JP6883159B2 - 波長変換部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長変換部材の製造方法に関する。

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、光源が発する光を吸収した後、光源の光の波長とは異なる波長の光を発生させる。波長変換部材は、ガラス等の筒状の容器に波長変換部物質が封入されたものが記載されている。波長変化物質として、蛍光顔料、蛍光染料又は量子ドットが開示されている。

特開２０１３―２１８９５４号公報

しかしながら、波長変換部材において、例えばガラス等の筒状の容器に、蛍光顔料等の波長変換物質を含む樹脂を充填して形成したものはこれまで開示されていなかった。筒状の容器に波長変換物質を含む樹脂を充填する方法として、波長変換物質を混合した液状の樹脂を、容器に充填する方法が考えられる。しかし、細くて長い筒状の容器内に液状の樹脂を空隙なく充填するのは難しく、気泡の混入、又は、樹脂硬化のときの収縮による不均一化等の不具合が発生しやすい。また、気泡が入らないように液状の樹脂を容器内に充填する際の速さや圧力等の管理も難しいので、歩留まりが低下しやすい問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、特に、波長変換物質を含む樹脂に気泡が入ることを抑制でき、歩留まりを向上させることができる波長変換部材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の波長変換部材の製造方法は、波長変換物質を含む成形体を形成する工程と、前記成形体を収納空間が設けられた容器の前記収納空間内に圧入する工程と、を含むことを特徴とする。このように予め形成された波長変換物質を含む成形体を収納容器内に挿入するので、気泡の混入を抑制することができる。したがって、作業性および歩留まりを向上させ、かつ、品質管理を容易にできる。また波長変換物質を含む成形体を収納容器に挿入する簡単な方法によるため、液状の樹脂を注入する方法のように、充填の際の速さや圧力等の煩雑な管理を必要とせず、簡単に波長変換部材を形成することができる。

本発明によれば、波長変換物質を含む成形体として、収納空間に配置することで、収納空間に液状の樹脂を注入する構成に比べて、波長変換物質に気泡が入ることを抑制でき、歩留まりを向上させることができる。また波長変換物質を含む成形体で形成することで品質管理を容易にできる。

本実施の形態に係る第１の実施の形態を示す波長変換部材の斜視図及び断面図である。 着色層を設けた波長変換部材の断面図である。 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。 収納空間（波長変換物質を含む成形体）から見て光入射面側を肉厚で形成した波長変換部材の断面図である。 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。 本実施の形態に係る波長変換物質を含む成形体を成形する工程図である。 図６に示す波長変換物質を含む成形体を容器の収納空間に挿入する工程図である。 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。 本実施の形態に係る第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９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９に示す発光素子の各部材を組み合わせた状態で、図９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９に示す発光素子を用いた表示装置の縦断面図である。 本実施の形態に係る導光部材を示す斜視図である。 本実施の形態に係る導光部材を用いた光源装置を示す斜視図である。

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、本実施の形態に係る第１の実施の形態を示す波長変換部材の斜視図及び断面図である。図１Ａは、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１Ｂは、図１Ａに示す波長変換部材をＡ−Ａ線に沿って平面方向に切断し矢印方向から見た断面図である。

図１Ａ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、波長変換物質を含む成形体３とを有して構成される。

容器２は、波長変換物質を含む成形体３を収納し保持することが可能な収納空間５を備える。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、又は、可視光線透過率が約５０％以上のものを指す。

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１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。なお、収納空間５の一部が、光入射面２ａ、光出射面２ｂあるいは側面２ｃにまで達していてもよい。

図１Ｂ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垂直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。このような切断面は、光入射面２ａ、光出射面２ｂ及び側面２ｃが現れる方向に向けて切断した面である。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１Ｂ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に優れる容器を構成できれば樹脂等であってもよい。

図１に示すように、収納空間５には、波長変換物質を含む成形体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、ここから波長変換物質を含む成形体３を挿入することができる。

