(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に配置され、波長３３０ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光を発生する発光ダイオードチップと、
平均粒径が１０μｍ〜６０μｍである赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体を透明樹脂中に分散してなり粘度が３０００Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓからなる蛍光体ペースト組成物を、前記発光ダイオードチップを覆うように塗布して形成した蛍光体層と、を具備する白色光源において、
前記蛍光体層の表面と前記発光ダイオードチップの外周部との最短距離をｔ（ｍｍ）、下記式（１）で定義される平均自由工程をＬ（ｍｍ）としたとき、
［数１］
Ｌ＝１／（ｎ・σ）          （１）
（ｎ：蛍光体層の単位体積当たりの蛍光体個数（ｐｃｓ／ｍｍ３）、σ：蛍光体層中の蛍光体の平均クロスセクション面積（ｍｍ２））
前記ｔとＬとが３．２≦ｔ／Ｌ≦６を満たし、
配光性ばらつきが０．８１以上であることを特徴とする白色光源。
【請求項２】
前記蛍光体層は、
前記絶縁性基板側に形成された円柱状の第１形状部と、
この第１形状部の端部に連続して形成されたドーム状の第２形状部と、
からなり、ドーム状の端面を有する筒状体であり、
前記第１形状部の軸方向の長さは、前記蛍光体層全体の軸方向の長さに対して１０％以上であることを特徴とする請求項１の白色光源。
【請求項３】
前記赤色発光蛍光体は、下記式（２）で表わされる組成の蛍光体粉末；
［化１］
（Ｌａ１−ｘ−ｙＥｕｘＭｙ）２Ｏ２Ｓ      （２）
（式中、ＭはＳｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙは０．０１＜ｘ＜０．１５、０≦ｙ＜０．０３を満たす値である。）および
下記式（３）で表わされる組成の蛍光体粉末；
［化２］
（ＳｒｘＣａ１−ｘ）ＳｉＡｉＮ３：Ｅｕ      （３）
（式中、ｘは０≦ｘ＜０．４を満たす値である。）
の少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項４】
前記緑色発光蛍光体は、下記式（４）で表わされる組成の蛍光体粉末；
［化３］
（Ｂａ１−ｘ−ｙ−ｚＳｒｘＣａｙＥｕｚ）（Ｍｇ１−ｕＭｎｕ）Ａｌ１０Ｏ１７      （４）
（式中、ｘ、ｙ、ｚ、およびｕは、０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満たす値である。）および
下記式（５）で表わされる組成の蛍光体粉末；
［化４］
（Ｓｒ２−ｘ−ｙ−ｚ−ｕＢａｘＭｇｙＥｕｚＭｎｕ）ＳｉＯ４      （５）
（式中、ｘ、ｙ、ｚ、およびｕは、０．１＜ｘ＜０．４、０．００５＜ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０．００１＜ｕ＜０．０４を満たす値である。）
の少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項５】
前記青色発光蛍光体は、下記式（６）で表わされる組成の蛍光体粉末
［化５］
（Ｓｒ１−ｘ−ｙ―ｚＢａｘＣａｙＥｕｚ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ      （６）
（式中、ｘ、ｙおよびｚは、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満たす値である。）
からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の白色光源。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の白色光源を用いたことを特徴とするバックライト。
【請求項７】
請求項６記載のバックライトを具備したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の白色光源を用いたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを用いた白色光源、並びにこの白色光源を用いたバックライト、液晶表示装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を用いた白色光源が知られている。ＬＥＤを用いた白色光源は、ＬＥＤチップの発光面に蛍光体と透明樹脂を混合した蛍光体層を形成し、ＬＥＤチップの発光色と蛍光体の発光色を合わせて白色光を得るものである。例えば、特許第３５０９６６５号公報（特許文献１）には発光ピーク４２０〜４９０ｎｍの青色ＬＥＤと黄色蛍光体を組み合わせた白色光源が開示されている。しかし、この白色光源から得られる白色光は、高輝度であるものの、やや黄色味を含む疑似白色であり、色再現性がよくないという問題があった。【０００３】
