(57)【要約】【課題】蛍光変換効率が高く、蛍光変換媒体の経時劣化が少ない蛍光変換媒体及びそれを用いたカラー発光装置を提供する。【解決手段】可視及び／又は近紫外光を吸収して可視蛍光を発する無機ナノクリスタルからなる蛍光微粒子と、前記蛍光微粒子を分散する透明媒体を含み、蛍光強度が最大となる波長における吸光度が、０．１〜１の範囲である蛍光変換媒体。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視及び／又は近紫外光を吸収して可視蛍光を発する無機ナノクリスタルからなる蛍光微粒子と、
前記蛍光微粒子を分散する透明媒体を含み、
蛍光強度が最大となる波長における吸光度が、０．１〜１の範囲である蛍光変換媒体。
【請求項２】
可視及び／又は近紫外光を吸収して可視蛍光を発する無機ナノクリスタルからなる蛍光微粒子と、
前記蛍光微粒子を分散する透明媒体を含み、
下記式で表される重なり度Ｐが２．５≦Ｐ≦３０である蛍光変換媒体。
Ｐ＝∫Ａ（λ）・Ｉ（λ）ｄλ
（式中、Ｉ（λ）（単位：ｎｍ−１）は、光の波長をλ（単位：ｎｍ）とするとき、最大値が１になるように規格化された蛍光変換媒体の発光強度スペクトルを示し、Ａ（λ）（単位：無次元）は蛍光変換媒体の吸光度スペクトルを示す）
【請求項３】
前記無機ナノクリスタルが、半導体ナノクリスタルである請求項１又は２に記載の蛍光変換媒体。
【請求項４】
前記半導体ナノクリスタルに用いるバルク材料の２０℃におけるバンドギャップが、１．０〜３．０ｅＶである請求項３記載の蛍光変換媒体。
【請求項５】
前記半導体ナノクリスタルが、半導体材料からなるコアを、半導体材料からなる少なくとも１層以上のシェル層で被覆したものからなる請求項３又は４に記載の蛍光変換媒体。
【請求項６】
前記透明媒体が樹脂であり、
前記無機ナノクリスタルの表面が、樹脂との親和性を高めるための相溶化処理されている請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光変換媒体。
【請求項７】
可視及び／又は近紫外光を発する光源部と、
前記光源部から発せられる光を吸収及び／又は透過させ、光源部とは異なるスペクトルの光を発する色変換部を有し、
前記色変換部が請求項１〜６のいずれかに記載の蛍光変換媒体を含むカラー発光装置。
【請求項８】
前記色変換部が、前記蛍光変換媒体と、前記蛍光変換媒体の発する蛍光及び／又は蛍光変換媒体を透過する光の中の所定の波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断するカラーフィルタとの積層体である請求項７に記載のカラー発光装置。
【請求項９】
前記光源部が、少なくとも青色の光を含んで発光し、
前記色変換部が、前記光源部の発する光を受け、赤色、緑色又は青色の少なくとも一種以上の光を発光する請求項７又は８記載のカラー発光装置。
【請求項１０】
少なくとも青色の光を含んで発光する光源部と、
前記光源部の発する光を受け、青色の光を発光する青色変換部と、
前記光源部の発する光を受け、緑色の光を発光する緑色変換部と、
前記光源部の発する光を受け、赤色の光を発光する赤色変換部とを具備し、
前記青色変換部が前記蛍光変換媒体を含まず、前記光源の発する光の中の青色波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断する青色カラーフィルタを含み、
前記緑色変換部及び赤色変換部の少なくとも１つが、請求項１〜６のいずれかに記載の蛍光変換媒体、及び前記蛍光変換媒体の発する蛍光及び／又は蛍光変換媒体を透過する光の中の緑又は赤色波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断するカラーフィルタとの積層体であるカラー発光装置。
【請求項１１】
前記緑色蛍光変換媒体の下記式で定義される重なり度Ｐが４≦Ｐ≦３０である請求項９又は１０記載のカラー発光装置。
Ｐ＝∫Ａ（λ）・Ｉ（λ）ｄλ
（式中、Ｉ（λ）（単位：ｎｍ−１）は、光の波長をλ（単位：ｎｍ）とするとき、最大値が１になるように規格化された蛍光変換媒体の発光強度スペクトルを示し、Ａ（λ）（単位：無次元）は蛍光変換媒体の吸光度スペクトルを示す）
【請求項１２】
前記赤色蛍光変換媒体の下記式で定義される重なり度Ｐが２．５≦Ｐ≦２０である請求項９〜１１いずれかに記載のカラー発光装置。
Ｐ＝∫Ａ（λ）・Ｉ（λ）ｄλ
（式中、Ｉ（λ）（単位：ｎｍ−１）は、光の波長をλ（単位：ｎｍ）とするとき、最大値が１になるように規格化された蛍光変換媒体の発光強度スペクトルを示し、Ａ（λ）（単位：無次元）は蛍光変換媒体の吸光度スペクトルを示す）
【請求項１３】
前記光源部が、有機エレクトロルミネッセンス素子である請求項７〜１２のいずれかに記載のカラー発光装置。
【請求項１４】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、
光反射性を有する第一電極と、
光透過性を有する第二電極と、
前記第一電極と第二電極の間に形成される、有機発光層を含む有機発光媒体と、を含む請求項１３に記載のカラー発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光変換媒体及びそれを含むカラー発光装置に関する。特に、無機ナノクリスタルを分散した高効率蛍光変換媒体、及びその蛍光変換媒体と可視及び／又は近紫外光を発する光源部とを組み合わせたカラー発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光材料を用いて光源部から発せられる光の波長を変換する蛍光変換媒体は、電子ディスプレイ分野をはじめとした様々な分野で応用されている。
例えば、特許文献１には、青色発光又は青緑色発光を示す有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）材料部と、前記発光層の発光を吸収し青緑色から赤色までの少なくとも一色の可視光蛍光を発光する蛍光材料部を配設してなるＥＬ素子が開示されている。
【０００３】
この方法によれば、青色光源を使用し、蛍光変換媒体で色変換を行って三原色を得ている。即ち、蛍光変換媒体においては、青色光を照射して蛍光色素を励起し、より長波長の緑色光及び赤色光を発生させている。
【０００４】
蛍光変換媒体に用いる蛍光材料としては、従来は有機系蛍光色素及び有機系蛍光顔料が一般的である。例えば、特許文献２にはローダミン系蛍光顔料と、青色領域に吸収を有し、かつ、このローダミン系蛍光顔料へのエネルギー移動又は再吸収を誘起する蛍光顔料とを、光透過性媒体に分散したものからなる赤色蛍光変換媒体が開示されている。
【０００５】
蛍光変換媒体の蛍光変換効率を高め、変換された光の強度（蛍光強度）を大きくするためには、光源から発せられる光を蛍光変換媒体に十分吸収させる必要がある。しかし、蛍光変換媒体中の有機蛍光色素濃度を大きくしていくと、膜中で有機蛍光色素同士が会合する。その結果、光源から吸収したエネルギーが会合した隣りの色素に逃げてしまい（濃度消光）、高い蛍光量子収率を得ることができなかった。
【０００６】
光透過性媒体として、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等の反応性樹脂を用いると、樹脂中の反応成分と有機蛍光色素が反応し、色素が分解したり構造が変化する。そのため、蛍光変換媒体の形成工程で紫外光を照射する工程や、例えば２００℃といった高温で焼成する工程で、蛍光変換媒体の蛍光強度が劣化するという問題があった。また、発光装置の連続駆動時には蛍光変換媒体に励起光が連続的に照射され、蛍光変換媒体の蛍光強度が経時劣化するという問題があった。
【０００７】
