JP4949525B2 - 波長変換部材、発光装置および画像表示装置ならびに波長変換部材の製造方法 - Google Patents

波長変換部材、発光装置および画像表示装置ならびに波長変換部材の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、入射光の少なくとも一部の波長を変換して出射する波長変換部材およびこれを備えた発光装置ならびに画像表示装置に関し、より特定的には、光透過性部材の内部に半導体微粒子蛍光体が分散配置されてなる波長変換部材およびこれを備えた発光装置ならびに画像表示装置に関する。また、本発明は、上記波長変換部材の製造方法に関する。
近年、発光素子として、窒化ガリウム系の化合物半導体材料からなる発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子が注目を集めている。この発光ダイオード素子は、小型、軽量、省電力、製品寿命が長い、オン／オフ点灯の繰り返しに強い、といった特徴を有している。そのため、青色光あるいは紫外光を放射する発光ダイオード素子と、この発光ダイオード素子から放射された光の一部を励起源として発光する種々の蛍光体とを組み合わせることにより、白色を含め、発光ダイオード素子の発光色とは異なる色合いの光を出射する発光装置が開発されている。このような発光装置は、白熱電球や蛍光灯に代わる照明装置としてその利用が期待されるばかりでなく、画像表示装置の光源としてもその利用が期待されている。
このような発光装置に用いられる蛍光体として、従来用いられてきた希土類賦活蛍光体に代わり、半導体微粒子蛍光体が注目を集めている。半導体微粒子蛍光体には、従来の蛍光体にはなかった、発光波長を任意に調整できるという特徴がある。そのため、このような半導体微粒子蛍光体を用いた発光装置は、さまざまな発光スペクトルを有することができる。したがって、半導体微粒子蛍光体の利用は、演色性が高く効率のよい発光装置の製造を可能にする技術として期待されている。
上述した発光ダイオード素子および半導体微粒子蛍光体を備えた発光装置は、現在その開発が進められており、たとえば特開２００５−２８５８００号公報（特許文献１）等にその具体的な構成が開示されている。上記特許文献１に開示の発光装置にあっては、青紫色の励起光を出射する発光ダイオード素子と、３種類または４種類の半導体微粒子蛍光体が分散配置されてなる波長変換部材とを組み合わせることで、高い発光効率を実現することが企図されている。
特開２００５−２８５８００号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示される発光装置の如く構成を採用した場合には、濃度消光により、十分に高い発光効率を実現することが困難となってしまう。ここで、濃度消光とは、波長変換部材中における半導体微粒子蛍光体の濃度を増加させた場合に、発光効率の飽和が生じる現象のことを意味する。
そこで、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、高い発光効率を有する波長変換部材およびこれを備えた発光装置ならびに画像表示装置を提供することを目的とし、また高い発光効率を有する波長変換部材の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、半導体微粒子蛍光体を波長変換部材中における光の進行方向と直交する面内において規則的に配列させた部分を設けるとともに、波長変換部材中における半導体微粒子蛍光体の分散濃度または／および粒子数に特定の異方性をもたせることにより、高い発光効率を有する波長変換部材とすることができることを明らかにし、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の第１の局面に基づく波長変換部材は、光が入射する入射面および光が出射する出射面を含む光透過性部材と、上記光透過性部材の内部に配置され、励起光を吸収して波長変換して発光する複数の半導体微粒子蛍光体とを備えるものであり、上記光半導体微粒子蛍光体が上記入射面と上記出射面とを結ぶ方向である光の進行方向と直交する面内において規則的に配列された部分を少なくとも含むとともに、上記光の進行方向に平行な方向における上記半導体微粒子蛍光体の分散濃度が、上記光の進行方向と直交する方向における上記半導体微粒子蛍光体の分散濃度に比べて低いことを特徴とするものである。
上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記半導体微粒子蛍光体が規則的に配列された上記部分において、上記半導体微粒子蛍光体が、上記光の進行方向と直交する面内において六方格子状または正方格子状に充填されていることが好ましい。
上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記半導体微粒子蛍光体が、上記光透過性部材の上記入射面側または上記出射面側のいずれかにのみ局在していることが好ましい。
上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材は、上記半導体微粒子蛍光体として、発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体を含んでいてもよい。
上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材が、上記半導体微粒子蛍光体として、発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体を含んでいる場合には、上記発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体が、種類毎に分離されて上記光の進行方向に沿って層状に配置されていることが好ましい。その場合には、上記種類毎に分離されて層状に配置されてなる複数種類の半導体微粒子蛍光体の各々の層が、当該層に含まれる半導体微粒子蛍光体の発光波長が上記入射面側から上記出射面側に向かうにつれて短波長になるように配列されているか、あるいは、上記種類毎に分離されて層状に配置されてなる複数種類の半導体微粒子蛍光体の各々の層が、当該層に含まれる半導体微粒子蛍光体の粒子径が上記入射面側から上記出射面側に向かうにつれて小さくなるように配列されているかのいずれかであることが好ましい。
上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記半導体微粒子蛍光体が、励起光を吸収して波長変換することで可視光を発することが好ましい。
上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記光の進行方向に沿っての１μｍあたりの吸光度が、０．０２以上であることが好ましい。
上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材は、上記光の進行方向に沿っての厚みが、０．５ｎｍ以上５０μｍ以下であるとともに、入射した励起光の９０％以上を吸収して波長変換するものであることが好ましい。
上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記半導体微粒子蛍光体が、半導体材料からなるコア部と、当該コア部を覆い、当該コア部とは異なる材料からなるシェル部とを有していることが好ましい。その場合には、上記コア部が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＰの混晶およびＩｎＮの混晶のうちから選択されるいずれかの材料からなることが好ましい。
本発明の第１の局面に基づく発光装置は、上述した本発明の第１の局面に基づく波長変換部材と、上記波長変換部材の上記入射面に励起光を照射する発光素子とを備えることを特徴とするものである。
上記本発明の第１の局面に基づく発光装置にあっては、上記発光素子が、半導体発光ダイオード素子または半導体レーザダイオード素子あるいは有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
上記本発明の第１の局面に基づく発光装置にあっては、上記発光素子の発光スペクトルが、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有しているか、あるいは４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長を有していることが好ましい。
本発明の第１の局面に基づく画像表示装置は、画像を表示可能な画像表示部と、上記画像表示部に後方から光を照射する照射部とを備えるものであり、上記画像表示部が、上述した本発明の第１の局面に基づく波長変換部材を含むとともに、上記照射部が、上記波長変換部材の上記入射面に励起光を照射する発光素子を含むことを特徴とするものである。
本発明の第２の局面に基づく画像表示装置は、画像を表示可能な画像表示部と、上記画像表示部に後方から光を照射する照射部とを備えるものであり、上記照射部が、上述した本発明の第１の局面に基づく波長変換部材と、当該波長変換部材の上記入射面に励起光を照射する発光素子とを含むことを特徴とするものである。
上記本発明の第１および第２の局面に基づく画像表示装置にあっては、上記発光素子が、半導体発光ダイオード素子または半導体レーザダイオード素子あるいは有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
上記本発明の第１および第２の局面に基づく画像表示装置にあっては、上記発光素子の発光スペクトルが、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有しているか、あるいは４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長を有していることが好ましい。
本発明の第１の局面に基づく波長変換部材の製造方法は、上述した本発明の第１の局面に基づく波長変換部材を製造するための方法であって、上記半導体微粒子蛍光体を製作する工程と、上記半導体微粒子蛍光体を液中に分散させた分散液を作製する工程と、上記分散液中において上記半導体微粒子蛍光体を凝集および沈殿させて自己組織化させることにより、上記半導体微粒子蛍光体が規則的に配列された上記部分を形成する工程とを備えることを特徴とするものである。
上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材の製造方法にあっては、上記分散液を作製する工程において、上記半導体微粒子蛍光体を分散させる液として揮発性溶剤を用いることが好ましく、その場合に、上記本発明の第１の局面に基づく波長変換部材の製造方法が、さらに、上記半導体微粒子蛍光体を自己組織化させて上記半導体微粒子蛍光体が規則的に配列された上記部分を形成した後に、上記揮発性溶剤を揮発させ、その後、上記半導体微粒子蛍光体が規則的に配列された上記部分を光透過性樹脂にて封止する工程を備えていることが好ましい。
一方、本発明の第２の局面に基づく波長変換部材は、光が入射する入射面および光が出射する出射面を含む波長変換層と、上記波長変換層に位置し、励起光を吸収して波長変換して発光する複数の半導体微粒子蛍光体とを備えるものであり、上記波長変換層が、上記半導体微粒子蛍光体の凝集体にて構成されるとともに、上記光半導体微粒子蛍光体が、上記入射面と上記出射面とを結ぶ方向である光の進行方向と直交する面内において規則的に配列され、さらに、上記光の進行方向に平行な方向における上記半導体微粒子蛍光体の粒子数が、上記光の進行方向と直交する方向における上記半導体微粒子蛍光体の粒子数に比べて少ないことを特徴とするものである。
上記本発明の第２の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記半導体微粒子蛍光体が、上記光の進行方向と平行な方向に複数個積み重なっていることが好ましい。
上記本発明の第２の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記半導体微粒子蛍光体が、上記光の進行方向と直交する面内において六方格子状または正方格子状に充填されていることが好ましい。
上記本発明の第２の局面に基づく波長変換部材は、上記半導体微粒子蛍光体として、発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体を含んでいてもよい。
上記本発明の第２の局面に基づく波長変換部材が、上記半導体微粒子蛍光体として、発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体を含んでいる場合には、上記発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体が、種類毎に分離されて上記光の進行方向に沿って層状に配置されていることが好ましい。その場合には、上記種類毎に分離されて層状に配置されてなる複数種類の半導体微粒子蛍光体の各々の層が、当該層に含まれる半導体微粒子蛍光体の発光波長が上記入射面側から上記出射面側に向かうにつれて短波長になるように配列されているか、あるいは、上記種類毎に分離されて層状に配置されてなる複数種類の半導体微粒子蛍光体の各々の層が、当該層に含まれる半導体微粒子蛍光体の粒子径が上記入射面側から上記出射面側に向かうにつれて小さくなるように配列されているかのいずれかであることが好ましい。
上記本発明の第２の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記半導体微粒子蛍光体が、励起光を吸収して波長変換することで可視光を発することが好ましい。
上記本発明の第２の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記光の進行方向に沿っての１μｍあたりの吸光度が、０．０２以上であることが好ましい。
上記本発明の第２の局面に基づく波長変換部材は、上記光の進行方向に沿っての厚みが、０．５ｎｍ以上５０μｍ以下であるとともに、入射した励起光の９０％以上を吸収して波長変換するものであることが好ましい。
上記本発明の第２の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記半導体微粒子蛍光体が、半導体材料からなるコア部と、当該コア部を覆い、当該コア部とは異なる材料からなるシェル部とを有していることが好ましい。その場合には、上記コア部が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＰの混晶およびＩｎＮの混晶のうちから選択されるいずれかの材料からなることが好ましい。
上記本発明の第２の局面に基づく波長変換部材にあっては、上記入射面および上記出射面を覆うように、上記半導体微粒子蛍光体の凝集体にて構成された上記波長変換層が、一対の光透過性部材によって挟み込まれていることが好ましい。
本発明の第２の局面に基づく発光装置は、上述した本発明の第２の局面に基づく波長変換部材と、上記波長変換部材の上記入射面に励起光を照射する発光素子とを備えることを特徴とするものである。
上記本発明の第２の局面に基づく発光装置にあっては、上記発光素子が、半導体発光ダイオード素子または半導体レーザダイオード素子あるいは有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
上記本発明の第２の局面に基づく発光装置にあっては、上記発光素子の発光スペクトルが、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有しているか、あるいは４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長を有していることが好ましい。
本発明の第３の局面に基づく画像表示装置は、画像を表示可能な画像表示部と、上記画像表示部に後方から光を照射する照射部とを備えるものであり、上記画像表示部が、上述した本発明の第２の局面に基づく波長変換部材を含むとともに、上記照射部が、上記波長変換部材の上記入射面に励起光を照射する発光素子を含むことを特徴とするものである。
本発明の第４の局面に基づく画像表示装置は、画像を表示可能な画像表示部と、上記画像表示部に後方から光を照射する照射部とを備えるものであり、上記照射部が、上述した本発明の第２の局面に基づく波長変換部材と、当該波長変換部材の上記入射面に励起光を照射する発光素子とを含むことを特徴とするものである。
上記本発明の第３および第４の局面に基づく画像表示装置にあっては、上記発光素子が、半導体発光ダイオード素子または半導体レーザダイオード素子あるいは有機エレクトロルミネッセンス素子であることが好ましい。
上記本発明の第３および第４の局面に基づく画像表示装置にあっては、上記発光素子の発光スペクトルが、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有しているか、あるいは４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長を有していることが好ましい。
本発明の第２の局面に基づく波長変換部材の製造方法は、上述した本発明の第２の局面に基づく波長変換部材を製造するための方法であって、上記半導体微粒子蛍光体を製作する工程と、上記半導体微粒子蛍光体を揮発性溶剤中に分散させた分散液を作製する工程と、上記分散液中において上記半導体微粒子蛍光体を凝集および沈殿させて自己組織化させることにより、上記半導体微粒子蛍光体を規則的に配列させる工程と、上記半導体微粒子蛍光体を自己組織化させて上記半導体微粒子蛍光体を規則的に配列させた後に上記揮発性溶剤を揮発させることにより、上記半導体微粒子蛍光体の凝集体にて構成された上記波長変換層を製作する工程とを備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、高い発光効率を有する波長変換部材およびこれを備えた発光装置ならびに画像表示装置とすることができる。
本発明の実施の形態１における波長変換部材の概略斜視図である。 本発明の実施の形態１における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態１における波長変換部材をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 図２および図３に示す半導体微粒子蛍光体の模式断面図である。 本発明の実施の形態１における波長変換部材において光が波長変換される様子を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。 本発明の実施の形態２における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態２における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。 本発明の実施の形態３における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態３における波長変換部材をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態３における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。 本発明の実施の形態４における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態５における波長変換部材をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態６における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態６における波長変換部材をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態６における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。 本発明の実施の形態７における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態８における発光装置の模式断面図である。 本発明の実施の形態９における発光装置の模式断面図である。 本発明の実施の形態１０における発光装置の模式断面図である。 本発明の実施の形態１１における画像表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１１における画像表示装置の光変換部の拡大分解斜視図である。 図２２に示すカラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフである。 本発明の実施の形態１２における画像表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１２における画像表示装置の光変換部の拡大分解斜視図である。 本発明の実施の形態１３における画像表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１３における画像表示装置の光変換部の拡大分解斜視図である。 本発明の実施の形態１４における画像表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態１４における画像表示装置の光変換部の拡大分解斜視図である。 実施例Ａ１〜Ａ１８および比較例Ａ１〜Ａ１０に係る波長変換部材の組成や製造方法、特性等をまとめた表である。 実施例Ａ１に係る波長変換部材の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例Ａ１〜Ａ４、実施例Ａ１５〜Ａ１８および比較例Ａ１〜Ａ４における、半導体微粒子蛍光体の４５０ｎｍの青色光に対する吸収率と波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）との相関関係を示すグラフである。 実施例Ａ１〜Ａ４、実施例Ａ５〜Ａ８および比較例Ａ１〜Ａ４における、半導体微粒子蛍光体の４５０ｎｍの青色光に対する吸収率と波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）との相関関係を示すグラフである。 実施例Ａ１，Ａ９〜Ａ１１および比較例Ａ１，Ａ５〜Ａ７における、半導体微粒子蛍光体の種類の数と波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）との相関関係を示すグラフである。 実施例Ａ１，Ａ１２〜Ａ１４および比較例Ａ１，Ａ８〜Ａ１０における各種試作結果を示す表である。 種々の半導体微粒子蛍光体を用いて製造した波長変換部材における、半導体微粒子蛍光体の４５０ｎｍの青色光に対する吸収率と波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）との相関関係を示すグラフである。 実施例Ｂ１〜Ｂ１３および比較例Ｂ１〜Ｂ８に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等をまとめた表である。 実施例Ｂ１に係る発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例Ｂ１，Ｂ４〜Ｂ６における、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光装置の発光効率および演色性指数Ｒａとの相関関係を示すグラフである。 実施例Ｂ１，Ｂ４〜Ｂ６における、半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルの半値幅と発光装置の発光効率との相関関係を示すグラフである。 実施例Ｂ１，Ｂ７〜Ｂ９および比較例Ｂ１〜Ｂ４における各種試作結果を示す表である。 実施例Ｂ１，Ｂ１０〜Ｂ１３および比較例Ｂ１，Ｂ５〜Ｂ８における、発光素子の種類と発光装置の発光効率の相関関係を示すグラフである。 種々の半導体微粒子蛍光体を用いて製造した波長変換部材を含む発光装置の発光効率を示すグラフである。 実施例Ｃ１〜Ｃ１１および比較例Ｃ１〜Ｃ１０に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等をまとめた表である。 実施例Ｃ１に係る画像表示装置に使用した発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。 実施例Ｃ１，Ｃ３〜Ｃ６および比較例Ｃ１〜Ｃ５における、発光素子の種類と画面輝度との相関関係を示すグラフである。 実施例Ｃ７〜Ｃ１０および比較例Ｃ６〜Ｃ９における各種試作結果を示す表である。 実施例Ｃ１，Ｃ７，Ｃ６，Ｃ１１および比較例Ｃ１，Ｃ６，Ｃ５，Ｃ１０における、半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルの半値幅と画像表示装置のＮＴＳＣ比との相関関係を示すグラフである。 種々の半導体微粒子蛍光体を用いて製造した波長変換部材を含む画像表示装置の画面輝度を示すグラフである。 従来例における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 従来例における波長変換部材をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 従来例における波長変換部材において光が波長変換される様子を模式的に示す図である。 従来例における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。 本発明の実施の形態１５における波長変換部材の概略斜視図である。 本発明の実施の形態１５における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態１５における波長変換部材の波長変換層をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。 本発明の実施の形態１５における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、本発明が適用された波長変換部材を実施の形態１ないし７および１５として例示して説明し、本発明が適用された発光装置を実施の形態８ないし１０として例示して説明し、本発明が適用された画像表示装置を実施の形態１１ないし１４として例示して説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における波長変換部材の概略斜視図である。図２は、本実施の形態における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図３は、本実施の形態における波長変換部材をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。なお、図２に示す断面は、図１中に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った模式切断面である。また、図３に示す断面は、図２中に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った模式切断面である。まず、これら図１ないし図３を参照して、本実施の形態における波長変換部材の構造について説明する。
図１に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ａは、所定の厚みを有する略直方体形状の部材からなり、入射光の少なくとも一部を吸収して吸収した光とは異なる波長の光を出射する機能を有するものである。波長変換部材１０Ａは、その一方の主表面を入射面１１として有しており、他方の主表面を出射面１２として有している。
波長変換部材１０Ａの入射面１１には、発光素子から出射される励起光１００が照射される。入射面１１に照射された励起光１００は、波長変換部材１０Ａの内部に導入され、導入された光の一部の波長が波長変換部材１０Ａの内部において変換される。波長変換部材１０Ａの出射面１２からは、上述した波長変換後の光を含む光が波長変換光２００として外部に向けて出射される。
ここで、図１に示すように、互いに直交する並進３軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）のうち、励起光１００および波長変換光２００の光軸をＺ軸方向に規定すると、上述した入射面１１および出射面１２は、いずれもＺ軸と直交するＸＹ平面にて構成されることになる。
なお、図示する波長変換部材１０Ａは、偏平な平板状の外形を有しているが、波長変換部材の形状は、当該形状に限定されるものではなく、平板状以外の態様の直方体形状や円盤状の形状、円柱状の形状、多角柱状の形状等、どのような外形であってもよい。
図２および図３に示すように、波長変換部材１０Ａは、光透過性部材１３と、半導体微粒子蛍光体１４とを主として備えている。半導体微粒子蛍光体１４は、波長変換部材１０Ａの内部に導入された励起光１００を吸収してこれを波長変換することで異なる波長の光を発光するものであり、主として半導体微結晶粒子からなる部材である。当該半導体微粒子蛍光体１４は、波長変換部材１０Ａの内部において分散して位置している。一方、光透過性部材１３は、半導体微粒子蛍光体１４を分散配置させた状態で封止するためのものであり、波長変換部材１０Ａに導入された励起光１００および半導体微粒子蛍光体１４から発せされる光を吸収しない部材からなる。
より詳細には、光透過性部材１３としては、好ましくは、水分や酸素を透過しない材料にて構成されていることが好ましい。このように構成すれば、光透過性部材１３によって波長変換部材１０Ａの内部への水分や酸素の進入が防止できるため、半導体微粒子蛍光体１４が水分や酸素により影響を受けることを緩和することができ、半導体微粒子蛍光体１４の耐久性を向上させることができる。
上述した条件を満たす光透過性部材１３の材料としては、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、尿素樹脂等の光透過性樹脂材料や、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、イットリア等の光透過性無機材料等が挙げられる。
図４は、図２および図３に示す半導体微粒子蛍光体の模式断面図である。本実施の形態における波長変換部材に具備される半導体微粒子蛍光体としては、公知の種々の構造のものが利用できるが、以下においては、特に好ましい構造の半導体微粒子蛍光体について、図４を参照して詳細に説明する。
図４（Ａ）に示す半導体微粒子蛍光体２０Ａは、一般にコア構造と称される構造を有する半導体微粒子蛍光体である。図示するように、コア構造を有する半導体微粒子蛍光体２０Ａは、発光部であるコア部２１を備えている。コア部２１は、その粒子径が数ｎｍ程度の半導体微結晶粒子からなり、電子と正孔の再結合が生じて発光する部位である。
また、図示するように、半導体微粒子蛍光体２０Ａのコア部２１の表面には、当該コア部２１と結合する有機化合物２２が設けられていてもよい。この有機化合物２２として適宜の物質を選択すれば、半導体微結晶蛍光体を液体または固体へ分散させる際の分散性を調整することが可能になる。また、有機化合物２２として適宜の物質を選択すれば、半導体微粒子蛍光体の内部への電子の閉じ込め機能、半導体微粒子蛍光体が外界から受ける悪影響からの保護機能、および半導体微粒子蛍光体同士の凝集抑制機能等を付加することもできる。
図４（Ｂ）に示す半導体微粒子蛍光体２０Ｂは、一般にコア／シェル構造と称される構造を有する半導体微粒子蛍光体である。図示するように、コア／シェル構造を有する半導体微粒子蛍光体２０Ｂは、発光部であるコア部２１と、当該コア部２１を覆うシェル部２３とを備えている。ここで、コア部２１は、その粒子径が数ｎｍ程度の半導体微結晶粒子からなり、電子と正孔の再結合が生じて発光する部位である。一方、シェル部２３は、コア部２１とは異なる材料で構成されたものであり、コア部２１が外界から受ける悪影響を保護するための保護機能を有する部位である。ここで、シェル部２３は、コア部２１よりバンドギャップエネルギーが大きい材料にて構成されることが好ましい。そのように構成すれば、半導体微粒子蛍光体の内部への電子および正孔の閉じ込め機能が発揮されることになり、非発光遷移による電子および正孔の損失を低減することが可能となって発光効率が向上することになる。
また、図示するように、半導体微粒子蛍光体２０Ｂは、シェル部２３の表面に当該シェル部２３と結合する有機化合物２２を備えていてもよい。この有機化合物２２として適宜の物質を選択すれば、半導体微粒子蛍光体を液体または固体へ分散させる際の分散性を調整することが可能になる。また、有機化合物２２として適宜の物質を選択すれば、半導体微粒子蛍光体の内部への電子の閉じ込め機能、半導体微粒子蛍光体が外界から受ける悪影響からの保護機能、および半導体微粒子蛍光体同士の凝集抑制機能等を付加することもできる。
なお、その図示は省略するが、本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４としては、上記コア構造およびコア／シェル構造を有する半導体微粒子蛍光体２０Ａ，２０Ｂの他にも、マルチシェル構造を有する半導体微粒子蛍光体を利用することができる。このマルチシェル構造を有する半導体微粒子蛍光体の具体例としては、上記コア／シェル構造を有する半導体微粒子蛍光体２０Ｂのシェル部２３の外側にさらに他の材料かなるシェル部が設けられてなるコア／シェル／シェル構造や、中央部にシェル部が配置され、これを覆うようにコア部が設けられ、さらにコア部の外側を覆うようにシェル部が設けられてなるシェル／コア／シェル構造等を有する半導体微粒子蛍光体が挙げられる。
上記コア／シェル／シェル構造を有する半導体微粒子蛍光体を利用した場合には、外側に位置するシェル部が内側に位置するシェル部を保護することになるため、半導体微粒子蛍光体の耐久性が向上することになる。また、上記シェル／コア／シェル構造を有する半導体微粒子蛍光体を利用した場合には、コア部の内側および外側のいずれもがシェル部によって囲まれる構成であるため、上記コア／シェル構造よりもさら高い電子の閉じ込め効果を得ることができ、半導体微粒子蛍光体の発光効率が向上することになる。
