(57)【要約】【課題】光変換効率の低下を抑制し得る粒子構造を含む蛍光体を実現し、その蛍光体を含む照明装置と表示装置を提供する。【解決手段】蛍光体は媒質（１０２）中に分散された複数の粒子を含み、各粒子はコア（１００）とそれを覆うコーティング層（１０１）とを含み、そのコアは（１００）励起光を吸収してその励起光と異なる波長の光を放射する半導体からなり、それらの粒子の径は励起光に関してミー散乱を生じる粒径にされ、それによって光変換効率の良好な蛍光体を得ることができる。【選択図】　　　　図４
2004107572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒質中に分散された複数の粒子を含む蛍光体であって、
各前記粒子はコアとそれを覆うコーティング層とを含み、
前記コアは励起光を吸収してその励起光と異なる波長の光を放射する半導体からなり、
前記粒子は前記励起光に対してミー散乱を生じさせる粒径を有することを
特長とする蛍光体。
【請求項２】
媒質中に分散された複数の粒子を含む蛍光体であって、
各前記粒子はコアとそれを覆うコーティング層とを含み、
前記コアは励起光を吸収してその励起光と異なる波長の光を放射する半導体からなり、
前記粒子の粒径Ｄ（μｍ）と前記励起光の波長λ（μｍ）とがＤ／λ≧０．２の関係を満たすことを特長とする蛍光体。
【請求項３】
前記コーティング層は前記コアとは異なる組成または組成比の半導体からなることを特長とする請求項１または２に記載の蛍光体。
【請求項４】
前記蛍光体は組成または組成比が互いに異なる複数のコアを含んでいることを特長とする請求項１から３のいずれかに記載の蛍光体。
【請求項５】
前記コアはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮまたはＺｎｘＭｇｙＣｄ１−ｘ−ｙＳｅｖＳ１−ｖからなることを特長とする請求項１から４のいずれかに記載の蛍光体。
【請求項６】
前記蛍光体は互いに組成比が同一でかつ粒径が異なる複数のコアを含んでいることを特長とする請求項１から３のいずれかに記載の蛍光体。
【請求項７】
前記コアはＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ、ＺｎｘＭｇｙＣｄ１−ｘ−ｙＳｅｖＳ１−ｖ、Ｓｉ、およびＣから選択された半導体からなることを特長とする請求項１から３および６のいずれかに記載の蛍光体。
【請求項８】
各前記粒子は同じ波長の光を放射する複数のコアとこれらのコアを覆うコーティング層とからなることを特長とする請求項１から７のいずれかに記載の蛍光体。
【請求項９】
各前記粒子は異なる波長の光を放射する複数のコアとこれらのコアを覆うコーティング層とからなることを特長とする請求項１から７のいずれかに記載の蛍光体。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の蛍光体とその蛍光体を励起する光源とを含むことを特長とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれかに記載の蛍光体と、その蛍光体を励起する光源と、前記蛍光体から放射される光の強度および前記蛍光体に照射される励起光の強度の少なくとも１方を制御する光制御手段とを含むことを特長とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から放射された励起光を吸収してその励起光の波長を変換して様々な色を発光する粒子を含む蛍光体に関し、特に光変換効率や色度（色ずれに対する）特性の良好な蛍光体およびその蛍光体を含む表示装置と照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
量子サイズ効果を示すような微結晶、すなわちナノ結晶（またはナノ粒子）を含む蛍光体では、励起光を波長の異なる放射光に変換する際に非常に大きな光変換効率を示す。そして、このような蛍光体を紫外線発光素子で励起することにより、低消費電力の表示装置や照明装置を実現できる可能性がある。そのような表示装置や照明装置の例が、特許文献１の特開平１１−３４０５１６号公報に示されている。
【０００３】