以上で説明した問題、即ち、蛍光変換媒体に用いる蛍光材料として有機蛍光色素を用いた場合の問題を解決するため、特許文献３では、無機ナノクリスタルを応用した有機ＥＬ素子のフルカラー化技術が提案されている。無機ナノクリスタルとしてＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを光透過性樹脂に分散した膜を蛍光変換媒体とし、ピーク波長４５０ｎｍの青色単色光を発する有機ＥＬ素子と結合することで、赤色発光、緑色発光を得ている。赤色、緑色のような変換色の制御は、無機ナノクリスタルの粒径を制御することによって行っている。
また、特許文献４では、無機ナノクリスタルを分散した蛍光変換媒体と、ＬＥＤとを組み合わせ高効率白色ＬＥＤを実現する技術が開示されている。
【０００８】
しかし、これら無機ナノクリスタルからなる蛍光微粒子は、原理上、発光帯域内にも大きな光吸収を持つため、変換効率を向上させようとして蛍光微粒子の濃度を増加させても、自己吸収による限界があり、ナノクリスタル自体の蛍光量子収率から期待されるほどには、蛍光変換効率が向上しないという問題があった。
【０００９】
特許文献５には、有機ＥＬ光源部と無機ナノクリスタルを分散した蛍光変換媒体を組合せ、高い蛍光変換効率と高耐久性を実現したカラー発光装置が開示されている。無機ナノクリスタルの持つ高い屈折率を考慮し、蛍光変換媒体の最適設計を行い、変換効率を最大にしているが、無機ナノクリスタルの自己吸収による発光成分のロスは回避できておらず、得られる蛍光変換効率は十分でなかった。
【特許文献１】特開平３−１５２８９７号公報
【特許文献２】特開平８−２８６０３３号公報
【特許文献３】米国特許第６，６０８，４３９号明細書
【特許文献４】米国特許第６，５０１，０９１号明細書
【特許文献５】ＷＯ２００５／０９７９３９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、蛍光変換効率が高い蛍光変換媒体及びそれを用いたカラー発光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】
【００１１】
本発明によれば、以下の蛍光変換媒体及びカラー発光装置が提供される。
１．可視及び／又は近紫外光を吸収して可視蛍光を発する無機ナノクリスタルからなる蛍光微粒子と、前記蛍光微粒子を分散する透明媒体を含み、蛍光強度が最大となる波長における吸光度が、０．１〜１の範囲である蛍光変換媒体。
２．可視及び／又は近紫外光を吸収して可視蛍光を発する無機ナノクリスタルからなる蛍光微粒子と、前記蛍光微粒子を分散する透明媒体を含み、下記式で表される重なり度Ｐが２．５≦Ｐ≦３０である蛍光変換媒体。
Ｐ＝∫Ａ（λ）・Ｉ（λ）ｄλ
（式中、Ｉ（λ）（単位：ｎｍ−１）は、光の波長をλ（単位：ｎｍ）とするとき、最大値が１になるように規格化された蛍光変換媒体の発光強度スペクトルを示し、Ａ（λ）（単位：無次元）は蛍光変換媒体の吸光度スペクトルを示す）
３．前記無機ナノクリスタルが、半導体ナノクリスタルである１又は２に記載の蛍光変換媒体。
４．前記半導体ナノクリスタルに用いるバルク材料の２０℃におけるバンドギャップが、１．０〜３．０ｅＶである３記載の蛍光変換媒体。
５．前記半導体ナノクリスタルが、半導体材料からなるコアを、半導体材料からなる少なくとも１層以上のシェル層で被覆したものからなる３又は４に記載の蛍光変換媒体。
６．前記透明媒体が樹脂であり、前記無機ナノクリスタルの表面が、樹脂との親和性を高めるための相溶化処理されている１〜５のいずれかに記載の蛍光変換媒体。
７．可視及び／又は近紫外光を発する光源部と、前記光源部から発せられる光を吸収及び／又は透過させ、光源部とは異なるスペクトルの光を発する色変換部を有し、前記色変換部が１〜６のいずれかに記載の蛍光変換媒体を含むカラー発光装置。
８．前記色変換部が、前記蛍光変換媒体と、前記蛍光変換媒体の発する蛍光及び／又は蛍光変換媒体を透過する光の中の所定の波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断するカラーフィルタとの積層体である７に記載のカラー発光装置。
９．前記光源部が、少なくとも青色の光を含んで発光し、前記色変換部が、前記光源部の発する光を受け、赤色、緑色又は青色の少なくとも一種以上の光を発光する７又は８記載のカラー発光装置。
１０．少なくとも青色の光を含んで発光する光源部と、前記光源部の発する光を受け、青色の光を発光する青色変換部と、前記光源部の発する光を受け、緑色の光を発光する緑色変換部と、前記光源部の発する光を受け、赤色の光を発光する赤色変換部とを具備し、前記青色変換部が前記蛍光変換媒体を含まず、前記光源の発する光の中の青色波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断する青色カラーフィルタを含み、前記緑色変換部及び赤色変換部の少なくとも１つが、１〜６のいずれかに記載の蛍光変換媒体、及び前記蛍光変換媒体の発する蛍光及び／又は蛍光変換媒体を透過する光の中の緑又は赤色波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断するカラーフィルタとの積層体であるカラー発光装置。
１１．前記緑色蛍光変換媒体の下記式で定義される重なり度Ｐが４≦Ｐ≦３０である９又は１０記載のカラー発光装置。
Ｐ＝∫Ａ（λ）・Ｉ（λ）ｄλ
（式中、Ｉ（λ）（単位：ｎｍ−１）は、光の波長をλ（単位：ｎｍ）とするとき、最大値が１になるように規格化された蛍光変換媒体の発光強度スペクトルを示し、Ａ（λ）（単位：無次元）は蛍光変換媒体の吸光度スペクトルを示す）
１２．前記赤色蛍光変換媒体の下記式で定義される重なり度Ｐが２．５≦Ｐ≦２０である９〜１１いずれかに記載のカラー発光装置。
Ｐ＝∫Ａ（λ）・Ｉ（λ）ｄλ
（式中、Ｉ（λ）（単位：ｎｍ−１）は、光の波長をλ（単位：ｎｍ）とするとき、最大値が１になるように規格化された蛍光変換媒体の発光強度スペクトルを示し、Ａ（λ）（単位：無次元）は蛍光変換媒体の吸光度スペクトルを示す）
１３．前記光源部が、有機エレクトロルミネッセンス素子である７〜１２のいずれかに記載のカラー発光装置。
１４．前記有機エレクトロルミネッセンス素子が、光反射性を有する第一電極と、光透過性を有する第二電極と、前記第一電極と第二電極の間に形成される、有機発光層を含む有機発光媒体と、を含む１３に記載のカラー発光装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蛍光変換効率が高く、蛍光変換媒体の経時劣化が少ない蛍光変換媒体及びそれを用いたカラー発光装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の蛍光変換媒体及びカラー発光装置を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る蛍光変換媒体の一実施形態を示す概略断面図である。
蛍光変換媒体１は、透明媒体１０中に蛍光微粒子１２が分散されてなる膜であり、蛍光微粒子１２は、光源（図示せず）から発せられる光を吸収し、可視蛍光を発する。
蛍光変換媒体１で変換された光（可視蛍光）と、光源から発せられた光のうち変換されずに膜を透過した光が、蛍光変換媒体１の外部に放出される。
【００１４】
以下、蛍光変換媒体の構成について説明する。
１．蛍光変換媒体
（１）蛍光微粒子
本発明で用いる蛍光微粒子は、無機結晶をナノメートルオーダーまで超微粒子化した無機ナノクリスタルから構成される。無機ナノクリスタルとしては、可視及び／又は近紫外光を吸収して可視蛍光を発するものを用いる。透明性が高く、散乱損失が小さいことから、好ましくは粒径が２０ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以下まで超微粒子化した無機ナノクリスタルを用いる。
【００１５】
