JPWO2016072311A1 - 波長変換部材、及びそれを用いた発光装置、発光素子、光源装置、並びに表示装置 - Google Patents

Abstract

特に、従来に比べて、黒変発生を抑制できる波長変換部材、及びそれを用いた発光装置、発光素子、光源装置、並びに表示装置を提供することを目的とする。本発明の波長変換部材（１）は、光入射面（２ａ）、光入射面に対向する光出射面（２ｂ）を備え、光入射面及び前記光出射面よりも内側に収納空間（５）が設けられた容器（２）と、収納空間内に配置された量子ドットを有する波長変換層（３）と、を有し、光入射面と波長変換層との間の距離（Ｌ１）は、光出射面と波長変換層との間の距離（Ｌ２）に比べて大きいことを特徴とする。

Description

本発明は、容器内に波長変換層を有する波長変換部材、及びそれを用いた発光装置、発光素子、光源装置、並びに表示装置に関する。

例えば下記の特許文献１には、光源、波長変換部材及び導光板等を備えた発光装置に関する発明が開示されている。

波長変換部材は、光源と導光板との間に設けられ、光源が発する波長の光を吸収した後、これとは異なる波長の光を発生させるものである。波長変換部材は、例えばガラス等の筒状の容器に波長変換部物質が封入されている。波長変換物質には、蛍光顔料、蛍光染料又は量子ドット等が含まれる。また特許文献１には、波長変換物質として、量子ドットが好ましいとの記載がある（段落[００１８]参照）。波長変換物質は、光源の光を吸収して別の波長の光に変換し、変換された光を放出する。波長変換物質は、特許文献１の図２等に示すように容器の光入射面と光出射面の間のちょうど中央に配置されている。そして、特許文献１の図２等に示すように、波長変換部材は、光源に近接配置されている。

特開２０１３―２１８９５４号公報

しかしながら、波長変換層に量子ドットを含んだ従来の発光装置の構造では、光源からの発光、発熱等により、光源に近接する波長変換層に黒変が生じ、発光装置の発光効率が低下することがわかった。

また特許文献１では、波長変換層に黒変が発生するのを抑制する手段については何も記載されておらず示唆もなされていない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、特に、従来に比べて、黒変発生を抑制できる波長変換部材、及びそれを用いた発光装置、発光素子、光源装置、並びに表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、量子ドットを含有した波長変換層の容器内での位置を適正化することで、黒変発生を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち本発明は以下の通りである。

本発明における波長変換部材は、光入射面、前記光入射面に対向する光出射面を備え、前記光入射面及び前記光出射面よりも内側に収納空間が設けられた容器と、前記収納空間内に配置された量子ドットを有する波長変換層と、を有し、前記光入射面と前記波長変換層との間の距離Ｌ１は、前記光出射面と前記波長変換層との間の距離Ｌ２に比べて大きいことを特徴とする。

これにより、波長変換部材を発光装置等に組み込んだ際、波長変換層と、光源との距離を適切に保つことができるので、黒変発生を従来に比べて抑制することが可能になる。

本発明では、前記波長変換層は、前記量子ドットを分散した樹脂組成物により形成されることが好ましい。

また本発明では、前記光入射面と前記光出射面との間を繋ぐ側面上、前記光出射面の端部上、又は、前記側面上から前記光出射面の端部上にかけて着色層が形成されていることが好ましい。このように、着色層を設けたことで、従来に比べて、光入射面に入射した光の色を効果的に変換して光出射面から出射することが可能な波長変換部材にできる。

あるいは本発明では、前記光入射面と前記光出射面との間を繋ぐ側面よりも内側に前記収納空間が設けられ、前記収納空間内の壁面に着色層が形成されていてもよい。又は本発明では、前記光入射面と前記光出射面との間を繋ぐ側面よりも内側に前記収納空間が設けられ、前記容器の前記側面と前記収納空間までの間に着色層が設けられていてもよい。

本発明では、前記着色層は、白色に着色されていることが好ましい。また本発明では、前記着色層は塗料、インク、あるいはテープにより構成されることが好ましい。また本発明では、前記光入射面側と前記光出射面側とを識別するための識別部が設けられていることが好ましい。

本発明における発光装置は、発光素子と、前記発光素子の発光側に配置される上記のいずれかに記載の波長変換部材と、を有して構成されることを特徴とする。本発明では、前記発光素子と前記波長変換部材とが接して配置されている構成とすることができ、これにより、波長変換層を発光素子から適切に離しつつ、波長変換部材を簡単に配置することができる。

