JP2013254651A - 蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、及び照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】視野角によって色味の変わらない良好な視野角色表示特性を有する蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、及び照明装置を提供する。
【解決手段】蛍光体基板は、励起光によって励起され、蛍光を発する蛍光体層が一面に形成された基板と、基板と蛍光体層の間に、少なくとも蛍光体層から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、励起光によって蛍光を発する蛍光体層を備えた蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、照明装置に関する。
近年、社会の高度情報化に伴い、フラットパネルディスプレイのニーズが高まっている。フラットパネルディスプレイとしては、例えば、非自発光型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、自発光型のプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、無機エレクトロルミネセンス（無機ＥＬ）ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンス（以下、「有機ＥＬ」または「有機ＬＥＤ」とも言う）ディスプレイ等が挙げられる。
これらフラットパネルディスプレイの中でも、特に、液晶ディスプレイでは、一般に透過型の液晶表示素子の背面に光源として照明装置を設け、液晶素子を背面から照射することで視認性を向上させている。
このような液晶ディスプレイでは、光源からの出射光は一般的に非偏光であり、液晶表示素子の照明光入射側に配置した偏光板で５０％以上が吸収されてしまい、光源光の利用効率が低い。また、光源として白色光源を用い、３原色あるいは４原色に対応したマイクロカラーフィルターを表示面内に配置し、加法混色によりカラー表示を行うカラー液晶表示装置では、カラーフィルターで７０％を超える光が吸収されるため、光源光の利用効率が非常に低く、光利用効率の高効率化が大きな課題となっている。
こうした課題を解決するために、例えば、透明電極形成面が対向するように、一定の間隙をもって配置された一対の透明基板と、該透明基板間に挟持された液晶層と、一対の透明基板の透明電極により形成されるマトリクス状の画素に画像信号に対応した電圧を印加する電圧印加手段を有する液晶表示素子と、青色域から青緑色域の光を発する照明装置と、青色域から青緑色域の光を励起光として赤色光を発光する波長変換用蛍光体と、青色域から青緑色域の光を励起光として緑色光を発光する波長変換用蛍光体、青色域から青緑色域以外の光をカットするカラーフィルターと、を備えたカラー表示装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
こうした特許文献１、２などに記載された構成によれば、青色表示画素として青色光源から発光した青色光をそのまま利用できるので、光利用効率を高くすることができる。 しかしながら、青色光源を用いた液晶表示装置においては、表示画像を表示面から傾斜した斜め方向から観察すると、黄色味に色づいて視野角色表示特性が低下するという課題があった。
こうした視野角色表示特性の低下を改善するために、例えば、青色光を発光する青色光源と、液晶セル及び該液晶セルを挟持する一対の偏向板を有する液晶素子と、該青色光により励起されて赤色の蛍光を発する蛍光体、及び、該青色光により励起されて緑色の蛍光を発する蛍光体を有するカラーフィルターと、少なくとも該青色光を散乱させる光散乱フィルムとを含むことを特徴とする液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
また、発光層と外部との間に、正面輝度値と視野角５０°〜７０°方向の輝度値が、正面輝度値＜５０°〜７０°方向の輝度値を満たすように光の進行方向を反射、屈折により乱れさせる層を設け、立体角の関係から光量の割合の大きい広角領域の光を外部に取り出せるようにして、光の取出し効率を改善した有機ＥＬ素子も知られている（例えば、特許文献４参照）。
特開２０００−１３１６８３号公報 特開２００６−３０９２２５号公報 特開２００９−２４４３８３号公報 特開２００４−２９６４２３号公報
JEITA FPD「人間工学シンポジウム」2010/03/05
しかしながら、特許文献１、２に記載された表示装置では、青色表示画素として青色光源から発光した青色光をそのまま利用できるので、光利用効率を高くすることができるものの、青色光源を用いるために、画素に蛍光体を用いることによって個々の画素の発光プロファイルの広視野角化は図れる一方、画素間で発光プロファイルが異なる場合には、視野角色表示特性が低下するという課題があった。
また、蛍光体層は等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光を放射する特性を有することから、ディスプレイの明るさの度合いで定義される輝度の視野角特性を考えた場合、立体角の関係から視野角（発光面に垂直な方向の面と視認方向が成す角）が０°から８０°付近までの間では、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるようなプロファイルを有することが多い。ディスプレイを視認する方向は、０°付近方向が大半であり、テレビでも、その視認方向は６０°程度までである（例えば、参考文献１参照）。従って、光を有効に利用するためには、蛍光体の発光プロファイルを最適化する手立てが必要であった。
また、特許文献３に記載された液晶表示装置では、少なくとも青色画素に青色光を散乱させる光散乱フィルムを有するため、青色画素からの発光の高視野角化を図ることができるものの、光散乱フィルムには青色光を散乱させる機能しか付与されていないため、赤色画素と緑色画素の発光プロファイルを合せ込むことはできない。即ち、各画素間の発光プロファイルを合せる手立てが取られていないため、表示画像を斜めから見たときに色味が変化し、視野角色表示特性が低下するという課題があった。
また、青色光を散乱させる機能しか付与されていないため、蛍光体を用いた赤色画素と緑色画素の発光プロファイルを最適化することはできず、特許文献１、２に記載された表示装置と同様に、光の利用効率が不十分であるという課題があった。更に、光散乱フィルムを構成するベースフィルムが、光散乱層と蛍光体層の間に介在するため、１画素から発光した光が、例えば、ベースフィルムと光散乱層の界面で反射され、隣接する画素に侵入することにより、色滲みが発生するという課題があった。
また、特許文献４に記載された有機ＥＬ素子では、出射光の発光プロファイルを合せる手立てが取られていないため、表示画像を斜めから見たときに色味が変化し、視野角色表示特性が低下するという課題があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、蛍光体層と配光調整層を組み合わせることによって、蛍光体層から発した蛍光の発光プロファイルを、最適な配光プロファイルに調整することが可能であり、かつ異なる発光プロファイルを持つ複数の蛍光体層を有する場合には、それぞれの蛍光体層に適合した少なくとも１つ以上の配光調整層を蛍光体層と組み合わせることによって、異なる蛍光体層からの発光プロファイルを合せ込むことが可能であり、視野角によって色味の変わらない良好な視野角色表示特性を有する蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、及び照明装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、及び照明装置を提供した。
すなわち、本発明の蛍光体基板は、励起光によって励起され、蛍光を発する蛍光体層が一面に形成された基板と、少なくとも前記蛍光体層から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層が形成されていることを特徴とする。
前記配光調整層が、少なくとも１つ以上の粒子を混合した透光性樹脂を含む光散乱材料で構成されていることを特徴とする。
本発明の発光デバイスは、前記各項記載の蛍光体基板と、前記励起光を発する励起光源とを備えたことを特徴とする。
前記配光調整層は、前記基板と前記蛍光体層の間に配されていることを特徴とする。
前記配光調整層は、前記基板における前記励起光の入射面と対面する出射面から、前記出射面と垂直な法線方向である視野角０°方向の輝度値Ｌ１と、視野角０°よりも大きい視野角の輝度値Ｌ２との関係が、少なくともＬ１≧Ｌ２を満たすように蛍光を出射させることを特徴とする。
また、前記配光調整層は、前記輝度値Ｌ１と、前記視野角が６０°方向の輝度値Ｌ３との関係が少なくともＬ３／Ｌ１≧０．８を満たすように蛍光を出射させることを特徴とする。
前記蛍光体層の厚み方向に沿った少なくとも１つ以上の側面に光反射性の障壁が形成されていることを特徴とする。
また、前記蛍光体層における前記励起光の入射面側には、前記励起光の波長範囲のうちピーク波長域の励起光を少なくとも透過し、かつ前記蛍光体層から発した前記蛍光の波長範囲のうちピーク波長域の蛍光を少なくとも反射させる波長選択層が形成されていることを特徴とする。
前記蛍光体層と前記波長選択層との間に、前記蛍光体層よりも屈折率が小さい低屈折率層が配されていることを特徴とする。
また、前記低屈折率層は、前記配光調整層と前記蛍光体層との間にも更に配されていることを特徴とする。
また、前記低屈折率層の屈折率は、１〜１．５の範囲であることを特徴とする。
前記低屈折率層は、気体から構成されることを特徴とする。
また、前記蛍光体層は、前記基板の一面に複数並べて配列されていることを特徴とする。
また、前記配光調整層は、複数の前記蛍光体層のそれぞれに対応するように複数並べて配列されていることを特徴と。
互いに隣接する前記蛍光体層どうしの間に光吸収層を更に配したことを特徴とする。
また、前記光吸収層は、互いに隣接する前記配光調整層どうしの間にも更に配したことを特徴とする。
また、前記光吸収層は、前記障壁の厚み方向に垂直に広がる上面、或いは下面の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする。
前記障壁の少なくとも前記蛍光体層と接する部分が光散乱性を有することを特徴とする。
また、前記障壁の少なくとも前記蛍光体層と接する部分が凹凸形状を成すことを特徴とする。
また、前記配光調整層は、前記基板における前記励起光の入射面と対面する出射面に沿って広がることを特徴とする。
本発明の表示装置は前記各項に記載の発光デバイスを備えたことを特徴とする。
前記励起光源は紫外線波長域の励起光を出射し、
前記蛍光体層は、前記紫外線波長域の励起光によって赤色光を発する赤色画素を構成する赤色蛍光体層と、前記紫外線波長域の励起光によって緑色光を発する緑色画素を構成する緑色蛍光体層と、前記紫外線波長域の励起光によって青色光を発する青色画素を構成する青色蛍光体層と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
前記励起光源は青色波長域の励起光を出射し、
前記蛍光体層は、前記青色波長域の励起光によって赤色光を発する赤色画素を構成する赤色蛍光体層と、前記青色波長域の励起光によって緑色光を発する緑色画素を構成する緑色蛍光体層と、を少なくとも備え、また前記青色波長域の励起光を散乱させる青色画素を構成する青色散乱体層を備えたことを特徴とする。
また、前記青色散乱体層と、前記配光調整層とを一体に形成したことを特徴とする。
前記励起光源は青色波長域の励起光を出射し、
前記蛍光体層は、前記青色波長域の励起光によって赤色光を発する赤色画素を構成する赤色蛍光体層と、前記青色波長域の励起光によって緑色光を発する緑色画素を構成する緑色蛍光体層と、前記青色波長域の励起光によって青色光を発する青色画素を構成する青色蛍光体層と、を少なくとも備えたことを特徴とする。
前記励起光源に対応するアクティブマトリックス駆動素子を配置したことを特徴とする。
また、前記励起光源は、発光ダイオード、有機エレクトロルミネセンス素子、無機エレクトロルミネセンス素子のいずれかから構成されることを特徴とする。
前記励起光源は面状光源を成し、前記励起光源と前記基板との間に、前記励起光の透過率を制御可能な液晶素子を形成したことを特徴とする。
また、前記励起光源から出射される励起光は、指向性を有していることを特徴とする。
前記励起光源と前記基板との間に、波長４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下における消光比が１００００以上となる偏光板を設けたことを特徴とする。
また、前記蛍光体層と前記配光調整層の間、或いは、前記配光調整層と前記基板との間の少なくとも一方にカラーフィルターを設けたことを特徴とする。
光出射面から出射される光の正面方向における色度ｕ’，ｖ’の値に対する、全方位の色度ｕ’，ｖ’の値の色変化Δｕ’ｖ’が０．０１以下であることを特徴とする。
また、前記配光調整層、或いは、前記基板に重ねて、外光の反射を防止する外光反射防止層を設けたことを特徴とする。
また、前記外光反射防止層の屈折率は、厚み方向に沿って漸増または漸減する屈折率勾配を有することを特徴とする。
本発明の照明装置は、前記各項に記載の発光デバイスを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、蛍光体層から発した蛍光の発光プロファイルを、最適な配光プロファイルに調整することが可能であり、さらに、異なる発光プロファイルを有する蛍光体層の配光プロファイルを合せ込むことが可能であり、視野角によって色味の変わらない良好な視野角色表示特性を有する蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、及び照明装置を提供することができる。
従来の発光デバイスの第一例を示す概略断面図である。 従来の発光デバイスの第二例を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第一実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第二実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第三実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第四実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第五実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第六実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第七実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第八実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第九実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第十実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第十一実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第十ニ実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第十三実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第十四実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第十五実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る発光デバイスの第十六実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る表示装置を構成する有機EL素子基板を示す概略断面図である。 本発明に係る表示装置を構成するLED基板を示す概略断面図である。 本発明に係る表示装置を構成する無機EL素子基板を示す概略断面図である。 本発明に係る表示装置を構成する有機ELディスプレイを示す概略断面図である。 本発明に係る表示装置を構成する有機ELディスプレイを示す概略平面図である。 本発明に係る表示装置の概略断面図である。 本発明に係る表示装置の概略断面図である。 本発明に係る表示装置の一適用例である携帯電話を示す外観図である。 本発明に係る表示装置の一適用例である薄型テレビを示す外観図である。 本発明に係る有機EL照明の実施形態を示す概略断面図である。 本発明に係る照明装置の実施形態を示す概略断面図である。 実施形態における視野角を説明した説明図である。
「従来の発光デバイス：第一例」
まず最初に、本願発明の発光デバイスとの差異を明確にするために、従来の発光デバイスの構成、作用について説明する。
図１は、従来の発光デバイスの第一例を示す概略断面図である。
従来の発光デバイス１０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する蛍光体層１２が形成された基板１３とから概略構成されている。
一般的に蛍光体層に外部から励起光を入射した場合、蛍光体層は等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光を放射する特性を有する。ディスプレイの明るさの度合いで定義される輝度の視野角特性を考えた場合、蛍光体層から発光し、基板を介して外部に取り出される光は、図１に示すように、立体角の関係から視野角（発光面に垂直な方向の面と視認方向が成す角）が０°から８０°付近までの間では、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるようなプロファイルを有することが多い。ディスプレイを視認する方向は、０°付近方向が大半であり、テレビでも、その視認方向は６０°程度までである。従って、光を有効に利用できないという課題がある。
「従来の発光デバイス：第二例」
図２は、従来の発光デバイスの第二例を示す概略断面図である。
従来の発光デバイス２０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層２１と、第二の蛍光体層２２と、第三の蛍光体層２３と、互いに隣接した前記蛍光体層どうしの間にそれぞれ光吸収層２４が形成された基板１３とから概略構成されている。
発光デバイスが、図２に示すような複数の異なる蛍光体層で構成されている場合には、蛍光体層から発光し、基板を介して外部に取り出される光の配光プロファイルは、各蛍光体層によって異なることがある。このような場合、表示画像を正面から見たときと、斜めから見たときで色味が変化し、視野角色表示特性が低下するという課題がある。
以下、図面を参照して、本発明に係る蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、及び照明装置の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
なお、以下に詳細に説明する蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、及び照明装置の各実施形態において、視野角という用語は、図３０に示すように、蛍光体Ｆｍが形成された（透明な）基板Ｐからなる蛍光体基板ＦＰの光（蛍光）の出射面ＦＰａに沿った方向を視野角９０°、この出射面に対して垂直な方向を視野角０°と定義する。例えば、視野角４５°と言った場合、蛍光体基板のの出射面に沿った方向（９０°）と、出射面に対して垂直な方向（０°）との間の４５°に傾斜した角度を示す。
「発光デバイス」
（１）第一実施形態
図３は、第一実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。
発光デバイス３０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する蛍光体層１２が形成された基板１３と、前記基板１３と前記蛍光体層１２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層３１から概略構成される。
蛍光体層１２は、基板１３の一方の面に形成されており、蛍光体層１２と基板１３の間には、配光調整層３１が形成されている。
以下、発光デバイス３０を構成する各構成部材およびその形成方法について具体的に説明するが、本実施形態はこれら構成部材および形成方法に限定されるものではない。
蛍光体を励起する励起光源１１としては、紫外光、青色光を発光する光源が用いられる。このような光源としては、例えば、紫外発光ダイード（以下、「紫外ＬＥＤ」と略すこともある。）、青色発光ダイード（以下、「青色ＬＥＤ」と略すこともある。）、紫外発光無機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「紫外発光無機ＥＬ素子」と略すこともある。）、青色発光無機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「青色発光無機ＥＬ素子」と略すこともある。）、紫外発光有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「紫外発光有機ＥＬ素子」と略すこともある。）、青色発光有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「青色発光有機ＥＬ素子」と略すこともある。）等の発光素子が挙げられる。励起光源１１としては、上記のようなものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、励起光源１１を直接スイッチングすることにより、画像を表示するための、発光のＯＮ／ＯＦＦを制御することが可能であるが、励起光源１１と蛍光体層１２との間に、液晶のようなシャッター機能を有する層を配置し、それを、制御することによって、発光のＯＮ／ＯＦＦを制御することも可能である。また、液晶のようなシャッター機能を有する層と励起光源１１の両方について、ＯＮ／ＯＦＦを制御することも可能である。
蛍光体層１２は、紫外ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、紫外発光無機ＥＬ素子、青色発光無機ＥＬ素子、紫外発光有機ＥＬ素子、青色発光有機ＥＬ素子等の発光素子からの励起光を吸収し、赤色、緑色、青色に発光する赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層から構成されている。
赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色蛍光体層は、例えば、平面視矩形状の薄膜からなる。
また、必要に応じて、シアン、イエローに発光する蛍光体を、蛍光体層１３を構成する各画素に加えることが好ましい。ここで、シアン、イエローに発光する画素のそれぞれの色純度を、色度図上での赤色、緑色、青色に発光する画素の色純度の点で結ばれる三角形より外側にすることで、赤色、緑色、青色の３原色を発光する画素を使用する表示装置より色再現範囲をさらに拡げることが可能となる。
蛍光体層１２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。
蛍光体層１２を構成する蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を用いることができる。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る。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
有機系蛍光体材料としては、紫外の励起光を青色発光に変換する青色蛍光色素として、スチルベンゼン系色素：１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、トランス−４，４’−ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素：７−ヒドロキシ−４−メチルクマリン、2,3,6,7-テトラヒドロ-11-オキソ-1H,5H,11H-[1]ベンゾピラノ[6,7,8-ij]キノリジン-10-カルボン酸エチル（クマリン３１４）、10-アセチル-2,3,6,7-テトラヒドロ-1H,5H,11H-[1]ベンゾピラノ[6,7,8-ij]キノリジン-11-オン（クマリン３３４）、アントラセン系色素：９，１０ビス（フェニルエチニル）アントラセン、ペリレン等が挙げられる。
有機系蛍光体材料としては、紫外および青色の励起光を緑色発光に変換する緑色蛍光色素として、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）、１０‐（ベンゾチアゾール‐２‐イル）‐２，３，６，７‐テトラヒドロ‐１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ‐［１］ベンゾピラノ［６，７，８‐ｉｊ］キノリジン‐１１‐オン（クマリン５４５）、クマリン５４５T、クマリン５４５P、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９８、ソルベントイエロー１１６、ソルベントイエロー４３、ソルベントイエロー４４、ペリレン系色素：ルモゲンイエロー、ルモゲングリーン、ソルベントグリーン５、フルオレセイン系色素、アゾ系色素、フタロシアニン系色素、アントラキノン系色素、キナクリドン系色素、イソインドリノン系色素、チオインジゴ系色素、ジオキサジン系色素等が挙げられる。
有機系蛍光体材料としては、紫外および青色の励起光を赤色発光に変換する赤色蛍光色素として、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（ピリジン１）、及びキサンテン系色素：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、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２、ペリレン系色素：ルモゲンオレンジ、ルモゲンピンク、ルモゲンレッド、ソルベントオレンジ５５、オキサジン系色素、クリセン系色素、チオフラビン系色素、ピレン系色素、アントラセン系色素、アクリドン系色素、アクリジン系色素、フルオレン系色素、ターフェニル系色素、エテン系色素、ブタジエン系色素、ヘキサトリエン系色素、オキサゾール系色素、クマリン系色素、スチルベン系色素、ジ−およびトリフェニルメタン系色素、チアゾール系色素、チアジン系色素、ナフタルイミド系色素、アントラキノン系色素等が挙げられる。
各色蛍光体として有機蛍光体材料を用いる場合には、バックライトの青色光または紫外光や外光によって劣化しにくい色素を用いることが望ましい。この点において、耐光性に優れ、高い量子収率を有するペリレン系色素を用いることが特に好ましい。
無機系蛍光体材料としては、紫外の励起光を青色の発光に変換する青色蛍光体として、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｓｎ４＋、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、ＣａＧａ２Ｓ４：Ｃｅ３＋、（Ｂａ、Ｓｒ）（Ｍｇ、Ｍｎ）Ａｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ２、０Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＡｌ２ＳｉＯ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋、（Ｂａ，Ｃａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ２＋、Ｂａ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋、Ｓｒ３ＭｇＳｉ２Ｏ８：Ｅｕ２＋等が挙げられる。
無機系蛍光体材料としては、紫外および青色の励起光を緑色の発光に変換する緑色蛍光体として、（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。
無機系蛍光体材料としては、紫外および青色の励起光を赤色の発光に変換する赤色蛍光体として、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。
また、上記無機系蛍光体材料は、必要に応じて表面改質処理が施されていてもよい。表面改質処理の方法としては、シランカップリング剤等の化学的処理によるものや、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理によるもの、これらの併用によるもの等が挙げられる。
また、励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、無機系蛍光体材料を使用する方が好ましい。
無機系蛍光体材料を用いる場合には、平均粒径（ｄ５０）が、０．５〜５０μｍであることが好ましい。無機系蛍光体材料の平均粒径が０．５μｍ未満であると、蛍光体の発光効率が急激に低下する。また、無機系蛍光体材料の平均粒径が５０μｍを超えると、平坦化膜を形成することが非常に困難となり、蛍光体層１２と励起光源１１との間に空隙ができてしまい（励起光源１１と蛍光体層１２（屈折率：約２．３）との間の空隙（屈折率：１．０））、励起光源１１からの光が効率よく蛍光体層１２に届かず、蛍光体層１２の発光効率が低下するという問題が生じる。さらに、蛍光体層１２の平坦化が困難で、液晶層を形成することが不可能となる（液晶層を挟む電極間の距離がバラバラとなり、均一に電界が掛からないため、液晶層が均一に動作しないため等）という問題が生じる。
また、蛍光体層１２は、上記の蛍光体材料と樹脂材料を溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いて、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、レーザー転写法等の形成方法により形成することができる。
また、蛍光体層１２は、高分子樹脂として、感光性の樹脂を用いることで、フォトリソグラフィー法により、パターニングが可能となる。
ここで、感光性樹脂としては、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（光硬化型レジスト材料）の一種類または複数種類の混合物を用いることが可能である。
また、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、ディスペンサー法等のウエットプロセス、シャドーマスクを用いた抵抗加熱蒸着法、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、レーザー転写法等により蛍光体材料をダイレクトにパターニングすることも可能である。
バインダー樹脂材料としては、透光性の樹脂であることが好ましい。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリシリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、メラニン樹脂，フェノール樹脂、ポリビニルアルコール，ポリビニルヒドリン，ヒドロキシエチルセルロース，カルボキシルメチルセルロース、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトン、ナイロン、ポリスチレン、メラミンビーズ、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリＭＢＳ、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、テトラフルオロエチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。
蛍光体層１２の膜厚は、通常１００ｎｍ〜１００μｍ程度であるが、１μｍ〜１００μｍが好ましい。膜厚が１００ｎｍ未満であると、励起光源１１からの発光を十分吸収することが不可能であるため、発光効率が低下したり、必要とされる色に青色の透過光が混じることにより色純度が劣化したりするといった問題が生じる。さらに、励起光源１１からの発光の吸収を高め、色純度に悪影響を及ぼさない程度に青色の透過光を低減するためには、膜厚として、１μｍ以上とすることが好ましい。また、膜厚が１００μｍを超えると励起光源１１からの青色発光を既に十分吸収することから、効率の上昇には繋がらず、材料を消費するだけに留まり、材料コストの増加に繋がる。
基板１３としては、蛍光体層１２からの発光を外部に取り出す必要があることから、蛍光体の発光領域で、発光を透過する必要があり、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、ポリイミド等からなるプラスチック基板等が挙げられるが、本実施形態は、これらの基板に限定されるものではない。
