JP7017434B2 - 光変換導光ユニット、光源装置、及び表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光変換導光ユニット、光源装置、及び表示装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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１Ａ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１Ｂに示すように、ＬＥＤチップ１２ａとＬＥＤパッケージ１２ｂとを有する。
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。
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。
ところで、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。
また、輝度に関しては、低下を抑制することも重要であるが、導光板面内の輝度の均一性も重要である。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、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である樹脂の熱劣化や熱変形等の不具合を防止しつつ、導光板面内の輝度の均一性にも優れる光変換導光ユニット、及び前記光変換導光ユニットを備える光源装置、及び表示装置を提供することを目的とする。
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＞ 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、
前記導光板の前記光が入射する側の前記１つの側面に、直接に前記導光板に接するように又は非気体の媒介層を介して前記導光板に接するように配された、蛍光体と封止樹脂とを含有する蛍光体層とを有し、
前記導光板において、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成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。
＜２＞ 前記蛍光体層が、前記媒介層を介して前記導光板に接し、
前記媒介層の屈折率が、前記導光板の屈折率よりも小さい、前記＜１＞に記載の光変換導光ユニットである。
＜３＞ 前記媒介層の屈折率が、前記導光板の屈折率よりも、０．１０以上小さい前記＜２＞に記載の光変換導光ユニットである。
＜４＞ 前記媒介層の屈折率が、前記蛍光体層の屈折率よりも小さい前記＜２＞から＜３＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜５＞ 前記媒介層の屈折率が、１．４０以下である前記＜２＞から＜４＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜６＞ 前記面取り面上に、光反射層を有する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜７＞ 前記導光板の非面取り部の厚み（ｔ）に対する、前記蛍光体層における前記導光板の厚み方向の長さ（Ｌ）の比（Ｌ／ｔ）が、０．５０以上０．９０以下である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜８＞ 前記面取り面と、面取りされた前記導光板の表面とがなす面取り角θｐが、下記式（Ａ－１）を満たす前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
〔数１〕
θｐｃ≦θｐ≦θｐｃ＋０．１１１（ラジアン） ・・式（Ａ－１）
ここで、θｐｃは、下記式（１）～式（３）から求められる角度を表す。
〔数２〕
ｎ３×ｓｉｎ（π／２）＝ｎ２×ｓｉｎ（θｍ） ・・式（１）
ｎ２×ｓｉｎ（θｃ）＝ｎ１×ｓｉｎ（π／２） ・・式（２）
θｐｃ＝θｍ＋θｃ－（π／２） ・・式（３）
ここで、ｎ１は、空気の屈折率１．００であり、ｎ２は、前記導光板の屈折率を表し、ｎ３は、前記導光板と接する前記蛍光体層の前記封止樹脂、又は前記媒介層の屈折率を表す。
＜９＞ 前記導光板の非面取り部の厚み（ｔ）に対する、前記蛍光体層における前記導光板の厚み方向の長さ（Ｌ）の比（Ｒ＝Ｌ／ｔ）が、下記式（Ｂ－１）を満たす前記＜８＞に記載の光変換導光ユニット。
〔数３〕
Ｒｃ’－０．０３≦Ｒ≦Ｒｃ’ ・・式（Ｂ－１）
ここで、Ｒｃ’は、下記式（８）から求められる値を表す。
〔数４〕
Ｒｃ’＝｛１－ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（８）
＜１０＞ 前記蛍光体が、硫化物系蛍光体である前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜１１＞ 前記硫化物系蛍光体が、赤色硫化物蛍光体及び緑色硫化物蛍光体の少なくともいずれかを含む前記＜１０＞に記載の光変換導光ユニットである。
＜１２＞ ＬＥＤ素子と、前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットとを有することを特徴とする光源装置である。
＜１３＞ 前記＜１２＞に記載の光源装置を有することを特徴とする表示装置である。
＜１＞ 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、
前記導光板の前記光が入射する側の前記１つの側面に、直接に前記導光板に接するように又は非気体の媒介層を介して前記導光板に接するように配された、蛍光体と封止樹脂とを含有する蛍光体層とを有し、
前記導光板において、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成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。
＜２＞ 前記蛍光体層が、前記媒介層を介して前記導光板に接し、
前記媒介層の屈折率が、前記導光板の屈折率よりも小さい、前記＜１＞に記載の光変換導光ユニットである。
＜３＞ 前記媒介層の屈折率が、前記導光板の屈折率よりも、０．１０以上小さい前記＜２＞に記載の光変換導光ユニットである。
＜４＞ 前記媒介層の屈折率が、前記蛍光体層の屈折率よりも小さい前記＜２＞から＜３＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜５＞ 前記媒介層の屈折率が、１．４０以下である前記＜２＞から＜４＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜６＞ 前記面取り面上に、光反射層を有する前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜７＞ 前記導光板の非面取り部の厚み（ｔ）に対する、前記蛍光体層における前記導光板の厚み方向の長さ（Ｌ）の比（Ｌ／ｔ）が、０．５０以上０．９０以下である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜８＞ 前記面取り面と、面取りされた前記導光板の表面とがなす面取り角θｐが、下記式（Ａ－１）を満たす前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
〔数１〕
θｐｃ≦θｐ≦θｐｃ＋０．１１１（ラジアン） ・・式（Ａ－１）
ここで、θｐｃは、下記式（１）～式（３）から求められる角度を表す。
〔数２〕
ｎ３×ｓｉｎ（π／２）＝ｎ２×ｓｉｎ（θｍ） ・・式（１）
ｎ２×ｓｉｎ（θｃ）＝ｎ１×ｓｉｎ（π／２） ・・式（２）
θｐｃ＝θｍ＋θｃ－（π／２） ・・式（３）
ここで、ｎ１は、空気の屈折率１．００であり、ｎ２は、前記導光板の屈折率を表し、ｎ３は、前記導光板と接する前記蛍光体層の前記封止樹脂、又は前記媒介層の屈折率を表す。
＜９＞ 前記導光板の非面取り部の厚み（ｔ）に対する、前記蛍光体層における前記導光板の厚み方向の長さ（Ｌ）の比（Ｒ＝Ｌ／ｔ）が、下記式（Ｂ－１）を満たす前記＜８＞に記載の光変換導光ユニット。
〔数３〕
Ｒｃ’－０．０３≦Ｒ≦Ｒｃ’ ・・式（Ｂ－１）
ここで、Ｒｃ’は、下記式（８）から求められる値を表す。
〔数４〕
Ｒｃ’＝｛１－ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（８）
＜１０＞ 前記蛍光体が、硫化物系蛍光体である前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットである。
＜１１＞ 前記硫化物系蛍光体が、赤色硫化物蛍光体及び緑色硫化物蛍光体の少なくともいずれかを含む前記＜１０＞に記載の光変換導光ユニットである。
＜１２＞ ＬＥＤ素子と、前記＜１＞から＜１１＞のいずれかに記載の光変換導光ユニットとを有することを特徴とする光源装置である。
＜１３＞ 前記＜１２＞に記載の光源装置を有することを特徴とする表示装置である。
本発明によれば、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である樹脂の熱劣化や熱変形等の不具合を防止しつつ、導光板面内の輝度の均一性にも優れる光変換導光ユニット、及び前記光変換導光ユニットを備える光源装置、及び表示装置を提供することができる。
（光変換導光ユニット）
本発明の光変換導光ユニットは、導光板と、蛍光体層とを少なくとも有し、好ましくは媒介層を有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記導光板は、１つの側面の側から入射する光を正面の側に導光する。
前記蛍光体層は、前記導光板の前記光が入射する側の前記１つの側面に、直接に前記導光板に接するように又は非気体の前記媒介層を介して前記導光板に接するように配される。
前記導光板において、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成されている。
本発明の光変換導光ユニットは、導光板と、蛍光体層とを少なくとも有し、好ましくは媒介層を有し、更に必要に応じて、その他の部材を有する。
