JP2013064031A - 球状蛍光体、波長変換フィルタ及びこれを用いた色変換発光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】高い耐久性を有し、吸収した波長を変換して高強度の蛍光を放射する球状蛍光体、波長変換フィルタ及びこれを用いた色変換発光デバイスを提供する。
【解決手段】蛍光色素を少なくとも一種含有する透明材料が、球状である球状蛍光体。蛍光色素が、有機蛍光体又は希土類金属錯体である前記の球状蛍光体。透明材料が、透明樹脂である前記の球状蛍光体。また、これらの球状蛍光体を含む波長変換フィルタ及びこの波長変換フィルタを備えた色変換発光デバイス。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶、ＰＤＰ、有機ＥＬ等のディスプレイ、イメージセンサ、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサー、オーディオ、ビデオ、カーナビゲーション、電話機、携帯端末機及び産業用計測機器等の表示素子、太陽電池等の光電変換素子用、蛍光灯、ＬＥＤ、ＥＬ照明等の照明用、波長変換型農業用資材などの分野に利用可能な球状蛍光体、波長変換フィルタ及びこれを用いた色変換発光デバイスに関する。

従来より、エネルギーを吸収して励起した電子が、基底状態へ戻る際に余分なエネルギーとして電磁波を放射するような材料は、吸収と放出のエネルギーの違いから波長変換能を有しており、色変換色素（波長変換色素）として、染料、顔料、光学フィルタ、農業用フィルム等に用いられており、有機化合物においては吸収及び放射の波長が無機化合物に比較して制御しやすいため盛んに研究されてきた。特に吸収したエネルギーを蛍光として放射する化合物は蛍光色素と呼ばれ、可視光の蛍光を放射するものは実用性が高く、例えば、ディスプレイ等の表示装置、蛍光灯等の照明装置、生物学及び医学におけるマーカーとしての用途に用いることができる。

蛍光色素はその用途上、高い耐久性が求められている。また、樹脂中に添加して用いられることが多く、樹脂中において蛍光強度が高いことが望ましい。

特許文献１には、希土類錯体を蛍光色素とした波長変換フィルムが例示されているが、封止材として用いられているエチレンビニルアセテートと共に加水分解しやすく、たちまち劣化してしまう。

特開２００６−３０３０３３号公報

本発明の目的は、高い耐久性を有し、吸収した波長を変換して高強度の蛍光を放射する球状蛍光体、波長変換フィルタ及びこれを用いた色変換発光デバイスを提供することにある。

本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、蛍光色素として希土類金属錯体を用い、これを含有した球状蛍光体を得ることにより、耐湿性及び耐熱性に優れ、分散性が良く且つ高強度の蛍光を放射することを見出し、本発明を完成するに至った。さらに、希土類金属の有機錯体の湿度に対する耐性を、球体内に閉じ込めることにより増すことができる。

すなわち、本発明は以下の通りである。
（１） 蛍光色素を少なくとも一種含有する透明材料が、球状であることを特徴とする球状蛍光体。
（２） 蛍光色素が、有機蛍光体又は希土類金属錯体であることを特徴とする（１）に記載の球状蛍光体。
（３） 透明材料が、透明樹脂であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の球状蛍光体。
（４） 透明材料が、透明ビニル樹脂であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の球状蛍光体。
（５） 蛍光色素を溶解又は分散させたビニルモノマを、乳化重合又は、懸濁重合により調製してなる球状樹脂粒子である、（１）〜（４）のいずれかに記載の球状蛍光体。
（６） （１）〜（５）のいずれかに記載のいずれかの球状蛍光体を少なくとも１種含む波長変換能を有する波長変換フィルタ。
（７） 発光部と、（６）に記載の波長変換フィルタとを備えた色変換発光デバイス。

本発明によれば、耐久性に優れ、蛍光強度が高い球状蛍光体、波長変換フィルタ及びこれを用いた色変換発光デバイスを提供することができる。

本発明の球状蛍光体を用いた光学機能層の概略断面図である。 本発明の波長変換フィルタを示す断面図であり、（ａ）〜（ｃ）は各構成例を示す図である。 本発明の波長変換フィルタを赤色変換層として用いた色変換発光デバイスの概略断面図である。

＜球状蛍光体およびその製造方法＞
本発明の球状蛍光体は、蛍光色素とこれを含有する球状の透明材料からなる。そして、透明材料は、球体母材料である。
（蛍光色素）
本発明に用いられる蛍光色素としては、本発明の目的に適した蛍光性を有する化合物であれは、特は制限ない。

