(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板の表面に設けられ、入射光を色変換する波長変換体と、を備え、
前記波長変換体は、
入射光を色変換する無機蛍光体粒子と、
融点が８００℃以下の金属酸化物を１種以上含み、前記無機蛍光体粒子同士を固着させるバインダ層と、
を有し、
前記バインダ層は、前記融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子を１種以上含む複数個のナノ粒子が固着してなるナノ粒子固着体であり、
前記基板と前記波長変換体とは、前記波長変換体のバインダ層により固着されることを特徴とする波長変換部材。
【請求項２】
基板と、
この基板の表面に設けられ、入射光を色変換する波長変換体と、を備え、
前記波長変換体は、
入射光を色変換する無機蛍光体粒子と、
融点が８００℃以下の金属酸化物を１種以上含み、前記無機蛍光体粒子同士を固着させるバインダ層と、
を有し、
前記バインダ層は、前記融点が８００℃以下の金属酸化物を１種以上含むバルク体であり、
前記基板と前記波長変換体とは、前記波長変換体のバインダ層により固着されることを特徴とする波長変換部材。
【請求項３】
前記バルク体は、前記融点が８００℃を超える金属酸化物からなるナノ粒子と、金属イオン又は金属アルコキシドと、の混合物を、乾燥し、焼成することにより得られたものであることを特徴とする請求項２に記載の波長変換部材。
【請求項４】
前記融点が８００℃以下の金属酸化物は、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化鉛、酸化テルル、酸化ホウ素及び酸化クロムからなる群より選択される１種以上の金属酸化物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項５】
前記バインダ層は、酸化亜鉛のナノ粒子をさらに含むことを特徴とする請求項１又は４に記載の波長変換部材。
【請求項６】
前記バインダ層は、酸化亜鉛をさらに含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項７】
前記バインダ層のナノ粒子固着体における隣接する前記ナノ粒子間の固着部は、前記融点が８００℃以下の金属酸化物と、融点が８００℃を超える金属酸化物と、からなる共晶材料を含むことを特徴とする請求項１又は５に記載の波長変換部材。
【請求項８】
前記バルク体は、前記融点が８００℃以下の金属酸化物と、融点が８００℃を超える金属酸化物と、からなる共晶材料を含むことを特徴とする請求項２〜４及び６のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【請求項９】
前記共晶材料は、ＺｎＭｏＯ４であることを特徴とする請求項７又は８に記載の波長変換部材。
【請求項１０】
前記ナノ粒子固着体は、窒化ホウ素のナノ粒子をさらに含むことを特徴とする請求項１、４、５又は７に記載の波長変換部材。
【請求項１１】
前記バルク体は、窒化ホウ素をさらに含むことを特徴とする請求項２、３、４、６、８又は９に記載の波長変換部材。
【請求項１２】
前記基板が金属基板であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の波長変換部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトルミネッセンスを利用する波長変換部材に関し、特にハイパワーの励起光が照射された場合でも耐熱性及び放熱性に優れ、かつ低温で焼成可能な波長変換部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フォトルミネッセンスを利用する波長変換体として、励起光の照射により発光する複数個の蛍光体粒子と、これら複数個の蛍光体粒子を保持するバインダと、から構成されるものが知られている。具体的には、シリコーン樹脂に蛍光体を充填させたものが知られている。波長変換体は、例えば、金属基板上に形成された層状体や、板状体の形態をとる。なお、本明細書では、基板と波長変換体とを含む部材を波長変換部材という。【０００３】
近年、波長変換部材には、光出力の向上のために励起光のハイパワー化が求められている。このため、波長変換部材には、励起光としてレーザー光源等のハイパワーな励起光が用いられるようになってきている。しかし、シリコーン樹脂等の有機バインダは耐熱性及び放熱性に乏しい。このため、有機バインダを有する波長変換部材にレーザー光源等のハイパワーな励起光が照射されると、バインダを構成する有機物質に変色や焦げが発生して光の透過率が低下することにより、波長変換部材の光出力効率が低下しやすい。また、有機バインダを有する波長変換部材にレーザー光源等のハイパワーな励起光が照射されると、有機物質の熱伝導率が通常１Ｗ／ｍ・Ｋ未満と低いため発熱する。これにより、有機バインダを有する波長変換部材は、蛍光体の温度消光が発生しやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０９０５４９号公報
【特許文献２】特開２０１５−３８９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに対し、特許文献１には、耐熱性、放熱性及び可視光透過率が高いセラミックス材料と、シリコーン樹脂等の有機バインダと、蛍光体とを用い焼結させて得られた波長変換体が開示されている。この波長変換体を基板上に形成すると波長変換部材が得られる。上記特許文献１の波長変換体は、例えば１２００℃程度の高温で焼結することにより製造される。しかし、特許文献１の波長変換体は、高温で焼結することから波長変換体及びこれを用いた波長変換部材の生産性が低いという課題があった。また、演色性に優れ白色ＬＥＤ用の蛍光体として広く用いられている蛍光体であるＣＡＳＮ（（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）蛍光体は、高温環境下で酸化反応が生じ輝度維持率が顕著に低下しやすい。このため、高温で焼結する特許文献１の波長変換体では高温環境下で酸化反応が生じるＣＡＳＮ蛍光体を使用できないことから、得られる波長変換部材の演色性を向上させることが困難であるという課題があった。【０００６】
また、特許文献２には、蛍光体と、シリカ系材料やこの前駆体からなるバインダとを用い、５００℃以下に加熱して硬化したバインダで蛍光体同士を固着することにより、波長変換体、及びこれを用いた波長変換部材や発光装置を製造する方法が開示されている。しかし、シリカは他の金属酸化物に比較して熱伝導率が通常１Ｗ／ｍ・Ｋ未満と低いため、波長変換体、及びこれを用いた波長変換部材や発光装置の放熱性が悪いという課題があった。【０００７】
