(57)【要約】  本発明は、ガラスを含み、さらに２種類以上の蛍光体粒子を分散して含有する光変換部材であって、２層以上の層が積層された多層構造を含み、前記２種類以上の蛍光体粒子がそれぞれ別の層に分散して含有され、該多層構造が一体化されてなる光変換部材に関する。
2015041204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスを含み、さらに２種類以上の蛍光体粒子を分散して含有する光変換部材であって、
２層以上の層が積層された多層構造を含み、前記２種類以上の蛍光体粒子がそれぞれ別の層に分散して含有され、該多層構造が一体化されてなる光変換部材。
【請求項２】
前記多層構造は、焼結により一体化されてなる請求項１に記載の光変換部材。
【請求項３】
前記多層構造の各層がガラスを含み、各層におけるガラスが、同一組成のガラスまたは異なる組成のガラスで構成される請求項１または２に記載の光変換部材。
【請求項４】
前記多層構造の各層におけるガラスがそれぞれ異なる組成のガラスであって、光源側を想定した層から順番に屈折率が低くなるように前記多層構造が構成される請求項３に記載の光変換部材。
【請求項５】
前記蛍光体粒子として、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長４５０〜６００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子、および、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長６００〜７００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を分散して含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項６】
前記蛍光体粒子として、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長４５０〜５３０ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長５３０〜６００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子、および、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長６００〜７００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を分散して含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項７】
前記多層構造が少なくとも２層を含み、前記多層構造の光源側を想定した層から順番に第１層、第２層としたとき、
前記第１層は波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長４５０〜６００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を分散して含有し、前記第２層は波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長６００〜７００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を分散して含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項８】
前記多層構造が少なくとも３層を含み、前記多層構造の光源側を想定した層から順番に第１層、第２層、第３層としたとき、
前記第１層は波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長４５０〜５３０ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を分散して含有し、前記第２層は波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長５３０〜６００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を分散して含有し、前記第３層は波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長６００〜７００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を分散して含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項９】
前記ガラスは、Ｂｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系である請求項１〜８のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項１０】
前記ガラスは、酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ５〜３５％、Ｂ２Ｏ３  ２２〜８０％、ＺｎＯ  １０〜４８％、ＴｅＯ２  ０〜２０％、ＳｉＯ２  ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜４％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ  ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜１５％、ＣｅＯ２  ０〜１％を含有し、Ｂｉ２Ｏ３とＺｎＯの合量が１５％以上７０％未満である請求項９に記載の光変換部材。
【請求項１１】
さらにフィラーを含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項１２】
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、該混練物をシート状に成形し、次いで得られたシート状の混練物を焼成する光変換部材の製造方法であって、
前記混練物として、２種類以上の蛍光体粒子をそれぞれ別に混練して２以上の混練物を得、該２以上の混練物を成形し、得られた２以上のシート状の混練物を層状に積層した多層構造の混練物を得る、光変換部材の製造方法。
【請求項１３】
前記シート状の混練物を層状に積層後、プレス成型して一体化させた後に焼成する請求項１２に記載の光変換部材の製造方法。
【請求項１４】
ガラス粉末、蛍光体粒子、樹脂および溶媒を混練して得られたシート材料であって、２種類以上の蛍光体粒子をそれぞれ別に混練して得られた２以上のシート材料を用意し、前記２以上のシート材料を、所望の色度の光が照射可能となるように組み合わせて積層し、積層されたシート材料を焼成して一体化する、光変換部材の色度調整方法。
【請求項１５】
前記組み合わせは、２以上のシート材料のそれぞれの透過光の分光データを測定して色度座標を算出し、次いで、前記色度座標に基づいて、前記シート材料を組み合わせたときに得られる仮想の透過光の色度座標を算出し、得られた仮想の透過光の色度座標と目標とする色度座標との差を算出して、前記組み合わせの可否を決定する請求項１４に記載の光変換部材の色度調整方法。
