WO2018105598A1 - セラミック組成物 - Google Patents

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WO2018105598A1
WO2018105598A1 PCT/JP2017/043611 JP2017043611W WO2018105598A1 WO 2018105598 A1 WO2018105598 A1 WO 2018105598A1 JP 2017043611 W JP2017043611 W JP 2017043611W WO 2018105598 A1 WO2018105598 A1 WO 2018105598A1
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lanthanum oxide
light scattering
phase
ratio
ceramic
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PCT/JP2017/043611
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柳谷 高公
克洋 村松
篤子 遠藤
一成 塩田
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神島化学工業株式会社
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    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the present invention relates to a light scattering agent composed of lanthanum oxide and a ceramic composition (ceramic material) having lanthanum oxide as a light scattering phase.
  • White LEDs are manufactured by combining blue LEDs and yellow phosphors.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-208815 discloses a light-emitting element capable of emitting blue light that includes a light-emitting layer made of a gallium nitride-based compound semiconductor formed on a substrate, and a light-emitting element provided on the light-emitting element.
  • a light emitting diode having a coating portion formed thereon and a mold member protecting the coating portion, wherein the coating member absorbs at least a part of blue light from the light emitting element, converts the wavelength, and emits fluorescence.
  • a light-emitting diode capable of emitting white light is disclosed, which includes a photoluminescent phosphor, and the mold member includes a diffusing material that makes the mold member milky white.
  • the mold member in such a white light emitting diode, the mold member must be made of a light-transmitting resin such as an epoxy resin or a silicone resin, ensuring uniformity of the mixed state of the phosphor powder and the resin, and the coating film. It is difficult to control the thickness stabilization and the like, and the white LED tends to be uneven in color and uneven.
  • a light-transmitting resin such as an epoxy resin or a silicone resin
  • Translucent resin required to encapsulate and apply phosphor powder or to transmit the coating film without converting blue light from the light source is inferior in heat resistance. Deterioration due to heat from the element tends to cause a decrease in transmittance. Therefore, it becomes a bottleneck to high output of white LED.
  • Patent Document 2 Japanese Patent No. 58622841 discloses a ceramic composite material for light conversion composed of a fluorescent phase and a translucent phase, and the fluorescent phase is Ln 3 Al 5 O 12 : Ce ( Ln is at least one element selected from Y, Lu and Tb, and Ce is an activation element.), And the translucent phase is a phase containing LaAl 11 O 18 A ceramic composite material for light conversion is disclosed.
  • JP 2000-208815 A Japanese Patent No. 5862441
  • An object of the present invention is to provide a novel light scattering material.
  • Another object of the present invention is to provide a novel ceramic composition having a light scattering function (light scattering property).
  • Patent Document 1 attempts to improve such color unevenness and dispersion by providing a light-transmitting phase, but has a problem that the internal quantum efficiency is lowered.
  • the ceramic composite material obtained by patent document 1 has many void
  • the present inventors have conducted further earnest studies, and as a result, it is extremely surprising that the scattering phase is composed of a specific component (ie, lanthanum oxide).
  • the inventors have found that the fluorescence wavelength is maintained, that the desired fluorescence wavelength can be obtained, and that high internal quantum efficiency can be obtained.
  • the present invention includes the following inventions.
  • a light scattering agent composed of lanthanum oxide [2] The light scattering agent according to [1], wherein the lanthanum oxide is at least one selected from LaAlO 3 and La 2 O 3 .
  • a fluorescent phase composed of a fluorescent material containing an yttrium-based garnet compound doped with an activator and at least one selected from LaAlO 3 and La 2 O 3 are added to the entire lanthanum oxide (or light scattering phase).
  • a light scattering phase composed of a lanthanum oxide containing 80% by mass or more
  • the composition according to any one of [4] to [8], wherein the ratio of the average particle diameter of the fluorescent phase to the average particle diameter of the light scattering phase is the former / the latter 15/1 to 1.2 / 1.
  • the linear transmittance at a thickness of 2 mm and a wavelength of 530 nm is 3.5% or less (for example, 3% or less), Difference in fluorescence main wavelength A2-A1 where A1 is the dominant fluorescence wavelength when lanthanum oxide (or light scattering phase) is not included, and A2 is the dominant fluorescence wavelength when lanthanum oxide (or light scattering phase) is included. Is -3 nm to 3 nm, The internal quantum efficiency ratio B2 / B1 where B1 is the internal quantum efficiency when the lanthanum oxide (or light scattering phase) is not included, and B2 is the internal quantum efficiency when the lanthanum oxide (or light scattering phase) is included.
  • a light-emitting device comprising a light-emitting element and the ceramic composition according to any one of [4] to [13] (a light-emitting part or a light conversion part composed of the light-emitting element).
  • a novel light scattering material (light scattering agent, light diffusing agent) can be provided.
  • the novel ceramic composition composite ceramic composition which has a light-scattering function (light-scattering property) can be provided.
  • Such a ceramic composition (or light scattering material) is composed of a base ceramic (for example, a fluorescent material) and a lanthanum oxide (or light scattering agent), and has light scattering properties. Therefore, incident light can be diffused to a wide viewing angle and emitted to the outside, and color unevenness and variations due to light from an LED (for example, a blue LED) can be suppressed or prevented.
  • a base ceramic for example, a fluorescent material
  • a lanthanum oxide or light scattering agent
  • the ceramic function as a base can be maintained at a high level without impairing optical characteristics.
  • the ceramic composition of the present invention can maintain the fluorescence wavelength of the fluorescent phase (fluorescent material) because the fluorescent phase and the scattering phase do not enter each other, and can efficiently obtain light of a desired color.
  • the ceramic composition of the present invention it is very surprising that although the scattering phase is provided, the decrease in luminous efficiency can be suppressed, and on the contrary, the internal quantum efficiency can be at the same level or further improved. it can.
  • composition of the present invention is ceramic, and it is not necessary to use a resin or the like, and there is no change in translucency.
  • the light scattering agent (light scattering material, light diffusing agent) of the present invention is composed of lanthanum oxide.
  • the lanthanum oxide may be an oxide containing lanthanum (La) and contains other elements [for example, Group 13 elements (such as aluminum), rare earth elements (such as Y, Lu, etc.)]. Also good. Other elements may be contained in the lanthanum oxide in one kind or in combination of two or more kinds.
  • La lanthanum
  • Other elements may be contained in the lanthanum oxide in one kind or in combination of two or more kinds.
  • lanthanum oxide examples include LaAlO 3, garnet containing lanthanum (for example, La 3 Al 5 O 12 ), La 2 O 3 , LaAl 11 O 18, and the like.
  • Lanthanum oxides may be used alone or in combination of two or more.
  • Preferred lanthanum oxides are LaAlO 3 (LAP), La 2 O 3 , especially LaAlO 3 . Therefore, the lanthanum oxide may contain at least one selected from LaAlO 3 and La 2 O 3 in particular.
  • the ratio of at least one selected from LaAlO 3 and La 2 O 3 to the entire lanthanum oxide is, for example, 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, and more preferably 80% by mass or more. In particular, it may be 85% by mass or more, particularly preferably 90% by mass or more, and may be substantially at least one selected from LaAlO 3 and La 2 O 3 (for example, 95% by mass or more). Good.
  • the lanthanum oxide may be in a calcined state depending on the application.
  • the average particle diameter of the lanthanum oxide depends on the purpose of use as a light scattering agent, but is, for example, 0.001 to 100 ⁇ m, preferably 0.01 to 50 ⁇ m, more preferably 0.05 to 20 ⁇ m, and particularly preferably 0.2. It may be about 1 to 10 ⁇ m, or about 0.05 to 5 ⁇ m (for example, 0.1 to 1 ⁇ m).
  • the average particle size may be a secondary particle size.
  • the average particle diameter can be measured by, for example, a laser scattering method.
  • the average particle size may be a particle size with a cumulative 50% of the wet particle size distribution.
  • the specific surface area (BET specific surface area) of the lanthanum oxide is, for example, 0.1 to 100 m 2 / g, preferably 0.5 to 60 m 2 / g, more preferably 1 to 50 m 2 / g (for example, 3 to 30 m). 2 / g).
  • lanthanum oxide a commercially available product or a manufactured product may be used.
  • the method for producing lanthanum oxide can be appropriately selected according to the type of lanthanum oxide, and is not particularly limited, and a conventional method can be used.
  • a lanthanum oxide source for example, a lanthanum salt, a combination of a lanthanum salt and an aluminum salt, carbonate of lanthanum, etc.
  • a lanthanum oxide source may be obtained by heat treatment (firing or calcining) in the presence of oxygen.
