蛍光体粒子分散体、ならびにそれを用いた三次元表示装置および二次元表示装置
【課題】本発明は、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであって、大型化が可能で、容易に製造可能であり、透明性に優れる蛍光体粒子分散体、三次元表示装置および二次元表示装置を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とする蛍光体粒子分散体を提供することにより、上記目的を達成するものである。
【解決手段】本発明は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とする蛍光体粒子分散体を提供することにより、上記目的を達成するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであり、医療分野、建築分野、航空管制システム、分子構造表示等において好適に用いることができる蛍光体粒子分散体および三次元表示装置に関するものである。また、本発明は、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであり、車載用ディスプレイなどの情報表示分野等において好適に用いることができる蛍光体粒子分散体および二次元表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野におけるＣＴ診断や手術シミュレーション、建築分野におけるＣＡＤ、航空管制システムおける航空機の位置表示、科学技術計算における分子構造表示など、多くの分野で三次元情報を取り扱うことが必要不可欠になっている。現在、三次元表示が可能な表示装置としてはＣＲＴ（ブラウン管）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ等が知られているが、これらの表示装置では二次元映像しか表示できないため、遠近法などを利用した疑似三次元表示方式により三次元表示を可能としている。しかしながら、疑似三次元表示方式では上述したような三次元情報を十分に表示するのは困難である。したがって、大量の三次元情報を高速に表示し、前後、左右、上下から自由に観察できる三次元表示装置が望まれている。
【０００３】
一般に人間が対象物を立体視する生理的要因は、（１）両眼視差、（２）両眼のふくそう角、（３）焦点調節（水晶体の調節）、（４）単眼の運動視差といわれる。
従来、三次元表示に用いられてきた方法は、ほとんどが（１）両眼視差のみを実現したものであり、不自然さや極度の疲労感を伴わざるを得ない。また立体知覚の異常といった生理的疾患の原因になっているとも考えられている。最近では、複数の平面スクリーンを重ねて、擬似的に（２）両眼のふくそう角、および（３）焦点調節（水晶体の調節）を満たそうという試みもなされているが十分とは言えず、また（４）単眼の運動視差を実現するまでには至っていない。
【０００４】
立体画像をより忠実に表示する表示装置としては、ホログラフィを利用した表示装置がよく知られている。ホログラフィは、上記の（１）両眼視差、（２）両眼のふくそう角、および（３）焦点調節（水晶体の調節）の三点を満たすことができるが、（４）単眼の運動視差の実現は難しい。また、ホログラフィを利用した表示装置は、光学的な書き込みと再生とを行う必要があり、さらに電子的な架空物体を表示させる場合は膨大な干渉縞の計算を行う必要があり、リアルタイムに動画像表示を行うことは非常に困難である。
【０００５】
また、上記の（１）〜（４）を満足する方法としては、体積走査法（奥行標本化法）が挙げられる。体積走査法は、前後、左右、上下から自由に観察できるという、言わば真の意味での完全な三次元映像を表示する方法である。体積走査法については、（ａ）バリフォーカル・ミラー方式、（ｂ）移動ディスプレイ方式、（ｃ）移動スクリーン方式、および（ｄ）アップコンバージョン蛍光方式が知られている。
【０００６】
上記（ａ）バリフォーカル・ミラー方式は、ブラウン管等の画像を前後に振動するミラーの動きに同期させて反射させる方法である。しかしながら、振動するミラーでは像の倍率が変わり、補正が必要である。また、表現できる大きさや画像が見える範囲に限界がある。
【０００７】
上記（ｂ）移動ディスプレイ方式は、立体画像の断面図を表示した発光ダイオードディスプレイ等を高速で移動・回転することにより立体像を表示するものである。また、上記（ｃ）移動スクリーン方式は、移動するスクリーンにレーザー光で立体画像の断面図を描くことで立体的に見せるものである。しかしながら、これらの方式では、移動の方向により立体画像が見える範囲に制限があったり、解像度が異なったりする問題がある。また、表示部内に三次元表示装置の構造部材を内包せざるを得ず、基本的に画像が不鮮明になりやすい。
【０００８】
上記（ｄ）アップコンバージョン蛍光方式は、蛍光体のアップコンバージョン現象を利用して、特に二段階吸収によるアップコンバージョン現象を用いて、実際の発光面に沿って蛍光体を発光させて三次元の画像を表示するものである（例えば特許文献１および非特許文献１参照）。
非特許文献１では、フッ化物ガラスに蛍光体を析出させたものを表示部とし、この表示部に別々の方向から２つの異なる波長のレーザー光を入射して一点で交差させ、その一点のみを発光させるという方法が提案されている。この方法では、それぞれのレーザー光を同期させながら水平および垂直方向に走査していくことにより、発光点が移動するので立体的な画像を表示することができる。
しかしながら、表示部はフッ化物ガラスに蛍光体を析出させてなるものであり、大型のものを作製するのは困難である。また、フッ化ガラスの組成により発光色に影響が及ぼされるおそれがあり、目的とする発光色を得られない場合がある。さらに、複数の発光色で立体画像を表示する、すなわち立体画像をカラー表示するためには、三原色の単色光のみを発光する蛍光体を選択し、各蛍光体を析出させたフッ化ガラスをそれぞれ作製し、これらを積層して表示部とする必要があり、製造工程が煩雑である。このため、実用化には至っていない。
【０００９】
そこで、本発明者は、大型化が可能で、容易に製造可能な三次元表示装置として、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体微粒子を透明液体または透明樹脂に分散させてなる蛍光体微粒子分散体を用いた表示部を有する三次元表示装置を提案した（特許文献２参照）。
【００１０】
また、二次元映像を表示する二次元表示装置においても、蛍光体のアップコンバージョン現象の利用が注目されている。従来、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ等では、紫外線で励起されて可視光を発する蛍光体が使用されている。これに対し、上記のアップコンバージョン発光する蛍光体は、赤外線で励起されて可視光を発するものである。赤外線は、紫外線と比較して、安全性やコスト等の面で有利である。そのため、二次元表示装置への蛍光体のアップコンバージョン現象の利用が期待されているのである。
【００１１】
例えば特許文献３には、発光材料として、蛍光体の結晶を析出させた結晶化ガラスが提案されている。しかしながら、ガラスに蛍光体を析出させるため、上記非特許文献１と同様に問題がある。
また、蛍光体のアップコンバージョン現象を利用するものではないが、例えば特許文献４には、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイを車載用ディスプレイとして用いることが提案されている。
【００１２】
【特許文献１】特表２００５−５１３８８５号公報
【特許文献２】特開２００６−２４９２５４号公報
【特許文献３】特開２００５−２０６６２８号公報
【特許文献４】特開２００５−２８９１８３号公報
【非特許文献１】"A Three-Color, Solid-State, Three-Dimensional Display" Elizabeth Downing, Lambertus Hesselink, John Ralston, Roger Macfarlane, p.1185-1188, SCIENCE, Vol. 273, 30 August 1996.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
三次元表示装置の表示部は、表示品質の点から透明であることが好ましい。しかしながら、特許文献２に記載の方法では、蛍光体微粒子を透明液体または透明樹脂に分散させるため、蛍光体微粒子によって、表示部に用いられる蛍光体微粒子分散体の透明性が低下する場合があった。
【００１４】
同様に、二次元表示装置の表示部も、表示品質の点から透明であることが好ましい。例えば、上述の蛍光体の結晶を析出させた結晶化ガラスを表示部に用いれば、透明な表示部とすることは可能であるが、上述のような問題点がある。また例えば、上述のＥＬディスプレイを表示部に用いる場合、ＥＬディスプレイは、ガラス基板上に透明電極、絶縁層、発光層、絶縁層、透明電極、カバーガラスを順次積層した構造を有していることから、透明な表示部とするためには、すべての構成部材に高い透明性が必要となり、通常は配線等が視認されてしまう。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであって、大型化が可能で、容易に製造可能であり、透明性に優れる蛍光体粒子分散体、三次元表示装置および二次元表示装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とする蛍光体粒子分散体を提供する。
【００１７】
本発明の蛍光体粒子分散体を表示装置に用いた場合には、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより画像を表示することができる。また、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができ、表示品質に優れる表示装置を得ることができる。
このような本発明の蛍光体粒子分散体は、例えば蛍光体粒子を透明液体中に分散させる、あるいは、蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマーに分散させてモノマーを硬化させたりすることにより作製することができるので、容易に製造可能であり、大型化が可能である。また、本発明に用いられる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、蛍光体粒子を分散させる媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができ、目的とする発光色を得ることが可能である。
【００１８】
上記発明においては、上記蛍光体粒子が、上記７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることが好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体を表示装置に用いた場合には、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより立体画像を表示することができる。また、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができ、表示品質に優れる表示装置を得ることができる。このような本発明の蛍光体粒子分散体は、例えば蛍光体粒子を透明液体中に分散させる、あるいは、蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマーに分散させてモノマーを硬化させたりすることにより作製することができるので、容易に製造可能であり、大型化が可能である。また、本発明に用いられる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、蛍光体粒子を分散させる媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができ、目的とする発光色を得ることが可能である。さらに、本発明の蛍光体粒子分散体をカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、例えば互いに異なる発光色を示す複数の蛍光体粒子を透明液体または透明樹脂に分散させた蛍光体粒子分散体とすればよい。したがって、カラー表示の三次元表示装置に用いることができる蛍光体粒子分散体を容易に得ることが可能である。
【００１９】
上記発明においては、上記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、上記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることが好ましい。希土類元素を含有する蛍光体粒子は、安定して発光し、かつ十分な発光効率を示すものであり、また有機蛍光体のように保存時の安定性に欠けるといった不具合がないからである。さらに、希土類元素には励起状態において複数のエネルギー準位をもつものが多く、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものとして好適であるからである。また、蛍光体粒子の母材がハロゲン化物である場合は発光効率がさらに良好となるからである。
【００２０】
この場合、上記希土類元素が、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）からなる群から選択される少なくとも１つ以上の希土類元素であることが好ましい。アップコンバージョン発光が可能な希土類元素としては、これらのものが好ましいからである。
【００２１】
また、本発明の蛍光体粒子分散体は、三次元表示装置の表示部に用いられることが好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、上述したように、三次元表示装置の表示部に本発明の蛍光体粒子分散体を用いることにより、表示品質に優れる三次元表示装置を得ることができるからである。
【００２２】
上述の発明においては、上記蛍光体粒子が、上記７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることも好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体を表示装置に用いた場合には、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより画像を表示することができる。また、蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができ、表示品質に優れる表示装置を得ることができる。
【００２３】
上記発明においては、上記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、上記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることが好ましい。希土類元素を含有する蛍光体粒子は、安定して発光し、かつ十分な発光効率を示すものであり、また有機蛍光体のように保存時の安定性に欠けるといった不具合がないからである。さらに、希土類元素は、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能だからである。また、蛍光体粒子の母材がハロゲン化物である場合は発光効率がさらに良好となるからである。
【００２４】
この場合、上記希土類元素が、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）からなる群から選択される少なくとも１つ以上の希土類元素であることが好ましい。１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能な希土類元素としては、これらのものが好ましいからである。
【００２５】
上記の場合、上記蛍光体粒子がイッテルビウム（Ｙｂ）をさらに含有することが好ましい。イッテルビウム（Ｙｂ）は光に対する感度が良好であり、増感剤として機能するからである。また、イッテルビウム（Ｙｂ）と上記希土類元素とのエネルギー準位が近い場合には、エネルギーの移動が起こり、１種の波長の光によるアップコンバージョン発光に有利となるからである。
【００２６】
また、本発明の蛍光体粒子分散体は、二次元表示装置の表示部に用いられることも好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、上述したように、二次元表示装置の表示部に本発明の蛍光体粒子分散体を用いることにより、表示品質に優れる二次元表示装置を得ることができるからである。
【００２７】
さらに、本発明は、上述の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部の周囲に配置された２つ以上の赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする三次元表示装置を提供する。
【００２８】
本発明によれば、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性が高く、良好な画像表示を得ることができる。また、表示部の大型化が可能である。さらに、上述したように蛍光体粒子分散体では蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。また、カラー表示が可能な三次元表示装置とする場合には、蛍光体粒子分散体が容易に製造可能であるので、表示部も容易に得ることが可能である。
【００２９】
また、本発明は、上述の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部に赤外光を投射する赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする二次元表示装置を提供する。
【００３０】
本発明によれば、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性が高く、良好な画像表示を得ることができる。また、表示部の大型化が可能である。さらに、上述したように蛍光体粒子分散体では蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の蛍光体粒子分散体は、透明性に優れるので表示品質を向上させ、大型化が可能であり、容易に製造可能であるという効果を奏する。また、蛍光体粒子を分散させる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、媒体の組成によってアップコンバージョン発光の発光色が影響されるのを回避することができ、目的とする発光色を得ることができるという効果を奏する。さらに、本発明の蛍光体粒子分散体は、カラー表示が可能な三次元表示装置や、二次元表示装置に好適に用いることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の蛍光体粒子分散体、三次元表示装置、および二次元表示装置について詳細に説明する。
【００３３】
Ａ．蛍光体粒子分散体
本発明の蛍光体粒子分散体は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とするものである。
本発明の蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであるか、あるいは、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであるかにより、２つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
【００３４】
Ｉ．第１実施態様
本発明の蛍光体粒子分散体の第１実施態様は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とするものである。
【００３５】
