(57)【要約】  本発明はＹＡＧ−材料中でＹおよび／またはＡｌ−サイトと置換可能な少なくとも一つのマルチサイト元素を含むＹＡＧベースのセラミックガーネット材料に関する。【選択図】図１
2009544791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料内の８面体および／または１２面体サイトを占有することが可能な少なくとも一つのマルチサイト元素を含有するＹＡＧベースのセラミックガーネット材料。
【請求項２】
請求項１に記載のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料において、Ｃｅ（ＩＩＩ）がドープされたＹＡＧベースのセラミックガーネット材料に組み込まれる六重配位カチオン格子サイト上の前記少なくとも一つのマルチサイト原子のイオン半径は７０ｐｍ以上１０４ｐｍ以下であるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料において、前記少なくとも一つのマルチサイト元素の濃度は、ガーネット構造のカチオン合計の０．１原子％以上０．７原子％以下であるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料において、前記セラミックガーネット材料中の（Ｙ、Ｌｕ、Ｇｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ）の合計と、（Ｓｃ、Ｇａ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆ）の合計との商は０．５９０以上０．６１０以下であるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料において、前記ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料中の主相と可能性のある二次相との比は１０：１以上であるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料において、前記少なくとも一つのマルチサイト元素はＳｃ、Ｇａ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｍｇおよびそれらの混合物を含む群から選択されるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料において、前記ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の光熱安定性は、光パワー密度１０Ｗ／ｃｍ2および平均光エネルギー２．７５ｅＶで２００℃にしたセラミック材料を１０００時間曝露した後で８０％以上１００％以下であるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料を有する、特にＬＥＤである光放出デバイス。
【請求項９】
請求項１乃至７の何れかに記載の光放出デバイス用のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の製造方法であって、焼結ステップを含む製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至７の何れかに記載のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料、請求項８に記載の光放出デバイスおよび／または請求項９に記載の方法によって製造されるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料を含むシステムにおいて、一以上の次の用途で使用されるシステム：
事務照明システム、
家庭用途システム、
店舗照明システム、
家庭照明システム、
アクセント照明システム、
スポット照明システム、
劇場照明システム、
光ファイバー用途のシステム、
投影システム、
自己点灯ディスプレイシステム、
ピクセルで構成されたディスプレイシステム、
セグメント化されたディスプレイシステム、
警標システム、
医療照明用システム、
指標システム
装飾照明システム、
携帯システム、
自動車用途、
温室照明システム、
窓材料および窓用途、
特にガーネットホスト格子を有する多結晶レーザー材料用のレーザー用途システム、
特にＨＩＤランプ用の光放出デバイスハウジング、および
高屈折率を有する光学レンズまたは光学エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミックガーネット材料に関し、特にこれらの材料は光放出デバイス、特にＬＥＤ、の中で使用される。
【背景技術】
【０００２】
今日の光放出デバイス、特にＬＥＤは、ＹＡＧの優れた材料特性のためにかなりの量のＣｅ（ＩＩＩ）がドープされたＹＡＧベースの材料を含有している。この点については、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願２００３／００７８１５６Ａ１を参照されたい。
【０００３】
しかしながら、特にＣｅ（ＩＩＩ）がドープされた、セラミックおよび／または結晶形態のＹＡＧベースの材料を用いる光放出デバイスに対しては、二次的な相、特にＹＡＧ中のＹＡＰ（ペロブスカイト）相、を存在させないために材料組成物を特に正確に維持しなければならないので、これらのＹＡＧ−セラミックスの製造者はしばしば困難を伴っていることが示されてきた。
【０００４】
