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JP7671609B2 - Wavelength conversion member, its manufacturing method, and light emitting device - Google Patents

Wavelength conversion member, its manufacturing method, and light emitting device Download PDF

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JP7671609B2
JP7671609B2 JP2021053166A JP2021053166A JP7671609B2 JP 7671609 B2 JP7671609 B2 JP 7671609B2 JP 2021053166 A JP2021053166 A JP 2021053166A JP 2021053166 A JP2021053166 A JP 2021053166A JP 7671609 B2 JP7671609 B2 JP 7671609B2
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Japan
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phosphor
wavelength conversion
conversion member
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protective layer
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俊光 菊地
美史 傳井
誉史 阿部
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Description

本発明は、波長変換部材、その製造方法、および発光装置に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion member, a manufacturing method thereof, and a light emitting device.

発光素子であるLED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)等の光源から照射された光を、蛍光体層により異なる波長の変換光として放出する波長変換部材を用いた発光装置が知られている。近年では、エネルギー効率が高く、小型化、高出力化に対応しやすいLDを光源として用いたアプリケーションが増えている。 Light-emitting devices are known that use wavelength conversion materials that convert light emitted from light sources such as light-emitting elements such as LEDs (Light Emitting Diodes) and LDs (Laser Diodes) into light of a different wavelength using a phosphor layer. In recent years, there has been an increase in applications that use LDs as light sources, which are highly energy efficient and can be easily made smaller and have higher output.

蛍光体層としてエポキシやシリコーンなどに代表される樹脂に蛍光体を分散させた従来の構造では、光源の高出力化に伴い樹脂の焼け焦げや変色が発生し、特性の低下が早まってしまう。このような課題に対し、樹脂に代えて無機バインダを用いた無機材料のみからなる波長変換部材が考案され、高エネルギーの光源とした場合であっても耐熱性の課題が解決されてきた。 In conventional structures where phosphor layers are made of resins such as epoxy or silicone, the resin can burn or discolor as the light source becomes more powerful, accelerating the deterioration of properties. In response to this issue, wavelength conversion components made entirely of inorganic materials using inorganic binders instead of resins have been devised, and the issue of heat resistance has been resolved even when used as high-energy light sources.

また、蛍光体層に使用される蛍光体粒子は、求められる色調や特性により様々な蛍光体が使用される。蛍光体層に使用される蛍光体粒子のなかには、外因によって特性を低下しやすい材料もあり、蛍光体粒子の特性低下を抑制する技術が求められている。 The phosphor particles used in the phosphor layer are made of various phosphors depending on the desired color tone and characteristics. Some of the phosphor particles used in the phosphor layer are materials whose characteristics are easily degraded by external factors, and there is a demand for technology to suppress the degradation of phosphor particle characteristics.

特許文献1には、基材上に形成された蛍光体層の表面に、被覆層がさらに形成された波長変換部材が開示されている。被覆層によって表面硬度が向上され、蛍光体層の内部に含まれる気孔を起点として発生するクラック等によって、発光体粒子が脱粒することを防止している。 Patent Document 1 discloses a wavelength conversion member in which a coating layer is further formed on the surface of a phosphor layer formed on a substrate. The coating layer improves the surface hardness and prevents the phosphor particles from falling off due to cracks that originate from pores contained inside the phosphor layer.

特許文献2には、粒状の蛍光体粒子と被覆層とを含む蛍光体層が基材上に形成される色変換用無機成形体が開示されている。蛍光体層は、セラミックスからなる被覆層が、蛍光体粒子の表面を被覆し、蛍光体粒子同士を互いに固着させることで形成される。 Patent Document 2 discloses a color-converting inorganic molded body in which a phosphor layer containing granular phosphor particles and a coating layer is formed on a substrate. The phosphor layer is formed by coating the surfaces of the phosphor particles with a coating layer made of ceramics and bonding the phosphor particles together.

特開2018-165757号公報JP 2018-165757 A 特開2013-203822号公報JP 2013-203822 A

特許文献1に記載の波長変換部材では、スクリーン印刷法によって、Si-Bi-B系の低融点ガラスからなる被覆層が、厚さ7μm以上25μm以下の厚さとなるように、蛍光体層の表面に形成されている。 In the wavelength conversion member described in Patent Document 1, a coating layer made of Si-Bi-B-based low-melting-point glass is formed on the surface of the phosphor layer by screen printing to a thickness of 7 μm or more and 25 μm or less.

これにより、表面硬度が向上し、蛍光体粒子の脱粒が防止される一方、被覆層の厚みが厚いことから蛍光体層が蓄熱しやすくなり、発光特性が低下する虞がある。また、蛍光体層の表面は、蛍光体粒子の粒子径の違いによって凹凸を有しているが、スクリーン印刷による成膜では、効率的に蛍光体層表面の凹凸を埋めることができず、被覆層と蛍光体層との間に気孔が含まれてしまう。これにより、被覆層と蛍光体との密着性の低下や蛍光体層表面における不要な光の散乱が発生する虞がある。 While this improves the surface hardness and prevents the phosphor particles from falling off, the thick coating layer makes the phosphor layer more likely to store heat, which may result in a decrease in light-emitting properties. In addition, the surface of the phosphor layer has irregularities due to differences in the particle diameter of the phosphor particles, but when forming a film by screen printing, it is not possible to efficiently fill in the irregularities on the phosphor layer surface, and air holes are formed between the coating layer and the phosphor layer. This may result in a decrease in adhesion between the coating layer and the phosphor, and may cause unnecessary light scattering on the surface of the phosphor layer.

特許文献2に記載の色変換用無機成形体では、電着法によって形成された蛍光体粒子の凝集体である粒子層の上に、原子層体積法(ALD:Atomic Layer Deposition)によって、薄く緻密な被覆層が形成される。被膜層は、蛍光体粒子同士を固着させる、いわゆるバインダとしても機能している。しかしながら、特許文献2の蛍光体層では、蛍光体粒子が凝集体として存在していることから、隣り合う粒子同士の間隔が狭くなりすぎる虞がある。これにより、光源光から目的の色に変換することが難しくなる虞がある。例えば、青色の光源光の一部を透過させるとともに、残りの光源光を波長変換部材で黄色や緑、赤色に変換させることで白色を得ようとした場合において、光源光である青色光の透過が抑制されすぎてしまう虞がある。 In the color-converting inorganic molded body described in Patent Document 2, a thin and dense coating layer is formed by atomic layer deposition (ALD) on a particle layer that is an aggregate of phosphor particles formed by electrodeposition. The coating layer also functions as a so-called binder that bonds the phosphor particles together. However, in the phosphor layer of Patent Document 2, since the phosphor particles exist as aggregates, there is a risk that the spacing between adjacent particles will be too narrow. This may make it difficult to convert the light from the light source into the desired color. For example, when attempting to obtain white by transmitting part of the blue light from the light source and converting the remaining light from the light source into yellow, green, or red using a wavelength conversion member, there is a risk that the transmission of the blue light, which is the light from the light source, will be suppressed too much.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外因への耐性を保持させるとともに、発光特性に優れる波長変換部材、その製造方法、および発光装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a wavelength conversion material that maintains resistance to external factors and has excellent light-emitting properties, a manufacturing method thereof, and a light-emitting device.

(1)上記の目的を達成するため、本発明の波長変換部材は、波長変換部材であって、基材と、前記基材に設けられ、蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子同士および前記基材と前記蛍光体粒子とを結合する透光性セラミックスと、を含む蛍光体層と、前記蛍光体層の表面に設けられた保護層と、を備え、前記保護層は、平均厚さが10nm以上500nm以下であり、前記保護層の厚さは、略均一であることを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, the wavelength conversion member of the present invention is a wavelength conversion member comprising a substrate, a phosphor layer provided on the substrate and including phosphor particles and a translucent ceramic that bonds the phosphor particles to each other and to the substrate and the phosphor particles, and a protective layer provided on the surface of the phosphor layer, the protective layer having an average thickness of 10 nm or more and 500 nm or less, and the thickness of the protective layer being approximately uniform.

このように、蛍光体層の表面に設けられた保護層を備え、保護層は、平均厚さが10nm以上500nm以下であり、保護層の厚さは、略均一であるから、外因から蛍光体層を保護すると共に、保護層での光の散乱などが生じにくいこと、および蛍光体層の蓄熱が起こりにくいことにより、発光効率の低下が抑制される。 In this way, a protective layer is provided on the surface of the phosphor layer, and the protective layer has an average thickness of 10 nm or more and 500 nm or less, and the thickness of the protective layer is approximately uniform. This protects the phosphor layer from external factors, and the protective layer is less likely to scatter light, and heat accumulation in the phosphor layer is less likely to occur, thereby suppressing a decrease in luminous efficiency.

(2)また、本発明の波長変換部材において、前記蛍光体層は、前記基材に垂直な任意の断面のSEM画像において前記基材の前記蛍光体層側の主面と平行な線を引いたとき、前記蛍光体粒子の存在率が50%以上80%以下であり、前記蛍光体粒子の最大粒子間距離が100μm以下であることを特徴としている。 (2) In addition, in the wavelength conversion member of the present invention, the phosphor layer is characterized in that, when a line parallel to the main surface of the substrate facing the phosphor layer is drawn in an SEM image of any cross section perpendicular to the substrate, the phosphor particle abundance is 50% or more and 80% or less, and the maximum interparticle distance of the phosphor particles is 100 μm or less.

