專利名稱：熒光體材料及發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在熒光體顆粒表面具有覆蓋層的熒光體材料與使用其的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
目前，世人正在關注作為液晶電視的背光或次世代的照明的LED燈。若欲使LED燈發(fā)出白色的光，則必須將LED元件本身發(fā)出的光，透射過經(jīng)紅、藍、綠等熒光體的涂布或摻雜入紅、藍、綠等熒光體的透鏡，而重合來自熒光體的發(fā)光以獲得白色。然而，熒光體卻有一旦暴露于水分、熱或紫外線，則將會導致發(fā)光特性降低的缺點。因此，為針對此等外因而加以保護，有采取以金屬氧化物的覆蓋膜來涂布熒光體顆粒的情況。 〔現(xiàn)有技術(shù)文獻〕專利文獻專利文獻I :日本特愿第2009-137727號專利文獻2 :日本特開第2008-291251號公報

發(fā)明內(nèi)容
〔發(fā)明要解決的技術(shù)問題〕涂布有多種方法，其中之一是溶膠-凝膠法(參閱專利文獻I)。然而，在溶膠-凝膠法的情況，由于是經(jīng)在熒光體顆粒表面形成前體膜之后，在氧化氣氛下加以熱處理來形成金屬氧化物的覆蓋膜，所以視熒光體的種類不同，也會產(chǎn)生因熱處理導致特性降低等的影響。此外，作為其它涂布方法，還有使用金屬氧化物微粒來涂布熒光體表面的方法(參閱專利文獻2)。若根據(jù)此方法，由于是使用金屬氧化物微粒，所以不需要在氧化氣體環(huán)境下的熱處理，不會發(fā)生由于熱處理所引起的特性降低的問題。然而，一般而言，在使用該方法時，如欲涂布熒光體顆粒的整個表面還是有困難的，若以電子顯微鏡水平觀察時，則可確認到熒光體的露出部分。此外，即使在乍看似已獲得均勻涂布時，水分和紫外線會從金屬氧化物微粒的界面透過，導致縮短壽命的問題。本發(fā)明是鑒于此等問題而達成的，其目的是提供一種可提高耐水性和耐紫外線等特性，且可抑制由于涂布所引起的特性劣化的熒光體材料及發(fā)光裝置。〔解決問題的技術(shù)方法〕本發(fā)明的熒光體材料具有熒光體顆粒與覆蓋該熒光體顆粒表面的覆蓋層，覆蓋層具有由平均粒徑為IOnm以上40nm以下的微粒層積的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的發(fā)光裝置含有本發(fā)明的熒光體材料?！舶l(fā)明的效果〕根據(jù)本發(fā)明的熒光體材料，由于具有含由平均粒徑為IOnm以上40nm以下的微粒層積的結(jié)構(gòu)的覆蓋層，可實質(zhì)地覆蓋熒光體顆粒的整個表面，同時可抑制水分和紫外線從微粒的界面透過。因此，可提高耐水性和耐紫外線等特性，可提高隨時間推移的亮度維持率。此外，由于是層積微粒的結(jié)構(gòu)，即使未施加在熒光體顆粒會劣化的溫度下的熱處理也可制造，可防止由于熱處理而導致的特性降低。因此，可抑制初期亮度的降低，可獲得較高的特性。因此，根據(jù)使用本發(fā)明的熒光體材料的發(fā)光裝置可知可獲得優(yōu)良的特性，同時可實現(xiàn)長壽命化。特別是若微粒的最大粒徑為50nm以下時，則可更穩(wěn)定地覆蓋熒光體顆粒，更進一步地提高耐水性和耐紫外線等特性。此外，若覆蓋層是具有微粒為朝厚度方向?qū)臃e三層顆粒層以上的結(jié)構(gòu)時，則可更有效地抑制水分和紫外線的透過，提高耐水性和耐紫外線等特性。更進一步，若覆蓋層的厚度為IOnm以上且I μ m以下時，則可獲得優(yōu)良的耐水性，且同時可獲得較高的透過性。此外，覆蓋層如果含有由稀土類氧化物、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、釔與鋁的復合氧化物、氧化鎂以及鋁與鎂的復合氧化物所組成的群中的至少一種金屬氧化物時，則可更進一步地提高耐水性和耐紫外線等特性。并且，覆蓋層如果含有稀土類氧化物，該稀土類氧化物含有由釔(Y)、釓(Gd)、鈰(Ce)以及鑭(La)所組成的群組中的至少一種元素時，則可獲得更高的特性，且可抑制成本。


