(57)【要約】【課題】外部からの励起光の照射によって高い強度の光が得られる波長変換素子を提供する。【解決手段】本発明の波長変換素子は、基板と、基板の一面に設けられた波長変換層と、を備え、波長変換層は、励起光の照射により光を生じる発光体を有する発光体層と、基板の一面に設けられた金属膜と、金属膜に少なくとも一部が接触する複数の波長変換粒子と、を備え、波長変換粒子は、金属ナノ粒子と、金属ナノ粒子の表面を被覆する誘電体層と、誘電体層に含有され、前記励起光の照射により光を発する発光体と、を備える。【選択図】図１
2017016792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一面に設けられた波長変換層と、を備え、
前記波長変換層は、励起光の照射により光を発する発光体を有する発光体層と、
前記基板の前記一面に設けられた金属膜と、
前記金属膜に少なくとも一部が接触する複数の波長変換粒子と、を備え、
前記波長変換粒子は、
金属ナノ粒子と、
前記金属ナノ粒子の表面を被覆する誘電体層と、
前記誘電体層に含有され、前記励起光の照射により光を発する発光体と、
を備えた、波長変換素子。
【請求項２】
前記発光体層に含まれる前記発光体と、前記波長変換粒子に含まれる前記発光体と、は同じ波長域の光を発する、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
前記発光体層に含まれる前記発光体と、前記波長変換粒子に含まれる前記発光体と、は異なる波長域の光を発する、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項４】
前記金属膜における前記基板との界面とは反対側の界面から前記波長変換粒子の中心までの距離は、前記波長変換粒子の粒径の１／２以下である、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記複数の波長変換粒子は、前記波長変換粒子の一部が前記金属膜に埋め込まれた状態で１層に並んでいる、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記発光体層は、金属ナノ粒子を含む、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記金属ナノ粒子の材質は、金、銀、アルミニウム、白金、銅のいずれかを含み、前記金属ナノ粒子の構成は、金属単体からなる球もしくはロッド、金属で被覆された誘電体球、２個以上の粒子の集合体のいずれかを含む、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記金属膜の単位面積あたりの前記複数の波長変換粒子の面積占有率が、０．３以上、０．９以下である、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記励起光を反射または透過して前記光を透過または反射する波長選択部を備えた、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項１０】
前記金属膜は、第１の領域と、前記励起光の透過率が前記第１の領域よりも大きい第２の領域と、を有し、
前記金属膜を法線方向から見たときに、前記波長変換粒子が存在する領域が前記第１の領域に重なり、前記波長変換粒子が存在しない領域が前記第２の領域に重なる、請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項１１】
前記励起光を射出する励起光源部と、
請求項１に記載の波長変換素子と、を備えた、発光装置。
【請求項１２】
前記励起光は、前記波長変換層の前記金属膜側の面から入射し、前記光は、前記波長変換層の前記金属膜とは反対側の面から射出する、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記励起光は、前記波長変換層の前記金属膜とは反対側の面から入射し、前記光は、前記波長変換層の前記金属膜とは反対側の面から射出する、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載の発光装置を備えた、表示装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載の発光装置を備えた、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換素子、発光装置、表示装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置等に用いる発光素子の一つとして、有機エレクトロルミネッセンス素子が従来から知られている。エレクトロルミネッセンス（Electro-Luminescence）を以下、「ＥＬ」と略記する。波長変換を用いた有機ＥＬ素子の一例として、下記の特許文献１に、有機ＥＬ材料部と蛍光材料部とを備え、有機ＥＬ材料部が発する青色光の一部を蛍光材料部の蛍光発光により緑色光または赤色光に変換し、青、緑、赤の多色発光を実現した「有機ＥＬ素子」が開示されている。
【０００３】
この種の発光を利用した有機ＥＬ素子において、発光効率を向上させて強度の高い光を得る手段として、下記の特許文献２に、青色光を発する発光層と、青色光を受けて赤色光を生じる色変換層、青色光を受けて緑色光を生じる色変換層、および青色光を透過させる透過層と、を備えた「有機ＥＬ素子」が開示されている。この有機ＥＬ素子では、色変換層および透過層に表面プラズモン現象を発現する金属ナノ粒子を含有させている。特許文献２によれば、色変換層に金属ナノ粒子を含有させることにより光変換が増強される、という効果が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１５２８９７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１１／１０４９３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２には、複数の金属ナノ粒子を凝集させた構成が開示されている。ここでは、複数の金属ナノ粒子を凝集させることによってプラズモンが増強される場合がある、と記載されている。しかしながら、この構成を用いたとしても、十分高い発光強度が得られない、という問題がある。
【０００６】
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り、外部からの励起光の照射によって高い強度の光が得られる波長変換素子を提供することを目的の一つとする。本発明の一つの態様は、高い強度の光が得られる発光装置を提供することを目的の一つとする。本発明の一つの態様は、上記の発光装置を用いることで明るい表示が可能な表示装置を提供することを目的の一つとする。本発明の一つの態様は、上記の発光装置を用いることで明るい照明装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の波長変換素子は、基板と、前記基板の一面に設けられた波長変換層と、を備え、前記波長変換層は、励起光の照射により光を発する発光体を有する発光体層と、前記基板の前記一面に設けられた金属膜と、前記金属膜に少なくとも一部が接触する複数の波長変換粒子と、を備え、前記波長変換粒子は、金属ナノ粒子と、前記金属ナノ粒子の表面を被覆する誘電体層と、前記誘電体層に含有され、前記励起光の照射により光を発する発光体と、を備える。
【０００８】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記発光体層に含まれる前記発光体と、前記波長変換粒子に含まれる前記発光体と、は同じ波長域の光を発するものであってもよい。
【０００９】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記発光体層に含まれる前記発光体と、前記波長変換粒子に含まれる前記発光体と、は異なる波長域の光を発するものであってもよい。
【００１０】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記金属膜における前記基板との界面とは反対側の界面から前記波長変換粒子の中心までの距離は、前記波長変換粒子の粒径の１／２以下であってもよい。
【００１１】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記複数の波長変換粒子は、前記波長変換粒子の一部が前記金属膜に埋め込まれた状態で１層に並んでいてもよい。
【００１２】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記発光体層は、金属ナノ粒子を含んでいてもよい。
【００１３】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記金属ナノ粒子の材質は、金、銀、アルミニウム、白金、銅のいずれかを含み、前記金属ナノ粒子の構成は、金属単体からなる球もしくはロッド、金属で被覆された誘電体球、２個以上の粒子の集合体のいずれかを含んでいてもよい。
【００１４】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記金属膜の単位面積あたりの前記複数の波長変換粒子の面積占有率は、０．３以上、０．９以下であってもよい。
【００１５】
本発明の一つの態様の波長変換素子は、前記励起光を反射または透過して前記光を透過または反射する波長選択部を備えていてもよい。
【００１６】
本発明の一つの態様の波長変換素子において、前記金属膜は、第１の領域と、前記励起光の透過率が前記第１の領域よりも大きい第２の領域と、を有していてもよい。この場合、前記金属膜を法線方向から見たときに、前記波長変換粒子が存在する領域が前記第１の領域に重なり、前記波長変換粒子が存在しない領域が前記第２の領域に重なっていてもよい。
【００１７】
本発明の一つの態様の発光装置は、前記励起光を射出する励起光源部と、本発明の一つの態様の波長変換素子と、を備える。
【００１８】
本発明の一つの態様の発光装置において、前記励起光は、前記波長変換層の前記金属膜側の面から入射し、前記光は、前記波長変換層の前記金属膜とは反対側の面から射出する構成であってもよい。
【００１９】
本発明の一つの態様の発光装置において、前記励起光は、前記波長変換層の前記金属膜とは反対側の面から入射し、前記光は、前記波長変換層の前記金属膜とは反対側の面から射出する構成であってもよい。
【００２０】
本発明の一つの態様の表示装置は、本発明の一つの態様の発光装置を備える。
【００２１】
本発明の一つの態様の照明装置は、本発明の一つの態様の発光装置を備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一つの態様によれば、外部からの励起光の照射によって高い強度の光が得られる波長変換素子が実現できる。本発明の一つの態様によれば、高い強度の光が得られる発光装置が実現できる。本発明の一つの態様によれば、高い強度の光が得られる発光装置を用いた表示装置が実現できる。本発明の一つの態様によれば、高い強度の光が得られる発光装置を用いた照明装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の発光装置の断面図である。
【図２】（Ａ）ルモゲンレッドの吸収・発光スペクトルを示す図であり、（Ｂ）クマリン６の吸収・発光スペクトルを示す図である。
【図３】（Ａ）従来技術における金属ナノ粒子の作用を説明するための図であり、（Ｂ）本実施形態における金属ナノ粒子の作用を説明するための図である。
【図４】従来技術における発光強度のシミュレーションモデルを示し、（Ａ）波長変換部の平面図、（Ｂ）（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図５】本実施形態における発光強度のシミュレーションモデルを示し、（Ａ）波長変換部の平面図、（Ｂ）（Ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図６】粒子の面積占有率が０．３のときの金属膜厚と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。
【図７】粒子の面積占有率が０．４のときの金属膜厚と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。
【図８】粒子の面積占有率が０．９のときの金属膜厚と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。
【図９】励起光強度および発光体粒子数と金属膜厚との関係を示すグラフである。
【図１０】発光体粒子からの光取り出し効率および発光ピーク強度と金属膜厚との関係を示すグラフである。
【図１１】金属膜の単位面積あたりの波長変換粒子の面積占有率と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。
【図１２】金属膜厚を変化させたときの金属膜の単位面積あたりの波長変換粒子の面積占有率と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。
【図１３】（Ａ）〜（Ｅ）波長変換部の第１の製造方法を示す工程断面図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｄ）波長変換部の第１の製造方法を示す工程平面図である。
【図１５】（Ａ）〜（Ｄ）波長変換粒子の製造方法を示す図である。