例えば、希土類金属の有機錯体を好ましく挙げることができる。中でも波長変換効率の観点から、ユーロピウム錯体およびサマリウム錯体の少なくとも１種であることが好ましい。
また有機錯体を構成する配位子としては特に制限はなく、用いる金属に応じて適宜選択することができる。中でもユーロピウムおよびサマリウムの少なくとも１種と錯体を形成可能な配位子であることが好ましい。

本発明では、配位子を限定するものではないが、中性配位子である、カルボン酸、含窒素有機化合物、含窒素芳香族複素環式化合物、β−ジケトン類、およびホスフィンオキサイドから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
また希土類錯体の配位子として、一般式 Ｒ^１ＣＯＣＨＲ^２ＣＯＲ^３（式中、Ｒ^１はアリール基、アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基、アラルキル基又はそれらの置換体を、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基、アラルキル基又はアリール基を、Ｒ^３はアリール基、アルキル基、シクロアルキル基、シクロアルキルアルキル基、アラルキル基又はそれらの置換体をそれぞれ示す）で表わされるβ−ジケトン類を含有してもよい。

β−ジケトン類としては、具体的にはアセチルアセトン、パーフルオロアセチルアセトン、ベンゾイル−２−フラノイルメタン、１，３−ビス（３−ピリジル）−１，３−プロパンジオン、ベンゾイルトリフルオロアセトン、ベンゾイルアセトン、５−クロロスルフォニル−２−テノイルトリフルオロアセトン、ジ（４−ブロモ）ベンゾイルメタン、ジベンゾイルメタン、ｄ，ｄ−ジカンフォリルメタン、１，３−ジシアノ−１，３−プロパンジオン、ｐ−ビス（４，４，５，５，６，６，６−ヘプタフルオロ−１，３−ヘキサンジノイル）ベンゼン、４，４′−ジメトキシジベンゾイルメタン、２，６−ジメチル−３，５−ヘプタンジオン、ジナフトイルメタン、ジピバロイルメタン、ビス（パーフルオロ−２−プロポキシプロピオニル）メタン、１，３−ジ（２−チエニル）−１，３−プロパンジオン、３−（トリフルオロアセチル）−ｄ−カンファー、６，６，６−トリフルオロ−２，２−ジメチル−３，５−ヘキサンジオン、１，１，１，２，２，６，６，７，７，７−デカフルオロ−３，５−ヘプタンジオン、６，６，７，７，８，８，８−ヘプタフルオロ−２，２−ジメチル−３，５−オクタンジオン、２−フリルトリフルオロアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン、３−（ヘプタフルオロブチリル）−ｄ−カンファー、４，４，５，５，６，６，６−ヘプタフルオロ−１−（２−チエニル）−１，３−ヘキサンジオン、４−メトキシジベンゾイルメタン、４−メトキシベンゾイル−２−フラノイルメタン、６−メチル−２，４−ヘプタンジオン、２−ナフトイルトリフルオロアセトン、２−（２−ピリジル）ベンズイミダゾール、５，６−ジヒドロキシ−，１０−フェナントロリン、１−フェニル−３−メチル−４−ベンゾイル−５−ピラゾール、１−フェニル−３−メチル−４−（４−ブチルベンゾイル）−５−ピラゾール、１−フェニル−３−メチル−４−イソブチリル−５−ピラゾール、１−フェニル−３−メチル−４−トリフルオロアセチル−５−ピラゾール、３−（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）−２，４−ペンタンジオン、３−フェニル−２，４−ペンタンジオン、３−［３′，５′−ビス（フェニルメトキシ）フェニル］−１−（９−フェナンチル）−１−プロパン−１，３−ジオン、５，５−ジメチル−１，１，１−トリフルオロ−２，４−ヘキサンジオン、１−フェニル−３−（２−チエニル）−１，３−プロパンジオン、３−（ｔ−ブチルヒドロキシメチレン）−ｄ−カンファー、１，１，１−トリフルオロ−２，４−ペンタンジオン、１，１，１，２，２，３，３，７，７，８，８，９，９，９−テトラデカフルオロ−４，６−ノナンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、４，４，４−トリフルオロ−１−（２−ナフチル）−１，３−ブタンジオン、１，１，１−トリフルオロ−５，５−ジメチル−２，４−ヘキサンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−オクタンジオン、２，２，６−トリメチル−３，５−ヘプタンジオン、２，２，７−トリメチル−３，５−オクタンジオン、４，４，４−トリフルオロ−１−（チエニル）−１，３−ブタンジオン（ＴＴＡ）、１−（ｐ−ｔ−ブチルフェニル）−３−（Ｎ−メチル−３−ピロール）−１，３−プロパンジオン（ＢＭＰＰ）、１−（ｐ−ｔ−ブチルフェニル）−３−（ｐ−メトキシフェニル）−１，３−プロパンジオン（ＢＭＤＢＭ）、１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオン、べンゾイルアセトン、ジべンゾイルアセトン、ジイソブチロイルメタン、ジビパロイルメタン、３−メチルペンタン−２，４−ジオン、２，２−ジメチルペンタン−３，５−ジオン、２−メチル−１，３−ブタンジオン、１，３−ブタンジオン、３−フェニル−２，４−ペンタンジオン、１，１，１−トリフロロ−２，４−ペンタンジオン、１，１，１−トリフロロ−５，５−ジメチル−２，４−ヘキサンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、３−メチル−２，４−ペンタンジオン、２−アセチルシクロペンタノン、２−アセチルシクロヘキサノン、１−ヘプタフロロプロピル−３−ｔ−ブチル−１，３−プロパンジオン、１，３−ジフェニル−２−メチル−１，３−プロパンジオン、又は１−エトキシ−１，３−ブタンジオン等が挙げられる。

