JPWO2014188920A1 - ガラス組成物、ガラスの製造方法、光変換部材、光変換部材の製造方法、照明光源および液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明のガラス組成物は、酸化物基準のモル%表示で、Bi2O3 5〜35%、B2O3 22〜80%、ZnO 10〜48%、Al2O3 0〜4%、を含有するガラス組成物であって、実質的にSiO2を含有せず、Bi2O3とZnOの合量が15%以上70%未満であることを特徴とする。
一方、35%超では、ガラスが不安定になり、結晶化しやすく焼結性を損ねるおそれがある。さらに、ガラスの吸収端が長波長側にシフトし、LED素子の青色光を吸収してしまう、また、屈折率が高くなり過ぎて蛍光体との屈折率差が大きくなり、LEDの発光効率が低くなるおそれがある。
〔第1の実施形態〕
[ガラス組成物]
本発明の第1の実施形態に係るガラス組成物は、酸化物基準のモル%表示で、Bi2O3 5〜35%、B2O3 22〜80%、ZnO 10〜48%、TeO2 0〜20%、Al2O3 0〜4%、MgO 0〜20%、CaO 0〜20%、SrO 0〜20%、BaO 0〜20%、Li2O 0〜10%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、CeO2 0〜0.5%を含有するガラス組成物であって、実質的にSiO2を含有せず、Bi2O3とZnOの合量が15%以上70%未満である。
次に、本ガラス組成物を使用してガラスが形成できるが、常法に従って、ガラス組成物を混合し、これを溶解した後、冷却、固化すればよい。後述する光変換部材を製造するためのガラス原料粉末としては、本製造方法により、一旦溶融後、固化して得られたガラスを、これも常法により粉砕して、所定の粒度として得られるガラス粉末を用いればよい。
本光変換部材は、上記の通り、蛍光体粒子を分散して含有するガラスからなるものであり、ここで、本光変換部材を形成するガラスは、上記本ガラス組成物から形成されるものである。このような光変換部材は、光源から発せられた光の一部を透過し、残部の光の波長を変換し、透過する光と波長を変換した光とを合成することにより、所望の色度を有する光を外部へ照射可能とする。本光変換部材は、青色光源を白色に変換するための光変換部材として特に有用である。また、ここで使用する光源としてはLED発光素子が好ましい。
本光変換部材は、ガラス粉末および蛍光体粒子、さらに必要に応じて耐熱フィラーの混合粉末の焼結体からなることが好ましい。また、本光変換部材は、該混合粉末と樹脂および有機溶媒を混練して得られるスラリーを焼成した焼結体からなることがより好ましく、上記スラリーを透明樹脂に塗工し、乾燥させて得られるグリーンシートを焼結して得られるガラスシートからなることがさらに好ましい。なお、本明細書において上記樹脂および有機溶媒の混合物をビヒクルということもある。
本発明における混練工程は、ガラス粉末、蛍光体粒子、樹脂および有機溶媒、さらに必要に応じて耐熱フィラーを混練してスラリーとするもので、これら原料を均一に混練できればよい。この混練にあたっては、公知の混練方法、例えば、ディゾルバー、ホモミキサー、ニーダー、ロールミル、サンドミル、アトライター、ボールミル、バイブレーターミル、高速インペラーミル、超音波ホモジナイザー、振とう機等を使用した混練を行えばよい。なお、光変換部材に耐熱フィラーを含有させる場合には、上記混練工程において、原料成分として耐熱フィラーも同時に混合してスラリーを得ればよい。
本発明における成形工程は、上記混練工程で得られたスラリーを、所望の形状に成形するものである。成形方法としては、所望の形状が付与できれば、特に制限されるものではなく、例えば、プレス成形法、ロール成形法、ドクターブレード成形法などの公知の方法が挙げられる。ドクターブレード成形法で得られるグリーンシートは、均一な膜厚の光変換部材を大面積で効率よく製造できるため好ましい。
本発明の焼成工程は、成形工程で得られた成形したスラリーを焼成することで焼結させ、光変換部材とする工程である。この焼成工程における焼成は、混合粉末を焼結させて、蛍光体粒子と耐熱フィラーとを分散して含有するガラスを得るものであり、公知の焼成方法によりガラス体を製造すればよい。
本発明の照明光源は、上記本光変換部材と、該光変換部材を通して外部へ光を照射可能な光源と、から構成される。
