(57)【要約】【課題】焼成時に成形体に圧力をかけて変形を抑制するとともに、脱灰も十分に行うことができる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を提供する。【解決手段】ガラス粉末、蛍光体粒子、樹脂および溶媒を混練して混練物１を得た後、得られた混練物１を所望の形状に成形し、次いで焼成する光変換部材の製造方法であって、混練物１を、気孔率が１５〜６０％の２つの基材２の間に挟みながら焼成する光変換部材の製造方法。【選択図】図１
2015053471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末、蛍光体粒子、樹脂および溶媒を混練して混練物を得た後、得られた混練物を所望の形状に成形し、次いで焼成する光変換部材の製造方法であって、
前記混練物を、気孔率が１５〜６０％の２つの基材の間に挟みながら焼成することを特徴とする光変換部材の製造方法。
【請求項２】
焼成する前に、前記混練物を乾燥させる、請求項１に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項３】
前記混練物をシート状に成形する、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２つの基材の間に挟むことで、前記混練物の成形体に２０〜５００Ｐａの圧力を加える請求項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２つの基材の間に、所定の厚みのスペーサーを設けて焼成する請求項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】
前記基材が、多孔質セラミックスである請求項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】
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、
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により得られることを特徴とする光変換部材。
【請求項８】
前記光変換部材の量子変換収率が８０％以上である請求項７に記載の光変換部材。
【請求項９】
請求項７または８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１０】
前記光源が、ＬＥＤ発光素子である請求項９に記載の照明光源。
【請求項１１】
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７または８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】
この光変換部材は、一般に、ガラス粉末と無機蛍光体粉末とを混合し、これに樹脂バインダーを添加して混練物とし、この混練物を加圧成形により所望の形状に成形した後、混練物の成形体を焼成することで得られる。通常、この焼成は、セッターと呼ばれる焼成用の基材（載置台）の上に成形したスラリー等を上面、側面をフリーの状態で、十分に脱灰できるようにして行われている。
【０００５】
また、焼成して得られる光変換部材について、所望の厚みや形状などの寸法精度を高めるため、焼成後に、リプレスすることで、形状の寸法精度を向上させる製造方法が知られている（特許文献２参照）。この製造方法では、さらに、表面傷や窪みが平坦化でき、研磨や研削工程を省略でき、表面精度の高い光変換部材を容易に、低コストで製造できるとされている。
【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】国際公開第２００９／１０４３５６号パンフレット
【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、このような光変換部材の製造方法において、ガラスの透過率が重要であるため、焼成時にはボイド等の発生を抑制するために高温で焼結させる。ただ、このときに温度を上げすぎると混練物の成形体の表面温度分布が大きくなり、その後の冷却において熱収縮率差も大きくなって変形が生じてしまうことがあり、特に、混練物の成形体を板状（シート状）とした場合に、その変形は顕著である。このような変形を抑制するには、所定の圧力をかけて変形しないようにすることが考えられるが、樹脂を含有する混練物を用いる光変換部材の製造においては、焼成時に脱灰させる必要があるため、単に圧力をかけるだけでは脱灰不良を起こしてしまう問題がある。なお、本明細書において「脱灰」とは、主に樹脂由来の有機物を飛ばして、光変換部材中に有機物が含有しないようにすることである。
【０００８】
そこで、本発明は、焼成時に成形体に圧力をかけて変形を抑制するとともに、脱灰も十分に行うことができる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の提供を目的とする。
【０００９】
なお、特許文献２では、光変換部材の製造においてリプレス（加圧）して、種々の形状の部材を寸法精度良く製造しているが、このリプレスは焼結後に得られる粉末焼結物等（プレス前駆体）を、金型を用いた熱プレスにより所定の形状に再成型するものであり、焼結時に行うものでなく、本発明との技術的関連性は低いものである。
【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、焼結時に所定の基材により成形体を加圧することで変形を抑制し、脱灰も問題なく行えることを見出し、本発明を完成するに至った。
【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、樹脂および溶媒を混練して混練物を得た後、得られた混練物を所望の形状に成形し、次いで焼成する光変換部材の製造方法であって、前記混練物を、気孔率が１５〜６０％の２つの基材の間に挟みながら焼成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、本発明の光変換部材の製造方法により得られることを特徴とする。
