(57)【要約】【課題】光の利用効率に優れ、液晶ディスプレイの照明光に適した光を生成することが可能な波長変換デバイス、照明ユニット、液晶モジュール及び照明方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る波長変換デバイスは、波長変換層と、出射側反射層とを具備する。波長変換層は、光入射面と光出射面を有し、第１の波長帯域の波長を有する第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光と第３の波長帯域の波長を有する第３の光に変換し、第２の光を第２の光に再変換し、第３の光を第３の光に再変換する。出射側反射層は、光出射面に積層され、第１の光を透過し、第２の光のうち、第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射し、第３の光のうち、第３の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面と、前記光入射面と反対側の光出射面を有し、第１の波長帯域の波長を有する第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光と第３の波長帯域の波長を有する第３の光に変換し、前記第２の光を前記第２の光に再変換し、前記第３の光を前記第３の光に再変換する波長変換層と、
前記光出射面に積層され、前記第１の光を透過し、前記第２の光のうち、前記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、前記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射し、前記第３の光のうち、前記第３の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、前記第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する出射側反射層と
を具備する波長変換デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の波長変換デバイスであって、
前記光入射面に積層され、前記第１の光を透過し、前記第１の波長帯域以外の波長を有する光を反射する入射側反射層
をさらに具備する波長変換デバイス。
【請求項３】
請求項１に記載の波長変換デバイスであって、
前記出射側反射層は、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、９０％以上の光透過率である波長帯域が６４ｎｍ以下である
波長変換デバイス。
【請求項４】
請求項１に記載の波長変換デバイスであって、
前記波長変換層は、前記第１の光及び前記第２の光を吸収して前記第２の光を放出する第１の発光材料と、前記第１の光及び前記第３の光を吸収して前記第３の光を放出する第２の発光材料とを含む
波長変換デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の波長変換デバイスであって、
前記第１の波長帯域は、青色波長帯域であり、
前記第２の波長帯域は、緑色波長帯域であり、
前記第３の波長帯域は、赤色波長帯域である
波長変換デバイス。
【請求項６】
請求項１に記載の波長変換デバイスであって、
前記出射側反射層は、多層反射膜である
波長変換デバイス。
【請求項７】
請求項２に記載の波長変換デバイスであって、
前記入射側反射層は、多層反射膜である
波長変換デバイス。
【請求項８】
光入射面と、前記光入射面と反対側の光出射面を有し、第１の波長帯域の波長を有する第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光に変換し、前記第２の光を前記第２の光に再変換する波長変換層と、
前記光出射面に積層され、前記第１の光を透過し、前記第２の光のうち、前記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、前記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する出射側反射層と
を具備する波長変換デバイス。
【請求項９】
請求項８に記載の波長変換デバイスであって、
前記光入射面に積層され、前記第１の光を透過し、前記第１の波長帯域以外の波長を有する光を反射する入射側反射層
をさらに具備する波長変換デバイス
【請求項１０】
第１の波長帯域の波長を有する第１の光を放出する光源と、
光入射面と、前記光入射面と反対側の光出射面を有し、前記第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光と第３の波長帯域の波長を有する第３の光に変換し、前記第２の光を前記第２の光に再変換し、前記第３の光を前記第３の光に再変換する波長変換層と、前記光出射面に積層され、前記第１の光を透過し、前記第２の光のうち、前記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、前記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射し、前記第３の光のうち、前記第３の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、前記第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する出射側反射層とを備える波長変換デバイスと
を具備する照明ユニット。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明ユニットであって、
前記波長変換デバイスは、さらに、前記光入射面に積層され、前記第１の光を透過し、前記第１の波長帯域以外の波長を有する光を反射する入射側反射層を備える
照明ユニット。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の照明ユニットであって、
前記光源から放出された前記第１の光が入射したときに前記波長変換デバイスから出射される光のスペクトルは、短波長側から第１のピーク、第２のピーク及び第３のピークを有し、前記第１のピーク、前記第２のピーク及び前記第３のピークのピーク値の平均値は、前記光源から放出された前記第１の光のピーク強度を１として０．０２３以上０．３３以下である。
照明ユニット。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載の照明ユニットであって、
前記光源から放出された前記第１の光が入射したときに前記波長変換デバイスから出射される光のスペクトルは、短波長側から第１のピーク、第２のピーク及び第３のピークを有し、前記第２のピークと前記第３のピークの間のバレーの最小値の、前記第２のピークのピーク値と前記第３のピークのピーク値の平均値に対する比率は、０以上０．４以下である
照明ユニット。
【請求項１４】
第１の波長帯域の波長を有する第１の光を放出する光源と、
光入射面と、前記光入射面と反対側の光出射面を有し、前記第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光と第３の波長帯域の波長を有する第３の光に変換し、前記第２の光を前記第２の光に再変換し、前記第３の光を前記第３の光に再変換する波長変換層と、前記光出射面に積層され、前記第１の光を透過し、前記第２の光のうち、前記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、前記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射し、前記第３の光のうち、前記第３の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、前記第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する出射側反射層とを備える波長変換デバイスと、
前記第１の波長帯域を透過波長帯域とする第１のカラーフィルタと、前記第４の波長帯域を透過波長帯域とする第３のカラーフィルタと、前記第５の波長帯域を透過波長帯域とする第３のカラーフィルタとを備える液晶パネルと
を具備する液晶モジュール。
【請求項１５】
請求項１４に記載の液晶モジュールであって、
前記波長変換デバイスは、さらに、前記光入射面に積層され、前記第１の光を透過し、前記第１の波長帯域以外の波長を有する光を反射する入射側反射層を備える
液晶モジュール。
【請求項１６】
光入射面と、前記光入射面と反対側の光出射面を有し、第１の波長帯域の波長を有する第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光と第３の波長帯域の波長を有する第３の光に変換し、前記第２の光を前記第２の光に再変換し、前記第３の光を前記第３の光に再変換する波長変換層と、前記光出射面に積層され、前記第１の光を透過し、前記第２の光のうち、前記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、前記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射し、前記第３の光のうち、前記第３の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、前記第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する出射側反射層とを備える波長変換デバイスの前記光入射面に、前記第１の光を入射させる
照明方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイの照明光の生成に利用することが可能な波長変換デバイス、当該波長変換デバイスを備える照明ユニット、当該照明ユニットを備える液晶モジュール及び照明方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイの光源として、蛍光体ランプや白熱灯に代わり、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）やレーザーダイオード等の次世代の光源が注目されている。このような光源を利用した液晶照明デバイスの構成として、光源から放出された光に対して波長変換を施し、照明光を生成するものがある。光源から放出された光は、蛍光体等の発光体に入射し、他の波長帯域の波長を有する光に変換される。光源から放出された光の一部と、発光体から放出された光は照明光として液晶パネルに入射する。
【０００３】
液晶パネルには、赤色、緑色あるいは青色等の各色のカラーフィルタを備える多数の画素が設けられており、液晶パネルに入射した照明光は、いずれかのカラーフィルタを透過することによって、各画素の出射光となる。このため、輝度や色域といった液晶ディスプレイの性能は、照明光による影響が大きく、性能向上のために各種の照明デバイスの構成が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、発光体（光源）の近傍に設けられた蛍光体を用いて波長変換を行うバックライト装置が開示されている。発光体の周囲には発光体の放出光を蛍光体へ導く反射体が設けられ、放出光の利用効率を向上させている。また、バックライト装置と液晶パネルの間には拡散シートが設けられ、放出光の一部を再帰させて蛍光体による光吸収量を増加させ、蛍光体による変換光量を増加させる構成となっている。
【０００５】
また、特許文献２には、蛍光体を含む蛍光反射フィルムを供える表示装置が開示されている。光源から放出された光は導光体によって蛍光反射フィルムに導入され、蛍光反射フィルムの放出光は当該導体を介して液晶パネルに導入される。蛍光反射フィルムの導光体とは反対側には反射フィルムが設けられ、蛍光反射フィルムの放出光を液晶パネルに向けて反射する構成となっている。
【０００６】
また、特許文献３には、光源放出光の波長を変換し、又は特定の波長を吸収する調光層を備える照明装置が開示されている。調光層と液晶パネルの間には光を拡散させる拡散シートが設けられ、調光層から放出された光を拡散シートで再帰させ、調光層での吸収効率を向上させる構成となっている。導光板の調光層とは反対側には反射シートが設けられている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、入射光を異なる色の光に変換する色変換層とカラーフィルタが組み合わされた構造と、光反射性を有する遮光層が交互に配置された色変換フィルターが開示されている。色変換層から放出された光は遮光層によって隣接する色変換層への進入が防止され、カラーフィルタを透過して放出される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１２３９６９号公報