上述した半導体微粒子蛍光体１４としては、図２および図３に示す如くの球状の形状のものの他にも、柱状、立方体状、正四面体状等、種々の形状のものが利用でき、特にその形状が制限されるものではない。しかしながら、図示する如くの球状のものを利用すれば、体積に対する表面積の割合が他の形状に比して小さくなるため、表面における非発光遷移の確率が小さくなり、その結果、高い発光効率を有する半導体微粒子蛍光体とすることができる。
ここで、半導体微粒子蛍光体１４に含まれるコア部の形状およびシェル部の形状についても、双方ともに任意の形状が採用できる。ただし、コア部を覆うシェル部の形状としては、コア部の表面のすべてを覆う形状であることが好ましい。これは、そのように構成すれば、コア部の表面に存在する欠陥がシェル部によって覆われることで失活するために、発光効率を高めることが可能になるためである。
なお、コア部を構成する半導体微結晶粒子は、コロイド粒子またはナノ粒子あるいは量子ドット等と称される場合がある。
本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４は、従来使用されていた希土類賦活蛍光体等の他の蛍光体に比べ、発光波長を任意に調整できる点に特徴がある。これは、半導体微結晶粒子の粒子径（直径）をボーア半径の２倍以下にまで小さくした場合に生じる、量子閉じ込め効果を利用できるためである。半導体微粒子蛍光体のコア部は、粒子径に応じた量子閉じ込め効果により、コア部のバンドギャップエネルギーが変化する。そのため、粒子径を調整してバンドギャップエネルギーを変化させることにより、発光波長を任意に調整することが可能になる。また、半導体微粒子蛍光体のコア部に混晶材料を用いれば、当該混晶材料の混晶比を調整することで発光波長を任意に調整することもできる。
また、本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４としては、その用途に応じて如何なる発光波長のものを利用してもよいが、特に発光波長として可視光波長を含むものが好適に利用される。これは、発光波長が可視光波長領域にある半導体微粒子蛍光体を用いることにより、良好な特性を有する波長変換部材や発光装置、画像表示装置等を実現できるためである。なお、半導体微粒子蛍光体１４の発光波長の具体例としては、青色発光蛍光体の場合に４２０〜４８０ｎｍ、緑色発光蛍光体の場合に５００〜５６５ｎｍ、黄色発光蛍光体の場合に５６５〜５８５ｎｍ、赤色発光蛍光体の場合に５９５〜７２０ｎｍの波長領域が例示される。
また、本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４としては、その発光スペクトルの半値幅が制限されるものではないが、発光装置の製造の観点からは、半値幅は広いことが好ましい。これは、半導体微粒子蛍光体１４の発光スペクトルの半値幅が広い場合には、少ない種類の半導体微粒子蛍光体のみで演色性の高い発光装置を製造できるためである。その場合、発光スペクトルの半値幅の具体例としては、４０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは６０ｎｍ以上であり、さらに好ましくは８０ｎｍ以上である。一方、画像表示装置の製造の観点からは、本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４の半値幅は、狭いことが好ましい。これは、半導体微粒子蛍光体１４の発光スペクトルの半値幅が狭い場合には、色再現性の高い画像表示装置を製造できるためである。その場合、発光スペクトルの半値幅の具体例としては、８０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは６０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは４０ｎｍ以下である。
また、本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４としては、当該半導体微粒子蛍光体１４に含まれるコア部のバンドギャップエネルギーが制限されるものではないが、より好ましくは、２．９ｅＶ以下のものが利用される。これは、半導体微粒子蛍光体のコア部のバンドギャップエネルギーが、２．９ｅＶを超えた場合には、人間の視感度が大幅に低下してしまうため、波長変換部材や発光装置、画像表示装置等の光学特性が悪化するためである。
また、本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４としては、その平均粒子径が制限されるものではないが、より好ましくは、コア部の平均粒子径がボーア半径の２倍以下のものが利用される。これは、上述したように、コア部の平均粒子径をボーア半径の２倍以下とすることにより、高い量子閉じ込め効果が得られるためであり、バンドギャップエネルギーを容易に調整することができるようになるためである。なお、コア部に使用される代表的な材料であるＩｎＰ、ＩｎＮ、ＣｄＳｅのボーア半径は、それぞれ８．３ｎｍ、７．０ｎｍ、４．９ｎｍである。
ここで、半導体微粒子蛍光体のコア部の粒子径のばらつきは、半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルに大きな影響を与える。具体的には、半導体微粒子蛍光体のコア部の粒子径のばらつきが大きい場合には、半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルの半値幅は大きくなり、逆に半導体微粒子蛍光体のコア部の粒子径のばらつきが小さい場合には、半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルの半値幅は小さくなる。したがって、その用途に応じて必要とされる半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルの半値幅が得られるように、粒子径分布を調整することが好ましい。
なお、半導体微粒子蛍光体のコア部の平均粒子径および粒子径分布を調整する方法としては、従来公知の分級方法を用いることができ、このような分級方法としては、たとえば電気泳動法やサイズ選択沈殿法、光アシストエッチング法等を利用することができる。
また、本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４としては、当該半導体微粒子蛍光体１４に含まれるシェル部のバンドギャップエネルギーが制限されるものではないが、コア部のハンドギャップエネルギーよりも大きいことが好ましい。このように構成すれば、光吸収により発生した励起子をコア部に閉じ込める効果を高く得ることができ、効率よく半導体微粒子蛍光体が発光することになる。
本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４のコア部の材料としては、たとえばＩＶ族半導体やＩＶ−ＩＶ族半導体材料、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料、Ｉ−ＶＩＩＩ族化合物半導体材料、ＩＶ−ＶＩ族化合物半導体材料等が例示される。また、コア部の材料としては、混在する結晶が１種の元素からなる単体半導体や２種の元素からなる２元化合物半導体、３種以上の元素からなる混晶半導体を利用することができる。ただし、波長変換部材や発光装置、画像表示装置の発光効率を高めるという観点からは、直接遷移型半導体材料から構成される半導体微粒子を用いてコア部が構成されていることが好ましい。
また、コア部を構成する半導体微粒子としては、上述したように可視光を発するものを利用することが好ましい。また、耐久性の観点からは、原子の結合力が強く化学的安定性が高いＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を用いることが好ましい。また、半導体微粒子蛍光体１４の発光スペクトルのピーク波長の調整を容易にするためには、上述したように混晶半導体材料を用いてコア部を構成することが好ましい。一方で、より製造を容易にするためには、４元以下の混晶からなる半導体微粒子蛍光体を用いてコア部を構成することが好ましい。
上述した半導体微粒子蛍光体１４のコア部として用いることのできる２元化合物からなる半導体材料としては、たとえばＩｎＰやＩｎＮ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＣｌ等を挙げることができる。ただし、人体への安全性や環境負荷の観点からは、コア部の材料としてＩｎＰ、ＩｎＮを用いることが好ましい。また、製造の容易さの観点からは、コア部の材料としてＣｄＳｅ、ＣｄＴｅを用いることが好ましい。
また、上述した半導体微粒子蛍光体１４のコア部として用いることのできる３元混晶の半導体材料としては、たとえばＩｎＧａＰやＡｌＩｎＰ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＺｎＣｄＳｅ、ＺｎＣｄＴｅ、ＰｂＳＳｅ、ＰｂＳＴｅ、ＰｂＳｅＴｅ等を挙げることができる。ここで、環境に調和した材料であるとともに外界の影響を受けにくい半導体微粒子蛍光体を製作するためには、ＩｎＧａＰまたはＩｎＧａＮからなるＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体微粒子を用いてコア部を構成することが好ましい。
本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４のシェル部の材料としては、たとえばＩＶ族半導体やＩＶ−ＩＶ族半導体材料、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料、Ｉ−ＶＩＩＩ族化合物半導体材料、ＩＶ−ＶＩ族化合物半導体材料等が例示される。また、シェル部の材料としては、混在する結晶が１種の元素からなる単体半導体や２種の元素からなる２元化合物半導体、３種以上の元素からなる混晶半導体を利用することができる。ただし、波長変換部材や発光装置、画像表示装置の発光効率を高めるという観点からは、シェル部の材料としてコア部の材料よりも高いバンドギャップエネルギーを有する半導体材料を使用することが好ましい。
また、シェル部を構成する半導体微粒子としては、上述したコア部の保護機能の観点から、原子の結合力が強く化学的安定性が高いＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を用いることが好ましい。一方、より製造を容易にするためには、４元以下の混晶からなる半導体微粒子蛍光体を用いてシェル部を構成することが好ましい。
上述した半導体微粒子蛍光体１４のシェル部として用いることのできる２元化合物からなる半導体材料としては、たとえばＡｌＰやＧａＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＡｓ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＭｇＯ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣｕＣｌ等を挙げることができる。ただし、人体への安全性や環境負荷の観点からは、シェル部の材料としてＡｌＰ、ＧａＰ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＭｇＯ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＣｕＣｌ、ＳｉＣを用いることが好ましい。
また、上述した半導体微粒子蛍光体１４のコア部として用いることのできる３元混晶の半導体材料としては、たとえばＡｌＧａＮやＧａＩｎＮ、ＺｎＯＳ、ＺｎＯＳｅ、ＺｎＯＴｅ、ＺｎＳＳｅ、ＺｎＳＴｅ、ＺｎＳｅＴｅ等を挙げることができる。ここで、環境に調和した材料であるとともに外界の影響を受けにくい半導体微粒子蛍光体を製作するためには、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＺｎＯＳ、ＺｎＯＴｅ、ＺｎＳＴｅを用いてシェル部を構成することが好ましい。
また、本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４の表面に結合される有機化合物の材料としては、機能部であるアルキル基と上記コア部またはシェル部との結合部からなる有機化合物が好ましく、具体例としては、アミン化合物やホスフィン化合物、ホスフィンオキシド化合物、チオール化合物、脂肪酸等が例示される。
ここで、ホスフィン化合物の一例としては、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等が挙げられる。
また、ホスフィンオキシド化合物の一例としては、１−ジクロロホスフィノルヘプタン、１−ジクロロホスフィノルノナン、ｔ−ブチルホスホン酸、テトラデシルホスホン酸、ドデシルジメチルホスフィンオキシド、ジオクチルホスフィンオキシド、ジデシルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリペンチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド等が挙げられる。
また、チオール化合物の一例としては、トリブチルサルファイド、トリヘキシルサルファイド、トリオクチルサルファイド、１−ヘプチルチオール、１−オクチルチオール、１−ノナンチオール、１−デカンチオール、１−ウンデカンチオール、１−ドデカンチオール、１−トリデカンチオール、１−テトラデカンチオール、１−ペンタデカンチオール、１−ヘキサデカンチオール、１−オクタデカンチオール、ジヘキシルサルファイド、ジヘプチルサルファイド、ジオクチルサルファイド、ジノニルサルファイド等が挙げられる。
また、アミン化合物の一例としては、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オレイルアミン、ジオクチルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン等が挙げられる。
また、脂肪酸の一例としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイル酸等が挙げられる。
本実施の形態における波長変換部材１０Ａに具備される半導体微粒子蛍光体１４の製作方法としては、従来既知の各種の合成方法が利用でき、たとえば気相合成法や液相合成法、固相合成法、真空合成法等を利用することができる。ただし、大量生産に対応することができるという観点からは、液相合成法を利用することが好ましく、また液相合成法のなかでも高い発光効率の半導体微粒子蛍光体を合成できるという観点から、特にホットソープ法、逆ミセル法、ソルボサーマル法、ハイドロサーマル法、共沈法等の合成方法を利用することが好ましい。
なお、上述した光透過性部材を構成する材料を特定する方法としては、Ｘ線光電子分光法等を利用することができる。
また、上述した半導体微粒子蛍光体の構造を調べる方法としては、種々の方法が適用でき、好適には、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）による直接観察が利用できる。
また、上述した半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルのピーク波長や半値幅を確かめる方法としては、フォトルミネッセンス測定、カソードルミネッセンス測定、エレクトロルミネッセンス測定等を実施して発光スペクトルを測定することにより、そのピーク波長や半値幅を算出する方法が例示される。
また、上述した半導体微粒子蛍光体の吸収特性を確かめる方法としては、種々の方法が適用でき、好適には、分光光度計による吸収スペクトルの測定が利用できる。
また、上述した半導体微粒子蛍光体のコア部のバンドギャップエネルギーを確かめる方法としては、コア部の材料と平均粒子径とを特定してこれらに基づいて計算で求める方法や、発光特性および吸収特性から特定する方法等が例示される。
また、上述した半導体微粒子蛍光体のコア部の平均粒子径を求める方法としては、動的散乱法（ＤＬＳ）や、粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ：X-Ray Diffraction）装置により測定する方法や、透過型電子顕微鏡による直接観察を利用する方法が例示される。ここで、粉末Ｘ線回折装置を利用する場合には、得られた結晶の回折ピークの半値幅からＳｃｈｅｒｒｅｒ式を用いて結晶の平均粒子径を求めることができる。また、透過型電子顕微鏡を利用する場合には、たとえば任意の２０個の粒子径を測定して統計処理を行なうことにより、平均粒子径を算出することができる。
また、上述した半導体微粒子蛍光体のシェル部のバンドギャップエネルギーを確かめる方法としては、シェル部の材料を特定してこれに基づいて計算で求める方法や、発光特性および吸収特性から特定する方法等が例示される。
また、上述した半導体微粒子蛍光体のコア部および／またはシェル部を構成する材料を特定する方法としては、粉末Ｘ線回折法、電子線回折法、Ｘ線光電子分光法等が利用できる。
また、上述した半導体微粒子蛍光体を覆う有機化合物の材料を確かめる方法としては、赤外分光法（ＩＲ）や核磁気共鳴法（ＮＭＲ）等を利用することができる。
図２および図３に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ａにあっては、半導体微粒子蛍光体１４として２種の半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが含まれている。半導体微粒子蛍光体１４ａは、吸収した励起光１００を波長変換して長波長蛍光を発するものであり、半導体微粒子蛍光体１４ｂは、吸収した励起光１００を波長変換して短波長蛍光を発するものである。これら長波長蛍光を発する半導体微粒子蛍光体１４ａおよび短波長蛍光を発する半導体微粒子蛍光体１４ｂは、いずれも光透過性部材１３中に分散配置されている。
ここで、本実施の形態における波長変換部材１０Ａにあっては、光透過性部材１３中に分散配置された半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に特定の異方性がもたされている。すなわち、本実施の形態における波長変換部材１０Ａにあっては、当該波長変換部材１０Ａの内部において、単位長さ当たりに存在する半導体微粒子蛍光体１４，１４ｂの量が方向によって異ならしめられている。より詳細には、図２に示すように、波長変換部材１０Ａの入射面１１と出射面１２とを結ぶ方向である光の進行方向に平行な方向（すなわちＺ軸方向）における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度が、上記光の進行方向に直交する方向（すなわちＸＹ平面内に含まれる方向）における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度よりも低くなっている。
具体的には、波長変換部材１０Ａが、Ｚ軸方向に沿って３つの領域１５ａ，１５ｂ，１５ｃを有しており、このうちの入射面１１側に位置する領域１５ａと出射面１２側に位置する領域１５ｃとに半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂがそれぞれ分散配置されており、これら領域１５ａ，１５ｃの間に位置する領域１５ｂには、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが分散配置されていない。これにより、上述した如くの半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度の異方性が実現されている。
以上のように構成することにより、本実施の形態における波長変換部材１０Ａにあっては、従来の波長変換部材に比較して半導体微粒子蛍光体による励起光の吸収率を高めつつ濃度消光の発生を抑制して高い発光効率を実現可能としている。
図５は、本実施の形態における波長変換部材において光が波長変換される様子を模式的に示す図である。また、図５０は、従来例における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図であり、図５１は、従来例における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図５２は、従来例における波長変換部材において光が波長変換される様子を模式的に示す図である。なお、図５１に示す断面は、図５０中に示すＬＩ−ＬＩ線に沿った模式切断面である。以下においては、これら図５および図５０ないし図５２を参照して、本実施の形態における波長変換部材と従来例における波長変換部材とを比較しつつ、本実施の形態における波長変換部材が従来例における波長変換部材よりも高い発光効率を有する理由について説明する。
図５０および図５１に示すように、従来例における波長変換部材１０Ｘにあっては、光透過性部材１３中に分散配置された半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に上述した如くの特定の異方性はなく、波長変換部材１０Ｘ中における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度が、実質的に全体にわたって均一となっていた。
そのため、図５２に示すように、波長変換部材１０Ｘの入射面１１に励起光１００が照射されると、以下のような現象が生じる。すなわち、励起光１００のうちの一部の光は、図中矢印１０１，２０１に示すように、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂのいずれにも吸収されずに光透過性部材１３をそのまま透過する。また、励起光１００のうちの一部の光は、図中矢印１０２，２０２および図中矢印１０３，２０３に示すように、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂのいずれかに吸収されて蛍光に波長変換されて光透過性部材１３を通過する。また、励起光１００のうちの一部の光は、図中矢印１０４，２０４および図中矢印１０５，２０５に示すように、一度半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂに吸収されて蛍光に波長変換された後に、再度別の半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂに吸収され、場合によっては再々度別の半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂに吸収されて光透過性部材１３を通過する。そして、光透過性部材１３を通過した上記光が、波長変換部材１０Ｘの出射面１２から出射されて混合されることにより、波長変換光２００として外部に照射されることになる。
ここで、半導体微粒子蛍光体は、吸収した光をすべて波長変換して再び発するわけではなく、吸収した光の一部は損失となって失われる。そのため、上述した光の再吸収（すなわち、一度半導体微粒子蛍光体に吸収されて発せされた光が再度別の半導体微粒子蛍光体に吸収される現象）が多く起こった場合には、波長変換部材自体の発光効率が大幅に低下してしまうことになる。
一方で、波長変換部材を利用して効率的に励起光を波長変換光に変換させるためには、半導体微粒子蛍光体に吸収される割合を高めることが必要不可欠である。そのためには、光透過性部材中に分散配置される半導体微粒子蛍光体の濃度を増加させることが考えられるが、そのように構成すれば上述した光の再吸収が起こり易くなってしまう。したがって、上述した従来例における波長変換部材１０Ｘにあっては、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度を増加させても濃度消光が生じて発光効率が飽和し、発光効率のさらなる改善が行なえないこととなっていた。
これに対し、本実施の形態における波長変換部材１０Ａにあっては、上述した如くの半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度の異方性を有しているため、波長変換部材１０Ａの入射面１１に励起光１００が照射された場合にも、上述した光の再吸収が生じる割合が低下することになる。すなわち、図５に示すように、図中矢印１０１，１０２に示すように、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂのいずれにも吸収されずに光透過性部材１３をそのまま透過する光や、図中矢印１０２，２０２および図中矢印１０３，２０３に示すように、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂのいずれかに吸収されて蛍光に波長変換されて再吸収されずにそのまま光透過性部材１３を通過する光が支配的となる。
ここで、光透過性部材１３中に分散配置される半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度を増加させた場合にも、領域１５ａ，１５ｃにおいてＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度を高めることにより、Ｚ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度が低くても、効率的に励起光１００を波長変換光に変換させることができる。したがって、本実施の形態における波長変換部材１０Ａとすることにより、従来例における波長変換部材１０Ｘよりも高い発光効率を得ることができる。
なお、上述した本実施の形態における波長変換部材１０Ａにおいても、含有する半導体微粒子蛍光体１４の種類や数、濃度、波長変換部材１０Ａに入射される励起光１００の種類等を適宜調整（半導体微粒子蛍光体１４の濃度については、異方性をもたせることを十分に考慮して調整）することにより、波長変換部材１０Ａから出射される波長変換光２００の光量やスペクトルを自在に調整することができる。
図６は、本発明の実施の形態１における波長変換部材の製造方法を示すフロー図であり、図５３は、上述した従来例における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。次に、これら図６および図５３を参照して、本実施の形態における波長変換部材の製造方法を、従来例における波長変換部材の製造方法と比較して説明する。
図５３に示すように、従来例における波長変換部材１０Ｘを製造するにあたっては、まず、ステップＳ１において、半導体微粒子蛍光体を製作する。半導体微粒子蛍光体の製作方法としては、上述した既知の合成方法（たとえば液相合成法等）が利用できる。
次に、ステップＳ２において、半導体微粒子蛍光体を液状樹脂に添加して分散させることにより、半導体微粒子蛍光体が液状樹脂中において分散した混合液を作製する。ここで、使用する樹脂としては、硬化後において光透過性を有するたとえばシリコーン樹脂等を用いる。
次に、ステップＳ３において、混合液を成形用の型等に流し込み、混合液中に含まれる液状樹脂を硬化させる。
以上により、図５０および図５１に示す如くの、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度が実質的に全体にわたって均一である、従来例における波長変換部材１０Ｘの製造が完了する。
一方、図６に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ａを製造するにあたっては、まず、ステップＳ１０１において、半導体微粒子蛍光体を製作する。半導体微粒子蛍光体の製作方法としては、上述した既知の合成方法（たとえば液相合成法等）が利用できる。
次に、ステップＳ１０２において、半導体微粒子蛍光体を液状樹脂に添加して分散させることにより、半導体微粒子蛍光体が液状樹脂中において分散した混合液を作製し、作製した混合液を所定量ずつに取り分ける。ここで、使用する樹脂としては、硬化後において光透過性を有するたとえばシリコーン樹脂等を用いる。
次に、ステップＳ１０３において、取り分けた一方の混合液中に含まれる液状樹脂を硬化させる。これにより、図２に示す領域１５ａが形成されることになる。
次に、ステップＳ１０４において、上記硬化後の部材の主表面上に所定量の液状樹脂を塗布し、塗布した液状樹脂を硬化させる。これにより、図２に示す領域１５ｂが形成されることになる。
次に、ステップＳ１０５において、上記硬化後の部材の主表面上に取り分けた他方の混合液を塗布し、塗布した他方の混合液中に含まれる液状樹脂を硬化させる。これにより、図２に示す領域１５ｃが形成されることになる。
以上により、図１ないし図３に示す如くの、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に特定の異方性を有する、本実施の形態における波長変換部材１０Ａの製造が完了する。
以上において説明したように、本実施の形態における波長変換部材１０Ａの如くの構造およびその製造方法を採用することにより、従来に比して発光効率の向上が図られた波長変換部材とすることができる。
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図８は、本実施の形態における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。次に、これら図７および図８を参照して、本実施の形態における波長変換部材の構造および製造方法について説明する。なお、上述した本発明の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
図７に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｂにあっても、光透過性部材１３中に分散配置された半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に上記特定の異方性がもたされており、波長変換部材１０ＢのＺ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度が、ＸＹ平面内に含まれる方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度よりも低くなっている。
より具体的には、波長変換部材１０Ｂが、Ｚ軸方向に沿って濃度の異なる２つの領域１５ａ，１５ｄを有しており、このうちの入射面１１側に位置する領域１５ａにおいて半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが高濃度に分散配置されており、出射面１２側に位置する領域１５ｄにおいて半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが低濃度に分散配置されている。これにより、上述した如くの半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度の異方性が実現されている。
このような構造の波長変換部材１０Ｂを製造するにあたっては、図８に示すように、まず、ステップＳ２０１において、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂを製作する。半導体微粒子蛍光体の製作方法としては、上述した既知の合成方法（たとえば液相合成法等）が利用できる。
次に、ステップＳ２０２において、半導体微粒子蛍光体を液状樹脂に添加して分散させることにより、半導体微粒子蛍光体が液状樹脂中において高濃度に分散した高濃度混合液と、半導体微粒子蛍光体が液状樹脂中において低濃度に分散した低濃度混合液とをそれぞれ作製する。ここで、使用する樹脂としては、硬化後において光透過性を有するたとえばシリコーン樹脂等を用いる。
次に、ステップＳ２０３において、高濃度混合液中に含まれる液状樹脂を硬化させる。これにより、図７に示す領域１５ａが形成されることになる。
次に、ステップＳ２０４において、上記硬化後の部材の主表面上に低濃度混合液を塗布し、塗布した低濃度混合液中に含まれる液状樹脂を硬化させる。これにより、図７に示す領域１５ｄが形成されることになる。
以上により、図７に示す如くの、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に特定の異方性を有する、本実施の形態における波長変換部材１０Ｂの製造が完了する。
以上において説明したように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｂの如くの構造およびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１の場合と同様に、従来に比して発光効率の向上が図られた波長変換部材とすることができる。
（実施の形態３）
図９は、本発明の実施の形態３における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。図１０は、本実施の形態における波長変換部材をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図１１は、本実施の形態における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。なお、図１０に示す断面は、図９中に示すＸ−Ｘ線に沿った模式切断面である。次に、これら図９ないし図１０を参照して、本実施の形態における波長変換部材の構造および製造方法について説明する。なお、上述した本発明の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
図９に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｃにあっても、光透過性部材１３中に分散配置された半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に上記特定の異方性がもたされており、波長変換部材１０ＣのＺ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度が、ＸＹ平面内に含まれる方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度よりも低くなっている。