【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、簡素な操作により、光変換部材の変形を抑制し、かつ、脱灰を十分に行うことで、量子変換収率の良好な光変換部材の製造を可能とするものである。したがって、製品の製造歩留まりを良好なものとできる。
【００１５】
本発明の光変換部材は、上記のように脱灰が十分行われボイド等もないため量子変換収率が良好で、かつ、変形も抑制され、特性が安定したものである。本発明の照明光源は、このような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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態である焼成工程を説明する図である。
【図２】図１の焼成工程において、基材間にスペーサーを設けた図である。
【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】
＜光変換部材の製造方法＞
本実施形態の光変換部材は、ガラス粉末および蛍光体粒子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。
【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、樹脂および有機溶媒を混練して混練物を得る混練工程と、得られた混練物を所望の形状に成形し、成形体とした後、この成形体を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。収縮または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％、を含有す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。下限は特にないが、０．５μｍ以上が好ましい。
【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。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、光の変換効率が悪くなると共に、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】
（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。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。
【００４６】
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。焼成工程は図１を参照しながら説明する。
［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、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。
【００４７】
上記成分を混練する際、蛍光体粒子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％、ガラス粉末が６０〜９９％とするのが好ましい。
【００４８】
蛍光体粒子を１％以上、ガラス粉末を９９％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９５％以下、さらに好ましくは９３％以下、特に好ましくは９０％以下である。
【００４９】
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６０％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６５％以上、さらに好ましくは７０％以上、特に好ましくは７５％以上である。
【００５０】
なお、樹脂および有機溶剤は、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。
【００５１】
［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、混練物の成形体を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。
【００５２】
例えば、以下の工程で製造できる。ガラス粉末および蛍光体粒子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。混練物の成形体は、所望の形状で得られるが、十分に脱灰を行うためには厚さ１ｍｍ以下のシート状が好ましく、厚さは０．１〜０．８ｍｍが好ましい。厚さが１ｍｍ超の場合には、脱灰しにくい問題がある。なお、厚さが１ｍｍ以下の場合には、本発明のように基材で挟み込まないと反り返って大きく変形してしまうが、本発明においてはそのような問題がない。
【００５３】
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。
【００５４】
次に、得られた混練物の成形体を焼成するが、この焼成は、混合粉末を焼結させて、蛍光体粒子を分散して含有するガラスを得るものである。本発明においては、この焼成操作が特徴的なものであり、図１に示したように、混練物の成形体１を基材２の間に挟みながら焼成するものである。なお、それ以外の焼成条件等は公知の焼成方法と同様にしてガラス体を製造すればよい。
【００５５】