近年、色再現性を改善した白色光源として、例えば、特開２００７−９６１３３号公報（特許文献２）には発光ピーク３７０〜４１０ｎｍの紫外発光ダイオードと、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体を含有した蛍光体層を組み合わせたものが提案されている。この白色光源によれば、青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体をそれぞれ用いていることから色再現性が向上し、きれいな白色光が得られる。
【特許文献１】特許第３５０９６６５号公報
【特許文献２】特開２００７−９６１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２に記載の白色光源は、紫外発光ダイオードと青色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体とを組合わせることにより白色光の色再現性は向上するものの、蛍光体層中に３種類の蛍光体を混合しているため蛍光体の分散状態を調整するのが難しく配光性が悪いという問題があった。例えば、特許文献２に記載の白色光源は、特許文献２に記載されるようにリフレクタを用いれば発光方向を一定にできるため配光性の問題は改善できるが、特許文献１のように砲弾型に蛍光体層を設ける構造を採用した場合は配光性にばらつきが生じる。このように白色光源の配光性にばらつきがあると、複数の白色光源を用いてバックライトや照明装置を構成した時に白色光の色ムラが発生してしまうといった問題が生じていた。【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、配光性が良好な白色光源、ならびにこの白色光源を用いることにより色ムラが改善されたバックライト、液晶表示装置および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、白色光源の蛍光体層が所定条件を満たすと、配光性が良好な白色光源が得られることを見出して完成されたものである。【０００７】
本発明に係る白色光源は、上記問題点を解決するものであり、絶縁性基板と、
前記絶縁性基板上に配置され、波長３３０ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光を発生する発光ダイオードチップと、
平均粒径が１０μｍ〜６０μｍである赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体を透明樹脂中に分散してなり粘度が３０００Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓからなる蛍光体ペースト組成物を、前記発光ダイオードチップを覆うように塗布して形成した蛍光体層と、を具備する白色光源において、
前記蛍光体層の表面と前記発光ダイオードチップの外周部との最短距離をｔ（ｍｍ）、下記式（１）で定義される平均自由工程をＬ（ｍｍ）としたとき、
［数１］
Ｌ＝１／（ｎ・σ）          （１）
（ｎ：蛍光体層の単位体積当たりの蛍光体個数（ｐｃｓ／ｍｍ３）、σ：蛍光体層中の蛍光体の平均クロスセクション面積（ｍｍ２））
前記ｔとＬとが３．２≦ｔ／Ｌ≦６を満たし、
配光性ばらつきが０．８１以上であることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るバックライトは、上記問題点を解決するものであり、前記白色光源を用いたことを特徴とする。【０００９】
さらに、本発明に係る液晶表示装置は、上記問題点を解決するものであり、前記バックライトを具備したことを特徴とする。【００１０】
また、本発明に係る照明装置は、上記問題点を解決するものであり、前記白色光源を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る白色光源は配光性が良好である。【００１２】
本発明に係るバックライト、液晶表示装置および照明装置は色ムラが少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る白色光源の一例を示す断面図。
【図２】最短距離ｔの測定方法を説明する図。
【図３】実施例１で得られた白色光源の配光性の測定結果を示す図。
【図４】比較例２で得られた白色光源の配光性の測定結果を示す図。
【符号の説明】
【００１４】
１  白色光源
２  絶縁性基板
３  ＬＥＤチップ
４  蛍光体層
４１  蛍光体層の第１形状部
４２  蛍光体層の第２形状部
４３  ドーム状の端面
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［白色光源］
