(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた演色性を持つ発光装置および波長変換素子を提供する。【解決手段】発光装置は、励起光を射出する発光部３と、前記励起光の照射により蛍光を生じる蛍光体と、プラズモン共鳴現象を発現する金属ナノ粒子１２と、誘電体と、を含み、複数のプラズモン共鳴波長を有する波長変換部４と、を備え、前記波長変換部は、プラズモン共鳴波長が異なる複数の波長変換粒子（波長変換材料）１０と、これら複数の波長変換粒子１０を含む透光性樹脂１１と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を射出する発光部と、
前記励起光の照射により蛍光を生じる蛍光体と、プラズモン共鳴現象を発現する金属ナノ粒子と、誘電体と、を含み、複数のプラズモン共鳴波長を有する波長変換部と、を備えることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記誘電体は、屈折率が異なる複数種類の誘電体を含む請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記金属ナノ粒子は、アスペクト比が異なる複数種類の金属ナノ粒子を含む請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記金属ナノ粒子の前記アスペクト比が１：１から１：５の範囲内である請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記金属ナノ粒子は、材料が異なる複数種類の金属ナノ粒子を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項６】
前記金属ナノ粒子が、金または銀を用いて形成されたものである請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記金属ナノ粒子が、前記蛍光体を含む前記誘電体によって被覆されている請求項１から６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記波長変換部が、前記金属ナノ粒子を含む前記誘電体からなる第１の層と、前記蛍光体からなる第２の層と、による積層構造をなしている請求項１から６のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記複数のプラズモン共鳴波長における最も近い波長どうしの差が、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の関係とされている請求項１から８のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記金属ナノ粒子と前記蛍光体との平均距離が、前記金属ナノ粒子の平均直径以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記発光部から発せられる光が青色光であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１２】
励起光の照射により蛍光を生じる蛍光体と、プラズモン共鳴現象を発現する金属ナノ粒子と、誘電体と、を含み、複数のプラズモン共鳴波長を有することを特徴とする波長変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置および波長変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、照明装置（発光装置）の性能は、単位電力あたりの明るさと演色性との２つの要因によって決まる。演色性は、任意の物体を照明した際の色の見え方に及ぼす照明装置の性質を表す指標である。通常、演色性の優劣は太陽光スペクトルを基準として判断される。具体的には、自然光に近い色の見え方になる程、照明装置は演色性に優れると判断され、自然光から離れた色の見え方になる程、照明装置は演色性に劣ると判断される。発光ダイオード（Light Emitting Diode, ＬＥＤ）を用いた従来の照明装置の演色性は不充分なことが多い。例えば、美術館や医療機関などで使用される照明装置のように、わずかな色の違いを見分けることが要求される場合、照明装置の演色性の低さが問題となることがある。そこで、ＬＥＤ照明の演色性の向上に向けた研究が積極的に行われている。
【０００３】
ＬＥＤ照明装置は、基本的な構成要素としてＬＥＤチップと、波長変換層と、を備える。ＬＥＤチップから射出された光の一部は、波長変換層により他の波長の光に変換される。ＬＥＤ照明装置において、ＬＥＤチップから射出された光のうち、波長変換層で波長変換されなかった光と、波長変換層で波長変換された光と、が混在した状態で外部に取り出されることにより、白色光が得られる。
【０００４】
特許文献１には、青色光を射出するＬＥＤチップと、青色光を吸収して黄色光を射出する蛍光体と、を備えたＬＥＤが開示されている。特許文献１のＬＥＤにおいては、インナーリードを介してＬＥＤに電力を供給し、ＬＥＤから青色光を射出させる。ＬＥＤからの青色光と蛍光体で生じた黄色光とを混色させることにより、白色光が発光可能なＬＥＤが実現できる。
【０００５】
非特許文献１には、蛍光体を含むシリコーン樹脂で金ナノロッドをコーティングした波長変換材料の光学特性について開示されている。非特許文献１によれば、この波長変換材料では、金ナノロッドのプラズモンを誘起することにより、蛍光体の発光を金ナノロッドのプラズモン共鳴波長で増強することができる、と記載されている。
【０００６】
非特許文献２には、金属ナノ粒子のプラズモン共鳴波長は、金属ナノ粒子の周囲の材料の屈折率によって変化する、と記載されている。
非特許文献３には、金属ナノ粒子のプラズモン共鳴波長は、ロッド形状を有する金属ナノ粒子のアスペクト比によって変化する、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２４２５１３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｎａｎｏｓｃａｌｅ， (英国)、２０１１年３月、ｐ.３８４９−３８５９
【非特許文献２】岡本隆之、梶川浩太郎著、「プラズモニクス−基礎と応用」、講談社、２０１０年１０月１日、ｐ.７４−７７
【非特許文献３】Ｊ. Ｐｈｙｓ. Ｃｈｅｍ. ｂ，（米国）、１９９９年４月２日、１０３, ｐ.３０７３−３０７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来技術の照明装置では演色性が不十分なため、物の色が不自然に見えることがある。特に、美術館や医療現場など細かい色の違いを見分けることが必要な場面では、不都合が起きることが多い。
【００１０】
本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、優れた演色性を持つ発光装置および波長変換素子を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一つの態様における発光装置において、励起光を射出する発光部と、前記励起光の照射により蛍光を生じる蛍光体と、プラズモン共鳴現象を発現する金属ナノ粒子と、誘電体と、を含み、複数のプラズモン共鳴波長を有する波長変換部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記誘電体は、屈折率が異なる複数種類の誘電体を含む構成としてもよい。
【００１３】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記金属ナノ粒子は、アスペクト比が異なる複数種類の金属ナノ粒子を含む構成としてもよい。
【００１４】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記金属ナノ粒子の前記アスペクト比が１：１から１：５の範囲内である構成としてもよい。
【００１５】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記金属ナノ粒子は、材料が異なる複数種類の金属ナノ粒子を含む構成としてもよい。
【００１６】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記金属ナノ粒子が、金または銀を用いて形成されたものである構成としてもよい。
