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JP6029095B2 - UV light-excited yellow light-emitting material, method for producing the same, and light-emitting device - Google Patents

UV light-excited yellow light-emitting material, method for producing the same, and light-emitting device Download PDF

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JP6029095B2 JP2012104956A JP2012104956A JP6029095B2 JP 6029095 B2 JP6029095 B2 JP 6029095B2 JP 2012104956 A JP2012104956 A JP 2012104956A JP 2012104956 A JP2012104956 A JP 2012104956A JP 6029095 B2 JP6029095 B2 JP 6029095B2
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Description

本発明は、UV光励起黄色発光材料、その製造方法及び発光装置に関する。   The present invention relates to a UV light-excited yellow light-emitting material, a manufacturing method thereof, and a light-emitting device.

近年、照明応用の需要の増加とともに、LED(Light Emitting Diode)の高輝度化が進んでいる。
高輝度LEDでは、光強度の高い光を放出するとともに、大電流に伴う熱が多量に放出される。LEDの各構成部材は、長期間、強い光に曝され、高温下に配置されることとなるので、高い耐光性及び高い耐熱性を具備することが必要とされる。
In recent years, with increasing demand for lighting applications, LED (Light Emitting Diode) is becoming brighter.
A high-intensity LED emits light with high light intensity, and releases a large amount of heat associated with a large current. Each constituent member of the LED is exposed to intense light for a long period of time and is disposed at a high temperature, and thus it is necessary to have high light resistance and high heat resistance.

代表的な白色発光装置(以下、白色LEDともいう。)には、大別して、次の3つのタイプがある(非特許文献1参考)。
第1のタイプは、一つのパッケージの中に赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子を備えた白色LEDである。
このタイプは、一つのパッケージの中にエポキシ樹脂等の結合剤(バインダー)を必要とせず、発光素子のみで構成できるので、高い耐光性及び高い耐熱性を具備するようにできる。しかし、3色の発光素子の輝度・色調の調整が難しく、回路構成が複雑となり、製造コストが高くなるという問題がある。
Typical white light emitting devices (hereinafter also referred to as white LEDs) are roughly classified into the following three types (see Non-Patent Document 1).
The first type is a white LED having a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element in one package.
This type does not require a binder (binder) such as an epoxy resin in one package, and can be composed of only a light emitting element, so that it can have high light resistance and high heat resistance. However, there is a problem that it is difficult to adjust the luminance and color tone of the three color light emitting elements, the circuit configuration is complicated, and the manufacturing cost is increased.

第2のタイプは、一つのパッケージの中に紫外(以下、UVともいう。)発光素子と、発光素子を覆うエポキシ樹脂等の結合剤(バインダー)中に紫外光励起赤色蛍光体、紫外光励起緑色蛍光体、紫外光励起青色蛍光体を分散させた白色LEDである。
また、第3のタイプは、一つのパッケージの中に青色発光素子と、発光素子を覆うエポキシ樹脂等の結合剤(バインダー)中に青色光励起赤色蛍光体、青色光励起緑色蛍光体を分散させた白色LEDである。
In the second type, an ultraviolet (hereinafter, also referred to as UV) light emitting element in one package and a binder (binder) such as an epoxy resin covering the light emitting element, an ultraviolet light excited red phosphor, an ultraviolet light excited green fluorescence. And a white LED in which an ultraviolet light-excited blue phosphor is dispersed.
The third type is a white light-emitting element in which a blue light-excited red phosphor and a blue light-excited green phosphor are dispersed in a blue light emitting element and a binder (binder) such as an epoxy resin covering the light emitting element in one package. LED.

これらのタイプは、一つのパッケージの中に1個の発光素子しか用いない構成なので、第1のタイプと比較して輝度・色調調整が容易であり、回路を単純化でき、製造コストを安くできるという利点がある。また、色温度の調整幅も広くできるという利点がある。
しかし、これらのタイプはいずれも、バインダーを備える構成であり、バインダーが、長期間、強い光に曝され、高温下に配置されることにより、劣化し、着色を生じ、光の透過率を低下させ、発光効率を低下させるという問題がある。
また、大電流を流し、高輝度で発光させた場合、バインダーの劣化だけでなく、蛍光体の特性低下の発生も生じる場合がある(非特許文献2)。
Since these types use only one light emitting element in a single package, brightness and color tone adjustment is easier than in the first type, the circuit can be simplified, and manufacturing costs can be reduced. There is an advantage. In addition, there is an advantage that the adjustment range of the color temperature can be widened.
However, all of these types are configured to include a binder. When the binder is exposed to intense light for a long period of time and placed at a high temperature, the binder deteriorates, causes coloration, and reduces light transmittance. There is a problem that the luminous efficiency is lowered.
In addition, when a large current is passed and light is emitted with high luminance, not only the deterioration of the binder but also the deterioration of the characteristics of the phosphor may occur (Non-Patent Document 2).

白色LEDは、前記3色の発光色を用いる構成に限られるものではなく、白色のCIE色度座標(0.33、0.33)を通過する補色関係にある2色の発光色を用いて構成してもよく、例えば一つのパッケージの中に青色発光素子と、エポキシ樹脂等の結合剤(バインダー)中に分散させた粒状の青色光励起黄色蛍光体を組み合わせた白色LEDがあるが(特許文献1)、このような白色LEDでも、バインダーの劣化による発光効率の低下という問題がある。 The white LED is not limited to the configuration using the three luminescent colors, but using two luminescent colors in a complementary color relationship that pass through the white CIE chromaticity coordinates (0.33, 0.33). For example, there is a white LED in which a blue light emitting element and a granular blue light-excited yellow phosphor dispersed in a binder (binder) such as an epoxy resin are combined in one package (Patent Document) 1) Even such a white LED has a problem of a decrease in light emission efficiency due to deterioration of the binder.

エポキシ樹脂の劣化に対して、代わりにシリコン系の樹脂を使う試みもなされているが、根本的な解決には至っていない。 Attempts have been made to use silicone resins instead of epoxy resin degradation, but no fundamental solution has been reached.

特開2010−155891号公報JP 2010-155891 A

「高輝度LED材料のはなし」日刊工業新聞社刊、p44(2005)“The story of high-brightness LED materials” published by Nikkan Kogyo Shimbun, p44 (2005) Materials Science and Engineering R,71(2010)1−34.Materials Science and Engineering R, 71 (2010) 1-34.

本発明は、大電流を流し、高輝度で発光させても、安定して高効率で黄色発光させることが可能なUV光励起黄色発光材料、その製造方法及び長期間、高効率で高輝度発光させることが可能な黄色発光又は白色発光可能な発光装置を提供することを課題とする。 The present invention relates to a UV light-excited yellow light-emitting material capable of stably emitting yellow light with high efficiency even when a large current is applied and emitting light with high brightness, a manufacturing method thereof, and high-efficiency and high-luminance light emission for a long period of time. It is an object to provide a light-emitting device capable of emitting yellow light or white light.

本研究者は、様々な実験を繰り返すことにより、セリウムを添加したテルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット(以下、Ce:TSAGとも表記する)型単結晶を新規に開発した。この単結晶はUV光を励起光として高輝度で安定して黄色発光させることが可能であった。そして、この単結晶をUV発光素子に組み合わせることにより、エポキシ樹脂を用いることなく、高輝度・高効率、回路も単純で製造コストも安い黄色発光又は白色発光可能な発光装置を提供できることに想到して、本研究を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。
By repeating various experiments, this researcher newly developed a terbium, scandium, aluminum, garnet (hereinafter also referred to as Ce: TSAG) type single crystal added with cerium. This single crystal can emit yellow light stably with high brightness using UV light as excitation light. Then, by combining this single crystal with a UV light emitting element, it is conceived that a light emitting device capable of emitting yellow light or white light can be provided without using an epoxy resin, with high brightness, high efficiency, simple circuit, and low manufacturing cost. This research was completed.
The present invention has the following configuration.

(1)セリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶であることを特徴とするUV光励起黄色発光材料。 (1) A UV light-excited yellow light-emitting material characterized by being a cerium-doped terbium / scandium / aluminum / garnet type single crystal.

(2)Tb元素とCe元素の総モル数に対して5mol%以下の組成比でCe元素が添加されていることを特徴とする(1)に記載のUV光励起黄色発光材料。
(3)スカンジウムの一部がテルビウム、セリウム、イットリウム、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウムのいずれか1種又は2種以上で置換されていることを特徴とする(1)又は(2)に記載のUV光励起黄色発光材料。
(2) The UV light-excited yellow light-emitting material according to (1), wherein Ce element is added at a composition ratio of 5 mol% or less with respect to the total number of moles of Tb element and Ce element.
(3) UV photoexcitation according to (1) or (2), wherein a part of scandium is substituted with one or more of terbium, cerium, yttrium, lutetium, ytterbium and thulium Yellow luminescent material.

(4)前記スカンジウムの一部が+2価と+4価の元素の組み合わせで置換されていることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のUV光励起黄色発光材料。
(5)下記化学式(I)で表されることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のUV光励起黄色発光材料。
(4) The UV photoexcited yellow light-emitting material according to any one of (1) to (3), wherein a part of the scandium is substituted with a combination of +2 and +4 elements.
(5) The UV photoexcited yellow light-emitting material according to any one of (1) to (4), which is represented by the following chemical formula (I):

<化1>
((Tb1−zCe1−y(M1−xAl12−w…(I)
<Chemical formula 1>
((Tb 1-z Ce z ) 1-y L y) a (M 1-x N x) b Al c O 12-w ... (I)

上記式(I)中、LはSc、Y、Lu、Yb、Tm、Mg、Ca、Hf又はZrのいずれか1種又は2種以上を表し、MはScを表し、NはTb、Ce、Y、Lu、Yb、Tm、Mg、Ca、Hf又はZrのいずれか1種又は2種以上を表す。a、b、c、x、y、z及びwはそれぞれ、2.5≦a≦3.5、0≦b≦2.5、2.5≦c≦5.5、0≦x≦1、0≦y≦0.5、0.0001≦z≦0.05、0≦w≦0.5を満たす。 In the above formula (I), L represents one or more of Sc, Y, Lu, Yb, Tm, Mg, Ca, Hf or Zr, M represents Sc, and N represents Tb, Ce, Y, Lu, Yb, Tm, Mg, Ca, Hf, or Zr represents one or more of them. a, b, c, x, y, z and w are 2.5 ≦ a ≦ 3.5, 0 ≦ b ≦ 2.5, 2.5 ≦ c ≦ 5.5, 0 ≦ x ≦ 1, respectively. 0 ≦ y ≦ 0.5, 0.0001 ≦ z ≦ 0.05, and 0 ≦ w ≦ 0.5 are satisfied.

(6)酸化テルビウム、酸化スカンジウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む粉末原料を調整する工程と、前記粉末原料を加熱溶解して得られた溶液から種結晶を引き上げて、融液成長法により、Tb元素とCe元素の総モル数に対するCe元素の組成比が5mol%以下となるようにセリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶を育成する工程と、を有することを特徴とするUV光励起黄色発光材料の製造方法。 (6) A step of adjusting a powder raw material containing terbium oxide, scandium oxide, aluminum oxide, and cerium oxide, and pulling up a seed crystal from a solution obtained by heating and dissolving the powder raw material, And a step of growing a cerium-doped terbium, scandium, aluminum, and garnet type single crystal so that the composition ratio of the Ce element to the total number of moles of the Tb element and Ce element is 5 mol% or less. A method for producing a yellow luminescent material.

