤, 톨루엔 등을 사용할 수 있다. 수지로는, 예를 들어, 아크릴계 수지 등을 사용할 수 있다. 가소제로는, 예를 들어, 프탈산에스테르 등을 사용할 수 있다. 또한, 확산재로는, 예를 들어 알루미나를 사용할 수 있다.
확산재의 평균 입자경은, 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 이상이다. 또한, 확산재의 평균 입자경은, 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 3 ㎛ 이하이다. 확산재의 평균 입자경이 지나치게 작으면, 응집되기 쉬워져 균일하게 분산되기 어려워지는 경우나, 가시광에 대한 산란이 약해져 발광색이 불균일해지는 경우가 있다. 한편, 확산재의 평균 입자경이 지나치게 크면, 균일하게 분산되기 어려워지는 경우나, 충분한 산란 효과가 얻어지지 않아 발광이 불균일해지는 경우가 있다. 확산재는 비교적 입자경이 작기 때문에 균일하게 혼합되기 어려우므로, 확산재를 사용하는 경우에는 유리 분말과 함께 혼합 개시시에 투입하는 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에 있어서, 확산재의 평균 입자경은, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 평균 입자경 D50 을 말하는 것으로 한다.
유리 분말과 형광체 입자의 혼합은, 예를 들어 볼 밀을 사용하여 회전시킴으로써 실시할 수 있다. 또한, 자전 공전 교반기에 의해 실시해도 된다.
다음으로, 상기 서술한 혼합물로 이루어지는 슬러리를, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지 필름 상에 닥터 블레이드법 등에 의해 도포하고, 가열 건조시킴으로써, 그린 시트를 제조함으로써 성형한다. 혹은, 상기 슬러리를, 기재 상에 도포하여 막을 형성하고, 얻어진 막을 건조시킴으로써 성형해도 된다. 또한, 슬러리를 제조하는 공정에서는, 유리 분말과 수지를 포함하는 재료를 혼합하여 슬러리상으로 한 후에, 형광체 입자를 투입하여 추가로 혼합하는 것이 바람직하다. 혹은, 상기 서술한 혼합물로 이루어지는 혼합 분말의 압분체를 제조함으로써 성형해도 된다. 또한, 혼합 분말을 제조하는 공정에서는, 유리 분말을 포함하는 재료를 혼합한 후에, 형광체 입자를 투입하여 추가로 혼합하는 것이 바람직하다.
다음으로, 얻어진 성형체를 소성한다. 그에 따라, 본 발명의 파장 변환 부재를 얻을 수 있다. 소성 온도는, 유리 분말의 연화점 ±150 ℃ 이내인 것이 바람직하고, 유리 분말의 연화점 ±100 ℃ 이내인 것이 보다 바람직하다. 소성 온도가 지나치게 낮으면, 유리 분말이 연화 유동되지 않아, 치밀한 소결체가 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 소성 온도가 지나치게 높으면, 형광체 입자가 유리 중에 용출되어 발광 강도가 저하되거나, 형광체 성분이 유리 중에 확산되고 유리가 착색되어 발광 강도가 저하되거나 하는 경우가 있다. 또, 소성 시간 (소성 프로파일에 있어서의 최고 온도에서의 유지 시간) 은, 예를 들어, 5 분 이상, 120 분 이하로 할 수 있다. 또, 소성은, 감압 분위기 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 소성 중의 분위기는 1.013 × 105 Pa 미만인 것이 바람직하고, 1000 Pa 이하인 것이 보다 바람직하고, 400 Pa 이하인 것이 더욱 바람직하다. 그것에 의해, 얻어지는 파장 변환 부재 중에 잔존하는 기포의 양을 적게 할 수 있다. 그 결과, 얻어지는 파장 변환 부재에 있어서의 산란 인자를 저감시킬 수 있어, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여, 구체적인 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은, 이하의 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
(실시예 1)
몰％ 로, SiO2 61.4 ％, B2O3 5.3 ％, Al2O3 3.6 ％, CaO 13.2 ％, BaO 12 ％, ZnO 4.5 ％ 의 조성을 갖는 유리 분말 (연화점 : 850 ℃, 평균 입자경 D50 : 2 ㎛) 53.0 질량％ 에 대해, 바인더 수지 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 오리콕스) 7.2 질량％, 가소제 (아디프산디옥틸) 4.0 질량％, 유기 용제 (메틸에틸케톤) 28.1 질량％, 분산제 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 플로렌 G-700) 0.4 질량％ 를 첨가하고, 옥석 (지르코니아) 을 투입한 볼 밀을 사용하여 혼합을 개시하였다. 그리고, 혼합 개시부터 22 시간 경과한 후, YAG 형광체 입자 (평균 입자경 D50 : 20 ㎛) 7.3 질량％ 를 투입하여 추가로 혼합함으로써, 슬러리상의 혼합물을 얻었다. 또한, 전체의 혼합 시간은, 23 시간으로 하였다. 또한, 실시예 1 에서는, 혼합 시간 전체 T (분) 에 대한, 혼합 개시부터 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 비율 (T1/T) 이 95.7 ％ 였다.
