(57)【要約】【課題】励起光を照射した際の部材の変色や、無機ナノ蛍光体粒子の経時劣化を抑制することが可能な波長変換部材を提供する。【解決手段】第１の基板１及び第２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２の間に形成された、無機ナノ蛍光体粒子を含有する蛍光体層３と、を有する波長変換部材１０。第１の基板１と第２の基板２は無機材料からなり、周縁部で互いに融着している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に形成された、無機ナノ蛍光体粒子を含有する蛍光体層と、
を有する波長変換部材であって、
前記第１の基板と前記第２の基板は無機材料からなり、互いに融着していることを特徴とする波長変換部材。
【請求項２】
前記第１の基板と前記第２の基板が周縁部で互いに融着していることを特徴とする請求項１に記載の波長変換部材。
【請求項３】
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方の屈伏点が３８０℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換部材。
【請求項４】
前記第１の基板及び前記第２の基板の少なくとも一方がガラスからな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部材。
【請求項５】
前記ガラスがＳｎ−Ｐ系ガラスであることを特徴とする請求項４に記載の波長変換部材。
【請求項６】
前記Ｓｎ−Ｐ系ガラスが、モル％で、ＳｎＯ  ５０〜８０％、Ｐ２Ｏ５  １５〜２５％（ただし、２５％は含まない）、ＺｒＯ２  ０〜３％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜３％、ＳｒＯ  ０〜２．５％、ＢａＯ  ０〜２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  ０〜１１％及びＺｒＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ０〜１０％を含有し、ＳｎＯ／Ｐ２Ｏ５  １．６〜４．８であることを特徴とする請求項５に記載の波長変換部材。
【請求項７】
前記ガラスがＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスであることを特徴とする請求項４に記載の波長変換部材。
【請求項８】
前記Ｓｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスが、カチオン％で、Ｓｎ２＋  １０〜９０％、Ｐ５＋  １０〜７０％、アニオン％で、Ｏ２−  ３０〜９９．９％、Ｆ−  ０．１〜７０％を含有することを特徴とする請求項７に記載の波長変換部材。
【請求項９】
前記無機ナノ蛍光体粒子が、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ及びＩｎＳｂから選択される少なくとも一種、またはこれら二種以上の複合体からなる量子ドット蛍光体であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項１０】
前記無機ナノ蛍光体粒子が、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物及びハロリン酸塩化物から選択される少なくとも一種からなる無機粒子であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項１１】
前記蛍光体層が、ガラスマトリクス中に前記無機ナノ蛍光体粒子が分散されてなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項１２】
前記第１の基板における前記蛍光体層側の表面に反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項１３】
前記第１の基板における前記蛍光体層側の表面にバンドパスフィルタが形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項１４】
前記バンドパスフィルタが、励起光を透過し、前記蛍光体層から発せられる蛍光を反射することを特徴とする請求項１３に記載の波長変換部材。
【請求項１５】
前記第２の基板における前記蛍光体層とは反対側の表面に反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の波長変換部材。
【請求項１６】
第１の基板及び第２の基板の間に、無機ナノ蛍光体粒子を含有する蛍光体層を挟持し、金型を用いて熱圧着プレスすることにより、前記第１の基板及び前記第２の基板の周縁部を融着させることを特徴とする波長変換部材の製造方法。
【請求項１７】
熱圧着プレスを４００℃以下で行うことを特徴とする請求項１６に記載の波長変換部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機ナノ結晶蛍光体粒子を用いた波長変換部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザー（ＬＤ）等の励起光源を用い、これらの励起光源から発生した励起光を、蛍光体に照射することによって発生する蛍光を照明光として用いる発光装置が検討されている。また、蛍光体として、量子ドット等の無機ナノ蛍光体粒子を用いることが検討されている。量子ドットは、その直径を変えることにより蛍光波長の調整が可能であり、高い発光効率を有する（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
