專利名稱：光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體及利用了該光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在將照射光的一部分轉(zhuǎn)換成與其不同的波長(zhǎng)的光的同時(shí)，與未轉(zhuǎn)換的照射光混合從而轉(zhuǎn)換成與照射光色調(diào)不同的光的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體及利用了該光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體的高亮度的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，承接藍(lán)色、紫外發(fā)光二極管已實(shí)用化，以該二極管作為發(fā)光源的白色發(fā)光二極管的開發(fā)研究正在蓬勃地進(jìn)行。白色發(fā)光二極管輕量、不使用水銀、長(zhǎng)壽命，因此預(yù)測(cè)今后的需要會(huì)急速地?cái)U(kuò)大。通常，白色光發(fā)光二極管采用在藍(lán)色發(fā)光元件上涂布用鈰賦活的YAG(Y3Al5O12:Ce)粉末和環(huán)氧樹脂的混合物的糊(特開2000-208815號(hào)公報(bào))。
但是，用鈰賦活的Y3Al5O12(YAG:Ce)粉末和環(huán)氧樹脂的混合物，不能得到高亮度的發(fā)光裝置。這是因?yàn)樵跓晒怏w粉末的表面缺陷處光被吸收，特別是因?yàn)樵谑篃晒怏w分散在環(huán)氧樹脂中的層內(nèi)，每當(dāng)光碰到熒光體粉末表面就被散射，反復(fù)進(jìn)行復(fù)雜的反射、透過(guò)，上述效果被增大。另外，因?yàn)闊晒怏w的折射率較樹脂大，所以每當(dāng)光透過(guò)熒光體時(shí)，在熒光體內(nèi)部就發(fā)生全反射，結(jié)果光的吸收變大。由于這些原因，使熒光體分散在樹脂中而構(gòu)成的白色發(fā)光二極管不能得到高亮度的發(fā)光二極管。
再有，YAG:Ce的熒光的色，在CIE色度坐標(biāo)上，在x＝0.41、y＝0.56附近，在與460nm的藍(lán)色激發(fā)光混色時(shí)，在連結(jié)藍(lán)色發(fā)光二極管的色坐標(biāo)和YAG:Ce的色坐標(biāo)的線上控制色調(diào)，因而不是白色，而是成為綠藍(lán)色混合的白色。因此，產(chǎn)生只能實(shí)現(xiàn)紅色不足的白色這樣的問題。為了解決該色調(diào)差，在YAG:Ce熒光體粉末中混合發(fā)紅色的另外的熒光體粉末，將其混合在樹脂中進(jìn)行涂布來(lái)調(diào)節(jié)色調(diào)。象這樣，在發(fā)光二極管的色調(diào)控制中，通過(guò)混合第二熒光體粉末，在樹脂中進(jìn)行混煉并涂布到發(fā)光元件上從而實(shí)現(xiàn)用一種熒光體不能實(shí)現(xiàn)的色調(diào)的調(diào)節(jié)的方法已被廣泛采用。
如上所述，以往的發(fā)光二極管，使用使色調(diào)變化的白色發(fā)光二極管得不到具有充分的高亮度。另外，由于在靠近光源處使用樹脂等有機(jī)物，因此也有容易發(fā)生劣化這樣的問題。
本發(fā)明為了解決上述那樣的問題而完成，涉及在使發(fā)光元件的光轉(zhuǎn)換而得到目的光的發(fā)光二極管等中使用的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，以提供光的透過(guò)性好、高亮度、劣化少、能夠控制成喜歡的色調(diào)的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體為目的。另外，本發(fā)明以提供使用了這些光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體的發(fā)光二極管等發(fā)光裝置為目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人著眼于具有光透過(guò)性好、劣化少等優(yōu)異特性，由2個(gè)以上的金屬氧化物相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成的光轉(zhuǎn)換材料，對(duì)于具有這些特性，而且能夠調(diào)節(jié)色調(diào)的方法進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，結(jié)果發(fā)明了本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體。