この特許文献１には、蛍光体に含まれる粒子材料として、励起光を吸収して赤色および緑色を発光し得るＺｎＣｄＳｅ混晶と、青色を発光し得るＺｎＳｅ結晶が開示されている。さらに、窒化物系半導体発光素子から放射した励起光で、この蛍光体を励起する照明装置や表示装置などが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３４０５１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、そのようなナノ結晶を含む蛍光体の励起光に対する光学特性を詳細に調べたところ、励起光量に対する蛍光体の放射光量の比率である光変換効率が蛍光体中の粒子構造に依存して顕著に変動することを見出した。
【０００６】
本発明者が見出したこのような課題に鑑み、本発明は、光変換効率の低下を抑制し得る粒子構造を含む蛍光体を実現し、その蛍光体を含む照明装置と表示装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様によれば、蛍光体は媒質中に分散された複数の粒子を含み、各粒子はコアとそれを覆うコーティング層とを含み、そのコアは励起光を吸収してその励起光と異なる波長の光を放射する半導体からなり、それらの粒子は励起光に関してミー散乱を生じる粒径を有し、それによって光変換効率の良好な蛍光体を得ることができる。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、蛍光体は媒質中に分散された複数の粒子を含み、各粒子はコアとそれを覆うコーティング層とを含み、そのコアは励起光を吸収してその励起光と異なる波長の光を放射する半導体からなり、それらの粒子の径Ｄ（μｍ）と励起光の波長λ（μｍ）とがＤ／λ≧０．２の関係を満たし、それによって光変換効率の良好な蛍光体を得ることができる。
【０００９】
なお、コーティング層も、半導体で形成され得る。また、蛍光体は、組成比が異なるコアを含むことによって様々な色の光を放射し得る。蛍光体は、互いに組成比が同一でかつ粒子径が異なる複数のコアを含むことによっても、様々な色の光を放射することができる。コアの材料としては、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｚ−ｙＮ、ＺｎｘＭｇｙＣｄ１−ｘ−ｙＳｅｖＳ１−ｖ、Ｓｉ、およびＣから選択することができる。
【００１０】
各粒子は、同じ波長の光を放射する複数のコアとそれらのコアを覆うコーティング層で形成されてもよい。他方、各粒子は、異なる波長の光を放射する複数のコアとそれらのコアを覆うコーティング層で形成されてもよい。
【００１１】
以上のような蛍光体とそれを励起する光源を利用することにより、低消費電力の照明装置を実現することができる。また、そのような蛍光体と、それを励起する光源と、蛍光体から放射される光の強度および蛍光体に照射される励起光の強度の少なくとも１方を制御する光制御手段とを利用することにより、低消費電力の表示装置を実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明者が蛍光体の光学特性を詳細に調べたところ、ナノ結晶の粒子を含む蛍光体において、レイリー散乱の発生が光変換効率に対して問題を生じることが見いだされた。
【００１３】
（第１実施形態）
異なる粒子構造に励起光を照射した場合における励起光の散乱状態の違いを示す図１と図２、粒子中のエネルギバンド構造と発光メカニズムを図解する図３、および異なる粒子構造を含む蛍光体における励起光の散乱状態の違いを示す図４と図５を参照しつつ、本発明の第１実施形態が説明される。なお、本願の図面中で、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表わしている。
【００１４】
まず、本発明における粒子は半導体のコアとそのコアを覆うコーティング層とを含んでおり、半導体コアは図３に示されているようなバンドギャップ構造を有している。このコアに励起光が照射されれば、その励起光がコアで吸収されて、コア内に電子と正孔が発生する。これらの電子と正孔がコア内で再結合することにより、バンドギャップに応じた色の光がコアから放射される。
【００１５】
図１と図２において、このような波長変換の原理を利用する直径５ｎｍのＩｎＮコア１００を覆うようにエポキシ樹脂層１０１が形成された５００ｎｍ径の粒子と、直径５ｎｍのＩｎＮコア１００を覆うようにエポキシ樹脂層１０１が形成された６０ｎｍ径の粒子とに対して波長４００ｎｍの励起光を照射した場合に、コア１００に吸収されずに散乱される励起光の状態が示されている。なお、図１と図２において、破線の矢印は最初の励起光を表わし、太線の矢印は粒子によって散乱された励起光を表わし、そして細線の矢印はコア１００から放射される蛍光を表わしている。照射された励起光のうちでコア１００に吸収された成分は、波長約４８０ｎｍの青色の光としてそのコア１００から放射される。