【００１７】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記金属ナノ粒子が、前記蛍光体を含む前記誘電体によって被覆されている構成としてもよい。
【００１８】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記波長変換部が、前記金属ナノ粒子を含む前記誘電体からなる第１の層と、前記蛍光体からなる第２の層と、による積層構造をなしている構成としてもよい。
【００１９】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記複数のプラズモン共鳴波長における最も近い波長どうしの差が、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の関係とされている構成としてもよい。
【００２０】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記金属ナノ粒子と前記蛍光体との平均距離が、前記金属ナノ粒子の平均直径以下である構成としてもよい。
【００２１】
本発明の一つの態様における発光装置において、前記発光部から発せられる光が青色光である構成としてもよい。
【００２２】
本発明の一つの態様における波長変換素子において、励起光の照射により蛍光を生じる蛍光体と、プラズモン共鳴現象を発現する金属ナノ粒子と、誘電体と、を含み、複数のプラズモン共鳴波長を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一つの態様によれば、より高い演色性を持つ発光装置および波長変換素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の照明装置の概略構成を示す断面図。
【図２】波長変換粒子の概略構成を示す概略構成図。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は筐体の変形例を示す図。
【図４】第２実施形態の照明装置の概略構成を示す図。
【図５】第３実施形態の照明装置の概略構成を示す図。
【図６】第４実施形態の照明装置の概略構成を示す図。
【図７】第５実施形態の照明装置の概略構成を示す断面図。
【図８】実施例２における照明装置の概略構成を示す図。
【図９】実施例３における照明装置の概略構成を示す図。
【図１０】実施例４における照明装置の概略構成を示す図。
【図１１】太陽光スペクトルと従来の照明装置の発光スペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る照明装置の各実施形態について説明する。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２６】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る照明装置の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の照明装置の概略構成を示す断面図である。図２は、波長変換粒子の概略構成を示す概略構成図である。なお、図２における符号Ｌ１は金属ナノ粒子１２の長軸長さ、符号Ｌ２は各金属ナノ粒子１２の短軸長さである。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態における照明装置（発光装置）１は、筐体２、発光部（発光素子）３、波長変換部（波長変換素子）４および導電性ワイヤー５を備えている。
【００２８】
（筐体）
筐体２は、内部に発光素子（発光部）３及び波長変換部４を収容するものである。筐体２は、波長変換部４の底面４ｂと側周面４ｃとに接するとともに波長変換部４の上面４ａを露出させる開口２Ａを有している。
【００２９】
筐体２を波長変換部４の周囲を取り囲む形状にすることで、波長変換部４を強固に固定する効果が得られる。また、筐体２の開口２Ａは、底面２ｂ上に固定された発光素子３からの光の取り出し経路を確保するためのものである。
【００３０】
筐体２としては、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料の筐体、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等を含むプラスティック、アルミナ等を含むセラミックス等の絶縁性材料の筐体、若しくは、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等を含む金属材料上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）、有機絶縁材料等を含む絶縁物を表面にコーティングした筐体、Ａｌ等を含む金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した筐体等を挙げることができる。
【００３１】
筐体２は、発光素子３および波長変換部４における発熱を効率的に逃がすために、熱伝導性が良好なものが求められる。熱伝導率としては、０．１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上が好ましく、より好ましくは１．０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上が好ましい。
なお、筐体２として使用できる材料は上記したものに限定されない。
【００３２】
（発光素子）
発光素子３は、波長変換部４の蛍光体を励起させるための励起光を射出する。
発光素子３は、電圧が印加されて電流が流れることで発光する電場発光デバイスであり、波長３９０ｎｍ〜５００ｎｍの光を発することが求められる。ここで、発光素子３の発光強度スペクトルのピーク波長が、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲内にあることがより好ましい。
【００３３】
発光素子３としては、Ｉｎ、Ｇａ、及びＮを主な組成とするＬＥＤ、有機Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（以下、「ＯＬＥＤ」という。）素子、レーザーダイオード(以下、「ＬＤ」という。)のうちのいずれかであることが好ましいが、これに限られるものではない。
【００３４】
また、発光素子３は、１つのＬＥＤだけでなく、複数のＬＥＤを並べた状態でもよい。
【００３５】
（導電性ワイヤー）
導電性ワイヤー５は、電気抵抗率が低く、熱伝導率の高い材料が好ましい。電気抵抗率としては、１．０×１０−７Ωｍ以下、より好ましくは１．０×１０−７Ωｍ以下が好ましい。導電性ワイヤー５としては、１０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上が好ましく、より好ましくは１００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の熱伝導率を有していることが好ましい。具体的には、金、銀、銅、白金、アルミニウム等の金属およびそれらの合金を用いて形成されたものであることが好ましい。導電性ワイヤー５は、発光素子３の陽極および陰極（いずれも不図示）に接続されており、外部からの電圧を発光素子３に印加することができる。
【００３６】
（波長変換部）
波長変換部４は、図１に示すように、プラズモン共鳴波長が異なる複数の波長変換粒子（波長変換材料）１０と、これら複数の波長変換粒子１０を含む透光性樹脂１１と、を有する。本実施形態における複数の波長変換粒子１０の各々は、プラズモン共鳴波長が互いに異なる金属ナノ粒子１２をそれぞれ有している。
【００３７】
一例として、本実施形態では、少なくとも２種類の波長変換粒子１０ａ、１０ｎを備えた構成について述べるが、これに限らず、３種類以上の波長変換粒子１０を用いてもよい。
【００３８】
透光性樹脂１１は、発光素子３、導電性ワイヤー５および波長変換粒子１０を閉じ込め保護することと、発光素子３から出射された光の一部または全部が波長変換粒子１０に吸収されるように多数の波長変換粒子１０が分散された状態で固定することを目的として設けられている。
【００３９】
透光性樹脂１１の材料としては、熱や光などで硬化する有機材料を含む樹脂やガラスなど無機材料を含む透明材料が好ましい。また発光素子３および複数の波長変換粒子１０から出る熱によって劣化しないように、高い熱耐性を持つことが好ましい。
