KR20230161940A - 파장 변환 부재 및 발광 디바이스 - Google Patents

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KR20230161940A
KR20230161940A KR1020237026866A KR20237026866A KR20230161940A KR 20230161940 A KR20230161940 A KR 20230161940A KR 1020237026866 A KR1020237026866 A KR 1020237026866A KR 20237026866 A KR20237026866 A KR 20237026866A KR 20230161940 A KR20230161940 A KR 20230161940A
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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

여기광으로서 자외광을 사용한 경우에 있어서도, 형광체를 효율적으로 여기시킬 수 있고, 또한 자외광의 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 억제할 수 있는, 파장 변환 부재를 제공한다. 광원 (7) 으로부터 출사된 여기광의 파장을 변환하기 위한 파장 변환 부재 (1) 로서, 제 1 유리 매트릭스 (4) 와, 제 1 유리 매트릭스 (4) 중에 분산되어 있는 형광체 입자 (5) 에 의해 구성되어 있는, 제 1 층 (2) 과, 제 1 층 (2) 상에 형성되어 있고, 제 2 유리 매트릭스 (6) 에 의해 구성되어 있는, 제 2 층 (3) 을 구비하고, 제 1 층 (2) 이, 광원 (7) 측에 형성되어 있고, 여기 파장에 있어서의 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 투과율 (TA) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 투과율 (TB) 의 차｜TA-TB｜가, 형광 파장에 있어서의 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 투과율 (LA) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 투과율 (LB) 의 차｜LA-LB｜보다 크고, 또한, TA＞TB 인, 파장 변환 부재 (1).

Description

파장 변환 부재 및 발광 디바이스
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 부재를 사용한 발광 디바이스에 관한 것이다.
최근, 형광 램프나 백열등을 대신하는 차세대의 발광 디바이스로서, 저소비 전력, 소형 경량, 용이한 광량 조절이라는 관점에서, LED 나 LD 를 사용한 발광 디바이스에 대한 주목이 고조되고 있다. 그러한 발광 디바이스의 일례로서, 예를 들어, 하기 특허문헌 1 에는, 청색광을 출사하는 LED 상에, LED 로부터의 광의 일부를 흡수하여 황색광으로 변환하는 파장 변환 부재가 배치된 발광 디바이스가 개시되어 있다. 이 발광 디바이스는, LED 로부터 출사된 청색광과 파장 변환 부재로부터 출사된 황색광의 합성광인 백색광을 발한다.
LED 나 LD 를 사용한 발광 디바이스로서, 일반 조명 용도뿐만 아니라, 파장 변환 부재나 센서와 조합한 센싱용의 발광 디바이스도 제안되어 있다. 예를 들어, 하기 특허문헌 2 에는, 자외광 및/또는 가시광을 발하는 발광 소자와, 그 발광 소자 상에 형성된 형광체층을 구비하는 메탄 가스 센서용 광원이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2000-208815호 일본 공개특허공보 2013-170205호
형광과 함께 여기광이 외부로 누설되면 센서로서의 기능에 악영향을 미치는 경우가 있다. 또한 자외광은, 그 파장이 작은 경우에는 인체에도 악영향을 미치기 쉽다. 그 때문에, 특허문헌 2 에 기재된 발광 디바이스에서는, 형광체층의 표면에 여기광을 투과하지 않고, 형광만을 투과하는 필터를 형성하고 있다. 그러나, 이와 같은 필터를 형광체층의 표면에 형성하면, 제조 공정이 번잡해져 비용 상승으로 이어진다는 문제가 있다.
이상을 감안하여, 본 발명은, 여기광으로서 자외광을 사용한 경우에 있어서도, 형광체를 효율적으로 여기시킬 수 있고, 또한 자외광의 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 억제할 수 있는, 파장 변환 부재 및 그 파장 변환 부재를 사용한 발광 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관련된 파장 변환 부재는, 광원으로부터 출사된 여기광의 파장을 변환하기 위한 파장 변환 부재로서, 제 1 유리 매트릭스와, 상기 제 1 유리 매트릭스 중에 분산되어 있는 형광체 입자에 의해 구성되어 있는, 제 1 층과, 상기 제 1 층 상에 형성되어 있고, 제 2 유리 매트릭스에 의해 구성되어 있는, 제 2 층을 구비하고, 상기 제 1 층이, 상기 광원측에 형성되어 있고, 여기 파장에 있어서의 상기 제 1 유리 매트릭스의 투과율 (TA) 및 상기 제 2 유리 매트릭스의 투과율 (TB) 의 차｜TA-TB｜가, 형광 파장에 있어서의 상기 제 1 유리 매트릭스의 투과율 (LA) 및 상기 제 2 유리 매트릭스의 투과율 (LB) 의 차｜LA-LB｜보다 크고, 또한, TA＞TB 인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 여기 파장에 있어서의 투과율차와, 상기 형광 파장에 있어서의 투과율차의 차｜TA-TB｜-｜LA-LB｜가, 20 ％ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 제 1 유리 매트릭스의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TA) 이, 20 ％ 이상이며, 상기 제 2 유리 매트릭스의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TB) 이, 65 ％ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 제 1 유리 매트릭스의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LA) 이, 50 ％ 이상이며, 상기 제 2 유리 매트릭스의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LB) 이, 50 ％ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 제 2 층이, 형광체 입자를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 제 2 층의 두께가, 상기 제 1 층의 두께보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 제 2 층의 상기 제 1 층에 대한 두께의 비 (제 2 층/제 1 층) 가, 1 이상, 30 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 여기광이, UV 광인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 형광이, 가시광인 것이 바람직하다.
본 발명에 관련된 발광 디바이스는, 여기광을 출사하는 광원과, 본 발명에 따라서 구성되는 파장 변환 부재를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 여기광으로서 UV 광을 사용한 경우에 있어서도, 형광체를 효율적으로 여기시킬 수 있고, 또한 외장형 필터를 사용하지 않고 UV 광의 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 억제할 수 있는, 파장 변환 부재 및 그 파장 변환 부재를 사용한 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 파장 변환 부재를 나타내는 모식적 정면 단면도이다.
도 2 는, 제 1 유리 매트릭스 및 제 2 유리 매트릭스의 투과율 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 발광 디바이스를 나타내는 모식적 정면 단면도이다.
