WO2012096326A1 - 蛍光発光体 - Google Patents

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WO2012096326A1
WO2012096326A1 PCT/JP2012/050423 JP2012050423W WO2012096326A1 WO 2012096326 A1 WO2012096326 A1 WO 2012096326A1 JP 2012050423 W JP2012050423 W JP 2012050423W WO 2012096326 A1 WO2012096326 A1 WO 2012096326A1
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WO
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fluorescent
main surface
layer
light
layers
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Application number
PCT/JP2012/050423
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English (en)
French (fr)
Inventor
康 浅岡
寿史 渡辺
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シャープ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/023—Optical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40—Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/422—Luminescent, fluorescent, phosphorescent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2551/00—Optical elements

Definitions

  • fluorescence refers to fluorescence in a broad sense, and not only light emission associated with transitions between levels with the same spin multiplicity (fluorescence in a narrow sense) but also light emission associated with transitions between levels with different spin multiplicity (phosphorescence). )including.
  • a fluorescent substance generally receives excitation light and emits light having a longer wavelength than the excitation light.
  • a fluorescent substance that continues to emit light for a relatively long time after the irradiation of excitation light is stopped may be referred to as a “phosphorescent substance”.
  • Luminescent materials are used, for example, in safety sign boards. The Fire Service Act requires a safety sign of 7 mcd / m 2 after 60 minutes as evaluated by the Japanese Industrial Standard JIS Z 9107. Internationally, for example, ISO / CD 17398 for safety signs. There is an increasing need for improving the luminance of fluorescent light emitters typified by the exemplified safety sign. Fluorescent substances with a long afterglow time used for safety signs and the like are called “phosphorescent substances” and are distinguished from general fluorescent substances and phosphorescent substances.
  • Patent Document 1 a large number of depressions are formed in a transparent resin substrate, and the depression is filled with a transparent resin mixed with a powdered “photoluminescent” substance (referred to as a “photoluminescent agent” in Patent Document 1).
  • a “phosphorescent” panel having the above structure is disclosed. Since the excitation light can be incident on the “phosphorescent” substance in the depression also from the side surface of the depression, the luminance can be increased.
  • Patent Document 1 has a limit in improving luminance (light emission efficiency).
  • a groove having a side surface perpendicular to the substrate surface is filled with a transparent resin mixed with a “luminescent” substance. Therefore, most of the light incident from the normal direction of the substrate surface is transmitted through the substrate without being used to excite the “luminescent” material. Therefore, the utilization efficiency of excitation light is low, and as a result, the luminance (luminous efficiency) is low.
  • An object of the present invention is to provide a fluorescent light emitter having a structure capable of further improving luminance (light emission efficiency).
  • a fluorescent light emitter includes a first main surface that receives excitation light, one or more light guide layers, and one or more fluorescent layers, and the first main surface substantially includes the first main surface.
  • the fluorescent layer of the plurality of fluorescent layers has a laminated structure sandwiched between two light guiding layers of the plurality of light guiding layers, and the layer surface of the laminated structure has the first surface.
  • the fluorescent layer portion of the one fluorescent layer becomes two light guide layer portions of the one light guide layer. It has a laminated structure sandwiched, and the layer surface of the laminated structure forms an acute angle ⁇ with the first main surface.
  • L / d1 which is a ratio to the thickness d1 is preferably 1 or more.
  • the upper limit of L / d1 is not particularly limited, but is preferably 1000 or less.
  • the two light guide layers or the length L in a direction that forms the acute angle ⁇ with respect to the first main surface of the two light guide layers or the two light guide layer portions, L / d2, which is the ratio of the two light guide layer portions to the thickness d2, is preferably 2 or more.
  • the upper limit of L / d2 is not particularly limited, but is preferably 2000 or less.
  • the plurality of light guide layers and the plurality of fluorescent layers are alternately arranged along a certain direction in the first main surface. ing.
  • the plurality of light guide layers and the plurality of fluorescent layers are arranged substantially concentrically on the first main surface.
  • the one light guide layer and the one fluorescent layer are arranged in a substantially spiral shape (spiral shape) on the first main surface. ing.
  • the straight line perpendicular to the first major surface intersects with at least one phosphor layer in the plurality of phosphor layers, or intersects with at least one phosphor layer portion in the one phosphor layer. To do.
  • the fluorescent light emitter has a second main surface opposite to the first main surface, and the second main surface is parallel to the first main surface.
  • the area of the second main surface is smaller than the area of the first main surface.
  • the fluorescent light emitter further includes a wavelength conversion element provided on at least a part of the second main surface, the second main surface being an emission surface that emits fluorescence.
  • the wavelength conversion element may be provided on the entire surface of the second main surface, or may be arranged in a predetermined pattern on a part of the second main surface.
  • the predetermined pattern includes, for example, characters and pictures.
  • the fluorescent light emitter has a light distribution distribution control layer provided on at least a part of the second main surface, the second main surface being an emission surface that emits fluorescence.
  • the light distribution distribution control layer is, for example, a light diffusion layer, a transmission diffraction grating layer, or a holography layer.
  • the fluorescent light emitter is a selective reflection layer provided on at least a part of the first main surface, transmits excitation light, and reflects fluorescence emitted by the one or more fluorescent layers. And a selective reflection layer.
  • the one or more fluorescent layers include an adhesive and a fluorescent material powder.
  • the fluorescent material emits phosphorescence.
  • a fluorescent light emitter having a structure capable of improving the luminance (light emission efficiency) as compared with the prior art.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line 4A-4A ′
  • FIG. 10C is a schematic cross-sectional view of a fluorescent light emitter 10C according to still another embodiment of the present invention.
  • A) And (b) is a schematic diagram which shows the manufacturing process of 10 C of fluorescent light-emitting bodies.
  • (A) is a schematic cross-sectional view of a fluorescent light emitter 10D of still another embodiment according to the present invention
  • (b) is a schematic plan view
  • (a) is 6A-6A in (b).
  • FIG. 10A is a schematic cross-sectional view of a fluorescent light emitter 10E according to still another embodiment of the present invention
  • FIG. 10B is a schematic plan view
  • FIG. 10C is typical sectional drawing of the fluorescent light-emitting body 30C of further another embodiment by this invention.
  • a fluorescent light emitter includes a first main surface that receives excitation light, a plurality of fluorescent layers, and a plurality of light guide layers, and the fluorescent layer has a cross section that is substantially orthogonal to the first main surface. Has a laminated structure sandwiched between two light guide layers.
  • a fluorescent light emitter includes a first main surface that receives excitation light, one fluorescent layer, and one light guide layer, and in a cross-section substantially orthogonal to the first main surface, A fluorescent layer portion in one fluorescent layer has a laminated structure sandwiched between two light guide layer portions in one light guide layer.
  • the layer surface of the laminated structure forms an acute angle ⁇ with the first main surface.
  • the layer surface of the stacked structure is, for example, parallel to the layer surface of each layer (or each layer portion) included in the stacked structure.
  • the layer surface of each layer is defined by a surface that bisects the thickness of each layer.
  • each layer (or each layer portion) is parallel to each other. Is not limited.
  • the fluorescent light emitter has a plurality of laminated structures in which the angles formed by the first main surface and the layer surface are different from each other.
  • all the layer surfaces of the plurality of stacked structures and the first main surface form an acute angle ⁇ (the size may be different), but the layer surfaces of some stacked structures of the plurality of stacked structures are It may be perpendicular to one main surface.
  • the fluorescent light emitter according to the embodiment of the present invention can have higher luminance (luminous efficiency) than the conventional fluorescent light emitter.
  • FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of the fluorescent light emitter 10A
  • FIG. 1B shows a schematic plan view of the fluorescent light emitter 10A
  • FIG. 1A shows a cross section taken along line 1A-1A 'in FIG.
  • the fluorescent light emitter 10A includes a substrate 11, a plurality of light guide layers 12, and a plurality of fluorescent layers 14.
  • the fluorescent layer 14 includes two light guide layers 12. It has a laminated structure sandwiched between.
  • the surface opposite to the substrate 11 is a first main surface (light receiving surface) that receives excitation light
  • FIG. 1A shows a cross-sectional structure substantially perpendicular to the first main surface. Show.
  • the layer surface of the laminated structure forms an acute angle ⁇ with the first main surface. That is, ⁇ is more than 0 ° and less than 90 °.
  • the second main surface opposite to the first main surface of the laminated structure of the fluorescent light emitter 10A is parallel to the first main surface, and the second main surface is bonded to the substrate 11. Note that the substrate 11 may be omitted, or may be replaced with another arbitrary shaped support.