【請求項１６】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光変換部材と、前記光変換部材を通して外部に光を照射可能な光源とを有する、照明光源。
【請求項１７】
前記光源がＬＥＤ発光素子である、請求項１６に記載の照明光源。
【請求項１８】
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、
前記バックライトとして、請求項１〜１１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を含む照明光源を有する、液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
白色発光ダイオード（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。【０００２】
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）の損傷も少なく、長期の信頼性が得られる。【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されている光変換部材は実質的にＹＡＧ蛍光体を用いており、青色ＬＥＤに対し、黄色光へ波長変換することで、励起光と発光光を合成することにより白色光としている。【０００４】
青色と黄色の光を合成した白色光は、赤色成分が含まれていないため、その合成光の照射された物体が、実際の色合いとは異なり、青白く、冷たい感じに見えてしまう。したがって、演色性を有する、すなわち、より自然光に近い赤色の光成分を含有した白色光を得られる光変換部材が求められている。これに対して特許文献２では、ＹＡＧ蛍光体に代えて赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用い、これらを樹脂で封止した光変換部材を青色ＬＥＤと組み合わせて白色発光させる技術が開示されている（特許文献２参照）。【０００５】
ただし、２種類以上の蛍光体をブレンドした場合、蛍光体の組み合わせによっては、長波長側の蛍光体の吸収スペクトルが、短波長側の蛍光体の発光スペクトルと一部重複する。そのため、封止樹脂やガラス中に、長波長側の蛍光体と、短波長側の蛍光体とを混在させると、短波長側の蛍光体による波長変換光の一部が、長波長側の蛍光体によって吸収され、短波長側の蛍光体による波長変換光の出力が低下してしまう。【０００６】
また、２種類以上の蛍光体をブレンドした場合、蛍光体の組み合わせによっては、蛍光体分散ガラス体を製造する時の熱処理によって、蛍光体同士の相互作用により、蛍光体自体の劣化を招いてしまい、波長変換光の出力が低下したり、変換光のスペクトル形状が変化し、波長変換光の色域を狭めてしまうこともわかった。
一方で、表示装置においても、近年低消費電力、小型、高輝度かつ広範囲な色再現性が期待されており、青色半導体発光素子及び当該発光素子からの光によって発光する緑色・赤色蛍光体を用いた光源をバックライトに用いた表示装置の技術も開示されている（特許文献３、４参照）。そして、当該表示装置用の光源においても白色ＬＥＤ同様の問題がある。【０００７】
この問題を解決する手段として、２種類の蛍光体粒子が近接しないように、各蛍光体領域を分離した蛍光体分離型の光変換部材（特許文献４参照）や、蛍光体、拡散剤、及びバインダー樹脂からなる蛍光体層を複数層積層した光変換部材（特許文献５参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特開２００３−２５８３０８号公報
【特許文献２】日本国特開２００２−６０７４７号公報
【特許文献３】日本国特開２０１１−０５４６５９号公報
【特許文献４】日本国特開２０１０−３４１８４号公報
【特許文献５】日本国特開２００４−１７９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献４に記載されているような蛍光体領域を分離した蛍光体分離型の光変換部材は、色ムラが生じやすく、しかも構造が複雑になりコストがかかるなどの問題があった。【００１０】
また、特許文献５に記載されているような樹脂積層型の光変換部材は、個々の積層体を配置する際、硬化した樹脂同士の場合、ただ単に載置しただけでは層間のエアギャップにより発光効率の低下を招くおそれがある。
したがって、発光効率を良好なものとするため一体化させることが考えられるが、その場合、一体化する方法としては、接着剤の使用や熱圧着が挙げられる。前者の場合、水分を蛍光体層がより吸着しやすくなり、特に硫化物蛍光体のような加水分解しやすく水分に弱い蛍光体を用いた場合、蛍光体の劣化を招くおそれがある。さらに、経時的に接着剤が劣化するため、短波長側の光透過率の低下により、発光効率の低下を招くおそれがある。また、後者の場合、光変換部材の厚み制御が難しく、製品の色バラツキが大きくなるおそれがある。【００１１】
一方で、硬化する前の樹脂同士、または一方が硬化しており、他方が硬化していない樹脂を一体化させる場合も考えられるが、この場合、層同士が不均一に混ざり合い、色バラツキが大きくなったり、密着性の問題や、工程が複雑になりコストがかかったりするなどの問題がある。そこで、上記問題に鑑み、本発明は、色ムラや色バラツキの発生を防ぎ、発光変換効率の高い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】
【００１２】
本発明者らが鋭意検討した結果、蛍光体粒子を２種類以上使用する際、その種類ごとに層状に積層した多層構造としたガラス製の光変換部材とすることで、発光変換効率の無用な低下を防ぎ、色ムラや色バラツキの発生も防止できることを見出し、本発明を完成するに到った。【００１３】
すなわち、本発明の光変換部材は、ガラスを含み、さらに２種類以上の蛍光体粒子を分散して含有する光変換部材であって、２層以上の層が積層された多層構造を含み、前記２種類以上の蛍光体粒子がそれぞれ別の層に分散して含有され、該多層構造が一体化されている。【００１４】
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、該混練物をシート状に成形し、次いで得られたシート状の混練物を焼成する光変換部材の製造方法であって、前記混練物として、２種類以上の蛍光体粒子をそれぞれ別に混練して２以上の混練物を得、該２以上の混練物を成形し、得られた２以上のシート状の混練物を層状に積層した多層構造の混練物を得る。【００１５】
また、本発明の光変換部材の色度調整方法は、ガラス粉末、蛍光体粒子、樹脂および溶媒を混練して得られるシート材料であって、２種類以上の蛍光体粒子をそれぞれ別に混練して得られた２以上のシート材料を用意し、前記２以上のシート材料を、所望の色度の光が照射可能となるように組み合わせて積層し、積層されたシート材料を焼成して一体化する。【００１６】
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。【００１７】