圖I表不本發(fā)明的一個實施方式的突光體材料構(gòu)成的不意圖。圖2表示使用圖I的熒光體材料的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖3是實施例I的熒光體材料的SEM照片。圖4是在實施例I中使用的熒光體顆粒的SEM照片。圖5是實施例I的熒光體材料的TEM照片。圖6是圖5的熒光體材料的放大照片。圖7是比較例1-2的熒光體材料的TEM照片。圖8表示實施例I以及比較例1-1、1-2的亮度維持率的特性圖。圖9是實施例3的熒光體材料的TEM照片。圖10表示實施例3的亮度維持率的特性圖。 圖11是實施例4的熒光體材料的SEM照片。圖12是比較例4的熒光體材料的SEM照片。
具體實施例方式在下文中，就本發(fā)明的實施方式參閱圖示詳細地加以說明。圖I不意地表不有關本發(fā)明的一個實施方式的突光體材料10。該突光體材料10具有熒光體顆粒11與覆蓋熒光體顆粒11表面的覆蓋層12。熒光體顆粒11 包括例如，BaMgAl10O 17:Eu、ZnS:Ag, Cl, BaAl2S4 = Eu 或CaMgSi2O6 = Eu 等的藍色系熒光體；Zn2Si04:Mn、(Y, Gd)BO3:Tb, ZnS:Cu, Al 或(Ba, Sr, Mg)O · aAl203:Mn等的綠色系熒光體；(Y，Gd)BO3:Eu, Y2O2S = Eu或YPVO4 = Eu等的紅色系熒光體。基本上，熒光體顆粒11的粒徑并無特殊限制，但是平均粒徑優(yōu)選為約5 μ m至20 μ m，且粒徑盡可能大小一致，原因在于能穩(wěn)定特性。在熒光體顆粒11的表面上,覆蓋層12具有層積平均粒徑為40nm以下的微粒12A的結(jié)構(gòu)。由此，則可實質(zhì)地覆蓋熒光體顆粒11的表面整體，同時可抑制水分和紫外線從微粒12A的界面透過。此外，由于即使未施加在熒光體顆粒11會劣化的溫度下的熱處理也可制造，因此可獲得無由于熱處理而導致特性降低，有較高的特性。另外，在本發(fā)明中，覆蓋層12覆蓋熒光體顆粒11的整個表面，并非排除存在空孔等缺陷的情況，而為實質(zhì)地接近100%的覆蓋率的情況。此外，微粒12A的平均粒徑為一次顆粒的平均粒徑。微粒12A的平均粒徑更優(yōu)選為例如30nm以下,進一步更優(yōu)選為25nm以下。另外，微粒12A的平均粒徑優(yōu)選為IOnm以上，更優(yōu)選為15nm以上。微粒12A的平均粒徑過小時，會發(fā)生粗大的二次凝集顆粒，會造成變得難以均勻覆蓋熒光體顆粒11。此外，微粒12A的平均粒徑優(yōu)選為熒光體顆粒11的平均粒徑的1/100以下至1/500以下的程度，是由 于可更穩(wěn)定地形成覆蓋層12。微粒12A的最大粒徑優(yōu)選為例如50nm以下，是由于若存在著大于50nm的顆粒時，則容易造成熒光體顆粒11會露出的缺陷。微粒12A的最大粒徑更優(yōu)選為例如40nm以下，進一步更優(yōu)選為30nm以下。此外，覆蓋層12優(yōu)選為具有微粒12A為朝厚度方向?qū)臃e三層顆粒層以上的結(jié)構(gòu)，是由于可更有效地抑制水分和紫外線從微粒12A的界面透過。覆蓋層12的厚度優(yōu)選為IOnm以上且I μ m以下，是由于若厚度為薄時，則耐水性及耐紫外線性的效果將會降低而導致熒光體顆粒11劣化，若厚度為厚時，則光透射性將會降低而導致發(fā)光效率降低。覆蓋層12優(yōu)選為含有由稀土類氧化物、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、釔 鋁·石榴石等的釔與鋁的復合氧化物、氧化鎂、及MgAl2O4等的鋁與鎂的復合氧化物所組成的群中至少的一種金屬氧化物作為主成分。