前記導光板は、１つの側面の側から入射する光を正面の側に導光する。
前記蛍光体層は、前記導光板の前記光が入射する側の前記１つの側面に、直接に前記導光板に接するように又は非気体の前記媒介層を介して前記導光板に接するように配される。
前記導光板において、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成されている。
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１Ａ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、矢印Ｈで示すように、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、符号Ｇで示した中央部分の熱は、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。
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。
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。なお、図２中の矢印は光の進行方向を示す。
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の表面に対して全反射しないような小さな角度でも入射してしまう。
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。
そこで、本発明者らは、蛍光体層１３と導光板１４とを一体化させて、蛍光体層１３の熱を導光板１４に伝えて放熱できるようにした上に、さらに、導光板１４の面取りを行うことにより、輝度の均一性を低下させず優れたものとできることを見出し、本発明の完成に至った。
＜導光板＞
前記導光板は、１つの側面の側から入射する光を正面の側に導光する。
前記導光板の前記光が入射する側の前記１つの側面には、直接に前記導光板に接するように又は非気体の媒介層を介して前記導光板に接するように、前記蛍光体層が配される。
前記導光板には、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成されている。
前記導光板は、１つの側面の側から入射する光を正面の側に導光する。
前記導光板の前記光が入射する側の前記１つの側面には、直接に前記導光板に接するように又は非気体の媒介層を介して前記導光板に接するように、前記蛍光体層が配される。
前記導光板には、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成されている。
前記導光板の材質としては、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、ガラス、有機樹脂などが挙げられる。前記有機樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられる。
前記導光板の屈折率としては、例えば、１．４５～１．６０などが挙げられる。
前記導光板の材質が前記アクリル樹脂の場合、その屈折率は、通常１．４９～１．５３である。
前記導光板の材質が前記ポリカーボネート樹脂の場合、その屈折率は、通常１．５９である。
前記導光板の屈折率は大きいほど好ましい。前記導光板の屈折率が大きいと、その分だけ面取りを小さくでき、前記蛍光体層のサイズを大きくできる。
もし、前記蛍光体層のサイズが小さいと、光の色変換が不十分になったり（目的の色度にならなかったり）、また、ある一定量の光が小さな蛍光体層に入射させねばならなくなり、すなわち蛍光体層に入射する光の密度が大きくなり蛍光体層の局所的な発熱が多くなってしまうので、好ましくないことは容易にわかる。もちろん、ここで言う蛍光体層のサイズとは、蛍光体層における導光板の厚み方向の長さのサイズを意味することは言うまでもない。
前記導光板の材質が前記アクリル樹脂の場合、その屈折率は、通常１．４９～１．５３である。
前記導光板の材質が前記ポリカーボネート樹脂の場合、その屈折率は、通常１．５９である。
前記導光板の屈折率は大きいほど好ましい。前記導光板の屈折率が大きいと、その分だけ面取りを小さくでき、前記蛍光体層のサイズを大きくできる。
もし、前記蛍光体層のサイズが小さいと、光の色変換が不十分になったり（目的の色度にならなかったり）、また、ある一定量の光が小さな蛍光体層に入射させねばならなくなり、すなわち蛍光体層に入射する光の密度が大きくなり蛍光体層の局所的な発熱が多くなってしまうので、好ましくないことは容易にわかる。もちろん、ここで言う蛍光体層のサイズとは、蛍光体層における導光板の厚み方向の長さのサイズを意味することは言うまでもない。
前記導光板の形状は、通常、矩形である。
前記導光板の面積としては、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。
前記導光板の平均厚みとしては、例えば、０．２ｍｍ～３．０ｍｍなどが挙げられる。
前記導光板の面積としては、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。
前記導光板の平均厚みとしては、例えば、０．２ｍｍ～３．０ｍｍなどが挙げられる。
前記導光板の表面は、光学的に平滑にすることは言うまでもない。前記導光板の表面を光学的に平滑にするのは、導光板内を進行する光が全反射するようにするためであり、従来の導光板の基本機能そのものである。
前記導光板の裏面（前記正面と反対面）も、基本的には光学的に平滑にすることは言うまでもない。前記導光板の裏面（前記正面と反対面）には、輝度均一化や、輝度向上のためのプリズムを設けられていてもよい。また、白色ドットを印刷等で施していてもよい。導光板の内部で導光された光のうち、プリズムや白色ドット等で反射・散乱された光は導光板の正面の方向へ進行し、正面の全面から光が出る。このことも、従来の導光板の基本機能そのものである。
前記導光板の裏面（前記正面と反対面）も、基本的には光学的に平滑にすることは言うまでもない。前記導光板の裏面（前記正面と反対面）には、輝度均一化や、輝度向上のためのプリズムを設けられていてもよい。また、白色ドットを印刷等で施していてもよい。導光板の内部で導光された光のうち、プリズムや白色ドット等で反射・散乱された光は導光板の正面の方向へ進行し、正面の全面から光が出る。このことも、従来の導光板の基本機能そのものである。
導光板の端面のうち、前記蛍光体層あるいは媒介層が配置される側の面（導光板へ光が入る面）は、光学的に平滑であることが求められる。従来の導光板において、光が入射する端面が光学的に平滑であることが求められることと同様である。
導光板の端面のうちの他の３つの面は、従来の導光板に求められるように、やはり光学的に平滑であることが好ましい。導光板の前記蛍光体層側の端面以外の３つの端面には、後述する光反射層１７のような光反射層により覆われていることが好ましい。
導光板の端面のうちの他の３つの面は、従来の導光板に求められるように、やはり光学的に平滑であることが好ましい。導光板の前記蛍光体層側の端面以外の３つの端面には、後述する光反射層１７のような光反射層により覆われていることが好ましい。
＜＜面取り面＞＞
前記導光板には、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成されている。
面取りにより形成される前記面取り面の大きさとしては、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、後述するように、導光板の屈折率、及び導光板に接する媒介層又は蛍光体層の封止樹脂の屈折率を考慮して、より優れた輝度の均一性が得られるようにしてもよい。
前記導光板には、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成されている。
面取りにより形成される前記面取り面の大きさとしては、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、後述するように、導光板の屈折率、及び導光板に接する媒介層又は蛍光体層の封止樹脂の屈折率を考慮して、より優れた輝度の均一性が得られるようにしてもよい。
前記面取り面は、光学的に平滑であることが好ましい。
従来公知の導光板を機械加工によって面取りする場合、光学研磨により面取り面を平滑にすることが好ましい。
あるいは、前記導光板が樹脂材料でできている場合は、その面の仕上げとして樹脂を溶解できる溶剤を噴霧し、面取り面の表面の樹脂を溶解させ、面取り面を平滑にする方法でもよい。あるいは面取り面を加熱し、樹脂を熱融解させることで面取り面の表面を平滑にする方法でもよい。
本発明においては、面取りの面は実質的に平面であればよく、例えば、非常に大きな曲率半径である曲面であってもよい。
従来公知の導光板を機械加工によって面取りする場合、光学研磨により面取り面を平滑にすることが好ましい。
あるいは、前記導光板が樹脂材料でできている場合は、その面の仕上げとして樹脂を溶解できる溶剤を噴霧し、面取り面の表面の樹脂を溶解させ、面取り面を平滑にする方法でもよい。あるいは面取り面を加熱し、樹脂を熱融解させることで面取り面の表面を平滑にする方法でもよい。
本発明においては、面取りの面は実質的に平面であればよく、例えば、非常に大きな曲率半径である曲面であってもよい。
＜蛍光体層＞
前記蛍光体層は、蛍光体と封止樹脂とを含有する。
前記蛍光体層は、前記蛍光体がＬＥＤ素子からの光を吸収し、所定の波長の光を放射する。
前記蛍光体層においては、前記蛍光体は、前記封止樹脂によって封止され担持されている。
前記蛍光体層は、蛍光体と封止樹脂とを含有する。
前記蛍光体層は、前記蛍光体がＬＥＤ素子からの光を吸収し、所定の波長の光を放射する。
前記蛍光体層においては、前記蛍光体は、前記封止樹脂によって封止され担持されている。
＜＜蛍光体＞＞
前記蛍光体としては、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。
前記蛍光体としては、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。
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。