本実施態様におけるアップコンバージョン発光について、図面を参照しながら説明する。図１においては、希土類元素としてエルビウム（Ｅｒ）を用いた系であり、励起光として１５００ｎｍおよび８５０ｎｍの赤外光を照射した例が示されている。まず、図１（ａ）に示すように、１５００ｎｍの励起光によりエルビウムが励起されて1Ｉ15/2からよりエネルギー準位の高い1Ｉ13/2に移動する。そして、図１（ｂ）に示すように、８５０ｎｍの励起光によりエルビウムが励起され、さらにエルビウムのエネルギー準位を1Ｉ13/2から4Ｓ3/2に押し上げる。そして、図１（ｃ）に示すように、上記励起されたエルビウムが基底状態に戻る際に、５４５ｎｍの光を発光する。
【００３６】
このように本実施態様においては、１５００ｎｍおよび８５０ｎｍの光で励起されたものが、よりエネルギーの高い５４５ｎｍの光を発するような場合、すなわち励起光より高いエネルギーを発光するような場合をアップコンバージョン発光というのである。
【００３７】
本実施態様における蛍光体粒子は、例えばこのようなアップコンバージョン発光を生じる希土類元素等を含有するものであるので、エネルギーの高い光、例えば紫外光等で励起する必要がない。また、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合、通常、発光は可視光であることが好ましい。したがって、アップコンバージョン発光の場合は可視光より波長の長い光が励起光として用いられる。このため、励起光波長と発光波長が重なることがほとんどなく、良好な画像表示が得られるのである。
【００３８】
また本実施態様における蛍光体粒子は、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものである。すなわち、蛍光体粒子は、図２に例示するように波長λ1の赤外光１および波長λ2の赤外光２の２種類の励起光により励起されて、波長λ3の光を発することができる。
このように、２種以上の異なる波長の励起光によりエネルギー準位を経て励起されアップコンバージョン発光する場合を、本実施態様においては二段階吸収によるアップコンバージョン発光という。
【００３９】
図２に例示したアップコンバージョン発光を示す蛍光体粒子を透明樹脂に分散してなる蛍光体粒子分散体を用いた三次元表示装置について、図３に示す。図３に例示するように、本実施態様の蛍光体粒子分散体からなる表示部１１の一方向から波長λ1の赤外光１５ａ（図２の赤外光１）を照射し、別の方向から波長λ2の赤外光１５ｂ（図２の赤外光２）を照射して、一点で交差させる。そうすると、赤外光１５ａ（図２の赤外光１）および赤外光１５ｂ（図２の赤外光２）が交差した点１３が発光する。この際に、図２に例示するアップコンバージョン発光が起こるからである。そして、赤外光１５ａおよび赤外光１５ｂを同期させながら水平および垂直方向に走査すると、発光点１３が立体的に移動するので、三次元の画像を表示することができる。
【００４０】
また本実施態様においては、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができる。したがって、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合には、表示品質を高めることができる。
【００４１】
なお、「蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一である」とは、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率との差が±０．０５以内であることをいう。蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率との差は、好ましくは±０．０３以内、より好ましくは±０．０１以内である。
【００４２】
また、「透明樹脂の屈折率」とは、蛍光体粒子分散体を構成する透明樹脂の屈折率をいう。例えば、透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合であって、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の原料としてモノマーを用いる場合には、透明樹脂の屈折率とは、モノマーの屈折率ではなく、モノマーの硬化後の屈折率をいう。
ここで、一般に、モノマーの硬化後の屈折率は、モノマーの屈折率よりもわずかに高くなる傾向がある。しかしながら、モノマーの屈折率に対するモノマーの硬化後の屈折率の増加分は、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一となることに影響のない程度のものであり、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率が略同一であれば、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一となるとみなすことがきる。すなわち、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一であるとは、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率が略同一であるともいえる。
このとき、蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率との差は、±０．０５以内であることが好ましく、より好ましくは±０．０３以内、さらに好ましくは±０．０１以内である。
【００４３】
蛍光体粒子の屈折率は、液浸法を用いて測定した値とする。蛍光体粒子を屈折液（例えばカーギル標準屈折液：（株）モリテックス製）に入れ、横から光をあてる。屈折液の屈折率を変化させていくと、蛍光体粒子の屈折率と一致した点で散乱光が消え透明になる。このときの屈折液の屈折率で蛍光体粒子の屈折率を決定する。なお、自然光または白色光の下で屈折率の決定を行う。
透明樹脂の屈折率は、カルニュー光学社製屈折率計ＫＰＲ−２００、カールツァイスイエナ社製屈折率計ＰＲ−２型、およびアタゴ社製アッベ屈折計ＮＡＲ−１Ｔ ＳＯＬＩＤを用いて測定した値とする。
また、透明液体の屈折率は、カルニュー光学社製精密屈折計ＫＰＲ−３０Ｖを用いて測定した値とする。
【００４４】
さらに、本実施態様の蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が透明液体または透明樹脂に分散されてなるものであり、例えば蛍光体粒子を透明液体中に分散させる、あるいは蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマー等に分散させた後にモノマーを硬化させたりすることにより作製することができる。したがって、容易に製造可能であり、また大型化が可能である。
【００４５】
また、背景技術の欄に記載したフッ化物ガラスに蛍光体を析出させたものでは、蛍光体を析出させる媒体が限られるのに対し、本実施態様においては蛍光体粒子を分散させる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。したがって、目的とする発光色を得ることが可能である。
【００４６】
さらに、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えばカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、三原色の各色に相当する波長でアップコンバージョン発光を示す各蛍光体粒子を透明液体または透明樹脂に分散させた蛍光体粒子分散体とすればよい。したがって、カラー表示の三次元表示装置に用いることができる蛍光体粒子分散体を容易に得ることが可能である。
【００４７】
以下、本実施態様の蛍光体粒子分散体の各構成について説明する。
【００４８】
１．蛍光体粒子
本実施態様における蛍光体粒子は、母材に蛍光を発する元素等がドープされた、いわゆる付活型の蛍光体の粒子であることが好ましい。元素等の種類やドープ量により、発光の強さや色を調整することができるからである。
【００４９】
この際、蛍光体粒子に含有される蛍光を発する元素等としては、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能であり、かつ所定の範囲内の波長の光により励起されるものであれば特に限定されるものではない。このような蛍光体粒子分散体を用いた三次元表示装置では、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより立体画像を表示することが可能となるからである。
【００５０】
本実施態様においては特に蛍光体粒子が希土類元素を含有することが好ましい。希土類元素には励起状態において複数のエネルギー準位をもつものが多く、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものとして好適であるからである。
【００５１】
本実施態様に用いられる希土類元素は、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであれば特に限定されるものではない。一般的には３価のイオンとなる希土類元素を挙げることができ、中でも、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）が好適に用いられる。これらの希土類元素は、１種類で用いても、２種類以上同時に用いてもよい。
【００５２】
上記希土類元素のアップコンバージョン発光の例として、図４（ａ）〜（ｃ）にプラセオジウム（Ｐｒ）、エルビウム（Ｅｒ）、およびツリウム（Ｔｍ）のアップコンバージョン発光についてそれぞれ示す。また、図示しないが、例えばエルビウム（Ｅｒ）については、励起光として１１２０ｎｍおよび１５００ｎｍの光を照射した場合、アップコンバージョン過程を経て、Ｅｒ3+イオンのエネルギー準位において、６６０ｎｍ（4Ｆ9/2−4Ｉ15/2）の赤色発光を示す。
【００５３】
また本実施態様においては、蛍光体粒子がイッテルビウム（Ｙｂ）を含有していてもよい。イッテルビウム（Ｙｂ）は光に対する感度が良好であるので、増感剤として機能するからである。
【００５４】
ここで、上述した２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する希土類元素と、イッテルビウム（Ｙｂ）とを用いた系について説明する。イッテルビウムを励起するとエネルギーが生じるが、このイッテルビウムの励起により生じたエネルギーがエネルギー移動することにより、上記希土類元素のエネルギー準位を押し上げることができる場合がある。これは、イッテルビウムのエネルギー準位と上記希土類元素のエネルギー準位とが近い場合は、エネルギーの移動が起こりうるからである。したがって、例えば２種の異なる波長の励起光を用いる場合は、一方の励起光をイッテルビウムの励起波長の光とし、もう一方の励起光を希土類元素の励起波長の光とすることができるのである。この場合には、イッテルビウムが光に対する感度が良いので、効率的にアップコンバージョン発光することが可能となる。
【００５５】
また本実施態様の蛍光体粒子分散体をカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、蛍光体粒子が複数の発光色を示すものである、あるいは蛍光体粒子分散体が互いに異なる発光色を示す複数の蛍光体粒子を含有する、ことが好ましい。すなわち、蛍光体粒子分散体が、複数の発光色を示す１種の蛍光体粒子を含有する、あるいはそれぞれ単一の発光色を示す複数の蛍光体粒子を含有する、ことが好ましい。
【００５６】
上記蛍光体粒子が複数の発光色を示すものである場合には、特に三原色の赤・緑・青の発光色を示すものであることが好ましい。この場合には、例えば複数の希土類元素を含有する蛍光体粒子とすることにより複数の発光色を得ることができる。
【００５７】
この際、蛍光体粒子に含有される複数の希土類元素は、それぞれ異なる波長の光で励起されアップコンバージョン発光するものであることが好ましい。本実施態様の蛍光体粒子分散体を用いた三次元表示装置では、例えば２つの赤外光を走査することにより発光点を立体的に移動させるので、ほぼ同一の波長の光により励起されアップコンバージョン発光する希土類元素を複数用いると、各色の発光点を別々に移動させることが困難となるからである。
１種の希土類元素を励起してアップコンバージョン発光させるには、上述したように２種以上の波長の異なる赤外光を照射することから、それぞれの希土類元素をアップコンバージョン発光させるために用いる励起光の波長が、それぞれ異なることが好ましい。具体的には±５ｎｍ以上異なることが好ましく、より好ましくは±１０ｎｍ以上異なることが好ましい。
【００５８】
一方、上記蛍光体粒子分散体が互いに異なる発光色を示す複数の蛍光体粒子を含有する場合には、特に三原色の赤・緑・青の発光色をそれぞれ示す蛍光体粒子を含有することが好ましい。この場合には、例えば互いに異なる希土類元素をそれぞれ含有する蛍光体粒子を含む蛍光体粒子分散体とすることにより複数の発光色を得ることができる。
【００５９】
この際、それぞれの蛍光体粒子に含有される希土類元素は、上記の場合と同様に、それぞれ異なる波長の光で励起されアップコンバージョン発光するものであることが好ましい。なお、励起光の波長の差としては、上記と同様である。
【００６０】
このように本実施態様の蛍光体粒子分散体をカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、希土類元素をアップコンバージョン発光させる励起光の波長を考慮して、希土類元素の種類が適宜選択される。
【００６１】
希土類元素をアップコンバージョン発光させる励起光の波長の範囲としては、赤外領域であることが好ましく、少なくとも７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長であり、中でも７００ｎｍ〜１８００ｎｍの範囲内、特に８００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内の波長であることが好ましい。
【００６２】
また、本実施態様に用いられる母材としては、希土類元素を担持するものであって、上記希土類元素をアップコンバージョン発光可能な状態で担持するものであれば特に限定されるものではない。例えば、希土類元素と反応し、錯体、デンドリマー等を形成する有機物であってもよく、無機物であってもよい。中でも、無機物を使用することが好ましい。希土類元素を発光可能な状態で含有させることが容易であり、高い発光強度が得られるからである。
【００６３】
無機物の母材としては、発光効率の観点から励起光に対して透明性を有する材料が好ましい。具体的には、ハロゲン化物、酸化物、硫化物などが好ましく用いられ、特にハロゲン化物が好適に用いられる。蛍光体粒子の母材がハロゲン化物である場合、発光効率がさらに良好となるからである。
【００６４】
ハロゲン化物としては、例えば、塩化ランタン（ＬａＣｌ3）、塩化イットリウム（ＹＣｌ3）、塩化バリウム（ＢａＣｌ2）、塩化鉛（ＰｂＣｌ2）等の塩化物、フッ化鉛（ＰｂＦ2）、フッ化カドミニウム（ＣｄＦ2）、フッ化ランタン（ＬａＦ3）、フッ化イットリウム（ＹＦ3）等のフッ化物などを挙げることができる。また、イットリウム・ランタンフッ化物等の異種元素を含有するハロゲン化物を用いることもできる。
【００６５】
中でも、フッ化物が好ましい。フッ化物は、フォノンエネルギーが低く、二段階吸収によるアップコンバージョン発光に適した母材であるからである。また、一般的にハロゲン化物は水等に対して不安定であるが、ハロゲン化物の中ではフッ化物が最も安定性が高いからである。後述するように、透明液体または透明樹脂は通常は有機物であり、無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にあるため、透明液体または透明樹脂の屈折率を考慮すると、蛍光体粒子の屈折率は比較的低いことが好ましい。母材がフッ化物である場合は、母材が塩化物である場合よりも屈折率が低くなる傾向にあるため、フッ化物が好適に用いられるのである。また、母材がフッ化物である場合は、母材が酸化物である場合よりも屈折率が低くなる傾向にある。
【００６６】
母材としてハロゲン化物を用いた場合は、周囲に保護層が形成されていることが好ましい。ハロゲン化物は一般的に水等に対して不安定であり、ハロゲン化物を母材とする蛍光体粒子をそのまま用いると正確に画像を表示できない場合があるからである。このような場合は、ハロゲン化物を母材とする蛍光体粒子の周囲に耐水性等を有する被覆材を形成し、複合核部にするとよい。この被覆材としては、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）等の酸化物を好適に用いることができる。
【００６７】
本実施態様においては、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一となるように、蛍光体粒子の母材が適宜選択される。
【００６８】
一般に、無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にある。また、後述するように、透明液体または透明樹脂は通常は有機物である。そのため、例えば蛍光体粒子の母材が無機物である場合には、蛍光体粒子と透明液体または透明樹脂とでは、蛍光体粒子の方が屈折率が高くなる傾向にある。したがって、透明液体または透明樹脂の屈折率を考慮すると、蛍光体粒子の屈折率は比較的低いことが好ましい。
【００６９】
また、母材として異種元素を含有するハロゲン化物等を用いる場合には、この異種元素の配合比を変えることにより、蛍光体粒子の屈折率を調整することができる。例えば、フッ化イットリウムにエルビウムがドープされた（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の屈折率は約１．５３であり、フッ化ランタンにエルビウムがドープされた（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の屈折率は約１．６０であるので、母材としてイットリウム・ランタンフッ化物を用い、イットリウムおよびランタンの配合比を変えることにより、蛍光体粒子の屈折率を調整することができる。
【００７０】
蛍光体粒子の平均粒子径としては特に限定されるものではなく、例えば０．００１μｍ〜１００μｍ程度のものを用いることができる。
なお、上記平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の電子顕微鏡写真より１００個の蛍光体粒子を抽出し、それぞれの粒子径を平均した値とする。
【００７１】
また、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量としては、特に限定されるものではない。一般に、蛍光体粒子の含有量が低いほど発光強度が小さくなり、蛍光体粒子の含有量が多いほど発光強度が大きくなる傾向にある。ただし、蛍光体粒子の含有量が多すぎると蛍光体粒子により散乱が生じるので、発光強度が低下する可能性がある。
このように蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量は、アップコンバージョン発光の発光強度等を考慮し、本発明の用途に応じて適宜調整される。
【００７２】
蛍光体粒子の合成方法としては、本発明の目的に適う蛍光体粒子を得ることができれば特に限定されるものではない。
【００７３】
２．透明樹脂
本実施態様に用いられる透明樹脂としては、上記蛍光体粒子を分散可能なものであれば特に限定されるものではないが、蛍光体粒子を固定化することができるものであることが好ましい。このような透明樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、および光硬化性樹脂のいずれも用いることができる。これらの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、および光硬化性樹脂としては、一般的に使用されているものを用いることができる。
【００７４】
中でも、光硬化性樹脂が好ましい。光硬化性樹脂を用いる場合、例えば、光硬化性樹脂の形成に用いられるモノマーと上記蛍光体粒子とを混合した後、モノマーを硬化させることにより、光硬化性樹脂に蛍光体粒子が分散された蛍光体粒子分散体を得ることができる。そのため、透明樹脂が光硬化性樹脂である場合には、透明樹脂への蛍光体粒子の分散性を良好なものとすることができる。
