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発光ガラス、当該発光ガラスを備えた発光装置及び発光ガラスの製造方法 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P130009850
掲載日 2013年8月13日
出願番号 特願2010-236304
公開番号 特開2011-116633
登録番号 特許第5569942号
出願日 平成22年10月21日(2010.10.21)
公開日 平成23年6月16日(2011.6.16)
登録日 平成26年7月4日(2014.7.4)
優先権データ
  • 特願2009-247121 (2009.10.27) JP
発明者
  • 安盛 敦雄
  • 岸 哲生
  • 松井 直子
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 発光ガラス、当該発光ガラスを備えた発光装置及び発光ガラスの製造方法 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】発光ダイオードを発光源とする白色照明等に適用できる、近紫外光により暖色系の白色発光を示し、かつ、長期耐候性及び高耐熱性を備えた発光ガラス、当該発光ガラスを備えた発光装置、及び発光ガラスの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る発光ガラスは、母ガラスとして分相構造を有するホウケイ酸ガラスあるいはケイ酸ガラスを用いているので、近紫外光の照射により暖色系の白色発光を示す遷移金属イオンクラスタ等が母ガラスに効率よくドープされることになる。これにより、励起波長及び発光波長の長波長化が実現でき、多重散乱効果により発光強度が高い、近紫外光の照射により暖色系の白色発光を示すとともに、汎用ガラス材料であるホウケイ酸ガラスあるいはケイ酸ガラスを構成材料としているので、紫外線等に対する長期耐候性、高熱に対する耐熱性を併せ持った蛍光材料を低コストで提供することができる。
【選択図】図8
従来技術、競合技術の概要



近年、フラットパネルディスプレイや高輝度及び低消費電力照明等に用いられる発光デバイス用蛍光材料への関心が高まっている。このような蛍光材料としては、地球環境問題を考慮すると水銀使用蛍光灯や希土類を多く含む蛍光材料ではなく、環境負荷が小さくかつ希少原料を使用しない蛍光材料ないし発光材料の開発が求められている。また、照明光源には高い演色性が求められるため、概ね波長が400nm~800nmにわたる可視光域において、望みの波長域(色域)に幅広いスペクトルを有することも要求されている。このような状況のもとで、蛍光灯や白熱灯に代わる新しい照明光源として、白色発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)ないしそれを備えた発光装置が注目されている。実用化が進んでいる白色発光ダイオードの光源を用いた照明は、従来のものに比べて発光効率が良く、長寿命であるといった長所があることからも、将来性を有望視されている照明光源である。





白色発光ダイオードの構成としては、(ア)紫~青色発光ダイオード+黄色発光蛍光体微粒子、(イ)紫外発光ダイオード+RGB系発光の多種蛍光体微粒子、及び(ウ)RGB3色発光ダイオードがあり、このうち(ア)の構成が主流となっており、例えば、青色発光ダイオードと、蛍光体母体がアルミン酸イットリウム(YAl12:YAG)に付活剤としてセリウム(Ce)を導入したYAG:Ce蛍光体との組み合わせにより、青色系の演色を示すものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。また、遷移金属イオンが導入されたガラスのマトリックスは、可視光領域における光吸収や、近赤外領域における蛍光発光を起こすため、高い強度の発光を利用した蛍光体として用いることができる。このような蛍光体として、1価の銅イオン(Cuイオン)を含有し、青色蛍光を示すガラス材料が提供されている(例えば、特許文献2を参照。)。

産業上の利用分野



本発明は、発光ガラス、当該発光ガラスを備えた発光装置及び発光ガラスの製造方法に関する。さらに詳しくは、近紫外光により暖色系(黄色~橙色)の白色発光を示す発光ガラス、当該発光ガラスを備えた発光装置及び発光ガラスの製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
下記(1)~(3)の少なくとも1種からなる分相構造を有するホウケイ酸ガラスを母ガラスとし、当該母ガラスが銅(Cu)、金(Au)及び銀(Ag)よりなる群から選ばれる少なくとも1種を構成金属とする遷移金属イオンクラスタ及び/または遷移金属クラスタを含むことを特徴とする発光ガラス。
(1)分相構造を有するアルカリ金属ホウケイ酸ガラス(RO-B-SiO
(2)分相構造を有するアルカリ土類金属ホウケイ酸ガラス(R’O-B-SiO
(3)分相構造を有するアルカリ金属-アルカリ土類金属ホウケイ酸ガラス(RO-R’O-B-SiO
(上記(1)~(3)において、Rはアルカリ金属、R’はアルカリ土類金属、をそれぞ
れ示す。)

【請求項2】
下記(4)~(6)の少なくとも1種からなる分相構造を有するケイ酸ガラスを母ガラスとし、当該母ガラスが銅(Cu)、金(Au)及び銀(Ag)よりなる群から選ばれる少なくとも1種を構成金属とする遷移金属イオンクラスタ及び/または遷移金属クラスタを含むことを特徴とする発光ガラス。
(4)分相構造を有するアルカリ金属ケイ酸ガラス(RO-SiO
(5)分相構造を有するアルカリ土類金属ケイ酸ガラス(R’O-SiO
(6)分相構造を有するアルカリ金属-アルカリ土類金属ケイ酸ガラス(RO-R’O-SiO
(上記(4)~(6)において、Rはアルカリ金属、R’はアルカリ土類金属、をそれぞれ示す。)

【請求項3】
前記遷移金属イオンクラスタが銅イオンクラスタ(Cuクラスタ)であり、前記母ガ
ラスが分相構造を有するアルカリ金属ホウケイ酸ガラス(RO-B-SiO
であることを特徴とする請求項1に記載の発光ガラス。

【請求項4】
前記アルカリ金属ホウケイ酸ガラスを構成するアルカリ金属がナトリウム(Na)であ
ることを特徴とする請求項3に記載の発光ガラス。

【請求項5】
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の発光ガラスと、発光素子とを発光源として
備えたことを特徴とする発光装置。

【請求項6】
前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項5に記載の発光装置。

【請求項7】
前記請求項1に記載の発光ガラスを製造する方法であって、
母ガラスとなる、前記(1)~(3)の少なくとも1種からなる分相構造を有するホウケイ酸ガラスに対応する化合物と、
前記遷移金属イオンクラスタ及び/または遷移金属イオンクラスタに対応する遷移金属からなる化合物と、
を含む原料成分を乾式混合し、溶融急冷することを特徴とする発光ガラスの製造方法。

【請求項8】
前記請求項2に記載の発光ガラスを製造する方法であって、
母ガラスとなる、前記(4)~(6)の少なくとも1種からなる分相構造を有するケイ酸ガラスに対応する化合物と、
前記遷移金属イオンクラスタ及び/または遷移金属イオンクラスタに対応する遷移金属からなる化合物と、
を含む原料成分を乾式混合し、溶融急冷することを特徴とする発光ガラスの製造方法。

【請求項9】
還元剤として酸化スズ(SnO)をさらに含むことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の発光ガラスの製造方法。

【請求項10】
前記酸化スズ(SnO)の添加量が、外割で0.1~10.0mol%であることを特徴とする請求項9に記載の発光ガラスの製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010236304thum.jpg
出願権利状態 登録
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