アルミナ-イットリア系中の相関係は、例えばＪ．Ｓ．Ａｂｅｌｌ、Ｉ．Ｒ．Ｈａｒｒｉｓ、Ｂ．ＣｏｃｋａｙｎｅおよびＢ．Ｌｅｎｔ、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ、９（１９７４）５２７によって知られている。固体状態では、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12（ＹＡＧ）は、理想的な化学量論からのずれが発生すると、ラインコンパウンド（ｌｉｎｅ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）として、多結晶ガーネットＹＡＧ材料中で形成される隣接する相となるアルミナ、Ａｌ2Ｏ3、またはＹＡＰ、ＹＡｌＯ3の何れかと結晶化する。
【０００５】
Ｍ．Ｍ．ＫｕｋｌｊａおよびＲ．Ｐａｎｄｅｙ、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．８２（１９９９）２８８１によれば、固有の（ｉｎｓｔｒｉｎｓｉｃ）アンチサイト（ａｎｔｉ−ｓｉｔｅ）不規則（ｄｉｓｏｒｄｅｒ）は、理想的な化学量論からのずれ、すなわちＹ3Ａｌ5Ｏ12（ＹＡＧ）ガーネット化合物中の過剰なＹ2Ｏ3またはＡｌ2Ｏ3、に対応する支配的なメカニズムであることが知られている。このようなアンチサイト不規則は、８面体アルミニウムサイトのイットリウムの混入が、１２面体イットリウムサイトのアルミニウム混入よりもエネルギー的により起こりやすいので、特に過剰なイットリアを示す組成物に対して、化学量論的ラインコンパウンド周辺の単一相の存在領域を拡大する可能性がある。
【０００６】
しかしながら、特にＣｅ（ＩＩＩ）がドープされたＹＡＧ−セラミックスの工業生産という面では、計量誤差または製造プロセス中の変動によって的確な組成を正確に維持することがしばしば不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、特に広範な用途でより大きい製造ばらつきを許容する改良された特性を持つＹＡＧベースのセラミックガーネット材料を供給することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、本発明の請求項１に記載のおよび／または本発明の請求項９に記載の方法によるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料によって解決される。従って、ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料中で８面および／または１２面に配位したカチオン格子サイト（ｓｉｔｅ）を占有可能な少なくとも一つのマルチサイト（ｍｕｌｔｉ−ｓｉｔｅ）元素を有するＹＡＧベースのセラミックガーネット材料が供給される。
【０００９】
驚いたことに、本発明の範囲内の多くの用途で、このようなＹＡＧベースのセラミックガーネット材料を使用することで、ＹＡＧベースのセラミックの特徴に影響を与えずに製造ばらつきに対して非常に強くなり得ることが見出された。いくつかの用途では、ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の特徴は、さらに、改良され得る。確かな理論に基づかなくとも、発明者らは少なくとも一つのマルチサイト元素が他のイオン、特にＹＡＧ−材料中のＹおよび／またはＡｌイオンに対して代替物（ｐｌａｃｅｈｏｌｄｅｒ）として振る舞う能力が、ＹＡＧ−材料のプロセッシングウィンドウ（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）を広める手助けをする、と信じている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施例ＩによるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の微細構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例ＩＩによるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の微細構造を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例ＩＩＩによるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の微細構造を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例ＩＶによるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の微細構造を示す図である。
【図５】図５は、比較例ＩによるＹＡＧセラミックガーネット材料の微細構造を示す図である。
【図６】図６は、比較例ＩＩによるＹＡＧセラミックガーネット材料の微細構造を示す図である。
【図７】図７は、比較例ＩＩＩによるＹＡＧセラミックガーネット材料の微細構造を示す図である。
【図８】図８は、比較例ＩＶによるＹＡＧセラミックガーネット材料の微細構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