【００７５】
また、透明樹脂としては、光学的に透明であるものであることが好ましく、さらには光安定性等に優れていることが好ましい。このような透明樹脂としては、例えば、シクロオレフィンポリマー、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）等を挙げることができる。
【００７６】
本実施態様においては、透明樹脂の屈折率と蛍光体粒子の屈折率とが略同一となるように、透明樹脂が適宜選択される。この際、透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合であって、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の原料としてモノマーを用いる場合には、上述したように、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一であるとは、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率が略同一であるともいえるので、透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率および蛍光体粒子の屈折率が略同一となるように、モノマーを選択してもよい。
【００７７】
上述したように、一般に無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にある。また、透明樹脂としては通常、有機物が用いられる。そのため、例えば蛍光体粒子の母材が無機物である場合には、蛍光体粒子と透明樹脂とでは、蛍光体粒子の方が屈折率が高くなる傾向にある。したがって、蛍光体粒子の屈折率を考慮すると、透明樹脂の屈折率は比較的高いことが好ましい。
【００７８】
また、透明樹脂として透明樹脂を用いる場合には、透明樹脂が有する官能基を変えることにより、透明樹脂の屈折率を調整することができる。
【００７９】
３．透明液体
本実施態様に用いられる透明液体としては、上記蛍光体粒子を分散可能なものであれば特に限定されるものではないが、蛍光体粒子の分散性が良好であり、アップコンバージョン発光に影響を及ぼさない、具体的には発光強度を著しく低下させないものであることが好ましい。このような透明液体としては、例えば非水系溶媒が挙げられる。水系溶媒に比較して非水系溶媒を用いた方が、透明液体の影響により発光強度が低下するのを抑えることができるからである。
【００８０】
上記非水系溶媒としては、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒；メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール系溶媒；ジクロルエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ｎ−ブチルエーテル等のエーテル系溶媒；トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒；酢酸エチル、酢酸−ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−ｎ−ブチル等のエステル系溶媒；エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコール系溶媒；HFE-7100（商品名、住友スリーエム（株）製）、HFE-7200（商品名、住友スリーエム（株）製）等のフッ素系溶媒；などが挙げられる。これらの非水系溶媒は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００８１】
本実施態様においては、透明液体の屈折率と蛍光体粒子の屈折率とが略同一となるように、透明液体が適宜選択される。
【００８２】
上述したように、一般に無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にある。また、透明液体としては通常、有機物が用いられる。そのため、例えば蛍光体粒子の母材が無機物である場合には、蛍光体粒子と透明液体とでは、蛍光体粒子の方が屈折率が高くなる傾向にある。したがって、蛍光体粒子の屈折率を考慮すると、透明液体の屈折率は比較的高いことが好ましい。
【００８３】
４．蛍光体粒子分散体
本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明であることが好ましい。蛍光体粒子分散体が不透明であると、三次元表示装置に用いた場合に表示品質が低下するおそれがあるからである。具体的には、蛍光体粒子分散体の可視領域における平均透過率が１０％以上であることが好ましく、より好ましくは中でも３０％以上、最も好ましくは７０％以上である。
なお、上記平均透過率は、波長３８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内において、島津製作所（株）社製 ＵＶ−３１００を用いて測定した値の平均値とする。
【００８４】
本実施態様の蛍光体粒子分散体は、例えば、三次元表示装置の表示部等に適用することができる。中でも、本実施態様の蛍光体粒子分散体は三次元表示装置の表示部に好適に用いられる。本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、表示品質に優れた三次元表示装置を得ることができるからである。
【００８５】
また、本実施態様の蛍光体粒子分散体の製造方法としては、蛍光体粒子が透明樹脂または透明液体のいずれに分散されているかによって適宜選択される。
【００８６】
蛍光体粒子分散体が、蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものである場合には、透明樹脂に蛍光体粒子を混入もしくは混練させることにより蛍光体粒子分散体を得ることができる。さらに、透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合には、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の形成に用いられるモノマーに蛍光体粒子を分散させ、その後モノマーを硬化させることにより蛍光体粒子分散体を得ることができる。透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合、上記の光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の形成に用いられるモノマーには、開始剤等を添加してもよい。この場合、開始剤の屈折率は、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率との差が比較的小さいことが好ましい。
【００８７】
また、蛍光体粒子が透明液体に分散されてなるものである場合には、透明液体に蛍光体粒子を分散させることにより蛍光体粒子分散体を得ることができる。得られた蛍光体粒子分散体の粘度としては、特に限定されるものではなく、本発明の用途に合わせて適宜調整される。本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば三次元表示装置に適用する場合には、蛍光体粒子分散体の粘度は蛍光体粒子が沈降しにくい粘度であることが好ましい。
【００８８】
II．第２実施態様
本発明の蛍光体粒子分散体の第２実施態様は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とするものである。
【００８９】
本実施態様におけるアップコンバージョン発光について、図面を参照しながら説明する。図５においては、イッテルビウム（Ｙｂ）とエルビウム（Ｅｒ）の２種類を用いた系であり、励起光として９８０ｎｍの赤外光を照射した例が示されている。まず、図５（ａ）に示すように、９８０ｎｍの励起光によりイッテルビウムが励起されて2Ｆ7/2からよりエネルギー準位の高い2Ｆ5/2に移動する。そして、このエネルギーが、エネルギー移動１により、エルビウムのエネルギー準位を、4Ｉ15/2から4Ｉ11/2に押し上げる。そして、図５（ｂ）に示すように、同様に９８０ｎｍの励起光によりイッテルビウムが励起され、このエネルギーがエネルギー移動２により、さらにエルビウムのエネルギー準位を4Ｉ11/2から4Ｆ11/2に押し上げる。そして、図５（ｃ）に示すように、上記励起されたエルビウムが基底状態に戻る際に、５５０ｎｍの光を発光する。
【００９０】
このように本実施態様においては、９８０ｎｍの光で励起されたものが、よりエネルギーの高い５５０ｎｍの光を発するような場合、すなわち励起光より高いエネルギーを発光するような場合をアップコンバージョン発光というのである。
【００９１】
本実施態様における蛍光体粒子は、例えばこのようなアップコンバージョン発光を生じる希土類元素等を含有するものであるので、エネルギーの高い光、例えば紫外光等で励起する必要がない。また、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合、通常、発光は可視光であることが好ましい。したがって、アップコンバージョン発光の場合は可視光より波長の長い光が励起光として用いられる。このため、励起光波長と発光波長が重なることがほとんどなく、良好な画像表示が得られるのである。
【００９２】
また本実施態様における蛍光体粒子は、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものである。すなわち、蛍光体粒子は、図６に例示するように波長λ4の赤外光４の１種類の励起光により励起されて、波長λ5の光を発することができる。
このように、１種の波長の励起光によりエネルギー準位を経て励起されアップコンバージョン発光する場合を、本実施態様においては二段階吸収によるアップコンバージョン発光という。
【００９３】
図６に例示したアップコンバージョン発光を示す蛍光体粒子を透明樹脂に分散してなる蛍光体粒子分散体を用いた二次元表示装置について、図７に示す。図７(a)および(b)に例示するように、本実施態様の蛍光体粒子分散体からなる表示部１１の一方向から波長λ4の赤外光１５（図６の赤外光４）を照射する。そうすると、赤外光１５（図６の赤外光４）が照射された部分が発光する。この際に、図６に例示するアップコンバージョン発光が起こるからである。そして、赤外光１５を水平および垂直方向に走査すると、発光部分が平面的に移動するので、二次元の画像を表示することができる。図７(a)に示す例においては、赤外光１５が照射される表示部１１の面が画像表示面２０となり、図７(b)に示す例においては、赤外光１５が照射される表示部１１の面と垂直な面が画像表示面２０となりうる。
【００９４】
また本実施態様においては、蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができる。したがって、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合には、表示品質を高めることができる。
【００９５】
なお、「蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の屈折率とが略同一である」こと、「透明樹脂の屈折率」、蛍光体粒子の屈折率の測定方法、および、透明樹脂の屈折率の測定方法については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９６】
さらに、本実施態様の蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものであり、例えば蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマー等に分散させた後にモノマーを硬化させたりすることにより作製することができる。したがって、容易に製造可能であり、また大型化が可能である。
【００９７】
また、従来のガラスに蛍光体を析出させたものでは、蛍光体を析出させる媒体が限られるのに対し、本実施態様においては蛍光体粒子を分散させる透明樹脂は任意に選択可能であり、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。したがって、目的とする発光色を得ることが可能である。
【００９８】
なお、透明樹脂については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様の蛍光体粒子分散体の他の構成について説明する。
【００９９】
１．蛍光体粒子
本実施態様における蛍光体粒子は、母材に蛍光を発する元素等がドープされた、いわゆる付活型の蛍光体の粒子であることが好ましい。元素等の種類やドープ量により、発光の強さや色を調整することができるからである。
【０１００】
この際、蛍光体粒子に含有される蛍光を発する元素等としては、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能であり、かつ所定の範囲内の波長の光により励起されるものであれば特に限定されるものではない。このような蛍光体粒子分散体を用いた二次元表示装置では、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより画像を表示することが可能となるからである。
【０１０１】
本実施態様においては特に蛍光体粒子が希土類元素を含有することが好ましい。希土類元素は、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能だからである。
【０１０２】
本実施態様に用いられる希土類元素は、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであれば特に限定されるものではない。一般的には３価のイオンとなる希土類元素を挙げることができ、中でも、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）が好適に用いられる。これらの希土類元素は、１種類で用いても、２種類以上同時に用いてもよい。
【０１０３】
また本実施態様においては、蛍光体粒子がイッテルビウム（Ｙｂ）を含有することが好ましい。イッテルビウム（Ｙｂ）は光に対する感度が良好であるので、増感剤として機能するからである。また、図５に例示するように、イッテルビウムの励起により生じたエネルギーがエネルギー移動することにより、上記希土類元素のエネルギー準位を押し上げることができる場合がある。これは、イッテルビウムのエネルギー準位と上記希土類元素のエネルギー準位とが近い場合は、エネルギーの移動が起こりうるからである。したがって、１種の波長の励起光としてイッテルビウムの励起波長の光を用い、イッテルビウムの励起により生じたエネルギーがエネルギー移動することを利用して、１種の波長の光によりアップコンバージョン発光を得ることができる。この場合、イッテルビウムが光に対する感度が良いので、効率的にアップコンバージョン発光することが可能となる。
【０１０４】
なお、希土類元素をアップコンバージョン発光させる励起光の波長の範囲、母材、蛍光体粒子の平均粒子径、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量、および、蛍光体粒子の合成方法については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１０５】
２．蛍光体粒子分散体
本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明であることが好ましい。蛍光体粒子分散体が不透明であると、二次元表示装置に用いた場合に表示品質が低下するおそれがあるからである。
なお、蛍光体粒子分散体の可視領域における平均透過率については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１０６】
また、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば二次元表示装置に用いる場合、蛍光体粒子分散体の厚みは、用途に応じて適宜選択される。上記厚みが比較的薄い場合には、フレキシブルな表示装置とすることが可能であり、軽量化や小型化も可能であり、さらにはロールトゥロールで表示装置が作製可能となるので生産性が向上するという利点がある。上記厚みを比較的薄くする場合には、所望の発光輝度を得るために、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量を比較的高くすればよい。
【０１０７】
また、蛍光体粒子分散体は、基材上に形成されていてもよい。蛍光体粒子分散体は基材上に形成されている場合には、強度や耐候性を高めることができる。また、蛍光体粒子分散体を基材上に形成する場合には、蛍光体粒子分散体の厚みを比較的薄くすることが可能である。
さらに、蛍光体粒子分散体は、２枚の基材間に挟持されていてもよい。
【０１０８】
基材としては、赤外領域における透過率、具体的には７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内における透過率が比較的高いことが好ましい。このような基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を挙げることができる。
また、基材の厚みとしては、用途に応じて適宜選択される。
【０１０９】
本実施態様の蛍光体粒子分散体は、二次元表示装置の表示部等に好適に用いられる。本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、表示品質に優れた二次元表示装置を得ることができるからである。
蛍光体粒子分散体を二次元表示装置の表示部に用いる場合、蛍光体粒子分散体の形態としては、スクリーン等とすることができる。
【０１１０】
なお、蛍光体粒子分散体の製造方法については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１１】
Ｂ．三次元表示装置
次に、本発明の三次元表示装置について説明する。本発明の三次元表示装置は、上述した蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部の周囲に配置された２つ以上の赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【０１１２】
図３に本発明の三次元表示装置の一例を示す。図３に示すように、本発明の三次元表示装置１０は、蛍光体粒子分散体からなる表示部１１と、この表示部１１の周囲に配置された２つの赤外光源１２ａ，１２ｂとを有している。赤外光源１２ａ，１２ｂはそれぞれ異なる波長の赤外光１５ａ，１５ｂを発するものである。さらに、赤外光源１２ａ，１２ｂは移動可能であり、赤外光１５ａ，１５ｂの方向を任意に変えることができる。この三次元表示装置１０では、赤外光源１２ａ，１２ｂを移動する手段が赤外光１５ａ，１５ｂの方向を制御する制御手段となっている。
【０１１３】
赤外光源１２ａ，１２ｂにより表示部１１に対して互いに異なる方向から赤外光１５ａ，１５ｂを照射し、赤外光１５ａと赤外光１５ｂとを交差させると、交差した点１３が発光する。これは、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子が、異なる波長の赤外光１５ａ，１５ｂによって励起され、すなわち例えば図２に示すように二段階吸収により励起されアップコンバージョン発光するからである。そして、赤外光源１２ａ，１２ｂは移動可能であるので、赤外光源１２ａ，１２ｂを移動させ、赤外光１５ａ，１５ｂを同期させながら水平および垂直方向に走査することにより、表示部１１内で発光点１３を前後、左右、上下に移動させることができる。これにより、本発明においては立体画像の表示が可能となる。
【０１１４】
本発明においては、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性に優れ、表示品質を向上させることができる。また、表示部の大型化が容易である。さらに、この蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。
【０１１５】
