专利名称：荧光变换介质及彩色发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及荧光变换介质及使用了荧光变换介质的彩色发光装置。更具体来说，涉及分散了半导体纳晶的高效率荧光变换介质及将该荧光变换介质和发出可见光的光源组合了的彩色发光装置。
背景技术：
使用荧光材料来变换从光源中发出的光的波长的荧光变换介质被应用于以电子显示器领域为首的各种各样的领域中。
例如，公布过配设有显示蓝色发光或蓝绿色发光的有机电致发光材料部(以下有时将电致发光表示为EL)、吸收所述发光层的发光而发出从蓝绿色到红色的至少一种颜色的可见光荧光的荧光材料部的电致发光元件(例如参照专利文献1。)。
根据该方法，使用蓝色光源，用荧光变换介质进行色变换，即获得三原色。即，在荧光变换介质中，照射蓝色光而将荧光色素激发，发出更长波长的绿色光及红色光。
作为荧光变换介质中所用的荧光材料，以往一般为有机类荧光色素、行机类荧光颜料。例如，公布过由将罗丹明类荧光颜料、在蓝色区域具有吸收并且引发向该罗丹明类荧光颜料的能量移动或再吸收的荧光颜料，分散于透光性介质中的材料构成的红色荧光变换介质(例如参照专利文献2。)。
但是，这些技术中有如下的问题。
1.为了提高荧光变换介质的变换效率，增大所变换的光的强度(荧光强度)，需要使荧光变换介质充分地吸收从光源中发出的光。当为此而增大荧光变换介质中的有机荧光色素浓度时，则由于在膜中有机荧光色素之间会合，因此从光源中吸收的能量就会向相会合的相邻的色素散失，无法避免所谓的浓度消光的现象，无法获得高荧光量子收获率。
2.当作为透光性介质使用光固化性树脂或热固化性树脂等反应性树脂时，树脂中的反应成分与有机荧光色素反应，色素分解，或构造发生变化。由此，在荧光变换介质的形成工序中照射紫外光的工序或例如在200℃的高温下烧成的工序中，就会有荧光变换介质的荧光强度恶化的问题。另外，在发光装置的连续驱动时，向荧光变换介质连续地照射激发光，从而有荧光变换介质的荧光强度经时恶化的问题。
防止此种荧光变换介质的荧光强度恶化的方法例如被公布于专利文献3、专利文献4中。根据这些公报中所公布的技术，在荧光变换介质用树脂组合物中，添加了抗氧化剂、光稳定剂、夺取能量用的添加剂。但是，其效果并不充分。
为了解决以上所说明的问题，即，作为荧光变换介质中所用的荧光材料使用了有机荧光色素时的问题，在专利文献5中，提出了应用了半导体纳晶的有机EL元件的全色化技术。专利文献6中，公布有将分散了半导体纳晶的荧光变换介质和LED组合而实现高效率白色LED的技术。
特别是，专利文献5中，通过将在透光性树脂中作为半导体纳晶分散了CdS、CdSe、CdTe的膜作为荧光变换介质，与发出峰值波长为450nm的蓝色单色光的有机EL元件结合，而获得红色发光、绿色发光。红色、绿色之类的变换色的控制是通过控制半导体纳晶的粒径来进行的。
本发明人针对专利文献5的技术，对使用了半导体纳晶的荧光变换介质与有机EL元件的组合进行了研究。
但是发现，即使为了充分地吸收从有机EL元件中发出的光，而提高荧光变换介质中的半导体纳晶浓度，荧光变换效率也不会提高到根据纳晶自身的荧光量子收获率所期待的程度。
专利文献1特开平3-152897号公报专利文献2特开平8-286033号公报专利文献3特开2000-256565号公报专利文献4特开2003-231450号公报专利文献5美国专利6,608,439号公报专利文献6美国专利6,501,091号公报
发明内容
本发明是鉴于所述的问题而完成的，其目的在于，通过有效地发挥半导体纳晶所具有的荧光变换能力，提供荧光变换效率高、荧光变换介质的经时恶化少的荧光变换介质及使用了它的彩色发光装置。
本发明人为了解决问题而探求了所述现象的原因，结果判明，根本性的原因在于，(1)半导体纳晶自身的折射率的大小、(2)由吸收光谱和荧光光谱的轻微的重合造成的自吸收这两点。
以CdSe为代表的半导体材料在可见光区域中显示出2.5～4左右的非常大的折射率。另一方面，成为该半导体纳晶的分散剂的透明树脂的折射率通常来说处于1.4～1.6的范围中。所以，当为了充分地吸收由有机EL元件发出的光，而提高荧光变换介质中的半导体纳晶浓度时，荧光变换介质的折射率就会慢慢地变大。对荧光变换效率随该折射率的增大而降低的要因进行了调查后，发现是因为荧光变换介质所发出的荧光自身在荧光变换介质/空气界面上全反射而被关入荧光变换介质内部。
另外，所述半导体纳晶的吸收光谱和荧光光谱具有重合的部分，虽然其程度很微少。即，半导体纳晶自身会吸收自己所发出的荧光。由此，随着荧光变换介质中的纳晶浓度变大，该吸收变得无法忽视，使得荧光变换效率降低。
所以，发明人在改变半导体纳晶的种类、浓度等的同时进行了研究，结果发现了用于在抑制光关入效应的同时，抑制荧光的自吸收而提高荧光变换效率的最佳范围。
根据本发明，可以提供以下的荧光变换介质及彩色发光装置。
1.一种荧光变换介质，包含由半导体纳晶构成并吸收可见光而发出不同的波长的荧光的荧光微粒、将所述荧光微粒分散保持的透明介质，当将所述荧光微粒的平均粒径设为r(单位nm)，将所述荧光变换介质的膜厚设为d(单位μm)，将荧光微粒在所述荧光变换介质中所占的体积比率设为C(单位vol％)时，则0.4＜C·d/r3＜5.0。
2.根据1所述的荧光变换介质，其中，所述半导体纳晶中所用的块状材料的20℃的能带隙为1.0eV～3.0eV。
3.根据1或2所述的荧光变换介质，其中，所述荧光体微粒是由以半导体纳晶形成的芯粒子、以能带隙比芯粒子中所用的半导体材料更大的第二半导体材料形成的壳层构成的芯/壳型半导体纳晶。
4.根据3所述的荧光变换介质，其中，所述透明介质为树脂，对所述芯/壳型半导体纳晶的壳层表面，进行了用于提高与树脂的亲和性的相溶化处理。
5.一种荧光变换基板，其具有透光性支撑基板、设于所述透光性支撑基板之上的荧光变换部，所述荧光变换部含有1中所述的荧光变换介质。
6.一种彩色发光装置，其具有发出可见光的光源部、接收由所述光源部发出的光而发出更长波长的荧光的荧光变换部，所述荧光变换部含有1～4中任意一项所述的荧光变换介质。
7.根据6所述的彩色发光装置，其中，所述荧光变换部是所述荧光变换介质与透过该荧光变换介质所发出的荧光成分的波长区域的光而将其他的波长区域的光成分遮断的滤色片的叠层体。
8.一种彩色发光装置，其具有至少发出蓝色的光的光源部，和具有红(R)、绿(G)及蓝(B)的子象素(pixel)、接收所述光源部所发出的光而发出红色、绿色或蓝色的光的荧光变换部，所述红(R)及绿(G)象素含有1～4中任意一项所述的荧光变换介质，所述蓝(B)象素由滤色片构成。