  • the plurality of light guide layers 12 and the plurality of fluorescent layers 14 are formed from the first main surface. Are alternately arranged along a certain direction.
  • the plurality of light guide layers 12 and the plurality of fluorescent layers 14 are alternately arranged and arranged in stripes.
  • L / d1 which is a ratio of the length L of the fluorescent layer 14 in the direction forming the acute angle ⁇ to the first main surface to the thickness d1 of the fluorescent layer 14 is 1 or more.
  • L / d2 which is a ratio of the length L in the direction forming an acute angle ⁇ to the first main surface of the light guide layer 12 to the thickness d2 of the two light guide layers 12, is preferably 2 or more.
  • the upper limit of L / d2 is not particularly limited, but is preferably 2000 or less from the viewpoint of luminous efficiency.
  • d2 / d1 which is a ratio of the thickness d2 of the light guide layer 12 to the thickness d1 of the fluorescent layer, is preferably 0.5 or more, and more preferably 2 or more.
  • the thickness of each layer is the average value of the thickness of each layer over the length L. Can be substituted.
  • the light guide layer 12 has a transmittance with respect to excitation light (short wavelength component of ultraviolet light or visible light) for exciting the fluorescent substance contained in the fluorescent layer 14 and fluorescence (visible light) emitted from the fluorescent layer 14. It is made of a high material (for example, resin).
  • the light guide layer 12 is preferably formed of a material that does not absorb and scatter excitation light.
  • the fluorescent layer 14 is a layer containing a known fluorescent material, and is formed, for example, by dispersing fluorescent material particles in an adhesive.
  • known substances can be widely used, and various fluorescent substances can be used depending on the application.
  • the “phosphorescent” substance for example, those described in JP-A-7-11250 and JP-A-2006-117857 can be used.
  • the adhesive it is preferable to use a resin (for example, an acrylic resin or a urethane resin) having a high transmittance with respect to excitation light and fluorescence.
  • a resin for example, an acrylic resin or a urethane resin
  • the particle size of the powder of the fluorescent material is, for example, about 20 ⁇ m, and the mixing ratio with respect to the resin is, for example, 10 mass% or more and 90 mass% or less.
  • FIG. 2A shows the behavior of excitation light
  • FIG. 2B shows the behavior of fluorescence
  • 2A and 2B has a laminated structure in which a fluorescent layer 14 is sandwiched between two light guide layers 12, and has a first main surface (light receiving surface) S1 that receives excitation light. And a second main surface S2 opposite to the first main surface S1.
  • the first main surface S1 and the second main surface S2 are parallel to each other, and the layer surfaces of the fluorescent layer 14 and the light guide layer 12 form an acute angle ⁇ with respect to the first main surface S1 and the second main surface S2, respectively. Yes.
  • Excitation light for example, sunlight or indoor illumination light
  • L0 incident substantially perpendicularly to the first main surface S1 passes through the light guide layer 12 and enters the fluorescent layer.
  • a part of the light incident on the fluorescent layer 14 is reflected at the interface between the light guide layer 12 and the fluorescent layer 14, propagates in the light guide layer 12 as reflected light L 1, and enters the fluorescent layer 14 again.
  • a part of the light incident on the fluorescent layer 14 is diffusely reflected (scattered) at the interface between the light guide layer 12 and the fluorescent layer 14 to be diffused reflected light L2 and incident on the fluorescent layer 14 again.
  • the fluorescent light emitter 10 since the light guide layer 12 and the fluorescent layer 14 form an acute angle ⁇ with respect to the main surface S1, the light incident substantially perpendicular to the first main surface S1 is guided. The light is incident on the interface between the layer 12 and the fluorescent layer 14 at an acute angle, and is incident on the fluorescent layer 14 a plurality of times while propagating through the light guide layer 12. Therefore, since the excitation light can reach the portion of the fluorescent layer 14 that is located away from the main surface S1, the fluorescent material of the fluorescent layer 14 can be excited with higher efficiency than before.
  • the fluorescent material can be effectively used by setting the thickness d1 of the fluorescent layer 14 to a thickness that allows the excitation light to reach sufficiently.
  • the L / d1 can be increased, that is, the surface area of the fluorescent layer 14 can be increased, the utilization efficiency of the fluorescent material can be increased.
  • d1 depends on the particle size of the fluorescent substance powder and the content in the fluorescent layer 14, it is generally not less than 20 ⁇ m and not more than 400 ⁇ m. On the other hand, if d1 exceeds 400 ⁇ m, the excitation light does not reach the inside of the fluorescent layer 14 and the utilization efficiency of the fluorescent material is lowered.
  • the light when a straight line perpendicular to the first main surface S1 intersects with at least one fluorescent layer 14, the light enters the first main surface S1 and the fluorescent layer 14
  • the light that passes through the light guide layer 12 and exits from the second major surface S2 can be eliminated without entering the light.
  • the condition that the straight line perpendicular to the first major surface S1 intersects the fluorescent layer 14 is L / d2> 1 / (cos ⁇ ⁇ sin ⁇ ), as can be seen from FIG. If this condition is satisfied, the light that enters the fluorescent light emitter 10 from the first main surface S1 and is not directly used to excite the fluorescent substance can be eliminated, so that the light that directly passes through the fluorescent light emitter 10 can be eliminated.
  • the fluorescent material of the fluorescent layer 14 can be excited with higher efficiency than before. Also, with this configuration, when the fluorescent light emitter 10 is observed from a direction perpendicular to the first main surface S1, the fluorescent layer 14 is directly or indirectly through the light guide layer 12 over the entire first main surface S1. appear. Therefore, the groove and other portions are recognized as unevenness as in a structure in which a groove having a side surface perpendicular to the substrate surface described in Patent Document 1 is filled with a transparent resin mixed with a “phosphorescent” substance. There is nothing.
  • the excited fluorescent substance emits fluorescence E1 as shown in FIG. 2 (b).
  • a part of the fluorescence E1 propagates through the light guide layer 12 and is emitted from the main surface S1 or the main surface S2. Further, a part of the fluorescence E1 passes through the light guide layer 12, enters the fluorescence layer 14, and is diffusely reflected (scattered) at the interface between the light guide layer 12 and the fluorescence layer 14 to become diffusely reflected light E2.
  • the light propagates through the light guide layer 12 and is emitted from the main surface S1 or the main surface S2. Therefore, the fluorescent light emitter 10 can emit fluorescence with higher efficiency than before.
  • the fluorescent light emitter 10 shown in FIG. 2 may receive excitation light from the first main surface S1 and extract fluorescence from the second main surface S2, or may extract fluorescence from the first main surface S1.
  • a substrate 11 is arranged on the second main surface S2 side, and the fluorescence is reflected on the surface of the substrate 11. It is preferable to do.
  • the surface of the substrate 11 may be processed, or a reflective layer or the like may be provided between the substrate 11 and the second main surface S2.
  • substrate 11 is not specifically limited, For example, it is a plastic substrate.
  • the structure and function of the fluorescent light emitter 10 including the plurality of light guide layers 12 and the plurality of fluorescent layers 14 have been described here, the above description is based on one fluorescent layer and one light guiding layer. And having a laminated structure in which a fluorescent layer portion in one fluorescent layer is sandwiched between two light guide layer portions in one light guide layer in a cross section substantially orthogonal to the first main surface The same holds true for light emitters (for example, fluorescent light emitters 10C, 10D, and 10E described later).
  • the present invention is not limited to the case where the light guide layer 12 and the fluorescent layer 14 are parallel to each other.
  • a fluorescent material having a predetermined thickness is provided on a transparent substrate 12a having a predetermined thickness by mixing a phosphorescent substance powder with an adhesive.
  • the containing layer 14a is formed.
  • a known coating method can be widely used to form the fluorescent material-containing layer 14a. For example, a die coating method, a slit coating method, or a spin coating method can be used.
  • a transparent resin film for example, an acrylic resin film
  • the fluorescent material for example, those described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-11250 and 2006-117857 can be used.
  • the adhesive for example, an acrylic or urethane adhesive can be used.
  • the transparent substrate 12a becomes the light guide layer 12 of the fluorescent light emitter 10A, and the fluorescent material-containing layer 14a becomes the fluorescent layer 14 of the fluorescent light emitter 10A.
  • a plurality of sets obtained by forming the fluorescent material-containing layer 14a on the transparent base material 12a obtained in FIG. 3A is prepared, and the fluorescent material-containing layer 14a is formed as the transparent base material.
  • Laminate so as to be sandwiched by 12a.
  • the transparent base material 12a is affixed so that the fluorescent substance content layer 14a may not become an outermost layer finally, and the laminated body 10a is obtained.