このように、蛍光体粒子の存在率が50%以上80%以下であるから、発光素子より照射される光源光(励起光)の透過が一定量許容されることとなり、例えば、青色を光源とする光源光が照射された波長変換部材は、青色光を透過させつつ、蛍光体粒子により変換された変換光と光源光とを合わせて色バランスの良い白色光の放射光が得られる。また、蛍光体粒子の最大粒子間距離が100μm以下であるから、光源光が蛍光体層の一部において透過しすぎてしまうことを抑制できる。 In this way, since the abundance rate of phosphor particles is 50% or more and 80% or less, a certain amount of light source light (excitation light) irradiated from the light emitting element is allowed to pass through. For example, a wavelength conversion member irradiated with light source light having a blue light source transmits blue light while combining the converted light converted by the phosphor particles with the light source light to obtain emitted white light with good color balance. In addition, since the maximum interparticle distance of the phosphor particles is 100 μm or less, it is possible to prevent the light source light from passing too far through part of the phosphor layer.

(3)また、本発明の波長変換部材において、前記保護層は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛の何れかにより形成されることを特徴としている。本発明における保護層は透光性を有していることが必要であるが、これらの材料は透光性を有しているため、いずれも保護層として好適に使用できる。 (3) In addition, in the wavelength conversion member of the present invention, the protective layer is formed of any one of aluminum oxide, silicon oxide, and zinc oxide. The protective layer in the present invention needs to be translucent, and since these materials are translucent, any of them can be suitably used as the protective layer.

(4)また、本発明の発光装置は、発光装置であって、特定範囲の波長の光を発する発光素子と、上記(1)から(3)のいずれかに記載の波長変換部材と、を備えることを特徴としている。 (4) The light-emitting device of the present invention is a light-emitting device characterized by comprising a light-emitting element that emits light of a specific range of wavelengths and a wavelength conversion member described in any one of (1) to (3) above.

このように、波長変換部材の蛍光体層の表面に設けられた保護層の平均厚さが10nm以上500nm以下であり、保護層の厚みは略均一であるから、波長変換部材の発熱や発光効率の低下を抑制し、発光素子の高出力化に対応することができる発光装置とすることができる。このような発光装置の用途として、レーザ照明、レーザプロジェクタなどに用いることができる。 In this way, the average thickness of the protective layer provided on the surface of the phosphor layer of the wavelength conversion member is 10 nm or more and 500 nm or less, and the thickness of the protective layer is approximately uniform, so that it is possible to suppress heat generation and a decrease in luminous efficiency of the wavelength conversion member, and to provide a light emitting device that can handle high output of light emitting elements. Such light emitting devices can be used for laser lighting, laser projectors, etc.

(5)また、本発明の波長変換部材の製造方法は、波長変換部材の製造方法であって、基材と、前記基材に設けられ、蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子同士および前記基材と前記蛍光体粒子とを結合する透光性セラミックスと、により形成された蛍光体層と、を備える波長変換部材前駆体を準備する工程と、前記波長変換部材前駆体の前記蛍光体層上に原子層堆積法(ALD法)により保護層を10nm以上500nm以下形成する工程と、を含むことを特徴としている。 (5) The method for producing a wavelength conversion member of the present invention is characterized in that it includes the steps of: preparing a wavelength conversion member precursor having a substrate; and a phosphor layer formed on the substrate and made of phosphor particles and a translucent ceramic that bonds the phosphor particles to each other and to the substrate and the phosphor particles; and forming a protective layer of 10 nm to 500 nm on the phosphor layer of the wavelength conversion member precursor by atomic layer deposition (ALD).

本発明の製造方法は、波長変換部材前駆体の蛍光体層上に原子層堆積法(ALD法)により保護層を10nm以上500nm以下形成するから、平均厚さが10nm以上500nm以下であり、厚みが略均一である保護層を有する波長変換部材を製造できる。その結果、略均一な厚さでピンホールなどの不具合が生じにくい薄膜の保護層を形成することができ、外因から蛍光体層を保護することができる。また、保護層での光の散乱などが生じにくいこと、および蛍光体層の蓄熱が起こりにくいことにより、発光効率の低下が抑制される。また、保護層の厚みはこれらの効果や生産性を考慮して、50nm以上300nm以下であることがより好ましい。 The manufacturing method of the present invention forms a protective layer of 10 nm to 500 nm on the phosphor layer of the wavelength conversion member precursor by atomic layer deposition (ALD), so that a wavelength conversion member having a protective layer with an average thickness of 10 nm to 500 nm and a substantially uniform thickness can be manufactured. As a result, a thin protective layer with a substantially uniform thickness and less likely to cause defects such as pinholes can be formed, and the phosphor layer can be protected from external factors. In addition, since light scattering and the like in the protective layer is less likely to occur and heat accumulation in the phosphor layer is less likely to occur, a decrease in luminous efficiency is suppressed. In addition, taking into account these effects and productivity, it is more preferable that the thickness of the protective layer is 50 nm to 300 nm.

本発明によれば、外因から蛍光体層を保護すると共に、保護層での光の散乱などが生じにくいこと、および蛍光体層の蓄熱が起こりにくいことにより、発光効率の低下を抑制可能な波長変換部材およびそれを用いた発光装置を構成することができる。 According to the present invention, it is possible to construct a wavelength conversion member and a light emitting device using the same that can protect the phosphor layer from external factors, and also prevent light scattering in the protective layer and heat accumulation in the phosphor layer, thereby suppressing a decrease in luminous efficiency.

本発明の実施形態に係る波長変換部材の断面構造の一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of a wavelength conversion member according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る波長変換部材の断面構造の変形例を示す断面図である。10A and 10B are cross-sectional views showing modified examples of the cross-sectional structure of the wavelength conversion member according to the embodiment of the present invention. (a)、(b)、それぞれ本発明の実施形態に係る発光装置の一例の一部を示す概念図である。1A and 1B are conceptual diagrams each showing a part of an example of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る波長変換部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of a method for producing a wavelength conversion member according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る保護層形成工程の詳細な工程の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of detailed steps of a protective layer forming step according to an embodiment of the present invention.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. To facilitate understanding of the description, the same reference numbers are used for the same components in each drawing, and duplicate descriptions will be omitted. Note that in the configuration diagrams, the size of each component is shown conceptually and does not necessarily represent the actual dimensional ratio.

[波長変換部材の構成]
図1は、本実施形態に係る波長変換部材10の断面構造の一例を示す断面図である。本実施形態の波長変換部材10は、基材12上に蛍光体層14が形成され、蛍光体層14の表面に保護層19が形成されている。波長変換部材10は、光源から照射された入射光を透過または反射させつつ、入射光により励起して波長の異なる光を発生させる。例えば、青色光の入射光を透過または反射させつつ、蛍光体層14で変換された緑と赤や黄色の変換光を放射させて、変換光と入射光を合わせて、または、変換光のみを利用し、様々な色の光に変換できる。
[Configuration of wavelength conversion member]
1 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of a wavelength conversion member 10 according to the present embodiment. In the wavelength conversion member 10 of the present embodiment, a phosphor layer 14 is formed on a base material 12, and a protective layer 19 is formed on the surface of the phosphor layer 14. The wavelength conversion member 10 transmits or reflects incident light irradiated from a light source, and is excited by the incident light to generate light of different wavelengths. For example, the wavelength conversion member 10 transmits or reflects incident blue light, and emits converted light of green, red, or yellow converted by the phosphor layer 14, and can convert the converted light and the incident light together, or use only the converted light, into light of various colors.

基材12の形状は、発光装置40に適用可能な形状であればよく、円形状、矩形状、楕円形状、多角形状など様々な形状であってよい。また、図2に示すように、基材12が上部開口した凹状であり、凹部に蛍光体層14および保護層19が設けられていてもよい。 The shape of the substrate 12 may be any shape that can be applied to the light-emitting device 40, and may be a variety of shapes, such as a circle, a rectangle, an ellipse, or a polygon. As shown in FIG. 2, the substrate 12 may be concave with an opening at the top, and the phosphor layer 14 and the protective layer 19 may be provided in the concave portion.