【００４０】
具体的には、耐熱温度が１００℃以上であることが好ましく、より好ましくは１５０℃以上であることが好ましい。例えば、シリコーン樹脂・エポキシ樹脂・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の一種類又は複数種類の混合物を使用することが可能である。また無機材料の一例としては石英ガラスが挙げられるが、これに限られるものではない。
【００４１】
波長変換部４を作成するには、まず、上述の樹脂の硬化前の液状のものに複数の波長変換粒子１０を入れて分散させる。分散させた液を、発光素子３と導電性ワイヤー５を取り付けた筐体２内に注ぎ、熱または光で硬化させる。
【００４２】
（波長変換粒子）
各波長変換粒子１０は、図２に示すように、金属ナノ粒子１２と、複数の蛍光分子（蛍光体）１３と、誘電体１４と、を有している。具体的に、波長変換粒子１０は、複数の蛍光分子１３を含有する誘電体媒質の誘電体１４によって、金属ナノ粒子１２の表面が被覆されてなるものである。複数の波長変換粒子１０における金属ナノ粒子１２どうしのアスペクト比は互いに異なっている。
【００４３】
金属ナノ粒子１２には、プラズモン共鳴現象を発現することができ、発光素子３から発せられる光の波長域に共鳴波長を有するものを用いる。
【００４４】
「プラズモン共鳴現象」とは、光の電界に金属ナノ粒子１２等の微粒子の電子が共鳴する状態をいう。プラズモン共鳴現象は、屈折率の大きい物質から屈折率の小さい物質へ光が臨界角以下で入射して全反射し、屈折率の小さい物質へ浸み出す場合、または、光の波長より径が小さい開口部に光が入射したときにその開口部から浸み出す場合の近接場光（エバネッセント光）に金属粒子等の電子が共鳴することによっても励起される。
【００４５】
金属ナノ粒子１２の共鳴波長が、蛍光分子１３の発光スペクトルの一部分と重なっている場合、蛍光分子１３と金属ナノ粒子の間にプラズモン共鳴が起こって、共鳴波長における発光が増強される。すなわちプラズモン共鳴波長で蛍光増強が起こる。
【００４６】
本実施形態では、複数の波長変換粒子１０の間で、各粒子のコアとなっている金属ナノ粒子１２どうしのアスペクト比が異なっている。これにより、複数の波長変換粒子１０の間のプラズモン共鳴波長が異なり、複数の波長でプラズモン共鳴を起こすことになる。
【００４７】
例えば、１：１から１：５までのアスペクト比を有する複数の金属ナノ粒子１２の各表面を、屈折率が２．０の誘電体１４によりコーティングしてなる複数の波長変換粒子１０を用意する。
【００４８】
図１では、少なくとも２種類の波長変換粒子１０ａ、１０ｎを備えた構成について図示している。図２（Ａ）に示す波長変換粒子１０ａは、アスペクト比が１：１の球状の金属ナノ粒子１２ａを有し、図２（Ｂ）に示す波長変換粒子１０ｎは、アスペクト比が１：５のロッド状の金属ナノ粒子１２ｎを有している。
【００４９】
プラズモン共鳴波長は、金属ナノ粒子１２のアスペクト比が大きくなるにしたがって徐々に長波長化する。金属ナノ粒子１２のアスペクト比が１：５を超えると、プラズモン共鳴波長が７００ｎｍを超えてしまう。プラズモン共鳴波長が７００ｎｍを超えると視感度が大幅に低下し、励起光の増強を図っても人が視認することが困難となってしまう。そのため、本実施形態では、各金属ナノ粒子１２のアスペクト比を、１：１から１：５までの範囲内とすることが望ましい。
【００５０】
具体的に、金属ナノ粒子１２の大きさは、長軸長さＬ２が７００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは１００ｎｍ以下である。長軸長さＬ２が１００ｎｍ以下であると、遅延効果もなくプラズモンを共鳴しやすい。
【００５１】
なお、複数の波長変換粒子１０における金属ナノ粒子１２どうしのアスペクト比は、離散的に異なっていてもよい。ただし、増強後の発光スペクトルのピーク波長は、半値幅が５０ｎｍであることから、各金属ナノ粒子１２におけるプラズモン共鳴波長のうち最も近い波長どうしの差を５０ｎｍ以下に抑えることが望ましい。
【００５２】
金属ナノ粒子１２の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｙｂ、Ｅｕ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｎａ等、およびこれらの金属の中から２種類以上の金属を適宜選んで形成された合金、例えば、Ｍｇ：Ａｇ，Ａｌ：Ｌｉ，Ａｌ：Ｃａ，Ｍｇ：Ｌｉを挙げることができる。
【００５３】
なお、金属ナノ粒子１２の形成材料は、上記したものに限られず、プラズモン共鳴現象を誘起できるものであればよい。
【００５４】
複数の金属ナノ粒子１２の周囲をそれぞれ被覆する誘電体１４は、例えば厚さが数ｎｍのシリカ層で構成されている。
【００５５】
誘電体１４に封入する複数の蛍光分子１３は、吸収スペクトルが発光素子３の発光スペクトルと重複し、発光スペクトルがプラズモン共鳴波長と重複している必要がある。この条件を満たすときに、発光素子３から射出された光が蛍光分子１３に吸収されて、励起された蛍光分子１３からのエネルギー移動によって金属ナノ粒子にプラズモンが励起される。その後、金属ナノ粒子１２からプラズモン共鳴波長の光が射出する。これにより、蛍光分子１３からの発光スペクトルのすそ野部分の波長の光であっても、発光を増強することができる。
【００５６】
蛍光分子１３の材料としては、公知の蛍光体材料を使用することができる。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。
【００５７】
有機系蛍光体材料としては、青色の励起光を緑色光に変換する蛍光色素として、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。
【００５８】
青色の励起光を赤色光に変換する蛍光色素として、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、およ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。
【００５９】
また、青色の励起光を黄色光〜赤色光に変換する蛍光式として、ぺリレン系色素：ルモゲンレッド、ルモゲンイエロー、ルモゲンオレンジ、その他ボディピイ系色素、スクアライン系色素等が挙げられる。
【００６０】
無機系蛍光体材料としては、青色の励起光を緑色光に変換する蛍光体として、（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。
【００６１】
青色の励起光を赤色光に変換する蛍光体として、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。
【００６２】
上述した色素は特に４３０ｎｍ〜５００ｎｍの青色光で励起され易いので発光素子が４３０ｎｍ〜５００ｎｍの青色光の時に組み合わせて利用することが好ましいが、他の波長の光（特に、３９０ｎｍ〜４３０ｎｍの紫色光）でも利用できる。
【００６３】
また、３９０ｎｍ〜４３０ｎｍの紫色光を発する発光素子との組み合わせでは、例えば、紫色光を青色光に変換するカスケードブルー、パシフィックブルー、アレクサフルオー４０５（Ａｌｅｘａ Ｆｌｕｏｒ ４０５）などの色素も、前段落で示した色素とともに用いることが好ましいが、これに限られるものではない。
【００６４】
（波長変換粒子の製造方法）
上述した複数の波長変換粒子１０は、一例として以下に示す製法により作成することができる。ここでは、波長変換粒子１０ａ，１０ｎの製法を例に挙げて説明する。
例えば、８ｍＭ（Ｍ＝ｍｏｌ／Ｌ）の臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ：ｃｅｔｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ）溶液内に、アスペクト比の異なる複数の金属ナノ粒子１２ａ，１２ｎと、複数の蛍光分子１３と、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ：Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）と、を分散する。この分散溶液をＰＨ＝１０〜１１に保ったまま数日かき混ぜることで、金属ナノ粒子１２ａ，１２ｎの各表面が蛍光色素入りのシリコーン樹脂でコーティングされてなる複数の波長変換粒子１０ａ，１０ｎを作成できる。
