(57)【要約】【課題】蛍光体で生じた蛍光を効率よく外部に取り出すことが可能な蛍光体基板、表示装置、および照明装置を提供する。【解決手段】蛍光体層１４で生じた蛍光は、蛍光体層１４の界面で反射されずにそのまま蛍光透過層１５に入射し、蛍光透過層１５内を蛍光反射層１６で反射されつつ伝播し、蛍光反射性の隔壁１９によって基板１１方向に反射され、外部に取り出される。蛍光透過層１５は、蛍光体層１４よりも蛍光透過率の高い材料によって形成されているため、外部に出射されるまでの蛍光の減衰量が少なくなる。【選択図】図２
2014060121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基板と、該基板に重ねて形成され、励起光により蛍光を生じる蛍光体層と、該蛍光体層の一面または他面の少なくともいずれか一方に重ねて形成され、前記蛍光を反射させる蛍光反射層と、を有する蛍光体基板であって、
前記蛍光体層と前記蛍光反射層との間に、前記蛍光体層よりも蛍光透過率が高い蛍光透過層を形成したことを特徴とする蛍光体基板。
【請求項２】
前記蛍光体層と、前記蛍光体層の一面に重ねて形成した第一蛍光反射層との屈折率の関係は、前記蛍光体層の屈折率をｎｐｈｏｓ、前記第一蛍光反射層の屈折率をｎｌｏｗ１とした時に、１．０≦ｎｌｏｗ１＜ｎｐｈｏｓを満たすことを特徴とする請求項１記載の蛍光体基板。
【請求項３】
前記蛍光体層と、前記蛍光体層の他面に重ねて形成した第二蛍光反射層との屈折率の関係は、前記蛍光体層の屈折率をｎphos、前記第二蛍光反射層の屈折率をｎｌｏｗ２とした時に、１．０≦ｎｌｏｗ２＜ｎｐｈｏｓを満たすことを特徴とする請求項１記載の蛍光体基板。
【請求項４】
前記蛍光透過層の屈折率をｎｔｒ、前記蛍光体層の屈折率をｎｐｈｏｓ、とした時に、前記蛍光透過層と前記蛍光体層との屈折率比が１．１５より小さくなるように、前記蛍光透過層と前記蛍光体層の屈折率を設定することを特徴とする請求項２または３に記載の蛍光体基板。
【請求項５】
前記蛍光透過層の屈折率をｎｔｒ、前記第一蛍光反射層の屈折率をｎｌｏｗ１、前記第二蛍光反射層の屈折率をｎｌｏｗ２とした時に、前記蛍光透過層と前記第一蛍光反射層との屈折率比、前記蛍光透過層と前記第二蛍光反射層との屈折率比が１．１５より大きくなるように、前記蛍光透過層と前記第一蛍光反射層、前記第二蛍光反射層の屈折率を設定することを特徴とする請求項２ないし４いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項６】
前記蛍光反射層は励起光を透過させ、かつ蛍光を反射させる波長選択層からなることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体基板。
【請求項７】
前記蛍光透過層と前記蛍光反射層との界面は平面を成していることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の蛍光体基板。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか１項記載の蛍光体基板と、前記蛍光体層を励起させる励起光を発する光源と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１ないし７いずれか１項記載の蛍光体基板と、前記蛍光体層を励起させる励起光を発する光源と、を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体で生じた蛍光を効率よく外部に取り出すことが可能な蛍光体基板、表示装置、および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化に伴い、フラットパネルディスプレイのニーズが高まっている。フラットパネルディスプレイとしては、例えば、非自発光型の液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display, 以下、ＬＣＤと略記する）、自発光型のプラズマディスプレイ（Plasma Display Panel, 以下、ＰＤＰと略記する）、無機エレクトロルミネセンス（無機ＥＬ）ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンス（以下、「有機ＥＬ」または「有機ＬＥＤ」ともいう）ディスプレイ等が知られているが、特に液晶ディスプレイは、低消費電力、低コスト、高性能（高輝度、高色再現性）の点で他のディスプレイを凌駕している。
【０００３】
液晶ディスプレイは、一般に、青色、赤色、緑色の３原色からなる表示画素を加色混合することによりカラー表示を行っている。従来の液晶表示装置は、青色光、赤色光、緑色光をそれぞれ選択的に透過させるカラーフィルターと、白色光源とを用いて３原色を表示する構成が一般的であった。しかしながら、白色光源を用いると、カラーフィルターによりカットされる波長成分が多く、光利用効率が悪いという問題があった。また、視野角によって輝度や色純度が変化するといった問題がある。
【０００４】
