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WO2012026206A1 - 波長変換素子、光源及び液晶用バックライトユニット - Google Patents

波長変換素子、光源及び液晶用バックライトユニット Download PDF

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WO2012026206A1
WO2012026206A1 PCT/JP2011/064909 JP2011064909W WO2012026206A1 WO 2012026206 A1 WO2012026206 A1 WO 2012026206A1 JP 2011064909 W JP2011064909 W JP 2011064909W WO 2012026206 A1 WO2012026206 A1 WO 2012026206A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wavelength conversion
layer
light
conversion element
alloy containing
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/064909
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
角見　昌昭
義正 山口
隆史 西宮
Original Assignee
日本電気硝子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気硝子株式会社 filed Critical 日本電気硝子株式会社
Priority to EP11819677.3A priority Critical patent/EP2610540A4/en
Priority to JP2011527538A priority patent/JP5678885B2/ja
Priority to KR1020137000316A priority patent/KR20130099912A/ko
Priority to US13/807,956 priority patent/US20130107573A1/en
Priority to CN2011800413282A priority patent/CN103080633A/zh
Publication of WO2012026206A1 publication Critical patent/WO2012026206A1/ja

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    • G02F2/02—Frequency-changing of light, e.g. by quantum counters
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/851—Wavelength conversion means
    • H10H20/8511—Wavelength conversion means characterised by their material, e.g. binder
    • H10H20/8512—Wavelength conversion materials

Definitions

  • the present invention relates to a wavelength conversion element, a light source including the same, and a backlight unit for liquid crystal.
  • white light sources used for applications such as backlights for liquid crystal displays have been actively developed.
  • a white light source for example, in Patent Document 1 below, a part of light from an LED is absorbed on the light emitting side of an LED (Light Emitting Diode) that emits blue light, and yellow light is emitted.
  • a light source in which a wavelength conversion member is arranged is disclosed. From this light source, white light that is a combined light of blue light emitted from the LED and transmitted through the wavelength conversion member and yellow light emitted from the wavelength conversion member is emitted.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent the wavelength conversion element from being damaged during use of the light source or from reducing the intensity of light emitted from the light source including the wavelength conversion element.
  • An object of the present invention is to provide a wavelength conversion element that can be used.
  • the wavelength conversion element according to the present invention includes a wavelength conversion substrate and a reflective layer.
  • the wavelength conversion substrate absorbs part of the excitation light and emits light having a wavelength different from that of the excitation light.
  • the reflective layer is disposed on one surface of the wavelength conversion substrate.
  • the reflective layer is made of a metal or an alloy.
  • the “substrate” includes a sheet-like or film-like member.
  • the wavelength conversion element according to the present invention is formed on the other surface of the wavelength conversion substrate, and further includes a reflection suppression layer that suppresses reflection of light entering from the other surface of the wavelength conversion substrate. It is preferable.
  • the reflection suppressing layer is formed by a laminate in which a low refractive index layer having a relatively low refractive index and a high refractive index layer having a relatively high refractive index are alternately stacked. It is preferable.
  • the reflective layer is at least one metal selected from the group consisting of Ag, Al, Au, Pd and Ti, or from the group consisting of Ag, Al, Au, Pd and Ti. It is preferably made of an alloy containing a metal.
  • the wavelength conversion element according to the present invention is preferably formed between the reflective layer and the wavelength conversion substrate, and further includes an adhesion layer that increases the adhesion strength between the reflection layer and the wavelength conversion substrate.
  • the adhesion layer is preferably made of aluminum oxide, chromium oxide, copper oxide, titanium, chromium or an alloy containing chromium.
  • the wavelength conversion element according to the present invention preferably further includes a solder fixing layer formed on the reflective layer.
  • the solder fixing layer is made of Au or an alloy containing Au, an alloy containing Sn or Sn, an alloy containing In or In, an alloy containing Pb or Pb, an alloy containing Al or Al, or an alloy containing Ag or Ag. It is preferable.
  • the wavelength conversion element according to the present invention is preferably formed between the solder fixing layer and the reflective layer, and further includes a barrier layer made of Ni, NiCr alloy, Pt or Pd.
  • the wavelength conversion substrate is preferably made of glass or ceramic in which inorganic phosphor powder is dispersed.
  • the light source according to the present invention includes the wavelength conversion element according to the present invention and a light emitting element that emits excitation light to the other surface of the wavelength conversion substrate.
  • the light emitting element is preferably constituted by a semiconductor light emitting element.
  • the wavelength conversion element is preferably formed on the reflective layer, and further has a solder fixing layer made of Au or an alloy containing Au, or an alloy containing Sn or Sn.
  • the light source according to the present invention preferably further includes a housing and a solder layer that joins the housing and the solder fixing layer of the wavelength conversion substrate.
  • the backlight unit for liquid crystal according to the present invention includes the light source according to the present invention and a light guide.
  • the light guide has a main surface and side surfaces.
  • the light guide receives light from the wavelength conversion element on its side surface and emits it as planar light from the main surface.
  • the present invention it is possible to provide a wavelength conversion element that can suppress a breakage of the wavelength conversion element and a decrease in intensity of light emitted from the light source including the wavelength conversion element during use of the light source.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a light source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a wavelength conversion element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the antireflection layer.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a light source according to a modification.
  • FIG. 5 is a schematic view of a backlight unit for liquid crystal according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a backlight unit for liquid crystal according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a backlight unit for liquid crystal according to a fourth embodiment.
  • the present invention is implemented using the light source 1 shown in FIG. 1 as an example.
  • the light source 1 and the wavelength conversion element 20 included in the light source 1 are merely examples.
  • the light source and the wavelength conversion element according to the present invention are not limited to the light source 1 and the wavelength conversion element 20 at all.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a light source according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the wavelength conversion element in the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the reflection suppressing layer in the present embodiment.
  • the light source 1 includes a light emitting element 10, a wavelength conversion element 20, a dichroic mirror 11, and a housing 12.
  • the light emitting element 10, the dichroic mirror 11, and the wavelength conversion element 20 are housed and fixed inside the housing 12.
  • the housing 12 is not particularly limited as long as it can hold the light emitting element 10, the dichroic mirror 11, and the wavelength conversion element 20.
  • the housing 12 can be formed of, for example, resin, metal, or alloy.
  • casing 12 consists of material with high heat conductivity, such as a metal and an alloy.
  • the housing 12 is preferably formed of, for example, a metal such as iron, aluminum, or copper, or an alloy such as stainless steel.
  • the light emitting element 10 emits excitation light of the wavelength conversion element 20 toward the wavelength conversion element 20.
  • the light emitting element 10 is not particularly limited as long as it can emit excitation light.
  • the light emitting element 10 can be composed of, for example, an LED (Light Emitting Diode), a laser light emitting element, an EL (Electro Luminescent) light emitting element, a plasma light emitting element, or the like.
  • the wavelength conversion element 20 includes a wavelength conversion substrate 21.
  • the wavelength conversion substrate 21 has first and second main surfaces 21a and 21b.
  • the wavelength conversion substrate 21 is arranged such that the first main surface 21a faces the light emitting element 10 (see FIG. 1), and the excitation light L0 emitted from the light emitting element 10 is incident on the first main surface 21a. ing.
  • the wavelength conversion substrate 21 includes a phosphor that absorbs the excitation light L0 and emits light having a wavelength different from that of the absorbed excitation light.