【００６５】
もちろん、金属ナノ粒子１２ａ，１２ｎの表面を複数の蛍光分子１３が混入された誘電体１４でそれぞれコーティングできていればよいため、他の製造方法を用いても良い。
【００６６】
照明装置１の演色性を高くするためには、太陽光スペクトルと似たスペクトルを実現する必要がある。
【００６７】
図１１は、太陽光スペクトルと、従来の照明装置の発光スペクトルとのを示す図である。横軸は波長［ｎｍ］を示し、縦軸は光強度［ｍＷ／ｃｍ２］を示す。
図１１に示すように、太陽光スペクトルＰは、従来の照明装置の発光スペクトルＳと比べると可視光領域全体に亘って平坦な形状を有する。従来の照明装置の発光スペクトルＳは、青色と黄色など一部の色に偏っている。そのため、より高い演色性を有する照明装置１を実現するためには、赤色光および橙色光などを増やすことが必要である。
【００６８】
ある特定の波長の発光を強めたい場合、その波長と同じプラズモン共鳴波長を有する金属ナノ粒子１２をコアとする波長変換粒子１０を用意し、この波長変換粒子１０を波長変換部４内により多く入れるようにすればよい。すなわち、様々なプラズモン共鳴波長を有する数種類の波長変換粒子１０の濃度を、そのプラズモン共鳴波長毎（増強させたい光の波長毎）に調整することで、波長変換部４から射出される発光スペクトルを自由に変えることができる。
【００６９】
このため、特に、蛍光分子１３の発光ピークより長波長側の発光スペクトルのすそ野部分の波長を増強することが好ましい。また、より好ましくは、蛍光分子１３の発光スペクトルのすそ野部分の複数の波長を増強することが望ましい。こうすれば、より太陽光スペクトルに近い平坦な発光スペクトルが得られるからである。
【００７０】
本実施形態の照明装置１では、アスペクト比１：１の金属ナノ粒子１２ａを有する波長変換粒子１０ａと、アスペクト比が１：５の金属ナノ粒子１２ｎを有する波長変換粒子１０ｎと、が波長変換部４内に混在された構成とされているが、３種類以上の波長変換粒子を混在させてもよい。
【００７１】
金属ナノ粒子１２の形状（特に、アスペクト比）が互いに異なる複数の波長変換粒子１０を波長変換部４中に多数混在させておくことにより、約５２０ｎｍ〜約７００ｎｍにわたる波長域の励起光をプラズモン共鳴で増強させることができる。これにより、緑色光から深赤色光の発光強度を高めることができる。
【００７２】
このように、金属ナノ粒子１２のアスペクト比を調整することによって、ある領域における波長の励起光を効果的に増強することが可能となる。その結果、波長変換部４から射出される光の発光スペクトルを太陽光スペクトルに近づけることができる。したがって、より高い演色性を持つ照明装置１を得ることができる。
【００７３】
増強した部分の発光スペクトルは、通常、プラズモン共鳴波長を中心して半値幅が５０ｎｍ程度のピークを有する。そのため、増強する複数の発光スペクトルの波長の中で、互いに２０ｎｍ以上離れているものが存在することがさらに望ましい。具体的には、増強する複数の発光スペクトルの波長のうち最も近い波長どうしが、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲内にあることがより望ましい。２０ｎｍ未満の場合、発光スペクトルのピークがほぼ重なってしまい、プラズモン共鳴を用いた蛍光増強による発光スペクトルのブロード化の効果が小さいからである。
【００７４】
また、金属ナノ粒子１２のプラズモン共鳴波長が励起光の波長（蛍光分子の吸収波長）と一致している場合、励起光は、金属ナノ粒子１２の近傍のプラズモン共鳴により電界増強される。すなわち、励起光増強作用が生じる。この場合、金属ナノ粒子１２による消光は起こらないと考えられる。金属ナノ粒子１２の表面から距離が遠ざかるほど増強電界強度が及ぼす範囲が小さくなる。このため、増強電界強度が及ぼす範囲内に蛍光分子１３を配置させる必要がある。
【００７５】
その点、本実施形態の波長変換粒子１０によれば、金属ナノ粒子１２の周囲が蛍光分子１３を含有させた誘電体１４により被覆されているため、金属ナノ粒子１２から十分に近い位置に蛍光分子１３が存在する。これにより、少量の蛍光分子１３で効率良く発光が生じる。すなわち、蛍光増強に寄与しない蛍光分子１３が存在しないため、より高輝度な蛍光が得られる。
【００７６】
上述した照明装置１における波長変換部４が、異なる複数のプラズモン共鳴波長を有しているか否かを後に調べることが可能である。
【００７７】
先ず、筐体２から波長変換部４を剥離する。
次に、波長変換部４を構成している多数の波長変換粒子１０と、これら多数の波長変換粒子１０を分散させている透光性樹脂１１とを分離する。このとき、透光性樹脂１１を溶解用薬品によって溶かしてもよい。例えば、透光性樹脂１１がシリコーン樹脂からなる場合は水酸化ナトリウム、アクリル樹脂からなる場合はエタノールなどを用いればよい。
【００７８】
次に、各波長変換粒子１０におけるそれぞれの誘電体１４を溶かして、金属ナノ粒子１２と多数の蛍光分子１３とを分離する。
【００７９】
そして、金属ナノ粒子１２をＳＥＭまたはＴＥＭで観測し、金属ナノ粒子１２の形状を観測、組成を分析することにより、金属ナノ粒子１２の材料を知ることができる。
【００８０】
プラズモン共鳴波長は、金属ナノ粒子１２の形状と材料によって決定される。そのため、金属ナノ粒子１２の形状と材料を調べることでどの波長を蛍光増強しているか知ることができる。
【００８１】
また、蛍光分子１３の分光分析を行い、蛍光分子１３の吸収および発光スペクトルを調べる。さらに、ＮＭＲ、Ｍａｓｓスペクトル、ＦＴＩＲなどを併用することで分子構造を知ることができる。
【００８２】
なお、筐体２の形状は上述したものに限られることはない。
例えば、図３（Ａ）に示す筐体２０１のように、全体が湾曲した凹状とされていてもよい。つまり、断面視形状が半球状をなす波長変換部４０１の上面４０１ａ以外の曲面４０１ｂを覆うような形状としてもよい。
また、図３（Ｂ）に示す筐体２０２のように、波長変換部４の底面４ｂのみに接する板状のものでもよい。その他、適宜変更が可能である。
【００８３】
［第２実施形態］
以下、第２実施形態の照明装置の実施形態について説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は先の実施形態の構成と略同様であるが、波長変換部の構成において異なる。よって、以下の説明では、波長変換部の構成について詳しく説明し、その他の共通の構成要素については説明を省略する。
【００８４】
図４は、第２実施形態の照明装置の概略構成を示す図である。
図４に示すように、本実施形態における照明装置（発光装置）２０は、波長変換材料として、プラズモン共鳴が異なる複数の波長変換粒子（波長変換材料）２１を分散させてなる波長変換部（波長変換素子）２２を備えている。具体的には、複数の波長変換粒子２１の間で、金属ナノ粒子１２の表面を覆っている誘電体１４の屈折率が異なっている。
【００８５】
本実施形態では、少なくとも２種類の波長変換粒子２１ａ、２１ｍを分散させてなる波長変換部２２を備えた構成について述べるが、これに限らず、誘電体１４の屈折率が異なる３種類以上の波長変換粒子２１を分散させてもよい。
【００８６】
本実施形態では、屈折率の異なる２種類の誘電体１４ａ、１４ｍを用いている。つまり、誘電体１４ａによって金属ナノ粒子１２が表面コーティングされた波長変換粒子２１ａおよび誘電体１４ｍによって金属ナノ粒子１２が表面コーティングされた波長変換粒子２１ｍをそれぞれ複数ずつ有している。
【００８７】
これら波長変換粒子２１ａ、２１ｍにおける互いの金属ナノ粒子１２は、アスペクト比が１：１の金ナノスフィアである。金属ナノ粒子１２は、約２００ｎｍの直径を有する。
【００８８】
誘電体１４ａ、１４ｍ中に含まれる多数の蛍光分子１３は、先の第１実施形態で述べた材料のいずれかから成るものである。
【００８９】
本実施形態で金属ナノ粒子１２の表面コーティングに用いる誘電体１４の屈折率は、例えば１．３５から１．８１までの範囲内とされている。誘電体１４の屈折率の範囲は一例であって、特に限定するものではない。
【００９０】
例えば、屈折率が１．３５の誘電体１４の材料としては、フッ素樹脂等が挙げられる。また、例えば、屈折率が１．８１の誘電体１４の材料としては、超高屈折率樹脂（日産化学ＵＲ−５０１）等が挙げられる。
【００９１】