また本発明における発光素子は、発光チップと、前記発光チップの光出射側に配置された上記のいずれかに記載の波長変換部材と、を有して構成されることを特徴とする。本発明では、前記発光チップを覆う樹脂層と前記波長変換部材とが接して配置されている構成とすることができ、これにより、波長変換層を発光チップから適切に離しつつ、波長変換部材を簡単に配置することができる。

また本発明における光源装置は、上記に記載の発光装置、あるいは、上記に記載の発光素子と、導光板と、を有することを特徴とする。

また本発明における表示装置は、表示部と、前記表示部の裏面側に配置された上記に記載の発光装置、あるいは、上記に記載の発光素子と、を有することを特徴とする。

上記した本発明の発光装置、発光素子、光源装置及び表示装置は、いずれも本発明の波長変換部材を備えている。したがって従来に比べて黒変発生を適切に抑制することができ、発光効率を向上させることができる。

本発明の波長変換部材を、発光装置等に組み込むことで、従来に比べて黒変発生を抑制することができる。したがって本発明の波長変換部材を備えた、発光装置、発光素子、光源装置や表示装置の発光効率を、従来に比べて向上させることができる。

本発明における第１の実施の形態を示す波長変換部材の斜視図である。 図１に示す波長変換部材をＡ−Ａ線に沿って垂直方向に切断し矢印方向から見た断面図である。 図２とは異なる断面形状を示す波長変換部材の断面図である。 図２、図３とは異なる断面形状を示す波長変換部材の断面図である。 図１に示す波長変換部材をＣ−Ｃ線に沿って垂直方向に切断し矢印方向から見た断面図である。 図２、図３、図４とは異なる断面形状を示す波長変換部材の断面図である。 図１に示す波長変換部材に識別部を設けた斜視図である。 図７とは別の識別部を設けた波長変換部材の斜視図である。 図１に示す波長変換部材を用いた発光装置及び光源装置の平面図である。 本発明における第２の実施の形態を示す波長変換部材を備えた発光素子の分解斜視図である。 図１０に示す波長変換部材を組み合せた状態で、Ｂ−Ｂ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た拡大縦断面図である。 図１０に示す発光素子の各部材を組み合わせた状態で、図１０に示すＢ−Ｂ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た発光素子の縦断面図である。 第２の実施の形態を示す波長変換部材に識別部を設けた一例を示す発光素子の縦断面図である。 図１０に示す発光素子を用いた表示装置の縦断面図である。

以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

図１は、本発明における第１の実施の形態を示す波長変換部材の斜視図である。図２は、図１に示す波長変換部材をＡ−Ａ線に沿って垂直方向に切断し矢印方向から見た断面図である。

図１、図２に示すように、第１の実施の形態における波長変換部材１は、容器２と、波長変換層３と、を有して構成される。

容器２は、波長変換層３を収納し保持することが可能とされる。容器２は透明な部材であることが好ましい。「透明」とは、一般的に透明と認識されるものや、可視光線透過率が約５０％以上のものを指す。

図１、図２に示すように容器２は、光入射面２ａ、光出射面２ｂ、及び、光入射面２ａと光出射面２ｂとの間を繋ぐ側面２ｃとを備える。図１、図２に示すように、光入射面２ａと光出射面２ｂとは互いに対向した位置関係にある。

図１、図２に示すように、容器２には、光入射面２ａ、光出射面２ｂ及び側面２ｃよりも内側に収納空間５が形成されている。収納空間５は少なくとも光入射面２ａ及び光出射面２ｂよりも内側に位置していればよい。すなわち、例えば収納空間５の一部は、側面２ｃにまで達していてもよい。

収納空間５には、波長変換層３が配置されている。図１に示すように、収納空間５は開口しており、例えば、ここから波長変換層３を構成する波長変換物質を収納空間５内に封入して、充填することができる。あるいは、波長変換層３の成形体を、収納空間５に挿入することもできる。

例えば、容器２の縦横寸法の大きさは、数ｍｍ〜数十ｍｍ程度、収納空間５の縦横寸法は、数百μｍ〜数ｍｍ程度である。

図２に示すように、光入射面２ａ及び光出射面２ｂの、少なくともいずれか一方に平行な平面で切断した断面形状において、収納空間５の外形断面及び容器２の外形断面はいずれも矩形状で形成されている。ここで「矩形状」とは４つの頂点が略直角であり、正方形、長方形を含む。

図２に示すように、収納空間５の外形断面及び容器２の外形断面は相似形であることが好ましい。

図１、図２に示す容器２は例えばガラス管の容器であり、ガラスキャピラリを例示できる。ただし、上記したように透明性、ガスバリア性及び耐水性の容器を構成できれば樹脂等であってもよい。

