(57)【要約】【課題】光変換部材の製造工程を簡素化し、手間やコストを低減できるとともに、光変換部材の製造時における蛍光体の失活を有効に防止できる光変換部材およびその製造方法を提供する。【解決手段】ガラス粉末、蛍光体粒子および５０％粒径Ｄ５０が５０ｎｍ以下のナノフィラーを混練して混練物とする混練工程と、得られた混練物を所望の形状に成形し焼成する焼成工程と、を有する光変換部材の製造方法、および表面に５０％粒径が５０ｎｍ以下のナノフィラーが吸着率２０〜８０％で吸着されている蛍光体粒子を分散して含有するガラスからなる光変換部材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末、蛍光体粒子および５０％粒径Ｄ５０が５０ｎｍ以下のナノフィラーを混練して混練物とする混練工程と、
得られた混練物を所望の形状に成形し焼成する焼成工程と、
を有することを特徴とする光変換部材の製造方法。
【請求項２】
前記混練工程が、前記蛍光体粒子と前記ナノフィラーとを混練する１次混練工程と、１次混練工程で得られた混練物に、前記ガラス粉末を添加して混練する２次混練工程と、からなる請求項１に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項３】
前記光変換部材における前記ナノフィラーの体積分率が０．６〜６．５％の範囲である請求項１または２に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項４】
前記ナノフィラーが、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアおよびマグネシアからなる群から選ばれる１種類以上のナノフィラーである請求項１〜３のいずれか１項に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項５】
前記混練工程において、さらに、５０％粒径Ｄ５０が５〜３０μｍであり、かつ、波長６３３ｎｍにおける屈折率ｎが１．５〜２．５である耐熱フィラーを混練する請求項１〜４のいずれか１項に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項６】
前記蛍光体粒子が、波長４００〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長５００〜７００ｎｍに発光ピークを有し、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、ハロゲン化物、アルミン酸塩化物およびハロリン酸塩化物からなる群から選ばれる１以上の化合物である請求項１〜５のいずれか１項に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項７】
前記ガラス粉末から得られるガラスが、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系である請求項１〜６のいずれか１項に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項８】
前記ガラス粉末から得られるガラスが、酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ５〜３５％、Ｂ２Ｏ３  １０〜５０％、ＺｎＯ  １０〜４８％を含有し、Ｂｉ２Ｏ３とＺｎＯの合量が１５％以上７０％未満である請求項７に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項９】
前記ガラス粉末から得られるガラスが、波長６３３ｎｍにおける屈折率が、１．７０〜２．２０である請求項１〜８のいずれか１項に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項１０】
蛍光体粒子を分散して含有するガラスからなる光変換部材であって、
前記蛍光体粒子の表面に、５０％粒径が５０ｎｍ以下のナノフィラーが吸着されており、その吸着率が２０〜８０％であることを特徴とする光変換部材。
【請求項１１】
前記ガラス中に、さらに、５０％粒径Ｄ５０が５〜３０μｍであり、かつ、波長６３３ｎｍにおける屈折率ｎが１．５〜２．５である耐熱フィラーを分散して含有する請求項１０に記載の光変換部材。
【請求項１２】
前記ナノフィラーが前記ガラス中にも分散して存在し、該光変換部材中における前記ナノフィラーの体積分率が０．６〜６．５％の範囲である請求項１０または１１に記載の光変換部材。
【請求項１３】
前記光変換部材の量子変換収率が８０％以上である請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の光変換部材と、該光変換部材を通して外部へ光を照射可能な光源と、を有することを特徴とする照明光源。
【請求項１５】
前記光源が、ＬＥＤ発光素子である請求項１４に記載の照明光源。
【請求項１６】
液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、を備えた液晶表示装置であって、
前記バックライトとして、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の光変換部材および前記光変換部材を通して外部に光を照射可能な光源からなる照明光源を有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の色を変換するための光変換部材の製造方法、その製造方法により得られる光変換部材、該光変換部材を有する照明光源および液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
白色ＬＥＤは、微小電力の白色照明光源として利用され、照明用途への応用が期待されている。一般に、白色ＬＥＤの白色光は、光源となる青色ＬＥＤ素子から発せられる青色光と、その青色光の一部を蛍光体により光の色（波長）を変換した、黄色、緑色、赤色等の光とを合成して得られる。
【０００３】