以下、本発明に係る白色光源について説明する。図１は本発明の白色光源の一例を示す断面図である。図中、１は白色光源、２は絶縁性基板、３はＬＥＤチップ、４は蛍光体層、ｘは蛍光体層の高さ、ｙは蛍光体層の胴体部の高さである。
【００１６】
（絶縁性基板）
絶縁性基板２は、電気絶縁性を有する基板である。絶縁性基板２としては、たとえばセラミックス基板やプリント基板が挙げられる。絶縁性基板２は、必要な個所にＬＥＤチップ３と導通するための配線が設けられている。
【００１７】
（発光ダイオードチップ）
絶縁性基板２上にはＬＥＤチップ３が配置される。
【００１８】
本発明では、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）３として、発光ピークが３３０ｎｍ〜４１０ｎｍの紫外光を発生する発光ダイオードチップが用いられる。ＬＥＤチップ３の形状は特に限定されない。
【００１９】
発光ダイオードチップの発光ピークが３３０ｎｍ未満であると、発光ピークが蛍光体の励起波長領域と異なるため蛍光体の別途調整が必要になるとともに、紫外線が強くなりすぎて人体に悪影響を及ぼすおそれがある。一方、発光ダイオードチップの発光ピークが４１０ｎｍを超えると、青色が強くなりすぎ発光ピークが蛍光体の励起波長領域と異なるため蛍光体の別途調整が必要になるおそれがある。
【００２０】
（蛍光体層）
蛍光体層４は、発光ダイオードチップ３を覆うように形成され、蛍光体として赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体を含有し、蛍光体が透明樹脂硬化物中に分散してなるものである。
【００２１】
蛍光体層４中に分散される蛍光体としては、少なくとも、赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体の３種の蛍光体が用いられる。
【００２２】
赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体は、それぞれ励起波長３３０ｎｍ〜４１０ｎｍの光により青色・緑色・赤色に発光する蛍光体であれば、いずれの蛍光体も使用可能である。しかし、演色性、輝度特性等の面を考慮すると、それぞれ以下の蛍光体であることが望ましい。
【００２３】
（赤色蛍光体粉末）
赤色蛍光体粉末としては、励起波長３３０ｎｍ〜４１０ｎｍの光によりピーク波長６２０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の赤色光を発光する赤色蛍光体粉末が用いられる。赤色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式（２）で表される組成のユーロピウム付活酸硫化ランタンからなる赤色蛍光体粉末、および下記式（３）で表される組成を有する赤色蛍光体粉末の少なくとも１種からなる粉末が用いられる。
【００２４】
［化１］
（Ｌａ１−ｘ−ｙＥｕｘＭｙ）２Ｏ２Ｓ      （２）
（式中、Ｍは、Ｓｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であり、ｘおよびｙは、０．０１＜ｘ＜０．１５、０≦ｙ＜０．０３を満たす値である。）
式（２）中のＭがＳｂ、Ｓｍ、ＧａおよびＳｎから選ばれる少なくとも１種の元素であると、赤色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。
【００２５】
［化２］
（ＳｒｘＣａ１−ｘ）ＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ      （３）
（式中、ｘは０≦ｘ＜０．４を満たす値である。）
式（３）中のｘが上記範囲内にあると、赤色蛍光体粉末が発光する光の波長域が適切になるとともに、発光効率が高く、波長域と発光効率とのバランスがよいため好ましい。式（３）中のｘが上記範囲内で大きくなるほど赤色蛍光体粉末が発光する光が短波長化しやすく、上記範囲内で小さくなるほど赤色蛍光体粉末の発光効率が高くなりやすい。
【００２６】
（緑色蛍光体粉末）
緑色蛍光体粉末としては、励起波長３３０ｎｍ〜４１０ｎｍの光によりピーク波長４９０ｎｍ〜５７５ｎｍの緑色光を発光する緑色蛍光体粉末が用いられる。緑色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式（４）で表される組成のユーロピウムマンガン付活アルミン酸塩および下記式（５）で表される組成を有する緑色蛍光体粉末の少なくとも１種からなる粉末が用いられる。
【００２７】
［化３］
（Ｂａ１−ｘ−ｙ−ｚＳｒｘＣａｙＥｕｚ）（Ｍｇ１−ｕＭｎｕ）Ａｌ１０Ｏ１７      （４）
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０≦ｘ＜０．２、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．５、０．１＜ｕ＜０．５を満たす値である。）
