JP2014165062A - 蛍光体基板および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体層から発した光を効率よく外部に取り出すことができる蛍光体基板を提供することを目的とする。
【解決手段】蛍光体基板１００は、光透過性の基板１０１と、前記基板１０１の一面１０１ａ上に形成された光透過性の中間層１０７と、前記中間層１０７上に形成された蛍光体層１０２と、前記中間層１０７の側面を囲んで前記基板１０１の前記一面１０１ａ上に立設された光散乱性の隔壁１１１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光体基板と、該蛍光体基板を備えた表示装置等に関する。

ガラスなど基板上に蛍光体層を形成し、外部から入射した光を蛍光体層で色変換して基板から射出する蛍光体基板が知られている。蛍光体基板は、液晶表示装置の色変換手段として利用されることがある。例えば、バックライトとして青色発光ダイオード（ＬＥＤ）や近紫外発光ダイオード（ＬＥＤ）を用い、カラーフィルターに相当する部位に蛍光体層を配置してなる蛍光体励起色変換方式の液晶表示装置は、カラーフィルターを用いた通常の液晶表示装置に比べて、光の利用効率が高く、明るい表示が可能となる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１０２９８号公報

この種の蛍光体基板においては、通常、蛍光体層は、光取り出し側の基板に重ねて形成される。一般的に基板材料（ガラス基板等）とバインダー樹脂の屈折率は近いため、蛍光体層と基板との界面では入射角と屈折角の差異は小さい。一方で、基板と空気（外気）との界面において大きな屈折率差を有するため、両者の屈折率差により決まる全反射角より大きな角度の発光は全反射されて基板中を導光してしまうため、発光を効率よく基板の外側に出射させることができない。

本発明の目的は、蛍光体層から発した光を効率よく外部に取り出すことができる蛍光体基板と、該蛍光体基板を備えた表示装置等を提供することにある。

本発明の蛍光体基板は、光透過性の基板と、前記基板の一面上に形成された光透過性の中間層と、前記中間層上に形成された蛍光体層と、前記中間層の側面を囲んで前記基板の一面上に立設された光散乱性の隔壁と、を備えている。

ここで、「光透過性」とは、少なくとも蛍光体層の発光主波長の光を透過させる性質をいう。「光散乱性」とは、少なくとも蛍光体層の発光主波長の光を散乱させる性質をいう。

前記中間層の前記基板と対向する面を前記基板と前記中間層との界面とし、前記基板の法線方向から見て前記界面の中心と対向する位置の蛍光体層を前記蛍光体層の中心部としたときに、前記蛍光体層の中心部から前記界面の外縁部に向けて放射された前記蛍光体層の発光主波長の光のうち少なくとも一部の光は、前記隔壁で散乱されることなく前記基板に到達し、前記基板と前記基板の外部の空気層との屈折率差によって決まる臨界角よりも小さい角度で前記基板と前記空気層との界面に入射してもよい。

ここで、「中間層の基板と対向する面を基板と中間層との界面とし」とは、中間層の基板側の面が基板と中間層との界面として定義されることを意味する。中間層は必ずしも基板と接している必要はなく、中間層と基板とがカラーフィルターなどの他の部材を介して離間している場合も本発明の技術的範囲に含まれる。

「界面の外縁部」とは、蛍光体層から基板へ向かう直達光が前記界面を通過する位置のうち、隔壁によって遮光されない範囲で可能な限り前記界面の外縁部に近い位置を意味する。直達光とは、隔壁によって散乱されずに蛍光体層から基板に直接入射する光をいう。隔壁と基板との界面に遮光層が形成されている場合には、蛍光体層から基板へ向かう直達光が前記界面を通過する位置のうち、隔壁および遮光層によって遮光されない範囲で可能な限り界面の外縁部に近い位置が、界面の外縁部として定義される。

前記中間層の高さをｈ、前記界面の中心から前記界面の外縁部までの最短長さをｗ／２、前記中間層のアスペクト比ｈ／ｗをＡ、前記蛍光体層の全発光量をＰ、前記基板を透過して前記基板の外部に取り出される光の光量をＥ、取り出し効率Ｅ／Ｐをη、前記隔壁の全光線反射率をＲ、前記Ｒ＝ｒのときの取り出し効率ηをη＜ｒ＞、前記Ａ＝ａのときの取り出し効率η＜ｒ＞をη＜ｒ／ａ＞、η＜ｒ／ａ＞≧η＜ｒ／０＞となる前記Ａの最大値をＡｍａｘ＜ｒ＞としたときに、前記Ｒおよび前記Ａが、１００％≧Ｒ≧７０％、且つ、Ａｍａｘ＜ｒ＞＞Ａ＞０の関係を満たしてもよい。

前記中間層は、前記蛍光体層の発光波長域の平均透過率が、前記蛍光体層の発光波長域以外の波長域の平均透過率よりも高くてもよい。

前記蛍光体層は、光透過性のバインダー樹脂と蛍光体とを含んで構成されていてもよい。

前記蛍光体層と前記中間層の屈折率は略等しくてもよい。

前記バインダー樹脂と前記中間層とは同じ材料で構成されていてもよい。

前記蛍光体層の屈折率は前記中間層の屈折率よりも小さくてもよい。

前記蛍光体層と前記中間層の屈折率の差異は０．３以下、より好ましくは０．１以下であってもよい。

前記蛍光体層上に、前記蛍光体層を励起する励起光を透過させ、かつ、前記励起光によって前記蛍光体層に生じた蛍光を反射する波長選択層が形成されていてもよい。

前記隔壁は、前記蛍光体層を複数の領域に区画してもよい。

前記蛍光体層は、１種類以上の蛍光体を含んで構成され、前記１種類以上の蛍光体のうち、第一の蛍光体の発光主波長は５００〜５６０ｎｍであってもよい。

前記複数の領域の区画のうち、第一の区画には、前記第一の蛍光体だけが収容されていてもよい。

前記第一の区画には、前記第一の蛍光体として、５００〜５６０ｎｍの範囲内で互いに発光主波長の異なる複数種の蛍光体が収容されていてもよい。

前記第一の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、５００〜５６０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、５００〜５６０ｎｍの波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍおよび６００〜６５０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えていてもよい。

前記蛍光体層は、前記第一の蛍光体とは異なる蛍光体材料からなる第二の蛍光体を含んで構成され、前記第二の蛍光体の発光主波長は６００〜６５０ｎｍであってもよい。

前記複数の領域の区画のうち、第二の区画には、前記第二の蛍光体だけが収容されていてもよい。

前記第二の区画には、前記第二の蛍光体として、６００〜６５０ｎｍの範囲内で互いに発光主波長の異なる複数種の蛍光体が収容されていてもよい。

前記第二の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、６００〜６５０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、６００〜６５０ｎｍの波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍおよび５００〜５６０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えていてもよい。

前記蛍光体層は、前記第一の蛍光体とは異なる蛍光体材料からなる第三の蛍光体を含んで構成され、前記第三の蛍光体の発光主波長は４３０〜４９０ｎｍであってもよい。

前記複数の領域の区画のうち、第三の区画には、前記第三の蛍光体だけが収容されていてもよい。

前記第三の区画には、前記第三の蛍光体として、４３０〜４９０ｎｍの範囲内で互いに発光主波長の異なる複数種の蛍光体が収容されていてもよい。

前記第三の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、４３０〜４９０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、４３０〜４９０ｎｍの波長域の光の透過率が、５００〜５６０ｎｍおよび６００〜６５０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えていてもよい。

前記蛍光体層は、光散乱性粒子を含んで構成されていてもよい。

前記複数の領域の区画のうち、第三の区画には、前記光散乱性粒子だけが収容されていてもよい。

前記第三の区画における前記基板と前記蛍光体層との間に、４３０〜４９０ｎｍの波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、４３０〜４９０ｎｍの波長域の光の透過率が、５００〜５６０ｎｍおよび６００〜６５０ｎｍの各波長域の光の最大透過率より大きいフィルター層を更に備えていてもよい。

前記蛍光体層を励起する励起光は、波長が４００ｎｍ以上、１５００ｎｍ以下の波長範囲であってもよい。

本発明の発光デバイスは、本発明の蛍光体基板と、前記蛍光体層を励起する励起光を発する光源と、を備えている。

前記光源はＬＥＤ素子であってもよい。

前記光源は有機ＥＬ素子であってもよい。

前記蛍光体基板と前記光源との間に、前記励起光の入射を制御する液晶層が更に配されていてもよい。

本発明の表示装置は、本発明の発光デバイスを備えている。

本発明の照明装置は、本発明の発光デバイスを備えている。

本発明の太陽電池モジュールは、本発明の蛍光体基板と、光電変換素子と、を備えている。

本発明によれば、蛍光体層から発した光を効率よく外部に取り出すことができる蛍光体基板と、該蛍光体基板を備えた表示装置等を提供することができる。

第１実施形態の蛍光体基板の断面模式図である。 第１実施形態の蛍光体基板の作用を比較例の蛍光体基板との比較において説明するための断面模式図である。 中間層、基板、空気の各界面での光の入射角および出射角を示す図である。 中間層の屈折率と臨界角との相関関係を示す図である。 隔壁を備えない蛍光体基板における光の伝播状態を示す断面模式図である。 隔壁を備えた蛍光体基板における光の伝播状態を示す断面模式図である。 隔壁によって区画された一区画分の領域の蛍光体層および中間層の斜視図および断面模式図である。 中間層の屈折率と中間層のアスペクト比との相関関係を示す図である。 比較例３、比較例４および実施例１の蛍光体基板の断面模式図である。 比較例４の取り出し効率が改善しない理由を示す図である。 隔壁の反射率と取り出し効率との相関関係を示す図である。 図１１のデータを、横軸を中間層のアスペクト比、縦軸を取り出し効率としてプロットした図である。 図１１のデータを、横軸を中間層のアスペクト比、縦軸を取り出し効率としてプロットした図である。 中間層のアスペクト比の最適値および中間層のアスペクト比の上限値を、隔壁の反射率を横軸にとってプロットした図である。 第２実施形態の蛍光体基板を備えた表示装置の断面模式図である。 緑色蛍光体の発光スペクトルと緑色フィルターの透過スペクトルの一例を示すグラフである。 第３実施形態の蛍光体基板の断面模式図である。 第４実施形態の蛍光体基板の断面模式図である。 第５実施形態の蛍光体基板を備えた表示装置の断面模式図である。 第６実施形態の蛍光体基板の断面模式図および平面模式図である。 第７実施形態の蛍光体基板の断面模式図および平面模式図である。 第８実施形態の蛍光体基板を備えた発光デバイスの断面模式図である。 第９実施形態の蛍光体基板を備えた発光デバイスを示す断面模式図である。 第１０実施形態の蛍光体基板を備えた太陽電池モジュールの断面模式図である。 太陽電池素子の光電変換効率の波長分散特性を示すグラフである。 太陽電池に蛍光体基板を適用した効果を示すグラフである。 赤色蛍光体の吸収スペクトル、発光スペクトル、太陽光のスペクトル、太陽光のスペクトルの内、赤色蛍光体が吸収する成分を示すグラフである。 カラーフィルターの主透過波長域を示すグラフである。 本発明の蛍光体基板もしくは発光デバイスが適用される電子機器の一例を示す平面模式図である。 本発明の蛍光体基板もしくは発光デバイスが適用される照明装置の一例を示す斜視図である。 蛍光体層の発光スペクトルと中間層の透過率の一例を示す図である。 蛍光体層と中間層の界面での光反射・透過の概念図である。 蛍光体層の屈折率ｎ１＝１．５、中間層の屈折率ｎ２＝１．６の場合の蛍光体層と中間層の界面での反射率入射角依存性を示す図である。 蛍光体層の屈折率ｎ１=１．５、入射角θ=１０°の場合の蛍光体層と中間層の界面での反射率の屈折率差Δｎ（蛍光体層の屈折率ｎ１−中間層の屈折率ｎ２）依存性を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る蛍光体基板、発光デバイス、表示装置、照明装置、および太陽電池モジュールについて説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の蛍光体基板１００の断面模式図である。

本実施形態に係る蛍光体基板１００は、光透過性の基板１０１と、基板１０１の一面１０１ａ上に形成された光透過性の中間層１０７と、中間層１０７上に形成された蛍光体層１０２と、中間層１０７の側面を囲んで基板１０１の一面１０１ａ上に立設された光散乱性の隔壁１１１と、を備えている。

なお、本明細書において「光透過性」とは、少なくとも蛍光体層の発光主波長の光を透過させる性質をいうものとする。また、「光散乱性」とは、少なくとも蛍光体層の発光主波長の光を散乱させる性質をいうものとする。

蛍光体基板１００は、蛍光体層１０２の基板１０１と対向する面とは反対側が、蛍光体層１０２を励起させる励起光ＦＬを入射させる励起光入射面Ｅｆとなる。蛍光体層１０２の励起光入射面Ｅｆには、バンドパスフィルター層１０５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層１０５は、励起光ＦＬを透過させ、かつ、励起光ＦＬによって蛍光体層１０２に生じた蛍光を反射させる波長選択層である。