【００１６】
図２に示されているように励起光の波長に対して粒子径が小さい場合には、励起光はその粒子によるレイリー散乱によって四方に散乱される。逆に、図１に示すように励起光の波長に対して粒子径が大きい場合には、励起光は粒子によるミー散乱によって励起光の伝播方向に強く散乱（以後、「前方散乱」とも称す）される。図１と図２に示した散乱特性を有する粒子をアクリル樹脂１０２中に分散させた蛍光体における励起光の散乱特性が、図４および図５にそれぞれ示されている。
【００１７】
図５に示されているように励起光の波長に対して粒子径が小さい場合には、励起光は粒子によるレイリー散乱によって四方に散乱される。このように四方に散乱された励起光のうちで、その励起光の伝播方向（前方散乱方向）に対して反対方向（後方散乱方向）に散乱された励起光はその後方散乱方向に存在する粒子に照射される。しかしながら、後方の粒子においては既に励起光が照射されているので、既に電子と正孔が発生している。このような既に生じた電子と正孔の飽和によって、粒子により後方散乱された励起光の吸収がほとんど生じず、ほとんどの後方散乱励起光が粒子を透過してしまう。この結果、後方散乱光は励起光の損失成分となり、光変換効率の低下を生じてしまう。
【００１８】
さらに、レイリー散乱の特性として、四方への散乱強度は照射される光波長の４乗の逆数に比例する。したがって、可視光を放射させるために必要とされる短波長の励起光が散乱され易く、蛍光体コアの表面に到達しにくい。また、レイリー散乱においては、励起光が照射された粒子から放射する波長の異なる（例えば青、緑、赤）光に対する散乱強度が異なるので、蛍光体表面に到達する各波長の光強度が異なり、色度ずれ（色ずれ）が発生してしまう。
【００１９】
これに対して、励起光の波長に対して粒子径が大きい場合には、励起光は粒子によりミー散乱を生ずるので、励起光の伝播方向に強く散乱（前方散乱）される。この前方散乱された励起光は蛍光体表面（光伝播方向）に存在する粒子に照射されて吸収され、その粒子から波長の異なる光が放射される。このようにミー散乱が生じるように粒子径を設定することによって、蛍光体内の粒子を均一に励起させることができる。またミー散乱の特性として、レイリー散乱の特性のように散乱強度の波長依存性が無いので、色度ずれ（色ずれ）の発生を抑制することもできる。
【００２０】
すなわち、本発明においては、励起光に対してレイリー散乱を抑制してミー散乱を生じるように、蛍光体に含まれる粒子径が設定される。より具体的には、光学技術ハンドブック（朝倉書店）の第１１１２頁に示されているように、Ｄ／λ≧０．２（Ｄ：粒子の直径（μｍ）、λ：励起光の波長（μｍ））の関係を満たすようにすればよい。このように粒子径を設定することにより、光変換効率が良好で色度が良好な蛍光体を得ることができる。なお、本発明の蛍光体には、たとえばＹＡＧ（（Ｙａ，Ｇｄ１−ａ）３（Ａｌｂ，Ｇａ１−ｂ）Ｏ１２：Ｃｅ３＋）などのコアが含まれ得る。
【００２１】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態における粒子と光の相互作用を模式的に図解している。本実施形態では、直径１３ｎｍのＩｎＮコア１００を覆いかつ粒子径が５００ｎｍになるようにＧａＮコーティング層４００が形成されている。この粒子に波長４００ｎｍの励起光を照射すれば、粒子から波長６５０ｎｍの赤色の光が放射される。
【００２２】
この粒子径Ｄ（μｍ）は、励起光の波長λ（μｍ）に対してレイリー散乱が抑制されてミー散乱が生じるような関係、すなわちＤ／λ≧０．２の関係を満たすように設定されている。こうすることによって、第１実施形態と同様に、励起光が粒子により四方にレイリー散乱されて損失となる成分の発生を抑制することができ、光変換効率を良好にすることができる。
【００２３】
さらに、ＩｎＮコア１００を覆うようにＧａＮコーティング層４００が形成されているので（すなわち両方とも半導体であるので）両者の屈折率が同程度になり、コアとコーティング層との界面における屈折率差が実施形態１の場合に比べて小さくされ得る（ＩｎＮとＧａＮの屈折率が２〜２．５で、エポキシ樹脂の屈折率は１．５）。
【００２４】
コアとコーティング層との界面で生じる励起光の反射はそれらの屈折率差の２乗に比例するので、その屈折率差が小さい場合に界面での励起光の反射を抑制することができる。その結果、励起光がＩｎＮコアに効率良く吸収されるので、光変換効率を良好にすることができる。図６において、一点鎖線の矢印は、コアとコーティング層との界面における励起光の反射を模式的にあらわしている。