無機ナノクリスタルの表面は、後述する透明媒体が樹脂の場合、樹脂への分散性向上のため、好ましくは相溶化処理される。相溶化処理としては、例えば、長鎖アルキル基、燐酸、樹脂等で表面を修飾又はコーティングが挙げられる。
【００１６】
本発明に用いる無機ナノクリスタルとして、具体的には以下のものが挙げられる。
（ａ）金属酸化物に遷移金属イオンをドープしたナノクリスタル蛍光体
金属酸化物に遷移金属イオンをドープしたナノクリスタル蛍光体としては、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｚｎ２ＳｉＯ４等の金属酸化物に、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋等の、可視光を吸収する遷移金属イオンをドープしたものが挙げられる。
【００１７】
（ｂ）金属カルコゲナイド物に遷移金属イオンをドープしたナノクリスタル蛍光体
金属カルコゲナイド物に遷移金属イオンをドープしたナノクリスタル蛍光体としては、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ等の金属カルコゲナイド化物に、Ｅｕ２＋、Ｅｕ３＋、Ｃｅ３＋、Ｔｂ３＋等の可視光を吸収する遷移金属イオンをドープしたものが挙げられる。ＳやＳｅ等が、後述するマトリクス樹脂の反応成分により引き抜かれることを防止するため、シリカ等の金属酸化物や有機物等で表面修飾してもよい。
【００１８】
（ｃ）半導体のバンドギャップを利用し、可視光を吸収、発光するナノクリスタル蛍光体（半導体ナノクリスタル）
半導体ナノクスタルの材料としては、長周期型周期表のＩＶ族元素、IIａ族元素―ＶIｂ族元素の化合物、IIIａ族元素―Ｖｂ族元素の化合物、IIIｂ族元素―Ｖｂ族元素の化合物、カルコパライト型化合物からなる結晶を挙げることができる。
【００１９】
具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｇＡｌＡｓ２、ＡｇＡｌＳｅ２、ＡｇＡｌＴｅ２、ＡｇＧａＳ２、ＡｇＧａＳｅ２、ＡｇＧａＴｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＴｅ２、ＺｎＳｉＰ２、ＺｎＳｉＡｓ２、ＺｎＧｅＰ２、ＺｎＧｅＡｓ２、ＺｎＳｎＰ２、ＺｎＳｎＡｓ２、ＺｎＳｎＳｂ２、ＣｄＳｉＰ２、ＣｄＳｉＡｓ２、ＣｄＧｅＰ２、ＣｄＧｅＡｓ２、ＣｄＳｎＰ２、ＣｄＳｎＡｓ２等の結晶、及びこれらの元素又は化合物からなる混晶結晶を挙げることができる。
好ましくは、Ｓｉ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｕＧａＳｅ２、ＣｕＧａＴｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＩｎＴｅ２であり、直接遷移型半導体であるＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＡｓ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＩｎＰ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２が、発光効率が高いという点でより好ましい。
【００２０】
上記無機ナノクリスタルの中でも、粒径によって発光波長を容易に制御でき、青色波長域及び近紫外波長域において大きな吸収を持ち、かつ発光域における吸収と発光の重なり度が大きいことから、好ましくは半導体ナノクリスタルを用いる。
【００２１】
以下、半導体ナノクリスタルの機能について説明する。
特表２００２−５１０８６６号公報等の文献で知られているように、これらの半導体材料は、バルク材料（微粒子化していない材料を意味する）では室温で０．５〜４．０ｅＶ程度のバンドギャップを有する。これらの材料で微粒子を形成し、その粒径をナノサイズ化することにより、半導体中の電子がナノクリスタル中に閉じ込められる。その結果、ナノクリスタルでのバンドギャップが大きくなる。
【００２２】
バンドギャップの大きくなる幅は、理論的には、半導体微粒子の粒径の二乗に反比例することが知られている。そこで、半導体微粒子の粒径を制御することにより、バンドギャップを制御することができる。これらの半導体は、バンドギャップに相当する波長より小さな波長の光を吸収し、バンドギャップに相当する波長の蛍光を発する。
【００２３】
バルク半導体のバンドギャップとしては、好ましくは２０℃で１．０ｅＶ〜３．０ｅＶである。１．０ｅＶを下回ると、ナノクリスタル化したときに、粒径の変化に対して蛍光波長が敏感にシフトしすぎるため、製造管理が難しいという点で好ましくない。また、３．０ｅＶを上回ると、近紫外領域より短い波長の蛍光しか発せず、カラー発光装置として応用しにくいという点で好ましくない。
【００２４】
半導体ナノクリスタルは、公知の方法、例えば、米国特許６，５０１，０９１号公報記載の方法により製造できる。この公報に記載されている製造例として、トリオクチルフォスフィン（ＴＯＰ）にセレン化トリオクチルフォスフィンとジメチルカドニウムを混合した前駆体溶液を３５０℃に加熱したトリオクチルフォスフィンオキサイド（ＴＯＰＯ）に投入する方法がある。
【００２５】
上記半導体ナノクリスタルは、好ましくは半導体ナノクリスタルからなるコア粒子と、コア粒子に用いる半導体材料よりもバンドギャップの大きな半導体材料からなる少なくとも１層以上のシェル層とからなる、コア・シェル型半導体ナノクリスタルである。これは、例えばＣｄＳｅ（バンドギャップ：１．７４ｅＶ）からなるコア微粒子の表面を、ＺｎＳ（バンドギャップ：３．８ｅＶ）のような、バンドギャップの大きな半導体材料のシェルで被覆した構造を有する。これにより、コア微粒子内に発生する励起子の閉じ込め効果を発現しやすくなる。上記の半導体ナノクリスタルの具体例では、ＳやＳｅ等が、後述する透明媒体中の活性成分（未反応のモノマーや水分等）により引き抜かれ、ナノクリスタルの結晶構造が壊れ、蛍光性が消滅するという現象がおきやすい。そこで、これを防止するため、シリカ等の金属酸化物や有機物等で表面修飾してもよい。
【００２６】
コア・シェル型半導体のナノクリスタルは、公知の方法、例えば、米国特許６，５０１，０９１号公報に記載の方法により製造できる。例えば、ＣｄＳｅコア／ＺｎＳシェル構造の場合、ＴＯＰにジエチル亜鉛とトリメチルシリルサルファイドを混合した前駆体溶液を、ＣｄＳｅコア粒子を分散したＴＯＰＯ液を１４０℃に加熱したものに投入することで製造できる。
【００２７】
また、励起子を形成するキャリアが、コアとシェルの間で分離される、いわゆるＴｙｐｅＩＩ型ナノクリスタル（J.Am.Chem.Soc.,Vol.125,No.38,2003,p11466-11467）を用いることもできる。
さらに、コア上に２層以上の層構造を積層し、マルチシェル構造とし、安定性や発光効率、発光波長の調整を改良したナノクリスタル（AngewandteChemie,Vol.115,2003,p5189-5193）等を用いてもよい。
【００２８】
尚、上記の蛍光体微粒子は、一種単独で使用してもよく、また、二種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００２９】
（２）透明媒体
透明媒体は、無機ナノクリスタルを分散・保持する媒体であり、ガラスや透明樹脂等の透明材料を選ぶことができる。特に、蛍光変換媒体の加工性の観点から、非硬化型樹脂、熱硬化型樹脂又は光硬化型樹脂等の樹脂が好適に用いられる。
【００３０】
具体的には、オリゴマー又はポリマー形態のメラミン樹脂，フェノール樹脂，アルキド樹脂，エポキシ樹脂，ポリウレタン樹脂，マレイン酸樹脂，ポリアミド系樹脂，ポリメチルメタクリレート，ポリアクリレート，ポリカーボネート，ポリビニルアルコール，ポリビニルピロリドン，ヒドロキシエチルセルロース，カルボキシメチルセルロール等及びこれらを形成するモノマーを構成成分とする共重合体が挙げられる。