なお、これらの課題を解決するために、複数個の蛍光体粒子と、平均粒径Ｄ５０が１ｎｍ以上１００ｎｍ未満のナノ粒子が複数個固着したナノ粒子固着体からなり隣接する前記蛍光体粒子同士を固着させるバインダ層と、を備える波長変換体が提案されている。しかし、この波長変換体を基板上に形成して得られる波長変換部材は、基板と波長変換体の蛍光体粒子とを固定するバインダ層の密着強度が不十分であるため、基板と波長変換体とが剥離するおそれがあるという課題があった。このように、従来、ハイパワーの励起光が照射された場合でも耐熱性及び放熱性に優れ、基板と波長変換体との密着性が高く、かつ低温で焼成可能な波長変換部材は、知られていなかった。【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。本発明は、ハイパワーの励起光が照射された場合でも耐熱性及び放熱性に優れ、基板と波長変換体との密着性が高く、かつ低温で焼成可能な波長変換部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る波長変換部材は、基板と、この基板の表面に設けられ、入射光を色変換する波長変換体と、を備える。前記波長変換体は、入射光を色変換する無機蛍光体粒子と、融点が８００℃以下の金属酸化物を１種以上含み、前記無機蛍光体粒子同士を固着させるバインダ層と、を有する。前記バインダ層は、前記融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子を１種以上含む複数個のナノ粒子が固着してなるナノ粒子固着体である。前記基板と前記波長変換体とは、前記波長変換体のバインダ層により固着される。また、本発明の第２の態様に係る波長変換部材は、基板と、この基板の表面に設けられ、入射光を色変換する波長変換体と、を備える。前記波長変換体は、入射光を色変換する無機蛍光体粒子と、融点が８００℃以下の金属酸化物を１種以上含み、前記無機蛍光体粒子同士を固着させるバインダ層と、を有する。前記バインダ層は、前記融点が８００℃以下の金属酸化物を１種以上含むバルク体である。前記基板と前記波長変換体とは、前記波長変換体のバインダ層により固着される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る波長変換部材の模式的な断面図である。
【図２】図１の部分Ａを拡大して示す模式的な断面図である。
【図３】図１の部分Ｂを拡大して示す模式的な断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る波長変換部材の模式的な断面図である。
【図５】図４の部分Ｃを拡大して示す模式的な断面図である。
【図６】図４の部分Ｄを拡大して示す模式的な断面図である。
【図７】第３の実施形態及び実施例２に係る波長変換部材の波長変換体の破断面に表れたバインダ層の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真の一例である。
【図８】実施例３に係る波長変換部材の波長変換体の破断面に表れたバインダ層の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真の一例である。
【図９】実施例２に係る波長変換部材の波長変換体のバインダ層のＸＲＤ評価結果の一例である。
【図１０】実施例３に係る波長変換部材の波長変換体のバインダ層のＸＲＤ評価結果の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［波長変換部材］
以下、実施形態に係る波長変換部材について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る波長変換部材１は、基板５０と波長変換体１０とを備え、波長変換体１０は、無機蛍光体粒子２０とバインダ層３０とを有する。また、波長変換部材１において、基板５０と波長変換体１０とは、波長変換体１０のバインダ層３０により固着される。
【００１２】
以下に示す複数個の実施形態は、バインダ層３０の構成が異なる実施形態になっている。バインダ層３０の形態としては、ナノ粒子固着体及びバルク体等の形態がある。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る波長変換部材の模式的な断面図である。第１の実施形態に係る波長変換部材１は、バインダ層３０がナノ粒子固着体である実施形態である。
【００１４】
図１に示すように、第１の実施形態に係る波長変換部材１は、基板５０と、この基板５０の表面に設けられ、入射光を色変換する波長変換体１０と、を備える。また、波長変換体１０は、入射光を色変換する無機蛍光体粒子２０と、無機蛍光体粒子２０同士を固着させるバインダ層３０と、を有する。基板５０と波長変換体１０とは、波長変換体１０のバインダ層３０により固着される。
【００１５】
＜基板＞
基板５０は、波長変換体１０を支持する基板である。基板５０は、波長変換体１０を構成するバインダ層３０と固着することにより、波長変換体１０と密着している。なお、基板５０の表面に波長変換体１０が設けられるとは、基板５０の表面に波長変換体１０が直接的又は間接的に設けられることを意味する。第１の実施形態では、図１及び３に示すように、基板５０の表面に波長変換体１０が直接的に設けられる。
【００１６】
しかし、他の実施形態では、基板５０と波長変換体１０との間に、基板５０との密着性に優れるとともに波長変換体１０のバインダ層３０と固着する部材を備えたものとすることができる。このような部材としては、例えば、金属薄膜、酸化物薄膜、及びこれらの組み合わせからなる部材が用いられる。基板５０と波長変換体１０との間にこのような部材を有する他の実施形態では、基板５０の表面に波長変換体１０が間接的に設けられることになる。
【００１７】
基板５０としては、特に限定されないが、例えば、ガラス基板等の透明基板や、銅基板、ステンレス基板等の金属基板、ＡｌＮ基板等のセラミック基板等が用いられる。このうち、基板５０が金属基板であると、セラミックに比べて一般的に熱伝導率が高い金属からなることから、セラミックからなる波長変換体１０で発生する熱を効率よく放熱することができるため好ましい。また、基板５０がセラミック基板であると、基板５０と波長変換体１０との間の熱膨張係数の差が少なくなり、基板５０と波長変換体１０とが剥離しにくくなるため好ましい。セラミック基板のうち、ＡｌＮ基板は、耐熱性が高いためより好ましい。なお、波長変換体１０は、後述のように、無機蛍光体粒子２０及びバインダ層３０が共にセラミックからなるため、全体がセラミックで構成されている。
【００１８】
ところで、金属は、通常、セラミックに比べて熱膨張係数が大きい。このため、基板５０が金属基板である場合に波長変換部材１に大きい温度変化が生じると、金属基板５０とセラミックからなる波長変換体１０との間で熱膨張係数に差が生じ、両者を剥離させようとする力が働く。これに対し、本実施形態の波長変換体１０では、波長変換体１０のバインダ層３０が特定のナノ粒子３１を１種以上含むため、バインダ層３０と基板５０とが強く固着している。このため、本実施形態では、金属基板５０と波長変換体１０とが剥離しにくいことから、基板５０として金属基板を用いることができる。
【００１９】
＜波長変換体＞
波長変換体１０は、基板５０の表面に設けられ、入射光を色変換する部材である。波長変換体１０は、入射光を色変換する無機蛍光体粒子２０と、無機蛍光体粒子２０同士を固着させるバインダ層３０と、を有する。波長変換体１０中の無機蛍光体粒子２０は、入射光により励起されて、入射光に対して色変換した光を放射する。波長変換体１０は、この無機蛍光体粒子２０の作用により、入射光を色変換する作用を発現する。