도 4 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 발광 디바이스의 변형예를 나타내는 모식적 정면 단면도이다.
도 5 는, UVLED 를 조사했을 때에, 파장 변환 부재의 출사면측으로부터 발해지는 광의 에너지 분포 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 바람직한 실시형태에 대해 설명한다. 단, 이하의 실시형태는 단순한 예시일 뿐, 본 발명이 이하의 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또, 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, 본 실시형태의 파장 변환 부재 (1) 는, 직사각형 판상의 형상을 갖고 있다. 다만, 파장 변환 부재 (1) 는, 대략 원판상의 형상을 갖고 있어도 되고, 그 형상은 특별히 한정되지 않는다.
파장 변환 부재 (1) 는, 제 1 층 (2) 및 제 2 층 (3) 을 구비한다. 제 1 층 (2) 은, 제 1 주면 (2a) 및 제 2 주면 (2b) 을 갖는다. 제 1 층 (2) 의 제 1 주면 (2a) 상에, 제 2 층 (3) 이 형성되어 있다. 또, 제 1 층 (2) 의 제 2 주면 (2b) 은, 광원 (7) 이 형성되는 측의 면이다. 따라서, 제 2 층 (3) 은, 광원 (7) 측과는 반대측에 형성되어 있다.
제 1 층 (2) 은, 제 1 유리 매트릭스 (4) 와 형광체 입자 (5) 에 의해 구성되어 있는, 형광체 유리이다. 본 실시형태에 있어서, 형광체 입자 (5) 는, 제 1 유리 매트릭스 (4) 중에 분산되어 있다. 또, 제 2 층 (3) 은, 제 2 유리 매트릭스 (6) 에 의해 구성되어 있다.
본 실시형태에 있어서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 광원 (7) 으로부터의 여기광 (A) 이 파장 변환 부재 (1) 에 출사된다. 여기광 (A) 은, 제 2 주면 (2b) 측으로부터 제 1 층 (2) 에 입사한다. 여기광 (A) 이, 형광체가 배치된 제 1 층 (2) 에 조사되면, 형광 (B) 이 출사한다. 형광 (B) 은, 제 2 층 (3) 을 지나, 파장 변환 부재 (1) 로부터 출사된다.
도 2 는, 이와 같은 파장 변환 부재 (1) 를 구성하는 제 1 유리 매트릭스 (4) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 투과율 스펙트럼의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 도 2 에서는, 제 1 유리 매트릭스 (4) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 에 있어서의 각각 단독의 투과율 스펙트럼을 나타내고 있다. 제 1 유리 매트릭스 (4) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 투과율 스펙트럼은, 각각, 두께 1 ㎜ 의 유리판에 대해 측정하는 것으로 한다. 이 유리판은, 제 1 유리 매트릭스 (4) 또는 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 원료인 유리 분말 (평균 입자경 2.5 ㎛) 의 압분체를, 유리 분말의 연화점 ＋ 50 ℃ 에서 진공 소성하여 소결체를 얻은 후, 얻어진 소결체를 두께 1 ㎜ 가 되도록 절삭 가공이나 랩 연마, 폴리시 연마 가공함으로써 제작할 수 있다. 본 특허가 나타내는 투과율이란, 폴리시 연마 가공한 두께 1 ㎜ 의 소결체에 있어서의 전광선 투과율을 나타내고, JIS K 7105 에 준거한 방법으로 측정할 수 있다. 또, 제 1 유리 매트릭스 (4) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 투과율 스펙트럼은, 분광 광도계에 의해 측정할 수 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 여기 파장에 있어서의 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 투과율 (TA) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 투과율 (TB) 의 차의 절대치｜TA-TB｜가, 형광 파장에 있어서의 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 투과율 (LA) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 투과율 (LB) 의 차의 절대치｜LA-LB｜보다 크다. 보다 구체적으로는, 여기 파장에 있어서, 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 투과율 (TA) 이, 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 투과율 (TB) 보다 크다. 한편, 형광 파장에 있어서는, 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 투과율 (LA) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 투과율 (LB) 이 모두 크고, 그 차가 작다. 본 발명에 있어서, 여기 파장이란 여기광원의 발광 강도가 최대가 되는 파장, 형광 파장이란 형광 강도가 최대가 되는 파장을 의미한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 여기 파장의 투과율은, UV 광, 구체적으로 파장 200 ㎚ ∼ 380 ㎚ 에 있어서의 투과율을 말하는 것으로 한다. 또, 형광 파장의 투과율은, 가시광, 구체적으로는 파장 380 ㎚ ∼ 800 ㎚ 에 있어서의 투과율을 말하는 것으로 한다.
이와 같은 광학적 성질을 갖는 제 1 유리 매트릭스 (4) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 를 사용한 파장 변환 부재 (1) 에, 여기광 (A) 으로서의 UV 광을 입사시키면, 제 1 층 (2) 을 구성하는 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 여기 파장에 있어서의 투과율이 높은 점에서, 유리에 의한 여기광 (A) 의 흡수를 작게 할 수 있고, 제 1 층 (2) 에 있어서 효율적으로 형광으로 파장 변환할 수 있다. 한편, 제 2 층 (3) 에 있어서는, 제 2 층 (3) 을 구성하는 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 여기 파장에 있어서의 투과율이 낮은 점에서, 제 2 층 (3) 에 있어서 여기광 (A) 인 UV 광을 차폐할 수 있다. 그 때문에, UV 광의 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 억제할 수 있다. 또, 제 1 층 (2) 및 제 2 층 (3) 을 구성하는 제 1 유리 매트릭스 (4) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 형광 파장에 있어서의 투과율이 높은 점에서, 형광을 효율적으로 출사시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 파장 변환 부재 (1) 에 의하면, 여기광 (A) 으로서 UV 광을 사용한 경우에 있어서도, 형광체를 효율적으로 여기시킬 수 있고, 또한 UV 광의 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 여기 파장에 있어서의 투과율차와, 상기 형광 파장에 있어서의 투과율차의 차｜TA-TB｜-｜LA-LB｜가, 바람직하게는 20 ％ 이상, 보다 바람직하게는 40 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 60 ％ 이상, 특히 바람직하게는 75 ％ 이상이다. 상기 차｜TA-TB｜-｜LA-LB｜가 상기 하한치 이상인 경우, 형광체를 보다 더 효율적으로 여기시키면서, 또한 UV 광의 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 보다 더 억제할 수 있다. 또한, 상기 차｜TA-TB｜-｜LA-LB｜의 상한치는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 95 ％ 로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 제 2 층 (3) 의 두께는, 제 1 층 (2) 의 두께보다 큰 것이 바람직하다. 이 경우, UV 광을 보다 더 확실하게 차폐하면서, 형광의 출사 효율을 보다 더 높일 수 있다.