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。
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。
また、青色ＬＥＤのＬＥＤ素子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。
更に、マゼンダＬＥＤのＬＥＤ素子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。
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。
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、ａ、ｂ及びｃは、それぞれ、１．７≦ａ≦２．１、０＜ｂ≦０．２、５．３≦ｃ≦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。
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、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、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。
前記蛍光体層における前記蛍光体の量としては、例えば、蛍光体がＳｒＧａ２Ｓ４：ＥｕやＣａＳ：Ｅｕの場合には、蛍光体層の厚さ方向（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。
＜＜封止樹脂＞＞
前記封止樹脂としては、、ＬＥＤ素子から放射された光を良好に透過し、前記蛍光体を封止できるものであれば、特に制限されない。
前記封止樹脂としては、、ＬＥＤ素子から放射された光を良好に透過し、前記蛍光体を封止できるものであれば、特に制限されない。
前記封止樹脂としては、第１に、蛍光体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、封止樹脂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。
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。
しかし、アクリルは水蒸気を透過しやすいため、硫化物系蛍光体の封止樹脂としては使用しにくい。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、硫化物系蛍光体の封止樹脂としては使用しにくい。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。そのため、オレフィン系樹脂を用いると、前記蛍光体層が前記導光板と接していることによる熱の拡散効果と相まって、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樹脂の熱劣化や熱変形を更に抑制することができる。
言い換えれば、蛍光体層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。
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。
その点において、本発明の光変換導光ユニットおいては、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も、黄変等の熱劣化や熱変形する等の不具合を防止することができる。
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。
その点において、本発明の光変換導光ユニットおいては、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も、黄変等の熱劣化や熱変形する等の不具合を防止することができる。
前記封止樹脂の屈折率は概して１．５０であり、ふつう１．４０～１．６０である。前記導光板の屈折率も概して１．５０程度である。封止樹脂を屈折率の低いもの（後述する媒介層に要求される屈折率のように低屈折率な材質）にすることで、後述する媒介層を設けなくても済む。しかしながら、低屈折率の材料で、封止材本来の機能、すなわち蛍光体を封止する（機械的強度などの要求）を満足するものはほとんど無い。
前記蛍光体層の形状は、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。前記蛍光体層の幅（前記導光板の厚み方向における長さであって、後述する図４～図７における上下方向）は、通常、前記導光板の中央部の厚み（上下方向）よりも短い。その程度は、面取り面を形成する面取り角に応じて適宜設定される。また、前記蛍光体層の長さ（後述する図４～図７における前後方向）は、前記導光板１４の幅（前後方向）と同程度にする。更に、前記蛍光体層の厚み（後述する図４～図７における左右方向）は、例えば、１０μｍ～１ｍｍである。
前記蛍光体層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、蛍光体と封止樹脂とを混合し、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。
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、封止樹脂を溶剤に溶解させ、更に蛍光体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、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の基材に塗布し、溶媒を揮発させ乾燥して蛍光体層を作製することができる。
更に、必要に応じて、ＰＥＴ等のカバー部材を熱融着（ラミネート）して蛍光体層を製造してもよい。更にまた、封止樹脂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。
なお、蛍光体層には、必要に応じて、蛍光体に加えて、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。封止樹脂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、蛍光体が発した熱を前記導光板により良好に伝導させて放熱させることができる。
＜媒介層＞
前記媒介層は、非気体の層であれば、前記蛍光層の熱を前記導光板に十分に伝達できる。そのため、前記媒介層としては、気体でなければよく、固体であってもよいし、液体であってもよい。
前記媒介層としては、前記導光板の屈折率よりも小さい屈折率を有することが好ましい。そうすることにより、前記媒介層と前記導光板との界面で光が屈折し、前記媒介層から前記導光板へ出射する光の出射角が小さくなる。そのため、前記導光板の面取りを小さくすることができる。導光板の面取りをすると、蛍光体層の面積（特に、蛍光体層における導光板の厚み方向の長さ）が小さくなる。そのため、導光板の面取りを小さくできると、蛍光体層の面積（特に、蛍光体層における導光板の厚み方向の長さ）を小さくする程度を少なくできる。
前記媒介層の屈折率が、前記導光板の屈折率よりも、０．１０以上小さいことが好ましく、０．１０以上０．４０以下小さいことがより好ましく、０．１５以上０．３０以下小さいことが特に好ましい。
前記媒介層は、非気体の層であれば、前記蛍光層の熱を前記導光板に十分に伝達できる。そのため、前記媒介層としては、気体でなければよく、固体であってもよいし、液体であってもよい。
前記媒介層としては、前記導光板の屈折率よりも小さい屈折率を有することが好ましい。そうすることにより、前記媒介層と前記導光板との界面で光が屈折し、前記媒介層から前記導光板へ出射する光の出射角が小さくなる。そのため、前記導光板の面取りを小さくすることができる。導光板の面取りをすると、蛍光体層の面積（特に、蛍光体層における導光板の厚み方向の長さ）が小さくなる。そのため、導光板の面取りを小さくできると、蛍光体層の面積（特に、蛍光体層における導光板の厚み方向の長さ）を小さくする程度を少なくできる。
前記媒介層の屈折率が、前記導光板の屈折率よりも、０．１０以上小さいことが好ましく、０．１０以上０．４０以下小さいことがより好ましく、０．１５以上０．３０以下小さいことが特に好ましい。
例えば、空気は屈折率がほぼ１であり、低屈折率である点では好ましいが、熱伝導性が低いので前記媒介層としては用いることができない。また前記媒介層を空気とすると、前記蛍光体層と前記導光板とを一体化することもできない。
なお、当然にＬＥＤの光を十分に透過するだけの光学的透明は求められる。
なお、当然にＬＥＤの光を十分に透過するだけの光学的透明は求められる。
前記媒介層が液体の材料であると、前記蛍光体層と前記導光板とを一体化するためにその接合の周囲に液体を閉じ込めておくための構成部材を設ける必要がある。その点においては、固体の方が好ましい。水は屈折率が１．３３であり、屈折率が低い点では媒介層の材質として好ましいが、水を閉じ込めておくための構成部材を設ける必要がある。
高粘性の液体で屈折率が低いものは好適に用いることができる。例えばガラスは固体ではなく液体として分類されるが、流動性がほとんどないので、用いることができる。ただし、屈折率が低い必要がある。
前記媒介層の具体的な材質としては、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ素樹脂（ＰＶＤＦ、旭硝子製サイトップなど）、日本化成製低屈折率コーティング材「メソプラス」などが挙げられる。
前記媒介層の屈折率は小さいほどよい。例えば、前記媒介層の屈折率としては、１．４０以下が好ましく、１．３８以下がより好ましく、１．３４以下が特に好ましい。屈折率の下限値としては、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、１．１０、１．１５などが挙げられる。屈折率が１．２０未満の材料（固体か液体）はほとんど知られていないが、将来に低屈折率の固体又は液体が開発されれば、それを用いることもできる。