(7)(1)〜(5)のいずれかに記載のUV光励起黄色発光材料からなる板材と、光出射面を有するUV発光素子と、を有し、前記板材の一面と前記光出射面が対向するように、前記UV発光素子に対して前記UV光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする発光装置。
(8)前記UV発光素子の発光ピーク波長が250nm〜425nmの範囲にあることを特徴とする(7)に記載の発光装置。
(9)前記UV発光素子の光出射面に接してUV光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする(7)に記載の発光装置。
(7) It has the board | plate material which consists of a UV light excitation yellow luminescent material in any one of (1)-(5), and the UV light emitting element which has a light-projection surface, One surface of the said board | plate material and the said light-projection surface are The light-emitting device, wherein the UV light-excited yellow light-emitting material is disposed so as to face the UV light-emitting element.
(8) The light emitting device according to (7), wherein an emission peak wavelength of the UV light emitting element is in a range of 250 nm to 425 nm.
(9) The light-emitting device according to (7), wherein a UV light-excited yellow light-emitting material is disposed in contact with the light emission surface of the UV light-emitting element.

(10)前記UV発光素子の光出射面に離間してUV光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする(7)に記載の発光装置。
(11)前記UV光励起黄色発光材料に接してUV光励起青色発光材料が配置されていることを特徴とする(7)〜(10)のいずれかに記載の発光装置。
(12)前記UV光励起青色発光材料がCe:RSiO(RはLu、Y、Gdのいずれか1種又は2種以上)単結晶であることを特徴とする(11)に記載の発光装置。
(10) The light-emitting device according to (7), characterized in that a UV light-excited yellow light-emitting material is disposed apart from the light-emitting surface of the UV light-emitting element.
(11) The light emitting device according to any one of (7) to (10), wherein a UV light excited blue light emitting material is disposed in contact with the UV light excited yellow light emitting material.
(12) The light emission according to (11), wherein the UV light-excited blue light-emitting material is a single crystal of Ce: R 2 SiO 5 (R is one or more of Lu, Y, and Gd). apparatus.

本発明のUV光励起黄色発光材料は、セリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶である構成なので、大電流を流し、UV光励起により、高輝度で発光させても、安定して高効率で黄色発光させることができる。 The UV light-excited yellow light-emitting material of the present invention is composed of a cerium-doped terbium, scandium, aluminum, and garnet type single crystal. Therefore, even if a large current is passed and light is emitted with high brightness by UV light excitation, it is stable and highly efficient. Yellow light can be emitted.

本発明のUV光励起黄色発光材料の製造方法は、酸化テルビウム、酸化スカンジウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む粉末原料を調整する工程と、前記粉末原料を加熱溶解して得られた溶液から種結晶を引き上げて、融液成長法により、Tb元素とCe元素の総モル数に対するCe元素の組成比が5mol%以下となるようにセリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶を育成する工程と、を有する構成なので、長期間安定して、高輝度・高効率で黄色発光可能な発光材料を容易に製造することができる。 The method for producing a UV light-excited yellow light-emitting material of the present invention includes a step of preparing a powder raw material containing terbium oxide, scandium oxide, aluminum oxide, and cerium oxide, and a seed crystal from a solution obtained by heating and dissolving the powder raw material. And growing a cerium-added terbium / scandium / aluminum / garnet type single crystal by a melt growth method so that the composition ratio of Ce element to the total number of moles of Tb element and Ce element is 5 mol% or less. Therefore, a light emitting material capable of emitting yellow light with high brightness and high efficiency can be easily manufactured stably for a long period of time.

本発明の発光装置は、先に記載のUV光励起黄色発光材料からなる板材と、光出射面を有するUV発光素子と、を有し、前記板材の一面と前記光出射面が対向するように、前記UV発光素子に対して前記UV光励起黄色発光材料が配置されている構成なので、前記UV発光素子からの発光が前記UV光励起黄色発光材料に入射され、前記UV発光素子からの発光が前記UV光励起黄色発光材料を励起して発光させ、バインダーを用いることなく、長期間、高効率・高輝度で黄色発光させることが可能な発光装置を提供することができる。また、回路を単純化でき、製造コストを安くできる。 The light-emitting device of the present invention has a plate material made of the UV light-excited yellow light-emitting material described above and a UV light-emitting element having a light emission surface, so that one surface of the plate material faces the light emission surface, Since the UV light-excited yellow light-emitting material is arranged with respect to the UV light-emitting element, light emitted from the UV light-emitting element is incident on the UV light-excited yellow light-emitting material, and light emitted from the UV light-emitting element is emitted from the UV light-excited material. A light-emitting device capable of emitting yellow light by exciting a yellow light-emitting material and capable of emitting yellow light with high efficiency and high luminance for a long time without using a binder can be provided. In addition, the circuit can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

本発明の発光装置は、前記UV光励起黄色発光材料に接してUV光励起青色発光材料が配置されている構成なので、前記UV発光素子からの発光が前記UV光励起黄色発光材料に加えて、前記UV光励起青色発光材料を励起して発光させ、エポキシ樹脂を用いることなく、長期間、高効率・高輝度で白色発光させることが可能な発光装置を提供することができる。また、回路を単純化でき、製造コストが安くできる。 Since the light-emitting device of the present invention has a configuration in which a UV light-excited blue light-emitting material is disposed in contact with the UV light-excited yellow light-emitting material, light emitted from the UV light-emitting element is added to the UV light-excited yellow light-emitting material in addition to the UV light-excited yellow light-emitting material. A light-emitting device capable of emitting white light with high efficiency and high brightness for a long time without using an epoxy resin by exciting a blue light-emitting material can be provided. Further, the circuit can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

本発明のUV光励起黄色発光材料の製造方法の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing method of UV light excitation yellow luminescent material of this invention. 本発明の第1の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図(a)及び発光装置を構成する発光素子及びその周辺部の断面図(b)である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram of the light-emitting device which is the 1st Embodiment of this invention, and is sectional drawing (a) of a light-emitting device, and the light-emitting element which comprises a light-emitting device, and sectional drawing (b) of its periphery. 本発明の第2の実施形態に係る発光装置の模式図であり、発光装置の断面図(a)、発光装置を構成する発光素子及びその周辺部の断面図(b)及び発光装置を構成する発光素子の平面図(c)である。It is a schematic diagram of the light-emitting device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, sectional drawing (a) of a light-emitting device, light-emitting element which comprises a light-emitting device, sectional drawing (b) of the periphery part, and light-emitting device are comprised. It is a top view (c) of a light emitting element. 本発明の第3の実施形態である発光装置の断面図である。It is sectional drawing of the light-emitting device which is the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態である発光装置の断面図である。It is sectional drawing of the light-emitting device which is the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図(a)、発光装置を構成する発光素子の断面図(b)である。It is the schematic diagram of the light-emitting device which is the 5th Embodiment of this invention, and is sectional drawing (a) of a light-emitting device, and sectional drawing (b) of the light-emitting element which comprises a light-emitting device. 本発明の第6の実施形態である発光装置の断面図である。It is sectional drawing of the light-emitting device which is the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態である発光装置の断面図である。It is sectional drawing of the light-emitting device which is the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態である発光装置の断面図である。It is sectional drawing of the light-emitting device which is the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態である発光装置の断面図である。It is sectional drawing of the light-emitting device which is the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施形態である発光装置の断面図である。It is sectional drawing of the light-emitting device which is the 10th Embodiment of this invention. 結晶A(実施例1サンプル)の写真である。It is a photograph of the crystal A (Example 1 sample). 結晶A(実施例1サンプル)の蛍光スペクトルである。It is a fluorescence spectrum of crystal A (Example 1 sample). 結晶A(実施例1サンプル)の励起スペクトルである。It is an excitation spectrum of the crystal A (Example 1 sample).

[第1の実施形態]
<UV光励起黄色発光材料>
まず、本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料について説明する。
本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料は、セリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶(以下、Ce:TSAG型単結晶とも称する。)である。
[First Embodiment]
<UV light-excited yellow light-emitting material>
First, the UV light-excited yellow light-emitting material that is an embodiment of the present invention will be described.
The UV photoexcited yellow light-emitting material according to an embodiment of the present invention is a cerium-added terbium / scandium / aluminum / garnet single crystal (hereinafter also referred to as Ce: TSAG single crystal).

本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料は、Tb元素とCe元素の総モル数に対して5mol%以下の組成比でCe元素が添加されていることが好ましい。これにより、250〜425nmの範囲に励起ピーク波長を有し、500〜630nmの範囲に発光ピーク波長を有する黄色発光材料とすることができる。UV光励起黄色発光材料は、250〜425nmの範囲に発光ピーク波長を有するUV発光素子と組み合わせることにより、高輝度・高効率の黄色発光装置とすることができる。 In the UV light-excited yellow light emitting material according to the embodiment of the present invention, it is preferable that the Ce element is added at a composition ratio of 5 mol% or less with respect to the total number of moles of the Tb element and the Ce element. Thereby, it can be set as the yellow luminescent material which has an excitation peak wavelength in the range of 250-425 nm, and has an emission peak wavelength in the range of 500-630 nm. A UV light-excited yellow light-emitting material can be combined with a UV light-emitting element having an emission peak wavelength in the range of 250 to 425 nm to provide a high-luminance and high-efficiency yellow light-emitting device.

本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料は、スカンジウムの一部がテルビウム、セリウム、イットリウム、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウムのいずれか1種又は2種以上で置換されていてもよい。また、前記スカンジウムの一部が+2価と+4価の元素の組み合わせで置換されてもよい。このようにしても、250〜425nmの範囲に励起ピーク波長を有し、500〜630nmの範囲に発光ピーク波長を有する黄色発光材料とすることができる。 In the UV light-excited yellow light-emitting material that is an embodiment of the present invention, a part of scandium may be substituted with any one or more of terbium, cerium, yttrium, lutetium, ytterbium, and thulium. Further, a part of the scandium may be replaced with a combination of +2 and +4 elements. Even in this case, a yellow light emitting material having an excitation peak wavelength in the range of 250 to 425 nm and an emission peak wavelength in the range of 500 to 630 nm can be obtained.

本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料は、先に記載の化学式(I)で表されることが好ましい。
式(I)中、LはSc、Y、Lu、Yb、Tm、Mg、Ca、Hf又はZrのいずれか1種又は2種以上を表し、MはScを表し、NはTb、Ce、Y、Lu、Yb、Tm、Mg、Ca、Hf又はZrのいずれか1種又は2種以上を表す。a、b、c、x、y、z及びwはそれぞれ、2.5≦a≦3.5、0≦b≦2.5、2.5≦c≦5.5、0≦x≦1、0≦y≦0.5、0.0001≦z≦0.05、0≦w≦0.5を満たす。
The UV light-excited yellow light-emitting material that is an embodiment of the present invention is preferably represented by the chemical formula (I) described above.
In formula (I), L represents one or more of Sc, Y, Lu, Yb, Tm, Mg, Ca, Hf, or Zr, M represents Sc, and N represents Tb, Ce, Y , Lu, Yb, Tm, Mg, Ca, Hf, or Zr represents one or more of them. a, b, c, x, y, z and w are 2.5 ≦ a ≦ 3.5, 0 ≦ b ≦ 2.5, 2.5 ≦ c ≦ 5.5, 0 ≦ x ≦ 1, respectively. 0 ≦ y ≦ 0.5, 0.0001 ≦ z ≦ 0.05, and 0 ≦ w ≦ 0.5 are satisfied.