さらに、上記した光変換部材を光源と組み合わせて、液晶表示装置を構成する場合を説明する。すなわち、本実施形態における液晶表示装置は、液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを照明するバックライトと、を備えた液晶表示装置であって、バックライトとして、上記光変換部材および該光変換部材を通して外部に光を照射可能な光源からなる照明光源を有することを特徴とする。
本実施形態で使用するバックライトは、上記説明した光変換部材と、該光変換部材を通して外部へ光を照射可能な光源と、から構成される。
上記のようにして得られた光変換部材と光源とを組合せることで、高輝度かつ広範囲な色再現性が得られる液晶表示装置用のバックライトとして好適に利用できる。光変換部材は、光源と接して配置されると、光の漏れを防げるため好ましい。また、光源としては、LED発光素子が好ましく、青色LED発光素子がより好ましく、バックライトは白色光を照射可能とするものが好ましい。
本実施形態で使用する液晶表示パネルは、公知の液晶表示パネルであれば特に限定されずに使用できる。液晶表示パネルは、偏光フィルタを備える2枚のガラス板の間に配向膜を設け、電圧をかけることによって液晶分子の向きを変えて、光の透過率を増減させることで像を表示する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。この実施形態は、ガラス転移点の低いガラスが得られるとともに、さらに耐候性も良好なものとなるガラス組成物である。
酸化物基準のモル%表記で、それぞれ表1〜5で表示した組成になるように各成分の原料を調合し、ガラス原料を混合しガラス組成物とした。なお、例1−45、46はガラス100モル%に対し、外掛けで2モル%それぞれFを含有させた。これを、例1−1〜1−3、1−31および1−34〜1−39は白金坩堝中で1200℃に、例1−4〜1−30、1−32,1−33および1−40〜1−46は金坩堝で950℃に、それぞれ電気炉で加熱、溶融して、融液の一部を回転ロールで急冷して、ガラスリボンを形成した。また、融液の一部は成形後冷却し、ガラス板を得た。
次に、例1で得られたガラス粉末を使用して、光変換部材を次のように製造した。なお、ガラス中に分散させる蛍光体粒子として、50%粒径D50が10μm、460nm励起で蛍光体ピーク波長が約555nmであるCe付活YAG蛍光体、50%粒径D50が11μm、460nm励起で蛍光体ピーク波長が約628nmであるEu付活CASN蛍光体、50%粒径D50が10μm、460nm励起で蛍光体ピーク波長が約536nmであるEu付活SrGa2S4蛍光体、および460nm励起で蛍光体ピーク波長が約627nmであるEu付活Sr2Si5N8蛍光体を使用した。また、ここで使用されるフリット(ガラス粉末)は、例1−1で得られたガラスをガラス1、例1−2で得られたガラスをガラス2、というように例1の各番号に対応するようにガラス46までガラス番号を付与して記載した。
Claims (24)
- 酸化物基準のモル%表示で、Bi2O3 5〜35%、B2O3 22〜80%、ZnO 10〜48%、および、Al2O3 0〜4%、を含有するガラス組成物であって、実質的にSiO2を含有せず、Bi2O3とZnOの合量が15%以上70%未満であることを特徴とするガラス組成物。
- 酸化物基準のモル%表示で、Bi2O3 5〜35%、B2O3 22〜80%、ZnO 10〜48%、TeO2 0〜20%、Al2O3 0〜4%、MgO 0〜20%、CaO 0〜20%、SrO 0〜20%、BaO 0〜20%、Li2O 0〜10%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、および、CeO2 0〜0.5%、を含有するガラス組成物であって、実質的にSiO2を含有せず、Bi2O3とZnOの合量が15%以上70%未満であることを特徴とするガラス組成物。
- 前記Bi2O3が8〜32%、前記B2O3が25〜60%、前記ZnOが15〜45%、前記TeO2が0〜16%、前記Al2O3が0〜3%、前記MgOが0〜16%、前記CaOが0〜16%、前記SrOが0〜16%、前記BaOが0〜20%、前記Li2Oが0〜5%、前記Na2Oが0〜5%、前記K2Oが0〜5%、前記CeO2が0〜0.2%である請求項2に記載のガラス組成物。
- 前記Bi2O3が10〜30%、前記B2O3が25〜55%、前記ZnOが20〜43%、前記TeO2が0〜14%、前記Al2O3が0〜3%、前記BaOが1〜15%、前記CeO2が0〜0.1%であり、Bi2O3とZnOの合量が20%以上65%以下である請求項3に記載のガラス組成物。
