(57)【要約】  蛍光体粒子の分散性を良好に維持すると共に、光源からの光の透過率を低減させないようにして、その発光変換効率を保持できる光変換部材およびその製造方法を提供する。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であって、ガラス中に、さらに、耐熱フィラーが分散して含有されており、該耐熱フィラーは、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である光変換部材および原料の混合粉末をビヒクルと混練してスラリーを得、該スラリーを成形し、さらに焼成する光変換部材の製造方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記ガラス中に、さらに、耐熱フィラーが分散して含有されており、該耐熱フィラーは、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の範囲であることを特徴とする光変換部材。
【請求項２】
前記耐熱フィラーの５０％粒径Ｄ５０が５〜３０μｍであり、かつ、波長６３３ｎｍにおける前記耐熱フィラーの屈折率ｎが１．５〜２．５である請求項１に記載の光変換部材。
【請求項３】
前記耐熱フィラーが、アルミナ、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種類以上の耐熱フィラーであり、前記ガラス中に含有する前記耐熱フィラーの体積分率が３〜３０％である請求項１または２に記載の光変換部材。
【請求項４】
前記光変換部材が５０〜５００μｍの厚みを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項６】
前記蛍光体粒子がガーネット系結晶である請求項１〜５のいずれか１項記載の光変換部材。
【請求項７】
前記蛍光体粒子の５０％粒径Ｄ５０が１〜３０μｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項８】
前記ガラスは、ＤＴＡ曲線から算出されるガラス転移点Ｔｇが３００〜５５０℃である請求項１〜７のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項９】
前記ガラスが、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、モル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ３〜４０％、Ｂ２Ｏ３  １０〜５０％、ＺｎＯ  ０〜４５％を含有する請求項１〜９のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項１１】
前記光変換部材が、ガラス粉末、蛍光体粒子および耐熱フィラーの混合粉末の焼結体である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光変換部材。
【請求項１２】
請求項１〜１１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１３】
前記光源が、ＬＥＤ発光素子である請求項１２に記載の照明光源。
【請求項１４】
ガラス粉末、蛍光体粒子、耐熱フィラー、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する成形工程と、混練物の成形体を焼成して光変換部材とする焼成工程と、を有する光変換部材の製造方法であって、
前記耐熱フィラーが、その平均粒径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であることを特徴とする光変換部材の製造方法。
【請求項１５】
前記蛍光体粒子、前記耐熱フィラーおよび前記ガラス粉末の合計量を１００％としたとき、体積分率で、前記蛍光体粒子を１〜４０％、前記耐熱フィラーを３〜３０％、前記ガラス粉末を５０〜９６％、含有する請求項１４に記載の光変換部材の製造方法。
【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、その製造方法、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】
また、蛍光体を分散したガラス中に光分散性の粒子を存在させたり（特許文献２参照）、蛍光体を分散させたガラスとは別の層として光散乱粒子を有する光散乱層を存在させたり（特許文献３参照）、することで光源の光を散乱させて発光効率を向上させようとする光変換部材も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５８３０８号公報
【特許文献２】特許第４２８６１０４号公報
【特許文献３】特開２０１１−０７１４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載のように、ガラス中に蛍光体を含有するだけでは、その光変換部材を製造する際の焼成により、光変換部材自体が大きく収縮してしまう場合がある。収縮が起こると、光変換部材の平面において、中心部分と外周部分との収縮度合いの差から、蛍光体の存在量のばらつきが生じ、これが光変換部材の面内において光変換色度のムラが生じる原因となる。そのため、収縮が大きくなると光変換色度のムラも大きくなり均一な色調の光を得られなくなってしまう。【０００７】
また、特許文献２および３のように、光散乱粒子を有する光変換部材であった場合、光散乱により光路長を稼ぐことで変換効率を向上できる可能性がある一方、光源からの光の透過率が低減して光束量が低下してしまうため、全体的な光の利用効率が十分に向上しないおそれがある。【０００８】
そこで、上記問題に鑑み、本発明は、光変換部材の製造時における収縮を抑制して蛍光体粒子の分散性を良好に維持すると共に、色度のムラを抑制し、さらに光源からの光の透過率を保持できる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】
【０００９】
本発明者らが鋭意検討した結果、所定の特性を有する耐熱フィラーを使用することで、光変換部材の焼成における収縮を抑制するとともに、光源からの光の透過率を保持できることを見出し、本発明を完成するに到った。【００１０】