上記範囲とすることにより、単結晶作製時のクラックなどの欠陥を抑制できる。また、250〜425nmの範囲に励起ピーク波長を有し、500〜630nmの範囲に発光ピーク波長を有する黄色発光材料とすることができ、UV光励起により、高輝度・高効率で黄色発光させることができる。 By setting it as the said range, defects, such as a crack at the time of single crystal preparation, can be suppressed. Further, it can be a yellow light emitting material having an excitation peak wavelength in the range of 250 to 425 nm and an emission peak wavelength in the range of 500 to 630 nm, and can emit yellow light with high brightness and high efficiency by UV light excitation. it can.

Tb元素とCe元素の総モル数に対するCe元素の組成比量が5mol%以下となる組成範囲では、Tb元素に対してCe元素を添加することにより、黄色発光を得て、蛍光強度を飛躍的に向上させることができる。一方、Ce元素の組成比を5mol%超とした場合には、濃度消光により、蛍光強度が低下する。   In the composition range where the composition ratio of Ce element to the total number of moles of Tb element and Ce element is 5 mol% or less, yellow light emission is obtained by adding Ce element to Tb element, and the fluorescence intensity is dramatically increased. Can be improved. On the other hand, when the composition ratio of the Ce element exceeds 5 mol%, the fluorescence intensity decreases due to concentration quenching.

<UV光励起黄色発光材料の作製方法>
次に、本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料の製造方法について説明する。
図1は、本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料の製造方法の一例を示す工程図である。図1には、UV光励起黄色発光材料(単結晶)育成の為に用いられる結晶引上げ炉20が示されている。結晶引上げ炉20は、イリジウム製ルツポ21と、ルツボ21を収容するセラミック製の筒状容器22と、筒状容器22の周囲に巻回される高周波コイル23とを主として備えている。高周波コイル23は、ルツボ21に誘導電流を生じさせ、ルツボ21を加熱する。
<Method for producing UV light-excited yellow light-emitting material>
Next, the manufacturing method of the UV light excitation yellow luminescent material which is embodiment of this invention is demonstrated.
FIG. 1 is a process diagram showing an example of a method for producing a UV light-excited yellow light-emitting material according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a crystal pulling furnace 20 used for growing a UV light-excited yellow light-emitting material (single crystal). The crystal pulling furnace 20 mainly includes an iridium crucible 21, a ceramic cylindrical container 22 that houses the crucible 21, and a high-frequency coil 23 that is wound around the cylindrical container 22. The high frequency coil 23 generates an induced current in the crucible 21 and heats the crucible 21.

結晶引上げ炉20を用いて、融液成長法により、ガーネット型単結晶のUV光励起黄色発光材料2を育成する。
まず、育成すべき単結晶組成に基づく配合率で、Tb粉末、Sc粉末、Al粉末、CeO粉末を湿式混合してから、乾燥して、粉末原料を調整する。この粉末原料には、必要に応じ、他の粉末原料を少なくとも1種以上さらに混合してもよい。なお、湿式混合の代わりに、乾式混合させてもよい。
A garnet-type single crystal UV light-excited yellow light-emitting material 2 is grown by melt growth using the crystal pulling furnace 20.
First, the Tb 4 O 7 powder, Sc 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, and CeO 2 powder are wet-mixed at a blending rate based on the single crystal composition to be grown, and then dried to adjust the powder raw material To do. If necessary, this powder raw material may further be mixed with at least one other powder raw material. Note that dry mixing may be performed instead of wet mixing.

次に、上記粉末原料をルツボ21に詰める。
次に、高周波コイル23に高周波電流を印加して、ルツボ21を加熱し、ルツボ21内の粉末原料を室温から、粉末原料を溶解可能な温度まで加熱する。これにより、粉末原料が溶解され、溶液24が得られる。
Next, the crucible 21 is filled with the powder raw material.
Next, a high frequency current is applied to the high frequency coil 23 to heat the crucible 21, and the powder raw material in the crucible 21 is heated from room temperature to a temperature at which the powder raw material can be dissolved. Thereby, a powder raw material is melt | dissolved and the solution 24 is obtained.

次に、棒状の結晶引き上げ軸として用いる種結晶25を用意する。種結晶25としては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)などのガーネット型単結晶を用いることができる。 Next, a seed crystal 25 used as a rod-shaped crystal pulling axis is prepared. As the seed crystal 25, for example, a garnet-type single crystal such as yttrium, aluminum, and garnet (YAG) can be used.

次に、種結晶25の先端を溶液24に接触させた後、種結晶25を所定の回転数で回転させながら、所定の引上げ速度で引き上げる。
種結晶25の回転数は、好ましくは3〜50rpmとし、より好ましくは3〜10rpmとする。種結晶25の引き上げ速度は、好ましくは0.1〜10mm/hとし、より好ましくは0.5〜3mm/hとする。種結晶25の引上げは、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、不活性ガスとしては、Ar、窒素などを用いることができる。酸素をわずかに混合してもよい。種結晶25を不活性ガス雰囲気下にするためには、密閉ハウジング中に不活性ガスを所定の流量で導入しながら排出すればよい。
Next, after bringing the tip of the seed crystal 25 into contact with the solution 24, the seed crystal 25 is pulled up at a predetermined pulling speed while rotating the seed crystal 25 at a predetermined rotation speed.
The rotation speed of the seed crystal 25 is preferably 3 to 50 rpm, more preferably 3 to 10 rpm. The pulling rate of the seed crystal 25 is preferably 0.1 to 10 mm / h, more preferably 0.5 to 3 mm / h. The seed crystal 25 is preferably pulled up in an inert gas atmosphere. As the inert gas, Ar, nitrogen, or the like can be used. Oxygen may be mixed slightly. In order to place the seed crystal 25 in an inert gas atmosphere, the inert gas may be discharged while being introduced into the sealed housing at a predetermined flow rate.

上記条件で、種結晶25を引き上げることにより、種結晶25の先端にバルク状の育成結晶26を得ることができる。
育成結晶26は、Tbの一部がCeで置換されているセリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶であり、上記化学式(I)で表される単結晶であり、本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料2である。
以上の工程により、本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料2である育成結晶26を容易に作製することができるとともに、本融液成長法では、育成結晶26の大型化も容易に実現できる。
By pulling up the seed crystal 25 under the above conditions, a bulk-shaped growth crystal 26 can be obtained at the tip of the seed crystal 25.
The grown crystal 26 is a cerium-added terbium / scandium / aluminum / garnet type single crystal in which a part of Tb is substituted with Ce, and is a single crystal represented by the chemical formula (I). It is UV light excitation yellow luminescent material 2 which is.
Through the above steps, the grown crystal 26 that is the UV light-excited yellow light-emitting material 2 according to the embodiment of the present invention can be easily manufactured, and in the melt growth method, the grown crystal 26 can be easily enlarged. it can.

<発光装置>
次に、本発明の第1の実施形態である発光装置について説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態である発光装置1の模式図であり、発光装置1の断面図(a)及び発光装置1を構成する発光素子10及びその周辺部の断面図(b)である。
<Light emitting device>
Next, the light emitting device according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic view of the light-emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a cross-sectional view of the light-emitting device 1, and a cross-sectional view of the light-emitting element 10 constituting the light-emitting device 1 and its peripheral part. b).

図2(a)に示すように、発光装置1は、セラミック基板3と、セラミック基板3上に配置されたUV発光素子(UV−LED)10と、セラミック基板上で、UV発光素子10の周囲に壁状に設けられた本体4とを備えて概略構成されている。
セラミック基板3は、Al等のセラミックからなる板状部材である。表面に、タングステン等の金属からなる配線部31、32がパターン形成されている。
本体4は、セラミック基板3上に形成された白色の樹脂からなる部材であり、その中央部に開口部4Aが形成されている。開口部4Aは、セラミック基板3側から外部に向かって徐々に開口幅が大きくなるテーパ状に形成されている。開口部4Aの内面は、UV発光素子10からの光を外部に向かって反射する反射面40とされている。
As illustrated in FIG. 2A, the light emitting device 1 includes a ceramic substrate 3, a UV light emitting element (UV-LED) 10 disposed on the ceramic substrate 3, and the periphery of the UV light emitting element 10 on the ceramic substrate. And a main body 4 provided in a wall shape.
The ceramic substrate 3 is a plate-like member made of a ceramic such as Al 2 O 3 . On the surface, wiring portions 31 and 32 made of metal such as tungsten are patterned.
The main body 4 is a member made of a white resin formed on the ceramic substrate 3, and an opening 4A is formed at the center thereof. The opening 4A is formed in a taper shape in which the opening width gradually increases from the ceramic substrate 3 side toward the outside. The inner surface of the opening 4A is a reflecting surface 40 that reflects light from the UV light emitting element 10 toward the outside.

図2(b)に示すように、UV発光素子10は、そのn側電極15A及びp側電極15Bがセラミック基板3の配線部31、32にバンプ16,16によってセラミック基板3に実装され、電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2B, the UV light emitting element 10 has its n-side electrode 15A and p-side electrode 15B mounted on the ceramic substrate 3 by the bumps 16 and 16 on the wiring portions 31 and 32 of the ceramic substrate 3, respectively. Connected.

<UV発光素子>
UV発光素子10は、250〜425nmの範囲に発光ピーク波長を有する紫外(UV)光を発光させることが可能なフリップチップ型素子が用いられている。材料としては、AlGaN系半導体化合物を用いることができる。
<UV light emitting device>
As the UV light emitting element 10, a flip chip type element capable of emitting ultraviolet (UV) light having an emission peak wavelength in a range of 250 to 425 nm is used. As a material, an AlGaN-based semiconductor compound can be used.

図2(b)に示すように、UV発光素子10は、サファイア等からなる素子基板11の第1の主面11aに、バッファ層及びn−GaN:Si層を介したn型AlGaN:Si層12、多重量子井戸構造を備えるAlGaN発光層13、及びp−GaN:Mg層をp型電極側に介したp型AlGaN:Mg層14がこの順に形成されている。n型AlGaN:Si層12の露出部分にはn側電極15Aが、p型AlGaN:Mg層14の表面にはp側電極15Bが、それぞれ形成されている。 As shown in FIG. 2B, the UV light-emitting element 10 has an n-type AlGaN: Si layer on the first main surface 11a of the element substrate 11 made of sapphire or the like via a buffer layer and an n + -GaN: Si layer. A layer 12, an AlGaN light emitting layer 13 having a multiple quantum well structure, and a p-type AlGaN: Mg layer 14 having a p + -GaN: Mg layer on the p-type electrode side are formed in this order. An n-side electrode 15A is formed on the exposed portion of the n-type AlGaN: Si layer 12, and a p-side electrode 15B is formed on the surface of the p-type AlGaN: Mg layer 14, respectively.

発光層13は、n型AlGaN:Si層12及びp型AlGaN:Mg層14からキャリアが注入されることにより、UV光を発する。このUV光は、n型AlGaN:Si層12及び素子基板11を透過して、素子基板11の第2の主面11bから出射される。すなわち、素子基板11の第2の主面11bは発光素子10の光出射面である。
なお、光出射面は、UV発光素子の面であって、素子の内部から外部に光出射される面である。特に、出射される光の量が多い面である。
The light emitting layer 13 emits UV light when carriers are injected from the n-type AlGaN: Si layer 12 and the p-type AlGaN: Mg layer 14. The UV light passes through the n-type AlGaN: Si layer 12 and the element substrate 11 and is emitted from the second main surface 11 b of the element substrate 11. That is, the second main surface 11 b of the element substrate 11 is a light emitting surface of the light emitting element 10.
The light emitting surface is a surface of the UV light emitting element, and is a surface from which light is emitted from the inside of the element to the outside. In particular, this is a surface with a large amount of emitted light.