より具体的には、波長変換部材１０Ｃが、Ｚ軸方向に沿って２つの領域１６ａ，１６ｂを有しており、このうちの入射面１１側に位置する領域１６ａにおいて半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが分散配置されており、出射面１２側に位置する領域１６ｂにおいて半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが分散配置されていない。すなわち、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが、光透過性部材１３の入射面１１側に局在している。これにより、上述した如くの半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度の異方性が実現されている。
ここで、本実施の形態における波長変換部材１０Ｃにあっては、図１０に示すように、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂとしてほぼ同等の粒子径を有するものが用いられ、上記領域１６ａのＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが六方格子状に規則的に配列されている。このように構成された波長変換部材１０Ｃにあっては、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂがＸＹ面内方向において最密充填された状態にあるため、当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度を最大限にまで高めることが可能になる。したがって、Ｚ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度とＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度との差を大きく異ならしめることが可能となり、光の再吸収を抑制しつつ発光効率を大幅に高めることが可能となる。
このような構造の波長変換部材１０Ｃを製造するにあたっては、図１１に示すように、まず、ステップＳ３０１において、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂを製作する。半導体微粒子蛍光体の製作方法としては、上述した既知の合成方法（たとえば液相合成法等）が利用できる。
次に、ステップＳ３０２において、半導体微粒子蛍光体を揮発性溶剤に添加して分散させることにより、半導体微粒子蛍光体が揮発性溶剤中において分散した分散液を作製する。ここで、使用する揮発性溶剤としては、たとえばトルエン、ヘキサン、エタノール等に代表される有機溶剤等が使用可能である。
次に、ステップＳ３０３において、分散液中に含まれる半導体微粒子蛍光体を凝集および沈殿させ、その後、分散液中に含まれる揮発性溶剤を揮発させる。このステップＳ３０３における半導体微粒子蛍光体の凝集および沈殿過程においては、半導体微粒子蛍光体の自己組織化（自己配列とも称される）が起こる。
ここで、自己組織化とは、微粒子が安定化するために凝集する際に、自立的に秩序構造を形成することを意味する。より詳細には、微粒子が分散した系においては、微粒子の体積に対する表面積の割合が非常に大きいため、表面エネルギーが安定化するように、分散した微粒子の表面積が最も小さくなるように微粒子同士が凝集し、結果として規則的な微粒子の配列が生じるが、この現象を自己組織化と呼ぶ。この半導体微粒子蛍光体の自己組織化により、上述した如くの六方格子状等の半導体微粒子蛍光体の規則的な配列が実現されることになる。
次に、ステップＳ３０４において、沈殿および凝集させた半導体微粒子蛍光体（すなわち自己組織化した半導体微粒子蛍光体）を封止するように液状樹脂を塗布し、塗布した液状樹脂を硬化させる。ここで、使用する樹脂としては、硬化後において光透過性を有するたとえばシリコーン樹脂等を用いる。これにより、図７に示す領域１６ａおよび１６ｂが形成されることになる。
以上により、図９に示す如くの、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に特定の異方性を有する、本実施の形態における波長変換部材１０Ｃの製造が完了する。
以上において説明したように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｃの如くの構造およびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１の場合と同様に、従来に比して発光効率の向上が図られた波長変換部材とすることができる。特に、上述した半導体微粒子蛍光体の自己組織化作用を利用することにより、従来に比して大幅に発光効率の向上が図られた波長変換部材とすることができる。
なお、上述した波長変換部材１０Ｃの領域１６ａにおける半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの立体的な充填構造としては、六方最密充填構造や立方最密充填等の最密充填構造であってもよいし、これら以外の非最密充填構造であってもよい。また、立体的な充填構造を有さずに単一の層として半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが配列されていてもよい。
また、上述した本実施の形態における波長変換部材１０Ｃにあっては、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂを光透過性部材１３の入射面１１側に局在させた場合を例示したが、当然に半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂを光透過性部材１３の出射面１２側に局在させることとしてもよい。
（実施の形態４）
図１２は、本発明の実施の形態４における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。次に、この図１２を参照して、本実施の形態における波長変換部材の構造について説明する。なお、上述した本発明の実施の形態３と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
図１２に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｄにあっても、光透過性部材１３中に分散配置された半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に上記特定の異方性がもたされており、波長変換部材１０ＣのＺ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度が、ＸＹ平面内に含まれる方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度よりも低くなっている。
より具体的には、波長変換部材１０Ｄが、Ｚ軸方向に沿って４つの領域１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを有しており、このうちの入射面１１側に位置する領域１７ａおよびＺ軸方向の一方の中間位置にある領域１７ｃにおいて半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが分散配置されており、出射面１２側に位置する領域１７ｄおよびＺ軸方向の他方の中間位置にある領域１７ｂにおいて半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが分散配置されていない。これにより、上述した如くの半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度の異方性が実現されている。
ここで、本実施の形態における波長変換部材１０Ｄにあっても、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂとしてほぼ同等の粒子径を有するものが用いられ、上記領域１７ａのＸＹ平面内および上記領域１７ｃのＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが六方格子状に規則的に配列されている。このように構成された波長変換部材１０Ｄにあっても、Ｚ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度とＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度との差を大きく異ならしめることが可能となり、光の再吸収を抑制しつつ発光効率を大幅に高めることが可能となる。なお、当該波長変換部材１０Ｄの具体的な製造方法は、上記本発明の実施の形態３において説明した製造方法に準じるものであり、その説明は省略する。
（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５における波長変換部材をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。次に、この図１３を参照して、本実施の形態における波長変換部材の構造について説明する。なお、上述した本発明の実施の形態３と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
本実施の形態における波長変換部材１０Ｅにあっては、上述した本発明の実施の形態３における波長変換部材１０Ｃと、領域１７ａに含まれるＸＹ平面内における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの配列においてのみ相違する。図１３に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｅにあっては、当該ＸＹ平面内における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが立方格子状に規則的に配列されている。ここで、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが六方格子状に配列されるか立方格子状に配列されるかは、主として半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの粒子径によるところが大きく、自己組織化の際にこれらの粒子径に基づいて決定される。
このように構成された波長変換部材１０Ｅにあっても、Ｚ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度とＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの濃度との差を大きく異ならしめることが可能となり、光の再吸収を抑制しつつ発光効率を大幅に高めることが可能となる。なお、当該波長変換部材１０Ｅの具体的な製造方法は、上記本発明の実施の形態３において説明した製造方法に準じるものであり、その説明は省略する。
なお、上述した波長変換部材１０Ｅの領域１７ａにおける半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの立体的な充填構造としては、最密充填構造であっても非最密充填構造であってもよい。また、図示する如く立体的な充填構造を有さずに単一の層として半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが配列されていてもよい。
（実施の形態６）
図１４は、本発明の実施の形態６における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。図１５は、本実施の形態における波長変換部材をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図１６は、本実施の形態における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。なお、図１５に示す断面は、図１４中に示すＸＶ−ＸＶ線に沿った模式切断面である。次に、これら図１４ないし図１５を参照して、本実施の形態における波長変換部材の構造および製造方法について説明する。なお、上述した本発明の実施の形態３と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
図１４に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｆにあっても、光透過性部材１３中に分散配置された半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に上記特定の異方性がもたされており、波長変換部材１０ＦのＺ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度が、ＸＹ平面内に含まれる方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度よりも低くなっている。
より具体的には、本実施の形態における波長変換部材１０Ｆにあっては、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが種類毎に分離されてＺ軸方向に層状に積層配置されている。すなわち、波長変換部材１０Ｆが、Ｚ軸方向に沿って３つの領域１８ａ，１８ｂ，１８ｃを有しており、このうちの入射面１１側に位置する領域１８ａにおいて半導体微粒子蛍光体１４ａのみが分散配置されており、Ｚ軸方向における中間位置にある領域１８ｂにおいて半導体微粒子蛍光体１４ｂのみが分散配置されており、出射面１２側に位置する領域１８ｃにおいて半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂのいずれもが分散配置されていない。したがって、図１５に示すように、領域１８ａ内には、半導体微粒子蛍光体１４ａの一種のみが分散配置されている。なお、その図示は省略するが、領域１８ｂ内には、もう一方の半導体微粒子蛍光体１４ｂの一種のみが分散配置されている。これにより、上述した如くの半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度の異方性が実現されている。
ここで、本実施の形態における波長変換部材１０Ｆにあっては、高波長蛍光を発する半導体微粒子蛍光体１４ａが光透過性部材１３の入射面１１側に層状に分散配置されており、低波長蛍光を発する半導体微粒子蛍光体１４ｂが、上記高波長蛍光を発する半導体微粒子蛍光体１４ａよりも光透過性部材１３の出射面１２側に層状に分散配置されている。
このように、半導体微粒子蛍光体１４のＺ軸方向の配列を、各層（各領域）に含まれる半導体微粒子蛍光体１４の発光波長が光透過性部材１３の入射面１１側から出射面１２側に向かうにつれて小さくなるように構成されていることにより、光の再吸収が抑制されて波長変換部材の発光効率をより高めることが可能になる。
これは、一般に、半導体微粒子蛍光体は、発光波長より短波長の光を吸収する特性があるためである。たとえば、長波長で発光する赤色半導体微粒子蛍光体と短波長で発光する緑色半導体微粒子蛍光体が存在したと仮定すると、発光波長の短い緑色半導体微粒子蛍光体の蛍光は、赤色半導体微粒子蛍光体に吸収されるが、発光波長の長い赤色半導体微粒子蛍光体の蛍光は、緑色半導体微粒子蛍光体に吸収されず透過する。したがって、上記のように構成することにより、光の再吸収が抑制されることになる。
このような構造の波長変換部材１０Ｆを製造するにあたっては、図１６に示すように、まず、ステップＳ４０１において、発光波長の異なる２種類の半導体微粒子蛍光体を製作する。半導体微粒子蛍光体の製作方法としては、上述した既知の合成方法（たとえば液相合成法等）が利用できる。
次に、ステップＳ４０２において、半導体微粒子蛍光体を揮発性溶剤に添加して分散させることにより、一方の種類の半導体微粒子蛍光体が揮発性溶剤中において分散した分散液と、他方の種類の半導体微粒子蛍光体が揮発性溶剤中において分散した分散液とをそれぞれ作製する。ここで、使用する揮発性溶剤としては、たとえばトルエンに代表される有機溶剤等が使用可能である。
次に、ステップＳ４０３において、一方の分散液中に含まれる半導体微粒子蛍光体を凝集および沈殿させ、その後、当該一方の分散液中に含まれる揮発性溶剤を揮発させる。このステップＳ４０３における半導体微粒子蛍光体の凝集および沈殿過程においては、半導体微粒子蛍光体の自己組織化が起こる。
次に、ステップＳ４０４において、沈殿および凝集させた半導体微粒子蛍光体を封止するように液状樹脂を塗布し、塗布した液状樹脂を硬化させる。ここで、使用する樹脂としては、硬化後において光透過性を有するたとえばシリコーン樹脂等を用いる。これにより、図７に示す領域１８ａが形成されることになる。
次に、ステップＳ４０５において、上記硬化後の部材の主表面上に他方の分散液を塗布し、塗布した他方の分散液中に含まれる半導体微粒子蛍光体を凝集および沈殿させ、その後、当該他方の分散液中に含まれる揮発性溶剤を揮発させる。このステップＳ４０５における半導体微粒子蛍光体の凝集および沈殿過程においては、半導体微粒子蛍光体の自己組織化が起こる。
次に、ステップＳ４０６において、沈殿および凝集させた半導体微粒子蛍光体を封止するように液状樹脂を塗布し、塗布した液状樹脂を硬化させる。ここで、使用する樹脂としては、硬化後において光透過性を有するたとえばシリコーン樹脂等を用いる。これにより、図１４に示す領域１８ｂ，１８ｃが形成されることになる。
以上により、図１４に示す如くの、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの分散濃度に特定の異方性を有する、本実施の形態における波長変換部材１０Ｆの製造が完了する。
以上において説明したように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｆの如くの構造およびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態３の場合と同様に、従来に比して大幅に発光効率の向上が図られた波長変換部材とすることができる。特に、上述の如くの半導体微粒子蛍光体の配列を採用することにより、従来に比して飛躍的に発光効率の向上が図られた波長変換部材とすることができる。
なお、上述した本実施の形態における波長変換部材１０Ｆにあっては、２種類の半導体微粒子蛍光体を分離して層状に積層配置した場合を例示して説明を行なったが、３種類または４種類あるいはそれ以上の半導体微粒子蛍光体をそれぞれ分離して層状に積層配置することとしてもよい。その場合にも、半導体微粒子蛍光体のＺ軸方向の配列を、各層に含まれる半導体微粒子蛍光体の発光波長が光透過性部材の入射面側から出射面側に向かうにつれて小さくなるように構成することが好ましい。
（実施の形態７）
図１７は、本発明の実施の形態７における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。次に、この図１７を参照して、本実施の形態における波長変換部材の構造について説明する。なお、上述した本発明の実施の形態６と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
図１７に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｇにあっても、光透過性部材１３中に分散配置された半導体微粒子蛍光体１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの分散濃度に上記特定の異方性がもたされており、波長変換部材１０ＧのＺ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの分散濃度が、ＸＹ平面内に含まれる方向における半導体微粒子蛍光体１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの分散濃度よりも低くなっている。
より具体的には、本実施の形態における波長変換部材１０Ｇにあっては、半導体微粒子蛍光体１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが種類毎に分離されてＺ軸方向に層状に積層配置されている。すなわち、波長変換部材１０Ｇが、Ｚ軸方向に沿って４つの領域１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを有しており、このうちの入射面１１側に位置する領域１９ａにおいて半導体微粒子蛍光体１４ｃのみが分散配置されており、Ｚ軸方向における一方の中間位置にある領域１９ｂにおいて半導体微粒子蛍光体１４ｄのみが分散配置されており、Ｚ軸方向における他方の中間位置にある領域１９ｃにおいて半導体微粒子蛍光体１４ｅのみが分散配置されており、出射面１２側に位置する領域１９ｄにおいて半導体微粒子蛍光体１４ｃ，１４ｄ，１４ｅのいずれもが分散配置されていない。これにより、上述した如くの半導体微粒子蛍光体１４ｃ，１４ｄ，１４ｅの分散濃度の異方性が実現されている。
ここで、本実施の形態における波長変換部材１０Ｇにあっては、上述した３種類の半導体微粒子蛍光体１４ｃ，１４ｄ，１４ｅがそれぞれ異なる粒子径を有しており、最も粒子径の大きい半導体微粒子蛍光体１４ｃが光透過性部材１３の入射面１１側に層状に分散配置されており、上記半導体微粒子蛍光体１４ｃよりも粒子径の小さい半導体微粒子蛍光体１４ｄが、上記半導体微粒子蛍光体１４ｃよりも光透過性部材１３の出射面１２側に層状に分散配置されており、上記半導体微粒子蛍光体１４ｄよりも粒子径の小さい半導体微粒子蛍光体１４ｅが、上記半導体微粒子蛍光体１４ｄよりも光透過性部材１３の出射面１２側に層状に分散配置されている。
このように、半導体微粒子蛍光体１４のＺ軸方向の配列を、各層（各領域）に含まれる半導体微粒子蛍光体１４の粒子径が光透過性部材１３の入射面１１側から出射面１２側に向かうにつれて小さくなるように構成されていることにより、光の再吸収が抑制されて波長変換部材の発光効率をより高めることが可能になる。これは、一般に粒子径が大きい半導体微粒子蛍光体ほど発光波長が長くなるため、入射面１１側に粒子径の大きい、すなわち発光波長の長い半導体微粒子蛍光体を配置することで光の再吸収が抑制されるためである。
以上において説明したように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｇの如くの構造およびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態６の場合と同様に、従来に比して大幅に発光効率の向上が図られた波長変換部材とすることができる。特に、上述の如くの半導体微粒子蛍光体の配列を採用することにより、従来に比して飛躍的に発光効率の向上が図られた波長変換部材とすることができる。なお、当該波長変換部材１０Ｇの具体的な製造方法は、上記本発明の実施の形態６において説明した製造方法に準じるものであり、その説明は省略する。
なお、上述した本実施の形態における波長変換部材１０Ｇにあっては、３種類の半導体微粒子蛍光体を分離して層状に積層配置した場合を例示して説明を行なったが、２種類または４種類あるいはそれ以上の半導体微粒子蛍光体をそれぞれ分離して層状に積層配置することとしてもよい。その場合にも、半導体微粒子蛍光体のＺ軸方向の配列を、各層に含まれる半導体微粒子蛍光体の粒子径が光透過性部材の入射面側から出射面側に向かうにつれて小さくなるように構成することが好ましい。
以上において説明した本発明の実施の形態１ないし７においては、半導体微粒子蛍光体が少なくとも２種類以上含有されてなる波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを例示して説明を行なったが、当然に１種類のみの半導体微粒子蛍光体を含有する波長変換部材としてもよく、その場合にも本発明を適用することは可能である。
また、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし７においては、波長変換部材のＺ軸方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度がＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度よりも低くなるように構成したものを例示して説明を行なったが、自己組織化を利用して半導体微粒子蛍光体を規則的に配列させることで波長変換部材を製造する場合には、必ずしも上述した如くの半導体微粒子蛍光体の分散濃度の異方性を波長変換部材にもたせる必要はない。すなわち、その場合には、半導体微粒子蛍光体の分散濃度が波長変換部材の内部において全体にわたって実質的に均一となってしまうことになるが、その代わりにＸＹ面内方向における波長変換部材の大きさをＺ軸方向における波長変換部材の厚みよりも十分に大きくすることにより、蛍光の再吸収を防止可能な高発光効率の波長変換部材とすることができる。
ところで、波長変換部材の発光効率を評価する指標として、内部量子効率（ＩＱＥ）と外部量子効率（ＥＱＥ）とがある。内部量子効率（ＩＱＥ）とは、波長変換部材が吸収した光量のうち、どの程度波長変換光を放出するかという変換の効率を示す指標である。ここで、当該内部量子効率（ＩＱＥ）は、波長変換光の光量を吸収光の光量で割った値で表される。一方、外部量子効率（ＥＱＥ）とは、波長変換部材に入射した光量のうち、どの程度波長変換光を放出するかという変換の効率を示す指標である。当該外部量子効率（ＥＱＥ）は、内部量子効率（ＩＱＥ）と入射光の吸収率の積で表される。
ここで、以上において説明した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇの内部量子効率（ＩＱＥ）としては、好ましくは５０％以上であり、より好ましくは７０％以上であり、さらに好ましくは９０％以上である。また、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇの外部量子効率（ＥＱＥ）としては、好ましくは４０％以上であり、より好ましくは６０％以上であり、さらに好ましくは８０％以上である。内部量子効率（ＩＱＥ）および外部量子効率（ＥＱＥ）の高い波長変換部材は、損失が少なく光を変換できる点において非常に優位である。なお、波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）と外部量子効率（ＥＱＥ）の測定方法としては、積分球を用いた全光束の測定が例示される。
また、波長変換部材の性能を評価する一つの指標として、吸収率がある。以上において説明した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇにおいては、当該吸収率として任意の値をとってよい。しかしながら、外部量子効率（ＥＱＥ）を高める観点から、吸収率はより高いことが好ましい。なお、波長変換部材の吸収率の測定方法としては、分光光度計を用いた方法や積分球を用いた方法等が例示される。
（実施の形態８）
図１８は、本発明の実施の形態８における発光装置の模式断面図である。次に、この図１８を参照して、本実施の形態における発光装置の構造について説明する。
本実施の形態における発光装置は、発光素子としての半導体発光ダイオード素子（以下、単にＬＥＤとも称する）と、上述した本発明の実施の形態１ないし７のいずれかの波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇとを組み合わせた構造のものである。すなわち、本実施の形態における発光装置は、半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性を有する波長変換部材を備えている。ここで、上記分散濃度の異方性については、説明が重複するので省略する。なお、図１８に示す発光装置３０においては、上述した本発明の実施の形態１における波長変換部材１０Ａを具備したものを例示している。
図１８に示すように、発光装置３０は、ＬＥＤ３１と、プリント配線板３２と、枠体３６と、封止樹脂層３７と、波長変換部材１０Ａとを主として備えている。
プリント配線板３２は、基体となる部材であり、その表裏面に達するように一対の電極３３ａ，３３ｂが設けられている。ＬＥＤ３１は、表裏面に接続電極を有する半導体チップからなり、その裏面電極がプリント配線板３２に設けられた一方の電極３３ａに導電層３４を介して接合されることにより、プリント配線板３２の主表面上に実装されている。ここで、導電層３４としては、半田等のろう材や導電性の接着剤、導電ペースト等が利用できる。また、ＬＥＤ３１の表面電極は、金属ワイヤ３５を介してプリント配線板３２に設けられた他方の電極３３ｂに接続されている。
枠体３６は、ＬＥＤ３１を取り囲むようにプリント配線板３２上に立設して設けられている。波長変換部材１０Ａは、枠体３６の上部に固定されており、その入射面１１がＬＥＤ３１と対峙している。プリント配線板３２、枠体３６および波長変換部材１０Ａによって規定される空間は、封止樹脂層３７によって充填されており、当該封止樹脂層３７によってＬＥＤ３１が封止されている。
ここで、本実施の形態における発光装置３０に具備されるＬＥＤ３１は、上述したように、半導体発光ダイオード素子である。この半導体発光ダイオード素子は、電子と正孔が再結合する際に光を発する特性を利用した発光素子であり、半導体活性層とｐ型電極層とｎ型電極層とを備えており、半導体活性層がｐ型電極層およびｎ型電極層に挟み込まれた構造を有している。ここで、ｐ型電極層は、上述した表面電極に電気的に接続されて外部回路に接続され、ｎ型電極層は、上述した裏面電極に電気的に接続されて外部回路に接続される。
半導体発光ダイオード素子の半導体基板材料としては、従来既知の一般的な組成のものを用いることができるが、本実施の形態における発光装置３０においては、ＬＥＤ３１として、たとえばＧａＮ系半導体発光素子、ＺｎＳｅ系半導体発光素子、ＳｉＣ系半導体発光素子等が好適に用いられる。特に、ＧａＮ系半導体発光素子は、発光効率が高く、また実用性の高い発光装置が実現可能であるという理由から特に好適に利用できる。
また、本実施の形態における発光装置３０に具備されるＬＥＤ３１としては、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長領域に発光スペクトルのピーク波長を有する半導体発光ダイオード素子が特に好適に利用されるが、３５０〜４２０ｎｍの波長領域に発光スペクトルのピーク波長を有する半導体発光ダイオード素子が利用されてもよい。発光スペクトルのピーク波長が４２０〜４８０ｎｍの波長領域にある半導体発光ダイオード素子は、当該半導体発光ダイオード素子の発光を、発光装置の発光の青色成分としてそのまま利用することができる。したがって、青色の蛍光体が不要となるため、蛍光体による波長変換損失がなくなるため発光装置の発光効率が向上し、また装置構成が簡略化するという特徴がある。また、発光スペクトルのピーク波長が３５０〜４２０ｎｍの波長領域にある半導体発光ダイオード素子は、一般に４２０〜４８０ｎｍの波長領域にある半導体発光ダイオード素子より発光効率が高いため、かかる半導体発光ダイオード素子を用いることにより、発光装置の発光効率を高めることができる。また、特に発光スペクトルのピーク波長が４４０〜４６０ｎｍの波長領域にある半導体発光ダイオード素子は、後述する画像表示装置において使用される青色カラーフィルタとの波長整合性が高い利点があるため、当該用途に使用する発光装置とする場合には、画像表示装置の色再現性および発光効率の両立の観点から、特に好適に使用できる。
一方、本実施の形態における発光装置３０に具備される波長変換部材としては、演色性の観点から、２種以上の半導体微粒子蛍光体を含んでいるものを利用することが好ましく、また発光効率の観点から、４種以下の半導体微粒子蛍光体を含んでいるものが好ましい。したがって、波長変換部材としては、半導体微粒子蛍光体を２種以上４種以下で含むものが特に好適に利用される。しかしながら、製造容易化の観点からは、より少ない種類の半導体微粒子蛍光体を含む波長変換部材とすることが好ましい。
より詳細には、半導体微粒子蛍光体が１種のみ含まれる場合には、可視光の波長範囲の一部のみしか再現できないことになるため、演色性が低下してしまう問題がある。しかしながら、その反面、半導体微粒子蛍光体間での蛍光の再吸収が生じないため、発光効率は大幅に向上する。また、半導体微粒子蛍光体が１種のみ含まれる場合には、半導体微粒子蛍光体の量の調整による色度調整が容易に行なえるため、製造が容易に行なえることになる。一方、半導体微粒子蛍光体が４種以上含まれる場合には、演色性は向上するものの、製造が困難になるといった問題や、蛍光の再吸収が生じ易くなって発光効率の低下が顕著になってしまうといった問題が生じる。
本実施の形態における発光装置３０におけるＬＥＤ３１と波長変換部材の特に好ましい組み合わせとしては、青色ＬＥＤと１種類の蛍光体（たとえば黄色蛍光体）の組み合わせが挙げられる。この組み合わせを採用すれば、発光効率が高い発光装置を実現できる効果が得られる。
また、他の好ましい組み合わせとしては、青色ＬＥＤと２種類の蛍光体（たとえば緑色蛍光体と赤色蛍光体）の組み合わせが挙げられる。この組み合わせを採用すれば、演色性が高く発光効率が高い発光装置を実現できる効果が得られる。
また、さらに他の好ましい組み合わせとしては、紫外ＬＥＤと３種類の蛍光体（たとえば青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体）の組み合わせが挙げられる。この組み合わせを採用すれば、発光効率の高い紫外ＬＥＤを用いることが出来るため、発光効率が高い発光装置を実現できる効果が得られる。
以上において説明した本実施の形態における発光装置３０にあっては、ＬＥＤ３１から出射された励起光が波長変換部材の入射面１１から入射し、入射面１１から入射した光の一部が光透過性部材１３中を透過して出射面１２から出射され、入射面１１から入射した光の一部が半導体微粒子蛍光体１４に吸収されて波長変換されて蛍光として発生されて出射面１２から出射され、これら出射面１２から出射された光が混合されて波長変換光として外部に照射される。このとき、上述した波長変換部材の分散濃度の異方性の作用により、出射面１２から出射される波長変換光の発光効率を高めることができる。したがって、本実施の形態における発光装置３０とすることにより、従来の発光装置に比較して高い発光効率を有する発光装置とすることができる。
