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1. (WO2017033426) WAVELENGTH CONVERSION MEMBER, FLUORESCENT SHEET, WHITE LIGHT SOURCE DEVICE, AND DISPLAY DEVICE
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明 細 書

発明の名称 波長変換部材、蛍光体シート、白色光源装置、及び表示装置 0001  

技術分野

0002  

背景技術

0003   0004   0005   0006  

先行技術文献

特許文献

0007  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0008   0009  

課題を解決するための手段

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024  

発明の効果

0025  

図面の簡単な説明

0026  

発明を実施するための形態

0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060  

実施例

0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086  

産業上の利用可能性

0087  

符号の説明

0088  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

図面

1   2   3  

明 細 書

発明の名称 : 波長変換部材、蛍光体シート、白色光源装置、及び表示装置

関連出願へのクロスリファレンス

[0001]
 本出願は、日本国特許出願2015-166111号(2015年8月25日出願)の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

技術分野

[0002]
 本発明は、波長変換部材、蛍光体シート、白色光源装置、及び表示装置に関する。

背景技術

[0003]
 近年、発光ダイオードと、この発光ダイオードが放出する光の一部を波長変換して異なる波長の光を放出する蛍光体とを組み合わせて白色光を得る光源装置が知られており、特には、青色発光ダイオードと、適宜選択された蛍光体を含む波長変換部材とを用い、広色域な白色光を得る光源装置が多く用いられている。
[0004]
 ここで、青色発光ダイオードを用いた白色光源装置に使用される波長変換部材としては、例えば、広色域特性に優れたナローバンドな発光特性を有する硫化物系の赤色蛍光体及び緑色蛍光体を、透明樹脂に分散させてなるシート状の蛍光体層が挙げられる。そして、白色光源装置の一例においては、青色発光ダイオードを有する光源ユニットの発光面全面が、この蛍光体層を備える蛍光体シートで覆われた構成をとっている。
[0005]
 ここで、上記の蛍光体シートは、通常、使用する蛍光体の劣化を防止する等の観点から、ある程度離間した位置から光源ユニットを覆っている。そのため、上記の蛍光体シートには、良好な光学的性質(例えば、輝度など)を担保するため、比較的多量の蛍光体が必要となることが多い。一般に、発光ダイオードと組み合わせて用いられる蛍光体は高価であり、蛍光体シートの原価構成においても蛍光体の占める割合は大きい。このような理由により、蛍光体シートの利用を促すためには、蛍光体の使用量を低減して低コスト化を図ることが重要であり、このような目的を達成するため、様々な試みがなされている。
[0006]
 例えば、特許文献1には、通常はシリコーンポリマーであるポリマーバインダー中に、蛍光体および2種類以上の所定の屈折率を有する光拡散材が分散されてなるポリマー組成物を用いることにより、蛍光体の使用量を少なくできる上、製造ロットにおける特性変動を発生し難くできることが開示されている。

先行技術文献

特許文献

[0007]
特許文献1 : 特開2014-078691号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0008]
 しかしながら、本発明者らが検討したところ、上記特許文献に開示のポリマー組成物を用いて得られる波長変換部材は、いずれも、これを介して発する光の色度が経時的に変動し得るという問題があることが分かった。
 ここで、白色光源装置にも使用可能な、蛍光体及び光拡散材を用いてなる波長変換部材に関して、光の色度を長期的に維持することへの着想及びその試みは、これまでなされていなかった。
[0009]
 本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、低コストで製造することができる上、光源装置に用いた場合に光の色度の経時的な変動を抑制することが可能な、波長変換部材及び蛍光体シートを提供することを目的とする。また、本発明は、低コストで製造することができる上、光の色度の経時的な変動が抑制された、白色光源装置及び表示装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010]
 今回、本発明者らは、蛍光体及び光拡散材を用いてなる波長変換部材に関する、光の色度の経時的な変動を低減することに初めて着目した。そして、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、波長変換部材に用いられる材料を適切に選択することにより、蛍光体の使用量を低減して低コスト化を図るとともに、光の色度を長期的に維持することができることを見出し、本発明の完成に至った。
[0011]
 本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
 <1> 入射光の少なくとも一部の波長を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蛍光体と、
 前記入射光及び前記出射光の少なくともいずれかを拡散する光拡散要素と、
 前記光拡散要素を保持する母材と、
を有する波長変換部材であって、
 前記光拡散要素は、シリコーンレジンであり、
 前記母材は、水添スチレン系共重合体を含む
ことを特徴とする、波長変換部材である。
 該<1>に記載の波長変換部材において、光拡散要素としてのシリコーンレジンを用いることで、光の散乱効果により蛍光体の使用量を低減することができ、更に、当該シリコーンレジンと母材としての水添スチレン系共重合体とを併用することにより、出力する光の色度の経時的な変動を驚くほどに維持することができる。
[0012]
 <2> 前記水添スチレン系共重合体が、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合エラストマーである、前記<1>に記載の波長変換部材である。
[0013]
 <3> 前記光拡散要素が、シリコーンレジン粒子である、前記<1>又は<2>に記載の波長変換部材である。
[0014]
 <4> 前記シリコーンレジン粒子は、粒径が2μm以上である、前記<3>に記載の波長変換部材である。
[0015]
 <5> 前記蛍光体は、硫化物系蛍光体である、前記<1>~<4>のいずれかに記載の波長変換部材である。
[0016]
 <6> 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ものである、前記<5>に記載の波長変換部材である
[0017]
 <7> 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<6>に記載の波長変換部材である。
[0018]
 <8> 前記水添スチレン系共重合体の屈折率と、前記シリコーンレジンの屈折率との差の絶対値が、0.04以上である、前記<1>~<7>のいずれかに記載の波長変換部材である。
[0019]
 <9> シート状である、前記<1>~<8>のいずれかに記載の波長変換部材である。
[0020]
 <10> 前記<9>に記載の波長変換部材と、前記波長変換部材を挟持する基材と、を備える、蛍光体シートである。
[0021]
 <11> 前記基材が、水蒸気バリアフィルムである、前記<10>に記載の蛍光体シートである。
[0022]
 <12> 前記水蒸気バリアフィルムの水蒸気透過率が、0.05~20g/m 2/日である、前記<11>に記載の蛍光体シートである。
[0023]
 <13> 前記<1>~<9>のいずれかに記載の波長変換部材を備える、白色光源装置である。
[0024]
 <14> 前記<13>に記載の白色光源装置を備える、表示装置である。