このような光源の光の色（波長）を変換する光変換部材としては、ガラス中に無機蛍光体を分散したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成の光変換部材は、ガラスの高い透過率を利用でき、さらに、ＬＥＤ素子から発せられる熱を光変換部材の外部に効率よく放出できる。また、光や熱による光変換部材（特に、蛍光体）の損傷も低く、長期の信頼性が得られる。
【０００４】
しかしながら、この光変換部材を製造する際には、特許文献１のように蛍光体粒子とガラス材料をそのまま混合した場合には、それらの相互作用によって蛍光体の失活が生じるおそれがあり、その場合には光変換効率が低下してしまう。このような製品特性の低下を抑制するために、蛍光体粒子の表面をセラミックス微粒子で被覆する方法（特許文献２参照）、金属酸化物の被膜を形成する方法（特許文献３〜４参照）、等が知られている。
【０００５】
また、蛍光体粒子表面を被覆しようとするものではないが、発光装置を製造するために使用される蛍光体含有組成物として、そのチキソトロピー性を改善するために、シリカ微粒子と、Ａｌ、ＺｒおよびＴｉから選ばれる１以上を含有する金属酸化物と、を併せて含有する蛍光体含有組成物、これを用いて形成された発光装置が知られている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５８３０８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２９２８９号公報
【特許文献３】特許第４９７１６３０号公報
【特許文献４】特開２００７−１６９４５２号公報
【特許文献５】特開２００８−２６０９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２記載のように、蛍光体粒子とセラミックス微粒子をスラリーとした後、乾燥させて溶媒を除去し、さらに熱処理してセラミックス微粒子による被覆層を形成することや、特許文献３や４記載のように、蛍光体粒子に酸化膜を被覆させるには、被膜形成の工程を独立して行い、被覆された蛍光体粒子を一旦単離しなければならない。したがって、光変換部材を製造するためには、蛍光体粒子の形成とは全く独立して、光変換部材の製造工程を行うため、製造工程に手間がかかり、コストも余計にかかってしまっていた。
【０００８】
また、特許文献５記載のものは蛍光体粒子の沈降を防止し、製造時の作業性を改善するものであるが、蛍光体粒子の表面にナノ粒子を吸着させることや、それにより蛍光体の失活を抑制する点については記載も示唆もされていない。
【０００９】
そこで、上記問題に鑑み、本発明は、光変換部材の製造工程を簡素化し、手間やコストを低減できるとともに、光変換部材の製造時における蛍光体の失活を有効に防止できる光変換部材の製造方法およびその方法により製造された光変換部材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らが鋭意検討した結果、光変換部材の製造において、所定のナノフィラーを混練した混練物を使用することで蛍光体の失活を抑制し、発光変換効率を高率に維持可能であることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１１】
すなわち、本発明の光変換部材の製造方法は、ガラス粉末、蛍光体粒子および５０％粒径Ｄ５０が５０ｎｍ以下のナノフィラーを混練して混練物とする混練工程と、得られた混練物を所望の形状に成形し焼成する焼成工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の光変換部材は、蛍光体粒子を分散して含有するガラスからなる光変換部材であって、前記蛍光体粒子の表面に、５０％粒径が５０ｎｍ以下のナノフィラーが吸着されており、その吸着率が２０〜８０％であることを特徴とする。ここで吸着率が２０〜８０％とは、蛍光体粒子の表面のうちナノフィラーの吸着している部分の面積が２０〜８０％である、ことを意味する。
【００１３】
また、本発明の照明光源は、本発明の光変換部材と、該光変換部材を通して外部へ光を照射可能な光源と、を有することを特徴とする。
また、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを照明するバックライトと、を備えた液晶表示装置であって、前記バックライトとして、本発明の光変換部材および前記光変換部材を通して外部に光を照射可能な光源からなる照明光源を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光変換部材の製造方法は、簡素な操作でありながら、ガラスと蛍光体粒子の相互作用を低減し、蛍光体の失活を効果的に抑制でき、光変換部材の製造時における手間とコストの低減を可能とするものである。
【００１５】
本発明の光変換部材は、上記のように蛍光体の失活を効果的に防止できるものであり、光変換部材の発光変換効率を良好なものとできる。したがって、光変換部材の特性を安定させ、効率的に製造できる。
【００１６】
本発明の光源照明は、本発明の光変換部材を使用するため、発光変換効率の良好な、安定した照明光が得られる。本発明の液晶表示装置は、その照明光源を適用しているため、発光変換効率が良好で、低消費電力が期待でき、さらに色再現性が高く、高精細な表現が可能である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の光変換部材の製造方法、光変換部材、照明光源および液晶表示装置について詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
＜光変換部材の製造方法＞
本実施形態の光変換部材は、ガラス粉末、蛍光体粒子およびナノフィラーの混合粉末の焼結体からなり、より具体的には、該混合粉末と樹脂および有機溶媒を混練して得られる混練物を焼成して得られる焼結体からなるものである。この光変換部材は、上記混練物を樹脂に塗工し、乾燥させて得られるグリーンシートを焼結して得られるガラスシートからなることが好ましい。なお、本明細書において上記樹脂および有機溶媒の混合物をビヒクルということもある。