希土類錯体の中性配位子の含窒素有機化合物、含窒素芳香族複素環式化合物、ホスフィンオキサイドとしては、たとえば、１，１０−フェナントロリン、２−２′−ビピリジル、２−２′−６，２″−ターピリジル、４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン、２−（２−ピリジル）ベンズイミダゾール、トリフェニルホスフィンオキサイド、トリ−ｎ−ブチルホスフィンオキサイド、トリ−ｎ−オクチルホスフィンオキサイド、トリ−ｎ−ブチルホスフェート等が挙げられる。

上記のような配位子を有する希土類錯体として、中でも波長変換効率の観点から、例えば、Ｅｕ（ＴＴＡ）_３Ｐｈｅｎ、Ｅｕ（ＢＭＰＰ）_３Ｐｈｅｎ、Ｅｕ（ＢＭＤＢＭ）_３Ｐｈｅｎ、等を好ましく利用できる。
Ｅｕ（ＴＴＡ）_３Ｐｈｅｎの製造法は、例えば、Ｍａｓａｙａ Ｍｉｔｓｕｉｓｈｉ， Ｓｈｉｎｊｉ Ｋｉｋｕｃｈｉ， Ｔｏｋｕｊｉ Ｍｉｙａｓｈｉｔａ， Ｙｕｔａｋａ Ａｍａｎｏ， Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．２００３， １３， ２８５−２８７９に開示されている方法を参照できる。

有機蛍光体を用いる場合は、例えば、赤色系の発光を得たい場合は、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いればよい。

また、緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ′−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いればよい。

また、青色系の発光を得たいときは、９，１０−ビス（２−ナフチル）−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９′−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（略称：ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を発光物質として用いればよい。

（透明材料）
本発明において前記蛍光色素は、前記透明材料に含有され、球状をなし、前記透明材料を構成するモノマ化合物としては特に制限はないが、光の散乱抑制の観点から、ビニル化合物であることが好ましい。特に、蛍光色素として希土類錯体など、耐湿性の弱い物質では、これを球体内に閉じ込めることにより、耐湿性を増すこともできる。
また前記蛍光色素を前記透明材料に含有させ、形状を球状にする方法としては、例えば、前記蛍光色素をモノマ化合物に溶解、あるいは分散調製し、これを重合することで乳化、あるいは懸濁重合により調製することができる。具体的には、例えば蛍光色素およびビニル化合物を含む混合物を調製し、ラジカル重合開始剤を用いてビニル化合物を重合することで、蛍光色素が含有された球状樹脂粒子として球状蛍光体を構成することができる。

（ビニル化合物）
本発明においてビニル化合物とは、エチレン性不飽和結合を少なくとも１つ有する化合物であれば特に制限はなく、重合反応した際にビニル樹脂、特にアクリル樹脂又はメタクリル樹脂になり得るアクリルモノマ、メタクリルモノマ、アクリルオリゴマー、メタクリルオリゴマー等を特に制限なく用いることができる。本発明において好ましくは、アクリルモノマ、およびメタクリルモノマ等が挙げられる。

アクリルモノマ、およびメタクリルモノマとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、これらのアルキルエステルが挙げられ、またこれらと共重合し得るその他のビニル化合物を併用しても良く、１種単独でも、２種類以上を組み合わせて用いることもできる。

