(57)【要約】【課題】発光色均質性に優れ、かつ、高い輝度を有する波長変換部材を作製することが可能な波長変換材料を提供する。【解決手段】樹脂マトリクス中に無機蛍光体粉末およびガラス粉末が分散してなる波長変換材料であって、樹脂マトリクスとガラス粉末の屈折率差の絶対値が０．０５〜０．５であることを特徴とする波長変換材料【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂マトリクス中に無機蛍光体粉末およびガラス粉末が分散してなる波長変換材料であって、樹脂マトリクスとガラス粉末の屈折率差の絶対値が０．０５〜０．５であることを特徴とする波長変換材料。
【請求項２】
体積％で、樹脂マトリクス  ３０〜８５％、ガラス粉末  １０〜６０％および無機蛍光体粉末  １〜３０％を含有することを特徴とする請求項１に記載の波長変換材料。
【請求項３】
ガラス粉末が、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３またはＴｅＯ２のいずれか１種類以上を１０〜９９モル％含有することを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換材料。
【請求項４】
無機蛍光体粉末が、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物またはハロリン酸塩化物のいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長変換材料。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の波長変換材料を熱硬化または紫外線硬化して得られることを特徴とする波長変換部材。
【請求項６】
請求項５に記載の波長変換部材と、波長変換部材に無機蛍光体粉末の励起波長の光を照射する光源とを備えることを特徴とする発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色ＬＥＤ等の構成部材として用いられる波長変換部材を作製するための波長変換材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、白色ＬＥＤの開発が盛んになっている。白色ＬＥＤは白熱灯や蛍光灯に比べ消費電力が低く寿命が長いことを特徴としており、携帯電話やデジタルカメラ等のバックライトとして使用されつつある。また、白熱灯や蛍光灯に替わる次世代の光源として、照明用途への応用も進んでいる。
【０００３】
白色ＬＥＤは、例えば青色や紫外の励起光を発するＬＥＤと、無機蛍光体粉末が樹脂等のマトリクス中に分散されてなる波長変換部材から構成されている。無機蛍光体粉末はＬＥＤからの励起光を受けて励起光とは異なる波長の光（蛍光）を発する。一方、ＬＥＤからの励起光のうち一部は波長変換されずにそのまま波長変換部材を透過する。これらの光が混ざり合って白色光が得られる。
【０００４】
白色ＬＥＤは、用途によってはますます発光色の色ばらつき（色度ばらつき）が少ないことが要求されている。特に、従来のように樹脂マトリクス中に無機蛍光体粉末を分散させる一般的な方法では、樹脂マトリクス中における無機蛍光体粉末の沈降や凝集が生じ、色度ばらつきが生じやすいといった問題があった。これらの問題を解決するために、無機蛍光体粉末とガラス粉末を混合、焼結してなる波長変換部材が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５８３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法によれば、波長変換部材における無機蛍光体粉末の沈降や凝集を抑制することができるものの、無機蛍光体粉末の種類によっては、焼結時の加熱によって輝度劣化を引き起こすことがある。
【０００７】
以上に鑑み、本発明は、発光色均質性に優れ、かつ、高い輝度を有する波長変換部材を作製することが可能な波長変換材料を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、樹脂マトリクス中に無機蛍光体粉末およびガラス粉末が分散してなる波長変換材料であって、樹脂マトリクスとガラス粉末の屈折率差の絶対値が０．０５〜０．５であることを特徴とする波長変換材料に関する。
【０００９】
樹脂マトリクス中に無機蛍光体粉末を分散させてなる波長変換部材において、無機蛍光体粉末の分散状態が不十分であると、励起光を照射した際に、励起光のうち無機蛍光体粉末に当たらずにそのまま外部へ透過する直進光の成分が多くなり、発光色（色度）が不均質となる。本発明では、樹脂マトリクス中に無機蛍光体粉末とともにガラス粉末を分散させてなるため、ガラス粉末が無機蛍光体粉末の沈降および凝集防止材として働き、しかも樹脂マトリクスとガラス粉末との屈折率差を上記範囲に制限しているため、適度な光散乱特性を有する。結果として、本発明の波長変換材料を硬化させて得られる波長変換部材は、発光色均質性に優れ（色度ばらつきが小さい）、かつ、高い輝度を有する。
【００１０】
本発明の波長変換材料は、体積％で、樹脂マトリクス  ３０〜８５％、ガラス粉末  １０〜６０％および無機蛍光体粉末  １〜３０％を含有することが好ましい。
【００１１】