【００３１】
蛍光変換媒体をパターニングする目的で、光硬化型樹脂を使用することができる。光硬化型樹脂としては、通常、感光剤を含む、反応性ビニル基を有するアクリル酸、メタクリル酸系の光重合型や、ポリケイ皮酸ビニル等の光架橋型等が用いられる。尚、感光剤を含まない場合は、熱硬化型のものを用いてもよい。
【００３２】
尚、フルカラーディスプレイにおいては、互いに分離した蛍光体層をマトリクス状に配置した蛍光変換媒体を形成する。このため、マトリクス樹脂（透明媒体）としては、フォトリソグラフィー法を適用できる光硬化型樹脂を使用することが好ましい。
また、これらのマトリクス樹脂は、一種類の樹脂を単独で用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
また、感光剤を含まない場合は、スクリーン印刷等の印刷により、発光パターンを形成することもできる。
【００３３】
（３）蛍光変換媒体の作製
蛍光変換媒体の作製は、蛍光微粒子とマトリクス樹脂（透明媒体）を、ミル法や超音波分散法等の公知の方法を用いて、混合・分散した分散液を使用することによって行う。この際、マトリクス樹脂の良溶媒を用いることができる。この蛍光微粒子分散液を、公知の成膜方法、例えば、スピンコート法、スクリーン印刷法等によって、支持基板上に成膜し、蛍光変換媒体を作製する。
尚、本発明の目的を害さない範囲において、蛍光変換媒体には、蛍光微粒子と透明媒体の他に、紫外線吸収剤、分散剤、レベリング剤等を添加してもよい。
【００３４】
本発明の蛍光変換媒体は、蛍光強度が最大となる波長における吸光度が、０．１〜１の範囲となるように適宜選択される。
また、Ｉ（λ）（単位：ｎｍ−１）を、光の波長をλ（単位：ｎｍ）とするとき最大値が１になるように規格化された蛍光変換媒体の発光強度スペクトルと定義し、Ａ（λ）（単位：無次元）を蛍光変換媒体の吸光度スペクトルと定義するとき、重なり度ＰをＰ＝∫Ａ（λ）・Ｉ（λ）ｄλと定義する。本発明の蛍光変換媒体は、重なり度Ｐが２．５≦Ｐ≦３０で適宜選択される。
その理由について、以下に詳細に説明する。
【００３５】
図２は、ＣｄＳｅ／ＺｎＳコア・シェル型蛍光微粒子（発光ピーク６１５ｎｍ）を透明樹脂に分散した蛍光変換媒体（厚み約２０μｍ）の吸収・発光・励起スペクトルを示す図である。発光領域内に強い吸収と励起が共存していることがわかる。
【００３６】
図３は、ナノクリスタルの濃度と蛍光ピーク強度の関係を示す図である。
光源部として、波長４６５ｎｍにピークを持つ青色エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）発光光源を仮定し、積層するカラーフィルタとして、透過帯域が５８０ｎｍ以上の赤用ローパスカラーフィルタ（長波長、即ち低周波の光を透過させる）を仮定した。蛍光体微粒子については、図２の吸収データを用いた。蛍光体微粒子の蛍光量子収率を０．８とし、蛍光変換媒体の膜厚を１０μｍとして、蛍光体微粒子の濃度を変えて、蛍光ピーク強度を計算した。
【００３７】
計算の概略を述べる。光源部の発光するフォトンのうち、蛍光変換媒体の吸収データから、蛍光変換媒体に吸収（一次吸収）されるフォトン数を求める。これが、前記蛍光量子収率に従い発光（一次発光）するとともに、一次発光分のフォトンのうち、自己吸収（二次吸収）される割合を発光領域の蛍光変換媒体の吸収データから求め、これがより長波長側に前記量子収率で再発光（二次発光）すると仮定し、二次発光分の寄与を求めた。以上の一次及び二次吸収、一次発光及び二次発光、それらを考慮して導かれる透過光分を考慮して発光スペクトルを求め、さらにカラーフィルタの透過特性を考慮して、外部に取り出せる発光スペクトルを求めた。
【００３８】
横軸が透明媒体中のナノクリスタルの濃度、縦軸は蛍光ピーク強度である。図のＡは、自己吸収がなく、発光した蛍光を全て取り出せたと仮定した場合の蛍光ピーク強度の、蛍光体微粒子濃度依存性である。濃度が濃くなると、吸収量が飽和するため、蛍光強度は頭打ちになる。Ｂは、自己吸収のみを考慮した場合であり、濃度が濃くなると自己吸収が優勢になり、内部の蛍光を取り出せなくなることがわかる。Ｃは自己吸収と再発光を考慮した場合である。自己吸収成分のうち、かなりの部分を再発光として取り出せることがわかる。
【００３９】
図４は、蛍光変換媒体の発光強度が最大となる波長での吸光度Ａ（＝ｌｏｇ１０（Ｉ０／Ｉ）、Ｉ０：入射光強度、Ｉ：出射光強度）と、蛍光変換効率ηの関係を示す図である。尚、蛍光変換効率ηは、光源部（ここでは有機ＥＬ発光素子）から入射する光の輝度と、蛍光変換媒体・カラーフィルタを透過して取り出せる光の輝度との比である。赤色については、発光ピーク波長６１５ｎｍのＣｄＳｅ／ＺｎＳコア・シェル型半導体ナノクリスタルのデータと、波長５８０ｎｍをカットオフ波長とする赤用ローパスカラーフィルタのデータを用いて算出した。緑色については、発光ピーク波長５２５ｎｍのＣｄＳｅ／ＺｎＳコア・シェル型半導体ナノクリスタルのデータと、透過帯域４８０〜５９０ｎｍの緑用バンドパスカラーフィルタのデータを用いて算出した。赤と緑で若干異なるものの、０．１≦Ａ≦１．０の範囲で、良好な変換効率が得られることがわかる。赤においては、特に０．１≦Ａ≦０．７が特に好ましい。また、緑においては、０．２≦Ａ≦１．０が特に好ましいことが分かる。
【００４０】
自己吸収、再発光をうまく機能させるためには、一次発光が二次吸収と波長域で近接していなければならないことから、蛍光体微粒子の発光帯域に適度な吸収が存在していることが重要である。そこで、発光スペクトルＩ（λ）と、吸光度スペクトルＡ（λ）（ここで、λはｎｍ単位で測られる光の波長である）の重なり度を、Ｐ＝∫Ａ（λ）・Ｉ（λ）ｄλと定義して、好ましい領域を求めた。
【００４１】
問題にしている二次発光は、一次発光が再吸収され、再発光することに起因する。従って、一次発光の波長域と強度Ｉ、再吸収の波長域と強度Ａが重なっていることが重要である。この重なりの大きさを定量的に評価するために、Ｉ（λ）とＡ（λ）の積を波長λで積分して、その寄与を求めている。
【００４２】
結果を図５に示す。赤と緑で最適領域が若干異なるが、２．５≦Ｐ≦３０が好適である。さらに赤の場合は、２．５≦Ｐ≦２０がより好ましく、緑では４≦Ｐ≦３０の範囲がより好ましいことが分かった。
以上のように、無機ナノクリスタルからなる蛍光微粒子を用いた蛍光変換媒体においては、発光領域の吸収の強度を最適に設計することで、自己吸収・再発光の効果を最大限に利用し、変換効率を最大化できることを見出した。
【００４３】
図６は、本発明に係るカラー発光装置の一実施形態を示す概略断面図である。
カラー発光装置２０は、可視及び／又は近紫外光を発する光源部２２と、光源部２２から発せられる光を受けて、可視蛍光を発する色変換部３０とを備えている。色変換部３０は基材３２上に形成されている。光源部２２と色変換部３０の間には透明媒質２４が介在している。
【００４４】
この実施形態では、光源部２２は少なくとも青色光を発光する。色変換部３０は、青色変換部、緑色変換部及び赤色変換部からなる。青色変換部は青色カラーフィルタ３８からなり、青色カラーフィルタ３８は、光源部２２からの光の中の青色波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断する。
緑色変換部は上述した本発明の緑色蛍光変換媒体５と緑色カラーフィルタ３６からなり、緑色カラーフィルタ３６は、緑色蛍光変換媒体５の発する蛍光及び／又は緑色蛍光変換媒体５を透過する光の中のある緑色波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断する。
赤色変換部は上述した本発明の赤色蛍光変換媒体３と赤色カラーフィルタ３４からなり、赤色カラーフィルタ３４は、赤色蛍光変換媒体３の発する蛍光及び／又は赤色蛍光変換媒体３を透過する光の中のある赤色波長域の光を透過し、その他の波長域の光成分を遮断する。