  • the heat treatment temperature is, for example, 500 ° C. or higher (eg, 600 to 2000 ° C.), preferably 800 ° C. or higher (eg, 900 to 1800 ° C.), and more preferably 1000 ° C. or higher (eg, 1100 to 1500 ° C.). May be.
  • the light scattering agent only needs to be composed of a lanthanum oxide, and may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the ratio of the light scattering agent to the entire light scattering agent is, for example, 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and particularly 90% by mass.
  • the above may be sufficient, and substantially only a lanthanum oxide (for example, 95 mass% or more) may be sufficient.
  • the use of the light scattering agent (or lanthanum oxide) of the present invention is not particularly limited as long as it can be used for light scattering.
  • an appropriate binder for example, a binder resin such as an epoxy resin.
  • distributed with luminescent material (fluorescent material etc.) are mentioned.
  • the light scattering agent of the present invention is used to form a ceramic composition (ceramic composite, multiphase ceramic composition) in combination with a base ceramic (or ceramic raw material, for example, a fluorescent material). You may use as an agent (additive).
  • the light scattering agent of the present invention is suitable because the above-described effects can be obtained by constituting a ceramic in combination with a fluorescent material. Therefore, in the following, a ceramic composition using such a fluorescent material as a base ceramic will be described in detail.
  • the ceramic composition (composite ceramic, ceramic composite) of the present invention has a fluorescent material and a lanthanum oxide (or light scattering agent).
  • the fluorescent material is not particularly limited, and can be appropriately selected according to a desired color or the like.
  • the fluorescent material may be a yellow fluorescent material (yellow light emitting material). When such a yellow fluorescent material is used, white light can be efficiently obtained in combination with blue light (blue LED).
  • the fluorescent material may contain an inorganic compound (garnet compound, garnet compound) having a garnet structure.
  • the garnet structure is represented by, for example, a composition of A 3 B 5 O 12 .
  • a and B are each a trivalent element.
  • examples of A include rare earth elements (eg, Y, Gd, Lu, Tb, etc.).
  • Examples of B include Group 13 elements of the periodic table (for example, Al, Ga, In, etc.).
  • a and B may each constitute a garnet compound alone or in combination of two or more.
  • the fluorescent material (the crystal structure of the fluorescent material) may have a perovskite structure.
  • Specific fluorescent materials include, for example, Y 3 Al 5 O 12 (YAG), (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 , (Y, Tb) 3 Al 5 O 12 , (Y, Gd) 3 (Al , Ga) 5 O 12 , LuAl 5 O 12 , (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 , Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 , Ba 3 MgSi 2 O 8 , BaMgAl 10 O 17 , La 2 O 2 S, SrGa 2 S 4, CaAlSiN 3, Ca 2 Si 5 N 8, etc. CaSiAlON the like.
  • garnet compounds such as Y 3 Al 5 O 12 (YAG), (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 , (Y, Tb) 3 Al 5 O 12 , (Y, Gd) 3 (Al, Garnet compounds containing yttrium such as Ga) 5 O 12 (for example, garnet compounds containing yttrium (Y) and no lanthanum (La)) are preferred.
  • Fluorescent material may contain an activator (the activator is doped).
  • the activator impurity
  • examples of the activator (impurity) include rare earth elements (Ce, Pr, Nd, Eu, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, etc.), and other transition elements (Cr, etc.).
  • the activators may be used alone or in combination of two or more.
  • the fluorescent material containing an activator include a fluorescent material in which the fluorescent material is doped with an activator (rare earth element), for example, Y 3 Al 5 O 12 : Ce [or (Y, Ce) 3 Al 5 O 12 , and so on], (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y, Tb) 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y, Gd) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce , LuAl 5 O 12 : Ce, (Sr, Ca, Ba) 2 SiO 4 : Eu, Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce, Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, La 2 Examples include O 2 S: Eu, SrGa 2 S 4 : Eu, CaAlSiN 3 : Eu, Ca 2 Si 5 N 8 : Eu, and CaSiAlON: Eu.
  • garnet fluorescent materials for example, Y 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y, Tb) 3 Al 5 O 12 : Ce, (Y, Gd ) 3 (Al, Ga) 5 O 12 :
  • An yttrium garnet compound containing an activator such as Ce for example, a garnet compound containing yttrium (Y) and not containing lanthanum (La) is preferable.
  • the entire rare earth element (for example, the proportion of Y in A in the composition) is, for example, 50 mol% or more, preferably 70 mol% or more (for example, 80 mol% or more). ), More preferably 90 mol% or more.
  • the ratio of the activator is, for example, 3 mol% or less (for example, 0.00001 to 2.5 mol%), preferably with respect to all the constituent elements of the fluorescent material. Is 2 mol% or less (eg, 0.0001 to 1.5 mol%), more preferably 1 mol% or less (eg, 0.001 to 0.9 mol%), particularly 0.5 mol% or less, and particularly preferably May be 0.1 mol% or less.
  • the ratio of the activator to the entire rare earth element is, for example, 5 mol% or less (for example, 0.00001 to 4 mol%), preferably 3 mol% or less (for example, 0.0001 to 2.5 mol%), more preferably 1 mol% or less (for example, 0.001 ⁇ 0.9 mol%), in particular 0.5 mol% or less.
  • Fluorescent materials may be used alone or in combination of two or more.
  • the lanthanum oxide (or light scattering agent) As the lanthanum oxide (or light scattering agent), the lanthanum oxides exemplified above (for example, lanthanum oxide containing at least one selected from LaAlO 3 and La 2 O 3 ) can be used.
  • / 70 preferably 99/1 to 40/60 (eg 99/1 to 50/50), more preferably 98/2 to 60/40 (eg 97/3 to 70/30). Usually, it may be about 99.9 / 0.1 to 70/30.
  • the light scattering characteristics can be obtained. it can.
  • the presence form of the fluorescent material and the lanthanum oxide (or light scattering agent) is not limited, but is usually a phase composed of the fluorescent material (fluorescent phase) and a lanthanum oxide. It may be a multiphase structure (polycrystal, polycrystalline structure) having a configured phase (light scattering phase).
  • a phase composed of lanthanum oxide usually exists in a form having a light scattering (light diffusion) function.
  • light scattering means, for example, scattering of incident light (incident light with respect to the ceramic composition) and / or fluorescence (fluorescence from a fluorescent material). Alternatively, it may mean diffusion (scattering or diffusing to a wider viewing angle) and emission [outgoing (outside of the ceramic composition)] (function).
  • the light scattering phase has a completely different function from the light transmitting phase in Patent Document 1 and the like.
  • the fluorescent phase and the light scattering phase may each exist in the form of particles (islands, crystals, crystal grains).
  • the other particle may exist between one particle (particle gap).
  • a light scattering phase (particulate light scattering phase) may be located between the fluorescent phases (particulate fluorescent phase).
  • the ceramic composition of the present invention often has relatively few gaps between the particles.
  • the gap between particles is often narrow. That is, the ceramic composition of the present invention has a structure in which particles are densely assembled, and there are many cases where there are few gaps at the particle interface (particle interface).
  • the ratio of the area occupied by pores (or portions other than the fluorescent phase and the light scattering phase) to the entire cross-sectional area of the ceramic composition of the present invention is 10% or less (for example, 5% or less), preferably 3% or less. (For example, 2% or less), more preferably 1% or less (for example, 0.5% or less), particularly 0.1% or less (for example, 0.05% or less).
  • the average distance (average width) between each particle is very narrow, for example, 10 nm or less, preferably 5 nm or less, more preferably 1 nm or less. May be.
  • the average particle diameter (average crystal diameter) of the particulate phase (fluorescent phase and light scattering phase) is not particularly limited, but is, for example, 0.001 ⁇ m or more (for example, 0.01 to 100 ⁇ m), preferably 0.00. It may be about 05 ⁇ m or more (for example, 0.1 to 60 ⁇ m), more preferably about 0.3 ⁇ m or more (for example, 0.5 to 50 ⁇ m), and usually 0.1 to 30 ⁇ m (for example, 0.5 to 10 ⁇ m). , Preferably 1 to 5 ⁇ m).
  • the ratio (particle size ratio) between the average particle size (average crystal size) of the fluorescent phase and the average particle size (average crystal size) of the light scattering phase is, for example, the former / the latter (average particle size of the fluorescent phase / light scattering phase).
  • Average particle diameter) 500/1 to 0.1 / 1 (for example, 50/1 to 0.5 / 1), preferably 30/1 to 0.7 / 1, more preferably 10/1 to 1 /. 1 (for example, 8/1 to 1.2 / 1), particularly about 5/1 to 1.3 / 1 (for example, 4/1 to 1.5 / 1), and usually 100/1 ( For example, it may be 50/1 to 1/1, preferably 30/1 to 1.1 / 1, more preferably 15/1 to 1.2 / 1.
