(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メソ細孔を有するメソポーラスシリカ（蛍光又は燐光を示す有機分子を含む有機ケイ素化合物の重合体を除く）と、
前記メソ細孔内に導入されたアルキル４級アンモニウム塩と、
前記メソ細孔内に導入されたフェノール基を有する有機色素と
を備えた高輝度発光体。
【請求項２】
前記メソポーラスシリカは、アミノ基を有するシラン化合物が前記メソ細孔の内壁面に結合している請求項１に記載の高輝度発光体。
【請求項３】
前記メソポーラスシリカは、球状であり、（１）式から求められる単分散度が１０％以下である請求項１又は２に記載の高輝度発光体。
単分散度＝（粒子径の標準偏差）×１００／（粒子径の平均値）  ・・・（１）
【請求項４】
前記メソポーラスシリカは、平均粒子径が０．１〜１．５μｍである請求項１から３までのいずれかに記載の高輝度発光体。
【請求項５】
前記有機色素は、次の（ａ）式で表されるフルオレセイン類である請求項１から４までのいずれかに記載の高輝度発光体。
【化１】
0005487928.tif 000007
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高輝度発光体に関し、さらに詳しくは、室内照明用光源、カラー液晶ディスプレイなどの画像表示装置用バックライト、信号機、白色ＬＥＤ用蛍光体等に用いることが可能な高輝度発光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
省資源、省エネルギーの観点から高輝度な発光体（又は、蛍光体）の開発が求められており、無機材料又は有機材料からなる各種発光体の開発が盛んである。様々な粒子径及び形状の発光体が開発されているが、パッキング性や分散性（凝集抑制）を考慮すると、球状で、かつ単分散性の高い発光体の開発が望まれている。このような発光体及びその製造方法については、従来から種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、無機材料からなる蛍光体原料を焼成し、焼成物を軟質化し、さらに軟質化された焼成物を粉砕するする蛍光体の製造方法が開示されている。
同文献には、
（１）焼成物を軟質化すると、蛍光体粒子を必要以上に破損させることなく、焼成物の粉砕を行うことができる点、
（２）このような方法により真球状に近い蛍光体粒子が得られ、発光ピーク強度が向上する点、
が記載されている。
【０００４】
また、非特許文献１には、
（１）直径２〜４μｍのメソポーラスシリカ（ＭＳ）粒子の細孔内にポリ−３−ヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）を導入し、
（２）レイヤー・バイ・レイヤー法を用いて、ＰＨＢ担持ＭＳ粒子の表面をポリ（アリルアミンハイドロクロライド）（ＰＡＨ）／ポリ（ナトリウム４−スチレンスルホネート）（ＰＳＳ）層でコートし、
（３）ＰＡＨ／ＰＳＳ層でコートされたＰＨＢ担持ＭＳ粒子からＭＳ粒子を溶解させてＰＡＨ／ＰＳＳコートＰＨＢレプリカとし、
（４）ＰＡＨ／ＰＳＳコートＰＨＢレプリカの細孔にユーロピウムβ−ジケトン（ＥｕＣ）を導入する、
ことにより得られる蛍光ポリエステル粒子が開示されている。
【０００５】
また、非特許文献２には、
（１）テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）のエタノール溶液に、アンモニア水及びトリス（１，１０−フェナントロリン）ルテニウム(II)クロライド水溶液を含むたエタノール溶液を攪拌しながら加え、
（２）遠心分離により蛍光ナノ粒子を回収する、
ことにより得られる単分散蛍光シリカナノ粒子が開示されている。
【０００６】
さらに、非特許文献３には、
（１）ＴＥＯＳ、エタノール、イオン交換水、ＨＣｌ及びＰ１２３を混合して溶液とし、
（２）この溶液にＥｕＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、ＴｂＣｌ3・６Ｈ2Ｏ、及び、１，１０−フェナントロリンを加え、透明になるまで攪拌して前駆体溶液とし、
（３）Ｎ2を用いて、前駆体溶液のミストを４００℃に加熱された管状炉内に設置されたガラス管内に導入する
ことにより得られる多機能メソポーラス球状シリカが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１７３９０５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Chem.Mater. 2009, 21, 4310-4315
【非特許文献２】Langmuir 2005, 21, 4277-4280
【非特許文献３】Adv.Funct.Mater. 2008, 18, 2956-2962
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
無機蛍光体は、耐久性が高いという利点がある。しかしながら、無機蛍光体は、一般的には固相反応法により製造される。そのため、無機蛍光体の製造には粉砕工程を伴うことが多く、製造工程が煩雑である。
また、粉砕工程を伴う製造方法では、
（１）球状の蛍光体を大量に製造するのは困難である、
（２）粉砕によって蛍光体粒子の表面が損傷し、発光特性が低下する、
（３）真球に近い粒子の合成が難しく、粒子の単分散性も低い、
などの問題がある。
【００１０】
一方、有機系の発光材料は、低分子系と高分子系に分類することができる。低分子系発光材料としては、アントラセン類、ベンゼン類、ビフェニル類等の芳香族蛍光色素や各種錯体が知られている。また、高分子系発光材料としては、ポリフェニレンビニレン類、ポリフルオレン類などの共役高分子が代表的である。
有機系の発光材料は、耐久性は低いが汎用性が高いという特徴がある。また、有機系の発光材料は、非常に高い輝度を持つものが多い。このような有機系の発光材料は、一般に、高分子材料や無機材料などの支持体中に分散させた状態で使用される。
しかしながら、輝度を上げるために有機系の発光材料の濃度を増加させると、凝集などに起因する分子間の相互作用により、逆に輝度が低下する（濃度消光）という問題がある。そのため、有機系の発光材料は本質的には高い輝度を持つものであっても、これを用いた発光体は、十分な発光輝度、発光効率が得られない場合が多い。また、有機系の発光材料は、安定性に乏しいため、長期間に渡って安定な発光特性を維持するのが困難であった。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題は、発光材料の濃度が低濃度であっても高い発光輝度が得られる高輝度発光体を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、長期間に渡って安定な発光特性を維持することが可能な高輝度発光体を提供することにある。
さらに、本発明が解決しようとする他の課題は、パッキング性や分散性に優れた高輝度発光体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明に係る高輝度発光体は、
メソ細孔を有するメソポーラスシリカと、