ストレスなく湾曲部、折り曲げ部を形成することが可能であるという観点から、プラスチック基板を用いることが好ましい。また、ガスバリア性を向上させることができるという観点から、プラスチック基板に無機材料をコートした基板がさらに好ましい。これにより、プラスチック基板を有機ＥＬ素子の基板として用いた場合の最大の問題となる水分の透過による有機ＥＬ素子の劣化（有機ＥＬ素子は、特に低量の水分に対しても劣化することが知られている。）を解消することが可能となる。
配光調整層３１は、蛍光体層１２と基板１３の間に設けられ、蛍光体層１２から発光した蛍光のうち、基板１３に入射する蛍光の配光プロファイルを変更させる性質を有する層である。配光調整層３１は、少なくとも１つ以上の粒子と透光性樹脂とを含む光散乱材料から構成されていてもよい。
粒子としては、無機材料、または有機材料のいずれであってもよい。
粒子として、無機材料を用いる場合には、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫およびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属の酸化物を主成分とした粒子（微粒子）等が挙げられるが、本実施形態は、これらの無機材料に限定されるものではない。
また、粒子として、無機材料により構成された粒子（無機微粒子）を用いる場合には、例えば、シリカビーズ（屈折率：１．４４）、アルミナビーズ（屈折率：１．６３）、酸化チタンビーズ（アナタース型の屈折率：２．５２、ルチル型の屈折率：２．７１）、酸化ジルコニアビーズ（屈折率：２．０５）、酸化亜鉛ビーズ（屈折率：２．００）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）（屈折率：２.４）等が挙げられるが、本実施形態は、これらの無機微粒子に限定されるものではない。
粒子として、有機材料により構成された粒子（有機微粒子）を用いる場合には、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ（屈折率：１．４９）、アクリルビーズ（屈折率：１．５０）、アクリル−スチレン共重合体ビーズ（屈折率：１．５４）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、高屈折率メラミンビーズ（屈折率：１．６５）、ポリカーボネートビーズ（屈折率：１．５７）、スチレンビーズ（屈折率：１．６０）、架橋ポリスチレンビーズ（屈折率：１．６１）、ポリ塩化ビニルビーズ（屈折率：１．６０）、メラミンホルムアルデヒドビーズ（屈折率：１．６５）、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ（屈折率：１．６８）、シリコーンビーズ（屈折率：１．５０）等が挙げられるが、本実施形態は、これらの有機微粒子に限定されるものではない。
透光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂（屈折率：１．４９）、メラミン樹脂（屈折率：１．５７）、ナイロン（屈折率：１．５３）、ポリスチレン（屈折率：１．６０）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、ポリカーボネート（屈折率：１．５７）、ポリ塩化ビニル（屈折率：１．６０）、ポリ塩化ビニリデン（屈折率：１．６１）、ポリ酢酸ビニル（屈折率：１．４６）、ポリエチレン（屈折率：１．５３）、ポリメタクリル酸メチル（屈折率：１．４９）、ポリＭＢＳ（屈折率：１．５４）、中密度ポリエチレン（屈折率：１．５３）、高密度ポリエチレン（屈折率：１．５４）、テトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）、ポリ三フッ化塩化エチレン（屈折率：１．４２）、ポリテトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）等が挙げられるが、本実施形態は、これらの樹脂に限定されるものではない。
光散乱体材料は、上述した透光性樹脂に粒子を分散させることにより、形成することができる。分散装置には、プロペラ羽根やタービン羽根やバトル羽根などの機構を先端に備えた一般の攪拌装置、或いは、丸鋸の刃を交互に上下へ折り曲げた歯付円板形インペラ機構を先端に備えた高速回転遠心放射型攪拌装置、或いは、超音波エネルギーを集中的に発生させて分散処理を行う超音波乳化分散装置、或いは、容器中にビーズを充填して回転させ、原料を摺りつぶして粉砕・分散を行うビーズミル装置による分散方法などが挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。
光散乱体材料を構成する粒子の粒径、屈折率、濃度、透光性樹脂の屈折率、及び配光調整層３１の膜厚は、蛍光体層１２から発光した蛍光の配光プロファイルに応じて最適化するのが好ましい。
例えば、蛍光体層１２の配光プロファイルが、視野角０°方向の輝度値に対して、それよりも大きい視野角の輝度値が明らかに高い値を有する場合には、斜め方向成分の輝度値を０°方向の輝度値と同等以下に抑え込む必要があるため、光の波長同程度の粒径を有する粒子を用いる、或いは、粒子の濃度を高くする、或いは、粒子と透光性樹脂のとの屈折率差を大きくする、或いは膜厚を厚くする、ことが好ましい。
粒子の平均粒径は、１５０ｎｍ〜９００ｎｍであることがさらに好ましい。これにより、可視光領域全般の光に対して、粒子の粒径は波長と同程度であり、粒子に当たった光は前方散乱と側方散乱が支配的であるミー散乱を起こし、斜め方向に進む光の向きを変更することができる。
粒子の透光性樹脂に対する濃度は、０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％ であることがさらに好ましい。０．５ｗｔ％以下になると十分な散乱特性が得られず、結果として斜め方向の光がそのまま抜けてしまう。また、5wt%以上になると、後方散乱光成分が多くなり、結果として透過率が低くなってしまう。
粒子と、透光性樹脂の屈折率差は、０．０５以上であることが更に好ましい。０．０５以下になると十分な散乱特性が得られず、結果として斜め方向の光がそのまま抜けてしまう。
光散乱層３１の膜厚は、１ｕｍ〜１５ｕｍ であることが更に好ましい。１ｕｍ以下になると十分な散乱特性が得られず、結果として斜め方向の光がそのまま抜けてしまう。また、１５ｕｍ以上になると、後方散乱光成分が多くなり、結果として透過率が低くなってしまう。
また、配光調整層３１は、上述した粒子と、透光性樹脂から成る構成に限定されるものではなく、例えば、表面にランダムな微細構造を形成することにより、屈折と反射により、入射した光の方向を変えるような層であってもよい。
図３を参照して、発光デバイス３０における発光について説明する。
発光デバイス３０において、励起光源１１から蛍光体層１２に励起光を入射すると、蛍光体層１２から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。この光の輝度視野角特性は、立体角の関係から視野角（発光面に垂直な方向の面と視認方向が成す角）が０°から８０°付近までの間では、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるようなプロファイルを有する。そして、この光は、蛍光体層１２と基板１３との間に設けられた配光調整層３１によって、光散乱し、光の進行方向が変わる。この時、配光調整層３１の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層３１中の光路長は後者の方が長くなる。
従って、前者に対して後者の光は、配光調整層３１内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層３１を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルに変えることができる。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない発光デバイスを得ることができる。また、本構成においては、配光調整層３１と外部との間に基板１３が存在するため、周囲環境変化による配光調整層３１の特性への影響を最小限に抑えることができる。
（２）第二実施形態
図４は、る発光デバイスの第二実施形態を示す概略断面図である。図４において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス４０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源上に前記励起光によって励起され蛍光を発する蛍光体層１２と、少なくとも前記蛍光体層１２から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層３１から概略構成される。
図４を参照して、発光デバイス４０における発光について説明する。
発光デバイス４０において、励起光源１１から蛍光体層１２に励起光を入射すると、蛍光体層１２から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。この光の輝度視野角特性は、立体角の関係から視野角（発光面に垂直な方向の面と視認方向が成す角）が０°から８０°付近までの間では、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるようなプロファイルを有する。そして、この光は、配光調整層３１に入射し、配光調整層３１中で、光散乱し、光の進行方向が変わる。この時、配光調整層３１の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層３１中の光路長は後者の方が長くなる。
従って、前者に対して後者の光は、配光調整層３１内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層３１を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルに変えることができる。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない発光デバイスを得ることができる。また、本構成においては、配光調整層３１を出た光は、他の層を介することなく、そのまま外部に取り出されるため、配光調整層３１の調整のみで発光プロファイルの最適化を図ることができる。
（３）第三実施形態
図５は、第三実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図５において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス５０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する蛍光体層１２が形成された基板１３と、前記基板１３と前記蛍光体層１２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層３１と、前記基板１３との積層方向に沿った前記蛍光体層１２の少なくとも１つ以上の側面に光反射性の障壁５１から概略構成される。
光反射性の障壁５１としては、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒやその合金などの反射性の金属粉、或いは金属粒子を含有した樹脂から成る反射性の樹脂膜を形成した構造などが挙げられるが、本実施形態は、これらに限定されるものではない。
また、障壁５１は、少なくとも蛍光体層１２と接する部分に光散乱性を有していてもよい。障壁５１自体を形成する材料（以下、「障壁材料」と言う。）、あるいは、障壁５１の側面に設けられた光散乱層（光散乱膜）を形成する材料（以下、「光散乱膜材料」と言う。）としては、樹脂と光散乱性粒子を含む材料が用いられる。
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂（屈折率：１．４９）、メラミン樹脂（屈折率：１．５７）、ナイロン（屈折率：１．５３）、ポリスチレン（屈折率：１．６０）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、ポリカーボネート（屈折率：１．５７）、ポリ塩化ビニル（屈折率：１．６０）、ポリ塩化ビニリデン（屈折率：１．６１）、ポリ酢酸ビニル（屈折率：１．４６）、ポリエチレン（屈折率：１．５３）、ポリメタクリル酸メチル（屈折率：１．４９）、ポリＭＢＳ（屈折率：１．５４）、中密度ポリエチレン（屈折率：１．５３）、高密度ポリエチレン（屈折率：１．５４）、テトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）、ポリ三フッ化塩化エチレン（屈折率：１．４２）、ポリテトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）等が挙げられるが、本実施形態は、これらの樹脂に限定されるものではない。
光散乱性粒子は、無機材料または有機材料のいずれであってもよい。
光散乱性粒子として、無機材料を用いる場合には、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫およびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属の酸化物を主成分とした粒子（微粒子）等が挙げられるが、本実施形態は、これらの無機材料に限定されるものではない。
また、光散乱性粒子として、無機材料により構成された粒子（無機微粒子）を用いる場合には、例えば、シリカビーズ（屈折率：１．４４）、アルミナビーズ（屈折率：１．６３）、酸化チタンビーズ（アナタース型の屈折率：２．５０、ルチル型の屈折率：２．７０）、酸化ジルコニアビーズ（屈折率：２．０５）、酸化亜鉛ビーズ（屈折率：２．００）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）（屈折率：２.４）等が挙げられるが、本実施形態は、これらの無機微粒子に限定されるものではない。
光散乱性粒子として、有機材料により構成された粒子（有機微粒子）を用いる場合には、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ（屈折率：１．４９）、アクリルビーズ（屈折率：１．５０）、アクリル−スチレン共重合体ビーズ（屈折率：１．５４）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、高屈折率メラミンビーズ（屈折率：１．６５）、ポリカーボネートビーズ（屈折率：１．５７）、スチレンビーズ（屈折率：１．６０）、架橋ポリスチレンビーズ（屈折率：１．６１）、ポリ塩化ビニルビーズ（屈折率：１．６０）、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ（屈折率：１．６８）、シリコーンビーズ（屈折率：１．５０）等が挙げられるが、本実施形態は、これらの有機微粒子に限定されるものではない。
障壁材料および光散乱膜材料は、光重合開始剤、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、１−（２−メトキシ−２−メチルエトキシ）−２−プロパノール等の消泡剤・レベリング剤を含んでいてもよい。
さらに、障壁５１は、白色であってもよい。具体的には、障壁材料および光散乱膜材料が、白色レジストを含んでいてもよい。
白色レジストとしては、例えば、芳香環を有しないカルボキシル基含有樹脂、光重合開始剤、水添エポキシ化合物、ルチル型酸化チタンおよび希釈剤を含む材料等が挙げられる。
障壁材料を構成する樹脂としてアルカリ可溶性樹脂を選択し、光重合性モノマー、光重合開始剤、溶剤等を添加することによって、障壁材料および光散乱膜材料をフォトレジスト化することができ、障壁１５または障壁１５の側面に設けられた光散乱層を、フォトリソグラフィー法によってパターニングすることが可能となる。
図５を参照して、発光デバイス５０における発光について説明する。
発光デバイス５０において、励起光源１１から蛍光体層１２に励起光を入射すると、蛍光体層１２から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。この光の輝度視野角特性は、立体角の関係から視野角（発光面に垂直な方向の面と視認方向が成す角）が０°から８０°付近までの間では、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるようなプロファイルを有する。そして、この光は、配光調整層３１に入射し、配光調整層３１中で、光散乱し、光の進行方向が変わる。この時、配光調整層３１の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層３１中の光路長は後者の方が長くなる。
従って、前者に対して後者の光は、配光調整層３１内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層３１を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルに変えることができる。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない発光デバイスを得ることができる。また、本構成においては、蛍光体層１２の側面に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層１２から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層１２の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。
つまり、光反射性を有する障壁５１を蛍光体層１２の側面に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、ここで障壁５１の蛍光体層１２と接する部分が光散乱性を有する場合、例えば、一度基板で全反射された蛍光成分が障壁５１で反射され再び基板に再入射する場合、まず、基板１３で全反射され障壁５１に入射する蛍光成分は、その入射角と異なった角度で障壁５１で反射（散乱）され、一度目とは異なった角度で基板に入射するため、再び基板１３で全反射される可能性は少なく、外部に取出すことが可能となる。つまり、光散乱性を有する障壁５１を蛍光体層１２の側面に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分をさらに効率良く外部に取り出すことが可能となる。
（４）第四実施形態
図６は、第四実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図６において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス６０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する蛍光体層１２が形成された基板１３と、前記基板１３と前記蛍光体層１２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層３１と、前記基板１３との積層方向に沿った前記蛍光体層１２の少なくとも１つ以上の側面に光反射性の障壁５１と、蛍光体層１２における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１とから概略構成されている。
すなわち、波長選択透過反射層６１は、蛍光体層１２の励起光の入射面上、および障壁５１の上面上に設けられ、励起光源１１からの励起光のピーク波長にあたる光を少なくとも透過し、蛍光体層１２の発光ピーク波長にあたる光を少なくとも反射させる特性を有する層である。
蛍光体層１２から全方向に等方的に発光する蛍光のうち、発光デバイス６０の背面側へ向かう蛍光成分を、蛍光体層１２の入射面に設けられた波長選択透過反射層６１により、効率的に正面方向に反射させることが可能となり、発光効率を向上させることが可能となる。
波長選択透過反射層６１としては、例えば、誘電体多層膜、金属薄膜ガラス、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、ポリイミド等からなるプラスチック基板等が挙げられるが、本実施形態は、これらの基板に限定されるものではない。
図６を参照して、発光デバイス６０における発光について説明する。
発光デバイス６０において、励起光源１１から蛍光体層１２に励起光を入射すると、蛍光体層１２から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。この光の輝度視野角特性は、立体角の関係から視野角（発光面に垂直な方向の面と視認方向が成す角）が０°から８０°付近までの間では、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるようなプロファイルを有する。そして、この光は、配光調整層３１に入射し、配光調整層３１中で、光散乱し、光の進行方向が変わる。この時、光散乱層３１の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層３１中の光路長は後者の方が長くなる。
従って、前者に対して後者の光は、配光調整層３１内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層３１を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルに変えることができる。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない発光デバイスを得ることができる。また、本構成においては、蛍光体層１２の側面に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層１２から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層１２の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。
つまり、光反射性を有する障壁５１を蛍光体層１２の側面に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、蛍光体層１２における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層１２の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層１２と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層１２における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
（５）第五実施形態
図７は、第五実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図７において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス７０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する蛍光体層１２が形成された基板１３と、前記基板１３と前記蛍光体層１２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層３１と、前記基板１３との積層方向に沿った前記蛍光体層１２の少なくとも１つ以上の側面に光反射性の障壁５１と、蛍光体層１２における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層１２と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層１２よりも屈折率の小さい低屈折率層７１とから概略構成されている。
即ち、低屈折率層７１は、蛍光体層１２と波長選択透過反射層６１の間に設けられ、蛍光体層から発光した蛍光の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を少なくとも反射させる特徴を有する層である。
蛍光体層１２から全方向に等方的に発光する蛍光のうち、発光デバイス７０の背面側へ向かう蛍光成分を、蛍光体層１２と波長選択透過反射層６１の間に設けられた低屈折率層７１により、効率的に正面方向に反射させることが可能となり、発光効率を向上させることが可能となる。
低屈折率層７１としては、例えば、屈折率１．３５〜１．４程度のフッ素樹脂、屈折率１．４〜１．５程度のシリコーン樹脂、屈折率１．００３〜１．３程度のシリカエアロゲル、屈折率１．２〜１．３程度の多孔質シリカ等の透明材料が挙げられるが、本実施形態は、これらの材料に限定されるものではない。
低屈折率層７１の屈折率は低いほど望ましく、屈折率を低下させるために、低屈折率層７１中に空孔や空隙を存在させるために、低屈折率層７１は、シリカエアロゲルや多孔質シリカ等によって形成されたものがより好ましい。シリカエアロゲルは屈折率が非常に低いので特に好ましい。
シリカエアロゲルは、例えば、米国特許第４４０２８２７号公報、特許第４２７９９７１号、特開２００１−２０２８２７等に開示されているように、アルコキシランの加水分解、重合反応によって得られたシリカ骨格からなる湿潤状態のゲル状化合物を、アルコールあるいは二酸化炭素等の溶媒の存在下、この溶媒の臨界点以上の超臨界状態で乾燥することによって製造される。
また、低屈折率層７１は、気体からなることが好ましい。上述したように、低屈折率層７１の屈折率は低いほど望ましいが、固体、液体、ゲル等の材料により低屈折率層７１を形成した場合、米国特許第４４０２８２７号公報、特許第４２７９９７１号、特開２００１−２０２８２７等に記載されているように、その屈折率の下限値は１．００３程度が限界である。これに対して、低屈折率層１６を、例えば、酸素や窒素等の気体からなる気体層とすれば、屈折率を１．０とすることが可能となり、非常に効率よく蛍光を外部に取り出すことが可能となる。
図７を参照して、発光デバイス７０における発光について説明する。
発光デバイス７０において、励起光源１１から蛍光体層１２に励起光を入射すると、蛍光体層１２から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。この光の輝度視野角特性は、立体角の関係から視野角（発光面に垂直な方向の面と視認方向が成す角）が０°から８０°付近までの間では、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるようなプロファイルを有する。そして、この光は、配光調整層３１に入射し、配光調整層３１中で、光散乱し、光の進行方向が変わる。この時、配光調整層３１の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層３１中の光路長は後者の方が長くなる。
従って、前者に対して後者の光は、配光調整層３１内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層３１を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルに変えることができる。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない発光デバイスを得ることができる。また、本構成においては、蛍光体層１２の側面に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層１２から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層１２の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。
つまり、光反射性を有する障壁５１を蛍光体層１２の側面に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、蛍光体層１２における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層１２の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層１２と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層１２における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層１２と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層１２の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層１２と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
（６）第六実施形態
図８は、第六実施形態の発光デバイスを示す概略断面図である。図８において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス８０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する蛍光体層１２が形成された基板１３と、前記基板１３と前記蛍光体層１２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層３１と、前記基板１３との積層方向に沿った前記蛍光体層１２の少なくとも１つ以上の側面に光反射性の障壁５１と、蛍光体層１２における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層１２と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層１２よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層３１と前記蛍光体層１２の間に、前記蛍光体層１２よりも屈折率の小さい低屈折率層８１とから概略構成されている。
即ち、低屈折率層８１は、配光調整層３１と蛍光体層１２の間に設けられ、蛍光体層から発光した蛍光の内、蛍光体層３１と低屈折率層８１の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を少なくとも反射させることにより、蛍光体層１２から基板１３に入射するものの、基板から外部に取り出すことが出来ず、基板１３内を導波し、最終的にロスする成分を抑制することを特徴とする層である。
蛍光体層１２から全方向に等方的に発光する蛍光のうち、発光デバイス８０の正面側へ向かう蛍光成分を、配光調性層３１と蛍光体層１２の間に設けられた低屈折率層８１により、効率的に取り出すことが可能となり、発光効率を向上させることが可能となる。
図８を参照して、発光デバイス８０における発光について説明する。
発光デバイス７０において、励起光源１１から蛍光体層１２に励起光を入射すると、蛍光体層１２から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。この光の輝度視野角特性は、立体角の関係から視野角（発光面に垂直な方向の面と視認方向が成す角）が０°から８０°付近までの間では、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるようなプロファイルを有する。そして、この光は、配光調整層３１に入射し、配光調整層３１中で、光散乱し、光の進行方向が変わる。この時、配光調整層３１の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層３１中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層３１内でよく散乱される。
つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層３１を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルに変えることができる。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない発光デバイスを得ることができる。また、本構成においては、蛍光体層１２の側面に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層１２から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層１２の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、光反射性を有する障壁５１を蛍光体層１２の側面に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層１２における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層１２の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層１２と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層１２における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、蛍光体層１２と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層１２の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。
