(57)【要約】【課題】リモートフォスファー構造を有するエッジ型バックライトユニットにおいて、蛍光体層における封止材として熱可塑性樹脂を用いる場合にも、封止材の熱劣化や熱変形等の不具合を防止することができる波長変換部材、光変換導光ユニット、光源装置及び表示装置を提供する。【解決手段】入射光の少なくとも一部を波長変換して入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材であって、少なくとも蛍光体と封止材とを含む蛍光体層と、該蛍光体層の主面の少なくとも一方に接合された透明ヒートシンク部材とを備えることを特徴とする。【選択図】図３
2017142381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の少なくとも一部を波長変換して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材であって、
少なくとも蛍光体と封止材とを含む蛍光体層と、
該蛍光体層の主面の少なくとも一方に接合された透明ヒートシンク部材と、
を備えることを特徴とする波長変換部材。
【請求項２】
前記蛍光体層がシート状であり、前記透明ヒートシンク部材が前記蛍光体層の厚みよりも大きな幅を有する、請求項１に記載の波長変換部材。
【請求項３】
前記透明ヒートシンク部材の面のうち、前記蛍光体層との接合面及び該接合面に対向する面を除く、少なくとも１つに光反射層が配置されている、請求項１または２に記載の波長変換部材。
【請求項４】
前記透明ヒートシンク部材と前記蛍光体層との接合面、前記透明ヒートシンク部材の前記接合面に対向する面、及び前記蛍光体層の前記接合面に対向する主面の少なくとも１つに反射防止層が配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項５】
前記蛍光体層の主面のうち、前記透明ヒートシンク部材との接合面に対向する主面に反射防止層が配置されている、請求項４に記載の波長変換部材。
【請求項６】
前記封止材が熱可塑性樹脂である、請求項１〜５のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項７】
前記蛍光体は硫化物系蛍光体である、請求項１〜６のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項８】
前記硫化物系蛍光体は、赤色硫化物蛍光体及び緑色硫化物蛍光体のうちの少なくともいずれかを含む、請求項７に記載の波長変換部材。
【請求項９】
前記赤色硫化物蛍光体は、硫化カルシウム蛍光体であり、前記緑色硫化物蛍光体は、チオガレート蛍光体である、請求項８に記載の波長変換部材。
【請求項１０】
前記蛍光体層の少なくとも一方の主面に、前記蛍光体層への水蒸気の浸入を抑制する水蒸気バリアフィルムが配置されている、請求項７〜９のいずれかに記載の波長変換部材。
【請求項１１】
少なくとも１つの側面の側から入射する光を正面の側に導光する導光板と、
前記導光板の少なくとも１つの側面側に配置される、請求項１〜１０のいずれかに記載の波長変換部材と、
を備え、
前記波長変換部材は、前記蛍光体層と前記透明ヒートシンク部材との接合面が、前記導光板の少なくとも１つの側面に平行に配置されていることを特徴とする光変換導光ユニット。
【請求項１２】
前記波長変換部材の蛍光体層が、前記透明ヒートシンク部材と前記導光板との間に配置されている、請求項１１に記載の光変換導光ユニット。
【請求項１３】
前記導光板の主面の周縁部及び前記波長変換部材を挟持するサポート部材を更に備える、請求項１１または１２に記載の光変換導光ユニット。
【請求項１４】
前記波長変換部材と前記導光板との間が、屈折率が１．１２以下の材料で満たされている、請求項１１〜１３のいずれかに記載の光変換導光ユニット。
【請求項１５】
ＬＥＤ素子と、請求項１１〜１４のいずれかに記載の光変換導光ユニットとを備えることを特徴とする光源装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光源装置を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換部材、光変換導光ユニット、光源装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）を用いた光源装置として、液晶ディスプレイ用のＬＥＤバックライトユニットが注目されている。ＬＥＤは、消費電力が低い上に寿命が長く、また、環境にやさしい等の優れた特徴を有している。
【０００３】
ＬＥＤバックライトユニットは、ＬＥＤから放射された光の一部が発光部に含まれる蛍光体によって波長変換された光と、蛍光体によって波長変換されなかった光とを組合せて放出することにより、ＬＥＤから放射された光とは異なる光を放射することができる。こうした光源装置は、これまでのディスプレイ用のバックライトユニットに代わる光源装置として大いに期待され、様々な開発が行われている。
【０００４】
一般に、バックライトは、直下型とエッジ型との２種類に分類することができる。ここで、直下型のバックライトでは、液晶パネルの裏面側に設けられた面光源から出射する光が、液晶パネルの全面に亘って照射される。
【０００５】
これに対して、エッジ型のバックライトでは、光源が液晶パネルの側面側に配置され、光源から導光板の側面に入射した光が、導光板内で液晶パネルの正面側へ向けて導光されるように構成されている。そのため、エッジ型のバックライトは、直下型のバックライトに比べて、均一な面光源を得るのに必要なＬＥＤの数を減らすことができ、コストを低減させることができるとともに、ディスプレイ装置の薄型化も可能となる。
【０００６】
上記バックライトユニットにおいては、ＬＥＤチップと蛍光体層とにより光源装置を構成する場合、一般に、次のような方法が考えられる。即ち、第一の方法として、蛍光体を樹脂材料に混ぜ合わせてＬＥＤチップを覆う方法、第二の方法として、ＬＥＤチップの発光面に蛍光体を直接塗布する方法、第三の方法として、ＬＥＤと蛍光体発光部とを離した構造（以下、「リモートフォスファー構造」と言う）を用いる方法等である。
【０００７】
現在、最も多く採用されているのは、上記第一の方法である。しかしながら、第一の方法及び第二の方法の場合、ＬＥＤチップの発光による熱が蛍光体に直接影響を与えるため、蛍光体の種類によっては、熱により蛍光体が劣化してしまい発光効率が低下してしまう可能性がある。
【０００８】
こうしたことから、現在、ＬＥＤチップと蛍光体発光部とで光源装置を構成する方法として、上記第三の方法である、ＬＥＤと蛍光体発光部とを離したリモートフォスファー構造を用いる方法が注目されている。
【０００９】
例えば、特許文献１には、リモートフォスファー構造を有する光源装置が記載されている。図１（ａ）は、特許文献１に記載された光源装置の模式断面図を示している。この図に示した光源装置２００は、保持部材１１上に配置されたＬＥＤ素子１２と、ＬＥＤ素子１２からの光の少なくとも一部を別の波長の光に変換する蛍光体層１３と、蛍光体層１３から離間して配置され、蛍光体層１３からの光を側面側から入射して正面側に導光する導光板１４とを備える。ＬＥＤ素子１２は、図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１２ａとＬＥＤパッケージ１２ｂとを有する。
【００１０】
また、光源装置２００は、上記ＬＥＤ素子１２、蛍光体層１３及び導光板１４を挟持するカバー部材１５を更に備えており、蛍光体層１３と導光板１４との位置ずれを抑制して、位置ずれにより導光板１４への入射光が低減するのを抑制している。
【００１１】
