發(fā)光陶瓷、發(fā)光元件及發(fā)光器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)光陶瓷、發(fā)光元件及發(fā)光器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往，已知有一種發(fā)光陶瓷，該發(fā)光陶瓷在射入激勵(lì)光時(shí)，射出波長(zhǎng)與激勵(lì)光不同 的光。例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，作為該發(fā)光陶瓷的一個(gè)示例，記載了將以AB0 w(其中，A由從La、 Y、GcU Yb及Lu構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素與0~5摩爾％的Bi構(gòu)成，B是從Sn、Zr 及Hf構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素，W是用于保持電中性的正數(shù)。）所表示的燒綠石型 化合物作為主要成分的陶瓷在還原氣氛中進(jìn)行熱處理而形成的發(fā)光陶瓷。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0003] 專(zhuān)利文獻(xiàn) I :W02011/158580A1 號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004] 對(duì)于發(fā)光陶瓷，存在希望提高發(fā)光的量子效率的要求。
[0005] 本發(fā)明的主要目的在于，提供一種發(fā)光的量子產(chǎn)率較高的發(fā)光陶瓷。 解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)手段
[0006] 本發(fā)明所涉及的發(fā)光陶瓷通過(guò)在還原氣氛中對(duì)以AB0w(其中，A包含從La、Y、GcU Yb及Lu構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素，B包含從Zr、Sn及Hf構(gòu)成的組中選擇的至少一 種元素和Bi，W是用于保持電中性的正數(shù)。）所表示的燒綠石型化合物作為主要成分的陶 瓷進(jìn)行熱處理而形成。
[0007] 本發(fā)明所涉及的發(fā)光陶瓷的某個(gè)特定的方面中，B包含0.001摩爾％~5摩爾％ 范圍的Bi。
[0008] 本發(fā)明所涉及的發(fā)光陶瓷的其他特定的方面中，厚度為1mm時(shí)，波長(zhǎng)450nm~ 800nm的光透過(guò)率為50%以上。
[0009] 本發(fā)明所涉及的發(fā)光陶瓷的其他特定的方面中，照射激勵(lì)光時(shí)獲得的發(fā)光量子產(chǎn) 率為40%以上。
[0010] 本發(fā)明所涉及的發(fā)光陶瓷的另一其他特定的方面中，A不包含Bi。
[0011] 本發(fā)明所涉及的發(fā)光元件包括波長(zhǎng)變換部。波長(zhǎng)變換部包含本發(fā)明所涉及的發(fā)光 陶瓷。
[0012] 本發(fā)明所涉及的發(fā)光元件的某個(gè)特定的方面中，發(fā)光元件還包括發(fā)光波長(zhǎng)與波長(zhǎng) 變換部的發(fā)光波長(zhǎng)不同的其他的波長(zhǎng)變換部。
[0013] 本發(fā)明所涉及的發(fā)光元件的其他特定的方面中，其他的波長(zhǎng)變換部包含本發(fā)明所 涉及的發(fā)光陶瓷。
[0014] 本發(fā)明所涉及的發(fā)光器件包括本發(fā)明所涉及的發(fā)光元件以及光源。光源對(duì)發(fā)光元 件照射發(fā)光元件的激勵(lì)光。 發(fā)明效果
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，能提供一種發(fā)光的量子產(chǎn)率較高的發(fā)光陶瓷。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是實(shí)施方式1中的發(fā)光器件的示意性側(cè)視圖。 圖2是實(shí)施方式2中的發(fā)光器件的示意性側(cè)視圖。 圖3是實(shí)施方式3中的發(fā)光器件的簡(jiǎn)要剖視圖。 圖4是實(shí)施方式4中的發(fā)光器件的簡(jiǎn)要剖視圖。 圖5是實(shí)施方式5中的發(fā)光器件的簡(jiǎn)要剖視圖。 圖6是實(shí)施方式6中的發(fā)光器件的簡(jiǎn)要剖視圖。 圖7是表示與組成8相對(duì)應(yīng)的樣品的XRD分析結(jié)果的曲線(xiàn)圖。 圖8是樣品2、8的Bi的L3端的XANES光譜。 圖9是通過(guò)樣品2、8的EXAFS光譜獲得的徑向分布函數(shù)。 圖10是實(shí)驗(yàn)例2中制作得到的評(píng)價(jià)樣品、實(shí)驗(yàn)例1中制作得到的具有組成8的熱處理 后的樣品、具有組成2的熱處理后的樣品各自的發(fā)光光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面，對(duì)實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式的一個(gè)示例進(jìn)行說(shuō)明。然而，下述實(shí)施方式僅僅是 例示。本發(fā)明不限于下述任一實(shí)施方式。