発明の効果

[0025]
 本発明によれば、低コストで製造することができる上、光源装置に用いた場合に光の色度の経時的な変動を抑制することが可能な、波長変換部材及び蛍光体シートを提供することができる。また、本発明によれば、低コストで製造することができる上、光の色度の経時的な変動が抑制された、白色光源装置及び表示装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0026]
[図1] 本発明の一実施形態に係る波長変換部材における光拡散要素がもたらす作用を、概念的に示す図である。
[図2] 本発明の一実施形態に係る蛍光体シートを模式的に示す図である。
[図3] 実施例において評価に用いた光源の構成を模式的に示す図である。

発明を実施するための形態

[0027]
(波長変換部材)
 以下、本発明の一実施形態の波長変換部材を説明する。
 本発明の一実施形態の波長変換部材(以下、単に「本発明の波長変換部材」と称する場合がある。)は、少なくとも、蛍光体と、光拡散要素と、母材と、を有し、必要に応じ、色材、その他の任意の要素を有していてもよい。
[0028]
<蛍光体>
 本発明の波長変換部材が有する蛍光体は、入射光の少なくとも一部の波長を変換し、この入射光とは異なる波長の出射光を放出するという性質を有するものである。また、蛍光体は、後述する光拡散要素とともに、母材中に保持される。
 この蛍光体としては、上述した性質を有する限り、特に制限はなく、目的、種類、吸収帯域、発光帯域、等に応じて適宜選択することができ、例えば、材料の観点からは、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、その他の蛍光体(YAG系蛍光体、サイアロン系蛍光体)、などが挙げられ、色の観点からは、赤色蛍光体、緑色蛍光体、黄色蛍光体、などが挙げられる。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。これらの中でも、硫化物系蛍光体が、シャープな発光スペクトルを有するが故に広色域な色再現が可能な点で、好ましい。一方で、硫化物系蛍光体は、一般に高温高湿環境において水蒸気により劣化しやすく、白色LEDにおいて採用することは困難である。従って、硫化物系蛍光体を使用する場合には、波長変換部材としての蛍光体層をシート状に成型して、水蒸気を透過させにくい基材で覆うことが望ましい。
[0029]
 また、本発明において使用し得る硫化物系蛍光体としては、赤色硫化物蛍光体、緑色硫化物蛍光体が挙げられる。具体的には、本発明において使用し得る硫化物蛍光体は、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ものであることが好ましい。
 なお、硫化物系蛍光体として赤色硫化物蛍光体と緑色硫化物蛍光体との混合物を用いれば、得られる波長変換部材を、青色発光ダイオードを備える白色光源装置に好適に用いることができる。
[0030]
 ここで、赤色硫化物蛍光体としては、例えば、青色励起光の照射により波長620~670nmの赤色蛍光ピークを有する赤色硫化物蛍光体、具体的には、CaS:Eu(硫化カルシウム(CS)蛍光体)、SrS:Eu等が挙げられる。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。
 また、緑色硫化物蛍光体としては、例えば、青色励起光の照射により波長530~550nmの緑色蛍光ピークを有する緑色硫化物蛍光体、具体的には、チオガレート(SGS)蛍光体(Sr x1-x-y)Ga 24:Eu y(Mは、Ca、Mg、Baのいずれかであり、0≦x<1、0<y<0.2を満たす)等が挙げられる。
 そして、蛍光体として赤色硫化物蛍光体と緑色硫化物蛍光体との混合物を用いる場合、蛍光体全体における赤色硫化物蛍光体の割合が、40質量%~60質量%であることが好ましい。これにより、青色発光ダイオードを備える白色光源装置において、広色域な白色光を得ることができる。
[0031]
 波長変換部材における蛍光体の単位面積当りの量としては、特に制限されず、蛍光体の仕様、光源の色度点、光源部材の光拡散要素の拡散特性などに応じて適宜選択することができる。ここで、波長変換部材における蛍光体の単位面積当りの量は、蛍光体層中の蛍光体の濃度と蛍光体層厚みの因子から導出されるものであり、上記の制約に加えて、光拡散要素としてのシリコーンレジンを併用することにより、例えば、4g/m 2以下とすることができる。
[0032]
<光拡散要素>
 本発明の波長変換部材が有する光拡散要素は、当該波長変換部材における蛍光体及び/又は発光ダイオード等の発光素子から放射される光を拡散するという性質を有するものである。以下、波長変換部材中の光拡散要素がもたらす作用について、蛍光体として赤色蛍光体及び緑色蛍光体を用いるとともに、光源として青色発光ダイオードを用いた場合を例として、概念的に説明する。図1(a)に示す波長変換部材100には、赤色蛍光体101及び緑色蛍光体102がそれぞれ3個入っている。ここで、青色発光ダイオード104から9個の青色光(フォトンと考えることができる)110が出て、そのうちの6個の青色光は3個の赤色光111と3個の緑色光112に変換され、3個の青色光が反射などの散乱を経て、外部に出力されるとする。この過程では、各青色光110や変換された赤色光111及び緑色光112が、図1(b)に示すように反射等の散乱をしながら、外部に出力されると考えることができる。これに対して、波長変換部材100中に光拡散要素103を添加した場合、図1(c)に示すように、赤色蛍光体101及び緑色蛍光体102の数をそれぞれ2個に減らしたとしても、3個の赤色光111、3個の緑色光112、及び3個の青色光110が出力され、所望の色変換を行うことができる。これは、光拡散要素103の存在により波長変換部材100での青色光110の散乱が増加することで、青色光110が各蛍光体に吸収される機会が増えるためである。最終的に、この例においては、蛍光体の使用量を3分の2にすることが可能となる。
[0033]