基材12の材料は使用用途に合わせて適宜選択される。発光素子からの励起光を透過させる用途で使用する場合には、サファイアやガラス等の無機材料を用いることができる。高い熱伝導率を有するサファイアを用いることが特に好ましく、蛍光体層14の蓄熱を抑えることで温度上昇による蛍光体粒子16の特性低下を抑制できる。また、発光素子からの励起光を反射させる用途で使用する場合は、アルミニウム、鉄、銅等やセラミックスを用いることができる。特に、高い熱伝導率を有するとともに可視光の全領域において高い反射率を有するアルミニウムを用いることが好ましく、蛍光体層14の蓄熱を抑えることで温度上昇による蛍光体粒子16の特性低下を抑制できる。また、蛍光体層14側の基材12表面である主面13に、銀などの光を反射する材料をメッキや蒸着等により設けることで反射層を形成してもよく、TiO2などの増反射膜を形成してもよい。 The material of the base material 12 is appropriately selected according to the intended use. When used for transmitting the excitation light from the light-emitting element, inorganic materials such as sapphire and glass can be used. It is particularly preferable to use sapphire, which has high thermal conductivity, and by suppressing heat accumulation in the phosphor layer 14, the deterioration of the characteristics of the phosphor particles 16 due to temperature rise can be suppressed. When used for reflecting the excitation light from the light-emitting element, aluminum, iron, copper, etc., or ceramics can be used. In particular, it is preferable to use aluminum, which has high thermal conductivity and high reflectance in the entire visible light range, and by suppressing heat accumulation in the phosphor layer 14, the deterioration of the characteristics of the phosphor particles 16 due to temperature rise can be suppressed. In addition, a reflective layer may be formed by providing a light-reflecting material such as silver by plating or vapor deposition on the main surface 13, which is the surface of the base material 12 on the phosphor layer 14 side, or a reflection-enhancing film such as TiO 2 may be formed.

蛍光体層14は、基材12上に膜として設けられ、蛍光体粒子16および透光性セラミックス18により形成されている。透光性セラミックス18は、蛍光体粒子16同士を結合するとともに蛍光体粒子16と基材12とを結合している。これにより、高エネルギー密度の光の照射に対して、放熱材として機能する基材12と接合しているため効率よく放熱でき、蛍光体の温度消光を抑制できる。蛍光体層14の厚さは、15μm以上300μm以下であることが好ましく、50μm以上200μm以下であることがより好ましい。 The phosphor layer 14 is provided as a film on the substrate 12, and is formed of phosphor particles 16 and translucent ceramics 18. The translucent ceramics 18 bonds the phosphor particles 16 together and also bonds the phosphor particles 16 to the substrate 12. This allows efficient heat dissipation when irradiated with high-energy-density light, as it is bonded to the substrate 12, which functions as a heat dissipation material, and can suppress temperature quenching of the phosphor. The thickness of the phosphor layer 14 is preferably 15 μm or more and 300 μm or less, and more preferably 50 μm or more and 200 μm or less.

蛍光体層14は、蛍光体粒子16および透光性セラミックス18の他に無機粒子を含んでもよい。無機粒子を混合する場合には、様々な目的にかなった無機粒子を混合できる。例えば、蛍光体ペーストの粘度を調整する目的、蛍光体ペーストの蛍光体粒子の密度を調整する目的、蛍光体層で光を散乱させる目的、蛍光体層の熱伝導率をよくする目的、蛍光体層の空隙を減少させる目的等が挙げられる。無機粒子の平均粒子径は、蛍光体層14に含まれる蛍光体粒子の平均粒子径と同等または小さいことが好ましい。 The phosphor layer 14 may contain inorganic particles in addition to the phosphor particles 16 and the translucent ceramics 18. When inorganic particles are mixed, inorganic particles that serve various purposes can be mixed. For example, the purpose may be to adjust the viscosity of the phosphor paste, to adjust the density of the phosphor particles in the phosphor paste, to scatter light in the phosphor layer, to improve the thermal conductivity of the phosphor layer, to reduce voids in the phosphor layer, etc. The average particle size of the inorganic particles is preferably equal to or smaller than the average particle size of the phosphor particles contained in the phosphor layer 14.

また、基材12に垂直な任意の断面のSEM画像において基材12の蛍光体層14側の主面13と平行な線を引いたとき、蛍光体粒子16の存在率が50%以上80%であることが好ましい。また、蛍光体粒子16の最大粒子間距離が100μm以下であることが好ましい。なお、蛍光体粒子16の存在率は、バインダの添加量を減らしたり、混合時間を短く調整したりすることによって、大きくなる傾向にあり、最大粒子間距離は、混合時間の調整によって、蛍光体粒子16が蛍光体層14内に適度に分散することで100μm以下に抑えられる。 When a line parallel to the main surface 13 of the substrate 12 on the phosphor layer 14 side is drawn in an SEM image of any cross section perpendicular to the substrate 12, the phosphor particle 16 abundance ratio is preferably 50% to 80%. The maximum interparticle distance of the phosphor particles 16 is preferably 100 μm or less. The phosphor particle 16 abundance ratio tends to increase by reducing the amount of binder added or by shortening the mixing time, and the maximum interparticle distance can be suppressed to 100 μm or less by appropriately dispersing the phosphor particles 16 in the phosphor layer 14 by adjusting the mixing time.

以下に、SEM画像による蛍光体粒子16の存在率や最大粒子間距離の確認方法について詳述する。まず、基材12の平面方向と垂直な方向における断面について、例えば、1000倍にて断面のSEM画像の取得を行なう。次に、得られたSEM画像に対して、2値化などの画像解析を行ない、画像から蛍光体層14と認められる画像の範囲を定める。そして、蛍光体層14を厚み方向に等分する位置に、基材12の主面13と平行な仮想線を複数(例えば、3本)引き、それぞれの仮想線において蛍光体粒子16の存在率と最大粒子間距離を算出する。また、その平均値から蛍光体粒子16の存在率の平均値を求めることができる。蛍光体粒子16の存在率は、仮想線上において蛍光体粒子16が存在する割合から算出される。すなわち、仮想線を横切る蛍光体粒子16の長さの仮想線の長さに対する割合をパーセント(%)で表したものとする。最大粒子間距離は、仮想線上に存在する隣り合う蛍光体粒子16間の仮想線上での距離のうち、最大値のものとする。なお、蛍光体粒子16の存在率の平均値と最大粒子間距離を算出するときに用いる画像は、全体的な値となるように、蛍光体層14における複数個所の断面画像(例えば3枚以上)を取得することとする。 The method of confirming the abundance rate of phosphor particles 16 and the maximum interparticle distance by SEM images will be described in detail below. First, an SEM image of a cross section in a direction perpendicular to the planar direction of the substrate 12 is obtained at, for example, 1000 times magnification. Next, image analysis such as binarization is performed on the obtained SEM image, and the range of the image recognized as the phosphor layer 14 is determined from the image. Then, multiple (e.g., three) imaginary lines parallel to the main surface 13 of the substrate 12 are drawn at positions that equally divide the phosphor layer 14 in the thickness direction, and the abundance rate of phosphor particles 16 and the maximum interparticle distance are calculated for each imaginary line. In addition, the average value of the abundance rate of phosphor particles 16 can be obtained from the average value. The abundance rate of phosphor particles 16 is calculated from the proportion of phosphor particles 16 present on the imaginary line. In other words, the ratio of the length of phosphor particles 16 crossing the imaginary line to the length of the imaginary line is expressed in percentage (%). The maximum interparticle distance is the maximum distance on the virtual line between adjacent phosphor particles 16. Note that the images used to calculate the average phosphor particle 16 abundance rate and the maximum interparticle distance are obtained by acquiring cross-sectional images (e.g., three or more) of multiple locations in the phosphor layer 14 so that the overall values are used.

蛍光体粒子16は、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(YAG系蛍光体)およびルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(LAG系蛍光体)を用いることができる。その他、蛍光体粒子16は、発光させる色の設計に応じて以下のような材料から選択できる。例えば、BaMgAl1017:Eu、ZnS:Ag,Cl、BaAl24:EuあるいはCaMgSi26:Euなどの青色系蛍光体、Zn2SiO4:Mn、(Y,Gd)BO3:Tb、ZnS:Cu,Al、(M1)2SiO4:Eu、(M1)(M2)2S:Eu、(M3)3Al512:Ce、SiAlON:Eu、CaSiAlON:Eu、(M1)Si22N:Euあるいは(Ba,Sr,Mg)2SiO4:Eu,Mnなどの黄色または緑色系蛍光体、(M1)3SiO5:Euあるいは(M1)S:Euなどの黄色、橙色または赤色系蛍光体、(Y,Gd)BO3:Eu,Y22S:Eu、(M1)2Si58:Eu、(M1)AlSiN3:EuあるいはYPVO4:Euなどの赤色系蛍光体が挙げられる。なお、上記化学式において、M1は、Ba,Ca,SrおよびMgからなる群のうちの少なくとも1つが含まれ、M2は、GaおよびAlのうちの少なくとも1つが含まれ、M3は、Y,Gd,LuおよびTeからなる群のうち少なくとも1つが含まれる。なお、上記の蛍光体粒子16は一例であり、波長変換部材10に用いられる蛍光体粒子16が必ずしも上記に限られるわけではない。 For example, an yttrium aluminum garnet phosphor (YAG phosphor) or a lutetium aluminum garnet phosphor (LAG phosphor) can be used for the phosphor particles 16. In addition, the phosphor particles 16 can be selected from the following materials depending on the design of the color to be emitted. For example, blue phosphors such as BaMgAl10O17 :Eu, ZnS:Ag,Cl, BaAl2S4 :Eu or CaMgSi2O6 : Eu, yellow or green phosphors such as Zn2SiO4 :Mn, (Y,Gd) BO3 :Tb, ZnS:Cu,Al, (M1) 2SiO4 :Eu, (M1)(M2) 2S :Eu, ( M3 ) 3Al5O12 : Ce, SiAlON :Eu, CaSiAlON:Eu, (M1)Si2O2N:Eu or (Ba,Sr,Mg)2SiO4 : Eu , Mn , and Examples of the phosphor include yellow, orange, or red phosphors such as (Y,Gd) BO3 :Eu, Y2O2S :Eu, (M1) 2Si5N8 :Eu, (M1) AlSiN3 :Eu, or YPVO4 :Eu. In the above chemical formula, M1 includes at least one of the group consisting of Ba, Ca, Sr, and Mg , M2 includes at least one of Ga and Al, and M3 includes at least one of the group consisting of Y, Gd, Lu, and Te. The above phosphor particles 16 are examples, and the phosphor particles 16 used in the wavelength conversion member 10 are not necessarily limited to the above.