얻어진 슬러리상의 혼합물을 닥터 블레이드법에 의해 시트 성형하여 성형체를 얻었다. 얻어진 성형체를 유리 분말의 연화점 부근에서 소성하였다. 소성한 성형체를 두께 0.2 mm 가 되도록 연마 가공을 실시하여, 파장 변환 부재를 얻었다.
(실시예 2)
슬러리상의 혼합물을 제조할 때에, YAG 형광체 입자를 혼합 개시부터 22 시간 30 분 경과 후에 투입한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 실시예 2 에 있어서도, 전체의 혼합 시간은, 23 시간으로 하였다. 또한, 실시예 2 에서는, 비율 (T1/T) 이 97.8 ％ 였다.
(실시예 3)
슬러리상의 혼합물을 제조할 때에, YAG 형광체 입자를 혼합 개시부터 22 시간 45 분 경과 후에 투입한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 실시예 3 에 있어서도, 전체의 혼합 시간은, 23 시간으로 하였다. 또한, 실시예 3 에서는, 비율 (T1/T) 이 98.9 ％ 였다.
(실시예 4)
몰％ 로, SiO2 61.4 ％, B2O3 5.3 ％, Al2O3 3.6 ％, CaO 13.2 ％, BaO 12 ％, ZnO 4.5 ％ 의 조성을 갖는 유리 분말 (연화점 : 850 ℃, 평균 입자경 D50 : 2 ㎛) 53.0 질량％ 에 대해, 바인더 수지 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 오리콕스) 7.2 질량％, 가소제 (아디프산디옥틸) 4.0 질량％, 유기 용제 (메틸에틸케톤) 28.1 질량％, 분산제 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 플로렌 G-700) 0.4 질량％, 확산재 (알루미나) 1.0 질량％ 를 첨가하고, 옥석 (지르코니아) 을 투입한 볼밀을 사용하여 혼합을 개시하였다. 그리고, 혼합 개시부터 22 시간 경과한 후, YAG 형광체 입자 (평균 입자경 D50 : 16 ㎛) 6.3 질량％ 를 투입하여 추가로 혼합함으로써, 슬러리상의 혼합물을 얻었다. 또한, 전체의 혼합 시간은, 23 시간으로 하였다. 또한, 실시예 4 에서는, 비율 (T1/T) 이 95.7 ％ 였다.
(비교예 1)
슬러리상의 혼합물을 제조할 때에, YAG 형광체 입자를 혼합 개시시에 투입한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 비교예 1 에 있어서도, 전체의 혼합 시간은, 23 시간으로 하였다. 또한, 비교예 1 에서는, 비율 (T1/T) 이 0 ％ 였다.
(비교예 2)
슬러리상의 혼합물을 제조할 때에, YAG 형광체 입자를 혼합 개시시에 투입한 것 이외에는, 실시예 4 와 동일하게 하여 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 비교예 2 에 있어서도, 전체의 혼합 시간은, 23 시간으로 하였다. 또한, 비교예 2 에서는, 비율 (T1/T) 이 0 ％ 였다.