특히, 제 2 층 (3) 의 제 1 층 (2) 에 대한 두께의 비 (제 2 층 (3)/제 1 층 (2)) 가, 바람직하게는 1 이상, 보다 바람직하게는 1.5 이상, 더욱 바람직하게는 2 이상, 바람직하게는 30 이하, 보다 바람직하게는 10 이하, 더욱 바람직하게는 7 이하이다. 상기 두께의 비 (제 2 층 (3)/제 1 층 (2)) 가 상기 하한치 이상인 경우, UV 광을 보다 더 확실하게 차폐하면서, 형광의 출사 효율을 보다 더 높일 수 있다. 한편, 상기 두께의 비 (제 2 층 (3)/제 1 층 (2)) 가 상기 상한치 이하인 경우, 파장 변환 부재의 발광 강도를 보다 더 높일 수 있다.
또한, 파장 변환 부재 (1) 전체의 두께는, 바람직하게는 0.1 ㎜ 이상, 보다 바람직하게는 0.125 ㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 0.15 ㎜ 이상, 특히 바람직하게는 0.175 ㎜ 이상, 가장 바람직하게는 0.2 ㎜ 이상이다. 파장 변환 부재 (1) 전체의 두께는, 바람직하게는 1.5 ㎜ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.75 ㎜ 이하, 특히 바람직하게는 0.5 ㎜ 이하, 가장 바람직하게는 0.3 ㎜ 이하이다. 파장 변환 부재 (1) 전체의 두께가 상기 하한치 이상인 경우, 파장 변환 부재 (1) 의 발광 강도나 기계적 강도를 보다 더 높일 수 있다. 또, 파장 변환 부재 (1) 의 두께가 상기 상한치 이하인 경우, 파장 변환 부재 (1) 에 있어서의 광의 산란이나 흡수를 보다 더 억제할 수 있어, 형광의 출사 효율을 보다 더 높일 수 있다.
또, 후술하는 바와 같이, 제 1 유리 매트릭스 (4) 와 제 2 유리 매트릭스 (6) 는, 기본적으로 각 층의 원료가 되는 그린 시트를 적층하여 동시 소성함으로써 제작되기 때문에, 제 1 유리 매트릭스 (4) 에 사용되는 유리 분말과 제 2 유리 매트릭스 (6) 에 사용되는 유리 분말의 연화점의 차는 작은 것이 바람직하다. 제 1 유리 매트릭스 (4) 에 사용되는 유리 분말과 제 2 유리 매트릭스 (6) 에 사용되는 유리 분말의 연화점의 차는, 바람직하게는 200 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 100 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 50 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 10 ℃ 이하이며, 양자의 연화점이 동일한 것이 가장 바람직하다.
(제 1 층)
제 1 층 (2) 은, 제 1 유리 매트릭스 (4) 와, 제 1 유리 매트릭스 (4) 중에 분산되어 있는 형광체 입자 (5) 에 의해 구성되어 있다.
제 1 유리 매트릭스 ;
제 1 유리 매트릭스 (4) 는, 무기 형광체 등의 형광체 입자 (5) 의 분산매로서 사용할 수 있는 유리에 의해 구성되어 있다. 또, 제 1 유리 매트릭스 (4) 는, UV 광 및 형광을 투과시키는 유리 (UV 광 투과 유리) 에 의해 구성되어 있다.
제 1 유리 매트릭스 (4) 의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TA) 은, 바람직하게는 20 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 40 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 60 ％ 이상, 특히 바람직하게는 80 ％ 이상이다. 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TA) 이 상기 하한치 이상인 경우, 유리에 의한 여기광의 흡수를 보다 더 작게 할 수 있고, 제 1 층 (2) 에 있어서 보다 더 효율적으로 형광을 출사시킬 수 있다. 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TA) 의 상한치는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 95 ％ 로 할 수 있다.
제 1 유리 매트릭스 (4) 의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LA) 은, 바람직하게는 50 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 75 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 80 ％ 이상이다. 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LA) 이 상기 하한치 이상인 경우, 제 1 층 (2) 에 있어서 보다 더 효율적으로 형광을 효율적으로 출사시킬 수 있다. 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LA) 의 상한치는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 95 ％ 로 할 수 있다.
제 1 유리 매트릭스 (4) 를 구성하는 유리로는, 상기 서술한 광학적 성질을 갖는 한 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 붕규산염계 유리, 인산염계 유리, 주석인산염계 유리, 비스무트산염계 유리, 텔루라이트계 유리를 사용할 수 있다.
제 1 유리 매트릭스 (4) 를 구성하는 유리의 구체예로는, 예를 들어, 몰％ 로, SiO2 40 ％ ∼ 60 ％, B2O3 0.1 ％ ∼ 35 ％, Al2O3 0.1 ％ ∼ 10 ％, Li2O 0 ％ ∼ 10 ％, Na2O 0 ％ ∼ 10 ％, K2O 0 ％ ∼ 10 ％, Li2O＋Na2O＋K2O 0.1 ％ ∼ 10 ％, MgO 0 ％ ∼ 45 ％, CaO 0 ％ ∼ 45 ％, SrO 0 ％ ∼ 45 ％, BaO 0 ％ ∼ 45 ％, MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0.1 ％ ∼ 45 ％, ZnO 0 ％ ∼ 15 ％ 를 함유하는 유리를 사용할 수 있다.
제 1 유리 매트릭스 (4) 를 구성하는 유리는, 질량％ 로, SiO2 55 ％ ∼ 75 ％, Al2O3 1 ％ ∼ 10 ％, B2O3 10 ％ ∼ 30 ％, CaO 0 ％ ∼ 5 ％, BaO 0 ％ ∼ 5 ％, Li2O＋Na2O＋K2O 1 ％ ∼ 15 ％ 를 함유하는 유리여도 된다.