用語“ＹＡＧベース（ＹＡＧ−ｂａｓｅｄ）”は、特に、主成分として材料ＭI3ＭII2（ＭIIIＸ4）3（ここでＭIはＭｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｎａ、Ｓｒ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕまたはそれらの混合物の群から選択され、ＭIIはＡｌ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｙ、Ｇｅ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｌｕまたはそれらの混合物の群から選択され、ＭIIIはＡｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｖ、Ａｓ、Ｚｎまたはそれらの混合物の群から選択され、ＸはＯ、Ｓ、Ｎ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＯＨおよびそれらの混合物の群から選択されおよび、それぞれの８面体が頂点を共有する４面体を介して他の六つと結合する８面体ＭIIＸ6および４面体ＭIIIＸ4から構成される）を含む材料を意味し、および／または、含む。組成物の構造が（ＭIIＸ3）2（ＭIIIＸ2）3となるように、それぞれの４面体は四つの８面体とその頂点を共有する。より大きいイオンであるＭIは、最終的な組成物ＭI3ＭII2ＭIII3Ｘ12またはＭI3ＭII2（ＭIIIＸ4）3である構造の間隙中で８配位の位置（１２面体）を占有する。
【００１２】
用語“主成分”は、特に、少なくとも一つのマルチサイト元素および添加された可能性があるドーパント材料を含まない、ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の９５％以上、好ましくは９７％以上および最も好ましくは９９％以上が当該材料から成ることを意味する。
【００１３】
本発明中のあるガーネット材料では、ＭIIおよびＭIIIの位置は少なくとも一部が同じ元素の原子によって占有されていることに留意されたい。
【００１４】
ＹＡＧベースのセラミック材料はＬｕ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌａ、Ｃｅまたはそれらの混合物の群から選択される材料でドープされてもよいことに留意されたい。
【００１５】
本発明における用語“ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料”は、特に、前述した材料とセラミックプロセッシング中に添加してもよい添加剤との混合物を、さらに意味し、および／または、含む。これらの添加剤は、最終材料に一部が取り込まれてもよく、または全部が取り込まれてもよく、そして最終材料は、幾つかの化学的に異なった核種の複合体であってもよく、特に例えば当業者にはフラックスとして知られる核種を含んでいてもよい。好適なフラックスは、アルカリ土類−またはアルカリ−金属酸化物およびハライド、ボラート、ＳｉＯ2等を含む。
【００１６】
本発明における用語“セラミック材料”は、特に、細孔の数が制御されたまたは細孔が無い、結晶のまたは多結晶の圧縮（ｃｏｍｐａｃｔ）材料または複合材料意味し、および／または、含む。
【００１７】
本発明における用語“多結晶材料”は、特に、体積密度が主成分の９０パーセントよりも大きく、８０パーセントよりも大きい単結晶ドメインからなり、それぞれのドメインは直径が０．５μｍより大きく、異なる結晶軸方向を有していてもよい材料を、意味し、および／または、含む。単結晶ドメインはアモルファスまたはガラス質の材料、または追加の結晶成分によって結び付けられてもよい。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも一つのマルチサイト元素の六重配位イオン半径は７０ｐｍ以上１０４ｐｍ以下であり、および／または少なくとも一つのマルチサイト元素の八重配位イオン半径は８５ｐｍ以上１１６ｐｍ以下である。これは、本発明の範囲内の多くの用途で非常に効果的であることが示された。
【００１９】
いくつかの異なるマルチサイト元素が存在する場合には全てのマルチサイト元素のイオン半径は上記の範囲であることが特に好ましいことに留意されたい。これは、本発明範囲内の全ての他の実施形態に準用される。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも一つのマルチサイト元素の六重配位イオン半径は７５ｐｍ以上１０４ｐｍ以下であり、より好ましくは８８ｐｍ以上１０２ｐｍ以下である。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも一つのマルチサイト元素の八重配位イオン半径は９０ｐｍ以上１１４ｐｍ以下であり、より好ましくは９２ｐｍ以上１１２ｐｍ以下である。
【００２２】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも一つのマルチサイト元素の濃度はＹＡＧベースのガーネット構造に対して０．５ｍｏｌ％以上５ｍｏｌ％以下である。これは、本発明の範囲内の広範な用途のＹＡＧ−材料の特性を悪化させずに最も広いプロセッシングウィンドウを得るための最も好適な範囲であることが示された。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも一つのマルチサイト元素の濃度は、式単位のカチオン合計に対して０．１原子％以上０．７原子％以下であり、好ましくは０．２原子％以上０．４原子％以下である。
【００２４】
本発明の一実施形態によれば、セラミックガーネット材料中の（Ｙ、Ｌｕ、Ｇｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ）の合計と（Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｇａ、Ｓｃ）の合計との商は０．５９０以上０．６１０以下である。このようにすることにより、広範な用途に対して最も好適なＹＡＧ−セラミック材料を得ることが可能である。好ましくは、セラミックガーネット材料中の（Ｙ、Ｌｕ、Ｇｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｃａ）の合計と（Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｈｆ）の合計の商は、０．５９３以上０．６０７以下であり、より好ましくは０．５９５以上０．６０５以下である。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態によれば、ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料中の主相と可能性のある二次相との比は１０：１以上であり、好ましくは２０：１以上であり、最も好ましくは４０：１以上である。