図１、図２に示す波長変換層３は、青色の光を吸収して赤色の光を発する物質、及び、青色の光を吸収して緑色の光を発する波長変換物質を含むことが好ましく、具体的には、少なくとも量子ドットを含んでいる。量子ドットの構成及び材質を限定するものではないが、例えば、本実施の形態における量子ドットは、半導体粒子のコアと、コアの周囲を被覆するシェル部とを有することができる。コアには、例えば、ＣｄＳｅが使用されるが、特に材質を限定するものでない。例えば、少なくともＺｎとＣｄとを含有するコア材、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｓｅ及びＳを含有するコア材、ＺｎＣｕＩｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ、これらのいくつかの複合物等が使用できる。本実施の形態における量子ドットは、シェル部が形成されず、半導体粒子のコア部のみで構成されてもよい。すなわち、量子ドットは、少なくともコア部を備えていれば、シェル部による被覆構造を備えていなくてもよい。例えば、コア部に対して、シェル部の被覆を行った場合、被覆構造となる領域が小さいか被覆部分が薄すぎて被覆構造を分析・確認できないことがある。したがって、分析によるシェル部の有無にかかわらず、量子ドットと判断することができる。

量子ドットとして、例えば、吸収波長が４６０ｎｍ（青色）であって、蛍光波長が約５２０ｎｍ（緑色）の量子ドット及び約６６０ｎｍ（赤色）の量子ドットの２種類が含まれている。このため、光入射面２ａから青色の光が入射されると、それぞれの量子ドットによって、青色の一部が、緑色又は赤色に変換される。これによって、光出射面２ｂから白色の光を得ることができる。

また量子ドットと、量子ドットとは別の蛍光物質とを含んでいてもよい。例えば、赤発光の量子ドットと緑発光の蛍光物質、あるいは、緑発光の量子ドットと赤発光の蛍光物質のごとくである。蛍光物質としては、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系、ＴＡＧ（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）系、サイアロン系、ＢＯＳ（バリウム・オルソシリケート）系等があるが材質を特に限定するものでない。

また波長変換層３に含まれる量子ドットは、波長変換層３の全体に万遍なく含まれていてもよいし、あるいは光入射面２ａ側と光出射面２ｂ側とで含有比率が変調していてもよい。変調している場合、光入射面２ａ側に含まれる量子ドットは、光出射面２ｂ側に含まれる量子ドットよりも少ないことが好ましい。また、光入射面２ａ側に量子ドットを含まない樹脂層が存在し、光出射面２ｂ側にのみ量子ドットを含む樹脂層が存在する構成としてもよい。

波長変換層３は、量子ドットを分散した樹脂組成物により形成されることが好ましい。樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレンテレフタレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリメチルペンテン、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、シリコーン樹脂、又は、これらのいくつかの混合物等を使用することができる。このうち、シリコーン樹脂あるいはエポキシ樹脂を用いて量子ドットを分散した樹脂組成物を形成することが好適である。より好ましくは、シリコーン樹脂を用いて量子ドットを分散した樹脂組成物を形成する。

また、波長変換層３を構成する樹脂の屈折率は、容器２の屈折率に比べて小さいことが好ましい。例えば、シリコーン樹脂の屈折率は、ナトリウムＤ線、２３℃において、信越化学工業（株）製のＳＣＲ１０１６で１．５２、（株）ダイセル製のＡ２０４５で１．５５、信越化学工業（株）製のＫＥＲ−２５００で１．４１、（株）ダイセル製のＡ１０８０で１．４１である。また、エポキシ樹脂の屈折率は、ナトリウムＤ線、２３℃において、（株）ダイセル製のセルビーナスＷＯ９１７で１．５１、セルビーナスＷＯ９２５で１．５０である。これに対して、ガラスによる容器２の屈折率は、一般的なガラスの場合で１．４５前後であり、高屈折率の光学ガラスの場合で１．５０〜１．９０程度である。したがって、波長変換層３を構成する樹脂及び容器２の材質を適切に選択することにより、波長変換層３を構成する樹脂の屈折率を、容器２の屈折率に比べて小さくできる。例えば、波長変換層３を構成する樹脂として屈折率が１．４１のシリコーン樹脂であるＡ１０８０又はＫＥＲ−２５００を用い、容器２を屈折率１．４５のガラスで構成することができる。また別の例として、波長変換層３を構成する樹脂として屈折率が１．４１〜１．５５のシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂を用い、容器２を屈折率１．５６以上の高屈折率のガラスで構成することができる。これにより、波長変換層３内に進入した光の一部が、収納空間５に面する容器２の側壁部分で全反射する。屈折率の小さい媒体側における入射角は、屈折率の大きい媒体側における入射角より大きくなるためである。これにより光が容器２の側方から外部へ漏れる量を減らすことができるので、色変換効率及び発光強度を高めることができる。

