JP5134618B2 - 波長変換器及び発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、波長変換器及びそれを用いた発光装置に関し、詳しくは、所定の入射光を波長の異なる複数種類の蛍光に変換する波長変換器及びその波長変換器を介して励起光源から放出される励起光を互いに波長の異なる複数種類の蛍光に変換して出力する発光装置に関する。

従来の典型的な照明や表示を行う発光装置として、波長変換器を介してＬＥＤ等の光源で生成された光をフィルタの種類に応じた視感色に変換して出力する装置が知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。従来の典型的な波長変換器は、有機蛍光体を含む樹脂フィルタ（以下、「有機蛍光フィルタ」と称す）であって、有機蛍光体を励起できる波長の光が入射すると、少なくとも一部の入射光を吸収して、有機蛍光体の種類に応じた視感色の光を放出する。

従来の典型的な発光装置のような有機蛍光フィルタ等の波長変換器を用いた場合、有機蛍光体の寿命がそれを励起する励起光源、特に実用性の高いＬＥＤ光源の寿命よりも短かった。また、有機蛍光フィルタからの蛍光の波長分布の分散が大きかった。近年になって、半導体物質からなるフィルタや半導体物質等からなる数マイクロメートル程度の粒径の無機蛍光粒子を含む樹脂フィルタ（以下、「無機蛍光フィルタ」と総称す）が知られるようになり、寿命の長さは大きく改善された。しかし、無機蛍光粒子を構成する物質における価電子帯及び伝導帯の電子のエネルギー準位は縮退して連続的なエネルギーを取りえるために、それらから射出される蛍光の波長分布の分散は大きかった。

特開平７−９９３４５号公報

従来の発光装置、特に照明や簡素な表示を行う発光装置は模倣の対象となり易く、発光装置に製造元を識別する情報を搭載したとしても、視認できる箇所に設ける限りにおいて、それらの情報さえも模倣されている。このような模倣の対策として、所定の視感色を発生させるための色要素の組合せを所定の複数の色要素の組合せにすることによって発光装置の製造元を識別することも考えられるが、上述のように各色要素を規定する蛍光の波長分布の分散が大きいために高精度に識別することはできなかった。特に、有機蛍光フィルタの場合には、その色要素が容易に経年変化するために更に識別が困難であった。

そこで、本発明の波長変換器及び発光装置では、半導体物質からなる無機蛍光体を含む波長変換器からの蛍光の波長分布の分散を小さくして、色要素による識別情報の識別精度を向上させる。

上記の課題を解決するために、本発明に係る波長変換器は、
入射光を互いにピーク波長の異なる複数種類の光に変換して所定の視感色の射出光を射出する波長変換器であって、
前記入射光の吸収に基づいて前記入射光の最短波長より長い波長をピーク波長とする第１の蛍光を発生する複数個の量子ドット蛍光体を含む第１の蛍光体群と、
前記入射光の吸収に基づいて前記入射光の最短波長より長く前記第１の蛍光とピーク波長の異なる第２の蛍光を発生する複数個の量子ドット蛍光体を含む第２の蛍光体群と、
前記第１の蛍光及び前記第２の蛍光とピーク波長が異なり、かつ、互いに異なるピーク波長の蛍光を発生する複数種類の複数個の量子ドット蛍光体を種類別に含む複数種類の付加蛍光体群と、
前記第１の蛍光体群、前記第２の蛍光体群及び複数種類の付加蛍光体群を構成する各量子ドット蛍光体を分散保持する分散保持体と、
を含み、
前記第１の蛍光体群と前記第２の蛍光体群とを構成する量子ドット蛍光体は、粒径が蛍光体群ごとに異なる同一半導体物質からなり、
前記第１の蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体の粒径は、前記所定の視感色に実質的に対応する粒径であり、
前記第２の蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体の粒径は、前記第２の蛍光の波長分布が前記第１の蛍光の波長分布と実質的に重複しない粒径であり、
前記第２の蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体の前記分散保持体における濃度は、前記第１の蛍光体群による発色を実質的に変色させない濃度であり、
前記各付加蛍光体群による蛍光の波長分布は、前記第１の蛍光の波長分布と実質的に重複しておらず、
前記各付加蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体の前記分散保持体における濃度は、前記第１の蛍光体群による発色を実質的に変色させない濃度であり、
前記第２の蛍光及び前記複数種類の付加蛍光体群による蛍光のうちの任意の蛍光の波長分布は、前記第２の蛍光及び前記複数種類の付加蛍光体群による蛍光のうちの少なくとも１つの蛍光の波長分布と実質的に重複し、
前記第２の蛍光及び前記複数種類の付加蛍光体群による蛍光により形成される複合波長分布は、略台形状である、
ことを特徴としている。

本発明に係る波長変換器であれば、所定の視感色がピーク波長の異なる第１の蛍光及び第２の蛍光の組合せとなるために、第１の蛍光及び第２の蛍光の少なくとも一方に対する少なくとも波長に関連する情報によって識別情報を内在させることができる。また、各量子ドット蛍光体から発生するピーク波長の蛍光に対応する波長分布の分散は、バルク蛍光体から発生する蛍光の場合よりも小さくなるために、波長変換器に内在させる識別情報を多様化でき、それらを識別する精度を向上させることができる。

本発明に係る発光装置であれば、本発明に係る波長変換器を用いることによって、ピーク波長の異なる第１の蛍光及び第２の蛍光の組合せで所定の視感色に発光させるために、少なくともそれらの蛍光の波長に関する情報によって識別情報を埋め込むことができる。また、発光装置の識別情報を識別する精度を向上させることができる。更に、発光色は所定の視感色であるが、第１の波長変換器を介した発光と第２の波長変換器を介した発光の波長分布が異なる構成である場合には、第１の波長変換部と第２の波長変換部の一方を所定の図形や文字や記号を表現するように配置させることによって、発光装置の識別情報を発光装置全体として内在させることもできる。この場合、第１の波長変換器を介した発光と第２の波長変換器を介した発光の差異を強調するフィルタ等を介して発光装置からの発光を観察すれば、図形や文字や記号が浮かび上がるために、更に簡便に発光装置全体全体としての識別情報を識別できる。

本発明に係る波長変換器としては、入射光を互いにピーク波長の異なる複数種類の光に変換して所定の視感色の射出光を射出する波長変換器であって、半導体物質からなり、前記入射光の吸収に基づいて前記入射光の最短波長より長い波長をピーク波長とする第１の蛍光を発生する複数個の第１の量子ドット蛍光体を含む第１の蛍光体群と、半導体物質からなり、前記入射光の吸収に基づいて前記入射光の最短波長より長く前記第１の蛍光とピーク波長の異なる第２の蛍光を発生する複数個の第２の量子ドット蛍光体を含む第２の蛍光体群と、前記第１の蛍光体群及び前記第２の蛍光体群を構成する前記第１の量子ドット蛍光体と前記第２の量子ドット蛍光体とを分散保持する分散保持体と、を含むことを特徴とする構成が挙げられる。
本発明に係る発光装置としては、光を生成する光生成部と、前記光生成部からの光を所定の視感色の光に変換する波長変換器を含む波長変換部と、前記波長変換部と前記光生成部との相対的な配置を固定する固定部とを含む発光装置であって、前記波長変換器が、半導体物質からなり、前記光生成部からの光を吸収して第１の蛍光を発生する複数個の第１の量子ドット蛍光体を含む第１の蛍光群と、半導体物質からなり、前記光生成部からの光を吸収して前記第１の蛍光とピーク波長の異なる第２の蛍光を発生する複数個の第２の量子ドット蛍光体を含む第２の蛍光群と、前記第１の蛍光群及び前記第２の蛍光群を構成する前記第１の量子ドット蛍光体と前記第２の量子ドット蛍光体とを分散保持する分散保持体とを含み、前記光生成部からの光の最短波長が、前記第１の蛍光のピーク波長より短く、かつ前記第２の蛍光のピーク波長より短いことを特徴とする構成が挙げられる。
本発明に係る発光装置としては、光を生成する光生成部と、前記光生成部からの光を所定の視感色の光に変換する第１の波長変換器を含む第１の波長変換部と、前記光生成部からの光を前記所定の視感色の光に変換する第２の波長変換器を含む第２の波長変換部と、前記第１の波長変換部及び前記第２の波長変換部と前記光生成部との相対的な配置を固定する固定部とを含む発光装置であって、前記第１の波長変換器が、半導体物質からなり、前記光生成部からの光に基づいて第１の蛍光を発生する複数個の第１の量子ドット蛍光体を含む第１の蛍光群と、半導体物質からなり、前記光生成部からの光に基づいて前記第１の蛍光とピーク波長の異なる第２の蛍光を発生する複数個の第２の量子ドット蛍光体を含む第２の蛍光群と、前記第１の蛍光群及び前記第２の蛍光群を構成する前記第１の量子ドット蛍光体と前記第２の量子ドット蛍光体とを分散保持する分散保持体とを含み、前記第２の波長変換器が、半導体物質からなり、前記光生成部からの光に基づいて第３の蛍光を発生する第３の量子ドット蛍光体の蛍光群と、前記第３の量子ドット蛍光体の蛍光群を構成する前記第３の量子ドット蛍光体を分散保持する分散保持体とを含み、前記光生成部からの光の最短波長が、前記第１の蛍光、前記第２の蛍光及び前記第３の蛍光のうちピーク波長の最も短い蛍光のピーク波長より短いことを特徴とする構成が挙げられる。
以下において、本発明に係る波長変換器及び発光装置の最良の形態について説明する。なお、本発明の概念的な構成について説明した後に、具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