具體而言，優(yōu)選為在微粒12A的至少一部分包括含有該金屬氧化物的氧化物顆粒，是由于可提高耐水性及耐紫外線等特性。其中，優(yōu)選為稀土類氧化物，更優(yōu)選為含有由釔、釓、鈰及鑭所組成的群中的至少一種元素的稀土類氧化物，特別優(yōu)選為Y2O3，是由于可獲得更高的效果且可抑制成本。覆蓋層12可為含有此等單獨一種或含有兩種以上的混合。例如，可為含有混合多種氧化物顆粒、或含有不同的氧化物顆粒層積成層狀、或在一個氧化物顆粒中含有數(shù)種氧化物。此外，覆蓋層12也可含有其它成分，但是其它成分的比例優(yōu)選為O. I質(zhì)量％以下，是由于若其它成分的比例一旦增多，則光透射性及耐紫外線性將會降低。另外，雖然綠色系熒光體由于紫外線所引起的劣化較大，但是若以Y2O3形成覆蓋層12時，則可大幅度地抑制劣化，因此優(yōu)選。熒光體材料10，例如，可以下述方式來制造。首先，制備將平均粒徑為40nm以下的微粒12A分散于溶劑所獲得的漿液，其次，通過在該漿液混合熒光體顆粒11或在熒光體顆粒11的流動層內(nèi)噴霧漿液，以將漿液涂布于熒光體顆粒11的表面上。接著，將涂布層加以干燥以移除溶劑，形成覆蓋層12。那時，雖可不必施加熱處理，但優(yōu)選為在450°C以下的溫度加以熱處理，是由于可防止熒光體顆粒11的特性劣化、還可提高覆蓋層12的密著性。熱處理時的氣體環(huán)境可為大氣氣體環(huán)境，但是為防止由于熱處理時的氧氣而導致的特性劣化，優(yōu)選為氮氣氣體環(huán)境或氬氣氣體環(huán)境等的惰性氣體環(huán)境。此外，對于熒光體顆粒11的漿液的涂布步驟及干燥步驟，優(yōu)選為重復進行兩次以上，更優(yōu)選為采取重復三次以上，是由于通過重復進行，則可確實地將微粒12A層積三層顆粒層以上。但是，若為可積層三層顆粒層以上時，則涂布次數(shù)可不必特意地增加數(shù)次。圖2表示使用該熒光體材料10的發(fā)光裝置20的一構(gòu)成例。該發(fā)光裝置20是在基板21上配備發(fā)光元件22，且發(fā)光元件22則通過形成在基板21上的配線23與線24而成電連接。此外，在發(fā)光元件22周圍則形成例如反射框25，在發(fā)光元件22上則以覆蓋發(fā)光元件22的狀態(tài)而形成密封層26。密封層26是由例如將熒光體材料10加以分散的樹脂所構(gòu)成。發(fā)光元件22是使用例如會發(fā)出紫外線、藍色光、或綠色光的激發(fā)光。熒光體材料10則使用例如由發(fā)光元件22所發(fā)出的激發(fā)光而發(fā)出紅色光、藍色光、綠色光、黃色光等中的一種或視需要而混合使用。
若根據(jù)如上所述本實施方式，由于具有覆蓋層12，該覆蓋層12具有層積了平均粒徑為IOnm以上40nm以下的微粒12A的結(jié)構(gòu)，所以可實質(zhì)地覆蓋熒光體顆粒11的整個表面，同時可抑制水分和紫外線從微粒12A的界面透過。因此，可提高耐水性和耐紫外線等特性，且可提高隨時間推移的亮度維持率。此外，由于層積微粒12A的結(jié)構(gòu)，即使未施加在熒光體顆粒11會劣化的溫度下的熱處理也可制造、可防止由于熱處理而導致特性的降低。因此，可抑制初期亮度的降低，可獲得較高的特性。因此，若使用根據(jù)本發(fā)明的熒光體材料10的發(fā)光裝置20，則可獲得優(yōu)良的特性，同時可實現(xiàn)長壽命化。特別是若微粒12A的最大粒徑為50nm以下時，則可更穩(wěn)定地覆蓋熒光體顆粒11，更進一步地提高耐水性和耐紫外線等特性。此外，若覆蓋層12是具有微粒為朝厚度方向?qū)臃e三層顆粒層以上的結(jié)構(gòu)時，則可更有效地抑制水分和紫外線的透過，可提高耐水性和耐紫外線等特性。