図２に示すように、光入射面２ａと波長変換層３との間の距離はＬ１であり、光出射面２ｂと波長変換層３との間の距離Ｌ２である。距離Ｌ、Ｌ２は直線距離である。例えば、光入射面２ａと光出射面２ｂの各中心を直線で引き、その直線上に沿う長さで距離Ｌ１、Ｌ２を測ることができる。

図２に示すように本実施の形態では、距離Ｌ１は距離Ｌ２よりも大きい。すなわち容器２は、波長変換層３から見て光入射面２ａ側のほうが光出射面２ｂ側よりも肉厚とされている。

限定されるものでないが、例えば、距離Ｌ１は、１ｍｍ〜８ｍｍ程度、距離Ｌ２は、０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度である。一例を挙げると、距離Ｌ１は、５ｍｍ程度、距離Ｌ２は、０．５ｍｍ程度である。

図１、図２に示す波長変換部材１を、図９に示すように、ＬＥＤ等の発光素子（光源）１０と導光板１２との間に介在させることができる。ここで波長変換部材１と発光素子１０とを組み合わせたものが、発光装置であり、さらに発光装置に導光板１２を加えて光源装置が構成される。あるいは、波長変換部材１と導光板１２とを組み合わせて導光部材を構成することもできる。図９に示す発光装置は、例えば、液晶ディスプレイの白色面光源として用いることができる。

図９に示すように、波長変換部材１と発光素子１０とが接して配置されている。このとき、各発光素子１０は、波長変換部材１の光入射面２ａに当接している。また波長変換部材１と導光板１２とが接していてもよい。また本実施の形態では、波長変換部材１に形成された波長変換層３は、光入射面２ａよりも光出射面２ｂに偏って配置されている。

ところで、従来では、波長変換層を波長変換部材の光入射面と光出射面との間の中央に配置していた。すなわち波長変換層から見て光入射面までの距離と光出射面までの距離は同じとされていた。これに対して本実施の形態では、波長変換層３を、光入射面２ａよりも光出射面２ｂに偏って配置している。このため、波長変換部材１を、発光装置に組み込んだ際、本実施の形態のほうが従来に比べて、適切かつ簡単に、波長変換層３を発光素子１０から遠ざけることができる。特に、本実施の形態のように、波長変換部材１を発光素子１０に接して配置したことで、波長変換層３を発光素子１０から遠ざけつつ、波長変換層３を簡単且つ適切に発光装置に組み込むことができる。また、波長変換部材１を発光素子１０に接して配置したことで、発光装置の薄型化を促進できる。

従来の構成のように、波長変換層が発光素子１０に近接していると、発光素子１０に対向する波長変換層の部分に黒変が発生することがわかった。黒変が生じるのは、発光素子１０からの光あるいは熱、又はその両方の影響が量子ドットに影響を及ぼすことが原因であると思われる。

そこで本実施の形態では、黒変発生を抑制すべく、波長変換層３を発光素子１０から遠ざけるために、波長変換層３と光入射面２ａとの間の距離Ｌ１を、波長変換層３と光出射面２ｂとの間の距離Ｌ２よりも大きくしたのである。これにより、装置内における波長変換部材の配置を従来に対して変更しなくても、また、図９に示すように、波長変換部材１と発光素子１０とを接して配置させても、適切に波長変換層３を発光素子１０から遠ざけることができる。これにより、従来に比べて黒変発生を抑制することができる。

また本実施の形態では、容器２は、波長変換層３から見て光出射面２ｂ側のほうを薄くしている。これにより容器２全体の厚み（光入射面２ａと光出射面２ｂ間の幅寸法）の増大を抑制しつつ、黒変発生を抑制することができる。

図３は、図２とは異なる断面形状を示す波長変換部材の断面図である。なお図２と同じ符号は図２と同じ部分を示している。

図３では容器２の側面２ｃに着色層４、４を設けた。「着色層」とは透明でない層であり、白色を含む色が着色された層を指す。着色層４は、塗料、インク、あるいはテープにより構成されることが好ましい。また着色層４の色を限定するものでないが、白色であることが好適である。したがって白い塗料や白色インクを側面２ｃに塗布したり、白色テープを側面２ｃに貼るだけで簡単に着色層４を形成することができる。また、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ等の金属を蒸着して着色層４とすることもできる。