本発明の波長変換材料は、ガラス粉末が、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３またはＴｅＯ２のいずれか１種類以上を１０〜９９モル％含有することが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、ガラス化が容易になるとともに、樹脂マトリクスとガラス粉末の屈折率差を所望の範囲に調整することが可能となる。
【００１３】
本発明の波長変換材料は、無機蛍光体粉末が、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物またはハロリン酸塩化物のいずれか１種以上であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、前記いずれかの波長変換材料を熱硬化または紫外線硬化して得られることを特徴とする波長変換部材に関する。
【００１５】
さらに、本発明は、前記波長変換部材と、波長変換部材に無機蛍光体粉末の励起波長の光を照射する光源とを備えることを特徴とする発光デバイスに関する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光色均質性に優れ、かつ、高い輝度を有する波長変換部材を作製することが可能な波長変換材料を提供することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の波長変換材料は、樹脂マトリクス中に無機蛍光体粉末およびガラス粉末が分散してなるものである。
【００１８】
樹脂マトリクスとガラス粉末の屈折率差の絶対値は０．０５〜０．５であり、好ましくは０．０６〜０．４である。上記屈折率差の絶対値が小さすぎると、樹脂マトリクスとガラス粉末との界面で光散乱が生じにくくなる。結果として、励起光の直進成分が増加し、色度ばらつきが大きくなる傾向がある。一方、上記屈折率差の絶対値が大きすぎると、樹脂マトリクスとガラス粉末との間の光散乱が大きくなりすぎて光損失が生じ、高輝度の波長変換部材が得られにくくなる。
【００１９】
ガラス粉末には、無機蛍光体粉末を樹脂マトリクス中に安定に保持するための媒体としての役割がある。ガラス粉末の組成によって樹脂マトリクスとの屈折率に著しい差が出るため、使用する樹脂マトリクスに適したガラス組成を選択することが好ましい。
【００２０】
なお、樹脂マトリクス中に光散乱材としてセラミック粉末を分散させることにより、励起光の散乱を高めることも可能であるが、セラミック粉末は、種類（組成）によって固有の屈折率を有するため、ガラス粉末のように屈折率の微調整が困難である。また、セラミック粉末は光学的に異方性を有するため、樹脂マトリクス中に分散した際に光散乱損失が大きくなる傾向がある。
【００２１】
波長変換部材においては、所望の無機蛍光体粉末を使用した際に、樹脂マトリクス、無機蛍光体粉末および光散乱材の各々の屈折率差によって光散乱挙動が変化し、色度や輝度に変化をもたらす。したがって、光散乱挙動を精密に制御するために、屈折率の微調整が容易であるガラス粉末を光散乱材として使用することが重要である。
【００２２】
ガラス粉末の形状は、破砕後の多面体形状等でも問題はないが、略球形状であることが好ましい。特に、ガラス粉末の含有量が多い場合は、ガラス粉末が略球形であれば、樹脂マトリクスの流動性を向上させることができる。それにより、硬化後の樹脂マトリクス内部において、光吸収の原因となる残存泡等の欠陥を低減することができる。略球形状のガラス粉末は、ゾルゲル法、あるいは、バーナー等の火炎中にガラス粉末を散布し、表面張力によって球状化する方法等が挙げられる。
【００２３】
本発明で使用されるガラス粉末は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３またはＴｅＯ２のいずれか１種類以上を好ましくは１０〜９９モル％、より好ましくは１２〜９５モル％含有する。これらの成分の含有量が少なすぎると、ガラス化しにくくなる。これらの成分の含有量が多すぎると、樹脂マトリクスとガラス粉末の屈折率差を所望の範囲に調整することが困難になる傾向がある。
【００２４】
ガラス粉末の具体例としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス、ＴｅＯ２系ガラス、Ｂｉ２Ｏ３系ガラス等が挙げられる。
【００２５】
ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスとしては、例えば、組成として、モル％で、ＳｉＯ２  ３０〜９９％、Ｂ２Ｏ３  １〜４０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜３０％、ＳｒＯ  ０〜２０％、ＢａＯ  ０〜４０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  ０〜４５％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜２０％およびＺｎＯ  ０〜２０％を含有するものが好ましい。
【００２６】
ＳｉＯ２はガラス骨格を形成する成分である。ＳｉＯ２の含有量は、好ましくは３０〜９９％、より好ましくは３５〜８５％である。ＳｉＯ２の含有量が少なすぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。一方、ＳｉＯ２の含有量が多すぎると、溶融温度が高温になったり、屈折率の調整が困難になる傾向がある。