無機ナノ蛍光体粒子は、大気中の水分や酸素と接触すると劣化しやすいという性質を有している。このため、無機ナノ蛍光体粒子は、外部環境と接しないように、樹脂等により封止して用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０２１０７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／１６１０６５号公報
【特許文献３】特表２０１３−５２５２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
封止材として樹脂を用いた場合、励起光の照射により無機ナノ蛍光体粒子から発生する熱により樹脂が変色するという問題がある。また、樹脂は耐水性に劣り、水分を透過しやすいため、無機ナノ蛍光体粒子が経時劣化しやすいという問題がある。
【０００６】
以上に鑑み、本発明は、励起光を照射した際の部材の変色や、無機ナノ蛍光体粒子の経時劣化を抑制することが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】
【０００７】
本発明の波長変換部材は、第１の基板及び第２の基板と、第１の基板と第２の基板の間に形成された、無機ナノ蛍光体粒子を含有する蛍光体層と、を有する波長変換部材であって、第１の基板と第２の基板は無機材料からなり、互いに融着していることを特徴とする。
【０００８】
本発明の波長変換部材は上記構成を有することにより、無機ナノ蛍光体粒子が、無機材料からなる第１の基板及び第２の基板の間に封止される。そのため、無機ナノ蛍光体粒子は外部環境による影響を受けにくく、経時劣化を抑制することができる。また、樹脂封止の場合と異なり、無機ナノ蛍光体粒子を封止するための基板として無機材料を使用することにより、励起光を照射した際の部材の変色を抑制することができる。
【０００９】
本発明の波長変換部材において、第１の基板と第２の基板が周縁部で互いに融着していることが好ましい。
【００１０】
本発明の波長変換部材において、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方の屈伏点が３８０℃以下であることが好ましい。上記構成によれば、波長変換部材を作製する際の熱処理工程で、無機ナノ蛍光体粒子の劣化を抑制することができる。
【００１１】
本発明の波長変換部材において、第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方がガラスからなることが好ましい。ガラスは、その構造上、水分や酸素を透過させにくいため、無機ナノ蛍光体粒子の劣化を抑制する効果が高い。また、樹脂と比較して耐熱性にも優れるため、励起光を照射した際の部材の変色を抑制することができる。さらに、ガラスは光透過性に優れるため、励起光の入射効率や蛍光の出射効率を高めることができ、結果として、波長変換部材の発光効率を高めることが可能となる。
【００１２】
本発明の波長変換部材において、ガラスがＳｎ−Ｐ系ガラスまたはＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスであることが好ましい。Ｓｎ−Ｐ系ガラス及びＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスは、容易に屈伏点を低くすることができるため好ましい。
【００１３】
本発明の波長変換部材において、Ｓｎ−Ｐ系ガラスが、モル％で、ＳｎＯ  ５０〜８０％、Ｐ２Ｏ５  １５〜２５％（ただし、２５％は含まない）、ＺｒＯ２  ０〜３％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜３％、ＳｒＯ  ０〜２．５％、ＢａＯ  ０〜２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  ０〜１１％及びＺｒＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ０〜１０％を含有し、ＳｎＯ／Ｐ２Ｏ５  １．６〜４．８であることが好ましい。
【００１４】
本発明の波長変換部材において、Ｓｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスが、カチオン％で、Ｓｎ２＋  １０〜９０％、Ｐ５＋  １０〜７０％、アニオン％で、Ｏ２−  ３０〜９９．９％、Ｆ−  ０．１〜７０％を含有することが好ましい。
【００１５】
本発明の波長変換部材において、無機ナノ蛍光体粒子が、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ及びＩｎＳｂから選択される少なくとも一種、またはこれら二種以上の複合体からなる量子ドット蛍光体であることが好ましい。あるいは、無機ナノ蛍光体粒子が、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物及びハロリン酸塩化物から選択される少なくとも一種からなる無機粒子からなるものであってもよい。
【００１６】
本発明の波長変換部材において、蛍光体層が、ガラスマトリクス中に無機ナノ蛍光体粒子が分散されてなることが好ましい。当該構成によれば、無機ナノ蛍光体粒子が、外部環境による影響をより一層受けにくくなり、経時劣化を抑制する上で有利である。
【００１７】
本発明の波長変換部材において、第１の基板における蛍光体層側の表面に反射膜が形成されていてもよい。このようにすれば、反射型の波長変換部材として使用することが可能となる。
【００１８】
本発明の波長変換部材において、第１の基板における蛍光体層側の表面にバンドパスフィルタが形成されていてもよい。このようにすれば、必要な波長の光（例えば蛍光）の外部への取り出し効率を高めることができる。