特許文献１には、カバー部材１５と蛍光体層１３とを接着し、カバー部材１５を熱伝導率の高い材料で構成することにより、蛍光体層１３から発生した熱をカバー部材１５を通じて放熱し、蛍光体層１３における蛍光体の劣化を抑制して、発光効率の低下を抑制できる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１３−２１１２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上記蛍光体層１３としては、通常耐熱性に優れるシリコーン樹脂等の封止材に蛍光体が分散されたもの等が用いられるが、広範な色域を得るために、水分により劣化し易い硫化物系蛍光体（ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ等）を用いることがある。この場合には、水蒸気透過性の高いシリコーン樹脂を封止材として使用できず、比較的水蒸気透過性の低いオレフィン系重合体等の熱可塑性樹脂を用いる場合がある。
【００１４】
しかし、オレフィン系重合体等の熱可塑性樹脂を蛍光体の封止材として用いる場合、シリコーン樹脂等に比べて耐熱性が低いことから、ＬＥＤ素子１２からの熱や蛍光体の波長変換時の発熱等により、蛍光体層１３における封止材としての樹脂が、黄変等の熱劣化や熱変形する等の不具合が生じる場合があることが判明した。ここで、黄変が進行すると焦げた状態となり、次第に輝度が低下してしまう。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、リモートフォスファー構造を有するエッジ型バックライトユニットにおいて、蛍光体層における封止材として熱可塑性樹脂を用いる場合にも、封止材の熱劣化や熱変形等の不具合を防止することができる波長変換部材、光変換導光ユニット、光源装置及び表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討した。図１に示した光源装置２００においては、蛍光体層１３のカバー部材１５の近傍領域の熱は、カバー部材１５を通して十分に放熱される。これに対して、蛍光体層１３の中央部分の熱もカバー部材１５を通して放熱されるが、放熱経路がカバー部材１５近傍領域よりも長いため、中央部分の熱は、カバー部材１５に十分に伝えることができず、放熱が不十分となる。
【００１７】
蛍光体層１３の中央部分は、ＬＥＤ素子１２から照射される励起光の強度が最も高く、熱を最も効率的に放熱すべき部分である。それにもかかわらず、放熱が不十分であるため、蛍光体層１３の中央部分の封止材が熱劣化や熱変形してしまうのである。
【００１８】
こうした不具合を解決する簡便な方法として、図２に示した光源装置３００のように、蛍光体層１３と導光板１４とを一体化して、蛍光体層１３の中央部分の熱を導光板１４に伝えて放熱することが考えられる。しかし、本発明者らによる検討の結果、図２に示した光源装置３００においては、蛍光体層１３の放熱の問題は解決できるものの、導光板１４の蛍光体層１３近傍の表面において輝度が非常に高くなり、導光板１４面内の輝度の均一性が低下する問題が新たに生じることが判明した。
【００１９】
即ち、蛍光体層１３は光の散乱体であり、ランバート則にほぼ従って光が出射される。一般に、封止材の屈折率は導光板１４の屈折率と同程度であるため、蛍光体層１３から導光板１４に入射する際、光はほぼ屈折しない。そのため、蛍光体層１３を出射した光は、導光板１４の表面に対して小さな角度（大きな入射角）でも入射してしまう。
【００２０】
この輝度の不均一性を改善するために、カバー部材１５を導光板１４の中心方向（図において右側）に伸ばしてカバー部材１５により光を反射させたとしても、カバー部材１５の端部の近傍において、光の多くが導光板から出てしまい、輝度の不均一性は改善されない。また、伸ばしたカバー部材１５を光吸収性のものに変更すれば、輝度の均一性は確保できるものの、今度は輝度自体が非常に低くなってしまう。
【００２１】
そこで、本発明者らは、図２に示した光源装置３００のような、蛍光体層１３と導光板１４とを一体化させることなく、蛍光体層１３における封止材の不具合を解決する方途について鋭意検討した結果、蛍光体層１３の主面に、ＬＥＤ素子１２からの熱や波長変換時に発する熱を放出できる透明ヒートシンク部材を接合することが極めて有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２２】
即ち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
＜１＞  入射光の少なくとも一部を波長変換して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材であって、少なくとも蛍光体と封止材とを含む蛍光体層と、該蛍光体層の主面の少なくとも一方に接合された透明ヒートシンク部材とを備えることを特徴とする波長変換部材である。
【００２３】
＜２＞  前記蛍光体層がシート状であり、前記透明ヒートシンク部材が前記蛍光体層の厚みよりも大きな幅を有する、前記＜１＞に記載の波長変換部材である。
【００２４】
＜３＞  前記透明ヒートシンク部材の面のうち、前記蛍光体層との接合面及び該接合面に対向する面を除く、少なくとも１つに光反射層が配置されている、前記＜１＞または＜２＞に記載の波長変換部材である。
【００２５】
＜４＞  前記透明ヒートシンク部材の面のうち、前記蛍光体層との接合面、該接合面に対向する面、及び前記蛍光体層の前記接合面に対向する主面の少なくとも１つに反射防止層が配置されている、前記＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の波長変換部材である。
【００２６】
＜５＞  前記蛍光体層の主面のうち、前記透明ヒートシンク部材との接合面に対向する主面に反射防止層が配置されている、前記＜４＞に記載の波長変換部材である。
【００２７】
＜６＞  前記封止材が熱可塑性樹脂である、前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の波長変換部材である。
【００２８】
＜７＞  前記蛍光体は硫化物系蛍光体である、前記＜１＞〜＜６＞のいずれかに記載の波長変換部材である。
【００２９】
＜８＞  前記硫化物系蛍光体は、赤色硫化物蛍光体及び緑色硫化物蛍光体のうちの少なくともいずれかを含む、前記＜７＞に記載の波長変換部材である。
【００３０】
＜９＞  前記赤色硫化物蛍光体は、硫化カルシウム蛍光体であり、前記緑色硫化物蛍光体は、チオガレート蛍光体である、前記＜８＞に記載の波長変換部材である。
【００３１】
＜１０＞  前記蛍光体層の少なくとも一方の主面に、前記蛍光体層への水蒸気の浸入を抑制する水蒸気バリアフィルムが配置されている、前記＜７＞〜＜９＞のいずれかに記載の波長変換部材である。
【００３２】
＜１１＞  少なくとも１つの側面の側から入射する光を正面の側に導光する導光板と、前記導光板の少なくとも１つの側面側に配置される、前記＜１＞〜＜１０＞のいずれかに記載の波長変換部材とを備え、前記波長変換部材は、前記蛍光体層と前記透明ヒートシンク部材との接合面が、前記導光板の少なくとも１つの側面に平行に配置されていることを特徴とする光変換導光ユニットである。
【００３３】
＜１２＞  前記波長変換部材の蛍光体層が、前記透明ヒートシンク部材と前記導光板との間に配置されている、前記＜１１＞に記載の光変換導光ユニットである。
【００３４】
＜１３＞  前記導光板の主面の周縁部及び前記波長変換部材を挟持するサポート部材を更に備える、前記＜１１＞または＜１２＞に記載の光変換導光ユニットである。
【００３５】
＜１４＞  前記波長変換部材と前記導光板との間が、屈折率が１．１２以下の材料で満たされている、前記＜１１＞〜＜１３＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
【００３６】
＜１５＞  ＬＥＤ素子と、前記＜１１＞〜＜１４＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットとを備えることを特徴とする光源装置である。
【００３７】