【００１９】
このように、焼結体として本光変換部材を製造するには、ガラス粉末、蛍光体粒子、ナノフィラー、樹脂および有機溶媒を混練して混練物とする混練工程と、得られた混練物を所望の形状に成形し、焼成して光変換部材とする焼成工程と、を順次行えばよい。この製造方法を説明するにあたって、まずは、使用する材料について説明する。
【００２０】
［光変換部材の材料］
（ガラス粉末）
ここで使用するガラス粉末は、従来、光変換部材として使用されている公知のものであれば特に限定されずに使用できる。また、そのガラス転移点Ｔｇ（以下、単に「Ｔｇ」ともいう）が３００〜５５０℃であることが好ましい。ガラス転移点が５５０℃超では、光変換部材の製造工程中、焼成する際の温度が高くなり、ガラスと蛍光体が反応し、光変換部材の量子変換収率が低下するおそれがある。量子変換収率の低下を抑制するためには、ガラスのＴｇは、好ましくは５２０℃以下、より好ましくは５００℃以下、さらに好ましくは４８０℃以下である。
【００２１】
一方で、ガラス転移点Ｔｇが３００℃未満では焼成温度が低く、ガラスが流動する温度よりも脱灰温度の方が高くなるため、光変換部材中のカーボン含有量が多くなり、光変換部材の量子変換収率が低下するおそれがある。また、光変換部材の透過率が低下し、光源の発光効率が低くなるおそれがある。ガラス転移点Ｔｇは、より好ましくは３４０℃以上、さらに好ましくは３８０℃以上である。なお、本明細書においてガラスのＴｇは、ＤＴＡ曲線から算出されるものである。
【００２２】
ここで使用するガラス組成は、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系を主成分とすることが好ましい。中でも、酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ５〜３５％、Ｂ２Ｏ３  １０〜５０％、ＺｎＯ  １０〜４８％、を含有し、Ｂｉ２Ｏ３とＺｎＯの合量が１５％以上７０％未満であるガラスがより好ましい。
【００２３】
また、Ｂｉ２Ｏ３  ８〜３５％、Ｂ２Ｏ３  １０〜４５％、ＺｎＯ  １５〜４５％、を含有するガラスがさらに好ましい。
【００２４】
このガラスは本質的に上記成分からなることが好ましいが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を含有していてもよい。以下、このガラスの各成分について説明する。
【００２５】
Ｂｉ２Ｏ３は、ガラスの化学的耐久性を下げることなく、Ｔｇを低くする、かつ屈折率を高くする成分である。Ｂｉ２Ｏ３の含有量は、５〜３５％が好ましい。Ｂｉ２Ｏ３が５％未満では、ガラス粉末のＴｇが高くなり好ましくない。より好ましくは８％以上である。一方、３５％超では、ガラスが不安定になり、結晶化しやすく焼結性を損ねるおそれがある。さらに、ガラスの吸収端が長波長側にシフトし、ＬＥＤ素子の青色光を吸収してしまう、また、屈折率が高くなり過ぎて蛍光体との屈折率差が大きくなり、ＬＥＤの発光効率が低くなるおそれがある。Ｂｉ２Ｏ３の含有量は、８〜３５％がより好ましく、１０〜３５％がさらに好ましい。
【００２６】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマーであり、ガラスを安定化できる成分である。Ｂ２Ｏ３の含有量は、１０〜５０％が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が１０％未満では、ガラスが不安定になり、結晶化しやすく、また、焼結性を損ねるおそれがある。一方で、Ｂ２Ｏ３の含有量が５０％超では、ガラスの化学的耐久性が低下するおそれがある。Ｂ２Ｏ３の含有量は、１０〜４５％がより好ましく、１５〜４５％がさらに好ましい。
【００２７】
ＺｎＯは、Ｔｇを下げる、かつ屈折率を高くする成分である。ＺｎＯの含有量は、１０〜４８％が好ましい。ＺｎＯの含有量が４８％超では、ガラス化し難くなり、ガラスの製造が困難になる。ＺｎＯの含有量は、１５〜４８％がより好ましく、１５〜４５％がさらに好ましい。
【００２８】
ＳｉＯ２は、ガラスの安定性を高くする成分である。ＳｉＯ２の含有量は、０〜３５％が好ましい。ＳｉＯ２の含有量が、３５％超では、Ｔｇが高くなるおそれがある。ＳｉＯ２の含有量は、０〜３０％がより好ましく、０〜２０％がさらに好ましい。
【００２９】
ＴｅＯ２は、Ｔｇを下げ、屈折率を高くし、かつ液相温度を下げる成分である。ＴｅＯ２の含有量は、０〜２０％が好ましい。ＴｅＯ２の含有量が２０％超では、焼結性を損ねる、もしくは焼成時に蛍光体と反応して蛍光体を失活させるおそれがある。ＴｅＯ２の含有量は、１６％以下がより好ましく、１４％以下がさらに好ましく、１２％以下が特に好ましい。
【００３０】
Ａｌ２Ｏ３は化学的耐久性を向上させ、焼成時に蛍光体との反応を抑制する成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、０〜４％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が４％超では、Ｔｇが高くなり過ぎる、液相温度を上げる、焼結性を損ねるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、３％以下がより好ましい。
【００３１】
ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯおよびＢａＯのアルカリ土類金属酸化物は、ガラスの安定性を高めるとともに、Ｔｇを下げる成分である。アルカリ土類金属酸化物の合計量は、０〜２０％が好ましい。この合計量が、２０％超では、ガラスの安定性が低下する。より好ましくは、合計量は１８％以下である。また、アルカリ土類金属酸化物としては、ＢａＯが好ましい。
【００３２】
ＭｎＯ２およびＣｅＯ２は、ガラス中で酸化剤として機能するため、含有することが好ましい。いずれもガラス中のＢｉ２Ｏ３の還元を防止できるため、この系のガラスを安定化できる。Ｂｉ２Ｏ３が還元されると、ガラスが着色するため、好ましくない。そのため、ＭｎＯ２およびＣｅＯ２の含有量はそれぞれ０〜１％が好ましい。含有量が１％超では、着色が大きくなるおそれがある。好ましくは０〜０．５％である。