励起光ＦＬは、例えば、青色ＬＥＤなどの励起光源（図示略）によって出射される。励起光ＦＬが励起光入射面Ｅｆから蛍光体層１０２に入射することによって、蛍光体層１０２が励起されて発光する。励起光ＦＬとしては、例えば、近紫外線領域よりも長波長側の４００ｎｍ以上の光が用いられる。蛍光体層１０２は、励起光によって励起されて蛍光を放射する。

蛍光体層１０２は、１種類以上の蛍光体１０３を含んで構成されている。蛍光体層１０２は、光透過性のバインダー樹脂１０４をさらに含んでいてもよい。蛍光体１０３は有機蛍光体、無機蛍光体のいずれでも良い。蛍光体１０３は光透過性のバインダー樹脂１０４に溶解して、均一な膜として蛍光体層１０２を形成していても良い。この場合、バインダー樹脂１０４と蛍光体１０３には界面が存在せず、区別できない。よって、蛍光体１０３とバインダー樹脂１０４との界面での界面反射が抑制され、光取り出し効率が向上する。蛍光体１０３は、有機蛍光体、無機蛍光体に関わらず、球形や不定形の粒状体に形成し、バインダー樹脂１０４中に分散されてもよい。この場合、それぞれの蛍光体１０３は、互いに異なる形状であっても、同じ形状であっても良い。また、それぞれの蛍光体１０３は、互いに異なる寸法であっても、同じ寸法であっても良い。

蛍光体層１０２と基板１０１との間には、中間層１０７が形成されている。蛍光体層１０２は、例えば、中間層１０７に重ねて形成される。中間層１０７および蛍光体層１０２は、例えば、基板１０１の一面１０１ａから立ち上がり、中間層１０７および蛍光体層１０２の各々の厚み方向に沿った側面を囲む隔壁１１１によって所定の領域毎に区画されている。隔壁１１１の少なくとも中間層１０７および蛍光体層１０２に臨む領域（側面１１１ａ）は、光散乱性を有している。

中間層１０７によって基板１０１と蛍光体層１０２とが離間されることにより、蛍光体層１０２から基板１０１に直接入射する直達光の入射角度範囲が制限される。蛍光体層１０２から広角方向に放射された光が直接基板１０１に入射しないため、全反射によって基板１０１の内部に閉じ込められる光は少なくなる。

中間層１０７の基板１０１と対向する面１０７ａを基板１０１と中間層１０７との界面とし、基板１０１の法線方向から見て界面１０７ａの中心と対向する位置の蛍光体層１０２を蛍光体層１０２の中心部とすると、本実施形態の蛍光体基板１００では、蛍光体層１０２の中心部から界面１０７ａの外縁部に向けて放射された蛍光体層１０２の発光主波長の光のうち少なくとも一部の光は、隔壁１１１で散乱されることなく基板１０１に到達し、基板１０１と基板１０１の外部の空気層との屈折率差によって決まる臨界角よりも小さい角度で基板１０１と空気層との界面に入射する。

ここで、「中間層１０７の基板１０１と対向する面１０７ａを基板１０１と中間層１０７との界面とし」とは、中間層１０７の基板１０１側の面１０７ａが基板１０１と中間層１０７との界面として定義されることを意味する。中間層１０７は必ずしも基板１０１と接している必要はなく、中間層１０７と基板１０１とがカラーフィルター１１３などの他の部材を介して離間している場合も本実施形態の構成に含まれる。

「界面１０７ａの外縁部」とは、蛍光体層１０２から基板１０１へ向かう直達光が界面１０７ａを通過する位置のうち、隔壁１１１によって遮光されない範囲で可能な限り界面１０７ａの外縁部に近い位置を意味する。直達光とは、隔壁１１１によって散乱されずに蛍光体層１０２から基板１０１に直接入射する光をいう。隔壁１１１と基板１０１との界面に遮光層１１２が形成されている場合には、蛍光体層１０２から基板１０１へ向かう直達光が界面１０７ａを通過する位置のうち、隔壁１１１および遮光層１１２によって遮光されない範囲で可能な限り界面１０７ａの外縁部に近い位置が、界面１０７ａの外縁部として定義される。

中間層１０７と基板１０１との間には、カラーフィルター１１３が形成されていてもよい。中間層１０７は、例えば、カラーフィルター１１３に重ねて形成される。カラーフィルター１１３は、蛍光体層１０２の発光波長域の光を透過するフィルター層である。カラーフィルター１１３は、例えば、中間層１０７と基板１０１との間に形成されているが、蛍光体層１０２と中間層１０７との間に形成されていてもよい。

カラーフィルター１１３としては、公知のカラーフィルターを用いることができる。カラーフィルター１１３を設けることによって、蛍光体基板１００から射出される光の色純度を高めることができる。よって、蛍光体基板１００を表示装置に適用した場合に、表示の色再現範囲を拡大することができる。

カラーフィルター１１３は、例えば、遮光層１１２によって区画された領域に形成されている。遮光層１１２は、光の透過を遮断する機能を有する。遮光層１１２は、例えば、Ｃｒ（クロム）やＣｒ／酸化Ｃｒの多層膜等の金属、もしくはカーボン粒子を感光性樹脂に分散させたフォトレジストなどで形成される。

以下、本実施形態の蛍光体基板１００を構成する各要素の構成材料例を列記するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

基板１０１は、蛍光体層１０２から放射された蛍光を基板１０１の蛍光出射面Ｆｆから取り出す必要が有ることから、蛍光体層１０２からの蛍光に対して光透過性を有する必要がある。例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスティック基板等が挙げられる。基板１０１の全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１の規定で９０％以上が好ましい。全光線透過率が９０％以上であると、十分な透明性が得られる。

中間層１０７は、蛍光体層１０２から放射された蛍光を効率よく基板１０１に入射させるために、基板１０１および蛍光体層１０２の屈折率に近い屈折率を有する光透過性の材料で構成されることが好ましい。両者の屈折率に有意な差異が有ると、蛍光体層１０２と中間層１０７の界面において、フレネルの公式で記述される界面反射を生じるからである。屈折率差が大きい程、その反射量は大きいので、両者の屈折率は可能な限り近い事が望ましい。

蛍光体層１０２から放射された蛍光のうち、蛍光体層１０２と中間層１０７の界面において反射された成分は、隔壁１１１やバンドパスフィルター層１０５で反射されて、蛍光体層１０２と中間層１０７の界面に再び入射する。蛍光体層１０２と中間層１０７との界面において反射された成分は、隔壁１１１やバンドパスフィルター層１０５での反射の際に、いくらか減衰される。また、蛍光体層１０２に蛍光波長に対して吸収が有る場合は、蛍光が蛍光体層１０２中を導光する間にも、いくらか減衰する。したがって、蛍光体層１０２と中間層１０７の界面における反射量は小さい方が望ましい。

例えば、蛍光体層１０２と中間層１０７の屈折率（蛍光体層１０２の発光主波長での屈折率）の差異は０．３以下であることが好ましい。中間層１０７を設ける事で、蛍光体層１０２の発光の取出し効率が数％以上向上する効果が得られている。中間層１０７と蛍光体層１０２との屈折率の差異が０．３以内であると、一般的には両者の界面での反射率が、中間層１０７を設けることによる取出し効率の向上分と同等以下となり、効果が相殺されることはない。さらに望ましくは中間層１０７と蛍光体層１０２との屈折率の差異が０．１以下であることが好ましい。中間層１０７と蛍光体層１０２との屈折率の差異が０．１以下であると両者の界面での反射率は「ほぼゼロ」と近似でき、界面反射がほとんど無視できる。

最も望ましいのは、蛍光体層１０２と中間層１０７が同一の材料で構成され、屈折率が等しい場合である。すなわち、蛍光体層１０２のバインダー樹脂１０４と中間層１０７とは同じ材料で構成されていることが好ましい。

図３２に蛍光体層１０２と中間層１０７の界面での光反射・透過の概念図を示す。蛍光体層１０２で生じた蛍光は、蛍光体層１０２−中間層１０７界面に入射する際にその界面にて反射、及び透過を生じる。

例えば、蛍光体層１０２の屈折率ｎ１＝１．５、中間層１０７の屈折率ｎ２＝１．６の場合の蛍光体層１０２と中間層１０７の界面での反射率入射角依存性を図３３に示す。蛍光体層１０２−中間層１０７界面での反射率には入射角依存性が存在するが、入射角＝６０°程度までは、反射率はほぼ一定とみなせる。

図３４に蛍光体層１０２の屈折率ｎ１=１．５、入射角θ=１０°の場合の蛍光体層１０２と中間層１０７の界面での反射率の屈折率差Δｎ（蛍光体層１０２の屈折率ｎ１−中間層１０７の屈折率ｎ２）依存性を示す。図３４より、屈折率差異が０．３以内の場合、反射率は１％以下、屈折率差異が０．１以内の場合、反射率はほぼ０である事が分かる。

蛍光体層１０２と中間層１０７の屈折率に差異が有る場合は、蛍光体層１０２の屈折率が中間層１０７の屈折率よりも小さいことが好ましい。蛍光体層１０２の屈折率が中間層１０７の屈折率よりも小さいと、スネルの法則より、蛍光体層１０２から中間層１０７への侵入角が大きくなる。よって、中間層１０７と基板１０１との界面に臨界角よりも小さい角度で光を入射させ易くなり、基板１０１から空気側への光の取り出しが容易となる。

中間層１０７の材料としては、アクリル樹脂などの有機材料や酸化シリコンなどの無機材料のいずれを用いることもできるが、中間層１０７として高いアスペクト比を有するものを用いる場合には、アクリル樹脂などの有機材料を用い、これを塗布などの技術を用いて形成することが好ましい。中間層１０７の全光線透過率は、ＪＩＳ Ｋ７３６１−１の規定で９０％以上が好ましい。全光線透過率が９０％以上であると、十分な透明性が得られる。

本実施形態の場合、中間層１０７は無色透明な樹脂で構成されるが、中間層１０７は必ずしも無色透明である必要はない。例えば、蛍光体層１０２の発光波長域の平均透過率が、蛍光体層１０２の発光波長域以外の波長域の平均透過率よりも高い材料で中間層１０７が構成されていてもよい。このような材料としては、カラーフィルター１１３と同様の材料が利用できる。

なお、「蛍光体層の発光波長域の平均透過率」は、蛍光体層の発光主波長（発光ピーク波長）±５０ｎｍの波長域における平均透過率をいう。「蛍光体層の発光波長域以外の波長域の平均透過率」は、可視光の波長域（３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長域）において、蛍光体層の発光波長域（蛍光体層の発光主波長±５０ｎｍの波長域）以外の波長域における平均透過率をいう。「平均透過率」は、対象となる波長域の透過率の積分値を当該波長域の大きさで除した値として算出される。

一例として、「蛍光体層の発光波長域の平均透過率」について、実際の蛍光体層の発光スペクトルと中間層の透過率を用いて、具体的に説明する。蛍光体層の発光スペクトルおよび中間層の透過率を図３１に示す。

発光ピーク波長の±５０ｎｍを「蛍光体層の発光波長域」と定義する。±５０ｎｍの臨界的意義は、多くの蛍光体の発光スペクトルにおいて、その半値全幅が±５０ｎｍ程度、もしくはそれ以内であることに由来する。図３１の場合、蛍光体層の材料として、３−（２′−ベンゾチアゾリル）―７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）を用いている。発光ピーク波長は５１５ｎｍであるから「蛍光体層の発光波長域」は４６５〜５６５ｎｍであり、その平均透過率は６３％である。「蛍光体層の発光波長域以外の波長域」は、３８０〜４６５ｎｍ、５６５〜７８０ｎｍであり、その平均透過率は８％である。よって、図３１の中間層は、蛍光体層の発光波長域の平均透過率が、蛍光体層の発光波長域以外の波長域の平均透過率よりも高い材料で構成されている。

平均透過率の比較は、絶対透過率でなくとも相対透過率を測定し比較する事で同様に定義できる。つまり、材料の相対透過スペクトルを測定すれば良い。中間層を切りだして取出した小片を用いて、相対透過スペクトルを測定する事ができる。中間層の小片を全光束測定システム（大塚電子製積分半球ＱＥ−１１００）の積分球内に設置し、小片を置かない場合の入射光強度スペクトルＩ０と小片を置いた場合の減衰した入射光強度スペクトルＩ１を測定する。この減衰は、中間層中を入射光が距離ｄ１だけ進んだ際に、中間層に光が吸収されたことに由来する。したがって、透過率Ｔ１はＩ１、Ｉ０を用いて、式（１）、式（２）で定義できる。αは中間層の吸収係数である。

式（２）中のｄ１は実際のデバイスにおける中間層の膜厚ｄ２とは異なるため、透過率Ｔ１は実際のデバイスの中間層の透過率Ｔ２（式（３））と比較すると絶対値は異なる。

しかし、式（２）中のパラメータの中で、波長に依存するものは吸収係数αのみであるので、式（２）、と式（３）は規格化した透過スペクトルは等価となる。したがって、上記の方法を用いて、材料の相対透過スペクトルＴ１を測定すれば良い。本実施形態において、「蛍光体層の発光波長域の平均透過率」と「蛍光体層の発光波長域以外の波長域の平均透過率」との比較を行う場合には、式（２）からαを求め、そのαを用いて式（３）により相対透過率Ｔ２を求める。そして、その相対透過率の対象波長域内での積分平均を平均透過率として算出し、その平均透過率の比較において、「蛍光体層の発光波長域の平均透過率」と「蛍光体層の発光波長域以外の波長域の平均透過率」との比較を行うものとする。

