(57)【要約】【課題】蛍光体層から発した光を効率よく外部に出射させることを可能にする。【解決手段】蛍光体層１０２は、蛍光体材料からなる多数の蛍光体粒子１０３と、この蛍光体粒子１０３どうしの間に保たれた空隙１０４とから構成されている。また、蛍光体粒子１０３どうしが接触している部分の少なくとも一部には、互いの蛍光体粒子１０３を接着する接着層（部材）１０６が形成されている。【選択図】図１
2014029928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基板と、該基板の一面に重ねて形成された蛍光体層と、該蛍光体層に重ねて形成された波長選択膜と、
を少なくとも備えた蛍光体基板であって、
前記蛍光体層は励起光によって発光し、
前記蛍光体層は、多数の蛍光体粒子と、該蛍光体粒子どうしの間に保たれた空隙とからなることを特徴とする蛍光体基板。
【請求項２】
前記励起光は、波長が４００ｎｍ以上、１５００ｎｍ以下の波長範囲であることを特徴とする請求項１記載の蛍光体基板。
【請求項３】
前記空隙の平均寸法は前記蛍光体層で発した光の主波長以上であることを特徴とする請求項１または２記載の蛍光体基板。
【請求項４】
前記空隙には、低屈折媒質が満たされていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項５】
前記低屈折媒質は気体であることを特徴とする請求項４記載の蛍光体基板。
【請求項６】
前記気体は空気、窒素、アルゴン、またはこれらの混合ガスであることを特徴とする請求項５記載の蛍光体基板。
【請求項７】
前記空隙には、前記蛍光体粒子とは異なる材質の部材が配されていることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項８】
前記基板の一面から立ち上がり、前記蛍光体層の厚み方向に沿った側面を囲む隔壁が更に形成され、該隔壁の少なくとも前記蛍光体層に臨む領域は、光散乱性または光反射性を有することを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項９】
前記隔壁は、前記蛍光体層を複数の領域に区画することを特徴とする請求項８記載の蛍光体基板。
【請求項１０】
前記蛍光体粒子は、互いに異なる蛍光体材料からなる複数種類の蛍光体粒子から構成され、該複数種類の蛍光体粒子のうち、第一の蛍光体粒子の発光主波長は５００〜５６０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし９いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項１１】
前記複数の領域の区画のうち、第一の区画には、前記第一の蛍光体粒子だけが収容されていることを特徴とする請求項１０記載の蛍光体基板。
【請求項１２】
前記第一の蛍光体粒子は、５００〜５６０ｎｍの範囲内で互いに発光主波長の異なる複数種の蛍光体粒子からなることを特徴とする請求項１０または１１記載の蛍光体基板。
【請求項１３】
前記第一の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、５００〜５６０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、５００〜５６０ｎｍの波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍおよび６００〜６５０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えたことを特徴とする請求項１１または１２記載の蛍光体基板。
【請求項１４】
前記蛍光体粒子は、互いに異なる蛍光体材料からなる複数種類の蛍光体粒子から構成され、該複数種類の蛍光体粒子のうち、第二の蛍光体粒子の発光主波長は６００〜６５０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし１３いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項１５】
前記複数の領域の区画のうち、第二の区画には、前記第二の蛍光体粒子だけが収容されていることを特徴とする請求項１４記載の蛍光体基板。
【請求項１６】
前記第二の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、６００〜６５０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、６００〜６５０ｎｍの波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍおよび５００〜５６０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えたことを特徴とする請求項１５記載の蛍光体基板。
【請求項１７】
前記蛍光体粒子は、互いに異なる蛍光体材料からなる複数種類の蛍光体粒子から構成され、該複数種類の蛍光体粒子のうち、第三の蛍光体粒子の発光主波長は４３０〜４９０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし１６いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項１８】
前記複数の領域の区画のうち、第三の区画には、前記第三の蛍光体粒子だけが収容されていることを特徴とする請求項１７記載の蛍光体基板。
【請求項１９】
前記第三の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、４３０〜４９０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、４３０〜４９０ｎｍの波長域の光の透過率が、５００〜５６０ｎｍおよび６００〜６５０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えたことを特徴とする請求項１８記載の蛍光体基板。
【請求項２０】
前記蛍光体粒子は、互いに異なる蛍光体材料からなる複数種類の蛍光体粒子から構成され、該複数種類の蛍光体粒子のうち、第四の蛍光体粒子の発光主波長は５６０〜５９０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし１８いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項２１】
前記複数の領域の区画のうち、第四の区画には、前記第四の蛍光体粒子だけが収容されていることを特徴とする請求項２０記載の蛍光体基板。
【請求項２２】
前記蛍光体層は前記基板と前記波長選択膜との間に形成され、前記波長選択膜は前記励起光を透過させ、かつ、前記発光を反射させることを特徴とする請求項１ないし２１いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項２３】
光透過性の基板と、該基板の一面に重ねて形成された蛍光体層と、該蛍光体層に重ねて形成された波長選択膜と、
を少なくとも備えた蛍光体基板であって、
前記蛍光体層は励起光によって発光し、
前記波長選択膜は、前記励起光を透過させ、かつ、前記発光を反射させ、
前記蛍光体層からの発光が前記基板を透過し取り出される発光取出効率が５５％以上であることを特徴とする蛍光体基板。
前記蛍光体層は、多数の蛍光体粒子と、該蛍光体粒子どうしの間に保たれた空隙とからなることを特徴とする蛍光体基板。
【請求項２４】
前記励起光は、波長が４００ｎｍ以上、１５００ｎｍ以下の波長範囲であることを特徴とする請求項２３記載の蛍光体基板。
【請求項２５】
請求項１ないし２４いずれか１項記載の蛍光体基板と、前記励起光を発する光源と、を備えたことを特徴とする発光デバイス。
【請求項２６】
前記光源はＬＥＤ素子であることを特徴とする請求項２５記載の発光デバイス。
【請求項２７】
前記光源は有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項２５記載の発光デバイス。
【請求項２８】
前記蛍光体基板と前記光源との間に、前記励起光の入射を制御する液晶層が更に配されたことを特徴とする請求項２５ないし２７いずれか１項記載の発光デバイス。
【請求項２９】
請求項２５ないし２８いずれか１項記載の発光デバイスを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項３０】
請求項２５ないし２８いずれか１項記載の発光デバイスを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項３１】
請求項１ないし２４いずれか１項記載の蛍光体基板と、光電変換素子と、を備えたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３２】
前記太陽電池モジュールは、前記蛍光体層の発光スペクトルのピーク波長が、前記光電変換素子の光電変換効率が最大となる光の波長よりも短波長であることを特徴とする請求項３１記載の太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体層から発した光を効率よく外部に出射させることが可能な蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、照明装置、および太陽電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会の高度情報化に伴い、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）のニーズが高まっている。フラットパネルディスプレイの課題として、光利用効率の高効率化が求められている。光利用効率の高効率化を達成するために、例えば、紫外から近紫外波長域の励起光源と、ＴＦＴアクティブマトリックス構成の液晶画素を用いて励起光を通過させ、画素に対向するように配置されてなる蛍光体に紫外線を照射させて発光させる液晶表示モジュールが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、青色域から青緑色域の光を発する照明装置と、青色域から青緑色域の光を励起光として、赤色光、緑色光、および青色域から青緑色域以外の光をカットするカラーフィルターと、を備えたカラー表示装置が知られている（例えば、特許文献３、４、５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−５０５７８号公報
【特許文献２】特開平７−２５３５７６号公報