【００２０】
なお、図１に示す波長変換体１０では、個々の無機蛍光体粒子２０の表面がバインダ層３０で被覆されることにより、無機蛍光体粒子２０とバインダ層３０とからなるナノ粒子被覆蛍光体粒子４０が形成されている。しかし、本実施形態において、バインダ層３０は、少なくとも隣接する無機蛍光体粒子２０同士、及び無機蛍光体粒子２０と基板５０とを固着させるように形成されていればよい。このため、図１に示す波長変換体１０以外の実施形態として、個々の無機蛍光体粒子２０の表面の一部がバインダ層３０で被覆されずに露出し、ナノ粒子被覆蛍光体粒子４０が形成されない波長変換体とすることもできる。
【００２１】
［無機蛍光体粒子］
無機蛍光体粒子２０は、入射光を色変換する無機粒子である。入射光としては、特に限定されないが、例えば、紫外線、紫色光、青色光等を用いることができる。無機蛍光体粒子２０は、入射光により励起されて、入射光に対して色変換した光を放射する。
【００２２】
無機蛍光体粒子２０は、フォトルミネッセンスが可能なものであればよく、その種類は特に限定されない。無機蛍光体粒子２０としては、例えば、ＹＡＧ、すなわちＹ３Ａｌ５Ｏ１２からなるガーネット構造の結晶の粒子や、（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕからなる蛍光体粒子が用いられる。
【００２３】
無機蛍光体粒子２０は、大気中１２００℃以上での蛍光体粒子の焼成後の輝度（Ｌ２）を大気中１２００℃以上での蛍光体粒子の焼成前の輝度（Ｌ１）で除して得られる輝度維持率（Ｌ２／Ｌ１）が８０％以下の蛍光体粒子を含むことが好ましい。無機蛍光体粒子２０が、輝度維持率（Ｌ２／Ｌ１）が８０％以下の蛍光体粒子を含むと、高い変換効率をもちながら演色性が高い波長変換体１０を得ることができるため好ましい。
【００２４】
無機蛍光体粒子２０の粒子径は、バインダ層３０で固着可能な大きさである限り特に限定されない。
【００２５】
無機蛍光体粒子２０は、同じ組成の蛍光体からなるものであってもよいし、２種以上の組成の蛍光体の粒子の混合体であってもよい。
【００２６】
［バインダ層］
バインダ層３０は、融点が８００℃以下の金属酸化物を１種以上含むことにより、無機蛍光体粒子２０同士を固着させる部材である。バインダ層３０は、融点が８００℃以下の金属酸化物のみからなるものであってもよいが、融点が８００℃以下の金属酸化物に加え融点が８００℃以下の金属酸化物以外の物質を含んでいてもよい。
【００２７】
第１の実施形態に係る波長変換部材１では、バインダ層３０が、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子のみからなるナノ粒子固着体になっている。なお、後述の第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａでは、バインダ層３０が、融点が８００℃以下の金属酸化物に加え融点が８００℃以下の金属酸化物以外の物質を含むナノ粒子からなるナノ粒子固着体になっている。
【００２８】
ここで、ナノ粒子固着体とは、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子を１種以上含む複数個のナノ粒子が固着してなり、ナノ粒子同士が分子間力で固着したものを意味する。ナノ粒子固着体は、通常、隣接するナノ粒子間に粒界が存在するが、融点が８００℃以下の金属酸化物を２種以上用いた場合、ナノ粒子間で共晶材料を生成して粒界が消失する場合がある。
【００２９】
融点が８００℃以下の金属酸化物について説明する。融点が８００℃以下の金属酸化物としては、例えば、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化鉛、酸化テルル、酸化ホウ素及び酸化クロムからなる群より選択される１種以上の金属酸化物が用いられる。
【００３０】
酸化モリブデンとしては、例えば、ＭｏＯ３（融点：７９５℃）が用いられる。酸化バナジウムとしては、例えば、Ｖ２Ｏ５（融点：６９０℃）が用いられる。酸化鉛としては、例えば、ＰｂＯ２（融点：２９０℃）、Ｐｂ３Ｏ４（融点：５００℃）等が用いられる。酸化テルルとしては、例えば、ＴｅＯ２（融点：７３３℃）が用いられる。酸化ホウ素としては、例えば、Ｂ２Ｏ３（融点：４３０℃）が用いられる。酸化クロムとしては、例えば、ＣｒＯ３（融点：１９６℃）が用いられる。
【００３１】
第１の実施形態に係る波長変換部材１では、バインダ層３０が、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子のみからなるナノ粒子固着体になっている。このバインダ層３０について図２及び３を参照して説明する。図２は、図１の部分Ａを拡大して示す模式的な断面図である。図３は、図１の部分Ｂを拡大して示す模式的な断面図である。図２及び３に示すように、バインダ層３０は、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１を１種以上含むナノ粒子固着体からなる。
【００３２】
なお、バインダ層３０であるナノ粒子固着体は、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１を１種以上含むものであればよく、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１以外のナノ粒子を含んでいてもよい。後述の第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａは、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１以外のナノ粒子３２を含む実施形態である。
【００３３】
本実施形態では、バインダ層３０が、融点８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１を１種以上含むナノ粒子固着体からなるため、バインダ層３０内、バインダ層３０と無機蛍光体粒子２０との間、及びバインダ層３０と基板５０との間、が強く固着される。融点８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１を１種以上含むナノ粒子固着体からなるバインダ層３０が、このように強い固着力を有する理由は、以下のとおりであると推測される。
【００３４】
ナノ粒子固着体からなるバインダ層３０は、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１同士が分子間力で固着することにより形状を保っている。融点８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１は、融点が８００℃を超える金属酸化物のナノ粒子３１に比較して変形しやすい。このため、バインダ層３０は、融点８００℃を超える金属酸化物のナノ粒子を用いたナノ粒子固着体に比較して、ナノ粒子３１同士の距離、隣接する無機蛍光体粒子２０同士、及び無機蛍光体粒子２０と基板５０との距離が通常近くなる。これにより、波長変換部材１では、ナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間、で強い分子間力が働き、波長変換体１０の機械的強度、及び波長変換体１０と基板５０との密着性が向上すると推測される。