アクリル酸アルキルエステル、およびメタクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸無置換アルキルエステルおよびメタクリル酸無置換アルキルエステル；ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート；テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート；ベンジル（メタ）アクリレート；多価アルコールにα，β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物（例えば、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート（エチレン基の数が２〜１４のもの）、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンプロポキシトリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート（プロピレン基の数が２〜１４のもの）、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡポリオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡトリオキシエチレンジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡデカオキシエチレンジ（メタ）アクリレート等）；グリシジル基含有化合物にα，β−不飽和カルボン酸を付加して得られる化合物（例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルトリアクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジアクリレート等）；多価カルボン酸（例えば、無水フタル酸）と水酸基及びエチレン性不飽和基を有する物質（例えば、β−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート）とのエステル化物；アクリル酸若しくはメタクリル酸のアルキルエステル（例えば、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ブチルエステル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステル）；ウレタン（メタ）アクリレート（例えば、トリレンジイソシアネートと２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸エステルとの反応物、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとシクロヘキサンジメタノールと２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸エステルとの反応物等）；これらのアルキル基に水酸基、エポキシ基、ハロゲン基等が置換したアクリル酸置換アルキルエステル又はメタクリル酸置換アルキルエステル；等が挙げられる。

また、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルと共重合し得るその他のビニル化合物としては、アクリルアミド、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、スチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。これらのビニルモノマは、１種単独でも、２種類以上を組み合わせて用いることができる。

本発明におけるビニル化合物としては、形成される樹脂粒子の屈折率が所望の値になるように適宜選択することが好ましく、アクリル酸アルキルエステルおよびメタクリル酸アルキルエステルから選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましく、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、およびメタクリル酸プロピルから選ばれる少なくとも１種を用いることがより好ましい。

（ラジカル重合開始剤）
本発明においてはビニル化合物を重合させるためにラジカル重合開始剤を用いることが好ましい。ラジカル重合開始剤としては、特に制限なく通常用いられるラジカル重合開始剤を用いることができる。例えば、過酸化物等が好ましく挙げられる。具体的には、熱により遊離ラジカルを発生させる有機過酸化物やアゾ系ラジカル開始剤が好ましい。
有機化酸化物としては例えば、イソブチルパーオキサイド、α，α′ビス（ネオデカノイルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシネオデカノエート、ジ−ｎ−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−ｓ−ブチルパーオキシジカーボネート、１，１，３，３−テトラメチルブチルネオデカノエート、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシネオデカノエート、ジ−２−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ（エチルヘキシルパーオキシ）ジカーボネート、ｔ−ヘキシルネオデカノエート、ジメトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ（３−メチル−３−メトキシブチルパーオキシ）ジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、サクニックパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（２−エチルヘキサノイル）ヘキサン、１−シクロヘキシル−１−メチルエチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、４−メチルベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｍ−トルオノイルベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）２−メチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサノン、２，２−ビス（４，４−ジブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロドデカン、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｍ−トルオイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート、α，α′ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ヘキシルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタン等を使用することができる。
アゾ系ラジカル開始剤としては、たとえば、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ、別名Ｖ−６０）、２，２′−アゾビス（２−メチルイソブチロニトリル）（別名Ｖ−５９）、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（別名Ｖ−６５）、ジメチル−２，２′−アゾビス（イソブチレート）（別名Ｖ−６０１）、２，２′−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）（別名Ｖ−７０）などが挙げられる。

ラジカル重合開始剤の使用量は、前記ビニル化合物の種類や形成される樹脂粒子の屈折率等に応じて適宜選択することができ、通常用いられる使用量で使用される。具体的には例えば、ビニル化合物に対して０．０１〜２質量％で使用することができ、０．１〜１質量％で使用することが好ましい。

＜球状蛍光体を含む波長変換フィルタの製造方法＞
本発明の球状蛍光体を含む波長変換フィルタは、波長変換能を有する。例えば、図１に示すように、紫外光を可視光へと変換する波長変換フィルタとして用いることができる。

本発明の波長変換フィルタは、例えば、ＬＥＤ照明、エレクトロルミネッセンス照明等に用いることができる。

本発明の波長変換フィルタは、球状蛍光体を含んでいればよく、波長変換フィルタの構成に制限はない。本発明の実施形態の波長変換フィルタの構成例を図２に示す。例えば、波長変換フィルタは、支持体１００と、球状蛍光体を含有する光学機能層１２０とを含み、必要に応じて、下塗り層１１０、反射防止層１３０、ハードコート層１４０、潤滑層１５０等を設けることができる。図２（ａ）に示すように、支持体１００の一方の表面上に、下塗り層１１０、光学機能層１２０、反射防止層１３０、ハードコート層１４０及び潤滑層１５０を積層してもよい。あるいはまた、図２（ｂ）に示すように、透明支持体の一方の表面上に下塗り層１１０、光学機能層１２０、ハードコート層１４０及び潤滑層１５０を積層し、他方の表面上に下塗り層１１０、反射防止層１３０及び潤滑層１５０を積層してもよい。あるいはまた、本発明の波長変換フィルタは、図２（ｃ）に示すように、本発明の球状蛍光体を含有する光学機能支持体１０５の表面上に下塗り層１１０、反射防止層１３０、ハードコート層１４０及び潤滑層１５０を積層した構造であってもよい。球状蛍光体を含有する光学機能層１２０又は光学機能支持体１０５は、波長変換層として機能する。