  • the wavelength conversion substrate 21 is made of glass in which inorganic phosphor powder is dispersed. For this reason, the wavelength conversion substrate 21 absorbs a part of the excitation light L0 and emits light having a wavelength different from that of the absorbed excitation light. Since the inorganic phosphor powder and glass have high heat resistance, it is possible to realize the high heat resistance of the wavelength conversion substrate 21 by forming the wavelength conversion substrate 21 with glass in which the inorganic phosphor powder is dispersed. .
  • the thickness of the wavelength conversion substrate 21 is not particularly limited, but can be, for example, about 0.5 mm to 3.0 mm. If the wavelength conversion substrate 21 is too thick, the proportion of light absorbed by the wavelength conversion substrate 21 in the excitation light L0 increases, and the intensity of the reflected light L2 may be too low. On the other hand, if the wavelength conversion substrate 21 is too thin, the intensity of the fluorescence L1 may be too low.
  • the inorganic phosphor powder can be appropriately selected according to the wavelength of the light L3 to be emitted from the light source 1, the wavelength of the excitation light L0 emitted from the light emitting element 10, and the like.
  • examples of inorganic phosphor powders include oxide inorganic phosphors, nitride inorganic phosphors, oxynitride inorganic phosphors, sulfide inorganic phosphors, oxysulfide inorganic phosphors, rare earth sulfide inorganic phosphors, and aluminate chlorides. Inorganic phosphors and halophosphate inorganic phosphors can be used.
  • Examples of inorganic phosphor powder that emits green visible light (fluorescence having a wavelength of 500 nm to 540 nm) when irradiated with excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm include SrAl 2 O 4 : Eu 2+ , SrGa 2 S 4 : Eu 2+ , SrBaSiO 4 : Eu 2+ , CdS: In, CaS: Ce 3+ , Y 3 (Al, Gd) 5 O 12 : Ce 2+ , Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , SrSiOn: Eu 2+ , ZnS : Al 3+ , Cu + , CaS: Sn 2+ , CaS: Sn 2+ , F, CaSO 4 : Ce 3+ , Mn 2+ , LiAlO 2 : Mn 2+ , BaMgAl 10 O 17 : Eu 2+ , Mn 2+ , ZnS: Cu + , Cl
  • Inorganic phosphor powders that emit green visible light (fluorescence having a wavelength of 500 nm to 540 nm) when irradiated with blue excitation light having a wavelength of 440 to 480 nm include SrAl 2 O 4 : Eu 2+ , SrGa 2 S 4 : Eu 2+ , SrBaSiO 4 : Eu 2+ , CdS: In, CaS: Ce 3+ , Y 3 (Al, Gd) 5 O 12 : Ce 2+ , Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce 3+ , SrSiOn: Eu 2+ and the like.
  • non-fluorescent powder that emits yellow visible light (fluorescence having a wavelength of 540 nm to 595 nm) when irradiated with excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm
  • Sr 3 WO 6 U
  • SrSO 4 Eu 2+ , Mn 2+
  • Examples of inorganic phosphor powders that emit red visible light (fluorescence having a wavelength of 600 nm to 700 nm) when irradiated with excitation light having a wavelength of 300 to 440 nm include CaS: Yb 2+ , Cl, Gd 3 Ga 4 O 12.
  • Inorganic phosphor powders that emit red visible light (fluorescence having a wavelength of 600 nm to 700 nm) when irradiated with blue excitation light having a wavelength of 440 to 480 nm include ZnS: Mn 2+ , Te 2+ , Mg 2 TiO 4 : Mn 4+ , K 2 SiF 6 : Mn 4+ , SrS: Eu 2+ , CaS: Eu 2+ , Na 1.23 K 0.42 Eu 0.12 TiSi 4 O 11 , Na 1.23 K 0.42 Eu 0.12 TiSi 5 O 13 : Eu 3+ , CdS: In, Te, CaAlSiN 3 : Eu 2+ , CaSiN 3 : Eu 2+ , (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ , Eu 2 W 2 O 7 and the like.
  • a plurality of inorganic phosphor powders may be mixed and used in accordance with the wavelength range of excitation light or light emission. For example, when white light is obtained by irradiation with ultraviolet excitation light, inorganic phosphor powders emitting blue, green, and red fluorescence may be mixed and used.
  • the dispersion medium of the inorganic phosphor powder is not particularly limited.
  • examples of the dispersion medium include glass, ceramics, and resins.
  • the glass as the dispersion medium is not particularly limited as long as it can stably hold the inorganic phosphor powder.
  • Specific examples of the glass that can be used as the dispersion medium include, for example, silicate glass, borate glass, SiO 2 —B 2 O 3 —RO glass (R is at least Mg, Ca, Sr, and Ba).
  • Borosilicate glass such as SnO—P 2 O 5 glass, borophosphate glass and the like. Of these, SiO 2 —B 2 O 3 —RO glass and SnO—P 2 O 5 glass are preferably used.
  • the ceramic as the dispersion medium include metal nitrides such as alumina, zirconia, barium titanate, silicon nitride, and titanium nitride.
  • the content of the inorganic phosphor powder in the wavelength conversion substrate 21 is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass to 95% by mass, and more preferably 10% by mass to 90% by mass, It is particularly preferably 50 to 90% by mass.
  • a reflective layer 24 made of a metal or an alloy is formed on the second main surface 21 b of the wavelength conversion substrate opposite to the light emitting element 10. For this reason, in the present embodiment, the light that is not absorbed by the wavelength conversion substrate 21 in the excitation light L0 and the light emitted to the reflection layer 24 among the fluorescence generated in the wavelength conversion substrate 21 is reflected in the reflection layer. 24 is reflected to the light emitting element 10 side.
  • the excitation light L0 enters the wavelength conversion substrate 21 the fluorescence L1 emitted from the inorganic phosphor powder that has absorbed the excitation light L0 and the reflected light L2 of the excitation light L0 are the first main surface 21a of the wavelength conversion substrate 21. Is emitted toward the light emitting element 10 side. Therefore, the light L3 emitted from the wavelength conversion substrate 21 shown in FIG. 1 to the light emitting element 10 side is a combined light of the fluorescence L1 and the reflected light L2. Therefore, for example, a white light source 1 useful as a light source of a liquid crystal display is realized by using an LED that emits blue light as the light emitting element 10 and a wavelength conversion element 20 that absorbs blue light and emits yellow light. can do. The combined light L3 is reflected by the dichroic mirror 11 and is extracted in a direction different from the light emitting element 10.
  • the material of the reflective layer 24 is not particularly limited as long as it is a metal or alloy that can reflect the excitation light L0.
  • the metal and alloy preferably used for forming the reflective layer 24 include at least one of these metals such as a metal selected from the group consisting of Ag, Al, Au, Pd, and Ti, and an Ag—Pd alloy. An alloy containing a kind of metal can be given.
  • the reflective layer 24 is preferably formed of a metal such as Ag or Al or an alloy containing at least one of Ag and Al. In that case, the light reflectance of the reflective layer 24 can be increased, and the intensity of the combined light L3 emitted from the light source 1 can be increased.
  • the reflective layer 24 is formed of Ag will be described.
  • the thickness of the reflective layer 24 is not particularly limited as long as it is a thickness that can suitably reflect the excitation light L0.