【特許文献３】特開２０００−１３１６８３号公報
【特許文献４】特開２００６−３０９２２５号公報
【特許文献５】特開２００８−１０２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１〜５に記載の表示装置では、液晶表示素子は励起光を選択的に通過させる光シャッターとして機能し、励起光が通過した画素に配置した蛍光体の蛍光により表示が行われる。蛍光色は蛍光体の特性により決まり、赤、緑、青それぞれ色鮮やかな色彩表示が可能なため、カラーフィルターによる光の吸収が無く、光利用効率の改善が期待できる。
これら特許文献１〜５に記載の表示装置における蛍光体基板の蛍光体層は、蛍光体を樹脂などのバインダー材料中に分散、または溶解させて形成している。
【０００６】
しかしながら、一般的に基板材料（ガラス基板等）とバインダー樹脂の屈折率は近いために、蛍光体層と基板界面では入射角θｉと屈折角θｒの差異は小さい。一方で、基板と空気（外気）との界面において大きな屈折率差を有するため、両者の屈折率差により決まる全反射角より大きな角度の発光は全反射されて基板中を導光してしまうため、発光を効率よく基板の外側に出射させることができなかった。
【０００７】
また、蛍光体基板を表示装置として用いた場合には、蛍光体を樹脂中に分散させて蛍光体層を構成しているため、蛍光体層からの発光が基板と空気（外気）との屈折率界面で反射され、反射された発光が隣接する画素に侵入し、本来発光すべきではない画素から発光が観測され、表示品位の低下、例えば色滲みが発生するという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、蛍光体層から発した光を効率よく外部に出射させることが可能な蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、照明装置、および太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような蛍光体基板、及びそれを用いた発光デバイス、表示装置、照明装置、および太陽電池モジュールを提供した。
即ち、本発明の蛍光体基板は、光透過性の基板と、該基板の一面に重ねて形成された蛍光体層と、該蛍光体層に重ねて形成された波長選択膜と、
を少なくとも備えた蛍光体基板であって、
前記蛍光体層は励起光によって発光し、
前記蛍光体層は、多数の蛍光体粒子と、該蛍光体粒子どうしの間に保たれた空隙とからなることを特徴とする。
【００１０】
前記励起光は、波長が４００ｎｍ以上、１５００ｎｍ以下の波長範囲であることを特徴とする。
【００１１】
前記空隙の平均寸法は前記蛍光体層で発した光の主波長以上であることを特徴とする。
【００１２】
前記空隙には、低屈折媒質が満たされていることを特徴とする。
【００１３】
前記低屈折媒質は気体であることを特徴とする。
【００１４】
前記気体は空気、窒素、アルゴン、またはこれらの混合ガスであることを特徴とする。
【００１５】
前記空隙には、前記蛍光体粒子とは異なる材質の部材が配されていることを特徴とする。
【００１６】
前記基板の一面から立ち上がり、前記蛍光体層の厚み方向に沿った側面を囲む隔壁が更に形成され、該隔壁の少なくとも前記蛍光体層に臨む領域は、光散乱性または光反射性を有することを特徴とする。
【００１７】
前記隔壁は、前記蛍光体層を複数の領域に区画することを特徴とする。
【００１８】
前記蛍光体粒子は、互いに異なる蛍光体材料からなる複数種類の蛍光体粒子から構成され、該複数種類の蛍光体粒子のうち、第一の蛍光体粒子の発光主波長は５００〜５６０ｎｍであることを特徴とする。
【００１９】
前記複数の領域の区画のうち、第一の区画には、前記第一の蛍光体粒子だけが収容されていることを特徴とする。
【００２０】
前記第一の蛍光体粒子は、５００〜５６０ｎｍの範囲内で互いに発光主波長の異なる複数種の蛍光体粒子からなることを特徴とする。
【００２１】
前記第一の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、５００〜５６０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、５００〜５６０ｎｍの波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍおよび６００〜６５０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えたことを特徴とする。
【００２２】
前記蛍光体粒子は、互いに異なる蛍光体材料からなる複数種類の蛍光体粒子から構成され、該複数種類の蛍光体粒子のうち、第二の蛍光体粒子の発光主波長は６００〜６５０ｎｍであることを特徴とする。
【００２３】
前記複数の領域の区画のうち、第二の区画には、前記第二の蛍光体粒子だけが収容されていることを特徴とする。
【００２４】
前記第二の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、６００〜６５０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、６００〜６５０ｎｍの波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍおよび５００〜５６０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えたことを特徴とする。
【００２５】
前記蛍光体粒子は、互いに異なる蛍光体材料からなる複数種類の蛍光体粒子から構成され、該複数種類の蛍光体粒子のうち、第三の蛍光体粒子の発光主波長は４３０〜４９０ｎｍであることを特徴とする。
【００２６】
前記複数の領域の区画のうち、第三の区画には、前記第三の蛍光体粒子だけが収容されていることを特徴とする。
【００２７】
前記第三の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、４３０〜４９０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、４３０〜４９０ｎｍの波長域の光の透過率が、５００〜５６０ｎｍおよび６００〜６５０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えたことを特徴とする。
【００２８】
前記蛍光体粒子は、互いに異なる蛍光体材料からなる複数種類の蛍光体粒子から構成され、該複数種類の蛍光体粒子のうち、第四の蛍光体粒子の発光主波長は５６０〜５９０ｎｍであることを特徴とする。
【００２９】
前記複数の領域の区画のうち、第四の区画には、前記第四の蛍光体粒子だけが収容されていることを特徴とする。
【００３０】
前記蛍光体層は前記基板と前記波長選択膜との間に形成され、前記波長選択膜は前記励起光を透過させ、かつ、前記発光を反射させることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の蛍光体基板は、光透過性の基板と、該基板の一面に重ねて形成された蛍光体層と、該蛍光体層に重ねて形成された波長選択膜と、を少なくとも備えた蛍光体基板であって、
前記蛍光体層は励起光によって発光し、
前記波長選択膜は、前記励起光を透過させ、かつ、前記発光を反射させ、
前記蛍光体層からの発光が前記基板を透過し取り出される発光取出効率が５５％以上であることを特徴とする蛍光体基板。
前記蛍光体層は、多数の蛍光体粒子と、該蛍光体粒子どうしの間に保たれた空隙とからなることを特徴とする。
【００３２】
前記励起光は、波長が４００ｎｍ以上、１５００ｎｍ以下の波長範囲であることを特徴とする。
【００３３】
本発明の発光デバイスは、前記各項記載の蛍光体基板と、前記励起光を発する光源と、を備えたことを特徴とする。
【００３４】
前記光源はＬＥＤ素子であることを特徴とする。
【００３５】
前記光源は有機ＥＬ素子であることを特徴とする。
【００３６】
前記蛍光体基板と前記光源との間に、前記励起光の入射を制御する液晶層が更に配されたことを特徴とする。
【００３７】
本発明の表示装置は、前記各項記載の発光デバイスを備えたことを特徴とする。
【００３８】
本発明の照明装置は、前記各項記載の発光デバイスを備えたことを特徴とする。
【００３９】
本発明の太陽電池モジュールは、前記各項記載の蛍光体基板と、光電変換素子と、を備えたことを特徴とする。
【００４０】
前記太陽電池モジュールは、前記蛍光体層の発光スペクトルのピーク波長が、前記光電変換素子の光電変換効率が最大となる光の波長よりも短波長であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、蛍光体層から発した光を効率よく外部に出射させることが可能な蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、照明装置、および太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態の蛍光体基板を示す断面図である。
【図２】本発明および従来の蛍光体基板の作用を示す断面図である。
【図３】空隙寸法の測定方法を示す説明図である。
【図４】本発明および従来の蛍光体基板の効果を示す画像である。
【図５】本発明の第２実施形態の蛍光体基板を示す断面図である。
【図６】緑色蛍光体粒子の発光スペクトルと緑色フィルターの透過スペクトルの一例を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例の蛍光体基板を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態の蛍光体基板を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態の発光デバイスを示す断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の変形例の発光デバイスを示す断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態の太陽電池モジュール示す断面図である。
【図１２】太陽電池素子における光の波長に対する光電変換効率との関係を示すグラフである。
【図１３】太陽電池に蛍光体基板を適用した効果を示すグラフである。
【図１４】赤色蛍光体の吸収スペクトル、発光スペクトル、太陽光のスペクトル、太陽光のスペクトルの内、赤色蛍光体が吸収する成分を示すグラフである。
【図１５】赤色蛍光体の発光スペクトル、太陽光のスペクトルの内、赤色蛍光体が吸収する成分、結晶シリコン太陽電池の光電力変換効率を示すグラフである。