支持体１００の材料としては、例えば、ガラス等の無機材料；ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、スチレン−ブタジエンコポリマー、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、エチレン‐酢酸ビニル共重合樹脂、エポキシ樹脂、ポリフルオレン樹脂、シリコーン樹脂等の合成高分子材料を用いることができる。支持体１００は可視光に対して８０％以上の透過率を有することが好ましく、８６％以上の透過率を有することがさらに好ましい。透明支持体１００のヘイズは、２％以下であることが好ましく、１％以下であることがさらに好ましい。透明支持体１００の屈折率は、１．４５〜１．７０であることが好ましい。

図２中の各層には、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、無機微粒子等を添加してもよい。また、支持体１００に各種の表面処理を施してもよい。該表面処理は、例えば、薬品処理、機械的処理、コロナ放電処理、火焔処理、紫外線照射処理、高周波処理、グロー放電処理、活性プラズマ処理、レーザー処理、混酸処理、オゾン酸化処理等を含む。

光学機能層１２０又は光学機能支持体１０５の構成物としては、必要に応じて、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等のバインダー樹脂や、光安定剤、硬化剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、界面活性剤、帯電防止剤、難燃剤、滑剤、重金属不活性剤、ハイドロタルサイト、有機カルボン酸、着色剤、加工助剤、無機添加剤、充填剤、透明化剤、造核剤、結晶化剤等の各種添加剤を使用することができる。

光学機能層１２０又は光学機能支持体１０５は、球状蛍光体を少なくとも１種類含有していれば特に形態を問わないが、例えば、球状蛍光体をバインダー樹脂中に分散した樹脂液から得られるフィルム、フィルタからなってもよいし、球状蛍光体のみからなる単独膜又は積層体からなってもよい。光学機能層１２０及び光学機能支持体１０５の厚みは用途等に応じて適宜選択され、特に制限されるものではないが、光学機能層１２０の厚みは０．１〜３００μｍの範囲から、光学機能支持体１０５の厚みは１０〜１０００μｍの範囲から、それぞれ選択されることが好ましい。

光学機能層１２０又は光学機能支持体１０５の製造方法は、例えば溶媒中に分散した後ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、スピンコート法あるいはエクストルージョンコート法によって恒久支持体又は一時支持体上に塗膜形成する方法が挙げられる。

上記溶媒としては、特に制限されないが、例えば、水、アルコール系、ジオール系、ケトン系、エステル系、エーテル系、脂肪族又は脂環族炭化水素系、芳香族炭化水素系、シアノ基を有する炭化水素、ハロゲン化芳香族炭化水素系等が挙げられる。

あるいはまた、光学機能層１２０又は光学機能支持体１０５の製造方法として、球状蛍光体と高分子材料とを含む混合物を押出成形、キャスト成形又はロール成形して、直接的に自立層を形成してもよい。用いることのできる高分子材料は、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース等のセルロースエステル； ポリアミド； ポリカーボネート； ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ− １，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−１，２−ジフェノキシエタン−４，４′−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル；ポリスチレン；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン；ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂；ポリカーボネート；ポリスルホン；ポリエーテルスルホン；ポリエーテルケトン；ポリエーテルイミド；ポリオキシエチレン；ノルボルネン；エチレン‐酢酸ビニル共重合樹脂等を含む。

光学機能層１２０又は光学機能支持体１０５を色変換層として機能させる場合、球状蛍光体の使用量を球状蛍光体に含まれる蛍光色素が、通常波長変換フィルタの単位面積当たり１〜１０００ｍｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは５〜３００ｍｇ／ｍ^２の範囲内とすることが望ましい。このような範囲の使用量とすることにより、充分な波長変換効果を発揮するとともに、色変換発光デバイス及び光電変換デバイスで適切な色変換効率及び光電変換効果を発揮する。図２（ｃ）の構成で用いられる光学機能支持体１０５を色変換層として用いる場合も、同様の範囲内の使用量において球状蛍光体を用いることが好ましい。上記の単位面積当たりの好ましい使用量を満たすためには、使用するバインダー樹脂の種類等によっても異なるが、例えばバインダー樹脂１００質量部に球状蛍光体０．００１〜１０質量部の割合で配合した樹脂液を用いて、前述の好ましい範囲の厚みを持つ光学機能層１２０又は光学機能支持体１０５を形成することが望ましい。