前記メソ細孔内に導入されたアルキル４級アンモニウム塩と、
前記メソ細孔内に導入されたフェノール基を有する有機色素と
を備えていることを要旨とする。
前記メソポーラスシリカは、球状であり、単分散度が１０％以下であるものが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
メソポーラスシリカのメソ細孔内にアルキル４級アンモニウム塩と、フェノール基を有する有機色素を共存させると、発光強度が著しく増強される。これは、
（１）メソ細孔内にアルキル４級アンモニウム塩を導入することによって、メソ細孔内が疎水雰囲気、かつ、高ｐＨとなり、有機色素の発光強度が増強されるため、及び、
（２）アルキル４級アンモニウム塩が有機色素の凝集（濃度消光）を抑制するため、
と考えられる。
また、有機色素は、疎水雰囲気を持つメソ細孔内に保持さるため、バルク状態よりも安定性が向上する。さらに、メソポーラスシリカが球状単分散である場合には、高輝度発光体のパッキング性及び分散性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１及び比較例１〜４で得られた発光体粒子の発光スペクトル（実施例１のみ検出感度１／１０で測定）である。
【図２】実施例５及び実施例６で得られた発光体粒子の発光スペクトル（５２０ｎｍ励起。検出感度は図１の１／１０。）である。
【図３】実施例６で得られた発光体粒子を含むエポキシ樹脂混合膜を４６０ｎｍの波長で励起したときの色度点変化を示す図である。
【図４】実施例６で得られた発光体粒子を含むエポキシ樹脂混合膜又はフルオレセイン色素のみを含むエポキシ樹脂混合膜の色素量と量子収率との関係を示す図である。
【図５】実施例６で得られた発光体粒子を含むエポキシ樹脂混合膜（粒子濃度２０ｗｔ％）又はフルオレセイン色素のみを含むエポキシ樹脂混合膜の耐久性評価の結果を示す図である。
【図６】実施例６で得られた発光体粒子を含むエポキシ樹脂混合膜（左図）及びＹＡＧ・Ｃｅを含むエポキシ樹脂混合膜（右図）の光学顕微鏡写真である。
【図７】実施例６で得られた発光体粒子を含むエポキシ樹脂を石英基板上に４回スピンコートした積層膜のＳＥＭ写真（図７（ａ）：低倍率、図７（ｂ）：高倍率）である。
【図８】図８（ａ）は、ＹＡＧ・Ｃｅを含む積層膜の発光スペクトル（測定箇所：４箇所）である。図８（ｂ）は、実施例７で得られた積層膜の発光スペクトル（測定箇所：３箇所）である。
【図９】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ、実施例８及び実施例９で得られた積層膜の発光スペクトル（測定箇所：３箇所）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  高輝度発光体］
本発明に係る高輝度発光体は、メソポーラスシリカと、アルキル４級アンモニウム塩と、有機色素とを備えている。
【００１６】
［１．１．  メソポーラスシリカ］
［１．１．１  組成］
メソポーラスシリカは、シリカのみからなるものでも良く、あるいは、シリカを主成分とし、シリカ以外の金属元素Ｍ１の酸化物を含んでいても良い。金属元素Ｍ１は、特に限定されるものではないが、２価以上の金属アルコキシドを製造可能なものが好ましい。金属元素Ｍ１が２価以上の金属アルコキシドを製造可能なものである場合、金属元素Ｍ１の酸化物を含む球状粒子を容易に製造することができる。このような金属元素Ｍ１としては、具体的には、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒなどがある。
メソポーラスシリカ中のシリカの含有量は、５０ｗｔ％以上が好ましく、さらに好ましくは、８０ｗｔ％以上である。
【００１７】
メソポーラスシリカは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合（又は、Ｍ1−Ｏ−Ｍ1結合、Ｓｉ−Ｏ−Ｍ1結合）のみを含むものでも良く、あるいは、Ｓｉ（又は、Ｍ1）に結合している有機基を備えていても良い。「有機基」とは、少なくとも１個の炭素原子を含む基をいう。
特に、メソ細孔の内壁面にアミノ基を有するシラン化合物を結合させると、発光強度をさらに増大させることができる。
ここで、アミノ基を有するシラン化合物としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−[ビス(β−ヒドロキシエチル)]−アミノプロピルトリエトキシシラン、(２−アミノエチル)アミノプロピルトリアルコキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、Ｎ−(２−アミノエチル)−３−アミノプロピルメチルメトキシシラン、Ｎ−(２−アミノエチル)−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
【００１８】
メソポーラスシリカが有機基を含む場合、その含有量は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な含有量を選択する。
例えば、メソ細孔の内壁面にアミノ基を有するシラン化合物が結合している場合、一般に、アミノ基の含有量が多くなるほど、発光強度が増強される。これは、アミノ基によってメソ細孔内が高ｐＨ環境になるためと考えられる。このような効果を得るためには、アミノ基の含有量は、０．１ｍｏｌ％以上が好ましい。アミノ基の含有量は、さらに好ましくは、１．０ｍｏｌ％以上である。
一方、アミノ基の含有量が過剰になると、メソ細孔の形成が困難になる、メソ細孔径が小さくなり、蛍光粒子導入量が減少する、球状粒子形成時の単分散性が低下する、などの不具合が生じる。従って、アミノ基の含有量は、５０．０ｍｏｌ％以下が好ましい。アミノ基の含有量は、さらに好ましくは、２０．０ｍｏｌ％以下である。
ここで、「アミノ基の含有量(ｍｏｌ％)」とは、メソポーラスシリカに含まれるＳｉ（及び、Ｍ1）原子の総モル数（ｎ1）に対するアミノ基のモル数（ｎ2）の割合（＝ｎ2×１００／ｎ1（％））をいう。
【００１９】
［１．１．２  形状］
メソポーラスシリカの形状は、特に限定されるものではない。しかしながら、発光体のパッキング性や分散性を向上させるためには、メソポーラスシリカは、球状で、かつ単分散の粒子が好ましい。単分散球状メソポーラスシリカは、中実粒子であっても良く、あるいは中空粒子であっても良い。
【００２０】
「球状」とは、同一条件下で製造された複数個（好ましくは、２０個以上）の粒子を顕微鏡観察した場合において、各粒子の真球度の平均値が、１３％以下であることをいう。また、「真球度」とは、各粒子の外形の真円からのずれの程度を表す指標であって、粒子の表面に接する最小の外接円の半径（ｒ０）に対する、外接円と粒子表面の各点との半径方向の距離の最大値（Δｒｍａｘ）の割合（＝Δｒｍａｘ×１００／ｒ０（％））で表される値をいう。後述する方法を用いると、真球度が７％以下、あるいは、３％以下である球状メソポーラスシリカが得られる。
【００２１】
本発明において、「単分散」とは、（１）式で表される単分散度（ＣＶ値）が１０％以下であることをいう。