すなわち、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、前記ガラス中に、さらに、耐熱フィラーが分散して含有されており、該耐熱フィラーは、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の範囲であることを特徴とする。【００１１】
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、耐熱フィラー、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する成形工程と、混練物の成形体を焼成して光変換部材とする焼成工程と、を有する光変換部材の製造方法であって、前記耐熱フィラーが、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の範囲であることを特徴とする。【００１２】
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。【００１３】
また、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、上記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は、焼成時の収縮を抑制して、面内の光変換色度のばらつきを抑えたため、色度ムラの少ない光を得ることができる。さらに、本発明の光変換部材は、光変換部材の透過率の低下を抑制できるため、光束量を維持しつつ、発光変換効率を比較的保持したものとできる。【００１５】
本発明の光変換部材の製造方法は、本発明の光変換部材を効率よく製造できる。そして、本発明の照明光源は、本発明の光変換部材を使用するため、色度ムラの少ない照明光が得られる。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、発光変換効率を保持し、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】
【００１６】
以下、本発明の光変換部材（以下、「本光変換部材」ともいう）、その製造方法および照明光源について説明する。
【００１７】
［光変換部材］
本光変換部材は、上記の通り、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、所定の耐熱フィラーが分散して含有されるものである。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。本光変換部材は、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。
【００１８】
（ガラス）
本光変換部材に使用するガラスは、従来、光変換部材として使用されているものであれば特に限定されずに使用できる。
【００１９】
ここで使用するガラスは、そのガラス転移点Ｔｇ（以下、単に「Ｔｇ」ともいう）が３００〜５５０℃を有することが好ましい。ガラス転移点が５５０℃超では、本光変換部材の製造工程中、焼成する際の温度が高くなり、焼成後の冷却における収縮によって蛍光体粒子の均一分散性が低下するおそれがある。すなわち、光変換部材の中心部分と外周部分との収縮度合いの差により蛍光体粒子の単位面積当たりの存在量がばらついてしまい、それが原因となって、光変換部材の面内における色度ムラが生じるおそれがある。または、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。
【００２０】
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。そのため、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。
【００２１】
ここで使用するガラスは、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  ３〜４０％、Ｂ２Ｏ３  １０〜５０％、ＺｎＯ  ０〜４５％、を含有するガラスがより好ましい。
【００２２】
また、Ｂｉ２Ｏ３  ３〜４０％、Ｂ２Ｏ３  １０〜５０％、ＺｎＯ  ０〜４５％、ＳｉＯ２  ０〜３５％、ＢａＯ  ０〜２０％、ＴｅＯ２  ０〜２０％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜４％、ＴｉＯ２  ０〜５％、ＺｒＯ２０〜５％、Ｎｂ２Ｏ５０〜５％、ＭｎＯ２  ０〜１％、ＣｅＯ２  ０〜１％、Ｌｉ２Ｏ  ０〜１５％、Ｎａ２Ｏ  ０〜１５％、Ｋ２Ｏ  ０〜１５％、を含有するガラスがさらに好ましい。
【００２３】
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。
【００２４】
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り、この系では、必須の成分である。Ｂｉ２Ｏ３の含有量は、３〜４０％が好ましい。Ｂｉ２Ｏ３が３％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５％以上である。一方、４０％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、３〜３０％がより好ましく、５〜２５％がさらに好ましい。
【００２５】
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り、この系では、必須の成分である。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、１５〜４５％がより好ましく、２０〜４０％がさらに好ましい。
【００２６】
ＺｎＯは、Ｔｇを下げる、かつ屈折率を高くする成分であり、この系では必須成分ではない。ＺｎＯの含有量は、０〜４５％が好ましい。ＺｎＯの含有量が４５％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、５〜４０％がより好ましく、５〜３５％がさらに好ましい。
【００２７】
ＳｉＯ２は、ガラスの安定性を高くする成分であり、この系では必須成分ではない。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。
【００２８】