【図１６】（Ａ）〜（Ｄ）波長変換部の第２の製造方法を示す工程断面図である。
【図１７】（Ａ）〜（Ｄ）波長変換部の第３の製造方法を示す工程断面図である。
【図１８】第２実施形態の発光装置の断面図である。
【図１９】金属膜の単位面積あたりの波長変換粒子の面積占有率と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。
【図２０】金属膜厚を変化させたときの金属膜の単位面積あたりの波長変換粒子の面積占有率と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。
【図２１】（Ａ）〜（Ｄ）波長変換基板の製造方法を示す工程断面図である。
【図２２】（Ａ）〜（Ｄ）波長変換基板の製造方法を示す工程平面図である。
【図２３】クマリン６およびローダミン１０１の吸収・発光スペクトルを示す図である。
【図２４】第３実施形態の発光装置の断面図である。
【図２５】（Ａ）銀被覆シリカ球の散乱強度スペクトルとルモゲンレッドの発光スペクトルとを示す図であり、（Ｂ）銀被覆シリカ球の散乱強度スペクトルとクマリン６の発光スペクトルとを示す図である。
【図２６】銀被覆シリカ球の吸収・散乱スペクトルを示す図である。
【図２７】第４実施形態の照明装置の斜視図である。
【図２８】図２７のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【図２９】（Ａ）〜（Ｃ）照明装置の使用方法を説明するための図である。
【図３０】第５実施形態の照明装置の斜視図である。
【図３１】波長変換粒子の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１７を用いて説明する。
図１は、第１実施形態の発光装置を示す断面図である。
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。
【００２５】
［全体構成］
図１に示すように、本実施形態の発光装置１は、励起光源部２と、波長変換部３と、を備える。励起光源部２は、波長変換部３の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇを励起させるための励起光を射出する。励起光源部２は、波長変換部３の第１面３ａ（図１における下側の面）に対向して設けられている。波長変換部３は、励起光の照射により光を生じる発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇを含む。波長変換部３では、発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇが励起光を吸収し、励起光とは異なる波長域（色）の光を発する。言い換えると、励起光源部２から射出された励起光の波長域（色）は、波長変換部３によって変換される。励起光源部２は、第１基板５と、発光部６と、第２基板７と、を備える。波長変換部３は、第３基板８と、波長変換層４と、第４基板１２と、を備える。また、波長変換層４は、金属膜９と、複数の波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇと、発光体層１１Ｒ，１１Ｇと、を備える。
励起光源部２および波長変換部３の詳細な構成については後述する。
【００２６】
本実施形態の発光装置１は、表示装置として用いることを想定している。したがって、発光装置１は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。画素は、赤色の表示を行う赤色サブ画素１５Ｒと、緑色の表示を行う緑色サブ画素１５Ｇと、青色の表示を行う青色サブ画素１５Ｂと、から構成されている。図１においては、複数の画素のうち、赤色サブ画素１５Ｒと緑色サブ画素１５Ｇと青色サブ画素１５Ｂとからなる一つの画素のみを代表して図示している。
【００２７】
［励起光源部］
第１基板５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。例えば基板の材料をガラスとした場合、高温プロセスによっても変形が起こらず、水分を透過させないため、有機ＥＬ素子の劣化が抑えられる点で好適である。第２基板７についても、第１基板５と同様の基板を用いることができる。
【００２８】
図１では図示を省略したが、第１基板５の第２基板７と対向する側の面にＴＦＴ回路が設けられている。ＴＦＴ回路は、励起光源部のスイッチング用素子および駆動用素子として機能する。ＴＦＴ回路の具体的な構成としては、公知のＴＦＴ回路を用いることができる。
【００２９】
励起光源部２は、陰極１７と、陽極１８と、陰極１７と陽極１８との間に挟持された有機発光層１９と、を備える。有機発光層１９は、例えば電子注入層２０、電子輸送層２１、正孔防止層２２、発光体層２３、正孔輸送層２４、正孔注入層２５が陰極１７側からこの順に積層された構成を有する。発光体層２３は、青色光を発光する。
【００３０】
有機発光層１９は、本実施形態の構成に限定されず、発光体層２３の単層構造でもよいし、発光体層２３と正孔輸送層２４、電子輸送層２１等を含む多層構造でもよい。例えば、下記の９種類の構成が挙げられるが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
（１）発光体層 
（２）発光体層／正孔輸送層
（３）電子輸送層／発光体層
（４）電子輸送層／発光体層／正孔輸送層
（５）電子輸送層／発光体層／正孔輸送層／正孔注入層
（６）電子注入層／電子輸送層／発光体層／正孔輸送層／正孔注入層
（７）電子輸送層／正孔防止層／発光体層／正孔輸送層／正孔注入層
（８）電子注入層／電子輸送層／正孔防止層／発光体層／正孔輸送層／正孔注入層
（９）電子注入層／電子輸送層／正孔防止層／発光体層／電子防止層／正孔輸送層／正孔注入層
ここで、発光体層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔防止層、電子防止層、電子輸送層および電子注入層の各層は、単層構造でも多層構造でもよい。
【００３１】
励起光源部２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ためには、例えば有機発光層１９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、一対の電極で有機発光層１９が挟持されている。そのうち、一方の電極を鏡面の全反射素材とし、他方の電極を誘電体ミラー等の半透過素材とし、さらに有機発光層１９の厚みを例えば青色光の波長域に合わせて形成する。これにより、発光体層２３で発光した光が一対の電極間で多重反射を繰り返し、共振することで所望の波長に増強されて出力される。また、この構造により、発光体層２３からの光に指向性を持たせることができ、正面での発光効率を高めることができる。このようにして、光をより効率良く波長変換部３に供給することができ、正面輝度を高めることができる。また、干渉効果により発光スペクトルの調整が可能となる。これにより、赤色発光体、緑色発光体をより効果的に励起できるスペクトルに制御できるとともに、青色サブ画素１５Ｂの色純度を向上させることができる。
【００３２】
発光体層２３は、以下に例示する有機発光材料のみから構成されていてもよく、発光性のドーパントおよびホスト材料の組み合わせから構成されていてもよく、任意に正孔輸送材料、電子輸送材料、添加剤（ドナー、アクセプター等）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。発光効率および発光寿命の観点からは、ホスト材料中に発光性のドーパントが分散されたものが好ましい。
【００３３】
有機発光材料としては、有機ＥＬ用の公知の発光材料を挙げることができる。この種の発光材料は、低分子発光材料、高分子発光材料等に分類され、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。有機発光材料として、蛍光材料、燐光材料等に分類されるものでもよく、低消費電力化の観点で、発光効率の高い燐光材料であることが好ましい。
【００３４】
具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。
低分子有機発光材料としては、例えば、４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）−ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）等の芳香族ジメチリデン化合物、５−メチル−２−［２−［４−（５−メチル−２−ベンゾオキサゾリル）フェニル］ビニル］ベンゾオキサゾール等のオキサジアゾール化合物、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）等のトリアゾール誘導体、１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン等のスチリルベンゼン化合物、フルオレノン誘導体等の発光性有機材料等が挙げられる。
【００３５】
高分子発光材料としては、例えば、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、等のポリフェニレンビニレン誘導体、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＤＡＦ）等のポリスピロ誘導体が挙げられる。
【００３６】
発光体層２３に任意に含まれる発光性のドーパントとしては、有機ＥＬ素子用の公知のドーパント材料を挙げることができる。このようなドーパント材料として、例えば、スチリル誘導体等の発光材料、ビス［（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］ピコリネートイリジウム（III）（ＦＩｒｐｉｃ）、ビス（４’，６‘−ジフルオロフェニルポリジナト）テトラキス（１−ピラゾイル）ボレートイリジウム（III）（ＦＩｒ６）等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。
【００３７】
ドーパントを使用する際のホスト材料としては、有機ＥＬ素子用の公知のホスト材料を挙げることができる。このようなホスト材料としては、上述した低分子発光材料、高分子発光材料、４，４’−ビス（カルバゾール）ビフェニル、９，９−ジ（４−ジカルバゾール−ベンジル）フルオレン（ＣＰＦ）、３，６−ビス（トリフェニルシリル）カルバゾール（ｍＣＰ）、（ＰＣＦ）等のカルバゾール誘導体、４−（ジフェニルフォスフォイル）−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアニリン（ＨＭ−Ａ１）等のアニリン誘導体、１，３−ビス（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ベンゼン（ｍＤＰＦＢ）、１，４−ビス（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）ベンゼン（ｐＤＰＦＢ）等のフルオレン誘導体等が挙げられる。
【００３８】
電荷は、正孔と電子とを含む。陰極１７から発光体層２３への電子の注入および輸送をより効率良く行なう目的で、電子注入層２０および電子輸送層２１が用いられる。陽極１８から発光体層２３への正孔の注入および輸送をより効率良く行なう目的で、正孔注入層２５および正孔輸送層２４が用いられる。これらの層は、以下に例示する電荷注入・輸送材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤（ドナー、アクセプター等）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。
【００３９】
電荷注入・輸送材料としては、有機ＥＬ素子用、有機光導電体用の公知のものを使用することができる。このような電荷注入輸送材料は、正孔注入・輸送材料および電子注入・輸送材料に分類され、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。
【００４０】
正孔注入層２５および正孔輸送層２４の材料としては、例えば、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の酸化物、無機ｐ型半導体材料、ポルフィリン化合物、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＤ）等の芳香族第三級アミン化合物、ヒドラゾン化合物、キナクリドン化合物、スチリルアミン化合物等の低分子材料、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリアニリン−樟脳スルホン酸（ＰＡＮＩ−ＣＳＡ）、３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンサルフォネイト（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリ（トリフェニルアミン）誘導体（Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（ｐ−ナフタレンビニレン）（ＰＮＶ）等の高分子材料等が挙げられる。
【００４１】
陽極１８からの正孔の注入および輸送をより効率良く行なうという観点から、正孔注入層２５の材料として、正孔輸送層２４の材料よりも最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位が低い材料を用いることが好ましい。また、正孔輸送層２４の材料は、正孔注入層２５の材料よりも正孔の移動度が高いことが好ましい。