式（４）中のｚおよびｕがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。式（４）中のｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の寿命と輝度のバランスがよいため好ましい。式（４）中のｘが０．２以上であると緑色蛍光体粉末の寿命が低下するおそれがある。
【００２８】
［化４］
（Ｓｒ２−ｘ−ｙ−ｚ−ｕＢａｘＭｇｙＥｕｚＭｎｕ）ＳｉＯ４      （５）
（式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｕは、０．１＜ｘ＜０．４、０．００５＜ｙ＜０．２１、０．０５＜ｚ＜０．３、０．００１＜ｕ＜０．０４を満たす値である。）
式（５）中のｘが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末が発光する光の波長が照明用およびバックライト用に適するため好ましい。また、式（５）中のｘが上記範囲内で大きくなるほど、緑色蛍光体粉末が発光する光の波長が短波長化しバックライト用により適するようになる。
【００２９】
式（５）中のｙが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末中でＭｎの固溶が十分に行われるため好ましい。
【００３０】
式（５）中のｚが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。
【００３１】
式（５）中のｕが上記範囲内にあると、緑色蛍光体粉末が発光する光の波長が照明用およびバックライト用に適するため好ましい。また、式（５）中のｕが上記範囲内で大きくなるほど、緑色蛍光体粉末が発光する光の波長が長波長化し照明用により適するようになる。
【００３２】
（青色蛍光体粉末）
青色蛍光体粉末としては、励起波長３３０ｎｍ〜４１０ｎｍの光によりピーク波長４３０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色光を発光する青色蛍光体粉末が用いられる。青色蛍光体粉末としては、たとえば、下記式（６）で表される組成を有する青色蛍光体粉末が用いられる。
【００３３】
［化５］
（Ｓｒ１−ｘ−ｙ−ｚＢａｘＣａｙＥｕｚ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ      （６）
（式中、ｘ、ｙおよびｚは、０≦ｘ＜０．５、０≦ｙ＜０．１、０．００５＜ｚ＜０．１を満たす値である。）
式（６）中のｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内にあると、青色蛍光体粉末が発光する光の波長が照明用途やバックライト用途の白色ＬＥＤランプに適するため好ましい。
【００３４】
式（６）中のｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内で大きくなるほど、青色蛍光体粉末が発光する光の長波長の発光成分が増加するため白色ＬＥＤランプが照明用途により適するようになる。また、式（６）中のｘおよびｙがそれぞれ上記範囲内で小さくなるほど、青色蛍光体粉末が発光する光のスペクトル幅が狭くなるため白色ＬＥＤランプがバックライト用途により適するようになる。式（６）中のｚが上記範囲内にあると、青色蛍光体粉末の発光効率が高いため好ましい。
【００３５】
これらの赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体は、白色光源１の演色性、発光の均一性、輝度特性を考慮し、適宜、配合する蛍光体の種類を選択したり、配合量を変えたりする。また、蛍光体層４中に分散される蛍光体には、上記の赤色発光蛍光体、緑色発光蛍光体および青色発光蛍光体に加えて、励起波長３３０ｎｍ〜４１０ｎｍの光で黄色や橙色に発光する蛍光体を用いても良い。
【００３６】
蛍光体層４中に分散される蛍光体は、平均粒径が１０μｍ〜６０μｍであることが好ましい。ここで平均粒径とは、累積５０％粒径Ｄ５０を意味する。
【００３７】
平均粒径が１０μｍ未満であると蛍光体粒子が細かすぎるため、また、平均粒径６０μｍを超えると蛍光体粒子が大きすぎるため、それぞれ、ｔ／Ｌをｔ／Ｌ≧３．２にする調整が難しくなる。
【００３８】
蛍光体層４の透明樹脂硬化物は、透明樹脂を硬化させたものである。透明樹脂としては、透明であれば特に限定されずに用いることができるが、たとえばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂が用いられる。
【００３９】
蛍光体層４中の蛍光体の含有量は２０質量％〜８０質量％が好ましい。ここで蛍光体の含有量とは、蛍光体と透明樹脂硬化物との合計質量中の、蛍光体の質量比率を意味する。
【００４０】