隔壁１１１は、例えば、樹脂と光散乱性粒子とを含む材料で形成されている。例えば、低屈折率の樹脂中に樹脂よりも高屈折率の光散乱粒子を分散するものであることが好ましい。また、青色光が光散乱性の隔壁によって効果的に散乱するためには、光散乱性粒子の粒径がミー散乱の領域にあることが必要であるので、光散乱性粒子の粒径として１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度が好ましい。

隔壁１１１を構成する樹脂材料としては、光透過性の樹脂であることが好ましい。樹脂材料の具体例としては、アクリル樹脂（屈折率：１．４９）、メラミン樹脂（屈折率：１．５７）、ナイロン（屈折率：１．５３）、ポリスチレン（屈折率：１．６０）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、ポリカーボネート（屈折率：１．５７）、ポリ塩化ビニル（屈折率：１．６０）、ポリ塩化ビニリデン（屈折率：１．６１）、ポリ酢酸ビニル（屈折率：１．４６）、ポリエチレン（屈折率：１．５３）、ポリメタクリル酸メチル（屈折率：１．４９）、ポリＭＢＳ（屈折率：１．５４）、中密度ポリエチレン（屈折率：１．５３）、高密度ポリエチレン（屈折率：１．５４）、テトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）、ポリ三フッ化塩化エチレン（屈折率：１．４２）、ポリテトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）等が挙げられる。

隔壁１１１を構成する光散乱性粒子として、無機材料を用いる場合には、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、およびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属の酸化物を主成分とした粒子等が挙げられる。

無機材料により構成された粒子（無機粒子）を隔壁１１１に用いる場合には、例えば、シリカビーズ（屈折率：１．４４）、アルミナビーズ（屈折率：１．６３）、酸化チタンビーズ（屈折率 アナタース型：２．５０、ルチル型：２．７０）、酸化ジルコニアビーズ（屈折率：２．０５）、酸化亜鉛ビーズ（屈折率：２．００）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）（屈折率：２.４）等が挙げられる。

有機材料により構成された粒子（有機粒子）を隔壁１１１に用いる場合には、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ（屈折率：１．４９）、アクリルビーズ（屈折率：１．５０）、アクリル−スチレン共重合体ビーズ（屈折率：１．５４）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、高屈折率メラミンビーズ（屈折率：１．６５）、ポリカーボネートビーズ（屈折率：１．５７）、スチレンビーズ（屈折率：１．６０）、架橋ポリスチレンビーズ（屈折率：１．６１）、ポリ塩化ビニルビーズ（屈折率：１．６０）、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ（屈折率：１．６８）、シリコーンビーズ（屈折率：１．５０）等が挙げられる。

隔壁１１１の材料の構成樹脂としてアルカリ可溶性樹脂を選択し、光重合性モノマー、光重合開始剤、溶剤を添加することによって、隔壁材料をフォトレジスト化することができ、フォトリソグラフィーによってパターニングして隔壁１１１を形成することが可能となる。

隔壁１１１で区画された開口部の縦横サイズは、例えば、２０μｍ×２０μｍ程度〜５００μｍ×５００μｍ程度である。隔壁１１１の開口部とは、一の中間層１０７を囲む隔壁１１１の一区画分の領域をいう。本実施形態の場合、中間層１０７および蛍光体層１０２の側面を囲んで隔壁１１１が基板１０１上に立設されているので、一の中間層１０７および一の蛍光体層１０２を囲む隔壁１１１の一区画分の領域が、隔壁１１１の開口部である。隔壁１１１は、ＣＩＥ１９７６Ｌ*ａ*ｂ表示系において８０％以上の反射率を有することが好ましい。

蛍光体基板１００を表示装置に適用する場合には、コントラスト向上を目的として、光散乱性の隔壁１１１の光取出し方向側に０．０１μｍから３μｍ程度の光散乱性の隔壁１１１に比べて薄い黒色隔壁層を挿入しても良い。黒色隔壁層は、例えば、それぞれの隔壁１１１の底部と基板１０１との間に配置される。この位置にカラーフィルター１１３を区画する遮光層１１２が形成されている場合は、遮光層１１２を黒色隔壁層として兼用することもできる。

また、ある画素に進入するように設計された励起光が隣接画素に漏れて混色がおきるのを防止するために、隣接画素に進入しようとする光を吸収する目的で、光散乱性の隔壁１１１の光取出し方向とは反対側に０．０１μｍから３μｍ程度の光散乱性の隔壁１１１に比べて薄い黒色隔壁層を挿入しても良い。

中間層１０７および蛍光体層１０２をディスペンサー法、インクジェット法などによってパターニングする場合、隔壁１１１から溶液が溢れ出て隣接画素間での混色を防止するために、隔壁１１１に撥液性を付与することが好ましい。隔壁１１１に撥液性を付与する方法としては例えば以下のような方法がある。

（１）フッ素プラズマ処理
例えば、特開２０００−７６９７９号公報に開示されているように、隔壁を形成した基板に対して導入ガスをフッ素系とした条件下でプラズマ処理を行うことによって隔壁に撥液性を付与することができる。

（２）フッ素系表面改質剤の添加
光散乱性隔壁の材料にフッ素系表面改質剤を添加することによって隔壁に撥液性を付与することができる。フッ素系表面改質剤としては、例えばＵＶ硬化型表面改質剤ディフェンサ（ＤＩＣ株式会社製）やメガファックなどが使用できる。

隔壁１１１の形状としては、励起光が本来入射すべき画素の隣接画素に入射しないように、励起光の出射側よりも入射側で隔壁１１１の開口部が広くなるような、テーパー形状に形成されていてもよい。また、基板１０１と隔壁１１１との密着性を十分に高めるために、隔壁１１１の横幅に対する隔壁１１１の高さの比率（アスペクト比）が１以上であってもよい。

バンドパスフィルター層１０５としては、励起光の波長のみを透過させる特性を持つことが好ましい。例えば、励起光の波長が青色（波長４５０ｎｍ）の場合、バンドパスフィルター層１０５は、青色領域の光（波長４３５〜４８０ｎｍの範囲内の光）を透過し、緑色から近赤外領域までの光（青色領域の波長の範囲外の光）を反射する機能を有する。バンドパスフィルター層１０５は、例えば、金や銀等の薄膜、あるいは誘電体多層膜によって構成されている。

蛍光体１０３を構成する蛍光体材料としては、有機系蛍光体材料の場合、青色蛍光色素として、例えば、スチルベンゼン系色素：１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、トランス−４，４‘−ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素：７−ヒドロキシ−４−メチルクマリン、２，３，６，７−テトラヒドロ−１１−オキソ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−[１]ベンゾピラノ[６，７，８−ｉｊ]キノリジン−１０−カルボン酸エチル（クマリン３１４）、１０−アセチル−２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−[１]ベンゾピラノ[６，７，８−ｉｊ]キノリジン−１１−オン（クマリン３３４）、アントラセン系色素：９，１０ビス（フェニルエチニル）アントラセン、ペリレン等が挙げられる。

また、有機系蛍光体材料の緑色蛍光色素として、例えば、クマリン系色素：２，３，５，６−１Ｈ、４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロメチルキノリジン（９，９ａ、１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、３−（２′−ベンゾチアゾリル）―７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２′−ベンゾイミダゾリル）―７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、１０‐（ベンゾチアゾール‐２‐イル）‐２，３，６，７‐テトラヒドロ‐１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ‐［１］ベンゾピラノ［６，７，８‐ｉｊ］キノリジン‐１１‐オン（クマリン５４５）、クマリン５４５T、クマリン５４５P、ナフタルイミド系色素：ベーシックイエロー５１、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー９８、ソルベントイエロー１１６、ソルベントイエロー４３、ソルベントイエロー４４、ペリレン系色素：ルモゲンイエロー、ルモゲングリーン、ソルベントグリーン５、フルオレセイン系色素、アゾ系色素、フタロシアニン系色素、アントラキノン系色素、キナクリドン系色素、イソインドリノン系色素、チオインジゴ系色素、ジオキサジン系色素等が挙げられる。

また、有機系蛍光体材料の赤色蛍光色素としては、例えば、シアニン系色素：４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）、ＤＣＭ−２、ＤＣＪＴＢ、ピリジン系色素：１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウム−パークロレート（ピリジン１）、及びキサンテン系色素：ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、ベーシックバイオレット１１、スルホローダミン１０１、ベーシックバイオレット１１、ベーシックレッド２、ペリレン系色素：ルモゲンオレンジ、ルモゲンピンク、ルモゲンレッド、ソルベントオレンジ５５、オキサジン系色素、クリセン系色素、チオフラビン系色素、ピレン系色素、アントラセン系色素、アクリドン系色素、アクリジン系色素、フルオレン系色素、ターフェニル系色素、エテン系色素、ブタジエン系色素、ヘキサトリエン系色素、オキサゾール系色素、クマリン系色素、スチルベン系色素、ジ−およびトリフェニルメタン系色素、チアゾール系色素、チアジン系色素、ナフタルイミド系色素、アントラキノン系色素等が挙げられる。

各色蛍光体として有機蛍光体材料を用いる場合には、バックライトの青色光または紫外光や外光によって劣化しにくい色素を用いることが望ましい。この点において、耐光性に優れ、高い量子収率を有するペリレン系色素を用いることが特に好ましい。

無機系蛍光体材料の場合、青色蛍光体として、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｓｎ_４＋、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ^３＋、ＣａＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ^３＋、（Ｂａ、Ｓｒ）（Ｍｇ、Ｍｎ）Ａｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ_２、０ Ｍｇ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ_ｌ２：Ｅｕ^２＋、ＢａＡｌ_２ＳｉＯ_８：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋、（Ｂａ，Ｃａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ_２＋、Ｂａ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ_２＋、Ｓｒ_３ＭｇＳｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ_２＋などが挙げられる

また、無機系蛍光体材料の緑色蛍光体としては、（ＢａＭｇ）Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋，Ｍｎ^２＋、Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕ^２＋、（ＳｒＢａ）Ａｌ_１２Ｓｉ_２Ｏ_８：Ｅｕ^２＋、（ＢａＭｇ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ^７−Ｓｒ_２Ｂ_２Ｏ_５：Ｅｕ^２＋、（ＢａＣａＭｇ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_８−２ＳｒＣｌ_２：Ｅｕ^２＋、Ｚｒ_２ＳｉＯ_４、ＭｇＡｌ_１１Ｏ_１９：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、Ｂａ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、（Ｓｉ，Ａｌ)_６(Ｏ，Ｎ)_８:Ｅｕ^２＋、Ｃａ_３(Ｓｃ，Ｍｇ)_２Ｓｉ_３Ｏ_１２:Ｃｅ^３＋、ＳｒＳｉ_２(Ｏ，Ｃｌ)_２Ｎ_２: Ｅｕ^２＋等が挙げられる。

また、無機系蛍光体材料の赤色蛍光体としては、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、ＹＡｌＯ_３：Ｅｕ^３＋、Ｃａ_２Ｙ_２（ＳｉＯ_４）_６：Ｅｕ^３＋、ＬｉＹ_９（ＳｉＯ_４）_６Ｏ_２：Ｅｕ^３＋、ＹＶＯ_４：Ｅｕ^３＋、ＣａＳ：Ｅｕ^３＋、Ｇｄ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋、Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ^３＋、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ_４：Ｅｕ^３＋、Ｍｇ_４ＧｅＯ_５．５Ｆ：Ｍｎ^４＋、Ｍｇ_４ＧｅＯ_６：Ｍｎ^４＋、Ｋ_５Ｅｕ_２．５（ＷＯ_４）_６．２５、Ｎａ_５Ｅｕ_２．５（ＷＯ_４）_６．２５、Ｋ_５Ｅｕ_２．５（ＭｏＯ_４）_６．２５、Ｎａ_５Ｅｕ_２．５（ＭｏＯ_４）_６．２５、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ_３:Ｅｕ^２＋、ＣａＡｌＳｉＮ_３:Ｅｕ^２＋、ＳｒＳｉＮ_２:Ｅｕ^２＋、ＳｒＡｌＳｉＮ_３:Ｅｕ^２＋、Ｃａ_２Ｓｉ_５Ｎ_８:Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｓｉ_５Ｎ_８:Ｅｕ^２＋、Ｂａ_２ＡｌＳｉ_５Ｎ_８:Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_２Ｎ_４:Ｅｕ^２＋、Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ａｌ_２Ｏ_２Ｎ_６:Ｅｕ^２＋、ＳｒＳｃ_２Ｏ_４:Ｅｕ^２＋、(Ｓｒ，Ｂａ)_３ＳｉＯ_５:Ｅｕ^２＋、Ｍｇ_２ＴｉＯ_４:Ｍｎ^２＋等が挙げられる。

無機系蛍光体材料は、必要に応じて表面改質処理を施してもよく、その方法としてはシランカップリング剤等の化学的処理によるものや、サブミクロンオーダーの粒子等の添加による物理的処理によるもの、更にそれらの併用によるもの等が挙げられる。励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、一般的には無機材料を使用する方が好ましい。