【００３５】
なお、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１は、例えば４００〜８００℃程度の比較的低温の熱処理を行うと、熱処理をしない場合に比較して、軟化してより変形しやすくなる。このため、バインダ層３０は、製造途中で４００〜８００℃程度の比較的低温の熱処理を行うと、ナノ粒子３１同士の距離、隣接する無機蛍光体粒子２０同士、及び無機蛍光体粒子２０と基板５０との距離をより近くすることができる。これにより、波長変換部材１では、上記比較的低温の熱処理を行うと、ナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間、でより強い分子間力が働くようになる。この結果、波長変換部材１に上記比較的低温の熱処理を行うと、波長変換体１０の機械的強度、及び波長変換体１０と基板５０との密着性がより向上すると推測される。
【００３６】
例えば、図２に示すように、隣接する無機蛍光体粒子２０同士は、バインダ層３０で強く固着される。また、図３に示すように、無機蛍光体粒子２０と基板５０とは、バインダ層３０で強く固着される。
【００３７】
なお、図２及び３において、符号３１は融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子を示す。このため、図２及び３では、化学的組成が異なる酸化物であっても、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子である限り、同一符号３１で示す。例えば、図２及び３では、ナノ粒子３１が、融点８００℃以下のＡ金属酸化物のナノ粒子と、融点８００℃以下のＢ金属酸化物との混合物である場合に、Ａ金属酸化物及びＢ金属酸化物のナノ粒子を一括してナノ粒子３１として示す。
【００３８】
融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１の大きさは、平均粒径Ｄ５０が、通常１ｎｍ以上１００ｎｍ未満（１０オングストローム以上１０００オングストローム未満）好ましくは１ｎｍ以上９５ｎｍ未満である。融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１の大きさは、平均粒径Ｄ５０が、より好ましくは１０ｎｍ以上５０ｎｍ未満、さらに好ましくは１５ｎｍ以上２５ｎｍ未満である。ナノ粒子の平均粒径Ｄ５０が上記範囲内にあると、ナノ粒子同士が分子間力で固着して、強固なナノ粒子固着体からなるバインダ層３０が形成される。このため、ナノ粒子の平均粒径Ｄ５０が上記範囲内にあると、バインダ層３０内、バインダ層３０と無機蛍光体粒子２０との間、及びバインダ層３０と基板５０との間、が強く固着されやすい。ナノ粒子３１の平均粒径Ｄ５０は、例えば、バインダ層３０を、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、ＦＥ−ＳＥＭ等を用いて測定することにより算出される。
【００３９】
バインダ層３０は、有機物質をなるべく含まないことが好ましい。バインダ層３０に有機物質が含まれると、レーザー光源等のハイパワーな励起光が照射されたときに、バインダ層３０に含まれる有機物質に変色や焦げが発生して光の透過率が低下するおそれがある。
【００４０】
図１において、バインダ層３０は、無機蛍光体粒子２０の表面の全面を被覆している。しかし、本実施形態において、バインダ層３０は、無機蛍光体粒子２０の表面の全面を被覆する必要はなく、無機蛍光体粒子２０の表面のうち、隣接する無機蛍光体粒子２０間に介在する部分のみの無機蛍光体粒子２０の表面を被覆していればよい。すなわち、バインダ層３０は、無機蛍光体粒子２０の表面の少なくとも一部を被覆していればよい。
【００４１】
なお、無機蛍光体粒子２０の表面の全面がバインダ層３０で被覆された場合は、無機蛍光体粒子２０の内外の屈折率段差をバインダ層３０が抑制するため、無機蛍光体粒子２０の変換効率が高くなりやすい。一方、無機蛍光体粒子２０の表面の一部のみがバインダ層３０で被覆された場合は、部分的に形成されたバインダ層３０が光の散乱源となるため、波長変換体１０から外部への光取出し効率が向上しやすい。
【００４２】
図１及び２に示すように、波長変換体１０には、バインダ層３０間に形成される空隙３５やバインダ層３０の一部が凹んだ空隙３５が形成されていてもよい。後者の空隙３５は、バインダ層３０の形成時において、隣接する無機蛍光体粒子２０間へのナノ粒子３１の不充填により形成されたものと考えられる。バインダ層３０にバインダ層３０の一部が凹んだ空隙３５があると、光が散乱され、波長変換体１０から外部への光取出し効率を向上させやすい。
【００４３】
波長変換体１０の厚さは、特に限定されないが、例えば４０〜４００μｍ、好ましくは８０〜２００μｍとする。波長変換体１０の厚さが上記範囲内であると、放熱性を比較的高く維持できるため好ましい。
【００４４】
＜波長変換部材の製造方法＞
波長変換部材１は、例えば以下の方法により製造することができる。はじめに、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１を含むナノ粒子が分散されたナノ粒子分散液と、無機蛍光体粒子２０とを混合して混合液を作製する。
【００４５】
なお、ナノ粒子分散液又は混合液には、必要により、分散剤を添加する。分散剤は、通常、有機成分からなる。混合液は、例えばペースト状になるように粘度を調整する。混合液の粘度の調整は、例えば、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１を含むナノ粒子や無機蛍光体粒子２０等の固形分の濃度の調整により行う。
【００４６】
次に、このペースト状の混合液を金属基板等の基板５０上に塗布する。ペースト状の混合液の塗布は、例えば、バーコータを具備したアプリケータを用いた塗布、スクリーン印刷等の常圧環境下での種々の公知の塗布方法が用いられる。
【００４７】
［乾燥工程］
さらに、基板５０上のペースト状の混合液を乾燥させ固化させる乾燥工程を行う。乾燥工程は、ペースト状の混合液を固化させて波長変換体１０を得る工程である。得られる波長変換体１０は、無機蛍光体粒子２０と、無機蛍光体粒子２０同士を固着させるバインダ層３０とを有する。また、基板５０上に波長変換体１０が形成されると、基板５０と、波長変換体１０とを備える波長変換部材１が形成される。
【００４８】
乾燥工程における加熱温度は、例えば、５０〜１５０℃、好ましくは８０〜１２０℃である。また、乾燥工程における加熱時間は、例えば、３０〜１２０分、好ましくは４０〜８０分である。乾燥工程における加熱温度や加熱時間が上記範囲内にあると、波長変換体１０を効率よく形成することができる。
【００４９】
［焼成工程］
波長変換体１０のバインダ層３０中には有機物質が残存することがある。また、バインダ層３０は、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１同士の固着強度が十分に高くない場合もあり得る。このため、乾燥工程の後は、バインダ層３０中に有機物質が残存しないようにするとともに、バインダ層３０を構成するナノ粒子３１同士を強く固着させるために、波長変換部材１に対しさらに焼成工程を行うことが好ましい。