＜１６＞  前記＜１５＞に記載の光源装置を備えることを特徴とする表示装置である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、リモートフォスファー構造をエッジ型のバックライトに適用したエッジ型バックライトユニットにおいて、蛍光体層における封止材として熱可塑性樹脂を用いる場合にも、樹脂の熱劣化や熱変形等の不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】特許文献１に記載された光源装置の構成を示す図である。
【図２】蛍光体層と導光板とを一体化した光源装置を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る波長変換部材を示す図である。
【図４】蛍光体層の構成を示す図である。
【図５】光反射層の配置例を示す図である。
【図６】反射防止層の配置を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光変換導光ユニットを示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る別の光変換導光ユニットを示す図である。
【図９】カバー部材の配置を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る光源装置を示す図である。
【図１１】実施例１及び２並びに比較例１及び２に関する輝度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
（波長変換部材）
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に従う波長変換部材を示している。図３（ａ）は前後方向の断面図、図３（ｂ）は斜視図をそれぞれ示している。なお、図１及び２と同じ構成には同じ符号が付されている。以下、図３（ａ）に示した方向（前後、上下、左右）の表現を必要に応じて使用する。
【００４１】
図３に示す波長変換部材１は、入射光の少なくとも一部を波長変換して入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材であり、少なくとも蛍光体と封止材とを含む蛍光体層１３と、該蛍光体層１３の主面の少なくとも一方に接合された透明ヒートシンク部材１６とを備えることを特徴とする。ここで、蛍光体層１３の主面は、蛍光体層１３の面のうち、面積が大きな２つの面を意味している。
【００４２】
透明ヒートシンク部材１６は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、蛍光体層１３の２つの主面の一方のみに設けてもよく、また、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、蛍光体層１３の両主面に設けてもよい。ここで、透明ヒートシンク部材１６を蛍光体層１３の両主面に設ける場合には、２つの透明ヒートシンク部材１６の幅（左右方向）は、同じでも違っていてもよい。
【００４３】
透明ヒートシンク部材１６は、放熱の点では蛍光体層１３の両主面に設けることが好ましいが、後述のように、その幅（左右方向）の制約や、蛍光体層１３とＬＥＤ素子１２との距離をなるべく大きくすることとの要件を考慮して、蛍光体層１３の両主面に設けるか、一方の主面に設けるかを決定すればよい。
【００４４】
図４は、蛍光体層１３の構成を示している。蛍光体層１３は、蛍光体１３ａがＬＥＤ素子１２からの光を吸収し、所定の波長の光を放射する。図４（ａ）に示すように、蛍光体１３ａは、封止材１３ｂによって封止され担持されている。蛍光体１３ａとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、硫化物系蛍光体、酸化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、フッ化物系蛍光体等を用いることができる。
【００４５】
本発明においては、広範な色域を得ることができる硫化物系蛍光体を用いることが好ましい。また、所望とする吸収帯域、発光帯域等に応じて、１種又は複数種の蛍光体を選択して組み合わせて使用することができる。
【００４６】
硫化物系蛍光体の具体例としては、例えば、ユウロピウムで賦活した硫化カルシウム（ＣａＳ：Ｅｕ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ：Ｅｕ）、ストロンチウムチオガレート（ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ）、カルシウムチオガレート（ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ）等を挙げることができる。また、カルシウムやストロンチウムが互いに置換されていてもよく、例えば、ユウロピウムで賦活した硫化カルシウムストロンチウム（（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ）、ストロンチウムカルシウムチオガレート（（Ｓｒ，Ｃａ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ）等を挙げることができる。更に、カルシウムやストロンチウムの一部がマグネシウムやバリウムに置換さてれていてもよく、例えば、ユウロピウムで賦活した硫化ストロンチウムカルシウムバリウム（（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ）、ストロンチウムバリウムチオガレート（（Ｓｒ，Ｂａ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ）、ストロンチウムカルシウムバリウムマグネシウムチオガレート（（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕ）等を挙げることができる。更にまた、ガリウムの一部がアルミニウムやインジウムで置換されていてもよく、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）２Ｓ４：Ｅｕで表されるチオガレート等を挙げることができる。また、硫黄の一部がセレンに置換されていてもよく、例えば、Ｃａ（Ｓ，Ｓｅ）：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）（Ｓ，Ｓｅ）：Ｅｕ等で表される蛍光体を挙げることができる。またあるいは、硫黄の全部がセレンに置換されたセレン化物蛍光体も硫化物蛍光体と同様に用いることができ、例えば、ユウロピウムで賦活したセレン化カルシウム（ＣａＳｅ：Ｅｕ）、セレン化ストロンチウム（ＳｒＳｅ：Ｅｕ）、セレン化カルシウムストロンチウム（（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｅ：Ｅｕ）等を挙げることができる。なお、ユウロピウム賦活硫化物蛍光体は、共賦活剤として、マンガン、リチウム、セリウム、ガドリニウム、塩素を含有していてもよい。
【００４７】
その他の硫化物系蛍光体の具体例としては、例えば、酸硫化イットリウム（Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）、酸硫化ランタン（Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）等を挙げることができる。
【００４８】
また、青色ＬＥＤのＬＥＤ素子１２を用いて白色光を得るために、硫化物系蛍光体は、緑色蛍光体及び赤色蛍光体のうちの少なくともいずれかを含むことがより好ましい。ここで、緑色蛍光体としては、チオガレート蛍光体を用いることが好ましく、赤色蛍光体としては、ＣａＳ蛍光体を用いることが好ましい。
【００４９】
更に、マゼンダＬＥＤのＬＥＤ素子１２を用いて白色光を得るためには、硫化物系蛍光体は、緑色蛍光体を含むことがより好ましい。ここで、緑色蛍光体としては、チオガレート蛍光体を用いることが好ましい。
【００５０】