- 前記Bi2O3が15〜27%、前記B2O3が25〜45%、前記ZnOが25〜40%、前記TeO2が0〜12%、前記Al2O3が0〜2%、前記BaOが1〜10%、前記CeO2が0〜0.1%であり、Bi2O3とZnOの合量が40%以上55%以下である請求項4に記載のガラス組成物。
- MgO、CaO、SrO、および、BaOの合量が0〜20%である請求項2〜5のいずれかに記載のガラス組成物。
- Li2O、Na2O、および、K2Oの合量が0〜10%である請求項2〜6のいずれかに記載のガラス組成物。
- 酸化物基準のモル%表示で、Bi2O3 5〜35%、B2O3 22〜43%、ZnO 10〜48%、TeO2 1〜20%、Al2O3 0〜4%、MgO 0〜10%、CaO 0〜10%、SrO 0〜10%、BaO 0〜5%、Li2O 0〜5%、Na2O 0〜5%、K2O 0〜5%、TiO2 0〜5%、ZrO2 0〜5%、および、Nb2O5 0〜5%、を含有するガラス組成物であって、実質的にSiO2を含有せず、Bi2O3とZnOの合量が15%以上70%未満であることを特徴とするガラス組成物。
- MgO、CaO、SrO、およびBaOの合量が0〜10%である請求項8に記載のガラス組成物。
- Li2O、Na2O、および、K2Oの合量が0〜5%である請求項8または9に記載のガラス組成物。
- TiO2、ZrO2、および、Nb2O5の合量が0〜5%である請求項8〜10のいずれかに記載のガラス組成物。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載のガラス組成物を、溶解温度が1000℃以下、かつ金坩堝を用いて溶解し、次いで、冷却して固化させることを特徴とするガラスの製造方法。
- 蛍光体粒子を分散して含有するガラスからなる光変換部材であって、
前記ガラスが請求項1〜11のいずれか1項に記載のガラス組成物から形成されたガラスであることを特徴とする光変換部材。 - 前記蛍光体粒子が、波長400〜500nmに励起帯を有し、波長500〜700nmに発光ピークを有し、酸化物、窒化物、および、酸窒化物からなる群から選ばれる1以上の化合物である請求項13に記載の光変換部材。
- 前記蛍光体粒子が、ガーネット系結晶、CASN系結晶(Ca(Sr)AlSiN3)、および、SiAlON系結晶からなる群から選ばれる1以上の化合物である請求項14に記載の光変換部材。
- 前記ガラスは、DTA曲線から算出されるガラス転移点Tgが300〜450℃である請求項13〜15のいずれかに記載の光変換部材。
- 前記ガラスは、そのガラスの厚み1mmにおける透過率30%の波長が460nmよりも短波長にある請求項13〜16いずれか1項に記載の光変換部材。
- 前記光変換部材の量子変換収率が80%以上であることを特徴とする請求項13〜17のいずれか1項に記載の光変換部材。
- 請求項13〜18のいずれか1項に記載の光変換部材と、前記光変換部材を通して外部へ光を照射可能な光源と、を有することを特徴とする照明光源。
- 前記光源が、LED発光素子である請求項19に記載の照明光源。
- 液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを照明するバックライトと、を備えた液晶表示装置であって、
前記バックライトとして、請求項13〜18のいずれか1項に記載の光変換部材および前記光変換部材を通して外部に光を照射可能な光源からなる照明光源を有することを特徴とする液晶表示装置。 - ガラス粉末、蛍光体粒子、樹脂および有機溶媒を混練してスラリーとする混練工程と、得られたスラリーを所望の形状に成形する成形工程と、成形されたスラリーを焼成して光変換部材とする焼成工程と、を有する光変換部材の製造方法であって、
前記ガラス粉末が、請求項1〜11のいずれか1項記載のガラス組成物から形成されたものであり、かつ、前記焼成工程における焼成温度の最高温度が500℃以下であることを特徴とする光変換部材の製造方法。 - 前記混練工程において、耐熱フィラーも加えて混練しスラリーとする請求項22に記載の光変換部材の製造方法。
- 前記ガラス粉末が、前記ガラス組成物を溶解温度が1000℃以下、かつ金坩堝を用いて溶解し、次いで、冷却して固化させた後、粉砕して得られるガラス粉末である請求項22または23に記載の光変換部材の製造方法。
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