【００３３】
Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのアルカリ金属酸化物は、Ｔｇを下げる成分である。アルカリ金属酸化物の合計量は０〜１５％が好ましい。上記合計量が１５％超では、屈折率が低下し、ガラスの化学的耐久性が低下するおそれがある。より好ましくは０〜１０％、さらに好ましくは０〜５％である。
【００３４】
ガラスは、内包泡を脱泡できるものをさらに含んでもよい。このようなものとしては、塩化銅のような酸化触媒性を持つ金属化合物や酸化アンチモンのような、価数変化により複数の酸化数を持てるような元素が挙げられる。これらの成分の含有量は、０〜１５％が好ましい。
【００３５】
ガラスの密度は３．５〜７．０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。この範囲を外れると蛍光体との比重差が大きくなり、蛍光体粒子がガラス粉末中に均一に分散されなくなり、光変換部材にした場合に変換効率が低下するおそれがある。密度はより好ましくは３．７〜６．５ｇ／ｃｍ３、さらに好ましくは４．１〜６．０ｇ／ｃｍ３である。
【００３６】
ガラスの屈折率は、波長６３３ｎｍにおいて、１．７０〜２．２０であることが好ましい。この範囲を外れると蛍光体粒子との屈折率差が大きくなり、光変換部材にした場合に変換効率が低下するおそれがある。屈折率はより好ましくは１．７０〜２．１０、さらに好ましくは１．７５〜２．１０である。
【００３７】
上記のような組成、特性を有するガラスを粉末状にして原料とする。ここで使用するガラス粉末は、上記したガラスの組成を満足するように公知のガラス粉末の複数種を混合して調製してもよいし、所定の熱特性を有するように成分を調合して混合し、電気炉などで溶融し、急冷して所定の組成を有するガラスとして製造しておき、これを粉砕し、分級して調製してもよい。
【００３８】
このときガラス粉末の５０％粒径は２．０μｍ未満が好ましい。５０％粒径が２．０μｍ以上では、蛍光体粒子がガラス粉末中に均一に分散されなくなり、光変換部材にした場合に光変換効率が低下したり、焼成時の収縮量が大きくなったりするおそれがある。５０％粒径は、より好ましくは１．５μｍ以下、さらに好ましくは１．４μｍ以下である。
【００３９】
また、ガラス粉末の最大粒径Ｄｍａｘは、３０μｍ以下が好ましい。最大粒径Ｄｍａｘが３０μｍ超では、蛍光体粒子がガラス粉末中に均一に分散されにくくなり、光変換部材を製造した場合に、蛍光体の光変換効率を低下させたり、焼成時の収縮量が大きくなったりするおそれがある。Ｄｍａｘは、より好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以下である。
【００４０】
なお、本明細書において、５０％粒径は、レーザ回折式粒度分布測定により得られた粒度分布から、体積基準での積算％における５０％値として算出した値（Ｄ５０）であり、最大粒径Ｄｍａｘはレーザ回折式粒度分布測定により算出した最大粒径の値である。
【００４１】
（蛍光体粒子）
ここで使用する蛍光体粒子は、光源の波長を変換できるものであれば、その種類は限定されず、光変換部材に使用される公知の蛍光体粒子であればよい。このような蛍光体粒子としては、例えば、酸化物、窒化物、酸窒化物、硫化物、酸硫化物、ハロゲン化物、アルミン酸塩化物またはハロリン酸塩化物等が挙げられる。上記した蛍光体の中でも、青色の光を赤、緑または黄色に変換するものが好ましく、波長４００〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長５００〜７００ｎｍに発光ピーク（λｐ）を有するものがより好ましい。
【００４２】
蛍光体は、光変換部材を通過する光が所望の色に変換されるのであれば、上記した化合物からなる群から選ばれる１以上の化合物を含有していればよく、複数種の化合物を混合して含有していてもよいし、いずれか１つを単独で含有していてもよい。色設計の容易さの観点から、いずれか１つを単独で含有することが好ましい。また、量子変換収率を高くする観点から、蛍光体は酸化物またはアルミン酸塩化物が好ましい。酸化物またはアルミン酸塩化物の蛍光体としては、ガーネット系結晶がより好ましい。ガーネット系結晶は耐水性や耐熱性に優れ、後述する製造工程を経る場合、スラリー中における失活や焼成中の失活が生じにくい。上記したガーネット系結晶としては、イットリウムとアルミニウムの複合酸化物（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２；以下、本明細書ではＹＡＧと略す）や、ルテチウムとアルミニウムの複合酸化物（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２；以下、本明細書ではＬＡＧと略す）が挙げられる。
【００４３】
また、合成光に赤色成分を含有させる場合には、青色光を赤色に変換可能な蛍光体として（Ｃａ（Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３）等のＣＡＳＮ系結晶やＳｉＡｌＯＮ系結晶からなる蛍光体を含有させることが好ましい。
【００４４】
蛍光体粒子の５０％粒径Ｄ５０は、１〜３０μｍが好ましい。蛍光体粒子の５０％粒径が１μｍ未満であると、蛍光体粒子の比表面積が大きくなり、失活しやすくなるおそれがある、または、蛍光体粒子同士が凝集しやすくなり、光の変換効率が低下するおそれがある。この５０％粒径は、より好ましくは３μｍ以上、さらに好ましくは５μｍ以上、特に好ましくは７μｍ以上である。一方、蛍光体粒子の５０％粒径が３０μｍ超では、光変換部材中で分散性が悪くなり、光の変換効率が低下すると共に、色度ムラが生じるおそれがある。そのため、５０％粒径は、より好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以下である。