蛍光体の含有量が２０質量％未満であると発光量が少なくなり発光量の確保のために蛍光体層を厚くする必要があることから、白色光源１が大きくなり、実用上に適さなくなりやすい。
【００４１】
一方、蛍光体の含有量が８０質量％を超えると各色の蛍光体同士を均一に混合・塗布することが困難になるおそれがある。なお、蛍光体の含有量が９０質量％を超えると発光ダイオードからの光が蛍光体層中に均一に伝わらなくなるおそれがある。
【００４２】
図１に示すように、蛍光体層４はＬＥＤチップ３の側面を含めた部分も覆うように形成する。このように蛍光体層４がＬＥＤチップ３の側面を含めた部分も覆うようにすると、白色光源１の配光性が高くなるため好ましい。なお、白色光源１が、配光性を特に考慮せず単に白色光を得るだけで十分である場合は、蛍光体層４はＬＥＤチップ３の発光面のみを覆うように形成してもよい。
【００４３】
本発明の白色光源１では、蛍光体層４の表面と発光ダイオードチップ３の外周部との最短距離をｔ（ｍｍ）、下記式（１）で定義される平均自由工程をＬ（ｍｍ）としたとき、
［数２］
Ｌ＝１／（ｎ・σ）          （１）
（ｎ: 蛍光体層の単位体積当たりの蛍光体個数（ｐｃｓ／ｍｍ３）、σ：蛍光体層中の蛍光体の平均クロスセクション面積（ｍｍ２））
前記ｔとＬとが３．２≦ｔ／Ｌを満たす。
【００４４】
蛍光体層表面と発光ダイオードチップ外周部との最短距離ｔ（ｍｍ）とは、ＬＥＤチップ３の任意の外周端部と蛍光体層４の表面との間の距離の中で最も短い距離を意味する。換言すれば、ｔは蛍光体層の厚さの最小値を示すものである。なお、ＬＥＤチップ３が、四角形、台形等の角のある断面形状を有するものである場合、ＬＥＤチップ３の任意の外周端部は、断面形状の角部であってもよい。
【００４５】
図２は、最短距離ｔの測定方法を説明する図である。図２に示すようにＬＥＤチップの外周端部から蛍光体層の表面までの距離ｔ１、ｔ２等の距離を求めたときｔ２が最も短い距離であればこのｔ２が最短距離ｔとなる。
【００４６】
最短距離ｔは蛍光体層４の最短厚さを求めるものである。このため、蛍光体層４の表面に、透明樹脂硬化物等からなり蛍光体を含まない被覆層がさらに設けられたときは、この被覆層の厚さは最短距離ｔの算出に用いられない。
【００４７】
平均自由工程Ｌ（ｍｍ）とは、蛍光体層中に分散された蛍光体の離間距離を示す指標であり、上記式（１）で定義される。式（１）において、ｎは単位体積当たりの蛍光体個数（ｐｃｓ／ｍｍ３）、σは平均クロスセクション面積（ｍｍ２）である。
【００４８】
単位体積当たりの蛍光体個数ｎとは、蛍光体層中の１ｍｍ３当たりの蛍光体の個数である。単位体積当たりの蛍光体個数ｎは、直接測定できる場合はその測定値を用いるが、簡易的に次の方法で算出してもよい。
【００４９】
すなわち、はじめに、蛍光体層から単位体積４００μｍ×４００μｍ×４００μｍの立方体片を抜き出す。次に、この立方体片の表面から４００μｍ×４００μｍの面を任意に１個選び（以下、第１面という。）、この第１面中の蛍光体個数を画像解析により測定して単位面積当たりの蛍光体個数Ｎ１を求める。さらに、第１面に垂直な４個の面から任意の面を１個選び（以下、第２面という。）、第１面と第２面とを接合する辺（以下、第１辺という。）から、第２面の４辺のうち第１辺に対向する辺に向けて、第２面上に直線を描く。直線は、任意の間隔で平行に５本描く。次に、これらの５本の直線上にある蛍光体粒子数をそれぞれ測定して蛍光体個数Ｎ２〜Ｎ６とし、Ｎ２〜Ｎ６の平均値Ｎ７をＮ７＝（Ｎ２＋Ｎ３＋Ｎ４＋Ｎ５＋Ｎ６）／５の式より求める。さらに、蛍光体層の単位体積４００μｍ×４００μｍ×４００μｍ中の蛍光体個数Ｎ８を、Ｎ８＝Ｎ１×Ｎ７の式より求め、Ｎ８を１ｍｍ３当たりに換算することにより単位体積当たりの蛍光体個数ｎ（ｐｃｓ／ｍｍ３）を求める。
【００５０】
平均クロスセクション面積σ（ｍｍ２）とは、蛍光体を真球体と仮定して算出した、蛍光体層中の蛍光体の投影面積の平均値である。平均クロスセクション面積σ（ｍｍ２）の具体的な算出方法は以下のとおりである。すなわち、はじめに、蛍光体層中の蛍光体の粒度分布から蛍光体の平均粒径ｒ１を求め、この平均粒径ｒ１から蛍光体の平均体積を求める。次に、蛍光体の平均体積から、蛍光体を真球体と仮定した場合の蛍光体の半径ｒ２を算出する。さらに、蛍光体の半径ｒ２から、真球体と仮定した蛍光体の真円の投影面積を算出し、この投影面積を平均クロスセクション面積σ（ｍｍ２）とする。
【００５１】
ｔ／Ｌとは、蛍光体層中の蛍光体の分散状態を示す指標である。ｔ／Ｌの値が大きくなるほど、蛍光体層の蛍光体層表面と発光ダイオードチップ外周部との間に蛍光体が多数存在することを示す。
【００５２】
本発明では、３．２≦ｔ／Ｌである。
【００５３】
３．２≦ｔ／Ｌであると、蛍光体層中の蛍光体の分散状態が良好になり蛍光体同士が反射しやすい距離を保つため、蛍光体層中で効果的に散乱が発生する。このため、白色光源の白色光の配光性が向上し、配光性のばらつきも低減する。
【００５４】