本発明に係る波長変換器は、入射光を互いにピーク波長の異なる複数種類の光に変換して所定の視感色の射出光を射出し、複数個の第１の量子ドット蛍光体を含む第１の蛍光体群と、複数個の第２量子ドット蛍光体を含む第２の蛍光体群と、それらの蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体を分散保持する分散保持体とを備えている。ここで、「視感色」とは、人間の目によって認識される色を意味し、具体的には、射出光の波長分布（スペクトル）に網膜の比視感度で重みを付けた波長分布に基づいて決定される色である。更に詳細には、視感色は、色度で識別される色を意味する。なお、人間の目の分解能で分離できない微少に異なる色、つまり、色度図上において一点（任意の色度）の周りの狭い範囲内の各色度で表される色は、同一視感色であるとする。例えば、微少にしかピーク波長が異ならない２つの光に対して視感色は同一色であり、また、１又は複数の光のピーク波長及び強度の組合せが異なる場合であっても、それらの異なる組合せが所定の組合せの場合には視感色は同一色となる。また、「蛍光体群」とは、複数個の量子ドット蛍光体の総体を意味し、それを構成する複数個の量子ドット蛍光体は実質的に同一である。なお、複数個の量子ドット蛍光体が実質的に同一とは、意図的には材質、形状を異ならせないで作製されていることを意味し、それらが厳密に同一である場合に限らず、作製誤差等によって厳密には同一でない場合を含意する。また、「量子ドット蛍光体」とは、半導体物質からなり、量子サイズ効果を発現する極めて粒径の小さい超微粒子である。量子ドット蛍光体の大きさは粒径によって指標するが、量子ドット蛍光体が完全な球体を意味するのではなく、概ね球体である場合や概ね立方体である場合やその他の形状である場合であってもよい。例えば、量子ドット蛍光体の粒径が６ｎｍである場合には、量子ドット蛍光体に対する外接球面の最小直径が６ｎｍであることを意味している。また、粒径には作製誤差δが含まれていてもよいこととする。したがって、量子ドット蛍光体の蛍光体群を構成する各量子ドット蛍光体の粒径は、（６±δ）ｎｍの範囲内であることを意味する。

波長変換器としては、例えば、樹脂成形等によって形成される平板状の構成、印刷によって基体上に形成され固定される膜状の構成、ポッティングによって基体上に形成される立体形状の構成、所定の形状の容器に封入された構成が挙げられる。

第１の量子ドット蛍光体及び第２の量子ドット蛍光体は、半導体物質で構成されている。第１の量子ドット蛍光体を構成する半導体物質と第２の量子ドット蛍光体を構成する半導体物質は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。第１の量子ドット蛍光体又は第２の量子ドット蛍光体を構成する半導体物質としては、例えば、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、（ＡｇＩｎ）_xＺｎ_(1-2x)Ｓが挙げられる。以下において、蛍光体という場合には、特に断らない限り、蛍光体の構成物質は半導体物質であるとする。

量子ドット蛍光体は、入射光の吸収に応じて、入射光よりも波長の長い蛍光を発生させることができる。具体的には、量子ドット蛍光体のバンドギャップエネルギーよりも高いエネルギーの入射光の吸収に応じて、量子ドット蛍光体のバンドギャップエネルギーに相当する波長をピーク波長とする蛍光（以下、「主蛍光」とも称す）を放出する。ここで、ピーク波長とは、単一の量子ドット蛍光体から最大遷移強度（頻度）で放出される蛍光の波長を意味する。但し、量子ドット蛍光体は、量子サイズ効果を発現する超微粒子であるために、粒径の変化に応じてバンドギャップエネルギー（伝導帯の電子の最小エネルギー準位と価電子帯の電子の最大エネルギー準位とのエネルギー差：禁制帯幅）が変化し、つまり、同一半導体物質からなる場合であっても粒径が変化すれば放出される蛍光のピーク波長は変化する。一般的には、粒径が大きいほどバンドギャップエネルギーは小さく、粒径が小さいほどバンドギャップエネルギーは大きい。なお、少なくとも一方向に対して量子化されない蛍光体、例えば、量子サイズ効果を発現しない粒径のバルク蛍光体の場合には、大きさを変化させたとしてもバンドギャップエネルギーは実質的に変化しない。また、量子ドット蛍光体においては、価電子帯の電子のエネルギー準位及び伝導帯の電子のエネルギー準位は、バルク蛍光体の場合とは異なり、エネルギー準位の縮退が解けて離散的なエネルギー準位をとるために、主蛍光に対応する波長分布の分散が小さくなる。特に、量子ドット蛍光体の粒径の精度が高ければ高いほどその効果が大きくなる。なお、主蛍光の強度は、蛍光体群の実効的な厚さ（半導体結晶である場合に換算された厚さ）の変化によって制御することができる。なお、実効的な厚さは、分散保持体の体積や重量を一定にする場合には、量子ドット蛍光体の濃度によって指標することもできる。

高精度に粒径が統制された量子ドット蛍光体を作製する技術としては、例えば、サイズ選択光エッチング法が挙げられる。このサイズ選択光エッチング法を用いた場合には、量子ドット蛍光体から放出される蛍光のピーク波長を数ｎｍ単位（１ｎｍ以下の誤差）で制御できる。ここで、サイズ選択光エッチング法について簡単に説明する。サイズ選択光エッチングとは、あらかじめ公知の方法で量子ドット蛍光体を作製した後に、溶存酸素雰囲気下において、その作製された広い粒径分布をもつ量子ドット蛍光体群に所定の単色光を照射する。量子ドット蛍光体は自己のバンドギャップエネルギー以上の幅広い波長帯域の光を吸収するために、そのバンドギャップエネルギーが単色光の波長に対応するエネルギーよりも小さい場合には光励起される。そのとき、溶液の条件を適切に制御することで、光励起された量子ドット蛍光体そのものを光溶解させることができる。この光溶解によって量子ドット蛍光体の粒径が減少し、量子ドット蛍光体のバンドギャップエネルギーが大きくなる。この反応は、量子ドット蛍光体のバンドギャップエネルギーが照射光の波長に対応するエネルギーを超えた時点で停止する。これによって、量子ドット蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体の粒径を、照射した単色光の波長に依存する所定の粒径に揃えることができる。

波長変換器からの射出光は、入射光が第１の量子ドット蛍光体のバンドギャップエネルギー及び第２の量子ドット蛍光体のバンドギャップエネルギーの双方よりも高いエネルギーに対応する波長を含む場合には、少なくとも各バンドギャップエネルギーに対応する第１の蛍光及び第２の蛍光を含むこととなる。射出光の視感色は、射出光の全体的な波長分布によって決定される。なお、以下において、第１の量子ドット蛍光体及び第２の量子ドット蛍光体から、それぞれ、第１の蛍光及び第２の蛍光と異なる蛍光が放出される場合もあるがこれらの成分については極めて強度が弱いために考慮しないこととする。射出光の視感色としては、具体的には、第１の蛍光及び第２の蛍光との混在によって決定される視感色の場合、第１の蛍光、第２の蛍光及び透過光（吸収されなかった入射光）との混色によって決定される視感色の場合、第１の蛍光によって実質的に決定される視感色の場合、第１の蛍光と透過光との混色によって実質的に決定される視感色の場合が挙げられる。ここで、第１の蛍光によって実質的に決定される視感色の場合とは、第２の蛍光が可視光でなく射出光の視感色に全く影響を及ぼさない場合に限らず、第２の蛍光の強度が第１の蛍光の強度に比べて大幅に小さく、射出光の視感色にほとんど影響を及ぼさない場合であってもよいことを意味する。なお、以下においては、視感色を実質的に決定する主蛍光を「視感色要素光」とも称し、視感色に実質的に影響を及ぼさない主蛍光を「コード専用要素光」とも称する。