蛍光体粒子16の平均粒子径は、5μm以上50μm以下であることが好ましく、7μm以上30μm以下であることがより好ましい。5μm以上である場合、変換光の発光強度が大きくなり、ひいては波長変換部材10の発光強度が大きくなる。また、50μm以下である場合、蛍光体層14の厚みの調整が容易となり、蛍光体粒子16の脱粒のリスクを低減できる。また、個々の蛍光体粒子16の温度を低く維持でき、温度消光を抑制できる。なお、本明細書において平均粒子径とは、メジアン径(D50)である。平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置の乾式測定または湿式測定を用いて計測することができる。 The average particle diameter of the phosphor particles 16 is preferably 5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 7 μm or more and 30 μm or less. If it is 5 μm or more, the luminous intensity of the converted light increases, and thus the luminous intensity of the wavelength conversion member 10 increases. If it is 50 μm or less, the thickness of the phosphor layer 14 can be easily adjusted, and the risk of the phosphor particles 16 falling off can be reduced. In addition, the temperature of each phosphor particle 16 can be kept low, and thermal quenching can be suppressed. In this specification, the average particle diameter is the median diameter (D50). The average particle diameter can be measured using a dry measurement or wet measurement with a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device.

透光性セラミックス18は、無機バインダが加水分解または酸化されて形成されたものであり、透光性を有する無機材料により構成されている。透光性セラミックス18は、例えば、シリカ(SiO2)、リン酸アルミニウムから構成される。また、透光性セラミックス18は透光性を有するので、光源光(入射光)や変換光を透過させることができる。透光性セラミックス18は無機材料からなるので、耐熱性が向上し、LDなどの高エネルギー光を照射する用途であっても変質が起こりにくい。 The translucent ceramics 18 are formed by hydrolysis or oxidation of an inorganic binder, and are made of an inorganic material having translucency. The translucent ceramics 18 are made of, for example, silica (SiO 2 ) and aluminum phosphate. In addition, since the translucent ceramics 18 are translucent, they can transmit light from a light source (incident light) and converted light. Since the translucent ceramics 18 are made of an inorganic material, they have improved heat resistance and are less likely to deteriorate even in applications where high-energy light such as LD is irradiated.

無機バインダとしては、例えば、エチルシリケート、リン酸アルミニウム水溶液等を用いることができる。 Examples of inorganic binders that can be used include ethyl silicate and aqueous aluminum phosphate solutions.

なお、透光性を有する物質とは、0.5mmの対象物質に対して、可視光の波長領域(λ=380~780nm)で光を垂直に入射したとき、反対側から抜けた光の放射束が入射光の80%を超える特性を有する物質をいう。 Note that a translucent material is one that has the property that when light in the visible light wavelength range (λ = 380-780 nm) is irradiated perpendicularly onto a 0.5 mm target material, the radiant flux of the light that exits from the other side exceeds 80% of the incident light.

保護層19は、外因の影響によって引き起こされる、蛍光体粒子16の発光特性の低下を抑制することを目的として設けられる層であって、外因から蛍光体層14を保護するとともに、蛍光体粒子16の発光効率に与える影響を抑えるように形成される。発光特性は、蛍光体粒子16の発光強度や所望の色を発する特性のことを指す。保護層19は、蛍光体層14を外因から保護できればよく、少なくとも蛍光体層14の表面を被覆するように形成される。なお、図2に示すように、基材12が凹状で、蛍光体層14が基材12の凹部に収まっている場合には、上面のみ被覆されてもよい。また、蛍光体層14が形成されていない基材12に保護層19が形成されてもよい。 The protective layer 19 is a layer provided for the purpose of suppressing the deterioration of the luminous properties of the phosphor particles 16 caused by the influence of external factors, and is formed to protect the phosphor layer 14 from external factors and suppress the influence on the luminous efficiency of the phosphor particles 16. The luminous properties refer to the luminous intensity of the phosphor particles 16 and the property of emitting a desired color. The protective layer 19 is only required to protect the phosphor layer 14 from external factors, and is formed to cover at least the surface of the phosphor layer 14. Note that, as shown in FIG. 2, when the base material 12 is concave and the phosphor layer 14 fits into the concave portion of the base material 12, only the upper surface may be covered. The protective layer 19 may also be formed on the base material 12 on which the phosphor layer 14 is not formed.

保護層19は、透光性を有する無機材料により構成され、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛の何れかにより形成されることが好ましい。これらの材料はいずれも透光性を有しており、保護層19として好適に使用できる。これにより、レーザダイオード等の高エネルギーの光が照射されても変質せず、吸収光や変換光を透過させることができる。 The protective layer 19 is made of an inorganic material having translucency, and is preferably made of any one of aluminum oxide, silicon oxide, and zinc oxide. All of these materials have translucency and can be suitably used as the protective layer 19. This allows it to transmit absorbed light and converted light without being altered even when irradiated with high-energy light such as that from a laser diode.

また、保護層19は、ALD法により成膜されることで形成される。ALD法は、対象物表面に原子レベルで一層ずつ成膜していく成膜方法であり、平滑で非常に薄い成膜が可能である。また、ALD法により成膜された保護層19は、膜の付き回り性に優れ、均一な厚さで緻密な膜となり、ピンホールなどの不具合の発生を抑制できる。すなわち、ALD法により成膜された保護層19は、成膜対象の表面から保護層19の外表面までの垂直方向の距離が略均一となるように形成される。そのため、蛍光体粒子16による凹凸を有する蛍光体層14の上に形成される保護層19は、蛍光体層14の表面の形状に沿うように形成される。 The protective layer 19 is formed by deposition using the ALD method. The ALD method is a deposition method in which a film is deposited one layer at a time on the surface of the object at the atomic level, and is capable of depositing a smooth and very thin film. The protective layer 19 deposited by the ALD method has excellent film adhesion, is a dense film with uniform thickness, and can suppress the occurrence of defects such as pinholes. That is, the protective layer 19 deposited by the ALD method is formed so that the vertical distance from the surface of the deposition target to the outer surface of the protective layer 19 is approximately uniform. Therefore, the protective layer 19 formed on the phosphor layer 14 having unevenness due to the phosphor particles 16 is formed to follow the shape of the surface of the phosphor layer 14.

保護層19の表面粗さRaは、0.1μm以上2.0μm以下であることが好ましい。反射型の波長変換部材の場合、表面粗さRaが0.1μm以上であるから、蛍光体層14の表面における正反射成分を抑えられ、波長変換部材10から照射される光の色ムラやスポットが生じにくくなる。一方、2.0μm以下であるから、表面の粗さに起因した不均一な反射を抑制でき、色ムラの発生を抑制できる。また、透過型の波長変換部材の場合、表面粗さRaが0.1μm以上であるから、基材12内における光の内面反射が抑えられる。一方、2.0μm以下であるから、基材12の光透過率を可視光全域で高く保つことができる。 The surface roughness Ra of the protective layer 19 is preferably 0.1 μm or more and 2.0 μm or less. In the case of a reflective wavelength conversion member, the surface roughness Ra is 0.1 μm or more, so that the regular reflection component on the surface of the phosphor layer 14 is suppressed, and color unevenness and spots of the light irradiated from the wavelength conversion member 10 are less likely to occur. On the other hand, since it is 2.0 μm or less, it is possible to suppress uneven reflection caused by the surface roughness, and it is possible to suppress the occurrence of color unevenness. In addition, in the case of a transmissive wavelength conversion member, the surface roughness Ra is 0.1 μm or more, so that the internal reflection of light within the base material 12 is suppressed. On the other hand, since it is 2.0 μm or less, it is possible to maintain the light transmittance of the base material 12 high over the entire visible light range.

ALD法により形成される保護層19の原料には、有機金属材料、金属ハロゲン化合物等が用いられる。保護層19は、上述した通り、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛の何れかにより形成されることが好ましく、保護層19の原料は保護層19を構成する材料に合わせて選択される。例えば、酸化アルミニウムからなる保護層19を形成する際には、TMA(トリメチルアルミニウム)と水などが原料として用いられる。 The raw materials for the protective layer 19 formed by the ALD method include organometallic materials and metal halide compounds. As described above, the protective layer 19 is preferably formed from aluminum oxide, silicon oxide, or zinc oxide, and the raw materials for the protective layer 19 are selected according to the material that constitutes the protective layer 19. For example, when forming the protective layer 19 made of aluminum oxide, TMA (trimethylaluminum) and water are used as raw materials.