反射防止層１３０は、本態様の波長変換フィルタにおける反射を防止して光透過率を向上させるための層である。反射防止層１３０は、透明支持体１００よりも低い屈折率を有する材料から形成される低屈折率層であってもよい。低屈折率層の屈折率は、１．２０〜１．５５であることが好ましく、１．３０〜１．５０であることがさらに好ましい。低屈折率層の厚さは、５０〜４００ｎｍであることが好ましく、５０〜２００ｎｍであることがさらに好ましい。低屈折率層は、屈折率の低い含フッ素ポリマーからなる層、ゾルゲル法により得られる層、あるいは微粒子を含む層として形成することができる。微粒子を含む層では、微粒子間又は微粒子内のミクロボイドとして、低屈折率層中に空隙を形成することができる。微粒子を含む層は、３〜５０体積％の空隙率を有することが好ましく、５〜３５体積％の空隙率を有することがさらに好ましい。

反射防止層１３０を１つ又は複数の低屈折率層と１つ又は複数の中・高屈折率層との積層体から形成することによって、より広い波長領域の光反射を防止することができる。高屈折率層の屈折率は、１．６５〜２．４０であることが好ましく、１．７０〜２．２０であることがさらに好ましい。中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との中間の値となるように調整する。中屈折率層の屈折率は、１．５０〜１．９０であることが好ましく、１．５５〜１．７０であることがさらに好ましい。中・高屈折率層の厚さは、５ｎｍ〜１００μｍであることが好ましく、１０ｎｍ〜１０μｍであることがさらに好ましく、３０ｎｍ〜１μｍであることが最も好ましい。中・高屈折率層のヘイズは、後述のアンチグレア機能を付与する場合を除いて、５％以下であることが好ましく、３％以下であることがさらに好ましく、１％以下であることが最も好ましい。

中・高屈折率層は、比較的高い屈折率を有するポリマーバインダーを用いて形成することができる。屈折率が高いポリマーの例には、ポリスチレン、スチレン共重合体、ポリカーボネート、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、及び環状（脂環式又は芳香族）イソシアネートとポリオールとの反応で得られるポリウレタンが含まれる。その他の環状（芳香族、複素環式、脂環式）基を有するポリマーや、フッ素以外のハロゲン原子を置換基として有するポリマーも、屈折率が高い。二重結合を導入してラジカル硬化を可能にしたモノマーの重合反応によりポリマーを形成してもよい。

さらに高い屈折率を得るため、ポリマーバインダー中に無機微粒子を分散してもよい。分散させる無機微粒子の屈折率は、１．８０〜２．８０であることが好ましい。無機微粒子は、二酸化チタン（例、ルチル、ルチル／アナターゼの混晶、アナターゼ、アモルファス構造）、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム及び硫化亜鉛のような金属の酸化物又は硫化物から形成することが好ましい。酸化チタン、酸化錫及び酸化インジウムが特に好ましい。無機微粒子は、これらの金属の酸化物又は硫化物を主成分とし、さらに他の元素を含むことができる。主成分とは、粒子を構成する成分の中で最も含有量（質量％）が多い成分を意味する。他の元素の例には、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｈｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｐ及びＳが含まれる。あるいはまた、被膜形成性で溶剤に分散し得るか、それ自身が液状である無機材料、例えば、各種元素のアルコキシド、有機酸の塩、配位性化合物と結合した配位化合物（例、キレート化合物）、活性無機ポリマーを用いて、中・高屈折率層を形成することもできる。

反射防止層１３０は、その表面にアンチグレア機能（入射光を表面で散乱させて、膜周囲の景色が膜表面に移るのを防止する機能）を付与することができる。例えば、反射防止層１３０が形成される表面（たとえば、粗面化された下塗り層１１０等）に微細な凹凸を形成するか、あるいはエンボスロール等により反射防止層１３０表面に凹凸を形成することにより、アンチグレア機能を付与することができる。アンチグレア機能を有する反射防止層１３０は、一般に３〜３０％のヘイズを有する。

ハードコート層１４０は、その下に形成される層（光学機能層１２０及び／又は反射防止層１３０）を保護するための層であり、透明支持体１００よりも高い硬度を有する材料から形成される。ハードコート層１４０は、架橋しているポリマーを含むことが好ましい。ハードコート層は、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系のポリマー、オリゴマー又はモノマー（例、紫外線硬化型樹脂）を用いて形成することができる。シリカ系材料からハードコート層１４０を形成することもできる。

本態様の波長変換フィルタの表面に潤滑層１５０を形成してもよい。潤滑層１５０は、波長変換フィルタ表面に滑り性を付与し、耐傷性を改善する機能を有する。潤滑層１５０は、ポリオルガノシロキサン（例、シリコーンオイル）、天然ワックス、石油ワックス、高級脂肪酸金属塩、フッ素系潤滑剤又はその誘導体を用いて形成することができる。潤滑層１５０の厚さは、２〜２０ｎｍであることが好ましい。