또, 제 1 유리 매트릭스 (4) 를 구성하는 유리는, 질량％ 로, SiO2＋B2O3 60 ％ ∼ 90 ％, Li2O＋Na2O＋K2O 0 ％ ∼ 20 ％, MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0 ％ ∼ 20 ％ 를 함유하는 유리여도 된다.
제 1 유리 매트릭스 (4) 를 구성하는 유리가 Fe2O3 이나 TiO2 를 함유하면, UV 광의 투과율이 저하되는 경향이 있기 때문에, 이들의 함유량은 적은 편이 바람직하고, 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 여기서「실질적으로 함유하지 않는」이란, 의도하여 함유하고 있지 않는 원료를 의미하고, 객관적으로는 1000 ppm 미만인 것을 가리킨다.
또한, 본 명세서에 있어서,「x＋y＋···」는 각 성분의 함유량의 합량을 의미한다.
제 1 유리 매트릭스 (4) 의 연화점은, 250 ℃ ∼ 1000 ℃ 인 것이 바람직하고, 300 ℃ ∼ 950 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 500 ℃ ∼ 900 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다. 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 연화점이 지나치게 낮으면, 파장 변환 부재 (1) 의 기계적 강도나 화학적 내구성이 저하되는 경우가 있다. 또, 제 1 유리 매트릭스 (4) 자체의 내열성이 낮기 때문에, 형광체 입자 (5) 로부터 발생하는 열에 의해 연화 변형될 우려가 있다. 한편, 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 연화점이 지나치게 높으면, 제조시에 소성 공정이 포함되는 경우, 형광체 입자 (5) 가 열화되어, 파장 변환 부재 (1) 의 발광 강도가 저하되는 경우가 있다. 또한, 파장 변환 부재 (1) 의 화학적 안정성 및 기계적 강도를 보다 더 높이는 관점에서는, 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 연화점이, 바람직하게는 500 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 600 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 650 ℃ 이상이다. 단, 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 연화점이 높아지면 소성 온도도 높아져, 결과적으로 제조 비용이 높아지는 경향이 있다. 또, 형광체 입자 (5) 의 내열성이 낮은 경우, 소성에 의해 열화될 우려가 있다. 따라서, 파장 변환 부재 (1) 를 보다 더 저렴하게 제조하는 경우나, 형광체 입자 (5) 의 내열성이 보다 낮은 경우에는, 제 1 유리 매트릭스 (4) 의 연화점이, 바람직하게는 550 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 530 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 500 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 480 ℃ 이하, 가장 바람직하게는 460 ℃ 이하이다.
형광체 입자 ;
형광체 입자 (5) 는, 여기광의 입사에 의해 형광을 출사하는 것이면, 특별히 한정되지 않는다. 형광체 입자 (5) 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, 복수종을 병용해도 된다. UV 광을 흡수하여 가시광을 출사하는 형광체로는, 예를 들어, Lu3Al5O12 (형광 파장 550 ㎚), Si6-zAlzOzN8-z : Eu (0＜z＜4.2) (=β-SiAlON : Eu) (형광 파장 545 ㎚), La3Si6N11 : Ce (형광 파장 535 ㎚) 등을 들 수 있다.
형광체 입자 (5) 의 평균 입자경은, 바람직하게는 1 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 이상이다. 형광체 입자 (5) 의 평균 입자경이 지나치게 작으면, 양자 효율이 나빠 발광 강도가 저하되는 경향이 있다. 한편, 형광체 입자 (5) 의 평균 입자경이 지나치게 크면, 제 1 유리 매트릭스 (4) 내에서의 분산 상태가 나빠져 발광색이 불균일해지는 경향이 있다. 따라서, 형광체 입자 (5) 의 평균 입자경은, 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 25 ㎛ 이하이다.
또한, 본 명세서에 있어서, 평균 입자경은, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정한 평균 입자경 D50 을 말하는 것으로 한다.
제 1 층 (2) 중에 있어서의 형광체 입자 (5) 의 함유량은, 바람직하게는 1 체적％ 이상, 보다 바람직하게는 3 체적％ 이상, 더욱 바람직하게는 5 체적％ 이상이다. 제 1 층 (2) 중에 있어서의 형광체 입자 (5) 의 함유량은, 바람직하게는 70 체적％ 이하, 보다 바람직하게는 65 체적％ 이하, 더욱 바람직하게는 50 체적％ 이하이다. 형광체 입자 (5) 의 함유량이 지나치게 적으면, 원하는 형광 강도를 얻기 위해서 제 1 층 (2) 의 두께를 두껍게 할 필요가 있고, 그 결과, 파장 변환 부재 (1) 의 내부 산란이나 매트릭스에 의한 흡수가 증가함으로써, 광 취출 효율이 저하되는 경우가 있다. 한편, 형광체 입자 (5) 의 함유량이 지나치게 많으면, 상대적으로 유리의 비율이 감소하여, 유리가 형광체를 지지하는 힘이 약해지기 때문에, 파장 변환 부재 (1) 의 기계적 강도가 저하되는 경우가 있다.
본 실시형태에 있어서, 제 2 유리 매트릭스 (6) 는, 유리 분말만의 분말 소결체로 이루어지지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 2 유리 매트릭스 (6) 에는, 열팽창 계수 조정이나 광 산란 효과를 얻는 것을 목적으로 하여 필러 분말 등의 다른 무기 분말을 함유시켜도 된다. 이와 같이 하면, 제 1 층 (2) 과 제 2 층 (3) 의 열팽창 계수를 용이하게 정합시킬 수 있고, 열팽창 계수차에 기인하는 파장 변환 부재 (1) 의 휨이나 크랙 등의 발생을 보다 더 억제할 수 있다. 또, 필러 분말의 광 산란 효과에 의해, 파장 변환 부재 (1) 의 발광 강도를 보다 더 향상시킬 수 있다. 또한, 고열전도율의 필러 분말을 함유시킴으로써, 파장 변환 부재 (1) 의 방열 효율을 보다 더 향상시킬 수 있다. 필러 분말로는, MgO, Al2O3, BN, AlN 등을 들 수 있다. 그 중에서도, MgO, Al2O3, BN 은 가시역에 있어서의 투과율이 우수하기 때문에 바람직하다.