 ここで、本発明に用いられる光拡散要素は、シリコーンレジンであることを要する。光拡散要素としてシリコーンレジンを用いれば、母材としての水添スチレン系共重合体との併用により、出力する光の色度の経時的な変動を驚くほどに維持することができる。
 なお、本発明の波長変換部材は、光拡散要素としてシリコーンレジン以外の任意の要素を有していてもよい。ただし、所望の効果を得る観点から、本発明の波長変換部材は、光拡散要素としてシリコーンレジンのみを有することが好ましい。
[0034]
 シリコーンレジンの形状としては、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が、粒子状であることが好ましい。言い換えると、本発明の波長変換部材が有する光拡散要素は、シリコーンレジン粒子であることが好ましい。光拡散要素としてのシリコーンレジンが粒子状であれば、より均一に光を拡散することができ、光学的性質を悪化させることなく蛍光体の使用量を減らすことができる。
[0035]
 また、上述のシリコーンレジン粒子の粒径としては、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が、2μm以上であることが好ましく、また、20μm以下であることが好ましく、光散乱の観点からは5μm以下であることがより好ましい。シリコーンレジン粒子の粒径が2μm以上であることにより、波長変換部材の製造過程においてシリコーンレジン粒子が凝集するのを抑制し、波長変換部材の品質をより確実に維持することができる。また、シリコーンレジン粒子の粒径が20μm以下であることにより、波長変換部材としての蛍光体層(通常、厚みは30~70μm程度と想定される)の塗布面質や表面平滑性等の品質を維持することができる。
 なお、本明細書において「粒径」とは、粒子体積分布を基準に算出された平均粒径を指すものとする。
[0036]
 波長変換部材における光拡散要素の濃度としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、蛍光体の濃度の1倍~10倍であることが好ましい。蛍光体の濃度の1倍以上であることにより、光の効果的な散乱によって蛍光体の使用量を低減することができ、また、蛍光体の濃度の10倍以下であることにより、輝度などの光学的性質の悪化、蛍光体塗布時のむらの発生、基材との密着強度の低下等を抑制することができる。
[0037]
<母材>
 本発明の波長変換部材が有する母材は、光拡散要素を保持するための材料である。具体的には、本発明に係る母材は、樹脂組成物から形成され、母材中に、光拡散要素を分散させることができる。
[0038]
 ここで、本発明に用いられる母材は、水添スチレン系共重合体を含むことを要する。母材として水添スチレン系共重合体を用いれば、光拡散要素としてのシリコーンレジンとの併用により、波長変換部材から出力する光の色度の経時的な変動を驚くほどに維持することができる。また、水添スチレン系共重合体は、水素添加により二重結合が除去されているため、当該水添スチレン系共重合体と蛍光体との反応性が有意に低く、また、母材自体の変色や出力される光の変色を効果的に抑制することができるものと考えられる。
 更に、水添スチレン系共重合体は、水蒸気バリア性が高く、且つ吸水性が低いという性質を有する。そのため、水添スチレン系共重合体は、特に蛍光体として水に弱い硫化物系蛍光体を用いる場合に、蛍光体の劣化を有利に抑制することができる。
 そして、水添スチレン系共重合体は、熱可塑性であるため、水添スチレン系共重合体を用いることにより、例えばエネルギー線硬化性シリコーン樹脂を用いた場合に必要となる硬化操作を行うことなく、波長変換部材を得ることができる。したがって、低コストで波長変換部材を製造することができる。
[0039]
 前記水添スチレン系共重合体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合エラストマー(SEBS)、スチレン-エチレン-プロピレンブロック共重合エラストマー(SEP)、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロック共重合エラストマー(SEPS)、スチレン-エチレン-エチレン-プロピレン-スチレンブロック共重合体エラストマー(SEEPS)、などが挙げられる。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。これらの中でも、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合エラストマーが、出力する光の色度の経時的な変動を維持することができる点で好ましい。
[0040]
 水添スチレン系共重合体におけるスチレン単位の割合としては、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が、20~40質量%が好ましい。水添スチレン系共重合体におけるスチレン単位が、20質量%以上であることにより、母材の機械的強度を向上させることができ、一方、40質量%以下であることにより、母材の脆化を抑制することができる。
[0041]
 また、屈折率に関し、使用する水添スチレン系共重合体の屈折率と、光拡散要素としてのシリコーンレジンの屈折率との差の絶対値が、0.04以上であることが好ましく、0.08以上であることがより好ましい。この絶対値が、0.04以上であることにより、光の散乱を十分に生じさせて蛍光体の使用量を低減する効果を十分にもたらすことができる。また、この絶対値は、特に制限されることなく、0.8以下であることが好ましい。
 なお、水添スチレン系共重合体の屈折率及びシリコーンレジンの屈折率のどちらの値が大きいかについては、特に制限されない。
[0042]
 なお、本発明に用いられる母材は、水添スチレン系共重合体以外の樹脂を含んでもよい。水添スチレン系共重合体以外の樹脂としては、既知の熱可塑性樹脂及び光硬化型樹脂が挙げられる。