【特許文献２】特開２００８−１０８５２３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５５９９９号公報
【特許文献４】特開２００２−３１８５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成では、光再帰機能を拡散シートが担うため、波長変換された光も一部が再帰されて蛍光体に再入射する。このため、波長変換された光の利用効率が小さい。また、反射体と蛍光体の間に発光体が位置するため、反射体の反射光が発光体によって阻害され、この点でも光の利用効率が小さい。
【００１０】
また、特許文献２の構成では、蛍光体からの放出光を蛍光体に再帰する機能がなく、また、蛍光体の存在領域が限られるため、蛍光体の吸収効率が低く、変換効率が低い。そのため光源には白色ＬＥＤを利用する必要があり、波長変換機能は波長の微調整にとどまっている。
【００１１】
また、特許文献３の構成では、特許文献１の構成と同様に、光再帰機能を拡散シートが担うため、波長変換された光も一部が再帰されて蛍光体に再入射する。このため、波長変換された光の利用効率が小さい。また、調光層から放出され、導光板側に進行した光は反射シートによって調子光層側に反射する構成であるが、導光板による拡散等によって、反射光の損失が発生する。
【００１２】
さらに、特許文献４の構成では、色変換層からの放出光がカラーフィルタを透過するため、放出光の一部がカラーフィルタによって除去され、非効率である。また、特許文献４の構成は有機ＥＬ（Electro Luminescence）用であり、液晶ディスプレイの照明光源として利用することはできない。液晶ディスプレイではカラーフィルタは対向する２枚の偏光板の間に配置される必要があるが、特許文献４の構成では入射した偏光が色変換層で解消されてしまうためである。
【００１３】
このように、光源から放出された光に蛍光体等を利用して波長変換を施し、液晶ディスプレイの照明光として利用する構成においては、光の利用効率という観点では不十分であった。特に、蛍光体等から放出される光はその波長帯域が広く、カラーフィルタの透過波長帯域に含まれない波長の光はカラーフィルタによって除去されてしまう。一方でカラーフィルタの透過波長帯域を大きくすれば、光の利用効率は高くなるものの、カラーフィルタの透過光に幅広い波長帯域の光が含まれてしまい、液晶ディスプレイの色再現性が低下するという問題がある。
【００１４】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、光の利用効率に優れ、液晶ディスプレイの照明光に適した光を生成することが可能な波長変換デバイス、照明ユニット、液晶モジュール及び照明方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る波長変換デバイスは、波長変換層と、出射側反射層とを具備する。
上記波長変換層は、光入射面と、上記光入射面と反対側の光出射面を有し、第１の波長帯域の波長を有する第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光と第３の波長帯域の波長を有する第３の光に変換し、上記第２の光を上記第２の光に再変換し、上記第３の光を上記第３の光に再変換する。
上記出射側反射層は、上記光出射面に積層され、上記第１の光を透過し、上記第２の光のうち、上記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、上記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射し、上記第３の光のうち、上記第３の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、上記第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する。
【００１６】
この構成によれば、波長変換層に第１の光が入射すると、波長変換層から第２の光と第３の光が放出される。出射側反射層は、第２の光のうち、第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する。その反射光は、再び波長変換層に入射し、波長変換層において第２の光に再変換される。再変換により放出された第２の光のうち、第４の波長帯域の波長を有する光は出射側反射層を透過し、第４の波長帯域に含まれない波長を有する光は出射側反射層により反射される。これにより、波長変換層からは、波長変換層において放出される第２の光の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光が出射する。一方、第２の光のうち出射側反射層によって反射された光は無駄になるわけではなく、第２の光の再変換に利用される。このため、波長変換デバイスからは、第２の光より波長帯域が狭く、強度が大きい光が出射される。第３の光についても同様に、出射側反射層は、第３の光のうち、第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する。その反射光は、再び波長変換層に入射し、波長変換層において第３の光に再変換される。再変換により放出された第３の光のうち、第５の波長帯域の波長を有する光は出射側反射層を透過し、第５の波長帯域に含まれない波長を有する光は出射側反射層により反射される。これにより、波長変換層からは、波長変換層において放出される第３の光の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光が出射する。一方、第３の光のうち出射側反射層によって反射された光は無駄になるわけではなく、第３の光の再変換に利用される。このため、波長変換デバイスからは、第３の光より波長帯域が狭く、強度が大きい光が出射される。また、第１の光のうち、第２の光及び第３の光に変換されなかった光も波長変換デバイスから出射されるが、第１の光は波長変換デバイスに入射する光であり、光源の放出光とすることができるため、比較的狭い波長帯域を有している。このように、上記構成を有する波長変換デバイスからは、波長帯域が狭く、強度の高い光が放出されるため、液晶パネルの輝度を向上させ、かつ液晶パネルの色域を改善することが可能である。
【００１７】
上記波長変換デバイスは、上記光入射面に積層され、上記第１の光を透過し、上記第１の波長帯域以外の波長を有する光を反射する入射側反射層をさらに具備していてもよい。
【００１８】
この構成によれば、波長変換デバイスに入射した第１の光は入射側反射層を透過して波長変換層に到達する。上記のように波長変換層において放出された第２の光と第３の光のうち、出射側反射層とは反対方向、即ち、入射側反射層に向けて進行する光は入射側反射層によって反射され、波長変換層に再導入される。これにより、波長変換層において放出される第２の光と第３の光が入射側反射層側から放出されてしまうことを防止し、光の利用効率を向上させることが可能である。
【００１９】
上記出射側反射層は、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、９０％以上の光透過率である波長帯域が６４ｎｍ以下であってもよい。
【００２０】
上記第４の波長帯域及び第５の波長帯域が狭いと出射側反射層から出射される光の波長帯域が狭くなり、液晶パネルの色域が向上する。具体的には、５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長帯域において、９０％以上の光透過率である波長帯域が６４ｎｍ以下である場合、液晶パネルの色域を向上させることが可能である。
【００２１】
上記波長変換層は、上記第１の光及び上記第２の光を吸収して上記第２の光を放出する第１の発光材料と、上記第１の光及び上記第３の光を吸収して上記第３の光を放出する第２の発光材料とを含んでもよい。
【００２２】
この構成によれば波長変換層に入射した第１の光が第１の発光材料に吸収されると、第１の発光材料から第２の光が放出され、波長変換層に入射した第１の光が第２の発光材料に吸収されると、第２の発光材料から第３の光が放出される。また、出射側反射層で反射された第２の光が第１の発光材料に吸収されると、第１の発光材料から第２の光が放出され、出射側反射層で反射された第３の光が第２の発光材料に吸収されると、第２の発光材料から第３の光が放出される。出射側反射層で反射された第２の光及び第３の光が、新たな第２の光及び第３の光の生成に利用されるため、光の利用効率を向上させることが可能である。
【００２３】
上記第１の波長帯域は、青色波長帯域であり、
上記第２の波長帯域は、緑色波長帯域であり、
上記第３の波長帯域は、赤色波長帯域であってもよい。
【００２４】
この構成によれば、出射側反射層からは、青色波長帯域の光である第１の光と、緑色波長帯域である第４の波長帯域（第２の波長帯域より狭い波長帯域）の波長を有する光と、赤色波長帯域である第５の波長帯域（第３の波長帯域より狭い波長帯域）の波長を有する光が出射される。このため、この波長変換デバイスは、赤色、緑色及び青色の各色のカラーフィルタを備える液晶パネルの照明光の生成に利用することが可能である。
【００２５】
上記出射側反射層は、多層反射膜であってもよい。
【００２６】
低屈折率層と高屈折率層が交互に積層された多層反射膜は、材料、層厚、積層数等によって反射波長と透過波長を調整することが可能である。このため、多層反射膜を出射側反射層として利用することができる。また、多層反射膜は光の吸収を生じず、出射側反射層による光の損失を防止することが可能である。
【００２７】
上記入射側反射層は、多層反射膜であってもよい。
【００２８】
上記のように多層反射膜は、反射波長と透過波長を調整することが可能である。このため、多層反射膜を入射側反射層として利用することができる。また、入射側反射層による光の損失を防止することが可能である。
【００２９】
上記目的を達成するため、本発明の別の形態に係る波長変換デバイスは、波長変換層と、出射側反射層とを具備する。
上記波長変換層は、光入射面と、上記光入射面と反対側の光出射面を有し、第１の波長帯域の波長を有する第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光に変換し、上記第２の光を上記第２の光に再変換する。
上記出射側反射層は、上記光出射面に積層され、上記第１の光を透過し、上記第２の光のうち、上記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、上記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する。
【００３０】
この構成によれば、波長変換層に第１の光が入射すると、波長変換層から第２の光が放出される。出射側反射層は、第２の光のうち、第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する。その反射光は、再び波長変換層に入射し、波長変換層において第２の光に再変換される。再変換により放出された第２の光のうち、第４の波長帯域の波長を有する光は出射側反射層を透過し、第４の波長帯域に含まれない波長を有する光は出射側反射層により反射される。これにより、波長変換層からは、波長変換層において放出される第２の光の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光が出射する。一方、第２の光のうち出射側反射層によって反射された光は無駄になるわけではなく、第２の光の再変換に利用される。このため、波長変換デバイスからは、第２の光より波長帯域が狭く、強度が大きい光が出射される。また、第１の光のうち、第２の光に変換されなかった光も波長変換デバイスから出射されるが、第１の光は波長変換デバイスに入射する光であり、光源の放出光とすることができるため、比較的狭い波長帯域を有している。このように、上記構成を有する波長変換デバイスからは、波長帯域が狭く、強度の高い光が放出されるため、液晶パネルの輝度を向上させ、かつ液晶パネルの色域を改善することが可能である。
【００３１】
上記波長変換デバイスは、上記光入射面に積層され、上記第１の光を透過し、上記第１の波長帯域以外の波長を有する光を反射する入射側反射層をさらに具備していてもよい。
【００３２】
この構成によれば、波長変換デバイスに入射した第１の光は入射側反射層を透過して波長変換層に到達する。上記のように波長変換層において放出された第２の光のうち、出射側反射層とは反対方向、即ち、入射側反射層に向けて進行する光は入射側反射層によって反射され、波長変換層に再導入される。これにより、波長変換層において放出される第２の光が入射側反射層側から放出されてしまうことを防止し、光の利用効率を向上させることが可能である。
【００３３】
上記目的を達成するため、本発明の別の形態に係る照明ユニットは、光源と、波長変換デバイスとを具備する。
上記光源は、第１の波長帯域の波長を有する第１の光を放出する。