保護層19の平均厚さは、10nm以上500nm以下である。保護層19の平均厚さが10nm以上であるから、蛍光体層14を保護するために十分な厚さとなる。500nm以下であるから、発光強度の低下を抑制できる。 The average thickness of the protective layer 19 is 10 nm or more and 500 nm or less. Because the average thickness of the protective layer 19 is 10 nm or more, it is thick enough to protect the phosphor layer 14. Because it is 500 nm or less, a decrease in the emission intensity can be suppressed.

保護層19の平均厚さについては、SEM画像の解析で計測することもできる。SEM画像の解析における保護層19の厚さは、基材12の主面13の平面方向と垂直な方向における断面について、例えば、1000倍にて断面のSEM画像の取得を行なう。次に、得られたSEM画像に対して、2値化などの画像解析を行ない、画像から保護層19と認められる画像の範囲、蛍光体層14と認められる画像の範囲、および基材12と認められる画像の範囲を定める。次に、基材12の主面13に垂直方向に等間隔(例えば、20μm)に直線を引き、直線と蛍光体層14の表面との交点を求める。そして、その交点の蛍光体層14の表面に垂直な方向にさらに直線を引き、その直線と保護層19の表面との交点を求め、2つの交点(蛍光体層14の表面の交点および保護層19の表面の交点)の距離をその位置における保護層19の厚みの値とする。このようにして算出したある位置における保護層19の厚さを複数算出し、その平均値から保護層19の平均厚さを求めることができる。なお、保護層19の平均厚さを算出するときに用いる画像は、全体的な平均値となるように、保護層19における複数個所の断面画像(例えば3枚以上)を取得することとする。 The average thickness of the protective layer 19 can also be measured by analyzing SEM images. The thickness of the protective layer 19 in the SEM image analysis is measured by obtaining an SEM image of the cross section perpendicular to the planar direction of the main surface 13 of the substrate 12, for example at 1000 times magnification. Next, image analysis such as binarization is performed on the obtained SEM image, and the range of the image recognized as the protective layer 19, the range of the image recognized as the phosphor layer 14, and the range of the image recognized as the substrate 12 are determined. Next, straight lines are drawn perpendicular to the main surface 13 of the substrate 12 at equal intervals (for example, 20 μm), and the intersections between the straight lines and the surface of the phosphor layer 14 are obtained. Then, a straight line is further drawn perpendicular to the surface of the phosphor layer 14 at the intersections, and the intersections between the straight lines and the surface of the protective layer 19 are obtained, and the distance between the two intersections (the intersections of the surfaces of the phosphor layer 14 and the protective layer 19) is taken as the thickness value of the protective layer 19 at that position. In this way, the thickness of the protective layer 19 at a certain position is calculated multiple times, and the average thickness of the protective layer 19 can be calculated from the average value. Note that the images used to calculate the average thickness of the protective layer 19 are cross-sectional images of multiple locations on the protective layer 19 (e.g., three or more images) so that the overall average value is obtained.

保護層19の厚さの最大値および最小値と保護層19の平均厚さの差が保護層19の平均厚さに対して20%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。このように、保護層19の厚さの最大値および最小値と平均厚さとの差が、それぞれ平均厚さの20%以下となるように保護層19が形成されることにより、保護層19の厚さのバラつきが抑制されるため、保護層19における光の散乱が生じにくくなる。保護層19の厚みの最大値および最小値は、保護層19の厚みを算出する際に使用した各断面の複数の厚さの値の最大値および最小値とする。なお、保護層19の厚さが略均一であるとは、保護層19の厚さの最大値および最小値と平均厚さとの差が20%以下であることとする。ALD法で形成された保護層19は、この条件を充足する。 The difference between the maximum and minimum values of the thickness of the protective layer 19 and the average thickness of the protective layer 19 is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, of the average thickness of the protective layer 19. In this way, the protective layer 19 is formed so that the difference between the maximum and minimum values of the thickness of the protective layer 19 and the average thickness is 20% or less of the average thickness, respectively, thereby suppressing the variation in the thickness of the protective layer 19, and light scattering in the protective layer 19 is less likely to occur. The maximum and minimum values of the thickness of the protective layer 19 are the maximum and minimum values of the multiple thickness values of each cross section used when calculating the thickness of the protective layer 19. Note that the thickness of the protective layer 19 is approximately uniform when the difference between the maximum and minimum values of the thickness of the protective layer 19 and the average thickness is 20% or less. The protective layer 19 formed by the ALD method satisfies this condition.

[発光装置の構成]
図3(a)、(b)は、それぞれ本発明の透過型および反射型の発光装置を表す模式図である。発光装置40は、光源50と波長変換部材10を備える。光源50は、特定範囲の波長の光源光を発生させる発光素子であり、例えば、LEDや、LDなどを用いることができる。波長変換部材10はハイパワーでも効率よく波長変換させることができるので、光源50はLDであることが好ましい。
[Configuration of the Light Emitting Device]
3(a) and (b) are schematic diagrams showing a transmissive type and a reflective type light emitting device of the present invention, respectively. The light emitting device 40 includes a light source 50 and a wavelength conversion member 10. The light source 50 is a light emitting element that generates light source light of a specific range of wavelengths, and may be, for example, an LED or an LD. Since the wavelength conversion member 10 can efficiently convert wavelengths even with high power, it is preferable that the light source 50 is an LD.

[波長変換部材の製造方法]
波長変換部材の製造方法の一例を説明する。図4は、本発明の波長変換部材の製造方法を示すフローチャートである。波長変換部材の製造方法は、基材12と蛍光体層14とを備える波長変換部材前駆体を準備する工程(ステップS1~ステップS4)と、波長変換部材前駆体の蛍光体層14上に保護層19を形成する工程(ステップS5)とを含む。以下に波長変換部材前駆体を準備する工程(ステップS1~ステップS4)から順に説明していく。
[Method of manufacturing wavelength conversion member]
An example of a method for producing a wavelength conversion member will be described. Fig. 4 is a flow chart showing a method for producing a wavelength conversion member of the present invention. The method for producing a wavelength conversion member includes steps of preparing a wavelength conversion member precursor including a base material 12 and a phosphor layer 14 (steps S1 to S4), and a step of forming a protective layer 19 on the phosphor layer 14 of the wavelength conversion member precursor (step S5). The steps of preparing the wavelength conversion member precursor (steps S1 to S4) will be described below in order.

最初に、原料を加工し、所定の形状に形成された基材12を作成する(ステップS1)。基材12とは別に、蛍光体粒子16と無機バインダとを混合して蛍光体ペーストを作製する(ステップS2)。蛍光体ペーストの作製は、まず、所定の平均粒子径を有する蛍光体粒子を準備する。蛍光体粒子16は、波長変換部材10の設計に応じて、様々なものを用いることができる。2種類以上を使用してもよい。次に、準備した蛍光体粒子16を秤量し、溶剤に分散させ、無機バインダと混合し、印刷用の蛍光体ペーストを作製する。混合にはボールミルやプロペラ撹拌などを用いることができる。混合時間は、ボールミルの場合、3分以上30分以下であることが好ましい。プロペラ撹拌の場合、5分以上120分以下であることが好ましい。これにより、蛍光体層の厚みのバラつきを低減できる。溶剤は、α-テルピネオール、ブタノール、イソホロン、グリセリン等の高沸点溶剤を用いることができる。 First, the raw material is processed to prepare a substrate 12 formed into a predetermined shape (step S1). Aside from the substrate 12, phosphor particles 16 and an inorganic binder are mixed to prepare a phosphor paste (step S2). To prepare the phosphor paste, first, phosphor particles having a predetermined average particle size are prepared. Various phosphor particles 16 can be used depending on the design of the wavelength conversion member 10. Two or more types may be used. Next, the prepared phosphor particles 16 are weighed, dispersed in a solvent, and mixed with an inorganic binder to prepare a phosphor paste for printing. A ball mill or propeller stirring can be used for mixing. In the case of a ball mill, the mixing time is preferably 3 minutes or more and 30 minutes or less. In the case of propeller stirring, the mixing time is preferably 5 minutes or more and 120 minutes or less. This can reduce the variation in the thickness of the phosphor layer. As the solvent, a high boiling point solvent such as α-terpineol, butanol, isophorone, or glycerin can be used.

次に、基材作製工程(ステップS1)において作製された基材12の表面に蛍光体ペーストを塗布してペースト層を形成する(ステップS3)。蛍光体ペーストの塗布は、スクリーン印刷法、スプレー法、ディスペンサーによる描画法、インクジェット法を用いることができる。スクリーン印刷法を用いると、厚みの均一なペースト層を安定的に形成できるので好ましい。また、ペースト層の厚みは、熱処理後に所定の厚みになるように調整する。ペースト層は、基材12の形状に沿って形成されることが好ましい。 Next, a phosphor paste is applied to the surface of the substrate 12 prepared in the substrate preparation step (step S1) to form a paste layer (step S3). The phosphor paste can be applied by screen printing, spraying, drawing with a dispenser, or inkjet printing. Screen printing is preferred because it allows a paste layer of uniform thickness to be formed stably. The thickness of the paste layer is adjusted so that it has a predetermined thickness after heat treatment. The paste layer is preferably formed to conform to the shape of the substrate 12.