即，本發(fā)明涉及光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，該光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體具有由吸收第1光的一部分并發(fā)出第2光的同時(shí)，透過(guò)上述第1光的一部分的陶瓷復(fù)合體形成的層；和在該陶瓷復(fù)合體的表面形成的，在吸收上述第1光的一部分或上述第2光的一部分并發(fā)出第3光的同時(shí)，透過(guò)上述第1光的一部分或第2光的一部分的色調(diào)控制用熒光體層，其特征在于上述陶瓷復(fù)合體由至少2個(gè)以上的金屬氧化物相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成凝固體構(gòu)成，上述凝固體中的金屬氧化物相中至少一個(gè)含有發(fā)熒光的金屬元素氧化物。
另外，本發(fā)明涉及上述光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，其特征在于上述凝固體由α-Al2O3相和用鈰賦活的Y3Al5O12(YAG)相這2個(gè)金屬氧化物相構(gòu)成。
另外，本發(fā)明涉及上述光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，其特征在于上述凝固體由α-Al2O3相和用鋱賦活的Y3Al5O12(YAG)相這2個(gè)金屬氧化物相構(gòu)成。
另外，本發(fā)明涉及上述光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，其特征在于上述第1光是在200～500nm具有峰的光，上述第2光是在波長(zhǎng)510nm～650nm具有峰的光，上述第3光是在550nm～700nm具有峰的光。
作為本發(fā)明的一種方式，優(yōu)選上述色調(diào)控制用熒光體層是使選自CaAlSiN3:Eu、BaMgAl10O17:Eu和Ca2Si5N8:Eu中的至少一種熒光體分散在有機(jī)硅樹脂中而形成的層。
另外，作為本發(fā)明的一種方式，優(yōu)選上述色調(diào)控制用熒光體層是由Y3Al5O12(YAG)相和添加了Cr的α-Al2O3相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成的層。
再有，本發(fā)明涉及發(fā)光裝置，其設(shè)置有發(fā)出上述第1光的發(fā)光元件和用于接受該發(fā)光元件的第1光的上述光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體。


圖1是表示本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體和發(fā)光裝置的一實(shí)施方式的截面圖。
圖2是由實(shí)施例1的陶瓷復(fù)合體得到的光譜圖。
圖3是在實(shí)施例1中得到的發(fā)光二極管的光譜圖。
圖4是在實(shí)施例2中得到的發(fā)光二極管的光譜圖。
圖5是由實(shí)施例3的陶瓷復(fù)合體得到的光譜圖。
圖6是在實(shí)施例3中得到的發(fā)光二極管的光譜圖。
具體實(shí)施例方式
使用附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。圖1是表示本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體和使用了該光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體的發(fā)光裝置的一實(shí)施方式的圖。本發(fā)明的發(fā)光裝置，如圖1所示，包含發(fā)出成為激發(fā)源的光的發(fā)光元件和為了接受該光而設(shè)置的本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體。作為發(fā)光元件，可舉出發(fā)光二極管元件、激光振蕩元件、水銀燈等。這里，作為發(fā)光元件使用發(fā)光二極管元件時(shí)，特別將本發(fā)明的發(fā)光裝置稱為發(fā)光二極管。