これら蛍光体の屈折率は、無機蛍光体の場合、屈折率＝１．８またはそれ以上の高い屈折率を有するものが一般的である。例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ，ＴＡＧ：Ｃｅ，Ａｌ_２Ｏ_３：Ｃｅの屈折率＝約１．８などである。また、有機蛍光体の場合、屈折率＝約１．７またはそれ以上の高い屈折率を有するものが一般的である。例えば、Ｃ_２０Ｈ_１８Ｎ_２Ｏ_２Ｓ（クマリン６）の屈折率＝約１．６９などである。

蛍光体層１０２は、高分子樹脂として、感光性の樹脂を用いることで、フォトリソグラフィー法により、パターニングが可能となる。ここで、感光性樹脂としては、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、硬ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂（光硬化型レジスト材料）の一種類または複数種類の混合物を用いることが可能である。

また、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンサー法等のウエットプロセス、シャドーマスクを用いた抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、または、レーザー転写法等により蛍光体材料をダイレクトにパターニングすることも可能である。

バインダー樹脂材料としては、光透過性の樹脂であることが好ましい。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリシリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、メラニン樹脂，フェノール樹脂、ポリビニルアルコール，ポリビニルヒドリン，ヒドロキシエチルセルロース，カルボキシルメチルセルロース、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトン、ナイロン、ポリスチレン、メラミンビーズ、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリＭＢＳ、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、テトラフルオロエチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。

以下、図２を用いて、本実施形態の蛍光体基板の作用を、比較例の蛍光体基板（比較例１、比較例２）と比較しつつ説明する。

図２（ａ）は、比較例１の蛍光体基板の作用を示す断面模式図である。
図２（ｂ）は、比較例２の蛍光体基板の作用を示す断面模式図である。
図２（ｃ）は、本実施形態の蛍光体基板の作用を示す断面模式図である。

図２（ａ）：比較例１の蛍光体基板は、光透過性の基板２０１の一面に蛍光体層２０２を形成したものである。蛍光体層２０２は、バインダー樹脂２０４の中に無機蛍光体２０３を分散させたものである。蛍光体層２０２の上部（基板２０１の反対側）には、波長選択層２０５が形成されている。

図２（ｂ）：比較例２の蛍光体基板は、光透過性の基板２０１の一面に蛍光体層２０２を形成したものである。蛍光体層２０２は、バインダー樹脂２０４の中に有機蛍光体２０３を溶解させたものである。蛍光体層の上部（基板２０１の反対側）には、波長選択層２０５が形成されている。

図２（ｃ）：本実施形態の蛍光体基板は、光透過性の基板１０１の一面に中間層１０７を重ねて形成し、中間層１０７に重ねて蛍光体層１０２を形成したものである。蛍光体層１０２は、バインダー樹脂１０４の中に有機蛍光体１０３を溶解させたものである。蛍光体層１０２の上部（基板１０１の反対側）には、波長選択層１０５が形成されている。

図２（ａ）に示す比較例１の蛍光体基板では、基板２０１と空気（外気）との界面２０１ｂにて、その屈折率差により決まる臨界角より小さな角度をもつ蛍光２０８ａは空気側に取り出される。臨界角以上の角度をもつ蛍光であっても、隔壁２１１で散乱されたもの２０８ｃは、反射角度が変わることで、再び臨界角よりも小さい角度にて界面２０１ｂに侵入し、空気側に取り出される。一方、その屈折率差により決まる臨界角より大きな角度をもつ発光２０９は全反射し、基板２０１中を導光するため、発光を効率よく基板２０１の外側に取り出すことができない。

図２（ｂ）に示す比較例２の蛍光体基板では、基板２０１と空気（外気）との界面２０１ｂにて、その屈折率差により決まる臨界角より小さな角度をもつ発光２０８ａは空気側に取り出される。臨界角以上の角度をもつ蛍光であっても、隔壁２１１で散乱されたもの２０８ｃは、反射角度が変わることで、再び臨界角よりも小さい角度にて界面２０１ｂに侵入し、空気側に取り出される。一方、その屈折率差により決まる臨界角より大きな角度をもつ発光２０９は全反射し、基板２０１、及び蛍光体層２０２中を導光するため、比較例１と同様に、発光を効率よく基板２０１の外側に取り出すことができない。

図２（ｃ）に示す本実施形態の蛍光体基板では、蛍光体１０３から射出した発光は中間層１０７を介して基板１０１に入射する。蛍光体層１０２と基板１０１とが中間層１０７によって離間しているので、蛍光体層１０２から隔壁１１１に入射せずに直接基板１０１に入射する光１０８ａの角度は狭い角度範囲に制限される。よって、蛍光体層が基板に接触もしくは近接して設けられる場合に比べて、全反射によって基板１０１の内部に閉じ込められる光の割合は少なくなる。

蛍光体層１０２の下面から基板１０１に向けて臨界角以上の角度で射出された光１０８ｃの一部は、隔壁１１１で散乱され、反射角度が変わることで、再び臨界角より小さな角度にて空気層（外気）との界面１０１ｂに侵入し、空気層側に取り出される。隔壁１１１で散乱されてもなお臨界角以上の角度で基板１０１に入射した光１０９は、基板１０１の内部を全反射しながら導光しロスとなるが、蛍光体層の下面から臨界角以上の角度で基板側に放射された光がほぼ全てロスとなる比較例１や比較例２の構成に比べて、光のロスは少ない。

なお、中間層１０７の厚みを厚くし、蛍光体層１０２と基板１０１との離間距離を大きくすると、隔壁１１１で散乱される回数が多くなる。よって、散乱時の光のロスがゼロでない場合には、そのぶん光の取り出し効率は小さくなる。しかし、隔壁１１１の反射率を大きくすれば、このような光のロスは十分に低減できるため、比較例１や比較例２の構成に比べて、蛍光体層１０２で生じた発光をより多く基板１０１の外部に向けて出射させることが可能になる。よって、蛍光体基板の蛍光出射効率を高めることが可能になる。

ところで、本実施形態の蛍光体基板１００では、中間層１０７のアスペクト比や隔壁１１１の反射率によって光の取り出し効率が変化する。中間層１０７のアスペクト比が大きくなると、隔壁１１１で散乱される回数が増え、隔壁１１１の反射率が小さいと、散乱の回数に応じて光のロスが生じるからである。

そこで、本実施形態では、以下に示す方法によって、中間層のアスペクト比や隔壁１１１の反射率の好適な範囲を決定している。以下、図３ないし図１４を用いて中間層のアスペクト比や隔壁１１１の反射率の好適な範囲の決定方法を説明する。

図３は、中間層、基板、空気の各界面での光の入射角および出射角を示す図である。

図３に示すように、スネルの法則を用いると、中間層と基板との界面の入射角θ_２および出射角θ_３と、基板と空気との界面の入射角θ_３および出射角θ_４との間には、以下の関係式が成り立つ。

なお、ｎ_２は中間層の屈折率、ｎ_３は基板の屈折率、ｎ_４は空気の屈折率である。屈折率の測定波長は、蛍光体層から放射される蛍光の主波長（例えば、５５０ｎｍ）である。

式（５）においてｎ_４＝１．０とすると、θ_４＝９０°（全反射条件）となる臨界角θ_３は、以下の式（６）で求められる。

式（４）を式（６）に挿入すると、下記式（７）が得られる。

したがって、入射角θ_２が式（７）で算出される角度（以下、臨界角θ_２ということがある）より大きい場合には、基板と空気との界面にて全反射が起こり、光は空気側に取り出されない。

図４は、式（７）により得られる中間層の屈折率ｎ_２と臨界角θ_２との相関関係を示す図である。

図４に示すように、中間層の屈折率ｎ_２が大きくなると臨界角θ_２は小さくなる。本実施形態の場合、中間層は透明な樹脂や無機物の層からなるが、これらの材料の屈折率は、通常、１．３から１．７の範囲（図４中矢印で示した範囲）であるため、臨界角θ_２は３６°から５０°の範囲となる。例えば、ｎ_２＝１．５の場合、臨界角θ_２=４２°であり、ｎ_２＝１．５６の場合、臨界角θ_２=４０°である。

図５は、隔壁を備えない蛍光体基板における光の伝播状態を示す断面模式図である。
図６は、隔壁を備えた蛍光体基板における光の伝播状態を示す断面模式図である。

例えば、ｎ_２＝１．５６の場合、図５に示すように、臨界角θ_２＝４０°より大きな角度の光は全反射される。図６のように、蛍光体層の中心部から放射された臨界角θ_２＝４０°より大きな角度の光が反射するように光散乱性の隔壁を設置すると、図５では基板中を導光していた成分の一部は空気側に取り出されるようになる。

ここで、蛍光体基板からの光の取り出し効率という観点から、最適な中間層のアスペクト比を考える。

図７（ａ）は、隔壁によって区画された一区画分の領域（以下、隔壁の開口部ということがある）の蛍光体層および中間層を示す斜視図である。
図７（ｂ）は、図７（ａ）の平面Ａ（隔壁の開口部の短辺方向と平行な平面）における断面模式図である。
図７では、図１に示したカラーフィルターや遮光層などの図示は便宜上省略している。

なお、図７では、一例として、隔壁の開口部の大きさを１００μｍ×３００μｍとし、隔壁の開口部の短辺サイズ（１００μｍ）を開口径と定義した。短辺方向と平行な断面で取り出し効率を議論するのは、長辺方向と平行な隔壁の側面の面積のほうが短辺方向と平行な隔壁の側面の面積よりも大きく、取り出し効率への寄与も大きいからである。

隔壁の開口部の大きさは、中間層と基板との界面の大きさとして定義される。以下の説明では、「中間層と基板との界面」、「界面の外縁部」、「蛍光体層の中心部」などの用語が用いられるが、これらの定義は前述したとおりである。

以下の説明では、中間層の屈折率ｎ_２で決まる臨界角をθ_２、中間層の高さをｈ、中間層と基板との界面の中心から前記界面の外縁部までの最短長さをｗ／２、中間層のアスペクト比ｈ／ｗをＡ、蛍光体層の全発光量をＰ、基板を透過して基板の外部に取り出される光の光量をＥ、取り出し効率Ｅ／Ｐをηと定義する。

「蛍光体層の全発光量」は、任意の励起波長を有する励起光により蛍光発光した蛍光体層の全方位の全光量（全波長域、蛍光体層の中心部以外の部分からの光の発光も含まれる）と定義される。「基板を透過して基板の外部に取り出される光の光量」は、「蛍光体層の全発光量」の内、基板の蛍光体層と基板の界面と対向する側から放出される全光量（全波長域）と定義される。

「蛍光体層の全発光量」は、蛍光体基板を全光束測定システム（大塚電子製積分半球ＱＥ−１１００）の積分球内に設置し全発光量を測定することにより測定される。「基板を透過して基板の外部に取り出される光の光量」は、積分球ＱＥ−１１００に設けられた蛍光体基板と同サイズの窓に、基板を透過してきた発光が積分球内に入る向きで、蛍光体基板を貼り付け、基板を透過してきた発光量を測定することにより測定される。

蛍光体層の中心部から放射された光が隔壁で散乱されずに直接基板に到達し、且つ、全反射によって基板の内部に閉じ込められずに基板の外部に取り出されるためには、中間層のアスペクト比Ａは、下記式（８）で算出される値と同じかそれよりも大きな値に設定される必要がある。

tanθ_２とsinθ_２との間には、ピタゴラスの定理から導かれる下記式（９）のような関係が存在する。よって、式（７）ないし式（９）を用いると、式（８）で算出される中間層のアスペクト比Ａと中間層の屈折率ｎ_２との間には、下記式（１０）のような関係が存在する。

図８は、式（１０）により得られる中間層の屈折率ｎ_２と中間層のアスペクト比Ａ（＝ｈ／ｗ）との相関関係を示す図である。

中間層のアスペクト比Ａが、式（１０）で算出される値と同じかそれよりも大きい場合には、蛍光体層の中心部から臨界角θ_２よりも小さい角度で放射された光は、隔壁で散乱されずに直接基板に到達する。よって、この光は、基板に閉じ込められることなく概ね全て基板の外部に取り出される。

蛍光体層の中心部から臨界角θ_２よりも大きい角度で出射した光は、隔壁の側面に入射して散乱され、その一部が臨界角θ_２よりも小さい角度で基板に入射する。隔壁が形成されていない場合には、このような光は全て全反射によって基板の内部に閉じ込められるが、隔壁が形成されている場合には、このような光の一部は、隔壁で散乱されて基板の外部に取り出される。

以下、図９を用いて、中間層のアスペクト比Ａを最適化した場合の効果を説明する。

図９（ａ）は、比較例３の蛍光体基板の断面模式図である。
図９（ｂ）は、比較例４の蛍光体基板の断面模式図である。
図９（ｃ）は、実施例１の蛍光体基板の断面模式図である。