そして、塗布した蛍光体ペーストを、300℃以下の温度で熱処理することで蛍光体層を形成する(ステップS4)。熱処理温度は、150℃以上300℃以下であることが好ましく、熱処理時間は、0.5時間以上2.0時間以下であることが好ましい。また、昇温速度は、50℃/h以上200℃/h以下であることが好ましい。また、熱処理前に乾燥工程を設けてもよい。乾燥温度は100℃以上150℃以下が好ましく、乾燥時間は20分以上60分以下であることが好ましい。 The applied phosphor paste is then heat-treated at a temperature of 300°C or less to form a phosphor layer (step S4). The heat treatment temperature is preferably 150°C or more and 300°C or less, and the heat treatment time is preferably 0.5 hours or more and 2.0 hours or less. The temperature rise rate is preferably 50°C/h or more and 200°C/h or less. A drying process may be performed before the heat treatment. The drying temperature is preferably 100°C or more and 150°C or less, and the drying time is preferably 20 minutes or more and 60 minutes or less.

次に、熱処理工程に経て作製された波長変換部材前駆体の表面に保護層を形成する(ステップS5)。保護層19は、原子層体積法(ALD法)によって、厚さが10nm以上500nm以下となるように形成される。 Next, a protective layer is formed on the surface of the wavelength conversion material precursor produced through the heat treatment process (step S5). The protective layer 19 is formed by atomic layer deposition (ALD) so as to have a thickness of 10 nm to 500 nm.

図5を参照して、保護層19の形成について、より具体的に説明する。図5は、本発明における保護層形成工程(ステップS5)の詳細な工程を示すフローチャートである。以下に、原料ガスをTMA(トリメチルアルミニウム)とし、反応性ガスをH2O(水)とし、酸化アルミニウム膜を保護層19として形成する場合について説明する。 The formation of the protective layer 19 will be described in more detail with reference to Fig. 5. Fig. 5 is a flow chart showing detailed steps of the protective layer forming step (step S5) in the present invention. The following describes the case where the source gas is TMA (trimethylaluminum), the reactive gas is H2O (water), and an aluminum oxide film is formed as the protective layer 19.

最初に、波長変換部材前駆体を成膜チャンバーに設置し、波長変換部材前駆体を100℃~400℃に加温する(ステップS5-1)。次に、原料ガスとして気化させたTMAをチャンバー内へ導入し、蛍光体層14表面に吸着させる(ステップS5-2)。 First, the wavelength conversion material precursor is placed in a deposition chamber and heated to 100°C to 400°C (step S5-1). Next, vaporized TMA is introduced into the chamber as a raw material gas and adsorbed onto the surface of the phosphor layer 14 (step S5-2).

蛍光体層14表面に原料ガスが一層のみ吸着したところで、吸着しなかった原料ガスを成膜チャンバーから排気させる(ステップS5-3)。吸着しなかった原料ガスは、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスをパージガスとして成膜チャンバー内に導入することで、排気される。 When only one layer of the raw material gas is adsorbed on the surface of the phosphor layer 14, the unadsorbed raw material gas is exhausted from the deposition chamber (step S5-3). The unadsorbed raw material gas is exhausted by introducing an inert gas such as helium or argon into the deposition chamber as a purge gas.

次に、成膜チャンバー内に反応性ガスとして気化させた水蒸気を導入し、蛍光体層14上に吸着したTMAと反応させる(ステップS5-4)。TMAと水蒸気とは反応して、酸化アルミニウム膜を形成するとともに、メタンガスを副生する。 Next, vaporized water vapor is introduced into the deposition chamber as a reactive gas and reacts with the TMA adsorbed on the phosphor layer 14 (step S5-4). The TMA reacts with the water vapor to form an aluminum oxide film and also produces methane gas as a by-product.

蛍光体層14表面に吸着された原料ガスが反応性ガスと十分反応したところで、未反応の反応性ガスと副生されたガスを成膜チャンバーから排気する(ステップS5-5)。排気方法については、原料ガスの排気の同様の方法であってよい。 When the source gas adsorbed on the surface of the phosphor layer 14 has sufficiently reacted with the reactive gas, the unreacted reactive gas and by-product gas are exhausted from the deposition chamber (step S5-5). The exhaust method may be the same as that used for exhausting the source gas.

以上の工程により、保護層19が一層形成される。本実施形態における保護層形成工程は、原料ガス導入工程(ステップS5-2)から排気工程(ステップS5-5)を基本サイクルとして、保護層19が10nm以上500nm以下になるまで繰り返される。ここで、保護層19の材料から1サイクルに成膜される保護層19の厚さを算出し、目的の厚さに要するサイクル数を算出しておく。そして、排気工程(ステップS5-5)終了後に、現在のサイクル数が算出された所定回数以上であるか否かを判定し(ステップS5-6)、サイクル数が所定回数より少ない場合(ステップS5-6でNo)、原料ガス導入工程(ステップS5-5)に戻り、保護膜形成工程を繰り返す。一方、サイクル数が所定回数以上であった場合(ステップS5-6でYes)には、保護膜形成工程を終了する。 Through the above steps, one layer of the protective layer 19 is formed. In the protective layer formation process in this embodiment, the basic cycle is the raw material gas introduction step (step S5-2) to the exhaust step (step S5-5), which are repeated until the protective layer 19 is 10 nm or more and 500 nm or less. Here, the thickness of the protective layer 19 formed in one cycle from the material of the protective layer 19 is calculated, and the number of cycles required for the desired thickness is calculated. After the exhaust step (step S5-5) is completed, it is determined whether the current number of cycles is equal to or greater than the calculated predetermined number (step S5-6). If the number of cycles is less than the predetermined number (No in step S5-6), the process returns to the raw material gas introduction step (step S5-5) and the protective film formation process is repeated. On the other hand, if the number of cycles is equal to or greater than the predetermined number (Yes in step S5-6), the protective film formation process is terminated.

なお、ALD法は、原料ガスと反応性ガスとの反応を促進させるために、熱やプラズマ、光、電圧等のエネルギーを印加させる。例えば、被成膜体を加熱する熱ALD法、原料ガスと反応性ガスとの反応の際に直接プラズマを印加する方式や、反応室外でプラズマを使用し活性化された反応基を反応室に導入する方式等のプラズマALD法等が挙げられ、いずれのALD法であってもよい。 In addition, in the ALD method, energy such as heat, plasma, light, and voltage is applied to promote the reaction between the raw material gas and the reactive gas. For example, any ALD method may be used, including a thermal ALD method in which the film-forming body is heated, a method in which plasma is directly applied during the reaction between the raw material gas and the reactive gas, and a plasma ALD method in which plasma is used outside the reaction chamber to introduce activated reactive groups into the reaction chamber.

[実施例および比較例]
(波長変換部材の作製)
(実施例1―1~1-5)
[Examples and Comparative Examples]
(Preparation of wavelength conversion member)
(Examples 1-1 to 1-5)

基材12として直径φ30mm、厚みt1.0mmの円板状のサファイア製の基材を準備した。 A disk-shaped sapphire substrate with a diameter of φ30 mm and a thickness of t1.0 mm was prepared as the substrate 12.

蛍光体層として、平均粒子径15μmの窒化物蛍光体((Sr,Ca)AlSiN3:Eu)と、溶媒としてα‐テルピネオール、無機バインダとしてエチルシリケートを秤量し、プロペラ撹拌で30分間混合することで蛍光体ペーストを作製した。得られた原料ペーストを熱処理後の層の平均厚みが100μmとなるようにスクリーン印刷により基材上に塗布し、塗布後の基材を100℃で20分乾燥した後、電気炉を用いて非酸化性雰囲気で150℃/hで150℃まで昇温し、60分熱処理をすることにより実施例1の波長変換部材前駆体を作製した。 For the phosphor layer, a nitride phosphor ((Sr,Ca) AlSiN3 :Eu) with an average particle size of 15 μm, α-terpineol as a solvent, and ethyl silicate as an inorganic binder were weighed and mixed for 30 minutes with a propeller stirrer to produce a phosphor paste. The obtained raw material paste was applied to a substrate by screen printing so that the average thickness of the layer after heat treatment would be 100 μm, and the substrate after application was dried at 100°C for 20 minutes, and then heated to 150°C at 150°C/h in a non-oxidizing atmosphere using an electric furnace, and heat-treated for 60 minutes to produce the wavelength conversion member precursor of Example 1.

次に、それぞれの波長変換部材前駆体前駆体にALD法により保護層19を形成した。このとき、原料ガスをTMA(トリメチルアルミニウム)とし、反応性ガスをH2O(水)とし、パージガスをN2とし、それぞれを成膜チャンバーへ供給した。処理圧力は、10Pa以上50Pa以下とした。このときの成膜時の温度は200℃とした。 Next, protective layer 19 was formed on each of the wavelength conversion member precursors by the ALD method. At this time, the source gas was TMA (trimethylaluminum), the reactive gas was H2O (water), and the purge gas was N2 , and each was supplied to the film formation chamber. The processing pressure was 10 Pa or more and 50 Pa or less. The temperature during film formation was 200°C.