本実施の形態に係る波長変換物質は成型体からなることを特徴とする。波長変換物質を含む成形体３は、予め収納空間５の形状に合わせて成形加工されている。そして波長変換物質を含む成形体３を容器２の収納空間５内に挿入することで、波長変換物質を含む成形体３を適切に収納空間５内に配置することができる。したがって、波長変換物質を収納空間５に注入して収納空間５を充填する場合に比べ、波長変換物質の内部に気泡が入る、あるいは波長変換物質が不均一になる不具合を抑制することができる。つまり、波長変換物質を均一に配置することができる。例えば、気泡が入ると、その部分での光の拡散等により波長変換効率が低下しやすくなる。したがって、気泡が波長変換物質の内部に入るのを抑制できる本実施の形態は、効果的に波長変換効率を向上させることができる。また本実施の形態では、波長変換物質に気泡が入るのを抑制できるため、歩留まりを向上させることができ、品質管理を容易に行うことができる。

波長変換物質を含む成形体３は、収納空間５内に圧入や接着等の手段により挿入される。圧入する場合には、波長変換物質を含む成形体３を収納空間５と完全に同一の大きさかあるいは、収納空間５よりもわずかに大きく成形し、圧力を加えながら波長変換物質を含む成形体３を収納空間５内に挿入することで、波長変換物質を含む成形体３の内部のみならず、波長変換物質を含む成形体３と容器２との間にも隙間が生じるのを抑制することができる。

また波長変換物質を含む成形体３を収納空間５内に接着して固定する場合、波長変換物質を含む成形体３を収納空間５よりも小さく成形し、波長変換物質を含む成形体３の側面に接着層を塗布した状態で、波長変換物質を含む成形体３を収納空間５内に挿入する。このとき、成型体３の断面積が、収容空間５の断面積よりもわずかに小さくてもよい。これにより、波長変換物質を含む成形体３と容器２とは接着層を介して密接し、波長変換物質を含む成形体３と容器２との間に隙間が形成されるのを抑制することができる。接着層には、成型体３と同じ樹脂、あるいは、基本構造が共通する樹脂を用いることができる。または、接着層として、透明な接着材を用いてもよい。

図１に示す波長変換物質を含む成形体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物質を含むことが好ましい。具体的には、波長変換物質を含む成形体３に量子ドットを含むことが好ましい。波長変換物質を含む成形体３として、量子ドット以外の蛍光顔料、蛍光染料等を用いてもよいが、量子ドットを含むことが、波長変換特性に優れる。

波長変換物質を含む成形体３は、量子ドットが分散された樹脂組成物が成形されてなることが好ましい。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、波長変換物質層３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、シリコーン樹脂組成物の屈折率は、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、エポキシ樹脂組成物の屈折率は、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、波長変換物質を含む成形体３及び容器２の材質を適切に選択することにより、波長変換物質を含む成形体３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、波長変換物質を含む成形体３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、波長変換物質を含む成形体３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、波長変換物質を含む成形体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。なお、ここでいう波長変換物質を含む成形体３を構成する樹脂組成物とは、量子ドットを分散するための樹脂に限定されるものではない。

また波長変換物質を含む成形体３に含まれ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。

図２は、着色層を設けた波長変換部材の断面図である。本実施の形態では、図２Ａに示すように側面２ｃ、２ｃに着色層４、４を設けてもよい。「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。

このように着色層４を設けることで、側方領域７を通過する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、所望の色の光を光出射面２ｂより得ることができる。また本実施の形態によれば、白色光の発光強度を従来と同等あるいはそれ以上にすることができる。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。

図２Ａでは着色層４を、容器２の側面２ｃに形成しているが、図２Ｂ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２Ｃ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。着色層４は、図２Ａに示すように、容器２の側面２ｃか、図２Ｂ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、波長変換物質を含む成形体３が配置された収納空間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、波長変換物質を含む成形体３が配置された収納空間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３Ａ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３Ｂ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２ｄ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２ｄ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２ｄと、それ以外の部分とを接着等で接合し図３Ｂに示す容器２を形成することもできる。なお、図３Ａ、図３Ｂにおいて、図２Ａ、図２Ｂと同じ符号は、図２Ａ、図２Ｂと同じ部分を示している。

図３Ｃは、図１Ａ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３Ｃに示すように、波長変換部材１の両端では、成形体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、成形体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。

図４は、収納空間（波長変換物質を含む成形体）から見て光入射面側を肉厚で形成した波長変換部材の断面図である。

図４に示すように、光入射面２ａと波長変換物質を含む成形体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Ｌ１、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４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、波長変換物質を含む成形体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。