この解決法の一つとして、特許文献１に記載の蛍光色彩表示装置、あるいは、特許文献２に記載の液晶表示モジュールでは、励起光を発する光源を備え、この励起光により赤、緑、青の蛍光発光を生じる蛍光体を液晶表示素子の画素に対応して配置し、液晶表示素子を光シャッターとして使用し、蛍光体の蛍光によりカラー表示を行うカラー表示装置が提案されている。
【０００５】
このような蛍光体を備えた液晶表示装置において、蛍光体で生じた蛍光のうち、液晶表示素子に向けて出射された蛍光を有効利用するために、発光領域と液晶表示素子との間に光反射膜を形成した表示装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この特許文献３に開示されたカラー液晶表示装置によれば、励起光による発光領域と液晶表示素子との間に光反射膜を形成し、発光領域で生じた光のうち、出射側とは逆方向となる液晶表示素子に向かう光を、この光反射膜で出射側に向けて反射させることによって、発光領域で生じた光を効率よく出射させ、明るいカラー表示を実現させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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２００９−１３４２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献３に開示された発明では、蛍光体で生じた蛍光が光反射膜によって反射されることにより、蛍光が蛍光体の内部を伝播する距離が長くなる。このため、蛍光が蛍光体の内部を長く伝播することにより、蛍光の減衰量が大きく、結果的に外部に取り出される蛍光の光量が少なくなるという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、蛍光体で生じた蛍光を効率よく外部に取り出すことが可能な蛍光体基板、表示装置、および照明装置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、表示装置、および照明装置を提供した。
即ち、本発明の蛍光体基板は、光透過性の基板と、該基板に重ねて形成され、励起光により蛍光を生じる蛍光体層と、該蛍光体層の一面または他面の少なくともいずれか一方に重ねて形成され、前記蛍光を反射させる蛍光反射層と、を有する蛍光体基板であって、
前記蛍光体層と前記蛍光反射層との間に、前記蛍光体層よりも蛍光透過率が高い蛍光透過層を形成したことを特徴とする。
【００１０】
前記蛍光体層と、前記蛍光体層の一面に重ねて形成した第一蛍光反射層との屈折率の関係は、前記蛍光体層の屈折率をｎｐｈｏｓ、前記第一蛍光反射層の屈折率をｎｌｏｗ１とした時に、１．０≦ｎｌｏｗ１＜ｎｐｈｏｓを満たすことを特徴とする。
【００１１】
また、前記蛍光体層と、前記蛍光体層の他面に重ねて形成した第二蛍光反射層との屈折率の関係は、前記蛍光体層の屈折率をｎphos、前記第二蛍光反射層の屈折率をｎｌｏｗ２とした時に、１．０≦ｎｌｏｗ２＜ｎｐｈｏｓを満たすことを特徴とする。
【００１２】
前記蛍光透過層の屈折率をｎｔｒ、前記蛍光体層の屈折率をｎｐｈｏｓ、とした時に、前記蛍光透過層と前記蛍光体層との屈折率比が１．１５より小さくなるように、前記蛍光透過層と前記蛍光体層の屈折率を設定することを特徴とする。
【００１３】
また、前記蛍光透過層の屈折率をｎｔｒ、前記第一蛍光反射層の屈折率をｎｌｏｗ１、前記第二蛍光反射層の屈折率をｎｌｏｗ２とした時に、前記蛍光透過層と前記第一蛍光反射層との屈折率比、前記蛍光透過層と前記第二蛍光反射層との屈折率比が１．１５より大きくなるように、前記蛍光透過層と前記第一蛍光反射層、前記第二蛍光反射層の屈折率を設定することを特徴とする。
【００１４】
前記蛍光反射層は励起光を透過させ、かつ蛍光を反射させる波長選択層からなることを特徴とする。
【００１５】
前記蛍光透過層と前記蛍光反射層との界面は平面を成していることを特徴とする。
【００１６】
本発明の表示装置は、前記各項記載の蛍光体基板と、前記蛍光体層を励起させる励起光を発する光源と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の照明装置は、前記各項記載の蛍光体基板と、前記蛍光体層を励起させる励起光を発する光源と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蛍光体層よりも蛍光透過率が高い蛍光透過層を介して蛍光を伝播させることによって、蛍光体で生じた蛍光を効率よく外部に取り出すことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の蛍光体基板を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の蛍光体基板の作用を示す断面図である。
【図３】第２実施形態の蛍光体基板を示す断面図である。
【図４】第２実施形態の蛍光体基板の作用を示す断面図である。
【図５】第３実施形態の蛍光体基板を示す断面図である。
【図６】第３実施形態の蛍光体基板を示す模式図である。
【図７】第３実施形態の蛍光体基板を示すグラフである。
【図８】本発明の表示装置を示す平面図である。
【図９】本発明の照明装置を示す斜視図である。