上記の条件によって1サイクルずつ酸化アルミニウム膜を保護層19として成膜し、実施例1―1~1-5の波長変換部材を作製した。成膜速度としては、単位成膜速度が約0.1nm/サイクルであった。保護層19の厚みが以下の表1に示す厚みとなるように、所定サイクルの保護層形成工程を実施して、酸化アルミニウム膜を形成した。 An aluminum oxide film was formed as the protective layer 19 in one cycle under the above conditions to produce the wavelength conversion members of Examples 1-1 to 1-5. The film formation rate was approximately 0.1 nm/cycle. A predetermined number of cycles of the protective layer formation process were carried out to form the aluminum oxide film so that the thickness of the protective layer 19 would be as shown in Table 1 below.

また、高温高湿環境暴露試験後に実施例1-1の波長変換部材を切断し、SEM画像で解析した結果、蛍光体層における蛍光体粒子の存在比は70%であり、最大粒子間距離は30μmであった。 Furthermore, after the high temperature and high humidity environment exposure test, the wavelength conversion member of Example 1-1 was cut and analyzed using SEM images. As a result, the abundance ratio of phosphor particles in the phosphor layer was 70%, and the maximum interparticle distance was 30 μm.

(比較例1)
保護層19として、プラズマCVD法によって、厚さ1μmの酸化アルミニウム膜を形成したことを除き、実施例1と同様の水準で比較例1の波長変換部材を作製した。
(Comparative Example 1)
A wavelength conversion member of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1, except that an aluminum oxide film having a thickness of 1 μm was formed as protective layer 19 by plasma CVD.

(比較例2)
平均粒子径20nmである酸化アルミニウム微粒子を、溶媒であるアルコール系溶剤に分散させたスラリーを作製し、厚さ100nmとなるように蛍光体粒子にスプレーで塗布したことを除き、実施例1と同様の水準で比較例2の波長変換部材を作製した。
(Comparative Example 2)
A wavelength conversion member of Comparative Example 2 was produced in the same manner as Example 1, except that a slurry was prepared by dispersing aluminum oxide microparticles having an average particle diameter of 20 nm in an alcohol-based solvent, and the slurry was spray-coated onto the phosphor particles to a thickness of 100 nm.

(比較例3)
保護層19を形成しなかったことを除き、実施例1と同様の水準で比較例3の波長変換部材を作製した。
(Comparative Example 3)
A wavelength conversion member of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 1, except that the protective layer 19 was not formed.

[波長変換部材の評価]
(高温高湿環境暴露試験)
上記で得られた波長変換部材に、波長465nm、2Wの青色LD光を照射した。そして、レーザーパワーメーターを用いて発光強度を測定し、このとき測定された発光強度を0時間時の発光強度とした。
[Evaluation of wavelength conversion material]
(High temperature and humidity environment exposure test)
The wavelength conversion member obtained above was irradiated with blue LD light having a wavelength of 465 nm and an output of 2 W. Then, the emission intensity was measured using a laser power meter, and the emission intensity measured at this time was defined as the emission intensity at time 0.

次に、波長変換部材を85℃、相対湿度85%の環境下の密閉容器(恒温恒湿槽)に投入して静置させた。このとき、波長変換部材と水とが直接触れないようにした。そして、一定時間経過する毎に発光強度を測定し、比較例3の0時間時に測定された発光強度を100%としたとき、各波長変換部材の発光強度が90%以下となったときの時間を計測した。 Next, the wavelength conversion member was placed in a sealed container (constant temperature and humidity chamber) in an environment of 85°C and relative humidity of 85% and left to stand. At this time, the wavelength conversion member was prevented from coming into direct contact with water. The emission intensity was then measured every certain time, and the emission intensity measured at time 0 in Comparative Example 3 was taken as 100%, and the time when the emission intensity of each wavelength conversion member became 90% or less was measured.

以下の表1にて、比較例3の0時間時の発光強度を100%としたときにおける、各試料の各時間における発光強度を示す。
Table 1 below shows the luminescence intensity of each sample at each time, with the luminescence intensity at time 0 in Comparative Example 3 taken as 100%.

表1に示すように、実施例1-1~実施例1-5の何れの試験においても、発光強度が90%以下となるまでに1000時間以上かかっている。保護層の厚みが増加することにより、初期の発光強度が低くなる傾向にあったことから、製造時間・コスト等を考慮すると50nm以上300nm以下の範囲がより好ましい結果であった。これに対して、比較例1~3では、500時間より短い時間で発光強度が90%以下にまで低下している。比較例1および比較例2では、蛍光体層の複雑な表面凹凸形状に沿って成膜ができていない部分やピンホールが存在していたため、その部分から経時的な発光強度の低下が起こったものと思われる。また、厚みが他の例よりも厚い比較例1では、初期の発光強度が最も低かった。これにより、本発明の波長変換部材は、高温高湿環境下での発光強度の低下を抑制できることが確かめられた。なお、窒化物蛍光体は蛍光体粒子のなかでも特に外因の影響を受けやすいことから、本発明の波長変換部材は、他の蛍光体粒子16を使用した場合であっても高温高湿環境下での発光強度の低下を抑制できる。 As shown in Table 1, in all of the tests of Examples 1-1 to 1-5, it took more than 1000 hours for the emission intensity to drop to 90% or less. Since the initial emission intensity tended to decrease as the thickness of the protective layer increased, a range of 50 nm to 300 nm was more preferable in consideration of manufacturing time and costs. In contrast, in Comparative Examples 1 to 3, the emission intensity dropped to 90% or less in less than 500 hours. In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, there were areas where the film was not formed along the complex surface unevenness of the phosphor layer, and pinholes were present, which is thought to be the cause of the decrease in emission intensity over time. In Comparative Example 1, which was thicker than the other examples, the initial emission intensity was the lowest. This confirmed that the wavelength conversion member of the present invention can suppress the decrease in emission intensity in a high-temperature, high-humidity environment. Note that nitride phosphors are particularly susceptible to external factors among phosphor particles, so the wavelength conversion member of the present invention can suppress the decrease in emission intensity in a high-temperature, high-humidity environment even when other phosphor particles 16 are used.

(波長変換部材の作製)
(実施例2)
蛍光体粒子として、YAG蛍光体を使用したことを除き、実施例1と同様の水準で実施例2の波長変換部材を作製した。また、発光特性試験後に波長変換部材を切断し、SEM画像で解析した結果、蛍光体層における蛍光体粒子の存在比は70%であり、最大粒子間距離は30μmであった。
(Preparation of wavelength conversion member)
Example 2
Except for using a YAG phosphor as the phosphor particles, the wavelength conversion member of Example 2 was produced at the same level as Example 1. Furthermore, after the light emission characteristic test, the wavelength conversion member was cut and analyzed with an SEM image, and as a result, the abundance ratio of the phosphor particles in the phosphor layer was 70%, and the maximum interparticle distance was 30 μm.

(実施例3)
混合時間、蛍光体の粒子径、バインダ量等を調整し、蛍光体層における蛍光体粒子の存在比を50%、最大粒子間距離を70μmに変化させたことを除き、実施例2と同様の水準で実施例3の波長変換部材を作製した。
Example 3
The wavelength conversion member of Example 3 was produced in the same manner as Example 2, except that the mixing time, phosphor particle diameter, binder amount, etc. were adjusted to change the abundance ratio of phosphor particles in the phosphor layer to 50% and the maximum interparticle distance to 70 μm.

(実施例4)
混合時間、蛍光体の粒子径、バインダ量等を調整し、蛍光体層における蛍光体粒子の存在比を80%、最大粒子間距離を25μmに変化させたことを除き、実施例2と同様の水準で実施例4の波長変換部材を作製した。
Example 4
The wavelength conversion member of Example 4 was produced in the same manner as Example 2, except that the mixing time, phosphor particle diameter, binder amount, etc. were adjusted to change the abundance ratio of phosphor particles in the phosphor layer to 80% and the maximum interparticle distance to 25 μm.

(実施例5)
蛍光体粒子として、LuAG蛍光体を使用したことを除き、実施例2と同様の水準で実施例5の波長変換部材を作製した。また、SEM画像で解析した結果、蛍光体層における蛍光体粒子の存在比は70%であり、最大粒子間距離は35μmであった。
Example 5
Except for using LuAG phosphor as the phosphor particles, the wavelength conversion member of Example 5 was produced at the same level as Example 2. In addition, as a result of analyzing the SEM image, the abundance ratio of the phosphor particles in the phosphor layer was 70%, and the maximum interparticle distance was 35 μm.

(比較例4)
混合時間、蛍光体の粒子径、バインダ量等を調整し、蛍光体層における蛍光体粒子の存在比を40%、最大粒子間距離を120μmに変化させたことを除き、実施例2と同様の水準で比較例4の波長変換部材を作製した。
(Comparative Example 4)
The wavelength conversion member of Comparative Example 4 was prepared in the same manner as in Example 2, except that the mixing time, phosphor particle diameter, binder amount, etc. were adjusted to change the abundance ratio of phosphor particles in the phosphor layer to 40% and the maximum interparticle distance to 120 μm.

(比較例5)
混合時間、蛍光体の粒子径、バインダ量等を調整し、蛍光体層における蛍光体粒子の存在比を85%、最大粒子間距離を20μmに変化させたことを除き、実施例2と同様の水準で比較例5の波長変換部材を作製した。
(Comparative Example 5)
The wavelength conversion member of Comparative Example 5 was prepared in the same manner as in Example 2, except that the mixing time, phosphor particle diameter, binder amount, etc. were adjusted to change the abundance ratio of phosphor particles in the phosphor layer to 85% and the maximum interparticle distance to 20 μm.