図９（ａ）：比較例３の蛍光体基板は、ガラス基板の一面に蛍光体層を形成したものである。中間層に臨む隔壁の側面は、光を散乱させる散乱反射面となっている。
図９（ｂ）：比較例４の蛍光体基板は、ガラス基板の一面に中間層を重ねて形成し、中間層に重ねて蛍光体層を形成したものである。中間層に臨む隔壁の側面は、光を正反射させるミラー反射面となっている。
図９（ｃ）：実施例１の蛍光体基板は、ガラス基板の一面に中間層を重ねて形成し、中間層に重ねて蛍光体層を形成したものである。中間層に臨む隔壁の側面は、光を散乱させる散乱反射面となっている。

表１は、比較例３、比較例４および実施例１の各々における隔壁開口部のサイズ、中間層の高さ、中間層のアスペクト比，中間層の屈折率、蛍光体層の屈折率、隔壁の反射率、隔壁の反射特性および取り出し効率をまとめたものである。

表１に示すように、実施例１は比較例３および４と比較して、取り出し効率が改善した。実施例１が比較例３と比較して取り出し効率が改善した理由は、蛍光体層から大きな角度で放射された光の一部が、隔壁で散乱され、ガラス基板の外部に取り出されたためと考えられる。

比較例４は、実施例１と同様に、蛍光体層とガラス基板との間に中間層を設け、中間層および蛍光体層の周囲を隔壁で囲んだものであるが、比較例４は比較例３と比較して取り出し効率が悪化した。その理由は、隔壁が光散乱性を有しておらず、隔壁に入射した光がそのままの角度でガラス基板側に反射されたためと考えられる。

すなわち、図１０に示すように、隔壁の反射特性が正反射特性を有する場合、隔壁への入射角θとガラス基板への入射角θとが等しくなる。そのため、隔壁で反射され、ガラス基板に入射した光は、ガラス基板の内部で全反射を繰り返し、ガラス基板の内部に閉じ込められる。比較例４は比較例３と比較して、蛍光体層から広角方向に放射された光が隔壁によって多重散乱される。よって、反射による光のロスが生じ、取り出し効率が若干低下するものと考えられる。

以上のことから、取り出し効率を改善させるためには、隔壁が光散乱性を有していることが重要となる。

図１１は、隔壁の反射率Ｒと取り出し効率ηとの相関関係を示す図である。

隔壁に入射した光の一部は、隔壁で散乱されて基板の外部に取り出される。しかし、残りの一部は、隔壁に向けて反射され、散乱を繰り返す。隔壁の反射率Ｒが十分に大きければ、散乱時の光のロスは小さいが、隔壁の反射率Ｒが小さいと、多重散乱による光のロスは無視できなくなる。多重散乱が生じる確率は、中間層のアスペクト比Ａが大きくなるほど大きくなる。よって、隔壁の反射率Ｒや中間層のアスペクト比Ａによって、取り出し効率は大きく変化する。

例えば、図１１に示すように、アスペクト比Ａが０の場合、蛍光体層と基板とが接しているため、蛍光体層から放射された光は、水平方向に放射されたもの以外は全て基板に入射する。基板に入射した光のうち基板の外部に取り出される光は、基板と空気層との界面に臨界角未満の角度で入射した光のみである。よって、取り出し効率は、蛍光の放射角度分布と臨界角によって一義的に決められることになる。取り出し効率ηが隔壁の反射率Ｒによって若干変化するのは、蛍光体層の側面から水平方向に放射された光が、隔壁で散乱され、基板の外部に取り出されるためである。

アスペクト比Ａが大きくなると、多重散乱が生じる可能性が大きくなる。そのため、取り出し効率ηも隔壁の反射率Ｒによって大きく変化するようになる。隔壁の反射率Ｒが小さい領域では、アスペクト比Ａが大きいものほど取り出し効率ηは小さくなる。なお、図１１中、「○」は比較例３の構成を示しており、「□」は実施例１の構成を示している。

図１２および図１３は、図１１のデータを、横軸を中間層のアスペクト比Ａ、縦軸を取り出し効率ηとしてプロットしたものである。なお、図１２中、「○」は比較例３の構成を示しており、「□」は実施例１の構成を示している。

図１２に示すように、取り出し効率ηはアスペクト比Ａの増加に伴って山形のカーブを描く。アスペクト比Ａが小さい領域では、アスペクト比Ａの増加に伴って取り出し効率ηは大きくなる。一方、アスペクト比Ａが大きい領域では、アスペクト比Ａの増加に伴って取り出し効率ηは小さくなる。取り出し効率ηは、所定のアスペクト比Ａにおいて最大値をとる。取り出し効率ηが最大となるアスペクト比Ａは、隔壁の反射率Ｒごとに決まる。ただし、隔壁の反射率Ｒが小さすぎる場合には、アスペクト比Ａが増加しても取り出し効率ηは単調に減少するのみであり、アスペクト比Ａが０の場合よりも取り出し効率ηが大きくなることはない。

図１３において、「□」は、隔壁の反射率Ｒごとに決まる取り出し効率ηの最大値を示しており、「○」は、取り出し効率ηがアスペクト比Ａ＝０のときの値を下回らない範囲でとり得る最大のアスペクト比を示している。

隔壁の全光線反射率をＲ、前記Ｒ＝ｒのときの取り出し効率ηをη＜ｒ＞、前記Ａ＝ａのときの取り出し効率η＜ｒ＞をη＜ｒ／ａ＞、η＜ｒ／ａ＞≧η＜ｒ／０＞となる前記Ａの最大値をＡｍａｘ＜ｒ＞、η＜ｒ＞が最大値となるＡをＡｏｐｔ＜ｒ＞とすると、反射率Ｒごとに決まるＡｏｐｔ＜ｒ＞およびＡｍａｘ＜ｒ＞がそれぞれ「□」および「○」で示される。

なお、「隔壁の全光線反射率」とは、隔壁に照射した光量の内、隔壁を透過する光量、隔壁に吸収される光量を除いた成分である。測定方法は前記定義の光量が測定可能なシステムであればよく、限定されないが、例えば、分光測色計ＣＭ−２６００ｄ（コニカミノルタ製）を用いて測定されるものとする。

反射率Ｒが６０％以下の場合には、アスペクト比Ａが増加しても取り出し効率ηの増加はごく僅かである。取り出し効率ηに有意な増加が認められるのは、反射率Ｒが６０％よりも大きな領域であり、好ましくは、反射率Ｒが７０％以上の領域である。反射率Ｒが９９％の場合には、アスペクト比Ａが２よりも大きな領域において、η＜ｒ＞の最大値（Ａｏｐｔ＜ｒ＞）およびＡｍａｘ＜ｒ＞が存在する。

図１４は、中間層のアスペクト比Ａの最適値および中間層のアスペクト比Ａの上限値を、隔壁の反射率Ｒを横軸にとってプロットしたものである。

図１４において、アスペクト比Ａの最適値は、図１３の「□」で示したη＜ｒ＞が最大値をとるときのアスペクト比Ａ（Ａｏｐｔ＜ｒ＞）であり、アスペクト比Ａの上限値は、図１３の「○」で示したＡｍａｘ＜ｒ＞である。図１４には、「□」および「○」のデータから得られるフィッティングカーブおよびフィッティング関数が記載されている。

前述したように、取り出し効率ηにおいて有意な増加が認められるのは、反射率Ｒが６０％よりも大きな領域であり、好ましくは、反射率Ｒが７０％以上の領域である。アスペクト比ＡがＡｍａｘ＜ｒ＞を超えると、取り出し効率ηはアスペクト比Ａ＝０のときよりも小さくなる。よって、取り出し効率を高めるためには、反射率Ｒおよびアスペクト比Ａを、１００％≧Ｒ≧７０％、且つ、Ａｍａｘ＜ｒ＞＞Ａ＞０の関係を満たす範囲（図１４においてハッチングを施した範囲）に設定することが好ましい。

なお、アスペクト比Ａは、図７（ｂ）に示す断面試料を作製し、光学顕微鏡、または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定する。光学顕微鏡は、例えば、キーエンス製ＶＨＸ−２０００を用いる事ができるが、同等の性能を有する光学顕微鏡であればよく、限定されるものではない。走査型電子顕微鏡は、例えば、日立ハイテク製型番ＳＵ８０２０を用いる事ができるが、同等の性能を有する走査型電子顕微鏡であればよく、限定されるものではない。蛍光体層、中間層、隔壁の断面は、蛍光体基板を蛍光体層の厚み方向に対して垂直に劈開することで得られる。

以上説明したように、本実施形態の蛍光体基板１００によれば、基板１０１と蛍光体層１０２との間に中間層１０７が形成され、蛍光体層１０２から射出した発光は中間層１０７を介して基板１０１に入射する。蛍光体層１０２と基板１０１とが中間層１０７によって離間しているので、蛍光体層１０２から隔壁１１１に入射せずに直接基板１０１に入射する光１０８ａの角度は狭い角度範囲に制限される。

蛍光体層１０２から広角方向に放射された光が直接基板１０１に入射しないため、全反射によって基板１０１の内部に閉じ込められる光は少なくなる。また、蛍光体層１０２の下面から基板１０１に向けて臨界角以上の角度で射出された光の一部は、隔壁１１１で散乱され、反射角度が変わった後、再び臨界角より小さな角度にて空気層との界面１０１ｂに侵入し、空気層側に取り出される。よって、水平方向に大きな角度で放射された光も基板１０１の外部に効率よく取り出すことができる。

以上により、蛍光体層１０２から放射された光を効率よく基板１０１の外部に取り出すことが可能となる。

［第２実施形態］
図１５は、第２実施形態の蛍光体基板５２０を備えた表示装置５００の断面模式図である。

本実施形態に係る表示装置５００は、蛍光体基板５２０、励起光源５１４、および液晶層５１５を備えている。励起光源５１４は、例えば波長が４０５ｎｍの励起光ＦＬを出射する光源装置である。液晶層５１５は、励起光ＦＬの蛍光体基板５２０への入射を制御する公知の液晶層である。

蛍光体基板５２０は、光透過性の基板５０１と、基板５０１の一面５０１ａ上に形成された光透過性の中間層５０７と、中間層５０７上に形成された蛍光体層５０２と、中間層５０７の側面を囲んで基板５０１の一面５０１ａ上に立設された光散乱性の隔壁５１１と、を備えている。

蛍光体基板５２０は、蛍光体層５０２の基板５０１と対向する面とは反対側が、蛍光体層５０２を励起させる励起光ＦＬを入射させる励起光入射面Ｅｆとなる。蛍光体層５０２の励起光入射面Ｅｆには、バンドパスフィルター層５０５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層５０５は、励起光ＦＬを透過させ、かつ、励起光ＦＬによって蛍光体層５０２に生じた発光を反射させる波長選択層である。

蛍光体層５０２は、複数種類（本実施形態では３種類）の蛍光体５０３Ｂ，５０３Ｇ，５０３Ｒを含んで構成されている。蛍光体５０３Ｂ，５０３Ｇ，５０３Ｒは、有機蛍光体、無機蛍光体に関わらず、球形や不定形の粒状体に形成したものであり、それぞれの蛍光体５０３Ｂ，５０３Ｇ，５０３Ｒは、互いに異なる形状であっても、同じ形状であっても良い。また、それぞれの蛍光体５０３Ｂ，５０３Ｇ，５０３Ｒは、互いに異なる寸法であっても、同じ寸法であっても良い。

蛍光体層５０２と基板５０１との間には、光透過性の中間層５０７が形成されている。蛍光体層５０２は、中間層５０７に重ねて形成されている。蛍光体層５０２および中間層５０７は、基板５０１の一面５０１ａから立ち上がり、蛍光体層５０２および中間層５０７の厚み方向に沿った側面を囲む隔壁５１１によって所定の領域毎に区画（第一〜第三の区画）されている。隔壁５１１の少なくとも蛍光体５０３Ｂ，５０３Ｇ，５０３Ｒおよび中間層５０７に臨む領域（側面５１１ａ）は、光散乱性を有している。それぞれの隔壁５１１の底部と基板５０１との間には、遮光層５１２が形成されていることが好ましい。隔壁５１１および中間層５０７の材料、厚み、形状、製造方法等は、第１実施形態と同じである。中間層５０７のアスペクト比は、第１実施形態と同様の設計思想によって決定される。

隔壁５１１によって区画された領域ごとに、第一の区画に配された緑色蛍光体５０３Ｇ、第二の区画に配された赤色蛍光体５０３Ｒ、および第三の区画に配された青色蛍光体５０３Ｂがそれぞれ充填されている。緑色蛍光体５０３Ｇ（第一の蛍光体）の発光主波長（ピーク波長域）は５００〜５６０ｎｍである。赤色蛍光体５０３Ｒ（第二の蛍光体）の発光主波長（ピーク波長域）は６００〜６５０ｎｍである。青色蛍光体５０３Ｂ（第三の蛍光体）の発光主波長（ピーク波長域）は４３０〜４９０ｎｍである。

赤色蛍光体５０３Ｒ、緑色蛍光体５０３Ｇ、青色蛍光体５０３Ｂと基板５０１との間には、それぞれ遮光層５１２で区画されたカラーフィルターである赤色フィルター５１３Ｒ、緑色フィルター５１３Ｇ、青色フィルター５１３Ｂが形成されている。中間層５０７は、赤色フィルター５１３Ｒ、緑色フィルター５１３Ｇ、青色フィルター５１３Ｂに重ねて形成されている。