なお、ｔ／Ｌが６を超えると、蛍光体層中の蛍光体量が多すぎて蛍光体における吸収損失が増加するため、白色光源の輝度が低下する。このため、ｔ／Ｌは、好ましくは３．２≦ｔ／Ｌ≦６、さらに好ましくは３．５≦ｔ／Ｌ≦５．５である。
【００５５】
蛍光体層４は、絶縁性基板２側に形成された円柱状の第１形状部４１と、この第１形状部４１の端部に連続して形成されたドーム状の第２形状部４２とからなり、ドーム状の端面４３を有する筒状体になっている。すなわち、蛍光体層４は、外形が、いわゆる砲弾型に形成される。蛍光体層４が砲弾型に形成されると、白色光源１の発光が均一になりやすいため好ましい。
【００５６】
蛍光体層４は、第１形状部４１の軸方向の長さは、蛍光体層４全体の軸方向の長さに対して、通常１０％以上、好ましくは１０％〜９５％である。蛍光体層４全体の軸方向の長さに対する第１形状部４１の軸方向の長さの比率がこの範囲内にあると、白色光源１の発光が均一になりやすいため望ましい。
【００５７】
図１に、蛍光体層４全体の軸方向の長さをｘ、円柱状の第１形状部４１の軸方向の長さをｙと示す。白色光源１の蛍光体層４は、第１形状部４１の軸方向の長さｙが、蛍光体層４全体の軸方向の長さｘに対して、すなわち、ｙ／ｘが、通常０．５％以上、好ましくは１０％以上、さらに好ましくは１０％〜９５％になっている。
【００５８】
なお、白色光源１において、仮に円柱状の第１形状部４１がない（ｙ＝０）場合、すなわちｙ／ｘが０％である場合には、蛍光体層は山型形状となる。このように、蛍光体層が山型形状（ｙ／ｘが０％）であったり、ｙ／ｘが０％を超え０．５％未満であったりすると、蛍光体層表面の全体または表面の多くが曲面になり光が蛍光体層から出る際に屈折するため、白色光源から発光する光の光路が不均一になりやすい。
【００５９】
また、白色光源１において、仮にドーム状の第２形状部４２がない（ｘ＝ｙ）場合、すなわちｙ／ｘが１００％である場合には、蛍光体層は棒型形状となる。このように、蛍光体層が棒型形状（ｙ／ｘが１００％）であったり、ｙ／ｘが９５％を超え１００％未満であったりすると、蛍光体層の先端部の周囲に角部が形成され、この角部に光が届き難くなるため、白色光源に発光の不均一性が生じやすい。
【００６０】
なお、図１に示す蛍光体層４は、蛍光体層が砲弾型に形成された例であるが、本発明の白色光源の蛍光体層は砲弾型の形状に限定されず、任意の形状に形成することができる。
【００６１】
本発明の白色光源は、たとえば、絶縁性基板上に発光ダイオードチップを実装した後、絶縁性基板上に蛍光体層を形成することにより製造することができる。蛍光体層は、たとえば、以下のように、ペースト原料の調製、蛍光体ペースト組成物の調製、蛍光体ペースト組成物の塗布・乾燥を行うことにより絶縁性基板上に形成される。
【００６２】
（ペースト原料の調製）
はじめに、蛍光体と透明樹脂とを含むペースト原料を調製する。ペースト原料は、蛍光体と透明樹脂とを、公知の撹拌機等を用いて混合することにより得られる。ペースト原料は、蛍光体含有率が高くかつ比較的高粘度になるように調製することが好ましい。
【００６３】
（蛍光体ペースト組成物の調製）
次に、ペースト原料を分散処理することにより、蛍光体が透明樹脂中に充分に分散した蛍光体ペースト組成物を調製する。蛍光体ペースト組成物は、混合分散装置を用いてペースト原料を分散処理することにより得られる。
【００６４】
混合分散装置としては、公知の混合分散装置を用いることができるが、ロール型分散機を用いるとペースト原料に適度な圧縮力および剪断力を与えることができるため好ましい。ロール型分散機とは、回転数の異なる複数本のロールを有し、ロール間圧力を利用した圧縮作用と、速度の異なるロール間での剪断作用とを用いて、ロール間の間隙を通過するペースト原料等の被分散媒体に分散処理を行うものである。また、ロール型分散機の中では、３本ロールミルがより好ましい。ロール型分散機は、ロールが、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素等のファインセラミック製であると、ペースト原料等の被分散媒体への不純物の混入が少ないため好ましい。また、ファインセラミック製のロールの中でも、ハイアルミナ（純度９９％以上の高純度アルミナ）製のロールであると、不純物の混入がさらに少ないためより好ましい。
【００６５】
分散処理を行って得られた蛍光体ペースト組成物は、必要により脱泡攪拌機を用いて脱泡・攪拌処理を行うと、蛍光体ペースト組成物中の空気が充分に脱気されるため好ましい。脱泡攪拌機としては、蛍光体ペースト組成物等の被処理物を収容する容器が回転台上に偏心して載置されるとともに容器自体も回転することにより容器が自公転し、かつこの容器の自公転が減圧中で可能なものが挙げられる。
【００６６】
脱泡攪拌機を用い、減圧下で脱泡・攪拌処理を行う場合、減圧条件を５ｍＴｏｒｒ〜５０ｍＴｏｒｒの範囲内で行うと、脱気が充分に行われ、粘性の高い蛍光体ペースト組成物を得やすいため好ましい。また、減圧条件を５０ｍＴｏｒｒから５ｍＴｏｒｒまで徐々に下げるようにして脱泡・攪拌処理を行うと、脱気がより充分に行われ、より粘性の高い蛍光体ペースト組成物を得やすいためさらに好ましい。