なお、本実施の形態における発光装置３０の出射光の発光スペクトルとしては、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色波長の光、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの緑色波長の光、および５８０ｎｍ〜６５０ｎｍの赤色波長の光を含んでいることが好ましい。また、後述する画像表示装置に本実施の形態における発光装置３０を適用する場合には、後述するカラーフィルタに整合する波長特性を有する出射光を出射可能に構成することにより、色再現性が高く発光効率の高い画像表示装置が実現可能になる。
（実施の形態９）
図１９は、本発明の実施の形態９における発光装置の模式断面図である。次に、この図１９を参照して、本実施の形態における発光装置の構造について説明する。
本実施の形態における発光装置は、発光素子としての半導体発光レーザダイオード素子（以下、単にＬＤ（Laser Diode）とも称する）と、上述した本発明の実施の形態１ないし７のいずれかの波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇとを組み合わせた構造のものである。すなわち、本実施の形態における発光装置は、半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性を有する波長変換部材を備えている。ここで、上記分散濃度の異方性については、説明が重複するので省略する。なお、図１９に示す発光装置４０においては、上述した本発明の実施の形態１における波長変換部材１０Ａを具備したものを例示している。
図１９に示すように、発光装置４０は、ＬＤ４１と、ヒートシンク・ステム４２と、ウィンド・キャップ４７と、波長変換部材１０Ａとを主として備えている。
ヒートシンク・ステム４２は、基体となる部材であり、その所定位置に一対の端子ピン４３ａ，４３ｂが設けられている。ＬＤ４１は、表裏面に接続電極を有する半導体チップからなり、その裏面電極がヒートシンク・ステム４２に設けられた一方の端子ピン４３ａにＳｉサブマウント４８を介して接合されることにより、ヒートシンク・ステム４２に実装されている。ここで、ＬＤ４１とＳｉサブマウント４８との接合には、半田等を用いたろう付けが好適に利用され、Ｓｉサブマウント４８と端子ピン４３ａの接合には、銀ペースト等の導電ペーストが好適に利用される。また、ＬＤ４１の表面電極は、金属ワイヤ４５を介して、ヒートシンク・ステム４２に設けられた他方の端子ピン４３ｂに接続されている。
ウィンド・キャップ４７は、レーザ光を外部に出射するためのガラス窓を有する箱状の部材からなり、ＬＤ４１を覆うようにヒートシンク・ステム４２に接合されている。波長変換部材１０Ａは、ウィンド・キャップ４７から所定の距離だけ離間した位置に配置されており、その入射面１１がＬＤ４１と対峙している。これにより波長変換部材１０Ａには、ＬＤ４１から出射されたレーザ光が照射される。
ここで、本実施の形態における発光装置４０に具備されるＬＤ４１は、上述したように、半導体発光レーザダイオード素子である。この半導体発光レーザダイオード素子は、電子と正孔が再結合する際に光を発する特性を利用した発光素子であり、半導体活性層、ｐ型半導体層、ｎ型半導体層、ｐ型電極層およびｎ型電極層を備えており、半導体活性層がｐ型半導体層およびｎ型半導体層によって挟み込まれ、これらがさらにｐ型電極層およびｎ型電極層に挟み込まれた構造を有している。ここで、ｐ型電極層は、上述した表面電極に電気的に接続されて外部回路に接続され、ｎ型電極層は、上述した裏面電極に電気的に接続されて外部回路に接続される。
半導体発光レーザダイオード素子の半導体基板材料としては、従来既知の一般的な組成のものを用いることができるが、本実施の形態における発光装置４０においては、ＬＤ４１として、たとえばＧａＮ系半導体発光素子、ＺｎＳｅ系半導体発光素子、ＳｉＣ系半導体発光素子等が好適に用いられる。特に、ＧａＮ系半導体発光素子は、発光効率が高く、また実用性の高い発光装置が実現可能であるという理由から特に好適に利用できる。
また、本実施の形態における発光装置４０に具備されるＬＤ４１としては、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長領域に発光スペクトルのピーク波長を有する半導体発光レーザダイオード素子が特に好適に利用されるが、３５０〜４２０ｎｍの波長領域に発光スペクトルのピーク波長を有する半導体発光レーザダイオード素子が利用されてもよい。発光スペクトルのピーク波長が４２０〜４８０ｎｍの波長領域にある半導体発光レーザダイオード素子は、当該半導体発光レーザダイオード素子の発光を、発光装置の発光の青色成分としてそのまま利用することができる。したがって、青色の蛍光体が不要となるため、蛍光体による波長変換損失がなくなるため発光装置の発光効率が向上し、また装置構成が簡略化するという特徴がある。また、発光スペクトルのピーク波長が３５０〜４２０ｎｍの波長領域にある半導体発光レーザダイオード素子は、一般に４２０〜４８０ｎｍの波長領域にある半導体発光レーザダイオード素子より発光効率が高いため、かかる半導体発光レーザダイオード素子を用いることにより、発光装置の発光効率を高めることができる。また、特に発光スペクトルのピーク波長が４４０〜４６０ｎｍの波長領域にある半導体発光レーザダイオード素子は、後述する画像表示装置において使用される青色カラーフィルタとの波長整合性が高い利点があるため、当該用途に使用する発光装置とする場合には、画像表示装置の色再現性および発光効率の両立の観点から、特に好適に使用できる。
一方、本実施の形態における発光装置４０に具備される波長変換部材としては、演色性の観点から、２種以上の半導体微粒子蛍光体を含んでいるものを利用することが好ましく、また発光効率の観点から、４種以下の半導体微粒子蛍光体を含んでいるものが好ましい。したがって、波長変換部材としては、半導体微粒子蛍光体を２種以上４種以下で含むものが特に好適に利用される。しかしながら、製造容易化の観点からは、より少ない種類の半導体微粒子蛍光体を含む波長変換部材とすることが好ましい。
より詳細には、半導体微粒子蛍光体が１種のみ含まれる場合には、可視光の波長範囲の一部のみしか再現できないことになるため、演色性が低下してしまう問題がある。しかしながら、その反面、半導体微粒子蛍光体間での蛍光の再吸収が生じないため、発光効率は大幅に向上する。また、半導体微粒子蛍光体が１種のみ含まれる場合には、半導体微粒子蛍光体の量の調整による色度調整が容易に行なえるため、製造が容易に行なえることになる。一方、半導体微粒子蛍光体が４種以上含まれる場合には、演色性は向上するものの、製造が困難になるといった問題や、蛍光の再吸収が生じ易くなって発光効率の低下が顕著になってしまうといった問題が生じる。
本実施の形態における発光装置４０におけるＬＤ４１と波長変換部材の特に好ましい組み合わせとしては、青色ＬＤと１種類の蛍光体（たとえば黄色蛍光体）の組み合わせが挙げられる。この組み合わせを採用すれば、発光効率が高い発光装置を実現できる効果が得られる。
また、他の好ましい組み合わせとしては、青色ＬＤと２種類の蛍光体（たとえば緑色蛍光体と赤色蛍光体）の組み合わせが挙げられる。この組み合わせを採用すれば、演色性が高く発光効率が高い発光装置を実現できる効果が得られる。
また、さらに他の好ましい組み合わせとしては、紫外ＬＤと３種類の蛍光体（たとえば青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体）の組み合わせが挙げられる。この組み合わせを採用すれば、発光効率の高い紫外ＬＤを用いることが出来るため、発光効率が高い発光装置を実現できる効果が得られる。
以上において説明した本実施の形態における発光装置４０にあっては、ＬＤ４１から出射された励起光が波長変換部材の入射面１１から入射し、入射面１１から入射した光の一部が光透過性部材１３中を透過して出射面１２から出射され、入射面１１から入射した光の一部が半導体微粒子蛍光体１４に吸収されて波長変換されて蛍光として発生されて出射面１２から出射され、これら出射面１２から出射された光が混合されて波長変換光として外部に照射される。このとき、上述した波長変換部材の分散濃度の異方性の作用により、出射面１２から出射される波長変換光の発光効率を高めることができる。したがって、本実施の形態における発光装置４０とすることにより、従来の発光装置に比較して高い発光効率を有する発光装置とすることができる。
なお、本実施の形態における発光装置４０の出射光の発光スペクトルとしては、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色波長の光、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの緑色波長の光、および５８０ｎｍ〜６５０ｎｍの赤色波長の光を含んでいることが好ましい。また、後述する画像表示装置に本実施の形態における発光装置４０を適用する場合には、後述するカラーフィルタに整合する波長特性を有する出射光を出射可能に構成することにより、色再現性が高く発光効率の高い画像表示装置が実現可能になる。
（実施の形態１０）
図２０は、本発明の実施の形態１０における発光装置の模式断面図である。次に、この図２０を参照して、本実施の形態における発光装置の構造について説明する。
本実施の形態における発光装置は、発光素子としての有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、単にＥＬ（Electroluminescence）とも称する）と、上述した本発明の実施の形態１ないし７のいずれかの波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇとを組み合わせた構造のものである。すなわち、本実施の形態における発光装置は、半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性を有する波長変換部材を備えている。ここで、上記分散濃度の異方性については、説明が重複するので省略する。なお、図２０に示す発光装置５０においては、上述した本発明の実施の形態１における波長変換部材１０Ａを具備したものを例示している。
図２０に示すように、発光装置５０は、ＥＬ５１と、波長変換部材１０Ａとを主として備えている。
ＥＬ５１は、基板５１ａと、基板５１ａの一方の主表面上に設けられた陽極部５１ｂと、陽極部５１ｂ上に順次積層された正孔注入層５１ｃ、正孔輸送層５１ｄ、発光層５１ｅ、電子輸送層５１ｆ、電子注入層５１ｇ、陰極部５１ｈとを備えている。一方、波長変換部材１０Ａは、上記基板５１ａの他方の主表面上に設けられており、その入射面１１が基板５１ａ側に対峙している。
ここで、本実施の形態における発光装置５０に具備されるＥＬ５１は、上述したように、有機エレクトロルミネッセンス素子である。この有機エレクトロルミネッセンス素子は、電圧印加時に発光層５１ｅが正孔輸送層５１ｄから正孔を受け取るとともに電子輸送層５１ｆから電子を受け取ることにより、発光層５１ｅにおいて正孔と電子の再結合が生じて発光することを利用した発光素子である。
発光層５１ｅは、ホスト材料を含み、燐光発光材料からなるドーパントをさらに含むことが好ましい。ホスト材料としては、電荷輸送材料（電子輸送性材料および正孔輸送性材料を総称する）であることが好ましく、正孔輸送性材料と電子輸送性材料とを含むことがさらに好ましい。
ホスト材料の最低多重項励起状態のエネルギーレベルは、ドーパント材料の最低多重項励起状態のエネルギーレベルより大きいことが好ましい。なお、ホスト材料とドーパント材料とを共蒸着することにより、ドーパント材料がホスト材料にドープされた発光層を好適に形成することができる。
ホスト材料の具体例としては、例えば、ピレン骨格を有するもの、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するものおよびアリールシラン骨格を有するもの等が例示される。
発光層５１ｅに含有される燐光発光材料は、一般に、遷移金属原子またはランタノイド原子を含む錯体であることが好ましい。燐光発光材料は、単独または２種以上組み合わせて用いることができる。
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウムおよび白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウムおよび白金が挙げられる。
ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウムおよびガドリニウムが特に好ましい。
上記条件を満たす燐光発光材料の具体例としては、ＦＩｒｐｉｃ：ビス〔２−（４，６−ジフルオロフェニル）ピリジナト〕ピコリナトイリジウム（ＩＩＩ）、ＦＩｒ６：ビス［２−（４′，６′−ジフルオロフェニル）ピリジネート−Ｎ，Ｃ２′］テトラキス（１−ピラゾリル）ボレート、Ｉｒ（ｐｐｙ）３：トリスフェニルピリジナトイリジウム（ＩＩＩ）などが例示される。
正孔注入層５１ｃおよび正孔輸送層５１ｄは、陽極または陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層５１ｃおよび正孔輸送層５１ｄは、具体的には、正孔輸送性材料として、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン等を含有する層であることが好ましい。
電子注入層５１ｇおよび電子輸送層５１ｆは、陰極または陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層５１ｇおよび電子輸送層５１ｆは、具体的には、電子輸送性材料として、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体等を含有する層であることが好ましい。中でも分子内にヘテロ原子を１個以上有する芳香族ヘテロ環化合物を電子輸送性材料として含有する層であることが好ましい。芳香族ヘテロ環化合物とは、芳香族性を有するヘテロ化合物であり、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、ピラゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、トリアゾール、チアゾール、ベンゾチアゾール、イソチアゾール、ベンズイソチアゾール、チアジアゾールあるいはこれらの縮合環が挙げられる。
陽極部５１ｂは、通常、正孔注入層５１ｃに正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造および大きさ等については特に制限はなく、有機エレクトロルミネッセンス素子の用途および目的等に応じて、既知の電極材料の中から適宜選択することができる。また、陽極部５１ｂの材料は、透明な材料であることが好ましい。この場合、陽極部側から発光層５１ｅの発光を損失なく取り出すことができる。
陽極部５１ｂを構成する材料としては、たとえば金属、合金、金属酸化物、導電性化合物またはこれらの混合物が好適に利用でき、仕事関数が４．０ｅＶ以上の材料が特に好ましい。陽極部５１ｂの材料の具体例としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫（ＡＴＯ、ＦＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物または積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、およびこれらとＩＴＯとの積層物などが挙げられる。この中で特に好ましいのは、導電性金属酸化物であり、生産性、高導電性および透明性等の観点からは、特にＩＴＯが好ましい。
また、陽極部５１ｂの内部に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を作り込む構成としてもよい。この場合には、薄膜トランジスタを用いてＯＮ／ＯＦＦ動作を制御できるため、有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて画像表示装置を作製する場合に特に好適である。
陰極部５１ｈは、通常、電子注入層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造および大きさ等については特に制限はなく、有機エレクトロルミネッセンス素子の用途および目的等に応じて、既知の電極材料の中から適宜選択することができる。
陰極部５１ｈを構成する材料としては、たとえば金属、合金、金属酸化物、導電性化合物またはこれらの混合物が好適に利用でき、仕事関数が４．５ｅＶ以下のものが好ましい。陰極部５１ｈの材料の具体例としては、アルカリ金属（たとえばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（たとえばＭｇ、Ｃａ等）、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、２種以上を併用することが好ましい。
基板５１ａは、有機エレクトロルミネッセンス素子の支持基体としての機能を有し、発光層５１ｅから発せられる光を散乱または減衰させないものであることが好ましい。基板５１ａを構成する材料の具体例としては、イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ）、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の有機材料が挙げられる。
また、本実施の形態における発光装置５０に具備されるＥＬ５１としては、発光波長が５２０ｎｍ以下の有機エレクトロルミネッセンス素子が好適に利用される。これは、発光装置５０において、緑色〜赤色発光の半導体微粒子蛍光体を効率よく励起することができるためである。また、本実施の形態における発光装置５０に具備されるＥＬ５１としては、発光波長が４２０ｎｍ以上の有機エレクトロルミネッセンス素子が好適に利用される。有機エレクトロルミネッセンス素子の発光波長が上記範囲内にある場合には、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光をそのまま利用することができ、装置構成が簡素化され、発光装置の製造が容易となる。また、特に発光スペクトルのピーク波長が４４０〜４６０ｎｍの波長領域にある有機エレクトロルミネッセンス素子は、後述する画像表示装置において使用される青色カラーフィルタとの波長整合性が高い利点があるため、当該用途に使用する発光装置とする場合には、画像表示装置の色再現性および発光効率の両立の観点から、特に好適に使用できる。
一方、本実施の形態における発光装置５０に具備される波長変換部材としては、演色性の観点から、２種以上の半導体微粒子蛍光体を含んでいるものを利用することが好ましく、また発光効率の観点から、４種以下の半導体微粒子蛍光体を含んでいるものが好ましい。したがって、波長変換部材としては、半導体微粒子蛍光体を２種以上４種以下で含むものが特に好適に利用される。しかしながら、製造容易化の観点からは、より少ない種類の半導体微粒子蛍光体を含む波長変換部材とすることが好ましい。
より詳細には、半導体微粒子蛍光体が１種のみ含まれる場合には、可視光の波長範囲の一部のみしか再現できないことになるため、演色性が低下してしまう問題がある。しかしながら、その反面、半導体微粒子蛍光体間での蛍光の再吸収が生じないため、発光効率は大幅に向上する。また、半導体微粒子蛍光体が１種のみ含まれる場合には、半導体微粒子蛍光体の量の調整による色度調整が容易に行なえるため、製造が容易に行なえることになる。一方、半導体微粒子蛍光体が４種以上含まれる場合には、演色性は向上するものの、製造が困難になるといった問題や、蛍光の再吸収が生じ易くなって発光効率の低下が顕著になってしまうといった問題が生じる。
本実施の形態における発光装置５０におけるＥＬ４１と波長変換部材の特に好ましい組み合わせとしては、青色ＥＬと１種類の蛍光体（たとえば黄色蛍光体）の組み合わせや、青色ＥＬと２種類の蛍光体（たとえば緑色蛍光体と赤色蛍光体）の組み合わせが挙げられる。これらの組み合わせを採用すれば、面発光する発光装置を容易に実現できる効果が得られる。
以上において説明した本実施の形態における発光装置５０にあっては、ＥＬ５１から出射された励起光が波長変換部材の入射面１１から入射し、入射面１１から入射した光の一部が光透過性部材１３中を透過して出射面１２から出射され、入射面１１から入射した光の一部が半導体微粒子蛍光体１４に吸収されて波長変換されて蛍光として発生されて出射面１２から出射され、これら出射面１２から出射された光が混合されて波長変換光として外部に照射される。このとき、上述した波長変換部材の分散濃度の異方性の作用により、出射面１２から出射される波長変換光の発光効率を高めることができる。したがって、本実施の形態における発光装置５０とすることにより、従来の発光装置に比較して高い発光効率を有する発光装置とすることができる。
なお、本実施の形態における発光装置５０の出射光の発光スペクトルとしては、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの青色波長の光、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの緑色波長の光、および５８０ｎｍ〜６５０ｎｍの赤色波長の光を含んでいることが好ましい。また、後述する画像表示装置に本実施の形態における発光装置５０を適用する場合には、後述するカラーフィルタに整合する波長特性を有する出射光を出射可能に構成することにより、色再現性が高く発光効率の高い画像表示装置が実現可能になる。
以上において説明した本発明の実施の形態８ないし１０にあっては、半導体発光ダイオード素子と波長変換部材の組み合わせで構成された発光装置３０、半導体発光レーザダイオード素子と波長変換部材の組み合わせで構成された発光装置４０、および有機エレクトロルミネッセンス素子と波長変換部材の組み合わせで構成された発光装置５０をそれぞれ例示して説明を行なったが、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇに組み合わせ可能な発光素子としては、この他にも無機エレクトロルミネッセンス素子やキセノンランプおよび蛍光灯等といった放電ランプが挙げられる。
また、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを、半導体発光ダイオード素子または半導体発光レーザダイオード素子あるいは有機エレクトロルミネッセンス素子に組み合わせて発光装置を構成する場合にも、上述した本発明の実施の形態８ないし１０において具体的に例示した構造以外の種々の構造を採用することができる。すなわち、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを具備する発光装置であれば、どのような構造のものであっても、従来に比して高い発光効率を有する発光装置とすることができる。
ところで、発光装置の色合いを評価する指標として、演色性指数がある。演色性指数とは、ＪＩＳ（日本工業規格）で定められている基準光をもとに、発光装置の発光スペクトルがどの程度色ずれがあるかを定量的に評価した値である。物の見え方を平均的に評価するためには、平均演色性指数（Ｒａ）が一般的に用いられる。ここで、平均演色性指数とは、いくつかの試験色での演色性指数の平均値である。なお、発光装置の演色性指数を求める方法としては、発光装置の発光スペクトルを測定する方法が例示される。
また、発光装置の明るさを評価する指標として、発光効率がある。発光効率とは、入力された電力量に対する出射光の光量の比で表される値であり、その単位はｌｍ／Ｗである。発光効率が高い場合には、少ない電力で明るく照らすことが可能になるため、発光装置を製作するにあたっては、発光効率を可能な限り高めることが重要である。なお、発光装置の発光効率を測定する方法としては、全光束測定装置を用いる方法等が例示される。
（実施の形態１１）
図２１は、本発明の実施の形態１１における画像表示装置の分解斜視図である。また、図２２は、図２１に示す光変換部の拡大分解斜視図である。また、図２３は、図２２に示すカラーフィルタの透過スペクトルを示すグラフであり、縦軸は透過率［％］を表わし、横軸は波長［ｎｍ］を表わしている。次に、これら図２１ないし図３０を参照して、本実施の形態における画像表示装置の構造について説明する。
本実施の形態における画像表示装置は、上述した本発明の実施の形態８および９のいずれかの発光装置３０，４０と、画像表示部とを組み合わせた構造のものである。したがって、本実施の形態における画像表示装置は、発光装置３０，４０において上述した本発明の実施の形態１ないし７のいずれかの波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを備えている。すなわち、本実施の形態における画像表示装置は、半導体発光ダイオード素子または半導体発光レーザダイオード素子のいずれかと、半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性を有する波長変換部材とを備えている。ここで、上記分散濃度の異方性については、説明が重複するので省略する。なお、図２１および図２２に示す画像表示装置６０においては、上述した本発明の実施の形態１における波長変換部材１０Ａを具備したものを例示している。
図２１に示すように、本実施の形態における画像表示装置６０は、主として画像表示部６２と照射部とを備えている。画像表示部６２は、画像を表示可能な部位であり、図２２に示す光変換部６３をアレイ状に複数具備してなる。一方、照射部は、画像表示部６２に後方から光を照射する部位であり、アレイ状に配置された光源としての複数の発光装置３０，４０と、これら発光装置３０，４０と画像表示部６２との間に配置された導光板６１とを具備している。なお、複数の発光装置３０，４０のそれぞれは、その画像表示部６２側の主表面に波長変換部材１０Ａを有している。
導光板６１は、アレイ状に配置された複数の発光装置３０，４０から出射され、画像表示部６２に照射される光の面内明るさのムラを緩和する機能を有しており、この導光板６１を発光装置３０，４０と画像表示部６２の間に介在させることにより、画像表示部６２に照射される光の面内強度が均一化し、表示される画像の明るさのムラが低減できる。当該導光板６１としては、たとえば表面に凹凸を付したアクリル樹脂製の板状部材等が使用でき、上記凹凸によって光が拡散されることで、上述した光の面内強度の均一化が図られる。
画像表示部６２に設けられた光変換部６３は、光の入射を受けた場合に特定の波長のみを出射可能にする機能を有する部位であり、特に本実施の形態における画像表示装置６０に設けられる光変換部６３は、入射光のうちの特定の波長のみの光を透過する性質を有している。なお、この光変換部６３の、入射光のうちの特定の波長のみの光を透過する機能は、当該光変換部６３に具備される、後述するカラーフィルタによって発揮される。
図２２に示すように、光変換部６３は、下部偏光板６４、下部透明導電膜６５、配向膜６６ａ、液晶層６６、配向膜６６ｂ、上部透明導電膜６７、カラーフィルタ６８および上部偏光板６９がこの順で積層されてなるものである。このうち、下部透明導電膜６５には、下部電極６５ａおよびＴＦＴ６５ｂがそれぞれ複数個（図示する例では３個）設けられており、上部透明導電膜６７にも、上記下部電極６５ａに対応して上部電極６７ａが複数個設けられている。また、カラーフィルタ６８は、上記下部電極６５ａおよび上記上部電極６７ａに対応して複数の領域に分割されており、当該領域にそれぞれ異なる波長領域の光を透過するフィルタ部６８ａが配置されてなる。上記構造の光変換部６３は、液晶表示部とも称される。
ここで、カラーフィルタ６８としては、たとえば図２３に示す如くの透過スペクトルを有するものが特に好適に利用される。すなわち、カラーフィルタ６８としては、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタおよび青色カラーフィルタの３つのフィルタ部６８ａを具備してなるものが好適に利用される。各フィルタ部６８ａは、たとえば染料や顔料等によって構成される。このようなカラーフィルタを使用すれば、自然界に存在する大半の色調を画像表示部６２において再現することが可能になり、色再現性の優れた画像表示装置とすることができる。なお、カラーフィルタ６８としては、上記図２３に示す透過スペクトルを有する３色のカラーフィルタ以外にも、異なる透過スペクトルを有する３色のカラーフィルタや２色または４色あるいは５色以上のカラーフィルタ等、どのようなものを使用してもよい。
本実施の形態における画像表示装置６０にあっては、発光装置３０，４０として白色光を出射するものが好適に利用され、発光装置３０，４０から出射された白色光は、導光板６１を透過して画像表示部６２の光変換部６３に照射される。光変換部６３においては、ＴＦＴ６５ｂがＯＮ／ＯＦＦ動作することで液晶層６６における液晶の配向が制御され、これによりカラーフィルタ６８に含まれる各フィルタ部６８ａを経由する下部偏光板６４から上部偏光板６９への光の透過量が制御される。これにより、画像表示部６２において画像が表示されることになる。
以上において説明した本実施の形態における画像表示装置６０にあっては、発光装置３０，４０が上述した分散濃度の異方性を有する波長変換部材を有しているため、当該発光装置３０，４０から出射される波長変換光の発光効率が高められている。したがって、上記構成の画像表示装置６０とすることにより、高い発光効率（画面輝度）と優れた色再現性を実現する画像表示装置とすることができる。
（実施の形態１２）
図２４は、本発明の実施の形態１２における画像表示装置の分解斜視図である。また、図２５は、図２４に示す光変換部の拡大分解斜視図である。次に、これら図２４および図２５を参照して、本実施の形態における画像表示装置の構造について説明する。
本実施の形態における画像表示装置は、半導体発光ダイオード素子を発光素子として含む発光装置３０′または半導体発光レーザダイオード素子を発光素子として含む発光装置４０′と、上述した本発明の実施の形態１ないし７のいずれかの波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを含む画像表示部とを組み合わせた構造のものである。すなわち、本実施の形態における画像表示装置は、半導体発光ダイオード素子または半導体発光レーザダイオード素子のいずれかと、半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性を有する波長変換部材とを備えている。ここで、上記分散濃度の異方性については、説明が重複するので省略する。なお、図２４および図２５に示す画像表示装置７０においては、上述した本発明の実施の形態１における波長変換部材１０Ａを具備したものを例示している。
図２４に示すように、本実施の形態における画像表示装置７０は、主として画像表示部７２と照射部とを備えている。画像表示部７２は、画像を表示可能な部位であり、図２５に示す光変換部７３をアレイ状に複数具備してなる。一方、照射部は、画像表示部７２に後方から光を照射する部位であり、アレイ状に配置された光源としての複数の発光装置３０′，４０′と、これら発光装置３０′，４０′と画像表示部７２との間に配置された導光板７１とを具備している。なお、当該発光装置３０′，４０′は、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを具備した、上述した本発明の実施の形態８および９の如くの発光装置３０，４０であってもよいし、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを具備していない従来の発光装置であってもよい。
導光板７１は、アレイ状に配置された複数の発光装置３０′，４０′から出射され、画像表示部７２に照射される光の面内明るさのムラを緩和する機能を有しており、この導光板７１を発光装置３０′，４０′と画像表示部７２の間に介在させることにより、画像表示部７２に照射される光の面内強度が均一化し、表示される画像の明るさのムラが低減できる。当該導光板７１としては、たとえば表面に凹凸を付したアクリル樹脂製の板状部材等が使用でき、上記凹凸によって光が拡散されることで、上述した光の面内強度の均一化が図られる。
画像表示部７２に設けられた光変換部７３は、光の入射を受けた場合に特定の波長のみを出射可能にする機能を有する部位であり、特に本実施の形態における画像表示装置７０に設けられる光変換部７３は、入射光とは異なる波長の光を出射する性質を有している。なお、この光変換部７３の、入射光とは異なる波長の光を出射する機能は、当該光変換部７３に具備される波長変換部材１０Ａによって発揮される。
図２４に示すように、光変換部７３は、下部偏光板７４、下部透明導電膜７５、配向膜７６ａ、液晶層７６、配向膜７６ｂ、上部透明導電膜７７、波長変換板７８および上部偏光板７９がこの順で積層されてなるものである。このうち、下部透明導電膜７５には、下部電極７５ａおよびＴＦＴ７５ｂがそれぞれ複数個（図示する例では３個）設けられており、上部透明導電膜７７にも、上記下部電極７５ａに対応して上部電極７７ａが複数個設けられている。また、波長変換板７８は、上記下部電極７５ａおよび上記上部電極７７ａに対応して複数の領域に分割されており、当該領域にそれぞれ異なる波長領域の光を出射する波長変換部材１０Ａが配置されてなる。上記構造の光変換部７３は、液晶表示部とも称される。
ここで、波長変換板７８としては、たとえば入射光を波長変換して青色光として出射する波長変換部材と、入射光を波長変換して緑色光として出射する波長変換部材と、入射光を波長変換して赤色光として出射する波長変換部材とを具備してなるものが好適に利用される。これら各波長変換部材は、当該波長変換部材に用いられる半導体微粒子蛍光体の種類や濃度等を適宜調節することで形成可能である。このような波長変換板７８を使用すれば、自然界に存在する大半の色調を画像表示部７２において再現することが可能になり、色再現性の優れた画像表示装置とすることができる。なお、波長変換板７８としては、上記３色の光を出射するもの以外にも種々のものが利用可能である。