  • the thickness of the reflective layer 24 can be, for example, about 100 nm to 300 nm. If the thickness of the reflective layer 24 is too thin, the reflectance of the excitation light L0 may be too low. On the other hand, if the thickness of the reflective layer 24 is too thick, an increase in film stress or surface scattering may occur.
  • a reflection suppression layer 22 is formed on the first main surface 21a of the wavelength conversion substrate 21.
  • the reflection of the excitation light L0 about to enter from the first main surface 21a on the first main surface 21a is suppressed.
  • the reflection of the fluorescence L1 and the reflected light L2 on the first main surface 21a is also suppressed.
  • the utilization efficiency of the excitation light L0 can be increased, and the intensity of the synthesized light L3 can be increased.
  • the reflection suppressing layer 22 is not particularly limited as long as it can suppress the reflection of the excitation light L0 on the first main surface 21a.
  • the reflection suppression layer 22 can be configured by a stacked body in which low refractive index layers 22L and high refractive index layers 22H are alternately stacked.
  • the low refractive index layer 22L is a layer having a relatively low refractive index.
  • the low refractive index layer 22L can be formed of, for example, silicon oxide, magnesium fluoride, or the like.
  • the high refractive index layer 22H is a layer having a relatively high refractive index.
  • the high refractive index layer 22H can be formed of, for example, tantalum oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, niobium oxide, titanium oxide, hafnium oxide, or the like.
  • the refractive index of the high refractive index layer 22H and the refractive index of the low refractive index layer 22L are preferably different by 0.1 or more.
  • the total number of the low refractive index layer 22L and the high refractive index layer 22H is not particularly limited, but is preferably about 2 to 50, more preferably about 4 to 20, and more preferably about 4 to 10. More preferably.
  • the reflection suppressing effect may not be sufficiently obtained.
  • the total number of the low-refractive index layers 22L and the high-refractive index layers 22H is too small, the reflection suppressing effect may not be sufficiently obtained.
  • the total number of the low-refractive index layers 22L and the high-refractive index layers 22H is too large, the film stress may increase and the film may be easily peeled off. Further, the time required for forming the low refractive index layer 22L and the high refractive index layer 22H may be too long.
  • the thicknesses of the low refractive index layer 22L and the high refractive index layer 22H can be appropriately set according to the wavelength for which reflection is to be suppressed.
  • the thicknesses of the low refractive index layer 22L and the high refractive index layer 22H can be set to, for example, about 10 nm to 200 nm.
  • An adhesion layer 23 is formed between the reflective layer 24 and the wavelength conversion substrate 21.
  • the adhesion layer 23 has an adhesion strength with the reflection layer 24 higher than an adhesion strength between the reflection layer 24 and the wavelength conversion substrate 21, and has an adhesion strength with the wavelength conversion substrate 21 between the reflection layer 24 and the wavelength conversion substrate 21. It is a layer higher than the adhesion strength. Therefore, the adhesion strength between the reflective layer 24 and the wavelength conversion substrate 21 is enhanced by the adhesion layer 23.
  • the adhesion layer 23 is not particularly limited as long as the adhesion strength between the reflective layer 24 and the wavelength conversion substrate 21 can be improved.
  • the adhesion layer 23 can be formed of, for example, aluminum oxide, chromium oxide, copper oxide, titanium, chromium, an alloy containing chromium, or the like.
  • Specific examples of the alloy containing chromium include a NiCr alloy.
  • the thickness of the adhesion layer 23 can be set to, for example, about 5 nm to 500 nm. If the adhesion layer 23 is too thin, the effect of improving the adhesion strength may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the adhesion layer 23 is too thick, peeling may occur due to an increase in film stress. In particular, in the case of chromium oxide and copper oxide, if the adhesion layer 23 is too thick, light absorption by the adhesion layer 23 becomes too large, and the intensity of reflected light may decrease.
  • the thickness of the adhesion layer 23 is preferably 10 nm or less, for example. If the adhesion layer 23 is too thick, light absorption by the adhesion layer 23 becomes too large, and the intensity of reflected light may decrease. On the other hand, if the adhesion layer 23 is too thin, the effect of improving the adhesion strength may not be sufficiently obtained. For this reason, when the adhesion layer 23 is made of a metal or an alloy such as titanium, chromium, or an alloy containing chromium, the thickness of the adhesion layer 23 is preferably 0.1 nm or more, for example.
  • the adhesion layer 23 may not be formed between the reflection layer (Al) and the wavelength conversion substrate 21.
  • solder fixing layer 26 made of Au or an alloy containing Au, or an alloy containing Sn or Sn and having high solder wettability is laminated via a barrier layer 25.
  • the solder fixing layer 26 is joined to the housing 12 by a solder layer 13 formed of various solders such as Sn alloy.
  • the solder fixing layer 26 is a layer for increasing the bonding strength of the solder layer 13.
  • the thickness of the solder fixing layer 26 can be, for example, about 100 nm to 500 nm. If the thickness of the solder fixing layer 26 is too thin, wettability may be reduced. On the other hand, if the thickness of the solder fixing layer 26 is too thick, the productivity may decrease.
  • the barrier layer 25 is composed of a NiCr alloy layer made of Ni or NiCr alloy, a Pt layer made of Pt, or a Pd layer made of Pd. This barrier layer 25 can effectively suppress damage to the reflective layer 24 due to solder during bonding with solder.
  • the thickness of the barrier layer 25 can be, for example, about 100 nm to 2000 nm. If the thickness of the barrier layer 25 is too thin, a sufficient barrier effect cannot be obtained, and the reflective layer 24 may be damaged. On the other hand, if the barrier layer 25 is too thick, the solder fixing layer 26 may be cracked due to film stress.
  • the molar ratio (Ni / Cr) of Ni and Cr can be 50 or more and less than 100.
  • the reflective layer 24 made of metal or alloy is provided. For this reason, as supported by the following examples and comparative examples, it is possible to effectively suppress the intensity reduction of the combined light L3 during use of the light source 1.
  • the reason why this effect is obtained is made of a metal or an alloy, and by forming the reflective layer 24 having a high thermal conductivity on the second main surface, the thermal quenching accompanying the temperature rise of the wavelength conversion substrate 21 is suppressed.
  • the barrier layer 25, the solder fixing layer 26, and the solder layer 13 made of metal or alloy and having high thermal conductivity are formed on the reflective layer 24. For this reason, the heat dissipation is higher, and it is considered that the thermal quenching accompanying the temperature rise of the wavelength conversion substrate 21 is more effectively suppressed.
  • the casing 12 is preferably made of a material having high thermal conductivity such as metal or alloy.
  • a material having high thermal conductivity such as metal or alloy.
  • an inorganic adhesive layer made of a cured product of an inorganic adhesive may be provided. In this case, it is not always necessary to provide the barrier layer 25 and the solder fixing layer 26.
  • the semiconductor light emitting element 10 that easily generates heat, such as a high-power LED or a laser element, is used, and wavelength conversion is performed. This is considered to be more remarkable when the temperature of the substrate 21 is likely to rise.
  • the reflective layer 24 made of a metal or an alloy and having a low light transmittance on the second main surface 21b of the wavelength conversion substrate 21 makes the wavelength conversion element 20 a reflective type instead of a transmissive type. This is the first time it is realized.
  • the wavelength conversion substrate 21 is made of an inorganic material such as glass and inorganic phosphor powder.