更進一步，若覆蓋層12的厚度為IOnm以上且I μ m以下時，則可獲得優(yōu)良的耐水性，且同時可獲得較高的透過性。此外，若覆蓋層12是含有由稀土類氧化物、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、釔與鋁的復合氧化物、氧化鎂以及鋁與鎂的復合氧化物所組成的群組中的至少一種金屬氧化物時，則可更進一步地提高耐水性和耐紫外線等特性。并且，若覆蓋層12含有稀土類氧化物時，該稀土類氧化物含有釔、釓、鈰及鑭所組成的群組中的至少一種元素，則可獲得更高的特性，且可抑制成本。[實施例]〔實施例I〕準備將平均粒徑為20nm、最大粒徑為50nm的氧化乾(Y2O3)的微粒12A分散于溶劑所獲得的漿液，并在該漿液中混合平均粒徑為約10 μ m的綠色系熒光體顆粒11，然后在熒光體顆粒11的表面上涂布漿液。然后，將涂布了漿液的熒光體顆粒11加進行熱處理使其干燥。熱處理是在大氣中，300°C下進行2小時、或在氮氣氛圍中在400°C下進行2小時。接著，對于經(jīng)干燥的熒光體顆粒11，以相同的方式再重復進行一次漿液的涂布步驟及干燥步驟，以獲得熒光體材料10。圖3表不所獲得突光體材料10的SEM (Scanning ElectronMicroscope :掃描型電子顯微鏡)照片的一個實例；圖4表示形成覆蓋層12之前的熒光體顆粒11的SEM照片的一個實例。此外，圖5表示在所獲得的熒光體材料10的表面附近的TEM(透射型電子顯微鏡)照片的一個實例；圖6是經(jīng)放大圖5的TEM照片的一部分。如圖3及圖5所示，可知該熒光體材料10是在熒光體顆粒11的表面整體已形成覆蓋層12。此外，如圖6所示，可知在熒光體顆粒11的表面覆蓋層12是具有微粒12A均勻地層積三層顆粒層以上的結(jié)構(gòu)。接著，使用所獲得的熒光體材料10來制造如圖2所示的發(fā)光裝置20。發(fā)光元件22采用了會發(fā)出紫外線的發(fā)光元件。〔比較例1-1〕除了在熒光體顆粒未形成覆蓋層而直接用作為熒光體材料以外，其余以與實施例I相同的方式制造發(fā)光裝置。
〔比較例1-2〕在將釔鹽溶解于溶劑所獲得的溶液中混合熒光體顆粒11，使溶液附著于熒光體顆粒11的表面，并加以干燥而凝膠化后，在大氣氛圍中在500°C下加以焙燒2小時。熒光體顆粒11采用了與實施例I相同的熒光體顆粒。圖7表示所獲得熒光體材料的表面附近的TEM照片的一個實例。在圖7中，以111所示部分是熒光體顆粒，以112所示部分為覆蓋層。另夕卜，在熒光體顆粒11及覆蓋層112之上的白色部分則為在分析時所使用的碳膜。如圖7所示，對于該熒光體材料，覆蓋層112雖已形成在熒光體顆粒111的表面整體，但是卻并未觀察到微粒的層積結(jié)構(gòu)。對于該熒光體材料也是以與實施例I相同的方式制造發(fā)光裝置。(劣化試驗)就實施例I及比較例1-1、1-2的各發(fā)光裝置20進行發(fā)光試驗，以調(diào)查亮度的隨時間的變化。圖8表示比較實施例I與比較例1-1、1_2的結(jié)果。在圖8中，縱軸是未形成覆蓋層的比較例1-1的初期亮度為100%時的相對亮度維持率。另外，關于實施例1，在大氣中300°C下進行熱處理2小時，與在氮氣氛圍中400°C下進行2小時，獲得相同的結(jié)果。如圖8所示，若根據(jù)覆蓋層12為具有微粒12A的層積結(jié)構(gòu)的實施例1，與并未形成覆蓋層的比較例1-1相比，可大幅抑制隨時間亮度降低。此外，在比較例1-2中，雖然隨時間的亮度維持率較高，但是對于可觀察到初期亮度的低下，若根據(jù)實施例I則可大幅抑制初期亮度的低下。即，得知當熒光體顆粒11的表面是以具有微粒12A的層積結(jié)構(gòu)的覆蓋層12加以覆蓋時，則可提高隨時間推移的亮度維持率，同時也可抑制初期亮度的低下，可獲得較高的特性?！矊嵤├?-1至2-4、比較例2-1〕除了改變微粒12A的平均粒徑及最大粒徑以外，其余則以與實施例I相同的方式制造熒光體材料10及發(fā)光裝置20。