本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料2は、UV発光素子10の光出射面である素子基板11の第2の主面11bに接して、第2の主面11bの全体を覆うように、配置されている。
本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料2は、単一の単結晶からなる平板状なので、素子基板11に対向する第1の面2aを、素子基板11の第2の主面11bとの間にエポキシ樹脂を介在させることなく、素子基板11に直接接触させて固定することができる。なお、UV光励起黄色発光材料2の固定方法としては、金属片を用いて固定する方法等がある。
ここで、単一の単結晶とは、第2の主面11bと同等もしくはそれ以上の大きさを有し、実質的に全体が一つの単結晶とみなせるものをいう。
第1の面2aを、素子基板11の第2の主面11bとの間にエポキシ樹脂を介在させることなく、素子基板11に直接接触させて固定することにより、UV発光素子10からの光の損失を少なくしてUV光励起黄色発光材料2に入射させることができ、UV光励起黄色発光材料2の発光効率を向上させることができる。
The UV light-excited yellow light-emitting material 2 according to the embodiment of the present invention is in contact with the second main surface 11b of the element substrate 11 that is the light emission surface of the UV light-emitting element 10 so as to cover the entire second main surface 11b. Is arranged.
Since the UV light-excited yellow light-emitting material 2 according to the embodiment of the present invention is a flat plate made of a single single crystal, the first surface 2 a facing the element substrate 11 is defined as the second main surface 11 b of the element substrate 11. The element substrate 11 can be directly contacted and fixed without interposing an epoxy resin therebetween. In addition, as a fixing method of UV light excitation yellow luminescent material 2, there exists a method etc. which fix using a metal piece.
Here, the single single crystal means one having a size equal to or larger than that of the second main surface 11b and being substantially regarded as one single crystal as a whole.
The first surface 2a is fixed in direct contact with the element substrate 11 without interposing an epoxy resin between the first main surface 11b of the element substrate 11 and the light from the UV light emitting element 10 is thereby fixed. The loss can be reduced and the light can be incident on the UV light-excited yellow light-emitting material 2, and the light emission efficiency of the UV light-excited yellow light-emitting material 2 can be improved.

<発光装置の発光機構>
図1に示す本発明の第1の実施形態である発光装置で、UV発光素子10に通電すると、配線部31、n側電極15A、及びn型AlGaN:Si層12を介して電子が発光層13に注入され、また配線部32、p側電極15B、及びp型AlGaN:Mg層14を介して正孔が発光層13に注入されて、発光層13がUV発光する。発光層13のUV光は、n型AlGaN:Si層12及び素子基板11を透過して素子基板11の第2の主面11bから出射され、UV光励起黄色発光材料2の第1の面2aに入射する。
<Light emitting mechanism of light emitting device>
In the light emitting device according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, when the UV light emitting element 10 is energized, electrons are emitted from the light emitting layer through the wiring portion 31, the n-side electrode 15 </ b> A, and the n-type AlGaN: Si layer 12. Then, holes are injected into the light emitting layer 13 through the wiring portion 32, the p-side electrode 15B, and the p-type AlGaN: Mg layer 14, and the light emitting layer 13 emits UV light. The UV light of the light emitting layer 13 passes through the n-type AlGaN: Si layer 12 and the element substrate 11 and is emitted from the second main surface 11 b of the element substrate 11, and reaches the first surface 2 a of the UV light excitation yellow light emitting material 2. Incident.

第1の面2aから入射したUV光は、励起光としてUV光励起黄色発光材料2を励起する。UV光励起黄色発光材料2は、UV発光素子10からのUV光を吸収し、吸収したUV光を例えば500〜630nmの範囲に発光ピーク波長を有する黄色系の光に波長変換する。これにより、発光装置1は黄色光を放射する。   The UV light incident from the first surface 2a excites the UV light-excited yellow light-emitting material 2 as excitation light. The UV light-excited yellow light-emitting material 2 absorbs UV light from the UV light-emitting element 10 and converts the wavelength of the absorbed UV light into yellow light having an emission peak wavelength in the range of 500 to 630 nm, for example. Thereby, the light-emitting device 1 emits yellow light.

本発明の第1の実施形態である発光装置1は、単一の単結晶からなる平板状のUV光励起黄色発光材料2を用い、粒状の蛍光体を保持するエポキシ樹脂等の結合剤(バインダー)を用いない構成なので、結合剤の劣化、特に、高出力の励起光の照射による劣化を抑制でき、発光効率の低下を抑制することができる。
また、粒状の多数の蛍光体を結合した場合に比較して、単一の単結晶からなる平板状のUV光励起黄色発光材料2は表面積を小さくでき、外部環境の影響による特性劣化を抑制できる。
また、単一の単結晶からなる平板状のUV光励起黄色発光材料2を用いる構成なので、UV光励起黄色発光材料2の量子効率を高めて、発光装置の発光効率を高めることができる。
また、本発明の第1の実施形態である発光装置1は、本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料2であるCe:TSAG型単結晶を用いる構成なので、UV発光素子からのUV光をUV光励起黄色発光材料2に効率よく吸収させて、高量子効率で、黄色系の光を高輝度で発光させることができる。
The light-emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention uses a flat UV light-excited yellow light-emitting material 2 made of a single single crystal, and a binder (binder) such as an epoxy resin that holds a granular phosphor. Therefore, deterioration of the binder, particularly deterioration due to irradiation with high-power excitation light, can be suppressed, and a decrease in light emission efficiency can be suppressed.
Further, as compared with the case where a large number of granular phosphors are combined, the flat UV light-excited yellow light-emitting material 2 made of a single single crystal can reduce the surface area and suppress the deterioration of characteristics due to the influence of the external environment.
In addition, since the flat UV light-excited yellow light-emitting material 2 made of a single single crystal is used, the quantum efficiency of the UV light-excited yellow light-emitting material 2 can be increased, and the light emission efficiency of the light-emitting device can be increased.
The light emitting device 1 according to the first embodiment of the present invention has a configuration using a Ce: TSAG type single crystal that is the UV light-excited yellow light emitting material 2 according to the embodiment of the present invention. Can be efficiently absorbed by the UV light-excited yellow light-emitting material 2, and yellow light can be emitted with high luminance with high quantum efficiency.

[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図3は、本発明の第2の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図(a)、発光装置を構成する発光素子及びその周辺部の断面図(b)及び発光装置を構成する発光素子の平面図(c)である。(a)は、本実施形態に係る発光装置1Aの断面図、(b)は、発光装置1Aを構成するUV発光素子10A及びその周辺部の断面図、(c)は、UV発光素子10Aの平面図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram of a light-emitting device according to a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view (a) of the light-emitting device, a light-emitting element that constitutes the light-emitting device, and a cross-sectional view (b) of the periphery thereof. It is a top view (c) of the light emitting element which comprises an apparatus. (A) is sectional drawing of 1 A of light-emitting devices concerning this embodiment, (b) is sectional drawing of 10 A of UV light emitting elements which comprise the light emitting device 1A, and its periphery part, (c) is 10 A of UV light emitting elements 10A. It is a top view.

本発明の第2の実施形態である発光装置1Aは、UV発光素子の発光光を単一の単結晶からなるUV光励起黄色発光材料に入射して波長変換する構成は本発明の第1の実施形態である発光装置1と共通するが、UV発光素子の構成及びUV発光素子に対するUV光励起黄色発光材料の配置位置が第1の実施形態とは異なっている。以下、第1の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置1Aの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。   The light emitting device 1A according to the second embodiment of the present invention has a configuration in which the light emitted from the UV light emitting element is incident on a UV light-excited yellow light emitting material made of a single single crystal and wavelength-converted. Although common to the light emitting device 1 which is a form, the configuration of the UV light emitting element and the arrangement position of the UV light-excited yellow light emitting material with respect to the UV light emitting element are different from those of the first embodiment. Hereinafter, the constituent elements of the light emitting device 1A having the same functions and configurations as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図3(a)及び(b)に示すように、発光装置1Aは、UV発光素子10Aの素子基板11がセラミック基板3側を向くように配置されている。また、UV発光素子10Aの開口部4A側に、Ce:TSAG系の単一の単結晶からなるUV光励起黄色発光材料121が接合されている。また、UV光励起黄色発光材料121としては、本発明の実施形態において記載した組成と同一のものを用いることができる。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the light emitting device 1A is arranged such that the element substrate 11 of the UV light emitting element 10A faces the ceramic substrate 3 side. Further, a UV light-excited yellow light-emitting material 121 made of a single Ce: TSAG single crystal is joined to the opening 4A side of the UV light-emitting element 10A. Further, as the UV light-excited yellow light-emitting material 121, the same composition as that described in the embodiment of the present invention can be used.

図3(b)及び(c)に示すように、UV発光素子10Aは、素子基板11、n型AlGaN:Si層12、発光層13、p型AlGaN:Mg層14を有し、さらにp型AlGaN:Mg層14の上にITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)からなる透明電極140を有している。透明電極140の上にはp側電極15Bが形成されている。透明電極140は、p側電極15Bから注入されたキャリアを拡散してp型AlGaN:Mg層14に注入する。   As shown in FIGS. 3B and 3C, the UV light emitting element 10A includes an element substrate 11, an n-type AlGaN: Si layer 12, a light emitting layer 13, a p-type AlGaN: Mg layer 14, and a p-type. A transparent electrode 140 made of ITO (Indium Tin Oxide) is provided on the AlGaN: Mg layer 14. A p-side electrode 15B is formed on the transparent electrode 140. The transparent electrode 140 diffuses the carriers injected from the p-side electrode 15B and injects them into the p-type AlGaN: Mg layer 14.

UV光励起黄色発光材料121は、図3(c)に示すように、p側電極15B、及びn型AlGaN:Si層12上に形成されたn側電極15Aに対応する部分に切り欠きを有する略四角形状に形成されている。UV光励起黄色発光材料121の組成は、本発明の実施形態におけるUV光励起黄色発光材料の組成と同様である。   As shown in FIG. 3C, the UV light-excited yellow light-emitting material 121 has a notch in a portion corresponding to the p-side electrode 15 </ b> B and the n-side electrode 15 </ b> A formed on the n-type AlGaN: Si layer 12. It is formed in a square shape. The composition of the UV light-excited yellow light-emitting material 121 is the same as the composition of the UV light-excited yellow light-emitting material in the embodiment of the present invention.

図3(a)に示すように、UV発光素子10Aのn側電極15Aは、ボンディングワイヤ311によってセラミック基板3の配線部31に接続されている。また、UV発光素子10Aのp側電極15Bは、ボンディングワイヤ321によってセラミック基板3の配線部32に接続されている。   As shown in FIG. 3A, the n-side electrode 15 </ b> A of the UV light emitting element 10 </ b> A is connected to the wiring part 31 of the ceramic substrate 3 by a bonding wire 311. Further, the p-side electrode 15B of the UV light emitting element 10A is connected to the wiring part 32 of the ceramic substrate 3 by a bonding wire 321.