 ただし、出力する光の色度の経時的な変動をより効果的に維持する観点から、母材に含まれる樹脂における水添スチレン系共重合体の割合は、60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましい。
[0043]
<色材>
 本発明の波長変換部材は、本発明の目的が損なわれない限りにおいて、色材を有していてもよい。ここで、色材とは、所望の波長領域の光を吸収する物質である。色材としては、有機化合物及び無機化合物のいずれであってもよく、また、顔料及び染料のいずれであってもよいが、有機化合物の染料が、樹脂への均一な分散及び溶解の点で、好ましい。
 なお、色材は、特に制限されることなく、任意の濃度で母材中に分散させることができる。
[0044]
<形状>
 本発明の波長変換部材の形状としては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができ、シート状、ドーム形状、円筒状等が挙げられる。これらの中でも、発光ダイオードを用いた面状の光源装置において、蛍光体シートを構成する蛍光体層として用いる観点から、本発明の波長変換部材は、好適にシート状とすることができる。
[0045]
 本発明の波長変換部材がシート状である場合、その厚みとしては、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、20μm~200μmが好ましく、40μm~100μmがより好ましい。シート状の波長変換部材の厚みは、薄すぎても、厚すぎても、均一に形成することが難しい。
[0046]
<波長変換部材の製法>
 ここで、シート状である波長変換部材は、任意の基材の上に形成することができる。また、シート状の波長変換部材と発光ダイオードを用いた光源装置における蛍光体シートに用いる場合、このシート状の波長変換部材は、蛍光体シートを構成する基材の上に直接形成することができる。この場合の蛍光体シートの製法については、後述する。
[0047]
(蛍光体シート)
 本発明の蛍光体シートは、シート状の波長変換部材と、一対の基材とを備え、更に、必要に応じて適宜選択した、その他の部材を備える。ここで、基材は、通常は透明で且つ平板状であり、また、上述した本発明の波長変換部材を挟持する構成をとる。
 本発明の蛍光体シートは、上述した本発明の波長変換部材を備えるため、低コストで製造することができる上、光源装置に用いた場合に光の色度の経時的な変動を抑制することが可能である。
[0048]
 図2は、本発明の一実施形態に係る蛍光体シートを模式的に示す図である。図2における蛍光体シート1は、波長変換部材としての蛍光体層100と、蛍光体層100を挟持する一対の基材105とを備える。蛍光体層100は、蛍光体としての赤色蛍光体101及び緑色蛍光体102と、光拡散要素103と、母材106とを有する。具体的には、母材106が、光拡散要素103を保持するとともに、赤色蛍光体101及び緑色蛍光体102を保持している。
[0049]
 なお、本発明の蛍光体シートは、上述の実施形態に限定されず、例えば、蛍光体層の片面又は両面に任意のその他の部材(例えば、色材を含む層)を積層し、この積層体を一対の基材が挟持してなる蛍光体シートや、蛍光体層を挟持する一対の基材の一方の面又は両方の面に任意のその他の部材(例えば、色材を含む層)が積層されてなる蛍光体シートも、本発明に含まれるものとする。更に、本発明の蛍光体シートは、蛍光体層を挟持する一対の基材の端部を加熱し、これらを溶着することにより、封止されたものであってもよい。
[0050]
<基材>
 基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルム、光硬化性樹脂フィルム、などが挙げられる(特開2011-13567号公報、特開2013-32515号公報、特開2015-967号公報)。
 前記基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム等のポリエステルフィルム;ポリアミドフィルム;ポリイミドフィルム;ポリスルホンフィルム;トリアセチルセルロースフィルム;ポリオレフィンフィルム;ポリカーボネート(PC)フィルム;ポリスチレン(PS)フィルム;ポリエーテルスルホン(PES)フィルム;環状非晶質ポリオレフィンフィルム;多官能アクリレートフィルム;多官能ポリオレフィンフィルム;不飽和ポリエステルフィルム;エポキシ樹脂フィルム;PVDF、FEP、PFA等のフッ素樹脂フィルム;などが挙げられる。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。
 これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムが、特に好ましい。
 これらのフィルムの表面には、接触させる層に対する密着性を改善するために、必要に応じて、コロナ放電処理、シランカップリング剤処理等を施してもよい。
 基材の厚みとしては、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が、10μm~100μmが好ましい。
[0051]
 また、この基材は、蛍光体(特に、硫化物系蛍光体)の加水分解などに起因する劣化をより低減できる点で、水蒸気バリアフィルムであることが好ましい。ここで、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あり、例えば、PET/SiOx/PET等の多層構造のものであってもよい。
 水蒸気バリアフィルムの水蒸気透過率としては、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が、0.05g/m 2/日~20g/m 2/日が好ましく、0.05g/m 2/日~5g/m 2/日がより好ましい(例えば、0.1g/m 2/日程度の比較的低いバリア性能)。斯かる範囲内であると、水蒸気の侵入を抑制して蛍光体層を水蒸気から保護することができる。
 なお、上記の水蒸気透過率は、例えば、温度40℃、湿度90%の条件で測定した値とすることができる。
[0052]
<その他の部材>