単分散度＝（粒子径の標準偏差）×１００／（粒子径の平均値）  ・・・（１）
後述する方法を用いると、単分散度が５％以下である単分散球状メソポーラスシリカが得られる。
ここで、球状粒子の「平均粒径」及び「標準偏差」とは、同一条件下で製造された複数個（好ましくは、２０個以上）の粒子の直径を顕微鏡観察下において計測し、計測された直径から算出される平均値及び標準偏差をいう。
【００２２】
［１．１．３  メソ細孔］
メソポーラスシリカは、メソ細孔を持つ。後述する方法を用いてメソポーラスシリカを製造する場合において、界面活性剤の種類、添加量などを最適化すると、メソ細孔を規則配列させることができる。
また、メソ細孔の大きさは、界面活性剤の分子長を最適化することにより制御（１〜５０ｎｍまで）することができる。
メソポーラスシリカは、メソ細孔を有するため、比表面積が極めて大きい。後述する方法を用いると、ＢＥＴ比表面積が８００ｍ2／ｇ以上、あるいは、１０００ｍ2／ｇ以上であるメソポーラスシリカが得られる。
後述する有機色素は、メソポーラスシリカのメソ細孔内に導入される。メソポーラスシリカが中空粒子である場合、有機色素は、少なくともメソ細孔内に導入されていれば良い。
【００２３】
［１．１．４  平均粒子径］
メソポーラスシリカの平均粒子径は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適なものを選択することができる。後述する方法を用いると、平均粒子径が０．１〜１．５μｍであるメソポーラスシリカが得られる。
ここで、球状粒子の「平均粒径」とは、上述したように、同一条件下で製造された複数個（好ましくは、２０個以上）の粒子の直径を顕微鏡観察下において計測し、計測された直径から算出される平均値をいう。非球状粒子の「平均粒径」とは、レーザー回折法により測定される粒子径の平均値をいう。
【００２４】
［１．２．  アルキル４級アンモニウム塩］
本発明に係る高輝度発光体において、メソポーラスシリカのメソ細孔内には、アルキル４級アンモニウム塩が導入されている。アルキル４級アンモニウム塩は、メソポーラスシリカを製造する際に、メソ細孔を形成するための鋳型として用いられる界面活性剤である。一般に、メソポーラスシリカは、界面活性剤を用いてメソ細孔を形成した後、界面活性剤を除去した状態で使用されるが、本発明においてはアルキル４級アンモニウム塩がメソ細孔内に充填された状態のまま使用される。
【００２５】
アルキル４級アンモニウム塩とは、次の（ａ）式で表されるものをいう。
ＣＨ3−(ＣＨ2)n−Ｎ+(Ｒ1)(Ｒ2)(Ｒ3)Ｘ-  ・・・（ａ）
（ａ）式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、それぞれ、炭素数が１〜３のアルキル基を表す。Ｒ1、Ｒ2、及び、Ｒ3は、互いに同一であっても良く、あるいは、異なっていても良い。アルキル４級アンモニウム塩同士の凝集（ミセルの形成）を容易化するためには、Ｒ1、Ｒ2、及び、Ｒ3は、すべて同一であることが好ましい。さらに、Ｒ1、Ｒ2、及び、Ｒ3の少なくとも１つは、メチル基が好ましく、すべてがメチル基であることが好ましい。
（ａ）式中、Ｘはハロゲン原子を表す。ハロゲン原子の種類は特に限定されないが、入手の容易さからＸは、Ｃｌ又はＢｒが好ましい。
（ａ）式中、ｎは７〜２１の整数を表す。一般に、ｎが小さくなるほど、メソ孔の中心細孔径が小さい球状のメソ多孔体が得られる。一方、ｎが大きくなるほど、中心細孔径は大きくなるが、ｎが大きくなりすぎると、アルキル４級アンモニウム塩の疎水性相互作用が過剰となる。その結果、層状の化合物が生成し、球状のメソ多孔体が得られない。ｎは、好ましくは、９〜１７、さらに好ましくは、１３〜１７である。
【００２６】
（ａ）式で表されるものの中でも、アルキルトリメチルアンモニウムハライドが好ましい。アルキルトリメチルアンモニウムハライドとしては、例えば、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムハライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムハライド、ノニルトリメチルアンモニウムハライド、デシルトリメチルアンモニウムハライド、ウンデシルトリメチルアンモニウムハライド、ドデシルトリメチルアンモニウムハライド等がある。
これらの中でも、特に、アルキルトリメチルアンモニウムブロミド又はアルキルトリメチルアンモニウムクロリドが好ましい。
【００２７】
［１．３．  有機色素］
本発明に係る高輝度発光体において、メソポーラスシリカのメソ細孔内には、アルキル４級アンモニウム塩に加えて、さらに有機色素が導入されている。
「有機色素」とは、有機化合物からなる発光体であって、二重結合と単結合が交互に並んだ化学構造（共役二重結合）を有するものをいう。この共役二重結合中をπ電子が移動することで生じるエネルギー遷移により見られる発色が、有機色素の発色である。物質に光を照射すると励起状態となるが、熱運動などが少ない分子の場合には、基底状態に降りる際に吸収したエネルギーを光として放出する。この光が、有機色素の蛍光の起源となっている。
本発明において、有機色素としては、フェノール基を有するものを用いる。メソ細孔内において、フェノール基を有する有機色素とアルキル４級アンモニウム塩とを共存させると、発光強度が著しく増強される。
【００２８】
フェノール基を有する有機色素としては、例えば、９−フェニルキサンテン骨格を有する化合物（フルオレセイン、エオシンＹ、エオシンＢ、ローズベンガル、ローダミンＢ、フロキシン、ピロガロール、ウラニン、アシッドレッド等）が挙げられる。
これらの中でも、（ａ）式で表されるフルオレセイン類は、メソ細孔内に導入する有機色素として好適である。また、フルオレセイン類の中でも、（ｂ）式で表されるものが特に好適である。
【００２９】
【化１】
0005487928.tif 000002
【００３０】
【化２】
0005487928.tif 000003
【００３１】
一般に、濃度消光により発光低下が生じる量までは、メソ細孔内に導入される有機色素の量（吸着量）が多くなるほど、発光強度が増強される。本発明においては、メソ細孔内に有機色素とアルキル４級アンモニウム塩とを共存させているので、有機色素の吸着量が相対的に少量であっても、発光強度が著しく増強される。高い発光強度を得るためには、メソポーラスシリカ１００ｍｇ当たりの有機色素の吸着量は、０．００１ｍｇ／１００ｍｇ以上が好ましい。有機色素の吸着量は、さらに好ましくは、０．０１ｍｇ／１００ｇ以上である。
一方、メソ細孔内に導入されるアルキル４級アンモニウムは、有機色素の発光強度を増強させる作用だけでなく、有機色素の凝集（すなわち、濃度消光）を抑制する作用もあると考えられている。しかしながら、有機色素の吸着量が過剰になると、やはり濃度消光が起こりうる。従って、有機色素の吸着量は、１０ｍｇ／１００ｍｇ以下が好ましい。有機色素の吸着量は、さらに好ましくは、５ｍｇ／１００ｍｇ以下である。
【００３２】
［２．  高輝度発光体の製造方法］
本発明に係る高輝度発光体の製造方法は、メソポーラスシリカ作製工程と、有機色素吸着工程とを備えている。
【００３３】
［２．１  メソポーラスシリカ作製工程］