【図１６】別な構成の赤色蛍光体の吸収スペクトル、発光スペクトル、太陽光のスペクトル、太陽光のスペクトルの内、赤色蛍光体が吸収する成分を示すグラフである。
【図１７】別な構成の赤色蛍光体の発光スペクトル、太陽光のスペクトルの内、赤色蛍光体が吸収する成分、ＧａＡｓ太陽電池の光電力変換効率を示すグラフである。
【図１８】カラーフィルターの主透過波長域を示すグラフである。
【図１９】本発明の表示装置を示す平面図である。
【図２０】本発明の照明装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面を参照して、本発明に係る蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、照明装置、および太陽電池モジュールについて説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００４４】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の蛍光体基板を示す断面模式図である。
本実施形態に係る蛍光体基板１００は、光透過性の基板１０１と、この基板１０１の一面１０１ａに重ねて配された蛍光体層１０２とを備えている。蛍光体基板１００は、蛍光体層１０２の基板１０１と対向する面とは反対側が、蛍光体層１０２を励起させる励起光ＦＬを入射させる励起光入射面Ｅｆとなる。
【００４５】
励起光ＦＬは、例えば青色ＬＥＤなどの励起光源（図示略）によって出射されればよく、この励起光ＦＬが励起光入射面Ｅｆから蛍光体層１０２に入射することによって、蛍光体層１０２が励起されて発光する。励起光ＦＬは、近紫外線領域よりも長波長側の４００ｎｍ以上の光が用いられる。蛍光体層１０２は、こうした４００ｎｍ以上の波長の励起光によって励起される。
【００４６】
また、蛍光体層１０２の励起光入射面Ｅｆには、更に、バンドパスフィルター層１０５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層１０５は、励起光ＦＬを透過させ、かつ、この励起光ＦＬによって蛍光体層１０２に生じた発光を反射させる。
【００４７】
蛍光体層１０２は、蛍光体材料からなる多数の蛍光体粒子１０３と、この蛍光体粒子１０３どうしの間に保たれた空隙１０４とから構成されている。また、蛍光体粒子１０３どうしが接触している部分の少なくとも一部には、互いの蛍光体粒子１０３を接着する接着層（部材）１０６が形成されている。
【００４８】
蛍光体粒子１０３は、有機蛍光体、無機蛍光体に関わらず、球形や不定形の粒状体に形成したものであればよく、それぞれの蛍光体粒子１０３は、互いに異なる形状であっても、同じ形状であっても良い。また、それぞれの蛍光体粒子１０３は、互いに異なる寸法であっても、同じ寸法であっても良い。
【００４９】
以下、本実施形態の蛍光体基板１００を構成する各要素の構成材料例を列記するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
光透過性の基板１０１としては、蛍光体粒子で発した光を基板１０１の蛍光出射面Ｆｆから取り出す必要が有ることから、基板１０１は蛍光体粒子からの発光に対して、透過性である必要がある。例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスティック基板等が挙げられる。
【００５０】
接着層（部材）１４を構成する接着材の種類としては、種々の接着剤が採用可能であるが、例えば、ケイ酸重合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−架橋）、リン酸結合（Ｐ−Ｏ−Ｐ−）等を利用した接着剤が挙げられる。また、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を利用した接着剤も用いる事ができる。
【００５１】
バンドパスフィルター層１５としては、励起光の波長のみを透過させる特性を持つことが好ましい。例えば、励起光の波長が青色（波長４５０ｎｍ）の場合は、青色領域の光（波長４３５〜４８０ｎｍの範囲内の光）を透過し、緑色から近赤外領域までの光（青色領域の波長の範囲外の光）を反射する機能を有する。例えば金や銀等の薄膜、あるいは誘電体多層膜によって構成されていればよい。
【００５２】
蛍光体粒子１０３を構成する蛍光体材料としては、有機系蛍光体材料の場合、青色蛍光色素として、例えば、スチルベンゼン系色素：１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、トランス−４，４‘−ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素：７−ヒドロキシ−４−メチルクマリン、２，３，６，７−テトラヒドロ−１１−オキソ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−[１]ベンゾピラノ[６，７，８−ｉｊ]キノリジン−１０−カルボン酸エチル（クマリン３１４）、１０−アセチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−[１]ベンゾピラノ[６，７，８−ｉｊ]キノリジン−１１−オン（クマリン３３４）、アントラセン系色素：９，１０ビス（フェニルエチニル）アントラセン、ペリレン等が挙げられる。
【００５３】
また、有機系蛍光体材料の緑色蛍光色素として、例えば、クマリン系色素：２，３，５，６−１Ｈ、４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロメチルキノリジン（９，９ａ、１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、３−（２′−ベンゾチアゾリル）―７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２′−ベンゾイミダゾリル）―７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、１０‐（ベンゾチアゾール‐２‐イル）‐２，３，６，７‐テトラヒドロ‐１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ‐［１］ベンゾピラノ［６，７，８‐ｉｊ］キノリジン‐１１‐オン（クマリン５４５）、クマリン５４５T、クマリン５４５P、ナフタルイミド系色素：ベーシックイエロー５１、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー９８、ソルベントイエロー１１６、ソルベントイエロー４３、ソルベントイエロー４４、ペリレン系色素：ルモゲンイエロー、ルモゲングリーン、ソルベントグリーン５、フルオレセイン系色素、アゾ系色素、フタロシアニン系色素、アントラキノン系色素、キナクリドン系色素、イソインドリノン系色素、チオインジゴ系色素、ジオキサジン系色素等が挙げられる。
【００５４】
また、有機系蛍光体材料の赤色蛍光色素としては、例えば、シアニン系色素：４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、ＤＣＭ−２、ＤＣＪＴＢ、ピリジン系色素：１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウム−パークロレート（ピリジン１）、及びキサンテン系色素：ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、ベーシックバイオレット１１、スルホローダミン１０１、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２、ペリレン系色素：ルモゲンオレンジ、ルモゲンピンク、ルモゲンレッド、ソルベントオレンジ５５、オキサジン系色素、クリセン系色素、チオフラビン系色素、ピレン系色素、アントラセン系色素、アクリドン系色素、アクリジン系色素、フルオレン系色素、ターフェニル系色素、エテン系色素、ブタジエン系色素、ヘキサトリエン系色素、オキサゾール系色素、クマリン系色素、スチルベン系色素、ジ−およびトリフェニルメタン系色素、チアゾール系色素、チアジン系色素、ナフタルイミド系色素、アントラキノン系色素等が挙げられる。
【００５５】
各色蛍光体として有機蛍光体材料を用いる場合には、バックライトの青色光または紫外光や外光によって劣化しにくい色素を用いることが望ましい。この点において、耐光性に優れ、高い量子収率を有するペリレン系色素を用いることが特に好ましい。
【００５６】
無機系蛍光体材料の場合、青色蛍光体として、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ４＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、（Ｂａ、Ｓｒ）（Ｍｇ、Ｍｎ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ２、０ Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２ＳｉＯ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋などが挙げられる
【００５７】
また、無機系蛍光体材料の緑色蛍光体としては、（ＢａＭｇ）Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋，Ｍｎ２＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、（ＳｒＢａ）Ａｌ１２Ｓｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、（ＢａＭｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７−Ｓｒ２Ｂ２Ｏ５：Ｅｕ２＋、（ＢａＣａＭｇ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ８−２ＳｒＣｌ２：Ｅｕ２＋、Ｚｒ２ＳｉＯ４、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋、Ｂａ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、（Ｓｉ，Ａｌ)６(Ｏ，Ｎ)８:Ｅｕ２＋、Ｃａ３(Ｓｃ，Ｍｇ)２Ｓｉ３Ｏ１２:Ｃｅ３＋、ＳｒＳｉ２(Ｏ，Ｃｌ)２Ｎ２: Ｅｕ２＋等が挙げられる。
【００５８】