在實施例2-1中使用平均粒徑為40nm，最大粒徑為50nm，在實施例2-2中使用平均粒徑為30nm，最大粒徑為50nm，在實施例2_3中使用平均粒徑為25nm，最大粒徑為50nm，在實施例2_4中使用平均粒徑為20nm，最大粒徑為40nm，在比較例2-1中使用平均粒徑為50nm，最大粒徑為80nm的微粒12A。就所獲得的發(fā)光裝置20以與實施例I相同的方式進行發(fā)光試驗，研究亮度的隨時間的變化。將所獲得的結(jié)果與實施例I及比較例1-1、1-2的結(jié)果一起表示于表I。在表I中，2000小時后的亮度維持率是指并未形成覆蓋層的比較例1-1的初期亮度為100%時的相對值。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種熒光體材料，其特征在于具有熒光體顆粒與覆蓋該熒光體顆粒表面的覆蓋層， 該覆蓋層具有由平均粒徑為IOnm以上40nm以下的微粒層積的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的熒光體材料，其特征在于該微粒的最大粒徑為50nm以下。
3.如權(quán)利要求I所述的熒光體材料，其特征在于該覆蓋層具有該微粒朝厚度方向?qū)臃e三層顆粒層以上的結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述的熒光體材料，其特征在于該覆蓋層的厚度為IOnm以上Iy m以下。
5.如權(quán)利要求I所述的熒光體材料，其特征在于該覆蓋層含有由稀土類氧化物、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、釔與鋁的復合氧化物、氧化鎂及鋁與鎂的復合氧化物所組成的群組中的至少一種金屬氧化物。
6.如權(quán)利要求5所述的熒光體材料，其特征在于該稀土類氧化物含有由釔(Y)、釓(Gd)、鈰(Ce)及鑭(La)所組成的群組中的至少一種元素。
7.一種含有熒光體材料的發(fā)光裝置，其特征在于所述熒光體材料具有熒光體顆粒與覆蓋該熒光體顆粒表面的覆蓋層， 該覆蓋層具有由平均粒徑為IOnm以上40nm以下的微粒層積的結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述微粒的最大粒徑為50nm以下。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置，其特征在于所述覆蓋層具有該微粒朝厚度方向?qū)臃e三層顆粒層以上的結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置，其特征在于覆蓋層含有由稀土類氧化物、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁、釔與鋁的復合氧化物、氧化鎂及鋁與鎂的復合氧化物所組成的群組中的至少一種金屬氧化物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可提高耐水性和耐紫外線等特性，且可抑制由于涂布所引起的特性劣化的熒光體材料及發(fā)光裝置。該熒光體材料具有熒光體顆粒11以及用于覆蓋該熒光體顆粒11表面的覆蓋層12，且覆蓋層12具有層積了平均粒徑為10nm以上40nm以下的微粒12A的結(jié)構(gòu)。微粒的最大粒徑優(yōu)選為50nm以下，且微粒12A優(yōu)選為朝厚度方向?qū)臃e三層顆粒層以上。
文檔編號H01L33/50GK102959041SQ20118003162
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者傳井美史, 佐藤豊, 阿部譽史, 井口真仁 申請人:株式會社日本陶瓷科技