マゼンダＬＥＤは、青色ＬＥＤと、赤色蛍光体とを有する。より具体的には、マゼンダＬＥＤは、青色ＬＥＤチップと赤色蛍光体を含む封止材とからなる。赤色蛍光体は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、フッ化物系蛍光体、酸化物系蛍光体、窒化物系蛍光体等を用いることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５１】
前記フッ化物系蛍光体の具体例としては、Ｋ２ＴｉＦ６：Ｍｎ４＋、Ｂａ２ＴｉＦ６：Ｍｎ４＋、Ｎａ２ＴｉＦ６：Ｍｎ４＋、Ｋ３ＺｒＦ７：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ７：Ｍｎ４＋、Ａａ（Ｍ１−ｓ，Ｍｎｓ）Ｆｂで表される公知のフッ化物系蛍光体などが挙げられる［但し、Ａは、Ｋ（カリウム）及びＣｓ（セシウム）の少なくともいずれかの元素であり、Ｍは、Ｓｉ（シリコン）及びＴｉ（チタン）の少なくともいずれかの元素であり、ｘ、ｙ及びｚは、それぞれ、１．７≦ｘ≦２．１、０＜ｙ≦０．２、５．３≦ｚ≦６．３を満たす数値である。］。前記酸化物系蛍光体の具体例としては、（Ｂａ，Ｓｒ）３ＳｉＯ５：Ｅｕ、などが挙げられる。前記窒化物系蛍光体の具体例としては、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｂａ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、Ｃａｘ（Ａｌ，Ｓｉ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ（０＜ｘ≦１．５）、ＣａＡｌ２Ｓｉ４Ｎ８：Ｅｕ、ＣａＳｉＮ２：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、などが挙げられる。フッ化物系蛍光体は発光スペクトルのピーク波長がおよそ６３０ｎｍであり、ピーク幅が狭いので輝度が高く好ましい。
【００５２】
青色ＬＥＤを用いた場合と比べて、マゼンダＬＥＤを用いた場合は、本発明の波長変換部材の蛍光体層の発熱が少ないので好ましい。マゼンダＬＥＤを用いた場合は、本発明の波長変換部材の蛍光体層には赤色蛍光体が無くて緑色蛍光体だけで済むため、蛍光体層の発熱が少なくなるからである。
【００５３】
蛍光体の量は、例えば、蛍光体がＳｒＧａ２Ｓ４：ＥｕやＣａＳ：Ｅｕの場合には、蛍光体層１３の厚さ方向（左右方向）の投影で、例えば１〜１０００ｍｇ／ｃｍ２とすることができる。蛍光体の量は、励起光及び蛍光とが合わさって目的の色度となるよう、調整すればよい。
【００５４】
封止材１３ｂの材料は、ＬＥＤ素子から放射された光を良好に透過し、蛍光体１３ａを封止できるものであれば、特に制限されない。封止材１３ｂの材料は、後述する透明ヒートシンク部材１６と同様な特徴を備える材料を用いることが好ましいが、透明ヒートシンク部材１６と同じ材料でもよいし、異なる材料でもよい。ただし、封止材１３ｂと透明ヒートシンク部材１６の材料とは、屈折率が近いことが好ましい。具体的には、それらの屈折率の差が０．１以下、好ましくは０．０５以下、より好ましくは０．０２以下である。なお、封止材１３ｂの屈折率は、例えばアクリルの場合１．５であり、一般には１．３〜１．６程度である。
【００５５】
封止材１３ｂとして、第１に、蛍光体層１３から発光された光を効率よく透過させるものであることが好ましい。第２に、蛍光体層１３の冷却を熱伝導によってより促進するよう、熱伝導性の高いものが好ましい。第３に、機械的耐熱性を有しているものが好ましい。第４に、耐黄変性を有することが好ましい。これらの特性を有する公知の材料を適宜選択して用いることができる。また、水分により劣化し易い硫化物系蛍光体（ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、ＣａＳ：Ｅｕ等）を用いる場合には、封止材１３ｂが比較的水蒸気透過性の低い材料を用いるのが好ましい。
【００５６】
樹脂は熱伝導性がガラスより劣るが、安価で加工がしやすい。中でも非晶性樹脂のアクリルは、光透過性に優れ、耐黄変性にも優れ、機械的耐熱性がＰＣ等と比べれば劣るが、使用には十分な機械的耐熱性を有するため、好ましい。
【００５７】
しかし、アクリルは水蒸気を透過しやすいため、硫化物系蛍光体へは使用することはできない。また、シリコーン樹脂はアクリルと同等以上の特性を有しているが、やはり水蒸気を透過しやすいので、硫化物系蛍光体には使用することができない。この点、ＣＯＰ（シクロオレフィン重合体）などのオレフィン系樹脂は光透過性、耐熱性に優れるが、耐黄変性はアクリルより劣るものの、水蒸気を透過させにくいため、硫化物系蛍光体を用いる場合には好ましい。これにより、ＬＥＤ素子からの熱や蛍光体の波長変換時の発熱等による封止材１３ｂの熱劣化や熱変形を抑制することができる。
【００５８】
また、封止材１３ｂと透明ヒートシンク部材１６とは、それらの線膨張係数の値が近いことが好ましい。具体的には、封止材１３ｂの線膨張係数に対する透明ヒートシンク部材１６の線膨張係数の比は、０．９〜１．１、好ましくは０．９５〜１．０５、より好ましくは、０．９９〜１．０１である。
【００５９】
蛍光体層１３の形状は、特に制限されないが、例えばシート状、短冊状やリボン状等である。蛍光体層の幅（図１（ａ）における上下方向）は、導光板１４の厚さ（上下方向）と同程度にする。また、蛍光体層の長さ（図１（ａ）における前後方向）は、導光板１４の幅（前後方向）と同程度にする。更に、蛍光体層１３の厚さ（図１（ａ）における左右方向）は、数１０μｍ〜数ｍｍである。場合によっては、長さ方向（図１（ａ）における前後方向）において、複数に分割されていてもよい。幅方向（図１（ａ）における上下方向）においても同様である。
【００６０】
蛍光体層１３を製造する方法としては、いわゆる押出成形によるシート成形技術を用いることができる。具体的には、蛍光体１３ａと封止材１３ｂとを混合し、得られた蛍光体含有樹脂組成物を熱溶融させた後、熱溶融した組成物をＴダイにて押出してシートを作製し、適切なサイズに切断することにより製造することができる。
【００６１】
また、別の製造方法としては、塗工（塗布）を用いることができる。具体的には、封止材１３ｂを溶剤に溶解させ、更に蛍光体１３ａを添加して分散させて蛍光体塗料を作成し、この蛍光体塗料を、塗工機を用いて、図４（ｂ）に示すように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の基材１３ｃに塗布し、溶媒を揮発させ乾燥して蛍光体層２３を作製することができる。
【００６２】
更に、必要に応じて、図４（ｃ）に示すように、ＰＥＴ等のカバー部材１３ｄを熱融着（ラミネート）して蛍光体層３３を製造してもよい。更にまた、封止材１３ｂとしてポリビニルアルコール等の水溶性樹脂と水とを用いて水性の蛍光体塗料を作成し、例えばガラスからなる基材へ塗工して作製することもできる。また、樹脂の代わりに、封止材として、いわゆる「水ガラス」を用いてもよい。
【００６３】
また、塗工によって蛍光体層１３を製造する場合、基材１３ｃとしては、後述する水蒸気バリアフィルムを用いることができる。この場合、例えば、水蒸気バリアフィルム上に蛍光体層１３を設け、その蛍光体層１３側を透明ヒートシンク部材１６側にして接合することにより波長変換部材を得ることができる。
【００６４】
更に、塗工によって蛍光体層１３を製造する場合、透明ヒートシンク部材１６を基材１３ｃとして用いることもできる。この場合、蛍光体層１３の製造と、蛍光体層１３と透明ヒートシンク部材１６との接合を同時に行うことができ、波長変換部材１の製造工程を減らすことができる。
【００６５】
なお、蛍光体層１３には、必要に応じて、蛍光体１３ａに加えて、光吸収が非常に少ない無機物等の粒子を添加してもよい。封止材の屈折率と添加した粒子の屈折率とが違えば、この粒子によって、励起光を散乱させることにより、励起光の蛍光体への吸収を高めることができるため、蛍光体１３ａの添加量を低減することができる。また、添加した粒子が封止材より熱伝導性が高い場合には、蛍光体１３ａが発した熱を透明ヒートシンク部材１６により良好に伝導させて放熱させることができる。