제 1 층 ;
제 1 층 (2) 의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.01 ㎜ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.03 ㎜ 이상이며, 바람직하게는 0.5 ㎜ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.3 ㎜ 이하이다. 제 1 층 (2) 의 두께가 상기 하한치 이상인 경우, 파장 변환 부재 (1) 의 발광 강도나 기계적 강도를 보다 더 높일 수 있다. 또, 제 1 층 (2) 의 두께가 상기 상한치 이하인 경우, 제 1 층 (2) 에 있어서의 광의 산란이나 흡수를 보다 더 억제할 수 있어, 형광의 출사 효율을 보다 더 높일 수 있다.
(제 2 층)
제 2 층 (3) 은, 제 2 유리 매트릭스 (6) 에 의해 구성되어 있다. 제 2 유리 매트릭스 (6) 는, 여기광 (예를 들어 UV 광) 을 차폐하고, 형광을 투과시키는 유리 (UV 광 차폐 유리 등) 에 의해 구성되어 있다.
제 2 유리 매트릭스 (6) 의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TB) 은, 바람직하게는 65 ％ 이하이며, 보다 바람직하게는 40 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 20 ％ 이하이며, 특히 바람직하게는 10 ％ 이하이다. 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TB) 이 상기 상한치 이하인 경우, 제 2 층 (3) 에 있어서 여기광을 더욱 확실하게 차폐할 수 있고, 예를 들어 여기광이 UV 광인 경우에 그 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 보다 더 확실하게 억제할 수 있다. 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TB) 의 하한치는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 0 ％ 로 할 수 있다.
제 2 유리 매트릭스 (6) 의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LB) 은, 바람직하게는 50 ％ 이상이며, 보다 바람직하게는 75 ％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 80 ％ 이상이다. 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LB) 이 상기 하한치 이상인 경우, 파장 변환 부재 (1) 에 있어서 보다 더 효율적으로 형광을 효율적으로 출사시킬 수 있다. 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LB) 의 상한치는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 95 ％ 로 할 수 있다.
제 2 유리 매트릭스 (6) 를 구성하는 유리로는, 상기 서술한 광학적 성질을 갖는 한 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 붕규산염계 유리, 인산염계 유리, 주석인산염계 유리, 비스무트산염계 유리, 텔루라이트계 유리를 사용할 수 있다.
제 2 유리 매트릭스 (6) 를 구성하는 유리의 구체예로는, 예를 들어, 몰％ 로, SiO2 40 ％ ∼ 60 ％, B2O3 0.1 ％ ∼ 35 ％, Al2O3 0.1 ％ ∼ 10 ％, Li2O 0 ％ ∼ 10 ％, Na2O 0 ％ ∼ 10 ％, K2O 0 ％ ∼ 10 ％, Li2O＋Na2O＋K2O 0.1 ％ ∼ 10 ％, MgO 0 ％ ∼ 45 ％, CaO 0 ％ ∼ 45 ％, SrO 0 ％ ∼ 45 ％, BaO 0 ％ ∼ 45 ％, MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0.1 ％ ∼ 45 ％, ZnO 0 ％ ∼ 15 ％, CeO2 0.001 ％ ∼ 10 ％ 를 함유하는 유리를 사용할 수 있다.
제 2 유리 매트릭스 (6) 를 구성하는 유리는, 질량％ 로, SiO2 30 ％ ∼ 85 ％, Al2O3 0 ％ ∼ 30 ％, B2O3 0 ％ ∼ 50 ％, Li2O＋Na2O＋K2O 0 ％ ∼ 10 ％, MgO＋CaO＋SrO＋BaO 0 ％ ∼ 50 ％ 를 함유하는 유리여도 된다.
제 2 유리 매트릭스 (6) 의 연화점은, 250 ℃ ∼ 1000 ℃ 인 것이 바람직하고, 300 ℃ ∼ 950 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 500 ℃ ∼ 900 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다. 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 연화점이 지나치게 낮으면, 파장 변환 부재 (1) 의 기계적 강도나 화학적 내구성이 저하되는 경우가 있다. 한편, 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 연화점이 지나치게 높으면, 제조시에 소성 공정이 포함되는 경우, 형광체 입자 (5) 가 열화되어, 파장 변환 부재 (1) 의 발광 강도가 저하되는 경우가 있다.
제 2 층 ;
제 2 층 (3) 의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.05 ㎜ 이상이며, 보다 바람직하게는 0.1 ㎜ 이상이며, 바람직하게는 1 ㎜ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.5 ㎜ 이하이다. 제 2 층 (3) 의 두께가 상기 하한치 이상인 경우, 제 2 층 (3) 에 있어서 여기광을 보다 더 확실하게 차폐할 수 있고, 예를 들어 여기광이 UV 광인 경우에 그 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 보다 더 확실하게 억제할 수 있다. 또, 제 2 층 (3) 의 두께가 상기 상한치 이하인 경우, 제 2 층 (3) 에 있어서의 광의 산란이나 흡수를 보다 더 억제할 수 있어, 형광의 출사 효율을 보다 더 높일 수 있다.
제 2 층 (3) 은, 형광체 입자를 실질적으로 함유하고 있지 않는 것이 바람직하다. 다만, 제 2 층 (3) 은, 형광체 입자를 함유하고 있어도 된다.
(파장 변환 부재의 제조 방법)
이하, 파장 변환 부재의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.
먼저, 제 1 층 형성용 그린 시트를 준비한다. 구체적으로는, 제 1 유리 매트릭스 (4) 가 되는 유리 입자와 형광체 입자 (5) 를 포함하는 슬러리를 준비한다. 상기 슬러리에는, 통상, 바인더 수지나 용제가 포함되어 있다. 계속해서, 준비한 슬러리를 지지 기재 상에 도포하고, 기재와 소정 간격을 두고 설치된 닥터 블레이드를 슬러리에 대해 상대적으로 이동시킴으로써, 제 1 층 형성용 그린 시트를 형성한다. 상기 지지 기재로는, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지 필름을 사용할 수 있다.
다음으로, 제 2 층 형성용 그린 시트를 준비한다. 구체적으로는, 제 2 유리 매트릭스 (6) 가 되는 유리 입자를 포함하는 슬러리를 준비하고, 상기와 동일하게 하여 제 2 층 형성용 그린 시트를 얻는다.