上記の下塗り層１１０、反射防止層１３０、ハードコート層１４０、及び潤滑層１５０は、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法及びエクストルージョンコート法のような当該技術において知られている任意の塗布方法により形成することができる。シリカ系材料からハードコート層１４０を形成する際には、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、レーザーアブレーション等の当該技術において知られている任意の成膜技術を用いてハードコート層１４０を形成してもよい。

波長変換フィルタの各構成層は、その積層順序に従って１層ずつ順次形成してもよいし、２つ以上の層を同時塗布法により形成してもよい。

＜色変換発光デバイスの製造方法＞
本発明の色変換発光デバイスは、発光部（光源）と、色変換部として、本発明の波長変換フィルタとを有していれば特に限定はされず、従来の色変換発光デバイスに準じた構成とすることができる。例として図３に、カラーディスプレイ用の色変換発光デバイスの例を示す。図３に示した色変換発光デバイスは、支持体５０の上に発光層４０が設けられている。該発光層４０を発光させる手法は限定されないが、例えばＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子であれば発光層を電極で挟み電流を流すことで発光させることができる。

また、発光層４０上に赤、緑、青の色変換層２０Ｒ、２０Ｇ及び２０Ｂを設けることで、発光層４０から放出された光を色変換することができる。これらの色変換層の少なくとも１つが本発明の波長変換フィルタである。該波長変換フィルタは、変換後の波長に応じて、適宜赤、緑、青の色変換層２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂとすることができる。上記色変換層として、例えば、球状蛍光体をバインダー樹脂中に分散した樹脂液から得られたフィルムからなる波長変換フィルタを採用することができる。

更に適宜、赤、緑、青のカラーフィルタ層１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂを設けることができる。これらのカラーフィルタ層は、赤、緑、青の色変換層２０Ｒ、２０Ｇ及び２０Ｂにより変換された光の色座標又は色純度を最適化するために、必要に応じて設けられるものである。

支持体５０の材料として、例えば、波長変換フィルムにおける支持体１００の材料として挙げたガラス等の無機材料、合成高分子材料を用いることができる。発光層４０を発光させる電極を適宜作製するため、電極を形成しやすい支持体としてガラスが好ましい。

各色のカラーフィルタ層１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂは、所望される波長域の光のみを透過させる機能を持つ。各色のカラーフィルタ層１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂは、色変換層２０Ｒ、２０Ｇ及び２０Ｂによって波長分布変換されなかった光源からの光を遮断し、また色変換層２０Ｒ、２０Ｇ及び２０Ｂによって波長分布変換された光の色純度を向上させることに対して有効である。これらのカラーフィルタ層は、例えば液晶ディスプレイ用カラーフィルタ材料等を用いて形成してもよい。

図２に示したＲＧＢの色変換発光デバイスを一組の画素として、複数の画素を支持体上にマトリックス状に配置することによって、カラーディスプレイ用の色変換発光デバイスを形成することができる。色変換層の所望されるパターンは、使用される用途に依存する。赤、緑、及び青の矩形又は円形もしくはその中間の形状の区域を一組として、それをマトリックス状に透明支持体全面に作製してもよい。あるいはまた、微小の区域に分割された適当な面積比で配設される二種の色変換層を用いて、単独の色変換層では達成できない単一色を示すようにしてもよい。

図３の例ではＲＧＢ各色の色変換層を設けた場合を示したが、青色の光を放出する発光素子を光源として用いる場合には、青色に関して色変換層を用いずに、カラーフィルタ層のみを用いてもよい。

また、上記発光部としては、近紫外から可視域、好ましくは近紫外から青緑色の光を発する任意の光源を用いることができる。そのような光源の例は、無機ＥＬ発光素子、有機ＥＬ発光素子、プラズマ発光素子、冷陰極管、放電灯（高圧・超高圧水銀灯及びキセノンランプ等）、発光ダイオード等を含む。

本発明の色変換発光デバイスにおいて、図３に示されるようにカラーフィルタ層を設ける場合、発光部は色変換層の側に配置される。また、本発明の色変換発光デバイスにおいて、カラーフィルタ層を設けずに、例えば色変換部として図２に示される波長変換フィルタ（カラーフィルタ層を持たない）を用いる場合、発光部は波長変換フィルタのいずれかの側に配置されてもよく、また該波長変換フィルタは光源の表面に直接積層してもよい。