ここで使用する基材２は、混練物の成形体１を挟み込むことができればよく、その形状は製造しようとする光変換部材の形状に合わせればよく、一般的には、板状（シート状含む）の光変換部材を製造するものであって、基材の形状も板状である。このような光変換部材を上下から基材で挟み込んで焼成することで、変形を抑制できる。すなわち、２つの基材を用いて、混練物の成形体が焼成中に変形しようとする力よりも大きな圧力を加えておけばよい。
【００５６】
また、この基材２は、焼成温度や焼成時にかける圧力に対して変形をしない耐熱性部材で形成され、その気孔率が１５〜６０％の多孔質体であり、例えば、多孔質セラミックスが好ましい。多孔質セラミックスとしてはアルミナ、ムライト、マグネシア、コージェライト、ジルコニア、イットリア等が挙げられる。このように多孔質体を用いることで、混練物から脱灰を十分に行うことができる。気孔率が１５％未満であると脱灰が不十分になるおそれがあり、６０％を超えると基材の表面の気孔径が大きくなり、光変換部材にその形状が転写されてしまい、光の取り出し効率が不十分となるおそれがある。この表面の気孔径は、例えば、５μｍ以下が好ましい。なお、本明細書において、「気孔率」は、ＪＩＳ  Ｒ２２０５に準拠して測定した見掛けの気孔率である。
【００５７】
この基材２により混練物の成形体１に加える圧力は、変形を抑制することができれば、下側の基材を固定し、上側の基材を混練物の成形体上に載せて、上側基材の自重による圧力のみかけるようにしてもよいし、より効果的に変形を抑制するために、より大きな圧力を加えるようにしてもよい。このとき、混練物の成形体に加えられる圧力は、例えば、２０〜５００Ｐａが好ましい。この圧力が２０Ｐａ未満では、光変換部材の焼成時における収縮変形に対して効果が見られないおそれがある。この圧力は、４０Ｐａ以上がより好ましく、５０Ｐａ以上がさらに好ましい。一方、この圧力が５００Ｐａを超えると圧力が大きすぎて焼成時の収縮過程に拘束されるため、光変換部材の平面方向に応力がかかり、光変換部材が破損するおそれがある。この圧力は、４００Ｐａ以下がより好ましく、３００Ｐａ以下がさらに好ましい。
【００５８】
そして、上記のように基材２で圧力を加えた状態で、焼成操作を行う。このときの焼成はガラス体が得られれば、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。
【００５９】
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、その形状は収縮率差に起因する変形を抑制した、所望の形状の光変換部材として得られる。本発明の光変換部材の製造方法は、光変換部材を簡便な操作で変形を抑制し、所望の形状のものを製造可能とする優れた発明である。
【００６０】
なお、この焼成時に、焼成して得られる光変換部材の厚みの制御が容易で、かつ、安定するため、基材２間にスペーサー３を配置することが好ましい。図２には、基材２間にスペーサー３を配置した場合の一例を示した。
【００６１】
このとき使用するスペーサー３は、焼成温度や焼成時にかける圧力に対して変形をしない耐熱性部材で形成することが好ましく、例えば、ＳＵＳ等のステンレス箔、チタン箔、チタン合金箔、ニッケル合金箔、アルミ合金箔、ジルコニウム箔等の金属箔や、基材２と同様なセラミックスの成型体等が挙げられる。特に入手のし易さ、コスト、板厚制御の精密さ、耐熱性等の観点から、ステンレス箔の中でもＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１０Ｓ等の焼き戻し品が好ましい。
【００６２】
また、スペーサー３の厚みは、「目標とする焼成後の光変換部材の厚み」と同じ厚みとしておくことが好ましく、その形状は２つの基材２の混練物との接触面を平行に配置できるものであればよく、板状であることが好ましい。さらに、目標とする焼成後の光変換部材の厚みを精密に制御したい場合は、スペーサー３の厚み精度は±３μｍ以内であることが好ましい。
【００６３】
＜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。
【００６４】
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。
【００６５】
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以下では、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。本発明の方法を用いれば、厚さが薄い光変換部材を得ることができる。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
なお、上記説明では、粉末原料としてガラス粉末および蛍光体粒子を使用する場合を説明したが、さらに耐熱フィラーを添加混合してもよい。耐熱フィラーを混合すると、焼成時における熱収縮による変形を抑制でき好ましい。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
上記のように、ガラス中に蛍光体粒子と耐熱フィラーとが分散して構成される場合には、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。
【００７５】
このとき、体積分率で、ガラスを５０〜９６％、蛍光体粒子を１〜４０％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。
【００７６】
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。
【００７７】
＜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。
【００７８】
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。
【００７９】
＜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。