【００４２】
正孔の注入性および輸送性をより向上させるため、材料にアクセプターをドープすることが好ましい。アクセプターとしては、有機ＥＬ素子用の公知のアクセプター材料を使用することができる。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。
【００４３】
アクセプター材料としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｗ，Ｉｒ、ＰＯＣｌ３、ＡｓＦ６、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の無機材料、ＴＣＮＱ（７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＱＦ４（テトラフルオロテトラシアノキノジメタン）、ＴＣＮＥ（テトラシアノエチレン）、ＨＣＮＢ（ヘキサシアノブタジエン）、ＤＤＱ（ジシクロジシアノベンゾキノン）等のシアノ基を有する化合物、ＴＮＦ（トリニトロフルオレノン）、ＤＮＦ（ジニトロフルオレノン）等のニトロ基を有する化合物、フルオラニル、クロラニル、ブロマニル等の有機材料が挙げられる。このうち、ＴＣＮＱ、ＴＣＮＱＦ４、ＴＣＮＥ、ＨＣＮＢ、ＤＤＱ等のシアノ基を有する化合物は、キャリア濃度を効果的に増加させることができるため、より好ましい。
【００４４】
電子注入層２０および電子輸送層２１の材料としては、例えば、ｎ型半導体である無機材料、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、チオピラジンジオキシド誘導体、ベンゾキノン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、ジフェノキノン誘導体、フルオレノン誘導体、ベンゾジフラン誘導体等の低分子材料；ポリ（オキサジアゾール）（Ｐｏｌｙ−ＯＸＺ）、ポリスチレン誘導体（ＰＳＳ）等の高分子材料等が使用される。特に電子注入層２０の材料には、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ２）等のフッ化物、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）等の酸化物等が挙げられる。
【００４５】
陰極１７からの電子の注入・輸送をより効率良く行なうという観点から、電子注入層２０の材料としては、電子輸送層２１の材料よりも最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギー準位が高い材料が好ましく、電子輸送層２１の材料としては、電子注入層２０の材料よりも電子移動度が高い材料が好ましい。
【００４６】
電子の注入効率および電子の輸送性をより向上させるため、電子注入層２０および電子輸送層２１の材料に、ドナーをドープすることが好ましい。ドナーとしては、有機ＥＬ素子用の公知のドナー材料を使用することができる。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。
【００４７】
ドナー材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ等の無機材料、アニリン類、フェニレンジアミン類、ベンジジン類（Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラフェニルベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ビス−（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス−（フェニル）−ベンジジン、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン等）、トリフェニルアミン類（トリフェニルアミン、４，４’,４“−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン、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、４，４’,４”−トリス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ）−トリフェニルアミン等）、トリフェニルジアミン類（Ｎ，Ｎ’−ジ−（４−メチル−フェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−フェニレンジアミン）等の芳香族３級アミンを骨格にもつ化合物、フェナントレン、ピレン、ペリレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等の縮合多環化合物（ただし、縮合多環化合物は置換基を有してもよい）、ＴＴＦ（テトラチアフルバレン）類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等の有機材料がある。このうち、芳香族３級アミンを骨格にもつ化合物、縮合多環化合物、アルカリ金属は、キャリア濃度を効果的に増加させることができるため、より好ましい。
【００４８】
本実施形態の場合、発光体層２３は、３８０〜４８０ｎｍの青色波長領域の光を発光する。具体的には、発光材料として、中心発光波長が４５０ｎｍ付近に存在するＦＩｒＰｉｃ[ビス（３，５−ジフルオロ−２−（２−ピリジルフェニル−（２−カルボキシピリジル)イリジウム(III)]を用いる。
【００４９】
正孔注入層２５、正孔輸送層２４、発光体層２３、電子輸送層２１、電子注入層２０等を含む有機発光層１９は、上述したこれらの層の材料を溶剤に溶解、分散させた発光層形成用塗液を用いて形成できる。このとき、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、または、レーザー転写法等が用いられる。なお、ウエットプロセスにより有機発光層１９を形成する場合、発光層形成用塗液は、レベリング剤、粘度調整剤等の塗液の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。
【００５０】
上記各層の膜厚は、例えば１〜１０００ｎｍ程度であるが、１０〜２００ｎｍが好ましい。膜厚が１０ｎｍ未満であると、本来必要とされる物性（電荷の注入特性、輸送特性、閉じ込め特性）が得られない。また、ゴミ等の異物による画素欠陥が生じるおそれがある。また、膜厚が２００ｎｍを超えると発光層の抵抗成分により駆動電圧の上昇が生じ、消費電力の上昇に繋がる。
【００５１】
陰極１７および陽極１８のうち、光を取り出す側の電極は、発光体層２３から発せられる光の少なくとも一部を透過させるものでなければならない。本実施形態では、発光体層２３から発せられた光を陽極１８側から取り出す。なお、積層順を本実施形態とは逆にして、陰極１７から光を取り出し、陽極１８は光を反射させるものであってもよい。
【００５２】
陰極１７および陽極１８を形成する電極材料としては、公知の電極材料を使用することができる。陽極１８を形成する電極材料としては、有機発光層１９への正孔の注入をより効率良く行なえる観点から、仕事関数が４．５ｅＶ以上の金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、および、インジウム（Ｉｎ）および錫（Ｓｎ）を含む酸化物（ＩＴＯ）、錫（Ｓｎ）の酸化物（ＳｎＯ２）、インジウム（Ｉｎ）および亜鉛（Ｚｎ）を含む酸化物（ＩＺＯ）等が透明電極材料として挙げられる。陰極１７を形成する電極材料としては、有機発光層１９への電子の注入をより効率良く行なえる観点から、仕事関数が４．５ｅＶ以下のリチウム（Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、バリウム（Ｂａ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、または、これらの金属を含有するＭｇ：Ａｇ合金、Ｌｉ：Ａｌ合金等の合金が挙げられる。
【００５３】
封止層２７は、有機発光層１９の側面を封止する。封止層２７は、任意の絶縁材料を用いて形成することができる。絶縁材料は、有機材料、無機材料のいずれであってもよい。
なお、励起光源部２は、必ずしもＯＬＥＤに限らず、ＬＥＤ、蛍光灯等によって構成されていてもよい。
【００５４】
［波長変換部］
図１に示すように、波長変換部３は、第３基板８と、波長変換層４と、第４基板１２と、を備える。また、波長変換層４は、金属膜９と、複数の波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇと、発光体層１１Ｒ，１１Ｇと、光透過層２９と、第４基板１２と、ブラックマトリクス３０と、を備える。金属膜９、複数の波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇ、発光体層１１Ｒ，１１Ｇ、および光透過層２９は、第３基板８と第４基板１２との間に挟持されている。第３基板８は、励起光源部２と対向するように配置されている。第４基板１２は、励起光源部２とは反対側に配置されている。
【００５５】
第３基板８として、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等の光透過率が高い材料からなる基板が好適に用いられる。ただし、本実施形態で用いられる基板は、これらの基板に限定されるものではない。第４基板１２についても、第３基板８と同様の材料からなる基板を用いることができる。
【００５６】
金属膜９は、発光体層１１Ｒ，１１Ｇの第１面１１ａ（第３基板８が設けられた側の面）に設けられている。金属膜９は、３個のサブ画素のうち、赤色サブ画素１５Ｒと緑色サブ画素１５Ｇとに設けられ、青色サブ画素１５Ｂには設けられていない。金属膜９としては、金、銀、アルミニウム等を用いることが望ましく、本実施形態では銀を用いることとする。金属膜９の膜厚は、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲とすることが望ましい。本実施形態の場合、金属膜９は、励起光源部２から射出された励起光を発光体層１１Ｒ，１１Ｇに向けて透過させる必要がある。そのため、金属膜９の膜厚は、ある程度薄い必要があり、例えば４５ｎｍとする。
【００５７】
波長変換層４は、発光体層１１Ｒおよび発光体層１１Ｇの２つの発光体層と、１つの光透過層２９と、を有する。発光体層１１Ｒは、赤色サブ画素１５Ｒに対応して設けられている。発光体層１１Ｇは、緑色サブ画素１５Ｇに対応して設けられている。光透過層２９は、青色サブ画素１５Ｂに対応して設けられている。光透過層２９は、青色光を透過させつつ、透過した青色光の配光状態を調整する機能を有する。また、隣り合う２つの発光体層１１Ｒ，１１Ｇ間、および発光体層１１Ｒ，１１Ｇと光透過層２９との間には、ブラックマトリクス３０が形成されている。なお、本実施形態で言う発光体層は、必ずしも発光体層の全てが発光体材料で構成されている必要はなく、少なくとも発光体層の一部に発光体材料が含まれているものであればよい。また、発光体材料としては、蛍光体材料が用いられてもよいし、燐光体材料が用いられてもよい。
【００５８】
本実施形態の発光装置１において、励起光源部２から射出された青色光は、波長変換部３に入射する。発光体層１１Ｒに入射した青色光は、赤色光に変換されて射出される。発光体層１１Ｇに入射した青色光は、緑色光に変換されて射出される。光透過層２９に入射した青色光は、配光状態が調整され、青色光のまま射出される。
【００５９】
発光体層１１Ｒおよび発光体層１１Ｇは、以下に例示する発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、発光体材料は、蛍光体材料に限定されず、燐光体材料等であってもよい。
【００６０】
本実施形態の発光体層１１Ｒおよび発光体層１１Ｇは、透明樹脂中に複数の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇが分散された構成を有する。発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇは、励起光の照射により光を生じるものである。ここでは、励起光の波長域は青色域に対応し、励起光の照射によって発する光の波長域は個々のサブ画素毎の色域に対応する。すなわち、赤色サブ画素１５Ｒの発光体層１１Ｒに用いられる発光体粒子１４Ｒは、青色域の励起光の照射により赤色域の光を生じる。緑色サブ画素１５Ｇの発光体層１１Ｇに用いられる発光体粒子１４Ｇは、青色域の励起光の照射により緑色域の光を生じる。発光体層１１Ｒ，１１Ｇの厚さは、例えば７μｍである。
【００６１】
本実施形態の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇには、公知の発光体材料を使用することができる。このような発光体材料は、有機系蛍光体材料、無機系蛍光体材料、有機系燐光体材料、無機系燐光体材料等に分類される。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。
【００６２】
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，フルオレセイン系色素等が挙げられる。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