【００２７】
Ｂ２Ｏ３は溶融温度を低下させて溶融性を改善する効果が大きい成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは１〜４０％、より好ましくは５〜３５％、さらに好ましくは１０〜３０％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、前記効果が得られにくくなる。一方、Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。
【００２８】
ＭｇＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＭｇＯの含有量は、好ましくは０〜１０％、より好ましくは０．１〜５％である。ＭｇＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。
【００２９】
ＣａＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＣａＯの含有量は、好ましくは０〜３０％、より好ましくは３〜２０％である。ＣａＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。
【００３０】
ＳｒＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ＳｒＯの含有量は、好ましくは０〜２０％、より好ましくは０〜１０％、さらに好ましくは０．１〜５％である。ＳｒＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。
【００３１】
ＢａＯは溶融温度を低下させて溶融性を改善するとともに、無機蛍光体粉末との反応を抑制する成分である。ＢａＯの含有量は、好ましくは０〜４０％、より好ましくは５〜３０％である。ＢａＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。
【００３２】
なお、化学的耐久性を低下させることなく溶融性を向上させるためには、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合量を０〜４５％とすることが好ましく、５〜４０％とすることがより好ましい。
【００３３】
Ａｌ２Ｏ３は化学的耐久性を向上させる成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜２０％、より好ましくは１〜１８％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が多すぎると、溶融性が低下する傾向にある。
【００３４】
ＺｎＯは分相性を顕著に促進させる成分であるとともに、溶融温度を低下させて溶融性を改善する成分である。ガラスが分相すると、励起光または蛍光が散乱して発光色均質性が向上する効果が期待できる。ＺｎＯの含有量は、好ましくは０〜２０％、より好ましくは１〜１８％である。ＺｎＯの含有量が多すぎると、化学的耐久性が低下する傾向にある。
【００３５】
上記成分以外にも、溶融性を向上させるために、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏを合量で２０％まで含有させることができる。他にも、Ｐ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＺｒＯ２をそれぞれ１５％まで含有させてもよい。
【００３６】
ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末としては、ガラス組成として、モル％で、ＳｎＯ  ３５〜８０％、Ｐ２Ｏ５  ５〜４０％およびＢ２Ｏ３  ０〜３０％を含有するものが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。
【００３７】
ＳｎＯはガラス骨格を形成する成分である。ＳｎＯの含有量は、好ましくは３５〜８０％、より好ましくは４５〜７５％である。ＳｎＯの含有量が少なすぎると、耐候性が低下する傾向がある。一方、ＳｎＯの含有量が多すぎると、Ｓｎに起因する失透ブツが析出して透過率が低下する傾向にあり、結果として、波長変換部材の発光強度が低下しやすくなる。また、ガラス化しにくくなる。
【００３８】
Ｐ２Ｏ５はガラス骨格を形成する成分である。Ｐ２Ｏ５の含有量は、好ましくは５〜４０％、より好ましくは１０〜３０％である。Ｐ２Ｏ５の含有量が少なすぎると、ガラス化しにくくなる。一方、Ｐ２Ｏ５の含有量が多すぎると、耐候性が著しく低下する傾向にある。
【００３９】
Ｂ２Ｏ３は耐候性を向上させる成分であるとともに、分相を促進させるための成分である。また、ガラスを安定化させる成分でもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜３０％、より好ましくは１〜２５％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。
【００４０】