 また、本発明の蛍光体シートは、特に制限されることなく、端部にカバー部材などを備えていてもよい。また、前記カバー部材は、アルミ箔等の反射層を有していてもよい。
 ここで、カバー部材の水蒸気透過率としては、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が、1g/m 2/日以下が好ましい。
[0053]
(蛍光体シートの製造)
 以下に、本発明の蛍光体シートを製造するための方法の一例を説明する。
 前記方法は、少なくとも、攪拌工程(A)と、ラミネート工程(B)とを含み、更に必要に応じて、抜き加工工程(C)と、封止工程(D)とを含む。
[0054]
-攪拌工程(A)-
 攪拌工程(A)では、例えば、溶剤に水添スチレン系共重合体を含む樹脂を溶解してバインダーを調製した後に、蛍光体と光拡散要素とを予め決定された配合比で混合し、ペースト状混合物を得る。なお、波長変換部材としての蛍光体シートに色材を含ませる場合には、蛍光体及び光拡散要素とともに、色材を予め決定された配合比で混合すればよい。ここで、溶剤としては、水添スチレン系共重合体を含む樹脂を溶解することができる限り、特に制限はされず、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トルエン、メチルエチルケトン、それらの混合物、などが挙げられる。
[0055]
 ペースト状混合物中の樹脂の割合は、少なすぎると接着性が不十分となり、多すぎると溶剤に不溶となるので、10質量%~40質量%が好ましく、20質量%~30質量%がより好ましい。
[0056]
-ラミネート工程(B)-
 ラミネート工程(B)では、例えば、第1の基材上にペースト状混合物を塗布し、バーコータを用いて塗布厚を均一にする。次いで、塗布したペースト状混合物をオーブンにて乾燥させ溶剤を除去し、波長変換部材としての蛍光体層を形成する。そして、熱ラミネータ等の装置を用い、蛍光体層上に第2の基材を貼り合わせ、蛍光体層が第1の基材及び第2の基材に挟持された蛍光体シート(原反)を得ることができる。
 なお、基材へのペースト状混合物の塗布方法としては、特に制限されず、既知の方法を用いることができる。
[0057]
-抜き加工工程(C)-
 抜き加工工程(C)では、例えば、ラミネート工程(B)で得られた蛍光体シートの原反をプレス機にて抜き加工し、端部側面に蛍光体層が露出した所定のサイズの蛍光体シートを得る。
[0058]
-封止工程(D)-
 封止工程(D)では、例えば、カバー部材としてのアルミ箔テープを用いて、抜き加工工程(C)で得られた蛍光体シートにおける、第1の基材と第2の基材との間に露出した蛍光体層を封止する。
[0059]
(白色光源装置)
 本発明の白色光源装置は、少なくとも、本発明の波長変換部材を備える。より具体的に、本発明の白色光源装置は、本発明の蛍光体シートを備え、必要に応じて、発光ダイオード、実装基板等のその他の部材を備える。本発明の白色光源装置は、上述した本発明の波長変換部材を備えるため、低コストで製造することができる上、光の色度の経時的な変動が抑制されている。本発明の白色光源装置としては、例えば、液晶表示装置のバックライト等の、種々の用途の照明装置などが挙げられる。
 ここで、白色光源装置は、青色の発光ダイオード(LED)と本発明の蛍光体シートとからなるものであってもよい。この場合、本発明の蛍光体シートは、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ことが好ましい。
[0060]
(表示装置)
 本発明の表示装置は、少なくとも、本発明の白色光源装置を備え、更に、必要に応じて、光線を制御する光学フィルムや液晶パネル、その他の部材を備える。
 本発明の表示装置は、上述した本発明の波長変換部材を備える白色光源装置を備えるため、低コストで製造することができる上、光の色度の経時的な変動が抑制されている。本発明の表示装置としては、例えば、液晶表示装置などが挙げられる。
実施例
[0061]
 次に、基準例、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
[0062]
<緑色硫化物蛍光体の調製>
 硝酸水溶液(関東化学株式会社製、濃度20%)に、Eu 23(株式会社高純度化学研究所製、純度3N)を添加し、80℃で攪拌することで、Eu 23を硝酸水溶液に溶解させた。その後、溶媒を蒸発させることにより、Eu(NO 33を得た。次いで、500mLの純水に、上述のEu(NO 33と、Sr(NO 32(株式会社高純度化学研究所製、純度3N)とを添加し、撹拌して、溶液を得た。この溶液に、所望の割合の粉状のGa 23(株式会社高純度化学研究所製、純度7N)を加え、撹拌しながら、亜硫酸アンモニウム一水和物(関東化学株式会社製)を滴下し、亜硫酸ユウロピウム・ストロンチウムと酸化ガリウムとの混合物である沈殿物を得た。なお、亜硫酸アンモニウム一水和物の滴下量は、溶液中のSr及びEuのモル数の合計の1.5倍に相当するモル数の量とした。得られた沈殿物を、伝導率が0.1mS/cm以下になるまで純水での洗浄及び濾過を行った後、120℃で6時間乾燥させ、粉体(亜硫酸ユウロピウム・ストロンチウム粉体と酸化ガリウム粉体との混合物)を得た。なお、この方法は、いわゆる湿式法(即ち、出発物質を液相にて生成させる方法)である。
 得られた粉体20g、ジルコニアボール200g、及びエタノール200mLを、500mL容量のポットに入れ、回転速度90rpmで30分間回転させて混合し、その後、濾過し、120℃で6時間乾燥させた。次いで、乾燥物を公称目開き100μmの金網(メッシュ)に通し、粉体混合品を得た。更に、この粉体混合品を、1.5時間で925℃まで昇温し、次いで、925℃で1.5時間保持し、次いで、2時間で室温まで降温するという条件で、電気炉で焼成した。なお、焼成中は、電気炉に硫化水素を0.5L/分の割合で流した。焼成後の粉体混合品を、公称目開き25μmのメッシュに通し、緑色硫化物蛍光体(Sr 1-xGa 24:Eu x、xは約0.1である)を得た。