【００８０】
（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。
【００８１】
（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。
【００８２】
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】
【００８３】
以下、実施例および比較例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。本発明の光変換部材に使用するガラス組成物を表１に、実施例（例４〜９）および比較例（例１〜３、１０）を表２に示す。
【００８４】
酸化物基準のモル％表記で、それぞれ表１で表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。これを、ガラス１は白金ルツボ中で１２００℃に電気炉で加熱、ガラス２および３は金ルツボ中で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、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。
【００８５】
【表１】
2015053471.tif 000003
【００８６】
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１〜３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１．２μｍ、１．３μｍ、１．２μｍであった。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
蛍光体粒子として、５０％粒径Ｄ５０が１０μｍ、４６０ｎｍ励起で蛍光体ピーク波長が約５５５ｎｍであるＹＡＧ蛍光体と、５０％粒径Ｄ５０が１１μｍ、４６０ｎｍ励起で蛍光体ピーク波長が約６２８ｎｍであるＣＡＳＮ蛍光体を使用した。
【００９０】
表２に示すようなガラスと蛍光体の組み合わせで、ガラス粉末および蛍光体粒子を体積分率で８０：２０の割合となるように混合し、さらにビヒクルと溶媒と混練し、脱泡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。なお、例８に関しては、蛍光体粒子の体積分率２０％のうち、ＹＡＧ蛍光体粒子とＣＡＳＮ蛍光体粒子の体積分率を９：１になるようにした。得られた各スラリーを、乾燥炉で約３０分間乾燥し、約７ｃｍ四方の大きさに切り出し、ＰＥＴフィルムを剥がして、各例とも、厚さ０．５〜０．７ｍｍの範囲内で均一な厚みになるようにして、グリーンシートを得た。
【００９１】
これを、表２に示すような材質および気孔率の基材を準備し、これに離型剤を塗布してグリーンシートを載せて、または挟んで、表２に示すような焼成条件で光変換部材を製造した。この基材としては、約１５０ｍｍ×１５０ｍｍで、厚さ３〜５ｍｍの形状のものを用いた。ここで、基材配置の「上下」は挟むことを、「下」は上側には基材を載せずに開放していることを示している。焼成時に成形体に大きい圧力をかける場合には、上側の基材に錘を載せて圧力を調整した。このとき、成形体にかかる焼成初期換算圧力は上に載せた基材及び錘の重量がグリーンシートの面積全体に均等に掛かっていると仮定して算出した。また、スペーサーには、焼き戻し処理を施したＳＵＳ４３０箔を用いた。形状は、長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍで、厚み１５０μｍと２００μｍの２種類を用意した。また、表２でスペーサーについて「なし」とはグリーンシートの周囲にスペーサーを配置しなかったことを示している。さらに、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】
【表２】
2015053471.tif 000004
【００９３】
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。
なお、光変換部材の厚みは、マイクロメーターにより測定した。
【００９４】
表２において比較例である例１０は焼成後に下に凸の形状に、高低差で約２ｃｍに反り返り、量子変換収率および光変換部材の厚みを測定することが困難な状態であった。
【００９５】
一方で、基材の気孔率が１５〜６０％の範囲内にある例４〜９は、蛍光体がＹＡＧでもＣＡＳＮでも８０％以上の高い量子変換収率が得られている。さらにスペーサーを配した例４〜６、８および９は光変換部材の厚みが配置したスペーサーの厚み±１０μｍ以内に収まっており、本手法により厚み制御が可能なことを示している。しかしながら、基材の気孔率が１５％未満の例１〜３は、量子変換収率が８０％未満で低い値を示した。これは、焼成時に上側にも基材があるため脱灰が十分に行われず、光変換部材中にカーボンが残ってしまったためである。光変換部材の色味も例１では黒色、例２でも褐色になっていた。
【００９６】
以上より、本願発明の光変換部材の製造方法によれば、簡易な操作で、量子変換収率を維持した、所望の形状の光変換部材を安定して製造でき、歩留まりを向上することができる。また、この方法により得られる光変換部材は量子変換収率が高く、安定した特性を有するものであることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の光変換部材の製造方法は、焼成時の収縮率差による変形を抑制することで、光変換部材を所望の形状に安定して製造でき、これにより得られる光変換部材は、光源の光の透過性も良好であるため発光変換効率を高く維持でき、照明用途としての利用に好適である。
【符号の説明】
【００９８】
１…混練物の成形体、２…基材、３…スペーサー
【図１】
2015053471.tif 000005
【図２】
2015053471.tif 000006