【００２５】
またコーティング層４００にＧａＮ半導体を用いる場合には、ＩｎＮコア１００の表面に形成されているダングリングボンドを終端させることができ、ダングリングボンドに起因する非発光再結合中心を低減することができるので、このことによっても光変換効率を良好にすることができる。
【００２６】
なお、ＩｎＮコアを覆う半導体コーティング層の材料としては、ＧａＮに限られず、コアのＩｎＮよりもバンドギャップの大きなものであれば、様々な半導体を用いることができる。
【００２７】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、粒子に含まれる半導体コアの組成比が種々に変更されていることである。第１実施形態ではＩｎＮコアの径を変えることにより半導体コアのバンドギャップを変化させているのに対し、本実施形態ではＩｎｘＧａ１−ｘＮ系半導体のＩｎ組成比の変更により半導体コアのバンドギャップを変化させている。
【００２８】
図７は、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ系半導体のバンドギャップのＩｎ組成比依存性を示している。このグラフにおいて、横軸はＩｎｘＧａ１−ｘＮ混晶比（ｘ）を表わし、縦軸はバンドギャップ（ｅＶ）を表わしている。すなわち、Ｉｎ組成比ｘが大きくなれば、バンドギャップが狭くなって、粒子から放射される光の波長が長くなる。この特性を利用すれば、必要とされる波長に応じてＩｎ組成比を変化させることによって、任意の色の光を放射する粒子を得ることができる。
【００２９】
たとえば、図８に示されているように、粒子径１００ｎｍでＩｎ組成比ｘを０．４６、０．５９、０．９５としたＩｎｘＧａ１−ｘＮコア５００、５０１、５０２によって青、緑、赤を発色させることができる。これらのＩｎｘＧａ１−ｘＮ系コアを覆いかつ粒子径が５００ｎｍになるようにＧａＮコーティング層４００が形成される。
【００３０】
図８で示すように、これらの粒子を等しい割合でアクリル樹脂１０２中に分散させることによって、白色を発光する蛍光体を得ることができる。また、以上の構成により、第１実施形態と同様に、励起光が粒子により四方にレイリー散乱されて損失となる成分の発生を抑制することができ、光変換効率を良好にすることができる。
【００３１】
なお、これらの粒子に含まれる半導体コアの種類として、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ系半導体以外に、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ系半導体またはＺｎｘＭｇｙＣｄ１−ｘ−ｙＳｅｖＳ１−ｖ系半導体でも同様の効果を得ることができる。
【００３２】
ところで、ＩｎＮコアの径を変化させて放射光の波長を調整する粒子では、異なる波長を放射する粒子毎にコア径が異なってコア体積が異なる。したがって、粒子毎にコアが受ける励起光量が異なり、粒子毎に放射する光量が変化してしまう。
【００３３】
これに対して、本実施形態の場合には、異なる波長の光を放射する粒子間でコア体積を等しくすることができるので、粒子毎に放射する光量が変化する問題を防ぐことができる。したがって、異なる波長を放射する粒子の混合比を単純に変えるだけで、色度の設定を容易に行なうことができる。
【００３４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態においては、第１実施形態と同様に、ＩｎＮコアの径を変えることにより半導体のバンドギャップを変化させる。図９は、ＩｎＮコアのバンドギャップの粒径依存性を示している。すなわち、このグラフの横軸はＩｎＮコアの粒径（ｎｍ）を表わし、縦軸はバンドギャップ（ｅＶ）を表わしている。図９から分かるように、コア粒子径が小さくなれば量子効果によりバンドギャップが大きくなり、そのコアから放射される光の波長が短くなる。
【００３５】
このことから、同じ半導体のコアを用いても、コア径を変化させるだけで、異なる波長の光を放射する粒子を得ることができる。したがって、第４実施形態においては、第３実施形態のようにコアの組成比の制御が不要で、また量子効果により光変換効率を改善できるという利点が得られる。
【００３６】