 ちなみに、上記のSr 1-xGa 24:Eu xのxの値は、Eu(NO 33及びSr(NO 32の添加量を適宜変えることにより調節することができ、これにより、発光中心であるEu濃度を調整することができる。
[0063]
<赤色硫化物蛍光体の準備>
 三井金属鉱業株式会社製の赤色硫化物蛍光体(「R660N」、CaS:Eu)を準備した。
[0064]
(基準例1)
<蛍光体シートの作製>
 まず、PET/蒸着SiOx/PETの3層構造であり、厚みが38μmである基材としての水蒸気バリアフィルム(温度40℃、湿度90%の条件における水蒸気透過率:約0.2g/m 2/日)を2枚用意した。
 一方で、溶剤としてのトルエンに、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合エラストマー(SEBS)(株式会社クラレ製、「セプトンV9827」、スチレン単位の割合:30質量%)を溶解し、バインダーを調製した。なお、このバインダー中のSEBSの濃度は、32質量%であった。このバインダーに、上述の緑色硫化物蛍光体及び赤色硫化物蛍光体を添加して混合し、ペースト状混合物を得た。なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合を、57.0質量%とした。また、最終的に得られる蛍光体層における蛍光体(緑色硫化物蛍光体+赤色硫化物蛍光体)の濃度を、8.81重量%とした。
 次いで、このペースト状混合物を、ロールコーターを用い、上述の水蒸気バリアフィルムの表面に塗布し、乾燥により溶剤を揮発させ、蛍光体層を形成した。そして、この蛍光体層の上に、同様の水蒸気バリアフィルムを熱ラミネートした。こうして、波長変換部材としての蛍光体層と、この蛍光体層を挟持する基材としての水蒸気バリアフィルムとを備える蛍光体シートを作製した。なお、蛍光体層の厚さは、63μmであった。
[0065]
<蛍光体シート評価用の光源>
 評価に用いた光源の構成を図3に示す。
 この光源は、長さ300mm×幅200mm×高さ30mmの大きさであり、青色LEDが30mmピッチで正方配列されている。青色LEDの発光時のピーク波長は約449nmであった。青色LEDには5.5Wの電力を投入した。
 作製した蛍光体シートを含む光源について、分光放射輝度計(トプコン製、SR-3)を用いて、試料の発光スペクトルを測定した。
[0066]
<蛍光体シートの評価>
 得られた蛍光体シートについて、前記光源を用いて、CIE1931表色系に基づく(x,y)色度を分光放射輝度計により求めた。その結果、x値が0.277であり、y値が0.238であった。また、得られた蛍光体シートについて、輝度を分光放射輝度計により求めたところ、3518cd/m 2であった。
 更に、得られた蛍光体シートを、温度60℃、相対湿度85%の環境中に5000時間放置した。放置後の蛍光体シートの色度を、前記光源を用いることにより、測定した。放置前後の色度差Δu’v’を求めたところ、0.0074であった。色度差の導出に際して、(x,y)色度を、CIE1976表色系に基づく(u’,v’)色度に変換した。色度差Δu’v’は下記の通り定義される。
  (u 0',v 0') 初期の色度
  (u',v') 5000時間後の色度
  色度差Δu'v'=((u'-u 0') 2+(v'-v 0') 20.5
  u'=4x/(-2x+12y+3)
  v'=9y/(-2x+12y+3)
 ここで、CIE1976表色系を用いて色度差を表現した理由は、CIE1976表色系における(u', v')色度のほうが、CIE1931表色系における(x,y)色度よりも、人間が知覚する色度差との線形性が高いからである。
[0067]
(実施例1-1)
<蛍光体シートの作製>
 まず、PET/蒸着SiOx/PETの3層構造であり、厚みが38μmである基材としての水蒸気バリアフィルム(温度40℃、湿度90%の条件における水蒸気透過率:約0.2g/m 2/日)を2枚用意した。
 一方で、溶剤としてのトルエンに、母材としてのスチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合エラストマー(SEBS)(株式会社クラレ製、「セプトンV9827」を溶解し、バインダーを調製した。なお、このバインダー中のSEBSの濃度は、32質量%であった。このバインダーに、上述の緑色硫化物蛍光体及び赤色硫化物蛍光体を添加して混合した後、光拡散要素としてのシリコーンレジンパウダー(信越化学株式会社製、「KMP-590」)を更に添加し、ペースト状混合物を得た。なお、光拡散要素の濃度は、蛍光体の濃度の0.67倍とした。また、最終的に得られる蛍光体層における蛍光体(緑色硫化物蛍光体+赤色硫化物蛍光体)の濃度を、8.47質量%とした。
 次いで、このペースト状混合物を、ロールコーターを用い、上述の水蒸気バリアフィルムの表面に塗布し、乾燥により溶剤を揮発させ、蛍光体層を形成した。そして、この蛍光体層の上に、同様の水蒸気バリアフィルムを熱ラミネートした。こうして、波長変換部材としての蛍光体層と、この蛍光体層を挟持する基材としての水蒸気バリアフィルムとを備える蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度、輝度及び放置前後の色度差Δu’v’を求めた。
[0068]
(実施例1-2)
 最終的に得られる蛍光体層における蛍光体(緑色硫化物蛍光体+赤色硫化物蛍光体)の濃度を8.01質量%とし、光拡散要素の濃度を蛍光体の濃度の1.67倍としたこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度、輝度及び放置前後の色度差Δu’v’を求めた。
[0069]
(実施例1-3)
 最終的に得られる蛍光体層における蛍光体(緑色硫化物蛍光体+赤色硫化物蛍光体)の濃度を7.60質量%とし、光拡散要素の濃度を蛍光体の濃度の2.67倍としたこと以外は、実施例1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度、輝度及び放置前後の色度差Δu’v’を求めた。
[0070]