9.一种彩色发光装置，其具有至少发出蓝色的光的光源部，和接收所述光源部所发出的光而发出从绿色区域到红色区域的至少一种颜色的光、并且透过所述光源部所发出的蓝色光的一部分的1～4中任意一项所述的荧光变换介质。
10.根据6～9中任意一项所述的彩色发光装置，其中，所述光源部是包括具有光反射性的第一电极，和具有透光性的第二电极，和形成于所述第一电极和第二电极之间的含有有机发光层的有机发光介质的有机电致发光元件。
本发明的荧光变换介质由于可以有效地发挥半导体纳晶所具有的荧光变换能力，因此变换膜的荧光变换效率高。另外，由于不使用有机类荧光色素、有机类荧光颜料，因此荧光变换介质的经时恶化少。所以，使用了该荧光变换介质的彩色发光装置的发色的经时变化小，具有长时间稳定的色显示功能。
图1是表示本发明的荧光变换介质的剖面的示意图。
图2是表示半导体纳晶的发出荧光的样子的示意图。
图3是表示半导体材料的粒径与荧光波长的移动的关系的图。
图4是说明被关入荧光变换介质内部的荧光成分的图。
图5是表示由荧光变换介质的折射率的变化造成的从荧光变换介质向外部取出的荧光成分的相对的减少程度的图。
图6是表示将CdSe纳晶微粒稀薄地分散于甲苯中的溶液的吸收光谱与荧光光谱的图。
图7A是表示对于半导体纳晶的折射率的影响、自吸收的影响都不考虑的情况下的、用波长470nm的单色光激发荧光变换介质时的C·d/r3与荧光强度的关系的图。
图7B是表示仅考虑半导体纳晶的折射率的影响，不考虑自吸收的影响的情况下的、用波长470nm的单色光激发荧光变换介质时的C·d/r3与荧光强度的关系的图。
图7C是表示不考虑半导体纳晶的折射率的影响，仅考虑自吸收的影响的情况下的、用波长470nm的单色光激发荧光变换介质时的C·d/r3与荧光强度的关系的图。
图7D是表示考虑了半导体纳晶的折射率的影响及自吸收的影响的情况下的、用波长470nm的单色光激发荧光变换介质时的C·d/r3与荧光强度的关系的图。
图8是本发明的实施方式2的彩色发光装置的示意图。
图9是有机EL元件的示意图。
图10是本发明的实施方式3的彩色发光装置的示意图。
图11是本发明的实施方式4的彩色发光装置的示意图。
图12是本发明的实施方式5的彩色发光装置的示意图。
具体实施例方式对作为本发明的实施方式1的荧光变换介质进行详细说明。
图1是表示荧光变换介质的剖面的示意图。
荧光变换介质1是在透明介质11中分散荧光体微粒12而成的膜，吸收从光源(未图示)中发出的激发光，各向同性地发出更长波长的光(荧光)。
图2是表示了荧光体微粒发出各向同性的荧光的样子的示意图。
图1中，用斜线表示的荧光体微粒通过吸收激发光而各向同性地发出荧光。
被荧光变换介质1变换了的光(荧光)、激发光当中未被变换而透过了膜的光被向变换膜1的外部放出。
以下将对荧光变换介质的构成进行说明。
1.荧光体微粒本发明中所用的荧光体微粒由将半导体材料的晶体超微粒子化至纳米级别后的纳晶构成。作为半导体材料的纳晶，可以使用吸收可见光而发出比吸收的光更长波长的荧光的微粒。
这里，对此种半导体纳晶的功能进行说明。如特表2002-510866号公报等文献中已知的那样，这些半导体材料在体材状态下(表示并未微粒化的材料)在室温下具有0.5～4.0eV左右的能带隙。通过用这些材料形成微粒，将其粒径纳米尺寸化，半导体中的电子就被关入纳晶中。其结果是，纳晶状态下的能带隙变大。
将半导体材料的粒径与发光波长的关系的一个例子表示于图3中。
图3是表示在由铈化镉(CdSe)构成的微粒的情况下，其粒径与发光波长的关系的图。而且，该关系是利用理论计算求得的结果。
室温下的CdSe体材晶体的能带隙为1.74eV，它相当于约750nm的近红外区域的荧光波长。当将CdSe微粒的粒径设为20nm以下时，则其荧光波长就会慢慢地向比750nm更短的波长移动。特别是在10nm以下时，则移动量变得明显，例如设为5nm的粒径时，则会发出相当于纯红色的630nm的荧光，设为4nm时，则会发出相当于绿色的530nm的荧光。像这样，通过控制半导体微粒的粒径，就可以实现吸收相当于所需的波长的可见光、发出长波长的荧光的荧光变换介质。
已知能带隙变大的幅度在理论上与半导体微粒的粒径的二次方成反比。所以，通过控制半导体微粒的粒径，就可以控制能带隙。这些半导体吸收比相当于能带隙的波长更小的波长的光，发出相当于能带隙的波长的荧光。
从不散射可见光地将其有效地吸收，发出更长波长的荧光的方面考虑，优选使用作为粒径超微粒子化至20nm以下，更优选10nm以下的粒子。
作为体材半导体的能带隙，优选1.0eV～3.0eV的范围。如果小于1.0eV，则在进行纳晶化时，由于荧光波长相对于粒径的变化过于敏感地移动，因此难以进行制造控制，在这一点上是不够理想的。另外，如果超过3.0eV，则仅发出比近紫外区域更短波长的荧光，难以作为彩色发光装置应用，在这一点上是不够理想的。
而且，体材半导体的能带隙是在20℃下进行体材半导体试样的光吸收测定，根据与吸光系数大大地上升的波长相当的光子能量求得的值。
作为半导体材料，可以举出由长周期型周期表的IV族元素、IIa族元素-VIb族元素的化合物、IIb族元素-VIb族元素的化合物、IIIa族元素-Vb族元素的化合物、IIIb族元素-Vb族元素的化合物构成的晶体。
作为具体的材料，可以举出Si、Ge、MgS、ZnS、MgSe、ZnSe、AlP、GaP、AlAs、GaAs、CdS、CdSe、InP、InAs、GaSb、AlSb、ZnTe、CdTe、InSb等晶体及由这些元素或化合物构成的混晶。
可以优选地举出AlP、GaP、Si、ZnSe、AlAs、GaAs、CdS、InP、ZnTe、AlSb、CdTe，其中，从发光效率高的方面考虑，特别优选作为直接跃迁型半导体的ZnSe、GaAs、CdS、InP、ZnTe、CdTe。
半导体材料的纳晶可以利用公知的方法，例如美国专利6,501,091号公报记载的方法来制造。作为该公报中所记载的制造例，有如下的方法，即，将在三辛基膦(TOP)中混合了硒化三辛基膦与三甲基镉的前驱体溶液投入加热到350℃的氧化三辛基膦(TOPO)中。
作为本发明中所用的半导体纳晶的其他的例子，可以举出芯/壳型半导体纳晶。它具有将例如由CdSe(能带隙1.74eV)构成的芯微粒的表面用ZnS(能带隙3.8eV)之类的能带隙大的半导体材料的壳覆盖了的构造。这样，就很容易体现在芯微粒内发生的电子的关入效应。
芯/壳型半导体的纳晶可以利用公知的方法，例如美国专利6,501,091号公报中所记载的方法来制造。例如，对于CdSe芯/ZnS壳构造的情况，可以通过将在TOP中混合了二乙基锌和三甲基甲硅烷硫化物的前驱体溶液投入将分散了CdSe芯粒子的TOPO溶液加热到140℃的液体中来制造。