第一の区画に配された緑色フィルター５１３Ｇは、５００〜５６０ｎｍ（緑色光）の波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、５００〜５６０ｎｍ（緑色光）の波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）および６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の各波長域の光の最大透過率より大きいフィルターである。

第二の区画に配された赤色フィルター５１３Ｒは、６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）および５００〜５６０ｎｍ（緑色光）の各波長域の光の最大透過率より大きいフィルターである。

第三の区画に配された青色フィルター５１３Ｂは、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）の波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）の波長域の光の透過率が、５００〜５６０ｎｍ（緑色光）および６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の各波長域の光の最大透過率より大きいフィルターである。

図２８に、赤色フィルター５１３Ｒ、緑色フィルター５１３Ｇ、および青色フィルター５１３Ｂのそれぞれの透過波長領域を測定したグラフを示す。このグラフにおいて、例えば、透過率が５０％以上となる波長域の光を中心とした透過率が最大となる波長範囲を各フィルターの主透過波長領域として、赤色フィルター５１３Ｒは６００〜６５０ｎｍ、緑色フィルター５１３Ｇは５００〜５６０ｎｍ、そして青色フィルター５１３Ｂは４３０〜４９０ｎｍの波長域の光を中心に透過させる。

表２に、それぞれのフィルターにおける赤色光、緑色光、および青色光の最大透過率（％）、及び最小透過率（％）を示す。

赤色フィルター５１３Ｒ、緑色フィルター５１３Ｇ、および青色フィルター５１３Ｂとしては、公知のカラーフィルターを用いることが可能である。ここで、カラーフィルターを設けることによって、隔壁５１１で区画された赤色画素、緑色画素、青色画素の色純度を高める事が可能となり、表示装置５００の色再現範囲を拡大する事ができる。

図１６に第一の区画に配された緑色蛍光体５０３Ｇ（ＳｒＳｉ_２(Ｏ，Ｃｌ)_２Ｎ_２:Ｅｕ^２＋）の発光スペクトルと第一の区画に配された緑色フィルター５１３Ｇの透過スペクトルの一例を示す。緑色蛍光体５０３Ｇの発光スペクトルは５４０ｎｍ程度に発光ピークを有するものの、波長６５０ｎｍ程度まで裾を引いており、有意な赤色成分を有している。しかしながら、緑色フィルター５１３Ｇを透過した緑色蛍光体５０３Ｇの発光スペクトルは、緑色蛍光体５０３Ｇの発光スペクトルに緑色フィルター５１３Ｇの透過スペクトルを乗じたものであるから、より先鋭なスペクトルとなり、色純度を高めることができる。

また、青色蛍光体５０３Ｂと対向する青色フィルター５１３Ｂ、緑色蛍光体５０３Ｇと対向する緑色フィルター５１３Ｇ、赤色蛍光体５０３Ｒと対向する赤色フィルター５１３Ｒにより、蛍光体５０３Ｒ，５０３Ｇ，５０３Ｂにより吸収されず、透過してしまう励起光が外部に漏れ出す事を防止できるため、蛍光体５０３Ｒ，５０３Ｇ，５０３Ｂからの発光と励起光による混色による発光の色純度の低下を防止する事が可能となる。

また、青色蛍光体５０３Ｂと対向する青色フィルター５１３Ｂ、緑色蛍光体５０３Ｇと対向する緑色フィルター５１３Ｇ、赤色蛍光体５０３Ｒと対向する赤色フィルター５１３Ｒにより、外光（基板の外側から入射する光）を吸収する事ができるため、外光による意図しない画素中の蛍光体５１３Ｒ，５１３Ｇ，５１３Ｂの発光を低減・防止することが可能となり、コントラストの低下を低減・防止する事ができる。

隔壁５１１で区画された開口部（蛍光体層の一区画分）の縦横サイズは、２０μｍ×２０μｍ程度〜５００μｍ×５００μｍ程度が好ましい。隔壁５１１の開口部とは、一の中間層５０７を囲む隔壁５１１の一区画分の領域をいう。本実施形態の場合、中間層５０７および蛍光体層５０２の側面を囲んで隔壁５１１が基板５０１上に立設されているので、一の中間層５０７および一の蛍光体層５０２（赤、緑、青の中から選択された特定の一色の発光を行う部分）を囲む隔壁５１１の一区画分の領域が、隔壁５１１の開口部である。また、隔壁５１１は、ＣＩＥ１９７６Ｌ*ａ*ｂ表示系において８０％以上の反射率を有することが好ましい。

本実施形態の蛍光体基板５２０においても、中間層５０７によって基板５０１と蛍光体層５０２とが離間されているため、蛍光体層５０２から基板５０１に直接入射する直達光の入射角度範囲が制限される。蛍光体層５０２から広角方向に放射された光が直接基板５０１に入射しないため、全反射によって基板５０１の内部に閉じ込められる光は少なくなる。また、蛍光体層５０２の下面から基板５０１に向けて臨界角以上の角度で射出された光の一部は、隔壁５１１で散乱され、反射角度が変わった後、再び臨界角より小さな角度にて空気層との界面に侵入し、空気層側に取り出される。よって、水平方向に大きな角度で放射された光も基板５０１の外部に効率よく取り出すことができる。以上により、蛍光体層５０２から放射された光を効率よく基板５０１の外部に取り出すことが可能となる。

［第３実施形態］
図１７は、第３実施形態の蛍光体基板５２１を示す断面模式図である。

図１５に示す表示装置５００では、隔壁５１１で仕切られた各々の区画に、カラーフィルター５１３Ｂ，５１３Ｇ，５１３Ｒ、中間層５０７および蛍光体層５０２が順に積層されていた。この構成では、中間層５０７は無色透明な樹脂として構成されるが、カラーフィルター５１３Ｂ，５１３Ｇ，５１３Ｒを省略し、中間層にカラーフィルターの機能を付与してもよい。例えば、本実施形態の蛍光体基板５２１では、赤色蛍光体５０３Ｒ、緑色蛍光体５０３Ｇ、青色蛍光体５０３Ｂと基板５０１との間には、それぞれ赤色中間層５１７Ｒ、緑色中間層５１７Ｇ、青色中間層５１７Ｂが形成されている。

第一の区画に配された緑色中間層５１７Ｇは、５００〜５６０ｎｍ（緑色光）の波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、５００〜５６０ｎｍ（緑色光）の波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）および６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の各波長域の光の最大透過率より大きいフィルターである。

第二の区画に配された赤色中間層５１７Ｒは、６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の波長域の光の透過率が、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）および５００〜５６０ｎｍ（緑色光）の各波長域の光の最大透過率より大きいフィルターである。

第三の区画に配された青色中間層５１７Ｂは、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）の波長域に透過率の最大値を持ち、なおかつ、４３０〜４９０ｎｍ（青色光）の波長域の光の透過率が、５００〜５６０ｎｍ（緑色光）および６００〜６５０ｎｍ（赤色光）の各波長域の光の最大透過率より大きいフィルターである。

赤色中間層５１７Ｒ、緑色中間層５１７Ｇ、および青色中間層５１７Ｂのそれぞれの透過波長領域は、図２８に示したものと同じである。例えば、透過率が５０％以上となる波長域の光を中心とした透過率が最大となる波長範囲を各フィルターの主透過波長領域として、赤色中間層５１７Ｒは６００〜６５０ｎｍ、緑色中間層５１７Ｇは５００〜５６０ｎｍ、そして青色中間層５１７Ｂは４３０〜４９０ｎｍの波長域の光を中心に透過させる。

第一の区画、第二の区画および第三の区画の各々に配される赤色中間層５１７Ｒ、緑色中間層５１７Ｇおよび青色中間層５１７Ｂのアスペクト比は、第１実施形態と同様の設計思想に基づいて決定される。よって、本実施形態においても、蛍光体層５０２から放射された光を効率よく基板５０１の外部に取り出すことが可能な蛍光体基板５２１が提供される。

［第４実施形態］
図１８は、第４実施形態の蛍光体基板５２２の断面模式図である。

図１５に示す表示装置５００では、隔壁５１１で仕切られた１つの区画には、それぞれ１種類の蛍光体が配されているが、１つの区画に２種類以上の蛍光体を配しても良い。例えば、本実施形態の蛍光体基板５２２では、蛍光体層５０２の第一の区画に、２種類の緑色蛍光体５０３Ｇ１、５０３Ｇ２を配している。２種類の緑色蛍光体５０３Ｇ１、５０３Ｇ２は、発光主波長（ピーク波長域）が５００〜５６０ｎｍの範囲で互いに異なる発光主波長を持っている。１つの区画に配する蛍光体を、互いに平均粒径が異なる複数種類の蛍光体としてもよい。

［第５実施形態］
図１９は、第５実施形態の蛍光体基板６５０を備えた表示装置６００の断面模式図である。

本実施形態に係る表示装置６００は、蛍光体基板６５０、励起光源６１４、および液晶層６１５を備えている。励起光源６１４は、例えば波長が４５０ｎｍの励起光ＦＬを出射する光源装置である。液晶層６１５は、励起光ＦＬの蛍光体基板６５０への入射を制御する公知の液晶層である。

蛍光体基板６５０は、光透過性の基板６０１と、基板６０１の一面６０１ａ上に形成された光透過性の中間層６０７と、中間層６０７上に形成された蛍光体層６０２と、中間層６０７の側面を囲んで基板６０１の一面６０１ａ上に立設された光散乱性の隔壁６１１と、を備えている。

蛍光体基板６５０は、蛍光体層６０２の基板６０１と対向する面とは反対側が、蛍光体層６０２を励起させる励起光ＦＬを入射させる励起光入射面Ｅｆとなる。蛍光体層６０２の励起光入射面Ｅｆには、バンドパスフィルター層６０５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層６０５は、励起光ＦＬを透過させ、かつ、この励起光ＦＬによって蛍光体層６０２に生じた発光を反射させる波長選択層である。

本実施形態において第２実施形態と大きく異なる点は、青色画素の蛍光体層６０２に、蛍光体ではなく光散乱性粒子６０３Ｓを配した点である。

蛍光体層６０２は、複数種類（本実施形態では２種類）の蛍光体６０３Ｇ，６０３Ｒと、光散乱性粒子６０３Ｓとを含んで構成されている。光散乱性粒子６０３Ｓは、青色の励起光ＦＬを散乱させて青色表示を行うものである。蛍光体６０３Ｇ，６０３Ｒとしては、第２実施形態の蛍光体５０３Ｇ，５０３Ｒと同様のものが用いられる。

これ以外の蛍光体基板６５０の基板６０１、中間層６０７、蛍光体層６０２、隔壁６１１、遮光層６１２、赤色フィルター６１３Ｒ、緑色フィルター６１３Ｇ、青色フィルター６１３Ｂ、バンドパスフィルター６０５の材料、厚み、形状、製造方法等は、第２実施形態と同じである。中間層６０７のアスペクト比は、第１実施形態と同様の設計思想によって決定される。

光散乱性粒子６０３Ｓは、有機材料により構成されていてもよいし、無機材料により構成されていてもよいが、無機材料により構成されていることが好ましい。これにより、外部（例えば発光素子）からの指向性を有する光を、より等方的に効果的に拡散または散乱させることが可能となる。また、無機材料を使用することにより、光および熱に安定な光散乱層を提供することが可能となる。また、光散乱性粒子６０３Ｓとしては、透明度が高いものであることが好ましい。また、低屈折率の母材中に母材よりも高屈折率の粒子を分散するものであることが好ましい。また、青色光が光散乱性粒子６０３Ｓによって効果的に散乱するためには、光散乱性粒子６０３Ｓの粒径がミー散乱の領域にあることが必要であるので、光散乱性粒子６０３Ｓの粒径として１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度が好ましい。

光散乱性粒子６０３Ｓとして、無機材料を用いる場合には、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、およびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属の酸化物を主成分とした粒子等が挙げられる。

また、光散乱性粒子６０３Ｓとして、無機材料により構成された粒子（無機粒子）を用いる場合には、例えば、シリカビーズ（屈折率：１．４４）、アルミナビーズ（屈折率：１．６３）、酸化チタンビーズ（屈折率 アナタース型：２．５０、ルチル型：２．７０）、酸化ジルコニアビーズ（屈折率：２．０５）、酸化亜鉛ビーズ（屈折率：２．００）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）（屈折率：２.４）等が挙げられる。

光散乱性粒子６０３Ｓとして、有機材料により構成された粒子（有機粒子）を用いる場合には、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ（屈折率：１．４９）、アクリルビーズ（屈折率：１．５０）、アクリル−スチレン共重合体ビーズ（屈折率：１．５４）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、高屈折率メラミンビーズ（屈折率：１．６５）、ポリカーボネートビーズ（屈折率：１．５７）、スチレンビーズ（屈折率：１．６０）、架橋ポリスチレンビーズ（屈折率：１．６１）、ポリ塩化ビニルビーズ（屈折率：１．６０）、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ（屈折率：１．６８）、シリコーンビーズ（屈折率：１．５０）等が挙げられる。