メソポーラスシリカ作製工程は、メソ細孔内に界面活性剤が充填されたメソポーラスシリカ（前駆体粒子）を作製する工程である。
前駆体粒子は、シリカ原料と、界面活性剤とを含む原料を溶媒中で混合することにより得られる。この時、溶液組成を最適化すると、単分散球状の前駆体粒子が得られる。
中空のメソポーラスシリカは、前駆体粒子を作製する際に、溶液中に空洞形成用粒子を添加することにより得られる。
【００３４】
［２．１．１  シリカ原料］
シリカ原料には、
（１）  テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン（シラン化合物）、
（２）  トリメトキシシラノール、トリエトキシシラノール、トリメトキシメチルシラン、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、トリエトキシ−３−グリシドキシプロピルシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ−（メタクリロキシプロピル）トリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のトリアルコキシシラン（シラン化合物）、
（３）  ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジエトキシ−３−グリシドキシプロピルメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン等のジアルコキシシラン（シラン化合物）、
（４）  メタケイ酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＯ3）、オルトケイ酸ナトリウム（Ｎａ4ＳｉＯ4）、二ケイ酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓｉ2Ｏ5）、四ケイ酸ナトリウム（Ｎａ2Ｓｉ4Ｏ9）、水ガラス（Ｎａ2Ｏ・ｎＳｉＯ2、ｎ＝２〜４）等のケイ酸ナトリウム、
（５）  カネマイト（ＮａＨＳｉ2Ｏ5・３Ｈ2Ｏ）、二ケイ酸ナトリウム結晶（α、β、γ、δ−Ｎａ2Ｓｉ2Ｏ5）、マカタイト（Ｎａ2Ｓｉ4Ｏ9）、アイアライト（Ｎａ2Ｓｉ8Ｏ17・ｘＨ2Ｏ）、マガディアイト（Ｎａ2Ｓｉ14Ｏ17・ｘＨ2Ｏ）、ケニヤイト（Ｎａ2Ｓｉ20Ｏ41・ｘＨ2Ｏ）等の層状シリケート、
（６）  Ｕｌｔｒａｓｉｌ（Ｕｌｔｒａｓｉｌ社）、Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（Ｃａｂｏｔ社）、ＨｉＳｉｌ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ  Ｐｌａｔｅ  Ｇｌａｓｓ社）等の沈降性シリカ、コロイダルシリカ、Ａｅｒｏｓｉｌ（Ｄｅｇｕｓｓａ−Ｈｕｌｓ社）等のフュームドシリカ、
などを用いることができる。
【００３５】
また、シリカ原料には、ヒドロキシアルコキシシランも用いることができる。ヒドロキシアルコキシシランとは、アルコキシシランのアルコキシ基の炭素原子にヒドロキシ基（−ＯＨ）がついたものをいう。ヒドロキシアルコキシシランとしては、ヒドロキシアルコキシ基を４個有するテトラキス（ヒドロキシアルコキシ）シラン、ヒドロキシアルコキシ基を３個有するトリス（ヒドロキシアルコキシ）シランを用いることができる。
ヒドロキシアルコキシ基の種類及びヒドロキシ基の数は特に制限されないが、２−ヒドロキシエトキシ基、３−ヒドロキシプロポキシ基、２−ヒドロキシプロポキシ基、２，３−ジヒドロキシプロキシ基等のように、ヒドロキシアルコキシ基中の炭素原子の数が比較的少ないもの（炭素数が１〜３程度のもの）が反応性の点から有利である。
【００３６】
テトラキス（ヒドロキシアルコキシ）シランとしては、テトラキス（２−ヒドロキシエトキシ）シラン、テトラキス（３−ヒドロキシプロポキシ）シラン、テトラキス（２−ヒドロキシプロキシ）シラン、テトラキス（２，３−ジヒドロキシプロポキシ）シラン、などがある。
トリス（ヒドロキシアルコキシ）シランとしては、メチルトリス（２−ヒドロキシエトキシ）シラン、エチルトリス（２−ヒドロキシエトキシ）シラン、フェニルトリス（２−ヒドロキシエトキシ）シラン、３−メルカプトプロピルトリス（２−ヒドロキシエトキシ）シラン、３−アミノプロピルトリス（２−ヒドロキシエトキシ）シラン、３−クロロプロピルトリス（２−ヒドロキシエトキシ）シラン、などがある。
これらのヒドロキシアルコキシシランは、アルコキシシランとエチレングリコールやグリセリンなどの多価アルコールとを反応させることにより合成することができる（例えば、Doris Brandhuber et al., Chem.Mater. 2005, 17, 4262参照）。
【００３７】
これらの中でも、テトラアルコキシシラン及びテトラキス（ヒドロキシアルコキシ）シランは、加水分解により生ずるシラノール結合の数が多くなり、強固な骨格を形成することができるので、シリカ原料として好適である。
なお、これらのシリカ原料は、単独で用いても良く、あるいは、２種以上を組み合わせて用いても良い。但し、２種以上のシリカ原料を用いると、前駆体粒子の製造時の反応条件が複雑化する場合がある。このような場合には、シリカ原料は、単独で使用するのが好ましい。
【００３８】
また、前駆体粒子がシリカ以外の金属元素Ｍ１の酸化物を含む場合には、シリカ原料に加えて金属元素Ｍ1を含む原料を用いる。
金属元素Ｍ１を含む原料には、
（１）  アルミニウムブトキシド（Ａｌ(ＯＣ4Ｈ9)3）、アルミニウムエトキシド（Ａｌ(ＯＣ2Ｈ5)3）、アルミニウムイソプロポキシド（Ａｌ(ＯＣ3Ｈ7)3）等のＡｌを含むアルコキシド類、及び、アルミン酸ナトリウム、塩化アルミニウム等の塩類、
（２）  チタンイソプロポキシド（Ｔｉ(Ｏｉ−Ｃ3Ｈ7)4）、チタンブトキシド（Ｔｉ(ＯＣ4Ｈ9)4)、チタンエトキシド（Ｔｉ(ＯＣ2Ｈ5)4）等のＴｉを含むアルコキシド、
（３）  マグネシウムメトキシド（Ｍｇ(ＯＣＨ3)2）、マグネシウムエトキシド（Ｍｇ(ＯＣ2Ｈ5)2）等のＭｇを含むアルコキシド、
（４）  ジルコニウムイソプロポキシド（Ｚｒ(Ｏｉ−Ｃ3Ｈ7)4）、ジルコニウムブトキシド（Ｚｒ(ＯＣ4Ｈ9)4）、ジルコニウムエトキシド（Ｚｒ(ＯＣ2Ｈ5)4）等のＺｒを含むアルコキシド、
などを用いることができる。
【００３９】
さらに、Ｓｉ（又はＭ1）原子に有機基が結合しているメソポーラスシリカを合成する場合には、有機基を備えた原料を用いる。
例えば、メソ細孔の内壁面にアミノ基を有する有機基を結合させる場合、原料には、アミノ基を有するシラン化合物を用いる。アミノ基を有するシラン化合物の詳細については、上述した通りであるので説明を省略する。
【００４０】
［２．１．２  界面活性剤］
界面活性剤は、粒子内にメソ細孔を形成するための鋳型となる。本発明において、界面活性剤には、アルキル４級アンモニウム塩を用いる。アルキル４級アンモニウム塩の詳細については、上述した通りであるので説明を省略する。
【００４１】
