(57)【要約】【課題】バリアフィルムを必要とせず、高い色再現性を実現する波長変換シートおよび表示装置を提供する。【解決手段】波長変換シート１は、透明な基材１０と、基材１０上に形成され、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光で励起し、５２６ｎｍ以上５４５ｎｍ以下のピーク波長の光を放出する第一波長変換材料と、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光で励起し、６４８ｎｍ以上６７１ｎｍ以下のピーク波長の光を放出する第二波長変換材料とを含有する波長変換層２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基材と、
前記基材上に形成され、
４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光で励起し、５２６ｎｍ以上５４５ｎｍ以下のピーク波長の光を放出する第一波長変換材料と、
４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光で励起し、６４８ｎｍ以上６７１ｎｍ以下のピーク波長の光を放出する第二波長変換材料と、を含有する波長変換層と、
を備える、
波長変換シート。
【請求項２】
５８０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下の波長の光を選択的に吸収する選択吸収材料を含有する混色抑制層をさらに備える、
請求項１に記載の波長変換シート。
【請求項３】
前記波長変換層が、
波長変換材料として前記第一波長変換材料のみを含有する第一層と、
波長変換材料として前記第二波長変換材料のみを含有する第二層と、を有する、
請求項１または２に記載の波長変換シート。
【請求項４】
前記第一波長変換材料の前記ピーク波長が５２６ｎｍ以上５３４ｎｍ以下であり、
前記第二波長変換材料の前記ピーク波長が６５９ｎｍ以上６７１ｎｍ以下である、
請求項１から３のいずれか一項に記載の波長変換シート。
【請求項５】
４００ｎｍ以下の波長の光を吸収する紫外線吸収層をさらに備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載の波長変換シート。
【請求項６】
前記選択吸収材料がポルフィリン金属錯体化合物である、
請求項１から５のいずれか一項に記載の波長変換シート。
【請求項７】
微小凹凸面を有し、前記微小凹凸面が前記波長変換シートの厚さ方向の一方の表面となるように形成されたマット層をさらに備える、
請求項１から６のいずれか一項に記載の波長変換シート。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の波長変換シートと、
青色光を出射する青色光源と、
を備える、
表示装置。
【請求項９】
前記青色光のピーク波長が４６０ｎｍ以上である、
請求項８に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換シートおよび表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイにおいて、色再現性を向上させる技術として、カラーフィルタのレジスト純度の向上による透過スペクトルピークの急峻化、量子ドットや３波長蛍光体を用いたバックライトの発光ピークの急峻化などが進められている。急峻性を高めることで、赤と緑、緑と青の色が混じり合わない、純度の高い色となり、色再現性を高めることが可能となる。
【０００３】
特許文献１には、量子ドットフィルムが開示されている。この量子ドットフィルムは、第１のバリアフィルムと、第２のバリアフィルムと、第１のバリアフィルムを第２のバリアフィルムから分離させる量子ドット層とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１６−５１１７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の量子ドットフィルムにおいては、酸素および水分等の環境条件から量子ドットを保護するために、バリアフィルムが必須となる。そのため、製造工程が煩雑であり、バリアフィルムのバリア性能も色再現性の持続性等を大きく左右する要因となる。
【０００６】