  • a phosphor powder made of an organic material may be used, and a dispersion medium of the phosphor powder may be a ceramic or an organic resin.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the light emitting element 10 may be arranged so that the excitation light L0 is obliquely incident on the wavelength conversion substrate 21, and the light source may be configured without using the dichroic mirror 11.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a light source according to this modification. As shown in FIG. 4, in this modification, a recess 12 b is formed on the surface 12 a of the housing 12. The wavelength conversion element 20 is disposed in the recess 12b. The surface 20 a of the wavelength conversion element 20 is flush with the surface 12 a of the housing 12. Therefore, in this modification, the side surface of the wavelength conversion element 20 is covered with the housing 12. For this reason, emission of light from the side surface of the wavelength conversion element 20 is suppressed. Therefore, the intensity of light emitted from the surface 20a of the wavelength conversion element 20 can be increased. Therefore, the intensity of the emitted light L3 can be increased.
  • FIG. 5 is a schematic view of a backlight unit for liquid crystal according to the second embodiment.
  • the liquid crystal backlight unit 2 of the present embodiment is used as a backlight unit of a liquid crystal display device.
  • the liquid crystal backlight unit 2 includes a light source 1 a and a light guide 30.
  • the light source 1 a includes a light emitting element 10, a dichroic mirror 11, and a wavelength conversion element 20 attached to the housing 12 by a solder layer 13.
  • the excitation light L0 emitted from the light source 10 is guided to the wavelength conversion element 20 by the dichroic mirror 11.
  • the light L3 that is the combined light of the fluorescence and the reflected light is transmitted through the dichroic mirror 11.
  • the light L3 transmitted through the dichroic mirror 11 enters from the side surface 30a of the light guide 30.
  • the light that has entered the light guide 30 is guided through the light guide 30 and emitted from the main surface 30b as the planar light L4.
  • a reflective layer made of a metal or an alloy is provided. For this reason, the intensity
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a backlight unit for liquid crystal according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a backlight unit for liquid crystal according to a fourth embodiment.
  • the liquid crystal backlight units 2a and 2b of the third and fourth embodiments differ from the liquid crystal backlight unit 2 of the second embodiment only in the configuration of the light source. As shown in FIGS. 6 and 7, the light sources 1 b and 1 c used in the third and fourth embodiments do not have the dichroic mirror 11.
  • the emitted light L0 from the light emitting element 10 is directly incident on the wavelength conversion element 20, and the light L3 emitted from the wavelength conversion element 20 is directly incident on the side surface 30a of the light guide 30.
  • the light emitting element 10 and the wavelength conversion element 20 are arranged.
  • an aluminum oxide adhesion layer is formed on the opposite surface on which the antireflection layer is formed so as to have a thickness of 134 nm
  • Ag is formed on the adhesion layer so as to have a thickness of 200 nm.
  • a reflective layer was formed.
  • a barrier layer made of NiCr alloy is formed on the reflective layer so as to have a thickness of 500 nm
  • a solder fixing layer made of Au is formed on the barrier layer so as to have a thickness of 300 nm.
  • the wavelength conversion element After joining the produced wavelength conversion element and the metal casing using solder, the wavelength conversion element is arranged so that light is irradiated onto the surface on the side where the antireflection layer is formed at a current of 30 mA.