【図１０】実施例における測定モデルを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明に係る蛍光体基板、表示装置、および照明装置について説明する。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。
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の蛍光体基板の積層方向に沿った断面図である。
蛍光体基板１０は、光透過性の基板１１と、この基板１１の一面１１ａに順に積層されたフィルター層１２、低屈折率層１３、蛍光体層１４、蛍光透過層１５、蛍光反射層（第一蛍光反射層）１６、および波長選択層１７とを備えている。また、フィルター層１２の周囲を取り囲むように、光吸収層１８が形成されている。更に、蛍光体層１４、蛍光透過層１５、および蛍光反射層１６を取り囲むように、波長選択層１７の一面１７ａと低屈折率層１３との間に隔壁１９が形成されている。
【００２２】
なお、光吸収層１８や隔壁１９は、この蛍光体基板１０の発光領域、例えば表示装置に適用する場合には１画素領域を区画するように形成されていれば良い。このような構成の蛍光体基板１０は、波長選択層１７の他面（励起光入射面）１７ｂから、蛍光体層１４を励起させる励起光Ｐを入射させ、この蛍光体層１４で生じた蛍光を基板１１の他面（蛍光出射面）１１ｂから外部に出射させる。このため、波長選択層１７の他面（励起光入射面）１７ｂ側には、例えば、励起光Ｐを発する光源が配されていればよい。
【００２３】
以下、上述した本実施形態に係る蛍光体基板１０を構成する各構成部材及びその形成方法について具体的に説明するが、本発明はこれら構成部材及び形成方法に限定されるものではない。
本実施形態で用いられる基板１１は他面１１ｂが蛍光出射面を成し、光を透過可能な部材、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、または、これらガラスや樹脂に有機絶縁材料等からなる絶縁物を表面にコーティングした基板等が挙げられる。
【００２４】
さらに、プラスティック基板に絶縁性の無機材料をコートした基板も好ましい。これにより、プラスティック基板を蛍光体基板１０の基板１１として用いた場合に最大の課題となる水分の透過による蛍光体層１４の劣化を解消する事が可能となる。また、基板１１の表面でのリーク（ショート）を解消する事が可能となる。
【００２５】
フィルター層１２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。カラーフィルターを設けることによって、赤色、緑色、青色画素の色純度を高める事が可能となり、蛍光体基板１０の色再現範囲を拡大する事ができる。また、青色蛍光体層の場合は青色のフィルター層１２を形成し、緑色蛍光体層の場合は緑色のフィルター層１２を形成し、赤色蛍光体層の場合は赤色のフィルター層１２を形成することによって、外光の侵入により蛍光体層１４が励起されることを防止する。
【００２６】
こうしたフィルター層１２によって、外光の侵入による蛍光体層１４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・防止する事が出来る。また、フィルター層１２の形成により、蛍光体層１４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も防止できるので、蛍光体層１４で生じた蛍光に励起光が混色することによる、蛍光の色純度の低下を防止する事が可能となる。
【００２７】
低屈折率層１３は、蛍光体層１４で生じた蛍光の取出し効率を向上させる。低屈折率層１３としては、基板１１の屈折率より低い屈折率であることが求められる。例えば、基板１１としてガラスを用いる場合、屈折率は通常１．５程度であるので、低屈折率層１３の屈折率は１．３以下が好ましく、理想的には空気と等しい屈折率１．０がもっとも好ましい。
【００２８】
低屈折率層１３としては、中空シリカ、フッ素系の高分子樹脂など屈折率の低い樹脂、ナノポーラス粒子（ナノポーラスシリカなど）を分散した樹脂、あるいは気体層を用いることができる。
気体層は、例えば空気、窒素、アルゴン等の種々の気体で構成することができ、気体の種類は特に限定されない。ただし、隣接する層との反応による特性劣化を抑制する観点では、不活性ガスを用いることが望ましい。
【００２９】
蛍光体層１４は、光源（励起光源）の励起光Ｐを吸収し、例えば、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）に発光する青色蛍光体層、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層等から構成されている。 また、必要に応じて、シアン、イエローに発光する蛍光体を画素に加える事が好ましい。ここで、シアン、イエローに発光する画素のそれぞれの色純度を、色度図上での赤色、緑色、青色に発光する画素の色純度の点で結ばれる三角形より外側にすることで、赤色、緑色、青色の３原色を発光する画素を使用する表示装置より色再現範囲を更に広げる事が可能となる。
【００３０】
蛍光体層１４は、以下に例示する蛍光体材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）又は無機材料中に分散された構成であってもよい。