所述的半导体纳晶的具体例中，S或Se等被后述的透明介质中的活性成分(未反应的单体或水分等)拉出，破坏纳晶的晶体构造，容易引起荧光性消灭的现象。所以，为了防止该情况，也可以用氧化硅等金属氧化物或有机物等进行表面修饰。
另外，在微粒表面，为了提高向后述的矩阵树脂中的分散性，例如也可以用长链烷基、磷酸、树脂等来修饰或涂覆表面。
而且，所述的荧光体微粒既可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。
2.透明介质透明介质是分散·保持半导体纳晶的介质，可以选择玻璃或透明树脂等透明材料。特别是，从荧光变换介质的加工性的观点考虑，优选使用非固化型树脂、热固化型树脂或光固化型树脂等树脂。
具体来说，可以举出低聚物或聚合物形态的蜜胺树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、马来酸树脂、聚酰胺类树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等及以形成它们的单体作为构成成分的共聚体。
为了对荧光变换介质进行图案处理，可以使用光固化型树脂。作为光固化型树脂，通常可以使用含有感光剂的具有反应性乙烯基的丙烯酸、甲基丙烯酸类的光聚合型、聚肉桂酸乙烯酯等光交联型等。而且，在不含有感光剂的情况下，也可以使用热固化型的材料。
而且，在全色显示器中，形成将相互分离的荧光体层以矩阵状配置的荧光变换介质。为此，作为矩阵树脂(透明介质)，优选使用可以适用光刻法的光固化型树脂。
另外，这些矩阵树脂既可以单独使用一种树脂，也可以混合使用多种树脂。
3.荧光变换介质的制作荧光变换介质的制作是通过使用将荧光体微粒和矩阵树脂(透明介质)使用碾磨法或超声波分散法等公知的方法混合·分散了的分散液来进行的。此时，可以使用矩阵树脂的良溶剂。将该荧光体微粒分散液利用公知的成膜方法，例如旋转涂覆法、丝网印刷法等在支撑基板上成膜，制作荧光变换介质。
而且，在不损害本发明的目的的范围中，在荧光变换介质中，除了荧光体微粒和透明介质以外，还可以添加紫外线吸收剂、分散剂、流平剂等。
本发明中，对于荧光变换介质的膜厚、荧光体微粒在荧光变换介质中所占的比例，在将荧光微粒的平均粒径设为r(单位nm)、所述荧光变换介质的膜厚设为d(单位μm)、荧光微粒在所述荧光变换介质中所占的体积比率设为C(单位vol％)时，可以按照0.4＜C·d/r3＜5.0的方式适当地选择。对于其理由，将在下面进行详细说明。
以CdSe为代表的半导体材料在可见光区域中显示出2.5～4左右的非常大的折射率。另一方面，成为该半导体纳晶的分散剂的透明树脂的折射率通常来说处于1.4～1.6的范围中。所以，当为了充分地吸收由光源发出的光，而提高荧光变换介质中的半导体纳晶浓度时，荧光变换介质的折射率就会慢慢地变大，被关入荧光变换介质内部的荧光成分增多。
使用图4来说明上述的现象。
图4是说明被关入荧光变换介质内部的荧光成分的图。
如图4所示，在荧光变换介质1内部，荧光是从荧光微粒12中被各向同性地发出的。这里，将荧光变换介质1的折射率设为n，关注从荧光微粒12中发出的全部荧光成分当中，沿相对于荧光变换介质表面的法线方向倾斜了角度θ的方向发出的荧光成分，考虑从作为荧光变换介质1的外部的空气层观测荧光强度的情况。
当光穿过折射率不同的界面时，在界面上光会折射。当光的角度θ大于某个值时，由于在界面上光会全反射，因此光就被关入界面的内侧，不会向膜的外侧放出。当将光在界面上能够发生全反射的临界角设为θc时，则临界角θc可以用下式(1)来定义。而且，空气层的折射率约为1.0。
sinθc＝l/n… (1)如式(1)所示，临界角θc随着荧光变换介质1的折射率n而变化。即，当折射率变大时，临界角θc就变小。
当荧光成分的θ小于该临界角θc时(图4中表示为荧光成分A)，则荧光成分在荧光变换介质界面上，一定量被反射，而剩余的荧光穿过界面而被向膜外部放射。
另一方面，当荧光成分的θ大于临界角θc时(图4中表示为荧光成分B)，则荧光成分在荧光变换介质界面上全反射，从而被关入膜内部。
即，被向荧光变换介质1的外部取出的荧光成分只是全部立体角4π当中的在由临界角θc决定的立体角的范围内被放射的荧光成分，其比例η遵从如下的式子η＝1-(1-n-2)1/2…(2)图5是表示荧光变换介质的折射率与从荧光变换介质中向外部取出的荧光成分的量的关系的图。图5中，当将透明介质的折射率设为1.6，荧光变换介质的折射率为1.6时，将向膜外部取出的荧光成分的量「η(荧光变换介质)/η(透明介质)」作为1而计算。
从图5中可知，随着荧光变换介质的折射率变大，向膜外部取出的荧光成分较大地损失。
已知将由折射率大的材料制成的纳米尺寸微粒分散于折射率小的透明介质中时的膜的折射率的增加量，依赖于微粒在膜中所占的体积比率C(单位％)。
另一方面，对于荧光变换介质内部的荧光强度，虽然伴随着膜中的荧光体微粒的浓度增大而增加，然而在某个浓度以上时，由于激发光被充分地吸收，因此荧光强度不增加，达到饱和。
作为半导体纳晶的吸收光谱和荧光光谱的代表例，在图6中，给出测定了将CdSe纳晶微粒稀薄地分散于甲苯中的溶液的吸收光谱和荧光光谱的结果。如图6的斜线部分所示，两光谱具有重合部分。即，半导体纳晶自己吸收自身所发出的荧光。由此，随着荧光变换介质中的纳晶浓度变大，将无法忽视该自吸收，荧光变换效率将会降低。
用粒径或光吸收系数不同的多种半导体纳晶研究了对以上所说明的半导体纳晶的折射率、自吸收两方面产生影响的参数，结果发现，将荧光体微粒的体积比率C(％)和荧光变换介质的膜厚d(μm)的积用荧光体微粒的粒径r(nm)的三次方除后的值，即与存在于荧光变换介质的膜厚方向的荧光体微粒的个数成比例的C·d/r3的量十分重要。
图7A～图7D是表示了对于使用了粒径或光吸收系数不同的3种半导体纳晶材料的荧光变换介质，在用波长470nm的单色光激发荧光变换介质时的C·d/r3与荧光强度的关系的图。
图7A是表示对于半导体纳晶的折射率的影响、自吸收的影响都不考虑的情况下的关系的图；图7B是表示仅考虑半导体纳晶的折射率的影响，不考虑自吸收的影响的情况下的关系的图；图7C是表示不考虑半导体纳晶的折射率的影响，仅考虑自吸收的影响的情况下的关系的图；图7D是表示考虑了双方的影响的情况下的关系的图。而且，这些关系是利用理论计算求得的结果。另外，图7A～7D中所示的A、B、C是计算中所用的半导体纳晶的省略符号，将具体的材料、粒径、吸收系数的值表示于表1中。