これにより、側方領域７を通過する光抜けを従来に抑制することができ、従来に比べて色変換を適切かつ高効率に行うことができ、所望の色の光（例えば白色光）を光出射面２ｂより得ることができる。

図３では着色層４を、容器２の側面２ｃに形成しているが、図４Ａに示すように、着色層４を、容器２の側面２ｃから光出射面２ｂの端部２ｅにかけて形成することができる。あるいは図４Ｂに示すように、着色層４を、光出射面２ｂの端部２ｅにのみ形成することもできる。なお着色層４は、図３に示すように、容器２の側面２ｃか、図４Ａに示すように、容器２の側面２ｃから光出射面２ｂの端部２ｅにかけて形成されることが好ましい。

光出射面２ｂの端部２ｅは、収納空間５と側面２ｃとの間の側方領域７に対向している。よって端部２ｅは、波長変換層３が充填された収納空間５と対向していない。したがって光出射面２ｂの端部２ｅに設けられた着色層４は、波長変換層３が充填された収納空間５の両側に位置し、収納空間５と対向しないことが好ましいが、光出射面２ｂ上で着色層４が多少長く形成され、収納空間５と一部対向していてもよい。例えば着色層４は、収納空間５の幅の約１／３以下と対向する程度であれば許容範囲に含まれる。

なお着色層４は、側面２ｃあるいは端部２ｅの全面に形成されることが好ましいが、必ずしも全面でなくてもよく、側面２ｃあるいは端部２ｅの一部であってもよい。ただし、側面２ｃあるいは端部２ｅの５０％以上の面積を着色層４で覆うことが好ましい。また、着色層４は、側方領域７の上に形成される代わりに、側方領域７の全部又は一部を着色された材料とすることで形成してもよい。例えば、側方領域７の全部又は一部を、白色のガラス又は白色の樹脂とすることで形成することもできる。

また上記では、着色層４を容器２の外面に形成していたが、図４Ｃに示すように、着色層４を収納空間５の壁面５ａに形成することもできる。着色層４を形成する壁面５ａは、容器２の側面２ｃと対向した位置にある。

あるいは、図４Ｄに示すように、容器２の側面２ｃと収納空間５との間の容器２の側部２ｆそのものを着色層４とすることができる。係る場合、容器２の成形を二色成形し、このとき、容器２の側部２ｆとなる部分には着色した樹脂を用いる。あるいは、容器２の側部２ｆと、それ以外の部分とを接着等で接合し図４Ｄに示す容器２を形成することもできる。なお、図４Ｃ、図４Ｄにおいて、図４Ａ、図４Ｂと同じ符号は、図４Ａ、図４Ｂと同じ部分を示している。

図５は、図１に示す波長変換部材１をＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向から見た断面図である。図５に示すように、波長変換部材１の両端では、波長変換層３が容器２よりも凹んだ段差部８０が形成されている。そして段差部８０を覆う着色層としてのチップ８２が接着層８１を介して接続されている。チップ８２は、段差部８０とは略逆形状で形成されており、波長変換層３と対向する部分が突出した形状である。チップ８２は例えばＡｌで形成されるが特に材質を問うものではない。また、接着層８１は耐水バリア性を備えることが好ましい。また、段差部８０を形成せずに、波長変換部材１の両端に着色層を形成してもよい。これにより、波長変換部材１の両端からの光抜けを抑制することができ、従来に比べて色変換を適切かつ高効率に行うことができる。

なお図３、図４においても、光入射面２ａと波長変換層３との間の距離Ｌ１は、光出射面２ｂと波長変換層３との間の距離Ｌ２よりも大きい。

図２〜図４に示すように、断面形状は、容器２及び収納空間５の外形形状が矩形状であることが好適である。ただし、図６Ａのように、容器２の側面２ｃ及び収納空間５の側壁面が曲面である構成や、楕円状の構成とすることもできる。

また、図２〜図４では、容器２及び収納空間５の外形形状が正方形であったが、図６Ｂに示すように、容器２及び収納空間５の外形形状を長方形とすることできる。

なお曲面を含む断面形状よりも、図２〜図４及び図６Ｂに示すように、矩形状であることで、光入射面２ａと波長変換層３との間の距離Ｌ１を、光出射面２ｂと波長変換層３との間の距離Ｌ２よりも適切かつ簡単に大きくすることができる。また着色層４を形成しやすい。