シリカ粒子を合成する場合において、１種類のアルキル４級アンモニウム塩を用いても良く、あるいは、２種以上を用いても良い。しかしながら、アルキル４級アンモニウム塩は、シリカ粒子内にメソ孔を形成するためのテンプレートとなるので、その種類は、メソ孔の形状に大きな影響を与える。より均一なメソ孔を有するシリカ粒子を合成するためには、１種類のアルキル４級アンモニウム塩を用いるのが好ましい。
【００４２】
［２．１．３  空洞形成用粒子］
空洞形成用粒子は、空洞を形成するための鋳型となるものであり、必要に応じて添加される。空洞形成用粒子は、その周囲にシリカを主成分とするシェルを形成することができ、かつ、シェル形成後に容易に除去できるものであれば良い。また、単分散球状の中空粒子を得るためには、空洞形成用粒子もまた単分散球状である必要がある。
空洞形成用粒子としては、例えば、
（１）焼成による分解又は有機溶媒による除去が可能なポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、メラミンホルムアルデヒドなどの高分子コロイド粒子、
（２）塩酸などの酸によって除去可能な炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの塩基性化合物粒子、
などがある。
空洞形成用粒子として高分子コロイド粒子を用いる場合、粒子表面に、シリカ原料の重縮合を促進する機能を有する塩基性の官能基（例えば、アミノ基）を備えたものを用いる。粒子表面にこのような官能基がない場合、粒子表面以外の領域においてシリカが単独で重縮合し、副生成物が得られる。これに対し、表面がこのような官能基で修飾された高分子コロイド粒子を用いると、粒子表面において優先的にシリカ原料の重縮合が進行してシェルとなり、副生成物の生成を抑制することができる。
【００４３】
［２．１．４  溶媒］
溶媒には、水、アルコールなどの有機溶媒、水と有機溶媒の混合溶媒などを用いる。
アルコールは、
（１）メタノール、エタノール、プロパノール等の１価のアルコール、
（２）エチレングリコール等の２価のアルコール、
（３）グリセリン等の３価のアルコール、
のいずれでも良い。
水と有機溶媒の混合溶媒を用いる場合、混合溶媒中の有機溶媒の含有量は、目的に応じて任意に選択することができる。一般に、溶媒中に適量の有機溶媒を添加すると、粒径や粒度分布の制御が容易化する。
【００４４】
［２．１．５  配合比］
一般に、シリカ原料、並びに、必要に応じて添加される金属元素Ｍ1を含む原料及び有機基を備えた原料（以下、単に「シリカ源」という）の濃度が低すぎると、シリカ粒子を高収率で得ることができない。また、粒径及び粒度分布の制御が困難となり、粒径の均一性が低下する。従って、シリカ源の濃度は、０．００５ｍｏｌ／Ｌ以上が好ましい。シリカ源の濃度は、さらに好ましくは、０．００８ｍｏｌ／Ｌ以上である。
一方、シリカ源の濃度が高すぎると、メソ孔を形成するためのテンプレートとして機能する界面活性剤が相対的に不足し、規則配列したメソ孔が得られない。従って、シリカ源の濃度は、０．０３ｍｏｌ／Ｌ以下が好ましい。シリカ源の濃度は、さらに好ましくは、０．０１５ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【００４５】
一般に、界面活性剤の濃度が低すぎると、メソ孔を形成するためのテンプレートが不足し、規則配列したメソ孔が得られない。従って、界面活性剤の濃度は、０．００３ｍｏｌ／Ｌ以上が好ましい。界面活性剤の濃度は、さらに好ましくは、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上である。
一方、界面活性剤の濃度が高すぎると、シリカ粒子を高収率で得ることができない。従って、界面活性剤の濃度は、０．０３ｍｏｌ／Ｌ以下が好ましい。界面活性剤の濃度は、さらに好ましくは、０．０２ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【００４６】
［２．１．６  反応条件］
シリカ原料として、アルコキシシラン、ヒドロキシアルコキシシラン等のシラン化合物を用いる場合には、これをそのまま出発原料として用いる。
一方、シリカ原料としてシラン化合物以外の化合物を用いる場合には、予め、水（又は、必要に応じてアルコールが添加されたアルコール水溶液）にシリカ原料を加えて、水酸化ナトリウム等の塩基性物質を加える。塩基性物質の添加量は、シリカ原料中のケイ素原子と等モル程度の量とするのが好ましい。シラン化合物以外のシリカ原料を含む溶液に塩基性物質を加えると、シリカ原料中に既に形成されているＳｉ−(Ｏ−Ｓｉ)4結合の一部が切断され、均一な溶液が得られる。溶液中に含まれる塩基性物質の量は、粒子の収量や気孔率に影響を及ぼすので、均一な溶液が得られた後、溶液に希薄酸溶液を加え、溶液中に存在する過剰の塩基性物質を中和させる。希薄酸溶液の添加量は、シリカ原料中のケイ素原子に対して１／２〜３／４倍モルに相当する量が好ましい。
【００４７】
所定量の界面活性剤を含む溶媒中に、シリカ源を加え、加水分解及び重縮合を行う。これにより、界面活性剤がテンプレートとして機能し、シリカ及び界面活性剤を含む前駆体粒子が得られる。また、溶媒中に空洞形成用粒子が含まれる場合には、空洞形成用粒子の表面にシリカ及び界面活性剤を含むシェルが形成された前駆体粒子が得られる。
【００４８】
反応条件は、シリカ原料の種類、前駆体粒子の粒径等に応じて、最適な条件を選択する。一般に、反応温度は、−２０〜１００℃が好ましい。反応温度は、さらに好ましくは、０〜８０℃、さらに好ましくは、１０〜４０℃である。
【００４９】
［２．２  有機色素吸着工程］
有機色素吸着工程は、メソ細孔内に界面活性剤が充填されたメソポーラスシリカ（前駆体粒子）のメソ細孔内に有機色素を吸着させる工程である。
メソ細孔内への有機色素の導入方法には、種々の方法があり、有機色素の種類に応じて最適な方法を選択することができる。
【００５０】
通常、メソ細孔内に有機色素を導入する場合、有機色素を溶媒に溶解させ、溶液に前駆体粒子を添加することにより吸着させることが多い。この際、（１）最適な溶媒の選択、（２）有機色素の修飾、（３）メソ細孔の修飾、などの方法により、効率よくメソ細孔内に物質を導入することができる場合がある。
例えば、メソポーラスシリカ多孔体の細孔に吸着させる場合、（ａ）式で表されるフルオレセイン類を溶解させる溶媒には、ＴＨＦ、酢酸エチル、ベンゼンとエタノールの混合溶媒などを用いるのが好ましい。これは、色素の溶解度が高い溶媒を用いた場合には、細孔への導入が困難になるため、溶解性を落とした溶媒で溶解させることが必要であるためである。
【００５１】
有機色素を吸着させた後、乾燥させると、本発明に係る高輝度発光体が得られる。得られた高輝度発光体は、一般に、樹脂などの支持体中に分散させた状態で使用される。高輝度発光体が単分散球状である場合には、支持体中において高輝度発光体を規則配列させることもできる。
【００５２】
［３．  高輝度発光体及びその製造方法の作用］
有機色素は、一般に、周囲の環境を受けやすい。程度の差はあるが、有機色素の発光特性は、疎水雰囲気で向上する傾向にある。また、フェノール基を有する有機色素は、発光特性の高いものが多い。特に、（ａ）式で表されるフルオレセイン類は、現在使われている色素の中でも最も明るい。このフェノール基を有する有機色素は、高ｐＨ領域において蛍光が増大することが指摘されている。これは、高ｐＨでは、分子内に存在するフェノール基のプロトンが解離して、電子系が伸びるためと考えられる。