图7A是对半导体纳晶的折射率的影响、自吸收的影响都不考虑的情况。当C·d/r3超过某个值时，则荧光强度以一定值饱和。这是因为，当微粒达到某个量以上时，则激发光就被充分地吸收。虽然根据半导体纳晶的种类、粒径而不同，然而大致上当C·d/r3超过5时，则荧光强度即饱和。即，即使将C·d/r3超过5的量填充于荧光变换介质中，也没有任何意义。
图7B是仅考虑半导体纳晶的折射率的影响，不考虑自吸收的影响的情况。如已经记载的那样，当半导体纳晶的体积比率增大时，荧光变换介质的折射率慢慢地变大，在介质中产生的荧光被关入介质内部。虽然因半导体纳晶的种类、粒径而不同，然而当C·d/r3超过5时，就会明显地损害荧光强度。
图7C是不考虑半导体纳晶的折射率的影响，仅考虑自吸收的影响的情况。虽然根据半导体纳晶的种类、粒径，在这里特别是根据光吸收系数而不同，然而当C·d/r3超过5时，就会明显地损害荧光强度。
图7D是表示考虑了双方的影响的情况下的关系的图。受到折射率、自吸收的两方面的影响，当C·d/r3超过5时，则会明显地损害荧光强度。
对于C·d/r3的下限，当C·d/r3小于0.4时，则荧光微粒的量过少，无法获得实用的荧光强度，另外由于不能充分地吸收光源的光，原样透过的成分很多，因此色纯度变差，在这一点上不够理想。
C·d/r3的优选的范围根据半导体纳晶的材料而不同。在CdSe的情况下，由于光吸收系数比较大，因此C·d/r3的上限变小，优选0.4＜C·d/r3＜3.0，更优选0.5＜C·d/r3＜2.5。
另外，对于InP的情况，由于光吸收系数比较小，因此C·d/r3的上限与CdSe相比可以较大，优选0.5＜C·d/r3＜5.0，更优选1.5＜C·d/r3＜4.5。
另外，对于ZnTe的情况，虽然光吸收系数并不那样小，然而由于能带隙与CdSe、InP相比更大，达到2.25eV，因此为了获得可见光吸收一可见光荧光，需要较大的粒径。由此，C·d/r3的上限变小，优选0.4＜C·d/r3＜2.0，更优选0.5＜C·d/r3＜2.0。
荧光变换介质的膜厚d虽然可以与荧光体微粒的体积比率C、粒径r对应地适当调整，然而优选1μm～500μm。
而且，荧光变换介质中所含的荧光体微粒的粒径例如可以在多个部位进行荧光变换介质剖面的透过型电子显微镜观察，由所得的图像获得粒径分布曲线，利用统计学的处理算出。
对于体积比率C，也可以利用相同的透过型电子显微镜图像的统计学的处理来算出。
对作为本发明的实施方式2的彩色发光装置进行说明。
图8是本发明的实施方式2的彩色发光装置的示意图。
彩色发光装置100具备发出可见光的光源部2、接收从光源部2中发出的光(激发光)而发出更长波长的荧光的荧光变换部10。而且，本实施方式中，荧光变换部10与所述的实施方式1的荧光变换介质相同。
作为光源部2，可以使用发出可见光的机构，例如可以使用有机EL元件、无机EL元件、半导体发光二极管、荧光显示管等。其中，优选在光取出侧使用了透明电极的EL元件，具体来说，优选包括光反射性电极、发光层、夹隔该发光层地与光反射性电极相面对的透明电极的有机EL元件及无机EL元件。
以下，作为光源将对在光取出侧使用了透明电极的有机EL元件进行说明。
图9是表示有机EL元件的构成的示意图。
有机EL元件20具有在基板(未图示)上将光反射性电极21、有机发光介质22及透明电极23以该顺序层叠了的形态。
有机EL元件20通过在光反射性电极21及透明电极23间施加电压，向有机发光介质22供给电子及空穴，使电子与空穴复合而发光。虽然利用有机发光介质22发出的光被从透明电极23中取出，然而通过形成光反射性电极21，也可以将EL元件20内部的光有效地向外部取出。
(1)有机EL元件的构成(a)有机发光介质有机发光介质可以定义为，包含电子与空穴复合而能够实现EL发光的有机发光层的介质。该有机发光介质例如可以在阳极上层叠以下的各层而构成。
(i)有机发光层(ii)空穴注入层/有机发光层(iii)有机发光层/电子注入层(iv)空穴注入层/有机发光层/电子注入层(v)有机半导体层/有机发光层(vi)有机半导体层/电子阻挡层/有机发光层
(vii)空穴注入层/有机发光层/附着改善层它们当中，由于(iv)的构成可以获得更高的发光亮度，耐久性也更优良，因此通常被优选使用。
作为有机发光介质中的有机发光层的发光材料，例如可以举出对联四苯衍生物、对联五苯衍生物、苯并噻唑类化合物、苯并咪唑类化合物、苯并噁唑类化合物、金属螯化oxinoid化合物、噁二唑类化合物、苯乙烯基苯类化合物、二苯乙烯基吡嗪衍生物、丁二烯类化合物、萘二甲酰亚胺化合物、紫苏烯衍生物、醛连氮衍生物、吡嗪衍生物、环戊二烯衍生物、吡咯并吡咯衍生物、苯乙烯基胺衍生物、香豆素类化合物、芳香族二次甲基类化合物、以8-羟基喹啉衍生物作为配位基的金属络合物、聚苯基类化合物等的一种或两种以上的组合。
另外，这些有机发光材料当中，更优选作为芳香族二次甲基类化合物的4，4’-双(2，2-二-叔丁基苯基乙烯基)联苯(简记作DTBPBBi。)、4，4’-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(简记作DPVBi。)及它们的衍生物。
另外，也优选并用如下的材料，即，以具有二苯乙烯基亚芳基骨架等的有机发光材料作为主相材料，在该主相材料中，作为掺杂剂掺杂了从蓝色到红色的强荧光色素，例如香豆素类材料或与主相相同的荧光色素。更具体来说，最好作为主相材料，使用所述的DPVBi等，作为掺杂剂，使用N，N-二苯基氨基苯(简记作DPAVB。)等。
在有机发光介质的空穴注入层中，优选使用如下的化合物，即，在施加了1×104～1×106V/cm的范围的电压的情况下所测定的空穴迁移率为1×10-6cm2/V·秒以上，离子化能量在5.5eV以下。通过设置此种空穴注入层，向有机发光层中的空穴注入就会变得良好，可以获得高发光亮度，或者能够实现低电压驱动。
作为此种空穴注入层的构成材料，具体来说，可以举出卟啉化合物、芳香族叔胺化合物、苯乙烯基胺化合物、芳香族二次甲基类化合物、缩合芳香族环化合物，例如4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简记作NPD。)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(简记作MTDATA。)等有机化合物。
另外，作为空穴注入层的构成材料，也优选使用p型-Si或p型-SiC等无机化合物。而且，在所述的空穴注入层与阳极层之间，或者在所述的空穴注入层与有机发光层之间，还优选设置导电率在1×1010S/cm以上的行机半导体层。通过设置此种有机半导体层，空穴向有机发光层中的注入就会变得更为良好。