  • the average particle diameter (average crystal diameter) can be defined (defined) by the following formula, for example.
  • Average particle size 1.56C / (MN) (Wherein, C is the length of a line (straight line) arbitrarily drawn on a high resolution image such as SEM, N is the number of particles on this line, and M is the magnification.)
  • the ceramic composition of the present invention only needs to contain a fluorescent material (or fluorescent phase) and a lanthanum oxide (or light scattering phase), and other components [fluorescent material and lanthanum within the range that does not impair the effects of the present invention. Components that do not belong to any concept of oxide] may be included. Such other components may be present in the fluorescent material (or fluorescent phase) and / or in the lanthanum oxide (light scattering phase), may be present independently, or a combination thereof. It may be present in an embodiment.
  • the ratio of the other components in the ceramic composition may be, for example, 10% by volume or less, preferably 5% by volume or less, more preferably 1% by volume or less, It may be 0.1% by volume or less.
  • the thickness (average thickness) of the ceramic composition of the present invention can be appropriately selected depending on the application (desired color, etc.), but is, for example, 1 ⁇ m to 10 mm, preferably 10 ⁇ m to 5 mm, more preferably 20 to 3000 ⁇ m (for example, 50 to 2000 ⁇ m), or about 1000 ⁇ m or less (for example, 1 to 500 ⁇ m, preferably 10 to 300 ⁇ m, more preferably 30 to 200 ⁇ m).
  • the ceramic composition of the present invention usually has a light scattering function, and therefore has a low linear light transmittance.
  • the linear transmittance at a thickness of 2 mm and a wavelength of 530 nm of the ceramic composition is, for example, 10% or less (for example, 7% or less), preferably 5% or less (for example, 4% or less), more preferably 3% or less ( For example, it may be 2% or less), particularly 1% or less (for example, 0.5% or less, 0.4% or less, 0.35% or less, 0.3% or less, etc.), usually 3.5% It may be the following (for example, 3.3% or less).
  • the linear transmittance can be measured using, for example, a spectrophotometer.
  • the ceramic composition of the present invention contains a fluorescent material and a lanthanum oxide, usually, there is little erosion between them, and the fluorescence wavelength can be reflected with high accuracy.
  • the dominant fluorescence wavelength when no lanthanum oxide (or light scattering phase) is included is A1
  • the dominant fluorescence wavelength when lanthanum oxide (or light scattering phase) is included is A2.
  • the fluorescence dominant wavelength difference A2-A1 is ⁇ 7 nm to 7 nm, preferably ⁇ 5 nm to 5 nm, more preferably ⁇ 3 nm to 3 nm, particularly ⁇ 2 nm to 2 nm (eg, ⁇ 1 nm to 1 nm), particularly preferably ⁇ It may be 0.5 nm to 0.5 nm, or 0 nm.
  • the fluorescence wavelength of the ceramic composition of the present invention can be appropriately selected according to the desired color and the like.
  • the fluorescence dominant wavelength may be about 400 nm or more (for example, 450 to 600 nm), particularly 520 to 590 nm. It may be about (for example, 530 to 580 nm).
  • the ceramic composition of the present invention can achieve luminous efficiency at a high level despite containing lanthanum oxide as a light scattering agent.
  • the internal quantum efficiency when the lanthanum oxide (or light scattering phase) is not included is B1
  • the internal quantum efficiency when the lanthanum oxide (or light scattering phase) is included is B2.
  • the internal quantum efficiency ratio B2 / B1 is 0.90 or more (for example, 0.91 or more), preferably 0.92 or more (for example, 0.93 or more), more preferably 0.94 or more (for example, 0.95 or more), particularly 0.96 or more (for example, 0.97 or more), particularly preferably about 0.98 or more (for example, 0.99 or more).
  • the internal quantum efficiency ratio B2 / B1 is 0.90 or more (for example, 0.91 or more), preferably 0.92 or more (for example, 0.93 or more), more preferably 0.94 or more (for example, 0.95 or more), particularly 0.96 or more (for example, 0.97 or more), particularly preferably about 0.98 or more
  • the method for producing the ceramic composition of the present invention is not particularly limited.
  • a composition containing a fluorescent material and a lanthanum oxide precursor composition, ceramic precursor composition
  • Fluorescent material may be a commercially available product or a manufactured product.
  • the method for producing the fluorescent material can be appropriately selected according to the type of the fluorescent material and the like, and is not particularly limited. Conventional methods can be used.
  • a fluorescent material source for example, an yttrium salt and an aluminum salt and, if necessary, a salt of a rare earth element (such as a cerium salt)
  • a fluorescent material source for example, an yttrium salt and an aluminum salt and, if necessary, a salt of a rare earth element (such as a cerium salt)
  • a salt of a rare earth element such as a cerium salt
  • the heat treatment temperature is, for example, 500 ° C. or higher (eg, 600 to 2000 ° C.), preferably 800 ° C. or higher (eg, 900 to 1800 ° C.), and more preferably 1000 ° C. or higher (eg, 1100 to 1500 ° C.). May be.
  • the fluorescent material (the fluorescent material used for firing, the raw material powder of the fluorescent material, and the precursor of the fluorescent material) may be in a calcined state, depending on the application.
  • the average particle size of the fluorescent material is, for example, about 0.001 to 100 ⁇ m, preferably 0.01 to 50 ⁇ m, more preferably 0.05 to 20 ⁇ m, and particularly about 0.1 to 10 ⁇ m. Alternatively, it may be about 0.05 to 5 ⁇ m (for example, 0.1 to 1 ⁇ m).
  • the average particle size may be a secondary particle size.
  • the average particle diameter can be measured by, for example, a laser scattering method.
  • the average particle size may be a particle size with a cumulative 50% of the wet particle size distribution.
  • the specific surface area (BET specific surface area) of the fluorescent material is, for example, 0.1 to 100 m 2 / g, preferably 0.5 to 60 m 2 / g, more preferably 1 to 50 m 2 / g. (For example, 3 to 30 m 2 / g) may be used.
  • the lanthanum oxide (lanthanum oxide to be fired, lanthanum oxide raw material powder or precursor in the ceramic composition) may be a commercially available product, or the method described in the section of the light scattering source. You may use what was manufactured.
  • the lanthanum oxide may be calcined as described above, and the average particle diameter and BET specific surface area of the lanthanum oxide can be selected from the same ranges as described above. That is, you may use the said light-scattering agent as a raw material or precursor of the ceramic composition of this invention.
  • the ceramic precursor composition may contain other components [eg, binder (resin), dispersant, sintering aid, etc.]. You may use another component individually or in combination of 2 or more types.
  • the ceramic precursor composition can be obtained by mixing a fluorescent material and lanthanum oxide (and other components as required). Mixing may be performed in the presence of a solvent (such as water) or may be performed together with a pulverization treatment.
  • a solvent such as water
  • the ceramic precursor composition may be formed into an appropriate shape (such as a sheet) depending on the application.
  • the molding method is not particularly limited, and examples thereof include CIP (cold isostatic pressing) molding and press molding. Two or more of these molding methods may be combined.
  • the ceramic precursor composition may be degreased prior to firing.
  • the degreasing treatment can be performed, for example, by heat treatment in the presence of oxygen at a predetermined temperature (for example, 300 to 1000 ° C., preferably 500 to 900 ° C., more preferably 600 to 850 ° C.).
  • the firing treatment may be performed under an inert atmosphere (for example, under vacuum).
  • the firing temperature is, for example, 800 ° C. or higher (eg, 900 to 3000 ° C.), preferably 1000 ° C. or higher (eg, 1100 to 2500 ° C.), more preferably 1200 ° C. or higher (eg, 1300 to 2200 ° C.). ), Particularly about 1500 ° C. or higher (for example, 1600 to 2000 ° C.).
  • the heating rate and the degree of vacuum can be appropriately selected.
  • the firing time can also be appropriately selected, and may be, for example, 30 minutes or longer (for example, 40 minutes to 12 hours), preferably 1 hour or longer (for example, 1.5 to 6 hours).
  • an annealing treatment may be performed.
  • the ceramic composition of the present invention can be used, for example, as a component of a light emitting device.
  • a light-emitting device may include, for example, a light-emitting element and the ceramic composition (or a light-emitting unit or a light conversion unit made of the ceramic composition).
  • the light emitting element is not particularly limited, but may typically be a light emitting diode element.
  • the light emitting diode element can be selected according to a desired color or the like, and may be, for example, a blue diode element.
  • the peak wavelength of the light-emitting element can be selected depending on the type of fluorescent material and the desired color, and may be, for example, 550 nm or less (eg, 400 to 520 nm, preferably 420 to 500 nm).