在圖1的發(fā)光裝置中，發(fā)光元件2被固定在金屬制的支撐臺(tái)1上。元件上的電極用導(dǎo)電性金屬線4與支撐臺(tái)的電極3連接。本發(fā)明中使用的陶瓷復(fù)合體5放置在支撐臺(tái)的上側(cè)。在陶瓷復(fù)合體的表面形成色調(diào)控制用熒光體層6。從發(fā)光元件2出來(lái)的第1光(例如藍(lán)色的光)，通過(guò)陶瓷復(fù)合體5，一部分被轉(zhuǎn)換成第2光(例如黃色)，一部分原封不動(dòng)地透過(guò)，被混合而出來(lái)。再有，從陶瓷復(fù)合體5出來(lái)的第1和第2光進(jìn)入色調(diào)控制用熒光體層6。其中，色調(diào)控制用熒光體層吸收白色中所包含的光(例如黃色或者藍(lán)色的光)的一部分而附加新顏色的第3光(例如紅色)。這樣作為整體將它們混合的光(例如暖色系的白色)，從本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體出來(lái)，從而能夠進(jìn)行發(fā)光色的控制。
本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體含有由吸收第1光的一部分并發(fā)出第2光，同時(shí)透過(guò)上述第1光的一部分的陶瓷復(fù)合體形成的層；和在該陶瓷復(fù)合體的表面形成的，吸收上述第1光的一部分或上述第2光的一部分并發(fā)出第3光，同時(shí)透過(guò)上述第1光的一部分或第2光的一部分的色調(diào)控制用熒光體層。
上述陶瓷復(fù)合體，由至少2個(gè)以上的金屬氧化物相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成，上述凝固體中的金屬氧化物相中至少一個(gè)含有發(fā)出熒光的金屬元素氧化物。
作為上述陶瓷復(fù)合體，通過(guò)使用至少2個(gè)以上的金屬氧化物相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體，在能夠得到已轉(zhuǎn)換的光、未轉(zhuǎn)換的光的透過(guò)率高且高亮度的光的同時(shí)，能夠得到光的混色性好、劣化少的發(fā)光二極管以及發(fā)光裝置。
色調(diào)控制用熒光體層，是含有吸收上述第1光的一部分或上述第2光的一部分并發(fā)出第3光的熒光體，具有透過(guò)上述第1光的一部分或第2光的一部分的相的層。通過(guò)在該陶瓷復(fù)合體的表面設(shè)置吸收上述第1光的一部分或上述第2光的一部分并發(fā)出第3光，同時(shí)透過(guò)上述第1光的一部分或第2光的一部分的色調(diào)控制用熒光體層，可以容易地控制色調(diào)。
作為發(fā)光二極管元件，可以使用市售的發(fā)光二極管元件。另外，本發(fā)明的光源，不限于發(fā)光二極管，即使紫外燈、激光這樣的光源也能夠得到同樣的效果。光源的波長(zhǎng)可以采用紫外～藍(lán)色的波長(zhǎng)，但若使用200～500nm的波長(zhǎng)，陶瓷復(fù)合體的發(fā)光強(qiáng)度升高，因此特別優(yōu)選。
作為導(dǎo)電性金屬線，從金屬線連接機(jī)的作業(yè)上的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選是10μm至45μm以下，材質(zhì)可舉出金、銅、鋁、鉑等或它們的合金。作為粘結(jié)在支撐臺(tái)的光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合體的側(cè)面的電極，可舉出鐵、銅、金、含鐵的銅、含錫的銅，或鍍銀的鋁、鐵、銅等的電極。
構(gòu)成本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體的陶瓷復(fù)合體，由至少2個(gè)以上的金屬氧化物相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成，上述凝固體中的金屬氧化物相中至少一個(gè)含有發(fā)熒光的金屬元素氧化物。作為構(gòu)成凝固體的金屬氧化物相，優(yōu)選從單一金屬氧化物和復(fù)合金屬氧化物中選擇。
所謂單一金屬氧化物是1種金屬的氧化物，復(fù)合金屬氧化物是2種以上金屬的氧化物。各個(gè)氧化物具有三維地相互纏結(jié)的結(jié)構(gòu)。作為這樣的單一金屬氧化物，除了氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)、氧化鎂(MgO)、氧化硅(SiO2)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋇(BaO)、氧化鈹(BeO)、氧化鈣(CaO)、氧化鉻(Cr2O3)等以外，可舉出稀土類元素氧化物(La2O3、Y2O3、CeO2、Pr6O11、Nd2O3、Sm2O3、Gd2O3、Eu2O3、Tb4O7、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3)。