  • air is prevented from being caught between the transparent base material 12a and the fluorescent material-containing layer 14a to be bonded together.
  • the outer shape of the laminate 10b is adjusted and bonded to the substrate 11, whereby the fluorescent light emitter 10A shown in FIGS. 1A and 1B is obtained.
  • FIG. 4 (a) shows a schematic cross-sectional view of the fluorescent light emitter 10B
  • FIG. 4 (b) shows a schematic plan view of the fluorescent light emitter 10B
  • FIG. 4A shows a cross section taken along line 4A-4A ′ in FIG. 4A and 4B, as will be described later, a substantially columnar laminated structure extending along the direction of the shaft portion 13 is formed at an acute angle ⁇ with respect to the direction of the shaft portion 13.
  • a cylindrical part obtained by cutting along two parallel surfaces is shown.
  • FIG. 4A shows a case where the two parallel surfaces (cut surfaces) are arranged as the first and second main surfaces
  • FIG. 4B shows an angle ⁇ with respect to the cut surface.
  • a mode when it sees from the direction which has is shown typically.
  • the fluorescent layer 14 and the light guide layer 12 of the laminate When viewed from a direction having an angle ⁇ with respect to the cut surface (that is, the direction of the shaft portion 13), the fluorescent layer 14 and the light guide layer 12 of the laminate appear to be arranged concentrically.
  • a plurality of ellipses may appear to be arranged concentrically.
  • the phrase “arranged substantially concentrically” includes the case where a plurality of ellipses are arranged concentrically as described above.
  • the spiral may be formed in an elliptical shape.
  • the plurality of light guide layers 12 and the plurality of fluorescent layers 14 are arranged substantially concentrically on the first main surface when viewed from the direction perpendicular to the first main surface, and are near the center thereof.
  • the cross-sectional structure of the fluorescent light emitter 10B shown in FIG. 4A has substantially the same structure as the fluorescent light emitter 10 shown in FIG. To work.
  • the shaft portion 13 may be a cavity.
  • the fluorescent layer 14 may be in direct contact with the cavity.
  • one light guide layer 12 and one fluorescent layer 14 are centered on the shaft portion 13 on the first main surface when viewed from a direction perpendicular to the first main surface. Are arranged in a substantially spiral shape.
  • the cross-sectional structure along the line 4A-4A ′ of the fluorescent light emitter 10C is substantially the same as the cross-sectional structure shown in FIG.
  • a plurality of light guide layers 12 and a plurality of fluorescent layers 14 appear, whereas in the cross-sectional structure of the fluorescent light emitter 10C.
  • the fluorescent light emitter 10C has substantially the same structure as the fluorescent light emitter 10 shown in FIG. 2A and functions in the same manner. If the fluorescent light emitters 10B and 10C are cut so as not to include the respective shaft portions 13, the same structure as that of the fluorescent light emitter 10 shown in FIG.
  • fluorescence having a predetermined thickness is obtained by applying a mixture of phosphorescent substance powder to an adhesive on a film-like transparent substrate 12a having a predetermined thickness.
  • the substance containing layer 14a is formed.
  • the fluorescent substance-containing layer 14a can be continuously formed.
  • the roll-shaped laminated body 10c (FIG.5 (b)) is formed by winding up the film-form transparent base material 12a around the axial part 13, forming the fluorescent substance containing layer 14a. In the winding process, when the fluorescent substance-containing layer 14a comes into contact with the film-like transparent substrate 12a, air is prevented from being caught. Further, the solvent contained in the fluorescent material-containing layer 14a may be removed or partially cured as necessary before the fluorescent material-containing layer 14a comes into contact with the film-like transparent substrate 12a.
  • the obtained laminated body 10c is cut along the cut surface CP3 with a predetermined interval, thereby cutting out a flat plate-like laminated body member 10b having a predetermined thickness shown in FIG. 3C from the laminated body 10a.
  • the cut surface CP3 is set so as to form a predetermined angle ⁇ (greater than 0 ° and less than 90 °) with respect to the layer surface of the multilayer body 10c (parallel to the axial direction of the shaft portion 13).
  • a fluorescent light emitter 10C having the cross-sectional structure shown in a) can be obtained.
  • the laminated body 10c is not limited to the illustrated shape, and can be cut into an arbitrary shape as necessary.
  • the fluorescent light emitter 10B in which the plurality of light guide layers 12 and the plurality of fluorescent layers 14 are arranged substantially concentrically is arranged around the shaft portion 13. And a plurality of fluorescent layers 14 can be alternately applied and cured.
  • the fluorescent light emitter 10C has an advantage that it can be easily manufactured.
  • FIG. 6A shows a schematic cross-sectional view of the fluorescent light emitter 10D
  • FIG. 6B shows a schematic plan view of the fluorescent light emitter 10D
  • FIG. 6A shows a cross section taken along line 6A-6A 'in FIG. FIG. 6B is substantially the same as FIG.
  • the fluorescent light emitter 10D shown in FIG. 6 corresponds to the one obtained by extending the second main surface side of the fluorescent light emitter 10C shown in FIG.
  • the fluorescent body 10D can be manufactured, for example, by stretching a roll-shaped laminate 10c in a direction parallel to the shaft portion 13 in the manufacturing method of the fluorescent body 10C described with reference to FIG. When the roll-shaped laminated body 10c is heated so as to have a temperature gradient along the shaft portion 13 and stretched in a direction parallel to the shaft portion 13, the higher the temperature, the larger the stretch amount.
  • a fluorescent light emitter 10D having the cross-sectional structure shown can be obtained.
  • the thickness of the light guide layer 12 and the fluorescent layer 14 is from the first main surface (the upper side in FIG.
  • the phosphor layer 14 mixed with a “phosphorescent” substance can be used, for example, as a flashlight using “phosphorescence”.
  • the light emitted from the fluorescent layer 14 is emitted from the first main surface (the upper side in FIG. 6A).
  • a configuration in which the area of the second main surface is larger than the area of the first main surface may be employed depending on the application.
  • each layer may have a plurality of laminated structures that are not parallel to each other but have different angles between the first principal surface and the layer surface.
  • the layer surface of each stacked structure is defined by, for example, a surface that bisects the thickness of the fluorescent layer 14 included in each stacked structure.
  • a layer surface of a part of the plurality of stacked structures may be perpendicular to the first main surface.
  • FIG. 7A shows a schematic cross-sectional view of the fluorescent light emitter 10E
  • FIG. 7B shows a schematic plan view of the fluorescent light emitter 10E
  • FIG. 7A shows a cross section taken along line 7A-7A 'in FIG. 7B.
  • FIG. 7 (b) is substantially the same as FIG. 4 (c) and FIG. 6 (b).
  • the fluorescent light emitter 10E shown in FIG. 7A corresponds to the fluorescent light emitter 10D shown in FIG. 6 with a reduced thickness.
  • the first main surface (light receiving surface) and the second main surface opposite to the first main surface are parallel to each other.
  • the fluorescent light emitter according to the embodiment is not limited to this.
  • the light guide layer 12 and the fluorescent layer 14 form an acute angle ⁇ with respect to the first main surface S1
  • the second main surface S3 includes the light guide layer 12 and the fluorescent layer. 14 may be configured to form approximately 90 ° with respect to 14. That is, if the first main surface S1 that receives the excitation light forms an acute angle ⁇ with respect to the light guide layer 12 and the fluorescent layer 14, the excitation light that has entered the light guide layer 12 refers to FIG. In the same manner as described above, it is possible to propagate through the light guide layer 12 and excite the fluorescent substance in the fluorescent layer 14 efficiently.
  • Such a structure can also be applied to the fluorescent light emitters 10A to 10E described above.
  • the fluorescent light emitter of still another embodiment according to the present invention may have a wavelength conversion element 22 on at least a part of the second main surface that is a fluorescent light emission surface, like a fluorescent light emitter 20A shown in FIG. .
  • the fluorescent light emitter 20A has a wavelength element 22 on the second main surface of the fluorescent light emitter 10B (excluding the shaft portion 13) shown in FIG.
  • the wavelength conversion element 22 contains a transparent resin and a fluorescent dye. The fluorescent dye is excited by the fluorescence emitted from the fluorescent layer 14 and emits visible light having a longer wavelength than the fluorescence.
  • the fluorescent material contained in the fluorescent layer 14 is Sr 4 Al 14 O 25 doped with Eu and Dy (peak wavelength of fluorescence: about 490 nm)
  • the peak wavelength Is converted to visible light of about 624 nm By providing the wavelength conversion element 22, not only the fluorescence color emitted from the fluorescent layer 14 but also the fluorescence color emitted from the wavelength change element 22 can be displayed.