また、量子ドットの技術領域においては、ＣｄＳｅ（セレン化カドミウム）、ＣｄＳ（硫化カドミウム）、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）等のカドミウム化合物が色再現性を高めるために欠かせないのが現状である。カドミウムは、ＲｏＨＳ（有害物質使用制限）指令の対象物質であるため、なるべく使用しないことが好ましいが、今のところ、そのような代替技術の目処は立っていない。
【０００７】
上記事情を踏まえ、本発明は、バリアフィルムを必要とせず、高い色再現性を実現する波長変換シートおよび表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様は、透明な基材と、前記基材上に形成され、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光で励起し、５２６ｎｍ以上５４５ｎｍ以下のピーク波長の光を放出する第一波長変換材料と、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光で励起し、６４８ｎｍ以上６７１ｎｍ以下のピーク波長の光を放出する第二波長変換材料と、を含有する波長変換層とを備える波長変換シートである。
【０００９】
本発明の波長変換シートは、５８０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下の波長の光を選択的に吸収する選択吸収材料を含有する混色抑制層をさらに備えてもよい。
【００１０】
本発明の第二の態様は、本発明の波長変換シートと、青色光を出射する青色光源とを備える表示装置である。
前記青色光のピーク波長は４６０ｎｍ以上であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の波長変換シートおよび表示装置によれば、バリアフィルムを必要とせず、高い色再現性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る波長変換シートを模式的に示す断面図である。
【図２】同波長変換シートを備えた液晶表示装置の主要構成の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る波長変換シートを模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の変形例に係る波長変換シートを模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の変形例に係る波長変換シートを模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態の波長変換シート１を模式的に示す断面図である。波長変換シート１は、図１に示すように、透明な基材１０と、基材１０上に形成された波長変換層２０とを備えている。
【００１４】
基材１０は、透明なシート状の材料であれば、材料等に特に制限はない。基材１０の材料としては、例えばガラスや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂を挙げることができる。
【００１５】
波長変換層２０は、基材１０上に形成された第一層２１と、第一層２１上に形成された第二層２２とを有する。
第一層２１は、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光で励起し、ピーク波長が５２６ｎｍ以上５４５ｎｍ以下である光を放出する第一波長変換材料のみを波長変換材料として含有する。このような特性を有する第一波長変換材料としては、例えば特開２０１６−３９２２８号公報に記載のユウロピウム付活サイアロン（アルミニウムシリコンオキシナイトライド）蛍光体を挙げることができる。
【００１６】
第二層２２は、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光で励起し、ピーク波長が６４８ｎｍ以上６７１ｎｍ以下である光を放出する第二波長変換材料のみを波長変換材料として含有する。このような特性を有する第二波長変換材料としては、例えば特開２０１６−３９２２８号公報に記載の窒化珪化ユウロピウムカルシウムアルミニウム蛍光体を挙げることができる。
【００１７】
第一層２１および第二層２２は、例えば各材料を溶媒に分散させた分散液を用いた塗布や印刷等により形成することができる。
【００１８】
図２は、波長変換シート１を備えた液晶表示装置の主要構成の一例を示す模式図である。図２に示す液晶表示装置１００において、上記のように構成された本実施形態の波長変換シート１は、例えば、照明光として青色光を出射する青色光源５０とカラーフィルタ７０との間における照明光の光路上に配置される。図２では、青色光源５０が波長変換シート１の下方に配置された直下型の例を示している。青色光源５０と波長変換シート１との位置関係は、これには限定されず、波長変換シート１の面方向の端部に青色光源５０が配置されるエッジライト型であってもよい。