本実施の形態における画像表示装置７０にあっては、発光装置３０′，４０′から出射された光が導光板７１を透過して画像表示部７２の光変換部７３に照射される。光変換部７３においては、ＴＦＴ７５ｂがＯＮ／ＯＦＦ動作することで液晶層７６における液晶の配向が制御され、これにより波長変換板７８に含まれる各波長変換部材１０Ａを経由する下部偏光板７４から上部偏光板７９への光の透過量が制御される。これにより、画像表示部７２において画像が表示されることになる。
以上において説明した本実施の形態における画像表示装置７０にあっては、画像表示部７２の光変換部７３が上述した分散濃度の異方性を有する波長変換部材を有しているため、画像表示部７２から出射される波長変換光の発光効率が高められている。したがって、上記構成の画像表示装置７０とすることにより、高い発光効率（画面輝度）と優れた色再現性を実現する画像表示装置とすることができる。
（実施の形態１３）
図２６は、本発明の実施の形態１３における画像表示装置の分解斜視図である。また、図２７は、図２６に示す光変換部の拡大分解斜視図である。次に、これら図２６および図２７を参照して、本実施の形態における画像表示装置の構造について説明する。
本実施の形態における画像表示装置は、上述した本発明の実施の形態１０の発光装置５０と、画像表示部とを組み合わせた構造のものである。したがって、本実施の形態における画像表示装置は、発光装置５０において上述した本発明の実施の形態１ないし７のいずれかの波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを備えている。すなわち、本実施の形態における画像表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子と、半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性を有する波長変換部材とを備えている。ここで、上記分散濃度の異方性については、説明が重複するので省略する。なお、図２６および図２７に示す画像表示装置８０においては、上述した本発明の実施の形態１における波長変換部材１０Ａを具備したものを例示している。
図２６に示すように、本実施の形態における画像表示装置８０は、主として画像表示部８２と照射部とを備えている。画像表示部８２は、画像を表示可能な部位であり、図２７に示す光変換部８３をアレイ状に複数具備してなる。一方、照射部は、画像表示部８２に後方から光を照射する部位であり、アレイ状に配置された光源としての複数の発光装置５０を具備している。なお、複数の発光装置５０のそれぞれは、その画像表示部８２側の主表面に波長変換部材１０Ａを有している。
画像表示部８２に設けられた光変換部８３は、光の入射を受けた場合に特定の波長のみを出射可能にする機能を有する部位であり、特に本実施の形態における画像表示装置８０に設けられる光変換部８３は、入射光のうちの特定の波長のみの光を透過する性質を有している。なお、この光変換部８３の、入射光のうちの特定の波長のみの光を透過する機能は、当該光変換部８３に具備される、後述するカラーフィルタによって発揮される。
図２７に示すように、光変換部８３は、カラーフィルタ８８によって構成されている。カラーフィルタ８８は、複数の領域に分割されており、当該領域にそれぞれ異なる波長領域の光を透過するフィルタ部８８ａが配置されてなる。
ここで、カラーフィルタ８８としては、たとえば上述した図２３に示す如くの透過スペクトルを有するものが特に好適に利用される。すなわち、カラーフィルタ８８としては、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタおよび青色カラーフィルタの３つのフィルタ部８８ａを具備してなるものが好適に利用される。各フィルタ部８８ａは、たとえば染料や顔料等によって構成される。このようなカラーフィルタを使用すれば、自然界に存在する大半の色調を画像表示部８２において再現することが可能になり、色再現性の優れた画像表示装置とすることができる。なお、カラーフィルタ８８としては、上記図２３に示す透過スペクトルを有する３色のカラーフィルタ以外にも、異なる透過スペクトルを有する３色のカラーフィルタや２色または４色あるいは５色以上のカラーフィルタ等、どのようなものを使用してもよい。
本実施の形態における画像表示装置８０にあっては、発光装置５０として白色光を出射するものが好適に利用され、発光装置５０から出射された白色光は、画像表示部８２の光変換部８３に照射される。発光装置５０の内部には、図示しないＴＦＴが設けられており、当該ＴＦＴがＯＮ／ＯＦＦ動作することでカラーフィルタ８８に含まれる各フィルタ部８８ａを経由する光の透過量が制御される。これにより、画像表示部８２において画像が表示されることになる。
以上において説明した本実施の形態における画像表示装置８０にあっては、発光装置５０が上述した分散濃度の異方性を有する波長変換部材を有しているため、当該発光装置５０から出射される波長変換光の発光効率が高められている。したがって、上記構成の画像表示装置８０とすることにより、高い発光効率（画面輝度）と優れた色再現性を実現する画像表示装置とすることができる。
なお、本実施の形態における画像表示装置８０にあっては、導光板を配置しない構成を採用したが、これは導光板を配置せずとも画像表示部８２の全面にわたって照射部の光を照射可能に構成できるためである。しかしながら、必要がある場合には、当然に導光板を設ける構成としてもよい。
（実施の形態１４）
図２８は、本発明の実施の形態１４における画像表示装置の分解斜視図である。また、図２９は、図２８に示す光変換部の拡大分解斜視図である。次に、これら図２８および図２９を参照して、本実施の形態における画像表示装置の構造について説明する。
本実施の形態における画像表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子を発光素子として含む発光装置５０′と、上述した本発明の実施の形態１ないし７のいずれかの波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを含む画像表示部とを組み合わせた構造のものである。すなわち、本実施の形態における画像表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス素子と、半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性を有する波長変換部材とを備えている。ここで、上記分散濃度の異方性については、説明が重複するので省略する。なお、図２８および図２９に示す画像表示装置９０においては、上述した本発明の実施の形態１における波長変換部材１０Ａを具備したものを例示している。
図２８に示すように、本実施の形態における画像表示装置９０は、主として画像表示部９２と照射部とを備えている。画像表示部９２は、画像を表示可能な部位であり、図２９に示す光変換部９３をアレイ状に複数具備してなる。一方、照射部は、画像表示部９２に後方から光を照射する部位であり、アレイ状に配置された光源としての複数の発光装置５０′を具備している。なお、当該発光装置５０′は、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを具備した、上述した本発明の実施の形態１０の如くの発光装置５０であってもよいし、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを具備していない従来の発光装置であってもよい。
画像表示部９２に設けられた光変換部９３は、光の入射を受けた場合に特定の波長のみを出射可能にする機能を有する部位であり、特に本実施の形態における画像表示装置９０に設けられる光変換部９３は、入射光とは異なる波長の光を出射する性質を有している。なお、この光変換部９３の、入射光とは異なる波長の光を出射する機能は、当該光変換部９３に具備される波長変換部材１０Ａによって発揮される。
図２９に示すように、光変換部９３は、波長変換板９８によって構成されている。波長変換板９８は、複数の領域に分割されており、当該領域にそれぞれ異なる波長領域の光を出射する波長変換部材１０Ａが配置されてなる。
ここで、波長変換板９８としては、たとえば入射光を波長変換して青色光として出射する波長変換部材と、入射光を波長変換して緑色光として出射する波長変換部材と、入射光を波長変換して赤色光として出射する波長変換部材とを具備してなるものが好適に利用される。これら各波長変換部材は、当該波長変換部材に用いられる半導体微粒子蛍光体の種類や濃度等を適宜調節することで形成可能である。このような波長変換板９８を使用すれば、自然界に存在する大半の色調を画像表示部９２において再現することが可能になり、色再現性の優れた画像表示装置とすることができる。なお、波長変換板９８としては、上記３色の光を出射するもの以外にも種々のものが利用可能である。
本実施の形態における画像表示装置９０にあっては、発光装置５０′から出射された光が画像表示部９２の光変換部９３に照射される。発光装置５０′の内部には、図示しないＴＦＴが設けられており、当該ＴＦＴがＯＮ／ＯＦＦ動作することで波長変換板９８に含まれる各波長変換部材１０Ａを経由する光の透過量が制御される。これにより、画像表示部９２において画像が表示されることになる。
以上において説明した本実施の形態における画像表示装置９０にあっては、画像表示部９２の光変換部９３が上述した分散濃度の異方性を有する波長変換部材を有しているため、画像表示部９２から出射される波長変換光の発光効率が高められている。したがって、上記構成の画像表示装置９０とすることにより、高い発光効率（画面輝度）と優れた色再現性を実現する画像表示装置とすることができる。
なお、本実施の形態における画像表示装置９０にあっては、導光板を配置しない構成を採用したが、これは導光板を配置せずとも画像表示部９２の全面にわたって照射部の光を照射可能に構成できるためである。しかしながら、必要がある場合には、当然に導光板を設ける構成としてもよい。
以上において説明した本発明の実施の形態１１ないし１４にあっては、いわゆる液晶表示装置および有機ＥＬ表示装置を例示して説明を行なったが、他の画像表示装置に上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを具備させることも当然に可能である。また、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを、上述した液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に適用する場合にも、上述した本発明の実施の形態１１ないし１４において具体的に例示した構造以外の種々の構造を採用することができる。すなわち、上述した本発明の実施の形態１ないし７における波長変換部材１０Ａ〜１０Ｇを具備する画像表示装置であれば、どのような構造のものであっても、従来に比して高い発光効率と優れた色再現性を有する画像表示装置とすることができる。
ところで、画像表示装置の性能を示す指標として、色再現性が挙げられる。色再現性とは、画像表示装置において表示可能な色域の大きさを示すものであり、ＮＴＳＣ比を用いて表わされる。ＮＴＳＣ比は、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）が定めた赤、緑、青の各色のＣＩＥ１９７６色度図の色度座標（ｕ′，ｖ′）（赤（０．４９８，０．５１９）、緑（０．０７６，０．５７６）、青（０．１５２，０．１９６））を結んで得られる三角形の面積と、ＣＩＥ１９７６色度図における色度座標（ｕ′，ｖ′）の赤、緑、青の各色の色度座標を結んで得られる三角形の面積との面積比率により表わされる指標である。
また、画像表示装置の性能を示す他の指標として、画面明るさが挙げられる。画面明るさとは、画像表示装置から発せられる光の強さを示すものである。ここで、画面明るさは、画像表示装置においてＲＧＢ画素をフルオープンして白色表示を行なった場合の画面輝度で表わされる指標である。
（実施の形態１５）
図５４は、本発明の実施の形態１５における波長変換部材の概略斜視図である。図５５は、本実施の形態における波長変換部材をＸＺ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図５６は、本実施の形態における波長変換部材の波長変換層をＸＹ平面に沿って切断した場合の模式断面図である。なお、図５５に示す断面は、図５４中に示すＬＶ−ＬＶ線に沿った模式断面図である。また、図５６に示す断面は、図５５中に示すＬＶＩ−ＬＶＩ線に沿った模式断面図である。まず、これら図５４ないし図５６を参照して、本実施の形態における波長変換部材の構造について説明する。なお、上述した本発明の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さない。
図５４に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈは、所定の厚みを有する略直方体形状の部材からなり、入射光の少なくとも一部を吸収して吸収した光とは異なる波長の光を出射する機能を有するものである。波長変換部材１０Ｈは、波長変換層１０１０、第１光透過性部材１００１および第２光透過性部材１００２の積層体によって構成されており、波長変換層１０１０は、第１光透過性部材１００１および第２光透過性部材１００２によって挟み込まれている。
波長変換層１０１０は、その一方の主表面を入射面１０１１として有しており、他方の主表面を出射面１０１２として有している。波長変換層１０１０の入射面１０１１は、上述した第１光透過性部材１００１によって覆われており、波長変換層１０１０の出射面１０１２は、上述した第２光透過性部材１００２によって覆われている。
ここで、第１光透過性部材１００１および第２光透過性部材１００２は、比較的脆弱な波長変換層１０１０を保護する目的で波長変換部材１０Ｈに具備されるものであり、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、尿素樹脂等の光透過性樹脂材料からなる基板や、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、イットリア等の光透過性無機材料からなる基板等にて構成される。代表的には、第１光透過性部材１００１および第２光透過性部材１００２としては、たとえばガラス基板にて構成される。なお、波長変換部材１０Ｈの波長変換層１０１０が十分な機械的強度を有している場合には、これら第１光透過性部材１００１および第２光透過性部材１００２を特に設ける必要はない。
波長変換部材１０Ｈの入射面１０１１には、発光素子から出射される励起光１００が第１光透過性部材１００１を介して照射される。入射面１０１１に照射された励起光１００は、波長変換部材１０Ｈの波長変換層１０１０の内部に導入され、導入された光の一部の波長が波長変換層１０１０の内部において変換される。波長変換部材１０Ｈの出射面１０１２からは、上述した波長変換後の光を含む光が波長変換光２００として第２光透過性部材１００２を介して外部に向けて出射される。
ここで、図５４に示すように、互いに直交する並進３軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）のうち、励起光１００および波長変換光２００の光軸をＺ軸方向に規定すると、上述した入射面１０１１および出射面１０１２は、いずれもＺ軸と直交するＸＹ平面にて構成されることになる。
なお、図示する波長変換部材１０Ｈは、偏平な平板状の外形を有しているが、波長変換部材の形状は、当該形状に限定されるものではなく、平板状以外の態様の直方体形状や円盤状の形状、円柱状の形状、多角柱状の形状等、どのような外形であってもよい。
図５５および図５６に示すように、波長変換部材１０Ｈの波長変換層１０１０は、半導体微粒子蛍光体１４の凝集体によって構成されている。すなわち、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈは、上述した本発明の実施の形態１に示した如くの、これら半導体微粒子蛍光体１４を封止する光透過性部材１３を具備していない。半導体微粒子蛍光体１４は、波長変換層１０１０の内部に導入された励起光１００を吸収してこれを波長変換することで異なる波長の光を発光するものであり、主として半導体微結晶粒子からなる部材である。なお、半導体微粒子蛍光体１４としては、上述した本発明の実施の形態１と同様のものが利用できる。
図５５および図５６に示すように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈにあっては、半導体微粒子蛍光体１４として２種の半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが含まれている。半導体微粒子蛍光体１４ａは、吸収した励起光１００を波長変換して長波長蛍光を発するものであり、半導体微粒子蛍光体１４ｂは、吸収した励起光１００を波長変換して短波長蛍光を発するものである。これら長波長蛍光を発する半導体微粒子蛍光体１４ａおよび短波長蛍光を発する半導体微粒子蛍光体１４ｂは、いずれも波長変換層１０１０を構成する凝集体に含まれている。
ここで、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈにあっては、波長変換層１０１０が半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの凝集体のみによって構成されており、当該凝集体に含まれる半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの粒子数に特定の異方性がもたされている。すなわち、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈにあっては、波長変換層１０１０を構成する凝集体に含まれる半導体微粒子蛍光体１４，１４ｂの量が方向によって異ならしめられている。より詳細には、図５５に示すように、波長変換部材１０Ｈの入射面１１と出射面１２とを結ぶ方向である光の進行方向に平行な方向（すなわちＺ軸方向）における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの粒子数が、上記光の進行方向に直交する方向（すなわちＸＹ平面内に含まれる方向）における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの粒子数よりも少なくなっている。
本実施の形態における波長変換部材１０Ｈにあっては、図５６に示すように、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂとしてほぼ同等の粒子径を有するものが用いられ、波長変換層１０１０のＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが六方格子状に規則的に配列されるとともに、図５５に示すように、Ｚ軸方向に沿って半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂが複数積み重なるように構成されている。このように構成された波長変換部材１０Ｈにあっては、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂがＸＹ面内方向において最密充填された状態にあるため、当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの粒子数を最大限にまで高めることが可能になるとともに、Ｚ軸方向に沿った半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの積み重ねられる量を任意に調節することができるため、その厚みを自由に設定することが可能になる。したがって、Ｚ軸方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの粒子数とＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの粒子数とを大きく異ならしめることが可能となり、光の再吸収を抑制しつつ発光効率を大幅に高めることが可能となる。なお、Ｚ軸方向に沿って半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂを積み重ねずに、そのＺ軸方向に沿った半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの数を１個にすることも可能である。
以上の構成とすることにより、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈにあっても、従来の波長変換部材に比較して半導体微粒子蛍光体による励起光の吸収率を高めつつ濃度消光の発生を抑制して高い発光効率を実現することが可能になる。その詳細なメカニズムは、上述した本発明の実施の形態１において説明したメカニズムと同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。
なお、上述した本実施の形態における波長変換部材１０Ｈにおいても、含有する半導体微粒子蛍光体１４の種類や数、濃度、波長変換部材１０Ｈに入射される励起光１００の種類等を適宜調整（半導体微粒子蛍光体１４の数（粒子数）については、異方性をもたせることを十分に考慮して調整）することにより、波長変換部材１０Ｈから出射される波長変換光２００の光量やスペクトルを自在に調整することができる。
図５７は、本実施の形態における波長変換部材の製造方法を示すフロー図である。次に、この図５７を参照して、本実施の形態における波長変換部材の製造方法について説明する。
上述した構造の波長変換部材１０Ｈを製造するにあたっては、図５７に示すように、まず、ステップＳ５０１において、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂを製作する。半導体微粒子蛍光体の製作方法としては、上述した既知の合成方法（たとえば液相合成法等）が利用できる。
次に、ステップＳ５０２において、半導体微粒子蛍光体を揮発性溶剤に添加して分散させることにより、半導体微粒子蛍光体が揮発性溶剤中において分散した分散液を作製する。ここで、使用する揮発性溶剤としては、たとえばトルエン、ヘキサン、エタノール等に代表される有機溶剤等が使用可能である。
次に、ステップＳ５０３において、分散液中に含まれる半導体微粒子蛍光体を凝集および沈殿させ、その後、分散液中に含まれる揮発性溶剤を揮発させることにより、半導体微粒子蛍光体の凝集体を製作する。このステップＳ５０３における半導体微粒子蛍光体の凝集および沈殿過程においては、半導体微粒子蛍光体の自己組織化が起こり、上述した如くの六方格子状等の半導体微粒子蛍光体の規則的な配列が実現されることになる。このとき、分散液中に含まれる半導体微粒子蛍光体の量を調節することにより、凝集体の厚みを所望のものに設定することも可能である。
その後、必要に応じて、ステップＳ５０３で得られた凝集体を挟み込むように、第１光透過性部材１００１および第２光透過性部材１００２を設ける。なお、予め第１光透過性部材１００１の主面上において半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂを析出させることとしてもよい。
以上により、図５５および図５６に示す如くの、半導体微粒子蛍光体１４ａ，１４ｂの粒子数に特定の異方性を有する、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈの製造が完了する。
以上において説明したように、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈの如くの構造およびその製造方法を採用することにより、上述した本発明の実施の形態１の場合と同様に、従来に比して発光効率の向上が図られた波長変換部材とすることができる。
なお、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈも、上述した本発明の実施の形態１における波長変換部材１０Ａと同様に、発光装置や画像表示装置に好適に組み込むことができる。その場合の発光装置や画像表示装置の具体的な構成は、上述した本発明の実施の形態８ないし１４に準じるものであるため、その説明は省略するが、本実施の形態における波長変換部材１０Ｈを具備した発光装置および画像表示装置とすることにより、上述した本発明の実施の形態８ないし１４の場合と同様に、従来に比して高い発光効率を有する発光装置および従来に比して高い発光効率（画面輝度）と優れた色再現性を実現する画像表示装置とすることができる。
以下においては、本発明が適用された波長変換部材、発光装置および画像表示装置と、本発明が適用されていない波長変換部材、発光装置および画像表示装置とを実際に試作し、これらの評価を行った試験内容および試験結果について詳細に説明する。
ここで、以下に示す実施例Ａ１〜Ａ１８は、本発明が適用された波長変換部材であり、比較例Ａ１〜Ａ１０は、本発明が適用されていない波長変換部材である。また、以下に示す実施例Ｂ１〜Ｂ１３は、本発明が適用された発光装置であり、比較例Ｂ１〜Ｂ８は、本発明が適用されていない発光装置である。また、以下に示す実施例Ｃ１〜Ｃ１１は、本発明が適用された画像表示装置であり、比較例Ｃ１〜Ｃ１０は、本発明が適用されていない画像表示装置である。
＜ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体の合成方法＞
実施例および比較例について説明するに先立ち、まずはこれら実施例および比較例において使用した半導体微粒子蛍光体の具体的な合成方法について説明する。実施例および比較例においては、半導体微粒子蛍光体として、主としてＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を使用した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体のコア部となるＩｎＰ微結晶粒子の合成方法について説明する。
まず、乾燥窒素雰囲気のグローブボックス内でトリオクチルホスフィン２００ｍＬとトリオクチルホスフィンオキシド１７．３ｇとを秤量してから、これらを混合することにより１０分間攪拌して混合溶媒Ａを得た。
その後、グローブボックス内にある混合溶媒Ａに、ＩＩＩ族金属元素原料である三塩化インジウム２．２ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）と半導体微粒子のＶ族元素原料であるトリストリメチルシリルホスフィン２．５ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）とを加えて混合した後に、２０℃で１０分間攪拌することにより原料溶液Ｂを得た。
次に、原料溶液Ｂを窒素雰囲気の圧力容器中で攪拌しながら７２時間加熱することにより、原料溶液Ｂに含まれる材料を合成させて合成溶液Ｃを得た。そして、合成反応終了後の合成溶液Ｃを室温まで自然放熱して冷却し、乾燥窒素雰囲気中で合成溶液Ｃを回収した。
この合成溶液Ｃに対して、貧溶媒の脱水メタノール２００ｍＬを加えることにより半導体微粒子蛍光体を析出させるという操作と、４０００ｒｐｍで１０分間遠心分離することにより半導体微粒子蛍光体を沈殿させるという操作と、脱水トルエンを加えることにより半導体微粒子蛍光体を再溶解させるという操作とをそれぞれ各１０回ずつ繰り返すという分級工程を行なうことにより、特定の粒子径の半導体微粒子蛍光体を含む脱水トルエン溶液Ｄを得た。そして、脱水トルエン溶液Ｄから脱水トルエン溶媒を蒸発させることにより、固体粉末Ｅを回収した。
この固体粉末Ｅの回折ピークを粉末Ｘ線回折により観察したところ、ＩｎＰの位置に回折ピークが見られたことから固体粉末ＥはＩｎＰ結晶であることを確認した。ここで、当該観察には、株式会社リガク製の粉末Ｘ線回折測定装置Ｕｌｔｉｍａ ＩＶを用いた。
さらに、固体粉末Ｅを透過型電子顕微鏡により直接観察し、２０個の粒子径を測定して、それぞれの粒子径の値の平均値から平均粒子径を算出することで、ＩｎＰ結晶の平均粒子径を確認することが出来た。ここで、当該観察には、日本電子株式会社製の透過型電子顕微鏡ＪＥＭ−２１００を用いた。
次に、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体のコア部となるＩｎＰ微結晶粒子の表面を、シェル部となるＺｎＳで被覆する合成方法について説明する。
まず、乾燥窒素雰囲気のグローブボックス内でＩｎＰコア部と、トリオクチルホスフィン２００ｍＬとトリオクチルホスフィンオキシド１７．３ｇとを秤量してから、これらを混合することにより１０分間攪拌して混合溶媒Ｆを得た。
その後、混合溶媒Ｆをフラスコ中で攪拌しながら、シェル成長温度に加熱した状態で、半導体微粒子シェル部のＩＩ族金属元素原料であるジエチル亜鉛１．２ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）と半導体微粒子シェル部のＶＩ族元素原料であるトリオクチルホスフィンサルファイド４．０ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）とを個別に８時間かけて徐々に滴下することにより、合成溶液Ｇを得た。
この合成溶液Ｇに対して、コア部での処理と同様に分級工程を行なうことにより、特定の粒子径の半導体微粒子蛍光体を含む脱水トルエン溶液Ｈを得た。そして、脱水トルエン溶液Ｈから脱水トルエン溶媒を蒸発させることにより、固体粉末Ｉを回収した。
この固体粉末Ｉを透過型電子顕微鏡により直接観察することで、ＩｎＰコア部の表面をＺｎＳシェルが覆った構造をした、コア／シェル構造のＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を確認することができた。また、当該観察により、本合成方法で合成したＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体は、コア部の粒子径が２．１ｎｍ〜３．８ｎｍ、コア部の粒子径分布が６％〜４０％であることを確認した。ここで、当該観察には、日本電子株式会社製の透過型電子顕微鏡ＪＥＭ−２１００を用いた。
また、脱水トルエン溶液Ｈを測定することで、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体の光学特性を測定した。発光ピーク波長は、４３０ｎｍ〜７２０ｎｍであり、発光半値幅は、３５ｎｍ〜９０ｎｍであることを確認した。発光効率は、最大で７０．９％に達した。ここで、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体の発光特性測定には、ＪＯＢＩＮ ＹＶＯＮ社製の蛍光分光光度計ＦｌｕｏｒｏＭａｘ−４を使用し、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体の吸収スペクトル測定には、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計Ｕ−４１００を用いた。
また、コア部の粒子径および粒子径分布ならびに光学特性は、合成条件や分級条件により変化することもあわせて確認を行なった。
＜実施例Ａ１〜Ａ１８および比較例Ａ１〜Ａ１０＞
図３０は、実施例Ａ１〜Ａ１８および比較例Ａ１〜Ａ１０に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等をまとめた表である。図３１は、実施例Ａ１に係る波長変換部材の発光スペクトルを示すグラフである。図３１においては、横軸に波長［ｎｍ］を表わし、縦軸に発光強度を示している。なお、図３０に示す波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）、吸収率および外部量子効率（ＥＱＥ）の測定には、大塚電子株式会社製の発光測定システムＭＣＰＤ−７０００を使用した。
まず、実施例および比較例に係る波長変換部材の具体的な製造方法について説明する。なお、実施例に係る波長変換部材は、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有する波長変換部材であり、比較例に係る波長変換部材は、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有しない波長変換部材である。また、実施例に係る波長変換部材においては、４５０ｎｍの励起光を９０％程度吸収し、各半導体微粒子蛍光体の発光が同程度の強度となるように、各種半導体微粒子蛍光体の量や光透過性部材の量を調整して製造した。
（実施例Ａ１）
実施例Ａ１では、図３０に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体０．２９ｍｇをトルエン溶媒に分散させた。この分散液をスライドガラス上に塗布し、トルエン溶媒を揮発させた。次に、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体５．３８ｍｇをトルエン溶媒に分散させ、この分散液をさらにスライドガラス上に塗布し、トルエン溶媒を揮発させた。
次に、シリコーン樹脂Ａ液を５１２．０ｍｇ、シリコーン樹脂Ｂ液を５０６．７ｍｇ秤量し、これらを混合した。混合後のシリコーン樹脂を上記スライドガラス上に塗布し、８０℃で１時間、１５０℃で５時間加熱硬化させた。その後、スライドガラスを除去することにより、実施例Ａ１に係る波長変換部材を得た。
実施例Ａ１に係る波長変換部材をＴＥＭで直接観察したところ、図３０に示すように、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体が六方格子状に配列している（図１５参照）とともに、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体が種類毎に層状に配列している（図１４参照）ことが確認された。
また、実施例Ａ１に係る波長変換部材を波長４５０ｎｍの青色光で励起したところ、図３１に示すような発光スペクトルが得られることが確認された。
また、図３０に示すように、実施例Ａ１に係る波長変換部材を波長４５０ｎｍの青色光で励起した場合に、ＩＱＥが５９．６％であり、ＥＱＥが５３．８％であることが確認されるとともに、実施例Ａ１に係る波長変換部材の波長４５０ｎｍの青色光に対する吸収率が、９０．３％であることが確認された。