さらに、本発明の液晶表示装置は、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、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を含む照明光源を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光変換部材によれば、２種類以上の蛍光体粒子を使用することに起因する、色ムラや色バラツキの発生を防ぎ、発光変換効率を良好なものとできる。【００１９】
本発明の光変換部材の製造方法は、蛍光体粒子の種類ごとに混練物を得て、これを層状に積層して多層構造とするが、簡素な操作でありながら、色ムラや色バラツキの発生を有効に防ぐことができ、特性の安定した光変換部材を効率よく製造できる。また、本発明の光変換部材の色度調整方法は、所望の色度の光が得られるように蛍光体粒子の組み合わせを容易に決定して、光変換部材を製造できる。【００２０】
本発明の光源照明によれば、上記の光変換部材を使用するため、色ムラや色バラツキの抑制された発光変換効率の良好な、安定した照明光が得られる。したがって、本発明の液晶表示装置によれば、上記の光変換部材を使用するため、色ムラや色バラツキの抑制された発光変換効率の良好な、高輝度かつ広範囲な色再現性をもつ表示装置が得られ、高精細な表現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、第１の実施形態における光変換部材の側面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態における他の光変換部材の側面図である。
【図３】図３は、比較例の光変換部材により得られる発光スペクトルデータである。
【図４】図４は、実施例の光変換部材により得られる発光スペクトルデータである。
【図５】図５は、実施例および比較例の光変換部材により得られる発光スペクトルデータである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の光変換部材、その製造方法、その色度調整方法、照明光源および液晶表示装置について詳細に説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
＜光変換部材＞
まず、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、蛍光体粒子を分散して含有するガラスからなり、蛍光体粒子として２種類以上の蛍光体粒子が使用される。さらに、この光変換部材は、それら蛍光体粒子をそれぞれ、その種類ごとに異なるガラス層に分散して含有する層とし、それらが層状に積層して多層構造となっている。例えば、２種類の蛍光体粒子を使用して２層構造とする場合、図１に示したように、第１の蛍光体粒子を分散して含有する第１の蛍光体層２Ａと、第２の蛍光体粒子を分散して含有する第２の蛍光体層２Ｂとが層状に積層した多層構造となって光変換部材１が形成される。図１は、第１の実施形態における光変換部材の側面図である。
【００２４】
ここで第１の蛍光体層２Ａは、第１の蛍光体粒子を分散して含有するガラス層である。また、第２の蛍光体層２Ｂは、第２の蛍光体粒子を分散して含有するガラス層である。そして、これらの第１の蛍光体層２Ａと第２の蛍光体層２Ｂは、層状に積層された状態で一体となって形成されている。
【００２５】
なお、図１では２種類の蛍光体粒子を使用する２層構造の場合を例示したが、３種類以上の蛍光体粒子を使用する３層以上の構造としてもよい。例えば、３種類の蛍光体粒子を使用する場合は、図２に示したように、第１の蛍光体粒子を分散して含有する第１の蛍光体層２Ａと、第２の蛍光体粒子を分散して含有する第２の蛍光体層２Ｂと、第３の蛍光体粒子を分散して含有する第３の蛍光体層２Ｃと、が層状に積層された状態で一体となって光変換部材１１が形成される。
【００２６】
なお、当該多層構造からなる光変換部材は、蛍光体粒子を分散しないガラス層を有していてもよい。たとえば多層構造における任意の２つの蛍光体粒子を分散して含有するガラス層の間に、このような蛍光体粒子を分散しないガラス層を積層してもよい。
【００２７】
［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３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長４５０〜７００ｎｍに発光ピーク（λｐ）を有するものがより好ましい。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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Ｄ５０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Ｄ５０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Ｄ５０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Ｄ５０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。
【００３１】
ここで、蛍光体粒子は２種類以上使用するものである。蛍光体粒子の組合せとしては、例えば、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長４５０〜６００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子、および、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長６００〜７００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子の組合せ、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長４５０〜５３０ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長５３０〜６００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子、および、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し波長６００〜７００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子の組合せが挙げられる。これら２種類以上の蛍光体粒子は、それぞれ異なる層に分散して含有され、これらの層が層状に２層以上積層した多層構造となる。
【００３２】
このとき、例えば、蛍光体粒子の発光ピークの波長が、光源側を想定した層から順番に短いものから長いものになるように構成することは、発光変換効率を向上させる観点で好ましい。例えば、図１のように２種類の蛍光体粒子を使用した２層構造の場合、さらに光源を下方に置いた場合を考えると、励起光が最初に第１の蛍光体層２Ａを、次いで第２の蛍光体層２Ｂを通過することとなり、光源側を想定した層から順番に第１の蛍光体層２Ａ、第２の蛍光体層２Ｂと配置されていることとなる。したがって、このとき、第１の蛍光体として、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長４５０〜６００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を、第２の蛍光体として、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長６００〜７００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を、用いることが好ましい。