  • the irradiated laser beam (wavelength 440nm to 450nm) is continuously irradiated for 30 minutes, the intensity of the light that is converted by the wavelength conversion substrate immediately after the start of irradiation and 30 minutes after the start of irradiation is measured, and the light emission over time The amount of strength reduction was evaluated. Moreover, it was confirmed visually that there was no damage. As a result, the amount of decrease in emission intensity of the wavelength conversion element in this example was as small as 15%. Further, no damage was observed in the wavelength conversion element and its surroundings.
  • the wavelength conversion element produced by the same method as in the example was adhered to the housing using an epoxy resin so that light was irradiated on the surface on the side where the antireflection layer was formed, and then the same evaluation as in the example was performed. It was. As a result, the wavelength conversion element was damaged about 20 minutes after the start of irradiation.

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Abstract

　光源使用中に波長変換素子が破損したり、波長変換素子を備える光源から出射される光の強度が低下するのを抑制し得る波長変換素子を提供する。　波長変換素子２０は、波長変換基板２１と、反射層２４とを備えている。波長変換基板２１は、励起光Ｌ０が入射したときに、励起光Ｌ０の一部を吸収し、励起光Ｌ０とは波長が異なる光を発する。反射層２４は、波長変換基板２１の一方の表面２１ｂの上に配置されている。反射層２４は、金属または合金からなる。

Description

波長変換素子、光源及び液晶用バックライトユニット
　本発明は、波長変換素子、それを備える光源及び液晶用バックライトユニットに関する。
　近年、例えば、液晶ディスプレイのバックライトなどの用途に用いられる白色光源の開発が盛んに行われている。そのような白色光源の一例として、例えば下記の特許文献１には、青色光を出射するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）の光出射側にＬＥＤからの光の一部を吸収し、黄色の光を出射する波長変換部材を配置した光源が開示されている。この光源からは、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。
特開２００５－２０９８５２号公報
　しかしながら、本発明者らが鋭意研究した結果、ＬＥＤを複数配置した光源などの場合、光源使用中において、波長変換素子が破損したり、経時的に出射される光の強度が低下するという問題があることが分かった。
　本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源使用中に波長変換素子が破損したり、波長変換素子を備える光源から出射される光の強度が低下するのを抑制し得る波長変換素子を提供することにある。
　本発明に係る波長変換素子は、波長変換基板と、反射層とを備えている。波長変換基板は、励起光が入射したときに、励起光の一部を吸収し、励起光とは波長が異なる光を発する。反射層は、波長変換基板の一方の表面の上に配置されている。反射層は、金属または合金からなる。
　なお、本発明において、「基板」には、シート状またはフィルム状の部材が含まれるものとする。
　本発明に係る波長変換素子は、波長変換基板の他方の表面の上に形成されており、波長変換基板の他方の表面から入射しようとする光の反射を抑制する反射抑制層をさらに備えていることが好ましい。
　本発明に係る波長変換素子では、反射抑制層は、屈折率が相対的に低い低屈折率層と、屈折率が相対的に高い高屈折率層とが交互に積層された積層体により形成されていることが好ましい。
　本発明に係る波長変換素子では、反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｄ及びＴｉからなる群から選ばれた金属またはＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｄ及びＴｉからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属を含む合金からなることが好ましい。
　本発明に係る波長変換素子は、反射層と波長変換基板との間に形成されており、反射層と波長変換基板との密着強度を高める密着層をさらに備えていることが好ましい。
　本発明に係る波長変換素子では、密着層は、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化銅、チタン、クロムまたはクロムを含む合金からなることが好ましい。
　本発明に係る波長変換素子は、反射層の上に形成されている半田固定層をさらに備えていることが好ましい。
　半田固定層は、ＡｕまたはＡｕを含む合金、ＳｎまたはＳｎを含む合金、ＩｎまたはＩｎを含む合金、ＰｂまたはＰｂを含む合金、ＡｌまたはＡｌを含む合金、若しくは、ＡｇまたはＡｇを含む合金からなることが好ましい。
　本発明に係る波長変換素子は、半田固定層と反射層との間に形成されており、Ｎｉ、ＮｉＣｒ合金、ＰｔまたはＰｄからなるバリア層をさらに備えていることが好ましい。
　本発明に係る波長変換素子では、波長変換基板は、無機蛍光体粉末が分散しているガラスまたはセラミックスからなることが好ましい。
　本発明に係る光源は、上記本発明に係る波長変換素子と、波長変換基板の他方の表面に対して励起光を出射する発光素子とを備えている。
　本発明に係る光源では、発光素子は、半導体発光素子により構成されていることが好ましい。
　本発明に係る光源では、波長変換素子は、反射層の上に形成されており、ＡｕまたはＡｕを含む合金、もしくは、ＳｎまたはＳｎを含む合金からなる半田固定層をさらに有することが好ましい。その場合において、本発明に係る光源は、筐体と、筐体と波長変換基板の半田固定層とを接合している半田層とをさらに備えていることが好ましい。
　本発明に係る液晶用バックライトユニットは、上記本発明に係る光源と、導光体とを有する。導光体は、主面と側面とを有する。導光体は、波長変換素子からの光を側面で受光し、主面から面状光として出射する。
　本発明によれば、光源使用中において、波長変換素子の破損や波長変換素子を備える光源から出射される光の強度の低下を抑制し得る波長変換素子を提供することができる。
図１は、本発明を実施した一実施形態に係る光源の模式図である。 図２は、本発明を実施した一実施形態における波長変換素子の略図的断面図である。 図３は、反射抑制層の略図的断面図である。 図４は、変形例に係る光源の模式図である。 図５は、第２の実施形態に係る液晶用バックライトユニットの模式図である。 図６は、第３の実施形態に係る液晶用バックライトユニットの模式図である。 図７は、第４の実施形態に係る液晶用バックライトユニットの模式図である。
　以下、本発明を実施した好ましい形態について、図１に示す光源１を例に挙げて説明する。但し、光源１及び光源１に含まれる波長変換素子２０は、単なる例示である。本発明に係る光源及び波長変換素子は、光源１及び波長変換素子２０に何ら限定されない。
　図１は、本実施形態に係る光源の模式図である。図２は、本実施形態における波長変換素子の略図的断面図である。図３は、本実施形態における反射抑制層の略図的断面図である。
　図１に示すように、光源１は、発光素子１０と、波長変換素子２０と、ダイクロイックミラー１１と、筐体１２とを備えている。発光素子１０、ダイクロイックミラー１１及び波長変換素子２０は、筐体１２の内部に収納されて固定されている。筐体１２は、発光素子１０、ダイクロイックミラー１１及び波長変換素子２０を保持できるものである限りにおいて特に限定されない。筐体１２は、例えば、樹脂や金属、合金により形成することができる。なかでも、筐体１２は、金属や合金などの熱伝導率の高い材料からなるものであることが好ましい。具体的には、筐体１２は、例えば、鉄、アルミニウム、銅などの金属や、ステンレスなどの合金により形成されていることが好ましい。
　発光素子１０は、波長変換素子２０に向けて、波長変換素子２０の励起光を出射する。発光素子１０は、励起光を出射できるものであるかぎりにおいて特に限定されない。発光素子１０は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）、レーザー発光素子、ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）発光素子、プラズマ発光素子などにより構成することができる。
　図２に示すように、波長変換素子２０は、波長変換基板２１を備えている。波長変換基板２１は、第１及び第２の主面２１ａ、２１ｂを有する。波長変換基板２１は、第１の主面２１ａが発光素子１０（図１を参照）側を向き、発光素子１０から出射された励起光Ｌ０が第１の主面２１ａに入射するように配置されている。