有機系燐光体材料として、青色の励起光を赤色光及び緑色光に変換するホスト材料には、有機金属錯体、オキサジアゾール系化合物、フェナントロリン系化合物、トリアジン系化合物、トリアゾール系化合物、及びスピロフルオレン系化合物よりなる群から選択された一つ以上が用いられることが望ましい。
青色の励起光を赤色光及び緑色光に変換する燐光ドーパントには、ビスチエニルピリジンアセチルアセトネートイリジウム、ビス（ベンゾチエニルピリジン）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（２−フェニルベンゾチアゾール）アセチルアセトネートイリジウム、ビス（１−フェニルイソキノリン）イリジウムアセチルアセトネート、トリス（１−フェニルイソキノリン）イリジウム、及びトリス（２−フェニルピリジン）イリジウムよりなる群から選択された一つ以上が用いられることが望ましい。
【００６７】
無機系燐光体材料として、青色の励起光を赤色光及び緑色光に変換する材料には、ＣａＳ：Ｅｕ２＋ ，Ｍｎ２＋ 、ＳｒＳ：Ｅｕ２＋ 、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ：Ａｇ；Ｍ ｇ ４ＧｅＯ５．５Ｆ：ＭＮ４＋ 、ＺｎＳｅ：Ｃｕ、又はＺｎＳｅＳ：Ｃｕ，Ｃｌ及びＺｎＳ：Ｃｕ＋ 、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋ 、ＹＡＧ：Ｃｅ３＋ 、ＢａＳｒＧａ４Ｓ７： Ｅｕが用いられることが望ましい。
【００６８】
また、発光体層１１Ｒおよび発光体層１１Ｇは、上記の発光体材料と樹脂材料とを溶剤に溶解、分散させた発光体層形成用塗液を用いて形成することができる。このとき、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、または、レーザー転写法等が用いられる。
【００６９】
発光体層１１Ｒおよび発光体層１１Ｇを構成する透明樹脂には、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の材料が用いられる。赤色サブ画素１５Ｒの発光体層１１Ｒに用いられる発光体粒子１４Ｒには、例えばルモゲンレッドが用いられる。ルモゲンレッドの吸収・発光スペクトルを図２（Ａ）に示す。これより、ルモゲンレッドの吸収極大波長は５７０ｎｍであり、発光極大波長は６００ｎｍであることが分かる。緑色サブ画素１５Ｇの発光体層１１Ｇに用いられる発光体粒子１４Ｇには、例えばクマリン６が用いられる。クマリン６の吸収・発光スペクトルを図２（Ｂ）に示す。これより、クマリン６の吸収極大波長は４５０ｎｍであり、発光極大波長は５００ｎｍであることが分かる。
【００７０】
複数の波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇは、各波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの下側の一部が金属膜９に埋め込まれる形態で設けられている。本実施形態の場合、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの粒径は、金属膜９の膜厚よりも大きい。複数の波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇは、基本的には積層されることなく、略１層に並んでいる。ただし、複数の波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇは、完全に１層に並ぶことが理想的であるが、複数の波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇのうちの一部が凝集し、積層された箇所がわずかに存在していてもよい。波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇは略球形であり、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの直径は、例えば、０．０１μｍ〜１μｍ（１０ｎｍ〜１０００ｎｍ）の範囲が好ましく、０．０１μｍ〜０．１μｍ（１０ｎｍ〜１００ｎｍ）の範囲がより好ましい。本実施形態では、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの直径は、例えば７０ｎｍ程度である。波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇは、金属ナノ粒子３２と、金属ナノ粒子３２の表面を被覆する誘電体層３３と、誘電体層３３に含有された複数の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇと、を含んでいる。
【００７１】
金属ナノ粒子３２の具体例は、以下に示すものを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。金属ナノ粒子３２は、表面プラズモン現象を誘起できるものであればよい。「表面プラズモン現象」とは、金属ナノ粒子３２中の電子が光の電界に共鳴する状態をいう。表面プラズモン現象は、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。
【００７２】
さらに、表面プラズモンによって発光体粒子の光強度が高くなる原理は、２通り存在し、簡単に次のように説明できる。第一に、励起光が金属ナノ粒子に照射されたとき、金属ナノ粒子の近傍に増強電界が形成され、この増強電界が、金属ナノ粒子の近傍に存在する発光体粒子に作用（双極子共鳴）することで、発光体粒子から高い強度の光が得られる。この効果を高めるには、発光体粒子の吸収波長域内に、プラズモンの共鳴波長が存在する必要がある。
第二に、励起光が発光体粒子に照射されたとき、発光体粒子の近傍に金属ナノ粒子が存在すれば、発光体粒子が授受したエネルギーを金属ナノ粒子へ移動させることで、金属ナノ粒子から高い強度の光が得られる。この効果を高めるには、発光体粒子の発光波長域内に、プラズモンの共鳴波長が存在する必要がある。
【００７３】
金属ナノ粒子３２としては、例えば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が用いられる。上記の中でも、金属ナノ粒子３２としては、金属膜９と同様、金、銀、アルミニウム等を用いることが望ましく、本実施形態では銀を用いることとする。銀は、青色の励起光を効率良く吸収できるため、金属ナノ粒子３２の材料に好適である。金属ナノ粒子３２の形状は、球状、ロッド状、誘電体球を金属で被覆した形状、２個以上の集合体等が好ましく、本実施形態では球状とする。金属ナノ粒子３２の大きさは、可視域の光によってプラズモン共鳴が発現する寸法である必要がある。金属ナノ粒子３２の直径は、０．０１μｍ〜１μｍ（１０ｎｍ〜１０００ｎｍ）の範囲が好ましく、０．０１μｍ〜０．１μｍ（１０ｎｍ〜１００ｎｍ）の範囲がより好ましい。本実施形態では、金属ナノ粒子３２の直径は、例えば６０ｎｍとする。
【００７４】
誘電体層３３は、球状の金属ナノ粒子３２の表面を略一定の厚さで覆っている。誘電体層３３としては、酸化シリコン、酸化チタン等の透明材料が好ましく、本実施形態では酸化シリコンを用いる。誘電体層３３の厚さは、金属ナノ粒子３２と金属膜９とのギャップに相当する。したがって、誘電体層３３の厚さを制御することは、金属ナノ粒子３２−金属膜９間のギャップを制御することと等価である。金属ナノ粒子３２と金属膜９との間で強いプラズモン共鳴を発生させるためには、金属ナノ粒子３２−金属膜９間のギャップを金属ナノ粒子３２の直径以下とする必要がある。本実施形態では、金属ナノ粒子３２の直径を６０ｎｍとしているため、誘電体層３３の厚さ（金属ナノ粒子３２−金属膜９間のギャップ）は、６０ｎｍ以下であることが好ましい。そのため、本実施形態では誘電体層３３の厚さを例えば５ｎｍとした。これより、プラズモン共鳴波長は、約４５０ｎｍとなる。
【００７５】
本実施形態では、誘電体層３３の内部に、複数の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇが分散している。誘電体層３３に含有された発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇは、発光体層１１Ｒ，１１Ｇ中に含有された発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇと同一のものを用いている。すなわち、赤色サブ画素１５Ｒに存在する波長変換粒子１０Ｒの誘電体層３３中の発光体粒子１４Ｒおよび発光体層１１Ｒ中に含有された発光体粒子１４Ｒは、青色域の励起光の照射によって赤色域の光を生じる。緑色サブ画素１５Ｇに存在する波長変換粒子１０Ｇの誘電体層３３中の発光体粒子１４Ｇおよび発光体層１１Ｇ中に含有された発光体粒子１４Ｇは、青色域の励起光の照射によって緑色域の光を生じる。
【００７６】
本実施形態の赤色サブ画素１５Ｒでは、発光体粒子１４Ｒとしてルモゲンレッド（吸収極大波長５７０ｎｍ／発光極大波長：６００ｎｍ）を用いる。緑色サブ画素１５Ｇでは、発光体粒子１４Ｇとしてクマリン６（吸収極大波長４５０ｎｍ／発光極大波長：５００ｎｍ）を用いる。
【００７７】
図２（Ａ）, （Ｂ）のルモゲンレッドおよびクマリン６の吸収・発光スペクトルを用いて、波長変換粒子１０Ｒ, １０Ｇの光変換原理を述べると次の通りとなる。
まず、青色域の励起光（発光極大波長４５０ｎｍ）が波長変換粒子１０Ｒ, １０Ｇに照射されると、金属ナノ粒子３２の近傍で増強電界が形成される。このとき、形成される増強電界はプラズモン共鳴波長で最も強く、その波長は約４５０ｎｍに対応する。形成された増強電界は、吸収波長４５０ｎｍにおいてルモゲンレッドまたはクマリン６に作用することにより、ルモゲンレッドまたはクマリン６から発光極大波長６００ｎｍまたは５００ｎｍを有する光が発する。
さらに、波長変換粒子１０Ｒ, １０Ｇで吸収しきれなかった青色域の励起光（発光極大波長４５０ｎｍ）は、赤色サブ画素１５Ｒ, １５Ｂの内部の発光体層１１Ｒ, １１Ｇのルモゲンレッドまたはクマリン６で吸収され、各々、発光極大波長６００ｎｍまたは５００ｎｍを有する光が発せられる。すなわち、波長変換粒子１０Ｒ, １０Ｇから発せられる光と、発光体層内部の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇから発せられる光と、を足し合せた強度の高い光が外部へ射出される。
【００７８】
ただし、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの誘電体層３３中の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇの発光波長域と発光体層１１Ｒ，１１Ｇ中の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇの発光波長域とは、一致していなくてもよい。すなわち、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの誘電体層３３中の発光体材料と、発光体層１１Ｒ，１１Ｇ中の発光体材料と、は異なっていてもよい。
【００７９】
光透過層２９は、青色サブ画素１５Ｂに対応して設けられている。青色サブ画素１５Ｂについては、励起光源部２から射出された青色光を、波長変換することなく透過させればよいため、光透過層２９が設けられている。光透過層２９は、例えばＰＭＭＡ、ＰＶＡ等の透明樹脂材料が用いられる。
【００８０】
ブラックマトリクス３０は、隣り合うサブ画素間を区画するように格子状に設けられている。ブラックマトリクス３０には、公知の遮光性材料が用いられる。サブ画素の寸法は、例えば５１μｍ×１３μｍである。この場合、表示装置としての解像度は、４４０ｐｐｉとなる。
【００８１】
本実施形態では、波長選択部（不図示）を含む構成ではないが、波長選択部を波長変換層４の片面または両面に備えていてもよい。例えば、波長変換層４の第３の基板８側には、青色域の光を透過し、青色域以外の光を反射するダイクロイックフィルタ、第４の基板１２側には、青色域の光を反射し、青色域以外の光を透過するダイクロイックミラーを、各々、波長選択部として用いることができる。
このとき、励起光源部２から出射した青色域の光は、波長選択部が無いときよりも、波長変換層４の内部での光路長が長いことから、発光体粒子は効率良く吸収および発光することができる。発光した光は、波長変換層４の第４の基板１２側の波長選択部を透過して射出される。
【００８２】
以下、図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて、金属ナノ粒子３２のプラズモン共鳴による電界増強作用について説明する。
図３（Ａ）は、従来の構造における金属ナノ粒子３２の作用を説明するための図である。図３（Ｂ）は、本実施形態における金属ナノ粒子３２の作用を説明するための図である。
【００８３】
図３（Ａ）に示すように、従来の構造においては、直径Ｄ１（Ｄ１は例えば６０ｎｍ）の２個の金属ナノ粒子３２が対となり、金属ナノ粒子対の形で存在する。励起光Ｌｒがこの金属ナノ粒子対に入射すると、金属ナノ粒子間の幅Ｓ１（Ｓ１は例えば５ｎｍ）のギャップ領域で強い吸収が生じ、それに伴う増強電界がギャップ領域で形成される。すなわち、幅が狭い金属ナノ粒子間ギャップ領域に発光体粒子１４が存在したとき、ギャップ領域で生じた増強電界が発光体粒子と作用（双極子共鳴）するために、高い強度の光が発光体粒子から発せられる。このように、従来構造においては、増強電界が形成される領域は、極めて限定された狭い領域（符号Ｒ１の破線で囲んだ領域）である。
【００８４】
