(57)【要約】【課題】蛍光体量の低減すなわち、希土類元素の使用量を低減できる、黄色蛍光体を用いた白色発光ダイオードを実現可能となる、新たな複合蛍光体を製造できるようにする。【解決手段】白色発光ダイオードの色変換材料として用いられる黄色蛍光体において、無機蛍光体粒子１０１の表面が３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質１０２で被覆されている構造とすることで、無機蛍光体のみならず有機蛍光体からの黄色発光を利用することができ、高輝度かつ希土類元素の使用量を低減した優れた蛍光体を実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
黄色発光する無機蛍光体粒子を３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質で被覆した構造を有する複合蛍光体。
【請求項２】
前記無機蛍光体粒子がＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅからなることを特徴とする請求項１記載の複合蛍光体。
【請求項３】
無機蛍光体粒子と、アセチルアセトン、ヘキサメチレンテトラミンを含む無機蛍光体粒子分散液を所定の温度で反応させ、前記無機蛍光体粒子を３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質で被覆する工程を有する複合蛍光体の製造方法。
【請求項４】
無機蛍光体粒子と、アセチルアセトナート金属錯体、ヘキサメチレンテトラミンを含む無機蛍光体粒子分散液を所定の温度で反応させ、前記無機蛍光体粒子を３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質で被覆する工程を有する複合蛍光体の製造方法。
【請求項５】
前記無機蛍光体粒子がＹ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅからなることを特徴とする請求項３又は４記載の複合蛍光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、青色光を黄色に色変換する蛍光体において、発光強度、発光効率を向上させた複合蛍光体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、窒化ガリウム（ＧａＮ）に代表される窒化物系半導体により構成される半導体素子の研究開発が盛んである。窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ＧａＮ、窒化インジウム（ＩｎＮ）およびそれらの混晶体からなる窒化物半導体により構成される半導体発光素子は、その膜組成を制御することによって紫外あるいは青色から赤外線領域までの幅広い波長領域において発光が実現できる。その応用例として窒化物半導体を用いた可視域発光ダイオードが既に商品化されている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
さらに、波長４２０ｎｍ以上５００ｎｍ未満の青色領域に発光ピークを有する発光素子（以下、青色発光素子という。）と、上記青色発光素子が放つ光によって励起する蛍光体とを組み合わせてなる発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
上記青色発光素子を用いた発光装置には、白色光を放ち、かつ、高い光束と高い演色性とを両立させる発光装置として、イットリウムアルミニウムガーネット（Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、以下ＹＡＧ蛍光体と略）蛍光体を用いた発光装置が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００５】
図４は従来の白色ＬＥＤ素子の断面構成を示している。
【０００６】
図４に示す白色ＬＥＤ素子は、パッケージ４０１と、青色ＬＥＤチップ４０２と、リード端子４０３と、配線ワイヤー４０４とを備え、パッケージ４０１の内側はＹＡＧ黄色蛍光体粒子４０５がシリコーン樹脂４０６によって封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１０３４４３号公報
【特許文献２】特開２００５−１０１２９６号公報
【特許文献３】特開２００８−３００１２４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｓｈｕｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ  ｅｔ．ａｌ．，  Ｊｐｎ．  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｖｏｌ．３４  （１９９５）Ｌ．１３３２  −  Ｌ．１３３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＹＡＧ蛍光体に代表されるような黄色蛍光体を用いた蛍光体層において一定の励起光強度において所望の発光強度を得るためには蛍光体層を厚くするか、Ｃｅの含有量を高くする必要がある。蛍光体層が厚いことにより蛍光成分が発光素子の側方から漏れることで色ムラの原因となる、あるいはＣｅ含有量が過剰なことでＹＡＧ母材に固溶できないＣｅの偏析により発光特性が低下する等の不具合が生じるおそれがある。蛍光体の発光強度、発光効率向上による蛍光体量の減少が求められている。
【００１０】
また、Ｙ、Ｃｅのような希土類を用いた蛍光体の需要が盛んになればなるほど、使用する希土類元素が多量に必要になってくる。しかし、希土類元素は埋蔵量が少なく、単位重量当りの単価が高いという問題がある。また、自然環境保護の観点から、貴重な資源を保護する必要もある。更に、蛍光体の中の希土類元素の使用量は増える一方であり、蛍光体の廃棄物から希土類元素を回収するにしても、莫大なエネルギーが必要になるため実現されていない。
【００１１】
本発明の目的は前記従来の問題を解決するためになされたものであり、新規な蛍光体を提供することにより、蛍光体量の低減すなわち、希土類元素の使用量を低減できる、黄色蛍光体を用いた白色ＬＥＤ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】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の複合蛍光体は、白色発光ダイオードの色変換材料として用いられる黄色蛍光体において無機蛍光体粒子を３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質で被覆した構造を有する。
【００１３】