分散保持体は、第１の量子ドット蛍光体の蛍光体群及び第２の量子ドット蛍光体の蛍光体群を構成する第１の量子ドット蛍光体と第２の量子ドット蛍光体とを分散保持する。ここで、分散保持するとは、所定の範囲内に複数の第１の量子ドット蛍光体と複数の第２の量子ドット蛍光体が閉じ込められ、その所定の範囲内でそれらの量子ドット蛍光体が混在して分散していることを意味する。量子ドット蛍光体を分散保持する場合しては、例えば、樹脂等の固体の分散媒体からなる分散保持体によって、各量子ドット蛍光体が固定的に保持されている場合や、封止容器と封止容器に封入された液体の分散媒体とを含む分散保持体によって、各量子ドット蛍光体が流動的に保持されている場合が挙げられる。分散保持体を構成する樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネ−ト樹脂、エポキシ樹脂が挙げられる。また、分散保持体の分散媒体として、例えば、クロロホルム等の有機溶媒が挙げられる。

本発明の波長変換器においては、少なくとも第１の量子ドット蛍光体及び第２の量子ドット蛍光体が含まれていればよく、更に、第１の蛍光及び第２の蛍光の双方と異なり、かつ互いに異なる蛍光を放出する少なくとも１種類の量子ドット蛍光体が含まれていてもよい。この場合、第１の量子ドット蛍光体及び第２の量子ドット蛍光体以外の量子ドット蛍光体からの蛍光は、視感色要素光であってもよいし、コード専用要素光であってもよい。

第１の量子ドット蛍光体を構成する半導体物質と第２の量子ドット蛍光体を構成する半導体物質とが同一であり、第１の量子ドット蛍光体の粒径と第２の量子ドット蛍光体の粒径とが異なる構成であることが好ましい。

上記の構成であれば、粒径を異ならせることだけで第１の蛍光及び第２の蛍光のピーク波長を所定の波長範囲内で実質的に連続的に変化させることができるために、簡便に、所望の多様な視感色の射出光を放出させることができる。また、複数種類の半導体物質からなる量子ドット蛍光体を管理維持する必要がなく、簡便に、波長変換器を作製できる。なお、粒径を同一とし、半導体物質を異ならせる場合には、複数種類の半導体物質を準備したとしても射出光の視感色の多様性は低くなる。

第１の量子ドット蛍光体の粒径が、所定の視感色に実質的に対応する粒径であり、第２の量子ドット蛍光体の粒径は、第２の蛍光のピーク波長が第１の蛍光の波長分布に実質的に重複しない所定の波長に対応する粒径であり、波長変換器における第２の量子ドット蛍光体の濃度は、第１の蛍光体群による発色を実質的に変色させない濃度である構成であることが好ましい。

上記の構成であれば、第１の蛍光を視感色要素光として用い、第２の蛍光をコード専用要素光として用いることによって、簡便にかつ確実に識別情報を内在させることができる。また、第２の蛍光のピーク波長に対する選択の自由度が大きくなるために、識別情報を多様化できる。この場合、識別情報は、第２の蛍光のみで識別される情報であってもよいし、第１の蛍光と第２の蛍光の双方で識別される情報であってもよい。例えば、第２の蛍光のみで識別される情報としては、第２の蛍光のピーク波長の絶対波長（スペクトルにおける絶対位置）、第２の蛍光のピーク波長の絶対強度が挙げられ、第１の蛍光と第２の蛍光の双方で識別される情報としては、第１のピーク波長と第２の蛍光のピーク波長との間隔等の第１の蛍光のピーク波長に対する第２蛍光のピーク波長の相対波長、第１の蛍光のピーク波長に対する第２の蛍光のピーク波長の相対強度が挙げられる。コード専用要素光として用いる第２の蛍光は、視認できる可視領域の光であってもよいし、赤外領域や紫外領域等の可視領域以外の領域の視認できない光であってもよい。なお、第１の蛍光及び第２の蛍光を視感色要素光として用いても識別情報を内在させることができるが、その場合よりも識別情報を多様化できる。

第２の量子ドット蛍光体と同一の半導体物質からなり、入射光の吸収に基づいて入射光の最短波長より長く、第１の蛍光及び第２の蛍光とピーク波長が異なり、かつ互いに異なる蛍光を発生する少なくとも１種類の複数個の付加量子ドット蛍光体を種類別に含む少なくとも１種類の付加蛍光体群を更に含み、少なくとも１種類の付加量子ドット蛍光体の種類別の各粒径は、互いに異なり、かつ少なくとも１種類の付加量子ドット蛍光体の各々のピーク波長が第１の蛍光の波長分布に実質的に重複しない所定の波長に対応する粒径であり、波長変換器における少なくとも１種類の付加量子ドット蛍光体の種類別の各濃度は、波長変換器における第１の量子ドット蛍光体の濃度より小さく、第１の蛍光体群による発色を実質的に変色させない濃度である構成であることが好ましい。

上記の構成であれば、第１の蛍光を視感色要素光として用い、第２の蛍光と共に少なくとも１種類の付加量子ドット蛍光体からの少なくとも１種類の蛍光（以下、「付加蛍光」とも称す）をコード専用要素光として用いることによって、第２の蛍光のみをコード専用要素光とする場合よりも識別情報を更に多様化させることができる。この場合、識別情報は、第２の蛍光及び少なくとも１種類の付加蛍光で識別される情報であってもよいし、第１の蛍光と第２の蛍光と少なくとも１種類の付加蛍光で識別される情報であってもよい。第２の蛍光及び少なくとも１種類の付加蛍光で識別される情報としては、例えば、それらのピーク波長の絶対波長の組合せ、それらの波長分布の重複による半値幅、それらのピーク波長の相対間隔、それらのピーク波長の相対間隔の組合せ、それら識別情報を更に複合した組合せが挙げられる。第１の蛍光のピーク波長や強度を識別情報の要素に加えれば、更に多様な識別情報を内在させることができる。コード専用要素光として用いる付加蛍光は、視認できる可視領域の光であってもよいし、赤外領域や紫外領域等の可視領域以外の領域の視認できない光であってもよい。なお、視感色要素光は視認できる可視領域の光である。

第２の量子ドット蛍光体及び少なくとも１種類の付加量子ドット蛍光体の各種類の濃度が互いに異なる構成であることが好ましい。

上記の構成であれば、第２の蛍光及び少なくとも１種類の付加蛍光の波長に関連する情報のみで識別情報を内在させる場合よりも識別情報を更に多様化させることができる。具体的には、第２の蛍光と少なくとも１種類の付加蛍光の絶対強度や相対強度の組合せを更に識別情報の要素として追加できる。

第２の蛍光体群からの第２の蛍光と少なくとも１種類の付加蛍光体群からの蛍光が、第２の蛍光のピーク波長の近傍において第２の蛍光と半値幅が異なる波長分布の蛍光を発生させる構成であることが好ましい。

上記の構成であれば、第２の蛍光と少なくとも１種類の付加蛍光体群からの蛍光との合成光の波長分布の半値幅の値を識別情報の要素に加えることができる。また、一般的に１種類の蛍光体群からの蛍光（第２の蛍光）の半値幅よりも大きい形状の波長分布は複数種類の蛍光体群（第２の蛍光及び少なくとも１種類の付加蛍光体群）の種々の組合せによっても合成できるために、分光学的な解析等によって波長分布が明らかとなったとしても複数種類の蛍光体群の組合せまでを再現することは困難となり、識別情報の隠蔽性が高くなる。これによって、この構成の波長変換器と模倣によって製造された波長変換器とを識別する精度が向上する。

所定の視感色と同一の視感色を合成する２種類の光を第１の視感色要素光及び第２の視感色要素光として、第１の量子ドット蛍光体の粒径が、第１の視感色要素光の波長に対応する粒径であり、第２の量子ドット蛍光体の粒径が、第２の視感色要素光の波長に対応する粒径であり、波長変換器における第１の量子ドット蛍光体の濃度が、第１の視感色要素光の強度に対応する濃度であり、波長変換器における第２の量子ドット蛍光体の濃度が、第２の視感色要素光の強度に対応する濃度である構成であることが好ましい。