【００１９】
本発明の波長変換部材において、バンドパスフィルタが、励起光を透過し、蛍光体層から発せられる蛍光を反射することが好ましい。
【００２０】
本発明の波長変換部材において、第２の基板における蛍光体層とは反対側の表面に反射防止膜が形成されていることが好ましい。このようにすれば、蛍光（あるいは励起光）の外部への取り出し効率を高めることができる。
【００２１】
本発明の波長変換部材の製造方法は、第１の基板及び第２の基板の間に、無機ナノ蛍光体粒子を含有する蛍光体層を挟持し、金型を用いて熱圧着プレスすることにより、第１の基板及び第２の基板を互いに融着させることを特徴とする。
【００２２】
金型を用いて熱圧着プレスすることにより、比較的短時間で第１の基板及び第２の基板を互いに融着させることができるため、製造工程における無機ナノ蛍光体粒子の熱劣化を抑制することができる。また、第１の基板及び第２の基板がガラス（特にＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラス）等の脆性材料からなる場合であっても、本発明の製造方法では部材が破損しにくいという利点がある。よって、薄型の波長変換部材を容易に作製することができる。なお、ペースト法やグリーンシート法により蛍光体層を形成する場合は、溶剤や結合剤等に起因する炭素成分が焼結体中に残留し、発光強度低下の原因となる場合がある。それに対し、本発明の製造方法であれば、溶剤や結合剤等の有機化合物を使用する必要がないため、炭素成分に起因する発光強度低下を未然に防止することが可能となる。
【００２３】
本発明の波長変換部材の製造方法において、熱圧着プレスを４００℃以下で行うことが好ましい。このようにすれば、熱圧着プレス時における無機ナノ蛍光体粒子の熱劣化を抑制することができる。なお、一般的な無機ナノ蛍光体粒子（特に量子ドット蛍光体）は３５０℃を超える熱で劣化し、発光効率が低下するが、熱圧着プレスによる基板の融着は比較的短時間で行うことができるため、無機ナノ蛍光体粒子の発光効率の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、励起光を照射した際の部材の変色や、無機ナノ蛍光体粒子の経時劣化を抑制することが可能な波長変換部材を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る波長変換部材の模式的断面図である。（ｂ）第１の実施形態に係る波長変換部材の模式的平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る波長変換部材の製造工程を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る波長変換部材の模式的断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る波長変換部材の模式的断面図である。
【図５】実施例４で得られた波長変換部材に励起光を照射した際の平面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の波長変換部材の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
（１）第１の実施形態
図１の（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る波長変換部材１０の模式的断面図であり、（ｂ）は波長変換部材１０の模式的平面図である。
【００２８】
波長変換部材１０は、無機材料からなる第１の基板１及び第２の基板２と、その間に形成された蛍光体層３を有する。蛍光体層３は無機ナノ蛍光体粒子を含有する。蛍光体層３は、第１の基板１及び第２の基板２の略中央部のみに形成されている。つまり、第１の基板１及び第２の基板２の周縁部には蛍光体層３は形成されていない。ここで、少なくとも第１の基板及び第２の基板のいずれか一方の表面に凹部が形成されており、当該凹部内に蛍光体層３が形成されていてもよい。この場合、蛍光体層３が形成された領域と、蛍光体層３が形成されていない領域の境界が明瞭になりやすい。例えば、凹部の形状を光源（例えばＬＥＤチップ）の発光面の形状と合わせることにより、光源から発せられた光を効率良く蛍光体層３に照射することが可能となる。第１の基板１と第２の基板２は、周縁部１ａ及び２ａで全周にわたって互いに融着している。これにより、蛍光体層３は、第１の基板１と第２の基板２により完全に封止された状態となっているため、外部環境の影響を受けにくい。よって、無機ナノ蛍光体粒子の経時劣化を抑制することができる。
【００２９】
第１の基板１及び第２の基板２は、例えばガラス等の透光性材料からなる。第１の基板１及び第２の基板２の両方を透光性材料で構成することにより、透過型の波長変換部材として使用することができる。例えば、第１の基板１側から励起光Ｌ０を照射した場合、蛍光体層３から蛍光Ｌ１が発せられ、第２の基板２側から外部に取り出される。この際、蛍光体層３から発せられた蛍光と、波長変換されなかった励起光との合成光が、第２の基板２側から外部に取り出されるようにしてもよい。ここで、第２の基板２における蛍光体層３と反対側の表面に反射防止膜（図示せず）を形成してもよい。このようにすれば、励起光や蛍光の取り出し効率を向上させることができる。
【００３０】
ガラスとしては、屈伏点が低いＳｎ−Ｐ系ガラス、Ｓｎ−Ｐ−Ｂ系ガラス、Ｓｎ−Ｐ−Ｆ系ガラス等のＳｎ及びＰをベースとしたガラスが好ましい。なかでもＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスは屈伏点を低くすることが容易であるため好ましい。