また、無機系蛍光体材料の赤色蛍光体としては、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、ＹＡｌＯ３：Ｅｕ３＋、Ｃａ２Ｙ２（ＳｉＯ４）６：Ｅｕ３＋、ＬｉＹ９（ＳｉＯ４）６Ｏ２：Ｅｕ３＋、ＹＶＯ４：Ｅｕ３＋、ＣａＳ：Ｅｕ３＋、Ｇｄ２Ｏ３：Ｅｕ３＋、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ４：Ｅｕ３＋、Ｍｇ４ＧｅＯ５．５Ｆ：Ｍｎ４＋、Ｍｇ４ＧｅＯ６：Ｍｎ４＋、Ｋ５Ｅｕ２．５（ＷＯ４）６．２５、Ｎａ５Ｅｕ２．５（ＷＯ４）６．２５、Ｋ５Ｅｕ２．５（ＭｏＯ４）６．２５、Ｎａ５Ｅｕ２．５（ＭｏＯ４）６．２５、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３:Ｅｕ２＋、ＣａＡｌＳｉＮ３:Ｅｕ２＋、ＳｒＳｉＮ２:Ｅｕ２＋、ＳｒＡｌＳｉＮ３:Ｅｕ２＋、Ｃａ２Ｓｉ５Ｎ８:Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ５Ｎ８:Ｅｕ２＋、Ｂａ２ＡｌＳｉ５Ｎ８:Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ｏ２Ｎ４:Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｓｉ３Ａｌ２Ｏ２Ｎ６:Ｅｕ２＋、ＳｒＳｃ２Ｏ４:Ｅｕ２＋、(Ｓｒ，Ｂａ)３ＳｉＯ５:Ｅｕ２＋、Ｍｇ２ＴｉＯ４:Ｍｎ２＋等が挙げられる。  
【００５９】
無機系蛍光体材料は、必要に応じて表面改質処理を施してもよく、その方法としてはシランカップリング剤等の化学的処理によるものや、サブミクロンオーダーの粒子等の添加による物理的処理によるもの、更にそれらの併用によるもの等が挙げられる。励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、一般的には無機材料を使用する方が好ましい。
【００６０】
これら蛍光体の屈折率は、無機蛍光体の場合、屈折率＝１．８またはそれ以上の高い屈折率を有するものが一般的である。例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ，ＴＡＧ：Ｃｅ，Ａｌ２Ｏ３：Ｃｅの屈折率＝約１．８などである。また、有機蛍光体の場合、屈折率＝約１．７またはそれ以上の高い屈折率を有するものが一般的である。例えば、Ｃ２０Ｈ１８Ｎ２Ｏ２Ｓ（クマリン６）の屈折率＝約１．６９などである。
【００６１】
蛍光体粒子１０３の平均粒径（ｄ５０）は、無機蛍光体、有機蛍光体に関わらず、粒径は１μｍ〜２０μｍ程度である事が望ましい。平均粒径が１μｍ以下であると、蛍光体層１１の発光効率が急激に低下する場合がある。粒径が小さいと十分に励起光を吸収できない。また、平均空隙寸法も粒径に伴い小さくなると想定され、平均空隙寸法が発光主波長より小さくなると、蛍光体層からの光取出し効率が低下するおそれがある。
【００６２】
一方、蛍光体粒子１０３の平均粒径（ｄ５０）が２０μｍ以上であると、次のような問題点がある。まず、透明基板上に形成された蛍光膜に対して、その蛍光膜側から励起光源で蛍光体を励起し、蛍光体層からの発光が透明基板を通して取り出される構造を透過型蛍光体基板と定義すると、蛍光体粒子が多数積み重なっている場合には、蛍光体層のより励起光側にある蛍光体粒子からの発光が、蛍光体層のより基板側の蛍光体粒子により、反射、散乱されることで遮断される。即ち、蛍光体層からの光取出し効率を低下させることになる。
【００６３】
一方で蛍光体粒子が十分に積み重なっていない場合には、蛍光体層が十分に励起光を吸収できないため蛍光体層からの発光量が減少し、その結果、蛍光体層からの発光量を低下させる。
したがって、後述する膜厚と関係して透過型蛍光体基板の場合、３〜４蛍光体粒子層積み重なっている場合が最も取出し効率が向上する。
【００６４】
蛍光体粒子の平均粒径が２０μｍ以上であると、３〜４粒子層積層した場合には蛍光体層の層厚が６０〜８０μｍとなり、材料の員数が増加し材料コストのアップに繋がる。また、表示装置用途を想定した場合、高解像度にパターニングすることが困難になる。
例えば、６０インチのＦＨＤ（１９２０×１０８０ピクセル）のＲＧＢ３色の表示装置を考えた場合、ＲＧＢ各１画素のサイズは約２１０×２１０μｍとなる。蛍光体粒子の平均粒径が２０μｍ以上であると、一平面に隙間無く並べられる蛍光体粒子数は１０×１０個以下である。
【００６５】
４０インチのＦＨＤ（１９２０×１０８０ピクセル）のＲＧＢ３色の表示装置を考えた場合、ＲＧＢ各１画素のサイズは約１３０×１３０μｍとなる。蛍光体粒子の平均粒径が２０μｍ以上であると、一平面に隙間無く並べられる蛍光体粒子数は６×６個以下である。
【００６６】
表示装置に限定した場合、後述する所望の画素位置に蛍光体粒子を塗布する方法を鑑みると、蛍光体粒子に対して十分に広くない領域に塗布することは非常に難しい。塗布量が多いと画素からの蛍光体層のはみ出しが容易に生じ、また、後述するが、不必要に膜厚が厚くなり発光の取出し効率を低下させる。逆に塗布量が少ないと蛍光体層中の蛍光体粒子が疎な領域が生じる。したがって、表示装置における十分な品質を確保できない虞がある。
【００６７】
蛍光体層１０２の膜厚は、通常１００ｎｍ〜１００μｍ程度であるが、１μｍ〜１００μｍが好ましい。蛍光体層１０２の膜厚が１００ｎｍ未満であると、光源から発した励起光を十分吸収することが難しくなる為、発光効率の低下、必要とされる色に励起光の透過光が混じる事による色純度の悪化といった問題が生じる。更にこの光源からの発光の吸収を高め、色純度の悪影響を及ぼさない程度に励起光の透過光を低減する為には、膜厚として、１μｍ以上とする事が好ましい。また、蛍光体層１０２の膜厚が１００μｍを超えると光源からの発光を既に十分吸収する事から、効率の上昇には、繋がらず材料を消費するだけに留まり、材料コストのアップに繋がる。
【００６８】
蛍光体層１０２の膜厚は、更に１μｍ〜８０μｍが好ましい。その理由は、粒径サイズ（１〜２０μｍ）×３，４粒子層が好ましい為である。ただし、蛍光体の光の吸収係数、粒径に応じて、さらに限定された膜厚範囲を設定することも好ましい。その理由は以下の通りである。
【００６９】
有機蛍光体と無機蛍光体とを比較すると、一般に有機蛍光体の方が吸収係数が高い。したがって、無機蛍光体と比較して有機蛍光体の方が、粒径が小さく蛍光体層厚が小さくても励起光を十分に吸収できることから、無機蛍光体と比較して有機蛍光体の方が小粒径、小膜厚の範囲に好ましい粒径範囲、膜厚範囲が設定される。このように、蛍光体の光の吸収係数、粒径に応じて、さらに限定された膜厚範囲を設定することが好ましい。
【００７０】
蛍光体粒子１０３どうしの間に形成される空隙１０４は、低屈折媒質が満たされている。この低屈折媒質としては気体であればよく、一例として空気、窒素、アルゴン、またはこれらの混合ガスが挙げられる。
【００７１】
また、空隙１０４は真空であっても良い。例えば、ＪＩＳ規格による低真空：真空度が１００パスカル以上、中真空：真空度が０．１〜１００パスカル、高真空：真空度が１０−５〜０．１パスカル、超高真空：真空度が１０−５パスカル以下など、いずれの真空状態であってもよい。
【００７２】
このような低屈折媒質が満たされた空隙１０４の形成方法としては、蛍光体粒子１０３および接着層（部材）１０６を構成する接着材を含む蛍光体層形成用の分散液を作製し、基板１０の一面１０ａ上に塗布する。その後、４００〜５００℃／1時間の熱処理することで、分散液が揮発し、揮発部分に図１に示すような空隙１０４が形成される。
【００７３】
このような低屈折媒質が満たされた空隙１３の形成方法の一例を挙げる。まず、蛍光体粒子１２、接着層（部材）１４を構成する部材の原料となる熱分解性の樹脂、及び溶媒を含む蛍光体層形成用の分散液を作製し、基板１０の一面１０ａ上に塗布する。その後、熱処理することで、分散液中の溶媒が揮発し、分散液中の熱分解性の樹脂が分解し体積が縮小することで、蛍光体間に空隙１３が形成される。また蛍光体粒子間にわずかに残った樹脂成分が接着剤の役割を果たし、接着部材１４となる。
【００７４】
熱処理温度は、蛍光体の熱耐性の観点から、無機蛍光体の場合は４００〜５００℃／約１〜３時間の熱処理が望ましい。一方、有機蛍光体の場合は一般的に熱耐性が２００℃以下であるので、有機蛍光体の熱処理温度は２００℃以下であることが望ましい。したがって有機蛍光体に用いる熱分解性樹脂の分解温度も２００℃以下のものを用いる事が望ましい。
また、有機蛍光体の場合には、不溶性の溶媒に分散することで、熱処理後、有機蛍光体粒子として蛍光膜を形成できる。
【００７５】
蛍光体層形成用の分散液の基板１０１への塗布方法としては、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセスなどが好ましく採用できる。
【００７６】
蛍光体層１０２において、空隙１０４の空隙の考え方について、空隙寸法の測定方法の一例を示しつつ説明する。
図３（ａ）は、蛍光体層１０２の断面の走査型電子顕微鏡像（ＳＥＭ像）である。蛍光体層１０２の断面は、蛍光体基板１を蛍光体層１０２の厚み方向に対して垂直にへき開することで得られる。走査型電子顕微鏡は、日立ハイテク製型番ＳＵ８０２０を用いたが、同等の性能を有する走査型電子顕微鏡であればよく、限定されるものではない。
【００７７】
また、図３（ａ）と同一の箇所における図３（ａ）に示された断面に対して９０度垂直、かつ蛍光体層１０２の厚み方向上方から撮像したＳＥＭ像も取得する。
図３（ａ）、及び図３（ａ）に対して９０度垂直から撮像したＳＥＭ像より、断面位置での蛍光体領域と空隙領域を定義付けする。図３（ｂ）は蛍光体領域を定義した図である。蛍光体領域９０１を黒線で囲んで示している。そして、図３（ｃ）は、前述した断面位置での蛍光体領域と空隙領域をそれぞれ二値化し、蛍光体領域９０２を黒色、空隙領域９０３を白色で示している。
【００７８】
そして、図３（ｃ）にて定義した空隙領域を埋めるように点線で示した円領域９０４を充填する。この時、大きな円領域９０４を先に充填し、次に小さな円領域９０４を充填する。こうして点線で示した円領域９０４を充填した様子を図３（ｄ）に示す。この図３（ｄ）に図示したそれぞれの円領域９０４の直径を蛍光体基板（蛍光体層１０２）における空隙１０４の寸法と定義する。
【００７９】
複数の空隙１０４の寸法を測定して度数分布を求める。度数分布から求まる中央値（メディアン）を空隙１０４の平均寸法と定義する。
上述した測定方法によって、５箇所の蛍光体層１０２の断面ＳＥＭ像を撮像し、合計５０個の空隙１０４の寸法を測定して度数分布を求めた。度数分布から求めた中央値（メディアン）で定義される空隙１０４の平均寸法は約１２μｍであった。
【００８０】
以上のような構成の本実施形態の蛍光体基板の作用を、従来の蛍光体基板（従来例１、従来例２）と比較しつつ説明する。