【００３３】
また、図２のように３種類の蛍光体粒子を使用した３層構造の場合、さらに光源を下方に置いた場合を考えると、励起光が最初に第１の蛍光体層２Ａを、次いで第２の蛍光体層２Ｂを、その後第３の蛍光体層３Ｃを通過することとなり、光源側を想定した層から順番に第１の蛍光体層２Ａ、第２の蛍光体層２Ｂ、第３の蛍光体層２Ｃと配置されていることとなる。したがって、このとき、第１の蛍光体として、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長４５０〜５３０ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を、第２の蛍光体として、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長５３０〜６００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を、第３の蛍光体として、波長３８０〜５００ｎｍに励起帯を有し、波長６００〜７００ｎｍに発光ピークを有する蛍光体粒子を、用いることが好ましい。
【００３４】
蛍光体粒子を分散して含有するガラス層中の蛍光体粒子の割合は体積分率で、１〜４０％が好ましい。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。また、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。  
また、蛍光体粒子の種類によっては、同じ層に分散されていても相互作用を生じないものもある。その場合には、１つの層に、複数の蛍光体粒子が分散して含有していてもよい。その場合でも、異なる蛍光体粒子の割合は、１つの層中に含有される蛍光体粒子を１００％とした時、体積分率で３０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましい。１０％以下が特に好ましく、５％以下がさらに好ましく、実質的に含有されないことが好ましい。
【００３５】
［ガラス］
ここで使用するガラスは、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Ｔｇ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。
【００３６】
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。
【００３７】
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  ２２〜８０％、ＺｎＯ  １０〜４８％、を含有するガラス、又はＢｉ２Ｏ３  ５〜３５％、Ｂ２Ｏ３  １０〜５０％、ＺｎＯ  １０〜４８％、を含有するガラスがより好ましい。
【００３８】
また、Ｂｉ２Ｏ３  ５〜３５％、Ｂ２Ｏ３  ２２〜８０％、ＺｎＯ  １０〜４８％、ＴｅＯ２  ０〜２０％、ＳｉＯ２  ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜４％、ＭｇＯ  ０〜２０％、ＣａＯ  ０〜２０％、ＳｒＯ  ０〜２０％、ＢａＯ  ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＣｅＯ２  ０〜１％を含有し、Ｂｉ２Ｏ３とＺｎＯの合量が１５％以上７０％未満であるガラス、又はＢｉ２Ｏ３  ５〜３５％、Ｂ２Ｏ３  １０〜５０％、ＺｎＯ  １０〜４８％、ＴｅＯ２  ０〜２０％、ＳｉＯ２  ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜４％、ＭｇＯ  ０〜２０％、ＣａＯ  ０〜２０％、ＳｒＯ  ０〜２０％、ＢａＯ  ０〜２０％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１０％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１０％、Ｋ２Ｏ  ０〜１０％、ＣｅＯ２  ０〜１％を含有し、Ｂｉ２Ｏ３とＺｎＯの合量が１５％以上７０％未満であるガラスがさらに好ましい。
【００３９】
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。
【００４０】
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７％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、５〜３０％がより好ましく、７〜２５％がさらに好ましい。
【００４１】
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、２２〜８０％が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が２２％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８０％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、２５〜７５％がより好ましく、３０〜７０％がさらに好ましい。
より低温でガラスを焼成することを優先する場合には、Ｂ２Ｏ３の含有量は、１０〜５０％が好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量が１０〜５０％であれば、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ものの、より低温での焼成を可能にできる。
【００４２】
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、１５〜４５％がより好ましく、２０〜４３％がさらに好ましい。
【００４３】
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、０〜１６％がより好ましく、０〜１２％がさらに好ましい。
【００４４】
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、０〜２０％が好ましい。ＳｉＯ２の含有量が、２０％超では、Ｔｇが高くなるおそれがある。ＳｉＯ２の含有量は、０〜１６％がより好ましく、０〜１０％がさらに好ましい。