上記の構成であれば、第１の蛍光及び第２の蛍光を視感色要素光として用いることによって、識別情報を内在させることができる。この場合、識別情報は、第１の蛍光と第２の蛍光の双方で識別される情報となる。第１の蛍光と第２の蛍光の双方で識別される情報としては、例えば、それらのピーク波長の絶対波長、相対波長及び絶対強度、相対強度の組合せが挙げられる。視感色要素光としての第１の蛍光及び第２の蛍光は視認できる可視領域の光である。

第１の量子ドット蛍光体と同一の半導体物質からなり、入射光の吸収に基づいて入射光の最短波長より長く、第１の蛍光及び第２の蛍光とピーク波長が異なり、かつ互いに異なる蛍光を発生する少なくとも１種類の複数個の付加量子ドット蛍光体を種類別に含む少なくとも１種類の付加蛍光体群を更に含み、少なくとも１種類の付加量子ドット蛍光体の種類別の各粒径が、互いに異なり、第１の量子ドット蛍光体の粒径及び濃度、第２の量子ドット蛍光体の粒径及び濃度並びに少なくとも１種類の付加量子ドット蛍光体の種類別の粒径及び濃度の組合せが、第１の蛍光、第２の蛍光及び少なくとも１種類の付加量子ドット蛍光体の各々からの蛍光の混色が所定の視感色と同一である組合せである構成が好ましい。

上記の構成であれば、第１の蛍光及び第２の蛍光と共に少なくとも１種類の付加量子ドット蛍光体からの少なくとも１種類の付加蛍光を視感色要素光として用いることによって、第１の蛍光及び第２の蛍光を視感色要素光とする場合よりも識別情報を更に多様化させることができる。この場合、識別情報は、第１の蛍光、第２の蛍光及び少なくとも１種類の付加蛍光で識別される情報である。識別情報としては、例えば、それらのピーク波長の絶対波長、相対波長及び絶対強度、相対強度の組合せが挙げられる。視感色要素光としての付加蛍光は視認できる可視領域の光である。

第１の量子ドット蛍光体を構成する半導体物質と第２の量子ドット蛍光体を構成する半導体物質とが異なる構成とすることができる。

上記の構成であれば、半導体物質を異ならせることで第１の蛍光及び第２の蛍光のピーク波長を変化させることができるために、所望の視感色の射出光を放出させることができる。なお、所望の視感色を得るために半導体物質は最適化される。

本発明に係る発光装置は、少なくとも一部の発光色を上述の本発明に係る波長変換器を用いて発色させる発光装置である。本発明の発光装置は、光生成部と、光生成部からの光を所定の視感色の光に変換する本発明に係る波長変換器を含む少なくとも１つの波長変換部と、波長変換部と光生成部との相対的な配置を固定する固定部とを含む発光装置である。発光装置としては、例えば、表示装置及び照明装置が挙げられる。また、視感色の異なる複数の発光装置を組み合せた複合表示装置や複合照明装置であってもよい。なお、複合表示装置や複合照明装置である場合には、それらを構成する少なくとも一部の発光装置が、本発明の発光装置であればよい。発光装置は、波長変換器が本発明に係る波長変換器であること以外は、従来のいかなる発光装置と同一の構成であってもよい。

少なくとも１つの波長変換部は、同一の波長変換器を含む波長変換部のみで構成されていてもよいし、内部構成の異なる２種類の波長変換器のいずれか一方を含む複数種類の波長変換部（第１の波長変換部及び第２の波長変換部）を含む構成であってもよい。ここで、内部構成が異なるとは、射出光の波長分布が異なることを意味する。２種類の波長変換器を用いる場合であっても各波長変換部からの射出光の視感色は同一色である。波長変換器の種類の異なる第１の波長変換部及び第２の波長変換部の一方を所定の図形や文字や記号を表現するように配置させることが好ましい。この場合、発光装置の識別情報を発光装置全体として内在させることもできるからである。

更に、本発明に係る発光装置は、第１の波長変換部及び第２の波長変換部の一方に含まれる波長変換器が本発明に係る波長変換器であればよいために、第１の波長変換部及び第２の波長変換部の双方に含まれる波長変換器が本発明に係る波長変換器であってもよい。

波長変換部は、少なくとも波長変換器を含む構成であればよく、具体的には、波長変換器のみを含む構成、基体と基体上に形成された波長変換器を含む構成、波長変換器と波長変換器上に配設された導光体とを含む構成、反射基体と反射基体上に形成された波長変換器と波長変換器の上方に形成された導光体とを含む構成が挙げられる。基体は、発光輝度及び視感色調整の観点からは、透明性の高い材料で形成されていることが好ましい。反射基体は、発光輝度の観点からは、反射率が高い材料で構成されていることが好ましい。導光体は、光生成部からの光を波長変換器に導く導波路を形成し、発光輝度及び視感色調整の観点からは、透明性の高い材料で形成されていることが好ましい。波長変換器の形状としては、例えば、平板状、半球体状、レンチキュラー形状が挙げられる。

ここで、本発明に係る波長変換器及び発光装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
第１実施形態の波長変換器は、入射光の入射に応じて１種類の視感色要素光と１種類のコード専用要素光が混在する所定の視感色の射出光を射出する構成である。図１は、波長変換器の構成の一例を模式的に表す断面図である。図２は、波長変換器からの射出光の波長分布の一例を定性的に表す説明図である。図２において、視感色要素光として機能する蛍光を太実線で表し、コード専用要素光として機能する蛍光を細実線で表している。なお、以下において参照する波長変換器からの射出光の波長分布を表す各種の図においても同様とする。

図１に示されたように、波長変換器は、分散保持体１０によって分散固定された複数個の第１の量子ドット蛍光体１と、複数個の第２の量子ドット蛍光体２とを含んでいる。第１の量子ドット蛍光体１は、半導体物質からなり、粒径がｄ１である超微粒子である。第２の量子ドット蛍光体２は、第１の量子ドット蛍光体１と同一の半導体物質からなり、粒径がｄ１より大きいｄ２である超微粒子である。第１の量子ドット蛍光体１の濃度はρ１であり、第２の量子ドット蛍光体２の濃度は、ρ１より遥かに小さいρ２である。

波長変換器からの射出光は、図２に示されたように、第１の量子ドット蛍光体１の蛍光体群からの第１の主蛍光Ｌ１と第２の量子ドット蛍光体２の蛍光体群からの第２の主蛍光Ｌ２とを含んでいる。第１の主蛍光Ｌ１は、ピーク波長が所望の視感色に対応するλ１であり、半値幅がＷ１である。なお、第１の量子ドット蛍光体１の粒径ｄ１は、第１の主蛍光Ｌ１のピーク波長がλ１となるように調製されている。また、第１の量子ドット蛍光体１の濃度ρ１は、第１の主蛍光Ｌ１のピーク波長における強度が所望の強度となるように、つまり、所望の輝度となるように調整されている。第２の主蛍光Ｌ２は、第１の主蛍光Ｌ１と離隔する波長分布を示し、可視領域の波長であり、ピーク波長がλ１より長いλ２であり、半値幅が実質的にＷ１と同一のＷ２である。なお、第２の量子ドット蛍光体２の粒径ｄ２は、第２の主蛍光Ｌ２の波長分布と第１の主蛍光Ｌ１の波長分布とが離隔するように調製されている。また、第２の量子ドット蛍光体２の濃度ρ２は、第１の主蛍光Ｌ１による視感色を実質的に変色させないが、第１の主蛍光Ｌ１を遮断した場合には第２の主蛍光Ｌ２を目視によって観察できる程度の濃度に調整されている。

波長変換器からの射出光を、少なくともλ１の近傍の波長は遮断するがλ２近傍の波長は遮断しないフィルタ等を介して観察すると、λ２の波長に対応する発光が観察される。これによって、本形態の波長変換器と、同一の視感色に変換する他の波長変換器とを識別することができる。例えば、製造元ごとの取り決め等によって、製造元別に第２の量子ドット蛍光体２の粒径を決定していれば、製造元を特定することができる。波長変換器の外観及び視感色を模倣したとしても射出光の全体的な波長分布をも模倣することは困難であるために、模倣品であるか真性品であるかを特定できる。