  • the wavelength conversion element 22 may be provided on the entire surface of the second main surface (outgoing surface), or may be arranged in a predetermined pattern on a part of the second main surface.
  • the predetermined pattern may be a character or a picture, for example.
  • the wavelength conversion element 22 may be provided in any of the fluorescent light emitters 10A to 10F described above, and the above-described effects can be obtained. Further, as in the fluorescent light emitter 20B shown in FIG. 10, a plurality of light guide layers (or light guide layer portions) 12 and a plurality of fluorescent layers (or fluorescent layer portions) 14 are formed by a first main surface and a second main surface. The same effect can be obtained even if the wavelength conversion element 22 is provided in the fluorescent light emitter 15G arranged so as to make an angle of about 90 ° with respect to.
  • the fluorescent light emitter of still another embodiment according to the present invention may have a selective reflection layer 32 on the first main surface which is a light receiving surface, like a fluorescent light emitter 30A shown in FIG.
  • the selective reflection layer 32 can transmit excitation light and reflect fluorescence emitted from the fluorescent layer.
  • the selective reflection layer 32 may be provided on at least a part of the first main surface.
  • the selective reflection layer 32 is, for example, a known dielectric multilayer film, and has a film structure corresponding to the wavelength of excitation light and the wavelength of fluorescence.
  • the selective reflection layer 32 may be provided on any of the above-described fluorescent light emitters 10A to 10F, 20A, and 20B, and the above-described effects can be obtained. Further, as in the fluorescent light emitter 30B shown in FIG. 12, a plurality of light guide layers (or light guide layer portions) 12 and a plurality of fluorescent layers (or fluorescent layer portions) 14 are composed of a first main surface and a second main surface. Even if the selective reflection layer 32 is provided on the fluorescent light emitter 15G arranged so as to make an angle of about 90 °, the same effect can be obtained.
  • a light distribution distribution control layer 34 may be provided on the second main surface that is the emission surface, like a fluorescent light emitter 30C shown in FIG.
  • the first main surface (light receiving surface) of the fluorescent light emitter 30C is the lower surface in FIG. 13, contrary to the fluorescent light emitter 30A shown in FIG.
  • the light distribution distribution control layer 34 By providing the light distribution distribution control layer 34 on the emission surface (second main surface), the angular distribution of the emission light can be adjusted.
  • the light distribution distribution control layer 34 is provided on the entire exit surface is shown, but the light distribution distribution control layer 34 may be provided on at least a part of the exit surface.
  • the light distribution control layer 34 is, for example, a light diffusion layer (also referred to as a “light scattering layer”). Further, a transmissive diffraction grating layer or a holographic layer (for example, a holographic diffraction grating layer) may be provided instead of the light diffusion layer, or these may be combined. For example, a light diffusing layer is used to widen the distribution of emitted light, whereas a transmissive diffraction grating layer or holographic layer is used to increase the intensity of emitted light at a specific angle. (The distribution around a specific angle is narrow) can be adjusted.
  • the selective reflection layer 32 may be provided on the light receiving surface, and the light distribution control layer 34 may be provided on the emission surface.
  • the light distribution distribution control layer 34 may be provided on any of the fluorescent light emitters 10A to 10F, 20A, and 20B described above, and the above effects can be obtained. Further, even if the light distribution distribution control layer 34 is provided on the fluorescent light emitter 15G arranged so as to form about 90 ° with respect to the first main surface and the second main surface shown in FIG. Can be obtained.
  • the configuration in which all the fluorescent layers (or fluorescent layer portions) 14 are sandwiched between two adjacent light guide layers (or light guide layer portions) 12 has been illustrated.