上記成分以外にも、溶融性を向上させるために、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯまたはＢａＯを合量で５％まで、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏを合量で５％まで含有させることができる。他にも、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３またはＴｅＯ２をそれぞれ１５％まで含有させてもよい。
【００４１】
ＴｅＯ２系ガラス粉末としては、ガラス組成として、モル％で、ＴｅＯ２  ２０〜８０％およびＢ２Ｏ３  ０〜３０％を含有するものが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。
【００４２】
ＴｅＯ２はガラス骨格を形成する成分である。ＴｅＯ２の含有量は、好ましくは２０〜８０％、より好ましくは２５〜７５％である。ＴｅＯ２の含有量が少なすぎると、ガラス化しにくくなる。一方、ＴｅＯ２の含有量が多すぎると、透過率が低下する傾向にあり、結果として、波長変換部材の発光強度が低下しやすくなる。
【００４３】
Ｂ２Ｏ３は耐候性を向上させる成分であるとともに、分相を促進させる効果も有する。また、ガラスを安定化させる成分でもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜３０％、より好ましくは１〜２５％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。
【００４４】
上記成分以外にも、溶融性を向上させるために、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯまたはＢａＯを合量で４０％まで、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏを合量で３０％まで含有させることができる。他にも、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３またはＢｉ２Ｏ３をそれぞれ１５％まで含有させてもよい。
【００４５】
Ｂｉ２Ｏ３系ガラス粉末としては、ガラス組成として、モル％で、Ｂｉ２Ｏ３  ２０〜８０％およびＢ２Ｏ３  ０〜３０％を含有するものが好ましい。ガラス組成をこのように限定した理由を以下に説明する。
【００４６】
Ｂｉ２Ｏ３はガラス骨格を形成する成分である。Ｂｉ２Ｏ３の含有量は、好ましくは２０〜８０％、より好ましくは２５〜７５％である。Ｂｉ２Ｏ３の含有量が少なすぎると、ガラス化しにくくなる。一方、Ｂｉ２Ｏ３の含有量が多すぎると、透過率が低下する傾向にあり、結果として、波長変換部材の発光強度が低下しやすくなる。
【００４７】
Ｂ２Ｏ３は耐候性を向上させる成分であるとともに、分相を促進させる効果もある。また、ガラスを安定化させる成分でもある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、好ましくは０〜３０％、より好ましくは１〜２５％、さらに好ましくは１０〜２５％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が多すぎると、耐候性が低下しやすくなる。
【００４８】
上記成分以外にも、溶融性を向上させるために、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯまたはＢａＯを合量で４０％まで、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯまたはＫ２Ｏを合量で３０％まで含有させることができる。他にも、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ、ＺｎＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２またはＳｂ２Ｏ３をそれぞれ１５％まで含有させてもよい。
【００４９】
ガラス粉末の平均粒子径Ｄ５０は、好ましくは０．１〜１００μｍ、より好ましくは１〜５０μｍである。ガラス粉末の平均粒子径Ｄ５０が小さすぎると、波長変換材料の緻密性が損なわれ、硬化後に残存泡等の欠陥が生じるおそれがある。一方、平均粒子径Ｄ５０が大きすぎると、波長変換材料中に無機蛍光体粉末が均一に分散されにくくなり、結果として、得られる波長変換部材の色度ばらつきの原因となる傾向がある。また全光束値が低下する傾向がある。
【００５０】
樹脂マトリクスの材質は、半導体等の発光素子の封止材料として用いることが可能なものであれば特に限定されない。例えば、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリプロピレン樹脂、フッ素樹脂等の熱硬化または紫外線硬化可能な樹脂が挙げられる。これらの樹脂を用いることで、全光束値の高い波長変換部材を得ることが可能となる。
【００５１】
無機蛍光体粉末としては、紫外または可視の励起光を入射すると、励起光の波長よりも長波長の蛍光を発するものが挙げられる。例えば、可視光線からなる励起光を入射した場合に、励起光の色相に対して補色の蛍光を発する無機蛍光体粉末を用いると、透過した励起光と蛍光との混色により白色光が得られるため、容易に白色ＬＥＤを作製することができる。特に、可視光線からなる励起光が中心波長４３０〜４９０ｎｍを有する光線であり、蛍光が中心波長５３０〜５９０ｎｍを有する光線であると、白色光が得られやすいため好ましい。
【００５２】