上記においては、専用フィルタを用いて視認によって第２の主蛍光Ｌ２の波長を確認する構成について説明したが、分光学的手法によって確認してもよい。また、視認によっては確認できないが分光学的手法によって確認できる構成であってもよい。例えば、第２の量子ドット蛍光体２の濃度を更に低下させて第２の主蛍光Ｌ２が視認によっては確認できない強度に変更したり、第２の量子ドット蛍光体２の粒径を大きくして第２の主蛍光Ｌ２のピーク波長を赤外領域の波長や第２の量子ドット蛍光体２の粒径を小さくして紫外領域の波長に変更したりする構成が挙げられる。

上記においては、第２の主蛍光Ｌ２のピーク波長の絶対波長を識別情報として利用したが、分光学的手法によって確認する場合には、第１の主蛍光Ｌ１と第２の主蛍光Ｌ２とのピーク波長の間隔、第２の主蛍光Ｌ２のピーク波長の絶対強度、第１の主蛍光Ｌ１と第２の主蛍光Ｌ２の相対強度を識別情報とすることもできる。この場合、識別要素が増えるために識別情報を多様化できる。また、識別情報を構成する要素として、第１の主蛍光のピーク波長Ｌ１の絶対波長を識別要素に加えることもできる。更にそれらの識別要素の組合せを識別情報としてもよい。この場合、識別要素が増えるために識別情報を更に多様化できる。

上記においては、第１の主蛍光Ｌ１のピーク波長の波長分布と第２の主蛍光Ｌ２の波長の波長分布とを離隔させる場合について説明したが、少なくとも双頭のピークを示す程度に離隔していればよい。この場合、分光学的手法と共にピーク分解等の解析手法を援用すればよい。

上記においては、コード専用要素光として１種類の蛍光を用いたが、コード専用要素光として、更に少なくとも１種類の蛍光を用いてもよい。この場合、波長変換器が第１の量子ドット蛍光体及び第２の量子ドット蛍光体の双方と粒径の異なる量子ドット蛍光体を含む構成とすればよい。この構成であれば、更に識別要素が増加するために、１種類のコード専用要素光を用いた場合よりも更に識別情報を多様化できる。なお、複数種類のコード専用要素光を用いる場合には、双頭のピークを示さないように複数種類のコード専用要素光のピーク波長を近接する波長となるように粒径を選択して、それらの重なりによる単頭のピークの半値幅や分散を識別要素とすることもできる。

ここで、波長変換器が少なくとも１種類の量子ドット蛍光体群を更に含み、それらの各種の量子ドット蛍光体群をコード専用要素光として機能させる変化例の構成について説明する。図３〜図６は、変化例の波長変換器からの射出光の波長分布の一例を定性的に表す説明図である。

第１変化例の波長変換器（図示せず）は、第１の量子ドット蛍光体１からなる蛍光体群及び第２の量子ドット蛍光体２からなる蛍光体群に加えて、第３の量子ドット蛍光体（〔付加量子ドット蛍光体〕）からなる蛍光体群を含んでいる。第１変化例の波長変換器からの射出光は、図３に示されたように、第１の主蛍光Ｌ１と第２の主蛍光Ｌ２と第３の主蛍光Ｌ３とを含んでいる。第３の主蛍光Ｌ３は、第１の主蛍光Ｌ１及び第２の主蛍光Ｌ２の双方と実質的に離隔する波長分布を示し、可視領域の波長であり、ピーク波長がλ２より長いλ３である。なお、第３の量子ドット蛍光体は、第１の量子ドット蛍光体１や第２の量子ドット蛍光体２と同一の半導体物質からなり、第３の主蛍光Ｌ３のピーク波長がλ３となるようにその粒径が調製されている。また、第３の量子ドット蛍光体の濃度は、第３の主蛍光Ｌ３のピーク波長λ３における強度が第２の主蛍光Ｌ２のピーク波長λ２における強度と実質的に同一となるように調整されており、第３の主蛍光Ｌ３はコード専用要素光として機能する。第１変化例の波長変換器は、上記の実施形態１の波長変換器に比べて、識別情報を構成する要素が増加するために、識別情報が複雑化し、模倣等が困難となる。また、波長変換器からの射出光を、少なくともλ１の近傍の波長は遮断するがλ２及びλ３の双方の近傍の波長は遮断しないフィルタ等を介して観察すると、λ２の波長に対応する発光とλ３の波長に対応する発光とが複合した光が観察され、また、少なくともλ１及びλ２の近傍の波長は遮断するがλ３の近傍の波長は遮断しないフィルタ等を介して観察すると、λ３の波長に対応する発光が観察されるために、第１変化例の波長変換器と他の波長変換器とを識別する精度が向上する。

第２変化例の波長変換器（図示せず）は、第１の量子ドット蛍光体１からなる蛍光体群及び第２の量子ドット蛍光体２からなる蛍光体群に加えて、第３の量子ドット蛍光体（〔付加量子ドット蛍光体〕）からなる蛍光体群と、第４の量子ドット蛍光体（〔付加量子ドット蛍光体〕）からなる蛍光体群とを含んでいる。第２変化例の波長変換器からの射出光は、図４に示されたように、第１の主蛍光Ｌ１と第２の主蛍光Ｌ２と第３の主蛍光Ｌ３’と第４の主蛍光Ｌ４とを含んでいる。第４の主蛍光Ｌ４は、第１の主蛍光Ｌ１〜第３の主蛍光Ｌ３’の各々と実質的に離隔する波長分布を示し、可視領域の波長であり、ピーク波長がλ３より長いλ４である。なお、第４の量子ドット蛍光体は、第１の量子ドット蛍光体１〜第３の量子ドット蛍光体と同一の半導体物質からなり、第４の主蛍光Ｌ４のピーク波長がλ４となるようにその粒径が調製されている。また、第３の量子ドット蛍光体の濃度及び第４の量子ドット蛍光体の濃度の各々は、第１の主蛍光Ｌ１による視感色を実質的に変色させないが、第１の蛍光Ｌ１を遮断した場合には第３の主蛍光Ｌ３’及び第４の主蛍光Ｌ４を目視によって観察できる程度の濃度に調整されている。なお、第３の量子ドット蛍光体の濃度及び第４の量子ドット蛍光体の濃度は、第２の量子ドット蛍光体の濃度と異なり、また、互いに異なる濃度である。第３の主蛍光Ｌ３’及び第４の主蛍光Ｌ４の各々はコード専用要素光として機能する。第２変化例の波長変換器は、上記の第１変化例の波長変換器に比べて、識別情報を構成する識別要素が増加するために、識別情報が更に複雑化し、模倣等が更に困難となる。また、波長変換器からの射出光を３種類以上のフィルタ等を用いて３段階以上の色変化を観察できることによって、第２変化例の波長変換器と他の波長変換器とを識別する精度が更に向上する。

第３変化例の波長変換器（図示せず）は、第１の量子ドット蛍光体１からなる蛍光体群及び第２の量子ドット蛍光体２からなる蛍光体群に加えて、第５の量子ドット蛍光体（〔付加量子ドット蛍光体〕）からなる蛍光体群と、第６の量子ドット蛍光体（〔付加量子ドット蛍光体〕）からなる蛍光体群とを含んでいる。第３変化例の波長変換器からの射出光は、図５に示されたように、第１の主蛍光Ｌ１と第２の主蛍光Ｌ２’と第５の主蛍光Ｌ５と第６の主蛍光Ｌ６とを含んでいる。第５の主蛍光Ｌ５及び第６の主蛍光Ｌ６は概ね第２の主蛍光Ｌ２’の半値幅ずつ第２の主蛍光Ｌ２’から順次ずらした可視領域の波長であり、ピーク波長がそれぞれλ５及びλ６である。なお、第５の量子ドット蛍光体及び第６の量子ドット蛍光体の各々は、第１の量子ドット蛍光体１や第２の量子ドット蛍光体２と同一の半導体物質からなり、第５の主蛍光Ｌ５及び第６の主蛍光Ｌ６のピーク波長がそれぞれλ５及びλ６となるようにその粒径が調製されている。また、第５の量子ドット蛍光体の濃度及び第６の量子ドット蛍光体の濃度の各々は、第５の主蛍光Ｌ５のピーク波長λ５における強度及び第６の主蛍光Ｌ６のピーク波長λ６における強度が第２の主蛍光Ｌ２’のピーク波長λ２における強度と実質的に同一となるように調整されており、第５の主蛍光Ｌ５及び第６の主蛍光Ｌ６の各々はコード専用要素光として機能する。また、第２の主蛍光Ｌ２’、第５の主蛍光Ｌ５及び第６の主蛍光Ｌ６との合成光ＬＡの波長分布は、概ね台形状となる。第３変化例の波長変換器は、識別情報を構成する識別要素として幅ＷＡの値を利用することができる。また、このような台形状は種々の蛍光体群の組合せによっても実現できるために、同一の内部構成までを再現することは困難であり、模倣等が極めて困難となる。また、波長変換器からの射出光を複数種類のフィルタ等を用いて多段階の色変化を観察できることによって、第３変化例の波長変換器と他の波長変換器とを識別する精度が向上する。