[0018] 此外，在實(shí)施方式等所參照的各附圖中，以相同的標(biāo)號(hào)來(lái)參照實(shí)質(zhì)上具有相同功 能的構(gòu)件。另外，實(shí)施方式等中參照的附圖是示意性的記載。附圖中繪制的物體的尺寸比 例等有時(shí)與現(xiàn)實(shí)物體的尺寸比例等不同。附圖相互間的物體的尺寸比例等也可能不同。具 體的物體的尺寸比例等應(yīng)當(dāng)參考以下的說(shuō)明來(lái)判斷。
[0019] (實(shí)施方式1) 圖1是實(shí)施方式1中的發(fā)光器件的示意性側(cè)視圖。如圖1所示，發(fā)光器件1包括光源 30和發(fā)光元件11。本實(shí)施方式中，發(fā)光元件11由一個(gè)波長(zhǎng)變換部Ila構(gòu)成。波長(zhǎng)變換部 Ila包含發(fā)光陶瓷。發(fā)光陶瓷在射入激勵(lì)光Ll時(shí)射出熒光L2。因此，若激勵(lì)光Ll入射到 波長(zhǎng)變換部11a，則從波長(zhǎng)變換部Ila射出熒光L2。光源30對(duì)發(fā)光元件11的波長(zhǎng)變換部 Ila照射激勵(lì)光L1。光源30能由例如LED(Light Emitting Diode:發(fā)光二極管）、激光光 源等構(gòu)成。
[0020] 波長(zhǎng)變換部Ila所包含的發(fā)光陶瓷通過(guò)在還原氣氛中對(duì)以AB0w(其中，A包含從 La、Y、Gd、Yb及Lu構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素，B包含從Zr、Sn及Hf構(gòu)成的組中選擇 的至少一種元素和Bi，W是用于保持電中性的正數(shù)。）所表示的燒綠石型化合物作為主要 成分的陶瓷進(jìn)行熱處理而形成。因此，與例如專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的那樣的在還原氣氛中對(duì) 以在A位包含Bi，在B位不包含Bi的燒綠石型化合物作為主要成分的陶瓷進(jìn)行熱處理而形 成的發(fā)光陶瓷相比，能獲得較高的發(fā)光的量子產(chǎn)率。
[0021] 從獲得更高的發(fā)光的量子產(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā)，B優(yōu)選包含0. 001摩爾％~5摩爾％ 范圍的Bi，更優(yōu)選包含0. 01摩爾％~3摩爾％范圍的Bi，進(jìn)一步優(yōu)選包含0. 05摩爾％~ 1摩爾％的范圍的Bi。對(duì)于發(fā)光陶瓷，在厚度為1mm時(shí)的波長(zhǎng)450nm~800nm的光透過(guò)率 優(yōu)選為50 %以上，光透過(guò)率更優(yōu)選為60 %以上，光透過(guò)率進(jìn)一步優(yōu)選為70 %以上。A優(yōu)選 為不包含Bi。對(duì)于發(fā)光陶瓷，對(duì)發(fā)光陶瓷照射激勵(lì)光時(shí)所獲得的發(fā)光量子產(chǎn)率優(yōu)選為40% 以上，發(fā)光量子產(chǎn)率更優(yōu)選為50%以上，發(fā)光量子產(chǎn)率進(jìn)一步優(yōu)選為60%以上。
[0022] 在以ABCV^表示的燒綠石型化合物作為主要成分的陶瓷中，A可以由從La、Y、Gd、 Yb及Lu構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素形成，B可以由從Zr、Sn及Hf構(gòu)成的組中選擇的 至少一種元素和Bi形成。A優(yōu)選為包含La。B優(yōu)選為包含Zr。作為以ABCV 5Zf表示的燒綠 石型化合物作為主要成分的陶瓷，優(yōu)選使用La(Zr(1_x)Bi x)0w。La(ZrxBi(1_x))0 w中，X優(yōu)選為 0· 0001 ~0· 01，更優(yōu)選為 0· 0005 ~0· 005。
[0023] 為了獲得以A位由Bi置換后的ABCV^表示的燒綠石型化合物作為主要成分的陶 瓷，例如，作為Bi源優(yōu)選使用Bi 2O3。另一方面，為了獲得以B位由Bi置換后的ABCV^表示 的燒綠石型化合物作為主要成分的陶瓷，例如，作為Bi源優(yōu)選使用NaBiO 3。由此，通過(guò)例如 適當(dāng)選擇Bi源，能控制將Bi導(dǎo)入至A位還是導(dǎo)入至B位。