【００４５】
（ナノフィラー）
ここで使用されるナノフィラーは、その５０％粒径が５０ｎｍ以下の微細な無機粒子である。このようなナノフィラーを使用することで、光変換部材の製造過程において蛍光体粒子の表面にナノフィラーを吸着させ、蛍光体粒子とガラス材料とが相互作用することで蛍光体が失活等するのを抑制する。このナノフィラーの５０％粒径が５０ｎｍを超えると、光の透過率に悪影響を与えるおそれがある。また、下限値は特に限定されないが、小さくなりすぎると凝集しやすくなり、光変換部材中に２次粒子が存在し、これが光の透過率に悪影響を与えるおそれがあることから２ｎｍ以上が好ましい。
【００４６】
このナノフィラーとしては、光変換部材の製造時における焼成温度に対して耐熱性を有し、かつ蛍光体に吸着しやすいものが好ましく、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、マグネシア等が挙げられ、これらのうち少なくとも１種以上を含有していればよい。
【００４７】
（樹脂および有機溶媒）
そして、ここで使用される樹脂としては、エチルセルロース、ニトロセルロース、アクリル樹脂、酢酸ビニル、ブチラール樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂またはロジン樹脂などを使用できる。また、上記有機溶媒としては、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、アルコール、エーテル、ケトンまたはエステル類などを使用できる。なお、グリーンシートの強度向上のためには、ビヒクルに、ブチラール樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂またはロジン樹脂などを含有することが好ましい。
【００４８】
次に、本実施形態の光変換部材の製造方法における各工程について説明する。
［混練工程］
本実施形態における混練工程は、上記したガラス粉末、蛍光体粒子、ナノフィラー、樹脂および有機溶媒を混練してスラリー状の混練物とするもので、これら原料を均一に混練できればよい。この混練にあたっては、公知の混練方法、例えば、ディゾルバー、ホモミキサー、ニーダー、ロールミル、サンドミル、アトライター、ボールミル、バイブレーターミル、高速インペラーミル、超音波ホモジナイザー、振とう機等を使用した混練を行えばよい。
【００４９】
なお、この混練にあたっては、蛍光体粒子の表面にナノフィラーが所定量吸着するように行えばよく、その混練方法は問わない。すなわち、ガラス粉末、蛍光体粒子およびナノフィラーを全て同時に混練してもよいし、まず蛍光体粒子およびナノフィラーを混練する１次混練工程を行い、次いで、ガラス粉末を添加し混練する２次混練工程を行うようにしてもよい。
蛍光体粒子の表面にナノフィラーを効果的に吸着させることができる点では、１次混練と２次混練を順番に２段階で行う混練方法が好ましい。この場合、１次混錬では、蛍光体粒子、ナノフィラーに、溶媒を加えて混錬することが好ましい。またビヒクルを１次混錬または２次混錬で加えてもよい。
【００５０】
上記成分を混練する際、蛍光体粒子、ナノフィラーおよびガラス粉末の合計量を１００％としたとき、混合粉末中の各成分の含有量は、体積分率で、蛍光体粒子が１〜４０％、ナノフィラーが０．６〜６．５％、ガラス粉末が５３．５〜９８．４％とするのが好ましい。
【００５１】
蛍光体粒子を１％以上、ガラス粉末を９８．４％以下で含有すれば、量子変換収率を高くでき、入射光を効率的に変換でき、所望の色の光が得られる。蛍光体粒子の体積分率は、より好ましくは５％以上、さらに好ましくは７％以上、特に好ましくは１０％以上である。ガラス粉末の体積分率は、より好ましくは９１％以下、さらに好ましくは８７％以下、特に好ましくは８３％以下である。
【００５２】
蛍光体粒子の体積分率が４０％超で、ガラス粉末の体積分率が５３．５％未満では、蛍光体粒子とガラス粉末の混合体の焼結性を損ね、さらに光変換部材の透過率が低くなるおそれがある。また、変換される蛍光色の光が多くなり、所望の色の光が得られないおそれがある。蛍光体粒子の体積分率は、より好ましくは３５％以下、さらに好ましくは３０％以下、特に好ましくは２５％以下である。ガラス粉末の体積分率は、より好ましくは５５％以上、さらに好ましくは６０％以上、特に好ましくは６５％以上である。
【００５３】
また、ナノフィラーの体積分率が０．６％以上であると、蛍光体粒子のガラスとの相互作用を有効に抑制し、蛍光体の失活を抑制でき好ましい。ナノフィラーの体積分率は、より好ましくは０．８％以上、さらに好ましくは１．０％以上、特に好ましくは１．２％以上である。また、ナノフィラーの体積分率が６．５％超となると、蛍光体粒子の表面に存在する以外に、ガラス中に分散するナノフィラーの量が多くなり、さらに、ナノフィラーの凝集体が生じやすくなってしまい、光変換部材の透過率が低下するおそれがある。ナノフィラーの体積分率は、好ましくは６．０％以下、より好ましくは５．５％以下、さらに好ましくは５．０％以下、特に好ましくは４．５％以下である。
【００５４】
なお、樹脂および有機溶剤からなるビヒクルは、上記混合粉末に対して、次の成形工程で所定形状に成形可能な程度の粘度となる量を混合してスラリー状の混練物とすればよい。
【００５５】
［焼成工程］
本発明における焼成工程は、上記混練工程で得られた混練物を、所望の形状に成形した後、焼成するものである。まず、成形方法としては、所望の形状が付与できれば、特に制限されるものではなく、例えば、プレス成形法、ロール成形法、ドクターブレード成形法などの公知の方法が挙げられる。ドクターブレード成形法で得られるグリーンシートは、均一な膜厚の光変換部材を大面積で効率よく製造できるため好ましい。
【００５６】
グリーンシートは、例えば、以下の工程で製造できる。ガラス粉末、蛍光体粒子およびナノフィラーをビヒクルに混練し、脱泡してスラリー状の混練物を得る。得られた混練物をドクターブレード法により、樹脂上に塗工し、乾燥する。乾燥後、所望の大きさに切り出し、透明樹脂を剥がして、シート状の混練物を得る。これをグリーンシートとも呼ぶ。さらに、これらをプレスし、積層体にすることで、所望の厚みの成形体を確保できる。