另外，作為復(fù)合金屬氧化物，可舉出LaAlO3、CeAlO3、PrAlO3、NdAlO3、SmAlO3、EuAlO3、GdAlO3、DyAlO3、ErAlO3、Yb4Al2O9、Y3Al5O12、Er3Al5O12、Tb3Al5O12、11Al2O3·La2O3、11Al2O3·Nd2O3、3Dy2O3·5Al2O3、2Dy2O3·Al2O3、11Al2O3·Pr2O3、EuAl11O18、2Gd2O3·Al2O3、11Al2O3·Sm2O3、Yb3Al5O12、 CeAl11O18、Er4Al2O9等。
構(gòu)成白色發(fā)光二極管時(shí)，陶瓷復(fù)合體，優(yōu)選Al2O3晶體和作為用稀土類元素賦活的復(fù)合金屬氧化物的石榴石型晶體單晶的組合。該光轉(zhuǎn)換元件吸收構(gòu)成發(fā)出可見光的氮化物半導(dǎo)體層的代表性的InGaN的發(fā)光的一部分，能夠得到效率高的白色發(fā)光二極管。石榴石型晶體，特別優(yōu)選以A3X5O12的結(jié)構(gòu)式表示，結(jié)構(gòu)式中A包含選自Y、Tb、Sm、Gd、La、Er中的一種以上的元素，在同一結(jié)構(gòu)式中X包含選自Al、Ga的一種以上的元素。由這種特別優(yōu)選的組合構(gòu)成的光轉(zhuǎn)換材料，優(yōu)選與透過(guò)紫外至藍(lán)色的光，同時(shí)吸收其一部分并發(fā)黃色的熒光的用Ce賦活的Y3Al5O12(YAG)的組合。這是因?yàn)?，利用用Ce賦活的Y3Al5O12(YAG)在200～500nm具有峰的激發(fā)光，發(fā)出510～650nm的強(qiáng)黃色的光。另外，在與用Tb賦活的Y3Al5O12的組合中，由于在上述激發(fā)波長(zhǎng)范圍也產(chǎn)生強(qiáng)綠色的發(fā)光，因此是合適的。
構(gòu)成本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體的陶瓷復(fù)合體，通過(guò)將原料金屬氧化物熔化后，進(jìn)行凝固而制作。例如使用邊控制冷卻溫度邊使裝入保持在規(guī)定溫度的坩堝中的熔融物冷卻凝結(jié)的簡(jiǎn)單方法就能夠得到凝固體，但最優(yōu)選利用單向凝固法。本發(fā)明的陶瓷復(fù)合材料，雖然考慮各種各樣的結(jié)晶相的組合，但作為實(shí)施方式的說(shuō)明，采用作為在能夠構(gòu)成白色發(fā)光二極管方面最重要的組成系的Al2O3/YAG:Ce系進(jìn)行說(shuō)明。其工序的概要如下。
以所希望的成分比的比例混合α-Al2O3和Y2O3、CeO2，調(diào)節(jié)混合粉末。在僅是α-Al2O3和Y2O3時(shí)，最佳的組成比以摩爾比表示是82∶18。在添加CeO2時(shí)，從Ce對(duì)最終生成的YAG的置換量進(jìn)行逆運(yùn)算求出Al2O3、Y2O3、CeO2的成分比。關(guān)于混合方法，沒有特別的限制，干式混合法和濕式混合法都可以采用。接著，使用公知的熔融爐，例如電弧熔融爐將裝入的原料加熱至熔化溫度，使該混合粉末熔融。例如在是Al2O3和Y2O3時(shí)，加熱至1900～2000℃進(jìn)行熔化。
得到的熔融物，原封不動(dòng)地裝入坩堝中使其單向凝固，或者一旦凝固后進(jìn)行粉碎，將粉碎物裝入坩堝中進(jìn)行再次加熱、熔融后，將裝有熔融液的坩堝從熔融爐的加熱區(qū)拉出，進(jìn)行單向凝固。即使在常壓下熔融液的單向凝固也是可以的，但為了得到結(jié)晶相的缺陷少的材料，優(yōu)選在4000Pa以下的壓力下進(jìn)行，更優(yōu)選0.13Pa(10-3托)以下。
從坩堝的加熱區(qū)的拉出速度，即熔融液的凝固速度，根據(jù)熔融液組成和熔融條件，設(shè)定在適宜的值，但通常是50mm/小時(shí)以下，優(yōu)選是1～20mm/小時(shí)以下。
作為在一方向進(jìn)行凝固的裝置，可以使用在垂直方向設(shè)置的圓筒狀的容器內(nèi)裝有可以沿上下方向移動(dòng)的坩堝，在圓筒狀容器的中央部外側(cè)安裝有加熱用的感應(yīng)線圈，設(shè)置有用于使容器內(nèi)空間減壓的真空泵的自身公知的裝置。
