JP2017138558A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の第1の実施形態に係る画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。本明細書において、「シート」、「フィルム」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」は、フィルムとも呼ばれるような部材も含む意味で用いられ、また「フィルム」は、シートとも呼ばれ得るような部材も含む意味で用いられる。図1は本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図であり、図2は図1に示されるレンズシートの斜視図であり、図3は図2のレンズシートのI−I線に沿った断面図であり、図4は図1に示される光波長変換シートの概略構成図である。図5は図4に示される光波長変換シートの作用を示す図であり、図6は図4に示される光波長変換シートの製造工程を模式的に示す図であり、図7は図4に示される光波長変換シートの製造工程を模式的に示す図である。図8は本実施形態に係る他の画像表示装置の概略構成図である。
図1に示される画像表示装置10は、バックライト装置20と、バックライト装置20の出光側に配置された表示パネル80とを備えている。画像表示装置10は、画像を表示する表示面10Aを有している。図1に示される画像表示装置10においては、表示パネル80の表面が表示面10Aとなっている。
図1に示される表示パネル80は、入光側に配置された偏光板81と、出光側に配置された偏光板82と、偏光板81と偏光板82との間に配置された表示素子83とを備えている。表示パネル80は、表示素子83を備えていればよく、偏光板81、82は備えていなくともよい。偏光板81、82は、入射した光を直交する二つの直線偏光成分(S偏光およびP偏光)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、P偏光)を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)に振動する直線偏光成分(例えば、S偏光)を吸収する機能を有している。なお、図1に示される表示パネル80は、液晶表示パネルである。
図1に示されるバックライト装置20は、エッジライト型のバックライト装置として構成され、光源25と、光源25の側方に配置された導光板としての光学板30と、光学板30の出光側に配置された光波長変換シート40と、光波長変換シート40の出光側に配置されたレンズシート60と、レンズシート60の出光側に配置されたレンズシート65と、レンズシート65の出光側に配置された反射型偏光分離シート70と、光学板30の出光側とは反対側に配置された反射シート75とを備えている。バックライト装置20は、光学板30、レンズシート60、65、反射型偏光分離シート70、反射シート75を備えているが、これらのシート等は備えられていなくともよい。本明細書において、「出光側」とは、各部材においてバックライト装置から出射する方向に向かう光が出射される側を意味する。
光源25は、例えば、線状の冷陰極管等の蛍光灯や、点状の発光ダイオード(LED)や白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本実施の形態において、光源25は、光学板40の後述する入光面40C側に、線状に並べて配置された多数の点状発光体、具体的には、多数の発光ダイオード(LED)によって、構成されている。
導光板としての光学板30は、平面視形状が四角形形状に形成されている。光学板30は、表示パネル80側の一方の主面によって構成された出光面30Aと、出光面30Aに対向するもう一方の主面からなる裏面30Bと、出光面30Aおよび裏面30Bの間を延びる側面と、を有している。側面のうちの光源25側の側面が、光源25からの光を受ける入光面30Cとなっている。入光面30Cから光学板30内に入射した光は、入光面30Cと、入光面30Cと対向する反対面とを結ぶ方向(導光方向)に光学板内を導光され、出光面30Aから出射される。
レンズシート60、65は、入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させる機能を有する。本実施形態においては、図3に示されるように、入射角度が大きい光L1の進行方向を変化させて出光側から出射させて、正面方向の輝度を集中的に向上させる機能(集光機能)とともに、入射角度が小さい光L2を反射させて、光波長変換シート40側に戻す機能(再帰反射機能)を有している。レンズシート60、65は、図2に示されるように光透過性基材61と、光透過性基材61の一方の面に設けられたレンズ層62とを備えている。
光透過性基材61は、後述する光透過性基材50、51と同様のものであるので、ここでは説明を省略するものとする。
レンズ層62は、図2および図3に示されるように、シート状の本体部63、および本体部63の出光側に並べて配置された複数の単位レンズ64を備えている。