固体の中に、ミクロな発泡状態を生成させ、その発泡サイズは光の波長よりも小さいサイズであるならば、そのような発泡材質の屈折率はバルクのその固体材料の屈折率よりも、発泡の屈折率と発泡体積との分だけ、小さくなる。このような発泡材質を前記媒介層に用いることもできる。このような、固体又は液体のマトリックス中にミクロな気体を内包する構成を有する媒介層も本発明においては、非気体の媒介層に属するものとする。しかし、発泡は気体（空気、窒素、二酸化炭素など）から成るため、発泡の存在によって、熱伝導性がその分だけ小さくなってしまうため、本発明の効果を奏する範囲において使用することが好ましい。
なお、前記媒介層を設ける代わりに、前記蛍光体層の封止樹脂を低屈折率なものにすることで、前記媒介層に代えることができる。
なお、前記媒介層を設ける代わりに、前記蛍光体層の封止樹脂を低屈折率なものにすることで、前記媒介層に代えることができる。
前記媒介層の平均厚みとしては、前記媒介層と前記導光板との界面で、光が屈折するような厚みでなければならなず、その点において、０．００１ｍｍ～０．５ｍｍが好ましく、０．０１ｍｍ～０．３ｍｍがより好ましい。
前記媒介層の厚みとは、後述する図６～図７において媒介層の左右方向の長さを指す。
前記媒介層の厚みとは、後述する図６～図７において媒介層の左右方向の長さを指す。
前記媒介層の製造方法としては、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、上記の材料を任意の溶媒へ溶解させて塗料を作製し、その塗料を前記導光板の端面へ塗工し乾燥させて形成する方法などが挙げられる。また、前記導光板をガラス板とし、前記媒介層の材質をフッ化マグネシウムとする場合、前記媒介層をスパッタリングで形成することもできる。
前述の蛍光体層は別途製造しておき、任意の接着剤や粘着剤を用いて、媒介層へ接着あるいは粘着して色変換導光ユニットを製造することができる。接着剤や粘着剤の屈折率は概して１．５である。もし、接着剤や粘着剤を屈折率の低いもの（前述した媒介層に要求される屈折率のように低屈折率な材質）にすれば、前述した媒介層を設けなくても済む。しかしながら、低屈折率の材料で、接着剤や粘着剤本来の機能（蛍光体層と導光板とを接着あるいは粘着させる）を満足するものはあまり無い。
予め媒介層を形成した導光板へ蛍光体層を形成するその他の方法としては、任意の溶媒へ溶解させた封止材と、その溶液へさらに蛍光体を分散させて蛍光体塗料を作り、その蛍光体塗料を媒介層へ塗工し、乾燥することを例示できる。
予め媒介層を形成した導光板へ蛍光体層を形成するその他の方法としては、任意の溶媒へ溶解させた封止材と、その溶液へさらに蛍光体を分散させて蛍光体塗料を作り、その蛍光体塗料を媒介層へ塗工し、乾燥することを例示できる。
＜＜面取り、及び面取り面＞＞
面取り、及び前記面取り面について、更に詳細に説明する。
面取り、及び前記面取り面の大きさは、導光板の屈折率、及び導光板に接する媒介層又は蛍光体層の封止樹脂の屈折率を考慮して、好適化することができる。そうすることにより、より優れた輝度の均一性が得られる。これは、導光板と、媒介層又は蛍光体層との界面における光の屈折に基づく。
面取り、及び前記面取り面について、更に詳細に説明する。
面取り、及び前記面取り面の大きさは、導光板の屈折率、及び導光板に接する媒介層又は蛍光体層の封止樹脂の屈折率を考慮して、好適化することができる。そうすることにより、より優れた輝度の均一性が得られる。これは、導光板と、媒介層又は蛍光体層との界面における光の屈折に基づく。
ここで、図３を用いて面取り面の面取り角の好適な態様について説明する。
図３は、本発明の光変換導光ユニットの一例の側面概略図である。この図は、光が入射する側を拡大した図である。図面の上側が導光板の正面である。図３では、導光板１４のみを記載し、媒介層は省略している。
ここで、本発明において、前記面取り角θｐとは、面取り面１４ａと、面取りされた導光板の表面１４ｂとがなす角をいう。
図３は、導光板の下面または上面（正面）で光が全反射することによって、導光板１４内で図の右側方向へ光が導かれることを表したものである。また、導光板の２つの端面であって図の紙面に平行な２つの端面（図の紙面の手前側の面、図の紙面の奥側の面）で光が全反射することによってでも、導光板内で図の右側方向へ光が導かれることもある。導光板内のそれら端面で、光が入射する側に近い側（蛍光体層が配置される側に近い側）の端面部分でも、全反射するように面取り部を設けることが、より好ましい。導光板の端面での面取り部については、導光板の下面及び上面（正面）に設ける面取り部と同様にして考えることができる。以下の説明では、導光板の下面及び上面（正面）に設ける面取り部についてを説明する。
図３は、本発明の光変換導光ユニットの一例の側面概略図である。この図は、光が入射する側を拡大した図である。図面の上側が導光板の正面である。図３では、導光板１４のみを記載し、媒介層は省略している。
ここで、本発明において、前記面取り角θｐとは、面取り面１４ａと、面取りされた導光板の表面１４ｂとがなす角をいう。
図３は、導光板の下面または上面（正面）で光が全反射することによって、導光板１４内で図の右側方向へ光が導かれることを表したものである。また、導光板の２つの端面であって図の紙面に平行な２つの端面（図の紙面の手前側の面、図の紙面の奥側の面）で光が全反射することによってでも、導光板内で図の右側方向へ光が導かれることもある。導光板内のそれら端面で、光が入射する側に近い側（蛍光体層が配置される側に近い側）の端面部分でも、全反射するように面取り部を設けることが、より好ましい。導光板の端面での面取り部については、導光板の下面及び上面（正面）に設ける面取り部と同様にして考えることができる。以下の説明では、導光板の下面及び上面（正面）に設ける面取り部についてを説明する。
先ずは、光の進行の挙動について説明する。図３では、媒介層を有する態様での挙動について説明する。
光は、図３においてその図の面内を右方向に進行するものとする。図の２次元面においてのみ光の挙動を考えれば、導光板内での光の全反射の条件は充分に考察できる。なお、実際は、光の進行は３次元であり、図の２次元面（紙面）から外れて進行する光は、導光板への入射角度が、図の２次元面内で進行する光の入射角度よりも必ず大きくなるため、上記のように図３の面内の２次元面で考えればよいのである。
光は、図３においてその図の面内を右方向に進行するものとする。図の２次元面においてのみ光の挙動を考えれば、導光板内での光の全反射の条件は充分に考察できる。なお、実際は、光の進行は３次元であり、図の２次元面（紙面）から外れて進行する光は、導光板への入射角度が、図の２次元面内で進行する光の入射角度よりも必ず大きくなるため、上記のように図３の面内の２次元面で考えればよいのである。
媒介層と導光板との界面における光の屈折について考える。屈折率がｎ３である媒介層からの入射角度が最も大きいのはπ／２ラジアン（９０度）であるので、そのような光が入射した場合、導光板へ最も大きな角度で射出する光の角度（出射角）θｍは、次式（１）を満たす。
ｎ３×ｓｉｎ（π／２）＝ｎ２×ｓｉｎ（θｍ） ・・式（１）
ここで、θｍは、媒介層と導光板の界面、すなわち媒介層面の法線方向を基準とした、導光板への出射角の最大値を表す。ｎ２は、導光板の屈折率を表す。ｎ３は、導光板と接する媒介層の屈折率を表す。他の態様では、ｎ３は、導光板と接する蛍光体層の封止樹脂の屈折率である。
一方、導光板と空気との界面の任意の点において、導光板での臨界角θｃは、空気の屈折率をｎ１とすると、次式（２）となる。
ｎ２×ｓｉｎ（θｃ）＝ｎ１×ｓｉｎ（π／２） ・・式（２）
ｎ３×ｓｉｎ（π／２）＝ｎ２×ｓｉｎ（θｍ） ・・式（１）
ここで、θｍは、媒介層と導光板の界面、すなわち媒介層面の法線方向を基準とした、導光板への出射角の最大値を表す。ｎ２は、導光板の屈折率を表す。ｎ３は、導光板と接する媒介層の屈折率を表す。他の態様では、ｎ３は、導光板と接する蛍光体層の封止樹脂の屈折率である。
一方、導光板と空気との界面の任意の点において、導光板での臨界角θｃは、空気の屈折率をｎ１とすると、次式（２）となる。
ｎ２×ｓｉｎ（θｃ）＝ｎ１×ｓｉｎ（π／２） ・・式（２）
面取り面の表面である線分Qへ、点Oからの光が入射する際、その全ての光が全反射するようにするには、線分ＣＡである線分Ｑ上の点Ｂにおいて全反射となればよく（角ＯＢＫ＝ΦＱ≧θｃ）、ちょうどそのようになる（ΦＱ＝θｃ）ための面取り角θｐｃは、次式（３）で表される。
θｐｃ＝θｍ＋θｃ－（π／２） ・・式（３）
ここで、ΦＱは、線分Ｑへ入射する任意の光のうち、全反射する光の入射角の最小値をあらわす。
θｐｃ＝θｍ＋θｃ－（π／２） ・・式（３）
ここで、ΦＱは、線分Ｑへ入射する任意の光のうち、全反射する光の入射角の最小値をあらわす。
面取り角θｐがθｐｃ以上であれば、面取り面へ入射した光が全反射する。点Ｏからの光が線分ＢＡへ入射する場合、その入射角は必ずθｃよりも大きくなる。点Ｏからの光は角度θｍより大きくなることは無いので、点Ｏからの光が線分ＣＢへ入射することは無い。線分ＯＣ上の任意の点からの光は、線分ＢＣへ入射することもあるが、その入射角は必ずθｃよりも大きくなる。なぜならば、そのような光の内、線分ＣＢへ入射する光の最も大きな角度光は、線分ＯＢと平行か、それよりも図で右方向に進むからである（線分ＢＣ上の任意の点からの光の角度はθｍ以下であるから）。
図３においては、媒介層の屈折率ｎ３＝１．３、導光板の屈折率ｎ２＝１．５、空気の屈折率ｎ１＝１、にしている。点Ｏから導光板の下面Ｐまでの距離を１として作図してあり、導光板の厚さｔは１．１８８となり、導光板の厚さに対する媒介層及び蛍光体層サイズ（０．８１２）の割合は６８．３％である。例えばもし、導光板の厚さを３ｍｍにするならば、線分ＯＣである蛍光体層のサイズは２．０５ｍｍとなる。面取りの位置である点Ａと、導光板の端面ＯＣとの距離Ｘを「面取りの範囲サイズ」と定義すると、その長さは２．２６ｍｍである。
以上、媒介層から導光板に入射した光が面取り面において全反射となる条件について、まとめると、導光板の厚さをｔとし、その屈折率がｎ２、空気の屈折率がｎ１のとき、媒介層の屈折率ｎ３を決めると、導光板への出射角θｍが決まり、次いで面取り角度θｐｃが決まる。