在有机发光介质的电子注入层中，优选使用如下的化合物，即，在施加了1×104～1×106V/cm的范围的电压的情况下所测定的电子迁移率为1×10-6cm2/V·秒以上，离子化能量超过5.5eV。通过设置此种电子注入层，向有机发光层中的电子注入就会变得良好，可以获得高发光亮度，或者能够实现低电压驱动。作为此种空穴注入层的构成材料，具体来说，可以举出8-羟基喹啉的金属络合物(Al螯合物Alq)或其衍生物或者噁二唑衍生物等。
另外，有机发光介质中的附着改善层可以看作该电子注入层的一种形态，即，是电子注入层当中的特别是由与阴极的粘接性良好的材料构成的层，优选由8-羟基喹啉的金属络合物或其衍生物等构成。而且，最好与所述的电子注入层相邻地设置导电率为1×10-10S/cm以上的有机半导体层。通过设置此种有机半导体层，向有机发光层中的电子注入性就会变得良好。
对于有机发光介质的厚度，可以优选在5nm～5μm的范围内设定。其理由是因为，当有机发光介质的厚度小于5nm时，则会有发光亮度或耐久性降低的情况，另一方面，当有机发光介质的厚度超过5μm时，则会行施加电压的值变高的情况。所以，更优选将有机发光层的厚度设为10nm～3μm的范围内的值，进一步优选设为20nm～1μm的范围内的值。
(b)光反射性电极(第一电极)第一电极是具有光反射性的光反射性电极，不被要求透明性。本发明中，采用光反射性电极为阳极而后述的透明电极为阴极的情况以及光反射性电极为阴极而透明电极为阳极的情况的哪一种元件构成都可以。
在将第一电极作为阳极使用的情况下，可以使用满足在空穴注入中所必需的功函数的金属。作为功函数的值，优选4.6eV以上，具体来说，可以举出金、银、铜、铱、钼、铌、镍、锇、钯、铂、钌、钽、钨或铝等金属或它们的合金、铟及/或锡的氧化物(以下简记作ITO)等金属氧化物、碘化铜、聚吡咯、聚苯胺、聚(3-甲基噻吩)等导电性高分子及它们的叠层体。
另外，在作为阴极使用的情况下，可以使用以功函数小的(4eV以下)金属、合金、电传导性化合物及它们的混合物作为电极物质的材料。作为此种电极物质的具体例，可以举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁/银合金、铝/氧化铝、铝/锂合金、铟、稀土类金属等的一种或两种以上。
(c)透明电极(第二电极)第二电极可以使用由透明导电材料制成的透明电极材料。为了将有机发光层所发出的光有效地取出，透明电极由透过率在10％以上的材料，优选透过率在60％以上的材料构成。具体来说，可以举出铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟化铜(CuIn)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)、氧化锑(Sb2O3、Sb2O4、Sb2O5)或氧化铝(Al2O3)等的单独一种或两种以上的组合。而且，在不损害透明电极的透明性的范围中，为了实现低电阻化，最好还添加Pt、Au、Ni、Mo、W、Cr、Ta或Al等金属的单独一种或两种以上的组合。
在将第二电极作为阴极使用的情况下，也可以并用由用于向有机发光层中注入电子的低功函数材料制成的低功函数层。作为低功函数层，为了使得电子的注入更为容易，使用功函数小的构成材料，例如小于4.0eV的构成材料。最好以具有足够的透过率的程度薄膜化而形成于有机发光介质之上，在其上层叠透明电极。ITO或ZnO之类的透明氧化物导电体的功函数为4.6eV以上，难以作为阴极使用。
作为低功函数材料，还可以使用铝、钡、钙、铈、铒、铕、钆、铪、铟、镧、镁、银、锰、钕、钪、钐、钇、锌、锆等金属、这些金属与其他的金属的合金组合物。特别优选镁、银及镁与银的合金。
透明电极的膜厚一般为5～1000nm，优选设为10～500nm的范围。另外，对于低功函数层，一般设定为1～100nm，优选5～50nm的范围，更优选以5～30nm的范围设定。对于各个膜厚，当超过上限的膜厚时，则从有效地取出来自有机发光层的发光的观点考虑不够理想。另外，如果小于下限的膜厚，则从抑制形成透明电极层时的对有机发光层的损伤的观点考虑不够理想。
有机EL元件的各层的形成方法可以使用以往公知的方法，例如真空蒸镀法、溅射、旋转涂覆法等形成方法。
根据需要，所述的有机EL元件也可以形成将透明电极与荧光变换介质连接的透明介质。透明介质是为了提高荧光变换介质表面的平滑性而被使用的。
作为透明介质，只要是对可见光的透过率在50％以上的透明的材料，则可以适当地使用无机材料、有机材料及它们的叠层体等。
无机材料中，优选无机氧化物层、无机氮化物层、无机氧氮化物层。例如，可以举出氧化硅、氧化铝、AlON、SiAlON、SiNx(1≤x≤2)、SiOxNy(优选0.1≤x≤1、0.1≤y≤1)等。
有机材料中，可以使用硅胶、氟化烃液体、丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂等。
对于透明介质的形成，在无机材料的情况下，可以利用溅射法、CVD法、溶胶一凝胶法等来进行。另外，在有机材料的情况下，可以利用旋转涂覆法、印刷法、滴下注入法等来进行。
透明介质的层厚设为0.01μm～10mm，优选设为0.1μm～1mm。
图10是作为本发明的实施方式3的彩色发光装置的示意图。
彩色发光装置101具备发出可见光的光源部2、接收从光源部2中发出的光而发出更长波长的荧光的荧光变换部10。
荧光变换部10由实施方式1的荧光变换介质1与用于透过荧光变换介质1所发出的荧光成分而遮断除此以外的光成分的滤色片3的叠层体构成。
通过设置滤色片3，就可以利用太阳光或室内照明光等从发光装置101的外部入射的光使荧光变换介质1发出荧光，防止发光装置处于发光状态时和处于非发光状态时的亮度的比，即对比度降低的情况。
作为本发明中所使用的滤色片，例如可以举出仅为下述的色素或将色素溶解或分散于粘合剂树脂中的固体状态的材料。
红色(R)色素紫苏烯类颜料、色淀颜料、偶氮类颜料、二酮吡咯并吡咯类颜料等绿色(G)色素多卤素置换酞菁类颜料、多卤素置换铜酞菁类颜料、三苯甲烷类碱性染料蓝色(B)色素铜酞菁类颜料、阴丹士林类颜料、靛酚类颜料、花青类颜料另一方面，粘合剂树脂优选透明的(可见光透过率在50％以上)材料。例如可以举出聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等透明树脂(高分子)或作为可以使用光刻法的感光性树脂的具有丙烯酸类、甲基丙烯酸类等反应性乙烯基的光固化型光刻胶材料。另外，在使用印刷法的情况下，可以选择使用了聚氯乙烯树脂、蜜胺树脂、酚醛树脂等透明的树脂的印刷墨液(medium)。
