JP2016201464A - 波長変換部材 - Google Patents

Abstract

【課題】出射光の色バランスを改善することができる波長変換部材を提供する。
【解決手段】ガラス管１０の内部に蛍光体２が封入された波長変換部材１であって、ガラス管１０は、ガラス管１０の長さ方向（ｙ方向）と垂直な第１の方向（ｚ方向）において互いに対向する第１の平板部１１及び第２の平板部１２と、ガラス管１０の長さ方向（ｙ方向）及び第１の方向（ｚ方向）に対して垂直な第２の方向（ｘ方向）において互いに対向する第３の平板部１３及び第４の平板部１４とを備え、第１の平板部１１は、蛍光体２を励起するための励起光３が入射する入射側に位置し、第２の平板部１２は、蛍光体２からの蛍光４が出射される出射側に位置しており、第１の平板部１１と第３の平板部１３とを接続する第１の角部２１、及び第１の平板部１１と第４の平板部１４とを接続する第２の角部２２の少なくとも一方が、面取りされていることを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス管の内部に蛍光体が封入された波長変換部材に関する。

近年、液晶ディスプレイのバックライトなどの用途において、青色光を出射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）と波長変換部材を用いた白色光源の開発が盛んに行われている。このような白色光源では、ＬＥＤから出射され波長変換部材を透過した青色光と、波長変換部材から出射された黄色光との合成光である白色光が出射される。

波長変換部材において蛍光体を封入する容器としては、ガラス管を用いることが提案されている（特許文献１）。また、蛍光体としては、近年、量子ドットが検討されており、例えば、量子ドットを樹脂中に分散させた流動体を、ガラス管に注入し、波長変換部材とすることが検討されている。

特開２０１２−１６３７９８号公報

本発明者らは、ガラス管として角筒状のものを用いた場合に、波長変換部材からの出射光の色バランスが悪くなるという課題を見出した。

本発明の目的は、出射光の色バランスを改善することができる波長変換部材を提供することにある。

本発明は、ガラス管の内部に蛍光体が封入された波長変換部材であって、ガラス管は、ガラス管の長さ方向と垂直な第１の方向において互いに対向する第１の平板部及び第２の平板部と、ガラス管の長さ方向及び第１の方向に対して垂直な第２の方向において互いに対向する第３の平板部及び第４の平板部とを備え、第１の平板部は、蛍光体を励起するための励起光が入射する入射側に位置し、第２の平板部は、蛍光体からの蛍光が出射される出射側に位置しており、第１の平板部と第３の平板部とを接続する第１の角部、及び第１の平板部と第４の平板部とを接続する第２の角部の少なくとも一方が、面取りされていることを特徴としている。

本発明においては、第１の角部及び第２の角部の両方が面取りされていることが好ましい。

第２の平板部と第３の平板部とを接続する第３の角部、及び第２の平板部と第４の平板部とを接続する第４の角部が、面取りされていてもよい。

蛍光体としては、例えば、量子ドットが挙げられる。この場合、量子ドットは、樹脂に分散された状態でガラス管内に封入されていることが好ましい。

本発明によれば、波長変換部材からの出射光の色バランスを改善することができる。

本発明の一実施形態の波長変換部材を示す長さ方向の模式的断面図である。 図１のII−II線に沿う幅方向の模式的断面図である。 従来の波長変換部材を示す幅方向の模式的断面図である。

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

図１は、本発明の一実施形態の波長変換部材を示す長さ方向の模式的断面図である。図２は、図１のII−II線に沿う幅方向の模式的断面図である。なお、図２においては、断面に付与するハッチングを省略している。図１に示すように、本実施形態の波長変換部材１は、ガラス管１０と、ガラス管１０の内部に封入された蛍光体２とを備えている。ガラス管１０の長さ方向（ｙ方向）における一方端部１０ａ及び他方端部１０ｂは、ガラス管１０を融着することにより封止されている。しかしながら、本発明においては、これに限定されるものではなく、例えば、別部材を用いて端部１０ａ及び１０ｂを封止してもよい。

図２に示すように、ガラス管１０は、ガラス管１０の長さ方向（ｙ方向）と垂直な第１の方向（ｚ方向）において互いに対向する第１の平板部１１及び第２の平板部１２を備えている。また、ガラス管１０は、ガラス管１０の長さ方向（ｙ方向）及び第１の方向（ｚ方向）に対して垂直な第２の方向（ｘ方向）において互いに対向する第３の平板部１３及び第４の平板部１４をさらに備えている。図２に示すように、本実施形態のガラス管１０は、角筒状である。第１の平板部１１は、蛍光体２を励起するための励起光３が入射する入射側に位置し、第２の平板部１２は、蛍光体２からの蛍光４が出射される出射側に位置している。