【００５３】
メソポーラスシリカのメソ細孔内にアルキル４級アンモニウム塩と、フェノール基を有する有機色素を共存させると、発光強度が著しく増強される。これは、以下の理由によると考えられる。
すなわち、界面活性剤のないメソポーラスシリカのメソ細孔内は、ＯＨ基があるため、どちらかといえば親水的である。一方、メソ細孔内にアルキル４級アンモニウム塩がある場合、細孔内は、高ｐＨ、かつ、疎水的になる。その結果、有機色素の濃度が低い場合であっても、有機色素の発光強度が増強されると考えられる。
また、メソ細孔内にアルキル４級アンモニウム塩が存在することによって、メソ細孔内に導入された有機色素の凝集も抑制される。その結果、有機色素を高濃度に導入した場合であっても、濃度消光が抑制されると考えられる。
【００５４】
また、有機色素は、メソ細孔内に保持さるため、バルク状態よりも安定性が向上する。さらに、メソ細孔内には、アルキル４級アンモニウム塩が存在し、疎水的環境を提供するため、有機色素の安定性がさらに向上する。
【００５５】
また、ホストのメソポーラスシリカは、粒径を任意にコントロールできるので、用途に応じた粒径を持つ粒子の提供が可能である。また、粒径に加えて形状や単分散度もコントロールできるので、粒径の異なる単分散球状粒子の提供も可能である。その結果、光学特性の異なる高輝度発光体を提供することができる。
例えば、散乱を低下したい場合には、粒径を小さく（１００〜２００ｎｍ程度）すれば良い。一方、後方への散乱のみを低下し、可視光の波長範囲の内、短波長散乱を増強するためには（Ｍｉｅ散乱）、粒子径を０．５〜１μｍ程度に調整すれば良い。粒径による散乱の制御と輝度の調整は全く別にコントロールできるため、散乱を自在にコントロール可能であり、発光体として幅広い用途への使用が期待される。
【００５６】
さらに、メソポーラスシリカが球状単分散である場合には、高輝度発光体のパッキング性及び分散性が向上する。そのため、高輝度発光体を支持体中に分散させたときには、場所によらず輝度を均一化させることができる。
【実施例】
【００５７】
（実施例１〜９、比較例１〜４）
［１．  試料の作製］
［１．１．  メソポーラスシリカ（ホスト）の合成］
［１．１．１．  ホスト１］
Ｃ16ＴＭＡＣｌ（セチルトリメチルアンモニウムクロリド）：７．０４ｇを室温下、水：９５８．３ｇ、メタノール：４００ｇ、エタノール：２４０ｇの混合溶液に溶解させた。１規定の水酸化ナトリウム：１．７１ｇを加えてさらに攪拌を続けた。これにテトラキス（３−ヒドロキシプロポキシ）シラン：３．６ｍＬを添加したところ、数分内に溶液が白色化して粒子が生成した。翌日に、ろ過、洗浄を繰り返し、乾燥させることにより、球状メソポーラスシリカ（ホスト１）を得た。
得られたホスト１をＳＥＭで観察したところ、粒子径２５０ｎｍの非常に単分散性の高い球状粒子であることがわかった。
【００５８】
［１．１．２．  ホスト２］
Ｃ16ＴＭＡＣｌ（セチルトリメチルアンモニウムクロリド）：３５．２ｇを室温下、水：４３１２ｇ、メタノール：３５８０ｇの混合溶媒に溶解させた。１規定の水酸化ナトリウム：８．５５ｇを加えてさらに攪拌を続けた。予め混合したＴＭＯＳ（テトラメチルオルトシリケート）：２５ｇと３−アミノプロピルメトキシシラン：５ｇ（メソポーラスシリカ骨格中のＳｉ原子の１０ｍｏｌ％相当）を添加したところ、数分内に溶液が白色化して粒子が生成した。翌日に、ろ過、洗浄を繰り返し、乾燥させることにより、球状メソポーラスシリカ（ホスト２）を得た。
得られたホスト２をＳＥＭで観察したところ、粒子径２２０ｎｍの非常に単分散性の高い球状粒子であることがわかった。
【００５９】
［１．１．３．  ホスト３］
Ｃ16ＴＭＡＣｌ：３．５２ｇを室温下、水：５３４．９ｇ、エタノール：２６４ｇの混合溶液に溶解させた。１規定の水酸化ナトリウム：１．１４ｇを加えてさらに攪拌を続けた。これにテトラキス（２−ヒドロキシエトキシ）シラン：２ｍＬを添加したところ、数分内に溶液が白色化して粒子が生成した。翌日に、ろ過、洗浄を繰り返し、乾燥させることにより、球状メソポーラスシリカ（ホスト３）を得た。
得られたホスト３をＳＥＭで観察したところ、粒子径１８０ｎｍの非常に単分散性の高い球状粒子であることがわかった。
【００６０】
［１．１．４．  ホスト４］
Ｃ16ＴＭＡＣｌ：３．５２ｇを室温下、水：４７９．４ｇ、メタノール：８０ｇ、エタノール：２４０ｇの混合溶液に溶解させた。１規定の水酸化ナトリウム：０．５７ｇを加えてさらに攪拌を続けた。これにテトラキス（２−ヒドロキシエトキシ）シラン：２ｍＬを添加したところ、数分内に溶液が白色化して粒子が生成した。翌日に、ろ過、洗浄を繰り返し、乾燥させることにより、球状メソポーラスシリカ（ホスト４）を得た。
得られたホスト４をＳＥＭで観察したところ、粒子径３２０ｎｍの非常に単分散性の高い球状粒子であることがわかった。
【００６１】
［１．１．５．  ホスト５］
Ｃ16ＴＭＡＣｌ：３５．２ｇを室温下、水：３７２６ｇ、メタノール：４２１０ｇの混合溶液に溶解させた。１規定の水酸化ナトリウム：３４．２ｇを加えてさらに攪拌を続けた。これにＴＭＯＳ：２６．４ｇを添加したところ、数分内に溶液が白色化して粒子が生成した。翌日に、ろ過、洗浄を繰り返し、乾燥させることにより、球状メソポーラスシリカ（ホスト５）を得た。
得られたホスト５をＳＥＭで観察したところ、粒子径８１０ｎｍの非常に単分散性の高い球状粒子であることがわかった。
【００６２】
［１．２．  有機色素の吸着］
［１．２．１．  実施例１］
フルオレセイン５４８（２'、７'−ジクロロ−３'、６'−ジヒドロキシスピロ[イソベンゾフラン−１(３Ｈ)、９'−[９Ｈ]キサンテン]−３−オン）をＴＨＦに溶解させ（４ｍＭ）、色素溶液とした。４０ｍｇのホスト１に色素溶液８００μＬを加えて、一晩攪拌した。遠心分離によって上澄みを除去し、ＴＨＦで洗浄してメソ細孔外の色素を除去した。色素を吸着させたホスト１を室温で乾燥させることで実施例１の発光体粒子を得た。
【００６３】
［１．２．２．  実施例２〜６］
フロオレセイン５４８をエタノールに溶解させ（２、４、６、８、１０ｍＭ）、色素溶液とした。４０ｍｇのホスト２に色素溶液８００μＬを加えて、一晩攪拌した。遠心分離によって上澄みを除去し、エタノールで洗浄してメソ細孔外の色素を除去した。色素を吸着させたホスト２を室温で乾燥させることで、実施例２〜６の発光体粒子を得た。
【００６４】
［１．２．３．  実施例７〜９］
フロオレセイン５４８をエタノールに溶解させ（６ｍＭ）、色素溶液とした。４０ｍｇのホスト３（実施例７）、ホスト４（実施例８）又はホスト５（実施例９）に色素溶液８００μＬを加えて、一晩攪拌した。遠心分離によって上澄みを除去し、エタノールで洗浄して細孔外のメソ色素を除去した。色素を吸着させたホスト３を室温で乾燥させることで、実施例７〜９の発光体粒子を得た。
【００６５】
［１．２．４．  比較例１］