図２（ａ）は、従来例１の蛍光体基板の作用を示す断面図である。
図２（ｂ）は、従来例２の蛍光体基板の作用を示す断面図である。
図２（ｃ）は、本実施形態の蛍光体基板の作用を示す断面図である。
図２（ａ）：従来例１に示すように、蛍光体基板２００は、透明な基板２０１の一面に蛍光体層２０２を形成し、この蛍光体層２０２は、封止樹脂２０４の中に無機蛍光体２０３が分散されている。また、蛍光体層の上部（透明な基板２０１の反対側）に波長選択層２０５が形成されている。
無機蛍光体層２０３にはＳｒＳｉ２(Ｏ，Ｃｌ)２Ｎ２: Ｅｕ２＋を使用した。封止樹脂２０４にはポリスチレンを使用した。無機蛍光体２０３（ＳｒＳｉ２(Ｏ，Ｃｌ)２Ｎ２: Ｅｕ２＋）の粒径は約１５μｍであった。蛍光体層２０２の膜厚は約４５μｍであった
【００８１】
図２（ｂ）：従来例２に示すように、蛍光体基板２００は、透明な基板２０１の一面に蛍光体層２０２を形成し、この蛍光体層２０２は、封止樹脂２０４の中に有機蛍光体２０３が溶解されている。また、蛍光体層の上部（透明な基板２０１の反対側）に波長選択層２０５が形成されている。有機蛍光体層２０３にはクマリン６を使用した。封止樹脂２０４にはポリスチレンを使用した。
蛍光体層２０２の膜厚は約２７μmであった。
【００８２】
図２（ｃ）：本実施形態に示すように、蛍光体基板１００は、透明な基板１０１の一面に蛍光体層１０２を形成し、この蛍光体層１０２は、複数の蛍光体粒子から成り、蛍光体粒子と蛍光体粒子の間に空隙１０４が形成されている。空隙１０４には空気が満たされている。また、蛍光体層の上部（透明な基板１０１の反対側）に波長選択層１０５が形成されている。無機蛍光体層１０３にはＳｒＳｉ２(Ｏ，Ｃｌ)２Ｎ２: Ｅｕ２＋を使用した。
無機蛍光体１０３（ＳｒＳｉ２(Ｏ，Ｃｌ)２Ｎ２: Ｅｕ２＋）の粒径は約１５μｍであった。蛍光体層１０２の膜厚は約４８μｍであった。
【００８３】
図２（ａ）に示す従来の蛍光体基板２００のような構成では、透明（ガラス）基板１０１と空気（外気）Ａｒとの界面２０１ｂにて、その屈折率差により決まる全反射角より小さな角度をもつ蛍光２０７ａは空気側に取り出される。一方、その屈折率差により決まる全反射角より大きな角度をもつ発光２０７ｂ、発光２０８は全反射し、透明（ガラス）基板１０１中を導光する。したがって、発光を効率よく基板の外側に取り出す事ができない。
【００８４】
また、界面２０１ｂにて、全反射した発光２０７ｂ、発光２０８の一部の発光２０７ｂは全反射後再び蛍光体層２０２に侵入し、無機蛍光体２０３により散乱され、反射角度が変わることで、再び全反射角より小さな角度にて界面２０１ｂに侵入し、空気側に取り出される。
【００８５】
図２（ｂ）に示す従来の蛍光体基板２００のような構成では、透明（ガラス）基板１０１と空気（外気）Ａｒとの界面２０１ｂにて、その屈折率差により決まる全反射角より小さな角度をもつ発光２０７は空気側に取り出される。一方、その屈折率差により決まる全反射角より大きな角度をもつ発光２０９は全反射し、透明（ガラス）基板１０１、及び蛍光体層２０２中を導光する。図２（ｂ）に示す従来例２では蛍光体層２０２中に有機蛍光体が溶解しており、蛍光体層２０２中を導光する光は散乱されない。したがって、一度、界面２０１ｂにて全反射した発光２０９は界面２０１ｂと波長選択層２０５の間を導光し、基板の外側に取り出されない。
【００８６】
図２（ｃ）に示す本実施形態の蛍光体基板１００のような構成では、蛍光体粒子から射出した発光１０７は一度、空隙１０４に入射した後に透明（ガラス）基板１０１に入射される。このような発光１０７は空気（外気）Ａｒとの界面１０１ｂにて必ず全反射角より小さくなる事は自明である。したがって発光１０７は必ず基板の外側に取り出される。
【００８７】
例外として、蛍光体粒子と基板１０１が接している箇所から直接基板１０１に入射された蛍光体粒子からの発光のうち、透明（ガラス）基板１０１と空気（外気）Ａｒとの界面１０１ｂにて、その屈折率差により決まる全反射角より大きな角度をもつ発光１０８ａは基板１０１中を導光するが、その割合は非常に少ない。
【００８８】
従って、この空隙１０４から基板１０１に入射した蛍光１０７は必ず基板１０１から空気（外気）Ａｒに向けて出射できる。これによって、本実施形態の蛍光体基板１００においては、従来の蛍光体基板２００と比較して、蛍光体層で生じた発光をより多く空気（外気）Ａｒに向けて出射させることが可能になり、蛍光体基板の蛍光出射効率を高めることが可能になる。
【００８９】
表１に、上述した従来例１（図２（ａ））、従来例２（図２（ｂ））および本実施形態（図２（ｃ））における発光の外部取り出し効率を測定した測定結果を示す。測定は以下の手順によった。
Ａ．蛍光体基板を全光束測定システム（大塚電子製積分半球ＱＥ−１１００）の積分球内に設置し全発光量を測定する。
Ｂ．次に積分球ＱＥ−１１００に設けられた蛍光体基板と同サイズの窓に、基板を透過してきた発光が積分球内に入る向きで、蛍光体基板を貼り付け、基板を透過してきた発光量を測定する。
Ｃ．取出し効率＝Ａ／Ｂで定義する。
【００９０】
【表１】
2014029928.tif 000003
【００９１】
発光の外部取り出し効率を測定した測定結果を示す表１によれば、発光の外部取り出し効率が従来例１の構成では５４％、従来例２の構成では２５％に留まるのに対して、本実施形態では外部取り出し効率が８０％と、極めて高い発光の外部取り出し効率を実現できることが確認できた。
【００９２】
また、本実施形態の蛍光体基板では、出射した発光の滲みを軽減できる効果もある。
図４は、本実施形態および従来の蛍光体基板の作用を示す写真である。
図４（ａ）は、図２（ａ）に示す従来の蛍光体基板、図４（ｂ）は、図２（ｃ）に示す本実施形態の蛍光体基板の発光の様子を透明基板側から撮像した写真である。励起光源として発光波長４５０ｎｍの青色ＬＥＤと５ｍｍ角のマスクウィンドウを用いて、波長選択膜（バンドパスフィルター）側から中心５ｍｍ角のみを照射した。
【００９３】
図２（ａ）に示す従来の蛍光体基板では、基板中を導波する発光の成分割合が大きく、その一部は基板で散乱されるため、基板中をしばらく導波後、基板の外部（外気）に取り出される。このため、図４（ａ）に示すように、出射した発光を本来は矩形であるにもかかわらず、その輪郭がぼやけて滲んでいる。
【００９４】
一方、図２（ｃ）に示す本実施形態の蛍光体基板では、空隙から基板に入射した蛍光は必ず基板から空気（外気）に向けて出射できるので、基板を伝播する蛍光成分が少ない。このため、図４（ｂ）に示すように、矩形の発光が殆ど滲むことなく鮮明な輪郭で出射される。従って、このような本実施形態の蛍光体基板を表示装置に適用すれば、滲みの少ない鮮明な映像を映し出すことが可能になる。
【００９５】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の蛍光体基板を備えた表示装置を示す断面模式図である。
本実施形態に係る表示装置５００は、蛍光体基板５２０、励起光源５１４、および液晶層５１５を備えている。励起光源５１４は、例えば波長が４０５ｎｍの励起光ＦＬを出射する光源装置である。液晶層５１５は、励起光ＦＬの蛍光体基板５２０への入射を制御する公知の液晶層であればよい。
【００９６】
蛍光体基板５２０は、光透過性の基板５０１と、この基板５０１の一面５０１ａに重ねて配された蛍光体層５０２とを備えている。蛍光体基板５２０は、蛍光体層５０２の基板５０１と対向する面とは反対側が、蛍光体層５０２を励起させる励起光ＦＬを入射させる励起光入射面Ｅｆとなる。
【００９７】
蛍光体層５０２の励起光入射面Ｅｆには、更に、バンドパスフィルター層５０５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層５０５は、励起光ＦＬを透過させ、かつ、この励起光ＦＬによって蛍光体層５０２に生じた発光を反射させる。
【００９８】
蛍光体層５０２は、蛍光体材料からなる多数の蛍光体粒子５０３と、この蛍光体粒子５０３どうしの間に保たれた空隙５０４とから構成されている。空隙５０４には窒素ガスが満たされている。蛍光体層５０２は、基板５０１の一面５０１ａから立ち上がり、蛍光体層５０２の厚み方向に沿った側面を囲む隔壁５１２によって所定の領域毎に区画（第一〜第三の区画）されている。隔壁５１２の少なくとも蛍光体粒子５０３に臨む領域は、光散乱性または光反射性を有している。また、それぞれの隔壁５１２の底部と基板５０１との間には、更に遮光層５１１が形成されていることが好ましい。
【００９９】
蛍光体粒子５０３は、隔壁５１２によって区画された領域ごとに、第一の区画に配された緑色蛍光体粒子５０３Ｇ、第二の区画に配された赤色蛍光体粒子５０３Ｒ、および第三の区画に配された青色蛍光体粒子５０３Ｂがそれぞれ充填されている。蛍光体粒子５０３のうち、緑色蛍光体粒子５０３Ｇ（第一の蛍光体粒子）の発光主波長（ピーク波長域）は５００〜５６０ｎｍである。また、赤色蛍光体粒子５０３Ｒ（第二の蛍光体粒子）の発光主波長（ピーク波長域）は６００〜６５０ｎｍである。また、青色蛍光体粒子５０３Ｂ（第三の蛍光体粒子）の発光主波長（ピーク波長域）は４３０〜４９０ｎｍである。
【０１００】
また、これら赤色蛍光体粒子５０３Ｒ、緑色蛍光体粒子５０３Ｇ、青色蛍光体粒子５０３Ｂと基板５０１との間には、それぞれ遮光層５１１で区画されたカラーフィルター５１３である赤色フィルター５１３Ｒ、緑色フィルター５１３Ｇ、青色フィルター５１３Ｂが形成されている。
【０１０１】
第一の区画に配された緑色フィルター５１３Ｇは、５００〜５６０ｎｍ（緑色光）の波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、５００〜５６０ｎｍ（緑色光）の波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）および６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の各波長域の光の最大透過率より大きいフィルターである。
【０１０２】
第二の区画に配された赤色フィルター５１３Ｒは、６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）および５００〜５６０ｎｍ（緑色光）の各波長域の光の最大透過率より大きいフィルターである。
【０１０３】
第一の区画に配された緑色フィルター５１３Ｂは、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）の波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）の波長域の光の透過率が、５００〜５６０ｎｍ（緑色光）および６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の各波長域の光の最大透過率より大きいフィルターである。