構(gòu)成本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合體的至少一個(gè)相的熒光體，在金屬氧化物或者復(fù)合氧化物中添加賦活元素就能夠得到。在本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合體中使用的陶瓷復(fù)合材料，雖然使至少一個(gè)構(gòu)成相成為熒光體相，但基本上可以是與本申請(qǐng)申請(qǐng)人(發(fā)明受讓人)先前在特開平7-149597號(hào)公報(bào)、特開平7-187893號(hào)公報(bào)、特開平8-81257號(hào)公報(bào)、特開平8-253389號(hào)公報(bào)、特開平8-253390號(hào)公報(bào)和特開平9-67194號(hào)公報(bào)以及對(duì)應(yīng)于這些的美國(guó)申請(qǐng)(美國(guó)專利第5569547號(hào)、第5484752號(hào)、第5902763號(hào))等中公開的陶瓷復(fù)合材料相同的陶瓷復(fù)合材料，是用在這些申請(qǐng)(專利)中公開的制造方法能夠制造的陶瓷復(fù)合材料。這些申請(qǐng)或者專利的公開內(nèi)容在此作為參考而包含。
從得到的凝固體切出必要的形狀的塊、板、圓板等形狀物，在使某波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)換成作為目的的別的色相的光的陶瓷復(fù)合材料基板中利用。
另外，在得到白色發(fā)光二極管時(shí)，優(yōu)選上述第1光是在紫外200～500nm具有峰的光，上述第2光是在波長(zhǎng)510～650nm具有峰的光，上述第3光是在550～700nm具有峰的光。通過(guò)與以α-Al2O3相和用鈰或鋱賦活的Y3Al5O12(YAG)相這2個(gè)金屬氧化物相構(gòu)成的凝固體構(gòu)成的陶瓷復(fù)合體組合，就能夠得到高亮度、劣化少、暖色系的白色。
作為色調(diào)控制用熒光體層的一實(shí)施方式，可舉出在透光性樹脂中分散熒光體粉末。因?yàn)楣廪D(zhuǎn)換材料是固體，所以在平滑的面上能夠形成第二熒光體膜，因此在膜的形成中可以采用各種各樣的方法。例如可以在有機(jī)硅樹脂中分散熒光體粉末，進(jìn)行涂布。作為涂布的方法，浸涂法、絲網(wǎng)印刷法、噴涂法等都可以采用。另外，在不使用有機(jī)硅樹脂的情況下，也可以利用蒸鍍法、CVD法、濺射法這樣的制膜技術(shù)。作為膜的形狀，除了控制成均勻的厚度以外，根據(jù)目的形成格子狀、條紋狀、點(diǎn)狀等各種各樣形狀的膜，就能夠控制放出的光。
作為色調(diào)調(diào)節(jié)用的熒光體，可以利用原有的各種熒光體。例如附加紅色時(shí)，作為無(wú)機(jī)系的熒光體，可以采用公知的熒光體，例如在Journal of Physics and Chemistry of Solids 61(2000)2001～2006頁(yè)中公開的用Eu賦活的Ba2Si5N8、或特開2003-27746號(hào)公報(bào)中公開的用Eu賦活的Ca2Si5N8、(Ca、Sr)2Si5N8、第65次應(yīng)用物理學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)演講會(huì)演講預(yù)稿集1283頁(yè)中公開的用Eu賦活的CaAlSiN3等的熒光體等。這些熒光體，對(duì)300～500nm的激發(fā)，得到550～700nm的紅色的強(qiáng)發(fā)光，因此若與陶瓷復(fù)合材料組合使用，使用作為第1光被放出的光能夠得到帶紅色的白色。另外，也可以使用有機(jī)系的色素。例如使用熒光素。在此情況下，利用從陶瓷復(fù)合材料放出的光的一部分，能夠在白色上附加紅色，能夠得到暖色系的白色。作為藍(lán)色的熒光體，可以利用含Eu的BaMgAl10O17(BAM:Eu)等。
作為上述色調(diào)控制用熒光體層，優(yōu)選為使選自CaAlSiN3:Eu、BaMgAl10O17:Eu和Ca2Si5N8:Eu中的至少一種熒光體分散在有機(jī)硅樹脂中而形成的層。使這些熒光體分散在有機(jī)硅樹脂中而形成的層，在適度地發(fā)紅色光的同時(shí)，效率高地使未吸收的光透過(guò)，因此在能夠控制成優(yōu)選的色的同時(shí)，能夠提供高亮度的發(fā)光二極管。