【００５０】
波長変換部材１にさらに焼成工程を行うと、通常、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間が、焼成工程前の波長変換部材１よりも強く固着したものになる。
【００５１】
焼成工程における加熱温度は、例えば、４００℃以上、好ましくは４００〜８００℃、より好ましくは４００〜５００℃、さらに好ましくは４３０〜４７０℃である。また、焼成工程における加熱時間は、例えば、６０〜１８０分、好ましくは１００〜１５０分である。焼成工程における加熱温度や加熱時間が上記範囲内にあると、焼成工程前のバインダ層３０中に仮に有機物質が含まれていても、バインダ層３０中の有機物質を焼失させることができ、かつバインダ層３０のナノ粒子固着体の固着強度が高くなる。
【００５２】
なお、バインダ層３０中には有機物質が残存することがある理由、及び有機物質を除去すべき理由は以下のとおりである。
【００５３】
上記ナノ粒子分散液又は混合液に必要により添加される分散剤は、通常、有機物質を含む。この有機物質は、上記の乾燥工程を行っても焼失せずにバインダ層３０中に残存することがある。このようなバインダ層３０中に有機物質が残存する波長変換体１０に、入射光の色変換のために高出力の励起光照射を行うと、バインダ層３０中の有機物質が熱で変質して波長変換体１０の光学特性を低下させるおそれがある。また、有機物質は一般的に無機物質よりも熱伝導率が低いため、バインダ層３０中に残存する有機物質により、波長変換体１０の熱伝導率が低下するおそれがある。このため、本製造方法では、仮にバインダ層３０中に有機物質が残存していてもこの有機物質を熱分解によって焼失させることができるように焼成工程を行うことが好ましい。
【００５４】
焼成工程は、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１が、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化鉛、酸化テルル、酸化ホウ素及び酸化クロムからなる群より選択される１種以上の金属酸化物からなるナノ粒子である場合に好適である。
【００５５】
焼成工程を行うと、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１同士の固着強度が高くなる理由は以下のとおりである。
【００５６】
波長変換部材１では、乾燥工程の加熱処理で、ナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間に存在する溶媒が除去される。すると、ナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間の距離が小さくなり分子間力が増大するために、無機蛍光体粒子２０や基板５０と固着するナノ粒子固着体が得られると推測される。しかし、上記乾燥工程の加熱処理ではナノ粒子３１自体の形状はあまり変化しないため、ナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間の距離は、比較的大きいまま残存する。このため、乾燥工程後に得られた波長変換部材１では、ナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間の分子間力が比較的小さいままであり、これらの間の固着力を向上させる余地が残されていると推測される。
【００５７】
これに対し、バインダ層３０に対して乾燥工程よりも高温の焼成工程を行うと、バインダ層３０を構成するナノ粒子３１が軟化して変形しナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間の距離がより近くなる。このため、焼成工程後に得られたバインダ層３０の状態では、ナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間で、分子間力が大きくなり、これらの間の固着力がより強くなるものと推測される。
【００５８】
なお、焼成工程を行う対象である波長変換部材１のうち、波長変換体１０は、無機蛍光体粒子２０と金属酸化物を主成分とするバインダ層３０とからなるためセラミックスである。一方、基板５０としては金属基板５０が用いられることもある。セラミックスと金属とを比較すると、セラミックスは金属に比較して、通常、熱膨張率及び熱伝導率が小さい。このため、基板５０が金属基板５０である場合は、焼成工程時に、金属基板５０と波長変換体１０との間で熱膨張率差が大きく生じ、金属基板５０と波長変換体１０との間の剥離を生じさせる力が働くと推測される。
【００５９】
しかし、本実施形態に係る波長変換部材１では、焼成工程後に、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１同士、ナノ粒子３１と無機蛍光体粒子２０との間、及びナノ粒子３１と基板５０との間が、強く固着した波長変換部材１が得られる。このため、本実施形態では、焼成工程により、仮に基板５０と波長変換体１０との間で熱膨張率差が大きく生じても、バインダ層３０の強い固着力により金属基板５０と波長変換体１０とが強く固着され、剥離が抑制される。このため、本実施形態に係る波長変換部材１では、金属基板５０と波長変換体１０との間に剥離が生じることは実質的にない。
【００６０】
（作用）
波長変換部材１の作用を説明する。本実施形態の波長変換部材１は、励起光が照射されることにより、波長変換体１０中の無機蛍光体粒子２０が励起され二次光を放射する。なお、無機蛍光体粒子２０の表面には、ナノ粒子３１が複数個固着したナノ粒子固着体からなるバインダ層３０が形成されている。しかし、ナノ粒子３１は励起光の透過性の高い材質からなるため、励起光は、バインダ層３０を透過して無機蛍光体粒子２０に照射され、無機蛍光体粒子２０が励起され二次光を放射することができる。
【００６１】
基板５０が光透過性の低い基板５０である場合、波長変換体１０で発生した二次光は波長変換体１０の表面側から放射される。また、基板５０が光透過性の高い基板５０である場合、波長変換体１０で発生した二次光は波長変換体１０の表面側及び基板５０の表面側から放射される。
【００６２】
（発明の効果）
波長変換部材１において、波長変換体１０のバインダ層３０は、耐熱性及び放熱性が高い無機材料である、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１を１種以上含むナノ粒子固着体である。このため、波長変換部材１は、励起光としてレーザー光源等のハイパワーな励起光を用いた場合でも耐熱性及び放熱性が高い。また、バインダ層３０の放熱性が高いため、波長変換部材１は、レーザー光源等のハイパワーな励起光を用いた場合でも、無機蛍光体粒子２０の高温化による温度消光が発生しにくい。
【００６３】
また、波長変換体１０のバインダ層３０中に含まれる有機物質量はせいぜい不純物程度の量であり、実質的に含まれない。このため、波長変換部材１は、レーザー光源等のハイパワーな励起光を用いた場合でも、有機物質の熱劣化に基づくバインダ層３０の変色やバインダ層３０の焦げが実質的に発生しないことから、耐熱性が高い。