　波長変換基板２１は、励起光Ｌ０を吸収し、吸収した励起光とは波長が異なる光を出射する蛍光体を含む。具体的には、本実施形態では、波長変換基板２１は、無機蛍光体粉末が分散しているガラスからなる。このため、波長変換基板２１は、励起光Ｌ０の一部を吸収し、吸収した励起光とは波長が異なる光を出射する。無機蛍光体粉末及びガラスは、高い耐熱性を有するため、無機蛍光体粉末が分散しているガラスにより波長変換基板２１を形成することにより、波長変換基板２１の高い耐熱性を実現することができる。
　波長変換基板２１の厚みは、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ～３．０ｍｍ程度とすることができる。波長変換基板２１が厚すぎると、励起光Ｌ０のうち波長変換基板２１により吸収される光の割合が多くなり、反射光Ｌ２の強度が低くなりすぎる場合がある。一方、波長変換基板２１が薄すぎると、蛍光Ｌ１の強度が低くなりすぎる場合がある。
　なお、無機蛍光体粉末は、光源１から出射させようとする光Ｌ３の波長や、発光素子１０から出射される励起光Ｌ０の波長などに応じて適宜選択することができる。無機蛍光体粉末は、例えば、酸化物無機蛍光体、窒化物無機蛍光体、酸窒化物無機蛍光体、硫化物無機蛍光体、酸硫化物無機蛍光体、希土類硫化物無機蛍光体、アルミン酸塩化物無機蛍光体及びハロリン酸塩化物無機蛍光体から選ばれた１種以上からなるものとすることができる。
　波長３００～４４０ｎｍの紫外～近紫外の励起光を照射すると青色の可視光（波長が４４０ｎｍ～４８０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体粉末としては、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｂａ）３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
　波長３００～４４０ｎｍの紫外～近紫外の励起光を照射すると緑色の可視光（波長が５００ｎｍ～５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体粉末としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＣｄＳ：Ｉｎ、ＣａＳ：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉＯｎ：Ｅｕ２＋、ＺｎＳ：Ａｌ３＋，Ｃｕ＋、ＣａＳ：Ｓｎ２＋、ＣａＳ：Ｓｎ２＋，Ｆ、ＣａＳＯ４：Ｃｅ３＋，Ｍｎ２＋、ＬｉＡｌＯ２：Ｍｎ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ＋，Ｃｌ－、Ｃａ３ＷＯ６：Ｕ、Ｃａ３ＳｉＯ４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、Ｓｒ０．２Ｂａ０．７Ｃｌ１．１Ａｌ２Ｏ３．４５：Ｃｅ３＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｂａ２Ｌｉ２Ｓｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、ＺｎＯ：Ｓ、ＺｎＯ：Ｚｎ、Ｃａ２Ｂａ３（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
　波長４４０～４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると緑色の可視光（波長が５００ｎｍ～５４０ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体粉末としては、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＢａＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＣｄＳ：Ｉｎ、ＣａＳ：Ｃｅ３＋、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉＯｎ：Ｅｕ２＋などが挙げられる。
　波長３００～４４０ｎｍの紫外～近紫外の励起光を照射すると黄色の可視光（波長が５４０ｎｍ～５９５ｎｍの蛍光）を発する無蛍光体粉末としては、ＺｎＳ：Ｅｕ２＋、Ｂａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｕ、Ｓｒ３ＷＯ６：Ｕ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、ＳｒＳＯ４：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、ＺｎＳ：Ｐ、ＺｎＳ：Ｐ３－，Ｃｌ－、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋などが挙げられる。
　波長４４０～４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると黄色の可視光（波長が５４０ｎｍ～５９５ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体粉末としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇｄ）５Ｏ１２：Ｃｅ２＋、Ｂａ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｕ、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋が挙げられる。
　波長３００～４４０ｎｍの紫外～近紫外の励起光を照射すると赤色の可視光（波長が６００ｎｍ～７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体粉末としては、ＣａＳ：Ｙｂ２＋，Ｃｌ、Ｇｄ３Ｇａ４Ｏ１２：Ｃｒ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋、Ｎａ（Ｍｇ，Ｍｎ）２ＬｉＳｉ４Ｏ１０Ｆ２：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｓｎ２＋、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｒ３＋、ＳｒＢ８Ｏ１３：Ｓｍ２＋、ＭｇＳｒ３Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、α－ＳｒＯ・３Ｂ２Ｏ３：Ｓｍ２＋、ＺｎＳ－ＣｄＳ、ＺｎＳｅ：Ｃｕ＋，Ｃｌ、ＺｎＧａ２Ｓ４：Ｍｎ２＋、ＺｎＯ：Ｂｉ３＋、ＢａＳ：Ａｕ，Ｋ、ＺｎＳ：Ｐｂ２＋、ＺｎＳ：Ｓｎ２＋，Ｌｉ＋、ＺｎＳ：Ｐｂ，Ｃｕ、ＣａＴｉＯ３：Ｐｒ３＋、ＣａＴｉＯ３：Ｅｕ３＋、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、（Ｙ、Ｇｄ）２Ｏ３：Ｅｕ３＋、ＣａＳ：Ｐｂ２＋，Ｍｎ２＋、ＹＰＯ４：Ｅｕ３＋、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｙ（Ｐ、Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＳｒＡｌ４Ｏ７：Ｅｕ３＋、ＣａＹＡｌＯ４：Ｅｕ３＋、ＬａＯ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＬｉＷ２Ｏ８：Ｅｕ３＋，Ｓｍ３＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋などが挙げられる。
　波長４４０～４８０ｎｍの青色の励起光を照射すると赤色の可視光（波長が６００ｎｍ～７００ｎｍの蛍光）を発する無機蛍光体粉末としては、ＺｎＳ：Ｍｎ２＋，Ｔｅ２＋、Ｍｇ２ＴｉＯ４：Ｍｎ４＋、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４＋、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋、ＣａＳ：Ｅｕ２＋、Ｎａ１．２３Ｋ０．４２Ｅｕ０．１２ＴｉＳｉ４Ｏ１１、Ｎａ１．２３Ｋ０．４２Ｅｕ０．１２ＴｉＳｉ５Ｏ１３：Ｅｕ３＋、ＣｄＳ：Ｉｎ，Ｔｅ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、ＣａＳｉＮ３：Ｅｕ２＋、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｅｕ２Ｗ２Ｏ７などが挙げられる。
　励起光や発光の波長域に合わせて、複数の無機蛍光体粉末を混合して用いてもよい。例えば、紫外域の励起光を照射して白色光を得る場合は、青色、緑色、赤色の蛍光を発する無機蛍光体粉末を混合して使用すればよい。
　無機蛍光体粉末の分散媒は、特に限定されない。分散媒としては、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂などが挙げられる。
　分散媒としてのガラスは、無機蛍光体粉末を安定して保持できるものである限りにおいて特に限定されない。分散媒として用いることのできるガラスの具体例としては、例えば、珪酸塩系ガラス、硼酸塩系ガラス、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３－ＲＯ系ガラス（Ｒは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａの少なくとも一種）などの硼珪酸塩系ガラス、ＳｎＯ－Ｐ２Ｏ５系ガラスなどのリン酸塩系ガラス、硼リン酸塩系ガラスなどが挙げられる。なかでも、ＳｉＯ２－Ｂ２Ｏ３－ＲＯ系ガラスやＳｎＯ－Ｐ２Ｏ５系ガラスが好ましく用いられる。