また容器２及び収納空間５の断面の外形形状を互いに相似形状とすることが好ましいが、図６Ｃに示すように、容器２の断面の外形形状と収納空間５の断面の外形形状とを異ならせることもできる。例えば図６Ｃでは、容器２の断面の外形形状が矩形状であり、収納空間５の断面の外形形状が六角形である。

また図６Ｄに示すように、容器２及び収納空間５の断面の外形形状を、それぞれ互いに相似の台形状にすることができる。例えば図６Ｄでは、台形の短辺側を光入射面２ａとし、長辺側を光出射面２ｂとしている。これにより、光源から放出された光を、所定の大きさに拡大することができる。また、他の例として、図６Ｄとは逆に、台形の長辺側を光入射面２ａとし、短辺側を光出射面２ｂとしてもよい。これにより、光源から放出された光を、所定の大きさに集光することができる。また、容器２及び収納空間５の断面の外形形状は、図６Ｄとは異なり、台形の上底と下底との中心を通る中心線に対して、側面が互いに線対称の位置に形成されていてもよい。

図６では各図において、光入射面２ａと波長変換層３との間の距離Ｌ１は、光出射面２ｂと波長変換層３との間の距離Ｌ２よりも大きくされている。また図６に示す各構成に対して、図３、図４で示す着色層４を設けることが可能である。

また図２〜図６の各図において、光入射面及び光出射面は平面で形成されているが、光入射面及び光出射面のいずれか一方、又は、双方が曲面で形成されてもよい。また、図２〜図４、図６Ｂ〜図６Ｄの各図において、容器２の側面は平面で形成されているが、側面が曲面で形成されてもよい。また各辺の間の角をＲ形状にしてもよい。すなわち、矩形状、六角形、台形状等の表現は、幾何学的に正確な四角形、六角形、台形等に限られるものではなく、これらを構成する線及び角度が、歪を有し、又は、誤差を含むものも含まれる。これらにより、放出される光の方向を調節することができる。

図７は、図１に示す波長変換部材に識別部を設けた斜視図である。図８は、図７とは別の識別部を設けた波長変換部材の斜視図である。

図７に示すように、例えば、波長変換部材１の正面２ｄには、光入射面２ａ側と光出射面２ｂ側とを識別するための識別部（マーカー）１５が設けられている。ここで正面とは、光入射面２ａ側と光出射面２とを繋ぎ収納空間５の開口を備えた面である。

図７に示す識別部１５は、例えば、塗料、インク、あるいはテープ等により着色された部分である。図７では、識別部１５は、収納空間５と光入射面２ａとの間の領域に設けられている。このように図７では、識別部１５は光入射面２ａ側に設けられているが光出射面２ｂ側に設けてもよい。また識別部１５を正面２ｄでなく側面２ｃに設けることもできる。着色した識別部１５を有することで、視覚的に、どちらの面が光入射面２ａで光出射面２ｂであるのかを簡単且つ適切に識別することができる。

本実施の形態では、波長変換層３から見て光入射面２ａ側のほうが光出射面２ｂ側よりも肉厚とされている。このため、本実施の形態の波長変換部材１を図９に示す導光板１２と発光素子１０との間に配置するとき、波長変換部材１の向きが重要とされる。このとき、図７のように、光入射面２ａ側と光出射面２ｂ側とを識別するための識別部１５を設けておくことで、簡単且つ適切に、光入射面２ａが発光素子１０に対向し、光出射面２ｂが導光板１２に対向する向きに調整して、波長変換部材１を配置することができる。

図８では、図７と異なって、光出射面２ｂ側の形状を、光入射面２ａ側の形状と異ならせた識別部１６を設けている。図８では、光出射面２ｂ側の縁部を切り欠いて、識別部１６を設けているが、光入射面２ａ側に識別部１６を設けてもよい。形状を光入射面２ａ側と光出射面２ｂ側とで異ならせた識別部１６を設けることで、触覚的あるいは視覚的に、どちらの面が光入射面２ａで光出射面２ｂであるのかを簡単且つ適切に識別することができる。形状を光入射面２ａ側と光出射面２ｂ側とで異ならせるには、切欠きの他、光入射面２ａ側あるいは光出射面２ｂ側の一方に凸部や凹部を設けることでもよい。

ただし識別部は図７や図８の構成に限定されるものではない。また識別部を人が識別できなくても、波長変換部材１を組み立て装置による制御にて組み立てる場合等では、組み立て装置にて識別部を判別できればよい。