  • the fluorescent substance is not limited to the exemplified configuration, and at least a layered structure in which a fluorescent layer (or fluorescent layer portion) 14 is sandwiched between two light guide layers (or light guide layer portions) 12 is partly included in the layered structure. If it has, the brightness
  • the configuration in which the wavelength conversion element is provided on the emission surface or the configuration in which the selective reflection layer is provided on the light receiving surface can obtain the above effect regardless of whether the layer surface of the laminated structure forms an acute angle ⁇ with the first main surface. Needless to say, you can.
  • the fluorescent light emitter according to the embodiment of the present invention may be used alone or a plurality of fluorescent light emitters may be tiled.
  • the present invention can be widely applied to fluorescent light emitters such as “light storage” panels.
  • Substrate 12 Light guide layer (light guide layer portion) 12a Transparent substrate 14 Fluorescent layer (phosphor layer part) 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F Fluorescent emitter 20A, 20B, 30A, 30B Fluorescent emitter

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Abstract

　蛍光発光体（１０Ａ）は、励起光を受ける第１主面（Ｓ１）と、複数の導光層または複数の導光層部分（１２）と、複数の蛍光層または複数の蛍光層部分（１４）とを有する。第１主面（Ｓ１）に略直交する断面において、蛍光層または蛍光層部分（１４）が２つの導光層または２つの導光層部分（１２）に挟まれた積層構造を有し、積層構造の層面は、第１主面（Ｓ１）と鋭角αをなす。

Description

蛍光発光体
　本発明は蛍光発光体に関する。ここで、蛍光とは、広義の蛍光を指し、スピン多重度が同じ準位間の遷移に伴う発光（狭義の蛍光）だけでなく、スピン多重度が異なる準位間の遷移に伴う発光（燐光）を含む。
　蛍光物質は、一般に、励起光を受け、励起光よりも波長が長い光を発する。特に、励起光の照射を停止してから比較的長時間に亘って発光を続ける蛍光物質は、「蓄光」物質と呼ばれることがある。「蓄光」物質は、例えば安全標識板に用いられる。消防法は、安全標識に、日本工業規格ＪＩＳ　Ｚ　９１０７による評価で、６０分後の輝度が７ｍｃｄ／ｍ2を要求している。国際的には、例えば、安全標識についてＩＳＯ／ＣＤ　１７３９８がある。例示した安全標識に代表される蛍光発光体の輝度の向上に対するニーズは高くなってきている。安全標識等に用いられる特に残光時間の長い蛍光物質を「蓄光」物質と呼び、一般の蛍光物質および燐光物質と区別することにする。
　特許文献１は、透明な樹脂基板に多数の窪みを形成し、粉末の「蓄光」物質（特許文献１中では、「蓄光」剤と呼ばれている。）を混入した透明樹脂を窪みに充填した構造を有する「蓄光」パネルを開示している。窪み内の「蓄光」物質に、窪みの側面からも励起光を入射させることができるので、輝度を高めることができる。
特開２００７－３２００３５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の構造では、輝度（発光効率）の向上に限界がある。例えば、特許文献１に記載の「蓄光」パネルは、基板面に垂直な側面を有する溝に、「蓄光」物質を混入した透明樹脂が充填されている。従って、基板面の法線方向から入射する光の大半は、「蓄光」物質の励起に使われることなく、基板を透過してしまう。従って、励起光の利用効率が低く、その結果、輝度（発光効率）が低い。また、特許文献１の構成においては、溝を深くしても、励起光の利用効率を高めることが難しい。これらの問題は、例示した「蓄光」パネルの用途に限られず、広義の蛍光を発光する発光体に共通の問題である。
　本発明は、輝度（発光効率）をさらに向上させることが可能な構造を有する蛍光発光体を提供することを目的とする。
　本発明による実施形態の蛍光発光体は、励起光を受ける第１主面と、１つまたは複数の導光層と、１つまたは複数の蛍光層とを有し、前記第１主面に略直交する断面において、前記複数の蛍光層の内の蛍光層が前記複数の導光層の内の２つの導光層に挟まれた積層構造を有し、前記積層構造の層面は、前記第１主面と鋭角αをなす、または、前記第１主面に略直交する断面において、前記１つの蛍光層の内の蛍光層部分が前記１つの導光層の内の２つの導光層部分に挟まれた積層構造を有し、前記積層構造の層面は、前記第１主面と鋭角αをなす。
　ある実施形態において、前記積層構造に含まれる前記蛍光層または前記蛍光層部分の、前記第１主面に対して前記鋭角αを成す方向の長さＬの、前記蛍光層または前記蛍光層部分の厚さｄ１に対する比であるＬ／ｄ１は、１以上であることが好ましい。Ｌ／ｄ１の上限は特に制限はないが、１０００以下であることが好ましい。また、ある実施形態において、前記２つの導光層または前記２つの導光層部分の前記第１主面に対して前記鋭角αを成す方向の長さＬの、前記２つの導光層または前記２つの導光層部分の厚さｄ２に対する比であるＬ／ｄ２は２以上であることが好ましい。Ｌ／ｄ２の上限は特に制限はないが、２０００以下であることが好ましい。
　ある実施形態において、前記第１主面に垂直な方向から見たとき、前記複数の導光層と前記複数の蛍光層とは、前記第１主面内のある方向に沿って交互に配置されている。
　ある実施形態において、前記第１主面に垂直な方向から見たとき、前記複数の導光層と前記複数の蛍光層とは、前記第１主面において略同心円状に配置されている。
　ある実施形態において、前記第１主面に垂直な方向から見たとき、前記１つの導光層と前記１つの蛍光層とは、前記第１主面において略渦巻き状（スパイラル状）に配置されている。
　ある実施形態において、前記第１主面に垂直な直線は、前記複数の蛍光層内の少なくとも１つの蛍光層と交差する、または、前記１つの蛍光層の内の少なくとも１つの蛍光層部分と交差する。
　ある実施形態において、前記蛍光発光体は、前記第１主面とは反対側に第２主面を有し、前記第２主面は前記第１主面と平行である。
　ある実施形態において、前記第２主面の面積は、前記第１主面の面積よりも小さい。
　ある実施形態において、前記蛍光発光体は、前記第２主面は蛍光を出射する出射面であって、前記第２主面の少なくとも一部に設けられた波長変換素子をさらに有する。前記波長変換素子は、前記第２主面の全面に設けてもよいし、前記第２主面の一部に所定のパターンで配置してもよい。所定のパターンは、例えば、文字や絵を含む。
　ある実施形態において、前記蛍光発光体は、前記第２主面は蛍光を出射する出射面であって、前記第２主面の少なくとも一部に設けられた配光分布制御層を有する。前記配光分布制御層は、例えば、光拡散層、透過型回折格子層またはホログラフィー層である。
　ある実施形態において、前記蛍光発光体は、前記第１主面の少なくとも一部に設けられた選択反射層であって、励起光を透過し、前記１つまたは複数の蛍光層が発する蛍光を反射する選択反射層をさらに有する。
　ある実施形態において、前記１つまたは複数の蛍光層は、接着剤と蛍光物質の粉末とを含む。例えば、前記蛍光物質は、燐光を発光する。
　本発明によると、輝度（発光効率）を従来よりも向上させることが可能な構造を有する蛍光発光体が提供される。