(참고예 1)
원료의 중량이 전체적으로 1/10 이 되도록 조정하고, 또한 전체의 혼합 시간을 10 시간으로 한 것 이외에는, 비교예 1 과 동일하게 하여 파장 변환 부재를 얻었다. 본 참고예 1 은, 상기 서술한 「소량 시작」에 상당하는 예이다.
(참고예 2)
원료의 중량이 전체적으로 1/10 이 되도록 조정하고, 또한 전체의 혼합 시간을 10 시간으로 한 것 이외에는, 비교예 2 와 동일하게 하여 파장 변환 부재를 얻었다. 본 참고예 2 는, 상기 서술한 「소량 시작」에 상당하는 예이다.
<평가>
(형광체 입자의 입자경)
도 3(a) 는, 실시예 1 의 파장 변환 부재에 있어서의 단면의 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 을 나타내는 도면이고, 도 3(b) 는, 실시예 1 의 파장 변환 부재에 있어서의 형광체 입자의 입자경의 히스토그램을 나타내는 도면이다. 또, 도 7(a) 는, 비교예 1 의 파장 변환 부재에 있어서의 단면의 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 을 나타내는 도면이고, 도 7(b) 는, 비교예 1 의 파장 변환 부재에 있어서의 형광체 입자의 입자경의 히스토그램을 나타내는 도면이다. 도 3(b) 및 도 7(b) 의 히스토그램에 있어서, 「x ㎛」는 「x ㎛ ∼ x ＋ 1 ㎛ 미만」의 입자경을 갖는 형광체 입자의 도수를 나타낸다. 예를 들어, 「0 ㎛」는 0 ㎛ ∼ 1 ㎛ 미만의 입자경을 갖는 형광체 입자의 도수를 나타낸다. 또한, 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 의 측정 조건은, 화상 범위 약 1 mm × 약 1 mm, 1 화소의 실제 치수 환산값 0.5 ㎛ 로 하였다. 주사형 전자 현미경 사진 (SEM) 으로는, 히타치 하이테크사 제조, 품번 「S-4300SE」를 사용하였다.
도 3 및 도 7 로부터, 실시예 1 의 파장 변환 부재에서는, 비교예 1 의 파장 변환 부재와 비교하여, 형광체 입자의 미분이 저감되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1 의 파장 변환 부재 중에 있어서의 형광체 입자에서는, 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 이 4 ㎛ 이고 그 도수 Da 가 14 이고, 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 이 17 ㎛ 이고 그 도수 Db 가 14 이고, 비 (Da/Db) 가 1 이었다.
실시예 2 의 파장 변환 부재 중에 있어서의 형광체 입자에서는, 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 이 4 ㎛ 이고 그 도수 Da 가 13 이고, 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 이 18 ㎛ 이고 그 도수 Db 가 16 이고, 비 (Da/Db) 가 0.81 이었다.
실시예 3 의 파장 변환 부재 중에 있어서의 형광체 입자에서는, 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 이 4 ㎛ 이고 그 도수 Da 가 11 이고, 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 이 18 ㎛ 이고 그 도수 Db 가 20 이고, 비 (Da/Db) 가 0.55 였다.
또한, 실시예 4 의 파장 변환 부재 중에 있어서의 형광체 입자에서는, 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 이 3 ㎛ 이고 그 도수 Da 가 37 이고, 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 이 12 ㎛ 이고 그 도수 Db 가 52 이고, 비 (Da/Db) 가 0.71 이었다.
한편, 비교예 1 의 파장 변환 부재 중에 있어서의 형광체 입자에서는, 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 이 2 ㎛ 이고 그 도수 Da 가 60 이고, 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 이 10 ㎛ 이고 그 도수 Db 가 18 이고, 비 (Da/Db) 가 3.33 이었다.