【００６６】
透明ヒートシンク部材１６は、蛍光体層１３に接合されており、蛍光体層１３からの光（蛍光、励起光）を効率よく透過させ、かつ蛍光体層１３の発熱を放熱する。これにより、蛍光体層１３の封止材１３ｂが熱劣化や熱変形するのを抑制することができる。本発明において、透明ヒートシンク部材１６が蛍光体層１３に「接合」されているとは、透明ヒートシンク部材１６と蛍光体層１３が空気層を挟まずに一体化されていることを意味している。
【００６７】
透明ヒートシンク部材１６を蛍光体層１３に接合する方法としては、透明ヒートシンク部材１６と蛍光体層１３の封止材１３ｂとの材料が熱可塑性樹脂の場合には、熱融着により行うことができる。また、透明ヒートシンク部材１６と蛍光体層１３の封止材１３ｂの材料が異なる場合には、接着剤を用いて行うことができる。
【００６８】
ここで、光学用の接着剤を用いることが好ましい。ここでの接着剤には粘着剤が含まれ、粘着テープも含まれる。粘着剤や粘着テープも同様に、光学用のものを用いることが好ましい。ここで、「光学用」とは、無色透明等の特性を備えていることを意味している。また、接着剤の層の厚さ、粘着剤の層の厚さおよび粘着テープの厚さは極めて薄いことが好ましい。
【００６９】
透明ヒートシンク部材１６の形状は、特に制限されず、導光板等の設計に合わせた適切な形状とすることができる。例えば、直方体や、直方体の面にテーパー加工を施した形状とすることができる。
【００７０】
透明ヒートシンク部材１６のサイズとしては、厚さ（上下方向）が、蛍光体層１３の幅（上下方向）と同程度、長さ（前後方向）は、蛍光体層１３の長さ（前後方向）と同程度とする。
【００７１】
また、透明ヒートシンク部材１６の幅（左右方向）は、蛍光体層１３の厚みよりも大きく、透明ヒートシンク部材１６の厚さ（上下方向）よりも広い（大きい）ことが好ましい。ここで、透明ヒートシンク部材１６の「幅」とは、透明ヒートシンク部材１６と蛍光体層１３との接合面に垂直な方向の透明ヒートシンク部材１６のサイズを意味しており、蛍光体層１３の「厚み」とは、透明ヒートシンク部材１６と蛍光体層１３との接合面に垂直な方向のサイズを意味している。
【００７２】
放熱の点では、透明ヒートシンク部材１６の幅は広ければ広いほど好ましいが、導光板１４のサイズに付帯する、「蛍光体層１３＋透明ヒートシンク部材１６＋ＬＥＤ素子１２」のサイズが大きくなってしまうため、大きすぎることは好ましくない。
【００７３】
これらを考慮して、透明ヒートシンク部材１６の幅（左右方向）は、透明ヒートシンク部材１６の厚さ（上下方向）の１／４〜４倍、好ましくは１／２〜２倍、より好ましくは等倍とする。ただし、スペースが許容される場合には、透明ヒートシンク部材１６の幅は、透明ヒートシンク部材１６の厚さの４倍でも構わない。また、蛍光体層１３の放熱が十分に確保できるならば、透明ヒートシンク部材１６の幅は、透明ヒートシンク部材１６の厚さの１／４未満でも構わない。
【００７４】
透明ヒートシンク部材１６を蛍光体１３層の両主面上に設ける場合（図３（ｃ）および（ｄ））、それら２つの幅の合計幅で考えればよい。即ち、合計幅は透明ヒートシンク部材１６の厚さ（上下方向）の１／４〜４倍、好ましくは１／２〜２倍、より好ましくは等倍とする。
【００７５】
一般に、導光板１４の厚さ（上下方向）は、０．１〜１０ｍｍであるため、例えば導光板１４の厚さ（上下方向）が３ｍｍの場合、透明ヒートシンク部材１６の厚さ（上下方向）は、例えば３ｍｍである。なお、透明ヒートシンク１６は、蛍光体層１３と同様に、厚さ方向または長さ方向に分割して構成してもよい。
【００７６】
また、透明ヒートシンク部材１６の材料としては、第１に、蛍光体層１３から発光された光を効率よく透過させるものであることが好ましい。第２に、蛍光体層１３の冷却を熱伝導によってより促進するよう、熱伝導性の高いものが好ましい。第３に、機械的耐熱性が高いことが好ましい。第４に、耐黄変性が高いことが好ましい。これらの特性を有する公知の材料を適宜選択して用いることができる。
【００７７】
第１の要件から、光吸収のないものが好ましい。励起光及び蛍光の波長領域において、光吸収がないか、光吸収がわずかであることが好ましい。このような特徴を備える場合、材料は、可視光に対して無色であるか、白色（白濁）である。全光線透過率（直進光だけでなく、拡散光も含む）は、７０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、９０％以上が更に好ましい。
【００７８】
具体的な材料としては、更に透明なものが好ましく、熱可塑性樹脂のうち、非晶質のものが挙げられる。具体的には、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＣＯＰ、ＣＯＣ（シクロオレフィン共重合体）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＳＥＰ（スチレンエチレンプロピレン共重合体）、ＳＥＰＳ（スチレンエチレンプロピレンスチレン共重合体）、ＳＥＢＳ（スチレンエチレンブチレンスチレン共重合体）、ＭＳ（ＭＭＡ（アクリル）とスチレンとの共重合体）、ＡＳ（アクリロ二トリルスチレン）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ＴＰＸ（４−メチルペンテン−１の重合体、登録商標）、Ｏｐｔｉｍａｓ（スチレン・メチル＝メタクリラート・ビニルシクロヘキサン共重合体、登録商標）等を挙げることができる。
【００７９】
また、熱可塑性樹脂のうち、結晶性樹脂も用いることができる。結晶化した樹脂は白濁しているが、光は散乱されながらも透過する。例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリロ二トリルブタジエンスチレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＢＡＴ（ポリブチレンアジペートテレフタレート）、ＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）、ＰＢＳＡ（ポリブチレンサクシネートアジペート）、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル、）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等を挙げることができる。なお、結晶性樹脂は、必ずしも結晶化状態でなくてもよく、非晶質状態でもよい、非晶質状態であれば、光は散乱されずに透過する。
【００８０】
更にまた、透明ヒートシンク部材１６の材料としては、透明な熱硬化性樹脂、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等も用いることができる。また、透明な光硬化性樹脂も用いることができる。更にまた、ガラス、サファイア、蛍石（ＣａＦ２）、ダイヤモンドなどの無機物でもよい。
【００８１】
第２の要件から、熱伝導性の高いものが好ましく、無機物が好ましい。無機物は、樹脂のような有機物よりも、熱伝導性が高い。熱伝導率としては、アクリルは０．１７〜０．２５Ｗ／ｍ／Ｋ、ガラスは０．５５〜０．７５Ｗ／ｍ／Ｋ、石英ガラスは１．４Ｗ／ｍ／Ｋ、蛍石は１０Ｗ／ｍ／Ｋを例示できる。
【００８２】
第３の要件から、機械的耐熱性の高いものが好ましく、無機物が好ましい。具体的には、ガラス、サファイア、蛍石（ＣａＦ２）、ダイヤモンドなどを例示できる。または、熱可塑性樹脂のうち、荷重たわみ温度が高く、ガラス転移温度Ｔｇが高い特性を備えているものも用いることができる。好ましくは、荷重たわみ温度が６０℃以上、より好ましくは８０℃以上、更に好ましくは１００℃以上、最も好ましくは１２０℃以上である。
【００８３】
また、Ｔｇが荷重たわみ温度と同程度であることが好ましい。具体的な材料としては、ＰＭＭＡ、ＣＯＰ、ＣＯＣ、ＰＣ、ＰＡＲ、ＰＴＦＥ等を挙げることができる。あるいはまた、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂も用いることができる。