本発明による実施形態の蛍光発光体１０Ａを模式的に示す図であり、（ａ）は模式的な断面図であり、（ｂ）は模式的な平面図であり、（ａ）は（ｂ）中の１Ａ－１Ａ’線に沿った断面を示す。 （ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態の蛍光発光体１０の構造および動作を説明する図であり、（ａ）は励起光の振る舞いを示し、（ｂ）は蛍光の振る舞いを示す。 （ａ）～（ｃ）は、蛍光発光体１０Ａの製造工程を示す模式図である。 （ａ）は本発明による他の実施形態の蛍光発光体１０Ｂの模式的な断面図であり、（ｂ）は蛍光発光体１０Ｂの模式的な平面図であり、（ａ）は（ｂ）中の４Ａ－４Ａ’線に沿った断面を示し、（ｃ）は、本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体１０Ｃの模式的な断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、蛍光発光体１０Ｃの製造工程を示す模式図である。 （ａ）は本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体１０Ｄの模式的な断面図であり、（ｂ）は模式的な平面図であり、（ａ）は（ｂ）中の６Ａ－６Ａ’線に沿った断面を示す。 （ａ）は本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体１０Ｅの模式的な断面図であり、（ｂ）は模式的な平面図であり、（ａ）は（ｂ）中の７Ａ－７Ａ’線に沿った断面を示す。 本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体１０Ｆの模式的な断面図である。 本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体２０Ａの模式的な断面図である。 本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体２０Ｂの模式的な断面図である。 本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体３０Ａの模式的な断面図である。 本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体３０Ｂの模式的な断面図である。 本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体３０Ｃの模式的な断面図である。
　本発明による実施形態の蛍光発光体は、励起光を受ける第１主面と、複数の蛍光層と、複数の導光層とを有し、第１主面に略直交する断面において、蛍光層が２つの導光層に挟まれた積層構造を有する。本発明による他の実施形態の蛍光発光体は、励起光を受ける第１主面と、１つの蛍光層と、１つの導光層とを有し、第１主面に略直交する断面において、１つの蛍光層の内の蛍光層部分が１つの導光層の内の２つの導光層部分に挟まれた積層構造を有する。いずれの実施形態においても、積層構造の層面は、第１主面と鋭角αをなす。積層構造の層面は、例えば、積層構造に含まれる各層（または各層部分）の層面と平行である。このとき、蛍光層または導光層の厚さが一定でない場合、各層の層面は、各層の厚さを２等分する面によって規定される。また、例えば、蛍光層および／または導光層の厚さが第１主面から遠ざかるに連れて、徐々に大きくなる、または徐々に小さくなる場合、各層（または各層部分）は互いに平行であるとは限らない。このとき、蛍光発光体は、上記第１主面と層面とがなす角の大きさが互いに異なる複数の積層構造を有する。複数の積層構造の全ての層面と上記第１主面とが、鋭角α（大きさは異なってもよい）をなすことが好ましいが、複数の積層構造の一部の積層構造の層面が上記第１主面と垂直であってもよい。
　このように、第１主面に対して鋭角αをなす少なくとも１つの積層構造を有する構成を採用すると、第１主面にほぼ垂直に入射する光は、導光層と蛍光層との界面に対して鋭角αで入射するので、導光層内を伝播しながら蛍光層に複数回に亘って入射し得る。また、蛍光物質を蛍光層内で２次元的に広く分布させることができるので、蛍光物質に効果的に励起光を照射することができる。従って、本発明による実施形態の蛍光発光体は、従来の蛍光発光体よりも高い輝度（発光効率）を有し得る。
　以下、図面を参照して、本発明による実施形態の蛍光発光体の構造と機能および製造方法を説明する。なお、説明の簡単さのために、共通の構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。
　図１を参照して、本発明による実施形態の蛍光発光体１０Ａの構造を説明する。図１（ａ）に、蛍光発光体１０Ａの模式的な断面図を示し、図１（ｂ）に蛍光発光体１０Ａの模式的な平面図を示す。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）中の１Ａ－１Ａ’線に沿った断面を示す。
　図１（ａ）に示すように、蛍光発光体１０Ａは、基板１１と、複数の導光層１２と、複数の蛍光層１４とを有しており、蛍光層１４が２つの導光層１２に挟まれた積層構造を有している。図１（ａ）において、基板１１と反対側の面が、励起光を受ける第１主面（受光面）であり、図１（ａ）は、第１主面に略垂直する断面の構造を示している。積層構造の層面は、第１主面と鋭角αをなしている。すなわちαは０°超９０°未満である。蛍光発光体１０Ａの積層構造の第１主面とは反対側の第２主面は、第１主面と平行であり、第２主面が基板１１に接着されている。なお、基板１１を省略してもよいし、他の任意の形状の支持体に代えてもよい。
　また、図１（ｂ）に示すように、蛍光発光体１０Ａは、第１主面に垂直な方向から見たとき、複数の導光層１２と複数の蛍光層１４とは、第１主面内のある方向に沿って交互に配置されている。ここでは、複数の導光層１２と複数の蛍光層１４とは交互に配置されており、且つ、ストライプ状に配置されている。
　ここで、蛍光層１４の、第１主面に対して鋭角αを成す方向の長さＬの、蛍光層１４の厚さｄ１に対する比であるＬ／ｄ１は、１以上であることが好ましい。また、導光層１２の第１主面に対して鋭角αを成す方向の長さＬの、２つの導光層１２の厚さｄ２に対する比であるＬ／ｄ２は２以上であることが好ましい。Ｌ／ｄ２の上限は特に制限はないが、発光効率の観点から、２０００以下であることが好ましい。従って、導光層１２の厚さｄ２の蛍光層の厚さｄ１に対する比であるｄ２／ｄ１は、０．５以上であることが好ましく、２以上であることが好ましい。なお、蛍光層１４または導光層１２の厚さが、第１主面に対して鋭角αを成す方向において一定でない場合、各層の厚さは、長さＬに亘る各層の厚さの平均値で代用し得る。
　ここで、導光層１２は、蛍光層１４に含まれる蛍光物質を励起する励起光（紫外線または可視光の内の短波長成分）および、蛍光層１４が発する蛍光（可視光）に対する透過率が高い材料（例えば樹脂）で形成されている。導光層１２は、励起光を吸収および散乱しない材料で形成することが好ましい。蛍光層１４は、公知の蛍光物質を含む層であり、例えば、接着剤に蛍光物質の粒子を分散したもので形成される。蛍光物質は、公知のものを広く用いることができ、用途に応じて、種々の蛍光物質を用いることができる。「蓄光」物質としては、例えば、特開平７－１１２５０号公報や特開２００６－１１７８５７号公報に記載されているものを用いることができる。これらは例えば、根本特殊化学株式会社から入手できる。接着剤としては、励起光および蛍光に対する透過率が高い樹脂（例えばアクリル樹脂またはウレタン樹脂）を用いることが好ましい。蛍光物質の粉末の粒径は、例えば、約２０μｍであり、樹脂に対する混合比率は、例えば、１０質量％以上９０質量％以下である。
　次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照して、本発明による実施形態の蛍光発光体１０の構造および動作を説明する。図２（ａ）は励起光の振る舞いを示し、図２（ｂ）は蛍光の振る舞いを示している。
　図２（ａ）および（ｂ）に示す蛍光発光体１０は、蛍光層１４が２つの導光層１２に挟まれた積層構造を有し、励起光を受ける第１主面（受光面）Ｓ１と、第１主面Ｓ１とは反対側の第２主面Ｓ２とを有している。第１主面Ｓ１と第２主面Ｓ２とは互いに平行で、蛍光層１４および導光層１２の層面は、それぞれ、第１主面Ｓ１および第２主面Ｓ２に対して鋭角αをなしている。
　第１主面Ｓ１にほぼ垂直に入射した励起光（例えば、太陽光や室内用照明光）Ｌ０は、導光層１２を通過して蛍光層１４に入射する。蛍光層１４に入射した光の一部は、導光層１２と蛍光層１４との界面で反射され反射光Ｌ１となって導光層１２内を伝播し、再び蛍光層１４に入射する。また、蛍光層１４に入射した光の一部は、導光層１２と蛍光層１４との界面で拡散反射（散乱）され拡散反射光Ｌ２となって再び蛍光層１４に入射する。
　このように、蛍光発光体１０においては、導光層１２および蛍光層１４が主面Ｓ１に対して鋭角αをなしているので、第１主面Ｓ１にほぼ垂直に入射した光は、導光層１２と蛍光層１４との界面に対して鋭角で入射し、導光層１２内を伝播しながら蛍光層１４に複数回に亘って入射する。従って、励起光は、蛍光層１４の、主面Ｓ１から離れた位置に存在する部分にまで到達し得るので、従来よりも高い効率で蛍光層１４の蛍光物質を励起することができる。
　また、図１を参照して説明したように、蛍光層１４の厚さｄ１を、励起光が十分に到達できる厚さに設定することによって、蛍光物質を有効に利用することができる。また、上記のＬ／ｄ１を大きくする、すなわち、蛍光層１４の表面積を大きくすることができるので、蛍光物質の利用効率を高めることができる。このような利点は、上記特許文献１の構成では容易に得ることはできない。ｄ１は、蛍光物質の粉末の粒径や、蛍光層１４中の含有率に依存するが、概ね２０μｍ以上４００μｍ以下である。また、ｄ１が４００μｍを超えると、励起光が蛍光層１４の内部にまで到達しないので、蛍光物質の利用効率が低下する。
　さらに、図２（ａ）に示したように、第１主面Ｓ１に垂直な直線が、少なくとも１つの蛍光層１４と交差するように構成すると、第１主面Ｓ１に入射し、蛍光層１４に入射することなく、導光層１２を透過し、第２主面Ｓ２から出て行く光を無くすことができる。ここで、第１主面Ｓ１に垂直な直線が、蛍光層１４と交差する条件は、図１（ａ）から分かるように、Ｌ／ｄ２＞１／（ｃｏｓα×ｓｉｎα）である。この条件を満足すると、蛍光発光体１０に、第１主面Ｓ１から入射し、蛍光物質の励起に用いられることなく、直接、蛍光発光体１０を透過してしまう光を無くすことができるので、従来よりも高い効率で蛍光層１４の蛍光物質を励起することができる。また、このように構成すると、第１主面Ｓ１に垂直な方向から蛍光発光体１０を観察すると、第１主面Ｓ１の全面にわたって、直接または導光層１２を通して間接的に、蛍光層１４が見える。従って、上記特許文献１に記載の基板面に垂直な側面を有する溝に、「蓄光」物質を混入した透明樹脂を充填した構造のように、溝とそれ以外の部分とがむらとして認識されることがない。