直下型の場合は、通常拡散板が配置され、エッジライト型の場合は、通常導光板が用いられる。さらに、光の有効利用のために、導光板の下に反射シートが配置されてもよい。
図２において、符号６０は、液晶層および液晶の駆動電極等を含む液晶部である。
【００１９】
液晶表示装置１００において、青色光源５０から出射された青色光が波長変換シート１に入射すると、青色光の一部が第一層２１において第一波長変換材料を励起する。その結果、第一層２１において、青色光の一部の波長が変換され、５２６ｎｍ以上５４５ｎｍ以下のピーク波長の光となる。
【００２０】
次に、残りの青色光の一部が第二層２２において第二波長変換材料を励起する。その結果、第二層２２において、残りの青色光の一部の波長が変換され、６４８ｎｍ以上６７１ｎｍ以下のピーク波長の光となる。
【００２１】
青色光の一部は、そのまま波長変換層２０を透過する。したがって、波長変換シート１に入射した青色光は、青色光源５０の特性に応じた波長を有する青色域と、５２６ｎｍ以上５４５ｎｍ以下のピーク波長を有する緑色域と、６４８ｎｍ以上６７１ｎｍ以下のピーク波長を有する赤色域との３つのピークを有する光となるように波長が変換される。
【００２２】
波長変換された光は、波長変換シート１から液晶部６０に入り、液晶部６０を透過した光がカラーフィルタ７０に入る。液晶表示装置１００において、波長変換シート１と液晶部６０の間には、明るさのむらを低減させるための拡散シートや、正面輝度を高くするためのプリズムシート等が配置されてもよい。
カラーフィルタ７０のＲＧＢを通過した光は、各色に対応する色域の光が好適となる。その結果、液晶表示装置１００において、高い色再現性が実現される。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の波長変換シート１および液晶表示装置１００によれば、青色光源５０から出射される照明光としての青色光が、波長変換層２０における波長変換により、ＲＧＢの各色に対応した３つのピークを有する照明光となる。
したがって、４４０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の波長の光を光源として用いても、高い色再現性を実現することができる。
【００２４】
また、第一波長変換材料および第二波長変換材料は、量子ドットよりもはるかに安定性が高いため、バリアフィルム等による保護が必要ない。したがって、基材１０に波長変換層２０を設けるだけで容易に波長変換シート１を製造することができ、製造工程の簡便さおよび製造コストのいずれにおいても量子ドットフィルムより優れながら、量子ドットフィルムと遜色のない色再現性を得ることができる。
なお、優れた色再現性を得るためには、第一波長変換材料の発光ピーク波長が５２６ｎｍ以上５３４ｎｍ以下であることがより好ましく、第二波長変換材料の発光ピーク波長が６５９ｎｍ以上６７１ｎｍ以下のピーク波長であることがより好ましい。
【００２５】
さらに、量子ドットフィルムと異なり、カドミウムを用いずに高い色再現性を実現できるため、環境への負荷も小さくすることができる。
【００２６】
本実施形態において、第一層２１および第二層２２の配置に特に制限はない。したがって、第二層２２が基板１０上に形成されてもよい。この場合、基板１０上に第二層２２が先に形成され、第一層２１が第二層２２の上に形成されてもよい。
【００２７】
次に本発明の第二実施形態について、図３を参照して説明する。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２８】
図３は、本実施形態の波長変換シート１０１を模式的に示す断面図である。波長変換シート１０１は、波長変換層２０上に形成された混色抑制層３０をさらに備えている。
【００２９】
混色抑制層３０は、５８０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下の波長の光を選択的に吸収する選択吸収材料を含有する。このような特性を有する選択吸収材料としては、例えばポルフィリン系銅錯体染料等のポルフィリン金属錯体化合物を挙げることができる。
混色抑制層３０は、例えば選択吸収材料を溶媒に分散させた分散液を用いた塗布や印刷等により形成することができる。
【００３０】