無機蛍光体粉末の平均粒子径Ｄ５０は、好ましくは０．１〜１００μｍ、より好ましくは１〜５０μｍである。無機蛍光体粉末の平均粒子径Ｄ５０が小さすぎると、波長変換材料の緻密性が損なわれ、硬化後に残存泡等の欠陥が生じるおそれがある。一方、平均粒子径Ｄ５０が大きすぎると、波長変換材料中に無機蛍光体粉末が均一に分散されにくくなり、結果として、得られる波長変換部材の色度ばらつきが大きくなる向がある。
【００５３】
本発明において使用可能な無機蛍光体粉末としては、一般に市場で入手できるものであれば特に限定されない。例えば、酸化物（ＹＡＧ等のガーネット系蛍光体を含む）、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物、ハロリン酸塩化物等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。
【００５４】
上記無機蛍光体粉末の中でも、波長３００〜５００ｎｍに励起帯を有し波長３８０〜７８０ｎｍに発光ピークを有するもの、特に青色（波長４４０〜４８０ｎｍ）、緑色（波長５００〜５４０ｎｍ）、黄色（波長５４０〜５９５ｎｍ）、赤色（波長６００〜７００ｎｍ）に発光するものを用いることが好ましい。
【００５５】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると青色の発光を発する無機蛍光体粉末としては、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００５６】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると緑色の蛍光を発する無機蛍光体粉末としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、ＳｒＳｉＯｎ：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００５７】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の蛍光を発する無機蛍光体粉末としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、ＳｒＳｉＯｎ：Ｅｕ２＋、β‐ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００５８】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると黄色の蛍光を発する無機蛍光体粉末としては、Ｌａ３Ｓｉ６Ｎ１１:Ｃｅ３＋等が挙げられる。
【００５９】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の蛍光を発する無機蛍光体粉末としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋が挙げられる。
【００６０】
波長３００〜４４０ｎｍの紫外〜近紫外の励起光を照射すると赤色の蛍光を発する無機蛍光体粉末としては、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋、ＭｇＳｒ３Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋等が挙げられる。
【００６１】
波長４４０〜４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の蛍光を発する無機蛍光体粉末としては、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００６２】
なお、励起光や発光の波長域に合わせて、複数の無機蛍光体粉末を混合して用いてもよい。例えば、紫外域の励起光を照射して白色光を得る場合は、青色、緑色、黄色、赤色の蛍光を発する無機蛍光体粉末を混合して使用すればよい。
【００６３】
波長変換材料における樹脂マトリクスの含有量は、体積％で、好ましくは３０％〜８５％、より好ましくは３５〜７５％である。樹脂マトリクスの含有量が少なすぎると、波長変換材料の緻密性が損なわれ、硬化後に残存泡等の欠陥が生じるおそれがある。一方、樹脂マトリクスの含有量が多すぎると、樹脂マトリクス中で無機蛍光体粉末が沈降しやすくなり、色ばらつきの原因となる傾向がある。
【００６４】
波長変換材料におけるガラス粉末の含有量は、体積％で、好ましくは１０〜６０％、より好ましくは１５〜５５％である。ガラス粉末の含有量が少なすぎると、樹脂マトリクス中で無機蛍光体粉末が沈降しやすくなり、色ばらつきの原因となる傾向がある。ガラス粉末の含有量が多すぎると、波長変換材料の緻密性が損なわれ、硬化後に残存泡等の欠陥が生じるおそれがある。
【００６５】
波長変換材料における無機蛍光体粉末の含有量は、体積％で、好ましくは１〜３０％、より好ましくは２〜２５％である。無機蛍光体粉末の含有量が少なすぎると、無機蛍光体粉末から発せられる蛍光量が不十分となり、所望の色合いの光が得られにくくなる。一方、無機蛍光体粉末の含有量が多すぎると、励起光が無機蛍光体粉末全体に十分に照射されず、全光束値が低下する傾向がある。
【００６６】