【００４５】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの安定性を高くする成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、０〜１０％が好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量が、１０％超では、ガラスが結晶化したり、Ｔｇが高くなるおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、０〜８％がより好ましく、０〜４％がさらに好ましい。
【００４６】
ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯのアルカリ土類金属酸化物ならびにＭｇＯ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およびＭｇＯは、その合計量が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おそれがある。より好ましくは、合計量は１８％以下である。
【００４７】
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。
【００４８】
ＣｅＯ２は、ガラス中で酸化剤として機能するため、含有させてもよい。Ｂｉ２Ｏ３が還元されると、ガラスが着色するため、好ましくない。ＣｅＯ２は、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。そのため、ＣｅＯ２の含有量は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。
【００４９】
ガラスは、内包泡を脱泡できる成分をさらに含んでもよい。このような成分としては、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。
【００５０】
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。
【００５１】
ガラスの屈折率は、波長６３３ｎｍにおいて、１．７〜２．２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１．８〜２．１である。
【００５２】
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。
【００５３】
また、ここで使用するガラスとして、各層におけるガラスの組成を全て同一組成のものとしてもよいし、一部の層を異なるガラス組成としてもよいし、各層ごとに異なるガラス組成とすることもできる。ガラス組成を変える場合には、光源側を想定した方から遠くなるにつれて順番に屈折率が低くなるように多層構造を構成することが好ましい。
【００５４】
各層におけるガラスの組成が全て同一の場合、各層における平均熱膨張係数やＴｇといった熱的特性も同一のため、光変換部材の製造時に一体化させやすいという利点がある。
一方で、一部の層または各層におけるガラスの組成を変える場合、光源側を想定した方から遠くなるにつれて順番に屈折率が低くなるように構成すれば、反射の影響を極力抑え、光取り出し効率の向上につながる。ただし、各層においてガラス組成を変える場合には、各層を構成するガラスにおける線膨張係数やＴｇを好ましい範囲内に収める必要がある。各層を構成するガラスのＴｇ差ΔＴｇは、２０℃以下が好ましい。ΔＴｇが２０℃超では、焼成する際の焼成温度をＴｇの低い方で設定すると、Ｔｇの低い方のガラスは流動しても、一方は流動せず光変換部材の透過率が低下するおそれがある。また、Ｔｇの高い方で焼成温度を設定すると、Ｔｇの低い方のガラスが流動し過ぎて厚みの制御が困難になるおそれがある。ΔＴｇは、より好ましくは１０℃以下、さらに好ましくは５℃以下である。
さらに平均熱膨張係数差Δαは、１０×１０−７／Ｋ以下が好ましい。１０×１０−７／Ｋ超では、焼成時の熱膨張係数の違いから各層が融着して一体化することが難しくなるおそれがある。好ましくは５×１０−７／Ｋ以下、より好ましくは３×１０−７／Ｋ以下である。
【００５５】
＜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溶媒（有機溶媒）を混練して得られる混練物を焼成した焼結体からなるものである。この光変換部材は、混練物を樹脂に塗工し、乾燥させて得られるシート状の混練物（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、本実施形態では、２種類以上の蛍光体粒子を使用し、それぞれを含有する２以上の混練物を用意して、シート状とし、これら、含有する蛍光体粒子の種類が異なるシート材料を層状に積層してシート状の混練物としておくことが好ましい。なお、本明細書において上記樹脂および溶媒（有機溶媒）の混合物をビヒクルということもある。
【００５６】
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、樹脂および溶媒（有機溶媒）を混練して混練物とする混練工程と、得られた混練物をシート状に成形する成形工程と、次いで、得られたシート状の混練物を焼成する焼成工程と、を順次行えばよい。ただし、本実施形態においては、混練工程において、蛍光体粒子を２種類以上使用し、かつ、それぞれを含有する２以上の混練物を得るようにする。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。蛍光体粒子は既に説明しているので省略する。
【００５７】
（ガラス粉末）
上記説明した組成、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。
【００５８】
このときガラス粉末の５０％粒径Ｄ５０は２．０μｍ未満が好ましい。５０％粒径Ｄ５０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Ｄ５０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。
【００５９】
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。
【００６０】
なお、本明細書において、５０％粒径Ｄ５０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。
【００６１】
（樹脂および溶媒）
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、酢酸ビニル樹脂、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、上記溶媒としては、有機溶媒が好ましく、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。
【００６２】
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、樹脂および溶媒（有機溶媒）を混練して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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
なお、樹脂および溶媒（有機溶媒）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とすればよい。ここで得られたスラリーは乾燥して混練物（グリーンシート）とする。