作為色調(diào)控制用熒光體層的其他的方式，由2個(gè)以上的金屬氧化物相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成，上述凝固體中的金屬氧化物相中至少一個(gè)可列舉發(fā)熒光的金屬元素氧化物。具體地說(shuō)，優(yōu)選是由Y3Al5O12(YAG)相和添加了Cr的α-Al2O3相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成的層。通過(guò)使用由Y3Al5O12(YAG)相和添加了Cr的α-Al2O3相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體，在能夠控制成優(yōu)選的色的同時(shí)，能夠提供無(wú)劣化、耐熱性高、光混色性好、高亮度的發(fā)光二極管。
再者，色調(diào)控制用熒光體層，由于在色調(diào)的變化中使用，因此其厚度在不必形成構(gòu)成本發(fā)明的陶瓷復(fù)合體那樣的厚度的情況下，可以保持作為陶瓷復(fù)合體的特征的高亮度、劣化少、光混色性好等優(yōu)異的特征。
另外，由Y3Al5O12(YAG)相和添加了Cr的α-Al2O3相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成的層，可以使用與上述的陶瓷復(fù)合體相同的方法制造。在由該陶瓷復(fù)合體構(gòu)成的層的表面形成由這些凝固體構(gòu)成的色調(diào)控制用熒光體層的方法，并不特別限于簡(jiǎn)單地重疊固定的方法、用透光性的粘合劑粘合的方法等。另外，所謂在由該陶瓷復(fù)合體構(gòu)成的層的表面形成色調(diào)控制用熒光體層，并不限定于在由該陶瓷復(fù)合體構(gòu)成的層的表面進(jìn)而繼續(xù)使別的層成長(zhǎng)等，可以是上述2個(gè)層密接地重疊的狀態(tài)。
實(shí)施例以下，舉出具體的實(shí)施例，更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
(實(shí)施例1)作為原料使用0.8136摩爾α-Al2O3粉末(純度99.99％)和0.1756摩爾Y2O3粉末(純度99.999％)、0.0109摩爾CeO2粉末(純度99.99％)。用球磨機(jī)將這些粉末在乙醇中進(jìn)行16小時(shí)濕式混合后，使用蒸發(fā)器將乙醇進(jìn)行脫溶劑而得到原料粉末。原料粉末在真空爐中進(jìn)行預(yù)熔化而成為單向凝固的原料。
接著，將該原料原封不動(dòng)地裝入鉬坩堝中，固定在單向凝固裝置中，在1.33×10-3Pa(10-5托)的壓力下將原料熔化。接著在相同的氣氛中以5mm/h的速度使坩堝下降而得到凝固體。得到的凝固體呈現(xiàn)黃色。用電子顯微鏡觀察的結(jié)果可知，在該凝固體中具有沒有晶團(tuán)或晶粒邊界相，而且不存在氣泡或空隙的均勻組織。在錠中觀測(cè)到CeAl11O18，但其存在量非常少。
從該光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合材料的凝固體中切出直徑1.5mm、厚0.1mm的小圓盤狀片。接著，用銀糊將460nm的發(fā)光元件粘接在帶電極的陶瓷外殼中，使用金屬線連接機(jī)用導(dǎo)電性金屬線將支撐臺(tái)的電極和在發(fā)光元件的表面形成的電極接合，使外殼和已制成的陶瓷復(fù)合體接合，制成無(wú)色調(diào)控制用熒光體層的發(fā)光二極管。在圖2中示出了由沒有色調(diào)控制用熒光體層的陶瓷復(fù)合體得到的發(fā)光光譜。此時(shí)的色坐標(biāo)為x＝0.31、y＝0.34，成為稍微帶藍(lán)色的白色。再者，在測(cè)定中使用才一シヤンオプティクス公司的積分球FOIS-1，分光器使用同一公司的USB2000。積分球和分光器用光纖維結(jié)合。該測(cè)定系統(tǒng)用NIST標(biāo)準(zhǔn)的鹵化鎢標(biāo)準(zhǔn)光源進(jìn)行了校正。
接著，作為紅色的熒光體，準(zhǔn)備CaAlSiN3:Eu2+。制作方法為在氮?dú)鈿夥罩蟹Q量Ca3N2、晶體Si3N4、AlN、EuN，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行混合。將得到的混合粉末放入BN制的坩堝中，在氮?dú)鈿夥罩性?700℃下保持5小時(shí)進(jìn)行制作。用X射線衍射鑒定得到的粉末，結(jié)果是CaAlSiN3，照射紫外線和藍(lán)色的光，則觀測(cè)到由Eu2+產(chǎn)生的紅色的熒光。使該紅色系的熒光體分散在有機(jī)硅樹脂中制成墨。用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)將該墨均勻地涂布在上述發(fā)光二極管的光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合材料的表面。在圖3中示出了這樣制成的發(fā)光二極管的發(fā)光光譜。可知650nm附近的紅色的光譜增加。此時(shí)的色坐標(biāo)是x＝0.40、y＝0.39。該坐標(biāo)從藍(lán)發(fā)光二極管和YAG:Ce的色坐標(biāo)的軌跡偏離，位于紅色側(cè)，可知產(chǎn)生了有效的色調(diào)控制。是該白色被紅色強(qiáng)調(diào)、色調(diào)是暖色系的白色發(fā)光二極管。