図２に示すように、第１の平板部１１と第３の平板部１３とを接続する第１の角部２１には、傾斜面１５が形成され、第１の角部２１は面取りされている。同様に、第１の平板部１１と第４の平板部１４とを接続する第２の角部２２には、傾斜面１６が形成され、第２の角部２２は面取りされている。また、第２の平板部１２と第３の平板部１３とを接続する第３の角部２３には、傾斜面１７が形成され、第３の角部２３は面取りされている。同様に、第２の平板部１２と第４の平板部１４とを接続する第４の角部２４には、傾斜面１８が形成され、第４の角部２４は面取りされている。

ガラス管１０の寸法は、特に限定されるものではないが、例えば、第１の平板部１１の内壁面と第２の平板部１２の内壁面との間の距離、並びに第３の平板部１３の内壁面と第４の平板部１４の内壁面との間の距離は、０．１〜５．０ｍｍ程度とすることができる。また、ガラス管１０の肉厚は、例えば、０．０５〜２．５ｍｍ程度とすることができる。また、ガラス管１０のｙ方向の長さは、２〜１０００ｍｍ程度とすることができる。

ガラス管１０を構成しているガラスの種類は、特に限定されない。ガラス管１０としては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラス、硼リン酸塩系ガラスなどからなるものを用いることができる。これらの中でも、透明性に優れ、光の取り出し効率を向上させることが可能な珪酸塩系ガラス、硼珪酸塩系ガラスが特に好ましい。

蛍光体２としては、例えば、量子ドットを用いることができる。量子ドットとしては、ＩＩ−ＶＩ族化合物、及びＩＩＩ−Ｖ族化合物が挙げられる。ＩＩ−ＶＩ族化合物としては、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅなどが挙げられる。ＩＩＩ−Ｖ族化合物としては、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどが挙げられる。これらの化合物から選択される少なくとも１種、またはこれら２種以上の複合体を量子ドットとして用いることができる。複合体としては、コアシェル構造のものが挙げられ、例えばＣｄＳｅ粒子表面がＺｎＳによりコーティングされたコアシェル構造のものが挙げられる。

量子ドットの粒径は、例えば１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、特に１〜３０ｎｍ、１〜１５ｎｍ、さらには１．５〜１２ｎｍの範囲で適宜選択される。

量子ドットは、樹脂中に分散された状態でガラス管１０内に注入されていることが好ましい。樹脂としては、例えば、紫外線硬化性樹脂及び熱硬化性樹脂などが用いられる。具体的には、例えば、エポキシ系硬化樹脂、アクリル系紫外線硬化樹脂、シリコーン系硬化樹脂等を用いることができる。これらの樹脂であれば、注入する際に、流動性を有する樹脂であるため好ましい。

蛍光体２は、量子ドットに限定されるものではなく、例えば、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、塩化物蛍光体、酸塩化物蛍光体、硫化物蛍光体、酸硫化物蛍光体、ハロゲン化物蛍光体、カルコゲン化物蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩化物蛍光体、ガーネット系化合物蛍光体などの無機蛍光体粒子などを用いてもよい。

図３は、従来の波長変換部材を示す幅方向の模式的断面図である。図３に示すように、従来の波長変換部材３１において、第１の角部２１、第２の角部２２、第３の角部２３、及び第４の角部２４は、それぞれ面取りされていない。図３に示すように、従来の波長変換部材３１では、第３の平板部１３及び第４の平板部１４に入射した励起光３は、蛍光体２に入射することなく、波長変換部材３１からそのまま出射される。一方、第１の平板部１１を通り蛍光体２に入射した励起光３は、その一部が蛍光体２によって波長変換され、蛍光４として第２の平板部１２を通り出射される。また、励起光３の一部は波長変換されずにそのまま第２の平板部１２を通り出射される。したがって、第２の平板部１２を通り、蛍光４と励起光３が出射され、蛍光４と励起光３の合成光として、例えば、白色光が出射される。ところで、上述のように、第３の平板部１３及び第４の平板部１４に入射した励起光３は、波長変換部材３１からそのまま出射される。このため、第２の平板部１２を通り出射される蛍光４と励起光３の合成光に、第３の平板部１３及び第４の平板部１４を通り出射される励起光３が加わり、所定の合成光の色バランスが得られないという問題を生じる。