図１０は、本発明における第２の実施の形態を示す波長変換部材を備えた発光素子の分解斜視図である。図１１は、図１０に示す波長変換部材を組み合せた状態で、Ｂ−Ｂ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た拡大縦断面図である。図１２は、図１０に示す発光素子の各部材を組み合わせた状態で、図１０に示すＢ−Ｂ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た発光素子の縦断面図である。

図１０、図１２に示す発光素子２０は、波長変換部材２１と、ＬＥＤチップ（発光チップ）２２とを有して構成される。波長変換部材２１は、容器本体２３と蓋体２４との複数ピースで構成された容器２５を備える。また図１０、図１１、図１２に示すように、容器本体２３の中央部には有底の収納空間２６が形成されている。そして波長変換層２７が収納空間２６に形成されている。蓋体２４が容器本体２３上に図示しない接着層を介して接合される。

図１０、図１１、図１２に示す波長変換部材２１の容器２５の下面が光入射面２５ａである。光入射面２５ａに対向する上面が光出射面２５ｂである。図１０、図１１、図１２に示す波長変換部材２１の容器２５に設けられた各側面２５ｃに対して内側の位置に収納空間２６が形成されている。

図１２に示すように、ＬＥＤチップ２２は、プリント配線基板２９に接続され、図１０、図１２に示すようにＬＥＤチップ２２の周囲が枠体３０に囲まれている。そして、枠体３０内は樹脂層３１で封止されている。

図１２に示すように、波長変換部材２１が枠体３０の上面に図示しない接着層を介して接合されてＬＥＤ等の発光素子２０が構成される。

図１１に示すように、収納空間２６は、光入射面２５ａ及び光出射面２５ｂよりも内側に設けられている。そして、図１１に示すように、光入射面２５ａと波長変換層２７との間の距離Ｌ１は、光出射面２５ｂと波長変換層２７との間の距離Ｌ２よりも大きくなっている。これにより、波長変換層２７をＬＥＤチップ２２から遠ざけることができ、その結果、波長変換層２７に含まれる量子ドットに対する、ＬＥＤチップ２２からの光あるいは熱、又はその両方の影響を抑制でき、黒変発生を抑制することが可能になる。

また図１２に示すように、波長変換部材２１は、ＬＥＤチップ２２を封止する樹脂層３１に接して配置されている。そして本実施の形態では、光入射面２５ａと波長変換層２７との間の距離Ｌ１を、光出射面２５ｂと波長変換層２７との間の距離Ｌ２よりも大きくしたので、波長変換部材２１と樹脂層３１との間に空間を設ける等しなくても、量子ドットを含む波長変換層２７を、ＬＥＤチップ２２から適切に遠ざけることができ、波長変換部材２１を簡単且つ適切に配置することができる。また、波長変換部材２１は波長変換層２７から見て光出射面２５ｂ側が薄くなっており、波長変換部材２１の厚みの増大を抑制できる。したがって、本実施の形態の波長変換部材２１を樹脂層３１に接して配置することで、厚みが従来と同程度、あるいは従来よりも薄型化で黒変発生を抑制可能な発光素子２０を実現できる。

また図１１、図１２において、図３及び図４と同様に、入射面２５ａと光出射面２５ｂとの間を繋ぐ側面２５ｃ上、光出射面２５ｂの端部上、又は、側面２５ｃ上から光出射面２５ｂの端部上にかけて着色層４が形成されていてもよい。あるいは着色層４を収納空間５の側壁に形成したり、収納空間５の側壁から側面２５ｃの位置まで設けてもよい。これにより、波長変換部材２１の側方領域を通過する光抜けを従来に抑制することができ、従来に比べて色変換を適切かつ高効率に行うことができ、所望の色の光（例えば白色光）を光出射面２５ｂより得ることができる。

また図１１、図１２においても、図７、図８と同様に、光入射面２５ａ側と光出射面２５ｂ側とを識別する識別部を設けることができる。識別部は図７、図８に準ずる形態にでき、あるいは図７、図８とは別の形態とすることもできる。これにより、波長変換部材２１の入射面２５ａ側と光出射面２５ｂ側との向きを間違えずに、波長変換部材２１をＬＥＤチップ２２に対向して配置することができる。