蛍光体層１４を構成する蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を用いることができる。このような蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。
【００３１】
有機系蛍光体材料としては、青色蛍光色素として、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−メチルクマリン等が挙げられる。
【００３２】
また、緑色蛍光色素として、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）、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１１６等が挙げられる。
【００３３】
また、赤色蛍光色素としては、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、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、及びローダミン系色素：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等が挙げられる。
【００３４】
また、無機系蛍光体材料としては、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+等が挙げられる。
【００３５】
なお、励起光が４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ付近の青色光である場合は、青色画素の蛍光体層１３は蛍光体を含まず、励起光を散乱する光散乱体層であっても良い。この場合、励起光がこの光散乱体層で散乱されて青色表示を担うので、青色画素の蛍光体層１３には蛍光体が混入されていなくとも良い。光散乱体としては、例えば数百ｎｍ程度の径を持つ酸化チタンなどの微粒子を分散した樹脂が使われる。
【００３６】
また、緑色蛍光体として、（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+等が挙げられる。
【００３７】
また、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等が挙げられる。
【００３８】
また、上記無機系蛍光体は、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微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、無機材料を使用する方が好ましい。更に無機材料を用いる場合には、平均粒径（ｄ５０）が、０．５〜５０μｍであることが好ましい。
【００３９】
平均粒径が１μｍ以下であると、蛍光体の発光効率が急激に低下する。また、５０μｍ以上であると、平坦な膜を形成する事が非常に困難となり、光源からの励起光が効率よく無機蛍光層に届かず、蛍光体層の発光効率の低下が起こるという問題が生じる。
【００４０】
蛍光体層１４は、上記の蛍光体材料と樹脂材料を溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いて、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、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。
【００４１】
また、蛍光体層１４は、高分子樹脂として、感光性の樹脂を用いる事で、フォトリソグラフィー法により、パターン化が可能となる。
ここで、感光性樹脂としては、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、硬ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂（光硬化型レジスト材料）の一種類又は複数種類の混合物を用いる事が可能である。
【００４２】
また、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、ディスペンサー法等のウエットプロセス、シャドーマスクを用いた抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により蛍光体材料をダイレクトにパターニングする事も可能である。
【００４３】
蛍光体層１４の膜厚としては、通常１００ｎｍ〜１００μｍ程度であるが、１〜１００μｍが好ましい。膜厚が１００ｎｍ未満であると、光源からの励起光（例えば、青色発光）を十分吸収することが不可能である為、発光効率の低下、必要とされる蛍光に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。更に光源からの励起光の吸収を高め、色純度の悪影響を及ぼさない程度に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、膜厚が１００μｍを超えると光源からの励起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。