上記波長変換デバイスは、光入射面と、上記光入射面と反対側の光出射面を有し、上記第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光と第３の波長帯域の波長を有する第３の光に変換し、上記第２の光を上記第２の光に再変換し、上記第３の光を上記第３の光に再変換する波長変換層と、上記光出射面に積層され、上記第１の光を透過し、上記第２の光のうち、上記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、上記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射し、上記第３の光のうち、上記第３の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、上記第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する出射側反射層とを備える。
【００３４】
この構成によれば、光源から放出された第１の光は、波長変換デバイスに入射し、波長変換デバイスからは、上記のように波長帯域が狭く、強度の高い光が放出される。これにより、上記照明ユニットを液晶パネルの照明に利用することで、液晶パネルの輝度を向上させ、かつ液晶パネルの色域を改善することが可能である。
【００３５】
上記波長変換デバイスは、さらに、上記光入射面に積層され、上記第１の光を透過し、上記第１の波長帯域以外の波長を有する光を反射する入射側反射層を備えていてもよい。
【００３６】
この構成によれば、波長変換層において放出される第２の光と第３の光が入射側反射層側から放出されてしまうことを防止し、光の利用効率を向上させることが可能である。
【００３７】
上記光源から放出された上記第１の光が入射したときに上記波長変換デバイスから出射される光のスペクトルは、短波長側から第１のピーク、第２のピーク及び第３のピークを有し、上記第１のピーク、上記第２のピーク及び上記第３のピークのピーク値の平均値は、上記光源から放出された上記第１の光のピーク強度を１として０．０２３以上０．３３以下であってもよい。
【００３８】
波長変換デバイスから出射される光のスペクトルにおける第１のピーク、第２のピーク及び第３のピークはそれぞれ、第１の光、第４の波長帯域の波長を有する光と、第５の波長帯域の波長を有する光に由来するピークである。したがって、第１のピーク、第２のピーク及び第３のピークをそれぞれ透過波長帯域とするカラーフィルタを備える液晶パネルに、波長変換デバイスから出射される光が入射すると、第１のピーク、第２のピーク及び第３のピークのピーク値が大きい程、液晶パネルの輝度が向上する。具体的には、第１のピーク、第２のピーク及び第３のピークのピーク値の平均値が０．０２３以上０．３３以下である場合、液晶パネルの輝度を向上させることが可能である。
【００３９】
上記光源から放出された上記第１の光が入射したときに上記波長変換デバイスから出射される光のスペクトルは、短波長側から第１のピーク、第２のピーク及び第３のピークを有し、上記第２のピークと上記第３のピークの間のバレーの最小値の、上記第２のピークのピーク値と上記第３のピークのピーク値の平均値に対する比率は、０以上０．４以下であってもよい。
【００４０】
上記比率は第２のピークと第３のピークの間のバレーの陥没度合いを示す。この陥没度合いが大きいと、第１のピーク、第２のピーク及び第３のピークをそれぞれ透過波長帯域とするカラーフィルタを備える液晶パネルに波長変換デバイスから出射される光が入射した場合、カラーフィルタの透過光の波長帯域が狭くなり、液晶パネルの色域が改善する。具体的には、上記比率が０以上０．４以下である場合、液晶パネルの色域を改善させることが可能である。
【００４１】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る液晶モジュールは、光源と、波長変換デバイスと、液晶パネルとを具備する。
上記光源は、第１の波長帯域の波長を有する第１の光を放出する。
上記波長変換デバイスは、光入射面と、上記光入射面と反対側の光出射面を有し、上記第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光と第３の波長帯域の波長を有する第３の光に変換し、上記第２の光を上記第２の光に再変換し、上記第３の光を上記第３の光に再変換する波長変換層と、上記光出射面に積層され、上記第１の光を透過し、上記第２の光のうち、上記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、上記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射し、上記第３の光のうち、上記第３の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、上記第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する出射側反射層とを備える。
上記液晶パネルは、上記第１の波長帯域を透過波長帯域とする第１のカラーフィルタと、上記第４の波長帯域を透過波長帯域とする第３のカラーフィルタと、上記第５の波長帯域を透過波長帯域とする第３のカラーフィルタとを備える。
【００４２】
上記のように、光源から放出された光が波長変換デバイスに入射すると、波長変換デバイスからは、第１の光、第４の波長帯域の波長を有する光及び第５の波長帯域の波長を有する光が出射する。これらの光はいずれも波長帯域が狭く、強度が高い光である。したがって、第１の波長帯域、第４の波長帯域及び第５の波長大域をそれぞれ透過波長帯域とするカラーフィルタを備える液晶パネルに波長変換デバイスの出射光が入射すると、液晶パネルの輝度を向上させ、色域を改善することが可能である。
【００４３】
上記波長変換デバイスは、さらに、上記光入射面に積層され、上記第１の光を透過し、上記第１の波長帯域以外の波長を有する光を反射する入射側反射層を備える
液晶モジュール。
【００４４】
この構成によれば、波長変換層において放出される第２の光と第３の光が入射側反射層側から放出されてしまうことを防止し、光の利用効率を向上させることが可能である。
【００４５】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る照明方法は、光入射面と、上記光入射面と反対側の光出射面を有し、第１の波長帯域の波長を有する第１の光を第２の波長帯域の波長を有する第２の光と第３の波長帯域の波長を有する第３の光に変換し、上記第２の光を上記第２の光に再変換し、上記第３の光を上記第３の光に再変換する波長変換層と、上記光出射面に積層され、上記第１の光を透過し、上記第２の光のうち、上記第２の波長帯域より狭い第４の波長帯域の波長を有する光を透過し、上記第４の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射し、上記第３の光のうち、上記第３の波長帯域より狭い第５の波長帯域の波長を有する光を透過し、上記第５の波長帯域に含まれない波長を有する光を反射する出射側反射層とを備える波長変換デバイスの上記光入射面に、上記第１の光を入射させる。
【００４６】
この方法によれば、上記構成を有する波長変換デバイスからは、波長帯域が狭く、強度の高い光が放出されるため、液晶パネルの輝度を向上させ、かつ液晶パネルの色域を改善することが可能である。
【発明の効果】
【００４７】
以上のように本発明によれば、光の利用効率に優れ、液晶ディスプレイの照明光に適した光を生成することが可能な波長変換デバイス、照明ユニット、液晶モジュール及び照明方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶モジュールの模式図である。
【図２】同液晶モジュールの各構成における入射光及び出射光を示す模式図である。
【図３】同液晶モジュールの光源から放出される光のスペクトルの例である。
【図４】同液晶モジュールの波長変換デバイスを示す模式図である。
【図５】同液晶モジュールの入射側反射層の透過／反射スペクトルの例である。
【図６】同液晶モジュールの入射側反射層の構造の模式図である。
【図７】同液晶モジュールの入射側反射層の構造の模式図である。
【図８】同液晶モジュールの入射側反射層への入射光及び入射側反射層からの出射光を示す模式図である。
【図９】同液晶モジュールの波長変換層の構造の模式図である。
【図１０】同液晶モジュールの波長変換層における波長変換を示す模式図である。
【図１１】同液晶モジュールにおける第１の光、第２の光及び第３の光の発光スペクトルの例である。
【図１２】同液晶モジュールの波長変換層における第１発光材料及び第２発光材料の吸収スペクトルである。
【図１３】同液晶モジュールの波長変換層への入射光及び波長変換層からの出射光を示す模式図である。
【図１４】同液晶モジュールの出射側反射層の透過／反射スペクトルの例である。
【図１５】同液晶モジュールの出射側反射層への入射光及び出射側反射層からの出射光を示す模式図である。
【図１６】同液晶モジュールの動作を示す模式図である。
【図１７】同液晶モジュールの波長変換層における波長変換を示す模式図である。
【図１８】同液晶モジュールの波長変換層における波長変換を示す模式図である。
【図１９】同液晶モジュールの波長変換デバイスから出射される照明光の発光スペクトルである。
【図２０】同液晶モジュールの液晶パネルが備えるカラーフィルタの透過スペクトルの例である。
【図２１】同液晶モジュールの液晶パネルの第１カラーフィルタの透過光のスペクトルである。
【図２２】同液晶モジュールの液晶パネルの第２カラーフィルタの透過光のスペクトルである。
【図２３】同液晶モジュールの液晶パネルの第３カラーフィルタの透過光のスペクトルである。
【図２４】同液晶モジュールの液晶パネルの全画素点灯時のスペクトルである。
【図２５】本発明の第２の実施形態に係る液晶モジュールの模式図である。
【図２６】同液晶モジュールの各構成における入射光及び出射光を示す模式図である。
【図２７】同液晶モジュールの波長変換デバイスを示す模式図である。
【図２８】同液晶モジュールの波長変換層への入射光及び波長変換層からの出射光を示す模式図である。
【図２９】同液晶モジュールの出射側反射層への入射光及び出射側反射層からの出射光を示す模式図である。
【図３０】同液晶モジュールの動作を示す模式図である。
【図３１】本発明の実施例に係る液晶モジュールにおいて光源から放出される光のスペクトルの例である。
【図３２】同液晶モジュールにおける波長変換層の発光材料の波長及び半値幅を示す表である。
【図３３】同液晶モジュールにおける波長変換層（材料Ａ）に含まれる発光材料の発光スペクトルである。
【図３４】同液晶モジュールにおける波長変換層（材料Ｂ）に含まれる発光材料の発光スペクトルである。
【図３５】同液晶モジュールにおける入射側反射層の構造を示す模式図である。
【図３６】同液晶モジュールにおける入射側反射層（In-1)の透過／反射スペクトルである。
【図３７】同液晶モジュールにおける入射側反射層（In-2)の透過／反射スペクトルである。
【図３８】同液晶モジュールにおける入射側反射層（In-3)の透過／反射スペクトルである。
【図３９】同液晶モジュールにおける入射側反射層（In-4)の透過／反射スペクトルである。
【図４０】同液晶モジュールにおける出射側反射層の構造を示す模式図である。
【図４１】同液晶モジュールにおける出射側反射層（Out-1)の透過／反射スペクトルである。
【図４２】同液晶モジュールにおける出射側反射層（Out-2)の透過／反射スペクトルである。
【図４３】同液晶モジュールにおける出射側反射層（Out-3)の透過／反射スペクトルである。
【図４４】同液晶モジュールにおける出射側反射層（Out-4)の透過／反射スペクトルである。
【図４５】同液晶モジュールにおける波長変換デバイスの構造を示す表である。
【図４６】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル１）が備えるカラーフィルタの透過スペクトルである。
【図４７】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル２）が備えるカラーフィルタの透過スペクトルである。
【図４８】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル３）が備えるカラーフィルタの透過スペクトルである。
【図４９】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル１−３）が備えるカラーフィルタ（赤）の透過スペクトルである。
【図５０】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル１−３）が備えるカラーフィルタ（緑）の透過スペクトルである。
【図５１】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル１−３）が備えるカラーフィルタ（青）の透過スペクトルである。