反射型偏光分離シート70は、レンズシート65から出射される光のうち、第1の直線偏光成分(例えば、P偏光)のみを透過し、かつ第1の直線偏光成分と直交する第2の直線偏光成分(例えば、S偏光)を吸収せずに反射する機能を有する。反射型偏光分離シート70で反射された第2の直線偏光成分は再度反射され、偏光が解消された状態(第1の直線偏光成分と第2の直線偏光成分とを両方含んだ状態)で、再度、反射型偏光分離シート70に入射する。よって、反射型偏光分離シート70は再度入射する光のうち第1の直線偏光成分を透過し、第1の直線偏光成分と直交する第2の直線偏光成分は再度反射される。以下、同上の過程を繰り返す事により、レンズシート65から出光した光の70〜80%程度が第1の直線偏光成分となった光源光として出光される。したがって、反射型偏光分離シート70の第1の直線偏光成分(透過軸成分)の偏光方向と表示パネル80の偏光板81の透過軸方向とを一致させることにより、バックライト装置20からの出射光は全て表示パネル80で画像形成に利用可能となる。したがって、光源25から投入される光エネルギーが同じであっても、反射型偏光分離シート70を未配置の場合に比べて、より高輝度の画像形成が可能となり、また光源25のエネルギー利用効率も向上する。とりわけ、反射型偏光分離シート70で反射された光は、光波長変換シート40で波長変換が行われ得る。したがって、反射型偏光分離シート70を配置することによって、光波長変換シート40の波長変換効率がさらに上昇させることができる。したがって、更なる光の利用効率の改善を期待することができる。
反射シート75は、光学板30の裏面30Bから漏れ出した光を反射して、再び光学板30内に入射させる機能を有する。反射シート75は、白色の散乱反射シート、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜(例えば金属薄膜)を表面層として含んだシート等から、構成され得る。反射シート75での反射は、正反射(鏡面反射)でもよく、拡散反射でもよい。反射シート75での反射が拡散反射の場合には、当該拡散反射は、等方性拡散反射であってもよいし、異方性拡散反射であってもよい。
図4に示される光波長変換シート40は、入射する光のうち一部の光の波長を他の波長に変換し、入射した光の他の一部および波長変換された光を出射させるシートである。
内部ヘイズ値>外部ヘイズ値 …(1)
光波長変換層41は、ホストマトリクス46と、ホストマトリクス46に分散された蛍光体としての量子ドット47と、ホストマトリクス46に分散された表面プラズモン励起粒子48とを含んでいる。光波長変換層41は、光散乱性粒子49をさらに含んでいてもよい。光波長変換層41が光散乱性粒子49を含むことにより、内部ヘイズを高めることができる。
光波長変換シート40に用いられる光波長変換層41中のホストマトリクス46としては、特に限定されないが、バインダ樹脂、シリカガラス等のガラス、およびシリカゲルの少なくともいずれかが挙げられる。バインダ樹脂としては、特に限定されないが、硬化性バインダ樹脂前駆体の硬化物(重合物、架橋物)が挙げられる。硬化性バインダ樹脂前駆体としては、電離放射線重合性化合物および/または熱硬性樹脂が挙げられる。電離放射線重合性化合物は、電離放射線重合性官能基を少なくとも1つ有するものである。本明細書における、「電離放射線重合性官能基」とは、電離放射線照射により重合反応し得る官能基である。電離放射線重合性官能基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性二重結合が挙げられる。なお、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」および「メタクリロイル基」の両方を含む意味である。また、本明細書における電離放射線としては、可視光線、並びに紫外線、X線、電子線、α線、β線、およびγ線が挙げられる。
量子ドット47は、量子閉じ込め効果(quantum confinement effect)を有するナノサイズの半導体粒子である。量子ドット47の粒子径および平均粒子径は、例えば、1nm以上20nm以下となっている。量子ドット47は、励起源から光を吸収してエネルギー励起状態に達すると、量子ドット47のエネルギーバンドギャップに該当するエネルギーを放出する。よって、量子ドット47の粒子径又は物質の組成を調節すると、エネルギーバンドギャップを調節することができ、様々なレベルの波長帯のエネルギーを得ることができる。とりわけ、量子ドット47は、狭い波長帯で強い蛍光を発生することができる。
表面プラズモン励起粒子48は、光照射によって、表面プラズモンを励起可能な平均粒子径200nm以下の粒子である。表面プラズモン励起粒子に照射する光としては、特に限定されないが、例えば、青色光が挙げられる。
光散乱性粒子49は、光波長変換シート40に進入した光を散乱させることによって光の進行方向を変化させる作用を有する粒子である。
バリアフィルム42、43は、量子ドット47を水分や酸素から保護するためのフィルムである。バリアフィルム42、43は、量子ドット47を水分や酸素から保護する機能を有する光透過性基材またはバリア層のみであってもよいが、図4に示されるように量子ドット47を水分や酸素から保護する機能を有する光透過性基材50、51と光透過性基材50、51の表面に設けられ、かつ量子ドット47を水分や酸素から保護する機能を有するバリア層52、53との多層構造が好ましい。