【００３１】
Ｓｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスとしては、カチオン％で、Ｓｎ２＋  １０〜９０％、Ｐ５＋  １０〜７０％、アニオン％で、Ｏ２−  ３０〜９９．９％、Ｆ−  ０．１〜７０％を含有するものが挙げられる。以下に、各成分の含有量をこのように限定した理由を説明する。なお、特に断りがない場合、以下の各成分の含有量に関する説明において、「％」は「カチオン％」または「アニオン％」を意味する。
【００３２】
Ｓｎ２＋は化学耐久性や耐候性を向上させる成分である。また、屈伏点を低下させる効果もある。Ｓｎ２＋の含有量は１０〜９０％、２０〜８５％、特に２５〜８２．５％であることが好ましい。Ｓｎ２＋の含有量が少なすぎると、上記効果が得られにくくなる。一方、Ｓｎ２＋の含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなったり、耐失透性が低下しやすくなる。
【００３３】
Ｐ５＋はガラス骨格の構成成分である。また、光透過率を高める効果を有する。また、失透を抑制したり、屈伏点を低下させる効果も有する。Ｐ５＋の含有量は１０〜７０％、１５〜６０％、特に２０〜５０％であることが好ましい。Ｐ５＋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、Ｐ５＋の含有量が多すぎると、Ｓｎ２＋の含有量が相対的に少なくなって、耐候性が低下しやすくなる。
【００３４】
なお、Ｐ５＋とＳｎ２＋の含量は５０％以上、７０．５％以上、７５％以上、８０％以上、特に８５％以上であることが好ましい。Ｐ５＋とＳｎ２＋の含量が少なすぎると、耐失透性や機械的強度が低下しやすくなる。Ｐ５＋とＳｎ２＋の含量の上限は特に限定されず、１００％であってもよいが、他の成分を含有する場合は、９９．９％以下、９９％以下、９５％以下、さらには９０％以下としてもよい。
【００３５】
カチオン成分として、上記成分以外にも以下の成分を含有させることができる。
【００３６】
Ｂ３＋、Ｚｎ２＋、Ｓｉ４＋及びＡｌ３＋はガラス骨格の構成成分であり、特に化学耐久性を向上させる効果が大きい。Ｂ３＋＋Ｚｎ２＋＋Ｓｉ４＋＋Ａｌ３＋の含有量は０〜５０％、０〜３０％、０．１〜２５％、０．５〜２０％、特に０．７５〜１５％であることが好ましい。Ｂ３＋＋Ｚｎ２＋＋Ｓｉ４＋＋Ａｌ３＋の含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。また、溶融温度の上昇に伴いＳｎ金属等が析出し、光透過率が低下しやすくなる。また、屈伏点が上昇しやすくなる。なお、耐候性を向上させる観点からは、Ｂ３＋＋Ｚｎ２＋＋Ｓｉ４＋＋Ａｌ３＋を０．１％以上含有させることが好ましい。
【００３７】
Ｂ３＋、Ｚｎ２＋、Ｓｉ４＋及びＡｌ３＋の各成分の好ましい含有量範囲は以下の通りである。
【００３８】
Ｂ３＋はガラス骨格を構成する成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特に、ガラス中のＰ５＋等の成分が水中へ選択的に溶出することを抑制する効果が大きい。Ｂ３＋の含有量は０〜５０％、０．１〜４５％、特に０．５〜４０％であることが好ましい。Ｂ３＋の含有量が多すぎると、耐失透性や光透過率が低下する傾向がある。
【００３９】
Ｚｎ２＋は融剤として作用する成分である。また、耐候性を向上させ、研磨洗浄水等の各種洗浄溶液中へのガラス成分の溶出を抑制したり、高温多湿状態でのガラス表面の変質を抑制したりする効果がある。また、Ｚｎ２＋はガラス化を安定にする効果もある。以上に鑑み、Ｚｎ２＋の含有量は０〜４０％、０．１〜３０％、特に０．２〜２０％であることが好ましい。Ｚｎ２＋の含有量が多すぎると、耐失透性や光透過率が低下する傾向がある。
【００４０】
Ｓｉ４＋はガラス骨格を構成する成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特に、ガラス中のＰ５＋等の成分が水中へ選択的に溶出することを抑制する効果が大きい。Ｓｉ４＋の含有量は０〜２０％、特に０．１〜１５％であることが好ましい。Ｓｉ４＋の含有量が多すぎると、屈伏点が高くなりやすい。また、未溶解による脈理や気泡がガラス中に残存しやすくなる。
【００４１】
Ａｌ３＋は、Ｓｉ４＋やＢ３＋とともにガラス骨格を構成することが可能な成分である。また、耐候性を向上させる効果があり、特に、ガラス中のＰ５＋等の成分が水中へ選択的に溶出することを抑制する効果が大きい。Ａｌ３＋の含有量は０〜２０％、特に０．１〜１５％であることが好ましい。Ａｌ３＋の含有量が多すぎると、耐失透性や光透過率が低下する傾向がある。さらに、溶融温度が高くなって、未溶解による脈理や気泡がガラス中に残存しやすくなる。
【００４２】
Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋及びＢａ２＋（アルカリ土類金属イオン）は融剤として作用する成分である。また、耐候性を向上させ、研磨洗浄水等の各種洗浄溶液中へのガラス成分の溶出を抑制したり、高温多湿状態でのガラス表面の変質を抑制したりする効果がある。また、ガラスの硬度を高める成分である。但し、これらの成分の含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。よって、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋及びＢａ２＋の含量は０〜１０％、０〜７．５％、０．１〜５％、特に０．２〜１．５％であることが好ましい。
【００４３】