[波長変換部材の評価]
(発光特性試験)
波長465nmの青色LD光をレーザ入力2Wのレーザ光として、波長変換部材10に照射した。照射面の反対側に透過した光を、分光放射照度計(コニカミノルタ製CL-500A)によって色度を測定した。
[Evaluation of wavelength conversion material]
(Light Emitting Property Test)
Blue LD light with a wavelength of 465 nm was irradiated onto wavelength conversion member 10 as laser light with a laser input of 2 W. The chromaticity of the light transmitted to the opposite side to the irradiated surface was measured using a spectroradiometer (CL-500A manufactured by Konica Minolta).

色度とは、色の性質の色相、彩度、明度のうち、明度を除いたものを数値を用いて表したものである。本明細書では、国際照明委員会(CIE)が1931年に策定した国際表示法で、CIE-XYZ表色系のxy色度図に対応した数値の組(x、y)を用いて表す。xy色度図では、x軸は数値が大きくなるほど「赤み」の比率が増し、数値が小さくなるほど「青み」の比率が増す。y軸は数値が大きくなるほど「緑み」の比率が増し、数値が小さくなるほど「青み」の比率が増す。 Chromaticity is a numerical representation of the color properties hue, saturation, and brightness, excluding brightness. In this specification, chromaticity is represented using a pair of numbers (x, y) that correspond to the xy chromaticity diagram of the CIE-XYZ color system, an international display method established by the International Commission on Illumination (CIE) in 1931. In the xy chromaticity diagram, the larger the value on the x-axis, the greater the proportion of "redness," and the smaller the value, the greater the proportion of "blueness." On the y-axis, the larger the value, the greater the proportion of "greenness," and the smaller the value, the greater the proportion of "blueness."

発光特性の確認としては、測定した色度について、CIE色度図における黒体軌跡からの色偏差(duv)を算出し、色偏差が±0.02の範囲内に含まれたものについて、良好な発光特性を有すると評価した。
To confirm the luminescence characteristics, the color deviation (duv) from the blackbody locus on the CIE chromaticity diagram was calculated for the measured chromaticity, and those with a color deviation within the range of ±0.02 were evaluated as having good luminescence characteristics.

表2に示すように、実施例2~4は、色偏差が±0.02の範囲内に収まっていた。これに対し、比較例4では、色偏差が±0.02の範囲外となった。これは、青色光が透過しすぎたためであると考えられる。比較例5では、色偏差が±0.02の範囲外となった。これは、青色光の透過が制限されすぎて、十分な青色光の透過できなかったことが考えられる。 As shown in Table 2, in Examples 2 to 4, the color deviation was within the range of ±0.02. In contrast, in Comparative Example 4, the color deviation was outside the range of ±0.02. This is thought to be because too much blue light was transmitted. In Comparative Example 5, the color deviation was outside the range of ±0.02. This is thought to be because the transmission of blue light was too restricted, and not enough blue light was transmitted.

以上の結果によって、本発明の波長変換部材は、外因から蛍光体層を保護するとともに、保護層での光の散乱などが生じにくいこと、および蛍光体層の蓄熱が起こりにくいことにより、発光強度の低下を抑制することが確かめられた。また、発光素子より照射される光源光(励起光)の透過が一定量許容されることから、例えば、青色を光源とする光源光が照射された波長変換部材は、青色光を透過させつつ、蛍光体粒子により変換された変換光と光源光とを合わせて色バランスの良い白色光の放射光が得られることが確かめられた。また、本発明の波長変換部材の製造方法は、上記のような波長変換部材を製造できることが確かめられた。 The above results confirm that the wavelength conversion member of the present invention protects the phosphor layer from external factors, and is less likely to cause light scattering in the protective layer, and is less likely to accumulate heat in the phosphor layer, thereby suppressing a decrease in luminescence intensity. In addition, since a certain amount of light source light (excitation light) irradiated from a light-emitting element is allowed to pass through, it has been confirmed that, for example, a wavelength conversion member irradiated with light source light having a blue light source transmits blue light, while combining the converted light converted by the phosphor particles with the light source light to obtain emitted white light with good color balance. It has also been confirmed that the manufacturing method for a wavelength conversion member of the present invention can manufacture a wavelength conversion member as described above.

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that it covers various modifications and equivalents that fall within the spirit and scope of the present invention. Furthermore, the structure, shape, number, position, size, etc. of the components shown in each drawing are for convenience of explanation and may be changed as appropriate.

10 波長変換部材
12 基材
13 主面
14 蛍光体層
16 蛍光体粒子
18 透光性セラミックス
19 保護層
40 発光装置
50 光源
REFERENCE SIGNS LIST 10 Wavelength conversion member 12 Base material 13 Main surface 14 Phosphor layer 16 Phosphor particles 18 Light-transmitting ceramic 19 Protective layer 40 Light-emitting device 50 Light source

Claims (5)

波長変換部材であって、
基材と、
前記基材に設けられ、蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子同士および前記基材と前記蛍光体粒子とを結合する透光性セラミックスと、を含む蛍光体層と、
前記蛍光体層の表面に設けられた保護層と、を備え、
前記透光性セラミックスは無機バインダにより形成され、
前記保護層は少なくとも前記透光性セラミックスの表面に設けられ、
前記保護層は、平均厚さが10nm以上500nm以下であり、
前記保護層の厚さは、略均一であり、
前記蛍光体層は、前記基材に垂直な任意の断面のSEM画像において前記基材の前記蛍光体層側の主面と平行な線を引いたとき、前記蛍光体粒子の最大粒子間距離が25μm以上100μm以下であることを特徴とする波長変換部材。
A wavelength conversion member,
A substrate;
a phosphor layer provided on the base material, the phosphor layer including phosphor particles and a light-transmitting ceramic that bonds the phosphor particles to each other and to the base material and the phosphor particles;
a protective layer provided on a surface of the phosphor layer,
the translucent ceramic is formed from an inorganic binder;
the protective layer is provided at least on a surface of the translucent ceramic,
The protective layer has an average thickness of 10 nm or more and 500 nm or less,
The thickness of the protective layer is substantially uniform,
The phosphor layer is a wavelength conversion member characterized in that, when a line parallel to the main surface of the substrate on the phosphor layer side is drawn in an SEM image of any cross section perpendicular to the substrate, the maximum interparticle distance of the phosphor particles is 25 μm or more and 100 μm or less.
前記蛍光体層は、前記基材に垂直な任意の断面のSEM画像において前記基材の前記蛍光体層側の主面と平行な線を引いたとき、前記蛍光体粒子の存在率が50%以上80%以下であることを特徴とする請求項1記載の波長変換部材。 The wavelength conversion member according to claim 1, characterized in that the phosphor layer has an abundance rate of 50% to 80% when a line parallel to the main surface of the substrate on the phosphor layer side is drawn in an SEM image of any cross section perpendicular to the substrate. 前記保護層は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛の何れかにより形成されることを特徴とする請求項1または請求項2記載の波長変換部材。 The wavelength conversion member according to claim 1 or 2, characterized in that the protective layer is made of any one of aluminum oxide, silicon oxide, and zinc oxide. 発光装置であって、
特定範囲の波長の光を発する発光素子と、
請求項1から請求項3のいずれかに記載の波長変換部材と、を備えることを特徴とする発光装置。
1. A light emitting device, comprising:
A light emitting element that emits light in a specific range of wavelengths;
A light emitting device comprising: the wavelength conversion member according to claim 1 .
波長変換部材の製造方法であって、
基材と、前記基材に設けられ、蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子同士および前記基材と前記蛍光体粒子とを結合する透光性セラミックスと、により形成された蛍光体層と、を備える波長変換部材前駆体を準備する工程と、
前記波長変換部材前駆体の前記蛍光体層上に原子層堆積法(ALD法)により保護層を10nm以上500nm以下形成する工程と、を含み、
前記透光性セラミックスは無機バインダにより形成され、
前記保護層は少なくとも前記透光性セラミックスの表面に設けられ、
前記波長変換部材の前記蛍光体層は、前記基材に垂直な任意の断面のSEM画像において前記基材の前記蛍光体層側の主面と平行な線を引いたとき、前記蛍光体粒子の最大粒子間距離が25μm以上100μm以下であることを特徴とする波長変換部材の製造方法。

A method for producing a wavelength conversion member, comprising:
preparing a wavelength conversion member precursor including a base material, and a phosphor layer provided on the base material and formed of phosphor particles and a translucent ceramic that bonds the phosphor particles to each other and to the base material and the phosphor particles;
forming a protective layer having a thickness of 10 nm to 500 nm on the phosphor layer of the wavelength conversion member precursor by atomic layer deposition (ALD);
the translucent ceramic is formed from an inorganic binder;
the protective layer is provided at least on a surface of the translucent ceramic,
The method for manufacturing a wavelength conversion member, wherein the phosphor layer of the wavelength conversion member has a maximum interparticle distance of 25 μm or more and 100 μm or less when a line parallel to the main surface of the substrate on the phosphor layer side is drawn in an SEM image of any cross section perpendicular to the substrate.

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