光散乱性粒子６０３Ｓと混合して用いる樹脂材料としては、励起光に対して光透過性を有する樹脂であることが好ましい。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂（屈折率：１．４９）、メラミン樹脂（屈折率：１．５７）、ナイロン（屈折率：１．５３）、ポリスチレン（屈折率：１．６０）、メラミンビーズ（屈折率：１．５７）、ポリカーボネート（屈折率：１．５７）、ポリ塩化ビニル（屈折率：１．６０）、ポリ塩化ビニリデン（屈折率：１．６１）、ポリ酢酸ビニル（屈折率：１．４６）、ポリエチレン（屈折率：１．５３）、ポリメタクリル酸メチル（屈折率：１．４９）、ポリＭＢＳ（屈折率：１．５４）、中密度ポリエチレン（屈折率：１．５３）、高密度ポリエチレン（屈折率：１．５４）、テトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）、ポリ三フッ化塩化エチレン（屈折率：１．４２）、ポリテトラフルオロエチレン（屈折率：１．３５）等が挙げられる。

本実施形態の蛍光体基板６５０においても、第２実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態では、青色の蛍光体を光散乱性粒子６０３Ｓに置き換えたため、蛍光体基板６５０を安価に製造できるという利点がある。

［第６実施形態］
図２０（ａ）は、第６実施形態の蛍光体基板７００の断面模式図である。
図２０（ｂ）は、図２０（ａ）に示した蛍光体基板７００の平面模式図である。

本実施形態に係る蛍光体基板７００は、光透過性の基板７０１と、基板７０１の一面７０１ａ上に形成された光透過性の中間層７０７と、中間層７０７上に形成された蛍光体層７０２と、中間層７０７の側面を囲んで基板７０１の一面７０１ａ上に立設された光散乱性の隔壁７１１と、を備えている。

蛍光体基板７００は、蛍光体層７０２の基板７０１と対向する面とは反対側が、蛍光体層７０２を励起させる励起光を入射させる励起光入射面となる。蛍光体層７０２の励起光入射面には、バンドパスフィルター層７０５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層７０５は、励起光を透過させ、かつ、励起光によって蛍光体層７０２に生じた蛍光を反射させる波長選択層である。

本実施形態において第２実施形態と大きく異なる点は、隔壁７１１で区画される蛍光体層７０２の一区画分の領域が、隔壁７１８によってさらに複数の領域に区画されている点である。本実施形態では、一例として、隔壁７１１によって区画される一区画分のサイズを１００μｍ×３００μｍとし、隔壁７１１および隔壁７１８によって区画される一区画分のサイズを１００μｍ×５０μｍとしている。隔壁７１８の短手方向の幅は３３μｍであり、隔壁７１８の高さは３０μｍである。

中間層７０７は、例えば、基板７０１の一面７０１ａから立ち上がり、中間層７０７の各々の厚み方向に沿った側面を囲む隔壁７１１および隔壁７１８によって所定の領域毎に区画されている。隔壁７１１および隔壁７１８の少なくとも中間層７０７および蛍光体層７０２に臨む領域（側面７１１ａおよび側面７１８ａ）は、光散乱性を有している。隔壁７１１および隔壁７１８の各々の底部と基板７０１との間には、遮光層７１２が形成されていることが好ましい。

隔壁７１１によって区画された第一の区画、第二の区画、第三の区画には、緑色蛍光体７０３Ｇ、赤色蛍光体７０３Ｒ、青色蛍光体７０３Ｂがそれぞれ充填されている。蛍光体７０３Ｒ，７０３Ｇ，７０３Ｂとしては、第２実施形態の蛍光体５０３Ｒ，５０３Ｇ，５０３Ｂと同様のものが用いられる。赤色蛍光体７０３Ｒ、緑色蛍光体７０３Ｇ、青色蛍光体７０３Ｂと基板７０１との間には、それぞれ遮光層７１２で区画されたカラーフィルターが形成されていてもよい。

これ以外の蛍光体基板７００の基板７０１、中間層７０７、蛍光体層７０２、隔壁７１１、隔壁７１８、遮光層７１２、バンドパスフィルター７０５の材料、厚み、形状、製造方法等は、第２実施形態と同じである。中間層７０７のアスペクト比は、第１実施形態と同様の設計思想によって決定される。

本実施形態の蛍光体基板７００においても、第２実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態では、隔壁７１１によって区画された第一の区画、第二の区画、第三の区画を隔壁７１８によってさらに細かく区画している。そのため、隔壁７１１による一区画あたりのサイズが大きくなっても取り出し効率が低下しにくい。

［第７実施形態］
図２１（ａ）は、第７実施形態の蛍光体基板７５０の断面模式図である。
図２１（ｂ）は、図２１（ａ）に示した蛍光体基板７５０の平面模式図である。

本実施形態に係る蛍光体基板７５０は、光透過性の基板７５１と、基板７５１の一面上に形成された光透過性の中間層７５７と、中間層７５７上に形成された蛍光体層７５２と、中間層７５７の側面を囲んで基板７５１の一面上に立設された光散乱性の隔壁７６１と、を備えている。

蛍光体基板７５０は、蛍光体層７５２の基板７５１と対向する面とは反対側が、蛍光体層７５２を励起させる励起光を入射させる励起光入射面となる。蛍光体層７５２の励起光入射面には、バンドパスフィルター層７５５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層７５５は、励起光を透過させ、かつ、励起光によって蛍光体層７５２に生じた蛍光を反射させる波長選択層である。

蛍光体基板７５０は、第１の基板７６５と第２の基板７６６とを貼り合せることにより形成されている。第１の基板７６５は、光透過性の基板７５１と、基板７５１の一面上に形成された光透過性の中間層７５７と、中間層７５７の側面を囲んで基板７５１の一面上に立設された光散乱性の隔壁７６１と、を備えている。第２の基板７６６は、バンドパスフィルター７５５と、バンドパスフィルター７５５の一面上に形成された蛍光体層７５２と、蛍光体層７５２の側面を囲んでバンドパスフィルター７５５の一面上に立設された光散乱性の隔壁７５６と、を備えている。

第１の基板７６５と第２の基板７６６とは、それぞれ中間層７５７と蛍光体層７５２とが形成された面を対向させて貼り合わされている。なお、隔壁７６１の底部と基板７５１との間には、遮光層７６２が形成されていることが好ましい。

本実施形態では、一例として、隔壁７６１によって区画される一区画分のサイズを５０μｍ×５０μｍとし、隔壁７５６によって区画される一区画分のサイズを２００μｍ×１０００μｍとしている。隔壁７５６によって区画された第一の区画、第二の区画、第三の区画には、緑色蛍光体７５３Ｇ、赤色蛍光体７５３Ｒ、青色蛍光体７５３Ｂがそれぞれ充填されている。蛍光体７５３Ｒ，７５３Ｇ，７５３Ｂとしては、第２実施形態の蛍光体５０３Ｒ，５０３Ｇ，５０３Ｂと同様のものが用いられる。

図２０に示した第６実施形態の蛍光体基板７００では、蛍光体層７０２の一区画分の領域が隔壁７１８によって複数の領域に均等に区画される。各々の区画には、中間層７０７が形成され、さらにその中間層７０７の上に蛍光体層７０２が重ねて形成される。それに対して、本実施形態の蛍光体基板７５０では、蛍光体層７５２を区画する隔壁７５６と中間層７５７を区画する隔壁７６１とが別々の基材に形成される。そして、両者を貼り合せることで、蛍光体基板７５０が作製される。

本実施形態の蛍光体基板７５０では、隔壁７５６によって区画される一区画分の領域（画素）が隔壁７６１によって必ずしも均等に区画されないが、このことは光の取り出し効率に大きな影響を与えるものではない。本実施形態の場合、蛍光体層７５２と中間層７５７を別々の基材に形成するため、２種類の隔壁を用いて同一基板上に中間層と蛍光体層を順次作りこんでいく場合に比べて製造が容易になる。

本実施形態においても、隔壁７５６によって区画された第一の区画、第二の区画、第三の区画が隔壁７６１によってさらに細かく区画される。そして、細かく区画された領域に中間層７５７が各々形成される。そのため、隔壁７５６１による一区画あたりのサイズが大きくなっても取り出し効率が低下しにくい。

［第８実施形態］
図２２は、第８実施形態の蛍光体基板８１０を備えた発光デバイス８００の断面模式図である。

本実施形態の発光デバイス８００は、蛍光体基板８１０と、光源８１８とを備えている。蛍光体基板８１０は、光透過性の基板８０１と、基板８０１の一面８０１ａ上に形成された光透過性の中間層８０７と、中間層８０７上に形成された蛍光体層８０２と、中間層８０７の側面を囲んで基板８０１の一面８０１ａ上に立設された光散乱性の隔壁８１１と、を備えている。

蛍光体基板８１０は、蛍光体層８０２の基板８０１と対向する面とは反対側が、蛍光体層８０２を励起させる励起光を入射させる励起光入射面となる。蛍光体層８０２の励起光入射面には、バンドパスフィルター層８０５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層８０５は、励起光を透過させ、かつ、励起光によって蛍光体層８０２に生じた蛍光を反射させる波長選択層である。

蛍光体基板８１０の基板８０１、中間層８０７、蛍光体層８０２、隔壁８１１、バンドパスフィルター８０５の材料、厚み、形状、製造方法等は、第１実施形態と同じである。中間層８０７のアスペクト比は、第１実施形態と同様の設計思想によって決定される。本実施形態の場合、蛍光体として、例えば、光源８１８から発した励起光によって赤色に発光する赤色蛍光体８０３Ｒと、緑色に発光する緑色蛍光体８０３Ｇとを混合したものが用いられる。符号８０８は、蛍光体基板８１０によって色変換されて生じた光である。

光源８１８は、ＬＥＤチップ８１２を配した基材８１３、ＬＥＤチップ８１２を基材８１３に封止する透明な封止樹脂８１４、ＬＥＤチップ８１２や封止樹脂８１４の周囲を囲むように形成されたリフレクター８１５、および基材８１３の周面に沿って形成されたＬＥＤチップ８１２の引出配線８１６、ＬＥＤチップ８１２と引出配線８１６とを接続するワイヤ８１７等を備えている。

ワイヤ８１７は、例えば、導電性金属合金であるが、ＬＥＤチップ８１２や電極材料との合金化し易さの観点から、主には金、金合金、アルミ、銅、銀等が用いられる。なお、図２２においてはワイヤボンディングしたものを示しているが、ＬＥＤチップ８１２をフリップチップ実装したものであってもよい。また、静電特性を向上させる目的で、静電保護素子（例えばツェナーダイオードや抵抗素子）をＬＥＤチップ８１２と並列に接続しても構わない。

ＬＥＤチップ８１２は、例えば、青色光（励起光）を発するＧａＮを含むＬＥＤチップである。リフレクター８１５は、成型樹脂として、ナイロン系のポリフタルアミド（ＰＰＡ）や、シリコーン系樹脂を用い、この成型樹脂中に光散乱性を発現させるためのフィラー、例えば、ＴｉＯ_２， ＳｉＯ_２， アルミナ, 窒化アルミニウム， ムライト等を分散させたものから構成される。

封止樹脂８１４は、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂、変性エポキシ樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリアミド、ガラス等によって構成される。
蛍光体としては、赤色蛍光体８０３Ｒと緑色蛍光体８０３Ｇとを混合させる以外にも、例えば、黄色に発光する黄色蛍光体を用いることも好ましい。

本実施形態の発光デバイス８００のように、ＬＥＤチップ８１２に対して蛍光体基板８１０を用いることにより、発光輝度の向上、ＬＥＤチップ８１２と蛍光体基板８１０の組み合わせによる製造上の品質のバラツキの抑制、熱を発するＬＥＤチップ８１２と蛍光体８０３Ｒ，８０３Ｇとを離間させることによる、蛍光体８０３Ｒ，８０３Ｇの劣化抑制、などの効果を得ることができる。

［第９実施形態］
図２３は、第９実施形態の蛍光体基板８１０を備えた発光デバイス８２０の断面模式図である。

本実施形態で用いる蛍光体基板８１０は、第８実施形態のものと同じである。図２２に示した発光デバイス８００においては、基材８１３の一面に１つのＬＥＤチップ８１２を配した構成の光源８１８を用いているが、図２３に示す第９実施形態では、基材８１３の一面に複数のＬＥＤチップ８１２，８１２・・・を配している。こうしたＬＥＤチップ８１２，８１２・・・は、互いに直列に接続して広い範囲を照明する面光源として用いることができる。なお、ＬＥＤチップ８１２は直列接続、並列接続の何れであってもよい。

［第１０実施形態］
図２４は、第１０実施形態の蛍光体基板９１０を備えた太陽電池モジュール９００の断面模式図である。

本実施形態の太陽電池モジュール９００は、蛍光体基板９１０と、光電変換素子９１７とが重ねて形成されている。

蛍光体基板９１０は、光透過性の基板９０１と、基板９０１の一面９０１ａ上に形成された光透過性の中間層９０７と、中間層９０７上に形成された蛍光体層９０２と、中間層９０７の側面を囲んで基板９０１の一面９０１ａ上に立設された光散乱性の隔壁９１１と、を備えている。

蛍光体基板９１０は、蛍光体層９０２の基板９０１と対向する面とは反対側が、蛍光体層９０２を励起させる励起光を入射させる励起光入射面となる。蛍光体層９０２の励起光入射面には、バンドパスフィルター層９０５が形成されていることが好ましい。バンドパスフィルター層９０５は、励起光を透過させ、かつ、励起光によって蛍光体層９０２に生じた蛍光を反射させる波長選択層である。