【００２６】
本発明における用語“二次相”は、特に、異なる化学組成物および／または結晶構造を示す最終混合物の微量成分を意味し、および／または、含む。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも一つのマルチサイト元素はＳｃ、Ｇａ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｍｇおよびそれらの混合物を含有する群から選択される。これらの材料は実際に多くの用途でその能力が証明された。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態によれば、Ｃｅ（ＩＩＩ）がドープされたＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の光熱安定性は、光パワー密度１０Ｗ／ｃｍ2および平均光エネルギー２．７５ｅＶで２００℃にしたセラミック材料を１０００時間曝露した後で８０％以上１００％以下である。
【００２９】
本発明における用語“光熱安定性”は、特に、熱および高輝度励起の同時適用下での発光強度の維持を意味し、および／または、含む。すなわち光熱安定性１００％は、同時照射および加熱によっては、材料が実質的には影響されないことを示す。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態によれば、Ｃｅ（ＩＩＩ）がドープされたＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の光熱安定性は、光パワー密度１０Ｗ／ｃｍ2および平均光エネルギー２．７５ｅＶで２００℃にしたセラミック材料を１０００時間曝露した後で、８２．５％以上９５％以下、好ましくは８５％以上９７％以下である。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態によれば、ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の熱伝導率は０．０７Ｗｃｍ-1Ｋ-1以上０．１５Ｗｃｍ-1Ｋ-1以下である。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態によれば、Ｃｅ（ＩＩＩ）がドープされたＹＡＧ[PS1]ベースのセラミックガーネット材料の量子効率は９０％以上９９％以下である。
【００３３】
本発明における用語“量子効率”は、特に、吸収された光子の数に対する放射された光子の数の比率を意味し、および／または、含む。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態によれば、ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の量子効率は９３％以上９９％以下であり、好ましくは９５％以上９８％以下である。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、ＹＡＧベースセラミックガーネット材料の空気中の垂直入射透過度は、５５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長範囲の光で、１０％以上８５％以下であることを示す。
【００３６】
好ましくは、空気中の垂直入射透過度は、５５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長範囲の光で、２０％以上８０％以下であり、より好ましくは３０％以上７５％以下であり、最も好ましくは、５５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長範囲の光で、４０％よりも大きく７０％未満である。
【００３７】
本発明における用語“透過度”は、特に、材料に吸収されないある波長の入射光の１０％以上好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上、最も好ましくは４０％以上８５％以下が、空中（任意の角）でサンプルに垂直入射して透過することを意味する。この波長は好ましくは５５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲である。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態によれば、ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の密度は、化学量論的ガーネット構造の理論上密度の９５％以上１０１％以下である。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態によれば、ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の密度は理論上の密度の９７％以上１００％以下である。
【００４０】