【００４４】
蛍光透過層１５としては、蛍光体層１４よりも蛍光透過率が高い材料が用いられる。ここで言う蛍光透過率が高い材料とは、励起光によって蛍光体層１４で生じた蛍光が、この蛍光体層１４中を伝播する場合の蛍光透過率よりも、少なくとも蛍光透過率が高い材料である。蛍光透過層１５としては、例えば、アクリル樹脂（ｎ １．４９）が挙げられる。また、こうした蛍光透過層１５は、蛍光反射層１６を気体で構成した場合に、この気体と蛍光体層１４とを直接接触させないための密閉部材としても機能する。
【００４５】
この蛍光透過層１５の屈折率をｎｔｒ、蛍光体層１４の屈折率をｎｐｈｏｓ、とした場合、蛍光透過層１５と蛍光体層１４との屈折率比（ｎｔｒ：ｎｐｈｏｓ）が１．１５より小さくなるように、蛍光透過層と蛍光体層の屈折率を設定することが好ましい。
【００４６】
蛍光反射層（第一蛍光反射層）１６としては、例えば空気、窒素、アルゴン等の種々の気体で構成することができ、気体の種類は特に限定されない。ただし、隣接する層との反応による特性劣化を抑制する観点では、不活性ガスを用いることが望ましい。
例えば、大気圧において、空気の屈折率は約１．０００２９３であり、窒素の屈折率は約１．０００２９７であり、アルゴンの屈折率は１．０００２８１である。その他の気体を含めても、気体の屈折率は概ね１．０００とみなすことができる。
【００４７】
気体の屈折率は、圧力が変わっても略変わらないと考えてよい。よって、蛍光反射層１６を気体層とする場合の圧力は任意でよく、大気圧（１．０１３２５×１０５Ｐａ）であってもよいし、大気圧に対して減圧状態であってもよいし、加圧状態であってもよい。
【００４８】
なお、蛍光透過層１５と蛍光反射層１６との界面は平面を成していることが好ましい。蛍光透過層１５と蛍光反射層１６との界面を平面にすることによって、蛍光透過層１５内を伝播する蛍光を乱反射させずに蛍光反射層１６によって所定の方向に反射させることができ、蛍光透過層１５内の蛍光の伝播特性を高めることができる。
【００４９】
また、蛍光体層１４と、蛍光体層１４の一面に重ねて形成した蛍光反射層（第一蛍光反射層）１６との屈折率の関係は、蛍光体層１４の屈折率をｎｐｈｏｓ、第一蛍光反射層１５の屈折率をｎｌｏｗ１とした時に、１．０≦ｎｌｏｗ１＜ｎｐｈｏｓを満たすように設定される。このような屈折率範囲になるように、蛍光体層１４と蛍光反射層（第一蛍光反射層）１６との構成材料を選定することによって、蛍光体層１４で生じた蛍光を蛍光反射層（第一蛍光反射層）１６で確実に反射可能にすることができる。
【００５０】
波長選択層（バンドパスフィルター）１７は、他面１７ａ側から入射する励起光の波長域の光は透過させ、かつ、蛍光体層１４で生じた波長域の蛍光は反射させる性質をもつ。例えば、λ／４条件の膜厚で屈折率がｎ １．７とｎ １．５の材料を交互に５００層程度積層した高分子多層干渉フィルムを用いることができる。
【００５１】
光吸収層１８は、基板１１の他面１１ｂから蛍光体層１４に向けて入射した外光、例えば太陽光や照明光を吸収、減衰可能な材料から構成される。このような光吸収層１８は、例えば、クロム等の金属材料や黒色の樹脂等で形成することができる。光吸収層１８の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜１００μｍ程度が好ましく、１００ｎｍ〜１０μｍ程度がさらに好ましい。
【００５２】
蛍光体層１４や蛍光透過層１５を囲む隔壁１９は、例えば、感光性ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、メタリル系樹脂、ノボラック系樹脂またはエポキシ樹脂などの樹脂材料をフォトリソ手法等によりパターニングして形成することができる。また、光の漏れや外光によるコントラスト低下を防ぐために、カーボン微粒子や金属酸化物等の遮光性粒子を上述の感光性樹脂材料に含有させたものをパターニングして形成したものを用いても良い。また非感光性樹脂材料をスクリーン印刷等により直接パターニングして障壁を形成してもよい。
【００５３】
また、隔壁１５は、蛍光体層１３で生じた蛍光を反射する材料によって形成することが好ましい。こうすることで、蛍光体層１４から側方に逃げる蛍光成分を出射側となる基板１１に向けて反射させることができる。また、隔壁１９の表面を反射材料で覆うことも好ましい。このような反射材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジウム合金、アルミニウム−シリコン合金等の反射性金属等が挙げられる。
【００５４】
こうした隔壁１５の外形形状としては、矩形、円形など、蛍光の出射面、例えば画素の形状に応じて各種形状を採用することができる。
【００５５】
なお、蛍光体層１４を励起させる光源（バックライト）としては、蛍光体層１４を励起可能な波長域の励起光を出射させる励起光発光装置であればよい。例えば、励起光として４００〜５００ｎｍの青色光を照射する青色光源であればよい。
【００５６】
以上のような構成の本実施形態に係る蛍光体基板１０の作用、効果を、従来の実施形態と比較しつつ説明する。