【００４５】
また、光源部２２、赤色変換部が赤色画素Ｒを形成している。同様に、光源部２２、緑色変換部が緑色画素Ｇを、光源部２２、青色変換部が青色画素Ｂを形成している。
【００４６】
この実施形態では、緑色画素Ｇの緑色蛍光変換媒体５及び赤色画素の赤色蛍光変換媒体３が、少なくとも青色成分（波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ）の光を発する光源部２２からの光を受け、それぞれ緑色発光、赤色発光させて、カラー化を実現している。
青色画素Ｂには蛍光変換媒体はなく、カラーフィルタ３８のみであり、光源部２２から発せられる光のうち、青色成分のみを透過させることで、青色発光を得る。これにより、フルカラー表示に必要な三原色発光を得る。本実施形態では、青色の蛍光変換媒体を形成する必要がなく、発光装置の製造工程を簡略化できる。
【００４７】
尚、本実施形態では、赤及び緑色変換部を、蛍光変換媒体とカラーフィルタの積層体とし、青色変換部はカラーフィルタのみとしているが、これに限定されず、これらの色変換部は、蛍光変換媒体単体、カラーフィルタ単体、蛍光変換媒体とカラーフィルタの積層体、それらの任意の組み合わせとしてもよい。
【００４８】
以下、カラー発光装置の構成について説明する。
２．カラー発光装置
（１）光源部
光源部としては、可視光を発するものが使用でき、例えば、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、半導体発光ダイオード、蛍光表示管等が使用できる。この中で、光取出し側に透明電極を用いたＥＬ素子、例えば、光反射性電極と、発光層と、この発光層を挟むように光反射性電極と対向する透明電極とを含む有機ＥＬ素子及び無機ＥＬ素子が好ましい。特に、単純マトリックス構成や、アクティブマトリックス駆動を用いた画素アドレッシングにより、任意の大容量、高品位な画像を表示できる有機ＥＬ素子及び無機ＥＬ素子が好適である。
以下、光源部として光取出し側に透明電極を用いた有機ＥＬ素子を用いた場合について説明する。
【００４９】
図７は、有機ＥＬ素子の構成の一例を示す概略断面図である。
この有機ＥＬ素子１００は、基板上１０２に、光反射性電極１０４、発光媒体１０６、及び透明電極１０８をこの順に積層した形態を有する。
有機ＥＬ素子１００は、光反射性電極１０４及び透明電極１０８間に電圧を印加することにより、電子及び正孔を発光媒体１０６に供給し、電子と正孔とを再結合させることで発光する。発光媒体１０６で発生した光は、透明電極１０８から取り出されるが、光反射性電極１０４を形成することにより、基板方向に伝播する発光を効率よく外部に取り出すことができる。
尚、図７に示す有機ＥＬ素子はトップエミッションタイプであるが、光反射性電極１０４を透明電極に、透明電極１０８を光反射性電極に、基板１０２を透光性基板にしてボトムエミッションタイプとしてもよい。
【００５０】
（Ａ）基板
有機ＥＬ素子における基板は、有機ＥＬ素子等を支持するための部材であり、好ましくは機械強度や寸法安定性に優れている基板である。
このような基板の材料としては、例えば、ガラス板、金属板、セラミックス板又はプラスチック板（例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂）等を挙げることができる。
【００５１】
（Ｂ）光反射性電極（第一の電極）
第一の電極は、光反射性を有する光反射性電極であり、透明性は要求されない。本発明においては、光反射性電極が陽極で後述する透明電極が陰極の場合、及び光反射性電極が陰極で透明電極が陽極の場合の、どちらの素子構成もとることができる。
【００５２】
第一の電極を陽極として用いる場合には、正孔注入に必要とされる仕事関数を満たす金属が用いられる。仕事関数の値としては４．６ｅＶ以上が望ましく、具体的には、金，銀，銅，イリジウム，モリブデン，ニオブ，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ルテニウム，タンタル，タングステン又はアルミニウム等の金属やそれらの合金、インジウム及び／又はスズの酸化物（ＩＴＯと以下略す）等の金属酸化物、ヨウ化銅、ポリピロール，ポリアニリン，ポリ（３−メチルチオフェン）等の導電性高分子、及びこれらの積層体が挙げられる。
【００５３】
また、陰極として用いる場合には、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銀合金、アルミニウム／酸化アルミニウム、アルミニウム／リチウム合金、インジウム、希土類金属等の１種又は２種以上が挙げられる。
【００５４】
（Ｃ）発光媒体
発光媒体は、電子と正孔とが再結合して、ＥＬ発光が可能な有機発光層を含む媒体と定義することができる。かかる発光媒体は、例えば、陽極上に、以下の各層を積層して構成することができる。
（ｉ）      有機発光層
（ｉｉ）    正孔注入層／有機発光層
（ｉｉｉ）  有機発光層／電子注入層
（ｉｖ）    正孔注入層／有機発光層／電子注入層
（ｖ）      有機半導体層／有機発光層
（ｖｉ）    有機半導体層／電子障壁層／有機発光層
（ｖｉｉ）  正孔注入層／有機発光層／付着改善層
これらの中で、（ｉｖ）の構成が、より高い発光輝度が得られ、耐久性にも優れていることから通常好ましく用いられる。
【００５５】
発光媒体における有機発光層の発光材料としては、例えば、ｐ−クオーターフェニル誘導体，ｐ−クィンクフェニル誘導体，ベンゾチアゾール系化合物，ベンゾイミダゾール系化合物，ベンゾオキサゾール系化合物，金属キレート化オキシノイド化合物，オキサジアゾール系化合物，スチリルベンゼン系化合物，ジスチリルピラジン誘導体，ブタジエン系化合物，ナフタルイミド化合物，ペリレン誘導体，アルダジン誘導体，ピラジリン誘導体，シクロペンタジエン誘導体，ピロロピロール誘導体，スチリルアミン誘導体，クマリン系化合物，芳香族ジメチリディン系化合物，８−キノリノール誘導体を配位子とする金属錯体，ポリフェニル系化合物等の１種単独又は２種以上の組み合わせが挙げられる。
【００５６】
また、これらの有機発光材料のうち、芳香族ジメチリディン系化合物としての、４，４’−ビス（２，２−ジ−ｔ−ブチルフェニルビニル）ビフェニル（ＤＴＢＰＢＢｉと略記する。）や、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉと略記する。）及びこれらの誘導体がより好ましい。
【００５７】
さらに、ジスチリルアリーレン骨格等を有する有機発光材料をホスト材料とし、当該ホスト材料に、ドーパントとしての青色から赤色までの強い蛍光色素、例えばクマリン系材料、又はホストと同様の蛍光色素をドープした材料を併用することも好適である。より具体的には、ホスト材料として、上述したＤＰＶＢｉ等を用い、ドーパントとして、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノベンゼン（ＤＰＡＶＢと略記する。）等を用いることが好ましい。
【００５８】
発光媒体における正孔注入層には、１×１０４〜１×１０６Ｖ／ｃｍの範囲の電圧を印加した場合に測定される正孔移動度が、１×１０−６ｃｍ２／Ｖ・秒以上であって、イオン化エネルギーが５．５ｅＶ以下である化合物を使用することが好ましい。このような正孔注入層を設けることにより、有機発光層への正孔注入が良好となり、高い発光輝度が得られたり、又は、低電圧駆動が可能となる。
【００５９】
このような正孔注入層の構成材料としては、具体的に、ポルフィリン化合物，芳香族第三級アミン化合物，スチリルアミン化合物，芳香族ジメチリディン系化合物，縮合芳香族環化合物，例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＤと略記する。）や、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡと略記する。）等の有機化合物が挙げられる。