そして、面取りの範囲サイズ、すなわち面取りの位置である点Ａと、導光板の端面ＯＣとの距離Ｘは、面取り角度θｐがちょうど全反射になるための面取り角θｐｃの場合で、さらに点Ｏからの光が点Ａでちょうど全反射になる場合は、Ｘｃで表すことにすると、次式（４）で表される。前記距離Ｘは、面取りにより除去された前記導光板の面取り部１４ｃにおける前記導光板の前記一つの側面に直交する方向の長さである。なお、図３中、面取り部１４ｃは、破線で囲まれた三角形の領域である。
Ｘｃ＝ｔ×ｔａｎ（θｃ）／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝ ・・式（４）
そして、面取りの範囲サイズ、すなわち面取りの位置である点Ａと、導光板の端面ＯＣとの距離Ｘは、面取り角度θｐがちょうど全反射になるための面取り角θｐｃの場合で、さらに点Ｏからの光が点Ａでちょうど全反射になる場合は、Ｘｃで表すことにすると、次式（４）で表される。前記距離Ｘは、面取りにより除去された前記導光板の面取り部１４ｃにおける前記導光板の前記一つの側面に直交する方向の長さである。なお、図３中、面取り部１４ｃは、破線で囲まれた三角形の領域である。
Ｘｃ＝ｔ×ｔａｎ（θｃ）／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝ ・・式（４）
また、導光板の厚さｔに対する、面取りの範囲サイズＸの割合ＺをＺ＝Ｘ／ｔと定義すると、面取り角度θｐがちょうど全反射になるための面取り角θｐｃの場合で、さらに点Ｏからの光が点Ａでちょうど全反射になる場合は、Ｚｃで表すことにすると、次式（５）で表される。
Ｚｃ＝ｔａｎ（θｃ）／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ） ・・式（５）
Ｚｃ＝ｔａｎ（θｃ）／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ） ・・式（５）
そして、導光板の厚さに対する、蛍光体層のサイズの割合Ｒは、面取り角度θｐがちょうど全反射になるための面取り角θｐｃの場合で、さらに点Ｏからの光が点Ａでちょうど全反射になる場合はＲｃで表すことにすると、次式（６）で表される。
Ｒｃ＝｛１－ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝ ・・式（６）
Ｒｃ＝｛１－ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝ ・・式（６）
そして、導光板の厚さがｔのとき、蛍光体層のサイズＬは、面取り角度θｐがちょうど全反射になるための面取り角θｐｃの場合で、さらに点Ｏからの光が点Ａでちょうど全反射になる場合は、Ｌｃで表すことにすると、次式（７）で表される。
Ｌｃ＝ｔ×｛１－ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝ ・・式（７）
Ｌｃ＝ｔ×｛１－ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐｃ）｝ ・・式（７）
なお、蛍光体層のサイズ（図で上下方向）は、導光板の端面のサイズを覆うサイズであればよく、大きくても構わない。すなわち、ここでいう蛍光体層のサイズとは、実際の蛍光体層のサイズを意味せず、導光板の端面のサイズを覆うサイズのことである。
面取り角度は、なるべく小さい方が、蛍光体層のサイズをなるべく大きくできるので好ましい。但し、面取り部（線分Ｑを含む面、及び線分Ｑ’を含む面）において全反射を確実なものとするには、面取り角θｐはその最小値θｐｃよりも若干大きくするほうがよい。具体的には、面取り角θｐは、以下の式（Ａ－１）を満たすことが好ましく、式（Ａ－２）を満たすことがより好ましい。
θｐｃ≦θｐ≦θｐｃ＋０．１１１ （ラジアン） ・・式（Ａ－１）
θｐｃ＋０．０５５６≦θｐ≦θｐｃ＋０．１１１ （ラジアン） ・・式（Ａ－２）
θｐｃ≦θｐ≦θｐｃ＋０．１１１ （ラジアン） ・・式（Ａ－１）
θｐｃ＋０．０５５６≦θｐ≦θｐｃ＋０．１１１ （ラジアン） ・・式（Ａ－２）
参考までに、０．１１１ラジアンは、度単位では６．３８度である。
ここで、θｐ＝θｐｃ＋０．１１１であれば、面取り部における光の全反射の状態が、従来の典型的な導光板において、導光板内で光が全反射して導光されるときの状態と同様となる。従来の典型的な導光板とは、屈折率が１．５であり、形状が矩形、すなわち直方体である。つまり、光が入射する端面と、下面および上面とが、垂直（π／２）になっている。
ここで、θｐ＝θｐｃ＋０．１１１であれば、面取り部における光の全反射の状態が、従来の典型的な導光板において、導光板内で光が全反射して導光されるときの状態と同様となる。従来の典型的な導光板とは、屈折率が１．５であり、形状が矩形、すなわち直方体である。つまり、光が入射する端面と、下面および上面とが、垂直（π／２）になっている。
導光板の厚さに対する蛍光体層のサイズの割合Ｒはなるべく大きい方が好ましい。但し、導光板内（線分Ｐを含む下面、および線分Ｐ’を含む上面）において全反射を確実なものとするには、導光板の厚さに対して蛍光体層のサイズを若干小さくするほうがよい。具体的には、面取り角θｐをある値に決めたとき、導光板の厚さに対する蛍光体層のサイズの割合Ｒは、以下の式（Ｂ－１）を満たすことが好ましく、式（Ｂ－２）を満たすことがより好ましい。
Ｒｃ’－０．０３≦Ｒ≦Ｒｃ’ ・・式（Ｂ－１）
Ｒｃ’－０．０３≦Ｒ≦Ｒｃ’－０．０１５ ・・式（Ｂ－２）
ここで、Ｒｃ’は、下記式（８）から求められる値を表す。
Ｒｃ’＝｛１－ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（８）
ここで、θｐは、先に決めた角度であって、すなわち、下記式（１）～式（３）から求められ、そして式（Ａ－１）を満たす角度を表す。
ｎ３×ｓｉｎ（π／２）＝ｎ２×ｓｉｎ（θｍ） ・・式（１）
ｎ２×ｓｉｎ（θｃ）＝ｎ１×ｓｉｎ（π／２） ・・式（２）
θｐｃ＝θｍ＋θｃ－（π／２） ・・式（３）
θｐｃ≦θｐ≦θｐｃ＋０．１１１ （ラジアン） ・・式（Ａ－１）
なお、θｐを前記式（Ａ－１）の範囲で変えて、そしてＲを前記式（Ｂ－１）の範囲で変えて、数値計算した所、ＲはおおむねＲｃ～Ｒｃ－０．１９１の範囲となることがわかった。
Ｒｃ’－０．０３≦Ｒ≦Ｒｃ’ ・・式（Ｂ－１）
Ｒｃ’－０．０３≦Ｒ≦Ｒｃ’－０．０１５ ・・式（Ｂ－２）
ここで、Ｒｃ’は、下記式（８）から求められる値を表す。
Ｒｃ’＝｛１－ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（８）
ここで、θｐは、先に決めた角度であって、すなわち、下記式（１）～式（３）から求められ、そして式（Ａ－１）を満たす角度を表す。
ｎ３×ｓｉｎ（π／２）＝ｎ２×ｓｉｎ（θｍ） ・・式（１）
ｎ２×ｓｉｎ（θｃ）＝ｎ１×ｓｉｎ（π／２） ・・式（２）
θｐｃ＝θｍ＋θｃ－（π／２） ・・式（３）
θｐｃ≦θｐ≦θｐｃ＋０．１１１ （ラジアン） ・・式（Ａ－１）
なお、θｐを前記式（Ａ－１）の範囲で変えて、そしてＲを前記式（Ｂ－１）の範囲で変えて、数値計算した所、ＲはおおむねＲｃ～Ｒｃ－０．１９１の範囲となることがわかった。
ここで、Ｒ＝Ｒｃ’－０．０３であれば、導光板内（線分Ｐを含む下面、及び線分Ｐ’を含む上面）での光の全反射の状態が、従来の典型的な導光板において、導光板内で光が全反射して導光されるときの状態と同様となる。従来の典型的な導光板とは、屈折率が１．５であり、形状が矩形、すなわち直方体である。つまり、光が入射する端面と、下面及び上面とが、垂直（π／２）になっている。
なお、導光板の厚さｔに対する面取りの範囲サイズＸの割合Ｚは、面取り角θｐをある値に決め、そして導光板の厚さに対する蛍光体層のサイズの割合Ｒをある値に決めると、求まる。すなわち、Ｚは下記式（９）によって求められる。
Ｚ＝ｔａｎ（ΦＰ）／｛１＋ｔａｎ（ΦＰ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（９）
但し、ΦＰは、次式（１０）を満たすものである。
Ｒ＝｛１－ｔａｎ（ΦＰ）×ｔａｎ（θｐ）｝／｛１＋ｔａｎ（ΦＰ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（１０）
θｐ及びＲの決め方によって、ＺはＺｃよりも大きくなったり、小さくなったりする。θｐを前記式（Ａ－１）の範囲で変えて、そしてＲを前記式（Ｂ－１）の範囲で変えて、数値計算した所、Ｚは、おおむねＺｃ±０．１の範囲となることがわかった。
面取りの範囲サイズＸについても、導光板の厚さｔに対する面取りの範囲サイズＸの割合Ｚと同様である。すなわち、Ｘは下記式（１１）によって求められる。
Ｘ＝ｔ×ｔａｎ（ΦＰ）／｛１＋ｔａｎ（ΦＰ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（１１）
Ｚ＝ｔａｎ（ΦＰ）／｛１＋ｔａｎ（ΦＰ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（９）
但し、ΦＰは、次式（１０）を満たすものである。
Ｒ＝｛１－ｔａｎ（ΦＰ）×ｔａｎ（θｐ）｝／｛１＋ｔａｎ（ΦＰ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（１０）
θｐ及びＲの決め方によって、ＺはＺｃよりも大きくなったり、小さくなったりする。θｐを前記式（Ａ－１）の範囲で変えて、そしてＲを前記式（Ｂ－１）の範囲で変えて、数値計算した所、Ｚは、おおむねＺｃ±０．１の範囲となることがわかった。
面取りの範囲サイズＸについても、導光板の厚さｔに対する面取りの範囲サイズＸの割合Ｚと同様である。すなわち、Ｘは下記式（１１）によって求められる。
Ｘ＝ｔ×ｔａｎ（ΦＰ）／｛１＋ｔａｎ（ΦＰ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（１１）
なお、前記導光板の非面取り部の厚み（ｔ）に対する、前記蛍光体層における前記導光板の厚み方向の長さ（蛍光体のサイズ）（Ｌ）の比（Ｒ＝Ｌ／ｔ）としては、その絶対値としては、０．３０以上０．９５以下が好ましく、０．５０以上０．９０以下がより好ましい。前記非面取り部とは、面取り面以外の導光板の部位であり、例えば、導光板の中央部などが挙げられる。