Ｌｉ＋は、アルカリ金属酸化物のなかで最も屈伏点を低下させる効果が大きい成分である。また、但し、Ｌｉ＋は分相性が強いため、その含有量が多すぎると、耐失透性が低下しやすくなる。また、Ｌｉ＋は化学耐久性を低下させやすく、光透過率も低下させやすい。従って、Ｌｉ＋の含有量は０〜１０％、０〜５％、０〜１％、特に０〜０．１％であることが好ましい。
【００４４】
Ｎａ＋は、Ｌｉ＋と同様に屈伏点を低下させる効果を有する。但し、その含有量が多すぎると、脈理が生成しやすくなる。また、耐失透性が低下しやすくなる。また、Ｎａ＋は化学耐久性を低下させやすく、光透過率も低下させやすい。従って、Ｎａ＋の含有量は０〜１０％、０〜５％、０〜１％、特に０〜０．１％であることが好ましい。
【００４５】
Ｋ＋も、Ｌｉ＋と同様に屈伏点を低下させる効果を有する。但し、その含有量が多すぎると、耐候性が低下する傾向がある。また、耐失透性が低下しやすくなる。また、Ｋ＋は化学耐久性を低下させやすく、光透過率も低下させやすい。従って、Ｋ２Ｏの含有量は０〜１０％、０〜５％、０〜１％、特に０〜０．１％であることが好ましい。
【００４６】
なお、Ｌｉ＋、Ｎａ＋及びＫ＋の含量は０〜１０％、０〜５％、０〜１％、特に０〜０．１％であることが好ましい。Ｌｉ＋、Ｎａ＋及びＫ＋の含量が多すぎると、失透しやすくなり、化学耐久性も低下する傾向がある。
【００４７】
上記成分以外にも、Ｌａ３＋、Ｇｄ３＋、Ｔａ５＋、Ｗ６＋、Ｎｂ５＋、Ｔｉ４＋、Ｙ３＋、Ｙｂ３＋、Ｇｅ４＋、Ｔｅ４＋、Ｂｉ３＋及びＺｒ４＋等を合量で１０％まで含有させることができる。
【００４８】
Ｃｅ４＋、Ｐｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｅｕ３＋、Ｔｂ３＋及びＥｒ３＋等の希土類成分、Ｆｅ３＋、Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋は光透過率を低下させる成分である。よって、これら成分の含有量は各々０．１％以下であることが好ましく、含有させないことがより好ましい。
【００４９】
Ｉｎ３＋は失透傾向が強いため、含有しないことが好ましい。
【００５０】
なお、環境上の理由から、Ｐｂ２＋及びＡｓ３＋を含有しないことが好ましい。
【００５１】
アニオン成分であるＦ−は屈伏点を低下させる作用や光透過率を高める効果を有する。但し、その含有量が多すぎると、溶融時の揮発性が高くなり脈理が発生しやすくなる。また、耐失透性が低下しやすくなる。Ｆ−の含有量は０．１〜７０％、１〜６７．５％、５〜６５％、２〜６０％、特に１０〜６０％であることが好ましい。なお、Ｆ−を導入するための原料としては、ＳｎＦ２の他、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｎｂ、Ｙ、Ｙｂ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ等のフッ化物が挙げられる。
【００５２】
なお、Ｆ−以外のアニオン成分としては、通常、Ｏ２−を含有する。つまり、Ｏ２−の含有量は、Ｆ−の含有量に応じて決定される。具体的には、Ｏ２−の含有量は３０〜９９．９％、３２．５〜９９％、３５〜９５％、４０〜９８％、特に４０〜９０％であることが好ましい。
【００５３】
Ｓｎ−Ｐ系ガラスとしては、モル％で、ＳｎＯ  ５０〜８０％、Ｐ２Ｏ５  １５〜２５％（ただし、２５％は含まない）、ＺｒＯ２  ０〜３％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＭｇＯ  ０〜１０％、ＣａＯ  ０〜３％、ＳｒＯ  ０〜２．５％、ＢａＯ  ０〜２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  ０〜１１％及びＺｒＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＭｇＯ  ０〜１０％を含有し、ＳｎＯ／Ｐ２Ｏ５  １．６〜４．８であるものが挙げられる。
【００５４】
第１の基板１及び第２の基板２の屈伏点は３８０℃以下、３００℃以下、特に２００℃以下であることが好ましい。第１の基板１及び第２の基板２の屈伏点が高すぎると、波長変換部材１０を作製する際の熱処理工程で、無機ナノ蛍光体粒子が劣化しやすくなる。一方、第１の基板１及び第２の基板２の屈伏点の下限は特に限定されないが、現実的には１００℃以上、特に１２０℃以上である。ここで屈伏点とは、熱膨張係数測定（ＴＭＡ）装置での測定において、試験片が最大の伸びを示した点、即ち試験片の伸びが停止した値を指す。
【００５５】
なお、第１の基板１及び第２の基板２の両方の屈伏点が上記範囲内であってもよいが、いずれか一方のみの屈伏点が上記範囲内であってもよい。例えば、第１の基板１の屈伏点が上記範囲であり、第２の基板２の屈伏点が上記範囲より高い場合は、第１の基板１の屈伏点〜屈伏点＋１００℃程度で熱処理を行うことにより、第１の基板１を軟化変形させて第２の基板２に融着させることが可能である。例えば、第１の基板１がＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラス等の低屈伏点ガラスからなり、第２の基板２がケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、石英ガラス等の屈伏点が比較的高いガラスからなるものであったり、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミックスからなるものであってもよい。あるいは、第１の基板１がＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラス等の低屈伏点ガラスからなり、第２の基板２がＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属からなるものを使用し、反射型の波長変換部材としてもよい。第１の基板１及び第２の基板２の熱膨張係数を整合させる観点から、両者の熱膨張係数差（温度範囲：３０〜３８０℃）は±５０×１０−７／℃、特に±３０×１０−７／℃の範囲内にあることが好ましい。