以上のように構成されたUV発光素子10Aに通電すると、配線部31、n側電極15A、及びn型AlGaN:Si層12を介して電子が発光層13に注入され、また配線部32、p側電極15B、透明電極140、及びp型AlGaN:Mg層14を介して正孔が発光層13に注入されて、発光層13がUV発光する。   When the UV light emitting element 10A configured as described above is energized, electrons are injected into the light emitting layer 13 through the wiring portion 31, the n-side electrode 15A, and the n-type AlGaN: Si layer 12, and the wiring portion 32, p Holes are injected into the light emitting layer 13 through the side electrode 15B, the transparent electrode 140, and the p-type AlGaN: Mg layer 14, and the light emitting layer 13 emits UV light.

発光層13のUV光は、p型AlGaN:Mg層14及び透明電極140を透過して透明電極140の表面140bから出射される。すなわち、透明電極140の表面140bはUV発光素子10Aの光出射面である。透明電極140の表面140bから出射された光は、UV光励起黄色発光材料121の第1の面121aに入射する。   The UV light of the light emitting layer 13 passes through the p-type AlGaN: Mg layer 14 and the transparent electrode 140 and is emitted from the surface 140 b of the transparent electrode 140. That is, the surface 140b of the transparent electrode 140 is a light emitting surface of the UV light emitting element 10A. The light emitted from the surface 140 b of the transparent electrode 140 is incident on the first surface 121 a of the UV light-excited yellow light-emitting material 121.

第1の面121aからUV光励起黄色発光材料121に入射したUV光は、励起光としてUV光励起黄色発光材料121を励起する。UV光励起黄色発光材料121は、UV発光素子10AからのUV光を吸収し、吸収した光を主として黄色光に波長変換する。より詳細には、UV光励起黄色発光材料121は、発光素子10Aからの250〜425nmの範囲に発光ピーク波長を有するUV光で励起されて500〜630nmの範囲に発光ピーク波長を有する黄色系の光を発する。このように、発光装置1Aは、黄色光を放射する。
本実施形態によっても、第1の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
The UV light incident on the UV light-excited yellow light-emitting material 121 from the first surface 121a excites the UV light-excited yellow light-emitting material 121 as excitation light. The UV light-excited yellow light emitting material 121 absorbs the UV light from the UV light emitting element 10A, and converts the wavelength of the absorbed light into mainly yellow light. More specifically, the UV light-excited yellow light-emitting material 121 is yellow light having a light emission peak wavelength in the range of 500 to 630 nm when excited by UV light having a light emission peak wavelength in the range of 250 to 425 nm from the light emitting element 10A. To emit. Thus, the light emitting device 1A emits yellow light.
Also according to the present embodiment, the same operations and effects as those of the first embodiment can be obtained.

[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図4は、本発明の第3の実施形態である発光装置の断面図である。
本発明の第3の実施形態である発光装置1Bは、発光素子の発光光を単一の単結晶からなるUV光励起黄色発光材料に入射して波長変換する構成は第1の実施形態に係る発光装置1と共通するが、UV光励起黄色発光材料の配置位置が第1の実施形態とは異なっている。以下、第1又は第2の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置1Bの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a sectional view of a light emitting device according to the third embodiment of the present invention.
In the light emitting device 1B according to the third embodiment of the present invention, the configuration in which the light emitted from the light emitting element is incident on the UV light-excited yellow light emitting material made of a single single crystal and converted in wavelength is the light emission according to the first embodiment. Although common to the apparatus 1, the arrangement position of the UV light-excited yellow light-emitting material is different from that of the first embodiment. Hereinafter, the constituent elements of the light emitting device 1B having the same functions and configurations as those described in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図4に示すように、発光装置1Bは、セラミック基板3上に、第1の実施形態と同様の構成を有するUV発光素子10を備えている。UV発光素子10は、本体4の開口部4A側に位置する素子基板11(図2(b)参照)の第2の主面11bから本体4の開口部4A側に向かってUV光を出射する。   As shown in FIG. 4, the light emitting device 1 </ b> B includes a UV light emitting element 10 having a configuration similar to that of the first embodiment on a ceramic substrate 3. The UV light emitting element 10 emits UV light from the second main surface 11b of the element substrate 11 (see FIG. 2B) positioned on the opening 4A side of the main body 4 toward the opening 4A side of the main body 4. .

本体4には、その開口部4Aを覆うように、UV光励起黄色発光材料122が接合されている。UV光励起黄色発光材料122は平板状に形成され、本体4の上面4bに結合されている。UV光励起黄色発光材料122としては、本発明の実施形態において記載した各組成のものを用いることができる。また、UV光励起黄色発光材料122は、UV発光素子10よりも大きく、全体が実質的に一つの単結晶である。   A UV light-excited yellow light emitting material 122 is joined to the main body 4 so as to cover the opening 4A. The UV light-excited yellow light emitting material 122 is formed in a flat plate shape and is coupled to the upper surface 4 b of the main body 4. As the UV light-excited yellow light emitting material 122, those having the respective compositions described in the embodiment of the present invention can be used. The UV light-excited yellow light-emitting material 122 is larger than the UV light-emitting element 10 and is substantially one single crystal as a whole.

以上のように構成された発光装置1Bに通電すると、UV発光素子10が発光し、第2の主面11bからUV光励起黄色発光材料122に向かってUV光を出射する。UV光励起黄色発光材料122は、UV発光素子10の出射面に面した第1の面122aから発光素子10のUV光を入射し、このUV光によって励起された黄色光を第2の面122bから外部に放射する。このように、発光装置1Bは、黄色光を放射する。   When the light emitting device 1B configured as described above is energized, the UV light emitting element 10 emits light and emits UV light from the second main surface 11b toward the UV light excitation yellow light emitting material 122. The UV light-excited yellow light-emitting material 122 enters the UV light of the light-emitting element 10 from the first surface 122a facing the emission surface of the UV light-emitting element 10, and the yellow light excited by the UV light is transmitted from the second surface 122b. Radiates outside. Thus, the light emitting device 1B emits yellow light.

本実施形態によっても、第1の実施形態について説明したのと同様の作用及び効果が得られる。また、UV発光素子10とUV光励起黄色発光材料122とが離間しているので、UV発光素子10の出射面にUV光励起黄色発光材料を接合する場合に比較して大型のUV光励起黄色発光材料122を用いることができ、発光装置1Bの組み付けの容易性が高まる。   Also according to the present embodiment, the same operations and effects as described in the first embodiment can be obtained. Further, since the UV light emitting element 10 and the UV light excited yellow light emitting material 122 are separated from each other, the large UV light excited yellow light emitting material 122 is compared with the case where the UV light excited yellow light emitting material is bonded to the emission surface of the UV light emitting element 10. Can be used, and the ease of assembly of the light emitting device 1B is increased.

[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
図5は、本発明の第4の実施形態である発光装置の断面図である。
図5に示すように、本発明の第4の実施形態である発光装置1Cは、UV発光素子と、UV発光素子が実装される基板及びUV光励起黄色発光材料との位置関係が第3の実施形態とは異なっている。以下、第1、第2又は第3の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置1Cの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a sectional view of a light emitting device according to the fourth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the light emitting device 1C according to the fourth embodiment of the present invention has a third embodiment in which the positional relationship between the UV light emitting element, the substrate on which the UV light emitting element is mounted, and the UV light-excited yellow light emitting material. It is different from the form. Hereinafter, the constituent elements of the light emitting device 1C having the same functions and configurations as those described in the first, second, or third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本発明の第4の実施形態である発光装置1Cは、白色の樹脂からなる本体5と、本体5に形成されたスリット状の保持部51に保持された透明基板6と、本体5の開口部5Aを覆うように配置されたCe:TSAG系の単一の単結晶からなるUV光励起黄色発光材料122と、透明基板6のUV光励起黄色発光材料122側の面とは反対側の面に実装されたUV発光素子10Aと、UV発光素子10Aに通電するための配線部61,62とを備えて構成されている。UV光励起黄色発光材料122の組成は、本発明の実施形態に係るUV光励起黄色発光材料と同様である。   A light emitting device 1C according to a fourth embodiment of the present invention includes a main body 5 made of white resin, a transparent substrate 6 held by a slit-like holding portion 51 formed in the main body 5, and an opening of the main body 5. The UV light-excited yellow light-emitting material 122 made of a single single crystal of Ce: TSAG system disposed so as to cover 5A and the surface opposite to the surface on the UV light-excited yellow light-emitting material 122 side of the transparent substrate 6 are mounted. The UV light emitting element 10A and wiring portions 61 and 62 for energizing the UV light emitting element 10A are provided. The composition of the UV light-excited yellow light-emitting material 122 is the same as that of the UV light-excited yellow light-emitting material according to the embodiment of the present invention.

本体5は、その中心部に曲面上の凹部が形成され、この凹部の表面がUV発光素子10Aの発光光をUV光励起黄色発光材料122側に反射する反射面50とされている。
透明基板6は、例えばシリコーン樹脂やアクリル樹脂、PET等透光性をもつ樹脂、又はガラス状物質、サファイア、セラミックス、石英、AlN等単結晶若しくは多結晶からなる透光性をもつ部材からなり、UV発光素子10AのUV光を透過させる透光性及び絶縁性を有している。また、透明基板6には、配線部61,62の一部が接合されている。UV発光素子10Aのn側電極及びp側電極と配線部61,62の一端部との間は、ボンディングワイヤ611,621により電気的に接続されている。
A concave portion on a curved surface is formed at the center of the main body 5, and the surface of the concave portion is a reflecting surface 50 that reflects the emitted light of the UV light emitting element 10 </ b> A toward the UV light excited yellow light emitting material 122.
The transparent substrate 6 is made of, for example, a resin having translucency such as silicone resin, acrylic resin, PET, or a translucent member made of glassy material, single crystal or polycrystal such as sapphire, ceramics, quartz, AlN, The UV light emitting element 10A has translucency and insulating properties that allow UV light to pass therethrough. In addition, a part of the wiring portions 61 and 62 is bonded to the transparent substrate 6. The n-side electrode and the p-side electrode of the UV light emitting element 10 </ b> A and one end portions of the wiring portions 61 and 62 are electrically connected by bonding wires 611 and 621.

以上のように構成された発光装置1Cに通電すると、UV発光素子10Aが発光し、UV光の一部は透明基板6を透過してUV光励起黄色発光材料122の第1の面122aに入射する。また、UV光の他の一部は本体5の反射面50で反射して透明基板6を透過し、UV光励起黄色発光材料122の第1の面122aに入射する。
UV光励起黄色発光材料122に入射したUV光はUV光励起黄色発光材料122に吸収されて波長変換される。このように、発光装置1Cは、UV光励起黄色発光材料122で波長変換された黄色光を放射する。
When the light emitting device 1 </ b> C configured as described above is energized, the UV light emitting element 10 </ b> A emits light, and part of the UV light is transmitted through the transparent substrate 6 and is incident on the first surface 122 a of the UV photoexcited yellow light emitting material 122. . Further, another part of the UV light is reflected by the reflecting surface 50 of the main body 5, passes through the transparent substrate 6, and enters the first surface 122 a of the UV light-excited yellow light-emitting material 122.
The UV light incident on the UV light-excited yellow light-emitting material 122 is absorbed by the UV light-excited yellow light-emitting material 122 and wavelength-converted. As described above, the light emitting device 1 </ b> C emits yellow light whose wavelength is converted by the UV light excitation yellow light emitting material 122.