【００５７】
ここで、スラリー状の混練物を塗工する樹脂としては、剥離性を有するものであれば、特に限定されない。また、検査のしやすさから透明であることが好ましい。さらに、均一な膜厚のグリーンシートが得られるように、均一な厚さであることが好ましく、ＰＥＴフィルムのようなフィルム状の透明樹脂などが挙げられる。
【００５８】
次に、得られた混練物を焼成するが、この焼成は、混合粉末を焼結させて、その表面にナノフィラーが吸着してなる蛍光体粒子を分散して含有するガラスを得るものであり、公知の焼成方法によりガラス体を製造すればよい。
【００５９】
焼成工程は焼成してガラス体とできれば、その条件は特に限定されないが、焼成温度は、４００〜６５０℃の範囲が、焼成時間は１〜１０時間の範囲が好ましい。本発明の光変換部材の製造方法において、上記範囲外で実施すると、光変換部材の量子変換収率が低下するおそれがある。
【００６０】
このようにして得られる光変換部材は、ガラス中に蛍光体粒子が分散してなり、その蛍光体粒子表面にはナノフィラーが吸着してなり、このナノフィラーがガラスとの相互作用による蛍光体の失活を抑制した、特性の安定したものとして得られる。なお、ナノフィラーの全てが蛍光体粒子表面に吸着している必要は必ずしもなく、一部はガラス中に分散されていてもよい。
【００６１】
また、このように優れた特性の光変換部材を、従来のように蛍光体粒子の表面を被覆する工程を経ずに、原料の混合操作という非常に簡便な操作だけで達成することができる。この原料の混合操作は、従来の光変換部材で使用する機材をそのまま使用できるものでもあるため、本発明の光変換部材の製造方法は、光変換部材を低コストで容易かつ簡便な操作で製造可能となる非常に優れた発明である。
【００６２】
＜光変換部材＞
次に本実施形態の光変換部材について説明する。この光変換部材は、上記の製造方法により得られるものであり、蛍光体粒子を分散して含有するガラスからなり、さらに、該ガラス中に分散する蛍光体粒子の表面にはナノフィラーが吸着してなるものである。このような光変換部材は、光源から発せられた光の一部を透過し、残部の光の波長を変換し、透過する光と波長を変換した光とを合成することにより、所望の色度を有する光を外部へ照射可能とする。この光変換部材は、青色光源を白色に変換するための光変換部材として特に有用である。また、ここで使用する光源としてはＬＥＤ発光素子が好ましい。
【００６３】
ここで、本実施形態の光変換部材は、上記のようにガラス中に、その表面にナノフィラーが吸着した蛍光体粒子が分散してなるものであるが、ナノフィラーの一部が蛍光体粒子に吸着し、一部がガラス中に分散して存在する。このとき、蛍光体粒子の表面に吸着しているナノフィラーの吸着率は、２０〜８０％が好ましい。２０％未満であると吸着量が少ないためガラスとの相互作用により、蛍光体の失活が生じるおそれがある。より好ましくは２５％以上、さらに好ましくは３０％以上である。８０％を超えると、使用するナノフィラーの量が多くなり、ガラス中に分散するナノフィラー量が増え、光変換部材の光透過率が低減するおそれがある。より好ましくは７５％以下、さらに好ましくは７０％以下である。
【００６４】
なお、本明細書において、蛍光体表面におけるナノフィラーの吸着率は、光変換部材の割断面のＳＥＭ写真において、蛍光体／ガラス界面の周の長さに対するナノフィラーの吸着部分の長さの割合が蛍光体表面の全面において一様だと仮定し、サンプリングした少なくとも３つ以上の蛍光体粒子における上記割合の平均値として算出されるものである。このとき、割断面における蛍光体粒子の粒子径を（長径＋短径）／２として算出し、この粒子径が、使用した蛍光体粒子の５０％粒径の±１０％以内となる蛍光体粒子断面を選択し、その蛍光体／ガラス界面の周の長さを画像処理により算出する。また、ナノフィラーの吸着部分の長さは、蛍光体／ガラス界面の周上に存在している（ＳＥＭ写真上は蛍光体／ガラス界面と重なり界面を隠している）ナノフィラーを吸着していると定義し、その吸着しているナノフィラーの箇所を選択し、蛍光体／ガラス界面の周の長さ同様、画像処理により吸着部分の長さ（ＳＥＭ写真上、蛍光体／ガラス界面と重なっている長さ）を算出する。
【００６５】
この光変換部材の量子変換収率は８０％以上が好ましい。量子変換収率が８０％未満では、所望の色を得るために、光変換部材の厚みを大きくしなければならない。厚みが大きくなると、光変換部材の透過率が低下するおそれがある。光変換部材の量子変換収率は、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上である。なお、上記量子変換収率は、励起光を照射した時の、発光としてサンプルから放出されたフォトン数と、サンプルにより吸収されたフォトン数との比率で表される。上記フォトン数は、積分球法で測定する。
【００６６】
この光変換部材は、量子変換収率が高く保持できるので、光変換部材を薄くしても、上記した光変換部材の機能を発揮できる。光変換部材の厚みは５０〜５００μｍが好ましい。光変換部材の厚みが５０μｍ以上では、光変換部材のハンドリングが容易になり、特に所望の大きさにカットする際に光変換部材の割れを抑制できる。光変換部材の厚みは、より好ましくは８０μｍ以上、さらに好ましくは１００μｍ以上、特に好ましくは１２０μｍ以上である。光変換部材の厚みが５００μｍ以下であれば、光変換部材を透過する全光束量を高く維持できる。光変換部材の厚みは、好ましくは４００μｍ以下、さらに好ましくは３００μｍ以下、特に好ましくは２５０μｍ以下である。
【００６７】
なお、用いる蛍光体が著しく高価な場合、光変換部材に含有させる蛍光体量を極力抑えたいため、全光束量を犠牲にしても光変換部材の厚みを大きくして光変換効率を担保させる可能性があり、その場合、全光束量と光変換効率のバランスをとって、光変換部材の厚みを２５０〜５００μｍの間で選択することがある。
【００６８】