前記比（Ｌ／ｔ）を、１．００に近づけようとすると、導光板の屈折率と、それに接する媒介層又は蛍光体層の屈折率との差を大きくする必要があり、導光板等の材料の選択性が狭くなる。
他方、前記比（Ｒ＝Ｌ／ｔ）を小さくすると、導光板等の材料の選択性は広がる。しかし、蛍光体層が小さくなる結果、導光板へ入射する光が少なくなることがある。または、導光板の厚さが厚くなり、そして面取りの範囲サイズも大きくなる結果、バックライトユニットが大型化してしまうことがある。
面取りの範囲サイズはより小さい方がバックライトユニットのより小型化になることは言うまでもない。すでに述べたような考え方の要件内で、適宜小さくすることが好ましい。
前記比（Ｌ／ｔ）を、１．００に近づけようとすると、導光板の屈折率と、それに接する媒介層又は蛍光体層の屈折率との差を大きくする必要があり、導光板等の材料の選択性が狭くなる。
他方、前記比（Ｒ＝Ｌ／ｔ）を小さくすると、導光板等の材料の選択性は広がる。しかし、蛍光体層が小さくなる結果、導光板へ入射する光が少なくなることがある。または、導光板の厚さが厚くなり、そして面取りの範囲サイズも大きくなる結果、バックライトユニットが大型化してしまうことがある。
面取りの範囲サイズはより小さい方がバックライトユニットのより小型化になることは言うまでもない。すでに述べたような考え方の要件内で、適宜小さくすることが好ましい。
ここで、図を用いて、本発明の光変換導光ユニットを説明する。
図４は、本発明の光変換導光ユニットの一例の側面概略図である。この図は、光が入射する側を拡大した図である。図面の上側が導光板の正面である。
図４の光変換導光ユニットは、導光板１４と、導光板１４の光が入射する側の側面に直接に接するように配された蛍光体層１３とを有する。導光板１４において、前記側面と正面との角部、及び前記側面と前記正面とは反対側の裏面との角部は面取りされ、面取り面１４ａが形成されている。
図４は、本発明の光変換導光ユニットの一例の側面概略図である。この図は、光が入射する側を拡大した図である。図面の上側が導光板の正面である。
図４の光変換導光ユニットは、導光板１４と、導光板１４の光が入射する側の側面に直接に接するように配された蛍光体層１３とを有する。導光板１４において、前記側面と正面との角部、及び前記側面と前記正面とは反対側の裏面との角部は面取りされ、面取り面１４ａが形成されている。
図５は、本発明の光変換導光ユニットの他の一例の側面概略図である。この図は、光が入射する側を拡大した図である。図面の上側が導光板の正面である。
図５の光変換導光ユニットは、導光板１４と、導光板１４の光が入射する側の側面に直接に接するように配された蛍光体層１３とを有する。導光板１４において、前記側面と正面との角部は面取りされ、面取り面１４ａが形成されている。
蛍光体層１３の側の導光板の端面は、導光板の片面（図５では下面）に対して適切に傾ける必要がある。導光板の両面を面取りする場合の角度に相当する角度だけ傾けるのである。導光板の面取りした面の面取りの角度は、導光板の両面を面取りする場合の角度の２倍に相当する角度にする。こうすることで面取り部を導光板の片面だけにすることができる。
図５の光変換導光ユニットは、導光板１４と、導光板１４の光が入射する側の側面に直接に接するように配された蛍光体層１３とを有する。導光板１４において、前記側面と正面との角部は面取りされ、面取り面１４ａが形成されている。
蛍光体層１３の側の導光板の端面は、導光板の片面（図５では下面）に対して適切に傾ける必要がある。導光板の両面を面取りする場合の角度に相当する角度だけ傾けるのである。導光板の面取りした面の面取りの角度は、導光板の両面を面取りする場合の角度の２倍に相当する角度にする。こうすることで面取り部を導光板の片面だけにすることができる。
図６は、本発明の光変換導光ユニットの他の一例の側面概略図である。この図は、光が入射する側を拡大した図である。図面の上側が導光板の正面である。
図６の光変換導光ユニットは、蛍光体層１３と、導光板１４と、媒介層１６とを有する。導光板１４の光が入射する側の側面に、媒介層１６を介して蛍光体層１３が配されている。導光板１４において、前記側面と正面との角部、及び前記側面と前記正面とは反対側の裏面との角部は面取りされ、面取り面１４ａが形成されている。
前述のとおり、媒介層１６を配することにより、面取り面１４ａの面取り角を小さくでき、蛍光体層１３の幅を広くすることができる。
図６の光変換導光ユニットは、蛍光体層１３と、導光板１４と、媒介層１６とを有する。導光板１４の光が入射する側の側面に、媒介層１６を介して蛍光体層１３が配されている。導光板１４において、前記側面と正面との角部、及び前記側面と前記正面とは反対側の裏面との角部は面取りされ、面取り面１４ａが形成されている。
前述のとおり、媒介層１６を配することにより、面取り面１４ａの面取り角を小さくでき、蛍光体層１３の幅を広くすることができる。
図７は、本発明の光変換導光ユニットの他の一例の側面概略図である。この図は、光が入射する側を拡大した図である。図面の上側が導光板の正面である。
図７の光変換導光ユニットは、蛍光体層１３と、導光板１４と、媒介層１６とを有する。導光板１４の光が入射する側の側面に、媒介層１６を介して蛍光体層１３が配されている。導光板１４において、前記側面と正面との角部、及び前記側面と前記正面とは反対側の裏面との角部は面取りされ、面取り面１４ａが形成されている。
前述のとおり、媒介層１６を配することにより、面取り面１４ａの面取り角を小さくでき、蛍光体層１３の幅を広くすることができる。
また、面取り面１４ａは、光反射層１７により覆われている。そうすることにより、面取り面１４ａから導光板１４に光が入射することを防ぐことができる。なお、面取り面１４ａから導光板１４に入射した光は、導光板内で必ずしも全反射にならない。そのため、光反射層１７を設けることにより、導光板面内の輝度の均一性がより優れる。
また、光反射層１７で反射された光は、ＬＥＤ素子と蛍光体層１３との間の空間部分や内壁で反射され、多少は損失するが、多くの光は蛍光体層へ再入射することとなり、輝度がより高くなることにつながる。
さらに、光反射層１７と面取り面１４ａとは一体化していないことが必要である。つまり、それらの間には空間、すなわち、空気層が存在することが必要である。あるいは、屈折率がごく小さい物質が充填されていてもよい。屈折率がごく小さいとは、概して１．１以下であり、固体や液体ではそのように小さな屈折率の物質は無いと言える。よって、気体はそのように小さな屈折率であるので、簡易的には空気である。もちろん、アルゴンなどの気体を充填するようにしてもよい。
図７の光変換導光ユニットは、蛍光体層１３と、導光板１４と、媒介層１６とを有する。導光板１４の光が入射する側の側面に、媒介層１６を介して蛍光体層１３が配されている。導光板１４において、前記側面と正面との角部、及び前記側面と前記正面とは反対側の裏面との角部は面取りされ、面取り面１４ａが形成されている。
前述のとおり、媒介層１６を配することにより、面取り面１４ａの面取り角を小さくでき、蛍光体層１３の幅を広くすることができる。
また、面取り面１４ａは、光反射層１７により覆われている。そうすることにより、面取り面１４ａから導光板１４に光が入射することを防ぐことができる。なお、面取り面１４ａから導光板１４に入射した光は、導光板内で必ずしも全反射にならない。そのため、光反射層１７を設けることにより、導光板面内の輝度の均一性がより優れる。
また、光反射層１７で反射された光は、ＬＥＤ素子と蛍光体層１３との間の空間部分や内壁で反射され、多少は損失するが、多くの光は蛍光体層へ再入射することとなり、輝度がより高くなることにつながる。
さらに、光反射層１７と面取り面１４ａとは一体化していないことが必要である。つまり、それらの間には空間、すなわち、空気層が存在することが必要である。あるいは、屈折率がごく小さい物質が充填されていてもよい。屈折率がごく小さいとは、概して１．１以下であり、固体や液体ではそのように小さな屈折率の物質は無いと言える。よって、気体はそのように小さな屈折率であるので、簡易的には空気である。もちろん、アルゴンなどの気体を充填するようにしてもよい。
光反射層１７の材質としては、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。
光反射層１７は、少なくても片面（面取り部の反対側の面）だけが光反射すればよい。もう片面（面取り部の側の面）は、光を反射してもよいし、光を吸収してもよい。
光反射層１７は、少なくても片面（面取り部の反対側の面）だけが光反射すればよい。もう片面（面取り部の側の面）は、光を反射してもよいし、光を吸収してもよい。
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、面取り面１４ａ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、面取り面１４ａ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面取り面１４ａ上に配置することもできる。
（光源装置）
本発明の光源装置は、本発明の光変換導光ユニットを少なくとも有し、更に必要に応じて、ＬＥＤ素子などのその他の部材を有する。
本発明の光源装置は、本発明の光変換導光ユニットを少なくとも有し、更に必要に応じて、ＬＥＤ素子などのその他の部材を有する。
図８は、本発明の前記光源装置の一例を示している。この図に示す光源装置１００は、保持部材１１上に配されたＬＥＤ素子１２と、図６で示した本発明の前記光変換導光ユニットとを備える。
ＬＥＤ素子１２と、光変換導光ユニットとは、保持部材１９により一体化されている。
また、図８の光源装置には、ＬＥＤ素子１２からの光が面取り面１４ａから導光板１４に入射することを防ぐ、光反射部材１８が設けられている。光反射部材１８は、保持部材１９と、蛍光体層１３との間に配されている。
光反射部材１８の材質としては、光を反射するものであればよく、例えば、光反射層１７の説明で例示した材質などが挙げられる。
また、保持部材１１及び保持部材１９は、例えば、光反射性を有している。そうすることにより、ＬＥＤ素子１２からの光を外部に漏らさず、効率よく、蛍光体層１３に入射させることができる。
ＬＥＤ素子１２と、光変換導光ユニットとは、保持部材１９により一体化されている。