 そして、基準例1において使用した蛍光体量に対する、実施例1-1~1-3において使用した蛍光体量の比(相対蛍光体量)を、配合される材料(蛍光体、樹脂、光拡散要素)の重量比及び比重を加味して、それぞれ算出した。また、基準例1における輝度に対する実施例1-1~1-3における輝度(相対輝度)を、それぞれ算出した。
 次に、光拡散要素の濃度を横軸(x軸)に、蛍光体量を縦軸(y軸)にとり、基準例1及び実施例1-1~1-3の測定結果をプロットして、グラフを作成した。そして、実施例1としての、光拡散要素の濃度が蛍光体の濃度の2倍となるときの相対蛍光体量の回帰値を求めた。また、同様の方法で、実施例1としての、光拡散要素の濃度が蛍光体の濃度の2倍となるときの相対輝度の回帰値を求めた。
 回帰値の求め方として、具体的には、上記のグラフから、2次関数y=ax 2+bx+cとして回帰させ、係数a、b、cを求め、x=2を代入してyを求めた。
[0071]
(比較例1-1)
 光拡散要素として、シリコーンレジンパウダーに代えてメラミン樹脂(シリカ複合)A(日産化学株式会社製、「オプトビーズ2000M」)を用いたこと以外は、実施例1-1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度、輝度及び放置前後の色度差Δu’v’を求めた。
[0072]
(比較例1-2)
 最終的に得られる蛍光体層における蛍光体(緑色硫化物蛍光体+赤色硫化物蛍光体)の濃度を8.01質量%とし、光拡散要素の濃度を蛍光体の濃度の1.67倍としたこと以外は、比較例1-1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度、輝度及び放置前後の色度差Δu’v’を求めた。
[0073]
 比較例1-1~比較例1-2の結果を用い、実施例1-1~1-3と同様の方法により、比較例1としての、光拡散要素の濃度が蛍光体の濃度の2倍となるときの相対蛍光体量の回帰値を求めた。また、同様の方法で、比較例1としての、光拡散要素の濃度が蛍光体の濃度の2倍となるときの相対輝度の回帰値を求めた。
[0074]
(比較例2-1)
 光拡散要素として、メラミン樹脂(シリカ複合)Aに代えてメラミン樹脂(シリカ複合)B(日産化学株式会社製、「オプトビーズ3500M」)を用いたこと以外は、比較例1-1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度及び輝度を求めた。
[0075]
(比較例2-2)
 最終的に得られる蛍光体層における蛍光体(緑色硫化物蛍光体+赤色硫化物蛍光体)の濃度を8.31質量%とし、光拡散要素の濃度を蛍光体の濃度の1.00倍としたこと以外は、比較例2-1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度及び輝度を求めた。
[0076]
(比較例2-3)
 最終的に得られる蛍光体層における蛍光体(緑色硫化物蛍光体+赤色硫化物蛍光体)の濃度を8.01質量%とし、光拡散要素の濃度を蛍光体の濃度の1.67倍としたこと以外は、比較例2-1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度及び輝度を求めた。
[0077]
 比較例2-1~比較例2-3の結果を用い、実施例1-1~1-3と同様の方法により、比較例2としての、光拡散要素の濃度が蛍光体の濃度の2倍となるときの相対蛍光体量の回帰値を求めた。また、同様の方法で、比較例2としての、光拡散要素の濃度が蛍光体の濃度の2倍となるときの相対輝度の回帰値を求めた。
[0078]
(比較例3-1)
 母材として、SEBSに代えてアクリル系共重合エラストマー(株式会社クラレ製、「クラリティLA2140e」)を用いたこと以外は、比較例1-1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度、輝度及び放置前後の色度差Δu’v’を求めた。
[0079]
(比較例3-2)
 最終的に得られる蛍光体層における蛍光体(緑色硫化物蛍光体+赤色硫化物蛍光体)の濃度を8.01質量%とし、光拡散要素の濃度を蛍光体の濃度の1.67倍としたこと以外は、比較例3-1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度、輝度及び放置前後の色度差Δu’v’を求めた。
[0080]
(比較例3-3)
 ペースト状混合物における蛍光体(緑色硫化物蛍光体+赤色硫化物蛍光体)の濃度を8.81質量%とし、光拡散要素の濃度を蛍光体の濃度の2.67倍としたこと以外は、比較例3-1と同様にして、蛍光体シートを作製した。
 なお、蛍光体全量における緑色硫化物蛍光体の割合及び蛍光体層の厚さは、蛍光体シートの(x,y)色度が基準例1とほぼ同一となるように、適宜調整した。
 得られた蛍光体シートについて、基準例1と同様に、(x,y)色度、輝度及び放置前後の色度差Δu’v’を求めた。
[0081]
 比較例3-1~比較例3-3の結果を用い、実施例1-1~1-3と同様の方法により、比較例3としての、光拡散要素の濃度が蛍光体の濃度の2倍となるときの相対蛍光体量の回帰値を求めた。また、同様の方法で、比較例3としての、光拡散要素の濃度が蛍光体の濃度の2倍となるときの相対輝度の回帰値を求めた。
[0082]
(相対蛍光体量の評価)
 各例における相対蛍光体量を、光拡散要素の濃度を蛍光体の濃度の2倍としたときの相対蛍光体量の回帰値を用い、以下の基準に基づいて評価した。
 ◎:0.7未満
 ○:0.7以上0.8未満
 ×:0.8以上
[0083]
(相対輝度の評価)
 各例における相対輝度を、光拡散要素の濃度を蛍光体の濃度の2倍としたときの相対輝度の回帰値を用い、以下の基準に基づいて評価した。
 ◎:0.98以上
 ○:0.90以上0.98未満
 ×:0.90未満
[0084]
(放置前後の色度差Δu’v’の評価)
 各例において測定した放置前後の色度差Δu’v’が0.01未満である場合には○、0.01以上である場合には×として評価した。
 これらの結果を表1に示す。
[0085]
[表1]