光透過性基材50、51の厚みは、特に限定されないが、10μm以上500μm以下であることが好ましい。光透過性基材50、51の厚みが、10μm未満であると、光波長変換シートのアッセンブリ、取扱い時における皺や折れが発生するおそれがあり、また150μmを超えると、ディスプレイの軽量化および薄膜化に適さないおそれがある。光透過性基材50、51の厚みのより好ましい下限は50μm以上、より好ましい上限は400μm以下である。
バリア層52、53の形成材料としては、バリア性が得られるものであれば特に限定されないが、例えば、無機酸化物、金属、ゾルゲル材料等が挙げられる。具体的には、上記無機酸化物としては、例えば、酸化ケイ素(SiOx)、酸化アルミニウム(AlnOm)、酸化チタン(TiO2)、酸化イットリウム、酸化ホウ素(B2O3)、酸化カルシウム(CaO)、酸化窒化炭化ケイ素(SiOxNyCz)等が挙げられ、上記金属としては、例えば、Ti、Al、Mg、Zr等が挙げられ、上記ゾルゲル材料としては、例えば、シロキサン系ゾルゲル材料等が挙げられる。これらの材料は、単独で用いられてもよく2種以上を組み合わせて用いられてもよい。
光拡散層44、45は、表面に凹凸形状を有しており、この凹凸形状によって光波長変換シート40に入射する光および出射する光を拡散させることができる。また、光拡散層44、45を設けることにより、光波長変換シート40における光波長変換効率をより高めることができる。光拡散層44、45は、表面凹凸形成粒子とバインダ樹脂とを含んでいる。
表面凹凸形成粒子は、主に、光拡散層の表面に凹凸形状を形成するためのものである。ただし、表面凹凸形成粒子自体が光散乱性能を発揮することもある。
バインダ樹脂としては、特に限定されないが、光波長変換層41の欄で説明したバインダ樹脂と同様のバインダ樹脂を用いることができるので、ここでは説明を省略するものとする。
光波長変換シート40は、例えば、以下のようにして作製することができる。なお、以下、ホストマトリクス46がバインダ樹脂である例について説明する。まず、図6(A)に示されるように、光透過性基材50の一方の面に蒸着法等によりバリア層52を形成し、バリアフィルム42を形成する。また、同様にして、光透過性基材51の一方の面に蒸着法等によりバリア層53を形成して、バリアフィルム43を形成する。
光波長変換シート40は、図8に示されるような直下型のバックライト装置を備えた画像表示装置に組み込んでもよい。図8に示される画像表示装置90は、バックライト装置100と、バックライト装置100の出光側に配置された表示パネル80とを備えている。
光拡散板としての光学板101は、平面視形状が四角形形状に形成されている。光学板101は、光源75側の一方の主面によって構成された入光面101Aと、光波長変換シート40側の他方の主面によって構成された出光面101Bとを有している。入光面101Aから光学板101内に入射した光は、光学板101内で拡散され、出光面101Bから出射される。
光学板101中の光拡散性粒子としては、拡散板として一般的に用いられる光拡散性粒子が挙げられる。
以下、本発明の第2の実施形態に係る画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態以降の実施形態において、第1の実施形態の内容と重複する内容および本実施形態以降の実施形態で用いられる図面において、第1の実施形態の説明で用いられた図面と同じ符号が付されている部材は、第1の実施形態の説明で用いた図面に示された部材と同じものであるので、説明を省略するものとする。図9は本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図であり、図10は図9に示される光波長変換シートの概略構成図である。
図9に示される画像表示装置110は、光波長変換シート40の代わりに光波長変換シート120を備えていること以外は、図1に示される画像表示装置10と同様の構成となっている。
図10に示されるように、光波長変換シート120は、単層構造となっている。すなわち、光波長変換シート120は、光波長変換層121のみからなり、光波長変換シート120はバリアフィルムを備えていない。ただし、後述する光透過性粒子122がバリア性を有していない場合には、バリアフィルムを備えていることが好ましい。また、光波長変換シート120は、光波長変換層121の他、光波長変換層121を支持する光透過性基材をさらに備えるものであってもよい。光透過性基材を備えることにより、光波長変換シート120の強度を高めることができる。また、光波長変換シートは、レンズ部を備える光波長変換層のみからなるものであってもよい。光波長変換層がレンズ部を備えることにより、光波長変換シートが、光波長変換機能の他、レンズ機能を有するので、レンズシートを1枚省略することが可能であり、更なる薄型化を図ることができる。
光波長変換層121は、ホストマトリクス46と、ホストマトリクス46に分散された量子ドット47と、表面プラズモン励起粒子48と、量子ドット47を包む光透過性粒子122とを含んでいる。光波長変換層121は、光散乱性粒子49をさらに含んでいてもよい。量子ドット47と光透過性粒子122との間には空気層は存在せず、量子ドット47の表面は光透過性粒子122に密着している。