また、カラー表示が可能な三次元表示装置とする場合には、複数の発光色が得られるように蛍光体粒子分散体を調製する必要があるが、本発明においては媒体に複数の蛍光体粒子を分散させるだけで蛍光体粒子分散体を得ることができるので、カラー表示が可能な三次元表示装置の表示部を容易に得ることが可能である。
以下、本発明の三次元表示装置の各構成について説明する。
【０１１６】
１．表示部
本発明に用いられる表示部は、蛍光体粒子分散体を有するものである。
【０１１７】
上記蛍光体粒子分散体が、蛍光体粒子が透明液体に分散されてなるものである場合、蛍光体粒子分散体自体は液体状となるので、通常、表示部はセルに蛍光体粒子分散体が充填等されたものとなる。
この際、蛍光体粒子分散体を充填等するのに用いられるセルとしては、アップコンバージョン発光に影響を及ぼさないもの、具体的には発光強度を著しく低下させないものであれば特に限定されるものではない。また、セルは透明であることが好ましく、具体的には可視領域における平均透過率が比較的高いものであることが好ましい。このようなセルとしては、例えばガラスセル、石英セル、プラスチックセル等が挙げられる。
【０１１８】
一方、上記蛍光体粒子分散体が、蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものである場合、蛍光体粒子分散体自体が固体状となるので、通常は蛍光体粒子分散体自体が表示部となる。
【０１１９】
表示部の大きさとしては、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択される。
【０１２０】
２．赤外光源
本発明に用いられる赤外光源は、少なくとも２つ必要であり、表示部の周囲に配置され、赤外光が発せられるものである。
【０１２１】
赤外光源は２つ以上であれば、その数としては特に限定されない。本発明においては、二段階吸収による励起によってアップコンバージョン発光する現象を利用する場合が多いことから、例えば１色の発光を得るためには２つの赤外光源が必要となり、３色の発光を得るためには６つの赤外光源が必要となる。なお、この赤外光源は１種の波長の赤外光のみを発するものである。
【０１２２】
また、発光光源としては赤外光を発するものであれば特に限定されるものではなく、例えば半導体レーザー等を用いることができる。また、例えば図８に示すように赤外光源１２ａ，１２ｂが複数の半導体レーザーがアレイ状に配置されたレーザーアレイであってもよい。
【０１２３】
また、本発明の三次元表示装置は、例えば図３に示すように２つの赤外光源１２ａ，１２ｂから発せられたそれぞれの赤外光１５ａ，１５ｂの交差点１３を発光させるものであることから、赤外光１５ａ，１５ｂのそれぞれの方向が一直線状とならないように赤外光源１２ａ，１２ｂを配置することが好ましい。赤外光１５ａ，１５ｂの方向が一直線状になると、赤外光１５ａ，１５ｂが交差した部分は発光するので、線状に発光が観察されてしまうからである。よって、赤外光１５ａ，１５ｂを同期させながら水平および垂直方向に走査する際にも、赤外光１５ａ，１５ｂの方向が一直線状にならないように走査することが好ましい。
【０１２４】
３．制御手段
本発明における制御手段は、赤外光源から発せられた光の方向を制御するものであれば特に限定されるものではない。制御手段は、例えば図３に示すように赤外光源１２ａ，１２ｂを移動させることにより赤外光１５ａ，１５ｂの方向を制御するものであってもよく、また例えば図９に示すように赤外光源１２ａ，１２ｂの近傍に鏡１６ａ，１６ｂが配置されており、鏡１６ａ，１６ｂの角度や位置を変えることにより赤外光１５ａ，１５ｂの方向を制御するものであってもよい。
【０１２５】
Ｃ．二次元表示装置
次に、本発明の二次元表示装置について説明する。本発明の二次元表示装置は、上述した蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部に赤外光を投射する赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【０１２６】
図７に本発明の二次元表示装置の一例を示す。図７(a)および(b)に示すように、本発明の二次元表示装置は、蛍光体粒子分散体からなる表示部１１と、この表示部１１に赤外光を投射する赤外光源１２とを有している。赤外光源１２は移動可能であり、赤外光１５の方向を任意に変えることができる。この二次元表示装置では、赤外光源１２を移動する手段が赤外光１５の方向を制御する制御手段となっている。
【０１２７】
赤外光源１２により表示部１１に対して所定の方向から赤外光１５を照射すると、照射された部分が発光する。これは、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子が、赤外光１５によって励起され、すなわち例えば図６に示すように二段階吸収により励起されアップコンバージョン発光するからである。そして、赤外光源１２は移動可能であるので、赤外光源１２を移動させ、赤外光１５ｂを水平および垂直方向に走査することにより、表示部１１内で発光部分を前後、左右、上下に移動させることができる。これにより、本発明においては画像の表示が可能となる。
【０１２８】
本発明においては、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性に優れ、表示品質を向上させることができる。また、表示部の大型化が容易である。さらに、この蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。
【０１２９】
なお、制御手段については、上記三次元表示装置における制御手段と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。以下、本発明の二次元表示装置の他の構成について説明する。
【０１３０】
１．表示部
本発明に用いられる表示部は、蛍光体粒子分散体を有するものである。
蛍光体粒子分散体は蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものであり、蛍光体粒子分散体自体が固体状となるので、蛍光体粒子分散体自体が表示部となっていてもよい。また、上述したように、蛍光体粒子分散体は、基材上に形成されていてもよく、２枚の基材間に挟持されていてもよい。
【０１３１】
表示部の大きさとしては、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択される。
【０１３２】
２．赤外光源
本発明に用いられる赤外光源は、表示部に赤外光を投射するものであり、表示部の周囲に配置されるものである。
【０１３３】
赤外光源は１つ以上であればよい。
なお、赤外光源のその他の点については、上記三次元表示装置における赤外光源と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１３５】
以下、実施例および比較例を用いて本発明を具体的に説明する。
【０１３６】
［実施例１］
１．（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の合成
Ｙ９９．９ｍｏｌ％とＥｒ０．０１ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
【０１３７】
２．（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子分散体の作製
透明樹脂としては、シクロオレフィンポリマー（日本ゼオン製ゼオネックスＥ４８Ｒ）を用いた。このシクロオレフィンポリマーについて、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
上記の合成した（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子１００ｇとシクロオレフィンポリマー９００ｇとを混練させ、コンパウンド（（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子とシクロオレフィンポリマーの混練ペレット）を作製した。
作製したコンパウンドを射出成型することにより、１ｃｍ角の透明樹脂成型体（蛍光体粒子分散体）を作製した。
【０１３８】
３．評価
このようにして得られた透明樹脂成型体に二種の赤外光レーザー１、２が交差するように照射した。赤外光レーザー１には波長１５４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用し、赤外光レーザー２には波長８４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用した。その結果、赤外光レーザー１と赤外光レーザー２の交点において、Ｅｒ3+の５５０ｎｍ付近の緑色発光が観測された。
【０１３９】
［実施例２］
１．（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の合成
Ｌａ９９．９ｍｏｌ％とＥｒ０．０１ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．６０であった。
【０１４０】
２．（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子分散体の作製
透明樹脂としては、ポリスチレン（ＰＳジャパン製）を用いた。このポリスチレンについて、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．６０であった。
上記の合成した（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子１００ｇとポリスチレン９００ｇとを混練させ、コンパウンド（（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子とポリスチレンの混練ペレット）を作製した。
作製したコンパウンドを射出成型することにより、１ｃｍ角の透明樹脂成型体（蛍光体粒子分散体）を作製した。
【０１４１】
３．評価
このようにして得られた透明樹脂成型体に二種の赤外光レーザー１、２が交差するように照射した。赤外光レーザー１には波長１５４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用し、赤外光レーザー２には波長８４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用した。その結果、赤外光レーザー１と赤外光レーザー２の交点において、Ｅｒ3+の５５０ｎｍ付近の緑色発光が観測された。
【０１４２】
［比較例］
１．（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の合成
Ｙ９９．９ｍｏｌ％とＥｒ０．０１ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
【０１４３】
２．（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子分散体の作製
透明樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（スミペックス製）を用いた。このポリメチルメタクリレートについて、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．４９であった。
上記の合成した（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子１００ｇとポリメチルメタクリレート９００ｇとを混練させ、コンパウンド（（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子とポリメチルメタクリレートの混練ペレット）を作製した。
作製したコンパウンドを射出成型することにより、１ｃｍ角の透明樹脂成型体（蛍光体粒子分散体）を作製した。
【０１４４】
３．評価
得られた透明樹脂成型体は白濁しており、三次元表示装置の表示部として使用することは困難であった。
【０１４５】
［実施例３］
１．（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子の合成
Ｙ９９ｍｏｌ％とＥｒ１ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
【０１４６】
２．蛍光体粒子分散体の作製
透明樹脂としては、堺化学工業製ＴＭＭＰ（トリメチロールプロパントリス-3-メルカプトプロピオネート，屈折率１．５２）、および、東亞合成製アロニックスＡ−２１１Ｂ（ビスフェノールEO変性（ｎ≒２）ジアクリレート，屈折率１．５３６）を用いた。これらの透明樹脂を重量比２：３（ＴＭＭＰ：アロニックスＡ−２１１Ｂ）で混合し、１０ｗｔ％の（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子を攪拌機で分散させ、光重合開始剤としてＩｒｇａｃｕｒｅ−１８４（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン，屈折率１．５２９）を用いて、混合樹脂を作製した。ＰＥＴフィルム（１２５μｍ厚、東洋紡製Ａ４３００）上に混合樹脂を流し込み、ＵＶ硬化により、１ｃｍ角の透明樹脂成型体（蛍光体粒子分散体）を作製した。なお、上記混合樹脂のＵＶ硬化後の屈折率を、アタゴ社製アッベ屈折計ＮＡＲ−１Ｔ ＳＯＬＩＤにより測定したところ、約１．５４であった。
【０１４７】
３．評価
このようにして得られた透明樹脂成型体に二種の赤外光レーザー１、２が交差するように照射した。赤外光レーザー１には波長１５４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用し、赤外光レーザー２には波長８４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用した。その結果、赤外光レーザー１と赤外光レーザー２の交点において、Ｅｒ3+の５５０ｎｍ付近の緑色発光が観測された。
【０１４８】
［実施例４］
１．（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子の合成
Ｙ８１ｍｏｌ％とＥｒ１ｍｏｌ％とＹｂ１８ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
【０１４９】
２．蛍光体粒子分散体の作製
透明樹脂としては、堺化学工業製ＴＭＭＰ（トリメチロールプロパントリス-3-メルカプトプロピオネート，屈折率１．５２）、および、東亞合成製アロニックスＡ−２１１Ｂ（ビスフェノールEO変性（ｎ≒２）ジアクリレート，屈折率１．５３６）を用いた。これらの透明樹脂を重量比２：３（ＴＭＭＰ：アロニックスＡ−２１１Ｂ）で混合し、１０ｗｔ％の（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子を攪拌機で分散させ、光重合開始剤としてＩｒｇａｃｕｒｅ−１８４（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン，屈折率１．５２９）を用いて、混合樹脂を作製した。ＰＥＴフィルム（１２５μｍ厚、東洋紡製Ａ４３００）上に混合樹脂を流し込み、ＵＶ硬化により１．０ｍｍ厚（ＰＥＴフィルムの厚みを含む。）の蛍光体粒子分散体を作製した。なお、上記混合樹脂のＵＶ硬化後の屈折率を、アタゴ社製アッベ屈折計ＮＡＲ−１Ｔ ＳＯＬＩＤにより測定したところ、約１．５４であった。
【０１５０】
３．評価
このようにして得られた蛍光体粒子分散体に、波長９８０ｎｍ付近の半導体レーザーを照射し、５５０ｎｍ付近の緑色発光が観測された。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図２】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図３】本発明の三次元表示装置の一例を示す斜視図である。
【図４】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図５】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図６】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図７】本発明の二次元表示装置の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の三次元表示装置の他の例を示す斜視図である。
【図９】本発明の三次元表示装置の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０ … 三次元表示装置
１１ … 表示部
１２，１２ａ，１２ｂ … 赤外光源
１５，１５ａ，１５ｂ … 赤外光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであり、医療分野、建築分野、航空管制システム、分子構造表示等において好適に用いることができる蛍光体粒子分散体および三次元表示装置に関するものである。また、本発明は、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであり、車載用ディスプレイなどの情報表示分野等において好適に用いることができる蛍光体粒子分散体および二次元表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医療分野におけるＣＴ診断や手術シミュレーション、建築分野におけるＣＡＤ、航空管制システムおける航空機の位置表示、科学技術計算における分子構造表示など、多くの分野で三次元情報を取り扱うことが必要不可欠になっている。現在、三次元表示が可能な表示装置としてはＣＲＴ（ブラウン管）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ等が知られているが、これらの表示装置では二次元映像しか表示できないため、遠近法などを利用した疑似三次元表示方式により三次元表示を可能としている。しかしながら、疑似三次元表示方式では上述したような三次元情報を十分に表示するのは困難である。したがって、大量の三次元情報を高速に表示し、前後、左右、上下から自由に観察できる三次元表示装置が望まれている。
【０００３】
一般に人間が対象物を立体視する生理的要因は、（１）両眼視差、（２）両眼のふくそう角、（３）焦点調節（水晶体の調節）、（４）単眼の運動視差といわれる。
従来、三次元表示に用いられてきた方法は、ほとんどが（１）両眼視差のみを実現したものであり、不自然さや極度の疲労感を伴わざるを得ない。また立体知覚の異常といった生理的疾患の原因になっているとも考えられている。最近では、複数の平面スクリーンを重ねて、擬似的に（２）両眼のふくそう角、および（３）焦点調節（水晶体の調節）を満たそうという試みもなされているが十分とは言えず、また（４）単眼の運動視差を実現するまでには至っていない。
【０００４】
立体画像をより忠実に表示する表示装置としては、ホログラフィを利用した表示装置がよく知られている。ホログラフィは、上記の（１）両眼視差、（２）両眼のふくそう角、および（３）焦点調節（水晶体の調節）の三点を満たすことができるが、（４）単眼の運動視差の実現は難しい。また、ホログラフィを利用した表示装置は、光学的な書き込みと再生とを行う必要があり、さらに電子的な架空物体を表示させる場合は膨大な干渉縞の計算を行う必要があり、リアルタイムに動画像表示を行うことは非常に困難である。
【０００５】
また、上記の（１）〜（４）を満足する方法としては、体積走査法（奥行標本化法）が挙げられる。体積走査法は、前後、左右、上下から自由に観察できるという、言わば真の意味での完全な三次元映像を表示する方法である。体積走査法については、（ａ）バリフォーカル・ミラー方式、（ｂ）移動ディスプレイ方式、（ｃ）移動スクリーン方式、および（ｄ）アップコンバージョン蛍光方式が知られている。
【０００６】
上記（ａ）バリフォーカル・ミラー方式は、ブラウン管等の画像を前後に振動するミラーの動きに同期させて反射させる方法である。しかしながら、振動するミラーでは像の倍率が変わり、補正が必要である。また、表現できる大きさや画像が見える範囲に限界がある。
【０００７】