【００８４】
なお、透明ヒートシンク部材１６に機械的な耐熱性が必要となるのは、蛍光体層１３からの熱伝導によって透明ヒートシンク部材１６の温度が上昇するためである。
【００８５】
第４の要件から、耐黄変性の高いものが好ましく、無機物が好ましい。具体的には、ガラス、サファイア、蛍石（ＣａＦ２）、ダイヤモンドなどを例示できる。または、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることもできる。あるいはまた、熱可塑性樹脂のうち、ＰＭＭＡ、ＣＯＰ、ＣＯＣ、ＰＣ、ＳＥＰ、ＳＥＰＳ、ＳＥＢＳ、ＭＳ、ＡＳ、ＰＡＲ、ＴＰＸ（登録商標）、Ｏｐｔｉｍａｓ（登録商標）、ＰＶＦ、ＰＶＤＦ、ＰＣＴＦＥ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＣＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＶＣ、ＰＥＥＫ等を用いることができる。
【００８６】
上記４つの要件全てを満たす材料のうち、一般的なものはガラスである。ガラスは、樹脂よりも加工性は劣るものの、その点を除けば、透明ヒートシンク１６の材料としては最も好ましい。また、樹脂は、熱伝導性がガラスより劣るものの、安価で加工が容易である。中でも非晶性樹脂のアクリルは、光透過性に優れ、耐黄変性にも優れている。更に、機械的耐熱性はＰＣ等に比べて劣るものの、使用には十分な耐熱性を有している。
【００８７】
更に、シリコーン樹脂は、上記４つの要件についてアクリルと同等以上の特性を有しており、好ましい。更にまた、ＣＯＰは光透過性、耐熱性に優れている。耐黄変性についてはアクリルより劣るものの、使用には十分な耐黄変性を有している。
【００８８】
また、透明ヒートシンク部材１６の材料は、無機物と有機物との複合物であってもよい。例えば、ガラスの粒子（球等の粒状、針状、板状等）を、その粒子と屈折率が近い透明な樹脂へ分散した複合物を挙げることができる。
【００８９】
また、図５に示すように、透明ヒートシンク部材１６の面のうち、蛍光体層１３との接合面及び該接合面に対向する面を除く、少なくとも１つに光反射層１７が配置されていることが好ましい。光反射層１７は、蛍光体層１３から透明ヒートシンク部材１６へ進行する光（励起光及び蛍光）が透明ヒートシンク部材１６を通過して、導光板１４へ高効率で導くようにするものである。
【００９０】
光反射層１７は、透明ヒートシンク部材１６と必ずしも一体化してなくてもよい。つまり、透明ヒートシンク部材１６とは一体化していない別途の光反射層１７を透明ヒートシンク部材１６へ近接して配置してもよい。
【００９１】
光反射層１７を設けない場合、透明ヒートシンク部材１６の、光が入射面あるいは出射面以外の面から光が漏れる場合があり、透明ヒートシンク部材１６の光の出射面から出射する光量が小さくなり、導光板１４へ入射する光量が小さくなる。その結果、導光板１４から出射する光の輝度が低くなってしまう。また、漏れた光が、いわゆる迷光となり、導光板１４の、透明ヒートシンク部材１６と近接する面ではない面に入射してしまう。そのような光の多くは、導光板１４内で全反射できないため、蛍光体層１３に近傍の面から出射してしまい、その部分の輝度が他の領域よりも高くなってしまう。
【００９２】
図５は、光反射層１７の配置例を示している。ここで、透明ヒートシンク部材１６の形状は直方体である。図５（ａ）に示すように、透明ヒートシンク部材１６の上面及び下面に光反射層１７が配置することが好ましい。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した構造の前後方向の断面図を示している。また、図５（ｃ）においては、透明ヒートシンク部材１６の前面及び後面に光反射層１７が配置されており、図５（ｄ）においては、透明ヒートシンク部材１６の上面、下面、前面及び後面に光反射層１７が配置されている。
【００９３】
光反射層１７の材料は、光を反射するものであればよく、公知のものを用いることができる。また、反射は、拡散反射でもよいし、鏡面反射でもよく、鏡面反射が好ましい。更に、光反射層１７の反射率は高いことが好ましく、具体的には、全光線反射率が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。加えて、反射率は、励起光及び蛍光の波長領域の全域に亘って高いことが好ましい。
【００９４】
これらの特徴を有する光反射層１７としては、プラスチックフィルム、ガラス球、接着材等で構成された反射シートを挙げることができる。また、硫酸バリウム等の白色粉体あるいは酸化チタン等の白色顔料を樹脂塗料に分散し、透明ヒートシンク部材１６に塗布して形成された白色塗膜を用いることもできる。また、透明ヒートシンク部材１６に塗布する代わりに、別途基材を用意してその基材に塗布し、白色塗膜の光反射層付きの基材を透明ヒートシンク部材１６の面上に配置することもできる。
【００９５】
また、光反射層１７を金属薄膜で設ける場合、その材料としては、アルミニウムや銀、ロジウム、金、白金等を用いることができる。中でも、アルミニウムは安価で、可視光の反射率が９０％以上であるため好ましい。これらの金属材料を用いて、真空蒸着やスパッタリング等によって、透明ヒートシンク部材１６の面上に、金属薄膜を設けることができる。
【００９６】
上記金属薄膜を設けるに当たり、透明ヒートシンク部材１６の面は平滑であることが好ましく、光学的に平滑、即ち鏡面であることがより好ましい。また、別途に基材を用意して基材上に金属薄膜を設け、金属薄膜の光反射層付きの基材を透明ヒートシンク部材１６の面上に設けてもよい。
【００９７】
更に、光反射層１７は、誘電体の多層薄膜からなる、いわゆる誘電体ミラーであってもよい。ここで、誘電体材料としては、低屈折率のＳｉＯ２、高屈折率のＴｉＯ２を挙げることができる。これらの薄膜を適宜設定し、可視光の波長領域の広い領域で反射率が高くなるよう、多層薄膜を作製する。多層薄膜の作製方法としては、真空蒸着やスパッタリング等を用いることができる。
【００９８】
また、図６に示すように、透明ヒートシンク部材１６の面のうち、蛍光体層１３との接合面、該接合面に対向する面、及び前記蛍光体層の前記接合面に対向する主面の少なくとも１つに反射防止層１８が配置されていることが好ましい。これにより、透明ヒートシンク部材１６の蛍光体層１３との接合面または／及び接合面に対向する面での光の反射を防止して、透明ヒートシンク部材１６に入射した光を導光板１４に効率的に導くことができる。特に、蛍光体層１３との接合面に対向する面及び蛍光体層１３の接合面に対向する主面では、空気との屈折率の差が大きく、光の反射が大きいため、これらの面の少なくとも一方に反射防止層１８が配置されていることが好ましい。
【００９９】
図６（ａ）は、反射防止層１８が透明ヒートシンク部材１６の蛍光体層１３との接合面に対向する面に配置されている例を示しており、図６（ｂ）は、反射防止層１８が透明ヒートシンク部材１６の蛍光体層１３との接合面に配置されている例を示している。また、図６（ｃ）に示すように、反射防止層１８を、蛍光体層１３の主面のうち、透明ヒートシンク部材１６との接合面に対向する主面に配置することもできる。
【０１００】
反射防止層１８の材料としては、公知のものを用いることができる。透明ヒートシンク部材１６の材料がガラスである場合、例えば、フッ化マグネシウム（屈折率１．３８）の薄膜（厚さ約１００ｎｍ）を用いることができる。これにより、光（励起光及び蛍光）を、より効率的に導光板に導くことができる。
【０１０１】
更に、蛍光体層１３の少なくとも一方の主面に、蛍光体層１３への水蒸気の浸入を抑制する水蒸気バリアフィルムが配置されていることが好ましい。この水蒸気バリアフィルムは、ＰＥＴ等のプラスチック基板や、フィルムの表面に酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属酸化物薄膜を形成したガスバリア性フィルムで構成することができる。また、ＰＥＴ／ＳｉＯｘ／ＰＥＴ等の多層構造のものを用いてもよい。