（実施例Ａ２〜Ａ４）
実施例Ａ２〜Ａ４では、図３０に示すように、上述した実施例Ａ１の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、実施例Ａ１との相違点は、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体およびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体の含有量である。なお、当該実施例Ａ２〜Ａ４に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
（実施例Ａ５〜Ａ８）
実施例Ａ５〜Ａ８では、図３０に示すように、上述した実施例Ａ１〜Ａ４の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、実施例Ａ１〜Ａ４との相違点は、半導体微粒子蛍光体の積層順である。すなわち、実施例Ａ５〜Ａ８においては、先にＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体を含む分散液をスライドガラス上に塗布し、その後ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体を含む分散液をさらに上記スライドガラス上に塗布した。なお、当該実施例Ａ５〜Ａ８に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
（実施例Ａ９〜Ａ１１）
実施例Ａ９では、図３０に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ黄色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、実施例Ａ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数である。なお、当該実施例Ａ９に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
実施例Ａ１０では、図３０に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ黄色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、実施例Ａ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数である。なお、当該実施例Ａ１０に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
実施例Ａ１１では、図３０に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ黄色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、実施例Ａ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数である。なお、当該実施例Ａ１１に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
（実施例Ａ１２〜Ａ１４）
実施例Ａ１２〜Ａ１４では、図３０に示すように、上述した実施例Ａ１の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、実施例Ａ１との相違点は、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体およびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体の含有量であり、実施例Ａ１２〜Ａ１４においては、上述した実施例Ａ２〜Ａ４よりも大幅にこれらの含有量を変化させることでこれら半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を変化させている。なお、当該実施例Ａ１２〜Ａ１４に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
（実施例Ａ１５）
実施例Ａ１５では、図３０に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１１に示す如くの製造方法に従って製造した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体０．２９ｍｇおよびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体５．４０ｍｇを混合し、その後これらをトルエン溶媒に分散させた。この分散液をスライドガラス上に塗布し、トルエン溶媒を揮発させた。
次に、シリコーン樹脂Ａ液を５１２．２ｍｇ、シリコーン樹脂Ｂ液を４９７．４ｍｇ秤量し、これらを混合した。混合後のシリコーン樹脂を上記スライドガラス上に塗布し、８０℃で１時間、１５０℃で５時間加熱硬化させた。その後、スライドガラスを除去することにより、実施例Ａ１５に係る波長変換部材を得た。
実施例Ａ１５に係る波長変換部材をＴＥＭで直接観察したところ、図３０に示すように、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体が六方格子状に配列している（図１０参照）とともに、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体が層状に配列している（図９参照）ことが確認された。
また、図３０に示すように、実施例Ａ１５に係る波長変換部材を波長４５０ｎｍの青色光で励起した場合に、ＩＱＥが４９．０％であり、ＥＱＥが４５．２％であることが確認されるとともに、実施例Ａ１２に係る波長変換部材の波長４５０ｎｍの青色光に対する吸収率が、９２．４％であることが確認された。
（実施例Ａ１６〜Ａ１８）
実施例Ａ１６〜Ａ１８では、図３０に示すように、上述した実施例Ａ１５の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１１に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、実施例Ａ１５との相違点は、主としてＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体およびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体の含有量である。なお、当該実施例Ａ１６〜Ａ１８に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
（比較例Ａ１）
比較例Ａ１では、図３０に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体０．２９ｍｇおよびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体５．４８ｍｇを混合した。次に、シリコーン樹脂Ａ液を５０１．６ｍｇ、シリコーン樹脂Ｂ液を５１１．２ｍｇ秤量し、これらを混合した。
混合後のシリコーン樹脂に上記混合後の半導体微粒子蛍光体を混合して分散させ、これをスライドガラス上に塗布し、８０℃で１時間、１５０℃で５時間加熱硬化させた。その後、スライドガラスを除去することにより、比較例Ａ１に係る波長変換部材を得た。
比較例Ａ１に係る波長変換部材をＴＥＭで直接観察したところ、図３０に示すように、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体がランダムに分散している（図５１参照）とともに、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体がランダムに分散している（図５０参照）ことが確認された。
また、図３０に示すように、比較例Ａ１に係る波長変換部材を波長４５０ｎｍの青色光で励起した場合に、ＩＱＥが３３．５％であり、ＥＱＥが３０．３％であることが確認されるとともに、比較例Ａ１に係る波長変換部材の波長４５０ｎｍの青色光に対する吸収率が、９０．３％であることが確認された。
（比較例Ａ２〜Ａ４）
比較例Ａ２〜Ａ４では、図３０に示すように、上述した比較例Ａ１の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、比較例Ａ１との相違点は、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体およびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体の含有量である。なお、当該比較例Ａ２〜Ａ４に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
（比較例Ａ５〜Ａ７）
比較例Ａ５〜Ａ７は、図３０に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ黄色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、比較例Ａ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数である。なお、当該比較例Ａ５に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
比較例Ａ６では、図３０に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ黄色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、比較例Ａ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数である。なお、当該比較例Ａ６に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
比較例Ａ７では、図３０に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ黄色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、比較例Ａ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数である。なお、当該比較例Ａ７に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
（比較例Ａ８〜Ａ１０）
比較例Ａ８〜Ａ１０では、図３０に示すように、上述した比較例Ａ１の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造した。ここで、比較例Ａ１との相違点は、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体およびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体の含有量であり、比較例Ａ８〜Ａ１０においては、上述した比較例Ａ２〜Ａ４よりも大幅にこれらの含有量を変化させることでこれら半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を変化させている。なお、当該比較例Ａ８〜Ａ１０に係る波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３０に示している。
［検討Ａ１］
まず、波長変換部材の製造方法の違いが半導体微粒子蛍光体の分散状態に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ａ１、実施例Ａ１５および比較例Ａ１を参照する。
実施例Ａ１、実施例Ａ１５および比較例Ａ１においては、いずれも半導体微粒子蛍光体の含有量とシリコーン樹脂の含有量とがほぼ同等とされている。しかしながら、上述した製造方法の違いにより、波長変換部材中における半導体微粒子蛍光体の分散状態に図３０に示す如くの違いが生じた。
図３０に示すように、実施例Ａ１および実施例Ａ１５においては、ＸＹ平面内において規則的に半導体微粒子蛍光体が配列しているのに対し、比較例Ａ１においては、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体が無秩序に位置している。これは、実施例Ａ１および実施例Ａ１５においては、半導体微粒子蛍光体を揮発性溶剤に分散させた状態でスライドに塗布し、その後揮発性溶剤を揮発させたためであると考えられる。より詳細には、揮発性溶剤の揮発が進むと、揮発性溶剤がスライド上に厚さ数ｎｍ〜数十ｎｍ程度で覆う状態になると考えられ、このときに半導体微粒子蛍光体が自己組織化によって層状に規則的に配列するものと考えられる。また、実施例Ａ１および実施例Ａ１５に係る波長変換部材が、いずれも図１４および図９に示すように、半導体微粒子蛍光体が波長変換部材の片面側に局在していることも確認された。
また、ここでは、その詳細な説明は省略するが、別の製造方法を用いて波長変換部材を製造した場合に、半導体微粒子蛍光体が波長変換部材の中央あるいは全域に存在するものも作製できることを確認した。しかしながら、製造の容易化や大量生産の適合性から判断する限り、上述した実施例Ａ１および実施例Ａ１５において採用した図１６および図１１の如くの製造方法が好適であると判断される。
また、実施例Ａ１および実施例Ａ１５においては、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体がＸＹ平面内において六方格子状に配列することが確認された。一方、赤色発光のＣｄＳｅ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体（粒子径５．２ｎｍ）と緑色発光のＣｄＳｅ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体（粒子径２．３ｎｍ）を用いて、実施例Ａ１と同様の構造の波長変換部材を製造したところ、これらＣｄＳｅ／Ｚｎｓ半導体微粒子蛍光体が正方格子状に配列する（図１３参照）ことが確認された。これは、複数種類の半導体微粒子蛍光体を混合充填する場合に、半導体微粒子蛍光体の粒子径の違いが影響しているものと考えられる。すなわち、種類の異なる半導体微粒子蛍光体の粒子径の差が小さい場合には、六方格子状に配列したほうがより安定化するものと考えられる。
［検討Ａ２］
次に、半導体微粒子蛍光体の分散状態の違いが波長変換部材の発光効率に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ａ１、実施例Ａ１５および比較例Ａ１を参照する。
実施例Ａ１、実施例Ａ１５および比較例Ａ１においては、いずれも半導体微粒子蛍光体の含有量とシリコーン樹脂の含有量とがほぼ同等とされている。しかしながら、実施例Ａ１、実施例Ａ１５、比較例Ａ１に係る波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）は、図３０に示すように、それぞれ５９．６％、４９．０％、３３．５％であった。このように、実施例Ａ１および実施例Ａ１５に係る波長変換部材では、いずれも比較例Ａ１に係る波長変換部材よりも高い内部量子効率（ＩＱＥ）が得られることが確認できた。
以上の結果は、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性をもたせることにより、波長変換部材の発光効率を向上させることができることを意味している。すなわち、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くすることにより、蛍光の再吸収が抑制できて波長変換部材の発光効率が向上したものと判断される。
また、図３０に示すように、実施例Ａ１および実施例Ａ１５に係る波長変換部材にあっては、比較例Ａ１に係る波長変換部材よりも励起光の吸収率が向上するとともに、外部量子効率（ＥＱＥ）も向上している。これは、実施例Ａ１および実施例Ａ１５に係る波長変換部材においては、比較例Ａ１に係る波長変換部材よりも、ＸＹ平面内における半導体微粒子蛍光体の分散濃度が高まったためであると考えられる。
［検討Ａ３］
次に、半導体微粒子蛍光体の分散状態および濃度の違いが波長変換部材の発光効率に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ａ１〜Ａ４、実施例Ａ１５〜Ａ１８および比較例Ａ１〜Ａ４を参照する。図３２は、実施例Ａ１〜Ａ４、実施例Ａ１５〜Ａ１８および比較例Ａ１〜Ａ４における、半導体微粒子蛍光体の４５０ｎｍの青色光に対する吸収率と波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）との相関関係を示すグラフである。図３２においては、横軸に半導体微粒子蛍光体の４５０ｎｍの青色光に対する吸収率［％］を表わし、縦軸に波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）［％］を表わしている。
図３２に示すように、半導体微粒子蛍光体の分散状態が異なる、実施例Ａ１〜Ａ４と、実施例Ａ１５〜Ａ１８と、比較例Ａ１〜Ａ４とを比較した場合に、いずれの場合においても、半導体微粒子蛍光体の励起光の吸収率が高くなるにつれて、波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）が低下する傾向が見られる。これは、半導体微粒子蛍光体の吸収率を増加させるために半導体微粒子蛍光体の濃度を高めた場合に、濃度消光による蛍光の再吸収が増加して損失が大きくなったためであると考えられる。
しかしながら、図３２に示すように、比較例Ａ１〜Ａ４よりも実施例Ａ１５〜Ａ１８の方が、半導体微粒子蛍光体の濃度の増加に対する内部量子効率（ＩＱＥ）の低下率が小さくなっていることが確認できる。これは、ＸＹ平面内における半導体微粒子蛍光体の濃度が向上しているために、蛍光の再吸収が比較的抑制できた結果であると考えられる。
また、図３２に示すように、実施例Ａ１５〜Ａ１８よりも実施例Ａ１〜Ａ４の方が、さらに半導体微粒子蛍光体の濃度の増加に対する内部量子効率（ＩＱＥ）の低下率が小さくなっていることが確認できる。これは、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体をその種類毎に分離して層状に積層したために、蛍光の再吸収がさらに抑制できた結果であると考えられる。
以上の結果は、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くし、さらにＺ軸方向においても半導体微粒子蛍光体を種類毎に分離して層状に積層することにより、蛍光の再吸収が抑制できて波長変換部材の発光効率が向上することを意味している。
［検討Ａ４］
次に、半導体微粒子蛍光体を種類毎に発光波長および粒子径に基づいて層状に積層する場合に、その積層順の違いが波長変換部材の発光効率に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ａ１〜Ａ４、実施例Ａ５〜Ａ８および比較例Ａ１〜Ａ４を参照する。図３３は、実施例Ａ１〜Ａ４、実施例Ａ５〜Ａ８および比較例Ａ１〜Ａ４における、半導体微粒子蛍光体の４５０ｎｍの青色光に対する吸収率と波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）との相関関係を示すグラフである。図３３においては、横軸に半導体微粒子蛍光体の４５０ｎｍの青色光に対する吸収率［％］を表わし、縦軸に波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）［％］を表わしている。
図３３に示すように、半導体微粒子蛍光体の分散状態または積層順が異なる、実施例Ａ１〜Ａ４と、実施例Ａ５〜Ａ８と、比較例Ａ１〜Ａ４とを比較した場合に、いずれの場合においても、半導体微粒子蛍光体の励起光の吸収率が高くなるにつれて、波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）が低下する傾向が見られる。これは、半導体微粒子蛍光体の吸収率を増加させるために半導体微粒子蛍光体の濃度を高めた場合に、濃度消光による蛍光の再吸収が増加して損失が大きくなったためであると考えられる。
しかしながら、図３３に示すように、比較例Ａ１〜Ａ４よりも実施例Ａ５〜Ａ８の方が、半導体微粒子蛍光体の濃度の増加に対する内部量子効率（ＩＱＥ）の低下率が小さくなっていることが確認できる。これは、ＸＹ平面内における半導体微粒子蛍光体の濃度が向上しているために、蛍光の再吸収が比較的抑制できた結果であると考えられる。
また、図３３に示すように、実施例Ａ５〜Ａ８よりも実施例Ａ１〜Ａ４の方が、さらに半導体微粒子蛍光体の濃度の増加に対する内部量子効率（ＩＱＥ）の低下率が小さくなっていることが確認できる。これは、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体をその種類毎に分離して層状に積層し、かつ発光波長が長く粒子径の大きい種類の半導体微粒子蛍光体を波長変換部材の入射面側に配置したために、傾向の再吸収がさらに抑制できた結果であると考えられる。より詳細には、実施例Ａ１〜Ａ４においては、緑色半導体微粒子蛍光体を赤色半導体微粒子蛍光体よりも波長変換部材の出射面側に配置したために、緑色半導体微粒子蛍光体の発する蛍光を赤色半導体微粒子蛍光体が再吸収せずに光の損失が生じ難いのに対し、実施例Ａ５〜Ａ８においては、赤色半導体微粒子蛍光体を緑色半導体微粒子蛍光体よりも波長変換部材の出射面側に配置したために、赤色半導体微粒子蛍光体の発する蛍光を緑色半導体微粒子蛍光体が再吸収して光の損失が発生し易くなったためであると考えられる。
以上の結果は、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くし、さらにＺ軸方向においても半導体微粒子蛍光体を種類毎に分離して発光波長および粒子径に基づいて層状に積層することにより、蛍光の再吸収が抑制できて波長変換部材の発光効率が向上することを意味している。
［検討Ａ５］
次に、半導体微粒子蛍光体の種類の数の違いが波長変換部材の発光効率に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ａ１，Ａ９〜Ａ１１および比較例Ａ１，Ａ５〜Ａ７を参照する。図３４は、実施例Ａ１，Ａ９〜Ａ１１および比較例Ａ１，Ａ５〜Ａ７における、半導体微粒子蛍光体の種類の数と波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）との相関関係を示すグラフである。図３４においては、横軸に半導体微粒子蛍光体の種類の数を表わし、縦軸に波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）［％］を表わしている。
図３４に示すように、半導体微粒子蛍光体の分散状態が異なる、実施例Ａ１，Ａ９〜Ａ１１と、比較例Ａ１，Ａ５〜Ａ７とを比較した場合に、いずれの場合においても、波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体の種類の数が増加するにつれて、波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）が低下する傾向が見られる。これは、半導体微粒子蛍光体の種類の数が増加するにつれて、蛍光の再吸収が生じる割合が増加するためと考えられ。したがって、当該観点からは、半導体微粒子蛍光体の種類の数としては、より少ないことが好ましいことが確認された。
［検討Ａ６］
次に、半導体微粒子蛍光体の分散状態の違いが波長変換部材の薄型化に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ａ１，Ａ１２〜Ａ１４および比較例Ａ１，Ａ８〜Ａ１０を参照する。図３５は、実施例Ａ１，Ａ１２〜Ａ１４および比較例Ａ１，Ａ８〜Ａ１０における各種試作結果を示す表である。
図３５に示すように、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有する実施例Ａ１，Ａ１２〜Ａ１４に係る波長変換部材にあっては、半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を３０．４μｍにまで薄型化した場合にも、波長４５０ｎｍの励起光を９０．３％の吸収率で吸収することが確認された。しかしながら、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有しない比較例Ａ１，Ａ８〜Ａ１０に係る波長変換部材にあっては、半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を最小で７３．６μｍにまでしか薄型化できなかった。
以上の結果は、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くすることにより、励起光の吸収率を高く維持したまま波長変換部材を薄型化できることを意味している。
ここで、図３５に示すように、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有する波長変換部材とすることにより、励起光の進行方向に沿っての１μｍあたりの吸光度を０．０２以上（実施例Ａ１３においては、当該吸光度が０．０２４、実施例Ａ１４においては、当該吸光度が０．０３３）にまで高めることができる。この値は、波長変換部材の発光効率の向上と薄型化の両立を考慮した場合に、従来の波長変換部材に比して非常に優れた値であり、上述した本発明の実施の形態における波長変換部材の製造方法を採用した場合にはじめて実現できる値である。
また、図３５に示すように、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有する波長変換部材とすることにより、励起光の進行方向に沿っての厚みが０．５ｎｍ以上５０μｍ以下（実施例Ａ１３においては、当該厚みが４２．２μｍ、実施例Ａ１４においては、当該厚みが３０．４μｍ）であり、かつ入射した励起光の９０％以上を吸収（実施例Ａ１３においては、吸収率が９０．４％、実施例Ａ１４においては、吸収率が９０．３％）して波長変換する波長変換部材を実現することもできる。なお、上述した本発明の実施の形態における波長変換部材の製造方法を採用することにより、半導体微粒子蛍光体の粒子径から考慮して、理論的に波長変換部材の厚みを０．５ｎｍ程度にまで薄型化することが可能である。したがって、上記条件の波長変換部材とすることにより、波長変換部材の発光効率の向上と薄型化の両立を最大限得ることが可能になる。
なお、以上においては、波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体としてＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を使用した場合の試験結果を実施例Ａ１〜Ａ１８および比較例Ａ１〜Ａ１０として例示して説明を行なったが、他の種類の半導体微粒子蛍光体を使用した場合にも、同様の傾向が見られることが実験的に確認されている。すなわち、種々の半導体微粒子蛍光体を用いて波長変換部材を試作して評価を行なった結果、半導体微粒子蛍光体の分散状態の違いが波長変換部材の発光効率に与える影響が、上述したＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を用いて波長変換部材の場合と同様であることが本発明者によって確認されている。
図３６は、上記種々の半導体微粒子蛍光体を用いて製造した波長変換部材における、半導体微粒子蛍光体の４５０ｎｍの青色光を使用した場合の波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）を示すグラフである。ここで、図３６においては、横軸に半導体微粒子蛍光体の種類を表わし、縦軸に波長変換部材の内部量子効率（ＩＱＥ）［％］を表わしている。
図３６に示すように、半導体微粒子蛍光体として、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を用いた場合のみならず、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ半導体微粒子蛍光体、ＩｎＰ／ＺｎＳ／ＳｉＯ2半導体微粒子蛍光体、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体、ＩｎＮ／ＧａＮ半導体微粒子蛍光体、Ｇａ0.4Ｉｎ0.6Ｎ／ＧａＮ半導体微粒子蛍光体、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体、ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を用いた場合にも、波長変換部材の発光効率が向上することが確認されている。
＜実施例Ｂ１〜Ｂ１３および比較例Ｂ１〜Ｂ８＞
図３７は、実施例Ｂ１〜Ｂ１３および比較例Ｂ１〜Ｂ８に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等をまとめた表である。図３８は、実施例Ｂ１に係る発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。図３８においては、横軸に波長［ｎｍ］を表わし、縦軸に発光強度を示している。なお、図３７に示す発光装置の発光効率、演色性指数Ｒａ、色温度Ｔｃｐおよび色度座標（ｕ′，ｖ′）の測定には、大塚電子株式会社製の発光測定システムＭＣＰＤ−７０００を使用した。
まず、実施例および比較例に係る発光装置に具備させた波長変換部材の具体的な製造方法について説明する。なお、実施例に係る発光装置は、波長変換部材として上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有する波長変換部材を具備させたものであり、比較例に係る発光装置は、波長変換部材として上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有しない波長変換部材を具備させたものである。また、実施例に係る発光装置に具備させた波長変換部材においては、４５０ｎｍの励起光を９０％程度吸収し、各半導体微粒子蛍光体の発光が同程度の強度となるように、各種半導体微粒子蛍光体の量や光透過性部材の量を調整して製造した。
（実施例Ｂ１）
実施例Ｂ１では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体１．３２ｍｇをトルエン溶媒に分散させた。この分散液を上記青色ＬＥＤ上に塗布し、トルエン溶媒を揮発させた。次に、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体５．７６ｍｇをトルエン溶媒に分散させ、この分散液をさらに上記青色ＬＥＤ上に塗布し、トルエン溶媒を揮発させた。
次に、シリコーン樹脂Ａ液を５１２．０ｍｇ、シリコーン樹脂Ｂ液を４９０．９ｍｇ秤量し、これらを混合した。混合後のシリコーン樹脂を上記青色ＬＥＤ上に塗布し、８０℃で１時間、１５０℃で５時間加熱硬化させることにより、実施例Ｂ１に係る発光装置を得た。
実施例Ｂ１に係る発光装置に具備させた波長変換部材をＴＥＭで直接観察したところ、図３７に示すように、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体が六方格子状に配列している（図１５参照）とともに、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体が種類毎に層状に配列している（図１４参照）ことが確認された。
また、実施例Ｂ１に係る発光装置を発光させたところ、図３８に示すような発光スペクトルが得られることが確認された。
また、図３７に示すように、実施例Ｂ１に係る発光装置の発光効率が５３．５ｌｍ／Ｗであり、演色性指数Ｒａが７０．０であり、色温度が４９３４Ｋであり、色度座標（ｕ′，ｖ′）が（０．２０３，０．５００）であることが確認された。
（実施例Ｂ２）
実施例Ｂ２では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１１に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体１．１３ｍｇおよびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体７．７０ｍｇを混合し、その後これらをトルエン溶媒に分散させた。この分散液を上記青色ＬＥＤ上に塗布し、トルエン溶媒を揮発させた。
次に、シリコーン樹脂Ａ液を４９０．０ｍｇ、シリコーン樹脂Ｂ液を４９２．７ｍｇ秤量し、これらを混合した。混合後のシリコーン樹脂を上記青色ＬＥＤ上に塗布し、８０℃で１時間、１５０℃で５時間加熱硬化させることにより、実施例Ｂ２に係る発光装置を得た。
実施例Ｂ２に係る発光装置に具備させた波長変換部材をＴＥＭで直接観察したところ、図３７に示すように、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体が六方格子状に配列している（図１０参照）とともに、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体が層状に配列している（図９参照）ことが確認された。
また、図３７に示すように、実施例Ｂ２に係る発光装置の発光効率が３５．８ｌｍ／Ｗであり、演色性指数Ｒａが６８．８であり、色温度が４９１４Ｋであり、色度座標（ｕ′，ｖ′）が（０．２１０，０．４９０）であることが確認された。
（実施例Ｂ３）
実施例Ｂ３では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。ここで、実施例Ｂ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の積層順である。すなわち、実施例Ｂ３においては、先にＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体を含む分散液を青色ＬＥＤ上に塗布し、その後ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体を含む分散液をさらに上記青色ＬＥＤ上に塗布した。なお、当該実施例Ｂ３に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、光学特性等を図３７に示している。