上記（ｂ）移動ディスプレイ方式は、立体画像の断面図を表示した発光ダイオードディスプレイ等を高速で移動・回転することにより立体像を表示するものである。また、上記（ｃ）移動スクリーン方式は、移動するスクリーンにレーザー光で立体画像の断面図を描くことで立体的に見せるものである。しかしながら、これらの方式では、移動の方向により立体画像が見える範囲に制限があったり、解像度が異なったりする問題がある。また、表示部内に三次元表示装置の構造部材を内包せざるを得ず、基本的に画像が不鮮明になりやすい。
【０００８】
上記（ｄ）アップコンバージョン蛍光方式は、蛍光体のアップコンバージョン現象を利用して、特に二段階吸収によるアップコンバージョン現象を用いて、実際の発光面に沿って蛍光体を発光させて三次元の画像を表示するものである（例えば特許文献１および非特許文献１参照）。
非特許文献１では、フッ化物ガラスに蛍光体を析出させたものを表示部とし、この表示部に別々の方向から２つの異なる波長のレーザー光を入射して一点で交差させ、その一点のみを発光させるという方法が提案されている。この方法では、それぞれのレーザー光を同期させながら水平および垂直方向に走査していくことにより、発光点が移動するので立体的な画像を表示することができる。
しかしながら、表示部はフッ化物ガラスに蛍光体を析出させてなるものであり、大型のものを作製するのは困難である。また、フッ化ガラスの組成により発光色に影響が及ぼされるおそれがあり、目的とする発光色を得られない場合がある。さらに、複数の発光色で立体画像を表示する、すなわち立体画像をカラー表示するためには、三原色の単色光のみを発光する蛍光体を選択し、各蛍光体を析出させたフッ化ガラスをそれぞれ作製し、これらを積層して表示部とする必要があり、製造工程が煩雑である。このため、実用化には至っていない。
【０００９】
そこで、本発明者は、大型化が可能で、容易に製造可能な三次元表示装置として、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体微粒子を透明液体または透明樹脂に分散させてなる蛍光体微粒子分散体を用いた表示部を有する三次元表示装置を提案した（特許文献２参照）。
【００１０】
また、二次元映像を表示する二次元表示装置においても、蛍光体のアップコンバージョン現象の利用が注目されている。従来、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ等では、紫外線で励起されて可視光を発する蛍光体が使用されている。これに対し、上記のアップコンバージョン発光する蛍光体は、赤外線で励起されて可視光を発するものである。赤外線は、紫外線と比較して、安全性やコスト等の面で有利である。そのため、二次元表示装置への蛍光体のアップコンバージョン現象の利用が期待されているのである。
【００１１】
例えば特許文献３には、発光材料として、蛍光体の結晶を析出させた結晶化ガラスが提案されている。しかしながら、ガラスに蛍光体を析出させるため、上記非特許文献１と同様に問題がある。
また、蛍光体のアップコンバージョン現象を利用するものではないが、例えば特許文献４には、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイを車載用ディスプレイとして用いることが提案されている。
【００１２】
【特許文献１】特表２００５−５１３８８５号公報
【特許文献２】特開２００６−２４９２５４号公報
【特許文献３】特開２００５−２０６６２８号公報
【特許文献４】特開２００５−２８９１８３号公報
【非特許文献１】"A Three-Color, Solid-State, Three-Dimensional Display" Elizabeth Downing, Lambertus Hesselink, John Ralston, Roger Macfarlane, p.1185-1188, SCIENCE, Vol. 273, 30 August 1996.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
三次元表示装置の表示部は、表示品質の点から透明であることが好ましい。しかしながら、特許文献２に記載の方法では、蛍光体微粒子を透明液体または透明樹脂に分散させるため、蛍光体微粒子によって、表示部に用いられる蛍光体微粒子分散体の透明性が低下する場合があった。
【００１４】
同様に、二次元表示装置の表示部も、表示品質の点から透明であることが好ましい。例えば、上述の蛍光体の結晶を析出させた結晶化ガラスを表示部に用いれば、透明な表示部とすることは可能であるが、上述のような問題点がある。また例えば、上述のＥＬディスプレイを表示部に用いる場合、ＥＬディスプレイは、ガラス基板上に透明電極、絶縁層、発光層、絶縁層、透明電極、カバーガラスを順次積層した構造を有していることから、透明な表示部とするためには、すべての構成部材に高い透明性が必要となり、通常は配線等が視認されてしまう。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、アップコンバージョン発光する蛍光体粒子を用いたものであって、大型化が可能で、容易に製造可能であり、透明性に優れる蛍光体粒子分散体、三次元表示装置および二次元表示装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とする蛍光体粒子分散体を提供する。
【００１７】
本発明の蛍光体粒子分散体を表示装置に用いた場合には、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより画像を表示することができる。また、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができ、表示品質に優れる表示装置を得ることができる。
このような本発明の蛍光体粒子分散体は、例えば蛍光体粒子を透明液体中に分散させる、あるいは、蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマーに分散させてモノマーを硬化させたりすることにより作製することができるので、容易に製造可能であり、大型化が可能である。また、本発明に用いられる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、蛍光体粒子を分散させる媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができ、目的とする発光色を得ることが可能である。
【００１８】
上記発明においては、上記蛍光体粒子が、上記７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることが好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体を表示装置に用いた場合には、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより立体画像を表示することができる。また、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができ、表示品質に優れる表示装置を得ることができる。このような本発明の蛍光体粒子分散体は、例えば蛍光体粒子を透明液体中に分散させる、あるいは、蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマーに分散させてモノマーを硬化させたりすることにより作製することができるので、容易に製造可能であり、大型化が可能である。また、本発明に用いられる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、蛍光体粒子を分散させる媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができ、目的とする発光色を得ることが可能である。さらに、本発明の蛍光体粒子分散体をカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、例えば互いに異なる発光色を示す複数の蛍光体粒子を透明液体または透明樹脂に分散させた蛍光体粒子分散体とすればよい。したがって、カラー表示の三次元表示装置に用いることができる蛍光体粒子分散体を容易に得ることが可能である。
【００１９】
上記発明においては、上記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、上記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることが好ましい。希土類元素を含有する蛍光体粒子は、安定して発光し、かつ十分な発光効率を示すものであり、また有機蛍光体のように保存時の安定性に欠けるといった不具合がないからである。さらに、希土類元素には励起状態において複数のエネルギー準位をもつものが多く、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものとして好適であるからである。また、蛍光体粒子の母材がハロゲン化物である場合は発光効率がさらに良好となるからである。
【００２０】
この場合、上記希土類元素が、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）からなる群から選択される少なくとも１つ以上の希土類元素であることが好ましい。アップコンバージョン発光が可能な希土類元素としては、これらのものが好ましいからである。
【００２１】
また、本発明の蛍光体粒子分散体は、三次元表示装置の表示部に用いられることが好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、上述したように、三次元表示装置の表示部に本発明の蛍光体粒子分散体を用いることにより、表示品質に優れる三次元表示装置を得ることができるからである。
【００２２】
上述の発明においては、上記蛍光体粒子が、上記７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることも好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体を表示装置に用いた場合には、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより画像を表示することができる。また、蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができ、表示品質に優れる表示装置を得ることができる。
【００２３】
上記発明においては、上記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、上記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることが好ましい。希土類元素を含有する蛍光体粒子は、安定して発光し、かつ十分な発光効率を示すものであり、また有機蛍光体のように保存時の安定性に欠けるといった不具合がないからである。さらに、希土類元素は、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能だからである。また、蛍光体粒子の母材がハロゲン化物である場合は発光効率がさらに良好となるからである。
【００２４】
この場合、上記希土類元素が、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）からなる群から選択される少なくとも１つ以上の希土類元素であることが好ましい。１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能な希土類元素としては、これらのものが好ましいからである。
【００２５】
上記の場合、上記蛍光体粒子がイッテルビウム（Ｙｂ）をさらに含有することが好ましい。イッテルビウム（Ｙｂ）は光に対する感度が良好であり、増感剤として機能するからである。また、イッテルビウム（Ｙｂ）と上記希土類元素とのエネルギー準位が近い場合には、エネルギーの移動が起こり、１種の波長の光によるアップコンバージョン発光に有利となるからである。
【００２６】
また、本発明の蛍光体粒子分散体は、二次元表示装置の表示部に用いられることも好ましい。本発明の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、上述したように、二次元表示装置の表示部に本発明の蛍光体粒子分散体を用いることにより、表示品質に優れる二次元表示装置を得ることができるからである。
【００２７】
さらに、本発明は、上述の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部の周囲に配置された２つ以上の赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする三次元表示装置を提供する。
【００２８】
本発明によれば、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性が高く、良好な画像表示を得ることができる。また、表示部の大型化が可能である。さらに、上述したように蛍光体粒子分散体では蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。また、カラー表示が可能な三次元表示装置とする場合には、蛍光体粒子分散体が容易に製造可能であるので、表示部も容易に得ることが可能である。
【００２９】
また、本発明は、上述の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部に赤外光を投射する赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする二次元表示装置を提供する。
【００３０】
本発明によれば、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性が高く、良好な画像表示を得ることができる。また、表示部の大型化が可能である。さらに、上述したように蛍光体粒子分散体では蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の蛍光体粒子分散体は、透明性に優れるので表示品質を向上させ、大型化が可能であり、容易に製造可能であるという効果を奏する。また、蛍光体粒子を分散させる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、媒体の組成によってアップコンバージョン発光の発光色が影響されるのを回避することができ、目的とする発光色を得ることができるという効果を奏する。さらに、本発明の蛍光体粒子分散体は、カラー表示が可能な三次元表示装置や、二次元表示装置に好適に用いることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の蛍光体粒子分散体、三次元表示装置、および二次元表示装置について詳細に説明する。
【００３３】
Ａ．蛍光体粒子分散体
本発明の蛍光体粒子分散体は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とするものである。
本発明の蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであるか、あるいは、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであるかにより、２つの実施態様に分けることができる。以下、各実施態様に分けて説明する。
【００３４】
Ｉ．第１実施態様
本発明の蛍光体粒子分散体の第１実施態様は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とするものである。
【００３５】
本実施態様におけるアップコンバージョン発光について、図面を参照しながら説明する。図１においては、希土類元素としてエルビウム（Ｅｒ）を用いた系であり、励起光として１５００ｎｍおよび８５０ｎｍの赤外光を照射した例が示されている。まず、図１（ａ）に示すように、１５００ｎｍの励起光によりエルビウムが励起されて1Ｉ15/2からよりエネルギー準位の高い1Ｉ13/2に移動する。そして、図１（ｂ）に示すように、８５０ｎｍの励起光によりエルビウムが励起され、さらにエルビウムのエネルギー準位を1Ｉ13/2から4Ｓ3/2に押し上げる。そして、図１（ｃ）に示すように、上記励起されたエルビウムが基底状態に戻る際に、５４５ｎｍの光を発光する。
【００３６】
このように本実施態様においては、１５００ｎｍおよび８５０ｎｍの光で励起されたものが、よりエネルギーの高い５４５ｎｍの光を発するような場合、すなわち励起光より高いエネルギーを発光するような場合をアップコンバージョン発光というのである。
【００３７】
本実施態様における蛍光体粒子は、例えばこのようなアップコンバージョン発光を生じる希土類元素等を含有するものであるので、エネルギーの高い光、例えば紫外光等で励起する必要がない。また、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合、通常、発光は可視光であることが好ましい。したがって、アップコンバージョン発光の場合は可視光より波長の長い光が励起光として用いられる。このため、励起光波長と発光波長が重なることがほとんどなく、良好な画像表示が得られるのである。
【００３８】
また本実施態様における蛍光体粒子は、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものである。すなわち、蛍光体粒子は、図２に例示するように波長λ1の赤外光１および波長λ2の赤外光２の２種類の励起光により励起されて、波長λ3の光を発することができる。
このように、２種以上の異なる波長の励起光によりエネルギー準位を経て励起されアップコンバージョン発光する場合を、本実施態様においては二段階吸収によるアップコンバージョン発光という。
【００３９】
図２に例示したアップコンバージョン発光を示す蛍光体粒子を透明樹脂に分散してなる蛍光体粒子分散体を用いた三次元表示装置について、図３に示す。図３に例示するように、本実施態様の蛍光体粒子分散体からなる表示部１１の一方向から波長λ1の赤外光１５ａ（図２の赤外光１）を照射し、別の方向から波長λ2の赤外光１５ｂ（図２の赤外光２）を照射して、一点で交差させる。そうすると、赤外光１５ａ（図２の赤外光１）および赤外光１５ｂ（図２の赤外光２）が交差した点１３が発光する。この際に、図２に例示するアップコンバージョン発光が起こるからである。そして、赤外光１５ａおよび赤外光１５ｂを同期させながら水平および垂直方向に走査すると、発光点１３が立体的に移動するので、三次元の画像を表示することができる。
【００４０】
また本実施態様においては、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができる。したがって、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合には、表示品質を高めることができる。
【００４１】
なお、「蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一である」とは、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率との差が±０．０５以内であることをいう。蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率との差は、好ましくは±０．０３以内、より好ましくは±０．０１以内である。
【００４２】
また、「透明樹脂の屈折率」とは、蛍光体粒子分散体を構成する透明樹脂の屈折率をいう。例えば、透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合であって、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の原料としてモノマーを用いる場合には、透明樹脂の屈折率とは、モノマーの屈折率ではなく、モノマーの硬化後の屈折率をいう。