青、緑、赤の光を放射するようにＩｎＮコアの径をそれぞれ５ｎｍ、６ｎｍ、１３ｎｍとする。これらのコアを覆いかつ粒子径が５００ｎｍとなるようにＧａＮコーティング層４００が形成され、これらの粒子がアクリル樹脂中に例えば等しい割合で分散させられる。
【００３７】
以上のような第４実施形態の構成により、第１実施形態と同様に、励起光が粒子により四方に散乱されて損失となるレイリー散乱を抑制することができ、光変換効率を良好にすることができる。
【００３８】
さらに、ＩｎＮコアを覆うＧａＮコーティング層の厚みとして、全て粒子径が５００ｎｍで等しくなるように、本実施形態ではコア径５ｎｍ、６ｎｍ、１３ｎｍに対してコーティング層の厚さをそれぞれ２４７．５ｎｍ、２４７ｎｍ、２４３．５ｎｍとする。こうして、励起光が粒子によってミー散乱される状態が、粒子間で同じにされ得る。その結果、蛍光体中の各粒子の分散状態にかかわらず、蛍光体中の粒子により散乱された励起光強度分布を均一性にすることができる。
【００３９】
なお、粒子を構成する半導体の種類に関しては、ＩｎｘＧａ１−ｘＮ系半導体以外に、ＩｎｘＧａｙＡｌ１−ｘ−ｙＮ系半導体、ＺｎｘＭｇｙＣｄ１−ｘ−ｙＳｅｖＳ１−ｖ系半導体、Ｓｉ系半導体、またはＣ系半導体でも同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（第５実施形態）
図１０に示されているように、本発明の第５実施形態においては、１３ｎｍ径を有し赤色光を放射する複数のＩｎＮコア８００を覆いかつ粒子径が５００ｎｍになるようにＧａＮコーティング層４００が形成されている。蛍光体においては、これらの粒子がアクリル樹脂（図示せず）中に分散されている。
【００４１】
この粒子径Ｄ（μｍ）は、励起光の波長λ（μｍ）に対してレイリー散乱が抑制されてミー散乱が生じるような関係、すなわちＤ／λ≧０．２の関係を満たすように設定されている。このことにより、励起光が粒子によって四方にレイリー散乱されて損失となる成分を減少させることができ、光変換効率を良好にすることができる。
【００４２】
ところで、第１実施形態のように各粒子中にＩｎＮコアが１つしか含まれない場合は、励起光を吸収して波長変換するＩｎＮコアの体積割合が粒子全体積の０．７％程度しかない。この場合に、粒子に照射された励起光のうちのほとんどが、ＩｎＮコアに吸収されずに損失成分となってしまう。粒子径を小さくしてコアの体積割合を増やす場合でも、ミー散乱が生じる範囲内では粒子径を８０ｎｍ以上（励起波長４００ｎｍの場合）にする必要がある。したがって、コア体積割合は２．６％程度にしかならないので、光変換効率を向上させることが困難である。
【００４３】
このような状況下において、本実施形態におけるように、同じ波長の光を放射する複数のＩｎＮコアを含むように各粒子を形成することによって、粒子径を大きくしても粒子当りの光変換効率を良好にすることができる。
【００４４】
（第６実施形態）
図１１に示されているように、本発明の第６実施形態においては、青、緑、赤の光を放射するように５ｎｍ、６ｎｍ、１３ｎｍの径を有するＩｎＮコア９００、９０１、８００と、これらのＩｎＮコアを覆いかつ粒子径が５００ｎｍとなるようにＧａＮコーティング層４００が形成されている。蛍光体においては、これらの粒子がアクリル樹脂（図示せず）中に分散されている。
【００４５】
なお、ＧａＮコーティング層内において各色の光を放射するＩｎＮコアの含有割合は、必要とされる色度に応じて適宜に調整することができる。また、粒子径Ｄ（μｍ）は、励起光の波長λ（μｍ）に対してレイリー散乱が抑制されてミー散乱が生じるような関係、すなわちＤ／λ≧０．２の関係を満たすように設定される。こうして、励起光が粒子により四方にレイリー散乱されて損失となる成分を低減させることができ、光変換効率を良好にすることができる。
【００４６】
さらに、異なる波長の光を放射する複数のＩｎＮコアが含まれる各粒子を形成する本実施形態においても、第５実施形態と同様に、粒子径を大きくしても粒子当りのコア体積比率を高めて光変換効率を良好にすることができる。
【００４７】
（第７実施形態）
図１２と図１３に図解されているような本発明の第７実施形態による照明装置においては、前述の実施形態による蛍光体が利用される。なお、図１２は、図１３の照明装置の１部分を示している。
【００４８】
図１２において、ＧａＮ系半導体レーザ１０００から放射された波長４００ｎｍの励起光が円柱状のアクリル樹脂からなる第１の導光体１００１内に入射させられる。第１の導光体１００１の両端面のうちで半導体レーザ１０００が結合されていない側の端面には、酸化シリコンからなる反射膜１０１０が形成されている。また、第１の導光体１００１の円柱面の１部（スリット）領域を除いた周面にはアルミニウムの金属反射膜１００２が形成されている。