ここで、アスペクト比が１：１の金属ナノ粒子１２の表面を屈折率１．３５の誘電体１４ａにより表面コーティングしてなる波長変換粒子２１ａの場合、そのプラズモン共鳴波長は５３０ｎｍである。屈折率が１．８１の誘電体１４ｍでコーティングしてなる波長変換粒子２１ｍの場合には、プラズモン共鳴波長が５８０ｎｍとなる。
【００９２】
このように、プラズモン共鳴波長は、金属ナノ粒子１２の表面をコーティングする誘電体１４の屈折率が高くなるにしたがって長波長化する。つまり、金属ナノ粒子１２の形状だけでなく、誘電体１４の屈折率によってもプラズモン共鳴波長を異ならせることができる。
【００９３】
以上のように、本実施形態の照明装置２０では、金属ナノ粒子１２を被覆する誘電体１４ａ、１４ｍの屈折率が互いに異なる少なくとも２種類の波長変換粒子２１ａ、２１ｍを混在させておくことによって、黄色光および赤色光の波長域の励起光をプラズモン共鳴で増強させることができる。
【００９４】
金属ナノ粒子１２を被覆する誘電体１４として屈折率が異なる複数の誘電体１４を用いて、様々な種類の波長変換粒子２１を混在させておくことにより、広い範囲の波長域の励起光をプラズモン共鳴で増強させることができる。これにより、ある領域における波長の励起光を効果的に増強することが可能である。したがって、より高い演色性を持つ照明装置１を得ることができる。
【００９５】
［第３実施形態］
以下、第３実施形態の照明装置の実施形態について説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態の構成と略同様であるが、波長変換部の構成において異なる。よって、以下の説明では、波長変換部の構成について詳しく説明し、その他の共通の構成要素については説明を省略する。
【００９６】
図５は、第３実施形態の照明装置の概略構成を示す図である。
図５に示すように、本実施形態の照明装置（発光装置）３０は、波長変換材料として、プラズモン共鳴が異なる複数種類の波長変換粒子（波長変換材料）３１（Ａ、Ｂ、…、Ｔ）を多数分散させてなる波長変換部（波長変換素子）３２を備えている。
【００９７】
具体的に、複数の波長変換粒子３１は、アスペクト比が１：１から１：５の範囲内で異なる複数の金属ナノ粒子１２（ａ、ｂ、…、ｎ）の各表面が、屈折率が１．３５から１．８１の範囲内で異なる複数の誘電体１４（ａ、ｂ、…、ｍ）でそれぞれ被覆された構成となっている。
ここで、Ｔ，ｎ，ｍは、それぞれ１以上の自然数である。
【００９８】
例えば、金属ナノ粒子１２のアスペクト比の上限及び下限と、誘電体１４の屈折率の上限及び下限と、をそれぞれ組み合わせると、以下の４種類の波長変換粒子３１が得られる。１種類目として、アスペクト比が１：１の金属ナノ粒子１２ａの表面を屈折率が１．３５の誘電体１４ａによって表面コーティングされてなる波長変換粒子３１Ａが挙げられる。２種類目として、アスペクト比が１：５の金属ナノ粒子１２ｂの表面を屈折率が１．３５の誘電体１４ａによって表面コーティングされてなる波長変換粒子３１Ｂが挙げられる。３種類目として、アスペクト比が１：１の金属ナノ粒子１２ａの表面を屈折率が１．８１の誘電体１４ｂによって表面コーティングされてなる波長変換粒子３１Ｓが挙げられる。４種類目として、アスペクト比が１：５の金属ナノ粒子１２ｂの表面を屈折率が１．８１の誘電体１４ｂによって表面コーティングされてなる波長変換粒子３１Ｔが挙げられる。
【００９９】
つまり、複数の波長変換粒子３１どうしの間で、金属ナノ粒子１２のアスペクト比及び誘電体１４のうち少なくともいずれか一方がそれぞれ異なっていればよい。そのため、上記の４種類に限らない。
【０１００】
金属ナノ粒子１２の各種類と、誘電体１４の各種類との組み合わせは適宜選択される。これら金属ナノ粒子１２のアスペクト比と誘電体１４の屈折率との組み合わせによって、波長変換粒子３１のプラズモン共鳴波長をより広範囲な波長域に亘って調整することができる。
【０１０１】
［第４実施形態］
以下、第４実施形態の照明装置の実施形態について説明する。
本実施形態の照明装置の基本構成は第１実施形態の構成を略同様であるが、波長変換部の構成において異なる。よって、以下の説明では、波長変換部の構成について詳しく説明し、その他の共通の構成要素については説明を省略する。
【０１０２】
図６は、第４実施形態の照明装置の概略構成を示す図である。
図６に示すように、本実施形態の照明装置（発光装置）４０は、プラズモン共鳴が互いに異なる２種類の第１波長変換粒子（波長変換材料）４１および第２波長変換粒子（波長変換材料）４２をそれぞれ複数ずつ混在させた波長変換部（波長変換素子）４３を有している。具体的に、第１波長変換粒子４１と第２波長変換粒子４２とでは、コアとなる金属ナノ粒子１２の材料が異なっている。
【０１０３】
第１波長変換粒子４１は、Ａｕからなる金属ナノ粒子１２ａをコアとして、その表面が所定の屈折率を有する誘電体１４によりコーティングされて構成されている。
第２波長変換粒子４２は、Ａｇからなる金属ナノ粒子１２ｂをコアとして、その表面が上記誘電体１４によりコーティングされて構成されている。
【０１０４】
金ナノ粒子１２ａおよび銀ナノ粒子１２ｂは、それぞれ１：１から１：５の範囲内のアスペクト比を有するもので、互いに一定である。
【０１０５】
例えば、金ナノ粒子１２ａが、例えば屈折率２．０の誘電体１４により表面コーティングされた第１波長変換粒子４１の場合、約５２０ｎｍから約７００ｎｍの波長域の励起光をプラズモン共鳴により増強させることができる。
【０１０６】
一方、銀ナノ粒子１２ｂを用いた第２波長変換粒子４２の場合、プラズモン共鳴波長が約４００ｎｍ付近に短波長化する。また、銀ナノ粒子１２ｂのアスペクト比を変えることで、プラズモン共鳴波長を４００ｎｍから徐々に長波長化させることができる。
【０１０７】
このように、波長変換部４３内に材料の異なる金属ナノ粒子１２ａ、１２ｂを複数ずつ混在させることにより、それぞれ異なる波長の光をプラズモン共鳴により増強させることができる。
【０１０８】
［第５実施形態］
以下、第５実施形態の照明装置の実施形態について説明する。
図７は、第５実施形態の照明装置の概略構成を示す断面図である。
【０１０９】
図７に示すように、第５実施形態の照明装置（発光装置）５０は、第１基板５２と、発光部５３と、第２基板５４と、複数の金属ナノ粒子１２を含む誘電体層（第１の層）５６と、蛍光体を含む色変換部（第２の層）５７と、第３基板５８と、を備える。第１基板５２の第１面５２ａに、発光部５３と第２基板５４とが第１基板５２側からこの順に積層されている。第１基板５２の第２面５２ｂに、誘電体層５６、色変換部（波長変換部）５７および第３基板５８が第１基板５２側からこの順に積層されている。発光部５３は、第１基板５２上に形成された有機ＥＬ素子で構成されている。誘電体層５６および色変換部５７は、第１基板５２の第２面５２ｂに形成されている。
【０１１０】
発光部５３は、色変換部５７の蛍光体を励起させるための励起光を射出する。色変換部５７は、発光部５３の光射出側（図７における上層側）に設けられている。色変換部５７は、励起光の照射により蛍光を生じる蛍光体を含む。色変換部５７では、蛍光体が励起光を吸収して、励起光とは異なる色の蛍光を発する。これにより、発光部５３から射出された励起光の色が変換される。誘電体層５６は、発光部５３と色変換部５７との間に設けられている。誘電体層５６は、異なるプラズモン現象を発現する２種類の金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇを含有する誘電体媒質９から構成されている。
【０１１１】
第１基板５２としては、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、ポリイミド等を含むプラスティック基板、アルミナ等を含むセラミックス基板等の絶縁性基板、もしくは、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等を含む金属基板、または、基板上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）、有機絶縁材料等を含む絶縁物を表面にコーティングした基板、Ａｌ等を含む金属基板の表面を陽極酸化等の方法で絶縁化処理を施した基板等を挙げることができる。しかし、本実施形態で使用できる基板は、これらの基板に限定されるものではない。
【０１１２】