これに対し、図３（Ｂ）に示すように、本実施形態において、直径Ｄ２（Ｄ２は例えば６０ｎｍ）の金属ナノ粒子３２の表面が発光体粒子１４を含む厚さＳ２（Ｓ２は例えば５ｎｍ）の誘電体層３３により被覆された状態で、波長変換粒子１０の一部が金属膜９に埋め込まれている。この構造により、金属ナノ粒子３２と金属膜９とが誘電体層３３を介して対向することでギャップ領域が形成され、金属ナノ粒子３２−金属膜９間のギャップ領域に多くの発光体粒子１４が存在する。このように、本実施形態の構造においては、増強電界が形成される領域は、従来よりも広い領域（符号Ｒ２の２点鎖線で囲んだ領域）となり、増強電界の形成領域に存在する発光体粒子１４の数を従来よりも多くできる。これにより、発光の強度を従来よりも高めることができる。さらに、波長変換粒子１０が金属膜９に埋め込まれる深さを所定の範囲内で大きくすると、増強電界の形成領域がより広がり、単位体積あたりの電界強度を高くすることができる。その結果、ギャップ領域で生じた増強電界が、従来よりも多くの発光体粒子と作用できるために、より高い強度の光が発光体粒子から発せられる。
【００８５】
本発明者らは、従来の構造と本実施例の構造とで発光強度のシミュレーションを行った。その結果について説明する。
図４（Ａ）、（Ｂ）は、従来技術における発光強度のシミュレーションモデルを示す。図４（Ａ）は波長変換部の平面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
図５（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例における発光強度のシミュレーションモデルを示す。図５（Ａ）は波長変換部の平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【００８６】
垂直方向の寸法Ｌが５１μｍ、水平方向の寸法Ｗが１３μｍの緑色サブ画素１５Ｇを想定する。従来の金属（銀）ナノ粒子３２の直径Ｄ１を６０ｎｍとし、従来の金属ナノ粒子３２間のギャップＳ１を５ｎｍとする。本実施例の金属ナノ粒子３２の直径Ｄ２を６０ｎｍとし、波長変換粒子１０の誘電体層３３の厚さＳ２（金属ナノ粒子３２−金属膜９間のギャップ）を５ｎｍとした。発光体層（図４（Ａ）、（Ｂ）および図５（Ａ）、（Ｂ）では図示略）は、ＰＭＭＡからなる透明樹脂中に発光体としてクマリン６を分散させたものを用いた。発光体層に存在する発光体（クマリン６）粒子の数は、２．８×１０９個とした。
【００８７】
従来の構造として、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ガラス基板３５上に金属ナノ粒子対３２Ｐを配列したものを想定した。なお、隣り合う２つの金属ナノ粒子対３２Ｐの間に存在する発光体粒子１４も考慮した。これに対し、本実施例の構造として、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ガラス基板３５上に銀からなる金属膜９を形成し、金属膜９中に一部が埋め込まれるように波長変換粒子１０を配列したものを想定した。従来、本実施例ともに、複数の金属ナノ粒子３２および波長変換粒子１０は、重なることなく、１層に並んでいるものとした。
【００８８】
ここで、発光強度の算出に用いるパラメーターとして、単位面積当たりの粒子（金属ナノ粒子３２もしくは波長変換粒子１０）の占有面積率Φを、下記の（１）式もしくは（２）式で定義する。
従来構造の場合、
Φ＝（金属ナノ粒子対３２Ｐの投影面積）×（ユニット数）／（画素面積）  …（１）
本実施例の場合、
Φ＝（波長変換粒子１０の投影面積）×（ユニット数）／（画素面積）  …（２）
（１）式中のユニット数は、一対の金属ナノ粒子対３２Ｐの数である。（２）式中のユニット数は、波長変換粒子１０の数である。
【００８９】
本発明者らは、粒子の面積占有率Φを０．３，０．４，０．９と３種類に変えたときの金属膜厚と発光ピーク強度との関係を従来構造と本実施例とで比較した。
比較結果を図６〜図８に示す。なお、従来構造には金属膜が存在しないため、発光ピーク強度を一定値で示した。
図６は、粒子の面積占有率Φが０．３のときの金属膜厚と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。図７は、粒子の面積占有率Φが０．４のときの金属膜厚と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。図８は、粒子の面積占有率Φが０．９のときの金属膜厚と発光ピーク強度との関係を示すグラフである。
いずれのグラフにおいても、横軸は金属膜厚［ｎｍ］であり、縦軸は発光ピーク強度［ａ．ｕ．］である。
【００９０】
本実施例の発光ピーク強度の算出には、（１）励起光が金属膜９を透過して発光体層中の発光体粒子に照射され、この発光体粒子から発光が生じるモデル、（２）励起光が波長変換粒子１０に照射されると、金属ナノ粒子３２−金属膜９間のギャップ領域で増強電界が形成され、増強電界が発光体粒子と作用するために、この発光体粒子から発光が生じるモデル、の２つのモデルを想定した。
図６〜図８において、モデル（１）に由来する発光ピーク強度を符号Ａの曲線で示し、モデル（２）に由来する発光ピーク強度を符号Ｂの曲線で示し、双方の発光ピーク強度の合計（全発光ピーク強度）を符号Ｃの曲線で示した。従来構造における発光ピーク強度を符号Ｆの破線で示した。
【００９１】
符号Ａの曲線で示すように、モデル（１）に由来する発光については、金属膜厚が厚くなる程、励起光が金属膜を透過しにくく、発光体層中の発光体に照射される励起光の量が減るため、発光ピーク強度は減少する。符号Ｂの曲線で示すように、モデル（２）に由来する発光については、金属膜厚が０から厚くなっていくと、図３に示したプラズモン共鳴による増強電界の形成領域が増えるため、発光ピーク強度は上昇する。ところが、金属膜厚が厚くなり過ぎると、励起光が金属膜を透過しにくくなるため、発光ピーク強度は減少する。
【００９２】
図６に示すように、粒子の面積占有率Φが０．３の場合、本実施例では、波長変換粒子１０の量が未だ少ないため、特に金属膜厚が薄い領域では、符号Ｃの曲線で示す全発光ピーク強度のうち、モデル（１）に由来する発光が支配的となる。金属膜厚ｔが１５ｎｍのときに全発光ピーク強度は最大値を示すが、全発光ピーク強度が最大となっても、符号Ｆの直線で示す従来構造における発光ピーク強度を上回ることはない。
【００９３】
これに対し、図７に示すように、粒子の面積占有率Φが０．４に増加すると、波長変換粒子１０の量がある程度増え、増強電界の効果が発揮されることにより、符号Ｃの曲線で示す全発光ピーク強度のうち、モデル（２）に由来する発光が支配的となる。金属膜厚ｔが４５ｎｍのときに全発光ピーク強度は最大値を示し、金属膜厚ｔが５ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内で、従来の１〜１．３倍程度の発光ピーク強度が得られた。図８に示すように、粒子の面積占有率Φが０．９とさらに増加すると、モデル（２）に由来する発光が全発光のうちの大部分を占める。金属膜厚ｔが４５ｎｍのときに全発光ピーク強度は最大となり、金属膜厚ｔが少なくとも５ｎｍ〜７０ｎｍの範囲内で従来の１〜４．５倍程度の発光ピーク強度が得られた。
【００９４】
以上の結果から、面積占有率Φが少なくとも０．４≦Φ≦０．９を満たすとき、金属膜厚ｔが５ｎｍ〜６０ｎｍの範囲において、本実施例の波長変換部は従来の波長変換部と比べて発光ピーク強度が高くなることが判った。特に金属膜厚ｔが４５ｎｍのときに発光ピーク強度が最大値を示した。
【００９５】
以下、本実施例において、金属膜厚ｔが４５ｎｍのときに発光ピーク強度が最大となる理由を推察する。
図９は、励起光強度および発光体粒子数と金属膜厚との関係を示すグラフである。グラフの横軸は金属膜厚［ｎｍ］であり、グラフの左側の縦軸は金属ナノ粒子部に照射される励起光強度［ａ．ｕ．］であり、グラフの右側の縦軸は増強電界が作用する発光体（クマリン６）の数である。
図１０は、発光体粒子からの光取り出し効率および発光ピーク強度と金属膜厚との関係を示すグラフである。グラフの横軸は金属膜厚［ｎｍ］であり、グラフの左側の縦軸は発光体粒子からの光取り出し効率［ａ．ｕ．］であり、グラフの右側の縦軸は発光ピーク強度［ａ．ｕ．］である。
なお、図９、図１０においては、波長変換粒子を金属膜上に六方最密充填で配置した場合を想定する。このとき、金属膜の単位面積当たりの波長変換粒子の面積占有率Φは０．９である。
【００９６】
発光ピーク強度は、下記の（３）式の関係を用いて算出した。
(発光強度)  ∝  (（Ａ）波長変換層中の金属ナノ粒子部に照射される励起光強度)
×(（Ｂ）増強電界が作用を及ぼすギャップ間発光体粒子の数)
×(（Ｃ）発光体からの発光取出し効率)  …  （３）
【００９７】
（３）式中の（Ａ）について考察すると、図９に実線で示すように、励起光を金属ナノ粒子部に照射することで生じる金属ナノ粒子−金属膜間の増強電界を発光体粒子に作用させる場合、金属膜厚ｔが増えるにつれて、波長変換層中の金属ナノ粒子部に照射される励起光の強度は、金属膜による吸収で幾分かは減少する。
（Ｂ）について考察すると、図９に破線で示すように、励起光を金属ナノ粒子部に照射することで生じる金属ナノ粒子−金属膜間の増強電界を発光体粒子に作用させる場合、金属膜厚ｔが増えるにつれて、増強電界が作用を及ぼすギャップ間発光体粒子の数は増加する。
（Ｃ）について考察すると、図１０に示すように、金属膜厚ｔが０（ゼロ）から増えても、発光体粒子からの発光取り出し効率は略一定であるが、金属膜厚ｔが３５ｎｍを超えると、発光体粒子から発せられた光の透過率が減少するため、発光体からの光取り出し効率は減少する。
【００９８】
上記の（Ａ）〜（Ｃ）の３つの要因を掛け合わせると、図１０の実線のグラフに示すように、金属膜厚ｔが４５ｎｍのときに、発光ピーク強度は最大値を示す。
その理由は、（ａ）金属膜厚ｔが４５ｎｍよりも薄い場合、増強電界が作用するギャップ間発光体粒子の数が減少し、（ｂ）金属膜厚ｔが４５ｎｍよりも厚い場合、金属ナノ粒子−金属膜間での励起光強度が減少し、かつ発光体層からの光取出し効率が減少するからである。
【００９９】
以上のまとめとして、従来構造と本実施例の構造において、単位面積当たりの発光体粒子の面積占有率と発光ピーク強度との関係を示したグラフが図１１である。図１１において、グラフの横軸は単位面積当たりの発光体粒子の面積占有率であり、グラフの縦軸は発光ピーク強度［ａ．ｕ．］である。符号Ｆは従来構造のグラフであり、符号Ｄは本実施例の構造のグラフである。
【０１００】
従来構造の場合、図４（Ａ）に示すように、発光体粒子１４を挟む金属ナノ粒子対３２Ｐが順次隣り合うように並んでいるため、図１１の符号Ｆで示すように、発光ピーク強度は、金属ナノ粒子対の増加に伴って線形的に緩やかに増加する。これに対して、本実施例の構成の場合、発光体粒子の面積占有率Φが小さい領域では金属膜の存在が支配的となり、発光ピーク強度は従来よりも小さくなる。ところが、発光体粒子の面積占有率Φが大きい領域では波長変換粒子の存在が支配的となり、発光ピーク強度は従来よりも大きく増加する。具体的には、発光体粒子の面積占有率Φが０．３４以上、０．９以下の範囲（０．３４≦Φ≦０．９）では、本実施形態の発光ピーク強度は従来構造の発光ピーク強度よりも高くなる。
【０１０１】
次に、本実施例において金属膜厚を変化させたときの単位面積当たりの発光体粒子の面積占有率と発光ピーク強度との関係を示したグラフが図１２である。図１２において、グラフの横軸は単位面積当たりの発光体粒子の面積占有率であり、グラフの縦軸は発光ピーク強度［ａ．ｕ．］である。金属膜厚ｔは、５ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、４５ｎｍの４種類で変化させた。図１２中には、従来構造のデータも併記した。符号Ａは金属膜厚ｔが５ｎｍのグラフであり、符号Ｂは金属膜厚ｔが１５ｎｍのグラフであり、符号Ｃは金属膜厚ｔが２０ｎｍのグラフであり、符号Ｄは金属膜厚ｔが４５ｎｍのグラフであり、符号Ｆは従来構造のグラフである。
【０１０２】
上述したように、金属膜厚ｔが４５ｎｍのとき、発光体粒子の面積占有率Φが０．３４以上、０．９以下の範囲（０．３４≦Φ≦０．９）で、本実施形態の発光ピーク強度は従来構造の発光ピーク強度よりも高くなる。しかしながら、図１２に示すように、金属膜厚ｔを１５ｎｍもしくは２０ｎｍと薄くすると、本実施形態の発光ピーク強度が従来の発光ピーク強度を超える面積占有率Φの範囲を、０．３１以上、０．９以下（０．３１≦Φ≦０．９）に広げることができる。この理由は、金属膜厚ｔを薄くすると、励起光が金属膜を透過しやすくなり、発光体層中の発光体で吸収される割合が増えるからである、と考えられる。
【０１０３】
以上、本実施例では緑色サブ画素を想定し、発光ピーク強度が増加する効果について考察したが、赤色サブ画素についても同様の効果が得られる。赤色サブ画素の場合、緑色サブ画素の場合よりも金属ナノ粒子−金属膜間のギャップを大きくする、もしくは周囲の媒質の屈折率を大きくすればよい。
【０１０４】
以下、本実施例で用いた緑色サブ画素の波長変換部３の製造方法の第１の例を、図１３（Ａ）〜（Ｅ）および図１４（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。
図１３（Ａ）〜（Ｅ）は、波長変換部３の製造方法を、工程順を追って示す断面図である。図１４（Ａ）〜（Ｄ）は、波長変換部３の製造方法を、工程順を追って示す平面図である。
【０１０５】