本実施の形態では、図４に示すように波長変換部材１の光入射面２ａにＬＥＤ等の発光素子（光源）１０を取り付けることができる。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。

図４では、波長変換部材１に形成された波長変換物質を含む成形体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。このため、図１Ｂのように、波長変換物質を含む成形体３を光入射面２ａと光出射面２ｂとの中央に配置し、図４と同様に光入射面２ａに発光素子１０を当接させた場合に比べて、図４の構成のほうが、図１Ｂの構成に比べて、波長変換層３を発光素子１０から遠ざけることができる。図４では、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、波長変換部材１と発光素子１０とを一体型で構成することができる。

波長変換物質を含む成形体３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物質を含む成形体３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。

そこで図４の構成では、黒変発生を抑制すべく、波長変換物質を含む成形体３を発光素子１０から遠ざけるために、波長変換物質を含む成形体３と光入射面２ａとの間の距離Ｌ１を、波長変換物質を含む成形体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、図４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、適切に波長変換物質を含む成形体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、波長変換物質を含む成形体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１Ｂ、及び図２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５Ａ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。図５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。

また、図１Ｂ、図２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５Ｂ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１Ｂ、図２、図４、図５Ｂに示すように、矩形状であることで、着色層４を設けた効果（適切かつ高効率に色変換でき、従来に比べて所望の色の光を得ることができる）を適切に発揮させることができ、図４に示すように、光入射面２ａと波長変換物質を含む成形体３との間の距離Ｌ１を、光出射面２ｂと波長変換物質を含む成形体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。

また図１Ｂ、図２、図４及び図５Ａ、図５Ｂでは、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しているが、図５Ｃ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５Ｃ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５Ｄ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５Ｄ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５Ｄ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５Ｄ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５の各図では、着色層４を設けているが、着色層４は形成されていなくてもよい。また、図４に示すように波長変換物質を含む成形体３から見て光入射面２ａ側を肉厚で形成してもよい。

また図１Ｂ、図２、図４、及び図５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１Ｂ、図２、図４、図５Ｂ〜図５Ｄ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、台形状などの表現は、幾何学的に正確な四角形、六角形、台形など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。

次に、本実施の形態に係る波長変換部材１の製造方法について説明する。図６は、本実施の形態に係る波長変換物質を含む成形体を成形する工程図である。図７は、図６に示す波長変換物質を含む成形体を容器の収納空間に挿入する工程図である。

図６に示すように、金型４５と射出成型機４１を用意する。ここで金型４５の成形空間４５ａの形状は、容器２の収納空間５の形状と、略同一の形状とされる。「略同一」とは、完全に同じである場合のみならず、大きさがわずかに異なっていてもよい。具体的には、±５％程度の寸法差なら許容範囲とされる。

図６では、図１Ａに示す波長変換物質を含む成形体３を成形するので、金型４５の成形空間４５ａは細長いバー形状である。

図６に示すように、例えば、量子ドット４６が分散された樹脂組成物４４を射出成形機４１から金型４５に射出する。樹脂組成物４４は溶融樹脂である。量子ドット４６が分散された樹脂組成物４４は、金型内に射出された後、冷されて固体状となり、成形体とされる。金型４５から取り出された成形体４０表面のバリ等を研削加工して、所望の大きさ及び形状を有する成形体４０を得る。

本実施の形態に係る波長変換部材１の製造方法によれば、量子ドット等が分散された樹脂組成物を用いて様々な形状の成形体４０を自由に作製することが可能である。

樹脂成形体を射出成形で成形する例を説明するが、本実施の形態に係る成形体４０は、押出成形、中空成形、熱成形、圧縮成形、カレンダー成形、インフレーション法、キャスティング法等の方法を用いて作製してもよい。