ここで、一般に、モノマーの硬化後の屈折率は、モノマーの屈折率よりもわずかに高くなる傾向がある。しかしながら、モノマーの屈折率に対するモノマーの硬化後の屈折率の増加分は、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一となることに影響のない程度のものであり、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率が略同一であれば、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一となるとみなすことがきる。すなわち、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一であるとは、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率が略同一であるともいえる。
このとき、蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率との差は、±０．０５以内であることが好ましく、より好ましくは±０．０３以内、さらに好ましくは±０．０１以内である。
【００４３】
蛍光体粒子の屈折率は、液浸法を用いて測定した値とする。蛍光体粒子を屈折液（例えばカーギル標準屈折液：（株）モリテックス製）に入れ、横から光をあてる。屈折液の屈折率を変化させていくと、蛍光体粒子の屈折率と一致した点で散乱光が消え透明になる。このときの屈折液の屈折率で蛍光体粒子の屈折率を決定する。なお、自然光または白色光の下で屈折率の決定を行う。
透明樹脂の屈折率は、カルニュー光学社製屈折率計ＫＰＲ−２００、カールツァイスイエナ社製屈折率計ＰＲ−２型、およびアタゴ社製アッベ屈折計ＮＡＲ−１Ｔ ＳＯＬＩＤを用いて測定した値とする。
また、透明液体の屈折率は、カルニュー光学社製精密屈折計ＫＰＲ−３０Ｖを用いて測定した値とする。
【００４４】
さらに、本実施態様の蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が透明液体または透明樹脂に分散されてなるものであり、例えば蛍光体粒子を透明液体中に分散させる、あるいは蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマー等に分散させた後にモノマーを硬化させたりすることにより作製することができる。したがって、容易に製造可能であり、また大型化が可能である。
【００４５】
また、背景技術の欄に記載したフッ化物ガラスに蛍光体を析出させたものでは、蛍光体を析出させる媒体が限られるのに対し、本実施態様においては蛍光体粒子を分散させる透明液体や透明樹脂は任意に選択可能であり、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。したがって、目的とする発光色を得ることが可能である。
【００４６】
さらに、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えばカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、三原色の各色に相当する波長でアップコンバージョン発光を示す各蛍光体粒子を透明液体または透明樹脂に分散させた蛍光体粒子分散体とすればよい。したがって、カラー表示の三次元表示装置に用いることができる蛍光体粒子分散体を容易に得ることが可能である。
【００４７】
以下、本実施態様の蛍光体粒子分散体の各構成について説明する。
【００４８】
１．蛍光体粒子
本実施態様における蛍光体粒子は、母材に蛍光を発する元素等がドープされた、いわゆる付活型の蛍光体の粒子であることが好ましい。元素等の種類やドープ量により、発光の強さや色を調整することができるからである。
【００４９】
この際、蛍光体粒子に含有される蛍光を発する元素等としては、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能であり、かつ所定の範囲内の波長の光により励起されるものであれば特に限定されるものではない。このような蛍光体粒子分散体を用いた三次元表示装置では、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより立体画像を表示することが可能となるからである。
【００５０】
本実施態様においては特に蛍光体粒子が希土類元素を含有することが好ましい。希土類元素には励起状態において複数のエネルギー準位をもつものが多く、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものとして好適であるからである。
【００５１】
本実施態様に用いられる希土類元素は、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであれば特に限定されるものではない。一般的には３価のイオンとなる希土類元素を挙げることができ、中でも、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）が好適に用いられる。これらの希土類元素は、１種類で用いても、２種類以上同時に用いてもよい。
【００５２】
上記希土類元素のアップコンバージョン発光の例として、図４（ａ）〜（ｃ）にプラセオジウム（Ｐｒ）、エルビウム（Ｅｒ）、およびツリウム（Ｔｍ）のアップコンバージョン発光についてそれぞれ示す。また、図示しないが、例えばエルビウム（Ｅｒ）については、励起光として１１２０ｎｍおよび１５００ｎｍの光を照射した場合、アップコンバージョン過程を経て、Ｅｒ3+イオンのエネルギー準位において、６６０ｎｍ（4Ｆ9/2−4Ｉ15/2）の赤色発光を示す。
【００５３】
また本実施態様においては、蛍光体粒子がイッテルビウム（Ｙｂ）を含有していてもよい。イッテルビウム（Ｙｂ）は光に対する感度が良好であるので、増感剤として機能するからである。
【００５４】
ここで、上述した２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する希土類元素と、イッテルビウム（Ｙｂ）とを用いた系について説明する。イッテルビウムを励起するとエネルギーが生じるが、このイッテルビウムの励起により生じたエネルギーがエネルギー移動することにより、上記希土類元素のエネルギー準位を押し上げることができる場合がある。これは、イッテルビウムのエネルギー準位と上記希土類元素のエネルギー準位とが近い場合は、エネルギーの移動が起こりうるからである。したがって、例えば２種の異なる波長の励起光を用いる場合は、一方の励起光をイッテルビウムの励起波長の光とし、もう一方の励起光を希土類元素の励起波長の光とすることができるのである。この場合には、イッテルビウムが光に対する感度が良いので、効率的にアップコンバージョン発光することが可能となる。
【００５５】
また本実施態様の蛍光体粒子分散体をカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、蛍光体粒子が複数の発光色を示すものである、あるいは蛍光体粒子分散体が互いに異なる発光色を示す複数の蛍光体粒子を含有する、ことが好ましい。すなわち、蛍光体粒子分散体が、複数の発光色を示す１種の蛍光体粒子を含有する、あるいはそれぞれ単一の発光色を示す複数の蛍光体粒子を含有する、ことが好ましい。
【００５６】
上記蛍光体粒子が複数の発光色を示すものである場合には、特に三原色の赤・緑・青の発光色を示すものであることが好ましい。この場合には、例えば複数の希土類元素を含有する蛍光体粒子とすることにより複数の発光色を得ることができる。
【００５７】
この際、蛍光体粒子に含有される複数の希土類元素は、それぞれ異なる波長の光で励起されアップコンバージョン発光するものであることが好ましい。本実施態様の蛍光体粒子分散体を用いた三次元表示装置では、例えば２つの赤外光を走査することにより発光点を立体的に移動させるので、ほぼ同一の波長の光により励起されアップコンバージョン発光する希土類元素を複数用いると、各色の発光点を別々に移動させることが困難となるからである。
１種の希土類元素を励起してアップコンバージョン発光させるには、上述したように２種以上の波長の異なる赤外光を照射することから、それぞれの希土類元素をアップコンバージョン発光させるために用いる励起光の波長が、それぞれ異なることが好ましい。具体的には±５ｎｍ以上異なることが好ましく、より好ましくは±１０ｎｍ以上異なることが好ましい。
【００５８】
一方、上記蛍光体粒子分散体が互いに異なる発光色を示す複数の蛍光体粒子を含有する場合には、特に三原色の赤・緑・青の発光色をそれぞれ示す蛍光体粒子を含有することが好ましい。この場合には、例えば互いに異なる希土類元素をそれぞれ含有する蛍光体粒子を含む蛍光体粒子分散体とすることにより複数の発光色を得ることができる。
【００５９】
この際、それぞれの蛍光体粒子に含有される希土類元素は、上記の場合と同様に、それぞれ異なる波長の光で励起されアップコンバージョン発光するものであることが好ましい。なお、励起光の波長の差としては、上記と同様である。
【００６０】
このように本実施態様の蛍光体粒子分散体をカラー表示が可能な三次元表示装置に適用する場合には、希土類元素をアップコンバージョン発光させる励起光の波長を考慮して、希土類元素の種類が適宜選択される。
【００６１】
希土類元素をアップコンバージョン発光させる励起光の波長の範囲としては、赤外領域であることが好ましく、少なくとも７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長であり、中でも７００ｎｍ〜１８００ｎｍの範囲内、特に８００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲内の波長であることが好ましい。
【００６２】
また、本実施態様に用いられる母材としては、希土類元素を担持するものであって、上記希土類元素をアップコンバージョン発光可能な状態で担持するものであれば特に限定されるものではない。例えば、希土類元素と反応し、錯体、デンドリマー等を形成する有機物であってもよく、無機物であってもよい。中でも、無機物を使用することが好ましい。希土類元素を発光可能な状態で含有させることが容易であり、高い発光強度が得られるからである。
【００６３】
無機物の母材としては、発光効率の観点から励起光に対して透明性を有する材料が好ましい。具体的には、ハロゲン化物、酸化物、硫化物などが好ましく用いられ、特にハロゲン化物が好適に用いられる。蛍光体粒子の母材がハロゲン化物である場合、発光効率がさらに良好となるからである。
【００６４】
ハロゲン化物としては、例えば、塩化ランタン（ＬａＣｌ3）、塩化イットリウム（ＹＣｌ3）、塩化バリウム（ＢａＣｌ2）、塩化鉛（ＰｂＣｌ2）等の塩化物、フッ化鉛（ＰｂＦ2）、フッ化カドミニウム（ＣｄＦ2）、フッ化ランタン（ＬａＦ3）、フッ化イットリウム（ＹＦ3）等のフッ化物などを挙げることができる。また、イットリウム・ランタンフッ化物等の異種元素を含有するハロゲン化物を用いることもできる。
【００６５】
中でも、フッ化物が好ましい。フッ化物は、フォノンエネルギーが低く、二段階吸収によるアップコンバージョン発光に適した母材であるからである。また、一般的にハロゲン化物は水等に対して不安定であるが、ハロゲン化物の中ではフッ化物が最も安定性が高いからである。後述するように、透明液体または透明樹脂は通常は有機物であり、無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にあるため、透明液体または透明樹脂の屈折率を考慮すると、蛍光体粒子の屈折率は比較的低いことが好ましい。母材がフッ化物である場合は、母材が塩化物である場合よりも屈折率が低くなる傾向にあるため、フッ化物が好適に用いられるのである。また、母材がフッ化物である場合は、母材が酸化物である場合よりも屈折率が低くなる傾向にある。
【００６６】
母材としてハロゲン化物を用いた場合は、周囲に保護層が形成されていることが好ましい。ハロゲン化物は一般的に水等に対して不安定であり、ハロゲン化物を母材とする蛍光体粒子をそのまま用いると正確に画像を表示できない場合があるからである。このような場合は、ハロゲン化物を母材とする蛍光体粒子の周囲に耐水性等を有する被覆材を形成し、複合核部にするとよい。この被覆材としては、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）等の酸化物を好適に用いることができる。
【００６７】
本実施態様においては、蛍光体粒子の屈折率と透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一となるように、蛍光体粒子の母材が適宜選択される。
【００６８】
一般に、無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にある。また、後述するように、透明液体または透明樹脂は通常は有機物である。そのため、例えば蛍光体粒子の母材が無機物である場合には、蛍光体粒子と透明液体または透明樹脂とでは、蛍光体粒子の方が屈折率が高くなる傾向にある。したがって、透明液体または透明樹脂の屈折率を考慮すると、蛍光体粒子の屈折率は比較的低いことが好ましい。
【００６９】
また、母材として異種元素を含有するハロゲン化物等を用いる場合には、この異種元素の配合比を変えることにより、蛍光体粒子の屈折率を調整することができる。例えば、フッ化イットリウムにエルビウムがドープされた（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の屈折率は約１．５３であり、フッ化ランタンにエルビウムがドープされた（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の屈折率は約１．６０であるので、母材としてイットリウム・ランタンフッ化物を用い、イットリウムおよびランタンの配合比を変えることにより、蛍光体粒子の屈折率を調整することができる。
【００７０】
蛍光体粒子の平均粒子径としては特に限定されるものではなく、例えば０．００１μｍ〜１００μｍ程度のものを用いることができる。
なお、上記平均粒子径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の電子顕微鏡写真より１００個の蛍光体粒子を抽出し、それぞれの粒子径を平均した値とする。
【００７１】
また、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量としては、特に限定されるものではない。一般に、蛍光体粒子の含有量が低いほど発光強度が小さくなり、蛍光体粒子の含有量が多いほど発光強度が大きくなる傾向にある。ただし、蛍光体粒子の含有量が多すぎると蛍光体粒子により散乱が生じるので、発光強度が低下する可能性がある。
このように蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量は、アップコンバージョン発光の発光強度等を考慮し、本発明の用途に応じて適宜調整される。
【００７２】
蛍光体粒子の合成方法としては、本発明の目的に適う蛍光体粒子を得ることができれば特に限定されるものではない。
【００７３】
２．透明樹脂
本実施態様に用いられる透明樹脂としては、上記蛍光体粒子を分散可能なものであれば特に限定されるものではないが、蛍光体粒子を固定化することができるものであることが好ましい。このような透明樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、および光硬化性樹脂のいずれも用いることができる。これらの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、および光硬化性樹脂としては、一般的に使用されているものを用いることができる。
【００７４】
中でも、光硬化性樹脂が好ましい。光硬化性樹脂を用いる場合、例えば、光硬化性樹脂の形成に用いられるモノマーと上記蛍光体粒子とを混合した後、モノマーを硬化させることにより、光硬化性樹脂に蛍光体粒子が分散された蛍光体粒子分散体を得ることができる。そのため、透明樹脂が光硬化性樹脂である場合には、透明樹脂への蛍光体粒子の分散性を良好なものとすることができる。
【００７５】
また、透明樹脂としては、光学的に透明であるものであることが好ましく、さらには光安定性等に優れていることが好ましい。このような透明樹脂としては、例えば、シクロオレフィンポリマー、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）等を挙げることができる。
【００７６】
本実施態様においては、透明樹脂の屈折率と蛍光体粒子の屈折率とが略同一となるように、透明樹脂が適宜選択される。この際、透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合であって、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の原料としてモノマーを用いる場合には、上述したように、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率が略同一であるとは、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率が略同一であるともいえるので、透明樹脂の原料であるモノマーの屈折率および蛍光体粒子の屈折率が略同一となるように、モノマーを選択してもよい。
【００７７】
上述したように、一般に無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にある。また、透明樹脂としては通常、有機物が用いられる。そのため、例えば蛍光体粒子の母材が無機物である場合には、蛍光体粒子と透明樹脂とでは、蛍光体粒子の方が屈折率が高くなる傾向にある。したがって、蛍光体粒子の屈折率を考慮すると、透明樹脂の屈折率は比較的高いことが好ましい。
【００７８】
また、透明樹脂として透明樹脂を用いる場合には、透明樹脂が有する官能基を変えることにより、透明樹脂の屈折率を調整することができる。
【００７９】
３．透明液体
本実施態様に用いられる透明液体としては、上記蛍光体粒子を分散可能なものであれば特に限定されるものではないが、蛍光体粒子の分散性が良好であり、アップコンバージョン発光に影響を及ぼさない、具体的には発光強度を著しく低下させないものであることが好ましい。このような透明液体としては、例えば非水系溶媒が挙げられる。水系溶媒に比較して非水系溶媒を用いた方が、透明液体の影響により発光強度が低下するのを抑えることができるからである。
【００８０】
上記非水系溶媒としては、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒；メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール系溶媒；ジクロルエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ｎ−ブチルエーテル等のエーテル系溶媒；トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒；酢酸エチル、酢酸−ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−ｎ−ブチル等のエステル系溶媒；エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコール系溶媒；HFE-7100（商品名、住友スリーエム（株）製）、HFE-7200（商品名、住友スリーエム（株）製）等のフッ素系溶媒；などが挙げられる。これらの非水系溶媒は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００８１】
本実施態様においては、透明液体の屈折率と蛍光体粒子の屈折率とが略同一となるように、透明液体が適宜選択される。
【００８２】
上述したように、一般に無機物と有機物とでは無機物の方が屈折率が高い傾向にある。また、透明液体としては通常、有機物が用いられる。そのため、例えば蛍光体粒子の母材が無機物である場合には、蛍光体粒子と透明液体とでは、蛍光体粒子の方が屈折率が高くなる傾向にある。したがって、蛍光体粒子の屈折率を考慮すると、透明液体の屈折率は比較的高いことが好ましい。
【００８３】
４．蛍光体粒子分散体