[0086]
 表1の結果から、母材として水添スチレン系共重合体を含むものを用いるとともに、光拡散要素としてシリコーンレジンを用いることにより、一般的には高価である蛍光体の量を減らしつつ、例えば5000時間の使用後においても色度の変動が十分に抑制された波長変換部材が得られることが分かる。

産業上の利用可能性

[0087]
 本発明によれば、低コストで製造することができる上、光源装置に用いた場合に光の色度の経時的な変動を抑制することが可能な、波長変換部材及び蛍光体シートを提供することができる。また、本発明によれば、低コストで製造することができる上、光の色度の経時的な変動が抑制された、白色光源装置及び表示装置を提供することができる。

符号の説明

[0088]
1 蛍光体シート
20 青色LEDパッケージ
40 光学フィルム
60 拡散板
100 波長変換部材(蛍光体層)
101 赤色蛍光体
102 緑色蛍光体
103 光拡散要素
104 青色発光ダイオード
105 基材
106 母材
110 青色光
111 赤色光
112 緑色光

請求の範囲

[請求項1]
 入射光の少なくとも一部の波長を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蛍光体と、
 前記入射光及び前記出射光の少なくともいずれかを拡散する光拡散要素と、
 前記光拡散要素を保持する母材と、
を有する波長変換部材であって、
 前記光拡散要素は、シリコーンレジンであり、
 前記母材は、水添スチレン系共重合体を含む
ことを特徴とする、波長変換部材。
[請求項2]
 前記水添スチレン系共重合体が、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合エラストマーである、請求項1に記載の波長変換部材。
[請求項3]
 前記光拡散要素が、シリコーンレジン粒子である、請求項1又は2に記載の波長変換部材。
[請求項4]
 前記シリコーンレジン粒子は、粒径が2μm以上である、請求項3に記載の波長変換部材。
[請求項5]
 前記蛍光体は、硫化物系蛍光体である、請求項1又は2に記載の波長変換部材。
[請求項6]
 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ものである、請求項5に記載の波長変換部材。
[請求項7]
 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6に記載の波長変換部材。
[請求項8]
 前記水添スチレン系共重合体の屈折率と、前記シリコーンレジンの屈折率との差の絶対値が、0.04以上である、請求項1又は2に記載の波長変換部材。
[請求項9]
 シート状である、請求項1又は2に記載の波長変換部材。
[請求項10]
 請求項9に記載の波長変換部材と、前記波長変換部材を挟持する基材と、を備える、蛍光体シート。
[請求項11]
 前記基材が、水蒸気バリアフィルムである、請求項10に記載の蛍光体シート。
[請求項12]
 前記水蒸気バリアフィルムの水蒸気透過率が、0.05~20g/m 2/日である、請求項11に記載の蛍光体シート。
[請求項13]
 請求項1又は2に記載の波長変換部材を備える、白色光源装置。
[請求項14]
 請求項13に記載の白色光源装置を備える、表示装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]