発光部５３は、陰極１１１と、陽極１１２と、陰極１１１と陽極１１２との間に挟持された有機発光層１３０と、を備える。有機発光層１３０は、例えば電子注入層１１４、電子輸送層１１５、正孔防止層１１６、発光体層１１７、正孔輸送層１１８、正孔注入層１１９が陰極１１１側からこの順に積層された構成を有する。発光体層１１７は、青色光を発光する。
【０１１３】
発光部５３は、マイクロキャビティ効果を発現する構造であってもよい。マイクロキャビティ効果を発現する構造としては、例えば、有機発光層１３０の厚さを、増強したい光の波長に合致するように設定することが望ましい。有機ＥＬ素子においては、一対の電極１１１，１１２で有機発光層１３０が挟持されている。
【０１１４】
有機発光層１３０は、本実施形態の構成に限定されず、発光体層１１７の単層構造でもよいし、発光体層１１７と正孔輸送層１１８、電子輸送層１１５等を含む多層構造でもよい。
【０１１５】
封止層１２１は、発光部５３の側面を封止している。封止層１２１は、任意の絶縁材料を用いて形成することができる。絶縁材料としては、有機材料、無機材料のいずれであってもよい。
【０１１６】
誘電体層５６は、第１基板５２の第２面５２ｂに形成されている。誘電体層５６は、アスペクト比が互いに異なる金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇを複数ずつ含む誘電体媒質９で構成されている。金属ナノ粒子１２Ｒ、１２Ｇは、後述する赤色画素領域ＰＲおよび緑色画素領域ＰＧに対応する領域にそれぞれ配置されており、青色画素領域ＰＢに対応する領域には配置されていない。
【０１１７】
赤色画素領域ＰＲに対応する領域に配置された複数の金属ナノ粒子１２Ｒは、赤色光域の波長に対応する複数のプラズモン共鳴波長が得られるアスペクト比をそれぞれ有している。緑色画素領域ＰＧに対応する領域に配置された複数の金属ナノ粒子１２Ｇは、緑色光域の波長に対応する複数のプラズモン共鳴波長が得られるアスペクト比をそれぞれ有している。これにより、赤色光域及び緑色光域の波長をそれぞれ広範囲に増強させることができる。
【０１１８】
誘電体媒質９として、可視域において高い透明度を有するものが好ましく、例えば、ポリスチレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、４，４’−[ｐ−スルホニルビス(フェニレンスルファニル)]ジフタル酸無水物（ＤＰＳＤＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、エポキシ系樹脂等が用いられる。誘電体媒質９の比誘電率εは、それぞれε＝２．２０〜２．４０、ε＝２．５６、ε＝３．２４、ε＝３．５０〜４．５０、ε＝２．５０〜６．００程度である。なお、誘電体媒質９は、上記以外であってもよい。
【０１１９】
ここで、励起した金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇの近傍の増強電界を、各色変換層に効率良く吸収させる必要があるため、誘電体層５６の厚みと金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇの平均直径とはほぼ等しい。
【０１２０】
本実施形態においては、色変換部５７の誘電体層５６に接する側の面から誘電体層５６に存在する金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇまでの平均距離は、金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇの平均直径以下である。すなわち、誘電体層５６は、その膜厚が金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇを均等に２層積層した厚さよりも薄くなるように形成されている。言い換えると、誘電体層５６は、金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇが２段には重ならない程度の厚さに形成されている。
【０１２１】
色変換部５７は、赤色蛍光体層（蛍光体）１２３および緑色蛍光体層（蛍光体）１２４の２つの蛍光体層と、１つの透過層１２５と、から構成されている。赤色蛍光体層１２３は、赤色画素領域ＰＲに対応する領域に配置されている。緑色蛍光体層１２４は、緑色画素領域ＰＧに対応する領域に配置されている。透過層１２５は、青色画素領域ＰＢに対応する領域に配置されている。透過層１２５は、青色光を透過させ、配光状態を調整する機能を有する。本実施形態の照明装置５０において、発光部５３から放出される青色光は、色変換部５７に入射する。赤色蛍光体層１２３に入射する青色光は、赤色光に変換されて射出される。緑色蛍光体層１２４に入射する青色光は、緑色光に変換されて射出される。透過層１２５に入射する青色光は、配光状態が調整され、青色光のまま射出される。
【０１２２】
赤色蛍光体層１２３および緑色蛍光体層１２４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）または無機材料中に分散された構成であってもよい。また、隣り合う２つの蛍光体層間、および蛍光体層と透過層との間には、ブラックマトリックス１２６が形成されている。
【０１２３】
本実施形態の照明装置５０では、赤色画素領域ＰＲに、赤色光域の波長に応じてアスペクト比を異ならせた複数種類の金属ナノ粒子１２Ｒを配置するとともに、緑色画素領域ＰＧに、緑色光域の波長に応じてアスペクト比を異ならせた複数種類の金属ナノ粒子１２Ｇを配置した。
これにより、各色の光の広い範囲の波長域を効率よく蛍光増強させることができ、高輝度な蛍光が色毎に得られる。
【０１２４】
本実施形態では、赤色画素領域ＰＲおよび緑色画素領域ＰＧごとに、アスペクト比が異なる複数種類の金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇをそれぞれ配置したが、これに限らない。例えば、赤色画素領域ＰＲに、所定の赤色光域の波長と同じプラズモン共鳴が得られるアスペクト比を有する金属ナノ粒子１２Ｒを複数配置するとともに、緑色画素領域ＰＧに、所定の緑色光域の波長と同じプラズモン共鳴が得られるアスペクト比を有する金属ナノ粒子１２Ｇを複数配置する構成としてもよい。
【０１２５】
また、本実施形態では、コア粒子としてともに金ナノ粒子からなる金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇを用いているが、これに限らず、例えば金属ナノ粒子の材料を互いに異ならせてもよい。金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇの材料としては、赤色光域あるいは緑色光域の波長と同じプラズモン共鳴波長が得られる材料をそれぞれ選択する。金属ナノ粒子１２Ｒ，１２Ｇの材料が異なる場合、互いのアスペクト比は同じでも異なっていてもよい。
【０１２６】
なお、色変換部５７の光射出側に、カラーフィルターが設けられていてもよい。例えば、青色画素領域ＰＢに対応する透過層１２５の上側に、青緑色波長域よりも長波長側の光をカットし、青色波長域の光を透過する不図示のカラーフィルターを備えている。カラーフィルターは、金属ホールアレイ構造で形成されるものを用いることができる。ただし、これに限らず、誘電体多層膜で形成したカラーフィルターを用いてもよい。
【０１２７】
また、例えば、誘電体層５６が、所定の屈折率を有する誘電体によって表面コーティングされた金属ナノ粒子１２を光透過性樹脂内に多数分散してなる構成とされていてもよい。
あるいは、誘電体層５６が、屈折率の異なる複数の誘電体層が積層されて構成されていてもよい。積層された各誘電体層には、複数の金属ナノ粒子１２が含まれているものとする。
【０１２８】
以上、上記各実施形態で述べたように、波長変換粒子のプラズモン共鳴スペクトルは、金属ナノ粒子１２を構成する金属の種類、粒子の大きさ、形状（アスペクト比）、および周囲の屈折率に依存している。つまり、波長変換部に分散させる金属ナノ粒子１２を構成する金属の種類、粒子の大きさ、形状（主にアスペクト比）、およびコーティングする誘電体１４の屈折率をそれぞれどのように選択するかによって、可視光域におけるいずれの波長もプラズモンにより増強させることが可能である。
【０１２９】
金属ナノ粒子１２およびその表面コーティング材料としての誘電体１４を、それぞれ一種類ずつしか用いなければ、特定の一つの波長でしかプラズモン共鳴による蛍光増強は得られない。
【０１３０】