【００６４】
さらに、波長変換部材１は、８００℃以上の高温での焼結を行わずにバインダ層３０を形成することができるため、耐熱性が低い無機蛍光体粒子２０を用いることができる。例えば、（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体は、演色性に優れるものの高温環境下で酸化反応が生じる。このため、バインダ層を形成するために高温で焼結する必要がある従来の波長変換体では、高温での焼結時に（Ｓｒ,Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体に酸化反応が生じて演色性が低下しやすい。これに対し、波長変換部材１では、高温での焼結を行わずにバインダ層３０を形成することができるため、このような蛍光体も無機蛍光体粒子２０として用いることができ、波長変換体１０の演色性を向上させることができる。
【００６５】
また、波長変換体１０は、バインダ層３０中の有機物質の焼失のために焼成工程を行う場合に、４００℃以上程度の低温での焼成工程で足りる。これは、バインダ層３０が融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１を１種以上含むナノ粒子固着体からなるためである。波長変換部材１は、このように高温での焼結工程を行わずに製造することができるため、生産性が高い。
【００６６】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る波長変換部材の模式的な断面図である。第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａは、バインダ層３０がナノ粒子固着体である実施形態である。図４に第２の実施形態として示す波長変換部材１Ａは、図１に第１の実施形態として示す波長変換部材１の波長変換体１０を波長変換体１０Ａに変えたものであり、これ以外の構成は同じである。また、第２の実施形態の波長変換体１０Ａは、第１の実施形態の波長変換体１０のバインダ層３０及びナノ粒子被覆蛍光体粒子４０を、それぞれバインダ層３０Ａ及びナノ粒子被覆蛍光体粒子４０Ａに変えたものであり、これ以外の構成は同じである。このため、図４に第２の実施形態として示す波長変換部材１Ａと、図１に第１の実施形態として示す波長変換部材１とで、同じ部材に同じ符号を付し、構成及び作用の説明を省略又は簡略化する。
【００６７】
＜波長変換体＞
波長変換体１０Ａは、第１の実施形態に係る波長変換部材１のバインダ層３０をバインダ層３０Ａに変えたものである。バインダ層３０Ａは、バインダ層３０に比較して、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１に加えて、ナノ粒子３１以外のナノ粒子３２を含むものである。
【００６８】
バインダ層３０Ａについて図５及び６を参照して説明する。図５は、図４の部分Ｃを拡大して示す模式的な断面図である。図６は、図４の部分Ｄを拡大して示す模式的な断面図である。図５及び６に示すように、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａでは、バインダ層３０Ａは、融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１を１種以上含みかつナノ粒子３１以外のナノ粒子３２も含むナノ粒子固着体になっている。ナノ粒子３１以外のナノ粒子３２は、例えば、融点が８００℃を超える金属酸化物からなるナノ粒子３２である。
【００６９】
ナノ粒子３２を構成する、融点が８００℃以下の金属酸化物以外の金属酸化物は、通常、融点が８００℃を超える金属酸化物である。融点が８００℃を超える金属酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ、融点：２０７２℃）、二酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛（分解温度：１９７５℃）、酸化セシウム、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等のナノ粒子が用いられる。酸化アルミニウムとしては、例えば、Ａｌ２Ｏ３が用いられる。酸化亜鉛としては、例えば、ＺｎＯが用いられる。これらの融点が８００℃を超える金属酸化物は、上記の融点が８００℃以下の金属酸化物との間で共晶材料を生成しやすい。また、窒化ホウ素は、バインダ層の放熱性を向上させるため好ましい。
【００７０】
例えば、ナノ粒子３２の材質が酸化亜鉛ＺｎＯである場合に、ナノ粒子３１の材質が酸化モリブデン(融点７９５℃)であると、ナノ粒子３２とナノ粒子３１との界面において、融点よりも低い７１０℃付近で共晶材料であるＺｎＭｏＯ４が生成する。このように、ナノ粒子３２とナノ粒子３１との間では、それぞれの材質の融点よりも低い温度でナノ粒子間に共晶材料が生じ、ナノ粒子３２とナノ粒子３１とが強く固着される。共晶材料は、ナノ粒子３１やナノ粒子３２を構成する材質と異なるため、共晶材料からなる部分が、ナノ粒子３１とナノ粒子３２との粒界を形成する。
【００７１】
このように、バインダ層３０Ａが酸化亜鉛のナノ粒子３２をさらに含むと、ナノ粒子３２とナノ粒子３１とが強く固着されやすい。具体的には、バインダ層３０Ａのナノ粒子固着体における隣接するナノ粒子３１、３２間の固着部が、融点が８００℃以下の金属酸化物と、融点が８００℃を超える金属酸化物と、からなる共晶材料を含むと、ナノ粒子３１とナノ粒子３２とが強く固着されやすい。ナノ粒子３１、３２間の固着部を形成する共晶材料としては、例えば、ＺｎＭｏＯ４が挙げられる。
【００７２】
バインダ層３０Ａにおける、融点８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１の含有率は、通常５０〜９９質量％、好ましくは８０〜９５質量％、好ましくは９０〜９５質量％である。融点８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子３１の含有率が上記範囲内にあると、バインダ層３０Ａ内、バインダ層３０Ａと無機蛍光体粒子２０との間、及びバインダ層３０Ａと基板５０との間が強く固着される。これにより、波長変換体１０Ａの機械的強度が向上しやすく、かつ波長変換体１０Ａと基板５０との密着性が向上しやすい。
【００７３】
（作用）
波長変換部材１Ａの作用は、バインダ層３０Ａ内、バインダ層３０Ａと無機蛍光体粒子２０との間、及びバインダ層３０Ａと基板５０との間が、共晶材料等の生成により、より強く固着されやすい以外は、波長変換部材１の作用と同じである。このため、波長変換部材１Ａの作用の説明を省略する。
【００７４】
（発明の効果）
波長変換部材１Ａの発明の効果は、バインダ層３０Ａ内、バインダ層３０Ａと無機蛍光体粒子２０との間、及びバインダ層３０Ａと基板５０との間が、共晶材料等の生成により、より強く固着される以外は、波長変換部材１の発明の効果と同じである。このため、波長変換部材１Ａの発明の効果の説明を省略する。