光透過性粒子122は、量子ドット47を包み、光透過性を有するものであればよいが、量子ドットを水分および酸素から保護するバリア性を有するものであることが好ましい。本実施形態においては、光透過性粒子122がバリア性を有するものとして説明する。量子ドット48を光透過性粒子122で包むことにより、光透過性粒子122の厚みによって量子ドット47と表面プラズモン励起粒子48との距離を調節することができる。また、量子ドット47を、バリア性を有する光透過性粒子122で包むことにより、量子ドット47が水分や酸素に接触することを抑制できるので、量子ドット47が水分や酸素によって劣化することを抑制できる。これにより、バリアフィルムを設けなくとも量子ドット47の発光効率の低下を抑制できる。本明細書において、「光透過性」とは、光を透過させる性質を有することを意味し、「光透過性」には透明も含まれる。ここで、本実施形態においては、量子ドットは光透過性粒子で包まれているので、光波長変換シートから出射される量子ドットからの発光を確認することができれば、光透過性粒子は光透過性を有すると言える。量子ドットの発光は蛍光光度計を用いて確認することができる。「バリア性」は、光波長変換シートにおいて、40℃、相対湿度90%環境下に300時間放置する耐久性試験を行い、耐久性試験前後における光波長変換シートの発光ピーク強度の低下率が10%以内であれば、光透過性粒子はバリア性があると判断することができる。ただし、光波長変換シートを透過した光源からの光は、光波長変換シートの発光により生じた光ではないので、光波長変換シートを透過した光源からの光のピーク強度は光波長変換シートの発光ピーク強度には含めないものとする。また、光波長変換シートから出射される光の発光ピークが複数存在する場合において、「発光ピーク強度の低下率が10%以内である」とはそれぞれの発光ピークにおける強度の低下率が10%以内であることを意味する。耐久性試験前後における光波長変換シートの発光ピークの低下率をAとし、耐久試験前の光波長変換シートの発光ピーク強度をBとし、耐久試験後の光波長変換シートの発光ピーク強度をCとすると、耐久性試験前後における光波長変換シートの発光ピークの低下率(A)は、下記式(2)によって求められる。
A=(B−C)/B×100 …(2)
光波長変換シート120は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、基材の一方の面に、硬化性ホストマトリクス前駆体、量子ドット47を包んだ光透過性粒子122、表面プラズモン励起粒子48および光散乱性粒子49を含む光波長変換層用組成物を塗布し、乾燥させて、光波長変換層用組成物の塗膜を形成する。基材としては、光透過性基材であってもよいが、光透過性基材でなくともよい。光波長変換層用組成物には重合開始剤を含ませることが好ましい。
以下、本発明の第3の実施形態に係る画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図11は本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図であり、図12は図11に示される光波長変換シートの概略構成図であり、図13は本実施形態に係る他の光波長変換シートの概略構成図である。
図11に示される画像表示装置130は、光波長変換シート40の代わりに光波長変換シート140を備えていること以外は、図1に示される画像表示装置10と同様の構成となっている。
図12に示されるように、光波長変換シート140は、光波長変換層141と、光波長変換層141の両面に設けられた光透過性の表面プラズモン励起粒子層142、143と、表面プラズモン励起粒子層142、143における光波長変換層141側の面とは反対側の面に設けられたバリアフィルム42、43と、バリアフィルム42、43における表面プラズモン励起粒子層141、142側の面とは反対側の面に設けられた光拡散層44、45とを備えている。すなわち、この形態においては、表面プラズモン励起粒子層142は光波長変換層141に隣接しており、また光波長変換層141は、表面プラズモン励起粒子層142によって挟まれている。ここで、表面プラズモン励起粒子層141、142は光透過性を有しているので、従来から液晶ディスプレイ装置に用いられている反射シートや反射板とは異なる。なお、本実施形態においては、表面プラズモン励起粒子層は光波長変換層の両面に配置されているが、光波長変換層の片面のみに配置されていてもよい。
光波長変換層141は、表面プラズモン励起粒子を含んでいないこと以外は、光波長変換層41と同様であるので、説明を省略するものとする。なお、本実施形態においては、光波長変換層141は、表面プラズモン励起粒子を含んでいないが、表面プラズモン励起粒子を含んでいてもよい。
表面プラズモン励起粒子層142、143は、光透過性を有し、かつ少なくとも表面プラズモン励起粒子48を含む層である。表面プラズモン励起粒子層142、143中の表面プラズモン励起粒子48は、第1の実施形態で説明した表面プラズモン励起粒子48と同様であるので、下記以外は説明を省略するものとする。
図11においては、光拡散層44、バリアフィルム42、表面プラズモン励起粒子層142、光波長変換層141、表面プラズモン励起粒子層143、バリアフィルム43、光拡散層45がこの順で積層された光波長変換シート140が図示されているが、図13に示される光波長変換シート150のように、光波長変換層および表面プラズモン励起粒子層がそれぞれ2層以上存在し、光波長変換層間に表面プラズモン励起粒子層が配置されていてもよい。図13に示される光波長変換シート150は、光拡散層44、バリアフィルム42、表面プラズモン励起粒子層153、光波長変換層151、表面プラズモン励起粒子層154、光波長変換層152、表面プラズモン励起粒子層155、バリアフィルム43、光拡散層45がこの順で積層されているものである。