　分散媒としてのセラミックスの具体例としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、チタン酸バリウム、窒化ケイ素、窒化チタン等の金属窒化物などが挙げられる。
　波長変換基板２１における無機蛍光体粉末の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．０１質量％～９５質量％であることが好ましく、１０質量％～９０質量％であることがより好ましく、５０質量％～９０質量％であることが特に好ましい。図２に示すように、波長変換基板の、発光素子１０とは反対側の第２の主面２１ｂの上には、金属または合金からなる反射層２４が形成されている。このため、本実施形態では、励起光Ｌ０のうち、波長変換基板２１により吸収されなかった光や、波長変換基板２１において生じた蛍光のうち、反射層２４側に出射された光は、反射層２４によって、発光素子１０側に反射される。よって、励起光Ｌ０が波長変換基板２１に入射すると、励起光Ｌ０を吸収した無機蛍光体粉末が発する蛍光Ｌ１と、励起光Ｌ０の反射光Ｌ２とが波長変換基板２１の第１の主面２１ａから発光素子１０側に向けて出射される。よって、図１に示す波長変換基板２１から発光素子１０側に出射する光Ｌ３は、蛍光Ｌ１と反射光Ｌ２との合成光となる。従って、発光素子１０として青色光を出射するＬＥＤを用い、青色光を吸収し、黄色光を発光する波長変換素子２０を用いることにより、例えば、液晶ディスプレイの光源として有用な白色光光源１を実現することができる。なお、合成光Ｌ３は、ダイクロイックミラー１１により反射されることにより、発光素子１０とは異なる方向に取り出される。
　反射層２４の材質は、励起光Ｌ０を反射できる金属または合金であれば特に限定されない。反射層２４の形成に好ましく用いられる金属及び合金としては、例えば、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｄ及びＴｉからなる群から選ばれた金属や、Ａｇ－Ｐｄ合金などの、これらの金属のうちの少なくとも一種の金属を含む合金が挙げられる。なかでも、反射層２４は、ＡｇやＡｌなどの金属またはＡｇ及びＡｌのうちの少なくとも一種を含む合金により形成されていることが好ましい。その場合、反射層２４の光反射率を高くでき、光源１から出射される合成光Ｌ３の強度を高めることができる。以下、本実施形態では、反射層２４がＡｇにより形成されている例について説明する。
　なお、反射層２４の厚みは、励起光Ｌ０を好適に反射できる厚みである限りにおいて特に限定されない。反射層２４の厚みは、例えば、１００ｎｍ～３００ｎｍ程度とすることができる。反射層２４の厚みが薄すぎると、励起光Ｌ０の反射率が低くなりすぎる場合がある。一方、反射層２４の厚みが厚すぎると、膜応力の増加や表面散乱の影響が生じる場合がある。
　一方、波長変換基板２１の第１の主面２１ａの上には、反射抑制層２２が形成されている。この反射抑制層２２の膜厚を調整することで、第１の主面２１ａから入射しようとする励起光Ｌ０の第１の主面２１ａにおける反射が抑制される。また、蛍光Ｌ１や反射光Ｌ２の第１の主面２１ａにおける反射も抑制される。その結果、励起光Ｌ０の利用効率を高めることができ、合成光Ｌ３の強度を高めることができる。
　反射抑制層２２は、第１の主面２１ａにおける励起光Ｌ０の反射を抑制できるものであれば特に限定されない。反射抑制層２２は、例えば、図３に示すように、低屈折率層２２Ｌと高屈折率層２２Ｈとが交互に積層された積層体により構成することができる。ここで、低屈折率層２２Ｌは、相対的に屈折率が低い層である。低屈折率層２２Ｌは、例えば、酸化ケイ素、フッ化マグネシウムなどにより形成することができる。高屈折率層２２Ｈは、相対的に屈折率が高い層である。高屈折率層２２Ｈは、例えば、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ハフニウムなどにより形成することができる。なお、高屈折率層２２Ｈの屈折率と、低屈折率層２２Ｌの屈折率とは、０．１以上異なることが好ましい。低屈折率層２２Ｌと高屈折率層２２Ｈとの総数は、特に限定されないが、例えば、２～５０程度であることが好ましく、４～２０程度であることがより好ましく、４～１０程度であることがさらに好ましい。低屈折率層２２Ｌと高屈折率層２２Ｈとの総数が少なすぎると、反射抑制効果が十分に得られなくなる場合がある。一方、低屈折率層２２Ｌと高屈折率層２２Ｈとの総数が多すぎると、膜応力が大きくなり、剥がれやすくなる場合がある。また、低屈折率層２２Ｌと高屈折率層２２Ｈとの形成に要する時間が長くなりすぎる場合がある。
　低屈折率層２２Ｌと高屈折率層２２Ｈとのそれぞれの厚みは、反射を抑制しようとする波長に応じて適宜設定することができる。低屈折率層２２Ｌと高屈折率層２２Ｈとのそれぞれの厚みは、例えば、１０ｎｍ～２００ｎｍ程度とすることができる。
　反射層２４と波長変換基板２１の間には、密着層２３が形成されている。密着層２３は、反射層２４との密着強度が、反射層２４と波長変換基板２１との密着強度よりも高く、かつ波長変換基板２１との密着強度が、反射層２４と波長変換基板２１との密着強度よりも高い層である。従って、この密着層２３により、反射層２４と波長変換基板２１との密着強度が高められている。密着層２３は、反射層２４と波長変換基板２１との密着強度を向上可能なものである限りにおいて特に限定されない。密着層２３は、例えば、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化銅、チタン、クロム、クロムを含む合金などにより形成することができる。クロムを含む合金の具体例としては、ＮｉＣｒ合金が挙げられる。
　なお、密着層２３が酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化銅などの酸化物からなる場合は、密着層２３の厚みは、例えば、５ｎｍ～５００ｎｍ程度とすることができる。密着層２３が薄すぎると、密着強度の向上効果が十分に得られない場合がある。一方、密着層２３が厚すぎると、膜応力の増加により剥がれが生じる場合がある。特に、酸化クロム、酸化銅の場合には、密着層２３が厚すぎると、密着層２３による光吸収が大きくなりすぎ、反射光の強度が低下してしまう場合がある。
　密着層２３がチタン、クロム、クロムを含む合金などの金属や合金からなる場合は、密着層２３の厚みは、例えば、１０ｎｍ以下であることが好ましい。密着層２３が厚すぎると、密着層２３による光吸収が大きくなりすぎ、反射光の強度が低下してしまう場合がある。一方、密着層２３が薄すぎると、密着強度の向上効果が十分に得られない場合がある。このため、密着層２３がチタン、クロム、クロムを含む合金などの金属や合金からなる場合は、密着層２３の厚みは、例えば、０．１ｎｍ以上であることが好ましい。
　また、密着強度が高いＡｌを反射層２４として用いる場合は、反射層（Ａｌ）と波長変換基板２１との間には密着層２３を形成しなくてもよい。
　反射層２４の上には、バリア層２５を介して、ＡｕまたはＡｕを含む合金、もしくは、ＳｎまたはＳｎを含む合金からなり、半田濡れ性の高い半田固定層２６が積層されている。そして、半田固定層２６が、Ｓｎ合金などの各種半田により形成されている半田層１３により筐体１２に接合されている。ここで半田固定層２６は、半田層１３による接合強度を高めるための層である。半田固定層２６の厚みは、例えば、１００ｎｍ～５００ｎｍ程度とすることができる。半田固定層２６の厚みが薄すぎると、濡れ性が低下する場合がある。一方、半田固定層２６の厚みが厚すぎると、生産性が低下する場合がある。
　バリア層２５は、Ｎｉ、ＮｉＣｒ合金からなるＮｉＣｒ合金層、ＰｔからなるＰｔ層、またはＰｄからなるＰｄ層により構成されている。このバリア層２５により、半田による接合時に、半田により反射層２４が損傷することを効果的に抑制することができる。バリア層２５の厚みは、例えば、１００ｎｍ～２０００ｎｍ程度とすることができる。バリア層２５の厚みが薄すぎると、バリア効果が十分に得られず、反射層２４が損傷する場合がある。一方、バリア層２５の厚みが厚すぎると、膜応力により半田固定層２６に割れが生じる場合がある。
　なお、バリア層２５をＮｉＣｒ合金により形成する場合、ＮｉとＣｒとのモル比（Ｎｉ／Ｃｒ）は、５０以上１００未満とすることができる。
　以上説明したように、本実施形態では、金属または合金からなる反射層２４が設けられている。このため、以下の実施例及び比較例によっても裏付けられるように、光源１の使用中における合成光Ｌ３の強度低下を効果的に抑制することができる。この効果が得られる理由は、金属または合金からなり、熱伝導率の高い反射層２４を第２の主面の上に形成することにより、波長変換基板２１の温度上昇に伴う熱消光が抑制されたためであると考えられる。特に、本実施形態では、反射層２４の上に、金属または合金からなり、熱伝導率の高いバリア層２５や半田固定層２６及び半田層１３が形成されている。このため、放熱性がより高くなっており、波長変換基板２１の温度上昇に伴う熱消光がより効果的に抑制されたものと考えられる。
　また、熱消光のより効果的な抑制を図る観点からは、筐体１２は、金属や合金などの熱伝導率の高い材料からなるものであることが好ましい。半田層１３に換えて、例えば無機接着剤の硬化物からなる無機接着層を設けてもよい。この場合は、バリア層２５及び半田固定層２６を設ける必要は必ずしもない。
　この本実施形態の効果は、発光素子１０の種類に関わらず得られるものであると考えられるが、高出力のＬＥＤやレーザー素子などの発熱しやすい半導体発光素子１０が用いられており、波長変換基板２１の温度が上昇しやすい場合により顕著に奏されるものと考えられる。