(實(shí)施例2)由實(shí)施例1的光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合材料的凝固體制成直徑5mm、厚0.2mm的圓盤狀圓片。該圓片若照射紫外光(365nm)的光，則產(chǎn)生強(qiáng)黃色的發(fā)光。接著，使用吸收紫外光(365nm)并放出藍(lán)色光的含有Eu的BaMgAl10O17(BAM:Eu)制作與實(shí)施例1相同的糊，用旋轉(zhuǎn)涂布機(jī)在光轉(zhuǎn)換材料上形成均勻的膜。從該光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體的陶瓷復(fù)合體的面照射紫外光(365nm)，測(cè)定從BAM:Eu的涂布面放出的光的光譜。結(jié)果示于圖4。通過(guò)了光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合材料的紫外光的一部分被BAM:Eu變成藍(lán)色，用從光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合材料產(chǎn)生的黃色的發(fā)光，能夠得到白色。此時(shí)的色坐標(biāo)是x＝0.29、y＝0.33。使用紫外光，通過(guò)組合BAM熒光體和光轉(zhuǎn)換材料，能夠控制光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合材料的色調(diào)，能夠得到優(yōu)選的白色光。
(實(shí)施例3)是與實(shí)施例1相同的方法，但將添加物從Ce變成Tb來(lái)制作光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合材料，制成與實(shí)施例2相同形狀的圓片。在圖5中示出該光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體被紫外光(365nm)激發(fā)時(shí)的發(fā)光光譜?？梢源_認(rèn)接受紫外光而產(chǎn)生綠色的發(fā)光。接著，在該圓片的一個(gè)的表面上用和實(shí)施例1相同的方法制成實(shí)施例1中制作的紅色的熒光體的膜。從該光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體的陶瓷復(fù)合體的表面照射紫外光(365nm)，測(cè)定從紅色熒光體的涂布面放出的光的光譜。在圖6中示出發(fā)光光譜。此時(shí)的色坐標(biāo)是x＝0.42、y＝0.39，能夠得到暖色系的白色光。這樣使用紫外光，通過(guò)組合光轉(zhuǎn)換材料和紅色熒光體，能夠控制光轉(zhuǎn)換用陶瓷復(fù)合材料的色調(diào)，能夠得到暖色系的白色光。
按照本發(fā)明，能夠提供光的透光性好、高亮度、劣化少、可以控制色調(diào)的發(fā)光裝置。特別是通過(guò)使用含有由α-Al2O3相和用鈰賦活的Y3Al5O12(YAG)相這2個(gè)金屬氧化物相構(gòu)成的凝固體和發(fā)紅色光的色調(diào)控制用熒光體層的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，能夠得到高亮度、劣化少、暖色系的白色。另外，通過(guò)使用含有由α-Al2O3相和用鈰賦活的Y3Al5O12(YAG)相這2個(gè)金屬氧化物相構(gòu)成的凝固體和發(fā)藍(lán)色光的色調(diào)控制用熒光體層的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，能夠得到高亮度、劣化少的白色。另外，通過(guò)使用含有由α-Al2O3相和用鋱賦活的Y3Al5O12(YAG)相這2個(gè)金屬氧化物相構(gòu)成的凝固體和發(fā)紅色光的色調(diào)控制用熒光體層的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，能夠得到高亮度、劣化少、暖色系的白色。