最初に、図１３（Ａ）および図１４（Ａ）に示すように、ガラス基板３５の一面に、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）膜３７を形成する。一方、複数の半球状の構造体３８ｒを形成したマスターモールド３８を作製する。例えば、基板上にポリスチレンを自己組織化させることにより複数の構造体３８ｒを形成することができる。構造体３８ｒの直径は例えば９０ｎｍとし、構造体３８ｒの高さは例えば４５ｎｍとする。
【０１０６】
次に、マスターモールド３８の構造体３８ｒが形成された面をＰＤＭＳ膜３７に押し付けた後、マスターモールド３８をＰＤＭＳ膜３７から剥離することにより、構造体３８ｒの形状をＰＤＭＳ膜３７に転写する。これにより、ガラス基板３５上に、複数の半球状の凹部３７ｄを有するＰＤＭＳ膜３７を形成する。凹部３７ｄの直径は例えば９０ｎｍとなり、凹部３７ｄの深さは例えば４５ｎｍとなる。
【０１０７】
次に、図１３（Ｂ）および図１４（Ｂ）に示すように、ガラス基板３５の一面に、例えば蒸着法により金属膜３９（銀膜）を形成する。金属膜３９（銀膜）の膜厚は例えば１０ｎｍとする。例えば蒸着法で成膜することにより、金属膜３９は、ＰＤＭＳ膜３７の表面と凹部３７ｄの内壁面とに沿って形成される。
【０１０８】
次に、図１３（Ｃ）に示すように、ＰＤＭＳ膜３７の表面および凹部３７ｄの内壁面に金属膜３９を形成したガラス基板３５を、アミノアルカンチオール(H2N-CnH2n+1-SH(n=2))溶液中に含浸させる。このとき、銀の表面側にチオールが吸着する。これにより、正帯電のアミノ基(NH2+)が末端となる。
【０１０９】
次に、金属膜３９を形成したガラス基板３５の上に、発光体粒子１４（クマリン６）を含有した誘電体層３３（酸化シリコン）で被覆された金属ナノ粒子３２（銀ナノ粒子）、いわゆる波長変換粒子１０の溶液を滴下し、一晩静置させる。このとき、NH2+（金属膜表面）とO-（波長変換粒子表面）とが静電相互作用を及ぼすことにより、図１３（Ｄ）および図１４（Ｃ）に示すように、波長変換粒子１０と金属膜３９の凹部表面とが互いに吸着する。
【０１１０】
その後、ガラス基板３５を溶液から引き上げると、１層分の波長変換粒子１０が吸着し、静電相互作用が及ばなかった波長変換粒子１０は溶液中に残る。このようにして、１層分の波長変換粒子１０を埋め込んだ金属膜３９（クマリン６／銀ナノ粒子構造体）を形成する。波長変換粒子１０間の間隔は、マスターモールド３８の構造体３８ｒの高さ、構造体３８ｒ間の間隔によって決まるため、自由に調整することが可能である。
【０１１１】
ここで、波長変換粒子溶液の製造方法について、図１５（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。酸化シリコンの形成手段として、ＴＥＯＳ(Tetraethyl orthosilicate)の加水分解・重縮合反応を用いた。
【０１１２】
最初に、図１５（Ａ）に示すように、クエン酸塩付銀ナノ粒子水溶液４１(銀ナノ粒子４２の粒径：６０ｎｍ、銀ナノ粒子４２の濃度：１．７×１０１０個／ｍＬ：シグマアルドリッチ製)に対し、Ｈ２Ｏ／ＥｔＯＨ混合液を投入する。
【０１１３】
次に、前の工程で作製した溶液４３に対して、図１５（Ｂ）に示すように、発光体材料としてクマリン６（０．２ｍｌ，１．０×１０−２Ｍ  in  ＥｔＯＨ）を投入し、回転子４４を用いて十分攪拌する。その後、ＴＥＯＳ（０．２ｍｌ，１．０×１０−３Ｍ  ｉｎ  ＥｔＯＨ)を添加し、十分攪拌する。このとき、ウォータバスの温度を３５℃で一定とする。
ＴＥＯＳを投入して１５分後、塩基触媒ＮａＯＨ（０．２ｍｌ、０．１Ｍ）を添加し、溶液４３を攪拌しながら約６時間反応させる。このとき、エタノールに対する水の濃度を５５．６mol／ｌとする。また、作製溶液の体積は２ｍＬとする。
【０１１４】
反応後、図１５（Ｃ）に示すように、クマリン６を含有した酸化シリコン被覆銀ナノ粒子、いわゆる波長変換粒子１０の溶液４５ができる。ただし、不純物として過剰なクマリン６、ＮａＯＨ等が存在するため、以下の工程を実行する。
【０１１５】
前の工程で作製した溶液４５を遠心分離することにより、溶液４５中に存在する過剰なクマリン６を取り除く。すなわち、遠心分離により沈殿物（反応物）と上澄み液とが分離するため、上澄み液を採取した後、沈殿物を水で希釈する。この作業を数回繰返し行うことで、過剰なクマリン６を除去することができる。酸化シリコン３３の厚さが５ｎｍの銀ナノ粒子３２(最終形成物)を作製する。銀ナノ粒子３２が水中に分散されていると、酸化シリコン３３表面のＯＨ基の脱プロトン反応が生じ、図１５（Ｄ）に示すように、Ｏ-と負に帯電する。なお、前の工程で作製した粒子は、ＤＬＳ(Dynamic Light Scattering)測定によって、酸化シリコン被覆前後の粒径分布を計測できる。そのため、得られた粒子の粒径の最頻値を把握できる。
以上の工程により、波長変換粒子溶液を製造することができる。
【０１１６】
次に、図１３（Ｅ）および図１４（Ｄ）に示すように、波長変換粒子１０を吸着させたガラス基板３５上に、クロロホルム溶媒にＰＭＭＡ、クマリン６（ＰＭＭＡに対する重量比１．０ｗｔ％）を分散させた溶液を塗布することにより、厚さ７μｍの緑色サブ画素の発光体層１１Ｇを形成する。なお、クマリン６の混合割合は、ＰＭＭＡに対する重量比で１．０ｗｔ％とする。これ以上濃度を高くすることは、溶媒に溶解しなくなるため、現実的でない。
なお、用いる色素を、クマリン６からルモゲンレッド３０５に変えることにより、赤色サブ画素の発光体層も同様の手順で作製できる。
【０１１７】
次に、以上の手順によって作製した波長変換層を有するガラス基板と透明基材とを貼り合わせ、波長変換部３を作製する。その後、別途作製した励起光源部２と波長変換部３と貼り合わせる。
以上の工程により、本実施例の発光装置１が完成する。
【０１１８】
以下、本実施例の波長変換部の製造方法の第２の例を、図１６（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。
最初に、ガラス基板を塩化パラジウム溶液に浸漬させる。これにより、ガラス基板の表面に触媒金属を付与する。
次に、触媒金属を付与したガラス基板を、無電解銅めっき浴（硝酸銅等、浴温度：５０℃、ｐＨ１１．５)に浸漬させる。これにより、図１６（Ａ）に示すように、ガラス基板３５の表面に膜厚５ｎｍの銅膜４６を成膜する。銅膜４６は、後で形成する銀とガラス基板３５との間の密着性向上に寄与する。
その後、銅膜４６を形成したガラス基板３５を電気炉内に投入し、温度４００℃で３０分間保持する。
【０１１９】
次に、ガラス基板３５の表面の銅膜４６の表面をアミノアルカンチオール(H2N-CnH2n+1-SH(n=2))で修飾する。その後、ガラス基板３５をクマリン６含有シリカ被覆銀ナノ粒子（波長変換粒子）水溶液に一晩浸漬させる。これにより、図１６（Ｂ）に示すように、銅膜４６の表面に波長変換粒子１０を吸着させる。
【０１２０】
次に、波長変換粒子１０を吸着させたガラス基板３５を、無電解銅めっき浴（シアン化銀等、浴温度３０℃）に浸漬させる。これにより、図１６（Ｃ）に示すように、銅膜４６上に銀膜４７を形成し、波長変換粒子１０の一部が銀膜４７に埋め込まれた状態とする。銀膜４７の膜厚は、例えば４５ｎｍである。
【０１２１】
次に、波長変換粒子１０および銀膜４７の上に、先に説明した第１の例と同様の手法により、図１６（Ｄ）に示すように、クマリン６を含有したＰＭＭＡからなる発光体層１１Ｇを形成する。以上の工程により、緑色サブ画素の波長変換層が完成する。
【０１２２】
以下、本実施例の波長変換部の製造方法の第３の例を、図１７（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。
最初に、ガラス基板上に蒸着法等により銀膜を成膜する。その後、ガラス基板上に形成した銀膜を窒素雰囲気下でアニーリング(温度：２００℃、時間：４０分間)する。これにより、図１７（Ａ）に示すように、ガラス基板３５の表面に、銀が孤立して存在する銀アイランド膜４８を形成する。
【０１２３】
次に、銀アイランド膜４８が形成されたガラス基板３５を、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）のエタノール溶液中に一晩含浸させる。これにより、図１７（Ｂ）に示すように、銀アイランド膜４８の表面以外のガラス基板３５の表面は、正に帯電したアミノ基（ＮＨ２＋）で修飾される。
【０１２４】
次に、表面をアミノ基で修飾したガラス基板３５をエタノール溶液中から取り出す。その後、そのガラス基板３５をクマリン６含有シリカ被覆銀ナノ粒子（波長変換粒子）水溶液に一晩浸漬させる。これにより、図１７（Ｃ）に示すように、銀アイランド膜４８の表面と波長変換粒子１０とを静電吸着させる。その後、このガラス基板３５をオーブンで乾燥させる。
【０１２５】
波長変換粒子１０を静電吸着させたガラス基板３５上に、先に説明した第１の例と同様の手法により、図１７（Ｄ）に示すように、クマリン６を含有したＰＭＭＡからなる発光体層１１Ｇを形成する。以上の工程により、緑色サブ画素の波長変換層が完成する。
【０１２６】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１８〜図２３を用いて説明する。
第２実施形態の発光装置の基本構成は第１実施形態の発光装置と同様であり、波長変換粒子の一部を埋め込む金属膜の構成が第１実施形態と異なる。
図１８は、第２実施形態の発光装置の断面図である。
図１８において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１２７】
図１８に示すように、第２実施形態の発光装置５１において、波長変換層５３の一部を構成する金属膜５２は、励起光の透過率が第２の領域よりも小さい第１の領域５２ａと、励起光の透過率が第１の領域よりも大きい第２の領域５２ｂと、を有している。第２実施形態の場合、第１の領域５２ａは、銀等の金属膜自体が存在している領域である。第２の領域５２ｂは、金属膜が存在せず、金属膜の開口に金属膜よりも励起光の透過率が大きな物質が充填された領域である。銀等の金属膜よりも励起光の透過率が大きな物質の例として、例えば空気、任意の光透過性材料、上層の発光体層材料などが挙げられる。
【０１２８】
金属膜５２を法線方向から見たときに、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇが存在する領域、すなわち波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの外形形状を金属膜５２上に投影した円形の領域が第１の領域５２ａに略一致する。波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇが存在しない領域、すなわち上記円形の領域以外の領域が第２の領域５２ｂに略一致する。ただし、必ずしも円形の領域が第１の領域５２ａに完全に一致し、円形の領域以外の領域が第２の領域５２ｂに完全に一致していなくてもよい。円形の領域の少なくとも一部が第１の領域５２ａに重なり、円形の領域以外の領域の少なくとも一部が第２の領域５２ｂに重なっていればよい。その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【０１２９】
第２実施形態の構成においても、第１実施形態と同様、金属ナノ粒子３２−金属膜５２間のギャップ領域における電界増強効果により、従来よりも多くの発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇが高い強度で発光する。さらに本実施形態の場合、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇが存在しない領域は、金属膜５２が存在せず、励起光の透過率が大きい第２の領域５２ｂである。したがって、第２の領域５２ｂに入射した励起光の減衰量（金属膜５２による吸収量）は第１実施形態よりも少なく、励起光は、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇが存在しない第２の領域５２ｂを通って発光体層１１Ｒ，１１Ｇ中の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇに強度を保ったまま照射される。そのため、発光体層１１Ｒ，１１Ｇ中の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇで発光する光の強度は、第１実施形態よりも大きくなる。
【０１３０】
図１９は、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの面積占有率と発光ピーク強度との関係を、従来例、第１実施形態、第２実施形態で比較したグラフである。グラフの横軸は、金属膜の単位面積あたりの波長変換粒子の面積占有率Φである。グラフの縦軸は、発光ピーク強度［ａ．ｕ．］である。符号Ａで示すグラフは、第１実施形態の発光装置のデータである。符号Ｂで示すグラフは、第２実施形態の発光装置のデータである。符号Ｆで示すグラフは、従来の発光装置のデータである。銀（金属膜）の膜厚は４５ｎｍとした。
【０１３１】
図１９に示すように、第１実施形態のグラフＡと第２実施形態のグラフＢを比較すると、特に波長変換粒子の面積占有率Φが小さい領域では、波長変換粒子が存在しない第２の領域に入射した励起光の減衰量が少なくなる、という第２実施形態の効果が顕著に現れる。その結果、第２実施形態の発光ピーク強度は第１実施形態の発光ピーク強度よりも大きくなる。第１実施形態の場合、発光体粒子の面積占有率Φが０．３４以上、０．９以下の範囲（０．３４≦Φ≦０．９）で従来構造の発光ピーク強度よりも高くなるのに対し、第２実施形態の場合、発光体粒子の面積占有率Φが０．２０以上、０．９以下の範囲（０．２０≦Φ≦０．９）で従来構造の発光ピーク強度よりも高くなる。このように、第２実施形態の発光装置によれば、従来よりも発光ピーク強度を高められる発光体粒子の面積占有率Φの範囲を広げることができる。