【図５２】同液晶モジュールにおける液晶パネル出射光の色度図である。
【図５３】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル１）についての計算結果である。
【図５４】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル１、材料Ａ）についてのピーク強度と輝度の関係を示すグラフである。
【図５５】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル１、材料Ｂ）についてのピーク強度と輝度の関係を示すグラフである。
【図５６】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル１、材料Ａ）についてのバレー陥没度合いと色域の関係を示すグラフである。
【図５７】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル１、材料Ｂ）についてのバレー陥没度合いと色域の関係を示すグラフである。
【図５８】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル２）についての計算結果である。
【図５９】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル２、材料Ａ）についてのピーク強度と輝度の関係を示すグラフである。
【図６０】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル２、材料Ｂ）についてのピーク強度と輝度の関係を示すグラフである。
【図６１】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル２、材料Ａ）についてのバレー陥没度合いと色域の関係を示すグラフである。
【図６２】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル２、材料Ｂ）についてのバレー陥没度合いと色域の関係を示すグラフである。
【図６３】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル３）についての計算結果である。
【図６４】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル３、材料Ａ）についてのピーク強度と輝度の関係を示すグラフである。
【図６５】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル３、材料Ｂ）についてのピーク強度と輝度の関係を示すグラフである。
【図６６】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル３、材料Ａ）についてのバレー陥没度合いと色域の関係を示すグラフである。
【図６７】同液晶モジュールにおける液晶パネル(パネル３、材料Ｂ）についてのバレー陥没度合いと色域の関係を示すグラフである。
【図６８】同液晶モジュールにおける出射側反射層の高透過率領域と液晶パネルの色域の関係を示す表である。
【図６９】同液晶モジュールにおける出射側反射層の高透過率領域と液晶パネルの色域の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る液晶モジュールについて説明する。
【００５０】
[液晶モジュールの構成]
図１は、本実施形態に係る液晶モジュール１００の構成を示す模式図である。同図に示すように、液晶モジュール１００は、光源１１０、波長変換デバイス１２０及び液晶パネル１３０を備える。図２は、液晶モジュール１００における各構成への入射光及び各構成からの出射光を示す模式図である。
【００５１】
光源１１０は光を放出する。以下、光源１１０から放出される光を光源放出光Ｌ１とする。光源１１０は、光源放出光Ｌ１が波長変換デバイス１２０に入射するように配置され、例えば図１に示すように、波長変換デバイス１２０に対向して配置されるものとすることができる。また、光源１１０は導光板等を介して光源放出光Ｌ１が波長変換デバイス１２０に入射するように構成されていてもよい。
【００５２】
光源１１０は、比較的狭い波長帯域の光（単色光）を放出するものとすることができ、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diodeやレーザーダイオードであるものとすることができる。なお、光源１１０の数は一つでも複数でもよい。
【００５３】
図３は、光源放出光Ｌ１の発光スペクトルの例である。同図に示すように、光源１１０は、例えば中心波長４６０ｎｍ、半値幅（ピーク値の半値の幅）３０ｎｍの青色光を放出するものとすることができる。光源放出光は青色光に限られず、他の波長帯域（色）の光であってもよい。
【００５４】
以下、光源放出光Ｌ１の波長帯域を第１波長帯域とする。図３に第１波長帯域Ｔ１を示す。第１波長帯域Ｔ１は、光源放出光の発光スペクトルの全部又は一部が含まれる波長帯域とすることができ、例えば光源放出光の発光スペクトルのうち、発光強度が０．１（１０％）以上となる波長帯域を第１波長帯域Ｔ１とすることができる。
【００５５】
波長変換デバイス１２０は、光源１１０と液晶パネル１３０の間に配置され、光源放出光Ｌ１の一部を他の波長帯域の光に変換して放出する。図２に示すように、光源放出光Ｌ１が波長変換デバイス１２０に入射すると、波長変換デバイス１２０からは照明光Ｌ２が出射される。
【００５６】
波長変換デバイス１２０の詳細については後述するが、波長変換デバイス１２０は、光源放出光Ｌ１が入射すると、光源放出光を別の二色の光に変換するものとすることができる。また、波長変換デバイス１２０は、光源放出光を一色又は三色以上の光に変換するものであってもよい。また、波長変換デバイス１２０は、光源放出光Ｌ１の一部を波長変換することなく透過するものとすることができる。
【００５７】
液晶パネル１３０は、照明光Ｌ２が入射すると、パネル出射光Ｌ３を出射する。液晶パネル１３０は、偏光板、透明電極アレイ、液晶材料層等が積層されて構成され、複数の画素を備える。各画素には、各色（例えば、青色、赤色及び緑色）のカラーフィルタが設けられ、各画素は設けられたカラーフィルタの色の画素として機能する。パネル出射光Ｌ３は、各画素に設けられたカラーフィルタを透過した光であり、各画素の輝度に応じて画像を構成する。
【００５８】
[波長変換デバイスの構成]
図４は波長変換デバイス１２０の構成を示す模式図である。同図に示すように、波長変換デバイス１２０は、入射側反射層１２１、波長変換層１２２及び出射側反射層１２３を備える。入射側反射層１２１、波長変換層１２２及び出射側反射層１２３はこの順で積層され、入射側反射層１２１が光源１１０側となるように配置される。以下、波長変換層１２２の光源１１０側の面を光入射面１２２ａとし、その反対側の面を光出射面１２２ｂとする。
【００５９】
入射側反射層１２１は、光入射面１２２ａに積層され、特定の波長帯域に含まれる波長を有する光を透過し、それ以外の波長帯域に含まれる波長を有する光を反射する。図５は入射側反射層１２１の透過／反射スペクトルの例である。同図に示すように入射側反射層１２１は、光源放出光Ｌ１の波長帯域である第１波長帯域Ｔ１の波長を有する光を高い透過率（例えば５０％以上）で透過し、第１波長帯域Ｔ１以外の波長帯域の波長を有する光を高い反射率(例えば５０％以上）で反射する。
【００６０】
このような透過／反射特性を有する入射側反射層１２１は、屈折率が異なる複数の層を積層した多層反射膜であるものとすることができる。図６及び図７は、入射側反射層１２１を構成する多層反射膜の構造の例である。図６に示す多層反射膜は二酸化チタン（ＴｉＯ２）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を交互に複数層積層したものである。図７に示す多層反射膜は窒化ケイ素（ＳｉＮ）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を交互に複数層積層したものである。
【００６１】
このような多層反射膜では、入射光が層境界で反射し、反射光が干渉することにより、特定の波長帯域の波長を有する光の透過率を大きくし、他の波長帯域の波長を有する光の透過率を小さくすることができる。入射光は多層構造に吸収されないため、多層構造を透過しない光は全量が反射する。各層の材料（屈折率）、各層の厚み、積層数等によって、透過波長帯域と反射波長帯域を調整することが可能である。なお、入射側反射層１２１は、上記のような透過／反射特性を有するものであればよく、必ずしも多層反射膜でなくてもよい。
【００６２】
入射側反射層１２１は以上のような構成を有する。図８は、入射側反射層１２１への入射光及び入射側反射層１２１からの出射光を示す模式図である。同図に示すように、入射側反射層１２１に光源放出光Ｌ１が入射する。入射側反射層１２１は光源放出光Ｌ１の波長帯域である第１波長帯域Ｔ１に対して高い光透過率を有する（図６参照）ため、光源放出光Ｌ１をそのまま透過し、光源放出光Ｌ１は波長変換層１２２に入射する。以下、入射側反射層１２１を透過し、波長変換層１２２に入射する光を第１の光Ａ１とする。なお、入射側反射層１２１による光の反射については後述する。
【００６３】
波長変換層１２２は、入射側反射層１２１から入射した第１の光Ａ１の一部を他の波長帯域の光に変換する。図９は、波長変換層１２２の構造を示す模式図である。同図に示すように、波長変換層１２２は、バインダー１２２１中に、第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３が分散された構造とすることができる。
【００６４】
バインダー１２２１は、光透過性を有する樹脂等からなる。第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３は、蛍光体、量子ドット又は色素等の、光を吸収して発光する材料からなり、第１発光材料１２２２と第２発光材料１２２３は、発光の波長帯域が異なる。
【００６５】
図１０は、波長変換層１２２への入射光及び発光材料による発光の態様を示す模式図である。同図に示すように、波長変換層１２２に第１の光Ａ１が入射すると、第１の光Ａ１の一部はバインダー１２２１中を透過してそのまま出射する。第１発光材料１２２２に第１の光Ａ１が入射すると、第１の光Ａ１は第１発光材料１２２２に吸収され、第１発光材料から光が放出される。以下、第１発光材料１２２２から放出される光を第２の光Ａ２とする。また、第２発光材料１２２３に第１の光Ａ１が入射すると、第１の光Ａ１は第２発光材料１２２３に吸収され、第２発光材料１２２３から光が放出される。以下、第２発光材料１２２３から放出される光を第３の光Ａ３とする。
【００６６】
図１１は、第１の光Ａ１、第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３の発光スペクトルの例である。第１の光Ａ１は入射側反射層１２１を透過した光源放出光であるので、第１の光Ａ１の発光スペクトルは光源放出光Ｌ１の発光スペクトル（図２参照）と同一である。
【００６７】
第２の光Ａ２の発光スペクトル（第１発光材料１２２２の発光スペクトル）は、例えば中心波長５３０ｎｍ、半値幅７０ｎｍの緑色波長帯域に含まれるものとすることができる。以下、第２の光Ａ２の波長帯域を第２波長帯域Ｔ２とする。第２波長帯域Ｔ２は、第２の光Ａ２の発光スペクトルの全部又は一部が含まれる波長帯域とすることができ、例えば第２の光Ａ２の発光スペクトルのうち、発光強度が０．１（１０％）以上となる波長帯域を第２波長帯域Ｔ２とすることができる。なお、第２波長帯域Ｔ２は、第１波長帯域Ｔ１と部分的に重複していてもよく、第１波長帯域Ｔ１とは離間していてもよい。
【００６８】
第３の光Ａ３の発光スペクトル（第２発光材料１２２３の発光スペクトル）は、例えば中心波長６３０ｎｍ、半値幅９０ｎｍの赤色波長帯域に含まれるものとすることができる。以下、第３の光Ａ３の波長帯域を第３波長帯域Ｔ３とする。第３波長帯域Ｔ３は、第３の光Ａ３の発光スペクトルの全部又は一部が含まれる波長帯域とすることができ、例えば第３の光Ａ３の発光スペクトルのうち、発光強度が０．１（１０％）以上となる波長帯域を第３波長帯域Ｔ３とすることができる。なお、第３波長帯域Ｔ３は、第１波長帯域Ｔ１又は第２波長帯域Ｔ３と部分的に重複していてもよく、第１波長帯域Ｔ１及び第２波長帯域Ｔ２とは離間していてもよい。
【００６９】
図１２は、第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３の吸収スペクトルの例である。
【００７０】
同図に示すように第１発光材料１２２２の吸収スペクトルは、第１波長帯域Ｔ１、第２波長帯域Ｔ２及び第３波長帯域Ｔ３を含む幅広い波長帯域において高い吸収率を有するものとすることができる。即ち、第１発光材料１２２２は、第１波長帯域Ｔ１及び第２波長帯域Ｔ２及び第３波長帯域Ｔ３の波長を有する光を吸収し、第２の光Ａ２を放出するものとすることができる。なお、第１発光材料１２２２は、少なくとも第１波長帯域Ｔ１及び第２波長帯域Ｔ２の波長を有する光を吸収し、第２の光Ａ２を放出するものであればよい。