　励起された蛍光物質は、図２（ｂ）に示すように、蛍光Ｅ１を発光する。蛍光Ｅ１の一部は、導光層１２内を伝播して、主面Ｓ１または主面Ｓ２から出射される。また、蛍光Ｅ１の一部は、導光層１２内を通過して、蛍光層１４に入射し、導光層１２と蛍光層１４との界面で拡散反射（散乱）され拡散反射光Ｅ２となって導光層１２内を伝播し、主面Ｓ１または主面Ｓ２から出射される。従って、蛍光発光体１０は、従来よりも高い効率で、蛍光を出射することができる。
　図２に示した蛍光発光体１０は、第１主面Ｓ１から励起光を入射し、第２主面Ｓ２から蛍光を取り出してもよいし、第１主面Ｓ１から蛍光を取り出してもよい。第１主面Ｓ１から蛍光を取り出す場合には、図１（ａ）に示したように、第２主面Ｓ２側に例えば基板１１を配置し、基板１１の表面において蛍光を反射させるように構成することが好ましい。このとき、基板１１の表面を加工してもよいし、基板１１と第２主面Ｓ２との間に、反射層等を設けてもよい。基板１１の材料は特に限定されないが、例えば、プラスチック基板である。
　なお、ここでは、複数の導光層１２と複数の蛍光層１４とを含む蛍光発光体１０の構成と機能とを説明したが、上記の説明は、１つの蛍光層と、１つの導光層とを有し、第１主面に略直交する断面において、１つの蛍光層の内の蛍光層部分が１つの導光層の内の２つの導光層部分に挟まれた積層構造を有する蛍光発光体（例えば、後述する蛍光発光体１０Ｃ、１０Ｄおよび１０Ｅ）についても成立する。また、導光層１２と蛍光層１４とが平行な場合に限られず、例えば、後述する蛍光発光体１０Ｄおよび１０Ｅについても成立する。
　次に、図３（ａ）～（ｃ）を参照して、蛍光発光体１０Ａの製造方法の例を説明する。
　まず、図３（ａ）に示すように、所定の厚さの透明基材１２ａの上に、蓄光物質の粉末を接着剤に混合したものを付与することによって、所定の厚さを有する蛍光物質含有層１４ａを形成する。蛍光物質含有層１４ａの形成には、公知の塗布法を広く用いることができる。例えば、ダイコート法、スリットコート法、スピンコート法を用いることができる。
　透明基材１２ａとしては、透明樹脂フィルム（例えば、アクリル樹脂フィルム）を用いることができる。蛍光物質としては、例えば、上述の特開平７－１１２５０号公報や特開２００６－１１７８５７号公報に記載されているものを用いることができる。接着剤としては、例えば、アクリル系またはウレタン系の接着剤を用いることができる。透明基材１２ａは、蛍光発光体１０Ａの導光層１２となり、蛍光物質含有層１４ａは、蛍光発光体１０Ａの蛍光層１４となる。
　図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）で得られた、透明基材１２ａ上に蛍光物質含有層１４ａを形成したものを複数セット用意し、蛍光物質含有層１４ａを透明基材１２ａで挟むように積層する。この際、最終的に、蛍光物質含有層１４ａが最外層とならないように透明基材１２ａを貼り付け、積層体１０ａを得る。積層体１０ａの作製に当たっては、互いに貼り合わせる透明基材１２ａと蛍光物質含有層１４ａとの間に、空気を巻き込まないようにする。
　次に、得られた積層体１０ａの層面に対して所定の角度α（０°超９０°未満）を成す切断面ＣＰ１およびＣＰ２に沿って切断することによって、図３（ｃ）に示す所定の厚さの平板状の積層体部材１０ｂを積層体１０ａから切り出す。
　この後、積層体１０ｂの外形を整え、基板１１に接着することによって、図１（ａ）および（ｂ）に示す蛍光発光体１０Ａが得られる。必要に応じて、積層体１０ｂに対して、研磨処理や、保護層の形成を行ってもよい。
　次に、図４（ａ）～（ｃ）を参照して、本発明による他の実施形態の蛍光発光体１０Ｂおよび蛍光発光体１０Ｃを説明する。
　図４（ａ）に、蛍光発光体１０Ｂの模式的な断面図を示し、図４（ｂ）に蛍光発光体１０Ｂの模式的な平面図を示す。なお、図４（ａ）は図４（ｂ）中の４Ａ－４Ａ’線に沿った断面を示す。また、図４（ａ）および（ｂ）は、後述するように、軸部１３の方向に沿って延びる略円柱状の積層構造体を、軸部１３の方向に対して鋭角αの角度を為す互いに平行な２面で切断することによって得られる円柱体部分を示している。図４（ａ）は、上記平行な２面（切断面）が第１および第２主面として配置されている場合を示しており、図４（ｂ）は、切断面に対して角度αを有する方向から見たときの様子を模式的に示す。切断面に対して角度αを有する方向（すなわち、軸部１３の方向）から見たとき、積層体の蛍光層１４および導光層１２は、同心円状に配置されているように見える。ただし、切断面に対して垂直な方向から見たときには、複数の楕円が同心状に配置されているように見えることもある。本明細書において、「略同心円状に配置されている」と言う場合、このように複数の楕円が同心円状に配置されている場合も含まれる。同様に「略渦巻き状に配置されている」という場合、渦巻きが楕円状に形成されていても良い。
　蛍光発光体１０Ｂにおいて、複数の導光層１２と複数の蛍光層１４は、第１主面に垂直な方向から見たとき、第１主面において略同心円状に配置されており、その中心付近に軸部１３を有している。図４（ａ）に示す蛍光発光体１０Ｂの断面構造は、軸部１３を有すること以外、図２（ａ）に示した蛍光発光体１０と実質的に同様の構造を有しており、同様に機能する。なお、軸部１３は空洞であってもよい。軸部１３が空洞の場合、蛍光層１４が直接空洞と接していてもよい。
　図４（ｃ）に示す蛍光発光体１０Ｃにおいて、１つの導光層１２と１つの蛍光層１４は、第１主面に垂直な方向から見たとき、第１主面において軸部１３を中心に略渦巻き状（スパイラル状）に配置されている。蛍光発光体１０Ｃの４Ａ－４Ａ’線に沿った断面構造は、実質的に図４（ａ）に示した断面構造と同じである。但し、図４（ａ）に示した蛍光発光体１０Ｂの断面構造においては、複数の導光層１２と複数の蛍光層１４とがあらわれているのに対し、蛍光発光体１０Ｃの断面構造においては、１つの導光層１２の複数の部分（導光層部分１２ということがある。）と１つの蛍光層１４の複数の部分（蛍光層部分１４ということがある。）があらわれている。蛍光発光体１０Ｃも、図２（ａ）に示した蛍光発光体１０と実質的に同様の構造を有しており、同様に機能する。蛍光発光体１０Ｂおよび１０Ｃを、それぞれの軸部１３を含まないように切断すれば、図２（ａ）に示した蛍光発光体１０と同じ構造になる。
　次に、図５（ａ）および（ｂ）を参照して、蛍光発光体１０Ｃの製造方法の例を説明する。
　図５（ａ）に示すように、所定の厚さを有するフィルム状の透明基材１２ａ上に、蓄光物質の粉末を接着剤に混合したものを付与することによって、所定の厚さを有する蛍光物質含有層１４ａを形成する。ロール状の透明基材１２ａを用意することによって、連続的に蛍光物質含有層１４ａを形成することができる。または、蛍光物質含有層１４ａを形成しながら、フィルム状の透明基材１２ａを軸部１３の周りに巻き取ることによって、ロール状の積層体１０ｃ（図５（ｂ））を形成する。巻き取り工程において、蛍光物質含有層１４ａがフィルム状の透明基材１２ａと接触する際に、空気を巻き込まないようにする。また、蛍光物質含有層１４ａがフィルム状の透明基材１２ａと接触するまでに、必要に応じて、蛍光物質含有層１４ａに含まれる溶剤を除去する、あるいは部分的に硬化させてもよい。
　得られた積層体１０ｃを所定の間隔を開けた切断面ＣＰ３に沿って切断することによって、図３（ｃ）に示す所定の厚さの平板状の積層体部材１０ｂを積層体１０ａから切り出す。このとき、切断面ＣＰ３が、積層体１０ｃの層面（軸部１３の軸方向に平行）に対して所定の角度α（０°超９０°未満）を成すように設定することによって、図４（ａ）に示した断面構造を有する蛍光発光体１０Ｃを得ることができる。もちろん、積層体１０ｃは、例示した形状に限られず、必要に応じて任意の形状に切り出すことができる。
　なお、図４（ｂ）に示した、複数の導光層１２と複数の蛍光層１４とを略同心円状に配置した蛍光発光体１０Ｂは、軸部１３の周りに、複数の導光層１２と複数の蛍光層１４とを交互に、塗布および硬化することによって製造され得る。蛍光発光体１０Ｂに比べ、蛍光発光体１０Ｃは、容易に製造できるという利点を有している。
　次に、図６を参照して、本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体１０Ｄを説明する。図６（ａ）に、蛍光発光体１０Ｄの模式的な断面図を示し、図６（ｂ）に蛍光発光体１０Ｄの模式的な平面図を示す。なお、図６（ａ）は図６（ｂ）中の６Ａ－６Ａ’線に沿った断面を示す。図６（ｂ）は図４（ｃ）と実質的に同じである。
　図６に示す蛍光発光体１０Ｄは、図４に示した蛍光発光体１０Ｃの第２主面側を引き伸ばしたものに相当する。蛍光発光体１０Ｄは、例えば、図５を参照して説明した蛍光発光体１０Ｃの製造方法において、ロール状の積層体１０ｃを軸部１３に平行な方向に延伸することによって製造され得る。ロール状の積層体１０ｃを軸部１３に沿って温度勾配ができるように加熱し、軸部１３に平行な方向に延伸すると、温度が高い部分ほど延伸量が多いので、図６（ａ）に示す断面構造を有する蛍光発光体１０Ｄを得ることができる。蛍光発光体１０Ｄにおいては、導光層１２および蛍光層１４の厚さは、第１主面（図６（ａ）中の上側）から、第２主面（図６（ａ）中の下側）に向かうほど小さくなっている。蛍光層１４に「蓄光」物質を混合したものは、例えば、「蓄光」を利用した懐中電灯のように用いることができる。なお、蛍光層１４から発せられる光は第１主面（図６（ａ）中の上側）から出射される。もちろん、用途に応じて、第２主面の面積が、第１主面の面積よりも大きい構成を採用してもよい。
　蛍光発光体１０Ｄの蛍光層１４および／または導光層１２のように、蛍光層１４および／または導光層１２の厚さが、第１主面から遠ざかるに連れて、徐々に小さくなる、あるいは逆に、徐々に大きくなる場合、各層（または各層部分）は互いに平行ではなく、第１主面と層面とがなす角の大きさが互いに異なる複数の積層構造を有してもよい。各積層構造の層面は、例えば、各積層構造に含まれる蛍光層１４の厚さを２等分する面によって規定される。蛍光発光体１０Ｄでは、複数の積層構造の全ての層面と第１主面とが、鋭角α（大きさは互いに異なる）をなしているので、発光効率を効果的に高めることができる。もちろん、複数の積層構造の一部の積層構造の層面が第１主面と垂直であってもよい。