この光変換部材の平面形状は特に限定されない。例えば、光変換部材が光源と接して使用される場合、光源からの光の漏れを防ぐために、光変換部材の形状は光源の形状に合わせて製造される。光源は矩形状または円状が一般的であるため、光変換部材も矩形状または円状が好ましい。また、この光変換部材は板状、すなわち断面形状は矩形状が好ましい。光変換部材内で板厚にばらつきが小さいほど、面内の色のばらつきを小さくできるため好ましい。
【００６９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について以下説明する。この第２の実施形態では、粉末原料としてガラス粉末、蛍光体粒子およびナノフィラーに、さらに耐熱フィラーを添加混合する以外は、第１の実施形態と同一の構成である。以下、この相違点についてのみ説明する。
【００７０】
ここで使用される耐熱フィラーは、その５０％粒径Ｄ５０と波長６３３ｎｍにおけるその屈折率ｎとの関係式［Ｄ５０／ｎ］が２〜２０である耐熱フィラーである。このような耐熱フィラーをガラス中に含有させることで、光変換部材を製造する際に、焼成時に生じる収縮を抑制し、光変換部材中の蛍光体粒子の均一分散性を良好に保持できる。この耐熱フィラーにおける上記の関係式［Ｄ５０／ｎ］が２未満であると、光源の光を散乱しやすくなり光変換部材の光の透過率が低下する傾向があり、２０を超えるとガラス中への分散性が低下し、収縮を均一に抑制できなくなるおそれがある。この関係式［Ｄ５０／ｎ］は好ましくは３〜１８、より好ましくは４〜１５の範囲である。
【００７１】
この耐熱フィラーの５０％粒径Ｄ５０は５〜３０μｍが好ましい。５μｍ未満であると光源の光を散乱しやすくなり光変換部材の光の透過率が低下するおそれがあり、３０μｍを超えると光変換部材中の耐熱フィラーの分散性が低下し、焼成時における収縮を十分に抑制できなくなるおそれがある。この５０％粒径Ｄ５０は、より好ましくは６〜２５μｍ、さらに好ましくは８〜２２μｍである。
【００７２】
また、波長６３３ｎｍにおける、この耐熱フィラーの屈折率ｎは１．５〜２．５が好ましい。屈折率が当該範囲から外れると、ガラスとの屈折率差が大きくなるため、耐熱フィラーとガラスの界面での屈折が大きくなって光源の光を散乱しやすくなり光変換部材の光の透過率が低下するおそれがある。この耐熱フィラーの屈折率ｎは、より好ましくは１．６〜２．３、さらに好ましくは１．７〜２．２である。
【００７３】
また、この耐熱フィラーは、光変換部材の製造時における焼成温度に対して耐熱性を有するものであればよく、例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア等が挙げられ、これらのうち少なくとも１種以上を含有していればよい。
【００７４】
なお、耐熱フィラーの屈折率は、そのバルク体を用い、波長６３３ｎｍの光に対する屈折率ｎを、メトリコン社製モデル２０１０プリズムカプラを用いて測定した。
【００７５】
上記のように、この第２の実施形態における光変換部材は、ガラス中にナノフィラーが吸着した蛍光体粒子と耐熱フィラーとが分散して構成されている。光変換部材の焼成時における収縮を十分に抑制するために、ガラス、蛍光体粒子、ナノフィラーおよび耐熱フィラーの合計量を１００％としたとき、体積分率で、耐熱フィラーを３〜３０％含有することが好ましい。この含有率が３％未満であると十分に収縮を抑制できなくなるおそれがあり、３０％を超えると光変換部材の光の透過率が低下して光源の利用効率が低下するおそれがある。
【００７６】
このとき、体積分率で、ガラスを５３．５〜９５．４％、蛍光体粒子を１〜４０％、ナノフィラーを０．６〜６．５％含有することが好ましい。このような含有量とすることで、光変換部材として、光源からの光の透過率、蛍光体粒子の光変換量、をバランスよく製造でき、かつ、製造時の収縮を抑制して、光変換色度のムラが生じることを抑制できる。
【００７７】
そして、この耐熱フィラーを使用する場合の光変換部材の製造は、混練工程において、他の粉末原料と混合して使用すればよい。なお、粉末原料の混合は、全ての原料を同時に混合してもよいし、１次混練および２次混練のように段階的に混練する場合には、耐熱フィラーを少なくともいずれかの混練工程で加えればよい。
【００７８】
＜照明光源＞
本発明の照明光源は、上記本光変換部材と、該光変換部材を通して外部へ光を照射可能な光源と、から構成される。
【００７９】
上記のようにして得られた光変換部材と光源とを組合せることで、所望の色を発する照明光源として利用できる。光変換部材は、光源と接して配置されると、光の漏れを防げるため好ましい。また、光源としては、ＬＥＤ発光素子が好ましく、青色ＬＥＤ発光素子がより好ましい。ＬＥＤ発光素子を光源として使用すれば、ＬＥＤ照明光源として利用できる。
【００８０】
＜液晶表示装置＞
さらに、上記した光変換部材を光源と組み合わせて、液晶表示装置を構成する場合を説明する。すなわち、本実施形態における液晶表示装置は、液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを照明するバックライトと、を備えた液晶表示装置であって、バックライトとして、上記光変換部材および該光変換部材を通して外部に光を照射可能な光源からなる照明光源を有することを特徴とする。
【００８１】
（バックライト）
本実施形態で使用するバックライトは、上記説明した光変換部材と、該光変換部材を通して外部へ光を照射可能な光源と、から構成される。
上記のようにして得られた光変換部材と光源とを組合せることで、高輝度かつ広範囲な色再現性が得られる液晶表示装置用のバックライトとして好適に利用できる。光変換部材は、光源と接して配置されると、光の漏れを防げるため好ましい。また、光源としては、ＬＥＤ発光素子が好ましく、青色ＬＥＤ発光素子がより好ましく、バックライトは白色光を照射可能とするものが好ましい。
【００８２】
（液晶表示パネル）
本実施形態で使用する液晶表示パネルは、公知の液晶表示パネルであれば特に限定されずに使用できる。液晶表示パネルは、偏光フィルタを備える２枚のガラス板の間に配向膜を設け、電圧をかけることによって液晶分子の向きを変えて、光の透過率を増減させることで像を表示する。