以下に、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

（実施例１）
＜蛍光色素の合成＞
まず、蛍光色素を合成する。４，４，４−トリフルオロ−１−（チエニル）−１，３−ブタンジオン（ＴＴＡ）２００ｍｇを７ｍｌのエタノールに溶解し、ここへ１Ｍの水酸化ナトリウム１．１ｍｌを加え混合した。７ｍｌのエタノールに溶かした６．２ｍｇの１，１０−フェナントロリンを先の混合溶液に加え、１時間攪拌した後、ＥｕＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ １０３ｍｇの３．５ｍｌ水溶液を加え、沈殿物を得る。これをろ別し、エタノールで洗浄し、乾燥をし、蛍光色素Ｅｕ（ＴＴＡ）_３Ｐｈｅｎを得た。

＜球状蛍光体の作製＞
上記の蛍光色素Ｅｕ（ＴＴＡ）_３Ｐｈｅｎ、１ｇ、メタクリル酸メチルを１００ｇ、熱ラジカル開始剤であるラウロイルパーオキサイドを、０．２ｇを２００ｍｌスクリュー管に入れ、超音波洗浄器とミックスローターを用いて、攪拌混合した。冷却管をつけたセパラブルフラスコにイオン交換水５００ｇ、界面活性剤としてポリビニルアルコール１．８％溶液４ｇを加え、攪拌した。これに先に調整したメタクリル酸メチルの混合液を加え、ホモジナイザーを用い、２０００ｒｐｍで２０秒間攪拌した。これを３５０ｒｐｍで攪拌しながら、６０℃に加熱し、３時間反応させた。この懸濁液を、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ ＬＳ１３３２０を用い、粒径を測定すると、体積平均径が、１０４μｍであった。沈殿物を濾別し、イオン交換水で洗浄し、６０℃で乾燥させ、懸濁重合による球状蛍光体を得た。

＜光学機能層用樹脂組成物の調整＞
透明樹脂（分散媒樹脂）として東ソー株式会社製のエチレン−酢酸ビニル樹脂、ウルトラセン６３４（「ウルトラセン」は登録商標）を１００ｇ、を用い、前記球状蛍光体を、１ｇ、１００℃に調整したロールミキサで混練し、光学機能層用樹脂組成物を得た。

＜光学機能層の作製＞
上記で得られた光学機能層用樹脂組成物を約３０ｇ、離型シートに挟み、０．２ｍｍ厚ステンレス製スペーサーを用い、熱板を８０℃に調整したプレスを用い、シート状にした。

＜光学機能層の発光高温高湿耐性の評価＞
作製した光学機能層を１０ｃｍ角に裁断し、試験片とした。この試験片にアズワン株式会社製ハンディーＵＶランプ、ＳＬＵＶ−４の３６５ｎｍの光を照射し、赤色発光の有無を観察した。観察した試験片を８５℃、８５％相対湿度に調整された恒温恒湿槽に入れ、適当な時間をおいて同様な観察をした。その結果、２５００時間まで発光が確認された。観察結果は比較例とともに表１に示す。

（比較例１）
実施例１の＜光学機能層用樹脂組成物の調整＞で、実施例の球状蛍光体のところを、蛍光色素Ｅｕ（ＴＴＡ）_３Ｐｈｅｎをそのまま０．２ｍｇとし、以下同様の手順、方法で、光学機能層を作製し、発光高温高湿耐性の評価を行った。その結果、２４時間後には発光が確認されなかった。観察結果は実施例とともに表１に示す。

表１より、比較例で用いた光学機能層と比較し、球状蛍光体を用いた実施例１の光学機能層は耐久性に優れる事が明らかである。以上より、本発明の球状蛍光体は、耐久性に優れ、色変換発光デバイスに好適である事が明らかである。

０５ 球状蛍光体、１０Ｒ 赤色フィルタ層、１０Ｇ 緑色フィルタ層、１０Ｂ 赤色フィルタ層、２０Ｒ 赤色変換層、２０Ｇ 緑色変換層、２０Ｂ 青色変換層、３０ ブラックマスク、４０ 発光層、５０ 支持体、１００ 支持体、１０５ 光学機能支持体、１１０ 下塗り層、１２０ 光学機能層、１３０ 反射防止層、１４０ ハードコート層
１５０ 潤滑層。

Claims (7)

1. 蛍光色素を少なくとも一種含有する透明材料が、球状であることを特徴とする球状蛍光体。
2. 蛍光色素が、有機蛍光体又は希土類金属錯体であることを特徴とする請求項１に記載の球状蛍光体。
3. 透明材料が、透明樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の球状蛍光体。
4. 透明材料が、透明ビニル樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の球状蛍光体。
5. 蛍光色素を溶解又は分散させたビニルモノマを、乳化重合又は、懸濁重合により調製してなる球状樹脂粒子である、請求項１〜４のいずれかに記載の球状蛍光体。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のいずれかの球状蛍光体を少なくとも１種含む波長変換能を有する波長変換フィルタ。
7. 発光部と、請求項６に記載の波長変換フィルタとを備えた色変換発光デバイス。

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