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を下げる成分であり、この系では必須成分ではない。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。
【００２９】
ＴｅＯ２は、Ｔｇを下げ、屈折率を高くし、耐候性を上げ、かつ液相温度を下げる成分であるが、本発明においては必須成分ではない。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が、本発明においては必須成分ではない。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、焼結性を損ねるなどのおそれがある。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、３％以下がより好ましい。
【００３１】
ＴｉＯ２、ＺｒＯ２およびＮｂ２Ｏ５は、屈折率を上げ、ガラスの耐候性を上昇させるとともに、化学的耐久性を上げる成分であり、この系では必須成分ではない。これらの成分は、ＴｉＯ２  ０〜５％、ＺｒＯ２  ０〜５％、Ｎｂ２Ｏ５  ０〜５％、であり、その合量が０〜５％が好ましい。これら成分の合量が５％超では、ガラスの安定性が低下し、Ｔｇが高くなりすぎ、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などのおそれがある。この合量は、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下である。
【００３２】
ＭｎＯ２およびＣｅＯ２は、いずれもこの系では必須成分ではないが、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を下げる成分であり、この系では必須成分ではない。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、１．６５〜２．１０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１．７０〜２．０５、さらに好ましくは１．７５〜２．００である。
【００３７】
（蛍光体粒子）
本光変換部材に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、例えば、光変換部材に使用される公知の蛍光体粒子が挙げられる。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。
【００３８】
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、後述する本発明の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。
【００３９】
蛍光体粒子の平均粒子直径（以下、本明細書では５０％粒径と略す）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。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。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である。
【００４０】
（耐熱フィラー）
本光変換部材に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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
上記のように、本光変換部材は、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。
【００４６】
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。
【００４７】
本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。
【００４８】
本光変換部材は、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。
【００４９】
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る。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。
【００５０】
本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、本光変換部材は板状、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。
【００５１】
［光変換部材の製造方法］
本光変換部材は、ガラス粉末、蛍光体粒子および耐熱フィラーの混合粉末の焼結体からなることが好ましい。また、本光変換部材は、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ことがより好ましく、上記混練物を透明樹脂に塗工し、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さらに好ましい。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。
【００５２】
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、耐熱フィラー、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する成形工程と、混練物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。
【００５３】
（混練工程）
本発明における混練工程は、ガラス粉末、蛍光体粒子、耐熱フィラー、樹脂および有機溶媒を混練して混練物（スラリー）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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、蛍光体粒子や耐熱フィラー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。