第４変化例の波長変換器（図示せず）は、第１の量子ドット蛍光体１からなる蛍光体群及び第２の量子ドット蛍光体２からなる蛍光体群に加えて、第７の量子ドット蛍光体（〔付加量子ドット蛍光体〕）からなる蛍光体群と、第８の量子ドット蛍光体（〔付加量子ドット蛍光体〕）からなる蛍光体群とを含んでいる。第４変化例の波長変換器からの射出光は、図６に示されたように、第１の主蛍光Ｌ１と第２の主蛍光Ｌ２と第７の主蛍光Ｌ７と第８の主蛍光Ｌ８とを含んでいる。第７の主蛍光Ｌ７及び第８の主蛍光Ｌ８は可視領域の波長であり、ピーク波長がそれぞれλ７及びλ８である。なお、第７の量子ドット蛍光体及び第８の量子ドット蛍光体の各々は、第１の量子ドット蛍光体１や第２の量子ドット蛍光体と同一の半導体物質からなり、第７の主蛍光Ｌ７及び第８の主蛍光Ｌ８のピーク波長がそれぞれλ７及びλ８となるようにその粒径が調製されている。また、第７の量子ドット蛍光体の濃度及び第８の量子ドット蛍光体の濃度の各々は、第１の主蛍光Ｌ１による視感色を実質的に変色させないが、第１の蛍光Ｌ１を遮断した場合には第７の主蛍光Ｌ７及び第８の主蛍光Ｌ８を目視によって観察できる程度の濃度であって、第２の主蛍光Ｌ２、第７の主蛍光Ｌ７及び第８の主蛍光Ｌ８の合成光ＬＢの波長分布が第１の主蛍光Ｌ１と異なる半値幅ＷＢのピーク形状となるように調整されている。第７の主蛍光Ｌ７及び第８の主蛍光Ｌ８の各々はコード専用要素光として機能する。第４変化例の波長変換器は、識別情報を構成する識別要素として幅の値も利用することができる。また、このような合成光のピーク形状は種々の蛍光体群の組合せによっても実現できるために、更に、波長変換器からの射出光の波長分布が解析されたとしても合成される前の蛍光の幅までも調整しているとは気づき難いために、同一の内部構成までを再現することは困難であり、模倣等が極めて困難となる。また、波長変換器からの射出光を複数種類のフィルタ等を用いて多段階の色変化を観察できることによって、第４変化例の波長変換器と他の波長変換器とを識別する精度が向上する。

上記においては、識別情報の判読において、図１に示されたように、入射光の入射側と反対側に射出される蛍光を利用する場合（透過利用）について説明したが、本発明においては、入射光の一部が波長変換器を透過して射出され、第１の蛍光及び第２の蛍光と共に透過光を利用する場合であってもよい。また、入射光の入射側と反対側に射出される光を利用する場合について説明しているが、第１の蛍光及び第２の蛍光は入射光の伝播方向と同一方向にのみ射出されるのではなく、様々な方向に放出されるために、図７に示されたように、入射光の入射側と同一側に射出された光を利用する構成（反射利用）であってもよい。更に、図８に示されたように、反射板２０等を設けて、入射側と反対側に放出された光を入射側と同一側に射出させる構成であってもよい。なお、表示装置や照明装置の発光制御に波長変換器を用いる場合には、主に、透過利用形態によって用いられ、銘板等に利用する場合や波長変換器が製品の一部を形成する場合には、主に、反射利用形態によって用いられる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態の波長変換器は、入射光の入射に応じて２種類の視感色要素光が混在する所定の視感色の射出光を射出する構成である。図９は、波長変換器からの射出光の波長分布の一例を模式的に表す説明図である。なお、本形態の波長変換器は、模式的には、第１実施形態と同一の構成で表されるために、図１も参照する。

本形態の波長変換器は、図１に示されたように、分散保持体１０によって分散固定された複数個の第１の量子ドット蛍光体１と、複数個の第２の量子ドット蛍光体２とを含んでいる。第１の量子ドット蛍光体１は、半導体物質からなり、粒径がｄ３である超微粒子である。第２の量子ドット蛍光体２は、第１の量子ドット蛍光体１と同一の半導体物質からなり、粒径がｄ３より大きいｄ４である超微粒子である。第１の量子ドット蛍光体１の濃度はρ３であり、第２の量子ドット蛍光体２の濃度は、ρ４である。

波長変換器からの射出光は、図９に示されたように、第１の量子ドット蛍光体１の蛍光体群からの第１の主蛍光Ｌ１１と第２の量子ドット蛍光体２の蛍光体群からの第２の主蛍光Ｌ１２とが含まれている。第１の主蛍光Ｌ１１は、ピーク波長が可視領域の波長であるλ１１であり、半値幅がＷ１１である。第２の主蛍光Ｌ１２は、第１の主蛍光Ｌ１１と離隔する波長分布を示し、可視領域の波長であり、ピーク波長がλ１１より長いλ１２であり、半値幅が実質的にＷ１１と同一のＷ１２である。第１の量子ドット蛍光体１の粒径ｄ３及び第２の量子ドット蛍光体２の粒径ｄ４は所望の視感色を発光できる組合せに調整されている。また、第１の量子ドット蛍光体１の濃度ρ３及び第２の量子ドット蛍光体２の濃度ρ４の相対値は、所望の視感色を発光できる組合せに調整されている。また、第１の量子ドット蛍光体１の濃度ρ３及び第２の量子ドット蛍光体の濃度ρ４の絶対値は、所望の輝度となるように調整されている。なお、第１の量子ドット蛍光体１及び第２の量子ドット蛍光体２の粒径は、第１の主蛍光Ｌ１１の波長分布と第２の主蛍光Ｌ１２の波長分布とが離隔するように調製されている。波長変換器からの射出光の視感色は、第１の主蛍光Ｌ１１の発色と第２の主蛍光Ｌ１２の発色との混色である。なお、この混色による視感色は、所定の波長λＣをピーク波長とする１種類の量子ドット蛍光体からなる蛍光体群を所定の濃度で配合した場合の主蛍光ＬＣと同一色である。

波長変換器からの射出光を、λ１１又はλ１２の近傍の波長を遮断するフィルタ等を介して観察すると、それぞれ、λ１１又はλ１２の波長に対応する発光が観察される。これによって、本形態の波長変換器と、同一の視感色に変換する他の波長変換器とを識別することができる。例えば、製造元ごとの取り決め等によって、製造元別に第１の量子ドット蛍光体１及び第２の量子ドット蛍光体２の粒径が決定されていれば、ピーク波長が一義的に決まるので製造元を特定することができる。また、波長変換器の外観及び視感色を模倣したとしても射出光の全体的な波長分布をも模倣することは困難であるために、模倣品であるか真性品であるかを特定できる。

上記においては、専用フィルタを用いて第１の主蛍光Ｌ１１又は第２の主蛍光Ｌ１２の波長を視認によって確認する構成について説明したが、分光学的手法によって確認してもよい。

上記においては、第１の主蛍光Ｌ１１又は第２の主蛍光Ｌ１２のピーク波長の絶対波長を識別情報として利用したが、第１の主蛍光Ｌ１１と第２の主蛍光Ｌ１２とのピーク波長の組合せや、それらの間隔、第１の主蛍光Ｌ１１又は第２の主蛍光Ｌ１２のピーク波長の絶対強度、第１の主蛍光Ｌ１１と第２の主蛍光Ｌ１２のピーク波長の相対強度を識別要素とすることもできる。この場合、識別要素が増えるために識別情報を多様化できる。また、それらの識別要素の組合せを識別情報としてもよい。この場合、識別要素が増えるために識別情報を更に多様化できる。