  • the crystal phase of the sintered body was identified by an X-ray diffraction spectrum obtained by an X-ray diffraction apparatus (RINT-2500V manufactured by Rigaku).
  • ⁇ Average particle diameter (average secondary particle diameter of raw material)> As a pretreatment, 2.0 g of the sample powder was put in a 100 ml beaker, sol mix was added until the total amount became 50 ml, and dispersed with an ultrasonic homogenizer (UD-201 manufactured by Tommy Seiko Co., Ltd.) for 3 minutes. Immediately after the dispersion, the entire amount was added to a circulator (Microtrac VSR manufactured by Microtrack Bell), and a wet particle size distribution was determined using a particle size analyzer (Microtrac HRA manufactured by Microtrack Bell). The average particle size was defined as the 50% cumulative particle size of the wet particle size distribution.
  • the brighter contrast crystal particles are identified as the scattering material phase (LAP phase), and the darker contrast crystal particles are identified as the fluorescent material phase (garnet phase)
  • the sintered body of single phase structure it was identified as the phase of the fluorescent material (garnet phase).
  • the SEM image of the average particle diameter was taken and the average particle diameter (average crystal diameter) was calculated
  • Average particle size 1.56C / (MN) (Wherein, C is the length of a line (straight line) arbitrarily drawn on the SEM image, N is the number of particles on this line, and M is the magnification.)
  • Example 1 Ce: YAG + scattering source LAP [Fluorescent material (Ce 0.15%: YAG)] High purity of 0.5 mol / L (99.99% or more as a rare earth element, the same shall apply hereinafter) 14.98 L of aqueous yttrium chloride solution, 0.02 L of high purity cerium nitrate aqueous solution of 0.5 mol / L, 0.5 mol / L 25 L of high-purity aluminum chloride aqueous solution was mixed to obtain a mixed solution having a garnet (YAG) composition.
  • YAG garnet
  • a mixed solution having a YAG composition was added dropwise at a rate of 1.5 L / min to 40 L of a 2 mol / L aqueous ammonium hydrogen carbonate solution adjusted to pH 8.2 with aqueous ammonia.
  • the mixed solution having the YAG composition and the aqueous ammonium hydrogen carbonate solution were both maintained at 32 ° C.
  • the mixture was cured at 32 ° C. for 48 hours, and then filtration and washing were repeated 6 times to obtain a YAG precursor.
  • the obtained YAG precursor was calcined in the atmosphere at 1200 ° C. for 5 hours and pulverized to obtain a raw material powder.
  • This powder had a BET specific surface area of 12.2 m 2 / g and an average particle size (secondary particle size) of 0.26 ⁇ m as measured by a laser scattering method. Aggregated particles of 2 ⁇ m or more were not observed.
  • LAP Light scattering agent
  • the mixture was cured at 32 ° C. for 48 hours, and then filtration and washing were repeated 6 times to obtain a LAP precursor.
  • the obtained LAP precursor was calcined in the atmosphere at 1200 ° C. for 5 hours and pulverized to obtain a raw material powder.
  • This powder had a BET specific surface area of 11.9 m 2 / g and an average particle size (secondary particle size) of 0.20 ⁇ m as measured by a laser scattering method. Aggregated particles of 2 ⁇ m or more were not observed.
  • the obtained molded body was degreased at 750 ° C. for 100 hours at a rate of temperature increase of 30 ° C./hr in an oxygen stream.
  • the density of the compact after degreasing was 61.2% as a ratio to the theoretical density.
  • the compact after degreasing was fired at a temperature of 1700 ° C. for 2 hours in a vacuum furnace to obtain a sintered body (ceramic).
  • the heating rate was 400 ° C./hr and the degree of vacuum was 10 ⁇ 3 Torr or less.
  • each particle single crystal particle in units of microns was densely assembled (grain boundary width less than 1 nm), and almost no voids were observed. No impurities were present at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 2 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source LAP
  • the sintered body was molded and fired in the same manner as in Example 1 except that the fluorescent material (Ce: (Y, Gd) AG) obtained by the following method was used as the fluorescent material. (Ceramic) was obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • a mixed solution having a YAG composition was added dropwise at a rate of 1.5 L / min to 40 L of a 2 mol / L aqueous ammonium hydrogen carbonate solution adjusted to pH 8.2 with aqueous ammonia.
  • the mixed solution having the YAG composition and the aqueous ammonium hydrogen carbonate solution were both maintained at 32 ° C.
  • the mixture was cured at 32 ° C. for 48 hours, and then filtration and washing were repeated 6 times to obtain a YAG precursor.
  • the obtained YAG precursor was calcined in the atmosphere at 1200 ° C. for 5 hours and pulverized to obtain a raw material powder.
  • This powder had a BET specific surface area of 11.6 m 2 / g and an average particle size (secondary particle size) of 0.28 ⁇ m as measured by a laser scattering method. Aggregated particles of 2 ⁇ m or more were not observed.
  • the light scattering agent (La 2 O 3 ) obtained by the following method was used as the light scattering agent, it was molded and fired in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body (ceramic).
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • the obtained La2O3 precursor was calcined at 1200 ° C. for 5 hours in the atmosphere and pulverized to obtain a raw material powder.
  • This powder had a BET specific surface area of 10.8 m 2 / g and an average particle size (secondary particle size) of 0.18 ⁇ m as measured by a laser scattering method. Aggregated particles of 2 ⁇ m or more were not observed.
  • Example 4 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source La 2 O 3
  • the light scattering agent (La 2 O 3 ) obtained in Example 3 was used as the light scattering agent, it was molded and fired in the same manner as in Example 2 to obtain a sintered body (ceramic).
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 5 Ce: YAG + scattering source LAP
  • a sintered body (ceramic) was obtained by molding and firing in the same manner as in Example 1 except that the volume ratio of the Ce: YAG raw material powder and the LAP raw material powder was changed to a ratio of 95: 5.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 6 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source LAP
  • a sintered body (ceramic) was formed and fired in the same manner as in Example 2 except that the volume ratio of the Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and the LAP raw material powder was changed to a ratio of 95: 5.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 7 Ce: YAG + scattering source La 2 O 3
  • a sintered body (ceramic) is obtained by molding and firing in the same manner as in Example 3 except that the volume ratio of the Ce: YAG raw material powder and the La 2 O 3 raw material powder is changed to a ratio of 95: 5. It was.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 8 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source La 2 O 3
  • the sintered body was molded and fired in the same manner as in Example 4 except that the volume ratio of the Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and the La 2 O 3 raw material powder was changed to a ratio of 95: 5.
  • (Ceramic) was obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 9 Ce: YAG + scattering source LAP
  • a sintered body (ceramic) was obtained by molding and firing in the same manner as in Example 1 except that the volume ratio of the Ce: YAG raw material powder and the LAP raw material powder was changed to a ratio of 90:10.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 10 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source LAP
  • a sintered body (ceramic) was formed and fired in the same manner as in Example 2 except that the volume ratio of the Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and the LAP raw material powder was changed to a ratio of 90:10.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 11 Ce: YAG + scattering source La 2 O 3
  • a sintered body (ceramic) is obtained by molding and firing in the same manner as in Example 3 except that the volume ratio of the Ce: YAG raw material powder and the La 2 O 3 raw material powder is changed to a ratio of 90:10. It was.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 12 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source La 2 O 3
  • the sintered body was molded and fired in the same manner as in Example 4 except that the volume ratio of the Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and the La 2 O 3 raw material powder was changed to a ratio of 90:10. (Ceramic) was obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 13 Ce: YAG + scattering source LAP Except that the volume ratio of Ce: YAG raw material powder and LAP raw material powder was changed to a ratio of 99.9: 0.1, molding and firing were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body (ceramic). Obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 14 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source LAP Molding and firing in the same manner as in Example 2 except that the volume ratio of the Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and the LAP raw material powder was changed to a ratio of 99.9: 0.1.
  • a body (ceramic) was obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 15 Ce: YAG + scattering source LAP Except that the volume ratio of Ce: YAG raw material powder and LAP raw material powder was changed to a ratio of 99.8: 0.2, molding and firing were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body (ceramic). Obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 16 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source LAP Molding and firing in the same manner as in Example 2 except that the volume ratio of Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and LAP raw material powder was changed to a ratio of 99.8: 0.2, and then sintered.
  • a body (ceramic) was obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 17 Ce: YAG + scattering source LAP Except that the volume ratio of Ce: YAG raw material powder and LAP raw material powder was changed to a ratio of 99.5: 0.5, it was molded and fired in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body (ceramic). Obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 18 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source LAP Molding and firing in the same manner as in Example 2 except that the volume ratio of Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and LAP raw material powder was changed to a ratio of 99.5: 0.5, and then sintered.