【００６７】
分散処理と脱泡・攪拌処理とを行って得られた蛍光体ペースト組成物は、必要により、上記分散装置を用いて再度分散処理を行うと、さらに均一な蛍光体ペースト組成物が得られるため好ましい。
【００６８】
蛍光体ペースト組成物は、蛍光体粒子の分散が可能な範囲内で粘度が高くなるようにすると、蛍光体充填率の高い蛍光体層を形成することができるため好ましい。蛍光体ペースト組成物の粘度は、３０００Ｐａ・ｓ〜１００００Ｐａ・ｓが好ましい。
【００６９】
蛍光体ペースト組成物は、必要により、有機溶剤や結合剤樹脂等を添加して混合処理してもよい。有機溶媒や結合剤樹脂の添加量は、最終的に得ようとする蛍光体ペースト組成物の粘度や蛍光体含有率が所望の値となるように適宜調整される。
【００７０】
蛍光体ペースト組成物への有機溶剤や結合剤樹脂等の添加は、分散装置を用いて、有機溶剤や結合剤樹脂等を添加した蛍光体ペースト組成物を分散処理することにより得られる。有機溶剤や結合剤樹脂等の添加に用いられる分散装置としては、たとえばホモジナイザー、ディスパー、プロペラ型攪拌機、ニーダー、プラネタリーミキサー、乳鉢、竹へら等が挙げられる。
【００７１】
（蛍光体ペースト組成物の塗布・乾燥）
次に、ＬＥＤチップを実装した絶縁性基板を用意し、この絶縁性基板上のＬＥＤチップを覆うように蛍光体ペースト組成物を塗布し、乾燥させて、絶縁性基板上に蛍光体層を形成する。
【００７２】
必要により、ＬＥＤチップ上に蛍光体ペースト組成物を塗布する前に、ワイヤボンディング等によりＬＥＤチップに通電用の配線を設けても良い。
【００７３】
また、蛍光体層は、１個のＬＥＤチップを１個の蛍光体層で覆うように形成してもよいし、複数個のＬＥＤチップを１個の蛍光体層で覆うように形成してもよい。
【００７４】
本発明に係る白色光源は、配光性が良好であるため発光ばらつきが少ない。このため本発明に係る白色光源をバックライト等の面状光源に用いると、発光ばらつきの少ない面状光源が得られる。また、本発明に係る白色光源は、配光性がよく発光ばらつきが少ないため、照明装置用に好適である。
【００７５】
［バックライト］
本発明に係るバックライトは、本発明に係る白色光源を用いたものである。本発明に係るバックライトは、上記白色光源を用い、公知の方法で作製することができる。
【００７６】
本発明に係るバックライトは、発光ばらつきの少ない面状光源になる。このため、本発明に係るバックライトは、テレビ、パソコンのディスプレイ等の液晶表示装置用に好適である。
【００７７】
［液晶表示装置］
本発明に係る液晶表示装置は、本発明に係るバックライトを具備したものである。本発明に係る液晶表示装置は、上記バックライトを用い、公知の方法で作製することができる。
【００７８】
本発明に係る液晶表示装置は、バックライトの発光ばらつきが少ない。このため、本発明に係る液晶表示装置は、テレビ、パソコンのディスプレイ等の用途に好適である。
【００７９】
［照明装置］
本発明に係る照明装置は、本発明に係る白色光源を用いたものである。本発明に係る照明装置は、上記白色光源を用い、公知の方法で作製することができる。
【００８０】
本発明に係る照明装置は、白色光源の発光ばらつきが少ない。このため、本発明に係る照明装置は、家庭用、業務用等の照明装置として好適である。
【実施例】
【００８１】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されて解釈されるものではない。【００８２】
［実施例１］
（発光ダイオードチップの実装）
縦３ｍｍ×横３ｍｍ×厚さ０．２ｍｍの窒化アルミニウム絶縁性基板（熱伝導率２２０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用い、その表面に順にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの各層からなる正方形状の金属パターンを複数個形成した。また、窒化アルミニウム絶縁性基板はスルーホールにより裏面側に導通する構造とし、基板の裏面には電極パッドを形成した。【００８３】
さらに、各金属パターン上に励起波長３９０ｎｍの紫外線を発光する発光ダイオードチップ（ＬＥＤチップ）を１個ずつ接合し、発光ダイオードチップの下部電極と金属パターンとをそれぞれ電気的に接続した。さらに、発光ダイオードチップの上部電極と、この発光ダイオードチップが搭載されている金属パターンに隣接する他の金属パターンとをボンディングワイヤ法を使って導電性ワイヤにより電気的に接続した。なお、発光ダイオードチップの大きさは縦０．３６ｍｍ×横０．３６ｍｍ×高さ０．２ｍｍである。【００８４】
（蛍光体層の形成）
以下の手順により、発光ダイオードチップが搭載された絶縁性基板上に蛍光体層を形成した。【００８５】