本発明の波長変換材料は、樹脂マトリクス用の樹脂、無機蛍光体粉末およびガラス粉末を含む原料を混合することにより作製することができる。本発明の波長変換材料を必要に応じて予備成形した後、例えば、所定の温度で熱硬化する、あるいは、紫外線を照射して紫外線硬化することにより、樹脂マトリクスを硬化させて波長変換部材を得ることができる。なお、樹脂マトリクス硬化後、必要に応じて、研削、研磨またはリプレス等による加工を行っても構わない。
【００６７】
予備成形方法は特に制限されず、プレス成形法、射出成形法、シート成形法、押出し成形法等の方法を採用することができる。
【００６８】
本発明の波長変換部材は、平行光線（直線）透過率が１０％以下であることが好ましく、７％以下であることがより好ましい。また、ヘイズが８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましい。平行光線透過率が大きすぎる、または、ヘイズが小さすぎると、励起光の直進成分が多くなりすぎて、波長変換部材の色ばらつきが大きくなる傾向がある。なお、平行光線透過率およびヘイズはＪＩＳ  Ｋ７１０５に準拠して測定した値を指す。
【００６９】
波長変換部材の形状は特に限定されず、例えば、円盤状や矩形板状等の板状、球状、半球状、半球ドーム状等が挙げられる。また、ガラス板やセラミック板等の基材上に本発明の波長変換材料を塗布した後、硬化させることにより、基材上に波長変換層を形成させてなる波長変換部材として使用しても構わない。
【００７０】
本発明の波長変換部材は、波長変換部材に無機蛍光体粉末の励起波長の光を照射する光源と組み合わせることにより発光デバイスとして使用することができる。光源としてはＬＥＤチップやレーザーダイオード等の半導体発光素子が挙げられる。波長変換部材は、光源上に直接接着してもよいし、光源を取り囲む函体上に接着して用いてもよい。また、板状体の波長変換部材の下側に光源を複数個設置することによって、面状発光デバイスとして利用することも可能である。さらに、本発明の波長変換材料により半導体発光素子を封止した後、硬化させることにより、発光デバイスを作製しても構わない。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７２】
表１〜３は実施例（Ｎｏ．１〜１０）および比較例（Ｎｏ．１１〜１４）を示している。
【００７３】
【表１】
2014041984.tif 000002
【００７４】
【表２】
2014041984.tif 000003
【００７５】
【表３】
2014041984.tif 000004
【００７６】
まず、表に示すガラス組成となるように原料を秤量して混合し、得られた混合物を白金坩堝中において９００〜１４００℃で１時間溶融してガラス化した。溶融ガラスをフィルム状に成形し、得られたフィルム状ガラスをボールミルで粉砕した後、３２５メッシュの篩に通して分級し、平均粒子径Ｄ５０が３０μｍのガラス粉末を得た。
【００７７】
次に、ガラス粉末に対し、表１〜３に示す無機蛍光体粉末および樹脂（信越化学株式会社製  シリコーン樹脂、協立化学産業株式会社製  エポキシ樹脂、三菱レイヨン株式会社製  アクリル樹脂）を混合し、自転公転ミキサーを用いて混錬することによりペースト状の波長変換材料を得た。次に、シート成形機を用いて波長変換材料をシート形状に成形し、１００〜１５０℃の電気炉中に６０分間投入することによって硬化させ、波長変換部材を得た。得られた波長変換部材の厚みは０．３ｍｍであった。
【００７８】
得られた波長変換部材について、色度と全光束値を測定した。結果を表１〜３に示す。なお、Ｎｏ．１３の試料は、表３に示すガラス粉末と無機蛍光体粉末の混合粉末をプレス成形した後、６００℃で焼成することにより作製した。Ｎｏ．１４の試料は、原料として表３に示す樹脂と無機蛍光体材料を用いて、上記と同様の条件で作製した。
【００７９】
ガラス粉末の屈折率は、屈折率計（カルニュー社製  ＫＰＲ−２００）を用いて、ヘリウムランプのｄ線（波長：５８７．６ｎｍ）における測定値で示した。なお、ガラス粉末の屈折率は、溶融ガラスをブロック状に成形、加工して得られた試料を用いて測定した。樹脂マトリクスの屈折率は、樹脂のみを硬化し、加工して得られた試料を用いて測定した。
【００８０】
波長変換部材の色度ばらつきおよび全光束値は次のようにして測定した。校正された積分球内で、７００ｍＡの電流で点灯した青色ＬＥＤによって、２ｍｍ×２ｍｍ×０．３ｍｍに加工した波長変換部材を励起し、光ファイバーを通じてその発光を小型分光器（オーシャンオプティクス社製  ＵＳＢ−４０００）に取り込み、制御ＰＣ上に発光スペクトル（エネルギー分布曲線）を得た。得られた発光スペクトルから色度および全光束値を算出した。色度ばらつきは、上記測定を３０個の試料について測定し、得られた色度ｘの標準偏差で評価した。
【００８１】
表から明らかなように、実施例であるＮｏ．１〜１０の波長変換部材は、色度ばらつき（色度ｘの標準偏差）が０．０１５以下と小さく、全光束値が１７ｌｍ以上と高かった。一方、比較例である試料Ｎｏ．１１〜１３の波長変換部材は全光束値が１５ｌｍ以下と低く、試料Ｎｏ．１４の波長変換部材は色度ばらつきが０．０３３と大きかった。なお、Ｎｏ．１３の波長変換部材の全光束値が低くなったのは、作製時の高温焼成により無機蛍光体粉末が劣化したことが原因と推察される。また、Ｎｏ．１４の波長変換部材の色度ばらつきが大きくなったのは、波長変換材料中にガラス粉末を配合しなかったため、無機蛍光体粉末が凝集、沈降したためであると推察される。