一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層１２と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、配光調整層３１と蛍光体層１２の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層１２の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層１２と低屈折率層８１の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層３１から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板１３には入射したものの、基板１３と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板１３内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、配光調調整層３１と蛍光体層１２の間に設けることによって、蛍光体層１２から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。
（７）第七実施形態
図９は、第七実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図９において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス９０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、第三の蛍光体層９３が形成された基板１３と、前記基板１３と、蛍光体層９１〜９３の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９１〜９３から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層３１と、互いに隣接した蛍光体層どうしの間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９３における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９３と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層３１と前記蛍光体層９１〜９３の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層８１とから概略構成されている。
図９を参照して、発光デバイス９０における発光について説明する。
発光デバイス９０において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２、第三の蛍光体層９３にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。
つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、第三の蛍光層９３から発光する蛍光成分、が配光調整層３１に入射すると、入射した蛍光は配光調整層３１内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層３１の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層３１中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層３１内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層３１を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、第三の蛍光体層９３からの発光９６として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、配光調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、配光調調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。
（８）第八実施形態
図１０は、第八実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図１０において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス１００は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、第三の蛍光体層９３が形成された基板１３と、前記基板１３と、蛍光体層９１〜９３の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９１〜９３から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層３１と、互いに隣接した蛍光体層どうしの間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９３における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９３と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層３１と前記蛍光体層９１〜９３の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層８１とから概略構成されており、前記配光調整層３１は、前記障壁５１と前記基板１３上に広がるように形成されている。
図１０を参照して、発光デバイス１００における発光について説明する。
発光デバイス１００において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２、第三の蛍光体層９３にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。
つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、第三の蛍光層９３から発光する蛍光成分、が配光調整層３１に入射すると、入射した蛍光は配光調整層３１内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層３１の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層３１中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層３１内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層３１を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、第三の蛍光体層９３からの発光９６として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。
つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、配光調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、配光調調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、前記蛍光体層９１〜９３の側面には、前記障壁５１との間に前記配光調整層３１が形成されているため、前記蛍光体層９１〜９３から側方に発光した蛍光成分は、前記障壁５１に入射する前に、前記蛍光成分の一部は前記配光調整層３１で後方散乱（反射）させることができる。つまり、前記配光調整層１３を介することによって前記障壁の反射能力を増強させることができ、前記障壁５１に入射した光が前記障壁５１を透過し、隣接画素に侵入することを防止することができる。また、光取出し方向から見て、配光調整層は障壁によって仕切られているため、配光調整層を導波して隣接画素に光が侵入することを防止することもできる。
（９）第九実施形態
図１１は、第九実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図１１において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス１１０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、第三の蛍光体層９３が形成された基板１３と、前記基板１３と、第一の蛍光体層９１の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９１から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１１と、第二の蛍光体層９２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９２から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１２と、第三の蛍光体層９３の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９３から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１３と、互いに隣接した蛍光体層どうしの間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９３における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９３と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層１１１〜１１３と前記蛍光体層９１〜９３の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層８１とから概略構成されている。
図１１を参照して、発光デバイス１１０における発光について説明する。
発光デバイス１１０において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２、第三の蛍光体層９３にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。
つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、第三の蛍光層９３から発光する蛍光成分、がそれぞれ配光調整層１１１、配光調整層１１２、配光調整層１１３に入射すると、入射した蛍光は配光調整層内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、第三の蛍光体層９３からの発光９６として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、配光調整層１１１〜１１３と蛍光体層９１〜９３の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、配光調調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、光取出し方向から見て、配光調整層は障壁によって仕切られているため、配光調整層を導波して隣接画素に光が侵入することを防止することもできる。
配光調整層の光散乱体材料を構成する粒子の粒径は、蛍光体層から発光した蛍光の波長に応じて最適化するのが好ましい。
一般的に、粒子の散乱特性を決定する散乱強度パラメータは、粒子の屈折率と粒子の周囲を取り巻く環境の屈折率の差、粒径パラメータα（α＝πＤ／λ[Ｄ：粒子の粒子直径、λ：光の波長]）、および散乱角θ（粒子に入射した入射光と粒子に当たって散乱した散乱光の成す角）の関係で表わされる。この中で、散乱特性に大きく影響するのは粒径パラメータαである。α＜１の場合、散乱強度分布は、前方散乱（θ＝０°前後）と後方散乱（θ＝１８０°前後）が支配的であり、側方（θ＝９０°前後）には殆ど散乱しない、いわゆるレイリー散乱の領域となる。また、α≒１の場合、前方散乱と側方散乱が支配的であり、後方には殆ど散乱しない、いわゆるミー散乱の領域となる。
また、α≫１の場合、前方散乱が支配的であり、側方と後方には殆ど散乱しない、いわゆる幾何光学に基づく回折散乱の領域となる。つまり、粒径パラメータαは、粒子の粒径と粒子に入射する光の波長、即ち蛍光体層から発光する蛍光の波長によって決まってくる。例えば、６００ｎｍの蛍光を配光調整層によって前方、且つ側方に散乱させたい場合には、粒径パラメータα≒１となるように粒子の粒径を設定すればよい。
（１０）第十実施形態
図１２は、第十実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図１２において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス１２０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、第三の蛍光体層９３が形成された基板１３と、前記基板１３と、蛍光体層９１〜９３の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９１〜９３から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層３１と、互いに隣接した蛍光体層どうしの間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９３における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９３と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層３１と前記蛍光体層９１〜９３の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層８１と、前記配光調整層３１と前記障壁５１の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１から概略構成されている。
光吸収層１２１は、光吸収性を有する材料から構成され、隣り合う画素間の領域に対応して形成されている。この光吸収層１２１により、表示のコントラストを向上させることができる。
光吸収層１２１の膜厚は、通常１００ｎｍ〜１００μｍ程度であるが、１００ｎｍ〜１０μｍが好ましい。また、蛍光体層１３の側面への発光を効率よく外部に取り出すために、光吸収層１２１の膜厚は、蛍光体層９１〜９３の膜厚より薄い方が好ましい。
図１２を参照して、発光デバイス１２０における発光について説明する。
発光デバイス１２０において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２、第三の蛍光体層９３にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。
つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、第三の蛍光層９３から発光する蛍光成分、が配光調整層３１に入射すると、入射した蛍光は配光調整層３１内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層３１の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層３１中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層３１内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層３１を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、第三の蛍光体層９３からの発光９６として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、配光調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、配光調調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に、前記配光調整層３１と前記障壁５１の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光が隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストを向上させることができる。
（１１）第十一実施形態
図１３は、第十一実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図１１において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス１３０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、第三の蛍光体層９３が形成された基板１３と、前記基板１３と、第一の蛍光体層９１の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９１から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１１と、第二の蛍光体層９２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９２から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１２と、第三の蛍光体層９３の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９３から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１３と、互いに隣接した蛍光体層どうしの間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９３における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９３と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層１１１〜１１３と前記蛍光体層９１〜９３の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層８１と、互いに隣接した配光調整層１１１〜１１３どうしの間に、前記基板１３と前記障壁５１の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１から概略構成されている。
図１３を参照して、発光デバイス１３０における発光について説明する。
発光デバイス１３０において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２、第三の蛍光体層９３にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。
つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、第三の蛍光層９３から発光する蛍光成分、がそれぞれ配光調整層１１１、配光調整層１１２、配光調整層１１３に入射すると、入射した蛍光は配光調整層内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、第三の蛍光体層９３からの発光９６として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、配光調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、配光調調整層１１１〜１１３と蛍光体層９１〜９３の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、光取出し方向から見て、配光調整層は光吸収層によって仕切られているため、配光調整層を導波して隣接画素に光が侵入することを防止することもできる。また、本構成においては、互いに隣接した配光調整層どうしの間に、前記障壁５１と前記基板１３の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光が隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストを向上させることができる。
配光調整層の光散乱体材料を構成する粒子の粒径は、蛍光体層から発光した蛍光の波長に応じて最適化するのが好ましい。
一般的に、粒子の散乱特性を決定する散乱強度パラメータは、粒子の屈折率と粒子の周囲を取り巻く環境の屈折率の差、粒径パラメータα（α＝πＤ／λ[Ｄ：粒子の粒子直径、λ：光の波長]）、および散乱角θ（粒子に入射した入射光と粒子に当たって散乱した散乱光の成す角）の関係で表わされる。この中で、散乱特性に大きく影響するのは粒径パラメータαである。α＜１の場合、散乱強度分布は、前方散乱（θ＝０°前後）と後方散乱（θ＝１８０°前後）が支配的であり、側方（θ＝９０°前後）には殆ど散乱しない、いわゆるレイリー散乱の領域となる。
また、α≒１の場合、前方散乱と側方散乱が支配的であり、後方には殆ど散乱しない、いわゆるミー散乱の領域となる。また、α>>１の場合、前方散乱が支配的であり、側方と後方には殆ど散乱しない、いわゆる幾何光学に基づく回折散乱の領域となる。つまり、粒径パラメータαは、粒子の粒径と粒子に入射する光の波長、即ち蛍光体層から発光する蛍光の波長によって決まってくる。例えば、６００ｎｍの蛍光を配光調整層によって前方、且つ側方に散乱させたい場合には、粒径パラメータα≒１となるように粒子の粒径を設定すればよい。
（１２）第十ニ実施形態
図１４は、第十ニ実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図１４において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス１４０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、第三の蛍光体層９３が形成された基板１３と、前記基板１３と、第一の蛍光体層９１の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９１から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１１と、第二の蛍光体層９２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９２から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１２と、第三の蛍光体層９３の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９３から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１３と、互いに隣接した蛍光体層どうしの間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９３における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９３と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層１１１〜１１３と前記蛍光体層９１〜９３の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層８１と、互いに隣接した配光調整層１１１〜１１３どうしの間に、前記基板１３と前記障壁５１の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１と、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１から概略構成されている。
図１４を参照して、発光デバイス１４０における発光について説明する。
発光デバイス１４０において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２、第三の蛍光体層９３にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。
つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、第三の蛍光層９３から発光する蛍光成分、がそれぞれ配光調整層１１１、配光調整層１１２、配光調整層１１３に入射すると、入射した蛍光は配光調整層内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、第三の蛍光体層９３からの発光９６として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、配光調整層１１１〜１１３と蛍光体層９１〜９３の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、配光調調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、光取出し方向から見て、配光調整層は光吸収層によって仕切られているため、配光調整層を導波して隣接画素に光が侵入することを防止することもできる。また、本構成においては、互いに隣接した配光調整層どうしの間に、前記障壁５１と前記基板１３の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光が隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストを向上させることができる。
また、本構成においては、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１が設けられているため、励起光が蛍光体層に入射せず障壁５１の底面に当たって反射され、隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストの低下を防ぐことができる。
配光調整層の光散乱体材料を構成する粒子の粒径は、蛍光体層から発光した蛍光の波長に応じて最適化するのが好ましい。
一般的に、粒子の散乱特性を決定する散乱強度パラメータは、粒子の屈折率と粒子の周囲を取り巻く環境の屈折率の差、粒径パラメータα（α＝πＤ／λ[Ｄ：粒子の粒子直径、λ：光の波長]）、および散乱角θ（粒子に入射した入射光と粒子に当たって散乱した散乱光の成す角）の関係で表わされる。この中で、散乱特性に大きく影響するのは粒径パラメータαである。α＜１の場合、散乱強度分布は、前方散乱（θ＝０°前後）と後方散乱（θ＝１８０°前後）が支配的であり、側方（θ＝９０°前後）には殆ど散乱しない、いわゆるレイリー散乱の領域となる。また、α≒１の場合、前方散乱と側方散乱が支配的であり、後方には殆ど散乱しない、いわゆるミー散乱の領域となる。また、α≫１の場合、前方散乱が支配的であり、側方と後方には殆ど散乱しない、いわゆる幾何光学に基づく回折散乱の領域となる。つまり、粒径パラメータαは、粒子の粒径と粒子に入射する光の波長、即ち蛍光体層から発光する蛍光の波長によって決まってくる。例えば、６００ｎｍの蛍光を配光調整層によって前方、且つ側方に散乱させたい場合には、粒径パラメータα≒１となるように粒子の粒径を設定すればよい。
（１３）第十三実施形態
図１５は、第十三実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図１５において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス１５０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、第三の蛍光体層９３が形成された基板１３と、前記基板１３と、第一の蛍光体層９１の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９１から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１１と、第二の蛍光体層９２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９２から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１２と、第三の蛍光体層９３の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９３から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１３と、互いに隣接した蛍光体層どうしの間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９３における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９３と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層１１１〜１１３と前記蛍光体層９１〜９３の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層８１と、互いに隣接した配光調整層１１１〜１１３どうしの間に、前記基板１３と前記障壁５１の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１と、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１と、前記基板１３と、第一の配光調性層１１１の間に形成された第一のカラーフィルター１５１と、第二の配光調整層１１２の間に形成された第二のカラーフィルター１５２と、第三の配光調整層１１３の間に形成された第三のカラーフィルター１５３から概略構成されている。
カラーフィルターとしては、従来のカラーフィルターを用いることができる。カラーフィルターを設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光の色純度を高めることができ、色再現範囲を拡大することができる。また、各蛍光体層に設けたカラーフィルターが、外光中に含まれる励起光成分を吸収するため、外光による蛍光体層の発光を低減または防止することが可能となり、コントラストの低下を低減または防止することができる。
図１５を参照して、発光デバイス１５０における発光について説明する。
発光デバイス１５０において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２、第三の蛍光体層９３にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。
つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、第三の蛍光層９３から発光する蛍光成分、がそれぞれ配光調整層１１１、配光調整層１１２、配光調整層１１３に入射すると、入射した蛍光は配光調整層内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、第三の蛍光体層９３からの発光９６として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、配光調整層１１１〜１１３と蛍光体層９１〜９３の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、配光調調整層３１と蛍光体層９１〜９３の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、光取出し方向から見て、配光調整層は光吸収層によって仕切られているため、配光調整層を導波して隣接画素に光が侵入することを防止することもできる。また、本構成においては、互いに隣接した配光調整層どうしの間に、前記障壁５１と前記基板１３の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光が隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストを向上させることができる。
また、本構成においては、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１が設けられているため、励起光が蛍光体層に入射せず障壁５１の底面に当たって反射され、隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストの低下を防ぐことができる。また、本構成においては前記基板１３と、第一の配光調性層１１１の間に形成された第一のカラーフィルター１５１と、第二の配光調整層１１２の間に形成された第二のカラーフィルター１５２と、第三の配光調整層１１３の間に形成された第三のカラーフィルター１５３が設けられているため、各蛍光体層から発光した蛍光の色純度を高めることができ、色再現範囲を拡大することができる。