【００７１】
また、同図に示すように第２発光材料１２２３の吸収スペクトルは、第１波長帯域Ｔ１、第２波長帯域Ｔ２及び第３波長帯域Ｔ３を含む幅広い波長帯域において高い吸収率を有するものとすることができる。即ち、第２発光材料１２２３は、第１波長帯域Ｔ１、第２波長帯域Ｔ２及び第３波長帯域Ｔ３の波長を有する光を吸収し、第３の光Ａ３を放出するものとすることができる。なお、第２発光材料１２２３は、少なくとも第１波長帯域Ｔ１及び第３波長帯域Ｔ３の波長を有する光を吸収し、第３の光Ａ３を放出するものであればよい。
【００７２】
波長変換層１２２は以上のような構成を有する。図１３は、波長変換層１２２への入射光及び波長変換層１２２からの出射光を示す模式図である。同図に示すように、入射側反射層１２１から第１の光Ａ１が入射すると、波長変換層１２２からは波長変換層１２２を透過した第１の光Ａ１、波長変換層１２２において放出された第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３が出射される。波長変換層１２２を透過した第１の光Ａ１は、一部が第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３に変換されているため、波長変換層１２２に入射した第１の光Ａ１より光量が小さい。なお、波長変換層１２２による、第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３の再変換については後述する。
【００７３】
出射側反射層１２３は、光出射面１２２ｂに積層され、特定の波長帯域に含まれる波長を有する光を透過し、それ以外の波長帯域に含まれる波長を有する光を反射する。
図１４は出射側反射層１２３の透過／反射スペクトルの例である。
【００７４】
同図に示すように出射側反射層１２３は、第１波長帯域Ｔ１の波長を有する光を所定の透過率で透過させる。これにより、出射側反射層１２３に入射した第１の光Ａ１の一部は出射側反射層１２３を透過する。なお、出射側反射層１２３は、出射側反射層１２３に入射した第１の光Ａ１の全部を透過させてもよい。
【００７５】
また、出射側反射層１２３は、第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光を高い透過率で透過させる。第４波長帯域Ｔ４は、第２波長帯域Ｔ２より狭い波長帯域であり、出射側反射層１２３の透過／反射スペクトルのうち、第２波長帯域Ｔ２において透過率が一定値（例えば０．７（７０％））以上である波長帯域とすることができる。これにより、出射側反射層１２３に入射した第２の光Ａ２のうち、第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光は高い光透過率で出射側反射層１２３を透過し、第４波長帯域Ｔ４以外の波長帯域の波長を有する光は高い反射率で出射側反射層１２３に反射される。
【００７６】
さらに、出射側反射層１２３は、第５波長帯域Ｔ５の波長を有する光を高い光透過率で透過させる。第５波長帯域Ｔ５は、第３波長帯域Ｔ３より狭い波長帯域であり、出射側反射層１２３の透過／反射スペクトルのうち、第３波長帯域Ｔ３において光透過率が一定値（例えば０．７（７０％））以上である波長帯域とすることができる。これにより、出射側反射層１２３に入射した第３の光Ａ３のうち、第５波長帯域Ｔ５の波長を有する光は高い光透過率で出射側反射層１２３を透過し、第５波長帯域Ｔ５以外の波長帯域の波長を有する光は高い反射率で出射側反射層１２３に反射される。
【００７７】
このような透過／反射特性を有する出射側反射層１２３は、入射側反射層１２１と同様に、屈折率が異なる複数の層を積層した多層反射膜であるものとすることができる。例えば出射側反射層１２３は、図６に示すような（ＴｉＯ２）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を交互に複数層積層した構造、あるいは図７に示す多層構造は窒化ケイ素（ＳｉＮ）及び二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を交互に複数層積層した構造とすることができる。なお、出射側反射層１２３は、上記のような透過／反射特性を有するものであればよく、必ずしも多層反射膜でなくてもよい。
【００７８】
出射側反射層１２３は以上のような構成を有する。図１５は、出射側反射層１２３への入射光及び出射側反射層１２３からの出射光を示す模式図である。同図に示すように、出射側反射層１２３に波長変換層１２２から第１の光Ａ１が入射すると、第１の光Ａ１の一部は出射側反射層１２３を透過し、その他の部分は出射側反射層１２３によって反射される。以下、第１の光Ａ１のうち、出射側反射層１２３を透過した光を第１透過光Ａ１ａとし、出射側反射層１２３によって反射された光を第１反射光Ａ１ｂとする。
【００７９】
また、出射側反射層１２３に波長変換層１２２から第２の光Ａ２が入射すると、第２の光Ａ２の一部は出射側反射層１２３を透過し、その他の部分は出射側反射層１２３によって反射される。以下、第２の光Ａ２のうち、出射側反射層１２３を透過した光を第２透過光Ａ２ａとし、出射側反射層１２３によって反射された光を第２反射光Ａ２ｂとする。上記のように、第２透過光Ａ２ａは第４波長帯域Ｔ４に含まれる波長を有する光であり、第２反射光Ａ２ｂは第２第４波長帯域Ｔ４に含まれない波長を有する光である。
【００８０】
さらに、波長変換層１２２から第３の光Ａ３が入射すると、第３の光Ａ３の一部は出射側反射層１２３を透過し、その他の部分は出射側反射層１２３によって反射される。以下、第３の光Ａ３のうち、出射側反射層１２３を透過した光を第３透過光Ａ３ａとし、出射側反射層１２３によって反射された光を第３反射光Ａ３ｂとする。上記のように、第３透過光Ａ３ａは第５波長帯域Ｔ５に含まれる波長を有する光であり、第３反射光Ａ３ｂは第５波長帯域Ｔ５に含まれない波長を有する光である。
【００８１】
波長変換デバイス１２０は以上のような構成を有する。
【００８２】
［波長変換デバイスの動作］
波長変換デバイス１２０の動作について説明する。図１６は、波長変換デバイス１２０の動作を示す模式図である。図１６に示すように、波長変換デバイス１２０に、光源１１０から放出された光源放出光Ｌ１が入射する。
【００８３】
光源放出光Ｌ１は入射側反射層１２１を透過する。上記のように入射側反射層１２１は、光源放出光Ｌ１の波長帯域である第１波長帯域Ｔ１の波長を有する光を高い透過率で透過する（図５参照）ため、光源放出光Ｌ１はほぼ全量が入射側反射層１２１を透過する。入射側反射層１２１を透過した光源放出光Ｌ１は、第１の光Ａ１として波長変換層１２２に入射する。
【００８４】
波長変換層１２２に入射した第１の光Ａ１の一部は波長変換層１２２に含まれる第１発光材料１２２２に吸収され、第１発光材料１２２２からは第２の光Ａ２が放出される。また、第１の光Ａ１の一部は波長変換層１２２に含まれる第２発光材料１２２３に吸収され、第２発光材料からは第３の光Ａ３が放出される。
【００８５】
また、第１発光材料１２２２から放出された第２の光Ａ２はさらに他の発光材料を発光させてもよい。図１７は、第２の光Ａ２による発光材料の発光を示す模式図である。同図に示すように、第１発光材料１２２２から放出された第２の光Ａ２の一部はそのまま波長変換層１２２から出射する。
【００８６】
また、第１発光材料１２２２から放出された第２の光Ａ２の一部は、他の第１発光材料１２２２に吸収され、その第１発光材料１２２２からは新たに第２の光Ａ２が放出される。さらに、第１発光材料１２２２から放出された第２の光Ａ２の一部は、第２発光材料１２２３に吸収され、その第２発光材料１２２３からは第３の光Ａ３が放出される。上記のように第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３の吸収スペクトルは第２波長帯域Ｔ２を含むため、第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３は、第２の光Ａ２を吸収し、発光することが可能である。
【００８７】
同様に、第２発光材料１２２３から放出された第３の光Ａ３はさらに他の発光材料を発光させてもよい。図１８は、第３の光Ａ３による発光材料の発光を示す模式図である。同図に示すように、第２発光材料１２２３から放出された第３の光Ａ３の一部はそのまま波長変換層１２２から出射する。
【００８８】
また、第２発光材料１２２３から放出された第３の光Ａ３の一部は、他の第２発光材料１２２３に吸収され、その第２発光材料１２２３からは新たに第３の光Ａ３が放出される。さらに、第２発光材料１２２３から放出された第３の光Ａ３の一部は、第１発光材料１２２２に吸収され、その第１発光材料１２２２からは第２の光Ａ２が放出される。上記のように第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３の吸収スペクトルは第３波長帯域Ｔ２を含むため、第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３は、第３の光Ａ３を吸収し、発光することが可能である。
【００８９】
このように、波長変換層１２２に第１の光Ａ１が入射すると、波長変換層１２２において第２の光Ａ２及び第３の光が発生する。第１の光Ａ１は、波長変換層１２２において第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３に吸収されて光量を減じつつ、出射側反射層１２３に到達する。
【００９０】
出射側反射層１２３は、上記のように第１波長帯域Ｔ１の波長を有する光を所定の透過率で透過するため、出射側反射層１２３に入射した第１の光Ａ１の一部は出射側反射層１２３を透過し、第１透過光Ａ１ａ（図１５参照）として出射側反射層１２３から出射される。また、第１の光Ａ１の一部は出射側反射層１２３において反射され、第１反射光Ａ１ｂ（図１５参照）として波長変換層１２２に再度入射する。
【００９１】
第１反射光Ａ１ｂは、波長変換層１２２においてさらに、第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３に吸収され、第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３を発生させながら、光量を減じる。第１反射光Ａ１ｂは入射側反射層１２１に到達するまでに、全量が吸収されることが好適である。入射側反射層１２１は第１の光Ａ１を透過させる（図５参照）ため、入射側反射層１２１に第１反射光Ａ１ｂが到達すると、照明光Ｌ２（図３参照）に利用されないからである。
【００９２】
波長変換層１２２において放出された第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３は、波長変換層１２２を進行し、入射側反射層１２１及び出射側反射層１２３に到達する。この際、第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３は、上述のようにさらに第１発光材料１２２２又は第２発光材料１２２３に吸収され、第２の光Ａ２又は第３の光Ａ３を発生させてもよい。
【００９３】
入射側反射層１２１に到達した第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３は、入射側反射層１２１によって反射され、波長変換層１２２に再度入射する。入射側反射層１２１は、上述のように、第１波長帯域Ｔ１の波長の光を高い透過率で透過し、第１波長帯域Ｔ１以外の波長帯域の波長の光を高い反射率で反射する（図５参照）ため、第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３はほぼ全量が入射側反射層１２１によって反射される。
【００９４】
出射側反射層１２３に到達した第２の光及び第３の光Ａ３は、一部が出射側反射層１２３を透過し、一部が出射側反射層１２３によって反射される。上述のように、出射側反射層１２３は、第１波長帯域Ｔ１、第４波長帯域Ｔ４及び第５波長帯域Ｔ５の波長帯域の波長を有する光を高い透過率で透過し、それ以外の波長帯域の波長を有する光を高い反射率で反射する（図１４参照）。
【００９５】
このため、出射側反射層１２３に到達した第２の光Ａ２のうち、第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光は多くが出射側反射層１２３を透過し、第２透過光Ａ２ａ（図１５参照）として出射側反射層１２３から出射する。一方、出射側反射層１２３に到達した第２の光Ａ２のうち第４波長帯域Ｔ４以外の波長を有する光は、出射側反射層１２３によって反射され、第２反射光Ａ２ｂ（図１６参照）として波長変換層１２２に再度入射する。
【００９６】