蛍光体基板９１０の基板９０１、中間層９０７、蛍光体層９０２、隔壁９１１、バンドパスフィルター９０５の材料、厚み、形状、製造方法等は、第１実施形態と同じである。中間層９０７のアスペクト比は、第１実施形態と同様の設計思想によって決定される。

光電変換素子９１７は、例えば、シリコン太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池、ＣｕＩｎＧａＳｅ系混晶太陽電池（ＣｌＧＳ太陽電池）などが挙げられる。光電変換素子９１７としては、上述したもの以外にも、例えば、ＩｎＧａＰ，ＩｎＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ, Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）Ｓｅ_２，Ｃｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓｅ，Ｓ）_２， ＣｕＩｎＳ_２，ＣｄＴｅ，ＣｄＳ等を用いることもできる。更に、量子ドット太陽電池など他の構造の太陽電池を光電変換素子として用いることも好ましい。

図２５に示すように、結晶シリコン太陽電池、ＧａＡｓ太陽電池、ＣｌＧＳ太陽電池のいずれも、光電力変換効率φは各太陽電池素子の材料のバンドギャップで決まる波長で変換効率φが最大となる。そして、それよりも長波長側は、急峻に低下し、それよりも短波長側は変換効率が緩慢に低下する。

一方で、図２６に示すように、太陽光のスペクトル（エアマス１．５）は、波長３００ｎｍ程度から急峻に立ち上がり、波長４６０ｎｍ程度で最大となり、それより長波長側は強度が緩慢に低下する。

したがって、太陽光の短波長側の光を蛍光体基板９１０により、より太陽電池素子の光電力変換効率φが高い波長の光に変換すれば、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能になる。
一方で、蛍光体基板９１０により変換された光の波長が太陽電池素子の光電力変換効率φの最大値より長波長の場合、太陽電池モジュール全体の光電変換効率は低下する。

図２６に、光電変換素子９１７に対して蛍光体基板９１０を組み合わせたことによる効果をグラフで示す。蛍光体基板９１０を構成する蛍光体９０３として赤色蛍光体ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋を用いた場合の「太陽光のスペクトルの内、蛍光体９０３が吸収する成分（図２６参照）」（以下、スペクトルIと称する）、「蛍光体基板９１０の発光スペクトル（図２６参照）」（以下、スペクトルIIと称する）、「太陽光のスペクトル（エアマス１．５）」（以下、スペクトルIIIと称する）、「蛍光体９０３を透過する太陽光のスペクトル」（以下、スペクトルIVと称する）、「結晶シリコン太陽電池の光電力変換効率φスペクトル（図２６参照）」（以下、スペクトルVと称する）、を重ねて示す。この図２６によれば、長波長側に向かって光電変換効率が一様に増加していく特性の結晶シリコン太陽電池に対して、短波長側にピークがある太陽光を、蛍光体基板９１０によって長波長側に変換することができ、それによって、太陽光による光電変換素子９１７の光電変換効率を向上させることが可能であることを示している。

さらに詳細に述べると、蛍光体基板９１０に波長選択層側から太陽光が照射されると、蛍光体基板９１０がスペクトルIを吸収し、スペクトルIIに波長変換して光電変換素子８１７側に光が取り出される。また、蛍光体基板９１０を透過したスペクトルIVも電変換素子９１７に照射される。

図２６より数値を読み取ると、スペクトルIの波長領域、より具体的には約３００ｎｍ〜約６００ｎｍの光電変換素子９１７の光電力変換効率φは７％〜１９％である。スペクトルIIの波長領域、より具体的には約６００ｎｍ〜約７５０ｎｍの光電変換素子９１７の光電力変換効率φは１９％〜２５％である。両者を比較して、スペクトルIIの波長領域の方が、光電変換素子９１７の光電力変換効率φが高いことが分かる。

ここでさらに、
（左辺）[スペクトルI×太陽電池の光電力変換効率φ（スペクトルV）]
Λ
（右辺）[スペクトルII×蛍光体の量子効率×取出し効率×太陽電池の光電力変換効率φ（スペクトルV）]
の場合には、太陽電池モジュール全体の光電変換効率を向上させることが可能になる
上記（左辺）は蛍光体基板９１０を適用せず、太陽光を直接光電変換素子９１７に入射した場合の発電量である。図２６のスペクトルIとスペクトルVが重なった面積に比例する。

一方、上記（右辺）は蛍光体基板９１０を直接光電変換素子９１７に適用した本実施形態の太陽電池モジュール９００に太陽光が入射した場合の発電量である。蛍光体基板９１０がスペクトルIを吸収し、スペクトルIIを光電変換素子９１７に放射する際に、蛍光体９０３の量子効率と蛍光体基板９１０の取出し効率を乗じた光強度に減少する。したがって、スペクトルIIに蛍光体の量子効率と取出し効率を乗じたスペクトルにスペクトルVを乗じた量が本実施形態の太陽電池モジュール９００の発電量となる。本実施形態の太陽電池モジュール９００の発電量は、図２６のスペクトルIIとスペクトルVが重なった面積に蛍光体の量子効率と取出し効率を乗じた量に比例する。

したがって、太陽電池モジュール全体の発電量を向上させるためには、蛍光体基板９１０の光取出し効率が十分に高い事が必要となる。光電変換素子９１７に対して、高い取り出し効率が期待できる本発明構成の蛍光体基板９１０を適用することで、上記（左辺）（右辺）からなる式を満たすことが容易となる。
また、蛍光体基板９１０により光電力変換効率φが高い波長域に波長変換して光電変換素子９１７に光を入射させることで、光電変換素子９１７の温度上昇が抑制でき、光電変換素子９１７の光電力変換特性の劣化を防止できる。
上記（左辺）

なお、図２７には、蛍光体基板９１０を構成する赤色蛍光体（ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋）の吸収スペクトル（吸収率）および発光スペクトル（光強度）と太陽光のスペクトル（エアマス１．５）、太陽光のスペクトルの内、赤色蛍光体が吸収する成分を示す。

上記の実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスは、電子機器として、例えば図２９（Ａ）に示すように、携帯電話１０００に適用できる。図２９（Ａ）に示す携帯電話１０００は、音声入力部１００３、音声出力部１００４、アンテナ１００５、操作スイッチ１００６、表示部１００２、及び筐体１００１等を備えている。そして、表示部１００２として上記実施形態の蛍光体基板、発光デバイスが好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスを携帯電話１０００の表示部１００２に適用することにより、低消費電力で高いコントラストの映像を表示することができる。

上記の実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスは、電子機器として、例えば図２９（Ｂ）に示すように、薄型テレビジョン１１００に適用できる。図２９（Ｂ）に示す薄型テレビジョン１１００は、表示部１１０２、スピーカー１１０３、キャビネット１１０１、およびスタンド１１０４等を備えている。そして、表示部１１０２として上記実施形態の蛍光体基板、発光デバイスが好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスを薄型テレビジョン１１００の表示部１１０２に適用することにより、低消費電力で高いコントラストの映像を表示することができる。

上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスは、照明装置として、例えば図３０（Ａ）に示すように、シーリングライト１４００に適用できる。図３０（Ａ）に示すシーリングライト１４００は、発光部１４０１、吊下線１４０２、および電源コード１４０３等を備えている。そして、発光部１４０１として上記実施形態の蛍光体基板、発光デバイスが好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスをシーリングライト１４００の発光部１４０１に適用することにより、少ない消費電力で自在な色調の照明光を得ることができ、光演出性の高い照明器具を実現することができる。また、均一な照度で色純度の高い面発光が可能な照明器具を実現することができる。

上記の実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスは、照明装置として、例えば図３０（Ｂ）に示すように、照明スタンド１５００に適用できる。図３０（Ｂ）に示す照明スタンド１５００は、発光部１５０１、スタンド１５０２、メインスイッチ１５０３、および電源コード１５０４等を備えている。そして、発光部１５０１として上記実施形態の蛍光体基板、発光デバイスが好適に適用できる。上記実施形態に係る蛍光体基板、発光デバイスを照明スタンド１５００の発光部１５０１に適用することによって、少ない消費電力で自在な色調の照明光を得ることができ、光演出性の高い照明器具を実現することができる。また、均一な照度で色純度の高い面発光が可能な照明器具を実現することができる。

本発明は、蛍光体基板と、該蛍光体基板を備えた表示装置等に利用することができる。

１００…蛍光体基板、１０１…基板、１０２…蛍光体層、１０３…蛍光体、１０４…バインダー樹脂、１０５…バンドパスフィルター（波長選択層）、１０７…中間層、１１１…隔壁、１１１ａ…側面、１１３…フィルター層、５００…表示装置、５０１…基板、５０２…蛍光体層、５０３Ｒ，５０３Ｇ，５０３Ｇ１，５０３Ｇ２，５０３Ｂ…蛍光体、５０４…バインダー樹脂、５０５…バンドパスフィルター（波長選択層）、５０７…中間層、５１１…隔壁、５１１ａ…側面、５１３Ｒ，５１３Ｇ，５１３Ｂ…フィルター層、５１７Ｒ，５１７Ｇ，５１７Ｂ…中間層、５２０…蛍光体基板、５２１…蛍光体基板、５２２…蛍光体基板、６００…表示装置、６０１…基板、６０２…蛍光体層、６０３Ｒ，６０３Ｇ，６０３Ｂ…蛍光体、６０４…バインダー樹脂、６０５…バンドパスフィルター（波長選択層）、６０７…中間層、６１１…隔壁、６１１ａ…側面、６１３Ｒ，６１３Ｇ，６１３Ｂ…フィルター層、６５０…蛍光体基板、７００…蛍光体基板、７０１…基板、７０２…蛍光体層、７０３Ｒ，７０３Ｇ，７０３Ｂ…蛍光体、７０４…バインダー樹脂、７０５…バンドパスフィルター（波長選択層）、７０７…中間層、７１１…隔壁、７１１ａ…側面、７１８…隔壁、７５０…蛍光体基板、７５１…基板、７５２…蛍光体層、７５３Ｒ，７５３Ｇ，７５３Ｂ…蛍光体、７５５…バンドパスフィルター（波長選択層）、７５６…隔壁、７５７…中間層、７６１…隔壁、８００…発光デバイス、８１０…蛍光体基板、８０１…基板、８０２…蛍光体層、８０３Ｇ，８０３Ｂ…蛍光体、８０４…バインダー樹脂、８０５…バンドパスフィルター（波長選択層）、８０７…中間層、８１１…隔壁、８１１ａ…側面、８１８…光源、８２０…発光デバイス、９００…太陽電池モジュール、９１０…蛍光体基板、９０１…基板、９０２…蛍光体層、９０３…蛍光体、９０４…バインダー樹脂、９０５…バンドパスフィルター（波長選択層）、９０７…中間層、９１１…隔壁、９１１ａ…側面、９１７…光電変換素子、１０００、１１００…電子機器、１４００，１５００…照明装置、ＦＬ…励起光

Claims (5)

1. 光透過性の基板と、
   前記基板の一面上に形成された光透過性の中間層と、
   前記中間層上に形成された蛍光体層と、
   前記中間層の側面を囲んで前記基板の一面上に立設された光散乱性の隔壁と、
   を備えている蛍光体基板。
2. 前記中間層の前記基板と対向する面を前記基板と前記中間層との界面とし、前記基板の法線方向から見て前記界面の中心と対向する位置の蛍光体層を前記蛍光体層の中心部としたときに、前記蛍光体層の中心部から前記界面の外縁部に向けて放射された前記蛍光体層の発光主波長の光のうち少なくとも一部の光は、前記隔壁で散乱されることなく前記基板に到達し、前記基板と前記基板の外部の空気層との屈折率差によって決まる臨界角よりも小さい角度で前記基板と前記空気層との界面に入射する請求項１に記載の蛍光体基板。
3. 前記中間層の高さをｈ、前記界面の中心から前記界面の外縁部までの最短長さをｗ／２、前記中間層のアスペクト比ｈ／ｗをＡ、前記蛍光体層の全発光量をＰ、前記基板を透過して前記基板の外部に取り出される光の光量をＥ、取り出し効率Ｅ／Ｐをη、前記隔壁の全光線反射率をＲ、前記Ｒ＝ｒのときの取り出し効率ηをη＜ｒ＞、前記Ａ＝ａのときの取り出し効率η＜ｒ＞をη＜ｒ／ａ＞、η＜ｒ／ａ＞≧η＜ｒ／０＞となる前記Ａの最大値をＡｍａｘ＜ｒ＞としたときに、前記Ｒおよび前記Ａが、１００％≧Ｒ≧７０％、且つ、Ａｍａｘ＜ｒ＞＞Ａ＞０の関係を満たす請求項２に記載の蛍光体基板。
4. 前記蛍光体層上に、前記蛍光体層を励起する励起光を透過させ、かつ、前記励起光によって前記蛍光体層に生じた蛍光を反射する波長選択層が形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蛍光体基板。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の蛍光体基板と、前記蛍光体層を励起する励起光を発する光源と、を備えた発光デバイスを備えている表示装置。

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