次に、図７に示すように、作製された成形体４０を、波長変換部材１における容器２の収納空間５内に挿入する（図７では挿入を矢印で示した）。容器２としては、上述したとおり、例えばガラスキャピラリが挙げられる。このとき、図７に示す成形体４０の横断面（符号４２の面と平行な断面）が、収納空間５の横断面の大きさと同一かわずかに大きい場合、圧力を加えながら成形体４０を収納空間５に挿入する（圧入）。容器２は成形体４０の挿入方向には強度が高いため圧入の際に、容器２が割れる等の損傷を受けにくい。圧入により、成形体４０と容器２とを密接させて固定することができる。一方、図７に示す成形体４０の横断面が、収納空間５の横断面の大きさよりもわずかに小さい場合、成形体４０の側面に接着層を塗布した状態で、成形体４０を収納空間５に挿入する。接着固定により、成形体４０と容器２との間に接着層を介して密接させて固定することができる。

波長変換物質を収納空間５に注入する場合、気泡が入りやすい問題がある。これに対して本実施の形態に係る波長変換部材１よれば、波長変換物質を成形体で形成するために、波長変換物質の内部に気泡が入ることを防止することができる。加えて波長変換物質を含む成形体３を容器２に密接させることができ、したがって波長変換物質を含む成形体３と容器２との間に空隙が入ることも防止することができる。以上により、高品質の波長変換部材１を高い歩留りで製造することができる。また波長変換物質を成形体で形成することで、作業性が高くなり、かつ、品質管理を容易にできる。すなわち、波長変換物質を含む成形体３を成形した時点で波長変換物質を含む成形体３内部に気泡が入っていないか否かを確認することができる。波長変換物質を含む成形体３内部に気泡が入っていれば、その時点で不良品として排除し、容器２の収納空間５への挿入工程には回さないようにできる。波長変換物質を含む成形体３内部に気泡が入っていなければ、容器２の収納空間５への挿入工程に回す。容器２の収納空間５内に波長変換物質を樹脂注入する場合、注入した後に品質管理を必要とするため、波長変換物質内に気泡が入っているか否かを確認することが難しくまた見落としも発生しやすい。本実施の形態では、波長変換物質を含む成形体３を成形した時点で品質管理を容易に行うことができる。

図８は、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。図１に示す波長変換部材１を、図８に示すように、ＬＥＤ等の発光素子１０と導光板１２との間に介在させることができる。波長変換部材１は、発光素子１０の発光側に配置される。ここで発光側とは、発光素子１０から光が放出される側である。発光素子１０がプリント配線基板上にＬＥＤチップを搭載した構成を有するときは、ＬＥＤチップに対してプリント配線基板の反対側である。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８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８に示す構成により、発光素子１０から発せられた光は、波長変換部材１の光入射面２ａから入射され、波長変換物質を含む成形体３（図１参照）にて波長変換され、波長変換された所望の光が光出射面２ｂから導光板１２に出射される。例えば所望の色の発光光とは白色光である。

図２、図５等に示すように着色層４を設けることで、発光素子１０からの光源光が波長変換部材１の側方領域を波長変換されずに通り抜ける割合を減らすことができ、より効果的に所望の色の光を光出射面２ｂから得ることができる。

また図４に示すように、波長変換物質を含む成形体３から見て光入射面２ａ側を肉厚とした構成とすることで黒変発生を抑制できる。図８では、波長変換部材１と発光素子１０とを離した形態としているが、例えば、図４に示すように、波長変換部材１の光入射面２ａに発光素子１０を当接させても、波長変換物質を含む成形体３と発光素子１０との間の距離を離すことができ、黒変発生を効果的に抑制することができる。

図９は、本実施の形態に係る第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は、図９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１１は、図９に示す発光素子の各部材を組み合わせた状態で、図９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９、図１１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。波長変換部材１は、ＬＥＤチップ（発光チップ）２２の光出射側に配置される。ここで光出射側とは、ＬＥＤチップ（発光チップ）２２に対して、発光素子２０のプリント配線基板２９の反対側、つまり、発光素子２０から光が放射される方向である。また図９、図１０、図１１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。そして成形体からなる波長変換物質を含む成形体２７が収納空間２６に配置されている。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。また、容器２５の側面２５ｃに着色層が形成される。