【０１３２】
図２０は、第２実施形態の発光装置において銀（金属膜）の膜厚を変えたときの波長変換粒子の面積占有率Φと発光ピーク強度との関係を、図１９のデータに加えたものである。グラフの横軸は、金属膜の単位面積あたりの波長変換粒子の面積占有率Φである。グラフの縦軸は、発光ピーク強度［ａ．ｕ．］である。符号Ａで示すグラフは、第１実施形態の発光装置のデータである。符号Ｂで示すグラフは、第２実施形態において銀（金属膜）の膜厚を５ｎｍとしたときのデータである。符号Ｃで示すグラフは、第２実施形態において銀（金属膜）の膜厚を１５ｎｍとしたときのデータである。符号Ｄで示すグラフは、第２実施形態において銀（金属膜）の膜厚を２０ｎｍとしたときのデータである。符号Ｅで示すグラフは、第２実施形態において銀（金属膜）の膜厚を４５ｎｍとしたときのデータである。符号Ｆで示すグラフは、従来の発光装置のデータである。
【０１３３】
符号Ｅのグラフに示すように、第２実施形態において、銀（金属膜）の膜厚が４５ｎｍのとき、発光体粒子の面積占有率Φが０．２０以上、０．９以下の範囲（０．２０≦Φ≦０．９）で従来構造の発光ピーク強度よりも高くなる。図２０のデータから、銀（金属膜）の膜厚が４５ｎｍのとき、発光ピーク強度が従来よりも高くなる発光体粒子の面積占有率Φの範囲が最も広いことが判った。
【０１３４】
以下、第２実施形態の波長変換部の製造方法の一例を、図２１（Ａ）〜（Ｄ）および図２２（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。
最初に、ガラス基板をパターンマスクで覆い、そのガラス基板を塩化パラジウム溶液に浸漬させる。これにより、ガラス基板の表面のパターンマスクの開口部に対応する領域に触媒金属を付与する。
【０１３５】
次に、表面の一部に触媒金属を付与したガラス基板を、無電解銅めっき浴（硝酸銅等：浴温度５０℃、ｐＨ１１．５）に浸漬させる。これにより、ガラス基板の表面に膜厚５ｎｍの銅膜を成膜する。銅膜を形成する理由は、銀−ガラス基板間の密着性向上のためである。
その後、銅膜を形成したガラス基板を電気炉内に投入し、温度４００℃で３０分間保持する。そして、図２１（Ａ）に示すように、パターンマスク５４をガラス基板３５から剥離する。これにより、ガラス基板３５の表面にパターニングされた銅膜５５が形成される。
【０１３６】
次に、ガラス基板３５上の銅膜５５の表面をアミノアルカンチオール(H2N-CnH2n+1-SH(n=2))で修飾する。その後、緑色サブ画素１５Ｇの波長変換部に対しては、ガラス基板をクマリン６含有シリカ被覆銀ナノ粒子（波長変換粒子）水溶液、赤色サブ画素１５Ｒの波長変換部に対しても同様に、ガラス基板をクマリン６含有シリカ被覆銀ナノ粒子（波長変換粒子）水溶液に、各々、一晩浸漬させる。これにより、図２１（Ｂ）および図２２（Ｂ）に示すように、波長変換粒子１０を銅膜５５の表面に吸着させる。
【０１３７】
次に、波長変換粒子１０を吸着させたガラス基板３５を、無電解銀めっき浴（シアン化銀等：浴温度３０℃）に浸漬させる。これにより、図２１（Ｃ）および図２２（Ｃ）に示すように、波長変換粒子１０の下側が銀膜４７に埋没した状態で銀膜４７が形成される。ただし、第２実施形態では、銀膜４７はパターニングされた銅膜５５上に選択的に形成される。銀膜４７の膜厚は、例えば４５nmである。
【０１３８】
次に、銀膜４７を形成したガラス基板３５上に、第１実施形態と同様の手法により、図２１（Ｄ）および図２２（Ｄ）に示すように、緑色サブ画素１５Ｇの波長変換部に対しては、クマリン６を含有したＰＭＭＡからなる発光体層１１Ｇを、赤色サブ画素１５Ｒの波長変換部に対しては、ローダミン１０１を含有したＰＭＭＡからなる発光体層１１Ｒを、各々形成する。これにより、緑色サブ画素１５Ｇおよび赤色サブ画素１５Ｒの波長変換層が完成する。この製造方法を用いた場合、第２の領域５２ｂには、銀膜よりも励起光の透過率が大きい発光体層材料が存在することになる。
【０１３９】
図２３には、クマリン６およびローダミン１０１の吸収・発光スペクトルを示す。これより、クマリン６は、吸収極大波長４５０ｎｍ／発光極大波長：５００ｎｍであり、ローダミン１０１は、吸収極大波長５７０ｎｍ／発光極大波長：５９０ｎｍであることが分かる。
【０１４０】
この結果を用い、赤色サブ画素１５Ｒの波長変換層の色変換原理について説明する。
まず、波長変換層に対し、青色域の励起光（発光極大波長：４５０ｎｍ）を照射することによって、金属ナノ粒子３２（共鳴波長：４５０ｎｍ）の近傍に増強電界が形成される。その後、金属ナノ粒子３２の増強電界は、ローダミン１０１（吸収極大波長５７０ｎｍ／発光極大波長：５９０ｎｍ）と比べて青色域の吸光度の高いクマリン６（吸収極大波長４５０ｎｍ／発光極大波長：５００ｎｍ）に作用する。これは、クマリン６は、ローダミン１０１よりも効率的に励起光のエネルギーを授受できることを意味する。このとき、クマリン６の近傍に分散された発光体層中のローダミン１０１に対しては、クマリン６−ローダミン１０１間のフェルスター・エネルギー移動によってエネルギーが移動する。その結果、ローダミン１０１を通して高い強度の光（発光極大波長：５９０ｎｍ）が射出される。因みに、エネルギー移動効率は、クマリン６の発光スペクトル、ローダミン１０１の吸収スペクトルの重なりが大きいことから、十分に高い。
このように、波長変換粒子１０Ｒの誘電体層３３に含有する発光体粒子と、発光体層１１Ｒに含有する発光体粒子を異ならせて選択することにより、青から赤色への変換効率を高くすることができる。
【０１４１】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図２４〜図２６を用いて説明する。
第３実施形態の発光装置の基本構成は第１実施形態の発光装置と同様であるが、波長変換部の一方の面から励起光を入射させ、同じ面から光を射出させる点が第１実施形態と異なる。
図２４は、第３実施形態の発光装置の断面図である。
図２４において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１４２】
図２４に示すように、第３実施形態の発光装置６１は、励起光源部６２と、波長変換部６３と、ダイクロイックミラー６４と、を備える。第１実施形態において、励起光源部は、波長変換部の第１面（図１における下側の面）に対向して設けられていた。これに対して、第３実施形態において、励起光源部６２は、波長変換部６３の第２面６３ｂ（図２４における上側の面）に対向して設けられている。
【０１４３】
励起光源部６２において、陰極（図示略）の構成材料は第１実施形態と異なる。第１実施形態では、陰極の構成材料として、Ｌｉ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｂａ、Ａｌ等の金属、または、これらの金属を含有するＭｇ：Ａｇ合金、Ｌｉ：Ａｌ合金等の合金が用いられていた。これに対し、第３実施形態においては、陰極の構成材料として、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の透明導電性材料が用いられる。第３実施形態では、青色光に対する光透過率が高いＩＺＯが用いられる。ＩＺＯは、例えばスパッタ法により形成される。ＩＺＯの光透過率は、波長４５０ｎｍの青色光に対して８０％程度である。これにより、第３実施形態では、励起光源部６２の全体が可視域の略全体にわたって光透過性を有する。陰極以外の構成要素は、第１実施形態と同様である。
【０１４４】
波長変換部６３において、波長変換層６６の一部を構成する金属膜６５の膜厚ｔ３は、第１実施形態の金属膜の膜厚よりも厚い。第１実施形態では、金属膜の膜厚は４５ｎｍ程度であった。これに対し、第３実施形態においては、金属膜６５の膜厚ｔ３は、例えば２００ｎｍ程度である。これにより、金属膜６５は可視光を十分に反射できるだけの膜厚となり、波長４００〜８００ｎｍの光に対する反射率が９５％以上となる。赤色サブ画素１５Ｒおよび緑色サブ画素１５Ｇにおいて、金属膜６５は、第３基板８の第２面８ｂに設けられている。青色サブ画素１５Ｂにおいて、金属膜６５は、第４基板１２の第１面１２ａに設けられている。金属膜６５以外の構成要素は、第１実施形態と同様である。
【０１４５】
波長変換層６６の発光体層１１Ｒ, １１Ｇ中には、発光体粒子１４Ｒ, １４Ｇに加えて、金属ナノ粒子４０を分散させている。本実施形態では、金属ナノ粒子４０の材質は、銀で被覆されたシリカ球が用いられる。その大きさは、各々、（内径, 外径）＝（３０, ５０）,（１０, ５０）（単位は、[ｎｍ]）とした。このとき、プラズモンによる散乱強度スペクトルは、図２５（Ａ）, （Ｂ）に示す通りとなる。これより、プラズモンの共鳴波長は、各々６００, ５００ｎｍ、それらのスペクトルの半値幅は、各々１０, ２０ｎｍとなる。他方、発光体粒子１４Ｒ, １４Ｇ、すなわち、ルモゲンレッド, クマリン６の発光極大波長は、各々６００, ５００ｎｍ、それらのスペクトル半値幅は、各々、５０, ６０ｎｍである。
【０１４６】
なお、プラズモン共鳴に起因する散乱および吸収との比｛（散乱）／（吸収＋散乱）｝は、金属で被覆された誘電体球の場合、同粒径の金属球と比べ大きく増加する傾向があり、一例として、図２６に、銀で被覆されたシリカ球（内径, 外径）＝（１０, ５０）の吸収・散乱スペクトルを示す。これより、共鳴波長では、｛（散乱）／（吸収＋散乱）｝比が約０．９１となることが分かる。この意味は、銀近傍に存在するルモゲンレッドは、励起光を吸収したとき近傍に存在する銀で被覆されたシリカ粒子へエネルギーを移動させ、銀で被覆されたシリカ粒子から、吸収したエネルギーの約９１％を共鳴散乱として光を発することになる。
【０１４７】
波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの粒径Ｄ３は、第１実施形態と同様、例えば６０ｎｍであり、金属膜６５の膜厚ｔ３よりも小さい。ただし、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇは、金属膜６５の内部に完全に埋没しないことが好ましい。具体的には、発光体層１１Ｒ，１１Ｇの第１面１１Ｒａ，１１Ｇａから波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの中心までの距離をｒとしたとき、ｒ≦１／２×Ｄ３を満たすことが好ましい。上記の条件を満たす場合、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇは、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇが金属膜６５に接触した位置から、金属膜６５に埋没し、かつ波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの上部には金属膜６５が存在しない位置まで、の間のどこかに存在することになる。
【０１４８】
上記の条件が好ましい理由は、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇは、金属膜６５に接触していないと、金属ナノ粒子３２−金属膜６５間のギャップ領域における電界増強効果が得られないからである。また、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇが金属膜６５中に深く埋没し過ぎ、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇの上方に金属膜６５が存在すると、励起光が金属膜６５に吸収されて波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇに届きにくくなり、電界増強効果が弱まるからである。
【０１４９】
本実施形態の波長選択部には、ダイクロイックミラー６４を用いた。ダイクロイックミラー６４は、励起光源部６２の波長変換部６３が設けられた側とは反対側の面（図２４における励起光源部６２の上面）に設けられている。ダイクロイックミラー６４は、赤色サブ画素１５Ｒおよび緑色サブ画素１５Ｇに設けられ、青色サブ画素１５Ｂには設けられていない。ダイクロイックミラー６４は、青色域の光を反射し、青色域以外の光を透過する特性を有する。ダイクロイックミラー６４は、例えば波長４５０ｎｍの光に対する反射率が９５％であり、波長５００ｎｍの光に対する透過率が７０％である。
【０１５０】
以上の構成により、第３実施形態の発光装置６１は、波長変換部６３の一方の面から励起光を入射させ、同じ面から光を射出させる反射型の発光装置となる。すなわち、図２４に示すように、赤色サブ画素１５Ｒおよび緑色サブ画素１５Ｇにおいては、励起光源部６２から波長変換部６３に向かって進む励起光Ｌ１は、波長変換部６３の第４基板１２を透過して発光体層１１Ｒ，１１Ｇに入射する。また、励起光源部６２から波長変換部６３とは反対側に向かって進む励起光Ｌ２は、ダイクロイックミラー６４で反射した後、波長変換部６３の第４基板１２を透過して発光体層１１Ｒ，１１Ｇに入射する。
【０１５１】