또한, 비교예 2 의 파장 변환 부재 중에 있어서의 형광체 입자에서는, 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 이 1 ㎛ 이고 그 도수 Da 가 143 이고, 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 이 7 ㎛ 이고 그 도수 Db 가 61 이고, 비 (Da/Db) 가 2.34 였다.
형광체 입자의 D10 및 D50 은, 파장 변환 부재의 단면의 주사형 전자 현미경 사진에 화상 처리를 실시하고, 화상 상에 검출된 형광체 입자의 직경을 측정함으로써 구하였다.
(색도 및 광속의 평가)
실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 2 에서 얻어진 파장 변환 부재의 색도 및 전광속 (발광 강도) 을 측정하였다. 색도 및 전광속의 측정시에는, 각 파장 변환 부재로부터 10 mm × 10 mm 크기의 칩을 3 장 잘라내어, 당해 3 장분의 평가를 실시하였다.
색도 및 광속은 다음과 같이 구하였다. 여기 파장 450 nm 의 광원하에 파장 변환 부재를 설치하고, 파장 변환 부재의 하면으로부터 발하여지는 광을 적분구 내부에 도입한 후, 표준 광원에 의해 교정된 분광기로 도광하여, 광의 에너지 분포 스펙트럼을 측정하였다. 다음으로, CIE 1931 2-deg, x(＿), y(＿), z(＿) 등 색함수로부터 상기 스펙트럼을 적분하여, 3 자극값 XYZ 를 구하였다. 이 3 자극값 XYZ 로부터, 색도 x ＝ X/(X ＋ Y ＋ Z) 를 산출하였다.
또, 얻어진 광의 에너지 분포 스펙트럼에 표준 비시감도를 곱함으로써, 전광속을 측정하였다.
도 4 ∼ 도 6 및 도 8 은, 실시예 1 ∼ 3, 비교예 1 및 참고예 1 에서 얻어진 파장 변환 부재의 색도와 광속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4 ∼ 도 6 및 도 8 로부터, 실시예 1 ∼ 3 에서 얻어진 파장 변환 부재는, 소량 시작에 상당하는 참고예 1 에서 얻어진 파장 변환 부재와 가까운 색도를 가지고 있는 (즉 색도 어긋남이 작은) 것을 알 수 있다. 또, 실시예 1 ∼ 3 에서 얻어진 파장 변환 부재에서는, 동일 로트 내에서의 색도 및 광속의 편차가 억제되고 있는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1, 2 에서 얻어진 파장 변환 부재에서는, 동일 로트 내에서의 색도의 편차가 작은 것을 확인할 수 있었다.
또, 도 8 로부터, 비교예 1 에서 얻어진 파장 변환 부재는, 소량 시작에 상당하는 참고예 1 에서 얻어진 파장 변환 부재에 대하여, 색도가 큰 쪽으로 어긋나 있는 것을 알 수 있다.
도 9 및 도 10 은, 실시예 4, 비교예 2 및 참고예 2 에서 얻어진 파장 변환 부재의 색도와 광속의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10 으로부터, 실시예 4 에서 얻어진 파장 변환 부재는, 소량 시작에 상당하는 참고예 2 에서 얻어진 파장 변환 부재와 가까운 색도를 가지고 있는 (즉 색도 어긋남이 작은) 것을 알 수 있다. 또, 실시예 4 에서 얻어진 파장 변환 부재에서는, 동일 로트 내에서의 색도 및 광속의 편차가 억제되고 있는 것을 확인할 수 있었다.
또, 도 10 으로부터, 비교예 2 에서 얻어진 파장 변환 부재는, 소량 시작에 상당하는 참고예 2 에서 얻어진 파장 변환 부재에 대하여, 색도가 큰 쪽으로 어긋나 있는 것을 알 수 있다.