【００５６】
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、蛍光体粒子や耐熱フィラー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。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。なお、本明細書において、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。
【００５７】
また、蛍光体粒子および耐熱フィラーは、上記光変換部材において説明した粒子である。
【００５８】
そして、上記樹脂としては、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。
【００５９】
上記成分を混練する際、蛍光体粒子、耐熱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％、耐熱フィラーが３〜３０％、ガラス粉末が５０〜９６％とするのが好ましい。
【００６０】
蛍光体粒子を１％以上、ガラス粉末を９６％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。
【００６１】
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５０％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。
【００６２】
また、耐熱フィラーの体積分率が３％以上であると、光変換部材の焼成時の収縮を効率的に抑制でき、蛍光体粒子が均一に分散している状態を保持でき好ましい。耐熱フィラーの体積分率は、より好ましくは４％以上、さらに好ましくは５％以上、特に好ましくは７％以上である。また、耐熱フィラーの体積分率が３０％超となると、混合粉末の焼結性を損ね、さらに光変換部材の透過率が低くなるおそれがある。耐熱フィラーの体積分率は、好ましくは２８％以下、より好ましくは２６％以下、さらに好ましくは２０％以下、特に好ましくは１５％以下である。
【００６３】
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とすればよい。
【００６４】
（成形工程）
本発明における成形工程は、上記混練工程で得られた混練物を、所望の形状に成形して混練物の成形体とするものである。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。
【００６５】
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、蛍光体粒子および耐熱フィラー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、透明樹脂上に塗工し、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、グリーンシートを得る。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。
【００６６】
ここで、スラリーを塗工する透明樹脂としては、剥離性を有するものであれば、特に限定されない。ここで使用する透明樹脂は、均一な膜厚のグリーンシートが得られるように、均一な厚さの透明フィルムを使用することが好ましく、このような透明フィルムとしては、例えば、ＰＥＴフィルムなどが挙げられる。
【００６７】
（焼成工程）
本発明の焼成工程は、成形工程で得られた混練物の成形体を焼成することで焼結させ、光変換部材とする工程である。この焼成工程における焼成は、混合粉末を焼結させて、蛍光体粒子と耐熱フィラーと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。
【００６８】
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、焼成雰囲気は１０３Ｐａ以下の減圧雰囲気もしくは酸素濃度が１〜１５％の雰囲気が好ましい。また、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、前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。
【００６９】
上記のようにして得られる光変換部材により、所定の特性を有する耐熱フィラーを含有させることで、焼成時の収縮を抑制することで、面内の光変換色度のばらつきを抑えたため、色度ムラの少ない光を得ることができる。さらに、この光変換部材は、その透過率の低下を抑制でき、光束量を維持しつつ、発光変換効率を耐熱フィラーとして［Ｄ５０／ｎ］が上記の規定を外れたものを含有する場合と比べて高く保持できる。
【００７０】
［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。
【００７１】
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。
【００７２】
［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。
【００７３】
（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。
【００７４】
（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。
【００７５】
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】
【００７６】
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１〜４、７〜１８）および比較例（例５〜６）を表２および３に示す。【００７７】
蛍光体粒子として、５０％粒径Ｄ５０が１０μｍ、６３３ｎｍにおける屈折率が約１．９、４６０ｎｍ励起で蛍光体ピーク波長が約５５５ｎｍであるＣｅ付活ＹＡＧ蛍光体および５０％粒径Ｄ５０が１１μｍ、６３３ｎｍにおける屈折率が約２．３、４６０ｎｍ励起で蛍光体ピーク波長が約６２８ｎｍであるＥｕ付活ＣＡＳＮ蛍光体の２種類を使用した。それぞれ、表２〜３中で、「ＹＡＧ」、「ＣＡＳＮ」と略して記載する。【００７８】