本実施形態によっても、第3の実施形態の効果と同様の効果がある。また、UV発光素子10AからUV光励起黄色発光材料122側とは反対側に出射した光が反射面50で反射して透明基板6を透過し、UV光励起黄色発光材料122に入射するので、発光装置1Cの光取り出し効率が高くなる。   This embodiment also has the same effect as that of the third embodiment. Further, the light emitted from the UV light emitting element 10A to the side opposite to the UV light excited yellow light emitting material 122 side is reflected by the reflecting surface 50, passes through the transparent substrate 6, and enters the UV light excited yellow light emitting material 122. The light extraction efficiency of 1C is increased.

[第5の実施形態]
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
図6は、本発明の第5の実施形態である発光装置の模式図であり、発光装置の断面図(a)、発光装置を構成する発光素子の断面図(b)である。
図6(a)に示すように、本発明の第5の実施形態である発光装置1Dでは、UV発光素子の構成及びその配置が第3の実施形態とは異なっている。以下、第1、第2又は第3の実施形態について説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置1Dの構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a schematic diagram of a light-emitting device according to a fifth embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view (a) of the light-emitting device and a cross-sectional view (b) of a light-emitting element constituting the light-emitting device.
As shown to Fig.6 (a), in the light-emitting device 1D which is the 5th Embodiment of this invention, the structure of the UV light emitting element and its arrangement | positioning differ from 3rd Embodiment. Hereinafter, the constituent elements of the light emitting device 1D having the same functions and configurations as those described in the first, second, or third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

発光装置1Dには、セラミック基板3に設けられた配線部32上に、UV発光素子7が配置されている。
UV発光素子7は、図6(b)に示すように、β‐Ga基板70、バッファ層71、Siドープのn−GaN層72、Siドープのn−AlGaN層73、MQW(Multiple−Quantum Well)層74、Mgドープのp−AlGaN層75、Mgドープのp−GaN層76、p電極77をこの順に積層して形成されている。また、β‐Ga基板70のバッファ層71と反対側の面には、n電極78が設けられている。
In the light emitting device 1 </ b> D, the UV light emitting element 7 is arranged on the wiring portion 32 provided on the ceramic substrate 3.
As shown in FIG. 6B, the UV light-emitting element 7 includes a β-Ga 2 O 3 substrate 70, a buffer layer 71, a Si-doped n + -GaN layer 72, a Si-doped n-AlGaN layer 73, an MQW ( A multiple-quantum well) layer 74, an Mg-doped p-AlGaN layer 75, an Mg-doped p + -GaN layer 76, and a p-electrode 77 are stacked in this order. An n electrode 78 is provided on the surface of the β-Ga 2 O 3 substrate 70 opposite to the buffer layer 71.

β‐Ga基板70は、n型の導電性を示すβ−Gaからなる。MQW層74は、AlGa1−aN/AlGa1−bN(a,bは異なる0以上の数)の多重量子井戸構造を有する発光層である。p電極77は、ITO(Indium Tin Oxide)からなる透明電極であり、配線部32と電気的に接続されている。n電極78は、ボンディングワイヤ321によってセラミック基板3の配線部31に接続されている。なお、素子基板としては、β−Gaに替えて、SiCを用いてもよい。 The β-Ga 2 O 3 substrate 70 is made of β-Ga 2 O 3 exhibiting n-type conductivity. The MQW layer 74 is a light emitting layer having a multiple quantum well structure of Al a Ga 1-a N / Al b Ga 1-b N (a and b are different numbers of 0 or more). The p electrode 77 is a transparent electrode made of ITO (Indium Tin Oxide), and is electrically connected to the wiring portion 32. The n electrode 78 is connected to the wiring part 31 of the ceramic substrate 3 by a bonding wire 321. As the element substrate, SiC may be used instead of β-Ga 2 O 3 .

以上のように構成されたUV発光素子7に通電すると、n電極78、β‐Ga基板70、バッファ層71、n−GaN層72、及びn−AlGaN層73を介して電子がMQW層74に注入され、また、p電極77、p−GaN層76、p−AlGaN層75を介して正孔がMQW層74に注入されて、UV光を発する。このUV光は、β‐Ga基板70等を透過してUV発光素子7の光出射面7aから出射され、UV光励起黄色発光材料122の第1の面122aに入射する。UV光励起黄色発光材料122は、UV発光素子7の光出射面に面した第1の面122aからUV発光素子7のUV光を入射し、このUV光によって励起された黄色光を第2の面122bから外部に放射する。このように、発光装置1Dは、黄色光を放射する。
本実施形態によっても、第3の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
When the UV light emitting element 7 configured as described above is energized, electrons are passed through the n electrode 78, the β-Ga 2 O 3 substrate 70, the buffer layer 71, the n + -GaN layer 72, and the n-AlGaN layer 73. Holes are injected into the MQW layer 74, and holes are injected into the MQW layer 74 through the p-electrode 77, the p + -GaN layer 76, and the p-AlGaN layer 75 to emit UV light. The UV light passes through the β-Ga 2 O 3 substrate 70 and the like, is emitted from the light emitting surface 7a of the UV light emitting element 7, and is incident on the first surface 122a of the UV photoexcited yellow light emitting material 122. The UV light-excited yellow light-emitting material 122 is incident on the UV light of the UV light-emitting element 7 from the first surface 122a facing the light emission surface of the UV light-emitting element 7, and the yellow light excited by the UV light is incident on the second surface. Radiates to the outside from 122b. Thus, the light emitting device 1D emits yellow light.
Also according to this embodiment, the same operations and effects as those of the third embodiment can be obtained.

[第6の実施形態]
次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
図7は、本発明の第6の実施形態である発光装置の断面図である。
図7に示すように、本実施形態では、UV発光素子上のUV光励起黄色発光材料上にUV光励起青色発光材料が配置された他は第1の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a light emitting device according to the sixth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the configuration is the same as that of the first embodiment except that a UV light-excited blue light-emitting material is disposed on a UV light-excited yellow light-emitting material on the UV light-emitting element. Hereinafter, constituent elements of the light-emitting device having the same functions and configurations as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

発光装置1Eには、UV発光素子10上のUV光励起黄色発光材料2上にUV光励起青色発光材料95が配置されている。これにより、UV光励起黄色発光材料2は、UV発光素子10からのUV光の一部により黄色光を放射し、UV光励起青色発光材料95は、UV発光素子10からのUV光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置1Eは、白色光を放射する。   In the light emitting device 1E, a UV light excited blue light emitting material 95 is disposed on the UV light excited yellow light emitting material 2 on the UV light emitting element 10. Thereby, the UV light-excited yellow light-emitting material 2 emits yellow light by a part of the UV light from the UV light-emitting element 10, and the UV light-excited blue light-emitting material 95 is blue light by the remaining UV light from the UV light-emitting element 10. Radiate. Since blue and yellow have a complementary color relationship, the light emitting device 1E emits white light.

[第7の実施形態]
次に、本発明の第7の実施形態について説明する。
図8は、本発明の第7の実施形態である発光装置の断面図である。
図8に示すように、本実施形態では、UV発光素子上のUV光励起黄色発光材料上にUV光励起青色発光材料が配置された他は第2の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a seventh embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the configuration is the same as that of the second embodiment except that a UV light-excited blue light-emitting material is arranged on a UV light-excited yellow light-emitting material on the UV light-emitting element. Hereinafter, constituent elements of the light-emitting device having the same functions and configurations as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

発光装置1Fには、UV発光素子10A上のUV光励起黄色発光材料121上にUV光励起青色発光材料96が配置されている。これにより、UV光励起黄色発光材料121は、UV発光素子10AからのUV光の一部により黄色光を放射し、UV光励起青色発光材料96は、UV発光素子10AからのUV光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置1Fは、白色光を放射する。   In the light emitting device 1F, a UV light excited blue light emitting material 96 is disposed on the UV light excited yellow light emitting material 121 on the UV light emitting element 10A. As a result, the UV light-excited yellow light-emitting material 121 emits yellow light by a part of the UV light from the UV light-emitting element 10A, and the UV light-excited blue light-emitting material 96 is blue light by the remaining UV light from the UV light-emitting element 10A. Radiate. Since blue and yellow have a complementary color relationship, the light emitting device 1F emits white light.

[第8の実施形態]
次に、本発明の第8の実施形態について説明する。
図9は、本発明の第8の実施形態である発光装置の断面図である。
図9に示すように、本実施形態では、UV光励起黄色発光材料上にUV光励起青色発光材料が配置された他は第3の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Eighth Embodiment]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a light emitting device according to an eighth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the configuration is the same as that of the third embodiment except that a UV light-excited blue light-emitting material is disposed on a UV light-excited yellow light-emitting material. Hereinafter, constituent elements of the light-emitting device having the same functions and configurations as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

発光装置1Gには、UV光励起黄色発光材料122上にUV光励起青色発光材料97が配置されている。これにより、UV光励起黄色発光材料122は、UV発光素子10からのUV光の一部により黄色光を放射し、UV光励起青色発光材料97は、UV発光素子10からのUV光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置1Gは、白色光を放射する。   In the light emitting device 1G, a UV light-excited blue light-emitting material 97 is disposed on the UV light-excited yellow light-emitting material 122. As a result, the UV light-excited yellow light-emitting material 122 emits yellow light by a part of the UV light from the UV light-emitting element 10, and the UV light-excited blue light-emitting material 97 is blue light by the remaining UV light from the UV light-emitting element 10. Radiate. Since blue and yellow have a complementary color relationship, the light emitting device 1G emits white light.

[第9の実施形態]
次に、本発明の第9の実施形態について説明する。
図10は、本発明の第9の実施形態である発光装置の断面図である。
図10に示すように、本実施形態では、UV光励起黄色発光材料上にUV光励起青色発光材料が配置された他は第4の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Ninth Embodiment]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a sectional view of a light emitting device according to the ninth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the configuration is the same as that of the fourth embodiment except that the UV light-excited blue light-emitting material is disposed on the UV light-excited yellow light-emitting material. Hereinafter, constituent elements of the light-emitting device having the same functions and configurations as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

発光装置1Hには、UV光励起黄色発光材料122上にUV光励起青色発光材料97が配置されている。これにより、UV光励起黄色発光材料122は、UV発光素子10AからのUV光の一部により黄色光を放射し、UV光励起青色発光材料97は、UV発光素子10AからのUV光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置1Hは、白色光を放射する。   In the light emitting device 1H, a UV light excited blue light emitting material 97 is disposed on the UV light excited yellow light emitting material 122. Thereby, the UV light-excited yellow light-emitting material 122 emits yellow light by a part of the UV light from the UV light-emitting element 10A, and the UV light-excited blue light-emitting material 97 is blue light by the remaining UV light from the UV light-emitting element 10A. Radiate. Since blue and yellow are in a complementary color relationship, the light emitting device 1H emits white light.