【００４９】
第１の導光体１０００に入射した励起光は、アルミニウムの金属反射膜１００２に設けられたスリット領域から放射される。これによって、半導体レーザ１０００から放射された点光源が線状光源に変換される。
【００５０】
そして、図１３に示されているように、第１の導光体１００１の円筒面に形成された金属反射膜１００２のスリット領域を第２の導光体１００３に結合させることによって、第１の導光体１００１から放射される光が第２の導光体１００３内に入射される。この第２の導光体１００３の底面は、第１の導光体１００１から入射した光の伝播方向に対して弓状の形状をしており、さらにこの底面の全面にアルミニウムからなる金属反射膜１００４が設けられている。すなわち、第１の導光体１００１からの励起光は、第２の導光体１００３内を伝播しながら、その１部はこの弓状の金属反射膜１００４で反射されて、第２の導光体の上方向に放射される。こうして、第１の導光体から入射された線状光源が面状光源に変換される。
【００５１】
なお、第２の導光体１００３の上面上には、蛍光体層１００６〜１００８から放射された光がその第２の導光体の方向に散乱されることによって生じる光損失を防ぐために、励起光を透過するが蛍光体から放射される光を上方向に反射する光学特性を有する光学膜（たとえば干渉フィルタ）１００５が形成されている。このような光学膜の膜構造は、励起光に対して吸収がない酸化シリコンや酸化アルミナなどの誘電体膜を用いて、その膜中での光の多重干渉の原理を用いた一般的な光学膜の設計手法に基づいて設定することができる。
【００５２】
光学膜１００５の上面上の少なくとも１部領域には、前述の実施形態で得られた赤色、緑色、青色を発光する蛍光体層１００６、１００７、１００８が順次積層されている。これらの蛍光体層に励起光が照射され、各蛍光体層から放射された各色が混色されることによって白色の光が上方空間に放射される。
【００５３】
蛍光体層１００８の上面上の少なくとも１部領域には、人間の目に対する安全性に関する観点から、コヒーレントな励起光が空間に放射されるのを防ぎ、かつ白色光が空間に放射されるような光学特性を有する光学膜１００９が形成されている。この光学膜１００９の膜構造は、白色光に対して吸収がない酸化シリコンや酸化アルミナなどの誘電体膜を用いて、その膜中での光の多重干渉の原理を用いた一般的な光学膜の設計手法に基づいて設定することができる。
【００５４】
前述の実施形態で得られた光変換効率の良好な蛍光体を本実施形態の照明装置に利用することによって、従来と同じ放射光量を得る場合に励起光の光量を低減することができ、低消費電力の照明装置を実現することができる。
【００５５】
なお、照明装置の形態としては、導光体を使用せずに励起光が直接に蛍光体に照射されるような構造を有していてもよい。また赤色、緑色、青色を発光する粒子が本実施形態の蛍光体層１００６〜１００８のように積層されるのでなくて、各色を発光する粒子のすべてが１つの蛍光体層中に含まれていてもよい。
【００５６】
（第８実施形態）
図１４と図１５に図解されているような本発明の第８実施形態による表示装置においても、前述の実施形態による蛍光体が利用される。
【００５７】
図１４に示されているように、ＧａＮ系半導体ダイオード（１１００）から放射された波長４００ｎｍの励起光が、各画素に対応してピクセル状に配置されている赤色、緑色、青色を発光する蛍光体１１１０、１１２０、１１３０に照射される。これらの蛍光体は、前述の実施形態によって得られる。
【００５８】
各蛍光体の上面上には、その蛍光体から放射された光強度を制御するように偏光板に挟まれたアクティブマトリクス駆動型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む液晶光変調素子１１４０が設けられている。なお、蛍光体から放射される光強度の制御手段としては、蛍光体から放射される光を光電界吸収効果で吸収する手段を用いることもできる。
【００５９】
液晶光変調素子１１４０の上面上の少なくとも１部領域には、人間の目に対する安全性への観点から、コヒーレントな励起光が空間に放射されるのを防ぎかつ蛍光体から放射された光が上方空間に放射されるような光学特性を有する光学膜１１５０が形成されている。
【００６０】
この光学膜の膜構造は、蛍光体から放射される光に対して吸収がない酸化シリコン、酸化アルミナなどの誘電体膜を用いて、その膜中での光の多重干渉の原理を用いた一般的な光学膜の設計手法に基づいて設定することができる。