上記においては、第１の主蛍光Ｌ１１のピーク波長の波長分布と第２の主蛍光Ｌ１２の波長の波長分布とを離隔させる場合について説明したが、少なくとも双頭のピークを示す程度に離隔していればよい。この場合、分光学的手法と共にピーク分解等の解析手法を援用すればよい。

上記においては、視感色要素光として２種類の蛍光（第１の主蛍光Ｌ１１及び第２の主蛍光Ｌ１２）を用いた場合について説明したが、視感色要素光として、更に少なくとも１種類の蛍光を用いてもよい。この場合、波長変換器が第１の量子ドット蛍光体１及び第２の量子ドット蛍光体２の双方と粒径の異なる量子ドット蛍光体を含む構成とし、それらの３種の粒径の組合せ及びそれらの３種の濃度の組合せで所望の視感色を発色させる。この構成であれば、更に識別要素が増加するために、２種類の視感色要素光を用いた場合よりも更に識別情報を多様化できる。なお、２種類以上の視感色要素光を用いる場合には、少なくとも２つの視感要素光が双頭のピークを示さないように複数種類の視感色要素光のピーク波長を近接する波長となるように粒径を選択して、それらの重なりによる単頭のピークの半値幅や分散を識別要素とすることもできる。

ここで、波長変換器が少なくとも１種類の量子ドット蛍光体群を更に含み、それらの各種の量子ドット蛍光体群を視感色要素光として機能させる変化例の構成について説明する。図１０は、変化例の波長変換器からの射出光の波長分布の一例を定性的に表す説明図である。変化例の波長変換器（図示せず）は、第１の量子ドット蛍光体１からなる蛍光体群及び第２の量子ドット蛍光体２からなる蛍光体群に加えて、第３の量子ドット蛍光体（〔付加量子ドット蛍光体〕）からなる蛍光体群を含んでいる。変化例の波長変換器からの射出光は、図１０に示されたように、第１の主蛍光Ｌ１１と第２の主蛍光Ｌ１２と第３の主蛍光Ｌ１３とを含んでいる。第３の主蛍光Ｌ１３は、第１の主蛍光Ｌ１１及び第２の主蛍光Ｌ１２の双方と実質的に離隔する波長分布を示し、可視領域の波長であり、ピーク波長がλ１２より長いλ１３である。なお、第３の量子ドット蛍光体は、第１の量子ドット蛍光体１や第２の量子ドット蛍光体２と同一の半導体物質からなり、第３の主蛍光Ｌ１３のピーク波長がλ１３となるようにその粒径が調製されている。第１の量子ドット蛍光体の濃度、第２の量子ドット蛍光体の濃度及び第３の量子ドット蛍光体の濃度は、第１の主蛍光Ｌ１１と第２の主蛍光Ｌ１２と第３の主蛍光Ｌ１３との発色の混色が所望の視感色となるように調整されている。したがって、第３の主蛍光Ｌ１３も視感色要素光として機能する。なお、この混色した視感色は、所定の波長λＤをピーク波長とする一種類の量子ドット蛍光体からなる蛍光体群を所定の濃度で配合した場合の主蛍光ＬＤと同一色である。変化例の波長変換器は、上記の第２実施形態の波長変換器に比べて、識別情報を構成する要素が増加するために、識別情報が複雑化し、模倣等が困難となる。また、波長変換器からの射出光を、少なくともλ１１の近傍の波長は遮断するがλ１２及びλ１３の双方の近傍の波長は遮断しないフィルタ等を介して観察すると、λ１２の波長に対応する発光とλ１３の波長に対応する発光とが複合した光が観察され、また、少なくともλ１１及びλ１２の近傍の波長は遮断するがλ１３の近傍の波長は遮断しないフィルタ等を介して観察すると、λ１３の波長に対応する発光が観察されるために、変化例の波長変換器と、同一視感色で発色する他の波長変換器とを識別する精度が向上する。

〔第３実施形態〕
第３実施形態の発光装置は、マトリックス状に形成された複数の単位発光要素を備えている。図１１は、発光装置の単位発光要素の構成の一例を模式的に表す断面図である。単位発光要素は、図１１に示されたように、励起光源１００（〔光生成部〕）と、励起光源からの励起光の放出側に設けられ、波長変換器１１２が透明基板１１１上に形成された波長変換部１１０と、それらを固定する固定部（図示せず）を備えている。なお、波長変換器１１２の構成は、図１に示された場合と同一の本発明に係る構成である。

本形態の発光装置であれば、ピーク波長の異なる第１の蛍光及び第２の蛍光の組合せで所定の視感色に発光させるために、上記の第１実施形態及び第２実施形態において説明したように識別情報を埋め込むことができる。これによって、製造元の識別や真贋の判定が行える。

波長変換器１１２は、単位発光要素ごとに離隔するように形成されていてもよいし、複数の単位発光要素で共用されるようにそれらの領域に渡って形成されていてもよいし、マトリックス状に形成された複数の単位発光要素の全体で共用されるように全領域に渡って形成されていてもよい。

上記においては、複数の単位発光要素の全てにおいて、本発明の波長変換器を用いる場合について説明したが、複数の単位発光要素の一部に対して適用してもよい。また、上記においては１種類の波長変換器を用いる場合について説明したが、実質的に同一の視感色の光を発生するがその波長分布は異なる少なくとも２種類の波長変換器を用いた構成であってもよい。例えば、複数の単位発光要素が、第１の波長変換器を介して発光する第１の単位発光要素群（〔第１の波長変換部〕）と、第１の波長変換器と実質的に同一の視感色の光を生成するがその波長分布は異なる第２の波長変換器を介して発光する第２の単位発光要素群（〔第２の波長変換部〕）とで構成され、第１の単位発光要素群及び第２の単位発光要素群の一方が所定の図形や文字や記号に対応するパターンで配置されている構成が挙げられる。この構成であれば、通常通りに発光装置を作動させた状態で所定のフィルタ等を介して発光装置からの発光を観察した場合に、第１の単位発光要素群の視感色と第２の単位発光要素群の視感色とが異なることによって、所定の図形や文字や記号が表示されることとなる。このように複数種類の波長変換器を介した発光の相対的な変化を利用して発光装置の識別情報を発光装置全体として内在させることもできる。なお、複数種類の波長変換器を備えた構成である場合には、少なくとも１種類の波長変換器が本発明の波長変換器であればよい。

〔第４実施形態〕
第４実施形態の複合発光装置は、複数の単位発光装置を備えている。図１２は、複合発光装置の一例を模式的に表す斜視図であり、図１３は、単位発光装置の一例を模式的に表す分解斜視図である。図１２に示されたように、複合発光装置２００は、基枠２０１と、基枠２０１に組み付けられた複数の単位発光装置２１１〜２１９とを備えている。各単位発光装置２１１〜２１９は発光面積や発光色は異なるが内部構造は実質的に同一であるために、以下においては、単位発光装置２１１についてのみ詳細に説明する。単位発光装置２１１は、枠体２２１と、励起光源２２２（〔光生成部〕）と、励起光源２２２からの励起光の放出側に設けられた光拡散板２３１と、光拡散板２３１上に積層される波長変換器２３２（〔波長変換部〕）と、波長変換器２３１上に積層される記名板２３３と、記名板２３３上に積層される保護板２３４と、枠体２２１に光拡散板２３１、波長変換器２３２、記名板２３３及び保護板２３４を固定する固定枠２２３（〔固定部〕）とを備えている。波長変換器２３２は、図１等に示された場合と同一の本発明に係る波長変換器である。なお、単位発光装置２１２〜２１９における波長変換器も本発明に係る波長変換器である。

複合発光装置２００であれば、複数の単位発光装置２１１〜２１９の各々に対する所定のフィルタを用いた色変化の観察や発光色の成分分析によって、単一の発光装置の場合に比べて、複合発光装置２００と他の複合発光装置とを識別する精度が更に向上する。また、例えば、複数の単位発光装置２１１〜２１９のうち２つの単位発光装置が同一の視感色で発色する構成である場合において、それらの単位発光装置における波長変換器２３２の内部構成を異ならせることによって、通常の発光の場合と所定のフィルタを介して観察した場合とでそれらの単位発光装置の発色を相対的に異ならせることもできる。これによって、極めて簡単に、複合発光装置２００と他の複合発光装置とを識別することができる。