第２反射光Ａ２ｂは、波長変換層１２２において第１発光材料１２２２又は第２発光材料１２２３に吸収され、第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３からは第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３が放出される。この第２の光Ａ２は、第１発光材料１２２２による新たな発光であるため、第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光を含んでいる。このため、再度出射側反射層１２３によって第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光が透過され、それ以外の波長帯域を有する光は反射される。以降この繰り返しによって、出射側反射層１２３からは第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光が出射され、第４波長帯域Ｔ４以外の波長帯域を有する光は出射されない。
【００９７】
第３の光Ａ３についても同様に、出射側反射層１２３に到達した第３の光Ａ３のうち、第５波長帯域Ｔ５の波長を有する光は多くが出射側反射層１２３を透過し、第３透過光Ａ３ａ（図１５参照）として出射側反射層１２３から出射する。一方、出射側反射層１２３に到達した第３の光Ａ３のうち第５波長帯域Ｔ５以外の波長を有する光は、出射側反射層１２３によって反射され、第３反射光Ａ３ｂ（図１５参照）として波長変換層１２２に再度入射する。
【００９８】
第３反射光Ａ３ｂは、波長変換層１２２において第１発光材料１２２２又は第２発光材料１２２３に吸収され、第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３からは第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３が放出される。この第３の光Ａ３は、第２発光材料１２２３による新たな発光であるため、第５波長帯域Ｔ５の波長を有する光を含んでいる。このため、再度出射側反射層１２３によって第５波長帯域Ｔ５の波長を有する光が透過され、それ以外の波長帯域を有する光は反射される。以降この繰り返しによって、出射側反射層１２３からは第５波長帯域Ｔ５の波長を有する光が出射され、第５波長帯域Ｔ５の波長帯域以外の波長帯域を有する光は出射されない。
【００９９】
以上のように、入射側反射層１２１に光源放出光Ｌ１が入射すると、出射側反射層１２３からは、第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａが出射される。上述のように、第１透過光Ａ１ａは光源放出光Ｌ１の一部であり、第２透過光Ａ２ａは、第１発光材料１２２２の放出光のうち、第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光である。第３透過光Ａ３ａは第２発光材料１２２３の放出光のうち、第５波長帯域Ｔ５の波長を有する光である。
【０１００】
光源放出光Ｌ１は、光源１１０の放出光であり、波長帯域が比較的狭い（図１１参照）ため、第１透過光Ａ１ａは狭い波長帯域の波長を有する光である。一方、第１発光材料１２２２から放出される第２の光Ａ２は、波長帯域が比較的広く、種々の波長の光を含んでいる。しかしながら、第２透過光Ａ２ａは、第２の光Ａ２のうち第２波長帯域Ｔ２より狭い第４波長帯域Ｔ４（図１５参照）の波長を有する光であり、狭い波長帯域の波長を有する光となっている。また、第２発光材料１２２３から放出される第３の光Ａ３も、波長帯域が比較的広く、種々の波長の光を含んでいる。しかしながら、第３透過光Ａ３ａは、第３の光Ａ３のうち第３波長帯域Ｔ３より狭い第５波長帯域Ｔ５（図１５参照）の波長を有する光であり、狭い波長帯域の波長を有する光となっている。
【０１０１】
したがって、第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａのいずれも、比較的狭い波長帯域の波長を有する光である。また、第２の光Ａ２のうち出射側反射層１２３を透過しない、第４波長帯域Ｔ４以外の波長帯域の波長を有する光は無駄になるわけではなく、波長変換層１２２において第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３を再度発光させるために利用される。同様に、第３の光Ａ３のうち出射側反射層１２３を透過しない、第５波長帯域Ｔ５以外の波長帯域の波長を有する光も無駄になるわけではなく、波長変換層１２２において第１発光材料１２２２及び第２発光材料１２２３を再度発光させるために利用される。
【０１０２】
したがって、光源放出光Ｌ１のほとんどが第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａのいずれかとなって出射側反射層１２３から出射され、光源放出光Ｌ１の利用効率が高い。換言すれば、第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａは高い強度の光である。
【０１０３】
以上のように、波長変換デバイス１２０は、光源放出光Ｌ１が入射すると、第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａを出射する。第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａを合わせた光が照明光Ｌ２（図２参照）である。
【０１０４】
図１９は、照明光Ｌ２のスペクトルの例である。同図に示すように、照明光Ｌ２のスペクトルは、ｐ１、ｐ２及びｐ３の３つのピークを有する。ピークｐ１は第１波長帯域Ｔ１に位置するピークであり、第１透過光Ａ１ａに由来する。ピークｐ２は第４波長帯域Ｔ４を中心とするピークであり、第２透過光Ａ２ａに由来する。ピークｐ３は第５波長帯域Ｔ５を中心とするピークであり、第３透過光Ａ３ａに由来する。
【０１０５】
上記のように、第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａはいずれも波長帯域が狭いため、各ピークの幅は狭くなり、かつピーク値が大きくなる。また、ピークｐ１とピークｐ２の間のバレーｖ２と、ピークｐ２とピークｐ３の間のバレーｖ３はその深さが深くなる。
【０１０６】
仮に、第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３がそのまま波長変換デバイス１２０から出射されるとすると、第２波長帯域Ｔ２及び第３波長帯域Ｔ３は比較的広いため、照明光Ｌ２のスペクトルはなだらかとなり、各ピークのピーク値が小さく、各バレーの深さは小さくなる。これに対し、本実施形態に係る波長変換デバイス１２０では図１９に示すように、各ピークのピーク値が大きく、各バレーの深さを深くすることが可能である。
【０１０７】
[液晶モジュールの動作]
上述のように、光源１１０から光源放出光Ｌ１が波長変換デバイス１２０に入射すると、波長変換デバイス１２０からは照明光Ｌ２が出射し（図２参照）、液晶パネル１３０に入射する。液晶パネル１３０の各画素には各色のカラーフィルタが設けられており、照明光Ｌ２は各画素のカラーフィルタを透過する。
【０１０８】
カラーフィルタは、第１カラーフィルタ、第２カラーフィルタ及び第３カラーフィルタの３種類であるものとすることができる。図２０は、液晶パネル１３０に設けられた各カラーフィルタの透過率の例である。同図に示すように、第１カラーフィルタは少なくとも第１波長帯域Ｔ１を透過波長帯域とし、第２カラーフィルタは少なくとも第４波長帯域Ｔ４を透過波長帯域とし、第３カラーフィルタは少なくとも第５波長帯域Ｔ５を透過波長帯域とする。
【０１０９】
各画素に入射した照明光Ｌ２は、カラーフィルタを透過することによって、カラーフィルタの透過率が低い成分が除去され、その画素の出射光となる。照明光Ｌ２に含まれるカラーフィルタの透過波長帯域の波長を有する光が少なければ、照明光Ｌ２の多くがカラーフィルタを透過せず、無駄となる。一方で、カラーフィルタの透過波長帯域を大きくすれば、照明光Ｌ２の多くがカラーフィルタを透過し、画素の輝度が大きくなるものの、カラーフィルタを透過する照明光の波長帯域が広くなり、液晶パネル１３０の色域が劣化する。したがって、波長変換デバイス１２０から出射される照明光Ｌ２は、カラーフィルタの透過波長帯域の波長を有する光が多く含まれ、それ以外の波長を有する光が少ないものが好適である。
【０１１０】
波長変換デバイス１２０からは、上記のように、波長帯域が狭く、強度が大きい第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａからなる照明光Ｌ２が出射される。このため、照明光Ｌ２にはカラーフィルタの透過波長帯域の波長を有する光が多く含まれ、それ以外の波長帯域の波長を有する光が少ない。これにより、照明光Ｌ２の多くが液晶パネル１３０のカラーフィルタを透過することが可能である。
【０１１１】
照明光Ｌ２が液晶パネル１３０に入射すると、液晶パネル１３０からはパネル出射光Ｌ３が（図２参照）が出射される。図２１は、第１カラーフィルタを透過したパネル出射光のスペクトルであり、照明光のスペクトル（図２１参照）に、第１カラーフィルタの透過率（図２０参照）を掛けたものである。このスペクトルは、液晶パネルにおいて第１カラーフィルタが設けられた画素のみを点灯させた場合のパネル出射光のスペクトルである。
【０１１２】
図２２は、第２カラーフィルタを透過したパネル出射光のスペクトルであり、照明光のスペクトル（図１９参照）に、第２カラーフィルタの透過率（図２１参照）を掛けたものである。このスペクトルは、液晶パネルにおいて第２カラーフィルタが設けられた画素のみを点灯させた場合のパネル出射光のスペクトルである。
【０１１３】
図２３は、第３カラーフィルタを透過したパネル出射光のスペクトルであり、照明光のスペクトル（図１９参照）に、第３カラーフィルタの透過率（図２１参照）を掛けたものである。このスペクトルは、液晶パネルにおいて第３カラーフィルタが設けられた画素のみを点灯させた場合のパネル出射光のスペクトルである。
【０１１４】
図２４は、液晶パネルにおいて全ての画素を点灯させた場合のパネル出射光のスペクトルであり、図２１乃至図２３に示す各色のカラーフィルタを透過したパネル出射光のスペクトルを加算したものに相当する。
【０１１５】
上記のように、照明光Ｌ２にはカラーフィルタの透過波長帯域の成分が多く含まれているため、各色のスペクトルのピーク強度が大きくなる。これにより、液晶パネル１３０において各画素の輝度を大きくし、かつ液晶パネルの色域を向上させることが可能である。
【０１１６】
なお、本実施形態においては、波長変換層１２２は第１の光Ａ１を第２の光Ａ２と第３の光Ａ３に変換するものとしたがこれに限られない。波長変換層１２２は、第１の光Ａ１を第２の光Ａ２にのみ変換するものとすることも可能である。この場合、出射側反射層１２３は、第１の光Ａ１を透過し、第２の光Ａ２のうち、第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光を透過し、第４波長帯域Ｔ４に含まれない波長を有する光を反射するものとすることができる。
【０１１７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る液晶モジュールについて説明する。
【０１１８】
[液晶モジュールの構成]
図２５は、本実施形態に係る液晶モジュール２００の構成を示す模式図である。同図に示すように、液晶モジュール２００は、光源２１０、波長変換デバイス２２０及び液晶パネル２３０を備える。光源２１０及び液晶パネル２３０の構成は、第１の実施形態に係る光源１１０及び液晶パネル１３０の構成とそれぞれ同一であるので説明を省略する。
【０１１９】
図２６は、液晶モジュール２００における各構成への入射光及び各構成からの出射光を示す模式図である。第１の実施形態と同様に、光源２１０から放出された光源放出光Ｌ１が波長変換デバイス２２０へ入射すると、波長変換デバイス２２０から照明光Ｌ２が出射される。波長変換デバイス２２０から出射された照明光Ｌ２が液晶パネル２３０に入射すると、液晶パネル２３０からパネル出射光Ｌ３が出射される。
【０１２０】
[波長変換デバイスの構成]
図２７は波長変換デバイス２２０の構成を示す模式図である。同図に示すように、波長変換デバイス２２０は、波長変換層２２２及び出射側反射層２２３を備える。波長変換層２２２及び出射側反射層２２３は、波長変換層２２２が光源２１０側となるように配置される。以下、波長変換層２２２の光源２１０側の面を光入射面２２２ａとし、その反対側の面を光出射面２２２ｂとする。
【０１２１】
波長変換層２２２には、光源２１０から放出された光源放出光Ｌ１が入射する。以下、波長変換層２２２に入射する光源放出光Ｌ１を第１の光Ａ１とする。第１の光Ａ１は光源放出光Ｌ１と同一であり、第１波長帯域Ｔ１の波長を有する光である。図２８は、波長変換層２２２に入射する光及び波長変換層２２２から出射する光を示す模式図である。