図９、図１０、図１１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９、図１０、図１１に示す波長変換部材２１の容器２５に設けられた側面２５ｃに対して内側の位置に収納空間２６が形成されている。そして収納空間２６内に、成形体からなる波長変換物質を含む成形体２７が圧入や接着等の固定手段により配置されている。すなわち波長変換物質を含む成形体２７を収納空間２６よりもわずかに大きく成形して、波長変換物質を含む成形体２７を収納空間２６内に圧入することで、波長変換物質を含む成形体２７と容器２５とを密接させることができる。また、波長変換物質を含む成形体２７を収納空間２６よりもわずかに小さく成形してもよい。このとき、波長変換物質を含む成形体２７の側面に接着層を塗布した状態で、波長変換物質を含む成形体２７を収納空間２６内に挿入することで、波長変換物質を含む成形体２７と容器２５とを接着層を介して密接させることができる。接着層には、成型体２７と同じ樹脂、あるいは、基本構造が共通する樹脂を用いることができる。または、接着層として、透明な接着材を用いてもよい。

図１１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９、図１１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１１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９、図１０、図１１に示す波長変換部材２１において、図２等で説明した着色層を設けてもよいし、図４で説明したように、波長変換物質を含む成形体２７から見て光入射面２５ａ側を光出射面２５ｂ側よりも肉厚で形成してもよい。

図１２は、図９に示す発光素子を用いた表示装置の縦断面図である。図１２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１２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９、図１１に示す発光素子２０と図８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８に示す発光装置及び光源装置（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１２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、図８に示す波長変換部材１と、導光板１２とが一体となっている導光部材６０を構成することができる。図１３は、本実施の形態に係る導光部材を示す斜視図である。図１３に示すように導光板１２の光入射面側における両端部間に収納空間５を形成し、この収納空間５内に、波長変換物質を含む成形体３を挿入する。波長変換物質を含む成形体３の構成は図１等と同じであってよい。図１３に示す実施の形態では、波長変換部材１と、導光板１２とを一体としたことで、波長変換部材１と導光板１２との組み合わせ工程が必要でなく、組み合わせ工程に伴う位置ずれ等の不具合が生じない。また導光部材６０を作製する際の部品点数を減らすことができ、組み立て工程を容易化でき、生産コストの低減にも繋がる。なお、導光板１２と波長変換部材１との間に光拡散板５３等が入っていてもよい。また図２等で説明した着色層４を波長変換部材１の部分に設けてもよい。換言すれば導光板１２として機能する表面には着色層４を設けない。これにより波長変換効率と導光効率とを向上させることができる。

図１３には図示していないが、発光素子が導光板１２（波長変換部材１）の光入射面１２ａに対向して配置されている。

また図１３で示した、導光部材６０と、発光素子１０とが一体となっている光源装置７０を構成することができる。図１４は、本実施の形態に係る導光部材を用いた光源装置を示す斜視図である。図１４に示すように、導光部材６０の光入射面６０ａに発光素子１０が取り付けられている。発光素子１０は枠体内に複数のＬＥＤチップが横方向に並設され樹脂で埋設された構成である。なお複数の発光素子１０が導光部材６０の光入射面６０ａに取り付けられた構成とすることもできる。図１４では、図１３よりも、波長変換物質を含む成形体３と光入射面６０ａとの間の距離ｄを延ばして、発光素子１０を光入射面６０ａに直接取り付けることができるようにした。これにより発光素子１０を簡単に導光部材６０に対して配置することができるとともに、波長変換物質を含む成形体３の黒変発生を防ぐことができる。距離ｄは、図４で示す距離Ｌ１と同に１ｍｍ〜８ｍｍ程度であることが好ましい。また図１４の構成においても図１３と同様に、着色層４を設けた。ただし図１３、図１４の構成において着色層４は形成されていなくてもよい。

図１３に示す導光部材６０及び発光素子（不図示）、並びに、図１４に示す光源装置７０を図１２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、容器内に波長変換物質の成形体を圧入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、波長変換部材に波長変換物質を含む成形体を適切に配置できるので、本発明の波長変換部材を用いたＬＥＤ、バックライト装置、表示装置等を高品質に維持することができる。

本出願は、２０１４年１１月４日出願の特願２０１４−２２４０５３に基づく。この内容は全てここに含めておく。

Claims (1)

1. 波長変換物質を含む成形体を形成する工程と、
   前記成形体を収納空間が設けられた容器の前記収納空間内に圧入する工程と、を含むことを特徴とする波長変換部材の製造方法。

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