以下、本発明の第4の実施形態に係る画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図14は本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図であり、図15は本実施形態に係る画像表示装置に含まれる他のEL素子の概略構成図である。
図14に示される画像表示装置160は、エレクトロルミネッセンス表示装置(以下、この装置を「EL表示装置」と称する)である。画像表示装置160は、エレクトロルミネッセンス素子170(以下、この素子を「EL素子」と称する。)を備えている。
EL素子170は、図14に示されるように、支持基材171、第1の電極層172、発光部材としてのエレクトロルミネッセンス層173(以下、この層を「EL層」と称する)、第2の電極層174、封止部材175をこの順に積層したものである。すなわち、EL層173は、第1の電極層172および第2の電極層174の間に配置されている。
支持基材171は、EL層173を支持することができるものであればよく、一般的なEL素子基板に用いられるものを使用することができる。また、本発明においては、封止部材175側から光が取り出されるため、支持基材171は光透過性基材であってもよいが光透過性基材でなくともよい。
第1の電極層172は、第2の電極層174との間に電圧が印加され、EL層173で発光を起こさせるために設けられたものである。第1の電極層172は、陽極および陰極のいずれであってもよい。
第2の電極層174の材料としては、所望の光透過性を有する導電性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化アルミニウム亜鉛(AZO)等の導電性酸化物を用いることができる。
EL層173は、発光層176を含む。発光層176以外のEL層173を構成する層としては、正孔注入層177、正孔輸送層178、電子注入層179、電子輸送層180等を挙げることができる。図14に示されるEL素子170においては、正孔注入層177および正孔輸送層178は第1の電極172と発光層176との間に位置しており、正孔注入層177が正孔輸送層178よりも第1の電極172側に位置している。また、電子注入層179および電子輸送層180は第2の電極174と発光層176との間に位置しており、電子注入層179が電子輸送層180よりも第2の電極174側に位置している。正孔輸送層は、正孔注入層に正孔輸送の機能を付与することにより、正孔注入層と一体化される場合が多い。
発光層176は、ホストマトリクス181と、ホストマトリクス181に分散された量子ドット47と、表面プラズモン励起粒子49とを含んでいる。発光層176中の量子ドット47および表面プラズモン励起粒子48は、第1の実施形態で説明した量子ドット47および表面プラズモン励起粒子48と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
正孔注入層177は、陽極(第1の電極層172)からの正孔注入効率を改善する機能を有する層である。正孔注入層177は、陽極(第1の電極層172)と正孔輸送層178との間に設けることができる。正孔注入層177を構成する材料としては、公知の材料を適宜用いることができ、特に制限はない。例えば、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、酸化バナジウム、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
正孔輸送層178は、正孔注入層177または第1の電極層172により近い層(正孔輸送層)からの正孔注入を改善する機能を有する層である。正孔輸送層178を構成する材料としては、特に制限はないが、例えば、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(3−メチルフェニル)4,4’−ジアミノビフェニル(TPD)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)等の芳香族アミン誘導体、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)もしくはその誘導体、またはポリ(2,5−チエニレンビニレン)もしくはその誘導体などが挙げられる。
電子注入層179は、陰極(第2の電極層174)からの電子注入効率を改善する機能を有する層である。電子注入層179は、電子輸送層180と陰極(第2の電極層174)との間に設けられる。電子注入層179としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、あるいは前記金属を一種類以上含む合金、あるいは前記金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物、あるいは前記物質の混合物などが挙げられる。