（実施例Ｂ４〜Ｂ６）
実施例Ｂ４では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ黄色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。ここで、実施例Ｂ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数である。なお、当該実施例Ｂ４に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
実施例Ｂ５では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ黄色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。ここで、実施例Ｂ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数である。なお、当該実施例Ｂ５に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
実施例Ｂ６では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ黄色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。ここで、実施例Ｂ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数である。なお、当該実施例Ｂ６に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
（実施例Ｂ７〜Ｂ９）
実施例Ｂ７〜Ｂ９では、図３７に示すように、上述した実施例Ｂ１の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。ここで、実施例Ｂ１との相違点は、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体およびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体の含有量であり、実施例Ｂ７〜Ｂ９においては、これらの含有量を大幅に変化させることでこれら半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を変化させている。なお、当該実施例Ｂ７〜Ｂ９に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
（実施例Ｂ１０〜Ｂ１３）
実施例Ｂ１０では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４０５ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青紫色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。ここで、実施例Ｂ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光素子の種類である。なお、当該実施例Ｂ１０に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
実施例Ｂ１１では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＤとを組み合わせて図１９に示す如くの発光装置を製造した。ここで、実施例Ｂ１との相違点は、発光素子の種類である。なお、当該実施例Ｂ１１に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
実施例Ｂ１２では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４０５ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青紫色ＬＤとを組み合わせて図１９に示す如くの発光装置を製造した。ここで、実施例Ｂ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光素子の種類である。なお、当該実施例Ｂ１２に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
実施例Ｂ１３では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４８０ｎｍであるＦＩｒｐｉｃ発光層を有する青色ＥＬとを組み合わせて図２０に示す如くの発光装置を製造した。ここで、実施例Ｂ１との相違点は、発光素子の種類である。なお、当該実施例Ｂ１３に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
（比較例Ｂ１）
比較例Ｂ１では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体０．９２ｍｇおよびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体９．６５ｍｇを混合した。次に、シリコーン樹脂Ａ液を５０８．５ｍｇ、シリコーン樹脂Ｂ液を４９７．１ｍｇ秤量し、これらを混合した。
混合後のシリコーン樹脂に上記混合後の半導体微粒子蛍光体を混合して分散させ、これを青色ＬＥＤ上に塗布し、８０℃で１時間、１５０℃で５時間加熱硬化させることにより、比較例Ｂ１に係る発光装置を得た。
比較例Ａ１に係る発光装置に具備させた波長変換部材をＴＥＭで直接観察したところ、図３０に示すように、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体がランダムに分散している（図５１参照）とともに、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体がランダムに分散している（図５０参照）ことが確認された。
また、図３７に示すように、比較例Ｂ１に係る発光装置の発光効率が２７．１ｌｍ／Ｗであり、演色性指数Ｒａが６８．５であり、色温度が４９７４Ｋであり、色度座標（ｕ′，ｖ′）が（０．２１０，０．４８７）であることが確認された。
（比較例Ｂ２〜Ｂ４）
比較例Ｂ２〜Ｂ４では、図３７に示すように、上述した比較例Ｂ１の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。ここで、比較例Ｂ１との相違点は、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体およびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体の含有量であり、大幅にこれらの含有量を変化させることでこれら半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を変化させている。なお、当該比較例Ｂ２〜Ｂ４に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
（比較例Ｂ５〜Ｂ８）
比較例Ｂ５では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４０５ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青紫色ＬＥＤとを組み合わせて図１８に示す如くの発光装置を製造した。ここで、比較例Ｂ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光素子の種類である。なお、当該比較例Ｂ５に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
比較例Ｂ６では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＤとを組み合わせて図１９に示す如くの発光装置を製造した。ここで、比較例Ｂ１との相違点は、発光素子の種類である。なお、当該比較例Ｂ６に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
比較例Ｂ７では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４０５ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青紫色ＬＤとを組み合わせて図１９に示す如くの発光装置を製造した。ここで、比較例Ｂ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光素子の種類である。なお、当該比較例Ｂ７に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
比較例Ｂ８では、図３７に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４８０ｎｍであるＦＩｒｐｉｃ発光層を有する青色ＥＬとを組み合わせて図２０に示す如くの発光装置を製造した。ここで、比較例Ｂ１との相違点は、発光素子の種類である。なお、当該比較例Ｂ８に係る発光装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該発光装置の光学特性等を図３７に示している。
［検討Ｂ１］
まず、波長変換部材の製造方法の違いが半導体微粒子蛍光体の分散状態に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｂ１、実施例Ｂ２および比較例Ｂ１を参照する。
実施例Ｂ１、実施例Ｂ２および比較例Ｂ１においては、いずれも半導体微粒子蛍光体の含有量とシリコーン樹脂の含有量とがほぼ同等とされている。しかしながら、上述した製造方法の違いにより、波長変換部材中における半導体微粒子蛍光体の分散状態に図３７に示す如くの違いが生じた。
図３７に示すように、実施例Ｂ１および実施例Ｂ２においては、ＸＹ平面内において規則的に半導体微粒子蛍光体が配列しているのに対し、比較例Ｂ１においては、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体が無秩序に位置している。これは、実施例Ｂ１および実施例Ｂ２においては、半導体微粒子蛍光体を揮発性溶剤に分散させた状態で青色ＬＥＤに塗布し、その後揮発性溶剤を揮発させたためであると考えられる。より詳細には、揮発性溶剤の揮発が進むと、揮発性溶剤が青色ＬＥＤ上に厚さ数ｎｍ〜数十ｎｍ程度で覆う状態になると考えられ、このときに半導体微粒子蛍光体が自己組織化によって層状に規則的に配列するものと考えられる。
また、実施例Ｂ１および実施例Ｂ２に係る発光装置の波長変換部材が、いずれも図１４および図９に示すように、半導体微粒子蛍光体が波長変換部材の片面側に局在していることも確認された。さらに、実施例Ｂ１および実施例Ｂ２においては、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体がＸＹ平面内において六方格子状に配列することが確認された。
［検討Ｂ２］
次に、半導体微粒子蛍光体の分散状態の違いが発光装置の発光効率に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｂ１、実施例Ｂ２および比較例Ｂ１を参照する。
実施例Ｂ１、実施例Ｂ２および比較例Ｂ１においては、いずれも半導体微粒子蛍光体の含有量とシリコーン樹脂の含有量とがほぼ同等とされている。しかしながら、実施例Ｂ１、実施例Ｂ２、比較例Ｂ１に係る発光装置の発光効率は、図３７に示すように、それぞれ５３．５ｌｍ／Ｗ、３５．８ｌｍ／Ｗ、２７．１ｌｍ／Ｗであった。このように、実施例Ｂ１および実施例Ｂ２に係る発光装置では、いずれも比較例Ｂ１に係る発光装置よりも高い発光効率が得られることが確認できた。
以上の結果は、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性をもたせることにより、発光装置の発光効率を向上させることができることを意味している。すなわち、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くすることにより、蛍光の再吸収が抑制できて発光装置の発光効率が向上したものと判断される。
また、特にその詳細は示さないが、実施例Ｂ１および実施例Ｂ２に係る発光装置の波長変換部材にあっては、比較例Ｂ１に係る発光装置の波長変換部材よりも励起光の吸収率が向上するとともに、外部量子効率（ＥＱＥ）も向上していることが確認された。これは、実施例Ｂ１および実施例Ｂ２に係る発光装置の波長変換部材においては、比較例Ｂ１に係る発光装置の波長変換部材よりも、ＸＹ平面内における半導体微粒子蛍光体の分散濃度が高まったためであると考えられる。
［検討Ｂ３］
次に、半導体微粒子蛍光体を種類毎に発光波長および粒子径に基づいて層状に積層する場合に、その積層順の違いが発光装置の発光効率に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｂ１、実施例Ｂ２および比較例Ｂ１を参照する。
図３７に示すように、半導体微粒子蛍光体の分散状態または積層順が異なる、実施例Ｂ１と、実施例Ｂ３と、比較例Ｂ１とを比較した場合に、比較例Ｂ１よりも実施例Ｂ１および実施例Ｂ３の方が、発光装置の発光効率が高くなっていることが確認できる。これは、波長変換部材のＸＹ平面内における半導体微粒子蛍光体の濃度が向上しているために、蛍光の再吸収が比較的抑制できた結果であると考えられる。
また、図３７に示すように、実施例Ｂ３よりも実施例Ｂ１の方が、さらに発光装置の発光効率が高くなっていることが確認できる。これは、波長変換部材のＺ軸方向に半導体微粒子蛍光体をその種類毎に分離して層状に積層し、かつ発光波長が長く粒子径の大きい種類の半導体微粒子蛍光体を波長変換部材の入射面側に配置したために、傾向の再吸収がさらに抑制できた結果であると考えられる。より詳細には、実施例Ｂ１においては、緑色半導体微粒子蛍光体を赤色半導体微粒子蛍光体よりも波長変換部材の出射面側に配置したために、緑色半導体微粒子蛍光体の発する蛍光を赤色半導体微粒子蛍光体が再吸収せずに光の損失が生じ難いのに対し、実施例Ｂ３においては、赤色半導体微粒子蛍光体を緑色半導体微粒子蛍光体よりも波長変換部材の出射面側に配置したために、赤色半導体微粒子蛍光体の発する蛍光を緑色半導体微粒子蛍光体が再吸収して光の損失が発生し易くなったためであると考えられる。
以上の結果は、波長変換部材のＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くし、さらにＺ軸方向においても半導体微粒子蛍光体を種類毎に分離して発光波長および粒子径に基づいて層状に積層することにより、蛍光の再吸収が抑制できて波長変換部材の発光効率が向上することを意味している。
［検討Ｂ４］
次に、半導体微粒子蛍光体の種類の数の違いが発光装置の発光効率および演色性指数に与える影響と、半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルの半値幅の違いが発光装置の演色性指数に与える影響とについて検討する。当該検討には、実施例Ｂ１，Ｂ４〜Ｂ６を参照する。図３９は、実施例Ｂ１，Ｂ４〜Ｂ６における、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光装置の発光効率および演色性指数Ｒａとの相関関係を示すグラフである。図３９においては、横軸に半導体微粒子蛍光体の種類の数を表わし、縦軸に発光装置の発光効率［ｌｍ／Ｗ］および演色性指数を表わしている。また、図４０は、実施例Ｂ１，Ｂ４〜Ｂ６における、半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルの半値幅と発光装置の演色性指数との相関関係を示すグラフである。図４０においては、横軸に半導体微粒子蛍光体の半値幅［ｎｍ］を表わし、縦軸に発光装置の演色性指数を表わしている。
図３９に示すように、波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体の種類の数が増加するにつれて、発光装置の発光効率が低下する傾向が見られる。これは、半導体微粒子蛍光体の種類の数が増加するにつれて、蛍光の再吸収が生じる割合が増加するためと考えられ、当該観点からは、半導体微粒子蛍光体の種類の数としては、より少ないことが好ましいことが確認された。
一方、図３９に示すように、波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体の種類の数が増加するにつれて、発光装置の演色性指数Ｒａが向上する傾向が見られる。これは、半導体微粒子蛍光体の種類の数が増加するにつれて、発光装置の発光スペクトルがより連続的なスペクトルに近づくためと考えられ、当該観点からは、半導体微粒子蛍光体の種類の数としては、より多いことが好ましいことが確認された。
以上の結果より、発光効率と演色性指数の両立が可能となる実用性の高い発光装置を実現するためには、発光装置に具備される波長変換部材として、半導体微粒子蛍光体の種類の数が２〜４種であるものを使用することが好ましいことが確認された。
また、図４０に示すように、波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体の半値幅の広いものを使用した発光装置の方が、波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体の半値幅の狭いものを使用した発光装置に比べて、演色性指数が向上している傾向が見られた。したがって、発光装置に組み込まれる波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体の半値幅としては、５０ｎｍ以上とされることが好ましいことが確認された。
［検討Ｂ５］
次に、半導体微粒子蛍光体の分散状態の違いが発光装置の波長変換部材の薄型化に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｂ１，Ｂ７〜Ｂ９および比較例Ｂ１〜Ｂ４を参照する。図４１は、実施例Ｂ１，Ｂ７〜Ｂ９および比較例Ｂ１〜Ｂ４における各種試作結果を示す表である。
図４１に示すように、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有する実施例Ｂ１，Ｂ７〜Ｂ９に係る発光装置にあっては、半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を３０．５μｍにまで薄型化した場合にも、白色光を出射可能な発光装置とすることが確認された。しかしながら、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有しない比較例Ｂ１〜Ｂ４に係る発光装置にあっては、白色光を出射可能な発光装置とするために、半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を最小で７５．８μｍにまでしか薄型化できなかった。
以上の結果は、波長変換部材のＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くすることにより、励起光の吸収率を高く維持したまま発光装置の波長変換部材を薄型化できることを意味しており、これにより全体として薄型化された発光装置とすることができることが理解される。
［検討Ｂ６］
次に、発光素子の種類の違いが発光装置の発光効率に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｂ１，Ｂ１０〜Ｂ１３および比較例Ｂ１，Ｂ５〜Ｂ８を参照する。図４２は、実施例Ｂ１，Ｂ１０〜Ｂ１３および比較例Ｂ１，Ｂ５〜Ｂ８における、発光素子の種類と発光効率との相関関係を示すグラフである。図４２においては、横軸に発光素子の種類を表わし、縦軸に発光効率［ｌｍ／Ｗ］を表わしている。
図４２に示すように、実施例Ｂ１、Ｂ１０〜Ｂ１３に係る発光装置は、それぞれ比較例Ｂ１、Ｂ５〜Ｂ８に係る発光装置よりもいずれも高い発光効率となることが確認された。すなわち、発光素子として、青色ＬＥＤ、青紫ＬＥＤ、青色ＬＤ、青紫色ＬＤおよび青色ＥＬのいずれを使用した場合にも、実施例に係る発光装置とすることで比較例に係る発光装置よりも発光効率に改善が見られることが確認された。
以上の結果は、波長変換部材のＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くすることにより、発光素子の種類の如何を問わず、蛍光の再吸収が抑制できて高い発光効率が実現できる発光装置とできることを意味している。
なお、以上においては、発光装置の波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体としてＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を使用した場合の試験結果を実施例Ｂ１〜Ｂ１３および比較例Ｂ１〜Ｂ８として例示して説明を行なったが、他の種類の半導体微粒子蛍光体を使用した場合にも、同様の傾向が見られることが実験的に確認されている。すなわち、種々の半導体微粒子蛍光体を用いて波長変換部材を試作してこれを発光装置に組み込んで評価を行なった結果、半導体微粒子蛍光体の分散状態の違いが発光装置の波長変換部材の発光効率に与える影響が、上述したＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を用いて波長変換部材を試作してこれを発光装置に組み込んだ場合と同様であることが本発明者によって確認されている。
図４３は、上記種々の半導体微粒子蛍光体を用いて製造した波長変換部材を含む発光装置の発光効率を示すグラフである。ここで、図４３においては、横軸に半導体微粒子蛍光体の種類を表わし、縦軸に発光装置の発光効率［ｌｍ／Ｗ］を表わしている。
図４３に示すように、半導体微粒子蛍光体として、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を用いた場合のみならず、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ半導体微粒子蛍光体、ＩｎＰ／ＺｎＳ／ＳｉＯ2半導体微粒子蛍光体、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体、ＩｎＮ／ＧａＮ半導体微粒子蛍光体、Ｇａ0.4Ｉｎ0.6Ｎ／ＧａＮ半導体微粒子蛍光体、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体、ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を用いた場合にも、発光装置の発光効率が向上することが確認されている。
＜実施例Ｃ１〜Ｃ１１および比較例Ｃ１〜Ｃ１０＞
図４４は、実施例Ｃ１〜Ｃ１１および比較例Ｃ１〜Ｃ１０に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等をまとめた表である。図４５は、実施例Ｃ１に係る画像表示装置に使用した発光装置の発光スペクトルを示すグラフである。図４５においては、横軸に波長［ｎｍ］を表わし、縦軸に発光強度を示している。なお、図４４に示す画像表示装置の画面輝度、ＮＴＳＣ比および白色表示した場合の色温度および色度座標（ｕ′，ｖ′）の測定には、大塚電子株式会社製の発光測定システムＭＣＰＤ−７０００を使用した。また、画面輝度については、比較例Ｃ１の画像表示装置の画面輝度を１（すなわち１００％）とした場合の相対値を示している。
まず、実施例および比較例に係る画像表示装置に具備させた波長変換部材の具体的な製造方法について説明する。なお、実施例に係る画像表示装置は、波長変換部材として上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有する波長変換部材を具備させたものであり、比較例に係る画像表示装置は、波長変換部材として上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有しない波長変換部材を具備させたものである。また、実施例に係る画像表示装置に具備させた波長変換部材においては、４５０ｎｍの励起光を９０％程度吸収し、各半導体微粒子蛍光体の発光が同程度の強度となるように、各種半導体微粒子蛍光体の量や光透過性部材の量を調整して製造した。
（実施例Ｃ１）
実施例Ｃ１では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図２１に示す如くの画像表示装置を製造した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体０．７５ｍｇをトルエン溶媒に分散させた。この分散液を上記青色ＬＥＤ上に塗布し、トルエン溶媒を揮発させた。次に、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体４．１２ｍｇをトルエン溶媒に分散させ、この分散液をさらに上記青色ＬＥＤ上に塗布し、トルエン溶媒を揮発させた。
次に、シリコーン樹脂Ａ液を５００．５ｍｇ、シリコーン樹脂Ｂ液を４９８．９ｍｇ秤量し、これらを混合した。混合後のシリコーン樹脂を上記青色ＬＥＤ上に塗布し、８０℃で１時間、１５０℃で５時間加熱硬化させることにより、発光装置を得た。
次に、当該発光装置上に導光板と画像表示部を設け、これにより実施例Ｃ１に係る画像表示装置を得た。
実施例Ｃ１に係る画像表示装置に具備させた波長変換部材をＴＥＭで直接観察したところ、図４４に示すように、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体が六方格子状に配列している（図１５参照）とともに、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体が種類毎に層状に配列している（図１４参照）ことが確認された。
また、実施例Ｃ１で使用した発光装置を発光させたところ、図４５に示すような発光スペクトルが得られることが確認された。
また、図４４に示すように、実施例Ｃ１に係る画像表示装置の画面輝度が１４２．４％であり、ＮＴＳＣ比が１０８．２％であり、色温度が９９２１Ｋであり、色度座標（ｕ′，ｖ′）が（０．１８７，０．４４３）であることが確認された。
（実施例Ｃ２）
実施例Ｃ２では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１１に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図２１に示す如くの画像表示装置を製造した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体０．７０ｍｇおよびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体５．４１ｍｇを混合し、その後これらをトルエン溶媒に分散させた。この分散液を上記青色ＬＥＤ上に塗布し、トルエン溶媒を揮発させた。
次に、シリコーン樹脂Ａ液を５００．３ｍｇ、シリコーン樹脂Ｂ液を４９４．６ｍｇ秤量し、これらを混合した。混合後のシリコーン樹脂を上記青色ＬＥＤ上に塗布し、８０℃で１時間、１５０℃で５時間加熱硬化させることにより、発光装置を得た。
次に、当該発光装置上に導光板と画像表示部を設け、これにより実施例Ｃ２に係る画像表示装置を得た。
実施例Ｃ２に係る画像表示装置に具備させた波長変換部材をＴＥＭで直接観察したところ、図４４に示すように、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体が六方格子状に配列している（図１０参照）とともに、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体が層状に配列している（図９参照）ことが確認された。
また、図４４に示すように、実施例Ｃ２に係る画像表示装置の画面輝度が１１２．０％であり、ＮＴＳＣ比が１０９．２％であり、色温度が１０１１０Ｋであり、色度座標（ｕ′，ｖ′）が（０．１８９，０．４４０）であることが確認された。
（実施例Ｃ３〜Ｃ６）
実施例Ｃ３では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４０５ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青紫色ＬＥＤとを組み合わせて図２１に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、実施例Ｃ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光素子の種類である。なお、当該実施例Ｃ３に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
実施例Ｃ４では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＤとを組み合わせて図２１に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、実施例Ｃ１との相違点は、発光素子の種類である。なお、当該実施例Ｃ４に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
実施例Ｃ５では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４０５ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青紫色ＬＤとを組み合わせて図２１に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、実施例Ｃ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光素子の種類である。なお、当該実施例Ｃ５に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
実施例Ｃ６では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４８０ｎｍであるＦＩｒｐｉｃ発光層を有する青色ＥＬとを組み合わせて図２６に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、実施例Ｃ１との相違点は、発光素子の種類である。なお、当該実施例Ｃ６に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
（実施例Ｃ７）
実施例Ｃ７では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図２４に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、実施例Ｃ１との相違点は、画像表示装置の構造であり、具体的には、実施例Ｃ７においては、波長変換部材を照射部に組み込まずに画像表示部に組み込んでいる。なお、当該実施例Ｃ７に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
（実施例Ｃ８〜Ｃ１０）
実施例Ｃ８〜Ｃ１０では、図４４に示すように、上述した実施例Ｃ７の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図２４に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、実施例Ｃ７との相違点は、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体およびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体の含有量であり、実施例Ｃ８〜Ｃ１０においては、これらの含有量を大幅に変化させることでこれら半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を変化させている。なお、当該実施例Ｃ８〜Ｃ１０に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
（実施例Ｃ１１）
実施例Ｃ１１では、図４４に示すように、上述した実施例Ｃ６の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４８０ｎｍであるＦＩｒｐｉｃ発光層を有する青色ＥＬとを組み合わせて図２８に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、実施例Ｃ６との相違点は、画像表示装置の構造であり、具体的には、実施例Ｃ１１においては、波長変換部材を照射部に組み込まずに画像表示部に組み込んでいる。なお、当該実施例Ｃ１１に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
（比較例Ｃ１）
比較例Ｃ１では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図２１に示す如くの画像表示装置を製造した。
まず、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体０．６４ｍｇおよびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体６．３１ｍｇを混合した。次に、シリコーン樹脂Ａ液を４８８．３ｍｇ、シリコーン樹脂Ｂ液を４９８．２ｍｇ秤量し、これらを混合した。
混合後のシリコーン樹脂に上記混合後の半導体微粒子蛍光体を混合して分散させ、これを青色ＬＥＤ上に塗布し、８０℃で１時間、１５０℃で５時間加熱硬化させることにより、発光装置を得た。
次に、当該発光装置上に導光板と画像表示部を設け、これにより比較例Ｃ１に係る画像表示装置を得た。