図２（ａ）は、従来の蛍光体基板１００を示す断面図である。この従来の蛍光体基板１００は、光透過性の基板１０１と、この基板１０１の一面１０１ａに順に積層されたフィルター層１０２、低屈折率層１０３、蛍光体層１０４、蛍光反射層１０６、および波長選択層１０７とを備えている。即ち、蛍光体層１０４に接して蛍光反射層１０６が形成されている。
【００５７】
このような構成の従来の蛍光体基板１００では、励起光によって蛍光体層１０４で生じた蛍光ＦＬ１は、低屈折率層１０３や蛍光反射層１０６によって挟まれた蛍光体層１０４の内部を伝播し、例えば、蛍光反射性の隔壁１０９によって基板１０１方向に反射され、外部に出射される。この時、蛍光体層１０４の蛍光透過率が比較的低いため、蛍光が蛍光体層１０４内を何度も反射を繰り返しつつ伝播する距離が長くなるほど、生じた蛍光の減衰量も大きくなる。このため、蛍光体層１０４で生じた蛍光のうち、基板１０１に向けて直接出射される蛍光以外は、蛍光体層１０４内を伝播するうちに大きく減衰し、外部に取り出される（出射される）蛍光の光量が少なくなってしまっていた。
【００５８】
一方、図２（ｂ）に示す第１実施形態の蛍光体基板１０においては、励起光によって蛍光体層１４で生じた蛍光のうち、例えば、基板１１とは反対方向に向けて発した蛍光ＦＬ２は、蛍光体層１４の界面で反射されずにそのまま蛍光透過層１５に入射する。そして、蛍光ＦＬ２は蛍光透過層１５内を蛍光反射層１６で反射されつつ伝播し、例えば蛍光反射性の隔壁１９によって基板１１方向に反射され、外部に取り出される（出射される）。
【００５９】
蛍光透過層１５は、蛍光体層１４よりも蛍光透過率の高い材料によって形成されているため、蛍光ＦＬ１が蛍光体層１０４内を伝播して出射される従来の蛍光体基板１００（図２（ａ））よりも、蛍光ＦＬ２が蛍光体層１４と蛍光透過層１５とを伝播して出射される本実施形態の蛍光体基板１０のほうが、外部に出射されるまでの蛍光の減衰量が少なくなる。よって、同一光量の光源を用いた場合でも、第１実施形態の蛍光体基板１０のほうが、より一層明るい蛍光を外部に取り出すことが可能になる。
【００６０】
また、第１実施形態の蛍光体基板１０は、蛍光体層１４と蛍光透過層１５との２層によって蛍光伝播領域の厚みが厚くなるので、蛍光が出射されるまでの伝播光路上における反射回数も少なくすることが可能になる。これによって、蛍光の反射による光量の減衰も軽減され、外部に出射される蛍光の光量を増加させることができる。
【００６１】
こうした第１実施形態の蛍光体基板の作用から、蛍光体層１４で生じた蛍光は、基板１０から出射されるまでの反射回数が少なく、かつ、蛍光体層１４よりも蛍光透過層１５での伝播距離が長くなるように設計することが好ましい。
【００６２】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図３を用いて説明する。
図３は、第２実施形態の蛍光体基板の積層方向に沿った断面図である。なお、図３において、図１に示した第１実施形態の蛍光体基板１０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
第２実施形態の蛍光体基板２０は、光透過性の基板１１と、この基板１１の一面１１ａに順に積層されたフィルター層１２、低屈折率層１３、蛍光体層１４、蛍光透過層１５、および波長選択層１７とを備えている。また、フィルター層１２の周囲を取り囲むように、光吸収層１８が形成され、更に、蛍光体層１４、蛍光透過層１５、および蛍光反射層１６を取り囲むように、波長選択層１７の一面１７ａと低屈折率層１３との間に隔壁１９が形成されている。
【００６３】
この第２実施形態の蛍光体基板２０においては、蛍光透過層１５と波長選択層１７とが直接接するように形成され、この蛍光透過層１５と波長選択層１７との界面、即ち波長選択層１７の表面が、蛍光体層１４で生じた蛍光を反射させる蛍光反射面Ｍを成す。
【００６４】
以上のような構成の第２実施形態に係る蛍光体基板２０の作用、効果を、従来の実施形態と比較しつつ説明する。
図４（ａ）は、従来の蛍光体基板２００を示す断面図である。この従来の蛍光体基板２００は、光透過性の基板１０１と、この基板１０１の一面１０１ａに順に積層されたフィルター層１０２、低屈折率層１０３、蛍光体層１０４、蛍光反射層１０６、および波長選択層１０７とを備えている。即ち、蛍光体層１０４に接して蛍光反射層１０６が形成されている。
【００６５】
このような構成の従来の蛍光体基板２００では、励起光によって蛍光体層１０４で生じた蛍光ＦＬ１は、低屈折率層１０３や蛍光反射層１０６によって挟まれた蛍光体層１０４の内部を伝播し、例えば、蛍光反射性の隔壁１０９によって基板１０１方向に反射され、外部に出射される。この時、蛍光体層１０４の蛍光透過率が比較的低いため、蛍光が蛍光体層１０４内を何度も反射を繰り返しつつ伝播する距離が長くなるほど、生じた蛍光の減衰量も大きくなる。このため、蛍光体層１０４で生じた蛍光のうち、基板１０１に向けて直接出射される蛍光以外は、蛍光体層１０４内を伝播するうちに大きく減衰し、外部に取り出される（出射される）蛍光の光量が少なくなってしまっていた。
【００６６】