上述した各実施形態の照明装置によれば、プラズモン共鳴波長が互いに異なる複数種類の波長変換粒子を用いることで、複数の波長でプラズモン共鳴による蛍光増強を得ることが可能である。これにより、照明装置の発光スペクトルを幅広くすることができ、太陽光の発光スペクトルに近づけることができる。その結果、演色性に優れたより理想的な白色光を実現することが可能である。
よって、物の色が不自然に見えるようなことがなくなり、特に、美術館や医療現場など細かい色の違いを見分けることが必要な場面での不具合をなくすことができる。
【０１３１】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【０１３２】
例えば、１種類の蛍光分子１３を用いるだけでなく、複数種類の蛍光分子１３を用いてもよい。
【０１３３】
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【０１３４】
実施例１の照明装置について説明する。
本実施例に係る照明装置の基本構成について、図１及び図２に示した第１実施形態における照明装置の構成を採用し、金属ナノ粒子１２のアスペクト比が互いに異なる少なくとも２種類の波長変換粒子１０ａ、１０ｎを複数ずつ用いた。本実施例では、図１及び図２を参照して説明する。
【０１３５】
実施例１の照明装置１は、発光素子３として、発光ピークが４５０ｎｍ、半値幅約３０ｎｍのＩｎＧａＮ半導体を発光層とするＬＥＤを用いた。発光素子３を筐体２の底面２ｂに固定し、発光素子３の両電極を導電性ワイヤー５，５で接続して筐体２の外部から発光素子３に電圧を印加できるようにした。
【０１３６】
波長変換粒子１０ａ、１０ｎは、形状の異なる金属ナノ粒子１２ａ、１２ｎをそれぞれ有している。本実施例では、金属ナノ粒子１２ａとしてアスペクト比が１:１の金ナノスフィアを用い、金属ナノ粒子１２ｎとしてアスペクト比が１：５の金ナノロッドを用いた。
【０１３７】
照明装置１は、下記のようにして作成する。ここでは、波長変換部４の作成方法を中心に述べる。
【０１３８】
先ず、８ｍＭ（Ｍ＝ｍｏｌ／Ｌ）のＣＴＡＢ（ｃｅｔｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ：臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム）溶液内に、アスペクト比１:１〜１:５の複数の金属ナノ粒子１２と、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ：オルトケイ酸テトラエチル）と、複数のクマリン６(色素)からなる蛍光分子１３と、を分散させる。
【０１３９】
次に、この分散液をｐＨ＝１０〜１１に保ったまま数日かき混ぜる。このようにして、クマリン６入りのシリコーン樹脂でコーティングされた金属ナノ粒子１２、すなわち波長変換粒子１０を多数作成する。
【０１４０】
次に、作成した多数の波長変換粒子１０ａ、１０ｎをエポキシ樹脂からなる透光性樹脂１１に混入させて十分に撹拌する。その後、発光素子３が固定されている筐体２内に、波長変換粒子１０ａ、１０ｎを多数含んだ透光性樹脂１１を入れ、１５０℃で５時間程度加熱して硬化させた。
これにより、多数の波長変換粒子１０ａ、１０ｎを含む波長変換部４を作成し、本実施例の照明装置１が完成する。
【０１４１】
本実施例に係る照明装置１の特徴について述べる。
ここでは、光の演色性を示すＲａ値を用いて、本実施例における照明装置１を評価する。
Ｒａ値（平均演色評価数）とは、対象となる基準光源で物体を照明したときに、基準光（すなわち太陽光）と比較してどれだけ物体の色を再現しているかの指標である。
【０１４２】
基準光源には、国際照明委員会（ＣＩＥ）が定めている測色用の光（イルミナント）を用いる。この光は色温度６５００Ｋの自然昼光、北向きの窓から入る自然の拡散昼光（北空昼光ともいう）に相当する。
【０１４３】
ここで、Ｒａ値の算出方法について述べる。
まず、予め決められた８種類の試験色を、基準光源と試料光源とで照らした時の色差ΔＥｉを算出する。
【０１４４】
次に、特殊演色評価数Ｒｉを下記（１）式で測定、算出する。
Ｒｉ＝１００−４．６×ΔＥｉ  …（１）
【０１４５】
最後に、平均演色評価数は、Ｒ１〜Ｒ８の平均であり下記（２）式で計算する。
Ｒａ＝ΣＲｉ（ｉ＝１〜８）×１／８  …（２）
【０１４６】
なお、基準光源と同じ色再現ができる場合はＲａ値が１００となり、Ｒａ値が１００に近い程、演色性が高い。
【０１４７】
金属ナノ粒子１２を用いていない従来の照明装置では、演色性を示すＲａ値が４６であった。これに対して、本実施例の照明装置１ではＲａ値が６３にまで上昇した。
【０１４８】
本実施例の照明装置１によれば、金属ナノ粒子１２のアスペクト比が異なる２種類の波長変換粒子１０ａ、１０ｎを用いることによって、異なる波長の蛍光をプラズモン共鳴によって増強させることができる。このようなプラズモン共鳴による蛍光増強作用を採用することで、高い演色性を得ることができた。
【実施例２】
【０１４９】
次に、実施例２の照明装置について説明する。
図８は、実施例２における照明装置２０の概略構成を示す図である。
【０１５０】
本実施例に係る照明装置の基本構成について、図４に示した第２実施形態における照明装置の構成を採用し、誘電体１４ｂ、１４ｍの屈折率が互いに異なる少なくとも２種類の波長変換粒子２１ｂ，２１ｍを多数分散してなる波長変換部２２を備えている。
【０１５１】
すなわち、本実施例における波長変換部２２は、屈折率が異なる２種類の誘電体１４ｂ、１４ｍにより各金属ナノ粒子１２の表面がそれぞれコーティングされた波長変換粒子２１ｂ、２１ｍを多数含んでいる。
【０１５２】
実施例２の照明装置２０では、誘電体１４ｂとして屈折率１．４１のシリコーン樹脂を用い、誘電体１４ｍとして屈折率１．８１のトリアジン系ポリマーを用いた。金属ナノ粒子１２としては、アスペクト比が１：１の金ナノスフィアを用いた。
【０１５３】
照明装置２０は、下記のようにして作成する。ここでは、波長変換部２２の作成方法を中心に述べる。
【０１５４】
先ず、８ｍＭ（Ｍ＝ｍｏｌ／Ｌ）のＣＴＡＢ（ｃｅｔｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ）溶液内に、アスペクト比１:１の金ナノスフィアからなる複数の金属ナノ粒子１２と、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）と、クマリン６(色素)と、を分散させて、ｐＨ＝１０〜１１に保ったまま数日かき混ぜる。
【０１５５】
このようにして、クマリン６入りの、屈折率１．４１のシリコーン樹脂からなる誘電体１４ｂによって金属ナノ粒子１２の表面をコーティングし、波長変換粒子２１ｂを作成した。
【０１５６】
また、波長変換粒子２１ｂとは別に、ＴＥＯＳの代わりに、屈折率１．８１のトリアジン系ポリマーからなる誘電体１４ｍを用いて金属ナノ粒子１２の表面をコーティングし、波長変換粒子２１ｍを作成した。
【０１５７】
これら波長変換粒子２１ｂ及び波長変換粒子２１ｍをエポキシ樹脂からなる透光性樹脂１１に多数入れて、十分に撹拌する。その後、発光素子３を固定しておいた筐体２内に、波長変換粒子２１ｂ及び波長変換粒子２１ｍを多数含んだ透光性樹脂１１を入れ、１５０℃で５時間程度加熱して硬化させた。
【０１５８】
これにより、多数の波長変換粒子２１ｂ及び波長変換粒子２１ｍを含む波長変換部４を作成し、本実施例の照明装置２０が完成する。
【０１５９】
本実施例における照明装置２０では、金属ナノ粒子１２の表面をコーティングしている誘電体１４ｂ，１４ｍの屈折率が異なる少なくとも２種類の波長変換粒子２１ｂ，２１ｍを用いた。
【０１６０】
これら波長変換粒子２１ｂ，２１ｍにより、異なる２つの波長の蛍光をプラズモン共鳴によって増強させることが可能となる。このようなプラズモン共鳴による蛍光増強を用いることで、本実施例における照明装置２０では演色性を示すＲａ値が５２となり、高演色性の照明装置２０を得ることができた。
【実施例３】
【０１６１】
次に、実施例３の照明装置について説明する。
図９は、実施例３における照明装置６０の概略構成を示す図である。
【０１６２】
本実施例の照明装置６０は、プラズモン共鳴が互いに異なる複数種類の波長変換粒子６１ｂ、６１ｍをそれぞれ多数分散させてなる波長変換部６２を備えている。
【０１６３】
複数の波長変換粒子６１ｂは、所定の屈折率を有する誘電体１４ｂによって、アスペクト比が１：１以上１：１．２５以下の間で互いに異なる複数の第１金属ナノ粒子１２（ａ１、ｂ１、…、ｎ１）の各表面をそれぞれコーティングしたものである。