【０１０４】
図１８に、赤色フィルター５１３Ｒ、緑色フィルター５１３Ｇ、および青色フィルター５１３Ｂのそれぞれの透過波長領域を測定したグラフを示す。このグラフにおいて、例えば、透過率が５０％以上となる波長域の光を中心とした透過率が最大となる波長範囲を各フィルターの主透過波長領域として、赤色フィルター５１３Ｒは６００〜６５０ｎｍ、緑色フィルター５１３Ｇは５００〜５６０ｎｍ、そして青色フィルター５１３Ｂは４３０〜４９０ｎｍの波長域の光を中心に透過させる。
【０１０５】
表２に、それぞれのフィルターにおける赤色光、緑色光、および青色光の最大透過率（％）、及び最小透過率（％）を示す。
【０１０６】
【表２】
2014029928.tif 000004
【０１０７】
カラーフィルター５１３としては、公知のカラーフィルターを用いることが可能である。ここで、カラーフィルターを設けることによって、隔壁５１２で区画された赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧ、青色画素ＰＢの色純度を高める事が可能となり、表示装置５００の色再現範囲を拡大する事ができる。
【０１０８】
図６に第一の区画に配された緑色蛍光体粒子５０３Ｇ（ＳｒＳｉ２(Ｏ，Ｃｌ)２Ｎ２: Ｅｕ２＋）の発光スペクトルと第一の区画に配された緑色フィルター５１３Ｇの透過スペクトルの一例を示す。緑色蛍光体粒子５０３Ｇの発光スペクトルは５４０ｎｍ程度に発光ピークを有するものの、波長６５０ｎｍ程度まで裾を引いており、有意な赤色成分を有している。しかしながら、緑色フィルター５１３Ｇを透過した緑色蛍光体粒子５０３Ｇの発光スペクトルは、緑色蛍光体粒子５０３Ｇの発光スペクトルに緑色フィルター５１３Ｇの透過スペクトルを乗じたものであるから、より先鋭なスペクトルとなり、色純度を高めることができる。
【０１０９】
また、青色蛍光体粒子５０３Ｂと対向する青色フィルター５１３Ｂ、緑色蛍光体粒子５０３Ｇと対向する緑色フィルター５１３Ｇ、赤色蛍光体粒子５０３Ｒと対向する赤色フィルター５１３Ｒにより、蛍光体粒子５０３Ｒ，５０３Ｇ，５０３Ｂにより吸収されず、透過してしまう励起光が外部に漏れ出す事を防止できるため、蛍光体粒子５０３Ｒ，５０３Ｇ，５０３Ｂからの発光と励起光による混色による発光の色純度の低下を防止する事が可能となる。
【０１１０】
また、青色蛍光体粒子５０３Ｂと対向する青色フィルター５１３Ｂ、緑色蛍光体粒子５０３Ｇと対向する緑色フィルター５１３Ｇ、赤色蛍光体粒子５０３Ｒと対向する赤色フィルター５１３Ｒにより、外光（基板の外側から入射する光）を吸収する事ができるため、外光による意図しない画素中の蛍光体粒子５１３Ｒ，５１３Ｇ，５１３Ｂの発光を低減・防止することが可能となり、コントラストの低下を低減・防止する事ができる。
【０１１１】
隔壁５１２は、例えば、樹脂と光散乱性粒子とを含む材料で形成されている。例えば、低屈折率の樹脂中に樹脂よりも高屈折率の光散乱粒子を分散するものであることが好ましい。また、青色光が光散乱性の隔壁によって効果的に散乱するためには、光散乱性粒子の粒径がミー散乱の領域にあることが必要であるので、光散乱性粒子の粒径として１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度が好ましい。
【０１１２】
隔壁５１２を構成する樹脂材料としては、透光性の樹脂であることが好ましい。樹脂材料の具体例としては、アクリル樹脂（屈折率：１．４９）、メラミン樹脂（屈折率：１．５７）、ナイロン（屈折率：１．５３）、ポリスチレン（屈折率：１．６０）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、ポリカーボネート（屈折率：１．５７）、ポリ塩化ビニル（屈折率：１．６０）、ポリ塩化ビニリデン（屈折率：１．６１）、ポリ酢酸ビニル（屈折率：１．４６）、ポリエチレン（屈折率：１．５３）、ポリメタクリル酸メチル（屈折率：１．４９）、ポリＭＢＳ（屈折率：１．５４）、中密度ポリエチレン（屈折率：１．５３）、高密度ポリエチレン（屈折率：１．５４）、テトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）、ポリ三フッ化塩化エチレン（屈折率：１．４２）、ポリテトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）等が挙げられる。
【０１１３】
隔壁５１２を構成する光散乱粒子として、無機材料を用いる場合には、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、およびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属の酸化物を主成分とした粒子等が挙げられる。
【０１１４】
無機材料により構成された粒子（無機粒子）を隔壁５１２に用いる場合には、例えば、シリカビーズ（屈折率：１．４４）、アルミナビーズ（屈折率：１．６３）、酸化チタンビーズ（屈折率  アナタース型：２．５０、ルチル型：２．７０）、酸化ジルコニアビーズ（屈折率：２．０５）、酸化亜鉛ビーズ（屈折率：２．００）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）（屈折率：２.４）等が挙げられる。
【０１１５】
有機材料により構成された粒子（有機粒子）を隔壁５１２に用いる場合には、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ（屈折率：１．４９）、アクリルビーズ（屈折率：１．５０）、アクリル−スチレン共重合体ビーズ（屈折率：１．５４）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、高屈折率メラミンビーズ（屈折率：１．６５）、ポリカーボネートビーズ（屈折率：１．５７）、スチレンビーズ（屈折率：１．６０）、架橋ポリスチレンビーズ（屈折率：１．６１）、ポリ塩化ビニルビーズ（屈折率：１．６０）、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ（屈折率：１．６８）、シリコーンビーズ（屈折率：１．５０）等が挙げられる。
【０１１６】
隔壁５１２の材料の構成樹脂としてアルカリ可溶性樹脂を選択し、光重合性モノマー、光重合開始剤、溶剤を添加することによって、隔壁材料をフォトレジスト化することができ、フォトリソグラフィーによってパターニングして隔壁５１２を形成することが可能となる。
【０１１７】
隔壁５１２の遮光層５１１で区画された開口部（蛍光体層の一区画分）の縦横サイズは、２０μｍ×２０μｍ程度〜５００μｍ×５００μｍ程度が好ましい。また、隔壁５１２は、ＣＩＥ１９７６Ｌ*ａ*ｂ表示系において８０％以上の反射率を有することが好ましい。
【０１１８】
従来通りコントラスト向上を目的として、光散乱性の隔壁５１２の光取出し方向側に０．０１μｍから３μｍ程度の光散乱性の隔壁に比べて薄い黒色隔壁層を挿入しても良い。更に、ある画素に進入するように設計された励起光が隣接画素に漏れて混色がおきるのを防止するために、隣接画素に進入しようとする光を吸収する目的で、光散乱性隔壁の光取出し方向とは反対側に０．０１μｍから３μｍ程度の光散乱性の隔壁に比べて薄い黒色隔壁層を挿入しても良い。
【０１１９】
蛍光体層５０２をディスペンサー法、インクジェット法などによってパターニングする場合、隔壁５１２より蛍光体溶液が溢れ出て隣接画素間での混色を防止するために、隔壁５１２に撥液性を付与することが必須である。隔壁５１２に撥液性を付与する方法としては例えば以下のような方法がある。
（１）フッ素プラズマ処理
例えば、特開２０００−７６９７９号公報に開示されているように、隔壁を形成した基板に対して導入ガスをフッ素系とした条件下でプラズマ処理を行うことによって隔壁に撥液性を付与することができる。
（２）フッ素系表面改質剤の添加
光散乱性隔壁の材料にフッ素系表面改質剤を添加することによって隔壁に撥液性を付与することができる。フッ素系表面改質剤としては、例えばＵＶ硬化型表面改質剤ディフェンサ（ＤＩＣ株式会社製）やメガファックなどが使用できる。
【０１２０】
隔壁５１２の形状としては、励起光が本来入射すべき画素の隣接画素に入射しないように、励起光の出射側よりも入射側で隔壁５１２の開口部が広くなるような、テーパー形状に形成されることが望ましい。
また、基板５０１と隔壁５１２との密着性を十分に高めるためには、隔壁５１２の横幅に対する隔壁５１２の高さの比率（アスペクト比）が１以上であることが望ましい。
【０１２１】
図３（ａ）に示す従来構造の蛍光体基板を用いた表示装置の蛍光取出効率が３１％であったのに対して、図５に示す本実施形態の表示装置によれば、蛍光取出効率が５１％まで向上した。これによって、明るく、かつ鮮明なフルカラー表示装置を実現することが可能になる。
【０１２２】
［第２実施形態の変形例］
図５に示す表示装置５００では、隔壁５１２で仕切られた１つの区画には、それぞれ１種類の蛍光体粒子５０３が配されているが、１つの区画に２種類以上の蛍光体粒子５０３を配しても良い。例えば、図７に示す第２実施形態の変形例においては、蛍光体層５０２の第二の区画に、３種類の緑色蛍光体粒子５０３Ｇ１、５０３Ｇ２、５０３Ｇ３を配した。この３種類の緑色蛍光体粒子５０３Ｇ１、５０３Ｇ２、５０３Ｇ３は、発光主波長（ピーク波長域）が５００〜５６０ｎｍの範囲で互いに異なる発光主波長を持っている。また、１つの区画に配する蛍光体粒子を、互いに平均粒径が異なる複数種類の蛍光体粒子としてもよい。
【０１２３】
［第３実施形態］
図８は、第３実施形態の蛍光体基板を備えた表示装置を示す断面模式図である。
本実施形態に係る表示装置６００は、蛍光体基板６５０、励起光源６１４、および液晶層６１５を備えている。励起光源６１４は、例えば波長が４５０ｎｍの励起光ＦＬを出射する光源装置である。液晶層６１５は、励起光ＦＬの蛍光体基板６５０への入射を制御する公知の液晶層であればよい。
【０１２４】
蛍光体基板６５０は、光透過性の基板６０１と、この基板６０１の一面６０１ａに重ねて配された蛍光体層６０２とを備えている。蛍光体基板６５０は、蛍光体層６０２の基板６０１と対向する面とは反対側が、蛍光体層６０２を励起させる励起光ＦＬを入射させる励起光入射面Ｅｆとなる。
【０１２５】
蛍光体層６０２の励起光入射面Ｅｆには、更に、バンドパスフィルター層６０５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層６０５は、励起光ＦＬを透過させ、かつ、この励起光ＦＬによって蛍光体層６０２に生じた発光を反射させる。