　次に、図７を参照する。図７（ａ）は、蛍光発光体１０Ｅの模式的な断面図を示し、図７（ｂ）に蛍光発光体１０Ｅの模式的な平面図を示す。なお、図７（ａ）は図７（ｂ）中の７Ａ－７Ａ’線に沿った断面を示す。図７（ｂ）は、図４（ｃ）および図６（ｂ）と実質的に同じである。図７（ａ）に示す蛍光発光体１０Ｅは、図６に示した蛍光発光体１０Ｄの厚さを小さくしたものに相当する。
　上記の実施形態で例示した蛍光発光体１０Ａ～１０Ｅは、何れも、第１主面（受光面）と、第１主面の反対側の第２主面とが互いに平行であるが、本発明による実施形態の蛍光発光体はこれに限られない。例えば、図８に示す蛍光発光体１０Ｆのように、第１主面Ｓ１に対して、導光層１２および蛍光層１４が鋭角αをなし、第２主面Ｓ３が導光層１２および蛍光層１４に対してほぼ９０°をなす構成を有してもよい。すなわち、励起光を受ける第１主面Ｓ１が導光層１２および蛍光層１４に対して鋭角αをなしていれば、導光層１２に入射した励起光は、図２（ａ）を参照して上述したのと同様に、導光層１２内を伝播し、蛍光層１４中の蛍光物質を効率的に励起することができる。このような構造は、上述した蛍光発光体１０Ａ～１０Ｅに適用することもできる。
　本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体は、図９に示す蛍光発光体２０Ａのように、蛍光出射面である第２主面の少なくとも一部に波長変換素子２２を有してもよい。蛍光発光体２０Ａは、図４に示した蛍光発光体１０Ｂ（但し軸部１３を除く）の第２主面に波長素子２２を有する。波長変換素子２２は、透明樹脂と蛍光色素とを含有する。蛍光色素は、蛍光層１４から発せられた蛍光によって励起され、蛍光よりも長い波長の可視光を発する。例えば、蛍光層１４に含まれる蛍光物質が、ＥｕおよびＤｙをドープしたＳｒ4Ａｌ14Ｏ25（蛍光のピーク波長：約４９０ｎｍ）のとき、蛍光色素としてベンゾチアゾール系蛍光色素を用いると、ピーク波長が約６２４ｎｍの可視光に変換される。波長変換素子２２を設けることによって、蛍光層１４から発せられる蛍光の色だけでなく、波長変化素子２２から発せられる蛍光の色を表示することができる。波長変換素子２２は、第２主面（出射面）の全面に設けてもよいし、第２主面の一部に所定のパターンで配置してもよい。所定のパターンは、例えば、文字や絵であってもよい。
　なお、波長変換素子２２は、上述した蛍光発光体１０Ａ～１０Ｆの何れに設けてもよく、上記の効果を得ることができる。さらに、図１０に示す蛍光発光体２０Ｂのように、複数の導光層（または導光層部分）１２と複数の蛍光層（または蛍光層部分）１４が、第１主面および第２主面に対して約９０°をなすように配置されている蛍光発光体１５Ｇに、波長変換素子２２を設けても、同様の効果を得ることができる。
　本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体は、図１１に示す蛍光発光体３０Ａのように、受光面である第１主面に選択反射層３２を有してもよい。選択反射層３２は、励起光を透過し、蛍光層が発する蛍光を反射することができる。選択反射層３２を設けることによって、第２主面からの蛍光の取り出し効率を高めることができる。選択反射層３２は、第１主面の少なくとも一部に設ければよい。選択反射層３２は、例えば、公知の誘電体多層膜であり、励起光の波長および蛍光の波長に応じた膜構造を有する。
　なお、選択反射層３２は、上述した蛍光発光体１０Ａ～１０Ｆおよび２０Ａ、２０Ｂの何れに設けてもよく、上記の効果を得ることができる。さらに、図１２に示す蛍光発光体３０Ｂのように、複数の導光層（または導光層部分）１２と複数の蛍光層（または蛍光層部分）１４が、第１主面および第２主面に対して約９０°をなすように配置されている蛍光発光体１５Ｇに、選択反射層３２を設けても、同様の効果を得ることができる。
　本発明によるさらに他の実施形態の蛍光発光体は、図１３に示す蛍光発光体３０Ｃのように、出射面である第２主面に、配光分布制御層３４を設けてもよい。蛍光発光体３０Ｃの第１主面（受光面）は、図１１に示した蛍光発光体３０Ａとは逆に、図１３中の下側の面である。出射面（第２主面）に配光分布制御層３４を設けることによって、出射光の角度分布を調節することができる。ここでは、出射面の全面に配光分布制御層３４を設けた例を示しているが、出射面の少なくとも一部に配光分布制御層３４を設けてもよい。配光分布制御層３４は、例えば、光拡散層（「光散乱層」ともいう。）である。また、光拡散層に代えて、透過型回折格子層あるいはホログラフィー層（例えばホログラフィー回折格子層）を設けてもよく、これらを組み合わせてもよい。例えば、光拡散層は、出射光の配光分布を広くするのに用いられるのに対し、透過型回折格子層あるいはホログラフィー層は、出射光の強度が特定の角度において強くなるように配光分布（特定の角度を中心とする分布は狭い）を調整することができる。もちろん、受光面に選択反射層３２を設け、出射面に配光分布制御層３４を設けてもよい。
　なお、配光分布制御層３４は、上述した蛍光発光体１０Ａ～１０Ｆおよび２０Ａ、２０Ｂの何れに設けてもよく、上記の効果を得ることができる。さらに、図１２に示した第１主面および第２主面に対して約９０°をなすように配置されている蛍光発光体１５Ｇに、配光分布制御層３４を設けても、同様の効果を得ることができる。
　上記の実施形態では、全ての蛍光層（または蛍光層部分）１４が隣接する２つの導光層（または導光層部分）１２に挟まれている構成を例示したが、本発明による実施形態の蛍光発光体は、例示した構成に限られず、蛍光層（または蛍光層部分）１４が２つの導光層（または導光層部分）１２に挟まれた積層構造を少なくとも上記積層構造を一部に有していれば、積層構造の層面を第１主面と鋭角αをなすように構成することによって、輝度（発光効率）を従来よりも向上させることができる。
　また、波長変換素子を出射面に設ける構成または選択反射層を受光面に設ける構成は、積層構造の層面が第１主面と鋭角αをなすか否かに拘わらず、上記の効果を得ることができるのはいうまでもない。
　さらに、本発明による実施形態の蛍光発光体は単独で用いてもよいし、複数の蛍光発光体をタイリングしてもよい。
　本発明は、「蓄光」パネルなどの蛍光発光体に広く適用することができる。
　１１　基板
　１２　導光層（導光層部分）
　１２ａ　透明基材
　１４　蛍光層（蛍光層部分）
　１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ　蛍光発光体
　２０Ａ、２０Ｂ、３０Ａ、３０Ｂ　蛍光発光体

Claims (14)

  1. 　励起光を受ける第１主面と、１つまたは複数の導光層と、１つまたは複数の蛍光層とを有し、
    　前記第１主面に略直交する断面において、前記複数の蛍光層の内の蛍光層が前記複数の導光層の内の２つの導光層に挟まれた積層構造を有し、前記積層構造の層面は、前記第１主面と鋭角αをなす、または、
    　前記第１主面に略直交する断面において、前記１つの蛍光層の内の蛍光層部分が前記１つの導光層の内の２つの導光層部分に挟まれた積層構造を有し、前記積層構造の層面は、前記第１主面と鋭角αをなす、蛍光発光体。
  2. 　前記積層構造に含まれる前記蛍光層または前記蛍光層部分の、前記第１主面に対して前記鋭角αを成す方向の長さＬの、前記蛍光層または前記蛍光層部分の厚さｄ１に対する比であるＬ／ｄ１は、１以上である、請求項１に記載の蛍光発光体。
  3. 　前記２つの導光層または前記２つの導光層部分の前記第１主面に対して前記鋭角αを成す方向の長さＬの、前記２つの導光層または前記２つの導光層部分の厚さｄ２に対する比であるＬ／ｄ２は２以上である、請求項１または２に記載の蛍光発光体。
  4. 　前記第１主面に垂直な方向から見たとき、前記複数の導光層と前記複数の蛍光層とは、前記第１主面内のある方向に沿って交互に配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の蛍光発光体。
  5. 　前記第１主面に垂直な方向から見たとき、前記複数の導光層と前記複数の蛍光層とは、前記第１主面において略同心円状に配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の蛍光発光体。
  6. 　前記第１主面に垂直な方向から見たとき、前記１つの導光層と前記１つの蛍光層とは、前記第１主面において略渦巻き状に配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の蛍光発光体。
  7. 　前記第１主面に垂直な直線は、前記複数の蛍光層内の少なくとも１つの蛍光層と交差する、または、前記１つの蛍光層の内の少なくとも１つの蛍光層部分と交差する、請求項１から６のいずれかに記載の蛍光発光体。
  8. 　前記第１主面とは反対側に第２主面を有し、前記第２主面は前記第１主面と平行である、請求項１から７のいずれかに記載の蛍光発光体。
  9. 　前記第２主面の面積は、前記第１主面の面積よりも小さい、請求項８に記載の蛍光発光体。
  10. 　前記第２主面は蛍光を出射する出射面であって、前記第２主面の少なくとも一部に設けられた波長変換素子をさらに有する、請求項１から９のいずれかに記載の蛍光発光体。
  11. 　前記第２主面は蛍光を出射する出射面であって、前記第２主面の少なくとも一部に設けられた配光分布制御層を有する、請求項１から１０のいずれかに記載の蛍光発光体。
  12. 　前記第１主面の少なくとも一部に設けられた選択反射層であって、励起光を透過し、前記１つまたは複数の蛍光層が発する蛍光を反射する反射層をさらに有する、請求項１から１１のいずれかに記載の蛍光発光体。
  13. 　前記１つまたは複数の蛍光層は、接着剤と蛍光物質の粉末とを含む、請求項１から１２のいずれかに記載の蛍光発光体。
  14. 　前記蛍光物質は、燐光を発光する、請求項１３に記載の蛍光発光体。
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