また図１３は、第２の実施の形態を示す波長変換部材に識別部を設けた一例を示す発光素子の縦断面図である。図１３では、光入射面２５ａ側の縁部に凹形状の段差部からなる識別部１８を設けた。一方、ＬＥＤチップ２２を収納する枠体３０の縁部には、識別部１８としての凹形状の段差部と対向する位置に凸部３０ａが設けられている。そして、波長変換部材２１を枠体３０上に配置する際、波長変換部材２１に設けられた識別部１８を下向きとして、枠体３０に設けられた凸部３０ａを識別部（凹形状の段差部）１８内に挿入する。また識別部１８を縁部よりも内側に配置した凹部として凹部と凸部３０ａとの凹凸嵌合により波長変換部材２１を枠体３０上に配置固定することもできる。これにより、波長変換部材２１の上下方向の向きと横方向の位置とを同時に制御でき、枠体３０に対する、波長変換部材２１の位置合わせを高精度に行うことが可能である。

図１４は、図１０に示す発光素子を用いた表示装置の縦断面図である。図１４に示すように表示装置５０は、複数の発光素子２０（ＬＥＤ）と、各発光素子２０に対向する液晶ディスプレイ等の表示部５４とを有して構成される。各発光素子２０は、表示部５４の裏面側に配置される。

複数の発光素子２０は支持体５２に支持されている。各発光素子２０は、所定の間隔を空けて配列されている。各発光素子２０と支持体５２とで表示部５４に対するバックライト５５を構成している。支持体５２はシート状や板状、あるいはケース状である等、特に形状や材質を限定するものでない。

図１４に示すように、バックライト５５と表示部５４との間には、光拡散板５３等が介在している。

図１０、図１２に示す発光素子２０と図９に示す導光板１２とを組み合わせて光源装置を構成することができる。あるいは、図９に示す発光装置（発光素子と、キャピラリ状の波長変換部材１と導光板１２等を備える）を図１４に示す表示部５４の裏面側に配置し（光拡散板５３等の介在は任意である）、表示装置５０を構成してもよい。

また本実施の形態の波長変換部材や発光素子を、上記に示した光源装置や表示装置以外に、その他の形態の光源装置、照明装置、光拡散装置、光反射装置等にも適用することができる。

本発明では、容器内に波長変換層を形成した波長変換部材を用いて、ＬＥＤやバックライト装置、表示装置等を実現できる。本発明の波長変換部材によれば、黒変発生を抑制でき、本発明の波長変換部材を用いたＬＥＤ、バックライト装置、表示装置等の発光効率を向上させることができる。

本出願は、２０１４年１１月４日出願の特願２０１４−２２４０５２に基づく。この内容は全てここに含めておく。

Claims (14)

1. 光入射面、前記光入射面に対向する光出射面を備え、前記光入射面及び前記光出射面よりも内側に収納空間が設けられた容器と、
   前記収納空間内に配置された量子ドットを有する波長変換層と、を有し、
   前記光入射面と前記波長変換層との間の距離Ｌ１は、前記光出射面と前記波長変換層との間の距離Ｌ２に比べて大きいことを特徴とする波長変換部材。
2. 前記波長変換層は、前記量子ドットを分散した樹脂組成物により形成されることを特徴とする請求項１に記載の波長変換部材。
3. 前記光入射面と前記光出射面との間を繋ぐ側面上、前記光出射面の端部上、又は、前記側面上から前記光出射面の端部上にかけて着色層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長変換部材。
4. 前記光入射面と前記光出射面との間を繋ぐ側面よりも内側に前記収納空間が設けられ、前記収納空間内の壁面に着色層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長変換部材。
5. 前記光入射面と前記光出射面との間を繋ぐ側面よりも内側に前記収納空間が設けられ、前記容器の前記側面と前記収納空間までの間に着色層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長変換部材。
6. 前記着色層は、白色に着色されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の波長変換部材。
7. 前記着色層は塗料、インク、あるいはテープにより構成されることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の波長変換部材。
8. 前記光入射面側と前記光出射面側とを識別するための識別部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の波長変換部材。
9. 発光素子と、前記発光素子の発光側に配置される請求項１ないし８のいずれかに記載の波長変換部材と、を有して構成されることを特徴とする発光装置。
10. 前記発光素子と前記波長変換部材とが接して配置されていることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
11. 発光チップと、前記発光チップの光出射側に配置された請求項１ないし８のいずれかに記載の波長変換部材と、を有して構成されることを特徴とする発光素子。
12. 前記発光チップを覆う樹脂層と前記波長変換部材とが接して配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の発光素子。
13. 請求項９又は１０に記載の発光装置、あるいは、請求項１１又は１２に記載の発光素子と、導光板と、を有することを特徴とする光源装置。
14. 表示部と、前記表示部の裏面側に配置された請求項９又は１０に記載の発光装置、あるいは、請求項１１又は１２に記載の発光素子と、を有することを特徴とする表示装置。

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