【００６７】
本実施形態においては、上記の混練操作を蛍光体粒子の種類ごとに行い、使用する蛍光体粒子の種類と同じ数の混練物を形成する。なお、この混練工程で得られる混練物は、次の成形工程で説明するシート状の混練物を形成するための材料となるものであり、以下、シート材料と称する。
【００６８】
このシート材料の成形は、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シート材料は、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。
【００６９】
シート材料は、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、脱泡してスラリーを得る。得られたスラリー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、樹脂を剥がして、混練物であるシート材料を得る。
【００７０】
ここで、スラリー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。
【００７１】
［成形工程］
本実施形態における成形工程では、上記混練工程で得られたシート材料を積層して、得られる多層構造で、かつ、シート状の混練物を、所望の形状に成形するものである。
【００７２】
得られた複数種類のシート材料を所望の順番、数だけ積層して、２種類以上のシート材料が層状に積層したシート材料の多層構造とする。このシート材料を後述する焼結工程に供することで、蛍光体粒子を分散して含有するガラス層である蛍光体層が形成される。ここで、例えば同じ種類の蛍光体粒子を含有するシート材料を複数毎重ねることで、得られる蛍光体層の厚みを変えることができる。また、同じ種類の蛍光体粒子を含有するシート材料であって蛍光体粒子の含有割合を変えたシート材料を用意し、これを重ねることで、得られる蛍光体層中の蛍光体粒子の分散の分布を変えることもできる。また、蛍光体粒子を含有しない以外は同様に製造したシート材料をさらに積層してもよい。
なお、この成形工程において、シート材料を積層してから光変換部材の形状に加工してもよいし、積層する前に蛍光体粒子の種類ごとのシート材料を、予め光変換部材の形状としておき、これを積層してシート材料が積層したシート状の混練物としてもよい。
【００７３】
このシート状の混練物をそのまま次の焼成工程に付してもよいが、その前に、プレス成型により圧力をかけて所望の厚さ、形状とすることが好ましい。このプレス成型を行うことにより、各層の一体化を良好なものとし、かつ、所望の厚さ、形状の光変換部材が容易に製造できる。
【００７４】
［焼成工程］
本実施形態における焼成工程は、上記成形工程で得られた多層構造を有するシート状の混練物を焼成するものである。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り、公知の焼成方法によりガラス体を製造すればよい。
【００７５】
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℃の範囲が好ましく、焼成時間は１〜１０時間の範囲が好ましい。本実施形態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。このようにして得られる光変換部材の量子変換収率は８０％以上が好ましい。
【００７６】
このようにして得られる光変換部材は、２種類以上の蛍光体粒子がそれぞれ別の層に分散した２層以上のガラス層から形成されるが、焼成により一体化したガラス体となるため、発光変換効率の良好な光変換部材となる。
【００７７】
この光変換部材は、量子変換収率を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。
【００７８】
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る目的で、全光束量を犠牲にしてで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。
【００７９】
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形状が一般的であるため、光変換部材も矩形状または円形状が好ましい。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。
【００８０】
＜照明光源＞
本実施形態の照明光源は、上記光変換部材と、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。
【００８１】
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。
【００８２】
（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および蛍光体粒子に、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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
なお、耐熱フィラーの屈折率は、例えば、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する。
【００８８】
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。
【００８９】
このとき、体積分率で、ガラスを５７〜９６％、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。
【００９０】
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。
【００９１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態では、光変換部材の色度調整方法について詳細に説明する。この実施形態は、基本的には第１の実施形態で説明した光変換部材の製造方法に基づくものであり、所望の色度を有する光が得られる光変換部材の製造をどのように行い、特性を調整するかについて説明するものである。
【００９２】
すなわち、２種類以上の蛍光体粒子を、それぞれガラス粉末、樹脂および溶媒と混練して、対応する２以上のシート材料を用意し、得られた２以上のシート材料を積層し、積層したシート材料を焼成して一体化する点は上記光変換部材の製造方法で説明した通りである。
【００９３】
しかしながら、所望の色度の光を得ようとするには、その特性の異なる２以上のシート材料をどのように組み合わせるかが問題となる。
【００９４】
本実施形態においては、組み合わせを決定するために、各シート材料について透過光の分光データから色度座標を算出し、得られた色度座標から、各シート材料を組み合わせて得られる透過光の色度座標を計算による算出し、この透過光の色度座標を所望の色度座標に近くなるように組み合わせを決定することが好ましい。
【００９５】