電子輸送層180は、電子注入層179または陰極(第2の電極層174)により近い層(電子輸送層)からの電子注入を改善する機能を有する層である。電子輸送層180を形成する材料としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または8−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体等が例示される。
封止部材175は、EL層173における水分や酸素による劣化を防ぐためのものである。封止部材175としては、例えば、ガラス板等が挙げられる。具体的には、ガラス板としては、ソーダライムガラス板、無アルカリガラス板等が挙げられる。これらは比較的安価なガラス材料であるため、製造コストを抑えることが可能になる。
第2の実施形態と同様に、図14に示される発光層176においても、量子ドット47を光透過性粒子によって包んでもよい。光透過性粒子は、光波長変換シート120の光波長変換層121で説明した光透過性粒子122と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
まず、下記に示す手順で、光波長変換粒子を得た。
(光波長変換粒子A)
まず、0.2質量部の緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径3.3nm)および0.2質量部の赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径5.2nm)を用意した。緑色発光量子ドットおよび赤色発光量子ドットを用意した後、緑色発光量子ドットおよび赤色発光量子ドットの表面をドデシルアミンで覆い、これらの量子ドットをトルエン溶液(0.4mL、1.5μM/L)に分散させた。次いで、この溶液にテトラエトキシシラン(TEOS、10μL)を添加し、3時間攪拌して、有機溶液1を作製した。
まず、下記に示す組成となるように各成分を配合して、光波長変換層用組成物を得た。
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径3.3nm):0.20質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径5.2nm):0.20質量部
・銀粒子(製品名「730815」、SIGMA−ALDRICH社製):1質量部
・アルミナ粒子(製品名「DAM−03」、電気化学工業社製、平均粒子径4μm):5質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):1質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径3.3nm):0.20質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径5.2nm):0.20質量部
・銀粒子(製品名「730815」、SIGMA−ALDRICH社製):1質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):1質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径3.3nm):0.20質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径5.2nm):0.20質量部
・銀粒子(製品名「730777」、SIGMA−ALDRICH社製):1質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):1質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99質量部
・光波長変換粒子A:5質量部
・銀粒子(製品名「730815」、SIGMA−ALDRICH社製):1質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):1質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99質量部
・緑色発光無機蛍光体(β−SiAlON:Eu2+):0.20質量部
・赤色発光無機蛍光体(CaAlSiN3:Eu2+):0.20質量部
・銀粒子(製品名「730815」、SIGMA−ALDRICH社製):1質量部
・アルミナ粒子(製品名「DAM−03」、電気化学工業社製、平均粒子径4μm):5質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):1質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径3.3nm):0.20質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径5.2nm):0.20質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):1質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99質量部
・緑色発光無機蛍光体(β−SiAlON:Eu2+):0.20質量部
・赤色発光無機蛍光体(CaAlSiN3:Eu2+):0.20質量部
・アルミナ粒子(製品名「DAM−03」、電気化学工業社製、平均粒子径4μm):5質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):1質量部