【００６０】
また、正孔注入層の構成材料として、ｐ型−Ｓｉやｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物を使用することも好ましい。尚、上述した正孔注入層と、陽極層との間、又は、上述した正孔注入層と、有機発光層との間に、導電率が１×１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の有機半導体層を設けることも好ましい。このような有機半導体層を設けることにより、さらに有機発光層への正孔注入がより良好となる。
【００６１】
発光媒体における電子注入層には、１×１０４〜１×１０６Ｖ／ｃｍの範囲の電圧を印加した場合に測定される電子移動度が、１×１０−６ｃｍ２／Ｖ・秒以上であって、イオン化エネルギーが５．５ｅＶを超える化合物を使用することが好ましい。このような電子注入層を設けることにより、有機発光層への電子注入が良好となり、高い発光輝度が得られたり、又は、低電圧駆動が可能となる。このような電子注入層の構成材料としては、具体的に、８−ヒドロキシキノリンの金属錯体（Ａｌキレート：Ａｌｑ）、又はその誘導体、又は、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。
【００６２】
また、発光媒体における付着改善層は、かかる電子注入層の一形態とみなすことができ、即ち、電子注入層のうち、特に陰極との接着性が良好な材料からなる層であり、８−ヒドロキシキノリンの金属錯体又はその誘導体等から構成することが好ましい。尚、上述した電子注入層に接して、導電率が１×１０−１０Ｓ／ｃｍ以上の有機半導体層を設けることも好ましい。このような有機半導体層を設けることにより、さらに有機発光層への電子注入性が良好となる。
【００６３】
発光媒体の厚さについては、好ましくは５ｎｍ〜５μｍの範囲内で設定することができる。この理由は、発光媒体の厚さが５ｎｍ未満となると、発光輝度や耐久性が低下する場合があり、一方、発光媒体の厚さが５μｍを超えると、印加電圧の値が高くなる場合があるためである。従って、有機発光層の厚さを１０ｎｍ〜３μｍの範囲内の値とすることがより好ましく、２０ｎｍ〜１μｍの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
【００６４】
（Ｄ）透明電極（第二の電極）
第二の電極は、透明導電材料からなる透明電極材料が用いられる。透明電極は、有機発光層の発する光を効率よく取出すため、透過率が１０％以上の材料、好ましくは透過率が６０％以上の材料から構成される。具体的には、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ），インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ），インジウム銅（ＣｕＩｎ），酸化スズ（ＳｎＯ２），酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ４，Ｓｂ２Ｏ５）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の一種単独、又は２種以上組み合わせが挙げられる。尚、透明電極の透明性を損なわない範囲で低抵抗化を図るために、Ｐｔ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔａ又はＡｌ等の金属を一種単独、又は２種以上組み合わせて添加することも好ましい。
【００６５】
第二の電極を陰極として使用する場合には、有機発光層に電子を注入するための低仕事関数材料からなる低仕事関数層を併用してもよい。低仕事関数層としては、電子の注入が容易なために仕事関数の小さい構成材料、例えば、４．０ｅＶ未満の構成材料を使用する。十分な透過率を有する程度に薄膜化して発光媒体の上に形成し、その上に透明電極を積層することが好ましい。ＩＴＯやＺｎＯのような透明酸化物導電体の仕事関数は４．６ｅＶ以上であり、陰極として用いることは困難だからである。
【００６６】
低仕事関数材料としては、アルミニウム，バリウム，カルシウム，セリウム，エルビウム，ユーロピウム，ガドリニウム，ハフニウム，インジウム，ランタン，マグネシウム，銀，マンガン，ネオジウム，スカンジウム，サマリウム，イットリウム，亜鉛，ジルコニウム等の金属や、これらの金属と他の金属との合金組成物も使用される。特に好ましくは、マグネシウム，銀及びマグネシウムと銀の合金である。
【００６７】
透明電極の膜厚は、５〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍの範囲とする。また、低仕事関数層の膜厚については、１〜１００ｎｍ、好ましくは５〜５０ｎｍの範囲、より好ましくは５〜３０ｎｍの範囲で設定される。それぞれについて、上限の膜厚を越えると，有機発光層からの発光を効率よく取出すという観点で好ましくない。また、下限の膜厚未満では、透明電極層を形成する際の有機発光層へのダメージを抑制するという観点で好ましくない。
【００６８】
有機ＥＬ素子の各層の形成方法は、従来公知の方法、例えば、真空蒸着法、スパッタリング、スピンコーティング法等による形成方法を用いることができる。
【００６９】
上記の有機ＥＬ素子は、必要に応じて、透明電極と蛍光変換媒体を接続する後述する透明媒質を形成してもよい。透明媒質は、蛍光変換媒体表面の平滑性を上げる目的で使用される。
【００７０】
（２）透明媒質
透明媒質としては、可視光に対する透過率が５０％以上の透明な材料であれば、無機材料、有機材料、及びこれらの積層体等を適宜使用することができる。
【００７１】
無機材料では、無機酸化物層や無機窒化物層，無機酸窒化物層であることが好ましい。例えば、シリカ，アルミナ，ＡｌＯＮ，ＳｉＡｌＯＮ，ＳｉＮｘ（１≦ｘ≦２），ＳｉＯｘＮｙ（好ましくは、０．１≦ｘ≦１、０．１≦ｙ≦１）等が挙げられる。
【００７２】
有機材料では、シリコーンゲル，フッ化炭化水素液体，アクリル樹脂，エポキシ樹脂，シリコーン樹脂等を用いることができる。
【００７３】
透明媒質の形成は、無機材料の場合には、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルーゲル法等により行うことができる。また有機材料の場合には、スピンコート法、印刷法、滴下注入法等によりすることができる。
【００７４】
透明媒質の層厚は、０．０１μｍ〜１０ｍｍ、好ましくは０．１μｍ〜１ｍｍとする。
【００７５】
（３）カラーフィルタ
カラーフィルタは、太陽光や室内照明光等、発光装置の外部から入射する光によって蛍光変換媒体が蛍光を発したり、入射光が反射電極で反射して、再出射することで、コントラスト比、即ち発光装置が発光状態にあるときと非発光状態にあるときの明るさの比が低下することを防止することができる。
【００７６】
本発明に用いられるカラーフィルタとしては、例えば、下記の色素のみ又は、色素をバインダー樹脂中に溶解又は分散させた固体状態のものを挙げることができる。
赤色（Ｒ）色素：ペリレン系顔料、レーキ顔料、アゾ系顔料等
緑色（Ｇ）色素：ハロゲン多置換フタロシアニン系顔料、ハロゲン多置換銅フタロシアニン系顔料、トリフェルメタン系塩基性染料等
青色（Ｂ）色素：銅フタロシアニン系顔料、インダンスロン系顔料、インドフェノール系顔料、シアニン系顔料等
【００７７】