1 : 파장 변환 부재
2 : 유리 매트릭스
3 : 형광체 입자
3A : 미분
4 : 성형체

Claims (12)

  1. 매트릭스 중에 형광체 입자가 분산되어 이루어지는 파장 변환 부재의 제조 방법으로서,
    상기 매트릭스가 되는 무기 분말과, 형광체 입자를 포함하는 혼합물을 제조하는 공정과,
    상기 혼합물을 성형하고, 소성함으로써 파장 변환 부재를 얻는 공정을 구비하고,
    상기 혼합물을 제조할 때, 상기 무기 분말을 포함하는 재료의 혼합을 개시한 후에, 상기 형광체 입자를 투입하여 추가로 혼합하는, 파장 변환 부재의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    혼합 시간 전체 T (분) 에 대한, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 비율 (T1/T) 이 50 ％ 이상인, 파장 변환 부재의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    혼합 시간 전체 T (분) 에 대한, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 비율 (T1/T) 이 99 ％ 이하인, 파장 변환 부재의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    혼합 시간 전체 T (분) 와, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 차 (T－T1) 가 240 분 이하인, 파장 변환 부재의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    혼합 시간 전체 T (분) 와, 혼합 개시부터 상기 형광체 입자를 투입할 때까지의 시간 T1 (분) 의 차 (T－T1) 가 5 분 이상인, 파장 변환 부재의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 분말 및 옥석을 혼합용 용기 내에 투입하여 상기 무기 분말을 포함하는 재료의 혼합을 개시한 후에, 상기 형광체 입자를 상기 혼합용 용기 내에 투입하여 추가로 혼합하는, 파장 변환 부재의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 무기 분말 및 옥석을 혼합용 용기 내에 투입할 때에, 용제, 수지, 및 가소제를 추가로 상기 혼합용 용기 내에 투입하여 상기 무기 분말을 포함하는 재료를 혼합하는, 파장 변환 부재의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 분말이 유리 분말인, 파장 변환 부재의 제조 방법.
  9. 매트릭스 중에 형광체 입자가 분산되어 이루어지는 파장 변환 부재로서,
    상기 형광체 입자의 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 에 있어서의 도수 Da 와 개수 기준 누적 50 ％ 입자경 D50 에 있어서의 도수 Db 의 비 (Da/Db) 가 0.01 이상, 2 이하인, 파장 변환 부재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 형광체 입자의 개수 기준 누적 10 ％ 입자경 D10 이 1 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이하인, 파장 변환 부재.
  11. 매트릭스 중에 형광체 입자가 분산되어 이루어지는 파장 변환 부재의 제조 방법으로서,
    상기 매트릭스가 되는 무기 분말과, 형광체 입자와, 수지를 포함하는 슬러리를 제조하는 공정과,
    상기 슬러리를 사용하여 시트상으로 성형하는 공정과,
    상기 시트상의 성형체를 소성함으로써 파장 변환 부재를 얻는 공정을 구비하고,
    상기 슬러리를 제조하는 공정에 있어서, 상기 무기 분말과 상기 수지를 포함하는 재료를 혼합하여 슬러리상으로 한 후에, 상기 형광체 입자를 투입하여 추가로 혼합하는, 파장 변환 부재의 제조 방법.
  12. 매트릭스 중에 형광체 입자가 분산되어 이루어지는 파장 변환 부재의 제조 방법으로서,
    상기 매트릭스가 되는 무기 분말과, 형광체 입자를 함유하는 혼합 분말을 제조하는 공정과,
    상기 혼합 분말의 압분체를 제조하는 공정과,
    상기 압분체를 소성함으로써 파장 변환 부재를 얻는 공정을 구비하고,
    상기 혼합 분말을 제조하는 공정에 있어서, 상기 무기 분말을 포함하는 재료를 혼합한 후에, 상기 형광체 입자를 투입하여 추가로 혼합하는, 파장 변환 부재의 제조 방법.