また、各蛍光体層上に形成されたカラーフィルターが、外光中に含まれる励起光成分を吸収するため、外光による蛍光体層の発光を低減または防止することが可能となり、コントラストの低下を低減または防止することができる。さらに、蛍光体層に吸収されず、透過しようとする励起光が外部に漏れ出すのを防止できるため、蛍光体層からの発光と励起光による混色によって色純度が低下するのを防止することができる。
配光調整層の光散乱体材料を構成する粒子の粒径は、蛍光体層から発光した蛍光の波長に応じて最適化するのが好ましい。
一般的に、粒子の散乱特性を決定する散乱強度パラメータは、粒子の屈折率と粒子の周囲を取り巻く環境の屈折率の差、粒径パラメータα（α＝πＤ／λ[Ｄ：粒子の粒子直径、λ：光の波長]）、および散乱角θ（粒子に入射した入射光と粒子に当たって散乱した散乱光の成す角）の関係で表わされる。この中で、散乱特性に大きく影響するのは粒径パラメータαである。α＜１の場合、散乱強度分布は、前方散乱（θ＝０°前後）と後方散乱（θ＝１８０°前後）が支配的であり、側方（θ＝９０°前後）には殆ど散乱しない、いわゆるレイリー散乱の領域となる。
また、α≒１の場合、前方散乱と側方散乱が支配的であり、後方には殆ど散乱しない、いわゆるミー散乱の領域となる。また、α≫１の場合、前方散乱が支配的であり、側方と後方には殆ど散乱しない、いわゆる幾何光学に基づく回折散乱の領域となる。つまり、粒径パラメータαは、粒子の粒径と粒子に入射する光の波長、即ち蛍光体層から発光する蛍光の波長によって決まってくる。例えば、６００ｎｍの蛍光を配光調整層によって前方、且つ側方に散乱させたい場合には、粒径パラメータα≒１となるように粒子の粒径を設定すればよい。
（１４）第十四実施形態
図１６は、第十四実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図１６において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス１６０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、少なくとも前記光源から出射される光の発光方向を変える配光調整層１６１が形成された基板１３と、前記基板１３と、第一の蛍光体層９１の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９１から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１１と、第二の蛍光体層９２の間に形成された、少なくとも前記蛍光体層９２から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１１２と、互いに隣接した蛍光体層９１〜９２どうし、或いは配光調性層１６１との間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９２および配光調整層１６１における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９２および配光調整層１６１と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９２よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層１１１〜１１２と前記蛍光体層９１〜９２の間、および前記配光調整層１６１とカラーフィルター１５３の間に、前記蛍光体層９１〜９２よりも屈折率の小さい低屈折率層８１と、互いに隣接した配光調整層１１１〜１１２、１６１どうしの間に、前記基板１３と前記障壁５１の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１と、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１と、前記基板１３と、第一の配光調性層１１１の間に形成された第一のカラーフィルター１５１と、第二の配光調整層１１２の間に形成された第二のカラーフィルター１５２と、第三の配光調整層１６１の間に形成された第三のカラーフィルター１５３から概略構成されている。
図１６を参照して、発光デバイス１６０における発光について説明する。
発光デバイス１６０において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。
つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、がそれぞれ配光調整層１１１、配光調整層１１２に入射すると、入射した蛍光は配光調整層内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９２および配光調整層１６１と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、基板１３と蛍光体層９１〜９２および配光調性層１６１の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９２の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、基板１３と蛍光体層９１〜９２の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９２から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、光取出し方向から見て、配光調整層は光吸収層によって仕切られているため、配光調整層を導波して隣接画素に光が侵入することを防止することもできる。また、本構成においては、互いに隣接した配光調整層どうしの間に、前記障壁５１と前記基板１３の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１が設けられているため、蛍光体層９１〜９２から発光した蛍光、或いは配光調整層１６１から出射した光が隣接した蛍光体層９１〜９２、或るいは配光調整層１６１に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストを向上させることができる。
また、本構成においては、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１が設けられているため、励起光が蛍光体層９１〜９２、或るいは配光調整層１６１に入射せず障壁５１の底面に当たって反射され、隣接した蛍光体層９１〜９２、或るいは配光調整層１６１に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストの低下を防ぐことができる。また、本構成においては前記基板１３と、第一の配光調性層１１１の間に形成された第一のカラーフィルター１５１と、第二の配光調整層１１２の間に形成された第二のカラーフィルター１５２と、第三の配光調整層１６１の間に形成された第三のカラーフィルター１５３が設けられているため、各蛍光体層から発光した蛍光の色純度を高めることができ、色再現範囲を拡大することができる。
また、各蛍光体層上に形成されたカラーフィルターが、外光中に含まれる励起光成分を吸収するため、外光による蛍光体層の発光を低減または防止することが可能となり、コントラストの低下を低減または防止することができる。さらに、蛍光体層に吸収されず、透過しようとする励起光が外部に漏れ出すのを防止できるため、蛍光体層からの発光と励起光による混色によって色純度が低下するのを防止することができる。
また、本構成においては、前項の第十三実施形態における第三の蛍光体層９３と第三の配光調整層１１３の部分が、配光調整層１６１のみで構成されているため、簡便なプロセスで発光デバイスを形成することができる。また、該当画素では、他の画素の蛍光体層９１〜９２の膜厚分、配光調整層の膜厚を厚膜化することができるため、配光プロファイルを調整し易くなる。
配光調整層の光散乱体材料を構成する粒子の粒径は、蛍光体層から発光した蛍光の波長に応じて最適化するのが好ましい。
一般的に、粒子の散乱特性を決定する散乱強度パラメータは、粒子の屈折率と粒子の周囲を取り巻く環境の屈折率の差、粒径パラメータα（α＝πＤ／λ[Ｄ：粒子の粒子直径、λ：光の波長]）、および散乱角θ（粒子に入射した入射光と粒子に当たって散乱した散乱光の成す角）の関係で表わされる。この中で、散乱特性に大きく影響するのは粒径パラメータαである。α＜１の場合、散乱強度分布は、前方散乱（θ＝０°前後）と後方散乱（θ＝１８０°前後）が支配的であり、側方（θ＝９０°前後）には殆ど散乱しない、いわゆるレイリー散乱の領域となる。また、α≒１の場合、前方散乱と側方散乱が支配的であり、後方には殆ど散乱しない、いわゆるミー散乱の領域となる。また、α≫１の場合、前方散乱が支配的であり、側方と後方には殆ど散乱しない、いわゆる幾何光学に基づく回折散乱の領域となる。つまり、粒径パラメータαは、粒子の粒径と粒子に入射する光の波長、即ち蛍光体層から発光する蛍光の波長によって決まってくる。例えば、６００ｎｍの蛍光を配光調整層によって前方、且つ側方に散乱させたい場合には、粒径パラメータα≒１となるように粒子の粒径を設定すればよい。
（１５）第十五実施形態
図１７は、第十五実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図１７において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス１７０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、第三の蛍光体層９３が形成された基板１３と、前記基板１３上に広がるように形成された、少なくとも前記蛍光体層９１〜９３から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１７１と、互いに隣接した蛍光体層どうしの間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９３における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９３と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層１１１〜１１３と前記蛍光体層９１〜９３の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層８１と、互いに隣接した蛍光体層９１〜９３どうしの間に、前記基板１３と前記障壁５１の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１と、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１から概略構成されている。
図１７を参照して、発光デバイス１７０における発光について説明する。
発光デバイス１７０において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２、第三の蛍光体層９３にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。
つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、第三の蛍光層９３から発光する蛍光成分、が基板１３を介して、配光調整層１７１に入射すると、入射した蛍光は配光調整層内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、第三の蛍光体層９３からの発光９６として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、基板１３と蛍光体層９１〜９３の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、基板１３と蛍光体層９１〜９３の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。また、本構造においては、光取出し方向から見て、蛍光体層は光吸収層によって仕切られているため、蛍光体層を導波して隣接画素に光が侵入することを防止することもできる。
また、本構成においては、互いに隣接した配光調整層どうしの間に、前記障壁５１と前記基板１３の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光が隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストを向上させることができる。
また、本構成においては、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１が設けられているため、励起光が蛍光体層に入射せず障壁５１の底面に当たって反射され、隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストの低下を防ぐことができる。また、本構成においては、配光調整層１７１を出た光は、他の層を介することなく、そのまま外部に取り出されるため、配光調整層１７１の調整のみで発光プロファイルの最適化を図ることができる。
（１６）第十六実施形態
図１８は、第十六実施形態に係る発光デバイスを示す概略断面図である。図１８において、図３に示した発光デバイス３０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
発光デバイス１８０は、励起光を発する励起光源１１と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する第一の蛍光体層９１と、第二の蛍光体層９２と、第三の蛍光体層９３が形成された基板１３と、前記基板１３上に広がるように形成された、少なくとも前記蛍光体層９１〜９３から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層１７１と、互いに隣接した蛍光体層どうしの間の基板１３上にそれぞれ形成された光反射性の障壁５１と、蛍光体層９１〜９３における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層６１と、前記蛍光体層９１〜９３と前記波長選択透過反射層６１の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層７１と、前記配光調性層１１１〜１１３と前記蛍光体層９１〜９３の間に、前記蛍光体層９１〜９３よりも屈折率の小さい低屈折率層８１と、互いに隣接した蛍光体層９１〜９３どうしの間に、前記基板１３と前記障壁５１の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１と、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１と、前記配光調整層１７１上に広がるように形成された外光反射防止層１８１から概略構成されている。から概略構成されている。
外光反射防止層１８１としては、前記配光調整層１７１上に設けられたもので、例えば、前記配光調整層１７１と外部との間にて屈折率勾配を有したものである。この屈折率勾配としては、前記配光調整層１７１の屈折率をｎ１、外部の屈折率をｎ２とした場合、前記配光調性層１７１側から外部に向けて、前記配光調整層１７１の光取出し面と直交する厚さ方向に、ｎ１からｎ２までの範囲内で緩やかに変化する勾配を有しているのが好ましい。具体的には、段階的にあるいは連続的に変化する勾配を有しているのが好ましい。
このような構成によって、外光反射防止層１８１は、外光が配光調整層に当たって反射する外光反射成分を最小限に抑えることができる。
このような外光反射防止層１８１としては、例えば、（ａ１）屈折率の異なる複数の層（材料）を段階的に積層し、あるいは連続的に積層することにより、形成することができる。また、（ａ２）厚み方向に微小傾斜を有する１つ以上の微小構造体を形成し、該構造体の占める比率を厚み方向に連続的に変化させることにより、屈折率勾配を有する外光反射防止層１５１を形成することができる。
前記（ａ１）に関しては、例えばＴｉＯ２層とＳｉＯ２層とを積層した構造が挙げられる。また、ＭｇＯ層とＳｉＯ２層、ＺｒＯ２層とＳｉＯ２層、ＰＭＭＡ層とシリコンオイル層、等の組み合わせによる積層構造も挙げられる。ただし、本実施形態はこれらの材料の組み合わせに限定されるものではない。
前記（ａ２）に関しては、前記微小構造体の形成材料として、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネード、エポキシ等の透明樹脂や、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の透明無機物が挙げられる。さらに、これらの材料に屈折率の高い化合物、例えばＴｉＯ２、Ｃｕ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３等のような金属酸化物を添加するのが好ましい。ただし、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
図１８を参照して、発光デバイス１８０における発光について説明する。
発光デバイス１８０において、励起光源１１から第一の蛍光体層９１、第二の蛍光体層９２、第三の蛍光体層９３にそれぞれ励起光を入射すると、各蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。しかしながら、蛍光体層から外部に取出される蛍光の配光プロファイルは、蛍光体の種類によって異なることが多い。例えば、蛍光体層を構成する蛍光体材料や樹脂材料の屈折率が蛍光体層ごとに異なる場合、外部に取出される蛍光が蛍光体層と外部との界面で屈折する屈折角は蛍光体層によって異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。
また、例えば、蛍光体層が無機蛍光体材料で構成されている場合には、蛍光体粒子の粒径や形状によってその発光特性は異なる。つまり、外部に取出される蛍光の配光プロファイルがそれぞれの蛍光体層で異なることになる。発光プロファイルがそれぞれ異なる、第一の蛍光層９１から発光する蛍光成分、第二の蛍光層９２から発光する蛍光成分、第三の蛍光層９３から発光する蛍光成分、が基板１３を介して、配光調整層１７１に入射すると、入射した蛍光は配光調整層内で、光散乱により光の進行方向が変わる。この時、配光調整層の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層内でよく散乱される。つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルを有する蛍光成分が、第一の蛍光体層９１からの発光９４として、第二の蛍光体層９２からの発光９５として、第三の蛍光体層９３からの発光９６として、外部に取出される。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない発光デバイスを得ることができる。
また、本構成においては、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板１３の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁５１の側面で反射し、再び基板１３側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、互いに隣接した蛍光体層どうしの間に光反射性の障壁５１が設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層６１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層６１を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層と波長選択透過反射層６１の間に、低屈折率層７１が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。一般的に、波長選択透過反射層６１は、入射面に対して浅い角度で入射した光の反射率が低下するという特徴があるため、低屈折率層７１と組合せることによって、浅い角度で入射した光も確実に反射させ、リサイクルすることができる。つまり、低屈折率層７１を、蛍光体層９１〜９３と波長選択透過反射層６１の間に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、基板１３と蛍光体層９１〜９３の間に、低屈折率層８１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３の光取り出し側に発光する蛍光成分の内、蛍光体層と低屈折率層の界面の臨界角以上で、前記界面に入射する蛍光を反射することにより、蛍光体層から浅い角度で発光した蛍光成分が基板に入射するのを抑制することができる。つまり、基板には入射したものの、基板と外部との界面で反射され外部に取り出すことができず、基板内を導波してしまうロス成分を抑制することができる。つまり、低屈折率層８１を、基板１３と蛍光体層９１〜９３の間に設けることによって、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光成分をロスなく外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、光取出し方向から見て、蛍光体層は光吸収層によって仕切られているため、蛍光体層を導波して隣接画素に光が侵入することを防止することもできる。また、本構成においては、互いに隣接した配光調整層どうしの間に、前記障壁５１と前記基板１３の間にそれぞれ形成された光吸収層１２１が設けられているため、蛍光体層９１〜９３から発光した蛍光が隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストを向上させることができる。
また、本構成においては、前記障壁５１の励起光入射面上に形成された第二の光吸収層１４１が設けられているため、励起光が蛍光体層に入射せず障壁５１の底面に当たって反射され、隣接した蛍光体層に浸入することを光吸収によって防ぐことが可能となり、表示のコントラストの低下を防ぐことができる。
また、本構成においては、配光調整層１７１を出た光は、他の層を介することなく、そのまま外部に取り出されるため、配光調整層１７１の調整のみで発光プロファイルの最適化を図ることができる。また、本構成においては、前記配光調整層１７１上に形成された外光反射防止層１８１が設けられているため、外光が前記配光調整層１８１に当たって反射する外光反射成分を最小限に抑えることができる。つまり、明るい場所でのコントラスト低下を最小限に抑えることができる。
「表示装置、蛍光体基板」
次に、蛍光体基板と光源から構成される表示装置の実施形態の詳細を説明する。
本実施形態の蛍光体基板を備えた表示装置において、蛍光体基板とは、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における、蛍光体層、配光調整層、障壁、および光吸収層等が形成された基板のことである。また、本実施形態の表示装置において、光源とは、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における、励起光源が形成された基板（発光素子基板）のことである。
本実施形態の表示装置において、光源としては、公知の紫外ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、紫外発光無機ＥＬ素子、青色発光無機ＥＬ素子、紫外発光有機ＥＬ素子、青色発光有機ＥＬ素子等がもちいられるが、本実施形態はこれらの光源に限定されるものではなく、公知の材料、公知の製造方法で作製した光源を用いることができる。
ここで、紫外光としては、主発光ピークが３６０〜４１０ｎｍの発光が好ましく、青色光としては、主発光ピークが４１０〜４７０ｎｍの発光が好ましい。
（１）第一実施形態
図１９は、第一実施形態係る表示装置を構成する有機ＥＬ素子基板を示す概略断面図である。
本実施形態の表示装置は、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における、蛍光体層、配光調整層、障壁、および光吸収層等が形成された基板からなる蛍光体基板と、その蛍光体基板上に、平坦化膜等を介して貼り合わされた有機ＥＬ素子基板（光源）２１０とから概略構成されている。
有機ＥＬ素子基板２１０は、基板２１１と、基板２１１の一方の面２１１ａ上に設けられた有機ＥＬ素子２１２とから概略構成されている。
有機ＥＬ素子２１２は、基板２１１の一方の面２１１ａ上に順に設けられた、第一電極２１３と、有機ＥＬ層２１４と、第二電極２１５とから概略構成されている。すなわち、有機ＥＬ素子２１２は、基板２１１の一方の面２１１ａ上に、第一電極２１３および第二電極２１５からなる一対の電極と、これら一対の電極間に挟持された有機ＥＬ層２１４と、を備えている。
第一電極２１３および第二電極２１５は、有機ＥＬ素子２１２の陽極または陰極として対で機能する。
第一電極２１３と第二電極２１５との間の光学距離は、微小共振器構造（マイクロキャビティ構造）を構成するように調整されている。
有機ＥＬ層２１４は、第一電極２１３側から第二電極２１５側に向かって順に積層された、正孔注入層２１６、正孔輸送層２１７、発光層２１８、正孔防止層２１９、電子輸送層２２０および電子注入層２２１から構成されている。
正孔注入層２１６、正孔輸送層２１７、発光層２１８、正孔防止層２１９、電子輸送層２２０および電子注入層２２１は、それぞれ単層構造または多層構造のいずれであってもよい。また、正孔注入層２１６、正孔輸送層２１７、発光層２１８、正孔防止層２１９、電子輸送層２２０および電子注入層２２１は、それぞれ有機薄膜または無機薄膜のいずれであってもよい。
正孔注入層２１６は、第一電極２１３からの正孔の注入を効率よく行うものである。
正孔輸送層２１７は、発光層２１８への正孔の輸送を効率よく行うものである。
電子輸送層２２０は、発光層２１８への電子の輸送を効率よく行うものである。
電子注入層２２１は、第二電極２１５からの電子の注入を効率よく行うものである。
正孔注入層２１６、正孔輸送層２１７、電子輸送層２２０および電子注入層２２１は、キャリア注入輸送層に該当する。
なお、有機ＥＬ素子２１２は上記の構成に限定されるものではなく、有機ＥＬ層２１４が、発光層の単層構造であっても、発光層とキャリア注入輸送層の多層構造であってもよい。有機ＥＬ素子２１２の構成としては、具体的には、下記のものが挙げられる。
（１）第一電極２１３と第二電極２１５の間に、発光層のみが設けられた構成
（２）第一電極２１３側から第二電極２１５側に向かって、正孔輸送層および発光層がこの順に積層された構成
（３）第一電極２１３側から第二電極２１５側に向かって、発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
（４）第一電極２１３側から第二電極２１５側に向かって、正孔輸送層、発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
（５）第一電極２１３側から第二電極２１５側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、発光層および電子輸送層がこの順に積層された構成
（６）第一電極２１３側から第二電極２１５側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
（７）第一電極２１３側から第二電極２１５側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔防止層および電子輸送層がこの順に積層された構成
（８）第一電極２１３側から第二電極２１５側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔防止層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
（９）第一電極２１３側から第二電極２１５側に向かって、正孔注入層、正孔輸送層、電子防止層、発光層、正孔防止層、電子輸送層および電子注入層がこの順に積層された構成
これら発光層、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、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。また、発光層、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、それぞれ有機薄膜または無機薄膜のいずれであってもよい。
また、第一電極２１３の端面を覆うようにエッジカバー２２２が形成されている。すなわち、エッジカバー２２２は、第一電極２１３と第二電極２１５の間でリークを起こすことを防止するために、第一電極２１３と第二電極２１５の間において、基板２１１の一方の面２１１ａに形成された第一電極２１３のエッジ部を覆うように設けられている。
以下、有機ＥＬ素子基板２１０を構成する各構成部材およびその形成方法について具体的に説明するが、本実施形態はこれら構成部材および形成方法に限定されるものではない。
基板２１１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、ポリイミド等からなるプラスチック基板、アルミナ等からなるセラミックス基板等の絶縁性基板、または、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等からなる金属基板、または、これらの基板上に酸化シリコン（ＳｉＯ２）、有機絶縁材料等からなる絶縁物を表面にコーティングした基板、アルミニウム等からなる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が挙げられるが、本実施形態はこれらの基板に限定されるものではない。これらの基板の中でも、ストレスなく湾曲部、折り曲げ部を形成することが可能となることから、プラスチック基板または金属基板を用いることが好ましい。
さらに、プラスチック基板に無機材料をコーティングした基板、金属基板に無機絶縁材料をコーティングした基板が好ましい。このような無機材料をコーティングした基板を用いることにより、プラスチック基板を有機ＥＬ素子基板の基板として用いた場合に最大の問題となる水分の透過による有機ＥＬの劣化（有機ＥＬは、特に低量の水分に対しても劣化が起こることが知られている。）を解消することが可能となる。また、金属基板を有機ＥＬ素子基板の基板として用いた場合の最大の問題となる金属基板の突起によるリーク（ショート）（有機ＥＬ層の膜厚は、１００〜２００ｎｍ程度と非常に薄いため、突起による画素部での電流にリーク（ショート）が、顕著に起こることが知られている。）を解消することが可能となる。
また、ＴＦＴを形成する場合には、基板２１１としては、５００℃以下の温度で融解せず、歪みも生じない基板を用いることが好ましい。また、一般的な金属基板は、ガラスと熱膨張率が異なるため、従来の生産装置で金属基板上にＴＦＴを形成することは困難であるが、線膨張係数が１×１０−５／ ℃ 以下の鉄− ニッケル系合金である金属基板を用いて、線膨張係数をガラスに合わせ込むことにより、金属基板上にＴＦＴを従来の生産装置を用いて安価に形成することが可能となる。
また、プラスチック基板の場合には、耐熱温度が非常に低いため、ガラス基板上にＴＦＴを形成した後、プラスチック基板にガラス基板上のＴＦＴを転写することにより、プラスチック基板上にＴＦＴを転写形成することができる。
さらに、有機ＥＬ層２１４からの発光を基板２１１とは反対側から取り出す場合には、基板としての制約はないが、有機ＥＬ層２１４からの発光を基板２１１側から取り出す場合には、有機ＥＬ層２１４からの発光を外部に取り出すために、透明または半透明の基板を用いる必要がある。
基板２１１に形成されるＴＦＴは、有機ＥＬ素子２１２を形成する前に、予め基板２１１の一方の面２１１ａに形成され、画素スイッチング用素子および有機ＥＬ素子駆動用素子として機能する。
本実施形態におけるＴＦＴとしては、公知のＴＦＴが挙げられる。また、ＴＦＴの代わりに、金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）ダイオードを用いることもできる。
アクティブ駆動型有機ＥＬ表示装置、有機ＥＬ表示装置に用いることが可能なＴＦＴは、公知の材料、構造および形成方法を用いて形成することができる。
ＴＦＴを構成する活性層の材料としては、例えば、非晶質シリコン（アモルファスシリコン）、多結晶シリコン（ポリシリコン）、微結晶シリコン、セレン化カドミウム等の無機半導体材料、酸化亜鉛、酸化インジウム−酸化ガリウム−酸化亜鉛等の酸化物半導体材料、または、ポリチオフェン誘導体、チオフェンオリゴマー、ポリ（ｐ−フェリレンビニレン）誘導体、ナフタセン、ペンタセン等の有機半導体材料が挙げられる。また、ＴＦＴの構造としては、例えば、スタガ型、逆スタガ型、トップゲート型、コプレーナ型等が挙げられる。