当滤色片主要由色素构成时，可以夹隔所需的滤色片图案的掩模利用真空蒸镀或溅射法成膜，另一方面，当由色素和粘合剂树脂构成时，可以将荧光色素与所述树脂及光刻胶混合、分散或可溶化，利用旋转涂覆、辊涂、浇注法等方法制膜，一般来说用光刻法以所需的滤色片图案进行图案处理，或用印刷等方法以所需的滤色片的图案进行图案处理。各个滤色片的膜厚与透过率优选设为下述范围。
R膜厚0.5～5.0μm(透过率50％以上/610nm)G膜厚0.5～5.0μm(透过率50％以上/545nm)B膜厚0.2～5.0μm(透过率50％以上/460nm)另外，本发明中，在提供呈现红、绿、蓝三原色发光的全色发光装置的情况下，为了提高对比度，可以使用黑矩阵。
图11是作为本发明的实施方式4的彩色发光装置的示意图。
彩色发光装置102具备至少发出蓝色成分(波长430nm～490nm)的光的光源部2、接收从光源部2中发出的光而发出、透过红(R)、绿(G)及蓝(B)各色的荧光变换部10。
荧光变换部10具有红(R)、绿(G)及蓝(B)的子象素(pixel)。红(R)象素包括具有所述的构成的红色荧光变换介质43及红色滤色片33，接收从光源部2中发出的光，发出红色光。同样地，绿(G)象素包括绿色荧光变换介质42及绿色滤色片32，接收从光源部2中发出的光，发出绿色光。
另一方面，蓝(B)象素仅由滤色片31构成，通过仅使从光源部2中发出的光当中的蓝色成分透过而发出蓝色光。
在该彩色发光装置102中，对于蓝色，并未对光源所发出的光进行色变换，而仅透过滤色片。这样，为了获得全色显示中所必需的三原色发光，不需要形成蓝色的荧光变换介质，可以将发光装置的制造工序简化。
作为本实施方式的构成要素，可以使用所述的实施方式1～3中所记载的材料。另外，各象素的形成也可以利用公知的方法来形成。
而且，本实施方式中，虽然将红(R)及绿(G)象素设为荧光变换介质与滤色片的叠层体，然而并不限定于此，也可以将两象素或任意一方的象素设为荧光变换介质的单层体。
图12是作为本发明的实施方式5的彩色发光装置的示意图。
彩色发光装置103具备至少发出蓝色成分(波长430nm～490nm)的光的光源部2、接收从光源部2中发出的光而发出从绿色区域到红色区域的至少一种颜色的光并且透过从光源部2中发出的光当中的蓝色成分的一部分的荧光变换介质1。
荧光变换介质1是在透明介质11中分散荧光体微粒12、13而成的膜。荧光体微粒12、13吸收来自光源部2的激发光，发出从绿色区域到红色区域的范围的、更长波长的光(荧光)。这里，荧光体微粒12和13中，荧光体微粒的粒径或材料不同，可以发出发光A、发光B这样的不同的发光成分。
另外，通过在0.4＜C·d/r3＜5.0的范围中，适当地选择将荧光体微粒12和荧光体微粒13合并了的平均粒径、体积比率C、荧光变换介质的膜厚d，就可以使从光源部2中发出的光当中的蓝色成分的一部分透过(图中的透过光)。
像这样，就可以获得进行将作为光的三原色的蓝(透过光)、绿(发光A)、红(发光B)平衡性良好地包含了的白色发光的彩色发光装置。
图12中，虽然含有两种不同的荧光体微粒12、13，然而也可以设为如下的彩色发光装置，即，仅分散发出黄色光的荧光体微粒这一种，与从光源部透过的蓝色合并而进行白色发光。
以下，将利用实施例对本发明进行进一步具体说明。
实施例11.光源的制作将在25mm×75mm×1.1mm的玻璃基板上利用溅射法以130nm的厚度形成了ITO膜的材料作为透明支撑基板。其后，在将该基板在异丙醇中进行了5分钟超声波清洗后，吹送氮气而干燥，进行了10分钟UV臭氧清洗(UV300，SAMCO INTERNATIONAL公司制)。
将该透明支撑基板固定于市售的蒸镀装置(日本真空技术(株)制)的基板支架上，向钼制电阻加热舟皿中加入N，N’-双(3-甲基苯基)-N，N’-二苯基(1，1’-联苯基)-4，4’-二胺(TPD)200mg，向另一个钼制电阻加热舟皿中加入4，4’-双(2，2’-二苯基乙烯基)联苯(DPVBi)200mg，进而向另一个钼制电阻加热舟皿中加入4，4’-双(2，4-N，N-二苯基氨基苯基乙烯基)联苯(DPAVBi)200mg，将真空槽减压至1×10-4Pa。
其后将加入了TPD的所述舟皿加热到215～220℃，以0.1～0.3nm/秒的蒸镀速度蒸镀于透明支撑基板上，制成了膜厚60nm的空穴注入层。此时，基板的温度为室温。不将其从真空槽中取出，在空穴注入层上作为主相材料层叠了40nm的DPVBi。此时，同时加热DPAVBi的舟皿，在发光层中作为发光掺杂剂混合了DPAVBi。此时的蒸镀速度设为，主相材料DPVBi的蒸镀速度为2.8～3.0nm/秒，而掺杂剂材料DPAVBi的蒸镀速度设为0.1～0.13nm/秒。其后，使真空槽回到大气压，重新向钼制电阻加热舟皿中加入作为粘接层的材料的8-羟基喹啉·铝络合物，另外作为阴极材料将铝安装于钨制灯丝上，将真空槽减压至1×10-4pa。
然后，以0.01～0.03nm/秒的蒸镀速度蒸镀8-羟基喹啉·铝络合物而形成了20nm的粘接层。另外，以150nm的厚度蒸镀铝而形成了阴极。
这样就得到了有机EL光源。向所得的光源施加7V电压，从透明支撑基板侧用分光放射亮度仪进行了测定，显示出了亮度230nit、色度(0.16，0.30)的蓝绿色发光。发光的峰值波长为470nm。
2.荧光变换介质的制作(1)荧光体微粒作为荧光体微粒，准备了表2所示的4种半导体纳晶。
2)用于分散保持荧光体微粒的透明介质溶液作为透明介质，使用甲基丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚体(甲基丙烯酸共聚比＝15～20％，Mw＝20,000～25,000，折射率1.60)，将其溶解于1-甲氧基-2-乙酸基丙烷中。
(3)滤色片的制作在厚度0.7mm的玻璃板上旋转涂覆颜料类红色滤色片材料(CRY-S840B，富士フィルムア-チ制)，在进行了紫外线曝光后，在200℃下烘烤，得到了红色滤色片(膜厚1.2μm)基板。
另外，同样地在厚度0.7mm的玻璃板上旋转涂覆颜料类绿色滤色片材料(CG-8510L，富士フィルムア-チ制)，在进行了紫外线曝光后，在200℃下烘烤，得到了绿色滤色片(膜厚1.0μm)基板。
(4)荧光变换介质的制作与评价将发出荧光波长615nm的红色荧光的粒径5.2nm的CdSe微粒，投入透明介质溶液，使得相对于全部固形成分的重量比率达到36.7wt％，进行了分散处理。将其利用旋转涂覆法在先前制作的红色滤色片基板的滤色片膜上成膜，在200℃下进行30分钟的干燥处理，得到了层叠了红色滤色片与荧光变换介质的荧光变换基板。荧光变换介质的膜厚为10μm。
利用透过型电子显微镜观察了该荧光变换介质的剖面，算出了荧光体微粒在介质中所占的体积比率，为10vol％。此时的C·d/r3的值为0.71。