【００６１】
図１５は、本実施形態における他の表示装置を示している。この表示装置においては、各画素に対応してピクセル状に配置されていて赤色、緑色、青色を発光する蛍光体１１１０、１１２０、１１３０に対応して、波長４００ｎｍの光を放射するＧａＮ系半導体レーザ１１６０がそれぞれ配置されている。これらの半導体レーザ１１６０には、それぞれの半導体レーザから放射される励起光量を独立に駆動制御するための駆動回路１１７０が接続されている。こうして励起光量を制御することにより、各画素の蛍光体から放射される光の強度が制御され得る。
【００６２】
さらに、蛍光体１１１０、１１２０、１１３０の少なくとも１部領域上には、図１４の場合と同様に光学膜１１５０が形成されている。
【００６３】
前述の実施形態で得られた光変換効率の良好な蛍光体を本実施形態の表示装置に利用することによって、従来と同じ放射光量を得る場合に励起光の光量を低減することができ、低消費電力の表示装置を実現することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のように、半導体からなるコアとそのコアを覆うコーティング層とからなる粒子が、励起光に対してミー散乱を生じる粒子径に設定されることによって、光変換効率および色度（色ずれに対する）特性が良好な蛍光体を得ることができる。
【００６５】
また、そのような蛍光体を照明装置および表示装置に利用することによって、低消費電力の照明装置および表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による粒子によってミー散乱された励起光およびその粒子から放射された蛍光の状態を示す模式的な断面図である。
【図２】粒子によってレイリー散乱された励起光およびその粒子から放射された蛍光の状態を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明おける粒子による励起光の吸収と発光の原理を示すエネルギバンド構造図である。
【図４】本発明による蛍光体においてミー散乱された励起光および放射された蛍光の状態を示す模式的な断面図である。
【図５】蛍光体においてレイリー散乱された励起光および放射された蛍光の状態を示す模式的な断面図である。
【図６】本発明による粒子の内部における光の散乱の状態を示す模式的な断面図である。
【図７】ＩｎｘＧａ１−ｘＮ系半導体のＩｎ組成比ｘに対するそのバンドギャップ依存性を示すグラフである。
【図８】本発明による蛍光体の構造を示す模式的な断面図である。
【図９】ＩｎＮコアの粒径に対するそのバンドギャップ依存性を示すグラフである。
【図１０】本発明による他の粒子の構造を示す模式的な断面図である。
【図１１】本発明によるさらに他の粒子の構造を示す模式的な断面図である。
【図１２】本発明による照明装置における導光体部を示す模式的な斜視図である。
【図１３】本発明による照明装置を示す模式的な斜視図である。
【図１４】本発明による表示装置を示す模式的な断面図である。
【図１５】本発明による他の表示装置を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１００　ＩｎＮコア、１０１　エポキシ樹脂のコーティング層、１０２　アクリル樹脂の分散媒体、４００　ＧａＮコーティング層、５００　青色発光コア、５０１　緑色発光コア、５０２　赤色発光コア、８００　１３ｎｍ径のＩｎＮコア、９００　５ｎｍ径のＩｎＮコア、９０１　６ｎｍ径のＩｎＮコア、１０００ＧａＮ系半導体レーザ、１００１　第１の導光体、１００２　金属反射膜、１００３　第２の導光体、１００５　光学膜、１００６〜１００８　蛍光体層、１００９　光学膜、１０１０　酸化珪素の反射膜、１１００　ＧａＮ系半導体ダイオード、１１１０　赤色発光蛍光体、１１２０　緑色発光蛍光体、１１３０　青色発光蛍光体、１１５０　光学膜、１１６０　ＧａＮ系半導体レーザ、１１７０駆動回路。
【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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【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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