  • a body (ceramic) was obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 19 Ce: YAG + scattering source LAP Except that the volume ratio of Ce: YAG raw material powder and LAP raw material powder was changed to a ratio of 99.0: 1.0, it was molded and fired in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body (ceramic). Obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 20 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source LAP Molding and firing in the same manner as in Example 2 except that the volume ratio of the Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and the LAP raw material powder was changed to a ratio of 99.0: 1.0.
  • a body (ceramic) was obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 21 Ce: YAG + scattering source LAP Except that the volume ratio of the Ce: YAG raw material powder and the LAP raw material powder was changed to a ratio of 98.0: 2.0, molding and firing were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body (ceramic). Obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 22 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source LAP Molding and firing in the same manner as in Example 2 except that the volume ratio of the Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and the LAP raw material powder was changed to a ratio of 98.0: 2.0.
  • a body (ceramic) was obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 23 Ce: YAG + scatter source LAP Except that the volume ratio of the Ce: YAG raw material powder and the LAP raw material powder was changed to a ratio of 96.5: 3.5, molding and firing were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body (ceramic). Obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Example 24 Ce: (Y, Gd) AG + scattering source LAP Molding and firing in the same manner as in Example 2 except that the volume ratio of Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and LAP raw material powder was changed to a ratio of 96.5: 3.5, and sintering.
  • a body (ceramic) was obtained.
  • the obtained sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and vacancies are hardly recognized. There were no impurities at the grain boundaries.
  • it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances.
  • the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved.
  • Comparative Example 1 Ce: YAG No scattering source In Example 1, except that no light scattering source was used, molding and firing were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body (ceramic).
  • Example 2 Ce: (Y, Gd) AG No scattering source
  • a sintered body (ceramic) was formed and fired in the same manner as in Example 1 except that no light scattering source was used.
  • Example 1 Ce: YAG + YAP
  • the sintered body (ceramic) was molded and fired in the same manner as in Example 1 except that YAP obtained by the following method was used. Obtained.
  • [YAP] 15 L of a 0.5 mol / L high-purity yttrium chloride aqueous solution and 15 L of a 0.5 mol / L high-purity aluminum chloride aqueous solution were mixed to obtain a mixed solution having a YAP (YAlO 3 ) composition.
  • a mixed solution of YAP composition was added dropwise at a rate of 1.5 L / min into 40 L of a 2 mol / L aqueous ammonium hydrogen carbonate solution whose pH was adjusted to 8.2 with aqueous ammonia.
  • the mixed solution of the YAP composition and the aqueous ammonium hydrogen carbonate solution were both maintained at 32 ° C.
  • YAP precursor was calcined in the atmosphere at 1200 ° C. for 5 hours and pulverized to obtain a raw material powder.
  • This powder had a BET specific surface area of 12.8 m 2 / g and an average particle size (secondary particle size) of 0.22 ⁇ m as measured by a laser scattering method. Aggregated particles of 2 ⁇ m or more were not observed.
  • Example 2 Ce: (Y, Gd) AG + YAP
  • the sintered body (ceramic) was molded and fired in the same manner as in Example 2 except that the YAP obtained in Reference Example 1 was used. Obtained.
  • Reference Example 3 Ce: YAG + YAP
  • the volume ratio of Ce: YAG raw material powder and YAP raw material powder was changed to a ratio of 95: 5
  • molding and firing were performed in the same manner as in Reference Example 1 to obtain a sintered body (ceramic).
  • Reference Example 4 Ce: (Y, Gd) AG + YAP
  • molding and firing were performed in the same manner as in Reference Example 2, except that the volume ratio of Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and YAP raw material powder was changed to a ratio of 95: 5.
  • a knot (ceramic) was obtained.
  • Reference Example 5 Ce: YAG + YAP
  • the volume ratio of Ce: YAG raw material powder and YAP raw material powder was changed to a ratio of 90:10, molding and firing were performed in the same manner as in Reference Example 1 to obtain a sintered body (ceramic).
  • Reference Example 6 Ce: (Y, Gd) AG + YAP
  • molding and firing were performed in the same manner as in Reference Example 2, except that the volume ratio of Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and YAP raw material powder was changed to a ratio of 90:10. A knot (ceramic) was obtained.
  • Reference Example 7 Ce: YAG + YAP
  • molding, firing and sintering were performed in the same manner as in Reference Example 1 except that the volume ratio of Ce: YAG raw material powder and YAP raw material powder was changed to a ratio of 98.0: 2.0.
  • a body (ceramic) was obtained.
  • Reference Example 8 Ce: (Y, Gd) AG + YAP Molding and firing in the same manner as in Reference Example 2 except that the volume ratio of Ce: (Y, Gd) AG raw material powder and YAP raw material powder was changed to a ratio of 98.0: 2.0 in Reference Example 2. As a result, a sintered body (ceramic) was obtained.
  • the crystal phase was examined, and the linear transmittance, average particle diameter, and internal quantum efficiency were measured.
  • lanthanum oxide forms a multiphase structure in combination with a fluorescent material and functions as a light scattering agent (low linear transmittance). Moreover, surprisingly, even when lanthanum oxide was used, the fluorescence dominant wavelength did not change. Therefore, it has been found that a desired fluorescence wavelength can be obtained with lanthanum oxide. Furthermore, surprisingly, it was found that even when lanthanum oxide was combined, the internal quantum efficiency was equivalent or higher, and the luminous efficiency could be maintained or improved.
  • the type (composition) of the fluorescent material (garnet phase) is changed, it functions as a light scattering agent as in the above example, there is no change in the fluorescence dominant wavelength, and the internal quantum efficiency is equal or higher. A ceramic showing a value was obtained.
  • the fluorescent materials are shown as A1 to A4 in Table 4 below, and for Examples 2, 4, 6, 8, 10, and 12.
  • Each of the obtained sintered bodies (ceramics) was evaluated by changing the fluorescent materials to the fluorescent materials shown in B1 to B4 of Table 4 below.
  • each sintered body has a structure in which particles (single crystal particles) in units of microns are densely gathered (grain boundary width is less than 1 nm), and almost no vacancies are observed, and impurities are present in the grain boundaries. Did not exist. In addition, it was confirmed that some crystal particles are particles having different contrasts and are composed of two different substances. Further, the obtained sintered body was placed on the blue LED, and the luminance at a 45 degree angle with the vertical direction was compared using a luminance meter. From this, it was confirmed that the uneven color and the variation could be improved. Each sintered body had the same linear transmittance, fluorescence dominant wavelength, and internal quantum efficiency as in Table 1 above.
  • a novel light scattering agent and ceramic composition can be obtained.