또한, 제 1 유리 매트릭스 (4) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 가 되는 유리 입자의 재료는, 상기 서술한 제 1 유리 매트릭스 (4) 및 제 2 유리 매트릭스 (6) 의 재료와 동일한 것을 사용할 수 있다. 또, 유리 입자의 평균 입자경은, 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 2 ㎛ 이상이다. 유리 입자의 평균 입자경이 지나치게 작으면, 생산 비용이 높아지거나 취급성이 저하되거나 하는 경향이 있다. 한편, 유리 입자의 평균 입자경이 지나치게 크면, 얻어지는 파장 변환 부재 (1) 에 있어서, 소성 후의 유리 매트릭스 중에 기포가 잔존하기 쉬워져, 파장 변환 부재 (1) 의 광 취출 효율이 저하될 우려가 있다. 따라서, 유리 입자의 평균 입자경은, 바람직하게는 100 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 50 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 20 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 10 ㎛ 이하이다. 또, 형광체 입자의 평균 입자경은, 상기 서술한 제 1 층 (2) 에서 설명한 범위로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 제 1 층 형성용 그린 시트와 제 2 층 형성용 그린 시트를 열압착 등에 의해 적층하여 적층체를 얻는다. 계속해서, 적층체를, 유리 입자의 연화점 ∼ 유리 입자의 연화점 ＋ 100 ℃ 정도에서 소성함으로써, 제 1 층 (2) 및 제 2 층 (3) 이 적층된 소결체로 이루어지는 파장 변환 부재 (1) 를 얻을 수 있다. 상기 소성은, 감압 분위기에서 실시하는 것이 바람직하고, 특히 진공 분위기에서 실시하는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 보다 더 치밀성이 우수한 파장 변환 부재 (1) 를 얻을 수 있다. 또, 적층체를 1 쌍의 구속 부재로 협지한 상태에서 소성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 파장 변환 부재 (1) 의 평탄도 (특히, 제 1 층 (2) 및 제 2 층 (3) 의 계면의 평탄도) 가 향상되고, 그 후의 연마 공정에서 원하는 두께로 가공하기 쉬워진다. 또한, 소성의 전에, 유리 입자의 연화점보다 낮은 온도에서 탈바인더 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이 경우, 얻어지는 파장 변환 부재 (1) 에 있어서, 광의 흡수나 산란의 원인이 되는 유기 성분 잔류물을 저감할 수 있어, 발광 강도를 보다 더 향상시킬 수 있다.
또, 얻어진 소결체에 있어서의 제 1 층 (2) 을 원하는 두께가 되도록 연마하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 소결체에 있어서의 제 1 층 (2) 을 소정 두께가 되도록 연마하여 파장 변환 부재 (1) 의 색도 조정을 실시하는 것이 바람직하다. 얻어진 소결체에 있어서의 제 2 층 (3) 을 원하는 두께가 되도록 연마 해도 된다.
또한, 파장 변환 부재 (1) 의 제조 방법은, 상기 방법으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 제 1 층 형성용 그린 시트와 제 2 층 형성용 그린 시트를 각각 따로따로 소성한 후, 얻어진 각 소성체를 열압착 혹은 접착제에 의해 접합함으로써, 파장 변환 부재 (1) 를 얻어도 된다.
[발광 디바이스]
도 3 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 발광 디바이스를 나타내는 모식적 정면 단면도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 발광 디바이스 (11) 는, 상기 서술한 일 실시형태에 관련된 파장 변환 부재 (1) 와, 파장 변환 부재 (1) 에 여기광 (A) 을 출사하는 광원 (7) 을 구비한다. 발광 디바이스 (11) 에 있어서, 광원 (7) 은, 여기광 (A) 이 제 1 층 (2) 측으로부터 파장 변환 부재 (1) 에 직접적으로 입사하도록 배치되어 있다.
발광 디바이스 (11) 의 파장 변환 부재 (1) 에 있어서도, 제 1 층 (2) 및 제 2 층 (3) 을 형성함으로써, 형광체를 효율적으로 여기시키면서, 또한 UV 광의 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 억제할 수 있다.
또한, 광원 (7) 의 배치는 상기로 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 4 에 나타내는 변형예에서는, 광원 (7) 과 파장 변환 부재 (1) 의 사이에 도광판 (12) 이 배치되어 있다. 광원 (7) 은, 여기광 (A) 이 도광판 (12) 에 직접적으로 입사하도록 배치되어 있다. 광원 (7) 으로부터 출사된 여기광 (A) 은, 도광판 (12) 을 지나, 파장 변환 부재 (1) 에 입사한다. 구체적으로는, 여기광 (A) 은 도광판 (12) 의 단면으로부터 입사하고, 도광판 (12) 의 주면으로부터 출사하여, 파장 변환 부재 (1) 에 입사한다. 여기서, 도광판 (12) 은 여기광 (A) 에 대해, 가능한 한 흡수를 억제한 재료를 사용한다.
발광 디바이스 (11) 는, 예를 들어, 센싱용의 발광 디바이스, 고연색성 조명에 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 본 발명에 대해, 구체적인 실시예에 기초하여, 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은, 이하의 실시예에 전혀 한정되지 않고, 그 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
(실시예 1)
제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 몰％ 로, SiO2 45 ％, Al2O3 4 ％, B2O3 18 ％, Li2O 1.5 ％, Na2O 1.5 ％, K2O 1.5 ％, BaO 25 ％, ZnO 3.5 ％ 의 조성을 갖는 유리 입자 A (연화점 : 690 ℃, 열팽창 계수 : 86.1×10-7/℃, 평균 입자경 : 2.5 ㎛) 를 준비하였다.
다음으로, 유리 입자 A 와, 형광체 입자 (Lu3Al5O12, 평균 입자경 : 15 ㎛) 와, 바인더 수지 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 올리콕스) 와, 가소제 (아디프산디옥틸) 와, 분산제 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 플로렌 G-700) 와, 유기 용제 (메틸에틸케톤) 를 혼련함으로써 슬러리상의 혼합물을 얻었다. 얻어진 슬러리상 혼합물을 닥터 블레이드법에 의해 시트상으로 성형하고, 실온에서 건조시킴으로써 제 1 층 형성용 그린 시트를 얻었다. 또한, 형광체 입자의 첨가량은, 제 1 층 중에 있어서 30 체적％ 가 되도록 조정하였다.