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99質量部
・緑色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 530」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径3.3nm):0.20質量部
・赤色発光量子ドット(製品名「CdSe/ZnS 610」、SIGMA−ALDRICH社製、コア:CdSe、シェル:ZnS、平均粒子径5.2nm):0.20質量部
・銀粒子:1質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):1質量部
下記に示す組成となるように各成分を配合して、表面プラズモン励起粒子層用組成物を得た。
(表面プラズモン励起粒子層用組成物1)
・エポキシアクリレート(製品名「ユニディックV−5500」、DIC社製):99質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):1質量部
・銀粒子(製品名「730815」、SIGMA−ALDRICH社製):10質量部
下記に示す組成となるように各成分を配合して、光拡散層用組成物を得た。
(光拡散層用組成物1)
・ペンタエリスリトールトリアクリレート:99質量部
・表面凹凸形成粒子(架橋ポリスチレン樹脂ビーズ、製品名「SBX−4」、積水化成品工業株式会社製、平均粒子径4μm):158質量部
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184、BASFジャパン社製):1質量部
・溶剤(メチルイソブチルケトン:シクロヘキサノン=1:1(質量比)):170質量部
まず、2枚のバリアフィルムを次のような方法で作製した。高周波スパッタリング装置において、電極に周波数13.56MHz、電力5kWの高周波電力を印加することにより、チャンバー内で放電を生じさせて、大きさ7インチおよび厚みが50μmの光透過性基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(製品名「ルミラーT60」、東レ社製)の片面にターゲット物質(シリカ)からなる、厚みが50nmであり、かつ屈折率が1.46であるバリア層としてのシリカ蒸着層を形成し、これにより、ポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面にシリカ蒸着層が形成されたバリアフィルムを2枚形成した。
実施例2においては、光波長変換層用組成物1の代わりに光波長変換層用組成物2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
実施例3においては、光波長変換層用組成物1の代わりに光波長変換層用組成物3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
実施例4においては、光波長変換層用組成物1の代わりに光波長変換層用組成物4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
実施例5においては、光波長変換層用組成物1の代わりに光波長変換層用組成物5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
まず、2枚のバリアフィルムを次のような方法で作製した。高周波スパッタリング装置において、電極に周波数13.56MHz、電力5kWの高周波電力を印加することにより、チャンバー内で放電を生じさせて、大きさ7インチおよび厚みが50μmの光透過性基材としてのポリエチレンテレフタレートフィルム(製品名「ルミラーT60」、東レ社製)の片面にターゲット物質(シリカ)からなる、厚みが50nmであり、かつ屈折率が1.46であるバリア層としてのシリカ蒸着層を形成し、これにより、ポリエチレンテレフタレートフィルムの一方の面にシリカ蒸着層が形成されたバリアフィルムを2枚形成した。
実施例7においては、光波長変換層の片側のみに表面プラズモン励起粒子層を形成したこと以外は、実施例6と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例1においては、光波長変換層用組成物1の代わりに光波長変換層用組成物6を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例2においては、光波長変換層用組成物1の代わりに光波長変換層用組成物7を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
比較例3においては、光波長変換層用組成物1の代わりに光波長変換層用組成物8を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光波長変換シートを作製した。
上記実施例および比較例3に係る光波長変換シートにおいて、光波長変換層または表面プラズモン励起粒子層に含まれる銀粒子の平均粒子径を測定した。銀粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(製品名「S−4800」、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて光波長変換シートの断面を倍率20万倍で観察し、この観察画像から測定された20個の銀粒子の直径の平均値として求めた。