Abstract

光学特性を高いレベルで保持しつつ、光散乱機能を付与できるセラミック組成物を提供する。セラミック組成物を、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で構成する。ランタン酸化物は、例えば、LaAlO及びLaから選択された少なくとも1種であってもよい。蛍光材料(又は蛍光相)とランタン酸化物(又は光散乱相)との割合は、前者/後者(体積比)=99.9/0.1~50/50であってもよい。

Description

セラミック組成物
 本発明は、ランタン酸化物で構成された光散乱剤及びランタン酸化物を光散乱相とするセラミック組成物(セラミック材料)に関する。
 白色LED(発光ダイオード)は、青色LEDと、黄色蛍光体とを組み合わせることで製造されている。
 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。
 しかし、このような白色発光ダイオードでは、モールド部材を、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの透光性樹脂で構成する必要があり、蛍光体粉末と樹脂との混合状態の均一性確保、および塗布膜の厚みの安定化等の制御が難しく、白色LEDの色ムラ・バラツキが生じやすい。
 また、蛍光体粉末を封入や塗布したり、光源の一部の青色光を光変換せずに塗布膜を透過させるために必要となる透光性がある樹脂は、耐熱性に劣るため、発光素子からの熱による変性で透過率の低下を起こしやすい。そのため、白色LEDの高出力化へのネックとなっている。
 このような中、樹脂を使用しない白色LEDの開発が進められている。例えば、特許文献2(特許第5862841号公報)には、蛍光相と透光相とから構成される光変換用セラミックス複合材料であって、前記蛍光相は、LnAl12:Ce(LnはY、LuおよびTbから選択される少なくとも一種の元素であり、Ceは賦活元素である。)を含む相であり、前記透光相は、LaAl1118を含む相であることを特徴とする光変換用セラミックス複合材料が開示されている。
特開2000-208815号公報 特許第5862841号公報
 本発明の目的は、新規な光散乱材料を提供することにある。
 本発明の他の目的は、光散乱機能(光散乱性)を有する新規なセラミック組成物を提供することにある。
 青色LEDの光は指向性が大きく、蛍光体の透過率が高いと、背面のLED光源や基板の像や影が出射光に反映され、色むらやばらつきに繋がる。
 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。
 一方、本発明者らは、このような色むらやばらつきといった課題を改善すべく、特許文献1とは全く異なる思想に基づき、蛍光相と散乱相とを組み合わせることを試みたが、散乱相を設けることで、依然として内部量子効率が低下したり、蛍光波長が変動して所望の発光色が得られないなどの問題が生じ、このような問題を解決しつつ、色むらやばらつきを改善できるセラミックの探索は困難を極めた。
 このような中、上記課題を解決するため、本発明者らは、さらに鋭意研究を行った結果、散乱相を特定の成分(すなわち、ランタン酸化物)で構成することにより、極めて意外なことに、散乱相を設けているにもかかわらず、蛍光波長が維持され、所望の蛍光波長が得られること、高い内部量子効率が得られることなどを見出し、さらなる検討を重ねて本発明を完成した。
 すなわち、本発明には、次の発明等が含まれる。
[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、LaAlO及びLa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、LaAlO及びLa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、LaAlO及びLa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。
 本発明では、新規な光散乱材料(光散乱剤、光拡散剤)を提供できる。
 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。
 このようなセラミック組成物(又は光散乱材料)は、ベースとなるセラミック(例えば、蛍光材料)と、ランタン酸化物(又は光散乱剤)とで構成されており、光散乱性を有する。そのため、入射光を広視野角に拡散させ外部に出射させることが可能となり、LED(例えば、青色LED)の光などによる、色むらやばらつきを抑制又は防止できる。
 しかも、このようなセラミック組成物は、光散乱機能が付与されているにもかかわらず、通常、光学特性を損なうことがなく、ベースとなるセラミックの機能を高いレベルで保持できる。例えば、本発明のセラミック組成物では、蛍光相と散乱相とが互いに侵入しないためか、蛍光相(蛍光材料)の蛍光波長を維持でき、所望の色の光を効率良く得ることができる。
 また、本発明のセラミック組成物では、極めて意外なことに、散乱相を設けているにもかかわらず、発光効率の低下を抑制でき、それどころか、内部量子効率を同レベルか又はさらに向上することもできる。
 さらに、本発明の組成物は、セラミックであり、樹脂等を使用する必要がなく、透光性の変動などがない。
[光散乱剤]
 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。
 ランタン酸化物としては、ランタン(La)を含む酸化物であればよく、他の元素[例えば、第13族元素(アルミニウムなど)、希土類元素(例えば、Y、Luなど)など]を含んでいてもよい。他の元素は、1種で又は2種以上組み合わせてランタン酸化物に含まれていてもよい。
 具体的なランタン酸化物としては、例えば、LaAlO3、ランタンを含むガーネット(例えば、LaAl12)、La、LaAl1118などが挙げられる。ランタン酸化物は、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
 好ましいランタン酸化物は、LaAlO(LAP)、La、特にLaAlOである。そのため、ランタン酸化物は、特に、LaAlO及びLaから選択された少なくとも1種を含んでいてもよい。
 このような場合、ランタン酸化物全体に対する、LaAlO及びLaから選択された少なくとも1種の割合は、例えば、30質量%以上、好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に85質量%以上、特に好ましくは90質量%以上であってもよく、実質的にLaAlO及びLaから選択された少なくとも1種のみ(例えば、95質量%以上)であってもよい。
 なお、ランタン酸化物は、用途にもよるが、仮焼の状態であってもよい。
 ランタン酸化物の平均粒子径は、光散乱剤としての使用目的などにもよるが、例えば、0.001~100μm、好ましくは0.01~50μm、さらに好ましくは0.05~20μm、特に0.1~10μm程度であってもよく、0.05~5μm(例えば、0.1~1μm)程度であってもよい。
 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。
 ランタン酸化物の比表面積(BET比表面積)は、例えば、0.1~100m/g、好ましくは0.5~60m/g、さらに好ましくは1~50m/g(例えば、3~30m/g)であってもよい。
 ランタン酸化物としては、市販品を用いてもよく、製造したものを使用してもよい。ランタン酸化物の製造方法は、ランタン酸化物の種類等に応じて適宜選択でき、特に限定されず、慣用の方法が使用できる。
 例えば、ランタン酸化物源(例えば、ランタン塩、ランタン塩とアルミニウム塩との組み合わせ、ランタンの炭酸塩など)を、酸素存在下で、熱処理(焼成、仮焼)することで得てもよい。
 なお、熱処理温度は、例えば、500℃以上(例えば、600~2000℃)、好ましくは800℃以上(例えば、900~1800℃)、さらに好ましくは1000℃以上(例えば、1100~1500℃)であってもよい。
 光散乱剤は、ランタン酸化物で構成されていればよく、本発明の効果を害しない範囲で、他の成分を含んでいてもよい。光散乱剤は、他の成分を含む場合、光散乱剤全体に対する光散乱剤の割合は、例えば、50質量%以上、好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、特に90質量%以上であってもよく、実質的にランタン酸化物のみ(例えば、95質量%以上)であってもよい。
 本発明の光散乱剤(又はランタン酸化物)の用途は、光散乱用途に使用できれば特に限定されず、例えば、セラミックを形成する用途、適当なバインダー(例えば、エポキシ樹脂などのバインダー樹脂)中に発光材料(蛍光材料など)とともに分散した分散体を形成する用途などが挙げられる。
 代表的には、本発明の光散乱剤は、ベースとなるセラミック(又はセラミック原料、例えば、蛍光材料)と組み合わせてセラミック組成物(セラミックコンポジット、多相セラミック組成物)を形成するための光散乱剤(添加剤)として使用してもよい。
 特に、本発明の光散乱剤は、蛍光材料と組み合わせてセラミックを構成することで、前記のような効果が得られ、好適である。そのため、以下では、このような蛍光材料をベースのセラミックとするセラミック組成物について詳述する。
[セラミック組成物]
 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。
 蛍光材料は、ガーネット構造を有する無機化合物(ガーネット化合物、ガーネット系化合物)を含んでいてもよい。
 ガーネット構造は、例えば、A12の組成で表される。A及びBは、それぞれ、三価の元素である。このようなガーネット構造において、Aとしては、例えば、希土類元素(例えば、Y、Gd、Lu、Tbなど)などが挙げられる。Bとしては、周期表第13族元素(例えば、Al、Ga、Inなど)などが挙げられる。
 A及びBは、それぞれ、単独で又は2種以上組み合わせて、ガーネット系化合物を構成してもよい。
 また、蛍光材料(蛍光材料の結晶構造)は、ペロブスカイト構造を有していてもよい。
 具体的な蛍光材料としては、例えば、YAl12(YAG)、(Y、Gd)Al12、(Y、Tb)Al12、(Y、Gd)(Al、Ga)12、LuAl12、(Sr、Ca、Ba)SiO、CaScSi12、BaMgSi、BaMgAl1017、LaS、SrGa、CaAlSiN、CaSi、CaSiAlONなどが挙げられる。
 これらの中でも、ガーネット化合物、例えば、YAl12(YAG)、(Y、Gd)Al12、(Y、Tb)Al12、(Y、Gd)(Al、Ga)12などのイットリウムを含むガーネット化合物(例えば、イットリウム(Y)を含み、ランタン(La)を含まないガーネット化合物)が好ましい。
 蛍光材料は、賦活剤を含んで(賦活剤がドープされて)いてもよい。賦活剤(不純物)としては、例えば、希土類元素(Ce、Pr、Nd、Eu、Tb、Ho、Er、Tm、Ybなど)、その他の遷移元素(Crなど)が挙げられる。賦活剤は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
 具体的な賦活剤を含む蛍光材料としては、前記蛍光材料に賦活剤(希土類元素)がドープされた蛍光材料、例えば、例えば、YAl12:Ce[又は(Y、Ce)Al12、以下同様]、(Y、Gd)Al12:Ce、(Y、Tb)Al12:Ce、(Y、Gd)(Al、Ga)12:Ce、LuAl12:Ce、(Sr、Ca、Ba)SiO:Eu、CaScSi12:Ce、BaMgSi:Eu、BaMgAl1017:Eu、LaS:Eu、SrGa:Eu、CaAlSiN:Eu、CaSi:Eu、CaSiAlON:Euなどが挙げられる。
 これらの中でも、ガーネット系蛍光材料、例えば、YAl12:Ce、(Y、Gd)Al12:Ce、(Y、Tb)Al12:Ce、(Y、Gd)(Al、Ga)12:Ceなどの賦活剤を含むイットリウム系ガーネット化合物(例えば、イットリウム(Y)を含み、ランタン(La)を含まないガーネット系化合物)が好ましい。
 Yを含むガーネット系化合物(蛍光材料)において、希土類元素全体(例えば、前記組成におけるAに占めるYの割合)は、例えば、50モル%以上、好ましくは70モル%以上(例えば、80モル%以上)、さらに好ましくは90モル%以上であってもよい。
 Yを含むガーネット系化合物(蛍光材料)が、Yと他の希土類元素(例えば、Gdなど)を含む場合、これらの割合は、前者/後者(モル比)=99.99/0.01~50/50、好ましくは99.9/0.1~70/30、さらに好ましくは99.5/0.5~80/20(例えば、99/1~85/15)程度であってもよい。
 賦活剤を含む蛍光材料において、賦活剤(希土類元素など)の割合は、例えば、蛍光材料の全構成元素に対して、3モル%以下(例えば、0.00001~2.5モル%)、好ましくは2モル%以下(例えば、0.0001~1.5モル%)、さらに好ましくは1モル%以下(例えば、0.001~0.9モル%)、特に0.5モル%以下、特に好ましくは0.1モル%以下であってもよい。
 特に、賦活剤を含む(ドープした)ガーネット化合物において、希土類元素全体に占める賦活剤の割合(例えば、YAl12:Ceにおける、Y及びCeの総量に対するCeの割合など)は、例えば、5モル%以下(例えば、0.00001~4モル%)、好ましくは3モル%以下(例えば、0.0001~2.5モル%)、さらに好ましくは1モル%以下(例えば、0.001~0.9モル%)、特に0.5モル%以下であってもよい。