本発明に記述された好ましい実施形態による１００％未満の密度は、好ましくは、セラミックマトリックス中にまだ細孔が存在する段階にセラミックを焼結することで得られる。最も好ましくは、密度は９８．０％以上９９．８％以下の範囲であり、セラミックマトリックス中の全体の細孔容積が０．２％以上２％以下の範囲内である。好ましい平均細孔直径は４００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の範囲である。
【００４１】
本発明は、さらに、焼結ステップを含む本発明によるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の製造方法に関する。
【００４２】
本発明における用語“焼結ステップ”は、特に、焼結された材料の主成分に液体状態が無い、熱の影響による前駆物質粉末の高密度化を意味し、一軸成形と静水圧圧縮成形（ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）の使用の組み合わせであってもよい。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態によれば、焼結ステップは常圧で実施され、好ましくは還元性雰囲気または不活性雰囲気中で実施される。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態によれば、該方法は、さらに、セラミックガーネット前駆体材料を、焼結前の理論上密度の５０％以上７０％以下、好ましくは５５％以上６５％以下、にプレスするステップを含む。このステップは、本発明に記述されているように、ＹＡＧベースセラミックガーネット材料の多くの場合に焼結ステップを改良することが実際に示された。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態によれば、本発明によるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料の製造方法は次のステップを含む。
（ａ）  ＹＡＧベースのセラミックガーネット材料用の前駆物質材料の混合。
（ｂ）  任意で実施される、揮発性材料（カルボナートが使用される場合のＣＯ2等）を除去するための、好ましい温度が１３００℃以上１７００℃以下である前駆物質材料の焼成。
（ｃ）  任意で実施される研削および洗浄。
（ｄ）  第１のプレスステップ、好ましくは、所望の形状（例えば、棒−形状またはペレット−形状）にする、金型の適切な粉末圧縮（ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ）道具を使用する一軸プレスステップおよび／または常温静水圧圧縮成形（ｃｏｌｄ  ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｉｎｇ）ステップ、好ましくは３０００バール以上５０００バール以下。
（ｅ）  １０-7ミリバール以上１０4ミリバール以下の不活性な、還元性またはわずかに酸化性雰囲気中での、１５００℃以上２２００℃以下の、焼結ステップ。
（ｆ）  任意で実施される加熱加圧成形（ｈｏｔ  ｐｒｅｓｓｉｎｇ）ステップ、好ましくは３０バール以上２５００バール以下および好ましくは１５００℃以上２０００℃以下での好ましくは熱間静水圧圧縮成形（ｈｏｔ  ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｉｎｇ）ステップおよび／または、好ましくは１００バール以上２５００バール以下および好ましくは１５００℃以上２０００℃以下での一軸加熱加圧成形ステップ。
（ｇ）  任意で実施される、１０００℃よりも高く１７００℃未満の不活性雰囲気または酸素含有雰囲気中の後焼きなましステップ。
【００４６】
この製造方法によれば、多くの所望の材料組成物にとって、本発明中で使用される最高のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料を製造した。
【００４７】
本発明は、光放出デバイスにも関し、特に、本発明のＹＡＧベースのセラミックガーネット材料を含むＬＥＤに関する。
【００４８】
本発明によるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料、本発明によるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料を含む光放出デバイスおよび／または本発明の方法により製造されるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料は、次の１以上の項目の幅広い種類のシステムおよび／または用途で使用してもよい。
【００４９】
事務照明システム、
家庭用途システム、
店舗照明システム、
家庭照明システム、
アクセント照明システム、
スポット照明システム、
劇場照明システム、
光ファイバー用途のシステム、
投影システム、
自己点灯（ｓｅｌｆ−ｌｉｔ）ディスプレイシステム、
ピクセルで構成された（ｐｉｘｅｌａｔｅｄ）ディスプレイシステム、
セグメント化された（ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ）ディスプレイシステム、
警標システム、
医療照明用システム、
指標（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ  ｓｉｇｎ）システム
装飾照明システム、
携帯システム、
自動車用途、
温室照明システム
窓材料および窓用途、
特にガーネットホスト格子を有する多結晶レーザー材料用のレーザー用途システム、
特にＨＩＤランプ用の光放出デバイスハウジング、および
高屈折率を有する光学レンズまたは光学エレメント。