ＴＦＴを構成する活性層の形成方法としては、（１）プラズマ誘起化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）法により成膜したアモルファスシリコンに不純物をイオンドーピングする方法、（２）シラン（ＳｉＨ４）ガスを用いた減圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）法によりアモルファスシリコンを形成し、固相成長法によりアモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオン打ち込み法によりイオンドーピングする方法、（３）Ｓｉ２Ｈ６ガスを用いたＬＰＣＶＤ法またはＳｉＨ４ガスを用いたＰＥＣＶＤ法によりアモルファスシリコンを形成し、エキシマレーザー等のレーザーによりアニールし、アモルファスシリコンを結晶化してポリシリコンを得た後、イオンドーピングを行う方法（低温プロセス）、（４）ＬＰＣＶＤ法またはＰＥＣＶＤ法によりポリシリコン層を形成し、１０００℃以上で熱酸化することによりゲート絶縁膜を形成し、その上に、ｎ＋ポリシリコンのゲート電極を形成し、その後、イオンドーピングを行う方法（高温プロセス）、（５）有機半導体材料をインクジェット法等により形成する方法、（６）有機半導体材料の単結晶膜を得る方法等が挙げられる。
本実施形態におけるＴＦＴを構成するゲート絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。ゲート絶縁膜としては、例えば、ＰＥＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＳｉＯ２またはポリシリコン膜を熱酸化して得られるＳｉＯ２等からなる絶縁膜が挙げられる。
また、本実施形態におけるＴＦＴの信号電極線、走査電極線、共通電極線、第一駆動電極および第二駆動電極は、公知の材料を用いて形成することができる。これら信号電極線、走査電極線、共通電極線、第一駆動電極および第二駆動電極の材料としては、例えば、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。有機ＥＬ素子基板２１０のＴＦＴは、上記のような構成とすることができるが、本実施形態は、これらの材料、構造および形成方法に限定されるものではない。
アクティブ駆動型有機ＥＬ表示装置、有機ＥＬ表示装置に用いることが可能な層間絶縁膜は、公知の材料を用いて形成することができる。層間絶縁膜の材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮまたはＳｉ２Ｎ４）、酸化タンタル（ＴａＯまたはＴａ２Ｏ５）等の無機材料、または、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。
また、層間絶縁膜の形成方法としては、化学気相成長（ＣＶＤ）法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセスが挙げられる。また、必要に応じて、フォトリソグラフィー法等により、層間絶縁膜をパターニングすることもできる。
有機ＥＬ素子２１２からの発光を基板２１１とは反対側（第二電極２１５側）から取り出す場合には、外光が基板２１１の一方の面２１１ａに形成されたＴＦＴに入射して、ＴＦＴの特性に変化が生じることを防ぐ目的で、遮光性を兼ね備えた遮光性絶縁膜を形成することが好ましい。また、上記の層間絶縁膜と遮光性絶縁膜を組み合わせて用いることもできる。遮光性絶縁膜の材料としては、例えば、フタロシアニン、キナクロドン等の顔料または染料をポリイミド等の高分子樹脂に分散したもの、カラーレジスト、ブラックマトリクス材料、ＮｉｘＺｎｙＦｅ２Ｏ４等の無機絶縁材料等が挙げられるが、本実施形態はこれらの材料および形成方法に限定されるものではない。
アクティブ駆動型有機ＥＬ表示装置において、基板２１１の一方の面２１１ａにＴＦＴ等を形成した場合には、その表面に凸凹が形成され、この凸凹によって有機ＥＬ素子２１２の欠陥（例えば、画素電極の欠損、有機ＥＬ層の欠損、第二電極の断線、第一電極と第二電極の短絡、耐圧の低下等）等が発生するおそれがある。これらの欠陥を防止するために、層間絶縁膜上に平坦化膜を設けてもよい。
このような平坦化膜は、公知の材料を用いて形成することができる。平坦化膜の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル等の無機材料、ポリイミド、アクリル樹脂、レジスト材料等の有機材料等が挙げられる。平坦化膜の形成方法としては、例えば、ＣＶＤ法、真空蒸着法等のドライプロセス、スピンコート法等のウエットプロセス等が挙げられるが、本実施形態はこれらの材料および形成方法に限定されるものではない。また、平坦化膜は、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。
第一電極２１３および第二電極２１５は、有機ＥＬ素子２１２の陽極または陰極として対で機能する。つまり、第一電極２１３を陽極とした場合、第二電極２１５は陰極となり、第一電極２１３を陰極とした場合、第二電極２１５は陽極となる。
第一電極２１３および第二電極２１５を形成する電極材料としては、公知の電極材料を用いることができる。陽極を形成する電極材料としては、有機ＥＬ層２１４への正孔の注入をより効率よく行う観点から、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）と錫（Ｓｎ）からなる酸化物（ＩＴＯ）、錫（Ｓｎ）の酸化物（ＳｎＯ２）、インジウム（Ｉｎ）と亜鉛（Ｚｎ）からなる酸化物（ＩＺＯ）等の透明電極材料等が挙げられる。
また、陰極を形成する電極材料としては、有機ＥＬ層２１４への電子の注入をより効率よく行う観点から、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。
第一電極２１３および第二電極２１５は、上記の材料を用いて、ＥＢ蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができるが、本実施形態はこれらの形成方法に限定されるものではない。また、必要に応じて、フォトリソグラフフィー法、レーザー剥離法により形成した電極をパターニングすることもでき、シャドーマスクと組み合わせることで直接パターニングした電極を形成することもできる。
第一電極２１３および第二電極２１５の膜厚は、５０ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚が５０ｎｍ未満の場合には、配線抵抗が高くなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
表示装置の色純度の向上、発光効率の向上、正面輝度の向上等の目的でマイクロキャビティ効果を用いる場合、有機ＥＬ層２１４からの発光を第一電極２１３または第二電極２１５側から取り出す場合には、第一電極２１３または第二電極２１５として半透明電極を用いることが好ましい。
半透明電極の材料としては、金属の半透明電極単体、もしくは、金属の半透明電極と透明電極材料を組み合わせたものを用いることができる。特に、半透明電極の材料としては、反射率と透過率の観点から、銀が好ましい。
半透明電極の膜厚は、５〜３０ｎｍが好ましい。半透明電極の膜厚が５ｎｍ未満の場合には、光の反射が十分行えず、干渉の効果を十分得るとこができない。また、半透明電極の膜厚が３０ｎｍを超える場合には、光の透過率が急激に低下することから、表示装置の輝度および発光効率が低下するおそれがある。
また、第一電極２１３または第二電極２１５としては、光を反射する反射率の高い電極を用いることが好ましい。反射率の高い電極としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジウム合金、アルミニウム−シリコン合金等からなる反射性金属電極（反射電極）、この反射性金属電極と透明電極を組み合わせた電極等が挙げられる。
電荷注入輸送層は、電荷（正孔、電子）の電極からの注入と発光層への輸送（注入）をより効率よく行う目的で、電荷注入層（正孔注入層２１６、電子注入層２２１）と電荷輸送層（正孔輸送層２１７、電子輸送層２２０）に分類され、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）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。
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電荷注入輸送材料を用いることができる。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、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
正孔注入層２１６および正孔輸送層２１７の材料としては、公知のものが用いられ、例えば、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の酸化物や無機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（α−ＮＰＤ）、４，４’，４”−トリス（カルバゾール−９−イル）トリフェニルアミン（ＴＣＴＡ）、Ｎ，Ｎ−ジカルバゾリル−３，５−ベンゼン（ｍ−ＣＰ）、４，４’−（シクロヘキサン−１，１−ジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアニリン）（ＴＡＰＣ）、２，２’−ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミン）−９，９’−スピロビフルオレン（ＤＰＡＳ）、Ｎ１，Ｎ１’−（ビフェニル−４，４’−ジイル）ビス（Ｎ１−フェニル−Ｎ４，Ｎ４−ジ−ｍ−トリルベンゼン−１，４−ジアミン）（ＤＮＴＰＤ）、Ｎ３，Ｎ３，Ｎ３”’， Ｎ３”’−テトラ−ｐ−トリル−［１，１’：２’，１”：２”，１”’−クォーターフェニル］−３，３”’−ジアミン（ＢＴＰＤ）、４，４’−（ジフェニルシランジイル）ビス（Ｎ，Ｎ−ジ−ｐ−トリルアニリン）（ＤＴＡＳｉ）、２，２−ビス（４−カルバゾール−９−イルフェニル）アダマンティン（Ａｄ−Ｃｚ）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含窒素化合物；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）等の高分子化合物；２−メチル−９，１０−ビス（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ＭＡＤＮ）等の芳香族炭化水素化合物等が挙げられる。
正孔注入層２１６の材料としては、陽極からの正孔の注入および輸送をより効率よく行う観点から、正孔輸送層２１７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２１７の材料としては、正孔注入層２１６の材料よりも、正孔の移動度が高い材料を用いることが好ましい。
正孔注入層２１６および正孔輸送層２１７は、任意に添加剤（ドナー、アクセプター等）を含んでいてもよい。
そして、正孔の注入性および輸送性をより向上させるためには、正孔注入層２１６および正孔輸送層２１７は、アクセプターを含むことが好ましい。アクセプターとしては、有機ＥＬ素子向けの公知のアクセプター材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
アクセプターは、無機材料または有機材料のいずれであってもよい。
無機材料としては、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）、六フッ化ヒ酸イオン（ＡｓＦ６ −）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等が挙げられる。
有機材料としては、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱＦ４）、テトラシアノエチレン（ＴＣＮＥ）、ヘキサシアノブタジエン（ＨＣＮＢ）、ジシクロジシアノベンゾキノン（ＤＤＱ）等のシアノ基を有する化合物；トリニトロフルオレノン（ＴＮＦ）、ジニトロフルオレノン（ＤＮＦ）等のニトロ基を有する化合物；フルオラニル；クロラニル；ブロマニル等が挙げられる。
これらの中でも、正孔濃度を増加させる効果がより高いことから、ＴＣＮＱ、ＴＣＮＱＦ４、ＴＣＮＥ、ＨＣＮＢ、ＤＤＱ等のシアノ基を有する化合物が好ましい。
正孔防止層２１９、電子輸送層２２０および電子注入層２２１の材料としては、公知のものが用いられ、低分子材料であれば、ｎ型半導体である無機材料；１，３−ビス［２−（２，２’−ビピリジン−６−イル）−１，３，４−オキサジアゾ−５−イル］ベンゼン（Ｂｐｙ−ＯＸＤ）、１，３−ビス（５−（４−（ｔｅｒｔ−ブチル）フェニル）−１，３，４−オキサジアゾールー２−イル）ベンゼン（ＯＸＤ７）等のオキサジアゾール誘導体；３−（４−ビフェニル）−４−フェニル−５−ｔｅｒｔ−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；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；８−ヒドロキシキノリノラート−リチウム（Ｌｉｑ）等のキノリン誘導体；２，７−ビス［２−（２，２’−ビピリジン−６−イル）−１，３，４−オキサジアゾ−５−イル］−９，９−ジメチルフルオレン（Ｂｐｙ−ＦＯＸＤ）等のフルオレン誘導体；１，３，５−トリ［（３−ピリジル）−フェン−３−イル］ベンゼン（ＴｍＰｙＰＢ）、１，３，５−トリ［（３−ピリジル）−フェン−３−イル］ベンゼン（ＴｐＰｙＰＢ）等のベンゼン誘導体；２，２’，２”−（１，３，５−ベンジントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンゾイミダゾール）（ＴＰＢＩ）等のベンゾイミダゾール誘導体；３，５−ジ（ピレン−１−イル）ピリジン（ＰＹ１）等のピリジン誘導体；３，３’，５，５’−テトラ［（ｍ−ピリジル）−フェン−３−イル］ビフェニル（ＢＰ４ｍＰｙ）等のビフェニル誘導体；４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）等のフェナントロリン誘導体；トリス（２，４，６−トリメチル−３−（ピリジン−３−イル）フェニル）ボラン（３ＴＰＹＭＢ）等のトリフェニルボラン誘導体；ジフェニルビス（４−（ピリジン−３−イル）フェニル）シラン（ＤＰＰＳ）等のテトラフェニルシラン誘導体；ポリ（オキサジアゾール）（Ｐｏｌｙ−ＯＸＺ）、ポリスチレン誘導体（ＰＳＳ）等が挙げられる。特に、電子注入層２２１の材料としては、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。
電子注入層２２１の材料としては、陰極からの電子の注入および輸送をより効率よく行う観点から、電子輸送層２２０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を用いることが好ましい。また、電子輸送層２２０の材料としては、電子注入層２２１の材料よりも、電子の移動度が高い材料を用いることが好ましい。
電子輸送層２２０および電子注入層２２１は、任意に添加剤（ドナー、アクセプター等）を含んでいてもよい。
そして、電子の輸送性および注入性をより向上させるためには、電子輸送層２２０および電子注入層２２１は、ドナーを含むことが好ましい。ドナーとしては、有機ＥＬ素子用の公知のドナー材料を用いることができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
ドナーは、無機材料または有機材料のいずれであってもよい。
無機材料としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属；マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属；希土類元素；アルミニウム（Ａｌ）；銀（Ａｇ）；銅（Ｃｕ）；インジウム（Ｉｎ）等が挙げられる。
有機材料としては、芳香族３級アミン骨格を有する化合物、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、ペンタセン等の置換基を有していてもよい縮合多環化合物、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）類、ジベンゾフラン、フェノチアジン、カルバゾール等が挙げられる。
芳香族３級アミン骨格を有する化合物としては、アニリン類；フェニレンジアミン類；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−ベンジジン等のベンジジン類；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のトリフェニルアミン類；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トリフェニルジアミン類等が挙げられる。
上記の縮合多環化合物が「置換基を有する」とは、縮合多環化合物中の１つ以上の水素原子が、水素原子以外の基（置換基）で置換されていることを指し、置換基の数は特に限定されず、全ての水素原子が置換基で置換されていてもよい。そして、置換基の位置も特に限定されない。
置換基としては、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、炭素数２〜１０のアルケニル基、炭素数２〜１０のアルケニルオキシ基、炭素数６〜１５のアリール基、炭素数６〜１５のアリールオキシ基、水酸基、ハロゲン原子等が挙げられる。
アルキル基は、直鎖状、分岐鎖状または環状のいずれであってもよい。
直鎖状または分枝鎖状のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、１−メチルブチル基、ｎ−ヘキシル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、２，２−ジメチルブチル基、２，３−ジメチルブチル基、ｎ−ヘプチル基、２−メチルヘキシル基、３−メチルヘキシル基、２，２−ジメチルペンチル基、２，３−ジメチルペンチル基、２，４−ジメチルペンチル基、３，３−ジメチルペンチル基、３−エチルペンチル基、２，２，３−トリメチルブチル基、ｎ−オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
環状のアルキル基は、単環状または多環状のいずれであってもよく、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、トリシクロデシル基等が挙げられる。
アルコキシ基としては、アルキル基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。
アルケニル基としては、炭素数が２〜１０のアルキル基において、炭素原子間の１つの単結合（Ｃ−Ｃ）が二重結合（Ｃ＝Ｃ）に置換されたものが挙げられる。
アルケニルオキシ基としては、アルケニル基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。
アリール基は、単環状または多環状のいずれであってもよく、環員数は特に限定されず、好ましいものとしては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等が挙げられる。
アリールオキシ基としては、アリール基が酸素原子に結合した一価の基が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
これらの中でも、ドナーとしては、電子濃度を増加させる効果がより高いことから、芳香族３級アミン骨格を有する化合物、置換基を有していてもよい縮合多環化合物、アルカリ金属が好ましい。
発光層２１８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と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い。また、これらの各材料が高分子材料（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。発光効率および耐久性の観点からは、発光層２１８の材質は、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。
有機発光材料としては、有機ＥＬ素子向けの公知の発光材料を用いることができる。
このような発光材料は、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、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
発光層２１８に用いられる低分子発光材料（ホスト材料を含む）としては、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）−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；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等の蛍光性有機材料；アゾメチン亜鉛錯体、（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム錯体（Ａｌｑ３）等の蛍光発光有機金属錯体；ＢｅＢｑ（ビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体）；４，４’−ビス−（２，２−ジ−ｐ−トリル−ビニル）−ビフェニル（ＤＴＶＢｉ）；トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオノ）（モノフェナントロリン）Ｅｕ（ＩＩＩ）（Ｅｕ（ＤＢＭ）３（Ｐｈｅｎ））；ジフェニルエチレン誘導体；トリス［４−（９−フェニルフルオレン−９−イル）フェニル］アミン（ＴＦＴＰＡ）等のトリフェニルアミン誘導体；ジアミノカルバゾール誘導体；ビススチリル誘導体；芳香族ジアミン誘導体；キナクリドン系化合物；ペリレン系化合物；クマリン系化合物；ジスチリルアリーレン誘導体（ＤＰＶＢｉ）；オリゴチオフェン誘導体（ＢＭＡ−３Ｔ）；４，４’−ジ（トリフェニルシリル）−ビフェニル（ＢＳＢ）、ジフェニル−ジ（ｏ−トリル）シラン（ＵＧＨ１）、１，４−ビストリフェニルシリルベンゼン（ＵＧＨ２）、１，３−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン（ＵＧＨ３）、トリフェニル−（４−（９−フェニル−９Ｈ−フルオレン−９−イル）フェニル）シラン（ＴＰＳｉ−Ｆ）等のシラン誘導体；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）、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）ビフェニル（ＣＢＰ）、４，４’−ビス（カルバゾール−９−イル）−２，２’−ジメチルビフェニル（ＣＤＢＰ）、Ｎ，Ｎ−ジカルバゾリル−３，５−ベンゼン（ｍ−ＣＰ）、３−（ジフェニルホスホリル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（ＰＰＯ１）、３，６−ジ（９−カルバゾリル）−９−（２−エチルヘキシル）カルバゾール（ＴＣｚ１）、９，９’−（５−（トリフェニルシリル）−１，３−フェニレン）ビス（９Ｈ−カルバゾール）（ＳｉｍＣＰ）、ビス（３，５−ジ（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル）ジフェニルシラン（ＳｉｍＣＰ２）、３−（ジフェニルホスホリル）−９−（４−ジフェニルホスホリル）フェニル）−９Ｈ−カルバゾール（ＰＰＯ２１）、２，２−ビス（４−カルバゾリルフェニル）−１，１−ビフェニル（４ＣｚＰＢＰ）、３，６−ビス（ジフェニルホスホリル）−９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール（ＰＰＯ２）、９−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−３，６−ビス（トリフェニルシリル）−９Ｈ−カルバゾール（ＣｚＳｉ）、３，６−ビス［（３，５−ジフェニル）フェニル］−９−フェニル−カルバゾール（ＣｚＴＰ）、９−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−３，６−ジトリチル−９Ｈ−カルバゾール（ＣｚＣ）、９−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−３，６−ビス（９−（４−メトキシフェニル）−９Ｈ−フルオレン−９−イル）−９Ｈ−カルバゾール（ＤＦＣ）、２，２’−ビス（４−カルバゾール−９−イル）フェニル）−ビフェニル（ＢＣＢＰ）、９，９’−（（２，６−ジフェニルベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジフラン−３，７−ジイル）ビス（４，１−フェニレン））ビス（９Ｈ−カルバゾール）（ＣＺＢＤＦ）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）、２，７−ビス（カルバゾール−９−イル）−９，９−ジメチルフルオレン（ＤＭＦＬ−ＣＢＰ）、２−［９，９−ジ（４−メチルフェニル）−フルオレン−２−イル］−９，９−ジ（４−メチルフェニル）フルオレン（ＢＤＡＦ）、２−（９，９−スピロビフルオレン−２−イル）−９，９−スピロビフルオレン（ＢＳＢＦ）、９，９−ビス［４−（ピレニル）フェニル］−９Ｈ−フルオレン（ＢＰＰＦ）、２，２’−ジピレニル−９，９−スピロビフルオレン（Ｓｐｉｒｏ−Ｐｙｅ）、２，７−ジピレニル−９，９−スピロビフルオレン（２，２’−Ｓｐｉｒｏ−Ｐｙｅ）、２，７−ビス［９，９−ジ（４−メチルフェニル）−フルオレン−２−イル］−９，９−ジ（４−メチルフェニル）フルオレン（ＴＤＡＦ）、２，７−ビス（９，９−スピロビフルオレン−２−イル）−９，９−スピロビフルオレン（ＴＳＢＦ）、９，９−スピロビフルオレン−２−イル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド（ＳＰＰＯ１）等のフルオレン誘導体；１，３−ジ（ピレン−１−イル）ベンゼン（ｍ−Ｂｐｙｅ）等のピレン誘導体；プロパン−２，２’−ジイルビス（４，１−フェニレン）ジベンゾエート（ＭＭＡ１）等のベンゾエート誘導体；４，４’−ビス（ジフェニルフォスフィンオキサイド）ビフェニル（ＰＯ１）、２，８−ビス（ジフェニルフォスフォリル）ジベンゾ［ｂ，ｄ］チオフェン（ＰＰＴ）等のフォスフィンオキサイド誘導体；４，４”−ジ（トリフェニルシリル）−ｐ−ターフェニル（ＢＳＴ）等のターフェニル誘導体；２，４−ビス（フェノキシ）−６−（３−メチルジフェニルアミノ）−１，３，５−トリアジン（ＢＰＭＴ）等トリアジン誘導体等が挙げられる。
発光層２１８に用いられる高分子発光材料としては、ポリ（２−デシルオキシ−１，４−フェニレン）（ＤＯ−ＰＰＰ）、ポリ［２，５−ビス−［２−（Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリエチルアンモニウム）エトキシ］−１，４−フェニル−アルト−１，４−フェニルレン］ジブロマイド（ＰＰＰ−ＮＥｔ３＋）、ポリ［２−（２’−エチルヘキシルオキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ［５−メトキシ−（２−プロパノキシサルフォニド）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＰＳ−ＰＰＶ）、ポリ［２，５−ビス−（ヘキシルオキシ）−１，４−フェニレン−（１−シアノビニレン）］（ＣＮ−ＰＰＶ）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；ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）等のカルバゾール誘導体等が挙げられる。
有機発光材料は、低分子発光材料が好ましく、低消費電力化の観点から、発光効率の高い燐光材料を用いることが好ましい。
発光層２１８に用いら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を用いることができる。このようドーパントとしては、紫外発光材料であれば、ｐ−クォーターフェニル、３，５，３，５−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルセクシフェニル、３，５，３，５−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クィンクフェニル等の蛍光発光材料等が挙げられる。また、青色発光材料であれば、スチリル誘導体等の蛍光発光材料；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。また、緑色発光材料であれば、トリス（２−フェニルピリジナート）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）等の燐光発光有機金属錯体等が挙げられる。
なお、有機ＥＬ層２１４を構成する各層の材料について説明したが、例えば、ホスト材料は正孔輸送材料または電子輸送材料としても使用でき、正孔輸送材料および電子輸送材料もホスト材料として使用できる。
正孔注入層２１６、正孔輸送層２１７、発光層２１８、正孔防止層２１９、電子輸送層２２０および電子注入層２２１の各層の形成方法としては、公知のウエットプロセス、ドライプロセス、レーザー転写法等が用いられる。
ウエットプロセスとしては、上記の各層を構成する材料を溶媒に溶解または分散させた液体を用いる、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が挙げられる。
上記の塗布法や印刷法に用いられる液体は、レベリング剤、粘度調整剤等、液体の物性を調整するための添加剤を含んでいてもよい。
ドライプロセスとしては、上記の各層を構成する材料を用いる、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）法等が用いられる。
正孔注入層２１６、正孔輸送層２１７、発光層２１８、正孔防止層２１９、電子輸送層２２０および電子注入層２２１の各層の膜厚は、通常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）が得なれない。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。一方、膜厚が２００ｎｍを超えると、有機ＥＬ層２１４の抵抗成分によって駆動電圧が上昇し、結果として、消費電力が上昇する。
エッジカバー２２２は、絶縁材料を用いてＥＢ蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができ、公知のドライ法またはウエット法のフォトリソグラフィー法によりパターニングすることができるが、本実施形態はこれらの形成方法に限定されるものではない。
また、エッジカバー２２２を構成する絶縁材料としては、公知の材料が用いられるが、本実施形態では、絶縁材料が特に限定されるものではない。
エッジカバー２２２は光を透過する必要があるので、エッジカバー２２２を構成する絶縁材料としては、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＣ、ＨｆＳｉＯＮ、ＺｒＯ、ＨｆＯ、ＬａＯ等が挙げられる。
エッジカバー２２２の膜厚は、１００〜２０００ｎｍが好ましい。膜厚が１００ｎｍ未満であると、絶縁性が十分ではなく、第一電極２１３と第二電極２１５の間でリークが起こり、消費電力の上昇、非発光の原因となる。一方、膜厚が２０００ｎｍを超えると、成膜プロセスに時間が掛り、生産効率の低下、エッジカバー２２２による第二電極２１５の断線の原因となる。
ここで、有機ＥＬ素子２１２は、第一電極２１３と第二電極２１５との干渉効果によるマイクロキャビティ構造（光微小共振器構造）、または、誘電体多層膜によるマイクロキャビティ構造（光微小共振器構造）を有することが好ましい。第一電極２１３と第二電極２１５により微小共振器構造が構成されると、第一電極２１３と第二電極２１５との干渉効果により、有機ＥＬ層２１４の発光を正面方向（光取り出し方向）に集光することができる。その際、有機ＥＬ層２１４の発光に指向性を持たせることができるため、周囲に逃げる発光損失を低減することができ、その発光効率を高めることができる。これにより、有機ＥＬ層２１４で生じる発光エネルギーをより効率よく、蛍光体層へ伝搬することが可能となり、表示装置の正面輝度を高めることができる。
また、第一電極２１３と第二電極２１５との干渉効果により、有機ＥＬ層２１４の発光スペクトルを調整することも可能となり、所望の発光ピーク波長および半値幅に調整することができる。これにより、赤色蛍光体および緑色蛍光体をより効果的に励起することが可能なスペクトルに制御することが可能となり、青色画素の色純度を向上させることができる。
また、本実施形態の表示装置は、外部駆動回路（走査線電極回路、データ信号電極回路、電源回路）に電気的に接続される。
ここで、有機ＥＬ素子基板２１０を構成する基板２１１としては、ガラス基板上に絶縁材料をコートした基板、より好ましくは金属基板上またはプラスチック基板上に絶縁材料をコートした基板、さらに好ましくは金属基板上またはプラスチック基板上に絶縁材料をコートした基板が用いられる。