　なお、この波長変換基板２１の第２の主面２１ｂの上に金属または合金からなり、光透過率の低い反射層２４を形成することは、波長変換素子２０を、透過型ではなく、反射型にすることによって初めて実現されることである。
　上記実施形態では、波長変換基板２１が、ガラス及び無機蛍光体粉末という無機材料からなる場合について説明した。但し、本発明は、これに限定されない。例えば、有機材料からなる蛍光体粉末を用いてもよいし、蛍光体粉末の分散媒をセラミックスや有機樹脂にしてもよい。
　上記実施形態では、ダイクロイックミラー１１を用いて合成光Ｌ３を取り出す例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、発光素子１０を、波長変換基板２１に対して励起光Ｌ０が斜めに入射するように配置し、ダイクロイックミラー１１を用いずに光源を構成してもよい。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例や変形例について説明する。以下の説明において、上記実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
　（変形例）
　図４は、本変形例に係る光源の模式図である。図４に示すように、本変形例では、筐体１２の表面１２ａに凹部１２ｂが形成されている。波長変換素子２０は、その凹部１２ｂ内に配置されている。波長変換素子２０の表面２０ａは、筐体１２の表面１２ａと面一である。よって、本変形例では、波長変換素子２０の側面が筐体１２により覆われている。このため、波長変換素子２０の側面からの光の出射が抑制されている。よって、波長変換素子２０の表面２０ａから出射する光の強度を高めることができる。従って、出射光Ｌ３の強度を高めることができる。
　（第２の実施形態）
　図５は、第２の実施形態に係る液晶用バックライトユニットの模式図である。本実施形態の液晶用バックライトユニット２は、液晶表示装置のバックライトユニットとして用いられるものである。
　液晶用バックライトユニット２は、光源１ａと、導光体３０とを備えている。光源１ａは、発光素子１０と、ダイクロイックミラー１１と、半田層１３により筐体１２に取り付けられた波長変換素子２０とを有する。光源１０から出射された励起光Ｌ０は、ダイクロイックミラー１１により波長変換素子２０に導かれる。一方、蛍光と反射光との合成光である光Ｌ３は、ダイクロイックミラー１１を透過する。ダイクロイックミラー１１を透過した光Ｌ３は、導光体３０の側面３０ａから入射する。導光体３０に入射した光は、導光体３０内を導光され、主面３０ｂから面状光Ｌ４として出射される。
　本実施形態においても、金属または合金からなる反射層が設けられている。このため、液晶用バックライトユニット２の使用中における合成光Ｌ３の強度低下を効果的に抑制することができる。
　（第３及び第４の実施形態）
　図６は、第３の実施形態に係る液晶用バックライトユニットの模式図である。図７は、第４の実施形態に係る液晶用バックライトユニットの模式図である。
　第３及び第４の実施形態の液晶用バックライトユニット２ａ、２ｂは、上記第２の実施形態の液晶用バックライトユニット２と、光源の構成においてのみ異なる。図６及び図７に示すように、第３及び第４の実施形態において用いられている光源１ｂ、１ｃは、ダイクロイックミラー１１を有さない。第３及び第４の実施形態においては、発光素子１０からの出射光Ｌ０が直接波長変換素子２０に入射し、波長変換素子２０から出射された光Ｌ３が導光体３０の側面３０ａに直接入射するように発光素子１０及び波長変換素子２０が配置されている。
　以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
　（実施例）
　まず、ホウケイ酸系ガラスからなるガラス粉末８５質量％に対し、ＣａＳ：Ｃｅ３＋の蛍光体粉末１５質量％を添加し、混合した後、焼成し、厚み０．２ｍｍの波長変換基板を作製した。
　次に、作製した波長変換基板の一方の表面に、低屈折率層が酸化ケイ素からなり、高屈折率層が酸化タンタルからなる厚さ２５０ｎｍの反射抑制層を形成した。
　さらに、反射抑制層を形成した反対側の表面に、厚さが１３４ｎｍとなるように、酸化アルミニウムの密着層を形成した後、密着層の上に、厚さ２００ｎｍとなるように、Ａｇからなる反射層を形成した。続いて、反射層の上に、厚さ５００ｎｍとなるように、ＮｉＣｒ合金からなるバリア層を形成した後、バリア層上に、厚さ３００ｎｍとなるように、Ａｕからなる半田固定層を形成して波長変換素子（反射型）を作製した。
　作製した波長変換素子と金属からなる筐体とを半田を用いて接合した後、反射抑制層を形成した側の表面に光が照射されるように波長変換素子を配置したものを、電流３０ｍＡで操作したレーザー光（波長４４０ｎｍ～４５０ｎｍ）を３０分間連続照射し、照射開始直後及び照射開始から３０分後の波長変換基板で変換されて出てくる光の強度を測定し、時間経過に伴う発光強度の低下量を評価した。また、目視で、破損がないかを確認した。その結果、本実施例における波長変換素子の発光強度の低下量は１５％と小さいものであった。また、波長変換素子及びその周辺に破損は認められなかった。
　（比較例）
　実施例と同じ方法で作製した波長変換素子を、反射抑制層を形成した側の表面に光が照射されるようにエポキシ樹脂を用いて筐体と接着した後、実施例と同様の評価を行った。その結果、照射開始から約２０分後に波長変換素子に破損が生じた。
１、１ａ～１ｃ…光源
２、２ａ、２ｂ…液晶用バックライトユニット
１０…発光素子
１１…ダイクロイックミラー
１２…筐体
１２ａ…筐体の表面
１２ｂ…凹部
１３…半田層
２０…波長変換素子
２０ａ…波長変換素子の表面
２１…波長変換基板
２１ａ…第１の主面
２１ｂ…第２の主面
２２…反射抑制層
２２Ｈ…高屈折率層
２２Ｌ…低屈折率層
２３…密着層
２４…反射層
２５…バリア層
２６…半田固定層
３０…導光体
３０ａ…導光体の側面
３０ｂ…導光体の主面

Claims (14)

  1. 　励起光が入射したときに、前記励起光の一部を吸収し、前記励起光とは波長が異なる光を発する波長変換基板と、
    　前記波長変換基板の一方の表面の上に配置されており、金属または合金からなる反射層と、
    を備える波長変換素子。
  2. 　前記波長変換基板の他方の表面の上に形成されており、前記波長変換基板の他方の表面から入射しようとする光の反射を抑制する反射抑制層をさらに備える、請求項１に記載の波長変換素子。
  3. 　前記反射抑制層は、屈折率が相対的に低い低屈折率層と、屈折率が相対的に高い高屈折率層とが交互に積層された積層体により形成されている、請求項２に記載の波長変換素子。
  4. 　前記反射層は、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｄ及びＴｉからなる群から選ばれた金属またはＡｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｄ及びＴｉからなる群から選ばれた少なくとも一種の金属を含む合金からなる、請求項１～３のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  5. 　前記反射層と前記波長変換基板との間に形成されており、前記反射層と前記波長変換基板との密着強度を高める密着層をさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  6. 　前記密着層は、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化銅、チタン、クロムまたはクロムを含む合金からなる、請求項５に記載の波長変換素子。
  7. 　前記反射層の上に形成されており、半田固定層をさらに備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  8. 　前記半田固定層は、ＡｕまたはＡｕを含む合金、ＳｎまたはＳｎを含む合金、ＩｎまたはＩｎを含む合金、ＰｂまたはＰｂを含む合金、ＡｌまたはＡｌを含む合金、若しくは、ＡｇまたはＡｇを含む合金からなる、請求項７に記載の波長変換素子。
  9. 　前記半田固定層と前記反射層との間に形成されており、Ｎｉ、ＮｉＣｒ合金、ＰｔまたはＰｄからなるバリア層をさらに備える、請求項７または８に記載の波長変換素子。
  10. 　前記波長変換基板は、無機蛍光体粉末が分散しているガラスまたはセラミックスからなる、請求項１～９のいずれか一項に記載の波長変換素子。
  11. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の波長変換素子と、
    　前記波長変換基板の他方の表面に対して前記励起光を出射する発光素子と、
    を備える光源。
  12. 　前記発光素子は、半導体発光素子により構成されている。請求項１１に記載の光源。
  13. 　前記波長変換素子は、前記反射層の上に形成されており、ＡｕまたはＡｕを含む合金、もしくは、ＳｎまたはＳｎを含む合金からなる半田固定層をさらに有し、
    　筐体と、
    　前記筐体と前記波長変換基板の半田固定層とを接合している半田層と、
    をさらに備える、請求項１１または１２に記載の光源。
  14. 　請求項１１～１３のいずれか一項に記載の光源と、
    　主面と側面とを有し、前記波長変換素子からの光を前記側面で受光し、前記主面から面状光を出射する導光体と、
    を備える液晶用バックライトユニット。
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