[第10の実施形態]
次に、本発明の第10の実施形態について説明する。
図11は、本発明の第10の実施形態である発光装置の断面図である。
図11に示すように、本実施形態では、UV光励起黄色発光材料上にUV光励起青色発光材料が配置された他は第5の実施形態の構成と同様とされている。以下、前に説明したものと同一の機能及び構成を有する発光装置の構成要素については共通する符号を付して説明を省略する。
[Tenth embodiment]
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a sectional view of a light emitting device according to the tenth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the configuration is the same as that of the fifth embodiment except that a UV light-excited blue light-emitting material is disposed on a UV light-excited yellow light-emitting material. Hereinafter, constituent elements of the light-emitting device having the same functions and configurations as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

発光装置1Jには、UV光励起黄色発光材料122上にUV光励起青色発光材料97が配置されている。これにより、UV光励起黄色発光材料122は、UV発光素子7からのUV光の一部により黄色光を放射し、UV光励起青色発光材料97は、UV発光素子7からのUV光の残りにより青色光を放射する。青色と黄色は補色関係にあるので、発光装置1Jは、白色光を放射する。   In the light emitting device 1J, a UV light-excited blue light-emitting material 97 is disposed on the UV light-excited yellow light-emitting material 122. Thereby, the UV light-excited yellow light-emitting material 122 emits yellow light by a part of the UV light from the UV light-emitting element 7, and the UV light-excited blue light-emitting material 97 is blue light by the remaining UV light from the UV light-emitting element 7. Radiate. Since blue and yellow have a complementary color relationship, the light emitting device 1J emits white light.

本発明の第6〜第10の実施形態では、UV光励起青色発光材料はCe:RSiO(RはLu、Y、Gdのいずれか1種又は2種以上)単結晶であることが好ましい。高輝度発光するとともに、所定の大きさへの加工及びUV発光素子又は発光装置への取り付けが容易であるためである。 In the sixth to tenth embodiments of the present invention, the UV light-excited blue light-emitting material is preferably a single crystal of Ce: R 2 SiO 5 (R is one or more of Lu, Y, and Gd). . This is because it emits light with high brightness and can be easily processed to a predetermined size and attached to a UV light emitting element or light emitting device.

なお、本発明の第6〜第10の実施形態では、UV光励起黄色発光材料の外部側、即ち、UV発光素子と反対側にUV光励起青色発光材料を取り付けたが、これに限定されるものではなく、UV光励起黄色発光材料の内部側、即ち、UV発光素子側にUV光励起青色発光材料を取り付けてもよい。 In the sixth to tenth embodiments of the present invention, the UV light-excited blue light-emitting material is attached to the outside of the UV light-excited yellow light-emitting material, that is, the side opposite to the UV light-emitting element. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, the UV light-excited blue light-emitting material may be attached to the inner side of the UV light-excited yellow light-emitting material, that is, the UV light-emitting element side.

本発明の第6〜第10の実施形態では、白色光のCIE色度座標は(0.33,0.33)の近傍となるように、UV光励起黄色発光材料2、121、122及びUV光励起青色発光材料95、96、97の板厚を調製することが好ましい。これにより、青みがかった白や黄色みがかった白を純白とするように色純度を向上させることができる。 In the sixth to tenth embodiments of the present invention, the UV light-excited yellow light-emitting materials 2, 121, and 122 and the UV light excitation are set so that the CIE chromaticity coordinates of white light are in the vicinity of (0.33, 0.33). It is preferable to adjust the plate thickness of the blue light emitting materials 95, 96, and 97. Thereby, color purity can be improved so that bluish white or yellowish white is pure white.

本発明の第1〜第10の実施形態では、UV発光素子10、10A、7からの発光がUV光励起黄色発光材料2、121、122に入射されるように、前記UV発光素子に対して前記UV光励起黄色発光材料が配置されている構成なので、UV発光素子10、10A、7からの発光により、効率よく、UV光励起黄色発光材料2、121、122を励起させ、高輝度発光させることができる。
なお、発光装置の形状は上記形状に限定されるものではない。
また、一つの発光装置が複数のUV発光素子を有する構成としてもよい。
更にまた、更に色調の異なる赤色蛍光体、緑色蛍光体等の単結晶材料を組み合わせても良い。あるいは効率は多少劣ることになるが、各色、あるいは一部の色の蛍光体単結晶を粉砕することで得られる粉末状の蛍光体としてこれらをバインダーやガラスなどで封じ込める構成としてもよい。セラミックスの合成手法を用いて得られた蛍光体粉末よりも、単結晶を粉砕して得られる蛍光体粉末の方が発光効率、量子効率、温度特性、いずれにおいても優っているためである。これにより、少なくとも蛍光体の特性改善はなされ得る。
In the first to tenth embodiments of the present invention, the UV light emitting device is configured such that the light emitted from the UV light emitting devices 10, 10A, and 7 is incident on the UV light-excited yellow light emitting materials 2, 121, and 122. Since the UV light-excited yellow light-emitting material is disposed, the light emitted from the UV light-emitting elements 10, 10A, and 7 can efficiently excite the UV light-excited yellow light-emitting materials 2, 121, and 122 to emit light with high luminance. .
Note that the shape of the light-emitting device is not limited to the above shape.
One light emitting device may have a plurality of UV light emitting elements.
Furthermore, single crystal materials such as red phosphors and green phosphors having different color tones may be combined. Alternatively, although efficiency is somewhat inferior, it is also possible to adopt a configuration in which these are encapsulated with a binder or glass as powdered phosphors obtained by pulverizing phosphor single crystals of each color or part of colors. This is because the phosphor powder obtained by pulverizing the single crystal is superior in luminous efficiency, quantum efficiency, and temperature characteristics than the phosphor powder obtained by using the ceramic synthesis method. Thereby, at least the characteristics of the phosphor can be improved.

本発明の実施形態であるUV光励起黄色発光材料、その製造方法及び発光装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The UV light-excited yellow light-emitting material, the manufacturing method thereof, and the light-emitting device according to the embodiment of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and may be implemented with various modifications within the scope of the technical idea of the present invention. Can do. Specific examples of this embodiment are shown in the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1:Ce:TSAGサンプル)
<単結晶作製>
まず、純度99.99%の酸化テルビウム(Tb)原料粉末と、純度99.99%の酸化アルミニウム(Al)原料粉末と、純度99.99%の酸化スカンジウム(Sc)原料粉末と、純度99.99%の酸化セリウム(CeO)原料粉末とを準備した。
(Example 1: Ce: TSAG sample)
<Single crystal production>
First, terbium oxide (Tb 4 O 7 ) raw material powder with a purity of 99.99%, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) raw material powder with a purity of 99.99%, and scandium oxide (Sc 2 O with a purity of 99.99%). 3 ) Raw material powder and cerium oxide (CeO 2 ) raw material powder having a purity of 99.99% were prepared.

次に、上記各原料粉末を乾式混合して混合粉末を得た。このとき、CeO原料粉末は、Tb元素とCe元素の合計モル数を基準(100モル%)としてCe元素が2モル%の割合で含まれる、つまりモル比でTb:CeO:Sc:Al=1.47:0.12:2:3となるようにした。
次に、上記混合粉末(粉末原料)をIrるつぼに充填した。るつぼの形状は円筒形であり、直径は約40mm、高さは約40mmであった。
Next, the above raw material powders were dry mixed to obtain a mixed powder. At this time, the CeO 2 raw material powder contains Ce element in a proportion of 2 mol% based on the total number of moles of Tb element and Ce element (100 mol%), that is, Tb 4 O 7 : CeO 2 : in molar ratio. Sc 2 O 3 : Al 2 O 3 = 1.47: 0.12: 2: 3.
Next, the mixed powder (powder raw material) was filled in an Ir crucible. The shape of the crucible was cylindrical, the diameter was about 40 mm, and the height was about 40 mm.

次に、粉末原料を室温から約1950℃まで加熱して溶解させて溶液を得た。
次に、この溶液に、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)からなる3mm×3mm×70mmの角棒状の種結晶の先端を接触させ、種結晶を10rpmの回転数で回転させながら、種結晶を1時間当たり1mmの速度で引き上げ、バルク状の単結晶を育成した。この結晶の育成はNガス雰囲気下で行い、Nガスの流量は1.0(l/min)とした。
こうして直径約1.4cm、長さ約4.5cmの透明な単結晶(結晶A:実施例1サンプル)を得た。
図12は、結晶A(実施例1サンプル)の写真である。黄色みがかった透明な単結晶であった。
Next, the powder raw material was heated and dissolved from room temperature to about 1950 ° C. to obtain a solution.
Next, the tip of a 3 mm × 3 mm × 70 mm square bar-shaped seed crystal made of YAG (yttrium, aluminum, garnet) is brought into contact with this solution, and the seed crystal is rotated while rotating the seed crystal at 10 rpm. The bulk single crystal was grown by pulling up at a speed of 1 mm per hour. The crystal was grown in an N 2 gas atmosphere, and the flow rate of N 2 gas was 1.0 (l / min).
Thus, a transparent single crystal (crystal A: Example 1 sample) having a diameter of about 1.4 cm and a length of about 4.5 cm was obtained.
FIG. 12 is a photograph of crystal A (Example 1 sample). It was a yellowish transparent single crystal.

こうして得られた結晶AについてX線回折を行ったところ、ガーネット型単結晶が単相で得られていることが確認された。また、Tbの一部がCeで、Alの一部がScで置換されていることが確認された。   When X-ray diffraction was performed on the crystal A thus obtained, it was confirmed that a garnet-type single crystal was obtained in a single phase. It was also confirmed that a part of Tb was replaced with Ce and a part of Al was replaced with Sc.

さらに、上記結晶Aについて、ICP(誘導結合プラズマ)による化学分析を行い、単結晶の組成(Tb、Sc、Al及びCeの原子数比)を確認した。
この結果、式:Tb2.873Ce0.018Sc1.859Al3.25012で表される組成を有する単結晶が得られていることが確認された。
Further, the crystal A was subjected to chemical analysis by ICP (inductively coupled plasma) to confirm the composition of the single crystal (the atomic ratio of Tb, Sc, Al, and Ce).
As a result, it was confirmed that a single crystal having a composition represented by the formula: Tb 2.873 Ce 0.018 Sc 1.859 Al 3.250 O 12 was obtained.

<単結晶評価>
この単結晶(結晶A:実施例1サンプル)の蛍光スペクトルと励起スペクトルを測定した。
図13は、結晶A(実施例1サンプル)の蛍光スペクトルである。比較の為、Ce:YAGのスペクトルデータも合わせて示した。Ce:YAGと蛍光スペクトル形状は類似していた。550nm付近に発光ピーク波長を有する黄色の蛍光スペクトルが得られた。
<Single crystal evaluation>
The fluorescence spectrum and excitation spectrum of this single crystal (Crystal A: Example 1 sample) were measured.
FIG. 13 is a fluorescence spectrum of Crystal A (Example 1 sample). For comparison, spectrum data of Ce: YAG is also shown. Ce: YAG and fluorescence spectrum shape were similar. A yellow fluorescence spectrum having an emission peak wavelength in the vicinity of 550 nm was obtained.

図14は、結晶A(実施例1サンプル)の励起スペクトルである。比較の為、Ce:YAGのスペクトルデータも合わせて示す。Ce:YAGと励起スペクトル形状は大きく異なっていた。360〜390nmの範囲に、Ce:YAGにはない励起ピーク波長が見られた。 FIG. 14 is an excitation spectrum of crystal A (Example 1 sample). For comparison, the spectral data of Ce: YAG are also shown. Ce: YAG and the excitation spectrum shape were greatly different. An excitation peak wavelength not found in Ce: YAG was observed in the range of 360 to 390 nm.