一方、図４（ｂ）に示す本実施形態の蛍光体基板２０においては、励起光によって蛍光体層１４で生じた蛍光のうち、例えば、基板１１とは反対方向に向けて発した蛍光ＦＬ２は、蛍光体層１４の界面で反射されずにそのまま蛍光透過層１５に入射する。そして、蛍光ＦＬ２は蛍光反射面を成す波長選択層１７の表面で反射しつつ蛍光透過層１５内を伝播して、例えば蛍光反射性の隔壁１９によって基板１１方向に反射され、外部に取り出される（出射される）。
【００６７】
蛍光透過層１５は、蛍光体層１４よりも蛍光透過率の高い材料によって形成されているため、蛍光ＦＬ１が蛍光体層１０４内を伝播して出射される従来の蛍光体基板２００（図４（ａ））よりも、蛍光ＦＬ２が蛍光体層１４と蛍光透過層１５とを伝播して出射される本実施形態の蛍光体基板２０のほうが、外部に出射されるまでの蛍光の減衰量が少なくなる。よって、同一光量の光源を用いた場合でも、第２実施形態の蛍光体基板２０のほうが、より一層明るい蛍光を外部に取り出すことが可能になる。
【００６８】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図５を用いて説明する。
図５は、第５実施形態の蛍光体基板の積層方向に沿った断面図である。なお、図５において、図１に示した第１実施形態の蛍光体基板１０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
第３実施形態の蛍光体基板３０は、光透過性の基板１１と、この基板１１の一面１１ａに順に積層されたフィルター層１２、低屈折率層１３、第二蛍光透過層１５ｂ、蛍光体層１４、第一蛍光透過層１５ａ、および波長選択層１７とを備えている。また、フィルター層１２の周囲を取り囲むように、光吸収層１８が形成され、更に、蛍光体層１４、蛍光透過層１５、および蛍光反射層１６を取り囲むように、波長選択層１７の一面１７ａと低屈折率層１３との間に隔壁１９が形成されている。
【００６９】
なお、第一蛍光透過層１５ａと波長選択層１７との界面、即ち波長選択層１７の表面が、蛍光体層１４で生じた蛍光を反射させる第一蛍光反射層４１ａを成す。また、第二蛍光透過層１５ｂと低屈折率層１３との界面、即ち低屈折率層１３の表面が、蛍光体層１４で生じた蛍光を反射させる第二蛍光反射層４１ｂを成す。
【００７０】
以上のような構成の第３実施形態に係る蛍光体基板３０の作用、効果を説明する。
図５に示す本実施形態の蛍光体基板３０においては、励起光によって蛍光体層１４で生じた蛍光のうち、例えば、基板１１に向けて反射されずに直接出射される蛍光以外の蛍光は、蛍光体層１４の両面にそれぞれ形成された第一蛍光透過層１５ａや第二蛍光透過層１５ｂに入射する。そして、第一蛍光反射層４１ａや第二蛍光反射層４１ｂで反射されつつ、これら第一蛍光透過層１５ａや第二蛍光透過層１５ｂの内部を伝播して、例えば蛍光反射性の隔壁１９によって基板１１方向に反射され、外部に取り出される（出射される）。
【００７１】
これら第一蛍光透過層１５ａや第二蛍光透過層１５ｂは、蛍光体層１４よりも蛍光透過率の高い材料によって形成されているため、外部に出射されるまでの蛍光の減衰量を少なくすることができる。よって、同一光量の光源を用いた場合でも、第３実施形態の蛍光体基板４０のほうが、より一層明るい蛍光を外部に取り出すことが可能になる。
【００７２】
一例として、第３実施形態における蛍光体層と低屈折率層、蛍光透過層それぞれの屈折率について、図６に示す説明図を用いて考察する。各層の屈折率（全反射角）によって、蛍光体層１４で発光した蛍光が導光する／しないかが決まる。
本実施形態の効果を得るためには、蛍光体層で発光した蛍光は蛍光透過層に積極的に入射し、蛍光体層による自己吸収が減じられなければならない。そのために蛍光体層と蛍光透過層との間の界面では殆ど反射が起こらない条件とすることが望ましい。即ち、この２つの層（蛍光体層と蛍光透過層）の屈折率は同程度であることが望ましい。
【００７３】
図７に、異なる屈折率をもつ媒体が平面で隣接する場合、屈折率比によって透過成分と反射成分の量がどの様に変わるかをグラフで示した。このグラフによれば、蛍光体層と蛍光透過層の屈折率比が１．１５未満であれば、この界面での透過成分量は５０％を越え、蛍光の大部分を蛍光透過層に入射させることができる。本実施形態では、蛍光体層の屈折率が１．５６、蛍光透過層の屈折率が１．４９であるので、その屈折率比は１．５６／１．４９＝１．０５で１．１５未満となっている。
【００７４】
本実施形態では一方で、蛍光体層を挟んで上下の蛍光透過層のそれぞれ外側にある第一と第二の低屈折率層を、蛍光反射層として機能させることが想定されている。従って、蛍光透過層と低屈折率層の間の界面では、十分に大きな屈折率比が確保され、高い反射率が得られることが望ましい。この場合、蛍光透過層と低屈折率層の屈折率比は１．１５より大きければ界面における反射率が５０％を超え、大部分の蛍光を反射する蛍光反射層として機能できる。本実施形態では、蛍光透過層の屈折率が１．４９、上側のメソポーラスシリカ膜（低屈折率層１）の屈折率が１．２０、下側の空気層（低屈折率層２）の屈折率が１．０であるので、それぞれの屈折率比は１．４９／１．２０ ＝ １．２４（上側）、１．４９／１．０ ＝ １．４９（下側）であり、どちらも１．１５より大きな値となっている。
【００７５】