上記においては、単位発光装置２１１には１つの波長変換器２３２を備える構成について説明したが、図１４に示されたように、波長変換器２３２に代えて、光拡散板２３１と記名板２３３との間に波長変換器２３５と波長変換器２３６とを備え、波長変換器２３５及び波長変換器２３６によって波長変換器２３２と同じ視感色で発色させる構成とすることもできる。また、図１５の底面図及び図１５中のＡ−Ａ断面を表す図１６の断面図に示されたように、波長変換器２３２に変えて、基板２３２Ｃ上に形成された所定の視感色を生成する第１の波長変換膜２３２Ａ（〔第１の波長変換部〕）と、第１の波長変換膜２３２Ａと同じ視感色を生成し、所定の文字パターンを形成する第２の波長変換膜２３２Ｂ（〔第２の波長変換部〕）とを含む波長変換器２３２’を備える構成とすることもできる。単位発光装置２１１は、波長変換器２３２’を備える場合には、通常の発光時に全面において同一の視感色で発色し、一方、所定のフィルタを介して観察した場合に第１の波長変換膜２３２Ａを介した発色と第２の波長変換膜２３２Ｂを介した発色とが異なることによって所定のパターン（図中のＩＤＥＣ）が浮かびあがる。これによって、極めて簡単に、複合発光装置２００と他の複合発光装置とを識別することができる。

また、上記の各実施形態においては、入射光が実質的に各種の量子ドット蛍光体に吸収されて透過光が実質的に発生しない構成について説明したが、本発明においては、入射光の一部を透過光として射出する構成であってもよい。この場合、入射光が可視領域の光である場合には、透過光は視感色要素光として機能し、入射光が可視領域以外の光である場合には、透過光はコード専用要素光として機能することとなる。透過光は視感色要素光として機能する場合には、これらの影響を考慮して各種の量子ドット蛍光体の粒径や濃度が決定される。

ここで、図２及び図９に示された蛍光を放出する波長変換器である場合において、入射光の一部が視感色要素光として機能する場合について説明する。図１７及び図１８は、入射光の一部が視感色要素光として機能する場合における波長変換器からの射出光の波長分布を定性的に表すグラフである。図１７及び図１８に示されたように、ピーク波長が可視領域内の波長λ０である入射光Ｌ０のうち波長変換器で吸収されずに透過した透過光Ｌ０’の発光強度が主蛍光Ｌ１又は主蛍光Ｌ１１の発光色を変化させる程度に大きい場合には、透過光Ｌ０’は視感色要素光として機能することとなる。つまり、波長変換器からの射出光の視感色は、図１７に示された場合においては透過光Ｌ０’の発色と主蛍光Ｌ１の発色との混色で決定され、図１８に示された場合においては透過光Ｌ０’と主蛍光Ｌ１１の発色と主蛍光Ｌ１２の発色との混色で決定される。

また、上記の各実施形態においては、１種類の視感色要素光と少なくとも１種類のコード専用要素光を用いる構成又は少なくとも１種類の視感色要素光を用いる構成について説明したが、本発明においては、それらの構成を組合せた構成、具体的には、少なくとも１種類の視感色要素光と少なくとも１種類のコード専用要素光を用いる構成とすることができる。

また、上記の各実施形態においては、視感色要素光やコード専用要素光を放出する量子ドット蛍光体が同一種類の半導体物質で構成される場合について説明したが、本発明においては、視感色要素光やコード専用要素光を放出する少なくとも１種類の量子ドット蛍光体が他の量子ドット蛍光体を構成する半導体物質と異なる半導体物質で構成されていてもよい。

本発明は、波長変換器や、波長変換器を用いた表示装置、特に、産業機器の動作状態や危険状態等の簡素な情報をオペレータに知らせる産業用表示装置や、波長変換器を用いた照明装置に適用できる。

第１実施形態の波長変換器の一例を模式的に表す断面図。 第１実施形態の波長変換器からの射出光の波長分布の一例を定性的に表すグラフ。 第１変化例の波長変換器のからの射出光の波長分布の一例を定性的に表すグラフ。 第２変化例の波長変換器からの射出光の波長分布の他の一例を定性的に表すグラフ。 第３変化例の波長変換器からの射出光の波長分布の他の一例を定性的に表すグラフ。 第４変化例の波長変換器からの射出光の波長分布の他の一例を定性的に表すグラフ。 波長変換器の利用形態の他の一例を模式的に表す断面図。 波長変換器の利用形態の他の一例を模式的に表す断面図。 第２実施形態の波長変換器からの射出光の波長分布の一例を定性的に表すグラフ。 第２実施形態の波長変換器からの射出光の波長分布の他の一例を定性的に表すグラフ。 第３実施形態の発光装置の単位発光要素の一例を模式的に表す断面図。 第４実施形態の複合発光装置の一例を模式的に表す斜視図。 第４実施形態の単位発光装置の一例を模式的に表す分解斜視図。 第４実施形態の単位発光装置の他の一例を模式的に表す分解斜視図。 第４実施形態の単位発光装置における波長変換器の他の一例を模式的に表す底面図。 第４実施形態の単位発光装置における波長変換器の他の一例を模式的に表す断面図。 第４実施形態の単位発光装置からの射出光の他の一例を定性的に表すグラフ。 第４実施形態の単位発光装置からの射出光の他の一例を定性的に表すグラフ。

符号の説明

１： 第１の量子ドット蛍光体
２： 第２の量子ドット蛍光体
１０： 分散保持体
１００： 励起光源
１１０： 波長変換部
１１１： 透明基板
１１２： 波長変換器

Claims (2)

1. 入射光を互いにピーク波長の異なる複数種類の光に変換して所定の視感色の射出光を射出する波長変換器であって、
   前記入射光の吸収に基づいて前記入射光の最短波長より長い波長をピーク波長とする第１の蛍光を発生する複数個の量子ドット蛍光体を含む第１の蛍光体群と、
   前記入射光の吸収に基づいて前記入射光の最短波長より長く前記第１の蛍光とピーク波長の異なる第２の蛍光を発生する複数個の量子ドット蛍光体を含む第２の蛍光体群と、
   前記第１の蛍光及び前記第２の蛍光とピーク波長が異なり、かつ、互いに異なるピーク波長の蛍光を発生する複数種類の複数個の量子ドット蛍光体を種類別に含む複数種類の付加蛍光体群と、
   前記第１の蛍光体群、前記第２の蛍光体群及び複数種類の付加蛍光体群を構成する各量子ドット蛍光体を分散保持する分散保持体と、
   を含み、
   前記第１の蛍光体群と前記第２の蛍光体群とを構成する量子ドット蛍光体は、粒径が蛍光体群ごとに異なる同一半導体物質からなり、
   前記第１の蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体の粒径は、前記所定の視感色に実質的に対応する粒径であり、
   前記第２の蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体の粒径は、前記第２の蛍光の波長分布が前記第１の蛍光の波長分布と実質的に重複しない粒径であり、
   前記第２の蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体の前記分散保持体における濃度は、前記第１の蛍光体群による発色を実質的に変色させない濃度であり、
   前記各付加蛍光体群による蛍光の波長分布は、前記第１の蛍光の波長分布と実質的に重複しておらず、
   前記各付加蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体の前記分散保持体における濃度は、前記第１の蛍光体群による発色を実質的に変色させない濃度であり、
   前記第２の蛍光及び前記複数種類の付加蛍光体群による蛍光のうちの任意の蛍光の波長分布は、前記第２の蛍光及び前記複数種類の付加蛍光体群による蛍光のうちの少なくとも１つの蛍光の波長分布と実質的に重複し、
   前記第２の蛍光及び前記複数種類の付加蛍光体群による蛍光により形成される複合波長分布は、略台形状である、
   ことを特徴とする波長変換器。
2. 前記複数種類の付加蛍光体群の各々を構成する量子ドット蛍光体は、前記第１蛍光体群及び第２の蛍光体群を構成する量子ドット蛍光体と粒径が異なると共に付加蛍光体群ごとに量子ドット蛍光体の粒径が異なる同一半導体物質からなり、
   前記複数種類の付加蛍光体群の各々を構成する量子ドット蛍光体の粒径は、前記第２の蛍光及び前記複数種類の付加蛍光体群による蛍光のうちの任意の蛍光の波長分布が前記第２の蛍光及び前記複数種類の付加蛍光体群による蛍光のうちの少なくとも１つの蛍光の波長分布と実質的に重複するように選択されており、
   前記複数種類の付加蛍光体群の各々を構成する量子ドット蛍光体の前記分散保持体における濃度は、前記第２の蛍光及び前記複数種類の付加蛍光体群による蛍光により形成される複合波長分布が略台形状となるように選択されている、
   請求項１に記載の波長変換器。

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