【００７５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る波長変換部材は、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａのナノ粒子固着体からなるバインダ層３０Ａを、ナノ粒子固着体以外の構成にしたものである。具体的には、第３の実施形態に係る波長変換部材のバインダ層は、融点が８００℃以下の金属酸化物を１種以上含むバルク体からなる。ここで、バルク体とは、融点が８００℃以下の金属酸化物を１種以上含む塊状物質であって、ナノ粒子固着体以外の形態のものを意味する。
【００７６】
バルク体としては、例えば、ナノ粒子よりも大きい結晶粒からなる多結晶体、アモルファス体等が用いられる。ここで、ナノ粒子よりも大きい結晶粒とは、平均粒径Ｄ５０が１００ｎｍ以上の結晶粒を意味する。上記多結晶体は、加熱処理等により隣接するナノ粒子同士が融着等を行い、結晶組織が大きくなることにより生成すると考えられる。また、アモルファス体とは、融点が８００℃以下の金属酸化物がアモルファス状態にある固体を意味する。
【００７７】
バルク体からなるバインダ層の組成は、第１の実施形態に係る波長変換部材１のナノ粒子固着体からなるバインダ層３０を構成する融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子の材質と同じである。具体的には、融点が８００℃以下の金属酸化物は、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化鉛、酸化テルル、酸化ホウ素及び酸化クロムからなる群より選択される１種以上の金属酸化物である。
【００７８】
また、バルク体からなるバインダ層の組成は、融点が８００℃以下の金属酸化物に加え、融点が８００℃を超える金属酸化物を含んでいてもよく、また、融点が８００℃以下の金属酸化物と融点が８００℃を超える金属酸化物とからなる共晶材料を含んでいてもよい。融点が８００℃を超える金属酸化物、及び共晶材料は、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａで述べたものと同じであるため、説明を省略する。なお、バルク体からなるバインダ層が、融点が８００℃以下の金属酸化物に加え、窒化ホウ素をさらに含むと、バインダ層の放熱性が高くなるため好ましい。窒化ホウ素は、バインダ層中において、単独で存在していてもよいし、融点が８００℃以下の金属酸化物との間で共晶材料を形成していてもよい。また、バルク体からなるバインダ層の共晶材料がＺｎＭｏＯ４であると、７１０℃程度の低温で生成されるため、低温でバルク体を形成でき、バインダ層の熱伝導率が高くなるため好ましい。
【００７９】
図７は、第３の実施形態及び後述の実施例２に係る波長変換部材の波長変換体の破断面に表れたバインダ層の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真の一例である。図７に表される全体がバインダ層になっている。図７に示すバインダ層は多結晶体からなるバルク体になっており、バインダ層の表面には直径が数十ｎｍ程度の空隙が形成されている。
【００８０】
図７に示す、後述の実施例２に係る波長変換部材のバルク体からなるバインダ層は、融点が８００℃以下の金属酸化物と、融点が８００℃を超える金属酸化物と、の共晶材料であるＺｎＭｏＯ４が形成されている一例である。なお、図７に示すバインダ層は、ナノ粒子固着体からなるバインダ層を加熱処理して得られたものであるが、加熱処理により隣接するナノ粒子間にネッキング等が生じることにより、ナノ粒子よりも大きい結晶粒からなる多結晶体になっている。
【００８１】
＜波長変換部材の製造方法＞
第３の実施形態に係る波長変換部材の製造方法は、バルク体からなるバインダ層の生成以外は、第１の実施形態に係る波長変換部材と同様である。このため、以下、第３の実施形態に係る波長変換部材のバルク体からなるバインダ層の生成方法について説明する。
【００８２】
［バインダ層の生成方法］
バインダ層の生成方法は、第１の実施形態に係る波長変換部材において生成したナノ粒子固着体からなるバインダ層を、より加熱することにより、ナノ粒子固着体からなるバインダ層をバルク体からなるバインダ層に変化させる方法である。ナノ粒子固着体からなるバインダ層を、より加熱する方法としては、例えば、基板として熱伝導のよいＡｌＮ基板を用いたり、ナノ粒子固着体の生成のための熱処理よりも高い温度や長い時間で熱処理する方法が挙げられる。
【００８３】
（作用）
第３の実施形態に係る波長変換部材の作用は、バインダ層の構造の差異に基づく作用の相違以外は、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａの作用と同じである。このため、以下、バインダ層の構造の差異に基づく作用の相違について説明し、その他の作用については説明を省略する。第３の実施形態に係る波長変換部材のバインダ層はバルク体からなるため、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａのナノ粒子固着体からなるバインダ層３０Ａに比較して、バインダ層内に、熱伝導を阻害する粒界がないか又は少ない。このため、第３の実施形態に係る波長変換部材のバインダ層は、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａのバインダ層３０Ａに比較して、バインダ層内の熱伝導率が高くなる。
【００８４】
（発明の効果）
第３の実施形態に係る波長変換部材の効果は、バインダ層がバルク体からなるためバインダ層内の熱伝導率が高くなること以外は、第２の実施形態に係る波長変換部材１Ａの発明の効果と同じである。このため、第３の実施形態に係る波長変換部材の発明の効果の説明を省略する。
【００８５】
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、ナノ粒子３１、ナノ粒子３１以外のナノ粒子３２、ナノ粒子３１及び３２以外のナノ粒子、又は無機蛍光体粒子２０の１種以上に対して、波長変換体１０の放熱性を阻害しない範囲内で表面処理を行ってもよい。この表面処理は、例えば、バインダ層３０、３０Ａの緻密性や、無機蛍光体粒子２０又は基板５０に対するバインダ層３０、３０Ａの密着性を向上させるために行う。
【００８６】
また、上記第１〜第３の実施形態においては、基板のバインダ層側の表面に、金属薄膜層及び酸化物薄膜層の１種以上が形成されていてもよい。例えば、基板のバインダ層側の表面に、金属薄膜層と酸化物薄膜層とがこの順番に積層され、酸化物薄膜層の表面にバインダ層が形成されていてもよい。基板のバインダ層側の表面に、金属薄膜層及び酸化物薄膜層の１種以上が形成されていると、基板よりも高反射率の材料を用いることにより、反射率を高めることができるため好ましい。なお、この構成の波長変換部材では、バインダ層は、酸化物薄膜層を介して間接的に、基板と固着する。
【００８７】
また、第１の実施形態において、バインダ層３０に代えてナノ粒子３２のみを含むナノ粒子固着体からなるバインダ層を形成し、このバインダ層と基板５０との間に、ナノ粒子３１を含む層を設けてもよい。この構成の波長変換部材によれば、バインダ層とナノ粒子３１を含む層との間で、共晶が生成し、バインダ層とナノ粒子３１を含む層との密着強度が高くなる。