【０１０２】
（光変換導光ユニット）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る光変換導光ユニットを示している。この図に示す光変換導光ユニット１０は、少なくとも１つの側面の側から入射する光を正面の側に導光する導光板１４と、導光板１４の少なくとも１つの側面側に配置される、上記した本発明の第１の実施形態に係る波長変換部材１とを備える。ここで、波長変換部材１は、蛍光体層１３と透明ヒートシンク部材１６との接合面が、導光板１４の少なくとも１つの側面に平行に配置されていることを特徴とする。
【０１０３】
波長変換部材１における蛍光体層１３は、図７に示すように、透明ヒートシンク部材１６を導光板１４側に向けて配置することができる。また、図８に示すように、蛍光体層１３を導光板１４側に向けて配置することができる。これらの配置のうち、図８に示すように、蛍光体層１３を導光板１４側に向けて配置することが好ましい。
【０１０４】
透明ヒートシンク部材１６を蛍光体層１３の両主面上に設け、２つの透明ヒートシンク部材１６の幅が異なる場合には、幅の小さい方のものを導光板１４側に向けて配置することが好ましい。なお、当然ながら、２つの幅が同じであれば、向きの区別は意味をなさない。
【０１０５】
即ち、図７に示した光変換導光ユニット１０においては、図８に示した光変換導光ユニット２０に比べて、蛍光体層１３が、ＬＥＤ素子に対してより近くに配置される。そのため、蛍光体層１３において光が照射される領域のサイズが、ＬＥＤ素子の発光面のサイズとほぼ同じである。そのため、蛍光体層１３において発光する領域のサイズが小さく、発光領域における単位面積当たりの発光量が多くなり、発熱が生じる箇所が集中することになる。
【０１０６】
これに対して、図８に示した光変換導光ユニット２０においては、蛍光体層１３が、図７のユニット１０に比べて遠くに配置される。そのため、蛍光体層１３において光が照射される領域のサイズがＬＥＤ素子の発光面のサイズより大きくなり、蛍光体層１３において発光する領域のサイズが大きく、発光領域における単位面積当たりの発光量が少なくなる。その結果、発熱の集中が緩和されて、蛍光体層１３の温度上昇が抑制され、光変換導光ユニット２０の信頼性が向上する。
【０１０７】
なお、図７および図８においては、波長変換部材１と導光板１４とが完全に離間して配置されているが、波長変換部材１と導光板１４（即ち、蛍光体層１３又は透明ヒートシンク部材１６と導光板１４）とが接触して配置されていてもよい。波長変換部材１と導光板１４（即ち、蛍光体層１３又は透明ヒートシンク部材１６と導光板１４）とを接触して配置する場合には、それらが部分的に離間されて、それらの間に、例えば空気層が存在する状態となるか、それらが貼り付いてそれらの間に空気層が存在しない状態のどちらかになる。空気層が存在していると、輝度の均一性が確保されるため、好ましい。一方もし、波長変換部材１と導光板１４とが貼り付いて、例えば空気層が存在しないと、輝度の均一性が乏しくなるため好ましくない。本発明では、「接触して配置」には、部分的に離間されて波長変換部材１と導光板１４との間に、例えば空気層が存在する配置も含み、波長変換部材１と導光板１４とが貼り付いて、波長変換部材１と導光板１４との間に、例えば空気層が存在しない配置は含まれない。
【０１０８】
通常、導光板１４は、硬質の材料（例えば、アクリル、ガラスなど）で形成されることが多い。導光板１４の側の、波長変換部材１の面も硬質の材料（例えば、アクリル、ガラスなど）で形成されている場合、導光板１４と波長変換部材１とを接触させても、それらが貼り付かないため、それらの間に空気層が存在する状態になる。この場合は導光板１４と波長変換部材１とが接触して配置されることが好ましい。
【０１０９】
一方、導光板１４の側の、波長変換部材１の面が軟質の材料（例えばシリコーン樹脂）で形成されている場合、導光板１４と波長変換部材１とを接触させると、それらが貼り付いて空気層が存在しない状態になるため、それらを接触させずに離間して配置することが好ましい。
【０１１０】
また、本発明による光変換導光ユニット１０または２０は、図９に示すように、導光板１４の主面の周縁部及び波長変換部材１を挟持するサポート部材１９を更に備えることが好ましい。これにより、蛍光体層１３と導光板１４との位置ずれを抑制して、位置ずれにより導光板１４への入射光が低減するのを抑制することができる。
【０１１１】
導光板１４としては、公知のものを用いることができ、その材料としては、屈折率が１．４１以上である透明な樹脂が使用されるのが一般的である。具体的には、ＰＭＭＡ等のアクリルや、ＰＣ、ＣＯＰ、ＰＬＡ等の透明で光透過性の高いものが使用される。または、ガラス等の透明な無機物を使用することもできる。
【０１１２】
導光板１４の形状は、一般的には矩形であり、厚さは、通常０．２〜３ｍｍである。導光板１４の裏面には、輝度均一化や、輝度向上のためのプリズムを設けることができ、または白色ドットを印刷等で施すことができる。
【０１１３】
上述のように、波長変換部材１と導光板１４とは離間されて配置され、互いに接近して配置されていることが好ましい。この場合、波長変換部材１と導光板１４との間は、屈折率が１．１２以下の材料で満たすことが好ましい。
【０１１４】
波長変換部材１と導光板１４との間を満たす材料の屈折率ｎは下記の式（１）により求めることができる。
ｎ＝LGP×sin( 90°−arcsin( AIR×sin(90°)／LGP)／sin(90°)          （１）
ここで、LGPは導光板の屈折率であり、AIRは空気の屈折率である。通常、導光板１４の材料はアクリルであるため、例えば、LGPをアクリルの屈折率である１．５０とし、AIRを１とすると、屈折率ｎは１．１２となる。
【０１１５】
波長変換部材１と導光板１４との間を、屈折率ｎが１．１２を超える材料で満たす場合、励起光は蛍光のうちの一部が、導光板１４内で全反射せず、蛍光体層１３近傍の導光板１４の表面から出てしまい、その部分の輝度が高くなってしまう場合がある。
【０１１６】
ここで、波長変換部材１と導光板１４との間を、屈折率が１．１２以下の材料で満たすと、波長変換部材１を出射した光が導光板１４に入射する際に光が屈折し、導光板１４に入射した光は、導光板１４の表面及び裏面にて全反射して導光され、輝度の導光板１４面内の均一性を高めることができるのである。屈折率が１．１２以下の材料は、例えば空気（屈折率：１．０００２９２（０℃、１気圧））である。
【０１１７】
（光源装置）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る光源装置を示している。この図に示す光源装置１００は、ＬＥＤ素子１２と、上述の本発明の第２の実施形態に係る光変換導光ユニットとを備えることを特徴とする。
【０１１８】
（表示装置）
更に、本発明の第４の実施形態に係る表示装置は、上記した本発明の第３の実施形態に係る光源装置を備えることを特徴とし、例えば、液晶ディスプレイパネルと、上記した本発明の第３の実施形態に係る光源装置とを備えることができる。
【実施例】
【０１１９】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【０１２０】
（実施例１及び２）
＜波長変換部材の作製＞
１．蛍光体層の作製
蛍光体としては、ユウロピウム賦活ストロンチウムチオガレート（ＳｒＧａ２Ｓ３：Ｅｕ、ＳＧＳ）及びユウロピウム賦活硫化カルシウム（ＣａＳ：Ｅｕ、ＣＳ）を用いた。正珪酸四エチル（ＴＥＯＳ）を用いて、ゾルゲル反応によって、これら蛍光体の粒子の表面をＳｉＯ２によって被覆した。
【０１２１】
また、封止材としては、熱可塑性樹脂であるシクロオレフィン共重合体（ポリプラスチック社製、型番：ＴＯＰＡＳ  ６０１３）を用いた。
蛍光体層は、上記蛍光体及び封止材を用いて以下のように作製した。即ちまず、二軸混練機を用いて、混練温度２４０℃にて、シクロオレフィン共重合体樹脂に蛍光体ＳＧＳ及び蛍光体ＣＳを熱溶融混練してペレットにした（以下、「蛍光体ペレット」と称する）。その際、ＳＧＳが５重量％、ＣＳが５重量％となるようにした。