将该基板借助折射率1.53的硅油贴合，使得荧光变换介质与先前制作的有机EL光源的透明支撑基板相面对。向有机EL光源部施加7V电压，用分光放射亮度仪进行了测定，显示出了亮度118it、色度(0.653，0.345)的良好的红色发光。以荧光变换后的亮度与光源的亮度的比定义的变换效率为51.5％这样的良好的值。
实施例2在实施例1中，除了将CdSe相对于全部固形成分的重量比率设为28.2wt％，将荧光变换介质的膜厚设为20μm以外，与实施例1相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为7vol％，C·d/r3的值为1.00。
在用与实施例1相同的方法评价了荧光变换性能，结果显示出了亮度122nit、色度(0.655，0.344)的良好的红色发光。变换效率为52.9％这样的良好的值。
实施例3在实施例1中，除了将CdSe相对于全部固形成分的重量比率设为31.2wt％，将荧光变换介质的膜厚设为50μm以外，与实施例1相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为8vol％，C·d/r3的值为2.84。
用与实施例1相同的方法评价了荧光变换性能，结果显示出了亮度74nit、色度(0.659，0.341)的良好的红色发光。变换效率为32.1％这样的良好的值。
比较例1在实施例1中，除了将CdSe相对于全部固形成分的重量比率设为34.0wt％，将荧光变换介质的膜厚设为5μm以外，与实施例1相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为9vol％，C·d/r3的值为0.32。
用与实施例1相同的方法评价了荧光变换性能，结果显示出了亮度97nit、色度(0.643，0.352)的红色发光。虽然变换效率为42.3％这样的良好的值，然而色度的y坐标无法达到小于0.35，不能说是充分的红色。
比较例2在实施例1中，除了将CdSe相对于全部固形成分的重量比率设为47.9wt％，将荧光变换介质的膜厚设为50μm以外，与实施例1相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为15vol，C·d/r3的值为5.33。
用与实施例1相同的方法评价了荧光变换性能，结果显示出了亮度31nit、色度(0.660，0.340)的红色发光。变换效率为13.7％这样的较低的值。
实施例4将发出荧光波长531nm的绿色荧光的粒径4.0nm的CdSe微粒投入透明介质溶液，使得相对于全部固形成分的重量比率达到21.5wt％，进行了分散处理。将其利用旋转涂覆法在先前制作的绿色滤色片基板的滤色片膜上成膜，在200℃下进行30分钟的干燥处理，得到了层叠了绿色滤色片与荧光变换介质的荧光变换基板。荧光变换介质的膜厚为10μm。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为5vol％，C·d/r3的值为0.78。
将该基板借助折射率1.53的硅油贴合，使得荧光变换介质与先前制作的有机EL光源的透明支撑基板相面对。向有机EL光源部施加7V电压，用分光放射亮度仪进行了测定，结果显示出了亮度248nit、色度(0.219，0.667)的良好的绿色发光。以荧光变换后的亮度与光源的亮度的比定义的变换效率为108％这样的良好的值。
实施例5在实施例4中，除了将CdSe相对于全部固形成分的重量比率设为17.9wt％，将荧光变换介质的膜厚设为50μm以外，与实施例1相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在介质中所占的体积比率为4vol％，C·d/r3的值为3.13。
用与实施例4相同的方法评价了荧光变换性能，结果显示出了亮度152nit、色度(0.266，0.691)的良好的绿色发光。变换效率为65.9％这样的良好的值。
比较例3
在实施例4中，除了将CdSe相对于全部固形成分的重量比率设为21.5wt％，将荧光变换介质的膜厚设为5μm以外，与实施例4相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在介质中所占的体积比率为5vol％，C·d/r3的值为0.39。
用与实施例4相同的方法评价了荧光变换性能，结果为亮度229nit、色度(0.203，0.626)。虽然变换效率为99.6％这样的良好的值，然而色度的y坐标低至0.626，不能说是充分的绿色。
比较例4在实施例4中，除了将CdSe相对于全部固形成分的重量比率设为28.2wt％，将荧光变换介质的膜厚设为50μm以外，与实施例4相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在介质中所占的体积比率为7vol％，C·d/r3的值为5.47。
用与实施例4相同的方法评价了荧光变换性能，结果为亮度80nit、色度(0.317，0.656)。变换效率低至34.8％，另外，色度的x坐标值达到0.317这样大的值，不能说是充分的绿色。
实施例6将发出荧光波长616nm的红色荧光的粒径4.9nm的InP微粒投入透明介质溶液，使得相对于全部固形成分的重量比率达到32.6wt％，进行了分散处理。将其利用旋转涂覆法在先前制作的红色滤色片基板的滤色片膜上成膜，在200℃下进行30分钟的干燥处理，得到了层叠了红色滤色片与荧光变换介质的荧光变换基板。荧光变换膜的介质的膜厚为20μm。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为10vol％，C·d/r3的值为1.70。
将该基板借助折射率1.53的硅油贴合，使得荧光变换介质与先前制作的有机EL光源的透明支撑基板相面对。向有机EL光源部施加7V电压，用分光放射亮度仪进行了测定，结果显示出了亮度112nit、色度(0.654，0.344)的良好的红色发光。变换效率为48.9％这样的良好的值。
实施例7在实施例6中，除了将荧光变换介质的膜厚设为50μm以外，与实施例6相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为10vol％，C·d/r3的值为4.25。
用与实施例4相同的方法评价了荧光变换性能，结果显示出了亮度98nit、色度(0.660，0.340)的良好的红色发光。变换效率为42.7％这样的良好的值。