また、本実施形態の表示装置は、有機ＥＬ素子基板２１０を直接外部回路に接続して駆動してもよいし、ＴＦＴ等のスイッチング回路を画素内に配置し、ＴＦＴ等が接続される配線に、有機ＥＬ素子基板２１０を駆動するための外部駆動回路（走査線電極回路（ソースドライバ）、データ信号電極回路（ゲートドライバ）、電源回路）が電気的に接続されていてもよい。
本実施形態では、蛍光体基板と有機ＥＬ素子基板２１０との間にカラーフィルターを設けることが好ましい。カラーフィルターとしては、従来のカラーフィルターを用いることができる。
このように、カラーフィルターを設けることによって、赤色画素、緑色画素、青色画素の色純度を高めることができ、表示装置の色再現範囲を拡大することができる。また、青色蛍光体層上に形成された青色カラーフィルター、緑色蛍光体層上に形成された緑色カラーフィルター、赤色蛍光体層上に形成された赤色カラーフィルターが、外光中に含まれる励起光成分を吸収するため、外光による蛍光体層の発光を低減または防止することが可能となり、コントラストの低下を低減または防止することができる。さらに、青色蛍光体層上に形成された青色カラーフィルター、緑色蛍光体層上に形成された緑色カラーフィルター、赤色蛍光体層上に形成された赤色カラーフィルターにより、蛍光体層に吸収されず、透過しようとする励起光が外部に漏れ出すのを防止できるため、蛍光体層からの発光と励起光による混色によって表示の色純度が低下するのを防止することができる。
本実施形態の表示装置によれば、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない、さらには、低消費電力化が可能な優れた表示装置を実現できる。
（２）第二実施形態
図２０は、第二実施形態に係る表示装置を構成するＬＥＤ素子基板を示す概略断面図である。
本実施形態の表示装置は、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における、蛍光体層、配光調整層、障壁、および光吸収層等が形成された基板からなる蛍光体基板と、蛍光体基板上に、平坦化膜等を介して貼り合わされたＬＥＤ基板（光源）２３０とから概略構成されている。
ＬＥＤ基板２３０は、基板２３１と、基板２１１の一方の面２１１ａ上に順に積層された第一のバッファ層２３２、ｎ型コンタクト層２３３、第二のｎ型クラッド層２３４、第一のｎ型クラッド層２３５、活性層２３６、第一のｐ型クラッド層２３７、第二のｐ型クラッド層２３８および第二のバッファ層２３９と、ｎ型コンタクト層２３３上に形成された陰極２４０と、第二のバッファ層２３９上に形成された陽極２４１とから概略構成されている。
なお、ＬＥＤとしては、他の公知のＬＥＤ、例えば、紫外発光無機ＬＥＤ、青色発光無機ＬＥＤ等を用いることができるが、具体的な構成は上記のものに限定されるものではない。
以下、ＬＥＤ基板２３０の各構成要素について詳細に説明する。
活性層２３６は、電子と正孔の再結合により発光を行う層であり、活性層材料としては、ＬＥＤ用の公知の活性層材料を用いることができる。このような活性層材料としては、例えば、紫外活性層材料として、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＮ、ＩｎａＡｌｂＧａ１−ａ−ｂＮ（０≦ａ、０≦ｂ、ａ＋ｂ≦１）、青色活性層材料としては、ＩｎｚＧａ１−ｚＮ（０＜ｚ＜１）等が挙げられるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
また、活性層２３６としては、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造のものが用いられる。量子井戸構造の活性層はｎ型、ｐ型のいずれでもよいが、特にノンドープ（不純物無添加）の活性層とすると、バンド間発光により発光波長の半値幅が狭くなり、色純度のよい発光が得られるため好ましい。
また、活性層２３６にドナー不純物またはアクセプター不純物の少なくとも一方をドープしてもよい。不純物をドープした活性層の結晶性がノンドープのものと同じであれば、ドナー不純物をドープすることにより、ノンドープのものに比べてバンド間発光強度をさらに強くすることができる。アクセプター不純物をドープすると、バンド間発光のピーク波長よりも約０．５ｅＶだけ低エネルギー側にピーク波長をシフトさせることができるが、半値幅は広くなる。アクセプター不純物とドナー不純物との両者をドープすると、アクセプター不純物のみをドープした活性層の発光強度に比べて、その発光強度をさらに大きくすることができる。特に、アクセプター不純物をドープした活性層を形成する場合、活性層の導電型はＳｉ等のドナー不純物をもドープしてｎ型とすることが好ましい。
第二のｎ型クラッド層２３４および第一のｎ型クラッド層２３５としては、ＬＥＤ用の公知のｎ型クラッド層材料を用いることができ、単層でも多層構成でもよい。活性層２３６よりもバンドギャップエネルギーが大きいｎ型半導体で、第二のｎ型クラッド層２３４および第一のｎ型クラッド層２３５を構成した場合、第二のｎ型クラッド層２３４および第一のｎ型クラッド層２３５と、活性層２３６との間には、正孔に対する電位障壁ができ、正孔を活性層２３６に閉じ込めることが可能となる。例えば、ｎ型ＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０≦ｘ＜１）により、第二のｎ型クラッド層２３４および第一のｎ型クラッド層２３５を形成することが可能であるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
第一のｐ型クラッド層２３７および第二のｐ型クラッド層２３８としては、ＬＥＤ用の公知のｐ型クラッド層材料を用いることができ、単層でも多層構成でもよい。活性層２３６よりもバンドギャップエネルギーが大きいｐ型半導体で、第一のｐ型クラッド層２３７および第二のｐ型クラッド層２３８を構成した場合、第一のｐ型クラッド層２３７および第二のｐ型クラッド層２３８と、活性層２３６との間には、電子に対する電位障壁ができ、電子を活性層２３６に閉じ込めることが可能となる。例えば、ＡｌｙＧａ１−ｙＮ（０≦ｙ≦１）により、第一のｐ型クラッド層２３７および第二のｐ型クラッド層２３８を形成することが可能であるが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
ｎ型コンタクト層２３３としては、ＬＥＤ用の公知のコンタクト層材料を用いることができ、例えば、第二のｎ型クラッド層２３４および第一のｎ型クラッド層２３５に接して電極を形成する層としてｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層２３３を形成することが可能である。また、第一のｐ型クラッド層２３７および第二のｐ型クラッド層２３８に接して電極を形成する層として、ｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を形成することも可能である。ただし、このｐ型コンタクト層は、第二のｎ型クラッド層２３４、第二のｐ型クラッド層２３８がＧａＮで形成されていれば、特に形成する必要はなく、第二のクラッド層（第二のｎ型クラッド層２３４、第二のｐ型クラッド層２３８）をコンタクト層とすることも可能である。
本実施形態で用いられる上記の各層の形成方法としては、ＬＥＤ用の公知の成膜プロセスを用いることが可能であるが、本実施形態は特にこれらに限定されるものではない。例えば、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）、ＭＢＥ（分子線気相成長法）、ＨＤＶＰＥ（ハイドライド気相成長法）等の気相成長法を用いて、例えば、サファイア（Ｃ面、Ａ面、Ｒ面を含む）、ＳｉＣ（６Ｈ−ＳｉＣ、４Ｈ−ＳｉＣも含む）、スピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４、特にその（１１１）面）、ＺｎＯ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、あるいは、他の酸化物単結晶基板（ＮＧＯ等）等の基板上に形成することが可能である。
本実施形態の表示装置によれば、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない、さらには、低消費電力化が可能な優れた表示装置を実現できる。
（３）第三実施形態
図２１は、第三実施形態に係る表示装置を構成する無機ＥＬ素子基板を示す概略断面図である。
本実施形態の表示装置は、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における、蛍光体層、配光調整層、障壁、および光吸収層等が形成された基板からなる蛍光体基板と、蛍光体基板上に、平坦化膜等を介して貼り合わされた無機ＥＬ素子基板（光源）２５０とから概略構成されている。
無機ＥＬ素子基板２５０は、基板２５１と、基板２５１の一方の面２５１ａ上に設けられた無機ＥＬ素子２５２とから概略構成されている。
無機ＥＬ素子２５２は、基板２５１の一方の面２５１ａに順に積層された、第一電極２５３、第一誘電体層２５４、発光層２５５、第二誘電体層２５６および第二電極２５７から構成されている。
第一電極２５３および第二電極２５７は、無機ＥＬ素子２５２の陽極または陰極として対で機能する。
なお、無機ＥＬ素子２５２としては、公知の無機ＥＬ素子、例えば、紫外発光無機ＥＬ素子、青色発光無機ＥＬ素子等を用いることができるが、具体的な構成は前記のものに限定されるものではない。
以下、無機ＥＬ素子基板２５０を構成する各構成部材およびその形成方法について具体的に説明するが、本実施形態はこれら構成部材および形成方法に限定されるものではない。
基板２５１としては、上述の有機ＥＬ素子基板２１０を構成する基板２１１と同様のものが用いられる。
第一電極２５３および第二電極２５７は、無機ＥＬ素子２５２の陽極または陰極として対で機能する。つまり、第一電極２５３を陽極とした場合、第二電極２５７は陰極となり、第一電極２５３を陰極とした場合、第二電極２５７は陽極となる。
第一電極２５３および第二電極２５７としては、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、および、インジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）からなる酸化物（ＩＴＯ）、錫（Ｓｎ）の酸化物（ＳｎＯ２）、インジウム（Ｉｎ）と亜鉛（Ｚｎ）からなる酸化物（ＩＺＯ）等が透明電極材料として挙げられるが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。光を取り出す側の電極には、ＩＴＯ等の透明電極がよく、光を取り出す方向と反対側の電極には、アルミニウム等からなる反射電極を用いることが好ましい。
第一電極２５３および第二電極２５７は、上記の材料を用いて、ＥＢ蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、抵抗加熱蒸着法等の公知の方法により形成することができるが、本実施形態はこれらの形成方法に限定されるものではない。また、必要に応じて、フォトリソグラフフィー法、レーザー剥離法により形成した電極をパターニングすることもでき、シャドーマスクと組み合わせることでパターニングした電極を形成することもできる。
第一電極２５３および第二電極２５７の膜厚は、５０ｎｍ以上であることが好ましい。膜厚が５０ｎｍ未満の場合には、配線抵抗が高くなり、駆動電圧が上昇するおそれがある。
第一誘電体層２５４および第二誘電体層２５６としては、無機ＥＬ素子用の公知の誘電体材料を用いることができる。このような誘電体材料としては、例えば、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸アルミニウム（ＡｌＴｉＯ３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）等が挙げられるが、本実施形態はこれらの誘電体材料に限定されるものではない。
また、第一誘電体層２５４および第二誘電体層２５６は、上記の誘電体材料から選択された１種類からなる単層構造であってもよく、２種類以上を積層した多層構造であってもよい。
また、第一誘電体層２５４および第二誘電体層２５６の膜厚は、２００〜５００ｎｍ程度が好ましい。
発光層２５５としては、無機ＥＬ素子用の公知の発光材料を用いることができる。このような発光材料としては、例えば、紫外発光材料として、ＺｎＦ２：Ｇｄ、青色発光材料として、ＢａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ、ＣａＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ、ＺｎＡｌ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｂａ２ＳｉＳ４：Ｃｅ、ＺｎＳ：Ｔｍ、ＳｒＳ：Ｃｅ、ＳｒＳ：Ｃｕ、ＣａＳ：Ｐｂ、（Ｂａ，Ｍｇ）Ａｌ２Ｓ４：Ｅｕ等が挙げられるが、本実施形態はこれらの発光材料に限定されるものではない。
また、発光層２５５の膜厚は、３００〜１０００ｎｍ程度が好ましい。
本実施形態の表示装置によれば、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない、さらには、低消費電力化が可能な優れた表示装置を実現できる。
なお、光源の構成として、上述の第一実施形態では有機ＥＬ素子基板、第二実施形態ではＬＥＤ基板、第三実施形態では無機ＥＬ素子基板を例示した。これらの構成例において、有機ＥＬ素子、ＬＥＤ、無機ＥＬ素子等の発光素子を封止する封止膜または封止基板を設けることが好ましい。
封止膜および封止基板は、公知の封止材料および封止方法により形成することができる。具体的には、光源を構成する基板と反対側の表面上にスピンコート法、ＯＤＦ、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜を形成することもできる。あるいは、プラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、イオンビーム法、スパッタ法等により、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ等の無機膜を形成した後、さらに、スピンコート法、ＯＤＦ、ラミレート法等を用いて樹脂を塗布することによって封止膜を形成するか、または、封止基板を貼り合わせることもできる。
このような封止膜や封止基板により、外部からの発光素子内への酸素や水分の混入を防止することができ、光源の寿命が向上する。
また、光源と蛍光体基板とを接合するときは、一般の紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂等で接着させることもできる。
また、蛍光体基板上に光源を直接形成した場合には、例えば、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスをガラス板、金属板等で封止する方法が挙げられる。さらに、封入した不活性ガス中に酸化バリウム等の吸湿剤等を混入すると、水分による有機ＥＬ素子の劣化をより効果的に低減できるため好ましい。
ただし、本実施形態は、これらの部材や形成方法に限定されるものではない。また、基板と反対側から光を取り出す場合、封止膜、封止基板ともに光透過性の材料を使用する必要がある。
（４）第四実施形態
図２２は、第四実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。図２２において、図３示した発光デバイス３０および図１９に示した有機ＥＬ素子基板２１０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の表示装置２６０は、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における、蛍光体層、配光調整層、障壁、および光吸収層等が形成された基板と同様の構成の蛍光体基板２６１と、蛍光体基板２６１上に、平坦化膜を介して貼り合わされたアクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子基板（光源）２６２とから概略構成されている。
有機ＥＬ素子基板２６２では、赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧ、青色画素ＰＢの各々に光を照射するか否かを切り換える手段として、ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス駆動方式が用いられている。
有機ＥＬ素子基板２６２が青色光を発光する場合には、青色画素ＰＢは青色光を散乱させる光散乱層２６３を有するものとする。
「アクティブマトリクス駆動型有機ＥＬ素子基板」
以下、アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子基板２６２について詳細に説明する。
図２３は、有機ＥＬ素子基板を備えた表示装置を示す概略構成図である。有機ＥＬ素子基板２６２は、基板２１１の一方の面２１１ａにＴＦＴ２６４が形成されている。すなわち、基板２１１の一方の面２１１ａに、ゲート電極２６５およびゲート線２６６が形成され、これらゲート電極２６５およびゲート線２６６を覆うように、基板２１１の一方の面２１１ａ上にゲート絶縁膜２６７が形成されている。ゲート絶縁膜２６７上には活性層（図示略）が形成され、活性層上にソース電極２６８、ドレイン電極２６９およびデータ線２７０が形成され、これらソース電極２６８、ドレイン電極２６９およびデータ線２７０を覆うように、平坦化膜２７１が形成されている。
なお、平坦化膜２７１は単層構造でなくてもよく、他の層間絶縁膜と平坦化膜を組み合わせた構成としてもよい。また、平坦化膜２７１もしくは層間絶縁膜を貫通してドレイン電極２６９に達するコンタクトホール２７２が形成され、平坦化膜２７１上にコンタクトホール２７２を介してドレイン電極２６９と電気的に接続された有機ＥＬ素子２１２の第一電極２１３が形成されている。有機ＥＬ素子２１２の構成は、上述の第一実施形態と同様である。
ＴＦＴ２６４は、有機ＥＬ素子２１２を形成する前に、予め基板２１１の一方の面２１１ａに形成され、画素スイッチング用素子および有機ＥＬ素子駆動用素子として機能する。
ＴＦＴ２６４としては、公知のＴＦＴが挙げられ、公知の材料、構造および形成方法を用いて形成することができる。また、本実施形態では、ＴＦＴ２６４の代わりに、金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）ダイオードを用いることもできる。
ＴＦＴ２６４を構成する活性層の材料としては、上述の第一実施形態と同様のものが用いられる。
ＴＦＴ２６４を構成する活性層の形成方法としては、上述の第一実施形態と同様の方法が用いられる。
ＴＦＴ２６４を構成するゲート絶縁膜２６７は、公知の材料を用いて形成することができる。ゲート絶縁膜２６７としては、例えば、ＰＥＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等により形成されたＳｉＯ２またはポリシリコン膜を熱酸化して得られるＳｉＯ２等が挙げられる。
また、ＴＦＴ２６４を構成するデータ線２７０、ゲート線２６６、ソース電極２６８およびドレイン電極２６９は、公知の導電性材料を用いて形成することができる。これらデータ線２７０、ゲート線２６６、ソース電極２６８およびドレイン電極２６９の材料としては、例えば、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。ＴＦＴ２６４は、上記のような構成とすることができるが、本実施形態は、これらの材料、構造および形成方法に限定されるものではない。
本実施形態に用いられる層間絶縁膜は、上述の第一実施形態と同様のものが挙げられる。
また、層間絶縁膜の形成方法としては、上述の第一実施形態と同様の方法が挙げられる。
有機ＥＬ素子２１２からの発光を基板２１１とは反対側（第二電極２１５側）から取り出す場合には、外光が基板２１１の一方の面２１１ａに形成されたＴＦＴ２６４に入射して、ＴＦＴ２６４の電気的特性に変化が生じることを防ぐ目的で、遮光性を兼ね備えた遮光性絶縁膜を用いることが好ましい。また、上記の層間絶縁膜と遮光性絶縁膜を組み合わせて用いることもできる。遮光性絶縁膜の材料としては、上述の第一実施形態と同様のものが挙げられる。
表示装置２６０において、基板２１１の一方の面２１１ａ上に形成したＴＦＴ２６４や各種配線、電極等により、その表面に凸凹が形成され、この凸凹によって有機ＥＬ素子２１２の欠陥（例えば、第一電極２１３や第二電極２１５の欠損や断線、有機ＥＬ層２１４の欠損、第一電極２１３と第二電極２１５との短絡、耐圧の低下等）が発生するおそれがある。これらの欠陥を防止するために、層間絶縁膜上に平坦化膜２７１を設けることが望ましい。
平坦化膜２７１は、公知の材料を用いて形成することができる。平坦化膜２７１の材料としては、上述の第一実施形態と同様のものが挙げられる。
また、平坦化膜２７１は、単層構造または多層構造のいずれであってもよい。
また、有機ＥＬ素子２１２の表面（蛍光体基板２６１と対向する面）には、有機ＥＬ素子２１２を封止する封止膜２７３が設けられている。
また、表示装置２６０は、図２０に示すように、有機ＥＬ素子基板２６２上に形成された画素部２７３、ゲート信号側駆動回路２７４、データ信号側駆動回路２７５、信号配線２７６および電流供給線２７７と、有機ＥＬ素子基板２６２に接続されたフレキシブルプリント配線板（以下、「ＦＰＣ」略すこともある。）２７８および外部駆動回路２９０とを備えている。
有機ＥＬ素子基板２６２は、有機ＥＬ素子２１２を駆動するために走査線電極回路、データ信号電極回路、電源回路等を含む外部駆動回路２９０に、ＦＰＣ２７９を介して電気的に接続されている。本実施形態では、ＴＦＴ２６４等のスイッチング回路が画素部２７４内に配置され、ＴＦＴ２６４等が接続されるデータ線２７０、ゲート線２６６等の配線に有機ＥＬ素子２１２を駆動するためのデータ信号側駆動回路２７６、ゲート信号側駆動回路２７５がそれぞれ接続され、これら駆動回路に信号配線２６７を介して外部駆動回路２９０が接続されている。画素部２７４内には、複数のゲート線２６６および複数のデータ線２７０が配置され、ゲート線２６６とデータ線２７０との交差部にＴＦＴ２６４が配置されている。
有機ＥＬ素子２１２は、電圧駆動デジタル階調方式によって駆動が行われ、画素毎にスイッチング用ＴＦＴおよび駆動用ＴＦＴの２つのＴＦＴが配置され、駆動用ＴＦＴと有機ＥＬ素子２１２の第一電極２１３とが平坦化膜２７１に形成されるコンタクトホール２７２を介して電気的に接続されている。また、１つの画素内には駆動用ＴＦＴのゲート電位を定電位にするためのコンデンサー（図示略）が、駆動用ＴＦＴのゲート電極に接続されるように配置されている。しかし、本実施形態では、特にこれらに限定されるものではなく、駆動方式は、上述した電圧駆動デジタル階調方式でもよく、電流駆動アナログ階調方式でもよい。また、ＴＦＴの数も特に限定されるものではなく、上述した２つのＴＦＴにより有機ＥＬ素子２１２を駆動してもよいし、ＴＦＴ２６４の特性（移動度、閾値電圧）のバラツキを防止する目的で、画素内に補償回路を内蔵した２個以上のＴＦＴを用いて有機ＥＬ素子２１２を駆動してもよい。
本実施形態の表示装置によれば、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない、さらには、低消費電力化が可能な優れた表示装置を実現できる。
特に本実施形態では、アクティブマトリクス駆動型の有機ＥＬ素子基板２６２を採用しているため、表示品位に優れた表示装置を実現することができる。また、パッシブ駆動に比べて有機ＥＬ素子２１２の発光時間を長くすることができ、所望の輝度を得るための駆動電流を低減することができるため、低消費電力化を図ることができる。さらに、有機ＥＬ素子基板２６２とは反対側（蛍光体基板２６１側）から光を取り出す構成であるから、ＴＦＴや各種配線等の形成領域に関係なく発光領域を広げることができ、画素の開口率を高めることができる。
（５）第五実施形態
図２４は、第五実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。図２４において、図３に示した発光デバイス３０、図１９に示した有機ＥＬ素子基板２１０および図２２に示した表示装置２６０と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の表示装置３００は、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における、蛍光体層、配光調整層、障壁、および光吸収層等が形成された基板と同様の構成の蛍光体基板３０１と、有機ＥＬ素子基板（光源）３０２と、液晶素子３０３とから概略構成されている。
有機ＥＬ素子基板３０２を構成する有機ＥＬ素子２１２は、画素毎に分割されておらず、全ての画素に共通の面状光源として機能する。
また、液晶素子３０３は、一対の電極を用いて液晶層に印加する電圧を画素毎に制御可能な構成とされ、有機ＥＬ素子２１２の全面から射出された光の透過率を画素毎に制御する。すなわち、液晶素子３０３は、有機ＥＬ素子基板３０２からの光を画素毎に選択的に透過させる光シャッターとしての機能を有するようになっている。
液晶素子３０３としては、公知の液晶素子を用いることができる。液晶素子３０３は、例えば、一対の偏光板３１１，３１２と、透明電極３１３，３１４と、配向膜３１５，３１６と、基板３１７と、を備え、配向膜３１５，３１６間に液晶３１８が挟持された構造をなしている。
さらに、液晶セルと、偏光板３１１，３１２のいずれか一方との間に、光学異方性層が設けられるか、または、液晶セルと、偏光板３１１，３１２の両方との間に、光学異方性層が設けられていてもよい。表示装置３００では、光取り出し側に偏光板を設けることが好ましい。
偏光板３１１，３１２としては、従来の直線偏光板とλ／４板とを組み合わせたものを用いることが可能である。偏光板３１１，３１２を設けることにより、表示装置３００の電極からの外光反射、基板もしくは封止基板の表面での外光反射を防止することができ、表示装置３００のコントラストを向上させることができる。
また、偏光板３１１，３１２としては、波長４３５ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下における消光比が１００００以上のものが好適に用いられる。
液晶セルの種類としては、特に限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択することができる。液晶セルとしては、例えば、ＴＮモード、ＶＡモード、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード、ＥＣＢモード等が挙げられる。
また、液晶素子３０３は、パッシブ駆動でもよいし、ＴＦＴ等のスイッチング素子を用いたアクティブ駆動でもよい。
本実施形態の表示装置によれば、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない、さらには、低消費電力化が可能な優れた表示装置を実現できる。
また、本実施形態では、液晶素子３０３による画素のスイッチングと面状光源として機能する有機ＥＬ素子基板３０２とを組み合わせることで、消費電力をより低減することができる。
（６）第六実施形態
図２５は、本発明に係る表示装置の第六実施形態を示す概略断面図である。図２５において、図３に示した発光デバイス３０、および図２４に示した液晶素子３０３と同一の構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の表示装置４００は、上述した発光デバイスの第一〜第十六実施形態における、蛍光体層、配光調整層、障壁、および光吸収層等が形成された基板と同様の構成の蛍光体基板３０１と、液晶素子３０３と、バックライトユニット４０１とから概略構成されている。
バックライトユニット４０１は、バックライトユニット４０１の底面、または側面に光源が配置される。バックライトユニット４０１の側面に光源が配置される場合、バックライトユニット４０１は、例えば、反射シート、光源、導光板、第一拡散シート、プリズムシートおよび第二拡散シートから構成される。また、バックライトユニット４０１とバックライト側偏光板３１１との間に、輝度向上フィルムを配置してもよい。
ここでは、バックライトユニット４０１としては、バックライトユニット４０１の側面に配置された光源４０２と、光源４０２からの光を液晶素子３０３の面方向に導光する導光板４０３と、導光板４０３から液晶素子３０３に光を効率よく入射する輝度向上フィルム４０４とから概略構成されるものを例示した。
表示装置４００によれば、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない、さらには、低消費電力化が可能な優れた表示装置を実現できる。
また、本実施形態では、液晶素子３０３による画素のスイッチングと面状光源として機能するバックライトユニット４０１とを組み合わせることで、消費電力をより低減することができる。
「携帯電話」
上述の第一〜第五実施形態の表示装置は、例えば、図２６に示す携帯電話に適用できる。
携帯電話３１０は、本体３１１、表示部３１２、音声入力部３１３、音声出力部３１４、アンテナ３１５、操作スイッチ３１６等を備えている。そして、表示部３１２として、上述の第一〜第五実施形態の表示装置を好適に適用できる。上述の第一〜第五実施形態の表示装置を携帯電話３１０の表示部３１２に適用することによって、少ない消費電力で、高輝度の映像を表示することができる。
「薄型テレビ」
上述の第一〜第五実施形態の表示装置は、例えば、図２７に示す薄型テレビに適用できる。
薄型テレビ３２０は、本体キャビネット３２１、表示部３２２、スピーカー３２３、スタンド３２４等を備えている。そして、表示部３２２として、上述の第一〜第五実施形態の表示装置を好適に適用できる。上述の第一〜第五実施形態の表示装置を薄型テレビ３２０の表示部３２２に適用することによって、少ない消費電力で、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない表示が実現できる。
「照明装置」
（１）第一実施形態
図２８は、第一実施形態に係る照明装置を示す概略断面図である。
本実施形態の照明装置３３０は、光学フィルム３３１と、蛍光体基板３３２と、有機ＥＬ素子３３３と、熱拡散シート３３４と、封止基板３３５と、封止樹脂３３６と、放熱材３３７と、駆動用回路３３８と、配線３３９と、引掛けシーリング３４０とから概略構成されている。
有機ＥＬ素子３３３は、陽極３４１と、有機ＥＬ層３４２と、陰極３４３とから概略構成されている。
なお、蛍光体基板３２２中の配光調整層に関しては、基板と光学フィルムとの間、あるいは光学フィルム上に形成されていても良い。
照明装置３３０においては、蛍光体基板３３２として、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における、蛍光体層、配光調整層、障壁、および光吸収層等が形成された基板と同様の構成の蛍光体基板が用いられているので、本実施形態の表示装置によれば、どの方向から視認しても明るさの変わらない、さらには、低消費電力化が可能な優れた照明装置を実現できる。
（２）第二実施形態
図２９は、第二実施形態に係る照明装置を示す概略断面図である。
照明装置２５０は、励起光を発する励起光源２８１と、蛍光体基板２５２とから概略構成される発光デバイス２５３を備えてなるものである。
蛍光体基板２５２は、励起光を発する励起光源と、前記励起光源に対向して配され、前記励起光によって励起され蛍光を発する蛍光体層が形成された基板と、前記基板上に形成された、少なくとも前記蛍光体層から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層と、前記基板との積層方向に沿った前記蛍光体層の少なくとも１つ以上の側面に光反射性の障壁と、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に形成された波長選択透過反射層とから概略構成されている。
励起光源としては、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における励起光源と同様のものが挙げられる。
基板としては、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における基板と同様のものが挙げられる。
蛍光体層としては、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における蛍光体層と同様のものが挙げられる。
障壁としては、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における障壁と同様のものが挙げられる。
光散乱層としては、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における光散乱層と同様のものが挙げられる。
波長選択透過反射層としては、上述の発光デバイスの第一〜第十六実施形態における波長選択透過反射層と同様のものが挙げられる。
図２９を参照して、照明装置２５０における発光について説明する。