上記実施例および比較例3に係る光波長変換シートにおいて、銀粒子から最も近い量子ドットまでの平均距離を求めた。銀粒子から最も近い量子ドットまでの平均距離は、透過型電子顕微鏡(製品名「S−4800」、日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて光波長変換シートの断面を倍率20万倍で観察し、この観察画像において20個の銀粒子からそれぞれ最も近い量子ドットまでの距離を測定し、その平均値として求めた。
上記実施例および比較例に係る光波長変換シートにおいて、バックライト装置に組み込んだ状態で、輝度を測定した。具体的には、まず、Kindle Fire(登録商標)HDX7のバックライト装置を用意し、各光波長変換シートをこのバックライト装置に組み込んだ。このバックライト装置は、発光ピーク波長が450nmの青色発光ダイオード、光拡散板、第1のプリズムシート、および第2のプリズムシートをこの順に備えているものであり、実施例および比較例に係る光波長変換シートは光拡散板と第1のプリズムシートの間に配置された。第1のプリズムシートおよび第2のプリズムシートは、シート状の本体部と、この本体部上に並べて配置され、かつ各々が配列方向と交差する方向に延びた三角柱状の複数の単位プリズムとを備え、単位プリズムの頂角が90°となっているものであった。第1のプリズムシートは、単位プリズムの配列方向が第2のプリズムシートの単位プリズムの配列方向と直交するように配置された。
25…光源
40、120、140、150…光波長変換シート
41、121、141、151…光波長変換層
46、181…ホストマトリクス
47…量子ドット
48…表面プラズモン励起粒子
49…光散乱性粒子
122…光透過性粒子
142、153、154、155…表面プラズモン励起粒子層
170、190…エレクトロルミネッセンス素子
172…第1の電極
173…エレクトロルミネッセンス層
174…第2の電極
176、191…発光層
Claims (13)
- 光源と、前記光源からの光を受ける光波長変換シートとを備える画像表示装置であって、
前記光波長変換シートが、ホストマトリクスと、前記ホストマトリクスに分散された蛍光体と、前記ホストマトリクスに分散され、かつ前記光源からの光によって表面プラズモンを励起可能な200nm以下の平均粒子径を有する表面プラズモン励起粒子とを含む光波長変換層を備える、画像表示装置。 - 光源と、前記光源からの光を受ける光波長変換シートとを備える画像表示装置であって、
前記光波長変換シートが、ホストマトリクスおよび前記ホストマトリクスに分散された蛍光体を含む光波長変換層と、前記光波長変換層に隣接し、かつ前記光源からの光によって表面プラズモンを励起可能な200nm以下の平均粒子径を有する表面プラズモン励起粒子を含む光透過性の表面プラズモン励起粒子層と
備える、画像表示装置。 - 前記光波長変換層が、前記蛍光体を包む光透過性粒子をさらに備える、請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記表面プラズモン励起粒子層が2層以上存在し、前記光波長変換層が前記表面プラズモン励起粒子層によって挟まれている、請求項2に記載の画像表示装置。
- 前記光波長変換層および前記表面プラズモン励起粒子層がそれぞれ2層以上存在し、少なくとも前記光波長変換層間に前記表面プラズモン励起粒子層が配置されている、請求項2に記載の画像表示装置。
- 前記表面プラズモン励起粒子が、金属粒子および酸化物半導体粒子の少なくともいずれかの粒子である、請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記表面プラズモン励起粒子が、金、銀、および白金からなる群から選択される1以上の貴金属からなる粒子である、請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記光波長変換層が、前記ホストマトリクスに分散された光散乱性粒子をさらに含む、請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記光散乱性粒子が、アルミニウム含有化合物、ジルコニウム含有化合物、スズ含有化合物、マグネシウム含有化合物、チタン含有化合物、アンチモン含有化合物、ケイ素含有化合物、亜鉛含有化合物、アクリル樹脂、スチレン樹、メラミン樹脂、およびウレタン樹脂からなる群から選択される1種以上の材料からなる粒子である、請求項8に記載の画像表示装置。
- 前記蛍光体が、量子ドットである、請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記量子ドットが、単独の波長域の発光帯を有する2種以上の量子ドットである、請求項10に記載の画像表示装置。
- 前記量子ドットが、青色光を緑色光に変換する第1の量子ドットと、前記青色光を赤色光に変換する第2の量子ドットとを含む、請求項10に記載の画像表示装置。
- 前記光波長変換層より観察者側に配置された表示パネルをさらに備える、請求項1または2に記載の画像表示装置。
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