【０１２２】
波長変換層２２２は、第１の実施形態にかかる波長変換層１２２と同一の構成を有する。即ち、波長変換層２２２は、第１の光Ａ１が入射すると、第１の光Ａ１の一部を透過し、第１の光Ａ１の一部を第２の光Ａ２に変換し、第１の光の一部を第３の光Ａ３に変換する。第２の光Ａ２は第２波長帯域Ｔ２の波長を有する光であり、第３の光Ａ３は第３波長帯域Ｔ３の波長を有する光である（図１１参照）。
【０１２３】
出射側反射層２２３は、第１の実施形態に係る出射側反射層１２３と同一の構成を有する。即ち、光出射面２２２ｂに積層され、第１の光Ａ１を透過し、第２の光Ａ２のうち、第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光を透過し、それ以外の波長帯域の波長を有する光を反射する。また、第３の光Ａ３のうち、第５波長帯域Ｔ５の波長を有する光を透過し、それ以外の波長帯域の波長を有する光を反射する。図２９は、出射側反射層２２３への入射光及び出射側反射層２２３からの出射光を示す模式図である。
【０１２４】
同図に示すように、出射側反射層２２３に波長変換層２２２から第１の光Ａ１が入射すると、第１の光Ａ１の一部は第１透過光Ａ１ａとして出射側反射層２２３を透過し、第１の光Ａ１の一部は、第１反射光Ａ１ｂとして出射側反射層２２３によって反射される。
【０１２５】
また、出射側反射層２２３に波長変換層２２２から第２の光Ａ２が入射すると、第２の光Ａ２うち、第４波長帯域Ｔ４に含まれる波長を有する光は第２透過光Ａ２ａとして出射側反射層２２３を透過する。第２の光Ａ２うち、第４波長帯域Ｔ４に含まれない波長を有する光は第２反射光Ａ２ｂとして出射側反射層２２３によって反射される。
【０１２６】
また、出射側反射層２２３に波長変換層２２２から第３の光Ａ３が入射すると、第３の光Ａ３うち、第５波長帯域Ｔ５に含まれる波長を有する光は第３透過光Ａ３ａとして出射側反射層２２３を透過する。第３の光Ａ３うち、第５波長帯域Ｔ５に含まれない波長を有する光は第３反射光Ａ３ｂとして出射側反射層２２３によって反射される。
【０１２７】
波長変換デバイス２２０は以上のような構成を有する。
【０１２８】
［波長変換デバイスの動作］
波長変換デバイス２２０の動作について説明する。図３０は、波長変換デバイス２２０の動作を示す模式図である。同図に示すように、波長変換デバイス２２０に、光源２１０から放出された光源放出光Ｌ１が入射する。
【０１２９】
光源放出光Ｌ１は第１の光Ａ１として波長変換層２２２に入射する。以降、第１の実施形態と同様に、波長変換層２２２において、第１の光Ａ１の一部が第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３に変換される。波長変換層２２２を透過した第１の光Ａ１は一部が第１透過光Ａ１ａとして出射側反射層２２３から出射され、一部が第１反射光Ａ１ｂとして波長変換層２２２に反射される。
【０１３０】
波長変換層２２２において放出された第２の光Ａ２のうち、第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光は第２透過光Ａ２ａとして出射側反射層２２３から出射され、第４波長帯域Ｔ４以外の波長帯域の波長を有する光は第２反射光Ａ２ｂとして波長変換層２２２に反射される。
【０１３１】
また、波長変換層２２２において放出された第３の光Ａ３のうち、第５波長帯域Ｔ５の波長を有する光は第３透過光Ａ３ａとして出射側反射層２２３から出射され、第５波長帯域Ｔ５以外の波長帯域の波長を有する光は第３反射光３２ｂとして波長変換層２２２に反射される。
【０１３２】
本実施形態においては、第１の実施形態とは異なり、入射側反射層が設けられないが、波長変換層２２２の厚みを大きくする、あるいは第１発光材料及び第２発光材料の濃度を大きくする等により、光入射面２２２ａから出射され、照明光Ｌ２として利用されない第２の光Ａ２及び第３の光Ａ３の量を減少させることが可能である。
【０１３３】
以上のように、波長変換層２２２に光源放出光Ｌ１が入射すると、出射側反射層２２３からは、第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａが出射される。第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａは狭い波長帯域の波長を有し、高い強度の光である。
【０１３４】
[液晶モジュールの動作]
上述のように、光源２１０から光源放出光Ｌ１が波長変換デバイス２２０に入射すると、波長変換デバイス２２０からは照明光Ｌ２が出射する。照明光Ｌ２は液晶パネル２３０に入射し、パネル出射光Ｌ３として出射する。本実施形態においても波長変換デバイス２２０から出射される照明光Ｌ２は波長帯域が狭く、強度が高い第１透過光Ａ１ａ、第２透過光Ａ２ａ及び第３透過光Ａ３ａからなるため、液晶パネル１３０の画素の輝度を向上させ、かつ色域を向上させることが可能である。
【０１３５】
なお、本実施形態においては、波長変換層２２２は第１の光Ａ１を第２の光Ａ２と第３の光Ａ３に変換するものとしたがこれに限られない。波長変換層２２２は、第１の光Ａ１を第２の光Ａ２にのみ変換するものとすることも可能である。この場合、出射側反射層２２３は、第１の光Ａ１を透過し、第２の光Ａ２のうち、第４波長帯域Ｔ４の波長を有する光を透過し、第４波長帯域Ｔ４に含まれない波長を有する光を反射するものとすることができる。
【実施例】
【０１３６】
本発明の実施例について説明する。
【０１３７】
各種構成を有する液晶モジュールを設定し、その効果をシミュレーションにより確認した。液晶モジュールは上記実施形態において説明したように、光源、波長変換デバイス及び液晶パネルから構成されている。
[光源の設定]
光源について設定した。図３１は、光源から放出される光源放出光の発光スペクトルを示す。光源の発光スペクトルは、横軸をエネルギーとするガウシアン形状を有し、中心波長４６０ｎｍ、半値幅３０ｎｍの青色波長帯域であるものとした。図３１において、光源放出光の発光スペクトルのうち、発光強度が０．１（１０％）以上となる波長帯域を第１波長帯域Ｔ１として示す。
【０１３８】
［波長変換デバイスの設定］
各種構成を有する波長変換デバイスを設定した。波長変換デバイスは、波長変換層と、入射側反射層及び波長変換層のうちいずれか一方または両方とが積層されて構成されている。
【０１３９】
波長変換層は、上記実施形態において説明したように、バインダー中に第１発光材料及び第２発光材料が分散された構成を有する。第１発光材料は緑色光を放出する緑色発光材料であり、第２発光材料は赤色光を放出する赤色発光材料であるものとした。本実施例においては、材料Ａからなる波長変換層と材料Ｂからなる波長変換層の２種類の波長変換層を設定した。材料Ａと材料Ｂではそれぞれに含まれる緑色発光材料と赤色発光材料の吸収／発光特性が異なる。図３２は、材料Ａ及び材料Ｂに含まれる緑色発光材料及び赤色発光材料の発光スペクトルの中心波長及び半値幅と光源放出光の発光スペクトルの中心波長及び半値幅を示す表である。
【０１４０】
図３３は材料Ａに含まれる緑色発光材料及び赤色発光材料の吸収/発光スペクトル及び光源放出光の発光スペクトルを示し、図３４は、材料Ｂに含まれる緑色発光材料及び赤色発光材料の吸収/発光スペクトル及び光源放出光の発光スペクトルを示す。緑色発光材料及び赤色発光材料の発光スペクトルは、横軸をエネルギーとするガウシアン形状を有するとした。
【０１４１】
また、緑色発光材料及び赤色発光材料の吸収スペクトルは、発光スペクトルのピーク波長において最大吸収率の１／２であり、同ピーク波長から長波長側は発光スペクトルと同じ半値幅のガウシアン形状（エネルギー軸）で減衰する形状とした。同ピーク波長から短波長側は最大吸収を維持する形状とした。
【０１４２】
図３３及び図３４において、緑色発光材料の発光スペクトルのうち、発光強度が０．１（１０％）以上の波長帯域を第２波長帯域Ｔ２として示し、赤色発光材料の発光スペクトルのうち、発光強度が０．１（１０％）以上の波長帯域を第３波長帯域Ｔ３として示す。波長変換層における緑色発光材料及び赤色発光材料の濃度は、後述するパネル出射光の色度に基づいて調整した。
【０１４３】
入射側反射層は、４種の多層反射膜を設定した。図３５は、入射側反射層として用いた４種の多層反射膜の模式図であり、各層の材料と厚み（単位：ｎｍ）を示す。図３５（ａ）の構造を「In-1」、図３５（ｂ）の構造を「In-2」、図３５（ｃ）の構造を「In-3」、図３５（ｄ）の構造を「In-4」とする。
【０１４４】
各種の入射側反射層の透過/反射スペクトルを図３６乃至図３９に示す。図３６は「In-1」の透過/反射スペクトルであり、図３７は「In-2」の、図３８は「In-3」の、図３９は「In-4」の透過/反射スペクトルである。また、図３６乃至図３９において第１波長帯域Ｔ１を示す。
【０１４５】
出射側反射層は、４種の多層反射膜を設定した。図４０（ａ）〜（ｄ）は、出射側反射層として用いた４種の多層反射膜の模式図であり、各層の材料と厚み（単位：ｎｍ）を示す。図４０（ａ）の構造を「Out-1」、図４０（ｂ）の構造を「Out-2」、図４０（ｃ）の構造を「Out-3」、図４０（ｄ）の構造を「Out-4」とする。
【０１４６】
各種の出射側反射層の透過/反射スペクトルを図４１乃至図４４に示す。図４１は「Out-1」の透過/反射スペクトルであり、図４２は「Out-2」の、図４３は「Out-3」の、図４４は「Out-4」の透過/反射スペクトルである。また、図４１乃至図４４において第４波長帯域Ｔ４及び第５波長帯域Ｔ５を示す。
【０１４７】
上記入射側反射層、波長変換層及び出射側反射層を組み合わせて、各種構成を有する波長変換デバイスを設定した。図４５は、波長変換デバイスの構成を示す表である。波長変換デバイス１と波長変換デバイス１４は、比較のためのものであり、波長変換層のみから構成されている。他の波長変換デバイスは波長変換層に、入射側反射層及び出射側反射層のいずれか一方または両方が積層されている。
【０１４８】
［液晶パネルの設定］
液晶パネルは各画素に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の各色のカラーフィルタが設けられているものとして設定した。各色のカラーフィルタの透過スペクトルが異なる３種類の液晶パネルを設定した。以下、３種類の液晶パネルを「パネル１」、「パネル２」及び「パネル３」とする。図４６はパネル１が備えるカラーフィルタの透過スペクトル、図４７はパネル２が備えるカラーフィルタの透過スペクトル、図４８はパネル３が備えるカラーフィルタの透過スペクトルである。
【０１４９】
図４９乃至図５１は各液晶パネルのカラーフィルタの透過スペクトルを比較したものであり、図４９は赤色カラーフィルタ、図５０は緑色カラーフィルタ、図５１は青色カラーフィルタの透過スペクトルである。これらの図に示すように、パネル１に対してパネル２の透過スペクトルは幅広に、パネル１に対してパネル３の透過スペクトルは幅狭に設定した。
【０１５０】
[照明光の算出]
上記実施形態において説明したように光源から放出された光源放出光が波長変換デバイスに入射すると、光源放出光からは照明光が出射する。この照明光のスペクトルを算出した。
【０１５１】
入射側反射層と出射側反射層の反射透過特性については、反射/透過率計算の一般的な手法によって算出した。波長変換層における光強度（スペクトル）変化についてはランバートベール則に発光材料（緑色発光材料及び赤色発光材料）の発光による影響を加え、発光材料による吸収、発光、再吸収、再発光及び再々吸収まで計算した。実施形態において説明したように、発光材料による吸収には、光源放出光のみならず、他の発光材料の発光も考慮した。これらを全て取り込んだ空間微分方程式を作成し、その数値解を求めることによって、照明光のスペクトル（図１９参照）を算出した。
【０１５２】
また、照明光のスペクトルにおいて、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)）」を算出した。ピーク強度は、ピークｐ１、ピークｐ２及びピークｐ３（図１９参照）のピーク値の平均であり、次の式を用いて算出することができる。
average(p1,p2,p3)＝(p1+p2+p3)/3
【０１５３】
また、照明光のスペクトルにおいて、「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)）」を算出した。バレー陥没度合は、バレーｖ２（図１９参照）のピークｐ２及びピークｐ３に対する陥没の度合を表し、次の式を用いて算出することができる。なお、「バレー陥没度合」の値は、バレーｖ２の陥没が大きいほど小さくなる。
v2/average(p2,p3)=2*v2/(p2+p3)
[パネル出射光の算出]
【０１５４】
上記実施形態において説明したように波長変換デバイスから出射された出射光が液晶パネルに入射すると、液晶パネルからはパネル出射光が出射する。このパネル出射光のスペクトルを算出した。
【０１５５】