照明装置２５０において、励起光源から蛍光体層に励起光を入射すると、蛍光体層から等方的、即ちどの方向に対しても等しいエネルギーで光が放射される。この光の輝度視野角特性は、立体角の関係から視野角（発光面に垂直な方向の面と視認方向が成す角）が０°から８０°付近までの間では、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるようなプロファイルを有する。そして、この光は、基板を介して、配光調整層に入射し、配光調整層中で、光散乱し、光の進行方向が変わる。この時、配光調整層の面に対して垂直に入射した光と、斜め方向に入射した光とでは、配光調整層中の光路長は後者の方が長くなる。従って、前者に対して後者の光は、配光調整層内でよく散乱される。
つまり、視野角が大きくなるほど輝度が高くなるような発光プロファイルを、配光調整層を介することによって、少なくとも０°方向の輝度が、斜め方向の輝度と同等以上となるような発光プロファイルに変えることができる。その結果、どの方向から視認しても明るさの変わらない照明装置を得ることができる。また、本構成においては、蛍光体層の側面に光反射性の障壁が設けられているため、蛍光体層から発光した蛍光のうち、基板の界面で反射した蛍光成分や、蛍光体層の光取り出し側と反対側に発光する蛍光成分は、光反射性の障壁の側面で反射し、再び基板側に取り出し可能な成分にリサイクルされる。つまり、光反射性を有する障壁を蛍光体層の側面に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を効率良く外部に取り出すことが可能となる。
また、本構造においては、蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に波長選択透過反射層が設けられているため、蛍光体層の光取り出し側と反対側（背面側）に発光する蛍光成分は、蛍光体層と波長選択透過反射層の界面で反射し、光取り出し側に、有効に発光として外部に取り出すことができる。つまり、波長選択透過反射層を蛍光体層における、励起光を入射させる入射面側に設けることによって、蛍光体層から発光した蛍光成分を非常に効率良く外部に取り出すことが可能となる。
以下、実施例および比較例により本発明の一例をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
「比較例」
厚さ０．７ｍｍのガラス基板を水洗後、純水超音波洗浄１０分、アセトン超音波洗浄１０分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄５分を行い、１００℃にて１時間乾燥させた。
次いで、ガラス基板の一面に、膜厚２μｍの緑色蛍光体層を形成した。
ここで、緑色蛍光体層を形成するには、クマリン５４５T、０．１ｇに、PMMA、１０ｗｔ％を溶解したトルエン溶液１００ｇを加え、加熱攪拌して緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、スピナーを用いて、基板上に塗布した。引き続き真空オーブン（１００℃、１０ｍｍＨｇの条件）で４時間加熱乾燥し、緑色蛍光体層を膜厚２μｍで形成し、蛍光体基板とした。
その後、市販の青色LEDを搭載した自作の青色指向性面光源（バックライト）を入射光として460nmの光を、比較例の蛍光体基板の背面（膜面側）から入射させ、基板から出射する光の特性を観察した際、正面方向からよりも、斜めから視認した方が明るいことを確認した。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、比較例の蛍光体基板の背面（膜面側）から入射させた際、基板側から取出される蛍光の２５℃における輝度視野角特性を測定した。その結果、入射光としての青色指向性面光源の、視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角６０°方向の相対輝度値（L60／L0）が０．０３であったのに対して、蛍光体基板から出射する蛍光の視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角６０°方向の相対輝度値（L60／L0）は、１．１０であった。
また、市販の全光線測定装置（積分球）（ハーフムーン：大塚電子（株）製）を用いて、４６０ｎｍの青色光を、この蛍光体基板の背面から入射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は１２．０％であった。
「実施例１」
比較例と同様にして、ガラス基板の一面に、膜厚２μｍの緑色蛍光体層を形成した。
ここで、緑色蛍光体層を形成するには、クマリン５４５T、０．１ｇに、PMMA、１０ｗｔ％を溶解したトルエン溶液１００ｇを加え、加熱攪拌して緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、ガラス基板の一面（蛍光体層を形成した面と反対の面）に配光調整層を形成した。
ここで、配光調整層を形成するには、まず、光散乱粒子を分散させるバインダーとして、帝人デュポン（株）製樹脂”LuxPrint 8155”：30gに、平均粒径4umの積水化成品工業（株）製テクポリマー“SBX-4“：3.59gと、平均粒径200nmの堺化学工業（株）製酸化チタン“R-25“：1.27gを加えて、自動乳鉢で30分間よくすり混ぜた後、プライミクス（株）製分散攪拌装置”フィルミックス４０−４０型”を用いて、開放系室温下にて、攪拌速度：６，０００ｒｐｍで15分間プレ攪拌した。
次いで、ガラス基板の一面に対して、市販のスピンコーターを用いて、膜厚１５ｕｍの配光調整層を形成した。
次いで、真空オーブン（200℃条件）で１５分間加熱乾燥し、配光調整層を形成し、ガラス基板と、その一面に形成された蛍光体層と、その反対の一面に形成された配光調整層とからなる実施例１の蛍光体基板を得た。
その後、市販の青色ＬＥＤを搭載した自作の青色指向性面光源（バックライト）を入射光として460nmの光を、実施例１の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させ、配光調整層から出射する光の特性を観察した際、どの方向から見ても明るさに大きな違いがないことを確認した。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、実施例１の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させた際、配光調整層から取出される蛍光の２５℃における輝度視野角特性を測定した。その結果、入射光としての青色指向性面光源の、視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角60°方向の相対輝度値（L60／L0）が０．０３であったのに対して、蛍光体基板から出射する蛍光の視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角60°方向の相対輝度値（L60／L0）は、０．８５であった。
また、市販の全光線測定装置（積分球）（ハーフムーン：大塚電子（株）製）を用いて、４６０ｎｍの青色光を、この蛍光体基板の背面から入射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は９．２％であった。
「実施例２」
実施例１と同様にして、ガラス基板の一面に、膜厚２μｍの緑色蛍光体層を形成した。
ここで、緑色蛍光体層を形成するには、クマリン５４５T、０．１ｇに、PMMA、１０ｗｔ％を溶解したトルエン溶液１００ｇを加え、加熱攪拌して緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、ガラス基板の一面（蛍光体層を形成した面と反対の面）に配光調整層を形成した。
ここで、配光調整層を形成するには、まず、光散乱粒子を分散させるバインダーとして、帝人デュポン（株）製樹脂”LuxPrint 8155”：３０ｇに、平均粒径４ｕｍの積水化成品工業（株）製テクポリマー“SBX-4“：３．５９ｇと、平均粒径２９０ｎｍの堺化学工業（株）製酸化チタン“R-42“：０．６３ｇを加えて、自動乳鉢で30分間よくすり混ぜた後、プライミクス（株）製分散攪拌装置”フィルミックス４０−４０型”を用いて、開放系室温下にて、攪拌速度：６，０００ｒｐｍで１５分間プレ攪拌した。
次いで、ガラス基板の一面に対して、市販のスピンコーターを用いて、膜厚5umの配光調整層を形成した。
次いで、真空オーブン（200℃条件）で15分間加熱乾燥し、配光調整層を形成し、ガラス基板と、その一面に形成された蛍光体層と、その反対の一面に形成された配光調整層とからなる実施例２の蛍光体基板を得た。
その後、市販の青色LEDを搭載した自作の青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、実施例２の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させ、配光調整層から出射する光の特性を観察した際、どの方向から見ても明るさに大きな違いがないことを確認した。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、実施例２の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させた際、配光調整層から取出される蛍光の２５℃における輝度視野角特性を測定した。その結果、入射光としての青色指向性面光源の、視野角0°（法線方向）の輝度値に対する視野角６０°方向の相対輝度値（L60／L0）が０．０３であったのに対して、蛍光体基板から出射する蛍光の視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角60°方向の相対輝度値（L60／L0）は、０．８２であった。
また、市販の全光線測定装置（積分球）（ハーフムーン：大塚電子（株）製）を用いて、４６０ｎｍの青色光を、この蛍光体基板の背面から入射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は１１．９％であった。
「実施例３」
ガラス基板上に、障壁を形成した。以下、障壁の形成方法を詳細に説明する。
まず、エポキシ系樹脂（屈折率：１．５９）、アクリル系樹脂（屈折率：１．４９）、ルチル型酸化チタン（屈折率：２．７１、粒径２５０ｎｍ）、光重合開始剤および芳香族系溶剤からなる白色感光性組成物を攪拌混合して、ネガ型レジストを調製した。
次いで、ガラス基板上に、スピンコーター法により、ネガ型レジストを塗布した。
その後、８０℃にて１０分間プリベークして、膜厚５０μｍの塗膜を形成した。
この塗膜に所望の画像パターンが形成できるようなマスクを被せた後、塗膜にｉ線（３００ｍＪ／ｃｍ２）を照射し、露光した。
次いで、アルカリ現像液を用いて現像して、障壁が形成された画素パターン状の構造物を得た。
次いで、熱風循環式乾燥炉を用い、１４０℃にて６０分間ポストベークして、画素を仕切る障壁を形成した。
次に、障壁で囲まれた開口部内に、蛍光体層を形成した。
ここで、実施例２と同様の蛍光体材料を用いて、ディスペンサー法により、開口部内に、膜厚２ｕｍの蛍光体層を形成した。
次に、実施例２と同様の光散乱材料を用いて、ガラス基板の一面（蛍光体層を形成した面と反対の面）に膜厚5umの配光調整層を形成した。
次いで、真空オーブン（200℃条件）で15分間加熱乾燥し、光散乱層を形成し、ガラス基板と、その一面に形成された蛍光体層と、その反対の一面に形成された配光調整層と、蛍光体層の側面に形成された障壁からなる実施例３の蛍光体基板を得た。
その後、市販の青色LEDを搭載した自作の青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、実施例２の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させ、配光調整層から出射する光の特性を観察した際、どの方向から見ても明るさに大きな違いがないことを確認した。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、実施例１の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させた際、配光調整層から取出される蛍光の２５℃における輝度視野角特性を測定した。その結果、入射光としての青色指向性面光源の、視野角0°（法線方向）の輝度値に対する視野角６０°方向の相対輝度値（L60／L0）が０．０３であったのに対して、蛍光体基板から出射する蛍光の視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角６０°方向の相対輝度値（L60／L0）は、０．８６であった。
また、市販の全光線測定装置（積分球）（ハーフムーン：大塚電子（株）製）を用いて、４６０ｎｍの青色光を、この蛍光体基板の背面から入射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は１５．３％であった。
「実施例４」
実施例３と同様にして、ガラス基板上に、障壁と、その開口部に膜厚２ｕｍの蛍光体層を形成した。
次に、蛍光体層の上における、励起光を入射させる側の面に、波長選択透過反射層として、酸化チタン（ＴｉＯ２：屈折率＝２．３０）と酸化シリコン（ＳｉＯ２：屈折率＝１．４７）をＥＢ蒸着法により交互に６層成膜して作製した誘電体多層膜を、スパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で形成した。
最後に、実施例３と同様の光散乱材料を用いて、ガラス基板の一面（蛍光体層を形成した面と反対の面）に膜厚５ｕｍの配光調整層を形成した。
次いで、真空オーブン（200℃条件）で15分間加熱乾燥し、配光調整層を形成し、ガラス基板と、その一面に形成された蛍光体層と、その反対の一面に形成された配光調整層と、蛍光体層の側面に形成された障壁と、蛍光体層の励起光入射面側の一面に形成された波長選択透過反射層からなる実施例４の蛍光体基板を得た。
その後、市販の青色LEDを搭載した自作の青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、実施例４の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させ、配光調整層から出射する光の特性を観察した際、どの方向から見ても明るさに大きな違いがないことを確認した。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、実施例４の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させた際、配光調整層から取出される蛍光の２５℃における輝度視野角特性を測定した。その結果、入射光としての青色指向性面光源の、視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角６０°方向の相対輝度値（L60／L0）が０．０３であったのに対して、蛍光体基板から出射する蛍光の視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角６０°方向の相対輝度値（L60／L0）は、０．８５であった。
また、市販の全光線測定装置（積分球）（ハーフムーン：大塚電子（株）製）を用いて、４６０ｎｍの青色光を、この蛍光体基板の背面から入射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は２１．２％であった。
「実施例５」
比較例と同様のガラス基板の一面に、スピンコート法により、膜厚１μｍの低屈折率層を形成した。低屈折率層の材料としては、屈折率が１．２〜１．３程度の東京応化工業社製”TPIR-414 T-3”を用いた。
次いで、実施例４と同様にして、低屈折率層上に、障壁と、その開口部に膜厚2umの蛍光体層を形成した。
次いで、蛍光体層の上における、励起光を入射させる側の面一面に、スピンコート法により、膜厚１μｍの低屈折率層を形成した。低屈折率層の材料としては、屈折率が１．２〜１．３程度の東京応化工業社製”TPIR-414 T-3”を用いた。
次に、低屈折率層の上の一面に、波長選択透過反射層として、酸化チタン（ＴｉＯ２：屈折率＝２．３０）と酸化シリコン（ＳｉＯ２：屈折率＝１．４７）をＥＢ蒸着法により交互に６層成膜して作製した誘電体多層膜を、スパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で形成した。
最後に、実施例４と同様の光散乱材料を用いて、ガラス基板の一面（蛍光体層を形成した面と反対の面）に膜厚5umの配光調整層を形成した。
次いで、真空オーブン（200℃条件）で１５分間加熱乾燥し、配光調整層を形成し、ガラス基板と、その一面に形成された蛍光体層と、その反対の一面に形成された配光調整層と、蛍光体層の側面に形成された障壁と、蛍光体層の励起光入射面側の一面に形成された波長選択透過反射層と、蛍光体層の両面に形成された低屈折率層とからなる実施例５の蛍光体基板を得た。
その後、市販の青色LEDを搭載した自作の青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、実施例５の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させ、配光調整層から出射する光の特性を観察した際、どの方向から見ても明るさに大きな違いがないことを確認した。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、青色指向性面光源（バックライト）を入射光として４６０ｎｍの光を、実施例５の蛍光体基板の背面（蛍光体層側）から入射させた際、配光調整層から取出される蛍光の２５℃における輝度視野角特性を測定した。その結果、入射光としての青色指向性面光源の、視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角６０°方向の相対輝度値（L60／L0）が０．０３であったのに対して、蛍光体基板から出射する蛍光の視野角０°（法線方向）の輝度値に対する視野角６０°方向の相対輝度値（L60／L0）は、０．８５であった。
また、市販の全光線測定装置（積分球）（ハーフムーン：大塚電子（株）製）を用いて、４６０ｎｍの青色光を、この蛍光体基板の背面から入射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は２１．２％であった。
比較例、および実施例１〜５の蛍光体基板における相対輝度比、全光線透過率、各例と比較例１との比較結果を表１に示す。
Figure 2013254651
「実施例６」［青色有機ＥＬ＋蛍光体方式］
実施例５と同様にして、ガラス基板上に、スピンコート法により、膜厚１μｍの低屈折率層を形成した。低屈折率層の材料としては、屈折率が１．２〜１．３程度の東京応化工業社製”TPIR-414 T-3”を用いた。
次いで、低屈折率層上に、障壁（光散乱膜）を形成した。以下、障壁の形成方法を詳細に説明する。
まず、エポキシ系樹脂（屈折率：１．５９）、アクリル系樹脂（屈折率：１．４９）、ルチル型酸化チタン（屈折率：２．７１、粒径２５０ｎｍ）、光重合開始剤および芳香族系溶剤からなる白色感光性組成物を攪拌混合して、ネガ型レジストを調製した。
次いで、ガラス基板上に、スピンコーター法により、ネガ型レジストを塗布した。
その後、８０℃にて１０分間プリベークして、膜厚５０μｍの塗膜を形成した。
この塗膜に所望の画像パターンが形成できるようなマスクを被せた後、塗膜にｉ線（３００ｍＪ／ｃｍ２）を照射し、露光した。
次いで、アルカリ現像液を用いて現像して、障壁が形成された画素パターン状の構造物を得た。
次いで、熱風循環式乾燥炉を用い、１４０℃にて６０分間ポストベークして、画素を仕切る障壁を形成した。
次に、障壁で囲まれた開口部内に、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層を形成した。以下、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層の形成方法を詳細に説明する。
赤色蛍光体層を形成するには、まず、赤色蛍光体ローダミン６Ｇ、０．０１ｇに、１０ｗｔ％のポリスチレンを溶解したジクロロベンゼン溶液１００ｇを加え、更に屈折率１．２１の粒径２０nmの中空シリカを４０ｇ添加し、加熱攪拌して赤色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した赤色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇの条件）で４時間加熱乾燥し、赤色蛍光体層を膜厚５μｍでパターン形成した。
緑色蛍光体層を形成するには、まず、クマリン６、０．０１ｇに、１０ｗｔ％のポリスチレンを溶解したジクロロベンゼン溶液１００ｇを加え、更に屈折率１．２１の粒径２０nmの中空シリカを４０ｇ添加し、加熱攪拌して緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁１０３で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇの条件）で４時間加熱乾燥し、緑色蛍光体層を膜厚５μｍでパターン形成した。
青色散乱体層を形成するには、まず、光散乱粒子を分散させるバインダーとして、帝人デュポン（株）製樹脂”LuxPrint 8155”：３０ｇに、平均粒径４ｕｍの積水化成品工業（株）製テクポリマー“SBX-4“：３．５９ｇと、平均粒径２００ｎｍの堺化学工業（株）製酸化チタン“R-25“：１．２７ｇを加えて、自動乳鉢で３０分間よくすり混ぜた後、プライミクス（株）製分散攪拌装置”フィルミックス４０−４０型”を用いて、開放系室温下にて、攪拌速度：６，０００ｒｐｍで１５分間プレ攪拌して、青色光散乱層形成用塗液とした。
次に、作製した青色光散乱層形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇの条件）で４時間加熱乾燥し、青色蛍散乱体層を膜厚５μｍでパターン形成した。
次いで、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層の上における、励起光を入射させる側の面一面に、スピンコート法により、膜厚１μｍの低屈折率層を形成した。低屈折率層の材料としては、屈折率が１．２〜１．３程度の東京応化工業社製”TPIR-414 T-3”を用いた。
次に、低屈折率層の上の一面に、波長選択透過反射層として、酸化チタン（ＴｉＯ２：屈折率＝２．３０）と酸化シリコン（ＳｉＯ２：屈折率＝１．４７）をＥＢ蒸着法で交互に６層成膜して作製した誘電体多層膜を、スパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で形成した。
次に、ガラス基板の一面（蛍光体層を形成した面と反対の面）に配光調整層を形成した。
ここで、配光調整層を形成するには、まず、光散乱粒子を分散させるバインダーとして、帝人デュポン（株）製樹脂”LuxPrint 8155”：３０ｇに、平均粒径４ｕｍの積水化成品工業（株）製テクポリマー“SBX-4“：３．５９ｇと、平均粒径２９０ｎｍの堺化学工業（株）製酸化チタン“R-42“：０．６３ｇを加えて、自動乳鉢で３０分間よくすり混ぜた後、プライミクス（株）製分散攪拌装置”フィルミックス４０−４０型”を用いて、開放系室温下にて、攪拌速度：６，０００ｒｐｍで１５分間プレ攪拌した。
次いで、ガラス基板の一面に対して、市販のスピンコーターを用いて、膜厚5umの配光調整層を形成した。
次いで、真空オーブン（200℃条件）で１５分間加熱乾燥し、配光調整層を形成し、ガラス基板と、その一面に形成された蛍光体層と、その反対の一面に形成された配光調整層と、蛍光体層の側面に形成された障壁と、蛍光体層の励起光入射面側の一面に形成された波長選択透過反射層からなる実施例６の蛍光体基板を得た。
一方、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、スパッタリング法により、銀からなる膜厚１００ｎｍの反射電極を成膜し、その反射電極上に、スパッタリング法により、膜厚２０ｎｍの透インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）を成膜することによって、第一電極（陽極）を形成した。
その後、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極の幅が１６０μｍ、２００μｍピッチで９０本のストライプにパターニングした。
次に、第一電極上に、スパッタリング法により、ＳｉＯ２を２００ｎｍ積層し、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極のエッジ部のみを覆うようにパターン化した。ここでは、第一電極の端から１０μｍ分だけ短辺をＳｉＯ２で覆う構造とした。
これを、水洗後、純水超音波洗浄１０分、アセトン超音波洗浄１０分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄５分を行い、１２０℃にて１時間乾燥させた。
次に、第一電極を形成した基板を、インライン型抵抗加熱蒸着装置内の基板ホルダーに固定し、１×１０−４Ｐａ以下の真空まで減圧し、有機発光層を含む有機ＥＬ層を構成する各層を形成した。以下、有機ＥＬ層を構成する各層の形成方法を詳細に説明する。
まず、正孔注入材料として、１，１−ビス−ジ−４−トリルアミノ−フェニル−シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）を用い、抵抗加熱蒸着法により膜厚１００ｎｍの正孔注入層を形成した。
次いで、正孔輸送材料として、Ｎ，Ｎ’−ｄｉ−ｌ−ナフチル−Ｎ，Ｎ ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’ −ジアミン（ＮＰＤ）を用い、抵抗加熱蒸着法により膜厚４０ｎｍの正孔輸送層を形成した。
次に、正孔輸送層上の所望の画素位置に、青色の有機発光層（厚さ：３０ｎｍ）を形成した。この青色の有機発光層は、１，４−ビス−トリフェニルシリル−ベンゼン（ＵＧＨ−２）（ホスト材料）と、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）（青色燐光発光ドーパント）とを、それぞれ蒸着速度１．５Å／ｓｅｃ、０．２Å／ｓｅｃで共蒸着することによって形成した。
次に、有機発光層の上に、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）を用いて、正孔防止層（厚さ：１０ｎｍ）を形成した。
次に、正孔防止層上に、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）を用いて電子輸送層（厚さ：３０ｎｍ）を形成した。
次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を用いて電子注入層（厚さ：０．５ｎｍ）を形成した。
以上の処理によって、有機ＥＬ層を構成する各層を形成した。
この後、第二電極として半透明電極を形成した。
まず、基板を金属蒸着用チャンバーに固定し、半透明電極形成用のシャドーマスクと基板をアライメントした。なお、シャドーマスクとしては、第一電極のストライプと対向する向きに、５００μｍ幅、６００μｍピッチのストライプ状に第二電極を形成できるように開口部が設けられたマスクを用いた。
次いで、電子注入層の表面に、真空蒸着法により、マグネシウムと銀とを、それぞれ蒸着速度０．１Å／ｓｅｃ、０．９Å／ｓｅｃで共蒸着することによって、マグネシウム銀を所望のパターンで形成（厚さ：１ｎｍ）した。
さらに、その上に、干渉効果を強調する目的、および、第二電極での配線抵抗による電圧降下を防止する目的で、銀を１Å／ｓｅｃの蒸着速度で所望のパターンで形成（厚さ：１９ｎｍ）した。
以上の処理によって、半透明電極を形成した。
ここで、第一電極と第二電極の間では、マイクロキャビティ効果（干渉効果）が発現し、正面輝度を高めることが可能となる。これにより、有機ＥＬ層からの発光エネルギーを効率よく光取出部側に伝搬させることができる。また、同様にマイクロキャビティ効果により、発光ピークを４６０ｎｍ、半値幅を５０ｎｍに調整した。
次に、プラズマＣＶＤ法により、シャドーマスクを用いて表示部の端から上下左右２ｍｍの封止エリアまで、厚さ３μｍのＳｉＯ２からなる無機保護層をパターニング形成した。
以上の処理によって、有機ＥＬ素子が形成された有機ＥＬ素子基板を得た。
次に、以上のようにして作製した有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板とを、画素配置位置の外側に形成されている位置合わせマーカーにより位置合わせを行った。なお、予め蛍光体基板には、熱硬化樹脂を塗布した。
有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板を位置合わせした後、熱硬化樹脂を介して両基板を密着し、８０℃、２時間加熱することにより、熱硬化樹脂を硬化し、有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板を貼り合せた。なお、両基板を貼り合わせる工程は、有機層が水分により劣化することを防止するために、ドライエアー環境下（水分量：−８０℃）で行った。
最後に、周辺に形成されている端子を外部電源に接続することにより、実施例６の有機ＥＬ表示装置を完成した。
ここで、外部電源により所望の電流を所望のストライプ状電極に印加することによって、青色発光有機ＥＬ素子を任意にスイッチング可能な励起光源とし、赤色蛍光体層にて青色光を赤色光に変換し、緑色蛍光体層にて青色光を緑色光に変換することにより、赤色、緑色の発光が得られるとともに、青色散乱体層を介することにより、青色発光が得られ、さらにこれらの発光プロファイルを、配光調整層によって合せることがきた。これにより、フルカラー表示が可能で、良好な画像、どの方向から視認しても明るさや色味に変化のない視野角特性の良好な表示が得られた。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、実施例６の有機ＥＬ表示装置において、マクベスカラー全２４色をそれぞれ表示させた際の色度視野角特性を測定した。その結果、該表示装置を正面から視認した際の色度u’_正面,v’_正面の値に対する該装置を視野角６０°方向から視認した際の色度u’_６０°,v’_６０°の値の色変化Δu’v’（=√((u’_正面-u’_６０°)2+(v’_正面-v’_６０°)2)）が、全２４色において、０．０１以下であった。一般的に、該色変化Δu’v’の値が０．０１５前後以下になると、人間の目に色差を検知できなくなると言われている。
「実施例７」［アクティブ駆動型青色有機ＥＬ＋蛍光体方式］
実施例６と同様にして、蛍光体基板を作製した。
１００×１００ｍｍ角のガラス基板上に、ＰＥＣＶＤ法を用いて、アモルファスシリコン半導体膜を形成した。
次いで、結晶化処理を施すことにより、多結晶シリコン半導体膜を形成した。
次いで、フォトリソグラフィー法を用いて多結晶シリコン半導体膜を複数の島状にパターンニングした。
次いで、パターニングした多結晶シリコン半導体層の上に、ゲート絶縁膜およびゲート電極層をこの順番で形成し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングを行った。
その後、パターニングした多結晶シリコン半導体膜にリン等の不純物元素をドーピングすることによりソースおよびドレイン領域を形成し、ＴＦＴ素子を作製した。その後、平坦化膜を形成した。平坦化膜としては、ＰＥＣＶＤ法により形成した窒化シリコン膜と、スピンコーター法により形成したアクリル系樹脂層とを、この順で積層し形成した。
以下、平坦化膜の形成方法を詳細に説明する。
まず、窒化シリコン膜を形成した後、窒化シリコン膜とゲート絶縁膜とを一括してエッチングすることによりソースおよび／またはドレイン領域に通ずるコンタクトホールを形成し、続いて、ソース配線を形成した。
その後、アクリル系樹脂層を形成し、ゲート絶縁膜および窒化シリコン膜に穿孔したドレイン領域のコンタクトホールと同じ位置に、ドレイン領域に通ずるコンタクトホールを形成することにより、アクティブマトリクス基板を完成させた。
平坦化膜としての機能は、アクリル系樹脂層で実現される。なお、ＴＦＴのゲート電位を定電位にするためのコンデンサーは、スイッチング用ＴＦＴのドレインと駆動用ＴＦＴのソースとの間に層間絶縁膜等の絶縁膜を介することで形成される。
アクティブマトリクス基板上に、平坦化層を貫通して駆動用ＴＦＴと、赤色発光有機ＥＬ素子の第一電極と、緑色発光有機ＥＬ素子の第一電極と、青色発光有機ＥＬ素子の第一電極とをそれぞれ電気的に接続するコンタクトホールを形成した。
次に、各発光画素を駆動するためのＴＦＴと接続した平坦化層を貫通して設けられたコンタクトホールに電気的に接続するように、スパッタリング法により、各画素の第一電極（陽極）を形成した。
第一電極は、膜厚１５０ｎｍのＡｌ（アルミニウム）膜と、膜厚２０ｎｍのＩＺＯ（酸化インジウム−酸化亜鉛）とを積層して形成した。
次に、従来のフォトリソグラフィー法により、各画素に対応した形状に、第一電極をパターン化した。
ここでは、第一電極の面積としては、３００μｍ×１６０μｍとした。また、１００×１００角の基板に形成した。表示部は８０ｍｍ×８０ｍｍであり、表示部の上下左右に２ｍｍ幅の封止エリアを設け、表示部の短辺側には、さらに封止エリアの外にそれぞれ２ｍｍの端子取出し部を設けた。表示部の長辺側には、折り曲げを行う方に、２ｍｍ端子取出し部を設けた。
次に、第一電極上に、スパッタリング法により、ＳｉＯ２を２００ｎｍ積層し、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極のエッジ部のみを覆うようにパターン化した。