ホスト１を５００℃で焼成し、界面活性剤が除去された多孔体粒子を得た。１０ｍｇのフルオレセイン５４８を２．５ｍＬのエタノールに溶解させ（１０ｍＭ）、色素溶液とした。色素溶液に多孔体粒子１００ｍｇを分散させた。エバポレータでゆっくりと溶媒を蒸発させることで、多孔体のメソ細孔内に色素を担持させた（比較例１）
【００６６】
［１．２．５．  比較例２］
ホスト１を５００℃で焼成し、界面活性剤が除去された多孔体粒子を得た。フルオレセイン５４８をベンゼン／エタノール混合溶媒（８／２）に溶解させ（４ｍＭ）、色素溶液とした。４０ｍｇの多孔体粒子に色素溶液８００μＬを加えて、一晩攪拌した。遠心分離により上澄みを除去し、混合溶媒で洗浄してメソ細孔外の色素を除去した。色素を吸着させた多孔体粒子を室温で乾燥させることで、比較例２の発光体粒子を得た。
【００６７】
［１．２．６．  比較例３］
ホスト２を塩酸／エタノール溶媒に分散させ、６０℃で３時間攪拌を行うことで界面活性剤を抽出し、アミノ基含有多孔体粒子を得た。フルオレセイン５４８をＴＨＦに溶解させ（４ｍＭ）、色素溶液とした。４０ｍｇのアミノ基含有多孔体粒子に色素溶液８００μＬを加えて、一晩攪拌した。遠心分離によって上澄みを除去し、ＴＨＦで洗浄したメソ細孔外の色素を除去した。色素を吸着させたアミノ基含有多孔体粒子を室温で乾燥することで、比較例３の発光体粒子を得た。
【００６８】
［１．２．７．  比較例４］
ホスト２を塩酸／エタノール溶媒に分散させ、６０℃で３時間攪拌を行うことで界面活性剤を抽出し、アミノ基含有多孔体粒子を得た。フルオレセイン５４８を酢酸エチルに溶解させ（４ｍＭ）、色素溶液とした。４０ｍｇのアミノ基含有多孔体粒子に色素溶液８００μＬを加えて、一晩攪拌した。遠心分離によって上澄みを除去し、酢酸エチルで洗浄したメソ細孔外の色素を除去した。色素を吸着させたアミノ基含有多孔体粒子を室温で乾燥することで、比較例４の発光体粒子を得た。
【００６９】
［２．  試験方法及び結果（１）：発光強度］
［２．１．  発光強度の試験方法］
サンプル厚がほぼ同一となるように石英製のセル内に発光体粒子を充填し、圧粉した。得られたサンプルを用いて、発光スペクトルを測定した。発光スペクトルの測定には、日本分光（株）製の分光蛍光光度計（ＦＰ−６５００ＳＴ）を用いた。励起光源には、タングステンランプを用いた。
【００７０】
［２．２．  結果］
［２．２．１．  実施例１及び比較例１〜４］
図１に、実施例１及び比較例１〜４で得られた発光体粒子の発光スペクトルを示す。但し、実施例１のみ、検出感度を１／１０に下げて測定した。また、表１に、フルオレセイン５４８のメソ細孔への吸着量（メソポーラスシリカ１００ｍｇ当たりの色素吸着量（ｍｇ／１００ｍｇ））と、図１のピーク波長における発光強度を示す。但し、表１中、実施例１については、発光強度を１０倍して表示した。
【００７１】
【表１】
0005487928.tif 000004
【００７２】
発光体の輝度を上げるためには、メソ細孔内に導入する発光物質量を増加する方法が一般的である。しかしながら、フルオレセインは、シリカのメソ細孔への導入が難しい。色素の溶解性を下げた混合溶媒（ベンゼン／エタノール）を用いても、吸着量は、０．２９ｍｇ／１００ｍｇであった（比較例２）。
エバポレータにより強制的にメソ細孔に色素を導入した場合（比較例１）、吸着量は増加したが、濃度消光の影響でほとんど発光しなかった。シリカ骨格にアミノ基を導入することでフルオレセインの吸着特性は向上するが（比較例３、４）、逆に発光特性は、比較例２より低かった。
一方、実施例１では、他の粒子を凌駕する発光特性を示した。フルオレセイン導入量は低いが、発光体粒子の輝度が非常に高いことがわかった。
【００７３】
［２．２．２．  実施例２〜６］
表２に、実施例２〜６で得られた発光体粒子のフルオレセイン吸着量（ｍｇ／１００ｍｇ）を示す。また、図２に、実施例２〜６で得られた発光体粒子の発光スペクトルを示す。なお、５００ｎｍで励起しても発光特性は大きく変化しなかったので、図２には５２０ｎｍ励起の結果を示した。また、図１で用いた検出感度（比較例と同じ検出感度）では発光ピークがすべて振り切れてしまい測定できなかったので、検出感度を図１の１／１０（実施例１と同じ検出感度）に落として測定した。
【００７４】
【表２】
0005487928.tif 000005
【００７５】
フルオレセイン濃度の高い実施例５、６では、かろうじてピークが検出されたが、実施例２〜４は、発光ピークが振り切れてしまい、非常に高輝度な発光体であることがわかった。比較例２と実施例６とを比べると、実施例６のフルオレセイン吸着量は、比較例２の１０倍であるが、実施例６の発光スペクトル強度は、比較例２の１０倍以上であった。つまり、界面活性剤が共存することで濃度消光が生じにくく、発光強度も著しく増強されることがわかった。
実施例２〜６の発光体粒子の蛍光励起スペクトルを測定したところ、いずれの発光体粒子も４００ｎｍ以上で強い吸収ピークを示した。４００〜５００ｎｍの波長域の光を良く吸収するため、この範囲で励起する用途に最適であることがわかった。粉末状態で量子収率を測定したところ、実施例４の発光体粒子は０．７２と非常に大きな値を示した。
【００７６】
［３．  試験方法及び結果（２）：白色ＬＥＤ用蛍光体としての特性評価］
半導体材料からなる発光素子（以下、「ＬＥＤチップ」とも言う）は、小型で電力効率が良く、鮮やかに発色し、消費電力が低い、という優れた特徴を有するため、各種光源への応用が期待されている。特に、白色光を出す発光装置が開発され、注目が集まっている。具体的には、白色光を発するために、ＬＥＤチップ表面に蛍光体を含む波長変換層を設けた発光装置が提案されている。
【００７７】
例えば、ｎＧａＮ系材料を使った青色ＬＥＤチップ上に、(Ｙ、Ｇｄ)3(Ａｌ、Ｇａ)5Ｏ12の組成式で表されるＹＡＧ系蛍光体を含む波長変換層を形成した発光装置では、ＬＥＤチップから青色光が放出され、波長変換層で青色光の一部が黄色光に変化する。そのため、青色と黄色の光が混色し、白色を呈する。
本発明に係る発光体は、青色ＬＥＤの発光領域である波長４４０〜４８０ｎｍの光を十分に吸収可能であり、かつ輝度の高い黄色蛍光体であるため、以下、白色ＬＥＤ用材料としての特性評価を行った。
【００７８】
［３．１．  試験方法］
［３．１．１．  量子収率］
実施例６で得られた発光体粒子をエポキシ樹脂に混合し（０．５〜１０ｗｔ％）、１時間攪拌して分散液とした。分散液１５μＬをマイクロピペットで秤量し、石英基板上に塗布した。さらに、石英基板を１００℃に加熱し、石英基板上の分散液を固化させ、エポキシ樹脂混合膜を得た。得られたエポキシ樹脂混合膜に励起光を照射し、量子収率を測定した。
【００７９】
［３．１．２．  色度座標値］
本発明に係る発光体を白色ＬＥＤに応用する際には、励起光と発光体からの発光とを混合し、取り出し光を白色にすることが必要である。本発明では、白色ＬＥＤ用材料としての特性を、量子収率測定時に得られる発光色の色度座標値にて評価した。
ここで、「色度座標値」とは、国際照明委員会（CommissionInternationaledl' Eclairage(CIE) ）が１９３１年に定義したスペクトル三刺激純値に基づくＸＹ座標値をいう。
【００８０】
［３．２．  結果］