다음으로, 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 몰％ 로, SiO2 45 ％, Al2O3 4 ％, B2O3 18 ％, Li2O 1.5 ％, Na2O 1.5 ％, K2O 1.5 ％, BaO 25 ％, ZnO 3 ％, CeO2 0.5 ％ 의 조성을 갖는 유리 입자 X (연화점 : 690 ℃, 열팽창 계수 : 86.1×10-7/℃, 평균 입자경 : 2.5 ㎛) 를 준비하였다.
다음으로, 유리 입자 X 와, 바인더 수지 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 올리콕스) 와, 가소제 (아디프산디옥틸) 와, 분산제 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 플로렌 G-700) 와, 유기 용제 (메틸에틸케톤) 를 혼련함으로써 슬러리상의 혼합물을 얻었다. 얻어진 슬러리상 혼합물을 닥터 블레이드법에 의해 시트상으로 성형하고, 실온에서 건조시킴으로써 제 2 층 형성용 그린 시트를 얻었다.
다음으로, 제 1 층 형성용 그린 시트와 제 2 층 형성용 그린 시트를 소정의 사이즈로 절단한 후, 양자를 열압착하였다. 얻어진 적층체를 전기로 중에서 탈지 처리를 실시한 후, 진공 가스 치환로에서, 740 ℃ (제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자 및 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자의 연화점 ＋ 50 ℃) 에서 진공 소성을 실시하였다. 얻어진 소성체에 대해, 편면씩 원하는 층두께가 되도록 연마 가공을 실시함으로써, 제 1 층 및 제 2 층이 적층되어 이루어지는 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 제 1 층의 두께는 40 ㎛ 이며, 제 2 층의 두께는 160 ㎛ 였다.
(실시예 2)
제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 질량％ 로, SiO2 68 ％, Al2O3 4 ％, B2O3 19 ％, Na2O 7 ％, K2O 1 ％, F2 1 ％ 의 조성을 갖는 유리 입자 B (연화점 700 ℃, 열팽창 계수 : 41.9×10-7/℃, 평균 입자경 : 2.5 ㎛) 를 준비하였다.
또, 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 질량％ 로, SiO2 50 ％, Al2O3 6 ％, B2O3 5 ％, CaO 12 ％, BaO 25 ％, ZnO 2 ％ 의 조성을 갖는 유리 입자 Y (연화점 : 850 ℃, 열팽창 계수 : 68.0×10-7/℃, 평균 입자경 : 2.5 ㎛) 를 준비하였다.
또, 진공 소성을 900 ℃ (제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자 및 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자 중 높은 쪽의 연화점 ＋ 50 ℃) 에서 실시하였다.
그 밖의 점은, 실시예 1 과 동일하게 하여, 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 제 1 층의 두께는 40 ㎛ 이며, 제 2 층의 두께는 160 ㎛ 였다.
(실시예 3)
제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 질량％ 로, SiO2 71 ％, Al2O3 6 ％, B2O3 13 ％, Na2O 7 ％, K2O 1 ％, CaO 1 ％, BaO 1 ％ 의 조성을 갖는 유리 입자 C (연화점 : 737 ℃, 열팽창 계수 : 66.0×10-7/℃, 평균 입자경 : 2.5 ㎛) 를 준비하였다.
또, 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 실시예 2 와 동일한 유리 입자 Y 를 준비하였다.
또, 진공 소성을 900 ℃ (제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자 및 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자 중 높은 쪽의 연화점 ＋ 50 ℃) 에서 실시하였다.
그 밖의 점은, 실시예 1 과 동일하게 하여, 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 제 1 층의 두께는 40 ㎛ 이며, 제 2 층의 두께는 160 ㎛ 였다.
또한, 실시예 1 ∼ 3 에서 사용한 제 1 유리 매트릭스 및 제 2 유리 매트릭스 각각의 파장 250 ㎚ 에 있어서의 투과율 (UV-C 투과율), 파장 280 ㎚ 에 있어서의 투과율 (여기 파장에서의 투과율), 파장 300 ㎚ 에 있어서의 투과율 (UV-B 투과율), 파장 350 ㎚ 에 있어서의 투과율 (UV-A 투과율), 및 파장 550 ㎚ 에 있어서의 투과율 (VIS 투과율 = 형광 파장에서의 투과율) 을 측정한 결과를 하기 표 1 에 나타낸다. 또한, 제 1 유리 매트릭스 및 제 2 유리 매트릭스의 투과율은, 각각 두께 1 ㎜ 의 유리판에 대해 측정하였다. 이 유리판은, 상기 서술한 방법에 의해 제작하였다. 또, 제 1 유리 매트릭스 및 제 2 유리 매트릭스의 투과율은, 분광 광도계 (일본 분광사 제조, 품번 V-670) 에 의해 측정하였다.
Figure pct00001
(비교예 1)
제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 실시예 1 의 제 2 유리 매트릭스와 동일한 유리 입자 X 를 준비하였다.
다음으로, 유리 입자 X 와, 형광체 입자 (Lu3Al5O12, 평균 입자경 : 15 ㎛) 와, 바인더 수지 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 올리콕스) 와, 가소제 (아디프산디옥틸) 와, 분산제 (쿄에이샤 화학 주식회사 제조, 플로렌 G-700) 와, 유기 용제 (메틸에틸케톤) 를 혼련함으로써 슬러리상의 혼합물을 얻었다. 얻어진 슬러리상 혼합물을 닥터 블레이드법에 의해 시트상으로 성형하고, 실온에서 건조시킴으로써 그린 시트를 얻었다. 또한, 형광체 입자의 첨가량은, 얻어지는 파장 변환 부재 중에 있어서 6 체적％ 가 되도록 조정하였다.
다음으로, 얻어진 그린 시트를 전기로 중에서 탈지 처리를 실시한 후, 진공 가스 치환로에서, 740 ℃ 에서 진공 소성을 실시하였다. 얻어진 소성체에 대해, 원하는 층두께가 되도록 연마 가공을 실시함으로써, 제 1 층만으로 이루어지는 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 파장 변환 부재의 두께는 200 ㎛ 였다.
(비교예 2)
제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 실시예 1 의 제 1 유리 매트릭스와 동일한 유리 입자 A 를 준비하였다. 그 밖의 점은, 비교예 1 과 동일하게 하여, 제 1 층만으로 이루어지는 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 파장 변환 부재의 두께는 200 ㎛ 였다.
(비교예 3)
제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 실시예 1 의 제 1 유리 매트릭스와 동일한 유리 입자 A 를 준비하였다.