また、本発明の複合蛍光体は、蛍光体粒子としてＹＡＧ蛍光体を用いることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の複合蛍光体を製造する方法として、無機蛍光体粒子と、アセチルアセトンないしはアセチルアセトナート金属錯体、ヘキサメチレンテトラミンを含む無機蛍光体粒子分散液を所定の温度で反応させ、前記無機蛍光体粒子を３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質で被覆する工程を有する複合蛍光体の製造方法を用いるものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の複合蛍光体によれば、蛍光体粒子を３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質で被覆した構造を有することで、ＹＡＧ蛍光体のみならず有機蛍光体からの黄色発光を利用することができ、高輝度かつ希土類元素の使用量を低減した優れた蛍光体を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における複合蛍光体の断面模式図。
【図２】本発明の実施の形態における複合蛍光体の表面ＳＥＭ観察像を示す図。
【図３】本発明の実施の形態における複合蛍光体と従来のＹＡＧ蛍光体の発光スペクトルの比較図。
【図４】従来の白色ＬＥＤ素子の断面構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における複合蛍光体の断面模式図である。図１において、１０１はＹＡＧ蛍光体であり、１０２は３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質である。
【００１９】
以下、前記のように構成された蛍光体の製造方法について説明する。平均粒径３μｍのＹＡＧ蛍光体を用いて蛍光体分散溶液を調整した。分散溶媒のエタノール（３０ｍｌ）中にＹＡＧ蛍光体０．１ｇと、ＹＡＧ蛍光体の分散性を向上させるための分散剤としてリン酸エステル０．００１ｇとポリエチレンイミン０．００１ｇを混合し、超音波ホモジナイザを用いて、溶媒中に蛍光体粒子を分散させた。
【００２０】
次に、得られた蛍光体分散溶液にアセチルアセトン（Ｃ5Ｈ8Ｏ2）０．１ｇを添加し、十分に攪拌した。
【００２１】
さらに、０．１ｍｏｌ／Ｌ濃度のヘキサメチレンテトラミン（（ＣＨ2）6Ｎ4）水溶液を滴下しｐｈ値が５から７となるように調整した。
【００２２】
上記全ての材料を加えた蛍光体分散液を９０℃に保ちながら１２〜２４時間静置したところ、無色の蛍光体分散液は橙色に近い黄色の溶液に変色した。これは、ヘキサメチレンテトラミンの分解反応によって生じたホルムアルデヒド（ＨＣＯＨ）ならびにアンモニアイオン（ＮＨ4+）と、アセチルアセトンが反応し、３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質が蛍光体分散溶液中に生成したためである。この後、溶媒を乾燥させてＹＡＧ蛍光体粒子が３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質で被覆された複合蛍光体を得た。
【００２３】
図２は本発明の実施形態に係る蛍光体の製造方法によって作製された蛍光体の表面ＳＥＭ写真を示している。図２から明らかなように、ＹＡＧ蛍光体粒子の表面が有機物で被覆されていることが分かる。図２に示した複合蛍光体のエネルギー分散型Ｘ線分析を行ったところ、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）、酸素（Ｏ）が検出され、複合蛍光体が有機物に被覆されたＹＡＧ蛍光体粒子であることが分かった。
【００２４】
図３に従来のＹＡＧ蛍光体と本発明の実施の形態に係る複合蛍光体の発光スペクトルの比較を示す。図３において、３０１は従来のＹＡＧ蛍光体の発光スペクトルであり、３０２は本発明の実施の形態に係る複合蛍光体の発光スペクトルである。発光スペクトルの測定は、蛍光体分散溶液３ｍｌを石英ガラスセルに入れ、蛍光分光装置内に設置し、励起波長４６０ｎｍで行った。図３から明らかなように、本発明の実施の形態に係る複合蛍光体の発光スペクトル３０２の発光ピークは、４７０ｎｍ付近から６００ｎｍ付近まで広がる幅広いスペクトルを示した。従来のＹＡＧ蛍光体に比べ、黄色波長５３０ｎｍにおいて約６倍のピーク高さとなった。このことから、蛍光体粒子を３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質で被覆した構造とすることで、高輝度かつ希土類元素の使用量を低減した優れた蛍光体を実現できることが分かる。
【００２５】
なお、３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンの材料として上記ではアセチルアセトンを用いたが、アセチルアセトンの共役塩基である、アセチルアセトナートが配位した金属錯体を用いてもよい。一例としてアセチルアセトナート亜鉛を材料に用いたところ同様の複合蛍光体を得ることができた。
【００２６】
表１に、従来のＹＡＧ蛍光体並びに本発明の実施の形態に係る複合蛍光体の発光強度の比較を示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１から明らかなように、比較例の従来のＹＡＧ蛍光体に比べて、３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質で被覆した複合蛍光体とすることによって発光強度が大きく増加していることが分かる。従来のＹＡＧ蛍光体粒子と同等の発光強度を得るためには、複合蛍光体に用いるＹＡＧ蛍光体の量は１／６以下で済み、希土類元素の使用量を大幅に削減可能である。
【００２９】
この様に、本発明の実施の形態に係る蛍光体の構成およびその製造方法を用いることによって、ＹＡＧ蛍光体のみならず有機蛍光体からの黄色発光を利用することができ、高輝度かつ希土類元素の使用量を低減した優れた蛍光体を実現できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかる複合蛍光体は、無機蛍光体粒子表面を有機蛍光物質で被覆した構造を有し、照明等の優れた光源および波長変換材料として応用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１０１  無機蛍光体粒子
１０２  ３，５−ジアセチル−１，４−ジヒドロルチジンを含む有機蛍光物質
４０１  パッケージ
４０２  青色ＬＥＤチップ
４０３  リード端子
４０４  配線ワイヤー
４０５  従来のＹＡＧ蛍光体
４０６  シリコーン樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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