 蛍光材料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
(ランタン酸化物(又は光散乱剤))
 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、LaAlO及びLa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。
 本発明のセラミック組成物において、蛍光材料(又は後述の蛍光相)とランタン酸化物(又は後述の光散乱相)との割合は、例えば、前者/後者(体積比)=99.99/0.01~20/80(例えば、99.95/0.05~20/80)程度の範囲から選択でき、99.9/0.1~20/80(例えば、99.5/0.5~30/70)、好ましくは99/1~40/60(例えば、99/1~50/50)、さらに好ましくは98/2~60/40(例えば、97/3~70/30)であってもよく、通常99.9/0.1~70/30程度であってもよい。
 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。
(相構造など)
 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。
 このようなセラミック組成物では、通常、ランタン酸化物で構成された相が、光散乱(光拡散)機能を有する形態で存在する。
 なお、本発明のセラミック組成物(又は前記光散乱剤)において、光散乱(機能)とは、例えば、入射光(セラミック組成物に対する入射光)及び/又は蛍光(蛍光材料からの蛍光)を散乱又は拡散(より広視野角に散乱又は拡散)させ、出射[外部(セラミック組成物の外部)に出射]すること(機能)を意味してもよい。このように、光散乱相は、特許文献1等における透光相とは全く異なる機能を有する。
 蛍光相と光散乱相とを有するセラミック組成物において、蛍光相と光散乱相との割合は、前記と同様の範囲から選択でき、例えば、前者/後者(体積比)=99.9/0.1~20/80(例えば、99.5/0.5~30/70)、好ましくは99/1~40/60(例えば、99/1~50/50)、さらに好ましくは98/2~60/40(例えば、97/3~70/30)であってもよく、通常99/1~70/30であってもよい。
 蛍光相及び光散乱相は、それぞれ、粒子状(島状、結晶、結晶粒)で存在していてもよい。
 また、一方の粒子間(粒子の隙間)に他方の粒子が存在していてもよい。本発明のセラミック組成物では、代表的には、蛍光相(粒子状の蛍光相)の間に、光散乱相(粒子状の光散乱相)が位置していてもよい。
 なお、粒子間には隙間(空洞、空隙、空孔)を有していてもよいが、本発明のセラミック組成物は、粒子間の隙間が比較的少ない場合が多い。また、粒子間の隙間は、狭い場合が多い。すなわち、本発明のセラミック組成物は、粒子が緻密に集合した構造を有しており、粒子界面(粒子界面)の隙間が少ない場合が多い。
 例えば、本発明のセラミック組成物の断面積全体に対する空孔(又は蛍光相及び光散乱相以外の部分)が占める面積の割合は、10%以下(例えば、5%以下)、好ましくは3%以下(例えば、2%以下)、さらに好ましくは1%以下(例えば、0.5%以下)、特に0.1%以下(例えば、0.05%以下)であってもよい。
 また、本発明のセラミック組成物において、各粒子間(粒界、結晶粒界)の平均距離(平均幅)は、ごく狭く、例えば、10nm以下、好ましくは5nm以下、さらに好ましくは1nm以下であってもよい。
 粒子状の相(蛍光相及び光散乱相)の平均粒子径(平均結晶径)は、特に限定されないが、例えば、それぞれ、0.001μm以上(例えば、0.01~100μm)、好ましくは0.05μm以上(例えば、0.1~60μm)、さらに好ましくは0.3μm以上(例えば、0.5~50μm)程度であってもよく、通常、0.1~30μm(例えば、0.5~10μm、好ましくは1~5μm)であってもよい。
 蛍光相の平均粒子径(平均結晶径)と光散乱相の平均粒子径(平均結晶径)との割合(粒径比)は、例えば、前者/後者(蛍光相の平均粒子径/光散乱相の平均粒子径)=500/1~0.1/1(例えば、50/1~0.5/1)、好ましくは30/1~0.7/1、さらに好ましくは10/1~1/1(例えば、8/1~1.2/1)、特に5/1~1.3/1(例えば、4/1~1.5/1)程度であってもよく、通常100/1(例えば、50/1~1/1、好ましくは30/1~1.1/1、さらに好ましくは15/1~1.2/1)であってもよい。
 なお、平均粒子径(平均結晶径)は、例えば、下記式などで規定(定義)することができる。
   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。)
 本発明のセラミック組成物は、蛍光材料(又は蛍光相)及びランタン酸化物(又は光散乱相)を含んでいればよく、本発明の効果を害しない範囲で、他の成分[蛍光材料及びランタン酸化物のいずれの概念にも属さない成分]を含んでいてもよい。このような他の成分は、蛍光材料(又は蛍光相)中及び/又はランタン酸化物(光散乱相)中に存在していてもよく、独立して存在していてもよく、これらを組み合わせた態様で存在していてもよい。
 なお、このような他の成分を含む場合、セラミック組成物における他の成分の割合は、例えば、10体積%以下、好ましくは5体積%以下、さらに好ましくは1体積%以下であってもよく、0.1体積%以下であってもよい。
 本発明のセラミック組成物の厚み(平均厚み)は、用途(所望の色等)等に応じて適宜選択できるが、例えば、1μm~10mm、好ましくは10μm~5mm、さらに好ましくは20~3000μm(例えば、50~2000μm)程度であってもよく、1000μm以下(例えば、1~500μm、好ましくは10~300μm、さらに好ましくは30~200μm)であってもよい。
 本発明のセラミック組成物は、通常、光散乱機能を有しており、そのため、光の直線透過性は低い。例えば、セラミック組成物の厚み2mm、波長530nmにおける直線透過率は、例えば、10%以下(例えば、7%以下)、好ましくは5%以下(例えば、4%以下)、さらに好ましくは3%以下(例えば、2%以下)、特に1%以下(例えば、0.5%以下、0.4%以下、0.35%以下、0.3%以下など)であってもよく、通常3.5%以下(例えば、3.3%以下)であってもよい。
 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は、蛍光材料とランタン酸化物とを含んでいるにもかかわらわらず、通常、これらの間の侵食が少なく、蛍光波長を高い精度で反映できる。例えば、本発明のセラミック組成物において、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は、-7nm~7nm、好ましくは-5nm~5nm、さらに好ましくは-3nm~3nm、特に-2nm~2nm(例えば、-1nm~1nm)、特に好ましくは-0.5nm~0.5nmであってもよく、0nmであってもよい。
 なお、本発明のセラミック組成物の蛍光波長は、所望の色などに応じて適宜選択でき、例えば、蛍光主波長で400nm以上(例えば、450~600nm)程度であってもよく、特に520~590nm(例えば、530~580nm)程度であってもよい。
 本発明のセラミック組成物は、光散乱剤としてランタン酸化物を含むにもかかわらず、発光効率を高レベルで実現できる。例えば、本発明のセラミック組成物において、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は、0.90以上(例えば、0.91以上)、好ましくは0.92以上(例えば、0.93以上)、さらに好ましくは0.94以上(例えば、0.95以上)、特に0.96以上(例えば、0.97以上)、特に好ましくは0.98以上(例えば、0.99以上)程度であってもよく、1以上[例えば、1超(例えば、1.0005以上、好ましくは1.001以上)]とすることもできる。
(製造方法)
 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。
 蛍光材料は、市販品を利用してもよく、製造したものを使用してもよい。蛍光材料の製造方法は、蛍光材料の種類等に応じて適宜選択でき、特に限定されず、慣用の方法が使用できる。
 例えば、蛍光材料源[例えば、イットリウム塩とアルミニウム塩と必要に応じて希土類元素の塩(セリウム塩など)など]を、酸素存在下で、熱処理(焼成、仮焼)することで得てもよい。
 なお、熱処理温度は、例えば、500℃以上(例えば、600~2000℃)、好ましくは800℃以上(例えば、900~1800℃)、さらに好ましくは1000℃以上(例えば、1100~1500℃)であってもよい。
 なお、蛍光材料(焼成に供する蛍光材料、蛍光材料の原料粉末、蛍光材料の前駆体)は、用途にもよるが、仮焼の状態であってもよい。
 蛍光材料(焼成に供する蛍光材料)の平均粒子径は、例えば、0.001~100μm、好ましくは0.01~50μm、さらに好ましくは0.05~20μm、特に0.1~10μm程度であってもよく、0.05~5μm(例えば、0.1~1μm)程度であってもよい。
 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。
 蛍光材料(焼成に供する蛍光材料)の比表面積(BET比表面積)は、例えば、0.1~100m/g、好ましくは0.5~60m/g、さらに好ましくは1~50m/g(例えば、3~30m/g)であってもよい。
 また、ランタン酸化物(焼成に供するランタン酸化物、セラミック組成物におけるランタン酸化物の原料粉末又は前駆体)は、市販品を利用してもよく、前記光散乱源の項で記載した方法等により製造したものを用いてもよい。ランタン酸化物は、前記のように、仮焼の状態であってもよく、ランタン酸化物の平均粒子径やBET比表面積も、前記と同様の範囲から選択できる。すなわち、前記光散乱剤を、本発明のセラミック組成物の原料又は前駆体として使用してもよい。
 セラミック前駆体組成物は、他の成分[例えば、バインダー(樹脂)、分散剤、焼結助剤など]を含んでいてもよい。他の成分は、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
 なお、セラミック前駆体組成物は、蛍光材料とランタン酸化物と(必要に応じて他の成分と)を混合することにより得ることができる。混合は、溶媒(水など)の存在下で行ってもよく、粉砕処理とともに行ってもよい。
 セラミック前駆体組成物は、用途等に応じて、適当な形(シート状など)に成形してもよい。成形法としては、特に限定されず、例えば、CIP(冷間静水圧加圧)成形、プレス成形などが挙げられる。これらの成形法は、2種以上組み合わせてもよい。
 セラミック前駆体組成物は、焼成に先立って、脱脂処理してもよい。脱脂処理は、例えば、酸素存在下で、所定の温度(例えば、300~1000℃、好ましくは500~900℃、さらに好ましくは600~850℃)で加熱処理することによる行うことができる。
 焼成処理は、不活性雰囲気下(例えば、真空下)で行ってもよい。焼成処理において、焼成温度としては、例えば、800℃以上(例えば、900~3000℃)、好ましくは1000℃以上(例えば、1100~2500℃)、さらに好ましくは1200℃以上(例えば、1300~2200℃)、特に1500℃以上(例えば、1600~2000℃)程度であってもよい。
 焼成処理において、昇温速度や真空度は、適宜選択できる。焼成時間も適宜選択でき、例えば、30分以上(例えば、40分~12時間)、好ましくは1時間以上(例えば、1.5~6時間)であってもよい。
 焼結後、さらに必要に応じて、アニール処理してもよい。
 [発光装置]
 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。
 発光素子としては、特に限定されないが、代表的には、発光ダイオード素子であってもよい。発光ダイオード素子は、所望の色などに応じて選択でき、例えば、青色ダイオード素子であってもよい。なお、発光素子のピーク波長は、蛍光材料の種類や所望の色によって選択でき、例えば、550nm以下(例えば、400~520nm、好ましくは420~500nm)であってもよい。
 次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
 なお各種構造、物性(特性)は以下のように測定又は評価した。
<結晶相>
 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。
<直線透過率>
 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。
<比表面積>
 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。
<平均粒子径(原料の平均二次粒子径)>
 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。
<平均粒子径(焼結体)>
 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。)
<内部量子効率>
 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。
実施例1:Ce:YAG+散乱源LAP