次いで、蛍光体ペレットを単軸押出し機にて熱溶融し、Ｔダイを用いて押出成形し、幅約２００ｍｍ、厚さ２００μｍ程度、長さ数１０ｍのシートを得た。このシートを機械加工して、蛍光体層を得た。蛍光体層本体のサイズは、約３ｍｍ×１２０ｍｍである。
【０１２２】
２．透明ヒートシンク部材の作製
透明ヒートシンク部材として、市販のアクリル製の角棒（３ｍｍ×３ｍｍ）を用い、機械加工により、長さ：１１０ｍｍに切断した。その際、４つの側面は、サンドペーパーを用いて平滑化し、更に研磨剤を用いて研磨して光沢面にした。
【０１２３】
上述のように作製した蛍光体層と透明ヒートシンク部材とを、粘着テープ（デクセリアルズ社製、型番：Ｇ９０５１）を用いて粘着し、接合した。また、光反射層として、反射シート（東レ製、商品名ルミラー、型番Ｅ６０）を用いた。この反射シートの主要な材料はＰＥＴであり、厚さ５０μｍであり、透明ヒートシンク部材の４つの側面（即ち、光の入射面及び出射面以外の面）のうちの上下２つの側面にサポート部材を用いて隣接して配置した。こうして、本発明に係る光変換部材を作製した。
【０１２４】
＜光変換導光ユニットの作製＞
導光板としては、市販のＬＥＤバックライトパネルに使用されているものを分解して取り出し、使用した。この導光板の材料はアクリルで、葉書サイズ約１００ｍｍ×１５０ｍｍ×５ｍｍ）である。裏面にはドットが設けられており、光の入射面は、葉書の短辺（即ち、約１００ｍｍの辺）に対応する端面である。４つの端面のうち、光入射面以外の端面上には、光反射層としての白色のシートが設けられている。また、裏面側にも、光反射層としての白色のシートを配置されている。
【０１２５】
上記導光板を、上述のように作製した波長変換部材に貼り付かないように接触させて配置し、本発明に係る光変換導光ユニットを作製した。その際、実施例１は、透明ヒートシンク部材を蛍光体層と導光板との間に配置し、実施例２においては、蛍光体層を透明ヒートシンク部材と導光板との間に配置した。
【０１２６】
＜光源装置の作製＞
ＬＥＤ素子としては、表面実装型の青色ＬＥＤ（日亜化学製、型番：ＭＯ−３９３１、サイズ：４０２０）９個を用い、ピッチ１３ｍｍでガラスエポキシ基板（幅５ｍｍ）に直線状に実装したものを励起光源として用いた。上記青色ＬＥＤには、２つのチップが直列で内蔵されており、順電圧Ｖｆは６Ｖ、定格順電流Ｉｆは１５０ｍＡ、発光波長は４５０ｎｍである。なお、青色ＬＥＤを実装したガラスエポキシ基板の表面には、白色塗料を用いて白色に塗装した。
【０１２７】
上記ＬＥＤ素子の光軸を光変換導光ユニットの光入射面に垂直に配置して、本発明に係る光源装置を作製した。
【０１２８】
（比較例１）
実施例１と同様に光変換導光ユニットを作製した。ただし、透明ヒートシンク部材を設けず、蛍光体層と導光板とを互いに貼り付かないように接触させて配置した。その他の構成は実施例１と全て同じである。
【０１２９】
（比較例２）
実施例１と同様に光変換導光ユニットを作製した。ただし、透明ヒートシンク部材を設けず、粘着テープ（デクセリアルズ社製、型番：Ｇ９０５１）を用いて導光板に蛍光体層を粘着し、接合した。その他の構成は実施例１と全て同じである。
【０１３０】
＜輝度の均一性の評価＞
上記実施例１及び２、並びに比較例１及び２について、ＬＥＤ素子を電力１Ｗ（２０ｍＡ）で点灯し、カメラ輝度・色度計（Ｒａｄｉｅｎｔｉｍａｇｉｎｇ社製：ＰＲＯＭＥＴＲＩＣ）を用いて、画面の輝度を測定し、輝度画像を得た。また、画面の上下方向の中央にて、画面の左右方向の輝度分布を得た。得られた輝度分布を図１１に示す。
【０１３１】
【表１】
2017142381.tif 000003
【０１３２】
表１に示すように、実施例１及び実施例２、並びに比較例１の輝度の均一性が高かった。これに対して、比較例２については、ＬＥＤ素子側の画面の端面近傍領域の輝度がとても高かったのに対して、ＬＥＤ素子の反対側の端面近傍領域の輝度は低く、輝度の均一性は低かった。
【０１３３】
＜信頼性の評価＞
上記実施例１及び２、並びに比較例１及び２について、ＬＥＤ素子を点灯し、その後、蛍光体層の励起光が照射された部分における変形等の有無を目視で評価した。その際、発光素子は、電力６．５Ｗ（１２５ｍＡ、以下、「弱条件」と称する）及び電力８．１Ｗ（１５０ｍＡ、以下、「強条件」と称する）の２つの条件で行った。ここで、弱条件は、通常の発光素子の点灯条件よりもやや強い条件であるのに対して、強条件は、通常の発光素子の点灯条件よりも、かなり負荷の大きな条件であり、将来的な高負荷条件を想定したものである。よって、弱条件で蛍光体層に不具合が生じていなければ、光変換導光ユニット（波長変換部材）として全く問題はない。評価結果を表１に示す。
【０１３４】
まず、弱条件での発光では、実施例１及び２、並びに比較例２については、蛍光体層の熱変形等は生じていなかった。これに対して、比較例１については、励起光が照射された部分がスポット状に溶けていた。これは、蛍光体の発熱の放冷が不十分であったために、励起光が照射された部分の封止材である樹脂が熱溶融するまで温度上昇したためと考えられる。
【０１３５】
比較例１は、励起光が照射された部分の温度は、実施例１及び２、並びに比較例２よりも高いと考えられ、ＬＥＤ素子を長時間点灯させる場合、比較例１では、封止材である樹脂の劣化即ち黄変が、実施例１及び２、並びに比較例２よりも進行が早いと考えられる。このように、比較例１は信頼性が乏しく、実施例１及び２、並びに比較例２については高い信頼性を示した。
【０１３６】
また、強条件での発光では、実施例２については、蛍光体層の熱変形等は生じていなかった。これに対して、実施例１については、励起光が照射された部分に多少変形が生じていた。また、比較例１及び２については、励起光が照射された部分がスポット状に溶けていた。このように、実施例２は、ＬＥＤ素子の出力が高い場合についても、高い信頼性を有していることが分かった。
【０１３７】
＜総合評価＞
表１に示すように、実施例１及び２については、高い輝度の均一性及び弱条件での高い信頼性を有していた。特に、実施例２については、強条件についても高い信頼性を有していた。これに対して、比較例１については、輝度の均一性は高かったものの、信頼性については、弱条件及び強条件のいずれも低かった。また、比較例２については、輝度の均一性が低く、弱条件での信頼性は高かったものの、強条件での信頼性は低かった。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明によれば、リモートフォスファー構造をエッジ型のバックライトに適用したエッジ型バックライトユニットにおいて、蛍光体層におけるバインダーとして熱可塑性樹脂を用いた場合にも、樹脂の熱劣化や熱変形等の不具合を防止することができる。
【符号の説明】
【０１３９】
１  波長変換部材
１０，２０  光変換導光ユニット
１１  保持部材
１２  ＬＥＤ素子
１２ａ  ＬＥＤチップ
１２ｂ  ＬＥＤパッケージ
１３，２３，３３  蛍光体層
１３ａ  蛍光体
１３ｂ  封止材
１３ｃ  基材
１３ｄ  カバー部材
１４  導光板
１５，１９  カバー部材
１６  透明ヒートシンク部材
１７  光反射層
１８  反射防止層
１００，２００，３００  光源装置
【図１】
2017142381.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2017142381.tif 000007
【図５】
2017142381.tif 000008
【図６】
2017142381.tif 000009
【図７】
2017142381.tif 000010
【図８】
2017142381.tif 000011
【図９】
2017142381.tif 000012
【図１０】
2017142381.tif 000013
【図１１】
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