【０１２６】
蛍光体層６０２は、蛍光体材料からなる多数の蛍光体粒子６０３と、この蛍光体粒子６０３どうしの間に保たれた空隙６０４とから構成されている。空隙６０４にはアルゴンガスが満たされている。蛍光体層６０２は、基板６０１の一面６０１ａから立ち上がり、蛍光体層６０２の厚み方向に沿った側面を囲む隔壁６１２によって所定の領域毎に区画されている。隔壁６１２の少なくとも蛍光体粒子６０３に臨む領域は、光散乱性または光反射性を有している。また、それぞれの隔壁６１２の底部と基板６０１との間には、更に遮光層６１１が形成されていることが好ましい。
【０１２７】
蛍光体粒子６０３は、隔壁６１２によって区画された領域ごとに、赤色蛍光体粒子６０３Ｒ、緑色蛍光体粒子６０３Ｇ、散乱体粒子６０３Ｓがそれぞれ充填されている。蛍光体粒子５０３のうち、緑色蛍光体粒子５０３Ｇ（第一の蛍光体粒子）の発光主波長は５００〜５６０ｎｍである。また、散乱体粒子６０３Ｓは４００ｎｍ以上の波長域の光（蛍光）を散乱させる。
【０１２８】
また、これら赤色蛍光体粒子６０３Ｒ、緑色蛍光体粒子６０３Ｇ、散乱体粒子６０３Ｓと基板６０１との間には、それぞれ遮光層６１１で区画されたカラーフィルター６１３である赤色フィルター６１３Ｒ、緑色フィルター６１３Ｇ、青色フィルター６１３Ｂが形成されている。赤色フィルター６１３Ｒは、６００〜６５０ｎｍの波長域の光を主波長として透過させる。緑色フィルター６１３Ｇは、５００〜５６０ｎｍの波長域の光を主波長として透過させる。そして、青色フィルター６１３Ｂは、４３０〜４９０ｎｍの波長域の光を主波長として透過させる。
【０１２９】
散乱体粒子６０３Ｓは、有機材料により構成されていてもよいし、無機材料により構成されていてもよいが、無機材料により構成されていることが好ましい。これにより、外部（例えば発光素子）からの指向性を有する光を、より等方的に効果的に拡散または散乱させることが可能となる。また、無機材料を使用することにより、光および熱に安定な光散乱層を提供することが可能となる。また、散乱体粒子６０３Ｓとしては、透明度が高いものであることが好ましい。また、低屈折率の母材中に母材よりも高屈折率の粒子を分散するものであることが好ましい。また、青色光が散乱体粒子６０３Ｓによって効果的に散乱するためには、散乱体粒子６０３Ｓの粒径がミー散乱の領域にあることが必要であるので、散乱体粒子６０３Ｓの粒径として１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度が好ましい。
【０１３０】
散乱体粒子６０３Ｓとして、無機材料を用いる場合には、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、およびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属の酸化物を主成分とした粒子等が挙げられる。
【０１３１】
また、散乱体粒子６０３Ｓ、無機材料により構成された粒子（無機粒子）を用いる場合には、例えば、シリカビーズ（屈折率：１．４４）、アルミナビーズ（屈折率：１．６３）、酸化チタンビーズ（屈折率  アナタース型：２．５０、ルチル型：２．７０）、酸化ジルコニアビーズ（屈折率：２．０５）、酸化亜鉛ビーズ（屈折率：２．００）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）（屈折率：２.４）等が挙げられる。
【０１３２】
散乱体粒子６０３Ｓとして、有機材料により構成された粒子（有機粒子）を用いる場合には、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ（屈折率：１．４９）、アクリルビーズ（屈折率：１．５０）、アクリル−スチレン共重合体ビーズ（屈折率：１．５４）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、高屈折率メラミンビーズ（屈折率：１．６５）、ポリカーボネートビーズ（屈折率：１．５７）、スチレンビーズ（屈折率：１．６０）、架橋ポリスチレンビーズ（屈折率：１．６１）、ポリ塩化ビニルビーズ（屈折率：１．６０）、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ（屈折率：１．６８）、シリコーンビーズ（屈折率：１．５０）等が挙げられる。
【０１３３】
散乱体粒子６０３Ｓと混合して用いる樹脂材料としては、透光性の樹脂であることが好ましい。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂（屈折率：１．４９）、メラミン樹脂（屈折率：１．５７）、ナイロン（屈折率：１．５３）、ポリスチレン（屈折率：１．６０）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、ポリカーボネート（屈折率：１．５７）、ポリ塩化ビニル（屈折率：１．６０）、ポリ塩化ビニリデン（屈折率：１．６１）、ポリ酢酸ビニル（屈折率：１．４６）、ポリエチレン（屈折率：１．５３）、ポリメタクリル酸メチル（屈折率：１．４９）、ポリＭＢＳ（屈折率：１．５４）、中密度ポリエチレン（屈折率：１．５３）、高密度ポリエチレン（屈折率：１．５４）、テトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）、ポリ三フッ化塩化エチレン（屈折率：１．４２）、ポリテトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）等が挙げられる。
【０１３４】
なお、蛍光体基板６５０の蛍光体層６０２を励起させる励起光源６１４としては、有機ＥＬ素子を用いた照明装置を励起光源として用いることもできる。有機ＥＬ素子としては、公知の有機ＥＬ素子を適用可能である。
【０１３５】
［第４実施形態］
図９は、第４実施形態の蛍光体基板を備えた発光デバイスを示す断面模式図である。
本実施形態の発光デバイス７００は、蛍光体基板７１０と、光源７１１とを備えている。蛍光体基板７１０は、基板７０１と、この基板７０１の一面７０１ａに形成された蛍光体層７０２とを有する。蛍光体層７０２は、蛍光体材料からなる多数の蛍光体粒子７０３と、この蛍光体粒子７０３どうしの間に保たれた空隙７０４とから構成されている。空隙７０４には空気が満たされている。また、蛍光体粒子７０３は、例えば、光源７１１から発した励起光によって赤色に発光する赤色蛍光体粒子７０３Ｒと、緑色に発光する緑色蛍光体粒子７０３Ｇとを混合したものであればよい。また蛍光体層７０２の光源７１１側には、更にバンドパスフィルター層７０５が形成されていることが好ましい。
【０１３６】
光源７１１は、ＬＥＤチップ７１２を配した基材７１３、ＬＥＤチップ７１２を基材７１３に封止する透明な封止樹脂７１４、ＬＥＤチップ７１２や封止樹脂７１４の周囲を囲むように形成されたリフレクター７１５、および基材７１３の周面に沿って形成されたＬＥＤチップ７１２の引出配線７１６、ＬＥＤチップ７１２と引出配線７１６とを接続するワイヤ７１７等を備えている。
【０１３７】
ワイヤ７１７は導電性金属合金であればよいが、ＬＥＤチップ７１２や電極材料との合金化し易さの観点から、主には金、金合金、アルミ、銅、銀等が用いられる。なお、図８においてはワイヤボンディングしたものを示しているが、ＬＥＤチップ７１２をフリップチップ実装したものであってもよい。また、静電特性を向上させる目的で、静電保護素子（例えばツェナーダイオードや抵抗素子）をＬＥＤチップ７１２と並列に接続しても構わない。
【０１３８】
ＬＥＤチップ７１２は、例えば、青色光（励起光）を発するＧａＮを含むＬＥＤチップであればよい。リフレクター７１５は、成型樹脂として、ナイロン系のポリフタルアミド（ＰＰＡ）や、シリコーン系樹脂を用い、この成型樹脂中に光散乱性を発現させるためのフィラー、例えば、ＴｉＯ２， ＳｉＯ２， アルミナ, 窒化アルミニウム， ムライト等を分散させたものから構成される。
【０１３９】
封止樹脂７１４としては、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミド、ガラス等によって構成されればよい。
蛍光体粒子としては、赤色蛍光体粒子７０３Ｒと緑色蛍光体粒子７０３Ｇとを混合させる以外にも、例えば、黄色に発光する黄色蛍光体粒子を用いることも好ましい。
【０１４０】
本実施形態の発光デバイス７００のように、ＬＥＤチップ７１２に対して蛍光体基板７１０を用いることにより、発光輝度の向上、ＬＥＤチップ７１２と蛍光体基板７１０の組み合わせによる製造上の品質のバラツキの抑制、熱を発するＬＥＤチップ７１２と蛍光体粒子７０３とを離間させることによる、蛍光体粒子７０３の劣化抑制、などの効果を得ることができる。
【０１４１】
［第４実施形態の変形例］
図１０は、第４実施形態の蛍光体基板を備えた発光デバイスを示す断面模式図である。
図９に示した発光デバイス７００においては、基材７１３の一面に１つのＬＥＤチップ７１２を配した構成の光源７１１を用いているが、図１０に示す第４実施形態の変形例では、基材７１３の一面に複数のＬＥＤチップ７１２，７１２・・・を配している。こうしたＬＥＤチップ７１２，７１２・・・は、互いに直列に接続して広い範囲を照明する面光源として用いることができる。なお、ＬＥＤチップ７１２は直列接続、並列接続の何れであってもよい。
【０１４２】
［第５実施形態］
図１１は、第５実施形態の蛍光体基板を備えた太陽電池モジュールを示す断面模式図である。
本実施形態の太陽電池モジュール８００は、蛍光体基板８１０と、光電変換素子８１７とが重ねて形成されている。
蛍光体基板８１０は、光透過性の基板８０１と、この基板８０１の一面８０１ａに重ねて配された蛍光体層８０２とを備えている。蛍光体層８０２は、蛍光体材料からなる多数の蛍光体粒子８０３と、この蛍光体粒子８０３どうしの間に保たれた空隙８０４とから構成されている。空隙８０４には空気が満たされている。
【０１４３】
光電変換素子８１７は、例えば、シリコン太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池、ＣｕＩｎＧａＳｅ系混晶太陽電池（ＣｌＧＳ太陽電池）などが挙げられる。光電変換素子８１７としては、上述したもの以外にも、例えば、ＩｎＧａＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ, Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ２，Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）２， ＣｕＩｎＳ２，ＣｄＴｅ， ＣｄＳ等を用いることもできる。更に、量子ドット太陽電池など他の構造の太陽電池を光電変換素子として用いることも好ましい。