또, 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 실시예 2 의 제 1 유리 매트릭스와 동일한 유리 입자 B 를 준비하였다.
또, 진공 소성을 750 ℃ (제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자 및 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자 중 높은 쪽의 연화점 ＋ 50 ℃) 에서 실시하였다.
그 밖의 점은, 실시예 1 과 동일하게 하여, 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 제 1 층의 두께는 40 ㎛ 이며, 제 2 층의 두께는 160 ㎛ 였다.
(비교예 4)
제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 실시예 1 의 제 2 유리 매트릭스와 동일한 유리 입자 X 를 준비하였다.
또, 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자로서, 실시예 2 의 제 2 유리 매트릭스와 동일한 유리 입자 Y 를 준비하였다.
또, 진공 소성을 900 ℃ (제 1 유리 매트릭스가 되는 유리 입자 및 제 2 유리 매트릭스가 되는 유리 입자 중 높은 쪽의 연화점 ＋ 50 ℃) 에서 실시하였다.
그 밖의 점은, 실시예 1 과 동일하게 하여, 파장 변환 부재를 얻었다. 또한, 제 1 층의 두께는 40 ㎛ 이며, 제 2 층의 두께는 160 ㎛ 였다.
(평가)
먼저, 여기광원으로서의 UVLED (λp=280 ㎚) 의 에너지 분포 스펙트럼을, 발광 스펙트럼 측정 장치 (오션 포토닉스사 제조) 를 사용하여 측정하였다. 이 때의 피크 강도를 I1 로 하였다.
다음으로, 실시예 1 ∼ 3 및 비교예 1 ∼ 4 에서 제작한 파장 변환 부재 각각에 대해, UVLED (λp=280 ㎚) 를 조사하고, 파장 변환 부재의 출사면측으로부터 발해지는 광의 에너지 분포 스펙트럼을, 동일한 발광 스펙트럼 측정 장치 (오션 포토닉스사 제조) 를 사용하여 측정하였다. 도 5 에 그 일례를 나타내는 바와 같이, 얻어진 에너지 분포 스펙트럼으로부터, 여기광원의 투과광의 피크 강도를 I2 로 하고, 형광 피크 강도를 I3 으로 하여 측정하였다. 측정한 I2 와 I1 의 비 (I2/I1) 및 I3 과 I1 의 비 (I3/I1) 를 하기 표 2 에 나타냈다.
Figure pct00002
표 2 로부터, 실시예 1 ∼ 3 의 파장 변환 부재에서는, 비 (I2/I1) 가 작아, UV 광이 충분히 차폐되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 실시예 1 ∼ 3 의 파장 변환 부재에서는, 비 (I3/I1) 가 커, 형광체를 효율적으로 여기할 수 있는 것을 알 수 있다.
한편, 비교예 1, 4 의 파장 변환 부재에서는, 비 (I3/I1) 가 작아, 형광체를 효율적으로 여기할 수 없었다. 또, 비교예 2, 3 의 파장 변환 부재에서는, 비 (I2/I1) 가 커, UV 광을 충분히 차폐할 수 없었다.
이상으로, 여기 파장에 있어서의 제 1 유리 매트릭스 및 제 2 유리 매트릭스의 투과율차｜TA-TB｜가, 형광 파장에 있어서의 제 1 유리 매트릭스 및 제 2 유리 매트릭스의 투과율차｜LA-LB｜보다 크고, 또한, TA＞TB 인 실시예 1 ∼ 3 의 파장 변환 부재에서는, 여기광으로서 UV 광을 사용한 경우에 있어서도, 형광체를 효율적으로 여기시킬 수 있고, 또한 외장형 필터를 사용하지 않고 UV 광의 누설에 의한 주변 부재의 열화나 인체에 대한 영향을 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
1 : 파장 변환 부재
2 : 제 1 층
2a : 제 1 주면
2b : 제 2 주면
3 : 제 2 층
4 : 제 1 유리 매트릭스
5 : 형광체 입자
6 : 제 2 유리 매트릭스
7 : 광원
11 : 발광 디바이스
12 : 도광판

Claims (10)

  1. 광원으로부터 출사된 여기광의 파장을 변환하기 위한 파장 변환 부재로서,
    제 1 유리 매트릭스와, 상기 제 1 유리 매트릭스 중에 분산되어 있는 형광체 입자에 의해 구성되어 있는, 제 1 층과,
    상기 제 1 층 상에 형성되어 있고, 제 2 유리 매트릭스에 의해 구성되어 있는, 제 2 층을 구비하고,
    상기 제 1 층이, 상기 광원측에 형성되어 있고,
    여기 파장에 있어서의 상기 제 1 유리 매트릭스의 투과율 (TA) 및 상기 제 2 유리 매트릭스의 투과율 (TB) 의 차｜TA-TB｜가, 형광 파장에 있어서의 상기 제 1 유리 매트릭스의 투과율 (LA) 및 상기 제 2 유리 매트릭스의 투과율 (LB) 의 차｜LA-LB｜보다 크고, 또한, TA＞TB 인, 파장 변환 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 여기 파장에 있어서의 투과율차와, 상기 형광 파장에 있어서의 투과율차의 차｜TA-TB｜-｜LA-LB｜가, 20 ％ 이상인, 파장 변환 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유리 매트릭스의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TA) 이, 20 ％ 이상이며, 상기 제 2 유리 매트릭스의 여기 파장에 있어서의 투과율 (TB) 이, 65 ％ 이하인, 파장 변환 부재.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 유리 매트릭스의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LA) 이, 50 ％ 이상이며, 상기 제 2 유리 매트릭스의 형광 파장에 있어서의 투과율 (LB) 이, 50 ％ 이상인, 파장 변환 부재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 층이, 형광체 입자를 실질적으로 함유하지 않는, 파장 변환 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 층의 두께가, 상기 제 1 층의 두께보다 큰, 파장 변환 부재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 층의 상기 제 1 층에 대한 두께의 비 (제 2 층/제 1 층) 가, 1 이상, 30 이하인, 파장 변환 부재.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여기광이, UV 광인, 파장 변환 부재.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형광이, 가시광인, 파장 변환 부재.
  10. 여기광을 출사하는 광원과,
    제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 파장 변환 부재를 구비하는, 발광 디바이스.
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