また、図８の光源装置には、ＬＥＤ素子１２からの光が面取り面１４ａから導光板１４に入射することを防ぐ、光反射部材１８が設けられている。光反射部材１８は、保持部材１９と、蛍光体層１３との間に配されている。
光反射部材１８の材質としては、光を反射するものであればよく、例えば、光反射層１７の説明で例示した材質などが挙げられる。
また、保持部材１１及び保持部材１９は、例えば、光反射性を有している。そうすることにより、ＬＥＤ素子１２からの光を外部に漏らさず、効率よく、蛍光体層１３に入射させることができる。
図９は、本発明の前記光源装置の他の一例を示している。この図に示す光源装置１００は、保持部材１１上に配されたＬＥＤ素子１２と、図７で示した本発明の前記光変換導光ユニットとを備える。
ＬＥＤ素子１２と、光変換導光ユニットとは、保持部材１９により一体化されている。
また、保持部材１１及び保持部材１９は、光反射性を有している。そうすることにより、ＬＥＤ素子１２からの光を外部に漏らさず、効率よく、蛍光体層１３に入射させることができる。
保持部材１１及び保持部材１９の材質としては、光を反射するものであればよく、例えば、光反射層１７の説明で例示した材質などが挙げられる。
さらに、図８で示したような光反射部材１８も設けると、より好ましい。
ＬＥＤ素子１２と、光変換導光ユニットとは、保持部材１９により一体化されている。
また、保持部材１１及び保持部材１９は、光反射性を有している。そうすることにより、ＬＥＤ素子１２からの光を外部に漏らさず、効率よく、蛍光体層１３に入射させることができる。
保持部材１１及び保持部材１９の材質としては、光を反射するものであればよく、例えば、光反射層１７の説明で例示した材質などが挙げられる。
さらに、図８で示したような光反射部材１８も設けると、より好ましい。
（表示装置）
本発明の表示装置は、本発明の前記光源装置を少なくとも有し、更に必要に応じて、液晶ディスプレイパネルなどを有する。
本発明の表示装置は、本発明の前記光源装置を少なくとも有し、更に必要に応じて、液晶ディスプレイパネルなどを有する。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
（製造例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。
また、封止樹脂としては、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。屈折率は１．５３である。
蛍光体層は、上記蛍光体及び封止樹脂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質量％、ＣＳが５質量％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。
この蛍光体シート（蛍光体層）を、必要に応じ切断して用いた。
＜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。
また、封止樹脂としては、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。屈折率は１．５３である。
蛍光体層は、上記蛍光体及び封止樹脂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質量％、ＣＳが５質量％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。
この蛍光体シート（蛍光体層）を、必要に応じ切断して用いた。
（製造例２）
＜導光板（面取り前）の作製＞
市販の樹脂板（Ａ４サイズ大）を必要なに切断して用いた。樹脂板の表面及び裏面は光沢があり、つまり光学的に平滑である。材質は、アクリル（屈折率１．５０）あるいはポリカーボネート（屈折率１．５９）である。機械加工によって切断した端面は荒れているので、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。
導光板の裏面には、白色塗料でいわゆるドットを印刷した。このドットは従来の導光板で使うように設計した（すなわちホワイトＬＥＤで使うように設計した）ドットパターンとした。ホワイトＬＥＤの光の放出の角度分布と、Ｂ－ＬＥＤと蛍光体層とによる光の放出の角度分布とが異なるので、それぞれで必要なドットパターンが異なる。本来ならば、本発明の光変換導光ユニットによるバックライトの輝度分布を測定し、その輝度がより均一になるようにドットパターンを変更することが好ましいが、今回の評価ではそれ（設計見直し）は省略した。
＜導光板（面取り前）の作製＞
市販の樹脂板（Ａ４サイズ大）を必要なに切断して用いた。樹脂板の表面及び裏面は光沢があり、つまり光学的に平滑である。材質は、アクリル（屈折率１．５０）あるいはポリカーボネート（屈折率１．５９）である。機械加工によって切断した端面は荒れているので、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。
導光板の裏面には、白色塗料でいわゆるドットを印刷した。このドットは従来の導光板で使うように設計した（すなわちホワイトＬＥＤで使うように設計した）ドットパターンとした。ホワイトＬＥＤの光の放出の角度分布と、Ｂ－ＬＥＤと蛍光体層とによる光の放出の角度分布とが異なるので、それぞれで必要なドットパターンが異なる。本来ならば、本発明の光変換導光ユニットによるバックライトの輝度分布を測定し、その輝度がより均一になるようにドットパターンを変更することが好ましいが、今回の評価ではそれ（設計見直し）は省略した。
（実施例１）
＜光変換導光ユニットの作製＞
導光板の材質はアクリルとした。
媒介層として屈折率が１．２０の材料を選んだ。屈折率が１．２０の材料として、日本化成製低屈折率コーティング材「メソプラス」（商品名）を用いた。
面取り角が面取り部で全反射に必要なθｐｃとなるように、そして導光板の厚さに対する蛍光体層のサイズの割合が導光板の下面／上面（正面）で全反射に必要なＲｃとなるように、導光板の面取り範囲のサイズ（Ｘ）、面取り角（θｐ）、導光板の厚さに対する蛍光体層のサイズの割合、蛍光体層サイズ（Ｌ）を求めた。それらの値を下記の表１に示す。計算は有効数字３桁にて行った。
導光板の、ＬＥＤ側の表面及び裏面について、面取り範囲のサイズ及び面取り角度にて、その両面を面取りした。面取り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。
導光板の、ＬＥＤ側の端面に前記コーティング材を塗布して、媒介層を設けた。蛍光体層を必要な大きさに切断し、屈折率が１．５３の粘着剤を用いて、導光板の、ＬＥＤ側の端面に貼り付けた。このようにして、光変換導光ユニットを作製した。
この光変換導光ユニットと、Ｂ－ＬＥＤと、市販の反射シート（東レ製、商品名ルミラー、型番Ｅ６０）とを用い、図９で示したような配置で、バックライトユニットを作製した。
＜光変換導光ユニットの作製＞
導光板の材質はアクリルとした。
媒介層として屈折率が１．２０の材料を選んだ。屈折率が１．２０の材料として、日本化成製低屈折率コーティング材「メソプラス」（商品名）を用いた。
面取り角が面取り部で全反射に必要なθｐｃとなるように、そして導光板の厚さに対する蛍光体層のサイズの割合が導光板の下面／上面（正面）で全反射に必要なＲｃとなるように、導光板の面取り範囲のサイズ（Ｘ）、面取り角（θｐ）、導光板の厚さに対する蛍光体層のサイズの割合、蛍光体層サイズ（Ｌ）を求めた。それらの値を下記の表１に示す。計算は有効数字３桁にて行った。
導光板の、ＬＥＤ側の表面及び裏面について、面取り範囲のサイズ及び面取り角度にて、その両面を面取りした。面取り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。
導光板の、ＬＥＤ側の端面に前記コーティング材を塗布して、媒介層を設けた。蛍光体層を必要な大きさに切断し、屈折率が１．５３の粘着剤を用いて、導光板の、ＬＥＤ側の端面に貼り付けた。このようにして、光変換導光ユニットを作製した。
この光変換導光ユニットと、Ｂ－ＬＥＤと、市販の反射シート（東レ製、商品名ルミラー、型番Ｅ６０）とを用い、図９で示したような配置で、バックライトユニットを作製した。
（実施例２）
媒介層として屈折率が１．３０の材料を選択した以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
屈折率が１．３０の材料としては、日本化成製低屈折率コーティング材「メソプラス」（商品名）がある。
媒介層として屈折率が１．３０の材料を選択した以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
屈折率が１．３０の材料としては、日本化成製低屈折率コーティング材「メソプラス」（商品名）がある。
（実施例３）
媒介層として屈折率が１．３４の材料を選択した以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
屈折率が１．３４の材料としては、アモルファスフッ素樹脂の旭硝子製「サイトップ」（商品名）がある。
媒介層として屈折率が１．３４の材料を選択した以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
屈折率が１．３４の材料としては、アモルファスフッ素樹脂の旭硝子製「サイトップ」（商品名）がある。
（実施例４）
媒介層として屈折率が１．３８の材料を選択した以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
屈折率が１．３８の材料としては、フッ化マグネシウムがある。導光板の、ＬＥＤ側の端面に、フッ化マグネシウムをスパッタリングにて形成した。
媒介層として屈折率が１．３８の材料を選択した以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
屈折率が１．３８の材料としては、フッ化マグネシウムがある。導光板の、ＬＥＤ側の端面に、フッ化マグネシウムをスパッタリングにて形成した。
（実施例５）
媒介層を設けなかった以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
媒介層を設けなかった以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
（実施例６）