【実施例】
【００８８】
以下、本実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。【００８９】
［実施例１］
(混合溶液の調製)
はじめに、蛍光体粒子として、平均粒径Ｄ５０が約２０μｍのＹＡＧ粒子を用意した。また、ナノ粒子として、粒径１０〜５０ｎｍの三酸化モリブデンのナノ粒子、および粒径約１０〜５０ｎｍの酸化亜鉛のナノ粒子が分散された分散溶液を用意した。次に、上記ナノ粒子分散液に上記ＹＡＧ粒子を添加、混練して、ナノ粒子混合溶液を作製した。【００９０】
(ナノ粒子混合溶液の塗布)
金属基板（アルミニウム合金からなる基板）上にテープを貼付して段差を形成し、段差で囲まれた部分にナノ粒子混合溶液を滴下し、バーコータを具備したアプリケータを用いてナノ粒子混合溶液を塗布した。【００９１】
(波長変換体の形成)
ナノ粒子混合溶液が塗布された金属基板を１００℃で６０分間加熱したところ、金属基板上に膜厚１００μｍの乾燥体が得られた。この乾燥体は、ＹＡＧ粒子と、三酸化モリブデンのナノ粒子と、酸化亜鉛のナノ粒子とが固着したナノ粒子固着体からなり隣接するＹＡＧ粒子同士をナノ粒子固着体で固着するバインダ層と、を有する波長変換体になっていた。これにより、金属基板上に厚さ１００μｍの膜状の波長変換体が形成された波長変換部材が得られた。その後、この波長変換部材を、４５０℃で２時間加熱する焼成工程を行ったところ、金属基板と波長変換体とが剥離せず強固に固着した波長変換部材が得られた。波長変換体中に有機物質は残存していなかった。【００９２】
［比較例１］
(混合溶液の調製)
はじめに、蛍光体粒子として、平均粒径Ｄ５０が約２０μｍのＹＡＧ粒子を用意した。また、ナノ粒子として、平均粒径Ｄ５０が約２０ｎｍの酸化アルミニウムのナノ粒子分散液を用意した。次に、上記ナノ粒子分散液に上記ＹＡＧ粒子を添加、混練して、ナノ粒子混合溶液を作製した。【００９３】
(ナノ粒子混合溶液の塗布)
金属基板上にテープを貼付して段差を形成し、段差で囲われた部分にナノ粒子混合溶液を滴下し、バーコータを具備したアプリケータを用いてナノ粒子混合溶液を塗布した。【００９４】
(波長変換体の形成)
ナノ粒子混合溶液が塗布された金属基板を１００℃で６０分間加熱したところ、金属基板上に膜厚１００μｍの乾燥体が得られた。この乾燥体は、ＹＡＧ粒子と、酸化アルミニウムのナノ粒子が固着したナノ粒子固着体からなり隣接するＹＡＧ粒子同士をナノ粒子固着体で固着するバインダ層と、を有する波長変換体になっていた。これにより、金属基板上に厚さ１００μｍの膜状の波長変換体が形成された波長変換部材が得られた。その後、この波長変換部材を、４５０℃で６０分間加熱する焼成工程を行ったところ、金属基板と波長変換体とが剥離した。【００９５】
実施例１及び比較例１の結果より、バインダ層を構成するナノ粒子が特定種類であると、バインダ層中の有機物質を焼失させる焼成工程を行っても、金属基板と波長変換体とが剥離しないことが分かった。また、実施例１の波長変換体は、４５０℃程度の低温で焼成可能であることが分かった。【００９６】
［実施例２］
金属基板に代えてＡｌＮ基板を用いる以外は実施例１と同様にして、波長変換部材を作製した。
得られた波長変換部材は、ＡｌＮ基板と波長変換体とが剥離せず強固に固着していた。【００９７】
［実施例３］
４５０℃で２時間加熱する焼成処理を行わなかった以外は実施例２と同様にして、波長変換部材を作製した。
得られた波長変換部材は、ＡｌＮ基板と波長変換体とが剥離せず強固に固着していた。【００９８】
(評価)
＜顕微鏡観察＞
波長変換部材を構成する波長変換体の破断面を走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察した。図７は実施例２に係る波長変換部材の波長変換体の破断面に表れたバインダ層の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真の一例である。図８は、実施例３に係る波長変換部材の波長変換体の破断面に表れたバインダ層の表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真の一例である。
図７に示されるように、実施例２の波長変換体のバインダ層は、バルク体になっていた。具体的には、実施例２のバインダ層は、原料であるナノ粒子の粒界が存在せず、粒径数十ｎｍ程度の結晶組織が連続した構造のバルク体になっていることが分かった。一方、図８に示されるように、実施例３の波長変換体のバインダ層は、複数個のナノ粒子が固着してなるナノ粒子固着体になっており、また、１０００ｎｍ程度の長さのクラックが形成されていることが分かった。【００９９】
＜結晶性評価＞
ＸＲＤ装置を用いて、実施例２及び実施例３のバインダ層のＸ線回折（ＸＲＤ）を行った。図９は、実施例２に係る波長変換部材の波長変換体のバインダ層のＸＲＤ評価結果の一例である。図１０は、実施例３に係る波長変換部材の波長変換体のバインダ層のＸＲＤ評価結果の一例である。
図９に示されるように、実施例２のバインダ層では、共晶であるＺｎＭｏＯ４に帰属されるピークが確認された。一方、図１０に示されるように、実施例３のバインダ層では、共晶であるＺｎＭｏＯ４に帰属されるピークは確認されなかった。【０１００】
＜波長変換部材へのレーザー光照射試験＞
実施例２及び実施例３に係る波長変換部材を、金属製のヒートシンクに貼り付けた。次に、ヒートシンク上の波長変換体の表面側に、中心波長λが４５０ｎｍのレーザー光を照射し、波長変換体の表面温度をサーモビューワで測定した。そして、実施例２の波長変換体の表面温度Ｔ２（℃）を、実施例３の波長変換体の表面温度Ｔ３（℃）で除して相対値を算出した。結果を表１に示す。【０１０１】
【表１】
0006688976.tif 000002
【０１０２】
表１より、実施例２の波長変換体は、実施例３の波長変換体に比較して放熱性が高いことが分かった。また、実施例２の波長変換体は、４５０℃程度の低温で焼成可能であることが分かった。【０１０３】
特願２０１６−０７９３５４号（出願日：２０１６年４月１２日）の全内容は、ここに援用される。【０１０４】
以上、実施例に沿って本実施形態の内容を説明したが、本実施形態はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の波長変換部材は、ハイパワーの励起光が照射された場合でも耐熱性及び放熱性に優れ、基板と波長変換体との密着性が高く、かつ低温で焼成可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  波長変換部材
１０  波長変換体
２０  無機蛍光体粒子（ＹＡＧ粒子）
３０  バインダ層
３１  ナノ粒子（融点が８００℃以下の金属酸化物のナノ粒子）
３２  ナノ粒子（融点が８００℃以下の金属酸化物以外のナノ粒子）
３５  空隙
４０  ナノ粒子被覆蛍光体粒子
５０  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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