発光体層１１Ｒ，１１Ｇに入射した励起光（発光極大波長：４５０ｎｍ）の一部は、発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇに吸収され、発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇから光が発生する。このとき、励起光を吸収した発光体粒子１１Ｒ, １１Ｇの大部分は、発光体粒子１１Ｒ, １１Ｇの近傍に存在する金属ナノ粒子４０にエネルギーを移すことになるため、各々の共鳴波長６００ｎｍ, ５００ｎｍで金属ナノ粒子４０から（共鳴散乱による）光を発する。すなわち、赤および緑色光の発光スペクトルは、発光体粒子１４Ｒおよび１４Ｇから発する一部の光と、金属ナノ粒子を通じて発する大部分の光の重ね合せとなるが、前者の影響は後者より小さく、プラズモン共鳴特有の狭波長域な光が発生する。
【０１５２】
発光体層１１Ｒ，１１Ｇに入射した励起光のうち、他の励起光Ｌ３は、波長変換粒子１０Ｒ，１０Ｇにおける金属ナノ粒子３２−金属膜６５間のギャップ領域の発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇに吸収され、発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇから光が発生する。発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇは等方発光するが、第３実施形態では金属膜６５が十分に厚いため、等方発光した光のうち、下側に向かって進む光は金属膜６５で反射し、上側に向かって進む。波長変換部６３から射出された光Ｌ４は、励起光源部６２、ダイクロイックミラー６４を順次透過し、視認側（図２４の上方）に射出される。
【０１５３】
青色サブ画素１５Ｂにおいては、励起光源部６２から波長変換部６３に向かって進む励起光Ｌ５は、波長変換部６３の金属膜６５で反射して励起光源部６２を透過し、視認側（図２４の上方）に射出される。また、励起光源部６２から波長変換部６３とは反対側に向かって進む励起光は、そのまま視認側（図２４の上方）に射出される。
【０１５４】
第３実施形態の発光装置６１においても、第１実施形態と同様、金属ナノ粒子３２−金属膜６５間のギャップ領域における電界増強効果により、従来よりも多くの発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇが高い強度で発光する。さらに本実施形態の場合、励起光が発光体層１１Ｒ，１１Ｇの第２面１１Ｒｂ，１１Ｇｂから入射し、発光体層１１Ｒ，１１Ｇを膜厚方向に１回進んだときに吸収しきれなかった励起光は、金属膜６５で反射し、発光体層１１Ｒ，１１Ｇ内を再度進行する。すなわち、発光体層１１Ｒ，１１Ｇ内を通る励起光の光路長は、従来および第１実施形態よりも長くなる。したがって、第３実施形態での発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇによる励起光の吸収量は約２倍に増加する。その結果、第３実施形態の発光装置６１によれば、第１実施形態および第２実施形態の発光装置と比べて、さらに高い強度の光が得られる。
【０１５５】
さらに、発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇの近傍に存在する金属ナノ粒子４０は、励起光を吸収した発光体粒子１４Ｒ，１４Ｇから金属ナノ粒子４０にエネルギーを移し、金属ナノ粒子４０を通じて光を発することができる。そのため、本実施形態では、色純度が向上する効果も得られる。
【０１５６】
［第４実施形態：照明装置］
以下、本発明の第４実施形態の照明装置について、図２７〜図２９を用いて説明する。
図２７は、第４実施形態の照明装置を示す斜視図である。図２８は、図２７のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。図２９（Ａ）〜（Ｃ）は、照明装置の使用方法を説明するための図である。
図２７〜図２９において、以前の実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１５７】
図２７に示すように、第４実施形態の照明装置７１は、円筒を円筒の中心軸と平行な平面で切断した形状を有する。照明光が射出される面７１ａは内側に湾曲した湾曲面であり、円筒が開いた側に向かって照明光ＬＯが射出される。照明装置７１を例えば４０型サイズの蛍光管と同等の大きさとする場合、照明装置７１の長さＡは例えば１２０ｃｍ程度であり、幅Ｂ（外径）は例えば３ｃｍ程度であればよい。
【０１５８】
図２８に示すように、照明装置７１は、励起光源部７２と、波長変換部７３と、を備える。照明装置７１は、第１透明基材７４と、第２透明基材７５と、第３透明基材７６と、を備える。第１透明基材７４、第２透明基材７５および第３透明基材７６は、ともに可撓性を有するプラスチックフィルムで構成されている。これにより、使用者は、使用時にこの照明装置７１を自在に曲げることができる。３枚の透明基材のうち、中央に位置する第２透明基材７５は、励起光源部７２の基材と波長変換部７３の基材とを兼ねている。
【０１５９】
励起光源部７２は、青色の励起光Ｌ１を射出する。励起光源部７２には、例えば第１実施形態と同様の励起光源部２を用いることができるため、詳細な説明は省略する。波長変換層７７の一部を構成する発光体層１１Ｙおよび波長変換粒子１０Ｙ中の発光体粒子１４Ｙは、青色の励起光の一部を吸収して、波長変換部７３から白色の光を発光する組合せが選ばれる。第４実施形態では、発光体層１１Ｙおよび波長変換粒子１０Ｙ中の発光体粒子１４Ｙとして、各々、クマリン６（吸収極大波長４５０ｎｍ／発光極大波長：５００ｎｍ）およびローダミン１０１（吸収極大波長５７０ｎｍ／発光極大波長：５９０ｎｍ）が用いられる。
【０１６０】
励起光源部７２から射出された励起光Ｌ１の一部は、波長変換部７３において発光体層１１Ｙおよび発光体粒子１４Ｙに吸収されて、緑色および赤色光（＝黄色光ＬＹ）に波長変換され、緑色および赤色光（＝黄色光ＬＹ）（波長：５００ｎｍから５９０ｎｍ）が波長変換部７３から射出される。励起光源部７２から射出された励起光Ｌ１の他の一部は、発光体層１１Ｙおよび発光体粒子１４Ｙに吸収されず、青色光ＬＢ（発光極大波長：４５０ｎｍ）が波長変換部７３から射出される。その結果、本実施形態の照明装置７１から、緑色および赤色光（＝黄色光ＬＹ）と青色光ＬＢとが合成された白色光が射出される。この時、波長域４５０〜５９０ｎｍ、すなわち波長変換部７３から発する光は、青から赤色までと幅広くなることから、広い波長域を有する白色の光を発生できる。
【０１６１】
第４実施形態の照明装置７１においては、金属ナノ粒子３２−金属膜９間のギャップ領域における電界増強効果によって多くの発光体粒子１４Ｙが高い強度で発光する。さらに本実施形態の場合、照明装置７１が湾曲しているため、励起光Ｌ１のうちの一部の光Ｌ１’は、発光体粒子１４Ｙに吸収されずに波長変換部７３の特定箇所から射出されたとしても、特定箇所と対向する領域の波長変換部７３に再度入射する。これにより、発光体層１１Ｙ内を通る励起光Ｌ１の光路長が長くなる。したがって、第４実施形態の照明装置７１では、発光体粒子１４Ｙによる励起光Ｌ１の吸収量は照明装置が湾曲していない場合に比べて大きく増加する。その結果、第４実施形態の照明装置７１によれば、高強度の白色光が得られる。
【０１６２】
図２９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、照明装置７１の曲げ方を変えることにより、照明の仕方を変えることができる。
図２９（Ａ）に示すように、照明装置７１を内向きに曲げることによって、例えばスポット照明のように、照明装置７１の直下を集中的に明るくしたい用途に利用できる。図２９（Ｂ）に示すように、照明装置７１を平坦にすることによって、部屋全体を均一に照明するための照明装置として用いることができる。図２９（Ｃ）に示すように、照明装置７１を外向きに曲げることによって、部屋をより広範囲に明るくしたい用途に利用できる。
【０１６３】
［第５実施形態：照明装置］
以下、本発明の第５実施形態の照明装置について、図３０を用いて説明する。
第５実施形態の照明装置の基本構成は第４実施形態の照明装置と同様であり、励起光源部の構成が異なる。
図３０は、第５実施形態の照明装置の断面図である。
図３０において、第４実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６４】
第４実施形態の照明装置は、励起光源部として有機ＥＬ素子が用いられていた。これに対して、第５実施形態の照明装置８１は、励起光源部８２として、導光板８３と発光ダイオード８４（ＬＥＤ）とが用いられている。導光板８３は、例えば可撓性を有するアクリル樹脂で構成されている。導光板８３の端面８３ａには、青色光を射出する複数のＬＥＤ８４が設けられている。導光板８３と第２透明基材７５との間に、入射光を拡散させる拡散フィルム８５が設けられている。この例では、複数のＬＥＤ８４は、導光板８３の端面８３ａに設けられているが、導光板８３の湾曲面８３ｂに設けられていてもよい。波長変換部７３の構成は、第４実施形態と同様である。
【０１６５】
第５実施形態の照明装置８１の場合、ＬＥＤ８４から射出された青色光ＬＢ（励起光）は、導光板８３の内部を導光しつつ、一部の光が拡散フィルム８５によって拡散されて第２透明基材７５を透過し、波長変換部７３に向けて等方的に射出される。その後、第４実施形態の照明装置と同様、励起光源部８２から射出された励起光Ｌ１の一部は、波長変換部７３において発光体粒子１４Ｙに吸収されて黄色光ＬＹに波長変換され、黄色光ＬＹが波長変換部７３から射出される。励起光源部８２から射出された励起光Ｌ１のうち、他の一部の光は、発光体粒子１４Ｙに吸収されず、青色光ＬＢがそのまま波長変換部７３から射出される。その結果、照明装置８１から、黄色光ＬＹと青色光ＬＢとが合成された白色光が射出される。
【０１６６】
第５実施形態においても、高強度の白色光が得られる照明装置を実現できる、という第４実施形態と同様の効果が得られる。さらに本実施形態の場合、市販のＬＥＤ照明装置に対して波長変換部７３を接着するだけで、高い強度の照明光を得ることができる。
【０１６７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、一つの金属ナノ粒子の周囲が発光体粒子を含む誘電体層で被覆された波長変換粒子の例であり、球状の金属ナノ粒子の周囲に誘電体層が設けられているため、誘電体層の膜厚、すなわち金属ナノ粒子−金属膜間のギャップは一定である。例えば、金属ナノ粒子−金属膜間のギャップは約５ｎｍで統一されていた。
他方、図３１に示す波長変換粒子９０のように、複数個の金属ナノ粒子３２と複数の発光体粒子１４とが誘電体層３３中に分散された波長変換粒子９０を用いてもよい。この場合、金属ナノ粒子３２−金属膜９間、および金属ナノ粒子３２−金属ナノ粒子３２間のギャップは、一定でなく、Ｇ１、Ｇ２等のように異なる。その結果、Ｇ１、Ｇ２内に存在する発光体粒子１４に対し、プラズモンの共鳴波長が異なる増強電界が各々作用する。したがって、この構造の場合、金属−金属間のギャップは、例えば１ｎｍ〜５ｎｍの範囲を有することから、幅広い波長範囲の励起光を効率良く吸収することが可能となる。
【０１６８】
したがって、図３１の波長変換粒子９０を用いることにより、例えば波長４５０ｎｍの青色光だけでなく、波長４５０ｎｍの青色光から波長５５０ｎｍの緑色光にわたる広い波長範囲の励起光を、発光体粒子１４の発光波長の光に効率良く波長変換することができる。この波長変換粒子９０を例えば太陽電池モジュールの導光板に用いることによって、太陽光を無駄にすることなく、幅広い波長の光を太陽光発電に利用することができる。
【０１６９】
上述したように、本発明で用いた波長変換粒子は、表示装置や照明装置のみならず、太陽電池モジュールに用いることもできる。本発明の波長変換粒子を太陽電池モジュールに用いた場合、太陽光が発光体粒子に直接照射、吸収された際に発光体粒子から生じる光、太陽光が波長変換粒子に照射、吸収された際に波長変換粒子から生じる光、の双方を太陽光発電に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明は、有機ＥＬディスプレイ等の各種表示装置、もしくは照明装置などに利用が可能である。
【符号の説明】
【０１７１】
１，５１，６１…発光装置（表示装置）、２，７２…励起光源部、３，７３…波長変換部、４，５３，６６，７７…波長変換層、９，５２，６５…金属膜、１０，１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｙ，９０…波長変換粒子、１１，１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｙ…発光体層、１４，１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｙ…発光体粒子、３２，４０…金属ナノ粒子、３３…誘電体層、５２ａ…第１の領域、５２ｂ…第２の領域、６４…ダイクロイックミラー、７１，８１…照明装置。
【図１】
2017016792.tif 000003
【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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【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２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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