色度座標の算出は、シート材料の一方の面から励起光を入射させ、その励起光により蛍光体分散シートを透過し他方の面から出射して得られる透過光を分光測定して、得られた分光データから色度座標を算出すればよい。この透過光の分光データを測定する方法としては、公知の分光データの測定方法によればよく、例えば、顕微分光光度計（例えば、浜松ホトニクス株式会社製Ｃ１００８２ＣＡ）を用いて測定することができる。この分光データを測定する条件は、例えば、５００μｍのスポット径にてリファレンスとなるガラス基板を測定し、平坦な膜厚の領域内を５００μｍのスポット径で分光スペクトルを測定する。得られる分光データは、例えば、３８０〜７８０ｎｍで５ｎｍ刻みごとの分光透過率（％）のデータ形式であることが、後のデータ処理上好ましい。
【００９６】
次いで、得られた分光データから、ＪＩＳＺ８７０１（１９９９年度）に準拠する手法にて、例えば、ＸＹＺ表色系における、ある光源に対する色度座標（ｘ，ｙ）及び輝度Ｙを計算する。
【００９７】
次に、各シート材料において得られた透過光の色度座標を用いて、各シート材料を組み合わせたときの仮想の透過光の色度座標を計算上算出する。これは、予め組み合わせて得られる透過光がどのようになるか基本データを取得して、各シート材料が組み合わせにより受ける影響を分析し、補正パラメータを組み込んでおくことで、より正確に対応することができる。
【００９８】
そして、このようにして得られる仮想の透過光の色度座標と目標とする色度座標とを比較し、その差を算出することで、所望の色度の範囲の光が得られる組み合わせについて、その可否を判断できる。さらに、その差が大きく組み合わせが不適な場合には、どのシート材料をどのように組み合わせればより近い光が得られるかを計算することもできるため、製品製造において組み合わせの決定を簡素化できる。
【００９９】
このとき、シート材料としては、異なる蛍光体粒子を含有するシート材料であっても、その厚さを一定のものとしておき、組み合わせる材料としてのシート材料を準備しておくことで、客先から希望された特性を有する光変換部材の組み合わせを短時間で決定することができる。このとき、シート材料の厚さとしては、例えば５０μｍ〜１ｍｍの範囲が好ましく、８０〜８００μｍの範囲が好ましい。このような厚さを基本としておくと、複数種類のシート材料の組み合わせはもちろん、同一種類のシート材料を複数枚使用する場合にも対応が容易である。
さらに、本光変換部材を照明光源用途で用いる場合、その色調バリエーションは数十種類以上にも及ぶ場合がある。蛍光体をブレンドする場合、その色調バリエーションだけ、シートを管理しなくてはならないのに対し、本発明では、色調バリエーションに応じた蛍光体濃度、シート厚みのシートを予め準備しておけば、シートの在庫管理数を大幅に減らすことができる。
【０１００】
なお、同一種類のシート材料を複数枚使用する場合には、種類ごとに連続して積層して、１種類の蛍光体粒子層が一体となるように形成することが、発光変換効率が良好で、色ムラ、色バラツキを生じさせないようにする観点から好ましい。
【０１０１】
（第４の実施形態）
＜液晶表示装置＞
さらに、本発明の第４の実施形態としては、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。
【０１０２】
〈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。
【０１０３】
〈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。
【０１０４】
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】
【０１０５】
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の実施例（例１１〜２０）および比較例（例１〜１０）を表２〜５に示す。【０１０６】
（参考例）
酸化物基準のモル％表記で、Ｂｉ２Ｏ３  １７％、Ｂ２Ｏ３  ３３％、Ａｌ２Ｏ３  １％、ＢａＯ  ７％、ＺｎＯ  ４２％、の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、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。【０１０７】
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、５０％粒径Ｄ５０が１．２μｍ、最大粒径Ｄｍａｘが１０μｍであるガラス粉末を得た。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、４２９℃であった。また、５０〜３００℃の平均熱膨張係数は示差熱膨張計（ＴＭＡ）を用いて測定し、ＪＩＳ  Ｒ３１０２（１９９５年度）より求めた値は９３×１０−７／Ｋであった。【０１０８】
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。ｄおよびｎはそれぞれ５．６５、１．９１であった。【０１０９】
蛍光体粒子として、下記表１に示した４種類の蛍光体粒子を用意した。
【表１】
2015041204.tif 000003
【０１１０】
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用意した。【０１１１】
（例１〜７）
表２に示した組合せの蛍光体を用い、蛍光体粒子、フィラー、ガラス粉末を合算した最終固形分中の、蛍光体粒子総量、フィラー、ガラス粉末各々の体積分率が表の通りになるようにして混合し混合粉末を得、これにさらに有機溶媒とビヒクルを入れて混練し、スラリーを得た。
このとき、ビヒクルはトルエン、キシレン、イソプロパノール、２−ブタノールの混合溶媒にアクリル樹脂を２５重量部溶解したものを用いた。さらに有機溶媒として、トルエン、キシレン、イソプロパノール、２−ブタノールの混合溶媒を用い、約５０００ｃＰスラリー粘度に調整した。以下の例でも同様にした。
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、混練物として厚み０．６ｍｍのグリーンシートを得た。なお、蛍光体比は、光変換部材中の各蛍光体の体積比を表したものである。さらに、これを、離型剤を塗布したムライト基板に載せて、大気雰囲気下で３８０℃、８時間脱灰後、４８０℃、１時間で焼成する条件で光変換部材を製造した。得られた光変換部材の厚みはそれぞれ１４０〜１５５μｍであった。【０１１２】
【表２】
2015041204.tif 000004
【０１１３】
（例８〜１０）
表３に示した組合せの蛍光体を用い、蛍光体粒子、フィラー、ガラス粉末を合算した最終固形分中の、蛍光体粒子総量、フィラー、ガラス粉末各々の体積分率が表の通りになるようにして混合し混合粉末を得、これにさらに有機溶媒とビヒクルを入れて混練し、スラリーを得た。このスラリーを例１〜７と同様な方法で、混練物として厚み０．６ｍｍのグリーンシートを得た。なお、蛍光体比は、光変換部材中の各蛍光体の体積比を表したものである。さらに、これを例１〜７と同様な焼成条件で焼成し光変換部材を製造した。得られた光変換部材の厚みはそれぞれ１４０〜１５５μｍであった。【０１１４】
【表３】
2015041204.tif 000005