 [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12.2m/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。
 [光散乱剤(LAP)]
 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(LaAlO)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11.9m/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。
 [成形]
 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。
 [焼成]
 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。
 得られた焼結体を、SEM及びTEMで確認したところ、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2:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源LAP
 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。
 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。
 [蛍光材料(Ce0.15%Gd7%YAG)]
 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11.6m/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3:Ce:YAG+散乱源La
 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(La)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。
 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。
 [光散乱剤(La)]
 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、La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10.8m/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4:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源La
 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(La)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。
 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5:Ce:YAG+散乱源LAP
 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。
実施例6:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源LAP
 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。
実施例7:Ce:YAG+散乱源La
 Ce:YAG原料粉末とLa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。
実施例8:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源La
 Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLa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。
実施例9:Ce:YAG+散乱源LAP
 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。
実施例10:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源LAP
 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。
実施例11:Ce:YAG+散乱源La
 Ce:YAG原料粉末とLa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。
実施例12:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源La
 Ce:(Y,Gd)AG原料粉末とLa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。
実施例13:Ce:YAG+散乱源LAP
 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。
実施例14:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源LAP
 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。
実施例15:Ce:YAG+散乱源LAP
 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。
実施例16:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源LAP
 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。
実施例17:Ce:YAG+散乱源LAP
 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。
実施例18:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源LAP
 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。
実施例19:Ce:YAG+散乱源LAP
 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。
実施例20:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源LAP
 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。
実施例21:Ce:YAG+散乱源LAP
 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。
実施例22:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源LAP
 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。
実施例23:Ce:YAG+散乱源LAP
 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。
実施例24:Ce:(Y,Gd)AG+散乱源LAP
 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。
比較例1:Ce:YAG 散乱源なし
 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。
比較例2:Ce:(Y,Gd)AG 散乱源なし
 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。
参考例1:Ce:YAG+YAP
 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。
 [YAP]
 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(YAlO)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12.8m/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。
参考例2:Ce:(Y,Gd)AG+YAP
 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3:Ce:YAG+YAP
 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4:Ce:(Y,Gd)AG+YAP
 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5:Ce:YAG+YAP
 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6:Ce:(Y,Gd)AG+YAP
 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7:Ce:YAG+YAP
 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8:Ce:(Y,Gd)AG+YAP
 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。
 実施例、比較例及び参考例で得られた焼結体(セラミック)について、結晶相を調べるとともに、直線透過率、平均粒子径、内部量子効率を測定した。
 これらの結果をまとめたものを表1、表2及び表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 上記表の結果から明らかなように、ランタン酸化物は、蛍光材料との組み合わせにおいて多相構造を形成し、光散乱剤として機能することがわかった(低い直線透過率)。
 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。
 また、蛍光材料(ガーネット相)の種類(組成)を代えても、上記実施例と同様に、光散乱剤として機能し、蛍光主波長に変化がなく、内部量子効率は同等か又はそれ以上の値を示すセラミックが得られた。
 具体的には、実施例1、3、5、7、9及び11について、蛍光材料を下記表4のA1~A4に示す蛍光材料に、実施例2、4、6、8、10及び12について、蛍光材料を下記表4のB1~B4に示す蛍光材料に、それぞれ変更して、得られた各焼結体(セラミック)を評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 そうすると、いずれの焼結体も、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。
 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。
 本発明によれば、新規な光散乱剤及びセラミック組成物を得ることができる。

Claims (14)

  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、LaAlO及びLaから選択された少なくとも1種である請求項1記載の光散乱剤。
  3.  蛍光材料と組み合わせてセラミック組成物を形成するための請求項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.  蛍光材料がガーネット構造を有する請求項4記載の組成物。
  6.  ランタン酸化物が、LaAlO及びLaから選択された少なくとも1種をランタン酸化物全体に対して50質量%以上含む請求項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である請求項4~6のいずれかに記載の組成物。
  8.  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である請求項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、LaAlO及びLaから選択された少なくとも1種をランタン酸化物全体に対して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である請求項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%以下である請求項4~9のいずれかに記載の組成物。
  11.  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4~10のいずれかに記載の組成物。
  12.  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4~12のいずれかに記載の組成物。
  14.  発光素子と、請求項4~13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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