混色抑制層３０は、波長変換層２０と基材１０との間に設けられてもよい。この場合は、青色光源から出射された光がまず波長変換層２０に入るように、基材１０が青色光源から遠い側となるように波長変換シート１０１を配置すればよい。
また、波長変換層２０が基材１０の一方の面に設けられ、混色抑制層３０が基材１０の他方の面に設けられてもよい。この場合、波長変換層２０が青色光源から近い側となるように波長変換シート１０１を配置すればよい。
【００３１】
本実施形態の波長変換シート１０１によっても、第一実施形態の波長変換シート１と同様に、製造工程の簡便さおよび製造コストのいずれにおいても量子ドットフィルムより優れながら、量子ドットフィルムと遜色のない色再現性を得ることができる。
【００３２】
さらに、混色抑制層３０が、第一波長変換材料および第二波長変換材料の励起光から５８０ｎｍ以上６１０ｎｍ以下の波長の光を選択的に吸収するため、緑色域と赤色域のピークが急峻化する。したがって、緑色と赤色の混色が好適に抑制され、さらに高い色再現性を得ることができる。
【００３３】
本発明の波長変換シートについて、実施例を用いてさらに説明する。本発明は、以下の実施例の説明により何ら限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１）
透明な基材（ＰＥＴフィルム：厚さ５０μｍ）を準備し、ガラス上に固定した。その後、アプリケーターを用いて基材上に第一層および第二層を形成し、実施例１の波長変換シートを作成した。以下に第一層および第二層の材料について示す。
【００３５】
（第一層材料）
第一波長変換材料として、ユウロピウム付活サイアロン(アルミニウムシリコンオキシナイトライド)蛍光体 (デンカ株式会社製、蛍光ピーク波長５３０ｎｍ)を用いた。アクリル系の標準的な透明樹脂に、第一波長変換材料を固形分比２０％となるように混合して、アクリル樹脂分散体からなる第一層材料を調整した。
【００３６】
（第二層材料）
第二波長変換材料として、窒化珪化ユウロピウムカルシウムアルミニウム蛍光体（デンカ株式会社製、蛍光ピーク波長６６５ｎｍ）を用いた。第一層材料と同一の透明樹脂に、第二波長変換材料を固形分比２０％となるように混合して、アクリル樹脂分散体からなる第二層材料を調整した。
【００３７】
（波長変換層の形成）
基材上に、第一層材料を乾燥後膜厚が１７０μｍとなるように塗布して第一層を形成した。その後、第一層上に第二層材料を乾燥後膜厚が５０μｍとなるように塗布して第二層を形成し、第一層および第二層を有する波長変換層を基材上に形成した。
以上により、実施例１の波長変換シートを作成した。
【００３８】
（実施例２）
実施例２の波長変換シートは、実施例１の波長変換シートにさらに混色抑制層を設けた構成を有する。
（混色抑制層材料）
選択吸収材料として、ポルフィリン系銅錯体染料（山田化学工業株式会社製、吸収ピーク波長５９４ｎｍ）を用いた。第一層材料と同一の透明樹脂に、選択吸収材料を固形分比５％となるように混合して、アクリル樹脂分散体からなる混色抑制層材料を調整した。
【００３９】
（混色抑制層の形成）
実施例１と同一構成を有する波長変換シートの第二層上に、アプリケーターを用いて混色抑制層材料を乾燥後膜厚が２μｍとなるように塗布して混色抑制層を形成した。
以上により、実施例２の波長変換シートを作成した。
【００４０】
実施例１および２の波長変換シートについて、以下の要領で色再現性の評価を行った。
（色再現性評価）
青色光源から出射される青色光を各実施例の波長変換シートに入射し、波長変換シートから出射される光をＲＧＢカラーフィルタに透過させ、三原色の再現性を評価した。
【００４１】
青色光源としては、ピーク波長４５５ｎｍの青色発光ＬＥＤ（光源１）と、ピーク波長４６５ｎｍの青色発光ＬＥＤ（光源２）との２種類を用いた。
ＲＧＢカラーフィルタは、トーヨーカラー(株)製のＤｉｇｉｔａｌ Ｃｉｎｅｍａ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ色規格に準拠したレジストを用いて、フォトリソグラフィにより作成した。
結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１には、ＣＩＥ（国際照明委員会）が定めたｘｙｚ表色系のｘｙ色度図におけるＲＧＢ各色の座標と、各座標に基づいて算出されるＮＴＳＣ比を示している。基準として、標準的な３波長ＬＥＤの測定値を用いた。比較対象として、上記光源１の使用下における量子ドットフィルム（カドミウム含有）の測定値も併せて示す。
【００４４】