比較例Ｃ１に係る画像表示装置に具備させた波長変換部材をＴＥＭで直接観察したところ、図４４に示すように、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体がランダムに分散している（図５１参照）とともに、Ｚ軸方向に半導体微粒子蛍光体がランダムに分散している（図５０参照）ことが確認された。
また、図４４に示すように、比較例Ｃ１に係る画像表示装置の画面輝度が１００．０％であり、ＮＴＳＣ比が１０７．２％であり、色温度が９９０７Ｋであり、色度座標（ｕ′，ｖ′）が（０．１８７，０．４４３）であることが確認された。
（比較例Ｃ２〜Ｃ５）
比較例Ｃ２では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４０５ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青紫色ＬＥＤとを組み合わせて図２１に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、比較例Ｃ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光素子の種類である。なお、当該比較例Ｃ２に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
比較例Ｃ３では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＤとを組み合わせて図２１に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、比較例Ｃ１との相違点は、発光素子の種類である。なお、当該比較例Ｃ３に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
比較例Ｃ４では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ青色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４０５ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青紫色ＬＤとを組み合わせて図２１に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、比較例Ｃ１との相違点は、半導体微粒子蛍光体の種類の数と発光素子の種類である。なお、当該比較例Ｃ４に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
比較例Ｃ５では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図１６に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４８０ｎｍであるＦＩｒｐｉｃ発光層を有する青色ＥＬとを組み合わせて図２６に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、比較例Ｃ１との相違点は、発光素子の種類である。なお、当該比較例Ｃ５に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
（比較例Ｃ６）
比較例Ｃ６では、図４４に示すように、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図２４に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、比較例Ｃ１との相違点は、画像表示装置の構造であり、具体的には、比較例Ｃ６においては、波長変換部材を照射部に組み込まずに画像表示部に組み込んでいる。なお、当該比較例Ｃ６に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
（比較例Ｃ７〜Ｃ９）
比較例Ｃ７〜Ｃ９では、図４４に示すように、上述した比較例Ｃ６の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４５０ｎｍであるＩｎＧａＮ半導体活性層を有する青色ＬＥＤとを組み合わせて図２４に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、比較例Ｃ６との相違点は、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体およびＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体の含有量であり、比較例Ｃ７〜Ｃ９においては、これらの含有量を大幅に変化させることでこれら半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を変化させている。なお、当該比較例Ｃ７〜Ｃ９に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
（比較例Ｃ１０）
比較例Ｃ１０では、図４４に示すように、上述した比較例Ｃ５の場合と同様に、ＩｎＰ／ＺｎＳ赤色半導体微粒子蛍光体と、ＩｎＰ／ＺｎＳ緑色半導体微粒子蛍光体と、シリコーン樹脂ＳＣＲ−１０１５とから構成される波長変換部材を、上述した図５３に示す如くの製造方法に従って製造するとともに、当該製造された波長変換部材と、発光スペクトルのピーク波長が４８０ｎｍであるＦＩｒｐｉｃ発光層を有する青色ＥＬとを組み合わせて図２８に示す如くの画像表示装置を製造した。ここで、比較例Ｃ５との相違点は、画像表示装置の構造であり、具体的には、比較例Ｃ１０においては、波長変換部材を照射部に組み込まずに画像表示部に組み込んでいる。なお、当該比較例Ｃ１０に係る画像表示装置の波長変換部材の組成や製造方法、当該画像表示装置の光学特性等を図４４に示している。
［検討Ｃ１］
まず、波長変換部材の製造方法の違いが半導体微粒子蛍光体の分散状態に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｃ１、実施例Ｃ２および比較例Ｃ１を参照する。
実施例Ｃ１、実施例Ｃ２および比較例Ｃ１においては、いずれも半導体微粒子蛍光体の含有量とシリコーン樹脂の含有量とがほぼ同等とされている。しかしながら、上述した製造方法の違いにより、波長変換部材中における半導体微粒子蛍光体の分散状態に図４４に示す如くの違いが生じた。
図４４に示すように、実施例Ｃ１および実施例Ｃ２においては、ＸＹ平面内において規則的に半導体微粒子蛍光体が配列しているのに対し、比較例Ｃ１においては、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体が無秩序に位置している。これは、実施例Ｃ１および実施例Ｃ２においては、半導体微粒子蛍光体を揮発性溶剤に分散させた状態で青色ＬＥＤに塗布し、その後揮発性溶剤を揮発させたためであると考えられる。より詳細には、揮発性溶剤の揮発が進むと、揮発性溶剤が青色ＬＥＤ上に厚さ数ｎｍ〜数十ｎｍ程度で覆う状態になると考えられ、このときに半導体微粒子蛍光体が自己組織化によって層状に規則的に配列するものと考えられる。
また、実施例Ｃ１および実施例Ｃ２に係る画像表示装置の波長変換部材が、いずれも図１４および図９に示すように、半導体微粒子蛍光体が波長変換部材の片面側に局在していることも確認された。さらに、実施例Ｃ１および実施例Ｃ２においては、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体がＸＹ平面内において六方格子状に配列することが確認された。
［検討Ｃ２］
次に、半導体微粒子蛍光体の分散状態の違いが画像表示装置の画面輝度に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｃ１、実施例Ｃ２および比較例Ｃ１を参照する。
実施例Ｃ１、実施例Ｃ２および比較例Ｃ１においては、いずれも半導体微粒子蛍光体の含有量とシリコーン樹脂の含有量とがほぼ同等とされている。しかしながら、実施例Ｃ１、実施例Ｃ２、比較例Ｃ１に係る画像表示装置の画面輝度は、図４４に示すように、それぞれ１４２．４％、１１２．０％、１００．０％であった。このように、実施例Ｃ１および実施例Ｃ２に係る画像表示装置では、いずれも実施例Ｃ１に係る画像表示装置よりも高い画面輝度が得られることが確認できた。
以上の結果は、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に上述した如くの特定の異方性をもたせることにより、画像表示装置の画面輝度を向上させることができることを意味している。すなわち、ＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くすることにより、蛍光の再吸収が抑制できて画像表示装置の画面輝度が向上したものと判断される。
また、特にその詳細は示さないが、実施例Ｃ１および実施例Ｃ２に係る画像表示装置の波長変換部材にあっては、比較例Ｃ１に係る画像表示装置の波長変換部材よりも励起光の吸収率が向上するとともに、外部量子効率（ＥＱＥ）も向上していることが確認された。これは、実施例Ｃ１および実施例Ｃ２に係る画像表示装置の波長変換部材においては、比較例Ｃ１に係る画像表示装置の波長変換部材よりも、ＸＹ平面内における半導体微粒子蛍光体の分散濃度が高まったためであると考えられる。
［検討Ｃ３］
次に、発光素子の違いが画像表示装置の画面輝度に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｃ１，Ｃ３〜Ｃ６および比較例Ｃ１〜Ｃ５を参照する。図４６は、実施例Ｃ１，Ｃ３〜Ｃ６および比較例Ｃ１〜Ｃ５における、発光素子の種類と画面輝度との相関関係を示すグラフである。図４６においては、横軸に発光素子の種類を表わし、縦軸に画面輝度［％］を表わしている。
図４６に示すように、実施例Ｃ１、Ｃ３〜Ｃ６に係る画像表示装置は、それぞれ比較例Ｃ１〜Ｃ５に係る画像表示装置よりもいずれも高い画面輝度となることが確認された。すなわち、発光素子として、青色ＬＥＤ、青紫ＬＥＤ、青色ＬＤ、青紫色ＬＤおよび青色ＥＬのいずれを使用した場合にも、実施例に係る画像表示装置とすることで比較例に係る画像表示装置よりも画面輝度に改善が見られることが確認された。
以上の結果は、波長変換部材のＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くすることにより、発光素子の種類の如何を問わず、蛍光の再吸収が抑制できて高い画面輝度が実現できる画像表示装置とできることを意味している。
［検討Ｃ４］
次に、半導体微粒子蛍光体の分散状態の違いが画像表示装置の波長変換部材の薄型化に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｃ７〜Ｃ１０および比較例Ｃ６〜Ｃ９を参照する。図４７は、実施例Ｃ７〜Ｃ１０および比較例Ｃ６〜Ｃ９における各種試作結果を示す表である。
図４７に示すように、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有する実施例Ｃ７〜Ｃ１０に係る画像表示装置にあっては、半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を３３．８μｍにまで薄型化した場合にも、白色光を出射可能な画像表示装置とすることが確認された。しかしながら、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性を有しない比較例Ｃ６〜Ｃ９に係る発光装置にあっては、白色光を出射可能な画像表示装置とするために、半導体微粒子蛍光体が分散する部分の波長変換部材の膜厚を最小で６１．４μｍにまでしか薄型化できなかった。
以上の結果は、波長変換部材のＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くすることにより、励起光の吸収率を高く維持したまま画像表示装置の波長変換部材を薄型化できることを意味しており、これにより全体として薄型化された画像表示装置とすることができることが理解される。
［検討Ｃ５］
次に、画像表示装置の構造の違いが画像表示装置の画面輝度に与える影響について検討する。当該検討には、実施例Ｃ１，Ｃ７，Ｃ６，Ｃ１１および比較例Ｃ１，Ｃ６，Ｃ５，Ｃ１０を参照する。このうち、実施例Ｃ１および比較例Ｃ１に係る画像表示装置は、上述した図２１に示す構造の画像表示装置であり、波長変換部材を照射部に含んでいる。一方、実施例Ｃ７および比較例Ｃ６に係る画像表示装置は、上述した図２４に示す構造の画像表示装置であり、波長変換部材を画像表示部に含んでいる。また、実施例Ｃ６および比較例Ｃ５に係る画像表示装置は、上述した図２６に示す構造の画像表示装置であり、波長変換部材を照射部に含んでいる。一方、実施例Ｃ１１および比較例Ｃ１０に係る画像表示装置は、上述した図２８に示す構造の画像表示装置であり、波長変換部材を画像表示部に含んでいる。
図４４に示すように、実施例Ｃ１、Ｃ７，Ｃ６，Ｃ１１に係る画像表示装置は、それぞれ比較例Ｃ１，Ｃ６，Ｃ５，Ｃ１０に係る画像表示装置よりもいずれも高い画面輝度となることが確認された。すなわち、波長変換部材を照射部に含む構造および波長変換部材を画像表示部に含む構造のいずれを採用した場合にも、実施例に係る画像表示装置とすることで比較例に係る画像表示装置よりも画面輝度に改善が見られることが確認された。
以上の結果は、波長変換部材のＸＹ平面内において半導体微粒子蛍光体を高密度に充填させて当該ＸＹ面内方向における半導体微粒子蛍光体の分散濃度を高めるとともに、Ｚ軸方向の半導体微粒子蛍光体の濃度を低くすることにより、画像表示装置の構造の如何を問わず、蛍光の再吸収が抑制できて高い画面輝度が実現できる画像表示装置とできることを意味している。
なお、補足的な検討結果として、半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルの半値幅の違いが画像表示装置のＮＴＳＣ比に与える影響について以下に述べる。図４８は、半導体微粒子蛍光体の発光スペクトルの半値幅と画像表示装置のＮＴＳＣ比との相関関係を示すグラフである。図４８においては、横軸に半導体微粒子蛍光体の半値幅［ｎｍ］を表わし、縦軸に発光装置のＮＴＳＣ比［％］を表わしている。なお、当該試験条件等の詳細な説明はここでは省略する。
図４８に示すように、波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体の半値幅の広いものを使用した画像表示装置の方が、波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体の半値幅の狭いものを使用した画像表示装置に比べて、ＮＴＳＣ比が高くなる傾向が確認された。ここで、当該図４８から理解されるように、半導体微粒子蛍光体の半値幅とＮＴＳＣ比が線形の関係にあると仮定したならば、ＮＴＳＣ比を８０％以上に保つためには、画像表示装置に組み込まれる波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体の半値幅として５０ｎｍ以下とすることが好ましいと言える。
なお、以上においては、画像表示装置の波長変換部材に含まれる半導体微粒子蛍光体としてＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を使用した場合の試験結果を実施例Ｃ１〜Ｃ１１および比較例Ｃ１〜Ｃ１０として例示して説明を行なったが、他の種類の半導体微粒子蛍光体を使用した場合にも、同様の傾向が見られることが実験的に確認されている。すなわち、種々の半導体微粒子蛍光体を用いて波長変換部材を試作してこれを画像表示装置に組み込んで評価を行なった結果、半導体微粒子蛍光体の分散状態の違いが画像表示装置の波長変換部材の画面輝度に与える影響が、上述したＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を用いて波長変換部材を試作してこれを画像表示装置に組み込んだ場合と同様であることが本発明者によって確認されている。
図４９は、上記種々の半導体微粒子蛍光体を用いて製造した波長変換部材を含む画像表示装置の画面輝度を示すグラフである。ここで、図４９においては、横軸に半導体微粒子蛍光体の種類を表わし、縦軸に画像表示装置の画面輝度［％］を表わしている。
図４９に示すように、半導体微粒子蛍光体として、ＩｎＰ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を用いた場合のみならず、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ半導体微粒子蛍光体、ＩｎＰ／ＺｎＳ／ＳｉＯ2半導体微粒子蛍光体、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体、ＩｎＮ／ＧａＮ半導体微粒子蛍光体、Ｇａ0.4Ｉｎ0.6Ｎ／ＧａＮ半導体微粒子蛍光体、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体、ＺｎＣｄＳｅ／ＺｎＳ半導体微粒子蛍光体を用いた場合にも、画像表示装置の画面輝度が向上することが確認されている。
以上において説明した試験結果より、本発明が適用された波長変換部材、発光装置および画像表示装置とすることにより、従来の波長変換部材、発光装置および画像表示装置に比較して高い発光効率を有する波長変換部材およびこれを備えた発光装置ならびに画像表示装置とすることができることが確認できた。
なお、以上においては、上述した本発明の実施の形態１ないし７に示した如くの、半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性をもたせた波長変換部材、これを備えた発光装置および画像表示装置を実際に試作して評価を行なった試験内容および試験結果のみを明示したが、本発明者は、上述した本発明の実施の形態１５に示した如くの、波長変換層を半導体微粒子蛍光体の凝集体にて構成し、当該半導体微粒子蛍光体の粒子数に特定の異方性をもたせた波長変換部材、これを備えた発光装置および画像表示装置を実際に試作してその評価も行なった。当該評価に係る試験内容は、上述したものに準じており、当該評価に係る試験結果も、上述したものに準じたものとなったため、ここではその明示は省略するが、当該試験結果が上述したものに準じたものとなった理由は、波長変換層を半導体微粒子蛍光体の凝集体にて構成し、半導体微粒子蛍光体の粒子数に特定の異方性をもたせた波長変換部材、これを備えた発光装置および画像表示装置が、上述した半導体微粒子蛍光体の分散濃度に特定の異方性をもたせた波長変換部材、これを備えた発光装置および画像表示装置と比べた場合に、基本的に半導体微粒子蛍光体が光透光性部材によって封止されていない点においてのみ相違するものであるため、その光学特性が同等になったためと考察される。
なお、本発明を適用することが可能な発光装置および画像表示装置としては、従来使用されている小型電球の代替光源、表示用光源、液晶パネル用のバックライト光源、一般照明器具、装飾照明器具、発光表示装置、ディスプレイ、プロジェクタ等、様々な製品が想定される。
また、上述した本発明の実施の形態１ないし１５において説明した波長変換部材や発光装置、画像表示装置の特徴的な構成は、装置構成上、許容される範囲で当然に相互に組み合わせることが可能である。
このように、今回開示した上記各実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
１０Ａ〜１０Ｈ，１０Ｘ 波長変換部材、１１ 入射面、１２ 出射面、１３ 光透過性部材、１４，１４ａ〜１４ｅ，２０Ａ，２０Ｂ 半導体微粒子蛍光体、２１ コア部、２２ 有機化合物、２３ シェル部、３０，３０′ 発光装置、３１ 半導体発光ダイオード素子（ＬＥＤ）、３２ プリント配線板、３３ａ，３３ｂ 電極、３４ 導電層、３５ 金属ワイヤ、３６ 枠体、３７ 封止樹脂層、４０，４０′ 発光装置、４１ 半導体レーザダイオード素子（ＬＤ）、４２ ヒートシンク・ステム、４３ａ，４３ｂ 端子ピン、４５ 金属ワイヤ、４７ ウィンド・キャップ、４８ サブマウント、５０，５０′ 発光装置、５１ 有機エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ）、５１ａ 基板、５１ｂ 陽極部、５１ｃ 正孔注入層、５１ｄ 正孔輸送層、５１ｅ 発光層、５１ｆ 電子輸送層、５１ｇ 電子注入層、５１ｈ 陰極部、６０ 画像表示装置、６１ 導光板、６２ 画像表示部、６３ 光変換部、６４ 下部偏光板、６５ 下部透明導電膜、６５ａ 下部電極、６６ 液晶層、６６ａ，６６ｂ 配向膜、６７ 上部透明導電膜、６７ａ 上部電極、６８ カラーフィルタ、６８ａ フィルタ部、６９ 上部偏光板、７０ 画像表示装置、７１ 導光板、７２ 画像表示部、７３ 光変換部、７４ 下部偏光板、７５ 下部透明導電膜、７５ａ 下部電極、７６ 液晶層、７６ａ，７６ｂ 配向膜、７７ 上部透明導電膜、７７ａ 上部電極、７８ 波長変換板、７９ 上部偏光板、８０ 画像表示装置、８２ 画像表示部、８３ 光変換部、８８ カラーフィルタ、８８ａ フィルタ部、９０ 画像表示装置、９２ 画像表示部、９３ 光変換部、９８ 波長変換板、１００ 励起光、２００ 波長変換光、１０００ 波長変換層、１００１ 第１光透過性部材、１００２ 第２光透過性部材、１０１１ 入射面、１０１２ 出射面。

Claims (50)

  1. 光が入射する入射面および光が出射する出射面を含む光透過性部材と、
    前記光透過性部材の内部に配置され、励起光を吸収して波長変換して発光する複数の半導体微粒子蛍光体とを備えた波長変換部材であって、
    前記光半導体微粒子蛍光体が前記入射面と前記出射面とを結ぶ方向である光の進行方向と直交する面内において規則的に配列された部分を少なくとも含み、
    前記光の進行方向に平行な方向における前記半導体微粒子蛍光体の分散濃度が、前記光の進行方向と直交する方向における前記半導体微粒子蛍光体の分散濃度に比べて低い、波長変換部材。
  2. 前記半導体微粒子蛍光体が規則的に配列された前記部分において、前記半導体微粒子蛍光体が、前記光の進行方向と直交する面内において六方格子状に充填されている、請求項１に記載の波長変換部材。
  3. 前記半導体微粒子蛍光体が規則的に配列された前記部分において、前記半導体微粒子蛍光体が、前記光の進行方向と直交する面内において正方格子状に充填されている、請求項１に記載の波長変換部材。
  4. 前記半導体微粒子蛍光体が、前記光透過性部材の前記入射面側または前記出射面側のいずれかにのみ局在している、請求項１ないし３のいずれかに記載の波長変換部材。
  5. 前記半導体微粒子蛍光体として、発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体を含んでいる、請求項１から４のいずれかに記載の波長変換部材。
  6. 前記発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体が、種類毎に分離されて前記光の進行方向に沿って層状に配置されている、請求項５に記載の波長変換部材。
  7. 前記種類毎に分離されて層状に配置されてなる複数種類の半導体微粒子蛍光体の各々の層が、当該層に含まれる半導体微粒子蛍光体の発光波長が前記入射面側から前記出射面側に向かうにつれて短波長になるように配列されている、請求項６に記載の波長変換部材。
  8. 前記種類毎に分離されて層状に配置されてなる複数種類の半導体微粒子蛍光体の各々の層が、当該層に含まれる半導体微粒子蛍光体の粒子径が前記入射面側から前記出射面側に向かうにつれて小さくなるように配列されている、請求項６に記載の波長変換部材。
  9. 前記半導体微粒子蛍光体が、励起光を吸収して波長変換することで可視光を発する、請求項１から８のいずれかに記載の波長変換部材。
  10. 前記光の進行方向に沿っての１μｍあたりの吸光度が、０．０２以上である、請求項１から９のいずれかに記載の波長変換部材。
  11. 前記光の進行方向に沿っての厚みが、０．５ｎｍ以上５０μｍ以下であり、
    入射した励起光の９０％以上を吸収して波長変換する、請求項１から１０のいずれかに記載の波長変換部材。
  12. 前記半導体微粒子蛍光体が、半導体材料からなるコア部と、当該コア部を覆い、当該コア部とは異なる材料からなるシェル部とを有している、請求項１から１１のいずれかに記載の波長変換部材。
  13. 前記コア部が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料からなる、請求項１２に記載の波長変換部材。
  14. 前記コア部が、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＰの混晶およびＩｎＮの混晶のうちから選択されるいずれかの材料からなる、請求項１２に記載の波長変換部材。
  15. 請求項１から１４のいずれかに記載の波長変換部材と、
    前記波長変換部材の前記入射面に励起光を照射する発光素子とを備えた、発光装置。
  16. 前記発光素子が、半導体発光ダイオード素子または半導体レーザダイオード素子あるいは有機エレクトロルミネッセンス素子である、請求項１５に記載の発光装置。
  17. 前記発光素子の発光スペクトルが、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有している、請求項１５または１６に記載の発光装置。
  18. 前記発光素子の発光スペクトルが、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長を有している、請求項１５または１６に記載の発光装置。
  19. 画像を表示可能な画像表示部と、
    前記画像表示部に後方から光を照射する照射部とを備え、
    前記画像表示部は、請求項１から１４のいずれかに記載の波長変換部材を含み、
    前記照射部は、前記波長変換部材の前記入射面に励起光を照射する発光素子を含んでいる、画像表示装置。
  20. 画像を表示可能な画像表示部と、
    前記画像表示部に後方から光を照射する照射部とを備え、
    前記照射部は、請求項１から１４のいずれかに記載の波長変換部材と、当該波長変換部材の前記入射面に励起光を照射する発光素子とを含んでいる、画像表示装置。
  21. 前記発光素子が、半導体発光ダイオード素子または半導体レーザダイオード素子あるいは有機エレクトロルミネッセンス素子である、請求項１９または２０に記載の画像表示装置。
  22. 前記発光素子の発光スペクトルが、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有している、請求項１９から２１のいずれかに記載の画像表示装置。
  23. 前記発光素子の発光スペクトルが、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長を有している、請求項１９から２１のいずれかに記載の画像表示装置。
  24. 請求項１から１４のいずれかに記載の波長変換部材を製造するための方法であって、
    前記半導体微粒子蛍光体を製作する工程と、
    前記半導体微粒子蛍光体を液中に分散させた分散液を作製する工程と、
    前記分散液中において前記半導体微粒子蛍光体を凝集および沈殿させて自己組織化させることにより、前記半導体微粒子蛍光体が規則的に配列された前記部分を形成する工程とを備えた、波長変換部材の製造方法。
  25. 前記分散液を作製する工程において、前記半導体微粒子蛍光体を分散させる液として揮発性溶剤を用い、
    前記半導体微粒子蛍光体を自己組織化させて前記半導体微粒子蛍光体が規則的に配列された前記部分を形成した後に、前記揮発性溶剤を揮発させ、その後、前記半導体微粒子蛍光体が規則的に配列された前記部分を光透過性樹脂にて封止する工程をさらに備えた、請求項２４に記載の波長変換部材の製造方法。
  26. 光が入射する入射面および光が出射する出射面を含む波長変換層と、
    前記波長変換層に位置し、励起光を吸収して波長変換して発光する複数の半導体微粒子蛍光体とを備えた波長変換部材であって、
    前記波長変換層が、前記半導体微粒子蛍光体の凝集体にて構成され、
    前記光半導体微粒子蛍光体が、前記入射面と前記出射面とを結ぶ方向である光の進行方向と直交する面内において規則的に配列され、
    前記光の進行方向に平行な方向における前記半導体微粒子蛍光体の粒子数が、前記光の進行方向と直交する方向における前記半導体微粒子蛍光体の粒子数に比べて少ない、波長変換部材。
  27. 前記半導体微粒子蛍光体が、前記光の進行方向と平行な方向に複数個積み重なっている、請求項２６に記載の波長変換部材。
  28. 前記半導体微粒子蛍光体が、前記光の進行方向と直交する面内において六方格子状に充填されている、請求項２６または２７に記載の波長変換部材。
  29. 前記半導体微粒子蛍光体が、前記光の進行方向と直交する面内において正方格子状に充填されている、請求項２６または２７に記載の波長変換部材。
  30. 前記半導体微粒子蛍光体として、発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体を含んでいる、請求項２６から２９のいずれかに記載の波長変換部材。
  31. 前記発光波長の異なる複数種類の半導体微粒子蛍光体が、種類毎に分離されて前記光の進行方向に沿って層状に配置されている、請求項３０に記載の波長変換部材。
  32. 前記種類毎に分離されて層状に配置されてなる複数種類の半導体微粒子蛍光体の各々の層が、当該層に含まれる半導体微粒子蛍光体の発光波長が前記入射面側から前記出射面側に向かうにつれて短波長になるように配列されている、請求項３１に記載の波長変換部材。
  33. 前記種類毎に分離されて層状に配置されてなる複数種類の半導体微粒子蛍光体の各々の層が、当該層に含まれる半導体微粒子蛍光体の粒子径が前記入射面側から前記出射面側に向かうにつれて小さくなるように配列されている、請求項３１に記載の波長変換部材。
  34. 前記半導体微粒子蛍光体が、励起光を吸収して波長変換することで可視光を発する、請求項２６から３３のいずれかに記載の波長変換部材。
  35. 前記光の進行方向に沿っての１μｍあたりの吸光度が、０．０２以上である、請求項２６から３４のいずれかに記載の波長変換部材。
  36. 前記光の進行方向に沿っての厚みが、０．５ｎｍ以上５０μｍ以下であり、
    入射した励起光の９０％以上を吸収して波長変換する、請求項２６から３５のいずれかに記載の波長変換部材。
  37. 前記半導体微粒子蛍光体が、半導体材料からなるコア部と、当該コア部を覆い、当該コア部とは異なる材料からなるシェル部とを有している、請求項２６から３６のいずれかに記載の波長変換部材。
  38. 前記コア部が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料からなる、請求項３７に記載の波長変換部材。
  39. 前記コア部が、ＩｎＰ、ＩｎＮ、ＩｎＰの混晶およびＩｎＮの混晶のうちから選択されるいずれかの材料からなる、請求項３７に記載の波長変換部材。
  40. 前記入射面および前記出射面を覆うように、前記半導体微粒子蛍光体の凝集体にて構成された前記波長変換層が、一対の光透過性部材によって挟み込まれている、請求項２６から３９のいずれかに記載の波長変換部材。
  41. 請求項２６から４０のいずれかに記載の波長変換部材と、
    前記波長変換部材の前記入射面に励起光を照射する発光素子とを備えた、発光装置。
  42. 前記発光素子が、半導体発光ダイオード素子または半導体レーザダイオード素子あるいは有機エレクトロルミネッセンス素子である、請求項４１に記載の発光装置。
  43. 前記発光素子の発光スペクトルが、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有している、請求項４１または４２に記載の発光装置。
  44. 前記発光素子の発光スペクトルが、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長を有している、請求項４１または４２に記載の発光装置。
  45. 画像を表示可能な画像表示部と、
    前記画像表示部に後方から光を照射する照射部とを備え、
    前記画像表示部は、請求項２６から４０のいずれかに記載の波長変換部材を含み、
    前記照射部は、前記波長変換部材の前記入射面に励起光を照射する発光素子を含んでいる、画像表示装置。
  46. 画像を表示可能な画像表示部と、
    前記画像表示部に後方から光を照射する照射部とを備え、
    前記照射部は、請求項２６から４０のいずれかに記載の波長変換部材と、当該波長変換部材の前記入射面に励起光を照射する発光素子とを含んでいる、画像表示装置。
  47. 前記発光素子が、半導体発光ダイオード素子または半導体レーザダイオード素子あるいは有機エレクトロルミネッセンス素子である、請求項４５または４６に記載の画像表示装置。
  48. 前記発光素子の発光スペクトルが、３５０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下のピーク波長を有している、請求項４５から４７のいずれかに記載の画像表示装置。
  49. 前記発光素子の発光スペクトルが、４２０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下のピーク波長を有している、請求項４５から４７のいずれかに記載の画像表示装置。
  50. 請求項２６から４０のいずれかに記載の波長変換部材を製造するための方法であって、
    前記半導体微粒子蛍光体を製作する工程と、
    前記半導体微粒子蛍光体を揮発性溶剤中に分散させた分散液を作製する工程と、
    前記分散液中において前記半導体微粒子蛍光体を凝集および沈殿させて自己組織化させることにより、前記半導体微粒子蛍光体を規則的に配列させる工程と、
    前記半導体微粒子蛍光体を自己組織化させて前記半導体微粒子蛍光体を規則的に配列させた後に前記揮発性溶剤を揮発させることにより、前記半導体微粒子蛍光体の凝集体にて構成された前記波長変換層を製作する工程とを備えた、波長変換部材の製造方法。
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