一方、バインダー樹脂は、透明な（可視光透過率５０％以上）材料が好ましい。例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の透明樹脂（高分子）や、フォトリソグラフィー法が適用できる感光性樹脂として、アクリル酸系、メタクリル酸系等の反応性ビニル基を有する光硬化型レジスト材料が挙げられる。また、印刷法を用いる場合には、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の透明な樹脂を用いた印刷インキ（メジウム）が選ばれる。
【００７８】
カラーフィルタが主に色素からなる場合は、所望のカラーフィルタパターンのマスクを介して真空蒸着又はスパッタリング法で成膜され、一方、色素とバインダー樹脂からなる場合は、蛍光色素と上記樹脂及びレジストを混合、分散又は可溶化させ、スピンコート、ロールコート、キャスト法等の方法で製膜し、フォトリソグラフィー法で所望のカラーフィルタパターンでパターニングしたり、印刷等の方法で所望のカラーフィルタのパターンでパターニングするのが一般的である。それぞれのカラーフィルタの膜厚と透過率は、下記とすることが好ましい。
Ｒ：膜厚０．５〜５．０μｍ（透過率５０％以上／６１０ｎｍ），
Ｇ：膜厚０．５〜５．０μｍ（透過率５０％以上／５４５ｎｍ），
Ｂ：膜厚０．２〜５．０μｍ（透過率５０％以上／４６０ｎｍ）。
【００７９】
（４）基材
本発明に用いられる基材は、カラー表示装置を支持する基板であり、４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が５０％以上で、平滑な基板が好ましい。具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
【００８０】
上記の構成を有するカラー発光装置と周辺駆動回路部及びインターフェース回路部を組み合わせることで、容易に民生用ＴＶ等に適用可能な表示モジュールを実現することができる。
図８は、本発明に係るカラー発光装置を用いた表示モジュールの概略図である。
表示モジュール２００は、色変換部３０を含む基板（色変換基板２０２）と、光源部２２、周辺駆動回路部２０４及びインターフェース回路部２０６を集積した基板を貼り合わせてなる。光源部２２は好ましくは有機ＥＬ素子であり、より好ましくは青色発光のモノクロ有機ＥＬ素子である。
尚、本発明に係るカラー発光装置を用いた表示モジュールは、この構成に限定されるものではない。
【実施例】
【００８１】
実施例１
（１）光源部の作製
２５ｍｍ×７５ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上に、ＩＴＯをスパッタ法にて１３０ｎｍの厚さで製膜したものを透明支持基板とした。その後、この基板を、イソプロピルアルコール中で５分間超音波洗浄後、窒素を吹きつけて乾燥し、ＵＶオゾン洗浄（ＵＶ３００，サムコインターナショナル社製）を１０分間行った。
【００８２】
この透明支持基板上に市販の蒸着装置（日本真空技術（株）製）の基板ホルダーに固定し、モリブデン製抵抗加熱ボートにＮ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）を２００ｍｇ入れ、他のモリブデン製抵抗加熱ボートに４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を２００ｍｇ入れ、さらに他のモリブデン製抵抗加熱ボートに４，４’−ビス（２，４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）を２００ｍｇ入れ、真空槽を１×１０−４Ｐａまで減圧した。
【００８３】
その後ＴＰＤの入った前記ボートを２１５〜２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１〜０．３ｎｍ／秒で透明支持基板上に蒸着して、膜厚６０ｎｍの正孔注入層を製膜させた。このとき、基板の温度は室温であった。これを真空槽より取り出すことなく、正孔注入層にＤＰＶＢｉをホスト材料として４０ｎｍ積層した。このとき同時にＤＰＡＶＢｉのボートを加熱し、発光層にＤＰＡＶＢｉを発光ドーパントして混合した。このときの蒸着速度はホスト材料ＤＰＶＢｉの蒸着速度２．８〜３．０ｎｍ／秒に対して、ドーパント材料ＤＰＡＶＢｉの蒸着速度を０．１〜０．１３／秒とした。その後、真空槽を大気圧に戻し、新たにモリブデン製抵抗加熱ボートに接着層の材料である８−ヒドロキシキノリン・アルミニウム錯体を入れ、さらに陰極材料としてアルミニウムをタングステン製フィラメントに装着し、真空槽を１×１０−４Ｐａまで減圧した。
【００８４】
次いで、蒸着速度０．０１〜０．０３ｎｍ／秒で８−ヒドロキシキノリン・アルミニウム錯体を蒸着し接着層を２０ｎｍ形成した。さらに、銀を１５０ｎｍの厚みで蒸着し陰極とした。
【００８５】
こうして、有機ＥＬ光源を得た。得られた光源に電圧７Ｖを印加し、透明支持基板側から分光放射輝度計で測定したところ、輝度２３０ｎｉｔ、色度（０．１６，０．３０）の青緑色発光を示した。発光のピーク波長は４７０ｎｍであった。
【００８６】
（２）蛍光変換媒体の作製
（Ｉ）蛍光微粒子
蛍光体微粒子としては、表１に示す４種類のコア・シェル型半導体ナノクリスタルを用意した。
【表１】
2008041361.tif 000003
【００８７】
（II）蛍光体微粒子を分散保持するための透明媒体溶液
透明媒体としては、メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体（メタクリル酸共重合比＝１５〜２０％，Ｍｗ＝２０，０００〜２５，０００、屈折率１．６０）を用い、これを１−メトキシ−２−アセトキシプロパンに溶解した。
【００８８】
（III）カラーフィルタの作製
厚さ０．７ｍｍのガラス板上に顔料系赤色カラーフィルタ材料（ＣＲＹ−Ｓ８４０Ｂ，富士フィルムアーチ製）をスピンコートし、紫外線露光後，２００℃でベークして，赤色カラーフィルタ（膜厚１．２μｍ）基板を得た。
また、同じく厚さ０．７ｍｍのガラス板上に顔料系緑色カラーフィルタ材料（ＣＧ−８５１０Ｌ，富士フィルムアーチ製）をスピンコートし、紫外線露光後，２００℃でベークして，緑色カラーフィルタ（膜厚１．０μｍ）基板を得た。
それぞれのカラーフィルタの透過率スペクトルを、Ｓｈｉｍａｄｚｕ  ＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ  ＵＶ−３１００Ｓ（（株）島津製作所製）を用いて測定した。その結果、赤色カラーフィルタの透過率は９１％（波長６１５ｎｍでの値）、緑色カラーフィルタの透過率は８８％（波長５２５ｎｍでの値）であった。
【００８９】
（IV）蛍光変換基板の作製と評価
蛍光波長６１５ｎｍの赤色蛍光を発するＮＣ１微粒子を、膜中ナノクリスタル濃度が７．８×１０−４ｍｏｌ／Ｌになるよう透明媒体溶液に投入し、分散処理を行った。これを、ガラス基板上にスピンコート法により製膜し、２００℃３０分の乾燥処理を行い、厚さ１０μｍの蛍光変換媒体単独の蛍光変換基板を得た。本基板の吸収スペクトル及び発光スペクトルを、それぞれ、Ｓｈｉｍａｄｚｕ  ＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ  ＵＶ−３１００Ｓ及びＨｉｔａｃｈｉ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ  Ｆ４５００（（株）日立製作所製）を用いて測定した。この測定結果を用い、発光ピーク波長（６１５ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝０．１７、発光と吸収の重なり度Ｐ＝４．１を得た。
【００９０】
同じ条件で、蛍光変換媒体を、先に作製した赤色カラーフィルタ基板のカラーフィルタ膜上にスピンコート法により成膜し、２００℃３０分の乾燥処理を行い、赤色カラーフィルタと蛍光変換媒体を積層した蛍光変換基板を得た。蛍光変換媒体の膜厚は１０μｍであった。
【００９１】