[0024] 另外，波長(zhǎng)變換部Ila可以包含多種陶瓷。
[0025] 以八80"表示的陶瓷除了 Α、Β、0成分以外，可以包含不可避免地混入的雜質(zhì)（以下 作為"不可避免雜質(zhì)"）。作為不可避免雜質(zhì)的具體例，可舉出Si0 2、B203、Al203。
[0026] 下面，對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的其他示例進(jìn)行說(shuō)明。以下的說(shuō)明中，用共同的 標(biāo)號(hào)參照具有與上述實(shí)施方式1實(shí)質(zhì)上共通的功能的構(gòu)件，并省略說(shuō)明。
[0027] (實(shí)施方式2) 圖2是實(shí)施方式2中的發(fā)光器件的示意性側(cè)視圖。圖2所示的發(fā)光器件Ia中，發(fā)光元 件11具有波長(zhǎng)變換部Ila和另一波長(zhǎng)變換部lib。即，發(fā)光元件11具有多個(gè)波長(zhǎng)變換部 IlaUlbo
[0028] 波長(zhǎng)變換部Ilb包含與波長(zhǎng)變換部Ila所包含的發(fā)光陶瓷不同的發(fā)光陶瓷，因此 波長(zhǎng)變換部Ila和波長(zhǎng)變換部Ilb的發(fā)光波長(zhǎng)不同。因此，利用發(fā)光器件la，能獲得寬頻帶 的發(fā)光。例如，能獲得白色的發(fā)光。另外，波長(zhǎng)變換部Ila的激勵(lì)波長(zhǎng)和波長(zhǎng)變換部Ilb的 激勵(lì)波長(zhǎng)可以相同，也可以不同。波長(zhǎng)變換部Ila和波長(zhǎng)變換部Ilb的至少一方包含多種 發(fā)光陶瓷，同種發(fā)光陶瓷可以包含在波長(zhǎng)變換部Ila和波長(zhǎng)變換部Ilb的雙方中。
[0029] 從獲得較高的發(fā)光量子產(chǎn)率的觀點(diǎn)出發(fā)，波長(zhǎng)變換部Ilb所包含的發(fā)光陶瓷也通 過(guò)在還原氣氛中對(duì)以AB0 w(其中，A包含從La、Y、GcU Yb及Lu構(gòu)成的組中選擇的至少一種 元素，B包含從Zr、Sn及Hf構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素和Bi，W是用于保持電中性的 正數(shù)。）所表示的燒綠石型化合物作為主要成分的陶瓷進(jìn)行熱處理而形成。
[0030] 此外，將以ABOw(其中，A包含從La、Y、Gd、Yb及Lu構(gòu)成的組中選擇的至少一種元 素，B包含從Zr、Sn及Hf構(gòu)成的組中選擇的至少一種元素和Bi，W是用于保持電中性的正 數(shù)。）所表示的燒綠石型化合物作為主要成分的陶瓷在還原氣氛中進(jìn)行熱處理而形成發(fā)光 陶瓷與例如Ce = YAG熒光體等代表性的白色LED用熒光體相比，產(chǎn)生較寬波長(zhǎng)頻帶的發(fā)光。 因此，通過(guò)使波長(zhǎng)變換部IlaUlb的至少一方含有在還原氣氛中對(duì)以ABCV^表示的燒綠石 型化合物作為主要成分的陶瓷進(jìn)行熱處理而形成的發(fā)光陶瓷，易于獲得更寬頻帶的發(fā)光。
[0031] (實(shí)施方式3~6) 圖3~圖6示出具體的發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)例。
[0032] 圖3所示的發(fā)光器件Ic中，在基板12上設(shè)有光源30。此外，基板12上設(shè)有反射 鏡13。反射鏡13設(shè)有貫通孔13a，光源30配置于貫通孔13a內(nèi)。利用反射鏡13將發(fā)光元 件11支承為與光源30相隔離。如發(fā)光器件Ic那樣，通過(guò)設(shè)置反射鏡13,能提高從光源30 射出的激勵(lì)光射入發(fā)光元件11的入射效率。并且，也能提高來(lái)自發(fā)光元件11的發(fā)光的出 射效率。從進(jìn)一步提高入射效率的觀點(diǎn)出發(fā)，可以將發(fā)光元件11的光源30側(cè)的表面的至 少一部分加工成透鏡形狀、蛾眼結(jié)構(gòu)。從進(jìn)一步提高出射效率的觀點(diǎn)出發(fā)，可以將與發(fā)光元 件11的光源30側(cè)的相反側(cè)的表面的至少一部分加工成透鏡形狀、蛾眼結(jié)構(gòu)。
[0033] 圖4所示的發(fā)光器件Id中，發(fā)光元件11和光源30經(jīng)由外延片14相連接。發(fā)光 元件11和外延片14可以例如利用粘接劑相粘結(jié)，也可以通過(guò)熱擴(kuò)散相接合。外延片14能 例如由藍(lán)寶石、碳化硅、硅、氮化鋁、氮化鎵等構(gòu)成。
[0034] 發(fā)光器件Id中，光源30由將陽(yáng)極