本發(fā)明在產(chǎn)業(yè)上有用是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，是具有由吸收第1光的一部分并發(fā)出第2光，同時(shí)透過(guò)上述第1光的一部分的陶瓷復(fù)合體構(gòu)成的層，和在該陶瓷復(fù)合體的表面形成的，吸收上述第1光的一部分或上述第2光的一部分并發(fā)出第3光，同時(shí)透過(guò)上述第1光的一部分或第2光的一部分的色調(diào)控制用熒光體層的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，其特征在于，上述陶瓷復(fù)合體由至少2個(gè)以上的金屬氧化物相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成，上述凝固體中的金屬氧化物相中至少一個(gè)含有發(fā)熒光的金屬元素氧化物。
2.權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，其特征在于，上述凝固體由α-Al2O3相和用鈰賦活的Y3Al5O12(YAG)相這2個(gè)金屬氧化物相構(gòu)成。
3.權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，其特征在于，上述凝固體由α-Al2O3相和用鋱賦活的Y3Al5O12(YAG)相這2個(gè)金屬氧化物相構(gòu)成。
4.權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，其特征在于，上述第1光是在200～500nm具有峰的光，上述第2光是在波長(zhǎng)510～650nm具有峰的光，上述第3光是在550～700nm具有峰的光。
5.權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，其特征在于，上述色調(diào)控制用熒光體層是使選自CaAlSiN3:Eu、BaMgAl10O17:Eu和Ca2Si5N8:Eu中的至少一種熒光體分散在有機(jī)硅樹脂中而形成的層。
6.權(quán)利要求1所述的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，其特征在于，上述色調(diào)控制用熒光體層是由Y3Al5O12(YAG)相和添加了Cr的α-Al2O3相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成的層。
7.發(fā)光裝置，其設(shè)置有發(fā)出上述第1光的發(fā)光元件和用于接受該發(fā)光元件的第1光的權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體。
8.權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置，其特征在于，上述發(fā)光元件是發(fā)光二極管。
全文摘要
本發(fā)明提供光的透過(guò)性好、劣化少、能夠控制為喜歡的色調(diào)、能夠放出高亮度的光的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體及使用了該光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體的發(fā)光裝置。本發(fā)明的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體是具有由吸收第1光的一部分并發(fā)出第2光，同時(shí)透過(guò)上述第1光的一部分的陶瓷復(fù)合體構(gòu)成的層，和在該陶瓷復(fù)合體的表面形成的，吸收上述第1光的一部分或上述第2光的一部分并發(fā)出第3光，同時(shí)透過(guò)上述第1光的一部分或第2光的一部分的色調(diào)控制用熒光體層的光轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體，上述陶瓷復(fù)合體由至少2個(gè)以上的金屬氧化物相連續(xù)且三維地相互纏結(jié)而形成的凝固體構(gòu)成，上述凝固體中的金屬氧化物相中至少一個(gè)含有發(fā)熒光的金屬元素氧化物。
文檔編號(hào)C09K11/64GK101080823SQ20058004318
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者坂田信一, 三谷敦志, 藤井一宏 申請(qǐng)人:宇部興產(chǎn)株式會(huì)社