【０１４４】
図１２に示すように、結晶シリコン太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池、ＣｌＧＳ太陽電池のいずれも、光電力変換効率φは各太陽電池素子の材料のバンドギャップで決まる波長で変換効率φが最大となる。そして、それよりも長波長側は、急峻に低下し、それよりも短波長側は変換効率が緩慢に低下する。
【０１４５】
一方で、図１３に示すように、太陽光のスペクトル（エアマス１．５）は、波長３００ｎｍ程度から急峻に立ち上がり、波長４６０ｎｍ程度で最大となり、それより長波長側は強度が緩慢に低下する。
【０１４６】
したがって、太陽光の短波長側の光を蛍光体基板８１０により、より太陽電池素子の光電力変換効率φが高い波長の光に変換すれば、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能になる。
一方で、蛍光体基板８１０により変換された光の波長が太陽電池素子の光電力変換効率φの最大値より長波長の場合、太陽電池モジュール全体の光電変換効率は低下する。
【０１４７】
図１３に、光電変換素子８１７に対して蛍光体基板８１０を組み合わせたことによる効果をグラフで示す。蛍光体基板８１０を構成する蛍光体粒子８０３として赤色蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋を用いた場合の「太陽光のスペクトルの内、蛍光体粒子８０３が吸収する成分（図１８参照）」（以下、スペクトルIと称する）、「蛍光体基板８１０の発光スペクトル（図１８参照）」（以下、スペクトルIIと称する）、「太陽光のスペクトル（エアマス１．５）」（以下、スペクトルIIIと称する）、「蛍光体粒子８０３を透過する太陽光のスペクトル」（以下、スペクトルIVと称する）、「結晶シリコン太陽電池の光電力変換効率φスペクトル（図１８参照）」（以下、スペクトルVと称する）、を重ねて示す。この図１４によれば、長波長側に向かって光電変換効率が一様に増加していく特性の結晶シリコン太陽電池に対して、短波長側にピークがある太陽光を、蛍光体基板８１０によって長波長側に変換することができ、それによって、太陽光による光電変換素子８１７の光電変換効率を向上させることが可能であることを示している。
【０１４８】
さらに詳細に述べると、蛍光体基板８１０に波長選択膜側から太陽光が照射されると、蛍光体基板８１０がスペクトルIを吸収し、スペクトルIIに波長変換して光電変換素子８１７側に光が取り出される。また、蛍光体基板８１０を透過したスペクトルIVも電変換素子８１７に照射される。
【０１４９】
図１３より数値を読み取ると、スペクトルIの波長領域、より具体的には約３００ｎｍ〜約６００ｎｍの光電変換素子８１７の光電力変換効率φは７％〜１９％である。スペクトルIIの波長領域、より具体的には約６００ｎｍ〜約７５０ｎｍの光電変換素子８１７の光電力変換効率φは１９％〜２５％である。両者を比較して、スペクトルIIの波長領域の方が、光電変換素子８１７の光電力変換効率φが高いことが分かる。
【０１５０】
ここでさらに、
（左辺）[スペクトルI×太陽電池の光電力変換効率φ（スペクトルV）]
Λ
（右辺）[スペクトルII×蛍光体の量子効率×取出し効率×太陽電池の光電力変換効率φ（スペクトルV）]
の場合には、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能になる
上記（左辺）は蛍光体基板８１０を適用せず、太陽光を直接光電変換素子８１７に入射した場合の発電量である。図１３のスペクトルIとスペクトルVが重なった面積に比例する。
【０１５１】
一方、上記（右辺）は蛍光体基板８１０を直接光電変換素子８１７に適用した本実施形態の太陽電池モジュール８００に太陽光が入射した場合の発電量である。蛍光体基板８１０がスペクトルIを吸収し、スペクトルIIを光電変換素子８１７に放射する際に、蛍光体粒子８０３の量子効率と蛍光体基板８１０の取出し効率を乗じた光強度に減少する。したがって、スペクトルIIに蛍光体の量子効率と取出し効率を乗じたスペクトルにスペクトルVを乗じた量が本実施形態の太陽電池モジュール８００の発電量となる。本実施形態の太陽電池モジュール８００の発電量は、図１３４のスペクトルIIとスペクトルVが重なった面積に蛍光体の量子効率と取出し効率を乗じた量に比例する。
【０１５２】
したがって、太陽電池モジュール全体の発電量を向上させるためには、蛍光体基板８１０の光取出し効率が十分に高い事が必要となる。光電変換素子８１７に対して、高い取り出し効率が期待できる本発明構成の蛍光体基板８１０を適用することで、上記（左辺）（右辺）からなる式を満たすことが容易となる。
また、蛍光体基板８１０により光電力変換効率φが高い波長域に波長変換して光電変換素子８１７に光を入射させることで、光電変換素子８１７の温度上昇が抑制でき、光電変換素子８１７の光電力変換特性の劣化を防止できる。
上記（左辺）
【０１５３】
なお、図１４には、蛍光体基板８１０を構成する赤色蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋）の吸収スペクトル（吸収率）および発光スペクトル（光強度）と太陽光のスペクトル（エアマス１．５）、太陽光のスペクトルの内、赤色蛍光体が吸収する成分を示す。
【０１５４】
図１５には、同じく蛍光体基板８１０を構成する赤色蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋）の発光スペクトル（光強度）と結晶シリコン太陽電池の光電力変換効率φを示す。
このような特性を持つ赤色蛍光体によれば、太陽光のスペクトルを長波長側に変換することができ、光電変換素子８１７の光電変換効率を向上させることが可能となる。
【０１５５】
別の構成として、図１６には、蛍光体基板８１０を構成する赤色蛍光体（ペリレン系色素ルモゲンレッド）の吸収スペクトル（吸収率）および発光スペクトル（光強度）と太陽光のスペクトル（エアマス１．５）、太陽光のスペクトルの内、赤色蛍光体が吸収する成分を示す。
【０１５６】
図１７には、同じく蛍光体基板８１０を構成する赤色蛍光体（ペリレン系色素ルモゲンレッド）の発光スペクトル（光強度）と太陽光のスペクトルの内、赤色蛍光体が吸収する成分、結晶シリコン太陽電池の光電力変換効率φを示す。
このような特性を持つ赤色蛍光体においても、太陽光のスペクトルを長波長側に変換することができ、光電変換素子８１７の光電変換効率を向上させることが可能となる。
【０１５７】
上記の実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスは、電子機器として、例えば図１９（Ａ）に示すように、携帯電話１０００に適用できる。図１９（Ａ）に示す携帯電話１０００は、音声入力部１００３、音声出力部１００４、アンテナ１００５、操作スイッチ１００６、表示部１００２、及び筐体１００１等を備えている。そして、表示部１００２として上記実施形態の蛍光体基板、発光デバイスが好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスを携帯電話１０００の表示部１００２に適用することにより、低消費電力で高いコントラストの映像を表示することができる。
【０１５８】
上記の実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスは、電子機器として、例えば図１９（Ｂ）に示すように、薄型テレビジョン１１００に適用できる。図１９（Ｂ）に示す薄型テレビジョン１１００は、表示部１１０２、スピーカー１１０３、キャビネット１１０１、およびスタンド１１０４等を備えている。そして、表示部１１０２として上記実施形態の蛍光体基板、発光デバイスが好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスを薄型テレビジョン１１００の表示部１１０２に適用することにより、低消費電力で高いコントラストの映像を表示することができる。
【０１５９】
上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスは、照明装置として、例えば図２０（Ａ）に示すように、シーリングライト１４００に適用できる。図２０（Ａ）に示すシーリングライト１４００は、発光部１４０１、吊下線１４０２、および電源コード１４０３等を備えている。そして、発光部１４０１として上記実施形態の蛍光体基板、発光デバイスが好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスをシーリングライト１４００の発光部１４０１に適用することにより、少ない消費電力で自在な色調の照明光を得ることができ、光演出性の高い照明器具を実現することができる。また、均一な照度で色純度の高い面発光が可能な照明器具を実現することができる。
【０１６０】
上記の実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスは、照明装置として、例えば図２０（Ｂ）に示すように、照明スタンド１５００に適用できる。図２０（Ｂ）に示す照明スタンド１５００は、発光部１５０１、スタンド１５０２、メインスイッチ１５０３、および電源コード１５０４等を備えている。そして、発光部１５０１として上記実施形態の蛍光体基板、発光デバイスが好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスを照明スタンド１５００の発光部１５０１に適用することによって、少ない消費電力で自在な色調の照明光を得ることができ、光演出性の高い照明器具を実現することができる。また、均一な照度で色純度の高い面発光が可能な照明器具を実現することができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１００  蛍光体基板、１０１  基板、１０２  蛍光体層、１０３  蛍光体粒子、１０４  空隙、１０６  接着層（部材）、１０５  バンドパスフィルター層。
【図１】
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【図２】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図３】
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【図４】
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