本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明であることが好ましい。蛍光体粒子分散体が不透明であると、三次元表示装置に用いた場合に表示品質が低下するおそれがあるからである。具体的には、蛍光体粒子分散体の可視領域における平均透過率が１０％以上であることが好ましく、より好ましくは中でも３０％以上、最も好ましくは７０％以上である。
なお、上記平均透過率は、波長３８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内において、島津製作所（株）社製 ＵＶ−３１００を用いて測定した値の平均値とする。
【００８４】
本実施態様の蛍光体粒子分散体は、例えば、三次元表示装置の表示部等に適用することができる。中でも、本実施態様の蛍光体粒子分散体は三次元表示装置の表示部に好適に用いられる。本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、表示品質に優れた三次元表示装置を得ることができるからである。
【００８５】
また、本実施態様の蛍光体粒子分散体の製造方法としては、蛍光体粒子が透明樹脂または透明液体のいずれに分散されているかによって適宜選択される。
【００８６】
蛍光体粒子分散体が、蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものである場合には、透明樹脂に蛍光体粒子を混入もしくは混練させることにより蛍光体粒子分散体を得ることができる。さらに、透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合には、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の形成に用いられるモノマーに蛍光体粒子を分散させ、その後モノマーを硬化させることにより蛍光体粒子分散体を得ることができる。透明樹脂が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂である場合、上記の光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂の形成に用いられるモノマーには、開始剤等を添加してもよい。この場合、開始剤の屈折率は、蛍光体粒子の屈折率および透明樹脂の屈折率との差が比較的小さいことが好ましい。
【００８７】
また、蛍光体粒子が透明液体に分散されてなるものである場合には、透明液体に蛍光体粒子を分散させることにより蛍光体粒子分散体を得ることができる。得られた蛍光体粒子分散体の粘度としては、特に限定されるものではなく、本発明の用途に合わせて適宜調整される。本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば三次元表示装置に適用する場合には、蛍光体粒子分散体の粘度は蛍光体粒子が沈降しにくい粘度であることが好ましい。
【００８８】
II．第２実施態様
本発明の蛍光体粒子分散体の第２実施態様は、７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、上記蛍光体粒子の屈折率と上記透透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とするものである。
【００８９】
本実施態様におけるアップコンバージョン発光について、図面を参照しながら説明する。図５においては、イッテルビウム（Ｙｂ）とエルビウム（Ｅｒ）の２種類を用いた系であり、励起光として９８０ｎｍの赤外光を照射した例が示されている。まず、図５（ａ）に示すように、９８０ｎｍの励起光によりイッテルビウムが励起されて2Ｆ7/2からよりエネルギー準位の高い2Ｆ5/2に移動する。そして、このエネルギーが、エネルギー移動１により、エルビウムのエネルギー準位を、4Ｉ15/2から4Ｉ11/2に押し上げる。そして、図５（ｂ）に示すように、同様に９８０ｎｍの励起光によりイッテルビウムが励起され、このエネルギーがエネルギー移動２により、さらにエルビウムのエネルギー準位を4Ｉ11/2から4Ｆ11/2に押し上げる。そして、図５（ｃ）に示すように、上記励起されたエルビウムが基底状態に戻る際に、５５０ｎｍの光を発光する。
【００９０】
このように本実施態様においては、９８０ｎｍの光で励起されたものが、よりエネルギーの高い５５０ｎｍの光を発するような場合、すなわち励起光より高いエネルギーを発光するような場合をアップコンバージョン発光というのである。
【００９１】
本実施態様における蛍光体粒子は、例えばこのようなアップコンバージョン発光を生じる希土類元素等を含有するものであるので、エネルギーの高い光、例えば紫外光等で励起する必要がない。また、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合、通常、発光は可視光であることが好ましい。したがって、アップコンバージョン発光の場合は可視光より波長の長い光が励起光として用いられる。このため、励起光波長と発光波長が重なることがほとんどなく、良好な画像表示が得られるのである。
【００９２】
また本実施態様における蛍光体粒子は、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものである。すなわち、蛍光体粒子は、図６に例示するように波長λ4の赤外光４の１種類の励起光により励起されて、波長λ5の光を発することができる。
このように、１種の波長の励起光によりエネルギー準位を経て励起されアップコンバージョン発光する場合を、本実施態様においては二段階吸収によるアップコンバージョン発光という。
【００９３】
図６に例示したアップコンバージョン発光を示す蛍光体粒子を透明樹脂に分散してなる蛍光体粒子分散体を用いた二次元表示装置について、図７に示す。図７(a)および(b)に例示するように、本実施態様の蛍光体粒子分散体からなる表示部１１の一方向から波長λ4の赤外光１５（図６の赤外光４）を照射する。そうすると、赤外光１５（図６の赤外光４）が照射された部分が発光する。この際に、図６に例示するアップコンバージョン発光が起こるからである。そして、赤外光１５を水平および垂直方向に走査すると、発光部分が平面的に移動するので、二次元の画像を表示することができる。図７(a)に示す例においては、赤外光１５が照射される表示部１１の面が画像表示面２０となり、図７(b)に示す例においては、赤外光１５が照射される表示部１１の面と垂直な面が画像表示面２０となりうる。
【００９４】
また本実施態様においては、蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の屈折率とが略同一であるので、蛍光体粒子分散体の透明性を向上させることができる。したがって、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば表示装置に用いる場合には、表示品質を高めることができる。
【００９５】
なお、「蛍光体粒子の屈折率と透明樹脂の屈折率とが略同一である」こと、「透明樹脂の屈折率」、蛍光体粒子の屈折率の測定方法、および、透明樹脂の屈折率の測定方法については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００９６】
さらに、本実施態様の蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものであり、例えば蛍光体粒子を透明樹脂中に練り込んだり、蛍光体粒子を透明樹脂の形成に用いられるモノマー等に分散させた後にモノマーを硬化させたりすることにより作製することができる。したがって、容易に製造可能であり、また大型化が可能である。
【００９７】
また、従来のガラスに蛍光体を析出させたものでは、蛍光体を析出させる媒体が限られるのに対し、本実施態様においては蛍光体粒子を分散させる透明樹脂は任意に選択可能であり、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。したがって、目的とする発光色を得ることが可能である。
【００９８】
なお、透明樹脂については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。以下、本実施態様の蛍光体粒子分散体の他の構成について説明する。
【００９９】
１．蛍光体粒子
本実施態様における蛍光体粒子は、母材に蛍光を発する元素等がドープされた、いわゆる付活型の蛍光体の粒子であることが好ましい。元素等の種類やドープ量により、発光の強さや色を調整することができるからである。
【０１００】
この際、蛍光体粒子に含有される蛍光を発する元素等としては、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能であり、かつ所定の範囲内の波長の光により励起されるものであれば特に限定されるものではない。このような蛍光体粒子分散体を用いた二次元表示装置では、蛍光体粒子の二段階吸収によるアップコンバージョン現象を利用することにより画像を表示することが可能となるからである。
【０１０１】
本実施態様においては特に蛍光体粒子が希土類元素を含有することが好ましい。希土類元素は、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光することが可能だからである。
【０１０２】
本実施態様に用いられる希土類元素は、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであれば特に限定されるものではない。一般的には３価のイオンとなる希土類元素を挙げることができ、中でも、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）が好適に用いられる。これらの希土類元素は、１種類で用いても、２種類以上同時に用いてもよい。
【０１０３】
また本実施態様においては、蛍光体粒子がイッテルビウム（Ｙｂ）を含有することが好ましい。イッテルビウム（Ｙｂ）は光に対する感度が良好であるので、増感剤として機能するからである。また、図５に例示するように、イッテルビウムの励起により生じたエネルギーがエネルギー移動することにより、上記希土類元素のエネルギー準位を押し上げることができる場合がある。これは、イッテルビウムのエネルギー準位と上記希土類元素のエネルギー準位とが近い場合は、エネルギーの移動が起こりうるからである。したがって、１種の波長の励起光としてイッテルビウムの励起波長の光を用い、イッテルビウムの励起により生じたエネルギーがエネルギー移動することを利用して、１種の波長の光によりアップコンバージョン発光を得ることができる。この場合、イッテルビウムが光に対する感度が良いので、効率的にアップコンバージョン発光することが可能となる。
【０１０４】
なお、希土類元素をアップコンバージョン発光させる励起光の波長の範囲、母材、蛍光体粒子の平均粒子径、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量、および、蛍光体粒子の合成方法については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１０５】
２．蛍光体粒子分散体
本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明であることが好ましい。蛍光体粒子分散体が不透明であると、二次元表示装置に用いた場合に表示品質が低下するおそれがあるからである。
なお、蛍光体粒子分散体の可視領域における平均透過率については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１０６】
また、本実施態様の蛍光体粒子分散体を例えば二次元表示装置に用いる場合、蛍光体粒子分散体の厚みは、用途に応じて適宜選択される。上記厚みが比較的薄い場合には、フレキシブルな表示装置とすることが可能であり、軽量化や小型化も可能であり、さらにはロールトゥロールで表示装置が作製可能となるので生産性が向上するという利点がある。上記厚みを比較的薄くする場合には、所望の発光輝度を得るために、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子の含有量を比較的高くすればよい。
【０１０７】
また、蛍光体粒子分散体は、基材上に形成されていてもよい。蛍光体粒子分散体は基材上に形成されている場合には、強度や耐候性を高めることができる。また、蛍光体粒子分散体を基材上に形成する場合には、蛍光体粒子分散体の厚みを比較的薄くすることが可能である。
さらに、蛍光体粒子分散体は、２枚の基材間に挟持されていてもよい。
【０１０８】
基材としては、赤外領域における透過率、具体的には７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内における透過率が比較的高いことが好ましい。このような基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を挙げることができる。
また、基材の厚みとしては、用途に応じて適宜選択される。
【０１０９】
本実施態様の蛍光体粒子分散体は、二次元表示装置の表示部等に好適に用いられる。本実施態様の蛍光体粒子分散体は透明性が高いので、表示品質に優れた二次元表示装置を得ることができるからである。
蛍光体粒子分散体を二次元表示装置の表示部に用いる場合、蛍光体粒子分散体の形態としては、スクリーン等とすることができる。
【０１１０】
なお、蛍光体粒子分散体の製造方法については、上記第１実施態様に記載したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１１１】
Ｂ．三次元表示装置
次に、本発明の三次元表示装置について説明する。本発明の三次元表示装置は、上述した蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部の周囲に配置された２つ以上の赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【０１１２】
図３に本発明の三次元表示装置の一例を示す。図３に示すように、本発明の三次元表示装置１０は、蛍光体粒子分散体からなる表示部１１と、この表示部１１の周囲に配置された２つの赤外光源１２ａ，１２ｂとを有している。赤外光源１２ａ，１２ｂはそれぞれ異なる波長の赤外光１５ａ，１５ｂを発するものである。さらに、赤外光源１２ａ，１２ｂは移動可能であり、赤外光１５ａ，１５ｂの方向を任意に変えることができる。この三次元表示装置１０では、赤外光源１２ａ，１２ｂを移動する手段が赤外光１５ａ，１５ｂの方向を制御する制御手段となっている。
【０１１３】
赤外光源１２ａ，１２ｂにより表示部１１に対して互いに異なる方向から赤外光１５ａ，１５ｂを照射し、赤外光１５ａと赤外光１５ｂとを交差させると、交差した点１３が発光する。これは、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子が、異なる波長の赤外光１５ａ，１５ｂによって励起され、すなわち例えば図２に示すように二段階吸収により励起されアップコンバージョン発光するからである。そして、赤外光源１２ａ，１２ｂは移動可能であるので、赤外光源１２ａ，１２ｂを移動させ、赤外光１５ａ，１５ｂを同期させながら水平および垂直方向に走査することにより、表示部１１内で発光点１３を前後、左右、上下に移動させることができる。これにより、本発明においては立体画像の表示が可能となる。
【０１１４】
本発明においては、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性に優れ、表示品質を向上させることができる。また、表示部の大型化が容易である。さらに、この蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。
【０１１５】
また、カラー表示が可能な三次元表示装置とする場合には、複数の発光色が得られるように蛍光体粒子分散体を調製する必要があるが、本発明においては媒体に複数の蛍光体粒子を分散させるだけで蛍光体粒子分散体を得ることができるので、カラー表示が可能な三次元表示装置の表示部を容易に得ることが可能である。
以下、本発明の三次元表示装置の各構成について説明する。
【０１１６】
１．表示部
本発明に用いられる表示部は、蛍光体粒子分散体を有するものである。
【０１１７】
上記蛍光体粒子分散体が、蛍光体粒子が透明液体に分散されてなるものである場合、蛍光体粒子分散体自体は液体状となるので、通常、表示部はセルに蛍光体粒子分散体が充填等されたものとなる。
この際、蛍光体粒子分散体を充填等するのに用いられるセルとしては、アップコンバージョン発光に影響を及ぼさないもの、具体的には発光強度を著しく低下させないものであれば特に限定されるものではない。また、セルは透明であることが好ましく、具体的には可視領域における平均透過率が比較的高いものであることが好ましい。このようなセルとしては、例えばガラスセル、石英セル、プラスチックセル等が挙げられる。
【０１１８】
一方、上記蛍光体粒子分散体が、蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものである場合、蛍光体粒子分散体自体が固体状となるので、通常は蛍光体粒子分散体自体が表示部となる。
【０１１９】
表示部の大きさとしては、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択される。
【０１２０】
２．赤外光源
本発明に用いられる赤外光源は、少なくとも２つ必要であり、表示部の周囲に配置され、赤外光が発せられるものである。
【０１２１】
赤外光源は２つ以上であれば、その数としては特に限定されない。本発明においては、二段階吸収による励起によってアップコンバージョン発光する現象を利用する場合が多いことから、例えば１色の発光を得るためには２つの赤外光源が必要となり、３色の発光を得るためには６つの赤外光源が必要となる。なお、この赤外光源は１種の波長の赤外光のみを発するものである。
【０１２２】
また、発光光源としては赤外光を発するものであれば特に限定されるものではなく、例えば半導体レーザー等を用いることができる。また、例えば図８に示すように赤外光源１２ａ，１２ｂが複数の半導体レーザーがアレイ状に配置されたレーザーアレイであってもよい。
【０１２３】
また、本発明の三次元表示装置は、例えば図３に示すように２つの赤外光源１２ａ，１２ｂから発せられたそれぞれの赤外光１５ａ，１５ｂの交差点１３を発光させるものであることから、赤外光１５ａ，１５ｂのそれぞれの方向が一直線状とならないように赤外光源１２ａ，１２ｂを配置することが好ましい。赤外光１５ａ，１５ｂの方向が一直線状になると、赤外光１５ａ，１５ｂが交差した部分は発光するので、線状に発光が観察されてしまうからである。よって、赤外光１５ａ，１５ｂを同期させながら水平および垂直方向に走査する際にも、赤外光１５ａ，１５ｂの方向が一直線状にならないように走査することが好ましい。
【０１２４】
３．制御手段
本発明における制御手段は、赤外光源から発せられた光の方向を制御するものであれば特に限定されるものではない。制御手段は、例えば図３に示すように赤外光源１２ａ，１２ｂを移動させることにより赤外光１５ａ，１５ｂの方向を制御するものであってもよく、また例えば図９に示すように赤外光源１２ａ，１２ｂの近傍に鏡１６ａ，１６ｂが配置されており、鏡１６ａ，１６ｂの角度や位置を変えることにより赤外光１５ａ，１５ｂの方向を制御するものであってもよい。
【０１２５】
Ｃ．二次元表示装置
次に、本発明の二次元表示装置について説明する。本発明の二次元表示装置は、上述した蛍光体粒子分散体を有する表示部と、上記表示部に赤外光を投射する赤外光源と、上記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【０１２６】
図７に本発明の二次元表示装置の一例を示す。図７(a)および(b)に示すように、本発明の二次元表示装置は、蛍光体粒子分散体からなる表示部１１と、この表示部１１に赤外光を投射する赤外光源１２とを有している。赤外光源１２は移動可能であり、赤外光１５の方向を任意に変えることができる。この二次元表示装置では、赤外光源１２を移動する手段が赤外光１５の方向を制御する制御手段となっている。