表３に、４６０ｎｍの波長で励起したエポキシ樹脂混合膜の量子収率を示す。エポキシ樹脂中のメソポーラスシリカ（ＭＭＳＳ）量（及び、これに伴う色素量）の増加に伴い、量子収率が向上した。色度点は、色度図上の青色領域から白色領域に変化し、１０ｗｔ％のサンプルで白色領域に達した。
【００８１】
【表３】
0005487928.tif 000006
【００８２】
そこで、さらにＭＭＳＳ（色素）量を増加させ、色度図上での変化を確認した。ＭＭＳＳ含有量は、１０〜４０ｗｔ％とした。図３に、実施例６の粒子を含むエポキシ樹脂混合膜を４６０ｎｍの波長で励起して測定した色度点変化を示す。なお、図３中、ＭＭＳＳ含有量は、左から１０、１５、２０、２５、３０、４０である。
青色の波長を持つ光で励起した時に、発光体からの発光色の色度座標値が図３の円枠（白色光を示す）に位置することにより、その発光により照射された物体は、反射光が太陽光（昼光）により照らされた物体色に近いスペクトルを有することを示す。
図３から明らかなように、本発明に係る発光体を含むエポキシ樹脂混合膜は、発光色がいずれも白色枠内に収まるため、白色ＬＥＤ用材料としての特性を備えていることがわかる。その座標を数値で表すと、（Ｘ、Ｙ）＝（０．２３、０．２２）、（０．２６、０．２４）、（０．３０、０．２７）、（０．２９、０．２５）、（０．３４、０．２７）、（０．３６、０．３２）である。
【００８３】
図４に、エポキシ樹脂混合膜（粒子濃度１０ｗｔ％以上）中の色素量と量子収率との関係を示す。なお、図４には、フルオレセインのみをエポキシ樹脂に混合した膜の結果も併記した。また、図４中、色素量とは、エポキシ樹脂混合膜１００ｇ当たりの色素量（ｇ／１００ｇサンプル）を言う。
実施例６の発光体粒子を用いたエポキシ樹脂混合膜では、色素量が０．０５ｇ／１０００ｇ（発光体粒子濃度４０ｗｔ％に相当）でも全く量子収率は変化せず、成膜後も濃度消光は生じていない。
一方、色素をそのまま製膜した場合、色素量が０．０３ｇ／１００ｇ（発光体粒子濃度に換算して２０ｗｔ％に相当）以上で量子収率は低下した。色素量が０．０５５ｇ／１００ｇ（発光体粒子濃度に換算して４０ｗｔ％）である膜の量子収率は、色素量０．０１５ｇ／１００ｇ（発光体粒子濃度に換算して１０ｗｔ％）である膜の１／２程度まで悪化した。
【００８４】
［４．  試験方法及び結果（３）：耐久性評価］
［４．１．  試験方法］
上記の要領で、実施例６で得られた発光体粒子を含むエポキシ樹脂混合膜（粒子濃度２０ｗｔ％）を作製した。このエポキシ樹脂混合膜に光を照射し、耐久性評価を行った。パワーメーターで照射強度を調整し、４５０ｎｍの波長の光を所定時間照射し、蛍光スペクトル測定を行った。蛍光スペクトルの強度変化から劣化率（＝Ｉ×１００／Ｉ0。Ｉ0は、発光強度の初期値、Ｉは光照射後の発光強度。）を算出した。
なお、測定は、膜の厚みによる誤差を考慮して、１つの測定点に対して５回の測定を繰り返し、５回の測定値の平均値を用いた。
【００８５】
［４．２．  結果］
図５に、実施例６で得られた発光体粒子を含むエポキシ樹脂混合膜（粒子濃度２０ｗｔ％）の耐久性評価の結果を示す。なお、図５には、色素のみを含むエポキシ樹脂混合膜（色素量０．０３ｇ／１００ｇ）の結果も併せて示した。
図５より、色素のみでは光照射により発光が大きく低下していき、色素の光劣化が進むことがわかる。一方、実施例６の粒子を用いた場合には、ほとんど光劣化が進行せず、耐久性が向上していることがわかる。
【００８６】
［５．  試験方法及び結果（４）：無機蛍光体ＹＡＧ・Ｃｅとの比較］
［５．１  試験方法］
市販のＹＡＧ・Ｃｅ（数μｍ〜数十μｍ）を乳鉢→ボールミルで粉砕し、試験に用いた（比較例５）。実施例６で得られた発光体粒子及び粉砕後のＹＡＧ・Ｃｅ粉末を用いて、蛍光スペクトルを測定した。
［５．２．  結果］
４６０ｎｍ励起の場合、両者の蛍光スペクトル強度は、ほぼ等しかった。一方、最大励起波長で励起した場合（ＹＡＧ・Ｃｅ：４６０ｎｍ、実施例６：５００ｎｍ）、実施例６の粒子の発光強度は、ＹＡＧ・Ｃｅの２倍以上と非常に高輝度であった。
【００８７】
［６．  試験方法及び結果（５）：膜の均質性］
［６．１  試験方法］
実施例６〜９で得られた発光体粒子をエポキシ樹脂に１０ｗｔ％の割合で混合し、１時間攪拌して分散液とした。得られた分散液を石英基板上にスピンコート（２００〜１０００ｒｐｍ）した。スピンコートは、基板一面に均質膜が形成されるまで数回繰り返し、積層膜を作製した。
また、［５．］で作製したＹＡＧ・Ｃｅ粉砕粉についても同様にして、スピンコートを複数回繰り返して積層膜を作製した。
得られた積層膜について、顕微鏡観察及び発光スペクトルの測定を行った。
【００８８】
［６．２．  結果］
実施例６で得られた発光体粒子は、単分散球状で粒子分散性に優れているため、スピンコートにより均一な積層膜を容易に形成することができた。
図６左図に、４回スピンコートを繰り返した積層膜の顕微鏡写真を示す。図６より、膜全面に渡って鮮やかな黄色を呈し、膜の均質性が高いことが示唆される。また、図７に、この積層膜のＳＥＭ写真（図７（ａ）：低倍率、図７（ｂ）：高倍率）を示す。図７より、粒子がほぼ最密充填に近い配列構造を示し、容易に緻密でパッキング性に優れた均質膜が得られることがわかる。
【００８９】
一方、ＹＡＧ・Ｃｅ粉砕粉を用いた積層膜の場合、実施例６の発光体粒子をエポキシ樹脂中に１０ｗｔ％濃度で混合したときの色素量と同じになるようにＹＡＧ・Ｃｅ量を調整しても、ＹＡＧ・Ｃｅ積層膜は、ほとんど発光しなかった。
よって、実施例６の発光体粒子量＝ＹＡＧ・Ｃｅ量の条件で分散液を調製して、スピンコートにより製膜した。図６右図に、スピンコートを２回繰り返した積層膜の光学顕微鏡写真を示す。２回積層しただけでも膜は非常に不均一であり、さらに積層すると、不均質性が助長された。
【００９０】
図８（ａ）に、ＹＡＧ・Ｃｅ積層膜の発光スペクトルを示す。また、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）に、実施例７〜９で得られた発光体粒子を含む積層膜の発光スペクトルを示す。図８及び図９には、測定場所を変えて測定した結果（ＹＡＧ・Ｃｅ：４箇所、実施例７〜９：３箇所）が示されている。
ＹＡＧ・Ｃｅ積層膜は、場所によるバラツキが非常に大きく、膜の均一性が低かった。一方、実施例７〜９の積層膜は、ホストの粒径には無関係に非常に均質性の高い積層膜が得られることがわかった。
以上の結果から、実施例７〜９で得られた発光体粒子を用いると、単分散球状という特性を反映して、樹脂などに混合しても非常に分散性が高く、均質膜が得られることがわかった。すなわち、実施例７〜９で得られた発光体粒子を用いると、輝度の均一性の高い発光層を容易に作製できることがわかった。
【００９１】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る高輝度発光体は、室内照明用光源、カラー液晶ディスプレイなどの画像表示装置用バックライト、信号機、白色ＬＥＤ用蛍光体等に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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