【０１１５】
（例１１〜１８）
Ｃｅ付活ＬＡＧ蛍光体を含有する混練物（ＬＡＧグリーンシート）として、ＬＡＧ蛍光体を最終固形分率換算の体積分率で１５％、フィラーを８．５％およびガラス粉末を、蛍光体粒子、フィラーと合算した最終固形分率換算の体積分率が１００％になるようにして混合し混合粉末を得、これにさらに有機溶媒とビヒクルを入れて混練し、スラリーを得た。このスラリーを例１〜７と同様な方法で、混練物として厚み０．２５ｍｍのグリーンシート（シート材料）を得た。【０１１６】
また、Ｅｕ付活ＣＡＳＮ−１蛍光体（ＣＡＳＮ−１グリーンシート）として、ＣＡＳＮ−１蛍光体を最終固形分率換算の体積分率で５％、フィラーを８．５％およびガラス粉末を、蛍光体粒子、フィラーと合算した最終固形分率換算の体積分率が１００％になるようにして混合し混合粉末を得、これにさらに有機溶媒とビヒクルを入れて混練し、スラリーを得た。このスラリーを例１〜７と同様な方法で、混練物として厚み０．１ｍｍのグリーンシート（シート材料）を得た。【０１１７】
得られたＬＡＧグリーンシートとＣＡＳＮ−１グリーンシートを表４に示すような構成で積層し、プレスした。さらに、これを例１〜７と同様な焼成条件で焼成し光変換部材を製造した。得られた光変換部材の厚みはそれぞれ１５０〜１７０μｍであった。なお、表中、換算蛍光体比は、光変換部材中の各蛍光体の体積比を表したものである。また、配置については、光源から照射された光が通過する順番を示している。すなわち、「Ｌ→Ｃ」とは、光源から照射された光が、まずＬＡＧ蛍光体層を通り、次いでＣＡＳＮ蛍光体層を通ることを示し、「Ｃ→Ｌ」とは、まずＣＡＳＮ蛍光体層、次いでＬＡＧ蛍光体層を通ることを示している。【０１１８】
【表４】
2015041204.tif 000006
【０１１９】
（例１９〜２０）
Ｅｕ付活ＳｒＧａ２Ｓ４蛍光体を含有する混練物（ＳｒＧａ２Ｓ４グリーンシート）として、ＳｒＧａ２Ｓ４蛍光体を最終固形分率換算の体積分率で１．５％、フィラーを８．５％およびガラス粉末を、蛍光体粒子、フィラーと合算した最終固形分率換算の体積分率が１００％になるようにして混合し混合粉末を得、これにさらに有機溶媒とビヒクルを入れて混練し、スラリーを得た。このスラリーを例１〜７と同様な方法で、混練物として厚み０．３０ｍｍのグリーンシート（シート材料）を得た。【０１２０】
また、Ｅｕ付活ＣＡＳＮ−２蛍光体（ＣＡＳＮ−２グリーンシート）として、ＣＡＳＮ−２蛍光体を最終固形分率換算の体積分率で５％、フィラーを８．５％およびガラス粉末を、蛍光体粒子、フィラーと合算した最終固形分率換算の体積分率が１００％になるようにして混合し混合粉末を得、これにさらに有機溶媒とビヒクルを入れて混練し、スラリーを得た。このスラリーを例１〜７と同様な方法で、混練物として厚み０．３０ｍｍのグリーンシート（シート材料）を得た。【０１２１】
得られたＳｒＧａ２Ｓ４グリーンシートとＣＡＳＮ−２グリーンシートを表５に示すような構成で積層し、プレスした。さらに、これを例１〜７と同様な焼成条件で焼成し光変換部材を製造した。得られた光変換部材の厚みはそれぞれ１４０〜１５５μｍであった。なお、表中、換算蛍光体比は、光変換部材中の各蛍光体の体積比を表したものである。また、配置については、光源から照射された光が通過する順番を示している。すなわち、「Ｓ→Ｃ」とは、光源から照射された光が、まずＳｒＧａ２Ｓ４蛍光体層を通り、次いでＣＡＳＮ蛍光体層を通ることを示し、「Ｃ→Ｓ」とは、まずＣＡＳＮ蛍光体層、次いでＳｒＧａ２Ｓ４蛍光体層を通ることを示している。【０１２２】
【表５】
2015041204.tif 000007
【０１２３】
［光変換部材の特性］
例１〜２０の光変換部材の量子収率は、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４５０ｎｍにて測定した。また、同時に発光スペクトルおよび色度座標ｘ、ｙも得た。さらに、発光スペクトルから半値幅Δｗを得た。なお、Δｗに関して、ＳｒＧａ２Ｓ４蛍光体とＣＡＳＮ−２蛍光体の組み合わせにおいては、発光スペクトルは２つの山にスペクトルが分かれることから、半値幅という概念は存在せず、例９、１９、２０においてΔｗの欄は「−」と記している。また、図３に例３〜５の発光スペクトルを、図４に例１３、１７、１８の発光スペクトルを、図５に例９、１９、２０の発光スペクトルを示す。【０１２４】
これらの結果から、表２において、ＬＡＧ：ＣＡＳＮ−１の蛍光体比に対し、特に１００：０〜９０：１０にかけて色度が敏感に変化し、蛍光体比に対する調合精度を厳密に管理する必要がある。また、ＣＡＳＮ−１蛍光体比を上げていくと、５００〜５８０ｎｍにおける発光スペクトルが急激に落ち込んでいくことが観察され、これはＬＡＧ蛍光体の発光をＣＡＳＮ蛍光体が吸収した結果であると考えられる。したがって、複数種の蛍光体を混合した光変換部材は、所望の色度を有する光を得ることが難しい。また、表３において、ＳｒＧａ２Ｓ４蛍光体とＣＡＳＮ−２蛍光体をブレンドした例９は焼成中に反応したためか、著しい量子収率の低下が観察された。【０１２５】
一方、表４において、ＬＡＧ及びＣＡＳＮ蛍光体層の構成を変えることにより、色度および発光スペクル形状を制御できることがわかる。例えば、例１１と例１３のように色度座標ｘをあまり変化させずにｙを変化させたり、例１５と例１７のように色度座標ｙをあまり変化させずにｘを変化させたりすることが可能になる。また、量子収率も蛍光体をブレンドした例２〜６と同等以上のものが得られている。さらにＣＡＳＮ−１蛍光体比を上げた例１２〜１４においても５００〜５８０ｎｍにおける発光スペクトルが維持され、結果として半値幅が広くなっている。また、表４において、ＳｒＧａ２Ｓ４及びＣＡＳＮ−２蛍光体層は焼成中にお互いの蛍光体が近接していないため、比較例である例９のように著しい量子収率の低下が見られず、高い量子収率を維持している。【０１２６】
また、ＬＡＧ蛍光体とＣＡＳＮ−１蛍光体層の配置に関しては、Ｌ→Ｃの方が若干ではあるが量子効率が良い傾向にある。また、半値幅に関しても例１１と例１２を除いてＬ→Ｃの方が大きく、その傾向は、ＣＡＳＮ蛍光体層が厚くなるにつれ顕著になる。よって、Ｌ→Ｃの配置のように、光変換後の波長が短いものを光源側に配置し、光源から遠ざかるにつれ光変換後の波長が長くなるように配置することが、量子収率を良好に保ち、色ムラや色バラツキを低減する観点から望ましい。【０１２７】
本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。【０１２８】
本出願は、２０１３年９月２０日出願の日本特許出願２０１３−１９５９８５に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明の光変換部材、光変換部材の製造方法は、色ムラや色バラツキの発生を防ぎ、発光変換効率が良好な光変換部材を安定して提供できる。この光変換部材は、照明用途や液晶表示装置のバックライトとしての利用に好適である。
【符号の説明】
【０１３０】
１，１１…光変換部材
２Ａ…第１の蛍光体層
２Ｂ…第２の蛍光体層
２Ｃ…第３の蛍光体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2015041204.tif 000014