青色蛍光体としてユーロピウム付活アルカリ土類クロロリン酸塩（Ｓｒ０．９９Ｅｕ０．０１）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２、緑色蛍光体としてユーロピウム、マンガン付活アルミン酸塩蛍光体（Ｂａ０．７２６Ｅｕ０．２７４）（Ｍｇ０．５５Ｍｎ０．４５）Ａｌ１０Ｏ１７、赤色蛍光体としてユーロピウム付活酸硫化ランタン（Ｌａ０．８８３Ｓｍ０．００２Ｅｕ０．１１５）２Ｏ２Ｓを用意した。【００８６】
＜ペースト原料の調製＞
はじめに、青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体と、シリコーン樹脂とを混合撹拌機を用いて混合し、ペースト原料を調製した。【００８７】
＜蛍光体ペースト組成物の調製＞
次に、ハイアルミナロールを備えた３本ロールミルを用い、ペースト原料を８時間分散処理した（第１分散処理）。第１分散処理後、脱泡攪拌機を用い、ペースト原料を５ｍＴｏｒｒで１０分間脱泡処理した（第１脱泡処理）。第１脱泡処理後、ペースト原料を第１分散処理と同条件で分散処理した（第２分散処理）。第２分散処理後、ペースト原料を第１脱泡処理と同条件で脱泡処理した（第２脱泡処理）。第２脱泡処理後、ペースト原料を第１分散処理と同条件で分散処理した（第３分散処理）。第３分散処理後、蛍光体ペースト組成物が得られた。蛍光体ペースト組成物は、粘度が６０００Ｐａ・ｓであった。【００８８】
＜蛍光体ペースト組成物の塗布・乾燥＞
発光ダイオードチップが搭載された絶縁性基板を用意し、この絶縁性基板上の発光ダイオードチップを覆うように蛍光体ペースト組成物を塗布し、乾燥させて、絶縁性基板上に蛍光体層を形成した。蛍光体層は、図１に示すような砲弾型に形成した。蛍光体層の形成により白色光源が得られた。【００８９】
（配光性の測定）
得られた白色光源について配光性の測定を行った。光度の測定はＪＩＳ−Ｃ−８１５２コンディションＢにより測定した。また、配光性ばらつきは２０°〜１６０°の範囲において、配光性ばらつき＝（光度最低値／光度最高値）の式により算出した。【００９０】
表１および表２に白色光源の製造条件を示す。また、表２に白色光源の配光性ばらつきの結果を示す。【００９１】
また、以下に示す、実施例および比較例についても、表１および表２に白色光源の製造条件を示し、表２に白色光源の配光性ばらつきの結果を示す。【００９２】
図３に実施例１で得られた白色光源の配光性の測定結果を示す。
【表１】
0005524051.tif 000002
【００９３】
【表２】
0005524051.tif 000003
【００９４】
実施例１の白色光源の発光特性を評価した。評価装置として、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ株式会社製全光束測定装置ＳＭＬＳ、および大塚電子株式会社瞬間マルチ測光システムＭＰＣＤ−３７００を用いた。白色光源に３０ｍＡを通電したときの電圧を求めたところ、電圧は３．３Ｖであった。また光源からの出射光は、光束が３５ｌｍ、ＣＩＥのＸＹＺ表色系でのｘが０．２８、ｙが０．２３であった。【００９５】
［実施例２〜５、比較例１、２］
白色光源の製造条件を表１および表２に示すように変えた以外は、実施例１と同様にして白色光源を作製した。【００９６】
比較例１および２では、表１に示すように、３本ロールミルに代えて１本ロールミルを用いた。【００９７】
図４に比較例２で得られた白色光源の配光性の測定結果を示す。【００９８】
図３および図４より、図３に示す実施例１で得られた白色光源は、図４に示す比較例２で得られた白色光源に比較して、２０°〜１６０°の範囲内で発光強度が均一でばらつきが小さいことが分かった。【００９９】
上記実施例で得られた白色光源を複数個用いて、液晶表示装置用バックライト（面状光源）を作製したところ輝度ムラの少ないバックライトが得られた。【０１００】
［実施例６］
蛍光体の種類を変えた以外は実施例１と同様にして、白色光源を作製した。具体的には、赤色蛍光体として（Ｓｒ０．０１Ｃａ０．９９）ＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ、緑色蛍光体として（Ｓｒ１．５８Ｂａ０．１１Ｍｇ０．２Ｅｕ０．１Ｍｎ０．０１）ＳｉＯ４、青色蛍光体として（Ｓｒ０．８５Ｂａ０．０１Ｃａ０．０９Ｅｕ０．０５）１０（ＰＯ４）３Ｃｌを用いた。得られた白色光源からの出射光は光束が３７ｌｍ、ＣＩＥのＸＹＺ表色系でのｘが０．２９、ｙが０．２３であった。【０１０１】
また配光性ばらつき等のデータを測定したところ、実施例１とほぼ同様の結果が得られた。
【図１】
0005524051.tif 000004
【図２】
0005524051.tif 000005
【図３】
0005524051.tif 000006
【図４】
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