【００５０】
請求の範囲に記載されている要素および記述されている実施形態において本発明に従って使用されている要素だけではなく、前述の要素も、大きさ、形状、材料選択および技術概念に関して当業者に知られている選択基準を制限無く適用できることに特別な例外はない。
【００５１】
本発明の対象である追加の詳細、特徴、特性および利点は、サブクレーム、図およびそれぞれの図の以下の記述および実施例に開示されており、それらは−例示的な方法で−本発明によるＹＡＧベースのセラミックガーネット材料のいくつかの実施形態および実施例として示されている。
【実施例】
【００５２】
実施例Ｉ乃至ＩＶ
本発明は、発明に関するＹＡＧベースセラミックガーネット材料の四つの実施例（単に説明的な方法）である実施例Ｉ乃至ＩＶと共によく理解されるであろう。
【００５３】
ガーネット材料は以下の方法により作製される。
最初に、適切な量のＹ2Ｏ3粉（９９．９９％、ロディア（Ｒｈｏｄｉａ））、Ｇｄ2Ｏ3（９９．９９％、ロディア）、Ｓｃ2Ｏ3（９９．９％）、Ａｌ2Ｏ3（９９、９９％、バイコウスキー（Ｂａｉｋｏｗｓｋｉ））およびＣｅＯ2（９９％超、ロディア）を計量し、加水分解されたテトラエトキシシランとして１０００ｐｐｍのシリカを添加したイソプロパノール中で高密度アルミナのミリング媒体でミリングした。その後、セラミックスラリーは粗い粒子を除去するために篩分けされ、ポリビニルブチラールベースのバインダー系を添加後に乾燥させた。粉末混合物は、その後造粒され、常温静水圧圧縮成形によってセラミック素地が形成された。空気雰囲気中でバインダーを除去後、セラミック素地は、Ｈ2／Ｎ2（５％／９５％）雰囲気中の温度範囲１６００℃〜１７５０℃で焼結された。機械加工後、空気雰囲気中１２００℃〜１４００℃でセラミック部分を後焼きなましした。
【００５４】
表１に、四つの発明の実施例Ｉ乃至ＩＶの材料組成物を示す。
【表１】
2009544791.tif 000003
【００５５】
マルチサイトカチオンＳｃの量は化学量論的ガーネット組成物の式単位のカチオン合計に対して０．２５％に選択された。
【００５６】
用語“相対（ｒｅｌ．）密度”は、二つの最も密度の高い（同一密度を有した）セラミックスが相対密度１００％を持っていることを意味する。全てのセラミックスは本質的に同じ密度を有すると考えることができる。
【００５７】
比較例Ｉ乃至ＩＶ
発明の実施例と共に、一つのマルチサイト元素も有しない（すなわちＳｃは存在しない）四つの比較例も上記のように厳密に実施された。
【００５８】
表ＩＩは四つの発明の実施例Ｉ乃至ＩＶの材料組成物を示す。
【表２】
2009544791.tif 000004
【００５９】
ここでの用語“相対（ｒｅｌ．）密度”も、最密なセラミックスは相対密度１００％を持っていることを意味する。密度の偏りが表Ｉに比べて少し大きいので光学的性質の大きなばらつき（scatter）、例えば散乱（scattering）が観察できることが分かる。
【００６０】
図１〜８は、発明の実施例Ｉ乃至ＩＶ（図１〜４にそれぞれ対応し）および比較例Ｉ乃至ＩＶ（図５〜８にそれぞれ対応し）の微細構造（ＳＥＭ顕微鏡写真）を示す。
【００６１】
全ての発明の実施例では、観察される二次相が無い均一な構造を示すが、全ての比較例では二次相が存在することが分かる。
【００６２】
最良の比較例は、最初の材料混合物中のＡｌ−含有量がやや少ないが、例ＩＩであることに留意すべきである。アルミナを用いたミリングのために、ほんの微かな磨耗が発生し、その結果わずかにＡｌ−含有量が増加する。
【００６３】
実施例ＩＩＩおよびＩＶは、どちらも、セラミック中の拡散中心として挙動する、アルミナの二次相粒（走査型電子顕微鏡画像中の黒粒として視認可能である）を示す。
【００６４】
しかしながら、比較例ＩＩは、内部に細孔が残っているので、最も密度が小さいセラミックであることは明白である。広範な用途において、マルチサイト元素が無い場合には、最もありそうな原因である焼結助剤として働く共晶二次相が無いために、的確な組成物を有する材料もしばしば焼結が最も困難な材料であることが示された。少なくとも一つのマルチサイト元素が添加されれば、これは克服され得る。全ての発明の実施例で優れた焼結特性が示された。
【００６５】
前述された詳細な実施形態の要素および特徴の特定の組み合わせは一例にすぎず、これらの教示と、本明細書および参照として取り入れられた特許／特許出願の他の教示との交換および置換も明確に考慮される。当業者であれば、請求項に記載されている本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記述されたものの変形、修正、および他の実施形態を想到可能であることを当業者は理解するであろう。従って、前述の記載は実施例にすぎず、限定して解釈すべきではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびそれらと均等の範囲によって定義される。さらに、明細書および請求項に使用されている参照記号は請求項に記載される本発明の範囲を限定するものではない。
【図１】
2009544791.tif 000005
【図２】
2009544791.tif 000006
【図３】
2009544791.tif 000007
【図４】
2009544791.tif 000008
【図５】
2009544791.tif 000009
【図６】
2009544791.tif 000010
【図７】
2009544791.tif 000011
【図８】
2009544791.tif 000012
【国際調査報告】
2009544791.tif 000013
2009544791.tif 000014
2009544791.tif 000015