【０１６４】
複数の波長変換粒子６１ｍは、誘電体１４ｂとは屈折率が異なる誘電体１４ｍによって、上記金属ナノ粒子１２とは異なる複数の第２金属ナノ粒子１２（ａ２、ｂ２、…、ｎ２）の各表面をそれぞれコーティングしたものである。複数の第２金属ナノ粒子１２（ａ２、ｂ２、…、ｎ２）は、アスペクト比が１：１以上１：１．２５以下の間で互いに異なる。
【０１６５】
照明装置６０は、下記のようにして作成する。ここでは、波長変換部６２の作成方法を中心に述べる。
【０１６６】
先ず、８ｍＭ（Ｍ＝ｍｏｌ／Ｌ）のＣＴＡＢ（ｃｅｔｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ）溶液内に、アスペクト比が１:１から１：１．２５の間で互いに異なる金ナノロッドからなる複数の第１金属ナノ粒子１２（ａ１、ｂ１、…、ｎ１）と、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）と、クマリン６からなる複数の蛍光分子１３と、を分散させて、ｐＨ＝１０〜１１に保ったまま数日かき混ぜる。
【０１６７】
このようにして、クマリン６入りの、屈折率１．４１のシリコーン樹脂からなる誘電体１４ｂによって、アスペクト比が互いに異なる複数の第１金属ナノ粒子１２（ａ１、ｂ１、…、ｎ１）の各表面をそれぞれコーティングし、波長変換粒子６１ｂを複数作成した。
【０１６８】
また、波長変換粒子６１ｂとは別に、ＴＥＯＳの代わりに、屈折率１．８１のトリアジン系ポリマーからなる誘電体１４ｍを用いて、アスペクト比が互いに異なる複数の第２金属ナノ粒子１２（ａ２、ｂ２、…、ｎ２）の各表面をそれぞれコーティングし、波長変換粒子６１ｍを複数作成した。
【０１６９】
複数の波長変換粒子６１ｂにおける各第１金属ナノ粒子１２（ａ１、ｂ１、…、ｎ１）のアスペクト比が互いに異なり、各波長変換粒子６１ｂのプラズモン共鳴波長が互いに異なっている。
【０１７０】
また、複数の波長変換粒子６１ｍにおける各第２金属ナノ粒子１２（ａ２、ｂ２、…、ｎ２）のアスペクト比も互いに異なっており、各波長変換粒子６１ｍのプラズモン共鳴波長も互いに異なっている。
【０１７１】
これら波長変換粒子６１ｂ及び波長変換粒子６１ｍをエポキシ樹脂からなる透光性樹脂１１に多数入れて、十分に撹拌する。その後、発光素子３を固定しておいた筐体２内に、波長変換粒子６１ｂ及び波長変換粒子６１ｍをそれぞれ多数含有する透光性樹脂１１を入れ、１５０℃で５時間程度加熱して硬化させた。
【０１７２】
このようにして、複数種類の波長変換粒子６１ｂ、６１ｍを多数含む波長変換部３２を筐体２内に作成し、本実施例の照明装置６０が完成する。
【０１７３】
本実施例における照明装置６０では、アスペクト比が異なる複数の金属ナノ粒子１２（ａ、ｂ、…、ｎ）の各表面を、屈折率が異なる２種類の誘電体１４ｂ、１４ｍのいずれかによってコーティングして成る２つの系列の波長変換粒子６１ｂ、６１ｍを多数用いた。
【０１７４】
このような複数種類の波長変換粒子６１ｂ、６１ｍにより、異なる複数の波長の蛍光をプラズモン共鳴によって増強させることが可能となる。金属ナノ粒子１２及び誘電体１４の種類を１種類ずつ用いる場合よりも増強できる光の波長域が拡がるため、本実施例における照明装置３０では演色性を示すＲａ値が７７となり、より高い演色性を有する照明装置３０となった。
【０１７５】
本実施例では２種類の誘電体１４ｂ、１４ｍを用いたが、３種類以上の誘電体１４を用いてもよい。このように、金属ナノ粒子１２のアスペクト比と誘電体１４の屈折率との組み合わせによって、増強できる光の波長域をさらに拡げることが可能である。
【実施例４】
【０１７６】
次に、実施例４の照明装置について説明する。
図１０は、実施例４における照明装置７０の概略構成を示す図である。
【０１７７】
本実施例における照明装置（発光装置）７０は、図１０に示すように、少なくとも２種類の波長変換粒子（波長変換材料）７１ｂ，７１ｍを多数分散してなる波長変換部（波長変換素子）７４を備えている。
【０１７８】
波長変換粒子７１ｂは、２種類の蛍光分子１３ａ，１３ｂを含む誘電体１４ｂによって、金属ナノ粒子１２の表面がコーティングされてなる。波長変換粒子７１ｍは、２種類の蛍光分子１３ａ，１３ｂを含む誘電体１４ｍによって、金属ナノ粒子１２の表面がコーティングされてなる。なお、誘電体１４ｂと誘電体１４ｍとは屈折率が互いに異なっている。
【０１７９】
本実施例では、クマリン６からなる蛍光分子１３ａの他に、青色の励起光を黄色光〜赤色光に変換するペリレン系のルモゲンレッドからなる蛍光分子１３ｂをさらに用いた。
【０１８０】
照明装置７０は、下記のようにして作成する。ここでは、波長変換部７４の作成方法を中心に述べる。
【０１８１】
先ず、８ｍＭ（Ｍ＝ｍｏｌ／Ｌ）のＣＴＡＢ（ｃｅｔｙｌｔｒｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ）溶液内に、アスペクト比１:１の金ナノスフィアからなる複数の金属ナノ粒子１２と、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）と、クマリン６からなる複数の蛍光分子１３ａと、ルモゲンレッドからなる複数の蛍光分子１３ｂと、を分散させて、ｐＨ＝１０〜１１に保ったまま数日かき混ぜる。
【０１８２】
このようにして、クマリン６およびルモゲンレッドが混在した、屈折率１．４１のシリコーン樹脂からなる誘電体１４ｂによって、複数の金属ナノ粒子１２の表面をそれぞれコーティングし、２種類の蛍光分子１３ａ，１３ｂを含む波長変換粒子７１ｂを複数作成した。
【０１８３】
また、波長変換粒子７１ｂとは別に、ＴＥＯＳの代わりに、屈折率１．８１のトリアジン系ポリマーからなる誘電体１４ｍを用いて、複数の金属ナノ粒子１２の表面をそれぞれコーティングし、波長変換粒子７１ｍを複数作成した。誘電体１４ｍにもクマリン６およびルモゲンレッドが混在している。これにより、２種類の蛍光分子１３ａ，１３ｂを含む波長変換粒子７１ｍを複数作成した。
【０１８４】
これら波長変換粒子７１ｂ及び波長変換粒子７１ｍをエポキシ樹脂からなる透光性樹脂１１に多数入れて、十分に撹拌する。その後、発光素子３を固定しておいた筐体２内に、波長変換粒子７１ｂ及び波長変換粒子７１ｍをそれぞれ多数含有する透光性樹脂１１を入れ、１５０℃で５時間程度加熱して硬化させた。
【０１８５】
本実施例における照明装置７０では、屈折率の異なる誘電体１４ｂ，１４ｍのそれぞれが、２種類の蛍光分子１３ａ，１３ｂを含んでいる。このような誘電体１４ｂあるいは誘電体１４ｍによって金属ナノ粒子１２をそれぞれ表面コーティングしてなる波長変換粒子７１ｂ，７１ｍを用いることにより、より広域の波長の蛍光をプラズモン共鳴によって増強させることができた。
【０１８６】
なお、上記の実施形態においては、発光素子３が有機ＥＬ発光層の場合について説明したが、これに限られない。例えば、発光部として、青色発光ダイオード等の発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用してもよい。また、ＬＥＤを採用する場合、液晶によって発光した光の遮断と透過とを制御してもよい。
【符号の説明】
【０１８７】
１，２０，３０，４０，５０，７０…照明装置（発光装置）、３、５３…発光素子（発光部）、４，２２，３２，４３，７４，４０１…波長変換部、１０，２１，３１，７１…波長変換粒子、４１…第１波長変換粒子、４２…第２波長変換粒子、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｎ，１２Ｇ，１２Ｒ…金属ナノ粒子、１３，１３ａ，１３ｂ…蛍光分子（蛍光体）、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｍ…誘電体、５３…発光部、５６…誘電体層（第１の層）、５７…色変換部（第２の層：波長変換部）、１２３…赤色蛍光体層（蛍光体）、１２４…緑色蛍光体層（蛍光体）
【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】
2016039249.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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