【０１２７】
赤外光源１２により表示部１１に対して所定の方向から赤外光１５を照射すると、照射された部分が発光する。これは、蛍光体粒子分散体中の蛍光体粒子が、赤外光１５によって励起され、すなわち例えば図６に示すように二段階吸収により励起されアップコンバージョン発光するからである。そして、赤外光源１２は移動可能であるので、赤外光源１２を移動させ、赤外光１５ｂを水平および垂直方向に走査することにより、表示部１１内で発光部分を前後、左右、上下に移動させることができる。これにより、本発明においては画像の表示が可能となる。
【０１２８】
本発明においては、表示部に上述した蛍光体粒子分散体を用いているので、透明性に優れ、表示品質を向上させることができる。また、表示部の大型化が容易である。さらに、この蛍光体粒子分散体は、蛍光体粒子が分散される媒体を任意に選択することができるので、媒体の組成によって発光色に影響が及ぼされるのを回避することができる。
【０１２９】
なお、制御手段については、上記三次元表示装置における制御手段と同様とすることができるので、ここでの説明は省略する。以下、本発明の二次元表示装置の他の構成について説明する。
【０１３０】
１．表示部
本発明に用いられる表示部は、蛍光体粒子分散体を有するものである。
蛍光体粒子分散体は蛍光体粒子が透明樹脂に分散されてなるものであり、蛍光体粒子分散体自体が固体状となるので、蛍光体粒子分散体自体が表示部となっていてもよい。また、上述したように、蛍光体粒子分散体は、基材上に形成されていてもよく、２枚の基材間に挟持されていてもよい。
【０１３１】
表示部の大きさとしては、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択される。
【０１３２】
２．赤外光源
本発明に用いられる赤外光源は、表示部に赤外光を投射するものであり、表示部の周囲に配置されるものである。
【０１３３】
赤外光源は１つ以上であればよい。
なお、赤外光源のその他の点については、上記三次元表示装置における赤外光源と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１３５】
以下、実施例および比較例を用いて本発明を具体的に説明する。
【０１３６】
［実施例１］
１．（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の合成
Ｙ９９．９ｍｏｌ％とＥｒ０．０１ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
【０１３７】
２．（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子分散体の作製
透明樹脂としては、シクロオレフィンポリマー（日本ゼオン製ゼオネックスＥ４８Ｒ）を用いた。このシクロオレフィンポリマーについて、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
上記の合成した（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子１００ｇとシクロオレフィンポリマー９００ｇとを混練させ、コンパウンド（（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子とシクロオレフィンポリマーの混練ペレット）を作製した。
作製したコンパウンドを射出成型することにより、１ｃｍ角の透明樹脂成型体（蛍光体粒子分散体）を作製した。
【０１３８】
３．評価
このようにして得られた透明樹脂成型体に二種の赤外光レーザー１、２が交差するように照射した。赤外光レーザー１には波長１５４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用し、赤外光レーザー２には波長８４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用した。その結果、赤外光レーザー１と赤外光レーザー２の交点において、Ｅｒ3+の５５０ｎｍ付近の緑色発光が観測された。
【０１３９】
［実施例２］
１．（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の合成
Ｌａ９９．９ｍｏｌ％とＥｒ０．０１ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．６０であった。
【０１４０】
２．（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子分散体の作製
透明樹脂としては、ポリスチレン（ＰＳジャパン製）を用いた。このポリスチレンについて、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．６０であった。
上記の合成した（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子１００ｇとポリスチレン９００ｇとを混練させ、コンパウンド（（Ｌａ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子とポリスチレンの混練ペレット）を作製した。
作製したコンパウンドを射出成型することにより、１ｃｍ角の透明樹脂成型体（蛍光体粒子分散体）を作製した。
【０１４１】
３．評価
このようにして得られた透明樹脂成型体に二種の赤外光レーザー１、２が交差するように照射した。赤外光レーザー１には波長１５４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用し、赤外光レーザー２には波長８４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用した。その結果、赤外光レーザー１と赤外光レーザー２の交点において、Ｅｒ3+の５５０ｎｍ付近の緑色発光が観測された。
【０１４２】
［比較例］
１．（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子の合成
Ｙ９９．９ｍｏｌ％とＥｒ０．０１ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
【０１４３】
２．（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子分散体の作製
透明樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（スミペックス製）を用いた。このポリメチルメタクリレートについて、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．４９であった。
上記の合成した（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子１００ｇとポリメチルメタクリレート９００ｇとを混練させ、コンパウンド（（Ｙ0.999，Ｅｒ0.001）Ｆ3粒子とポリメチルメタクリレートの混練ペレット）を作製した。
作製したコンパウンドを射出成型することにより、１ｃｍ角の透明樹脂成型体（蛍光体粒子分散体）を作製した。
【０１４４】
３．評価
得られた透明樹脂成型体は白濁しており、三次元表示装置の表示部として使用することは困難であった。
【０１４５】
［実施例３］
１．（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子の合成
Ｙ９９ｍｏｌ％とＥｒ１ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
【０１４６】
２．蛍光体粒子分散体の作製
透明樹脂としては、堺化学工業製ＴＭＭＰ（トリメチロールプロパントリス-3-メルカプトプロピオネート，屈折率１．５２）、および、東亞合成製アロニックスＡ−２１１Ｂ（ビスフェノールEO変性（ｎ≒２）ジアクリレート，屈折率１．５３６）を用いた。これらの透明樹脂を重量比２：３（ＴＭＭＰ：アロニックスＡ−２１１Ｂ）で混合し、１０ｗｔ％の（Ｙ0.99，Ｅｒ0.01）Ｆ3粒子を攪拌機で分散させ、光重合開始剤としてＩｒｇａｃｕｒｅ−１８４（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン，屈折率１．５２９）を用いて、混合樹脂を作製した。ＰＥＴフィルム（１２５μｍ厚、東洋紡製Ａ４３００）上に混合樹脂を流し込み、ＵＶ硬化により、１ｃｍ角の透明樹脂成型体（蛍光体粒子分散体）を作製した。なお、上記混合樹脂のＵＶ硬化後の屈折率を、アタゴ社製アッベ屈折計ＮＡＲ−１Ｔ ＳＯＬＩＤにより測定したところ、約１．５４であった。
【０１４７】
３．評価
このようにして得られた透明樹脂成型体に二種の赤外光レーザー１、２が交差するように照射した。赤外光レーザー１には波長１５４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用し、赤外光レーザー２には波長８４０ｎｍ付近の半導体レーザーを使用した。その結果、赤外光レーザー１と赤外光レーザー２の交点において、Ｅｒ3+の５５０ｎｍ付近の緑色発光が観測された。
【０１４８】
［実施例４］
１．（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子の合成
Ｙ８１ｍｏｌ％とＥｒ１ｍｏｌ％とＹｂ１８ｍｏｌ％とを配合したフッ化物（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子を作製した。ＳＥＭおよびＸＲＤの測定結果より、（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子であることが確認された。
この（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子について、上述した測定方法により屈折率を測定したところ、約１．５３であった。
【０１４９】
２．蛍光体粒子分散体の作製
透明樹脂としては、堺化学工業製ＴＭＭＰ（トリメチロールプロパントリス-3-メルカプトプロピオネート，屈折率１．５２）、および、東亞合成製アロニックスＡ−２１１Ｂ（ビスフェノールEO変性（ｎ≒２）ジアクリレート，屈折率１．５３６）を用いた。これらの透明樹脂を重量比２：３（ＴＭＭＰ：アロニックスＡ−２１１Ｂ）で混合し、１０ｗｔ％の（Ｙ0.81，Ｅｒ0.01，Ｙｂ0.18）Ｆ3粒子を攪拌機で分散させ、光重合開始剤としてＩｒｇａｃｕｒｅ−１８４（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン，屈折率１．５２９）を用いて、混合樹脂を作製した。ＰＥＴフィルム（１２５μｍ厚、東洋紡製Ａ４３００）上に混合樹脂を流し込み、ＵＶ硬化により１．０ｍｍ厚（ＰＥＴフィルムの厚みを含む。）の蛍光体粒子分散体を作製した。なお、上記混合樹脂のＵＶ硬化後の屈折率を、アタゴ社製アッベ屈折計ＮＡＲ−１Ｔ ＳＯＬＩＤにより測定したところ、約１．５４であった。
【０１５０】
３．評価
このようにして得られた蛍光体粒子分散体に、波長９８０ｎｍ付近の半導体レーザーを照射し、５５０ｎｍ付近の緑色発光が観測された。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図２】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図３】本発明の三次元表示装置の一例を示す斜視図である。
【図４】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図５】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図６】アップコンバージョン発光を説明するための説明図である。
【図７】本発明の二次元表示装置の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の三次元表示装置の他の例を示す斜視図である。
【図９】本発明の三次元表示装置の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０ … 三次元表示装置
１１ … 表示部
１２，１２ａ，１２ｂ … 赤外光源
１５，１５ａ，１５ｂ … 赤外光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、
前記蛍光体粒子の屈折率と前記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とする蛍光体粒子分散体。
【請求項２】
前記蛍光体粒子が、前記７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項３】
前記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、前記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることを特徴とする請求項２に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項４】
前記希土類元素が、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）からなる群から選択される少なくとも１つ以上の希土類元素であることを特徴とする請求項３に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項５】
三次元表示装置の表示部に用いられることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれかに記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項６】
前記蛍光体粒子が、前記７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項７】
前記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、前記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることを特徴とする請求項６に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項８】
前記希土類元素が、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）からなる群から選択される少なくとも１つ以上の希土類元素であることを特徴とする請求項７に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項９】
前記蛍光体粒子がイッテルビウム（Ｙｂ）をさらに含有することを特徴とする請求項８に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項１０】
二次元表示装置の表示部に用いられることを特徴とする請求項５から請求項９までのいずれかに記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項１１】
請求項２から請求項５までのいずれかに記載の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、前記表示部の周囲に配置された２つ以上の赤外光源と、前記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする三次元表示装置。
【請求項１２】
請求項６から請求項１０までのいずれかに記載の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、前記表示部に赤外光を投射する赤外光源と、前記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする二次元表示装置。
【請求項１】
７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光する蛍光体粒子が、透明液体または透明樹脂に分散されてなる蛍光体粒子分散体であって、
前記蛍光体粒子の屈折率と前記透明液体または透明樹脂の屈折率とが略同一であることを特徴とする蛍光体粒子分散体。
【請求項２】
前記蛍光体粒子が、前記７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、２種以上の異なる波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項３】
前記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、前記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることを特徴とする請求項２に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項４】
前記希土類元素が、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）からなる群から選択される少なくとも１つ以上の希土類元素であることを特徴とする請求項３に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項５】
三次元表示装置の表示部に用いられることを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれかに記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項６】
前記蛍光体粒子が、前記７００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内の波長のうち、１種の波長の光により励起されてアップコンバージョン発光するものであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項７】
前記蛍光体粒子が希土類元素を含有し、前記蛍光体粒子の母材がハロゲン化物であることを特徴とする請求項６に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項８】
前記希土類元素が、エルビウム（Ｅｒ）、ホロミウム（Ｈｏ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）およびセリウム（Ｃｅ）からなる群から選択される少なくとも１つ以上の希土類元素であることを特徴とする請求項７に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項９】
前記蛍光体粒子がイッテルビウム（Ｙｂ）をさらに含有することを特徴とする請求項８に記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項１０】
二次元表示装置の表示部に用いられることを特徴とする請求項５から請求項９までのいずれかに記載の蛍光体粒子分散体。
【請求項１１】
請求項２から請求項５までのいずれかに記載の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、前記表示部の周囲に配置された２つ以上の赤外光源と、前記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする三次元表示装置。
【請求項１２】
請求項６から請求項１０までのいずれかに記載の蛍光体粒子分散体を有する表示部と、前記表示部に赤外光を投射する赤外光源と、前記赤外光源から発せられた光の方向を制御する制御手段とを有することを特徴とする二次元表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２６６６２８（Ｐ２００８−２６６６２８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８１４１６（Ｐ２００８−８１４１６）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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