この基板を、蛍光変換媒体と先に作製した有機ＥＬ光源の透明支持基板が対向するように、屈折率１．５３のシリコーンオイルを介して貼り合せた。有機ＥＬ光源部に電圧を印加し、分光放射輝度計で測定したところ、発光ピーク波長６２１ｎｍ、蛍光変換効率で０．５４、色度（０．６７，０．３２）の良好な赤色発光を示した。
【００９２】
比較例１
実施例１において、ＮＣ１の膜中ナノクリスタル濃度が、６．３×１０−３ｍｏｌ／Ｌとした以外は、実施例１と同じにした。発光ピーク波長（６１５ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝１．３４、発光と吸収の重なり度Ｐ＝３３．１であった。光源部と組み合わせた評価の結果、発光ピーク波長は６３２ｎｍで、変換効率は０．２５に低下し、色度も（０．７０，０．３０）となり、赤色としては過剰であった。
【００９３】
比較例２
実施例１において、ＮＣ１の膜中ナノクリスタル濃度が、２．０×１０−４ｍｏｌ／Ｌとし、膜厚を２０μｍとした以外は、実施例１と同じにした。発光ピーク波長（６１５ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝０．０８、発光と吸収の重なり度Ｐ＝１．８であった。光源部と組み合わせた評価の結果、発光ピーク波長は６１８ｎｍで、変換効率は０．２７に低下、色度も（０．６４，０．３４）となり、赤色として十分ではなかった
【００９４】
実施例２
実施例１において、ＮＣ１の代わりに緑発光蛍光微粒子ＮＣ２を用い、膜中ナノクリスタル濃度を８．５×１０−３ｍｏｌ／Ｌ、膜厚を２０μｍとした以外は、実施例１と同じにした。発光ピーク波長（５２５ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝０．８１、発光と吸収の重なり度Ｐ＝２３．６であった。光源部と緑色カラーフィルタと組み合わせた評価の結果、発光ピーク波長は５４０ｎｍで、変換効率は１．３６に達し、色度も（０．２２，０．７２）と良好であった。
【００９５】
比較例３
実施例２において、ＮＣ２の膜中ナノクリスタル濃度を１．６×１０−３ｍｏｌ／Ｌ、膜厚を１０μｍとした以外は、実施例２と同じにした。発光ピーク波長（５２５ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝０．０７、発光と吸収の重なり度Ｐ＝２．２であった。光源部と緑色カラーフィルタと組み合わせた評価の結果、変換効率は０．９６に低下し、色度も（０．１４，０．５２）と緑としては過剰であった。
【００９６】
実施例３
実施例１において、ＮＣ１の代わりに赤発光蛍光微粒子ＮＣ３を用い、膜中ナノクリスタル濃度を７．０×１０−４ｍｏｌ／Ｌ、膜厚を２０μｍとした以外は、実施例１と同じにした。発光ピーク波長（６１６ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝０．１９、発光と吸収の重なり度Ｐ＝５．３であった。光源部と赤色カラーフィルタと組み合わせた評価の結果、発光ピーク波長は６２２ｎｍで、変換効率は０．５５に達し、色度も（０．６６，０．３３）と良好であった。
【００９７】
比較例４
実施例３において、膜中ナノクリスタル濃度を６．３×１０−３ｍｏｌ／Ｌ、膜厚を２０μｍとした以外は、実施例３と同じにした。発光ピーク波長（６１６ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝１．１８、発光と吸収の重なり度Ｐ＝３３．３であった。光源部と赤色カラーフィルタと組み合わせた評価の結果、発光ピーク波長は６３８ｎｍで、変換効率は０．２８に低下し、色度も（０．７０，０．３０）と、赤色としては過剰であった。
【００９８】
比較例５
実施例３において、膜中ナノクリスタル濃度を３．９×１０−４ｍｏｌ／Ｌ、膜厚を１０μｍとした以外は、実施例３と同じにした。発光ピーク波長（６１６ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝０．０４、発光と吸収の重なり度Ｐ＝１．０であった。光源部と赤色カラーフィルタと組み合わせた評価の結果、発光ピーク波長は６１７ｎｍで、変換効率は０．２４に低下し、色度も（０．６１，０．３５）と、赤色としては不十分であった。
【００９９】
実施例４
実施例１において、ＮＣ１の代わりに緑発光蛍光微粒子ＮＣ４を用い、膜中ナノクリスタル濃度を７．０×１０−４ｍｏｌ／Ｌ、膜厚を２０μｍとした以外は、実施例１と同じにした。発光ピーク波長（５２９ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝０．２２、発光と吸収の重なり度Ｐ＝５．５であった。光源部と緑カラーフィルタと組み合わせた評価の結果、発光ピーク波長は５３７ｎｍで、変換効率は１．２６に達し、色度も（０．１８，０．６０）と良好であった。
【０１００】
比較例６
実施例４において、膜中ナノクリスタル濃度を３．０×１０−４ｍｏｌ／Ｌ、膜厚を２０μｍとした以外は、実施例４と同じにした。発光ピーク波長（５２９ｎｍ）における蛍光変換媒体の吸光度Ａ＝０．０９、発光と吸収の重なり度Ｐ＝２．４であった。光源部と緑カラーフィルタと組み合わせた評価の結果、発光ピーク波長は４８９ｎｍで、変換効率は０．９４に低下し、色度も（０．１５，０．５２）と、緑色としては十分でなかった。
以上の実施例及び比較例で作製した蛍光変換媒体の各パラメータ、変換効率及び色度を表２に示す。
【０１０１】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の蛍光変換媒体及びこれを用いたカラー発光装置は、民生用ＴＶ、大型表示ディスプレイ、携帯電話用表示画面等の各種表示装置の表示画面に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明に係る蛍光変換媒体の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】ＣｄＳｅ／ＺｎＳコア・シェル型蛍光微粒子を透明樹脂に分散した蛍光変換媒体の吸収・発光・励起スペクトルを示す図である。
【図３】ＣｄＳｅ／ＺｎＳコア・シェル型蛍光微粒子を透明樹脂に分散した蛍光変換媒体における、ナノクリスタル濃度と蛍光強度の関係を示す図である。
【図４】ＣｄＳｅ／ＺｎＳコア・シェル型蛍光微粒子を透明樹脂に分散した蛍光変換媒体における、赤色蛍光及び緑色蛍光の吸光度と蛍光変換効率の関係を示す図である。
【図５】ＣｄＳｅ／ＺｎＳコア・シェル型蛍光微粒子を透明樹脂に分散した蛍光変換媒体における、赤色蛍光及び緑色蛍光の重なり度と蛍光変換効率の関係を示す図である。
【図６】本発明に係るカラー発光装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る有機ＥＬ素子の一実施形態を示す概略断面図である。
【図８】本発明に係るカラー発光装置を用いた表示モジュールの概略図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  蛍光変換媒体
３  赤色蛍光変換媒体
５  緑色蛍光変換媒体
１０  透明媒体
１２  蛍光微粒子
２０  カラー発光装置
２２  光源部
２４  透明媒質
３０  色変換部
３２  基材
３４  赤色カラーフィルタ
３６  緑色カラーフィルタ
３８  青色カラーフィルタ
１００  有機ＥＬ素子
１０２  基板
１０４  光反射性電極
１０６  発光媒体
１０８  透明電極
２００  表示モジュール
２０２  色変換基板
２０４  周辺駆動回路部
２０６  インターフェース回路部
Ｂ  青色画素
Ｇ  緑色画素
Ｒ  赤色画素
【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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