【００５６】
第１の基板１及び第２の基板２の厚みは０．１〜１ｍｍ、特に０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい。第１の基板１及び第２の基板２の厚みが小さすぎると、機械的強度が低下するため、製造時や使用時に破損しやすくなる。一方、第１の基板１及び第２の基板２の厚みが大きすぎると、熱圧着プレスにより両者を融着させるために要する時間が長くなり、無機ナノ蛍光体粒子が劣化しやすくなる。
【００５７】
蛍光体層３に使用する無機ナノ蛍光体粒子としては、ＩＩ−ＶＩ族化合物としてＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ等、ＩＩＩ−Ｖ族化合物としてＩｎＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ等の量子ドット蛍光体が挙げられる。これらは単独、または二種以上を混合して使用することができる。あるいは、これら二種以上からなる複合体（例えば、ＣｄＳｅ粒子表面がＺｎＳにより被覆されたコアシェル構造体）を使用してもよい。また、無機ナノ蛍光体粒子としては、量子ドット蛍光体以外にも、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、希土類硫化物、アルミン酸塩化物及びハロリン酸塩化物等の無機粒子からなるものを使用することもできる。これらは単独、または二種以上を混合して使用することができる。無機ナノ蛍光体粒子の平均粒子径は特に限定されないが、通常１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、特に１〜３０ｎｍ、１〜１５ｎｍ、さらには１．５〜１２ｎｍ程度である。なお、本明細書において、平均粒子径はＪＩＳ−Ｒ１６２９に準拠して測定した値（Ｄ５０）を指す。
【００５８】
なお蛍光体層３は、ガラスマトリクス中に無機ナノ蛍光体粒子が分散してなるものであってもよい。このようにすれば、無機ナノ蛍光体粒子の封止性が向上するため、経時劣化を抑制しやすくなる。また、蛍光体層３に、アルミナやシリカ等の光拡散材を含有させてもよい。
【００５９】
次に、波長変換部材１０の製造方法を図２に基づいて説明する。
【００６０】
まず、第１の基板１及び第２の基板２の間に、無機ナノ蛍光体粒子３を含有する蛍光体層３を挟持してなる積層体を準備する。蛍光体層３は、第１の基板１及び第２の基板２の略中央部のみに形成し、第１の基板１の周縁部１ａ及び第２の基板２の周縁部２ａには蛍光体層３を形成しないようにする。次に、積層体を、金型４における上金型４ａ及び下金型４ｂの間に載置する。必要に応じて予熱を行った後、上金型４ａに圧力Ｐを印加して熱圧着プレスする。これにより、第１の基板１の周縁部１ａ及び第２の基板２の周縁部２ａが軟化して互いに融着し、無機ナノ蛍光体粒子を含有する蛍光体層３が両基板間に封止される。このようにして波長変換部材１０を得る。
【００６１】
なお、蛍光体層３の領域は、熱圧着プレス前と比較して、熱圧着プレス後にはその面積が広がる傾向がある。そこで、少なくとも第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方の表面に凹部を形成し、当該凹部内に蛍光体層３を形成した状態で熱圧着プレスを行ってもよい。この場合、蛍光体層３は熱圧着プレス後も凹部内に留まりやすくなり、既述の通り、蛍光体層３が形成された領域と、蛍光体層３が形成されていない領域の境界が明瞭になりやすい。
【００６２】
なお、第１の基板１及び第２の基板２の間に、無機ナノ蛍光体粒子と分散媒であるガラス粉末の混合物からなる蛍光体層３を挟持した状態で、金型を用いて熱圧着プレスしてもよい。このようにすれば、ガラスマトリクス中に無機ナノ蛍光体粒子が分散してなる蛍光体層３が両基板間に封止されてなる波長変換部材を作製することができる。ガラス粉末としては、屈伏点が低いＳｎ−Ｆ−Ｐ系ガラスからなるものを使用することが好ましい。このようにすれば、熱圧着プレス時にガラス粉末が軟化流動して緻密な構造になることから、無機ナノ蛍光体粒子の封止性を向上させることができる。また、蛍光体層３の厚みを大きくしやすく、蛍光体層３に含まれる無機ナノ蛍光体粒子の量を多くすることができ、結果として、波長変換部材１０の発光強度を高めやすくなる。
【００６３】
分散媒としては、ガラス粉末以外にも、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂；アルミナ粉末、シリカ粉末、チタニア粉末、酸化亜鉛粉末、炭酸カルシウム粉末、硫酸バリウム粉末等の無機粉末；セルロース繊維、キチン繊維、キトサン繊維、炭素以外の無機ファイバー、有機高分子ファイバー等の繊維が挙げられる。なお、無機ナノ蛍光体粒子をアルミナシートやセルロース繊維シート等のシート状媒体に担持させることにより蛍光体層３を形成してもよい。例えば、無機ナノ蛍光体粒子をヘキサン等の分散媒中に分散させた分散液をシート状媒体に染み込ませた後、乾燥させることにより、無機ナノ蛍光体粒子をシート状媒体に担持させることができる。
【００６４】