耐熱フィラーとしては、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からなる耐熱フィラー１、５０％粒径Ｄ５０が３μｍ、波長６３３ｎｍにおける屈折率が１．７６である単結晶アルミナからなる耐熱フィラー２、５０％粒径Ｄ５０が１２μｍ、波長６３３ｎｍにおける屈折率が１．８３であるＹＡＧからなる耐熱フィラー３、および５０％粒径Ｄ５０が６μｍ、波長６３３ｎｍにおける屈折率が１．７であるマグネシアからなる耐熱フィラー４を使用した。すなわち、耐熱フィラー１の［Ｄ５０／ｎ］は１０．２、耐熱フィラー２の［Ｄ５０／ｎ］は１．７、耐熱フィラー３の［Ｄ５０／ｎ］は６．６、耐熱フィラー４の［Ｄ５０／ｎ］は３．５である。【００７９】
ガラスとしては、次に記載する製造法により、以下の特性を有するものを得た。酸化物基準のモル％表記で、表１に記載の配合となるように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℃に電気炉で加熱し、溶融して、ガラス２〜４は金坩堝中で９００℃〜１０００℃に電気炉で加熱し、溶融して、それぞれ融液を回転ロールで急冷して、ガラスリボンを形成した。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、ガラスの粉末（ガラス粉末）を得た。ガラス１〜４の５０％粒径Ｄ５０はそれぞれ１．４μｍ、１．２μｍ、１．３μｍ、１．２μｍであった。また、ガラス粉末のガラス転移点Ｔｇはそれぞれ４９６℃、４２０℃、４２９℃、４１５℃であった。また、融液の一部は成形後冷却し、ガラス板を得た。このガラス板の波長６３３ｎｍの光に対する屈折率ｎはそれぞれ１．７９、１．９７、１．９１、１．９９であった。【００８０】
【表１】
2014162893.tif 000002
【００８１】
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。また、蛍光体粒子、耐熱フィラーおよびガラス粉末の粒径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。【００８２】
さらに、得られたガラス板を、厚み２ｍｍ、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。【００８３】
（例１〜１８）
ガラス、蛍光体粒子、耐熱フィラー、を表２〜３に記載した割合となるように混合し、さらにビヒクルと混練し、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。これを、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、厚み０．５〜０．７ｍｍのグリーンシートを得た。【００８４】
これを、離型剤を塗布したムライト基板に載せて、表２および３に示した脱灰温度および脱灰時間、そして大気雰囲気下で焼成して脱灰後、表２および３に示した焼成温度、焼成時間および焼成雰囲気で焼成して光変換部材を製造した。
なお、表中の「減圧」は、到達真空度が１０Ｐａであった。【００８５】
（試験例）
得られた例１〜１８の光変換部材について、平面収縮率、量子変換収率、色度座標ｘ、ｙ、面内色度ばらつきΔｘ、Δｙおよび透過率を測定した。これらの結果を表２〜３に示す。【００８６】
【表２】
2014162893.tif 000003
【００８７】
【表３】
2014162893.tif 000004
【００８８】
平面収縮率は、グリーンシートの縦と横の長さに対し、得られた光変換部材の縦と横のそれぞれの収縮率を平均して得た。【００８９】
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。また、この時同時に色度座標ｘ、ｙも得られる。【００９０】
面内色度ばらつきΔｘ、Δｙは得られた光変換部材の端部を、中央部同様に１ｃｍ四方の大きさに切り出し、色度座標を測定した後、中央部の色度座標との差をとることで得た。【００９１】
光変換部材の透過率は、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。【００９２】
表２〜３より明らかなように、例１〜４および７〜１８は本発明で規定する耐熱フィラーを含有しているため、収縮率は２０％未満に抑えられ、面内色度ばらつきΔｘ、Δｙはそれぞれ０．０２未満である。また、例１〜４は８５％以上の高い量子変換収率と８０％以上の透過率を維持しているため、高い発光変換効率も期待できる。
例７〜１８は、例１〜４で用いているガラス１よりも屈折率が高いガラスを使用しているため、反射率も高く、透過率は低めの値となっているが、蛍光体の屈折率とより近い値になっているため、ガラス／蛍光体の散乱効率が低下し、耐熱フィラーとして［Ｄ５０／ｎ］が本発明の規定を外れたものと比べ、より高い発光変換効率が期待できる。また、ＣＡＳＮ蛍光体は、Ｃ光源の波長域で大きな吸収を示すことより、例８、１０、１３、１４、１７、１８の光変換部材の透過率は低い値を示す。
また、ガラス２〜４は焼成温度が低くても焼結できるため、例１〜４のように減圧雰囲気下で焼成せず、大気雰囲気下で焼成しても高い量子変換収率が得られる。そのため、低コストで光変換部材を製造することができる。
ただし、例１２、１４、１６、１８は、用いている耐熱フィラーの［Ｄ５０／ｎ］の値が、耐熱フィラー１に比べ低くなっていることから、耐熱フィラーの含有量を２０体積％まで多くすると、著しく透過率が低下し、量子変換収率も低下してしまう。その結果、発光変換効率の低下が予想される。【００９３】
一方で、例５は耐熱フィラーを含有していないため、収縮率は２０％超と高く、面内色度ばらつきΔｘ、Δｙはそれぞれ０．０２以上と大きい。【００９４】
例６は、耐熱フィラーのＤ５０が３μｍと小さいため、透過率は８０％未満となり、全光束量が低下し、発光変換効率の低下のおそれがある。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の光変換部材は、焼成時の収縮を抑制することで、蛍光体粒子の均一分散性を維持し、色度ばらつきが少なく、かつ、光源の光の透過性の低下を抑制し、発光変換効率を保持でき、照明用途としての利用に好適である。
【国際調査報告】
2014162893.tif 000005
2014162893.tif 000006