本実施形態では、以上のように、蛍光体層で発光した蛍光を積極的に蛍光透過性の高い領域（蛍光透過層）を通すことによって、取り出されるまでの吸収を少なくして高い取出し効率を実現するものである。
【００７６】
上記の実施形態に係る蛍光体基板、電子機器として、例えば図８に示すように、携帯電話１０００に適用できる。図９（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が好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板、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。
【００７７】
上記の実施形態に係る蛍光体基板は、電子機器として、例えば図８（Ｂ）に示すように、薄型テレビジョン１１００に適用できる。図８（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が好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板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。
【００７８】
上記実施形態に係る蛍光体基板は、照明装置として、例えば図９（Ａ）に示すように、シーリングライト１４００に適用できる。図９（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が好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板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。
【００７９】
上記の実施形態に係る蛍光体基板は、照明装置として、例えば図９（Ｂ）に示すように、照明スタンド１５００に適用できる。図９（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が好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板を照明スタンド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。
【実施例】
【００８０】
［第１測定例］
図１０に示すような蛍光体基板を測定モデルとして想定し、図２に示す蛍光体基板の蛍光吸収率を計算した。
従来例の蛍光体基板（図２（ａ））
蛍光体層の厚さ  ７μｍ ／ 蛍光透過層の厚さ  ０μｍ（蛍光透過層無し）
出射面での蛍光取り出し効率＝３６％
蛍光体での蛍光吸収量＝１８％
第一実施形態の蛍光体基板（図２（ｂ））
蛍光体層の厚さ  ７μｍ ／ 蛍光透過層の厚さ  ７μｍ
出射面での蛍光取り出し効率＝３９％
蛍光体＋蛍光透過層での蛍光吸収量＝１１％
以上の結果から、第一実施形態の蛍光体基板は、従来の蛍光体基板と比較して、蛍光伝播途上での蛍光吸収量が７％改善され、出射面での蛍光取り出し効率が３％向上した。
【００８１】
［第２測定例］
図４に示す蛍光体基板の蛍光吸収率を計算した。
従来例の蛍光体基板（図４（ａ））
蛍光体層の厚さ  ７μｍ ／ 蛍光透過層の厚さ  ０μｍ（蛍光透過層無し）
出射面での蛍光取り出し効率＝３２％
蛍光体での蛍光吸収量＝１９％
第二実施形態の蛍光体基板（図４（ｂ））
蛍光体層の厚さ  ７μｍ ／ 蛍光透過層の厚さ  ７μｍ
出射面での蛍光取り出し効率＝３４％
蛍光体＋蛍光透過層での蛍光吸収量＝７％
以上の結果から、第二実施形態の蛍光体基板は、従来の蛍光体基板と比較して、蛍光伝播途上での蛍光吸収量が１２％改善され、出射面での蛍光取り出し効率が２％向上した。
【００８２】
［第３測定例］
図５に示す蛍光体基板の蛍光吸収率を計算した。
従来例の蛍光体基板
蛍光体層の厚さ  ７μｍ ／ 蛍光透過層の厚さ  ０μｍ（蛍光透過層無し）
出射面での蛍光取り出し効率＝２０％
蛍光体での蛍光吸収量＝１８％
第二実施形態の蛍光体基板（図５）
蛍光体層の厚さ  ７μｍ
第一蛍光透過層の厚さ  ７μｍ、第二蛍光透過層の厚さ  ５μｍ
出射面での蛍光取り出し効率＝２２％
蛍光体＋蛍光透過層での蛍光吸収量＝９％
以上の結果から、第二実施形態の蛍光体基板は、従来の蛍光体基板と比較して、蛍光伝播途上での蛍光吸収量が９％改善され、出射面での蛍光取り出し効率が２％向上した。
【符号の説明】
【００８３】
１０  蛍光体基板、１１  基板、１２  フィルター層、１３  低屈折率層、１４  蛍光体層、１５  蛍光透過層、１６  蛍光反射層、１７  波長選択層、１９  隔壁。
【図１】
2014060121.tif 000003
【図２】
2014060121.tif 000004
【図３】
2014060121.tif 000005
【図４】
2014060121.tif 000006
【図５】
2014060121.tif 000007
【図６】
2014060121.tif 000008
【図７】
2014060121.tif 000009
【図８】
2014060121.tif 000010
【図９】
2014060121.tif 000011
【図１０】
2014060121.tif 000012