KR1020237013377A 2020-11-19 2021-11-17 파장 변환 부재 및 그 제조 방법 KR20230104135A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020192601 2020-11-19
JPJP-P-2020-192601 2020-11-19
PCT/JP2021/042181 WO2022107794A1 (ja) 2020-11-19 2021-11-17 波長変換部材及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230104135A true KR20230104135A (ko) 2023-07-07

Family

ID=81708932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237013377A KR20230104135A (ko) 2020-11-19 2021-11-17 파장 변환 부재 및 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPWO2022107794A1 (ko)
KR (1) KR20230104135A (ko)
CN (1) CN116569081A (ko)
WO (1) WO2022107794A1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000208815A (ja) 1996-07-29 2000-07-28 Nichia Chem Ind Ltd 発光ダイオ―ド
JP2003258308A (ja) 2002-03-06 2003-09-12 Nippon Electric Glass Co Ltd 発光色変換部材
JP4895541B2 (ja) 2005-07-08 2012-03-14 シャープ株式会社 波長変換部材、発光装置及び波長変換部材の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8282859B2 (en) * 2008-05-09 2012-10-09 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Green emitting phosphor
CN104334680B (zh) * 2012-08-13 2016-01-27 柯尼卡美能达株式会社 荧光体分散液的制造方法及led装置的制造方法
US20160002526A1 (en) * 2012-12-27 2016-01-07 Konica Minolta, Inc. Phosphor dispersion, led device and method for manufacturing same
US9837584B2 (en) * 2013-11-13 2017-12-05 Lg Innotek Co., Ltd. Bluish green phosphor and light emitting device package including the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000208815A (ja) 1996-07-29 2000-07-28 Nichia Chem Ind Ltd 発光ダイオ―ド
JP2003258308A (ja) 2002-03-06 2003-09-12 Nippon Electric Glass Co Ltd 発光色変換部材
JP4895541B2 (ja) 2005-07-08 2012-03-14 シャープ株式会社 波長変換部材、発光装置及び波長変換部材の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022107794A1 (ja) 2022-05-27
CN116569081A (zh) 2023-08-08
JPWO2022107794A1 (ko) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109301057B (zh) 波长变换部件及使用该部件而成的发光器件
TWI405738B (zh) 螢光體複合玻璃、螢光體複合玻璃原片，以及螢光體複合玻璃之製造方法
CN102782086B (zh) 具有发光材料的发光二极管装置
JP5757238B2 (ja) 蛍光体分散ガラス及びその製造方法
US20100155666A1 (en) Phosphor composite material and phosphor composite member
US9840663B2 (en) Glass composition for photo-conversion member and ceramic photo-conversion member using the same
TWI636970B (zh) Phosphor dispersion glass
JP2011187798A (ja) 波長変換部材およびそれを用いた光学デバイス
TWI628261B (zh) Wavelength conversion member and light emitting device
CN111213075B (zh) 波长变换部件和发光装置
CN108503352A (zh) 一种石榴石基红色荧光陶瓷材料及其制备方法
JP2014172940A (ja) 蛍光体分散セラミックプレート
JP2014041984A (ja) 波長変換材料
JPWO2014162893A1 (ja) 光変換部材、その製造方法、照明光源および液晶表示装置
KR20150094812A (ko) 고 신뢰성 세라믹 형광체 플레이트용 유리 조성물 및 이를 이용한 세라믹 형광체 플레이트
WO2018012273A1 (ja) 波長変換部材の製造方法及び波長変換部材群
JP2013095849A (ja) 波長変換部材およびそれを用いてなる発光デバイス
KR20230104135A (ko) 파장 변환 부재 및 그 제조 방법
JP2019019011A (ja) 波長変換材料に用いられるガラス、波長変換材料、波長変換部材及び発光デバイス
KR101128672B1 (ko) 발광장치 및 적색 발광 형광체 입자
JP7022367B2 (ja) 波長変換材料に用いられるガラス、波長変換材料、波長変換部材及び発光デバイス
KR20160123144A (ko) 세라믹 형광체 플레이트 제조용 조성물, 세라믹 형광체 플레이트 및 발광장치
WO2014050684A1 (ja) 蛍光体分散ガラスシート用ガラス組成物およびそれを用いた蛍光体分散ガラスシート
JP2012052018A (ja) 蛍光体含有組成物およびそれを焼成してなる波長変換部材
JP5807780B2 (ja) 波長変換部材およびそれを用いてなる発光デバイス