比较例5在实施例6中，除了将InP相对于全部固形成分的重量比率设为15.4wt％，将荧光变换介质的膜厚设为10μm以外，与实施例6相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为4vol％，C·d/r3的值为0.34。
用与实施例4相同的方法评价了荧光变换性能，结果为亮度65nit、色度(0.622，0.362)。变换效率低至28.4％，另外，色度的x坐标显示出小至0.622的值，y坐标显示出大至0.362的值，不能说是充分的红色。
比较例6在实施例6中，除了将InP相对于全部固形成分的重量比率设为39.4wt％，将荧光变换介质的膜厚设为50μm以外，与实施例6相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为13vol％，C·d/r3的值为5.52。
用与实施例4相同的方法评价了荧光变换性能，结果为亮度82nit、色度(0.661，0.339)。变换效率显示出低至35.7％的值。
实施例8将发出荧光波长529nm的绿色荧光的粒径6.8nm的ZnTe微粒投入透明介质溶液，使得相对于全部固形成分的重量比率达到39.9wt％，进行了分散处理。将其利用旋转涂覆法在先前制作的绿色滤色片基板的滤色片膜上成膜，在200℃下进行30分钟的干燥处理，得到了层叠了绿色滤色片与荧光变换介质的荧光变换基板。荧光变换介质的膜厚为20μm。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为11vol％，C·d/r3的值为0.70。
将该基板借助折射率1.53的硅油贴合，使得荧光变换介质与先前制作的有机EL光源的透明支撑基板相面对。向有机EL光源部施加7V电压，用分光放射亮度仪进行了测定，显示出了亮度222nit、色度(0.211，0.658)的良好的绿色发光。以荧光变换后的亮度与光源的亮度的比定义的变换效率为96.7％这样的良好的值。
实施例9在实施例8中，除了将荧光变换介质的膜厚设为50μm以外，与实施例8相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为11vol％，C·d/r3的值为1.75。
用与实施例8相同的方法评价了荧光变换性能，结果显示出了亮度187nit、色度(0.237，0.692)的良好的绿色发光。变换效率为81.4％这样的良好的值。
比较例7在实施例8中，除了将ZnTe相对于全部固形成分的重量比率设为25.5wt％，将荧光变换介质的膜厚设为20μm以外，与实施例8相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为6vol％，C·d/r3的值为0.38。
用与实施例8相同的方法评价了荧光变换性能，结果为亮度220nit、色度(0.198，0.622)。虽然变换效率为95.6％这样的良好的值，然而色度的x坐标、y坐标都很小，不能说是充分的绿色。
比较例8在实施例8中，除了将ZnTe相对于全部固形成分的重量比率设为72.6wt％，将荧光变换介质的膜厚设为50μm以外，与实施例8相同地得到了荧光变换基板。
荧光体微粒在该介质中所占的体积比率为33vol％，C·d/r3的值为5.25。
用与实施例8相同的方法评价了荧光变换性能，结果为亮度54nit、色度(0.327，0.647)。变换效率为23.4％这样的较低的值，色度的x坐标大，不能说是充分的绿色。
将以上的实施例及比较例中制作的荧光变换介质的各参数、变换效率及色度表示于表3中。
产业上的利用可能性本发明的荧光变换介质及使用了它的彩色发光装置可以用于民用TV、大型显示器、携带电话用显示画面等各种显示装置的显示画面中。
权利要求
1.一种荧光变换介质，包含由半导体纳晶构成并吸收可见光而发出不同的波长的荧光的荧光微粒、和将所述荧光微粒分散保持的透明介质，当将所述荧光微粒的平均粒径设为r(单位nm)，将所述荧光变换介质的膜厚设为d(单位μm)，将荧光微粒在所述荧光变换介质中所占的体积比率设为C(单位vol％)时，则0.4＜C·d/r3＜5.0。
2.根据权利要求1所述的荧光变换介质，其中，所述半导体纳晶中所用的块状材料的20℃的能带隙为1.0eV～3.0eV。
3.根据权利要求1所述的荧光变换介质，其中，所述荧光体微粒是芯/壳型半导体纳晶，其由以半导体纳晶形成的芯粒子、和以能带隙比芯粒子中所用的半导体材料更大的第二半导体材料形成的壳层构成。
4.根据权利要求3所述的荧光变换介质，其中，所述透明介质为树脂，对所述芯/壳型半导体纳晶的壳层表面，进行了用于提高与树脂的亲和性的相溶化处理。
5.一种荧光变换基板，其具有透光性支撑基板、设于所述透光性支撑基板之上的荧光变换部，所述荧光变换部含有权利要求1中所述的荧光变换介质。
6.一种彩色发光装置，其具有发出可见光的光源部、接收由所述光源部发出的光而发出更长波长的荧光的荧光变换部，所述荧光变换部含有权利要求1中所述的荧光变换介质。
7.根据权利要求6所述的彩色发光装置，其中，所述荧光变换部是所述荧光变换介质与透过该荧光变换介质所发出的荧光成分的波长区域的光而将其他的波长区域的光成分遮断的滤色片的叠层体。
8.一种彩色发光装置，其具有至少发出蓝色的光的光源部，和具有红(R)、绿(G)及蓝(B)的子象素(pixel)并接收所述光源部所发出的光，发出红色、绿色或蓝色的光的荧光变换部，所述红(R)及绿(G)象素含有权利要求1中所述的荧光变换介质，所述蓝(B)象素由滤色片构成。
9.一种彩色发光装置，其具有至少发出蓝色的光的光源部；和接收所述光源部所发出的光而发出从绿色区域到红色区域的至少一种颜色的光，并且透过所述光源部所发出的蓝色光的一部分的权利要求1中所述的荧光变换介质。
10.根据权利要求6、8或10中任意一项所述的彩色发光装置，其中，所述光源部是如下的有机电致发光元件，即，该有机电致发光元件包括具有光反射性的第一电极、具有透光性的第二电极、形成于所述第一电极和第二电极之间的含有有机发光层的有机发光介质。
全文摘要
本发明提供一种荧光变换介质(1)，其包含由半导体纳晶构成并吸收可见光而发出不同的波长的荧光的荧光微粒(12)、和将所述荧光微粒分散保持的透明介质(11)，当将所述荧光微粒(12)的平均粒径设为r(单位nm)，将所述荧光变换介质(1)的膜厚设为d(单位μm)，将荧光微粒(12)在所述荧光变换介质中所占的体积比率设为C(单位vol％)时，则0.4＜C·d/r
文档编号C09K11/88GK1938396SQ20058000977
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月10日 优先权日2004年3月30日
发明者熊均 申请人:出光兴产株式会社