パネル出射光のスペクトルは、照明光のスペクトルに対して波長毎にカラーフィルタの透過率を掛けることによって算出することができる。パネル１〜３の各液晶パネルについて、照明光のスペクトル(図１９参照）に赤色カラーフィルタの透過率、緑色カラーフィルタの透過率及び青色カラーフィルタの透過率をそれぞれ掛け、各色のカラーフィルタを透過したパネル出射光のスペクトルを算出した（図２１乃至図２３参照）。これらのスペクトルを加算し、全ての画素を点灯させた場合のパネル出射光のスペクトル（図２４参照)を算出した。
【０１５６】
[輝度及び色域の算出]
上記のようにして算出したパネル出射光のスペクトルから、輝度及び色域を算出した。輝度及び色域は、錐体細胞（視細胞の一種）がパネル出射から受ける刺激値を算出することにより、算出することが可能である。
【０１５７】
具体的には、パネル出射光の赤色成分のスペクトル（図２３参照）と、Ｌ錐体、Ｍ錐体及びＳ錐体のそれぞれの視感度の積を波長積分することにより、赤色のカラーフィルタが設けられた画素のみが点灯された場合に、各錐体細胞が受ける刺激値を算出し、色度座標を算出した。
【０１５８】
同様に、パネル出射光の緑色成分のスペクトル（図２２参照）と、Ｌ錐体、Ｍ錐体及びＳ錐体のそれぞれの視感度の積を波長積分することにより、緑色のカラーフィルタが設けられた画素のみが点灯された場合に、各錐体細胞が受ける刺激値を算出し、色度座標を算出した。
【０１５９】
また、パネル出射光の青色成分のスペクトル（図２１参照）と、Ｌ錐体、Ｍ錐体及びＳ錐体のそれぞれの視感度の積を波長積分することにより、青色のカラーフィルタが設けられた画素のみが点灯された場合に、各錐体細胞が受ける刺激値を算出し、色度座標を算出した。
【０１６０】
さらに、パネル出射光のスペクトル（図２４参照）と、Ｌ錐体、Ｍ錐体及びＳ錐体のそれぞれの視感度の積を波長積分することにより、全ての画素が点灯された場合に、各錐体細胞が受ける刺激値を算出し、色度座標を算出した。また、その際に算出されたＭ錐体が受ける刺激値は輝度に比例するので輝度の指標となり、ここではこれを輝度とした。
【０１６１】
図５２は算出された各色度座標の例である。同図において「Ｒ」は赤色成分の色度座標、「Ｇ」は緑色成分の色度座標、「Ｂ」は青色成分の色度座標である。また、「Ｗ」は全ての画素を点灯させた場合のパネル出射光の色度座標である。「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の三点で囲まれた領域がパネル出射光の色域である。以上のようにしてパネル出射光の輝度及び色域を算出した。
【０１６２】
[発光材料の濃度の決定]
波長変換層に含まれる緑色発光材料及び赤色発光材料の濃度は、全ての画素を点灯させた場合のパネル出射光の色度座標（上記「Ｗ」）に基づいて決定した。具体的には、全ての画素を点灯させた場合のパネル出射光の色度座標が（ｘ，ｙ）＝（０．２８８，０．２９７）となるように緑色発光材料及び赤色発光材料の濃度を調整した。
【０１６３】
[算出結果]
図５３は、パネル１について算出した「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)」、「色域」、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)」、「輝度」、「緑色発光材料濃度」及び「赤色発光材料濃度」を示す表である。
【０１６４】
同図において、「○」は比較対象（波長変換層のみの波長変換デバイス）に対して改善したことを示し、「×」は同比較対象に対して悪化したことを示す。「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)」については比較対象との差分が−０．０１未満の場合、「色域」については同差分が２％より大きい場合、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)」については同差分が０より大きい場合、「輝度」については同差分が０より大きい場合をそれぞれ改善と判定した。また、「色域」と「輝度」がいずれも改善した波長変換デバイスに「○」を付し、いずれかが悪化した波長変換デバイスに「×」を付した。
【０１６５】
図５４及び図５５は、上記図５３における「輝度」を「ピーク強度」に対してプロットしたグラフであり、図５４は材料Ａについて、図５５は材料Ｂについてのグラフである。両図において、比較対象（波長変換層のみの波長変換デバイス）の値を基準として示した。
【０１６６】
図５６及び図５７は、上記図５３における「色域」を「バレー陥没度合」に対してプロットしたグラフであり、図５６は材料Ａについて、図５７は材料Ｂについてのグラフである。両図において、比較対象（波長変換層のみの波長変換デバイス）の値を基準として示した。
【０１６７】
図５３乃至図５７に示すように、「バレー陥没度合」が小さい（陥没が大きい）と「色域」が広くなり、「ピーク強度」が大きいと「輝度」が大きくなることがわかる。また、いずれの場合も「緑色発光材料濃度」及び「赤色発光材料濃度」が比較対象に比べて小さくてよいことがわかる。
【０１６８】
図５８は、パネル２について算出した「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)」、「色域」、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)」、「輝度」、「緑色発光材料濃度」及び「赤色発光材料濃度」を示す表である。
【０１６９】
同図において、「○」は比較対象（波長変換層のみの波長変換デバイス）に対して改善したことを示し、「×」は同比較対象に対して悪化したことを示す。「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)」については比較対象との差分が−０．０１未満の場合、「色域」については同差分が２％より大きい場合、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)」については同差分が０より大きい場合、「輝度」については同差分が０より大きい場合をそれぞれ改善と判定した。また、「色域」と「輝度」がいずれも改善した波長変換デバイスに「○」を付し、いずれかが悪化した波長変換デバイスに「×」を付した。
【０１７０】
図５９及び図６０は、上記図５８における「輝度」を「ピーク強度」に対してプロットしたグラフであり、図５９は材料Ａについて、図６０は材料Ｂについてのグラフである。両図において、比較対象（波長変換層のみの波長変換デバイス）の値を基準として示した。
【０１７１】
図６１及び図６２は、上記図５８における「色域」を「バレー陥没度合」に対してプロットしたグラフであり、図６１は材料Ａについて、図６２は材料Ｂについてのグラフである。両図において、比較対象（波長変換層のみの波長変換デバイス）の値を基準として示した。
【０１７２】
図５８乃至図６２に示すように、「バレー陥没度合」が小さい（陥没が大きい）と「色域」が広くなり、「ピーク強度」が大きいと「輝度」が大きくなることがわかる。また、いずれの場合も「緑色発光材料濃度」及び「赤色発光材料濃度」が比較対象に比べて小さくてよいことがわかる。
【０１７３】
図６３は、パネル３について算出した「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)」、「色域」、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)」、「輝度」、「緑色発光材料濃度」及び「赤色発光材料濃度」を示す表である。
【０１７４】
同図において、「○」は比較対象（波長変換層のみの波長変換デバイス）に対して改善したことを示し、「×」は同比較対象に対して悪化したことを示す。「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)」については比較対象との差分が−０．０１未満の場合、「色域」については同差分が２％より大きい場合、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)」については同差分が０より大きい場合、「輝度」については同差分が０より大きい場合をそれぞれ改善と判定した。また、「色域」と「輝度」がいずれも改善した波長変換デバイスに「○」を付し、いずれかが悪化した波長変換デバイスに「×」を付した。
【０１７５】
図６４及び図６５は、上記図６３における「輝度」を「ピーク強度」に対してプロットしたグラフであり、図６４は材料Ａについて、図６５は材料Ｂについてのグラフである。両図において、比較対象（波長変換層のみの波長変換デバイス）の値を基準として示した。
【０１７６】
図６６及び図６７は、上記図６３における「色域」を「バレー陥没度合」に対してプロットしたグラフであり、図６６は材料Ａについて、図６７は材料Ｂについてのグラフである。両図において、比較対象（波長変換層のみの波長変換デバイス）の値を基準として示した。
【０１７７】
図６３乃至図６７に示すように、「バレー陥没度合」が小さい（陥没が大きい）と「色域」が広くなり、「ピーク強度」が大きいと「輝度」が大きくなることがわかる。また、いずれの場合も「緑色発光材料濃度」及び「赤色発光材料濃度」が比較対象に比べて小さくてよいことがわかる。
【０１７８】
以上のように、パネル１乃至３のいずれの場合であっても、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)」が大きいと「輝度」が大きくなる。一方で、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)」が大きすぎると、「色域」が狭くなる。このため、「ピーク強度（average(p1,p2,p3)」は０．０２３以上０．３３以下が好適である（図５３、図５８、図６３参照）。
【０１７９】
また、パネル１乃至３のいずれの場合であっても「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)」が小さい（陥没が大きい）と「色域」が広くなる。一方で、「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)」が大きすぎると、「輝度」が小さくなる。このため、「バレー陥没度合(v2/average(p2,p3)」は０以上０．４以下が好適である（図５３、図５８、図６３参照）。
【０１８０】
図６８は、出射側反射層の透過特性と色域の関係を示す表であり、図６９はそのグラフである。出射側反射層の透過スペクトル（図４１乃至図４４）において、波長５００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲で透過率が９０％以上となる波長領域（以下、高透過率領域）を抽出した。高透過率領域を、図４１乃至図４４において領域Ｒとして示す。
【０１８１】
図６８及び図６９は、波長変換層のみからなる波長変換デバイス（比較対象）と波長変換層及び出射側反射層が設けられた波長変換デバイスについての色域を示す。これらの図に示すように、出射側反射層の透過スペクトルにおいて高透過率領域が狭いと色域が向上する。具体的には、高透過領域が１５６ｎｍでは比較対象より色域が悪化しているものの、６４ｎｍでは色域が若干改善しており、３８ｎｍでは顕著に改善している。
【０１８２】
これは、出射側反射層による透過波長の選択によって、第１発光材料及び第２発光材料の発光のうち所望の波長帯域（カラーフィルタの透過波長帯域）の波長を有する光のみが照明光に利用され、パネル出射光の色域が向上することを示す。
【符号の説明】
【０１８３】
１００、２００…液晶モジュール
１１０、２１０…光源
１２０、２２０…波長変換デバイス
１２１…入射側反射層
１２２、２２２…波長変換層
１２３、２２３…出射側反射層
１３０、２３０…液晶パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016046266.tif 000009
【図８】
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【図１４】
2016046266.tif 000011
【図１９】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２８】
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【図２９】
2016046266.tif 000064
【図３０】
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【図３３】
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【図３４】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図６９】
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