導光板の材質をポリカーボネートとした以外は、実施例４と同様にして、バックライトユニットを作製した。
導光板の材質をポリカーボネートとした以外は、実施例４と同様にして、バックライトユニットを作製した。
（実施例７）
導光板の材質をポリカーボネートとした以外は、実施例５と同様にして、バックライトユニットを作製した。
導光板の材質をポリカーボネートとした以外は、実施例５と同様にして、バックライトユニットを作製した。
媒介層を設けることで、蛍光体層のサイズを小さくする割合を抑えてバックライトユニットを作製することができた。
（比較例１）
面取りを行わなかった以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
面取りを行わなかった以外は、実施例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
（比較例２）
比較例１において、媒介層を設けず、替わりに、蛍光体層と導光板との間に空気層を設けた以外は、比較例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
比較例１において、媒介層を設けず、替わりに、蛍光体層と導光板との間に空気層を設けた以外は、比較例１と同様にして、バックライトユニットを作製した。
＜輝度の均一性の評価＞
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１０示す。図１０において、横軸は、端部からの距離（ｍｍ）、縦軸は輝度を表す。
比較例１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。
それに対して、実施例及び比較例２は、輝度の均一性が高かった。
なお、実施例１～７のバックライトユニットは、図１０の実施例及び比較例２と同程度に、輝度の均一性が高かった。
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１０示す。図１０において、横軸は、端部からの距離（ｍｍ）、縦軸は輝度を表す。
比較例１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。
それに対して、実施例及び比較例２は、輝度の均一性が高かった。
なお、実施例１～７のバックライトユニットは、図１０の実施例及び比較例２と同程度に、輝度の均一性が高かった。
＜信頼性の評価＞
各バックライトユニットについて、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の条件で行った。
各バックライトユニットについて、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の条件で行った。
まず、実施例１～７、及び比較例１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。
比較例２は、励起光が照射された部分の温度は、実施例１～７、及び比較例１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２では、封止材である樹脂の劣化即ち黄変が、実施例１～７、及び比較例１よりも進行が早いと考えられる。
このように、比較例２は信頼性が乏しく、実施例１～７、及び比較例１については高い信頼性を示した。
このように、比較例２は信頼性が乏しく、実施例１～７、及び比較例１については高い信頼性を示した。
＜総合評価＞
実施例１～７については、高い輝度の均一性、並びに弱条件及び強条件での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、信頼性は高かったものの、輝度の均一性が低かった。また、比較例２については、輝度の均一性は高かったものの、信頼性については低かった。
実施例１～７については、高い輝度の均一性、並びに弱条件及び強条件での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、信頼性は高かったものの、輝度の均一性が低かった。また、比較例２については、輝度の均一性は高かったものの、信頼性については低かった。
本発明の光変換導光ユニットは、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である樹脂の熱劣化や熱変形等の不具合を防止しつつ、導光板面内の輝度の均一性にも優れるため、液晶ディスプレイなどに好適に用いることができる。
１１ 保持部材
１２ ＬＥＤ素子
１３ 蛍光体層
１４ 導光板
１４ａ 面取り面
１４ｂ 表面
１４ｃ 面取り部
１５ カバー部材
１６ 媒介層
１７ 光反射層
１８ 光反射部材
１９ 保持部材
１００ 光源装置
２００ 光源装置
３００ 光源装置
１２ ＬＥＤ素子
１３ 蛍光体層
１４ 導光板
１４ａ 面取り面
１４ｂ 表面
１４ｃ 面取り部
１５ カバー部材
１６ 媒介層
１７ 光反射層
１８ 光反射部材
１９ 保持部材
１００ 光源装置
２００ 光源装置
３００ 光源装置
Claims (12)
- 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、
前記導光板の前記光が入射する側の前記１つの側面に、非気体の媒介層を介して前記導光板に接するように配された、蛍光体と封止樹脂とを含有する蛍光体層とを有し、
前記導光板において、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成され、
前記媒介層の屈折率が、前記導光板の屈折率よりも小さく、
前記媒介層の屈折率が、前記蛍光体層の屈折率よりも小さいことを特徴とする光変換導光ユニット。 - 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、
前記導光板の前記光が入射する側の前記１つの側面に、直接に前記導光板に接するように配された、蛍光体と封止樹脂とを含有する蛍光体層とを有し、
前記導光板において、前記１つの側面と前記正面との角部、及び前記１つの側面と前記正面とは反対側の裏面との角部の少なくともいずれかを面取りした面取り面が形成され、
前記面取り面と、面取りされた前記導光板の表面とがなす面取り角θｐが、下記式（Ａ－１）を満たすことを特徴とする光変換導光ユニット。
〔数１〕
θｐｃ≦θｐ≦θｐｃ＋０．１１１（ラジアン） ・・式（Ａ－１）
ここで、θｐｃは、下記式（１）～式（３）から求められる角度を表す。
〔数２〕
ｎ３×ｓｉｎ（π／２）＝ｎ２×ｓｉｎ（θｍ） ・・式（１）
ｎ２×ｓｉｎ（θｃ）＝ｎ１×ｓｉｎ（π／２） ・・式（２）
θｐｃ＝θｍ＋θｃ－（π／２） ・・式（３）
ここで、ｎ１は、空気の屈折率１．００であり、ｎ２は、前記導光板の屈折率を表し、ｎ３は、前記導光板と接する前記蛍光体層の前記封止樹脂の屈折率を表す。 - 前記媒介層の屈折率が、前記導光板の屈折率よりも、０．１０以上小さい請求項１に記載の光変換導光ユニット。
- 前記媒介層の屈折率が、１．４０以下である請求項１又は３に記載の光変換導光ユニット。
- 前記面取り面上に、光反射層を有する請求項１から４のいずれかに記載の光変換導光ユニット。
- 前記導光板の非面取り部の厚み（ｔ）に対する、前記蛍光体層における前記導光板の厚み方向の長さ（Ｌ）の比（Ｌ／ｔ）が、０．５０以上０．９０以下である請求項１から５のいずれかに記載の光変換導光ユニット。
- 前記面取り面と、面取りされた前記導光板の表面とがなす面取り角θｐが、下記式（Ａ－１）を満たす請求項１又は３から６のいずれかに記載の光変換導光ユニット。
〔数１〕
θｐ ｃ ≦θｐ≦θｐ ｃ ＋０．１１１（ラジアン） ・・式（Ａ－１）
ここで、θｐ ｃ は、下記式（１）～式（３）から求められる角度を表す。
〔数２〕
ｎ ３ ×ｓｉｎ（π／２）＝ｎ ２ ×ｓｉｎ（θｍ） ・・式（１）
ｎ ２ ×ｓｉｎ（θｃ）＝ｎ １ ×ｓｉｎ（π／２） ・・式（２）
θｐ ｃ ＝θｍ＋θｃ－（π／２） ・・式（３）
ここで、ｎ １ は、空気の屈折率１．００であり、ｎ ２ は、前記導光板の屈折率を表し、ｎ ３ は、前記導光板と接する前記蛍光体層の前記封止樹脂、又は前記媒介層の屈折率を表す。 - 前記導光板の非面取り部の厚み（ｔ）に対する、前記蛍光体層における前記導光板の厚み方向の長さ（Ｌ）の比（Ｒ＝Ｌ／ｔ）が、下記式（Ｂ－１）を満たす請求項２又は７に記載の光変換導光ユニット。
〔数３〕
Ｒｃ’－０．０３≦Ｒ≦Ｒｃ’ ・・式（Ｂ－１）
ここで、Ｒｃ’は、下記式（８）から求められる値を表す。
〔数４〕
Ｒｃ’＝｛１－ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝／｛１＋ｔａｎ（θｃ）×ｔａｎ（θｐ）｝ ・・式（８） - 前記蛍光体が、硫化物系蛍光体である請求項１から８のいずれかに記載の光変換導光ユニット。
- 前記硫化物系蛍光体が、赤色硫化物蛍光体及び緑色硫化物蛍光体の少なくともいずれかを含む請求項９に記載の光変換導光ユニット。
- ＬＥＤ素子と、請求項１から１０のいずれかに記載の光変換導光ユニットとを有することを特徴とする光源装置。
- 請求項１１に記載の光源装置を有することを特徴とする表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018031802A JP7017434B2 (ja) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | 光変換導光ユニット、光源装置、及び表示装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018031802A JP7017434B2 (ja) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | 光変換導光ユニット、光源装置、及び表示装置 |
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-
2018
- 2018-02-26 JP JP2018031802A patent/JP7017434B2/ja active Active
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