【００８３】
このように構成される液晶表示装置では、バックライトに本発明の照明光源を用いるため、例えば、光の３原色による色域が広い明るい白色光で、液晶表示パネルを照明することができる。よって、液晶表示パネルの表示画面において輝度の高い純白色を得ることができ、色再現性が良好で表示画面の品質の向上を図ることができる。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例（例８〜１１、１４）および比較例（例１〜７、１２、１３）に基づき本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例および製造例に限定して解釈されるものではない。
【００８５】
（例１〜１４）
酸化物基準のモル％表記で、それぞれ表１に示した組成になるように各成分の原料を調合し、ガラス原料を混合した。これらを、金ルツボ中で９５０℃に電気炉で加熱、溶融して、融液の一部を回転ロールで急冷して、２種類の組成のガラスリボンを形成した。また、融液の一部は成形後冷却し、ガラス板を得た。
得られたガラスリボンを、ボールミルで粉砕し、目開き１５０μｍの網目を有する篩にかけ、さらに気流分級し、ガラス１および２の粉末（ガラス粉末）を得た。得られたガラス粉末の５０％粒径Ｄ５０はそれぞれ１．３μｍ、１．２μｍであった。
【００８６】
得られたガラス粉末のガラス転移点Ｔｇは、示差熱分析計（リガク社製、商品名：ＴＧ８１１０）を使用して測定した。
さらに、得られたガラス板は、アルキメデス法により比重ｄを測定後、厚み１ｍｍ、大きさ２０ｍｍ×２０ｍｍの板状に加工後その両面を鏡面研磨してサンプル板とし、波長６３３ｎｍの光に対する屈折率ｎを、メトリコン社製モデル２０１０プリズムカプラを用いて測定した。
【００８７】
【表１】
2015046579.tif 000002
【００８８】
蛍光体粒子として、５０％粒径Ｄ５０が１１μｍ、４６０ｎｍ励起で蛍光体ピーク波長が約６２８ｎｍであるＥｕ付活ＣＡＳＮ蛍光体と、５０％粒径Ｄ５０が３μｍ、４６０ｎｍ励起で蛍光体ピーク波長が約５３８ｎｍであるＥｕ付活ＳｒＧａ２Ｓ４蛍光体を使用した。
【００８９】
耐熱フィラーとして、５０％粒径Ｄ５０が１８μｍ、波長６３３ｎｍにおける屈折率が１．７６である単結晶アルミナを、ナノフィラーとして、５０％粒径Ｄ５０が約３０ｎｍであるアルミナをそれぞれ使用した。なお、実施例で使用した蛍光体粒子、耐熱フィラーおよびガラス粉末の５０％粒径Ｄ５０は、レーザ回折式粒度分布測定（島津製作所社製、装置名：ＳＡＬＤ２１００）により算出した。
【００９０】
ガラス、蛍光体、耐熱フィラーおよびナノフィラーを、表２〜３に示す組み合わせとし、蛍光体粒子を最終固形分率換算の体積分率で２０％、耐熱フィラーおよびナノフィラーを表２〜３に示す最終固形分率換算の体積分率で使用した。まず、蛍光体粒子と、耐熱フィラーと、ナノフィラーとに、溶媒とビヒクルを加えて１次混練した。次いで、ガラス粉末、蛍光体粒子、耐熱フィラーおよびナノフィラーを合算した最終固形分率換算の体積分率が１００％になるように、ガラス粉末を１次混練物に添加、混合して２次混練してスラリーを得た。このスラリーをＰＥＴフィルム（帝人社製）にドクターブレード法で塗工した。これを、乾燥炉で約３０分間乾燥し、約４ｃｍ四方の大きさに切り出し、ＰＥＴフィルムを剥がして、厚み０．５〜０．７ｍｍのグリーンシートを得た。
【００９１】
このグリーンシートを、離型剤を塗布したムライト基板に載せて、３８０℃、４時間、大気雰囲気下で焼成後、表２〜３に示すような焼成条件で光変換部材を製造した。ここで、焼成雰囲気の「Ａｉｒ」は大気焼成、「ＬＰ」は到達真空度約６０Ｐａの減圧焼成をそれぞれ示している。
【００９２】
光変換部材の量子変換収率は、得られた光変換部材の中央部を１ｃｍ四方の大きさに切り出し、絶対ＰＬ量子収率測定装置（浜松ホトニクス社製、商品名：Ｑｕａｎｔａｕｒｕ−ＱＹ）を使用して、励起光波長４６０ｎｍにて測定した。
光変換部材の全光線透過率は、ヘイズ測定装置（スガ試験機社製、商品名：ヘイズメーターＨＺ−２）を使用して、Ｃ光源にて測定した。
ナノフィラーの吸着率は、得られた光変換部材を割断し、その厚み方向の断面をSEM（日立ハイテクノロジーズ社製、商品名：Ｓ−３０００Ｈ）により、倍率５０００倍で観察後、その写真を画像処理により算出して得た。
【００９３】
これらの製造条件、光変換部材の特性も併せて表２〜３に示した。
【００９４】
【表２】
2015046579.tif 000003
【００９５】
【表３】
2015046579.tif 000004
【００９６】
これら表２〜３から、まずＣＡＳＮ蛍光体において、実施例である例８〜例１１は、ナノフィラーの体積分率が０．６〜６．５％の範囲内であり、ナノフィラーの吸着率は２０〜８０％で、８０％以上の量子変換収率と１０％以上の全光線透過率を維持している。また、焼成条件が同一である例１および例６と比較して、例８および例１１の量子変換収率は高く、さらに焼成温度が５００℃と高い例２、例４、例５および例７では量子変換収率の著しい低下が見られるのに対し、例９では、高い量子変換収率を維持していることから、ナノフィラーが蛍光体の熱失活を抑制する効果を有していることが分かる。一方で、ナノフィラーの体積分率が６．５％超である例１２では、高い量子変換収率を示しているが、全光線透過率が１０％未満と低いため、発光変換効率が低くなるおそれがある。
【００９７】
次に、硫化物蛍光体であるＥｕ付活ＳｒＧａ２Ｓ４蛍光体において、ナノフィラーを用いていない例１３では、量子変換収率は８０％未満であるのに対し、例１４では高い量子変換収率を維持しており、硫化物蛍光体においてもナノフィラーが熱失活の抑制効果に寄与していることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明の光変換部材、光変換部材の製造方法は、簡便な操作により製造時の手間とコストを低減でき、さらに焼成時等の蛍光体の失活を抑制することが可能で、発光変換効率の高く維持した光変換部材を安価に提供できる。この光変換部材は、照明用途としての利用に好適である。