本実施形態の波長変換部材１では、図２に示すように、第１の角部２１及び第２の角部２２がそれぞれ面取りされ、それぞれに傾斜面１５及び傾斜面１６が形成されている。このため、第３の平板部１３及び第４の平板部１４に入射した励起光３は、傾斜面１５及び傾斜面１６で屈折して進行方向が変わり、蛍光体２に入射する。これにより、励起光３の一部が波長変換されて蛍光２として出射される。このため、第３の平板部１３及び第４の平板部１４に入射した励起光３も、蛍光４と励起光３の合成光として出射されるので、従来の波長変換部材１のように出射光の色バランスが悪くなるのを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、出射光の色バランスを改善することができる。

本実施形態では、出射側に位置する第３の角部２３及び第４の角部２４も面取りしている。しかしながら、出射側に位置する第３の角部２３及び第４の角部２４は、必ずしも面取りする必要はない。第３の角部２３及び第４の角部２４を面取りすることにより、ガラス管１０の各平板部のいずれをも、入射側に配置して、第１の平板部１１にすることができるので、ガラス管１０の取り扱いが容易になる。

また、本実施形態では、第１の角部２１及び第２の角部２２の両方を面取りしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１の角部２１及び第２の角部２２の少なくとも一方が面取りされていればよい。

本実施形態では、面取りとして、いわゆるＣ面取りを行っているが、本発明はこれに限定されるものではない。第３の平板部１３及び第４の平板部１４に入射した励起光３の少なくとも一部が蛍光体２に入射するように入射面で屈折させることができる面取りであればよい。例えば、角部に曲面が形成される、いわゆるＲ面取りであってもよい。

傾斜面を形成する面取りの場合、傾斜面の傾斜角度は、ｘ方向に対して、３０〜６０°の範囲であることが好ましく、４０〜５０°の範囲であることがさらに好ましい。このような範囲にすることにより、第３の平板部１３及び第４の平板部１４に入射した励起光３が蛍光体２に入射されやすくなる。

本実施形態の波長変換部材１の製造方法は、特に限定されるものではない。例えば、以下の方法により製造することができる。端部１０ａが封止され、端部１０ｂが開口したガラス管１０を準備する。この開口された端部１０ｂから、蛍光体２を注入し、ガラス管１０の内部に蛍光体２を充填する。具体的には、ガラス管１０の内部を減圧した状態にしておき、ガラス管１０の端部１０ｂを、流動性を有する状態の蛍光体２に浸漬することにより、ガラス管１０の内部に蛍光体２を注入することができる。本実施形態では、樹脂中に分散した量子ドットを蛍光体２として用いており、蛍光体２を注入する際、樹脂は硬化前の状態であり流動性を有している。ガラス管１０の内部に蛍光体２を注入した後、紫外線照射等により、蛍光体２の樹脂を硬化させる。その後、ガラスを融着することにより、あるいは別部材を用いて、開口した端部１０ｂを封止する。

１，３１…波長変換部材
２…蛍光体
３…励起光
４…蛍光
１０…ガラス管
１０ａ，１０ｂ……端部
１１…第１の平板部
１２…第２の平板部
１３…第３の平板部
１４…第４の平板部
１５，１６，１７，１８…傾斜面
２１…第１の角部
２２…第２の角部
２３…第３の角部
２４…第４の角部

Claims (5)

1. ガラス管の内部に蛍光体が封入された波長変換部材であって、
   前記ガラス管は、
   前記ガラス管の長さ方向と垂直な第１の方向において互いに対向する第１の平板部及び第２の平板部と、
   前記ガラス管の長さ方向及び前記第１の方向に対して垂直な第２の方向において互いに対向する第３の平板部及び第４の平板部とを備え、
   前記第１の平板部は、前記蛍光体を励起するための励起光が入射する入射側に位置し、前記第２の平板部は、前記蛍光体からの蛍光が出射される出射側に位置しており、
   前記第１の平板部と前記第３の平板部とを接続する第１の角部、及び前記第１の平板部と前記第４の平板部とを接続する第２の角部の少なくとも一方が、面取りされている、波長変換部材。
2. 前記第１の角部及び前記第２の角部の両方が面取りされている、請求項１に記載の波長変換部材。
3. 前記第２の平板部と前記第３の平板部とを接続する第３の角部、及び前記第２の平板部と前記第４の平板部とを接続する第４の角部が、面取りされている、請求項１または２に記載の波長変換部材。
4. 前記蛍光体が、量子ドットである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の波長変換部材。
5. 前記量子ドットが、樹脂に分散された状態で前記ガラス管内に封入されている、請求項４に記載の波長変換部材。

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