表１に示すように、いずれの実施例においても、基準とした３波長ＬＥＤよりも高く、カドミウムを含有する量子ドットフィルムと遜色のない色再現性が得られた。混色抑制層を備えた実施例２の波長変換シートにおいては、ＮＴＳＣ比が１１０前後であり、量子ドットフィルムとほぼ同程度の高い色再現性が得られた。
【００４５】
いずれの実施例についても、よりピーク波長の長い光源２を青色光源として用いた際に色再現性の顕著な低下は見られなかった。したがって、本発明の波長変換シートは、長波長の青色光源とも好適に組み合わせることができる。その結果、使用者の目の負担がより軽減された表示装置の構成に寄与することができると考えられ、最新の色規格であるＢＴ．２０２０に対応することも可能である。
【００４６】
実施例１および実施例２の波長変換シートにおいて、青色発光強度を１としたときの第一波長変換材料および第二波長変換材料の発光強度を、ＪＩＳ  Ｚ  ８２０３に基づき相対分光放射輝度として算出したところ、第一波長変換材料の発光強度は０．１７〜０．１８であり、第二波長変換材料の発光強度は約０．３２であった。
【００４７】
以上、本発明の各実施形態および実施例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【００４８】
例えば、本発明において、波長変換層の構成は、上述したような２層構成には限られない。他の例として、第一波長変換材料および第二波長変換材料を混合した分散液等を用いて、図４に示すような単層の波長変換層２５を構成してもよい。
【００４９】
あるいは、図５に示すように、単層の波長変換層２６において、第一波長変換材料のみを波長変換材料として含有する第一領域２６ａと、第二波長変換材料のみを波長変換材料として含有する第二領域２６ｂとが面方向に並んで分布するように構成してもよい。第一領域２６ａおよび第二領域２６ｂの配置態様は、図５に示したようなストライプ状には限られず、格子状（千鳥格子を含む）等の他の態様であってもよい。第一領域および第二領域を有する波長変換層は、例えば、第一波長変換材料および第二波長変換材料を用いた印刷により作製してもよいし、ポジ型又はネガ型のフォトリソグラフィを用いたパターニングにより作製することも可能である。
【００５０】
また、本発明の波長変換シートは、４００ｎｍ以下の波長の光を吸収する紫外線吸収層をさらに備えてもよい。紫外線吸収層を設ける位置や他の層との位置関係等には特に制限はない。
【００５１】
さらに、本発明の波長変換シートは、微小凹凸面を有し、微小凹凸面が波長変換シートの厚さ方向の一方の表面となるように形成されたマット層をさらに備えてもよい。このようにすると、表示装置に組み込んだ際に、マット層に対向する導光板等の他の部材との接触面積が少なくなり、マット層及び他の部材の表面に傷が付くことを防止することができる。
マット層を作製するためのマット層組成物は、例えば、バインダー樹脂と樹脂等で形成された微粒子とを含む。この場合、マット層の凹凸形状は、微粒子によって形成される。波長変換フィルム上にマット層が設けられると、波長変換フィルムと、対向する他の部材とのブロッキング（貼り付き）並びに傷付きが好適に防止される。
【００５２】
本発明の波長変換シートが表示装置に取り付けられる際、マット層が青色光源から遠い側に配置されてもよい。この場合は、液晶部６０と波長変換シートとの間に配置される偏光板等の部材の表面に傷が付くことを防止することができる。すなわち、マット層は、波長変換シートの厚さ方向片側に設けられてもよいし、両側に設けられてもよい。
さらに、マット層を設けるのに代えて、波長変換層や混色抑制層等に微粒子を混ぜて、これらの層の表面を微小凹凸面としてもよい。
【００５３】
本発明の表示装置は、上述した液晶表示装置には限られない。本発明の波長変換シートは、光源とカラーフィルタを備えた構成の表示装置であれば問題なく適用することができ、高い色再現性の実現に貢献することができる。
本発明の波長変換シートを表示装置に用いる場合、青色光源を用いるのが最も照明光の利用効率が良いが、他の波長の光を含む照明光を出射する光源と組み合わされてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１、１０１  波長変換シート
１０  基材
２０、２５、２６  波長変換層
２１  第一層
２２  第二層
３０  混色抑制層
５０  青色光源
１００  液晶表示装置
【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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