熱圧着プレスの温度は、第１の基板１または第２の基板２のうち屈伏点が低い方の基板の屈伏点以上、特に当該屈伏点＋２０℃以上であることが好ましい。熱圧着プレス温度が低すぎると、両基板が融着しにくくなる。一方、熱圧着プレスの温度の上限は、第１の基板１または第２の基板２のうち屈伏点が低い方の基板の屈伏点＋１００℃以下、特に当該屈伏点＋５０℃以下であることが好ましい。熱圧着プレス温度が高すぎると、無機ナノ蛍光体粒子が劣化しやすくなる。熱圧着プレスの温度は、具体的には１３０〜４００℃、さらには１５０〜３００℃程度である。例えば第１の基板１または第２の基板２がＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスである場合は、熱圧着プレスの温度は１３０〜３５０℃、特に１３０〜２５０℃であることが好ましい。
【００６５】
熱圧着プレスの圧力は１０〜４００ｋＰａ／ｃｍ２、特に２０〜３００ｋＰａ／ｃｍ２であることが好ましい。熱圧着プレスの圧力が低すぎると、第１の基板１及び第２の基板２が融着しにくくなる。一方、熱圧着プレスの圧力が高すぎると、第１の基板１及び第２の基板２が破損しやすくなる。なお、第１の基板１または第２の基板２がＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスである場合は、プレス時の破損を抑制するため、１０〜３０ｋＰａ／ｃｍ２、特に１５〜２５ｋＰａ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００６６】
熱圧着プレスの時間は０．１〜１０分、０．３〜５分、０．４〜３分、特に０．５〜２分であることが好ましい。熱圧着プレスの時間が短すぎると、第１の基板１及び第２の基板２が融着しにくくなる。一方、熱圧着プレスの時間が長すぎると、無機ナノ蛍光体粒子が劣化しやすくなる。
【００６７】
熱圧着プレスの雰囲気は、大気雰囲気でもよいが、無機ナノ蛍光体粒子の失活、金型の酸化による劣化等の不具合を抑制するため、減圧雰囲気や不活性雰囲気、特にランニングコストを考慮して窒素雰囲気であることが好ましい。なお、第１の基板１または第２の基板２としてＳｎ−Ｐ−Ｆ系ガラスを使用する場合、熱圧着プレスの雰囲気を減圧雰囲気や不活性雰囲気とすることにより、熱圧着プレス時の基板の変性を抑制することができる。
【００６８】
（２）第２の実施形態
図３は本発明の第２の実施形態に係る波長変換部材２０の模式的断面図である。波長変換部材２０では、第１の基板１における蛍光体層３側の表面に反射膜５が形成されている点で、第１の実施形態に係る波長変換部材１０と異なる。
【００６９】
波長変換部材２０は反射型の波長変換部材として使用することができる。具体的には、第２の基板２側から励起光Ｌ０を照射した場合、蛍光体層３で励起光が波長変換されて生じた蛍光Ｌ１（あるいは、波長変換されなかった励起光）は、反射膜５により励起光入射側に反射され、外部に取り出される。
【００７０】
反射膜５としては、ＡｇやＡｌ等の金属薄膜が挙げられる。金属薄膜の形成方法としては、メッキ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等が挙げられる。
【００７１】
（３）第３の実施形態
図４は本発明の第３の実施形態に係る波長変換部材３０の模式的断面図である。波長変換部材３０では、第１の基板１における蛍光体層３側の表面にバンドパスフィルタ６が形成されている点で、第１の実施形態に係る波長変換部材１０と異なる。
【００７２】
バンドパスフィルタ６としては、例えば、励起光を透過し、蛍光体層３から発せられる蛍光を反射するものを使用することができる。このようにすれば、第１の基板１側から励起光Ｌ０を照射した場合、励起光はバンドパスフィルタ６を透過して蛍光体層３における無機ナノ蛍光体粒子を励起するとともに、蛍光体層３から発せられる蛍光Ｌ１はバンドパスフィルタ６により第２の基板２側に反射される。結果として、蛍光を第２の基板２側に効率良く取り出すことが可能となる。
【００７３】
バンドパスフィルタ６の具体例としては、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ等からなる高屈折率膜と、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等のフッ化物等からなる低屈折率膜とを交互に積層した誘電体多層膜が挙げられる。
【００７４】
以上説明した波長変換部材１０〜３０は、ＬＥＤやＬＤ等の励起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。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７６】
（実施例１）
原料としてＳｎＯ、ＳｎＦ２、Ｐ２Ｏ５を用い、カチオン％で、Ｓｎ２＋  ５６．３％、Ｐ５＋  ４３．８％、アニオン％で、Ｆ−  ２４．８％、Ｏ２−  ７５．２％を含有するように調合したバッチを石英ビーカーに投入し、窒素雰囲気にした電気炉内にて６８０℃で５分間溶融した。得られた溶融ガラスをインゴット状に成形し、切断及び両面研磨加工を施すことにより、１５ｍｍ×１５ｍｍ×１ｍｍの大きさのガラス板（屈伏点＝１５０℃）を２枚作製した。
【００７７】
無機ナノ蛍光体粒子（ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、平均粒子径＝約３ｎｍ）を分散媒であるヘキサンに１質量％の濃度で分散させた分散液１００μｌを、一方のガラス板の表面の略中央部に塗布し、真空乾燥させて無機ナノ蛍光体粒子からなる蛍光体層を形成した。蛍光体層の上にもう一方のガラス板を重ねることにより得られた積層体を、タングステンカーバイド製プレス金型で挟み、窒素雰囲気中１８０℃で２分間予熱した。その後、１８０℃のまま１４ｋＰａ／ｃｍ２の圧力で２０秒間熱圧着プレスした。これにより、２枚のガラス板の周縁部が互いに融着し、波長変換部材が得られた。
【００７８】