ここでは、第一電極の端から１０μｍ分だけ４辺をＳｉＯ２で覆う構造とし、エッジカバーとした。
次に、第一電極を形成したアクティブマトリクス基板を洗浄した。
アクティブマトリクス基板の洗浄方法としては、例えば、アセトン、イソプロピルアルコールを用いて、超音波洗浄を１０分間行い、続いて、ＵＶ−オゾン洗浄を３０分間行った。
次に、第一電極を形成したアクティブマトリクス基板を、インライン型抵抗加熱蒸着装置内の基板ホルダーに固定し、１×１０−４Ｐａ以下の真空まで減圧し、有機発光層を含む有機ＥＬ層を構成する各層を形成した。以下、有機ＥＬ層を構成する各層の形成方法を詳細に説明する。
まず、正孔注入材料として、１，１−ビス−ジ−４−トリルアミノ−フェニル−シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）を用い、抵抗加熱蒸着法により膜厚１００ｎｍの正孔注入層を形成した。
次に、正孔輸送材料として、Ｎ，Ｎ’−ｄｉ−ｌ−ナフチル−Ｎ，Ｎ ’−ジフェニル−１，１’−ビフェニル−１，１’−ビフェニル−４，４’ −ジアミン（ＮＰＤ）を用い、抵抗加熱蒸着法により膜厚４０ｎｍの正孔輸送層を形成した。
次に、正孔輸送層上の所望の画素位置に、青色の有機発光層（厚さ：３０ｎｍ）を形成した。この青色の有機発光層は、１，４−ビス−トリフェニルシリル−ベンゼン（ＵＧＨ−２）（ホスト材料）と、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）（青色燐光発光ドーパント）とを、それぞれ蒸着速度１．５Å／ｓｅｃ、０．２Å／ｓｅｃで共蒸着することによって形成した。
次に、有機発光層の上に、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）を用いて、正孔防止層（厚さ：１０ｎｍ）を形成した。
次に、正孔防止層上に、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）を用いて電子輸送層（厚さ：３０ｎｍ）を形成した。
次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を用いて電子注入層（厚さ：０．５ｎｍ）を形成した。
以上の処理によって、有機ＥＬ層を構成する各層を形成した。
この後、第二電極として半透明電極を形成した。
まず、有機ＥＬ層を形成したアクティブマトリクス基板を金属蒸着用チャンバーに固定し、半透明電極形成用のシャドーマスクとアクティブマトリクス基板をアライメントした。なお、シャドーマスクとしては、第一電極のストライプと対向する向きに、２ｍｍ幅のストライプ状に第二電極を形成できるように開口部が設けられたマスクを用いた。
次いで、電子注入層の表面に、真空蒸着法により、マグネシウムと銀とを、それぞれ蒸着速度０．１Å／ｓｅｃ、０．９Å／ｓｅｃで共蒸着することによって、マグネシウム銀を所望のパターンで形成（厚さ：１ｎｍ）した。
さらに、その上に、干渉効果を強調する目的、および、第二電極での配線抵抗による電圧降下を防止する目的で、銀を１Å／ｓｅｃの蒸着速度で所望のパターンで形成（厚さ：１９ｎｍ）した。
以上の処理によって、半透明電極を形成した。
ここで、第一電極と第二電極の間では、マイクロキャビティ効果（干渉効果）が発現し、正面輝度を高めることが可能となる。これにより、有機ＥＬ層からの発光エネルギーを効率よく光取出部側に伝搬させることができる。また、同様にマイクロキャビティ効果により、発光ピークを４６０ｎｍ、半値幅を５０ｎｍに調整した。
次に、プラズマＣＶＤ法により、シャドーマスクを用いて表示部の端から上下左右２ｍｍの封止エリアまで、厚さ３μｍのＳｉＯ２からなる無機保護層をパターニング形成した。
以上の処理によって、有機ＥＬ素子が形成されたアクティブ駆動型有機ＥＬ素子基板を得た。
次に、以上のようにして作製したアクティブ駆動型有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板とを、画素配置位置の外側に形成されている位置合わせマーカーにより位置合わせを行った。なお、予め蛍光体基板には、熱硬化樹脂を塗布した。
アクティブ駆動型有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板を位置合わせした後、熱硬化樹脂を介して両基板を密着し、９０℃、２時間加熱することにより、熱硬化樹脂を硬化し、有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板を貼り合せた。なお、両基板を貼り合わせる工程は、有機層が水分により劣化することを防止するために、ドライエアー環境下（水分量：−８０℃）で行った。
次に、光取り出し方向の基板に、偏光板を貼り合わせ、アクティブ駆動型有機ＥＬ素子を得た。
最後に、短辺側に形成された端子を、ソースドライバを介して電源回路に接続するとともに、長辺側に形成された端子を、ゲートドライバを介して外部電源に接続することにより、８０×８０ｍｍの表示部を持つアクティブ駆動型有機ＥＬ表示装置を完成した。
ここで、外部電源により所望の電流を所望のストライプ状電極に印加することによって、青色発光有機ＥＬ素子を任意にスイッチング可能な励起光源とし、赤色蛍光体層にて青色光を赤色光に変換し、緑色蛍光体層にて青色光を緑色光に変換することにより、赤色、緑色の発光が得られるとともに、青色散乱体層を介することにより、青色発光が得られ、さらにこれらの発光プロファイルを、配光調整層によって合せることがきた。色度シフトこれにより、フルカラー表示が可能で、良好な画像、どの方向から視認しても明るさや色味に変化のない視野角特性の良好な表示が得られた。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、実施例７の有機ＥＬ表示装置において、マクベスカラー全２４色をそれぞれ表示させた際の色度視野角特性を測定した。その結果、該表示装置を正面から視認した際の色度u’_正面,v’_正面の値に対する該装置を視野角６０°方向から視認した際の色度u’_６０°,v’_６０°の値の色変化Δu’v’（=√((u’_正面-u’_６０°)2+(v’_正面-v’_６０°)2)）が、全２４色において、０．０１以下であった。一般的に、該色変化Δu’v’の値が０．０１５前後以下になると、人間の目に色差を検知できなくなると言われている。
「実施例８」［青色ＬＥＤ＋蛍光体方式］
実施例６と同様にして、蛍光体基板を作製した。
ＴＭＧ（トリメチルガリウム）とＮＨ３とを用い、反応容器にセットしたサファイア基板のＣ面に５５０℃でＧａＮよりなるバッファ層を６０ｎｍの膜厚で成長させた。
次に、温度を１０５０℃まで上げ、ＴＭＧ、ＮＨ３に加えＳｉＨ４ガスを用い、Ｓｉドープｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタクト層を５μｍの膜厚で成長させた。
次に、原料ガスにＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を加え、同じく１０５０℃でＳｉドープｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎ層よりなる第２のクラッド層を０．２μｍの膜厚で成長させた。
次に、温度を８５０℃に下げ、ＴＭＧ、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＮＨ３およびＳｉＨ４を用い、Ｓｉドープｎ型Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎよりなる第１のｎ型クラッド層を６０ｎｍの膜厚で成長させた。
次に、ＴＭＧ、ＴＭＩおよびＮＨ３を用い、８５０℃でノンドープＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ｎからなる活性層を５ｎｍの膜厚で成長させた。さらに、ＴＭＧ、ＴＭＩ、ＮＨ３に加えて、新たにＣＰＭｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）を用い、８５０℃でＭｇドープｐ型Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎよりなる第１のｐ型クラッド層を６０ｎｍの膜厚で成長させた。
次に、温度を１１００℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＮＨ３、ＣＰＭｇを用い、Ｍｇドープｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ｎからなる第２のｐ型クラッド層を１５０ｎｍの膜厚で成長させた。
次に、１１００℃にてＴＭＧ、ＮＨ３およびＣＰＭｇを用い、Ｍｇドープｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層を６００ｎｍの膜厚で成長させた。
以上の操作終了後、温度を室温まで下げてウェーハを反応容器から取り出し、７２０℃にてウェーハのアニーリングを行い、ｐ型層を低抵抗化した。
次に、最上層のｐ型コンタクト層の表面に所定の形状のマスクを形成し、ｎ型コンタクト層の表面が露出するまでエッチングした。
エッチング後、ｎ型コンタクト層の表面にチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）からなる負電極、ｐ型コンタクト層の表面に、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）からなる正電極を形成した。
正電極形成後、ウェーハを３５０μｍ角のチップに分離した後、別に用意してある外部回路に接続するための配線が形成された基板上に、ＬＥＤチップをＵＶ硬化樹脂で固定し、ＬＥＤチップと基板上の配線を電気的に接続し、青色ＬＥＤからなる光源基板を得た。
次に、以上のようにして作製した光源基板と蛍光体基板とを、画素配置位置の外側に形成されている位置合わせマーカーにより位置合わせを行った。なお、予め蛍光体基板には、熱硬化樹脂を塗布した。
光源基板と蛍光体基板とを位置合わせした後、熱硬化樹脂を介して両基板を密着し、８０℃、２時間加熱することにより、熱硬化樹脂を硬化し、有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板を貼り合せた。なお、両基板を貼り合わせる工程は、有機層が水分により劣化することを防止するために、ドライエアー環境下（水分量：−８０℃）で行った。
最後に、周辺に形成されている端子を外部電源に接続することにより、実施例７のＬＥＤ表示装置を完成した。
ここで、外部電源により所望の電流を所望のストライプ状電極に印加することによって、青色発光有機ＥＬ素子を任意にスイッチング可能な励起光源とし、赤色蛍光体層にて青色光を赤色光に変換し、緑色蛍光体層にて青色光を緑色光に変換することにより、赤色、緑色の発光が得られるとともに、青色散乱体層を介することにより、青色発光が得られ、さらにこれらの発光プロファイルを、配光調整層によって合せることがきた。これにより、フルカラー表示が可能で、良好な画像、どの方向から視認しても明るさや色味に変化のない視野角特性の良好な表示が得られた。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、実施例８の表示装置において、マクベスカラー全２４色をそれぞれ表示させた際の色度視野角特性を測定した。その結果、該表示装置を正面から視認した際の色度u’_正面,v’_正面の値に対する該装置を視野角６０°方向から視認した際の色度u’_６０°,v’_６０°の値の色変化Δu’v’（=√((u’_正面-u’_６０°)2+(v’_正面-v’_６０°)2)）が、全２４色において、０．０１以下であった。一般的に、該色変化Δu’v’の値が０．０１５前後以下になると、人間の目に色差を検知できなくなると言われている。
「実施例９」［青色有機ＥＬ＋液晶+蛍光体方式］
ガラス基板上に、スピンコート法により、膜厚1μｍの低屈折率層を形成した。低屈折率層の材料としては、屈折率が１．２〜１．３程度の東京応化工業社製”TPIR-414 T-3”を用いた。
次に、低屈折率層上に、障壁（光散乱膜）を形成した。以下、障壁の形成方法を詳細に説明する。
まず、エポキシ系樹脂（屈折率：１．５９）、アクリル系樹脂（屈折率：１．４９）、ルチル型酸化チタン（屈折率：２．７１、粒径２５０ｎｍ）、光重合開始剤および芳香族系溶剤からなる白色感光性組成物を攪拌混合して、ネガ型レジストを調製した。
次いで、ガラス基板上に、スピンコーター法により、ネガ型レジストを塗布した。
その後、８０℃にて１０分間プリベークして、膜厚５０μｍの塗膜を形成した。
この塗膜に所望の画像パターンが形成できるようなマスクを被せた後、塗膜にｉ線（３００ｍＪ／ｃｍ２）を照射し、露光した。
次いで、アルカリ現像液を用いて現像して、障壁が形成された画素パターン状の構造物を得た。
次いで、熱風循環式乾燥炉を用い、１４０℃にて６０分間ポストベークして、画素を仕切る障壁を形成した。
次に、障壁で囲まれた開口部内に、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層を形成した。以下、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層の形成方法を詳細に説明する。
赤色蛍光体層を形成するには、まず、赤色蛍光体ローダミン６G、０．０１ｇに、１０ｗｔ％のポリスチレンを溶解したジクロロベンゼン溶液１００ｇを加え、更に屈折率１．２１の粒径２０nmの中空シリカを４０ｇ添加し、加熱攪拌して赤色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した赤色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇの条件）で４時間加熱乾燥し、赤色蛍光体層を膜厚５μｍでパターン形成した。
緑色蛍光体層を形成するには、まず、クマリン６、０．０１ｇに、１０ｗｔ％のポリスチレンを溶解したジクロロベンゼン溶液１００ｇを加え、更に屈折率１．２１の粒径２０nmの中空シリカを４０ｇ添加し、加熱攪拌して緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁１０３で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇの条件）で４時間加熱乾燥し、緑色蛍光体層を膜厚５μｍでパターン形成した。
青色散乱体層を形成するには、まず、光散乱粒子を分散させるバインダーとして、帝人デュポン（株）製樹脂”LuxPrint 8155”：３０ｇに、平均粒径４ｕｍの積水化成品工業（株）製テクポリマー“SBX-4“：３．５９ｇと、平均粒径２００ｎｍの堺化学工業（株）製酸化チタン“R-25“：１．２７ｇを加えて、自動乳鉢で３０分間よくすり混ぜた後、プライミクス（株）製分散攪拌装置”フィルミックス４０−４０型”を用いて、開放系室温下にて、攪拌速度：６，０００ｒｐｍで１５分間プレ攪拌して、青色光散乱層形成用塗液とした。
次に、作製した青色光散乱層形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン（２００℃、１０ｍｍＨｇの条件）で４時間加熱乾燥し、青色蛍散乱体層を膜厚５μｍでパターン形成した。
次いで、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色散乱体層の上における、励起光を入射させる側の面一面に、スピンコート法により、膜厚1μｍの低屈折率層を形成した。低屈折率層の材料としては、屈折率が１．２〜１．３程度の東京応化工業社製”TPIR-414 T-3”を用いた。
次に、低屈折率層の上の一面に、波長選択透過反射層として、酸化チタン（ＴｉＯ２：屈折率＝２．３０）と酸化シリコン（ＳｉＯ２：屈折率＝１．４７）をＥＢ蒸着法で交互に６層成膜して作製した誘電体多層膜を、スパッタリング法により、１００ｎｍの膜厚で形成した。
次に、ガラス基板の一面（蛍光体層を形成した面と反対の面）に配光調整層を形成した。
ここで、配光調整層を形成するには、まず、光散乱粒子を分散させるバインダーとして、帝人デュポン（株）製樹脂”LuxPrint 8155”：３０ｇに、平均粒径４ｕｍの積水化成品工業（株）製テクポリマー“SBX-4“：３．５９ｇと、平均粒径２９０ｎｍの堺化学工業（株）製酸化チタン“R-42“：０．６３ｇを加えて、自動乳鉢で３０分間よくすり混ぜた後、プライミクス（株）製分散攪拌装置”フィルミックス４０−４０型”を用いて、開放系室温下にて、攪拌速度：６，０００ｒｐｍで１５分間プレ攪拌した。
次いで、ガラス基板の一面に対して、市販のスピンコーターを用いて、膜厚5umの配光調整層を形成した。
次に、波長選択透過反射層上に、スピンコート法により、アクリル系樹脂を用いて平坦化膜を形成し、その平坦化膜上に、従来の方法により、偏光フィルム、透明電極および配光膜を形成し、ガラス基板と、その一面に形成された蛍光体層と、その反対の一面に形成された配光調整層と、蛍光体層の側面に形成された障壁と、蛍光体層の励起光入射面側の一面に形成された波長選択透過反射層からなる実施例９の蛍光体基板を得た。
次に、ガラス基板上に、従来の方法により、ＴＦＴからなるスイッチング素子を形成した。
次に、上記のＴＦＴとコンタクトホールを介して、電気的に接触するように、膜厚１００ｎｍのＩＴＯ透明電極を形成した。
次に、予め作製してある有機ＥＬ部の画素と同一のピッチになるように、通常のフォトリソグラフィー法により、透明電極をパターニングした。
次に、配向膜を印刷法によって形成した。
次に、ＴＦＴが形成された基板と蛍光体基板とを、厚さ１０μｍのスペーサーを介して、接着し、両基板間に、ＴＮモードの液晶材料を注入し、液晶・蛍光体部を完成した。
一方、厚さ０．７ｍｍのガラス基板上に、スパッタリング法により、銀からなる膜厚１００ｎｍの反射電極を成膜し、その反射電極上に、スパッタリング法により、膜厚２０ｎｍの透インジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）を成膜することによって、第一電極（陽極）を形成した。
その後、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極の幅が所望の大きさとなるようにパターニングした。
次に、第一電極上に、スパッタリング法により、ＳｉＯ２を２００ｎｍ積層し、従来のフォトリソグラフィー法により、第一電極のエッジ部のみを覆うようにパターン化した。ここでは、第一電極の端から１０μｍ分だけ短辺をＳｉＯ２で覆う構造とした。
これを、水洗後、純水超音波洗浄１０分、アセトン超音波洗浄１０分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄５分を行い、１２０℃にて１時間乾燥させた。
次に、第一電極を形成した基板を、インライン型抵抗加熱蒸着装置内の基板ホルダーに固定し、１×１０−４Ｐａ以下の真空まで減圧し、有機発光層を含む有機ＥＬ層を構成する各層を形成した。以下、有機ＥＬ層を構成する各層の形成方法を詳細に説明する。
まず、正孔注入材料として、１，１−ビス−ジ−４−トリルアミノ−フェニル−シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）を用い、抵抗加熱蒸着法により膜厚１００ｎｍの正孔注入層を形成した。
次に、正孔輸送材料として、カルバゾールビフェニル（ＣＢＰ）を用い、抵抗加熱蒸着法により膜厚１０ｎｍの正孔輸送層を形成した。
次に、正孔輸送層上の所望の画素位置に、近紫外有機発光層（厚さ：３０ｎｍ）を形成した。この近紫外有機発光層は、３，５−ビス（４−ｔ−ブチル−フェニル）−４−フェニル−［１，２，４］トリアゾール（ＴＡＺ）（近紫外燐光発光材料）を、蒸着速度１．５Å／ｓｅｃで蒸着することによって形成した。
次に、有機発光層の上に、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）を用いて、正孔防止層（厚さ：２０ｎｍ）を形成した。
次に、正孔防止層上に、トリス（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）を用いて電子輸送層（厚さ：３０ｎｍ）を形成した。
次に、電子輸送層上に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を用いて電子注入層（厚さ：０．５ｎｍ）を形成した。
以上の処理によって、有機ＥＬ層を構成する各層を形成した。
この後、第二電極として半透明電極を形成した。
まず、基板を金属蒸着用チャンバーに固定、半透明電極形成用のシャドーマスクと基板をアライメントした。なお、シャドーマスクとしては、第一電極のストライプと対向する向きに、５００μｍ幅、６００μｍピッチのストライプ状に第二電極を形成できるように開口部が設けられたマスクを用いた。
次いで、電子注入層の表面に、真空蒸着法により、マグネシウムと銀とを、それぞれ蒸着速度０．１Å／ｓｅｃ、０．９Å／ｓｅｃで共蒸着することによって、マグネシウム銀を所望のパターンで形成（厚さ：１ｎｍ）した。
さらに、その上に、干渉効果を強調する目的、および、第二電極での配線抵抗による電圧降下を防止する目的で、銀を１Å／ｓｅｃの蒸着速度で所望のパターンで形成（厚さ：１９ｎｍ）した。
以上の処理によって、半透明電極を形成した。
第一電極と第二電極の間では、マイクロキャビティ効果（干渉効果）が発現し、正面輝度を高めることが可能となる。これにより、有機ＥＬ層からの発光エネルギーを効率よく光取出部側に伝搬させることができる。また、同様にマイクロキャビティ効果により、発光ピークを３７０ｎｍ、半値幅を３０ｎｍに調整した。
次に、プラズマＣＶＤ法により、シャドーマスクを用いて表示部の端から上下左右２ｍｍの封止エリアまで、厚さ３μｍのＳｉＯ２からなる無機保護層をパターニング形成した。
以上の処理によって、有機ＥＬ素子が形成された有機ＥＬ素子基板を得た。
以上のようにして作製した有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板とを、画素配置位置の外側に形成されている位置合わせマーカーにより位置合わせを行った。なお、予め蛍光体基板には、熱硬化樹脂を塗布した。
有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板を位置合わせした後、熱硬化樹脂を介して両基板を密着し、８０℃、２時間加熱することにより、熱硬化樹脂を硬化し、有機ＥＬ素子基板と蛍光体基板を貼り合せた。なお、両基板を貼り合わせる工程は、有機層が水分により劣化することを防止するために、ドライエアー環境下（水分量：−８０℃）で行った。
最後に、周辺に形成されている端子を外部電源に接続することにより、実施例８の有機ＥＬ表示装置を完成した。
ここで、外部電源により所望の電流を所望のストライプ状電極に印加することによって、青色発光有機ＥＬ素子を任意にスイッチング可能な励起光源とし、赤色蛍光体層にて青色光を赤色光に変換し、緑色蛍光体層にて青色光を緑色光に変換することにより、赤色、緑色の発光が得られるとともに、青色散乱体層を介することにより、青色発光が得られ、さらにこれらの発光プロファイルを、配光調整層によって合せることがきた。これにより、フルカラー表示が可能で、良好な画像、どの方向から視認しても明るさや色味に変化のない視野角特性の良好な表示が得られた。
また、市販の輝度視野角測定装置（Ez-contrast：ELDIM社製）を用いて、実施例９の表示装置において、マクベスカラー全２４色をそれぞれ表示させた際の色度視野角特性を測定した。その結果、該表示装置を正面から視認した際の色度ｕ’＿正面，ｖ’＿正面の値に対する該装置を視野角６０°方向から視認した際の色度ｕ’＿６０°，ｖ’＿６０°の値の色変化Δｕ’ｖ’（＝√((ｕ’＿正面−ｕ’＿６０°)２＋(ｖ’＿正面−ｖ’＿６０°)２)）が、全２４色において、０．０１以下であった。一般的に、該色変化Δｕ’ｖ’の値が０．０１５前後以下になると、人間の目に色差を検知できなくなると言われている。
「実施例１０」［青色バックライト＋液晶+蛍光体方式］
実施例９と同様にして、液晶・蛍光体基板部を形成した。
次に、液晶・蛍光体基板の液晶側に指向性青色バックライトを組み合わせた。
指向性青色バックライトは、光源、導光板、反射シート、輝度向上フィルム、集光型レンズから構成されているものを使用した。光源としては、465nmをピーク波長に持つ日亜化学工業社製LED”NFSC036C”を用い、導光板の側面に配置した。導光板としては、ポリカーボネート樹脂を射出成形により楔形状に形成したものを使用した。（LEDは、楔形導光板の断面積の大きい側に設けた）導光板の底面には、スリーエム社製反射シート”ESR”を用いた。導光板の上面側（出射面側）には、スリーエム社製輝度向上フィルム”DBEFD400”、日本特殊光学樹脂社製集光型フレネルレンズ”CF3-0.1”をこの順に搭載し、所望の指向性青色バックライトを完成した。
最後に、周辺に形成されている端子を外部電源に接続することにより、実施例１０の液晶表示装置を完成した。
ここで、外部電源により所望の電流を所望のストライプ状電極に印加することによって、指向性青色バックライトからの出射光を任意にスイッチング可能な励起光源とし、赤色蛍光体膜にて青色光を赤色光に変換し、緑色蛍光体膜にて青色光を緑色光に変換することにより、赤色、緑色の等方発光が得られるとともに、青色散乱体膜を介することにより、等方的な青色発光が得られた。さらに、蛍光体層と散乱体層上に設けた配光調整層によって、どの方向から視認しても明るさの変わらない、尚且つどの方向から視認しても色味の変わらない表示が得られた。
これにより、フルカラー表示が可能で、良好な画像、視野角特性のよい画像を得ることができた。
本発明は、蛍光体基板、この蛍光体基板を用いた各種の発光デバイス、表示装置、および照明装置に利用可能である。

Claims (36)

  1. 励起光によって励起され、蛍光を発する蛍光体層が一面側に形成された基板と、少なくとも前記蛍光体層から出射される蛍光の発光方向を変える配光調整層が形成されていることを特徴とする蛍光体基板。
  2. 前記配光調整層が、少なくとも１つ以上の粒子を混合した透光性樹脂を含む光散乱材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体基板。
  3. 請求項１または２に記載の蛍光体基板と、前記励起光を発する励起光源とを備えたことを特徴とする発光デバイス。
  4. 前記配光調整層は、前記基板と前記蛍光体層の間に配されていることを特徴とする請求項３項に記載の発光デバイス。
  5. 前記配光調整層は、前記基板における前記励起光の入射面と対面する出射面から、前記出射面と垂直な法線方向である視野角０°方向の輝度値Ｌ１と、視野角０°よりも大きい視野角の輝度値Ｌ２との関係が、少なくともＬ１≧Ｌ２を満たすように蛍光を出射させることを特徴とする請求項３または４に記載の発光デバイス。
  6. 前記配光調整層は、前記輝度値Ｌ１と前記輝度値Ｌ２との関係がＬ２／Ｌ１≧０．８を満たすように蛍光を出射させることを特徴とする請求項５に記載の発光デバイス。
  7. 前記配光調整層は、前記輝度値Ｌ１と、前記視野角が６０°方向の輝度値Ｌ３との関係が少なくともＬ３／Ｌ１≧０．８を満たすように蛍光を出射させることを特徴とする請求項６に記載の発光デバイス。
  8. 前記蛍光体層の厚み方向に沿った少なくとも１つ以上の側面に光反射性の障壁が形成されていることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載の発光デバイス。
  9. 前記蛍光体層における前記励起光の入射面側には、前記励起光の波長範囲のうちピーク波長域の励起光を少なくとも透過し、かつ前記蛍光体層から発した前記蛍光の波長範囲のうちピーク波長域の蛍光を少なくとも反射させる波長選択層が形成されていることを特徴とする請求項３ないし８のいずれか１項に記載の発光デバイス。
  10. 前記蛍光体層と前記波長選択層との間に、前記蛍光体層よりも屈折率が小さい低屈折率層が配されていることを特徴とする請求項９に記載の発光デバイス。
  11. 前記低屈折率層は、前記配光調整層と前記蛍光体層との間にも更に配されていることを特徴とする請求項１０に記載の発光デバイス。
  12. 前記低屈折率層の屈折率は、１〜１．５の範囲であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の発光デバイス。
  13. 前記低屈折率層は、気体から構成されることを特徴とする請求項１２項に記載の発光デバイス。
  14. 前記蛍光体層は、前記基板の一面に複数並べて配列されていることを特徴とする請求項３ないし１３のいずれか１項に記載の発光デバイス。
  15. 前記配光調整層は、複数の前記蛍光体層のそれぞれに対応するように複数並べて配列されていることを特徴とする請求項１４に記載の発光デバイス。
  16. 互いに隣接する前記蛍光体層どうしの間に光吸収層を更に配したことを特徴とする請求項１４または１５に記載の発光デバイス。
  17. 前記光吸収層は、互いに隣接する前記配光調整層どうしの間にも更に配されていることを特徴とする請求項１６に記載の発光デバイス。
  18. 前記光吸収層は、前記障壁の厚み方向に垂直に広がる上面、或いは下面の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１４ないし１７のいずれか１項に記載の発光デバイス。
  19. 前記障壁の少なくとも前記蛍光体層と接する部分が光散乱性を有することを特徴とする請求項１４ないし１８のいずれか１項に記載の発光デバイス。
  20. 前記障壁の少なくとも前記蛍光体層と接する部分が凹凸形状を成すことを特徴とする請求項１４ないし１９のいずれか１項に記載の発光デバイス。
  21. 前記配光調整層は、前記基板における前記励起光の入射面と対面する出射面に沿って広がることを特徴とする請求項１４ないし２０のいずれか１項に記載の発光デバイス。
  22. 請求項３ないし２１のいずれか１項に記載の発光デバイスを備えたことを特徴とする表示装置。
  23. 前記励起光源は紫外線波長域の励起光を出射し、
    前記蛍光体層は、前記紫外線波長域の励起光によって赤色光を発する赤色画素を構成する赤色蛍光体層と、前記紫外線波長域の励起光によって緑色光を発する緑色画素を構成する緑色蛍光体層と、前記紫外線波長域の励起光によって青色光を発する青色画素を構成する青色蛍光体層と、を少なくとも備えたことを特徴とする請求項２２に記載の表示装置。
  24. 前記励起光源は青色波長域の励起光を出射し、
    前記蛍光体層は、前記青色波長域の励起光によって赤色光を発する赤色画素を構成する赤色蛍光体層と、前記青色波長域の励起光によって緑色光を発する緑色画素を構成する緑色蛍光体層と、を少なくとも備え、また前記青色波長域の励起光を散乱させる青色画素を構成する青色散乱体層を備えたことを特徴とする請求項２２に記載の表示装置。
  25. 前記青色散乱体層と、前記配光調整層とを一体に形成したことを特徴とする請求項２４に記載の表示装置。
  26. 前記励起光源は青色波長域の励起光を出射し、
    前記蛍光体層は、前記青色波長域の励起光によって赤色光を発する赤色画素を構成する赤色蛍光体層と、前記青色波長域の励起光によって緑色光を発する緑色画素を構成する緑色蛍光体層と、前記青色波長域の励起光によって青色光を発する青色画素を構成する青色蛍光体層と、を少なくとも備えたことを特徴とする請求項２２に記載の表示装置。
  27. 前記励起光源に対応するアクティブマトリックス駆動素子を配置したことを特徴とする請求項２２ないし２６のいずれか１項に記載の表示装置。
  28. 前記励起光源は、発光ダイオード、有機エレクトロルミネセンス素子、無機エレクトロルミネセンス素子のいずれかから構成されることを特徴とする請求項２２ないし２７のいずれか１項に記載の表示装置。
  29. 前記励起光源は面状光源を成し、前記励起光源と前記基板との間に、前記励起光の透過率を制御可能な液晶素子を形成したことを特徴とする請求項２２ないし２８のいずれか１項に記載の表示装置。
  30. 前記励起光源から出射される励起光は、指向性を有していることを特徴とする請求項２２ないし２９のいずれか１項に記載の表示装置。
  31. 前記励起光源と前記基板との間に、波長４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下における消光比が１００００以上となる偏光板を設けたことを特徴とする請求項２２ないし３０のいずれか１項に記載の表示装置。
  32. 前記蛍光体層と前記配光調整層の間、或いは、前記配光調整層と前記基板との間の少なくとも一方にカラーフィルターを設けたことを特徴とする請求項２２ないし３１のいずれか１項に記載の表示装置。
  33. 光出射面から出射される光の正面方向における色度ｕ’，ｖ’の値に対する、全方位の色度ｕ’，ｖ’の値の色変化Δｕ’ｖ’が０．０１以下であることを特徴とする請求項２２ないし３２のいずれか１項に記載の表示装置。
  34. 前記配光調整層、或いは、前記基板に重ねて、外光の反射を防止する外光反射防止層を設けたことを特徴とする請求項２２ないし３３のいずれか１項に記載の表示装置。
  35. 前記外光反射防止層の屈折率は、厚み方向に沿って漸増または漸減する屈折率勾配を有することを特徴とする請求項３４に記載の表示装置。
  36. 請求項３ないし２１のいずれか１項に記載の発光デバイスを備えたことを特徴とする照明装置。
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