<黄色発光装置の作製・評価>
まず、AlGaN層を発光層とするUV発光素子を用意した。
次に、得られたCe:TSAG単結晶を軸方向に垂直な面でダイシングして平面視円形状のCe:TSAG単結晶板を作製してから、これをUV発光素子の素子基板の第2の主面の大きさに合わせ、更に切断した。
次に、切断したCe:TSAG単結晶板を、このUV発光素子の素子基板の第2の主面に接合した。
次に、UV発光素子の電極をバンプにより、セラミック基板に形成した配線部に接合した。
以上の工程により、図2に示した構成の実施例1の発光装置を作製した。
配線部から通電することにより、高輝度な黄色発光を得た。
<Production and evaluation of yellow light emitting device>
First, a UV light emitting device having an AlGaN layer as a light emitting layer was prepared.
Next, the obtained Ce: TSAG single crystal is diced along a plane perpendicular to the axial direction to produce a Ce: TSAG single crystal plate having a circular shape in plan view, and this is then used as the second substrate of the element substrate of the UV light emitting element. Further cut according to the size of the main surface.
Next, the cut Ce: TSAG single crystal plate was bonded to the second main surface of the element substrate of the UV light emitting element.
Next, the electrode of the UV light emitting element was joined to the wiring part formed on the ceramic substrate by the bump.
The light emitting device of Example 1 having the configuration shown in FIG.
By energizing from the wiring part, yellow light emission with high luminance was obtained.

(実施例2)
<白色発光装置の作製・評価>
まず、AlGaN層を発光層とするUV発光素子を用意した。
次に、得られたCe:TSAG単結晶を軸方向に垂直な面でダイシングして平面視円形状のCe:TSAG単結晶板を作成してから、これをUV発光素子の素子基板の第2の主面の大きさに合わせ、更に切断した。
次に、切断したCe:TSAG単結晶板を、このUV発光素子の素子基板の第2の主面に接合した。
次に、青色蛍光体であるCe:LuSiO(LSO)単結晶板を用意し、これをUV発光素子の素子基板の第2の主面の大きさに合わせ、更に切断した。
次に、切断したLSO単結晶板を、このCe:TSAG単結晶板に接合した。
次に、UV発光素子の電極をバンプにより、セラミック基板に形成した配線部に接合した。
以上の工程により、図7に示した構成の実施例2の発光装置を作製した。
配線部から通電することにより、高輝度な白色発光を得た。
(Example 2)
<Production and evaluation of white light emitting device>
First, a UV light emitting device having an AlGaN layer as a light emitting layer was prepared.
Next, the obtained Ce: TSAG single crystal is diced along a plane perpendicular to the axial direction to form a Ce: TSAG single crystal plate having a circular shape in plan view, and this is used as a second substrate of the element substrate of the UV light emitting element. Further cut according to the size of the main surface.
Next, the cut Ce: TSAG single crystal plate was bonded to the second main surface of the element substrate of the UV light emitting element.
Next, a Ce: Lu 2 SiO 5 (LSO) single crystal plate as a blue phosphor was prepared, and this was further cut according to the size of the second main surface of the element substrate of the UV light emitting element.
Next, the cut LSO single crystal plate was joined to this Ce: TSAG single crystal plate.
Next, the electrode of the UV light emitting element was joined to the wiring part formed on the ceramic substrate by the bump.
The light emitting device of Example 2 having the configuration shown in FIG.
High luminance white light emission was obtained by energizing from the wiring part.

1,1A,1B,1C,1D、1E、1F、1G、1H、1J…発光装置、2…UV光励起黄色発光材料、2a…第1の面、2b…第2の面(光出射面)、3…セラミック基板、4,5…本体、4A,5A…開口部、4b…上面、6…透明基板、7,10,10A…UV発光素子、11…素子基板、11a…第1の主面、11b…第2の主面(光出射面)、12…n型AlGaN:Si層、13…発光層、14…p型AlGaN:Mg層、15A…n側電極、15B…p側電極、16…バンプ、20…結晶引上げ炉、21…イリジウム製のルツボ、22…筒状容器、23…高周波コイル、24…溶液、25…種結晶、26…育成結晶、31,32…配線部、40,50…反射面、51…保持部、61,62…配線部、70…Ga基板、71…バッファ層、72…n−GaN層、73…n−AlGaN層、74…MQW層、75…p−AlGaN層、76…p−GaN層、77…p電極、78…n電極、95、96、97…UV光励起青色発光材料、121,122…UV光励起黄色発光材料、121a,122a…第1の面、121b,122b…第2の面、140…透明電極、140b…表面(光出射面)、311,321,611,612…ボンディングワイヤ。 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1J ... light emitting device, 2 ... UV light-excited yellow light emitting material, 2a ... first surface, 2b ... second surface (light emitting surface), DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Ceramic substrate, 4, 5 ... Main body, 4A, 5A ... Opening part, 4b ... Upper surface, 6 ... Transparent substrate, 7, 10, 10A ... UV light emitting element, 11 ... Element substrate, 11a ... 1st main surface, 11b ... second main surface (light emitting surface), 12 ... n-type AlGaN: Si layer, 13 ... light emitting layer, 14 ... p-type AlGaN: Mg layer, 15A ... n-side electrode, 15B ... p-side electrode, 16 ... Bump, 20 ... crystal pulling furnace, 21 ... crucible made of iridium, 22 ... cylindrical container, 23 ... high frequency coil, 24 ... solution, 25 ... seed crystal, 26 ... growing crystal, 31, 32 ... wiring part, 40, 50 ... reflecting surface, 51 ... holding portion, 61, 62 ... wiring portion, 70 ... Ga 2 O 3 substrate 71 ... buffer layer, 72 ... n + -GaN layer, 73 ... n-AlGaN layer, 74 ... MQW layer, 75 ... p-AlGaN layer, 76 ... p + -GaN layer, 77 ... p electrode, 78 ... n electrodes, 95, 96, 97 ... UV light-excited blue light-emitting material, 121,122 ... UV light-excited yellow light-emitting material, 121a, 122a ... first surface, 121b, 122b ... second surface, 140 ... transparent electrode, 140b ... surface (light Emission surface), 311, 321, 611, 612... Bonding wire.

Claims (12)

テルビウムの一部がセリウムで置換されており、かつ、アルミニウムの一部がスカンジウムで置換されている、セリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶であることを特徴とするUV光励起黄色発光材料。   UV light-excited yellow light-emitting material characterized in that it is a cerium-doped terbium, scandium, aluminum, garnet-type single crystal in which part of terbium is substituted with cerium and part of aluminum is substituted with scandium . Tb元素とCe元素の総モル数に対して5mol%以下の組成比でCe元素が添加されていることを特徴とする請求項1に記載のUV光励起黄色発光材料。   The UV light-excited yellow light-emitting material according to claim 1, wherein Ce element is added at a composition ratio of 5 mol% or less with respect to the total number of moles of Tb element and Ce element. スカンジウムの一部がテルビウム、セリウム、イットリウム、ルテチウム、イッテルビウム、ツリウムのいずれか1種又は2種以上で置換されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のUV光励起黄色発光材料。   The UV photoexcited yellow light-emitting material according to claim 1 or 2, wherein a part of scandium is substituted with one or more of terbium, cerium, yttrium, lutetium, ytterbium, and thulium. 前記スカンジウムの一部が+2価と+4価の元素の組み合わせで置換されてい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UV光励起黄色発光材料。   The UV photoexcited yellow light-emitting material according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of the scandium is substituted with a combination of +2 and +4 elements. 下記化学式(I)で表されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のUV光励起黄色発光材料。
<化1>
((Tb1−zCe1−y(M1−xAl12−w…(I)
上記式(I)中、LはSc、Y、Lu、Yb、Tm、Mg、Ca、Hf又はZrのいずれか1種又は2種以上を表し、MはScを表し、NはTb、Ce、Y、Lu、Yb、Tm、Mg、Ca、Hf又はZrのいずれか1種又は2種以上を表す。a、b、c、x、y、z及びwはそれぞれ、2.5≦a≦3.5、0<b≦2.5、2.5≦c≦5.5、0≦x<1、0≦y≦0.5、0.0001≦z≦0.05、0≦w≦0.5を満たす。
The UV light-excited yellow light-emitting material according to any one of claims 1 to 4, which is represented by the following chemical formula (I).
<Formula 1>
((Tb 1-z Ce z ) 1-y L y) a (M 1-x N x) b Al c O 12-w ... (I)
In the above formula (I), L represents one or more of Sc, Y, Lu, Yb, Tm, Mg, Ca, Hf or Zr, M represents Sc, and N represents Tb, Ce, Y, Lu, Yb, Tm, Mg, Ca, Hf, or Zr represents one or more of them. a, b, c, x, y, z and w are 2.5 ≦ a ≦ 3.5, 0 <b ≦ 2.5, 2.5 ≦ c ≦ 5.5, 0 ≦ x <1, respectively. 0 ≦ y ≦ 0.5, 0.0001 ≦ z ≦ 0.05, and 0 ≦ w ≦ 0.5 are satisfied.
酸化テルビウム、酸化スカンジウム、酸化アルミニウム、及び酸化セリウムを含む粉末原料を調整する工程と、
前記粉末原料を加熱溶解して得られた溶液から種結晶を引き上げて、融液成長法により、Tb元素とCe元素の総モル数に対するCe元素の組成比が5mol%以下となるようにセリウム添加テルビウム・スカンジウム・アルミニウム・ガーネット型単結晶を育成する工程と、
を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のUV光励起黄色発光材料の製造方法。
Preparing a powder raw material containing terbium oxide, scandium oxide, aluminum oxide, and cerium oxide;
The seed crystal is pulled up from the solution obtained by heating and dissolving the powder raw material, and cerium is added by a melt growth method so that the composition ratio of Ce element to the total number of moles of Tb element and Ce element is 5 mol% or less. A process of growing terbium, scandium, aluminum, garnet type single crystals;
It has these, The manufacturing method of the UV light excitation yellow luminescent material of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のUV光励起黄色発光材料からなる板材と、光出射面を有するUV発光素子と、を有し、前記板材の一面と前記光出射面が対向するように、前記UV発光素子に対して前記UV光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする発光装置。   It has the board | plate material which consists of a UV light excitation yellow luminescent material of any one of Claims 1-5, and the UV light emitting element which has a light-projection surface, The one surface of the said board | plate material and the said light-projection surface oppose. Further, the UV light-excited yellow light-emitting material is disposed with respect to the UV light-emitting element. 前記UV発光素子の発光ピーク波長が250〜425nmの範囲にあることを特徴とする請求項7に記載の発光装置。   8. The light emitting device according to claim 7, wherein an emission peak wavelength of the UV light emitting element is in a range of 250 to 425 nm. 前記UV発光素子の光出射面に接してUV光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする請求項7に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 7, wherein a UV light-excited yellow light-emitting material is disposed in contact with the light emission surface of the UV light-emitting element. 前記UV発光素子の光出射面に離間してUV光励起黄色発光材料が配置されていることを特徴とする請求項7に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 7, wherein a UV light-excited yellow light-emitting material is disposed apart from the light emitting surface of the UV light-emitting element. 前記UV光励起黄色発光材料に接してUV光励起青色発光材料が配置されていることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の発光装置。   The light-emitting device according to claim 7, wherein a UV light-excited blue light-emitting material is disposed in contact with the UV light-excited yellow light-emitting material. 前記UV光励起青色発光材料がCe:RSiO(RはLu、Y、Gdのいずれか1種又は2種以上)単結晶であることを特徴とする請求項11に記載の発光装置。 12. The light emitting device according to claim 11, wherein the UV light-excited blue light emitting material is Ce: R 2 SiO 5 (R is one or more of Lu, Y, Gd) single crystal.
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