得られた波長変換部材について、発光量子効率（内部量子効率）を測定したところ４３％であった。なお、発光量子効率は下記式により算出される値を指し、浜松ホトニクス社製の絶対ＰＬ量子収率装置を用いて測定した。リファレンスには石英板を用いた。
【００７９】
発光量子効率＝｛（発光としてサンプルから放出されたフォトン数）/（サンプルより吸収されたフォトン数）｝×１００（％）
【００８０】
（実施例２）
実施例１で作製したインゴット状ガラスを乳鉢で粉砕することによりガラス粉末（平均粒子径＝２５μｍ）を得た。ガラス粉末０．２ｇに対し、実施例１で作製した無機ナノ蛍光体粒子分散液１００μｌを添加して混合した後、真空乾燥することにより、ガラス粉末と無機ナノ蛍光体粒子の混合物を得た。得られた混合物を実施例１で得られた２枚のガラス板の間に挟持することにより得られた積層体を、タングステンカーバイド製プレス金型の下金型で挟み、窒素雰囲気中１８０℃で２分間予熱した。その後、１８０℃のまま１４ｋＰａ／ｃｍ２の圧力で２０秒間熱圧着プレスした。これにより、２枚のガラス板の周縁部が互いに融着し、波長変換部材が得られた。得られた波長変換部材について、発光量子効率を測定したところ４０％であった。
【００８１】
（実施例３）
予熱及び熱圧着プレスの温度を２００℃にしたこと以外は、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について、発光量子効率を測定したところ３０％であった。
【００８２】
（実施例４）
実施例１と同様の方法により、１０ｍｍ×７ｍｍ×１ｍｍの大きさのガラス板を２枚作製した。一方のガラス板表面の中央部に２ｍｍ×６ｍｍ×１．１ｍｍのアルミ箔を設置した状態で、この上下をタングステンカーバイド製プレス金型で挟み、窒素雰囲気中１８０℃で２分間予熱した。その後、１８０℃のまま１４ｋＰａ／ｃｍ２の圧力で２０秒間熱圧着プレスした。これにより、ガラス板表面に深さ約０．１３ｍｍの長方形の凹部を形成した。実施例１で作製した無機ナノ蛍光体粒子分散液１００μｌを、ガラス板表面の凹部に塗布し、真空乾燥させて無機ナノ蛍光体粒子からなる蛍光体層を形成した。蛍光体層の上にもう一方のガラス板を重ねることにより得られた積層体の上下を、タングステンカーバイド製プレス金型で挟み、窒素雰囲気中１８０℃で２分間予熱した。その後、１８０℃のまま１４ｋＰａ／ｃｍ２の圧力で２０秒間熱圧着プレスした。これにより、２枚のガラス板の周縁部が互いに融着し、波長変換部材が得られた。得られた波長変換部材に対し励起光（波長３６５ｎｍ）を照射した際の平面写真を図５に示す。得られた波長変換部材について、発光量子効率を測定したところ４８％であった。
【００８３】
（実施例５）
実施例１で作製した無機ナノ蛍光体粒子分散液１００μｌとシリコーン樹脂（信越化学工業社製ＬＰＳ５５００（Ａ／Ｂ））１ｇの混合物をガラス板表面の凹部に塗布し、常温で乾燥させて無機ナノ蛍光体粒子からなる蛍光体層を形成したこと以外は、実施例４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について、発光量子効率を測定したところ５５％であった。
【００８４】
（実施例６）
実施例１で作製した無機ナノ蛍光体粒子分散液１００μｌと表面疎水化アルミナ粉末（平均粒子径１３ｎｍ）０．１９ｇの混合物をガラス板表面の凹部に塗布し、真空乾燥させて無機ナノ蛍光体粒子からなる蛍光体層を形成したこと以外は、実施例４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について、発光量子効率を測定したところ４４％であった。
【００８５】
（実施例７）
実施例１で作製した無機ナノ蛍光体粒子分散液１．６ｍｌとセルロース繊維０．２ｇの混合物をガラス板表面の凹部に塗布し、真空乾燥させて無機ナノ蛍光体粒子からなる蛍光体層を形成したこと以外は、実施例４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について、発光量子効率を測定したところ４３％であった。
【００８６】
（実施例８）
セルロース繊維シート（２ｍｍ×３ｍｍ×０．１ｍｍ）に対し、実施例１で作製した無機ナノ蛍光体粒子分散液１００μｌを染み込ませ、真空乾燥させた。乾燥後のセルロース繊維シートを、実施例１で得られた２枚のガラス板の間に挟持し、実施例１と同様の条件で熱圧着プレスすることにより、２枚のガラス板の周縁部が互いに融着し、波長変換部材が得られた。
【００８７】
（実施例９）
アルミナシート（２ｍｍ×３ｍｍ×０．１ｍｍ）に対し、実施例１で作製した無機ナノ蛍光体粒子分散液１００μｌを染み込ませ、真空乾燥させた。乾燥後のアルミナシートを、実施例４で得られたガラス板表面の凹部に載置し、もう一方のガラス板を重ねた後、実施例４と同様の条件で熱圧着プレスすることにより、２枚のガラス板の周縁部が互いに融着し、波長変換部材が得られた。
【００８８】
（比較例）
実施例２で得られた、ガラス粉末と無機ナノ蛍光体粒子の混合物を円柱状に予備成型した後、真空雰囲気にて２００℃で２０分間熱処理し、ガラス粉末を焼結させることにより波長変換部材を得た。得られた波長変換部材について、発光量子効率を測定したところ１％であった。
【符号の説明】
【００８９】
１  第１の基板
２  第２の基板
１ａ、２ａ  周縁部
３  蛍光体層
４  金型
４ａ  上金型
４ｂ  下金型
５  反射膜
６  バンドパスフィルタ
１０、２０、３０  波長変換部材
【図１】
2017083814.tif 000003
【図２】
2017083814.tif 000004
【図３】
2017083814.tif 000005
【図４】
2017083814.tif 000006
【図５】
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