JP2008129483A - 色純度向上シート、光学装置、画像表示装置、液晶表示装置および太陽電池 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な色の光の吸収による輝度の低下を防止しつつ、色純度を向上させることが可能な色純度向上シートを提供する。
【解決手段】本発明の色純度向上シートは、目的波長帯域以外の特定波長帯域の光を吸収し波長変換して目的波長帯域の光を発光することにより目的波長帯域の色の純度を向上させる発光手段を含む発光層１１を有し、発光層１１の最大吸収波長における透過率が７０％以上であり、さらに、反射層１２を有し、バックライト光の入射方向において、発光層１１と反射層１２とがこの順序で積層され、反射層１２は、前記目的波長帯域以外の特定帯域の光であって発光層１１に含まれる発光手段で吸収されずに透過した光の一部を選択的に反射して、再度、発光層１１に入光させ、前記入光した光の一部は、発光層１１を透過し、反射層１２が選択的に反射する選択反射帯域が、発光層１１の最大吸収波長を含むことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、色純度向上シート、光学装置、画像表示装置、液晶表示装置および太陽電池に関する。

太陽光や人工の光源が発する光は、様々な色（波長）の光の混合物である。このような光を、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）や太陽電池のようなデバイスに利用する場合、必ずしもすべての色（波長）の光が利用されているわけではない。このため、エネルギー効率の点から、不要な色（波長）の光を必要な色（波長）の光に変換して用いる工夫がなされている。例えば、光源から照射された光のうち、不要な色（波長５７５〜６０５ｎｍの黄色）の光を、蛍光物質を用いて、必要な色（波長６１０ｎｍ以上の赤色）の光に変換するＬＣＤ用の光学装置が提案されている（特許文献１参照）。一般的に光源として使用される冷陰極管の発する光は、４３５ｎｍ付近に青色、５４５ｎｍ付近に緑色、６１０ｎｍ付近に赤色の大きな発光ピークを持ち、これらの光がＬＣＤに利用される。ここで、不要な中間色である黄色を、必要な色である赤色に変換して色純度を向上させる場合、５７５〜６０５ｎｍの波長帯域の光（黄色）のみを変換することが理想であるが、この場合、非常に狭帯域の光のみを吸収する蛍光物質が必要となる。しかしながら、一般的な蛍光物質の吸収帯域は、１００ｎｍ以上の幅を持っており、例えば、最大吸収波長が５８５ｎｍ付近にあっても、５４５ｎｍ付近の緑色の光や、６１０ｎｍ付近の赤色の光をも吸収してしまい、その結果、ＬＣＤの輝度が低下してしまうという問題がある。
特開２００５−２７６５８６号公報

このような必要な色の光の吸収を抑える手段として、蛍光物質の濃度を低くすることが考えられる。しかし、蛍光物質の濃度を低くすると、本来の目的である色純度向上が達成できないという問題がある。

そこで、本発明は、必要な色の光の吸収による輝度の低下を防止しつつ、色純度を向上させることが可能な色純度向上シートを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の色純度向上シートは、
目的波長帯域以外の特定波長帯域の光を吸収し波長変換して目的波長帯域の光を発光することにより目的波長帯域の色の純度を向上させる発光手段を含む発光層を有し、
前記発光層の最大吸収波長における透過率が７０％以上であり、
さらに、反射層を有し、
バックライト光の入射方向において、前記発光層と前記反射層とがこの順序で積層され、
前記反射層は、前記目的波長帯域以外の特定波長帯域の光であって前記発光層に含まれる発光手段で吸収されずに透過した光の一部を選択的に反射して、再度、前記発光層に入光させ、前記入光した光の一部は、前記発光層を透過し、
前記反射層が選択的に反射する選択反射帯域が、前記発光層の最大吸収波長を含む
ことを特徴とする。

本発明の光学装置は、バックライト（光源装置）および色純度向上シートを含む光学装置であって、前記色純度向上シートが、前記本発明の色純度向上シートであることを特徴とする。

本発明の画像表示装置は、色純度向上シートを含む画像表示装置であって、前記色純度向上シートが、前記本発明の色純度向上シートであることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置は、色純度向上シートを含む液晶表示装置であって、前記色純度向上シートが、前記本発明の色純度向上シートであることを特徴とする。

本発明の太陽電池は、色純度向上シートを含む太陽電池であって、前記色純度向上シートが、前記本発明の色純度向上シートであることを特徴とする。

本発明の色純度向上シートは、目的波長帯域以外の特定波長帯域の光（不要な色の光）を吸収し、波長変換して目的波長帯域の光（必要な色の光）を発光することにより目的波長帯域の色の純度を向上させる発光手段を含む発光層を有する。ここで、前記発光層の透過率は、その最大吸収波長においても７０％以上である。このため、前記発光層では、すべての波長帯域の光が十分に透過される。また、本発明の色純度向上シートは、前記発光層に含まれる発光手段で吸収されずに透過した光の一部を選択的に反射し、再度、前記発光層に入射させる反射層を有する。ここで、前記反射層が選択的に反射する選択波長帯域は、前記発光層の最大吸収波長を含む。これにより、前記不要な色の光のうち、前記発光層に含まれる発光手段で吸収されずに透過したために波長変換されなかったものが、前記反射層で反射され、前記発光層に再度入光される。前記発光層に再度入光された前記不要な色の光は、前記発光層に含まれる発光手段に吸収され、代わりに必要な色の光が発光される。このため、本発明の色純度向上シートによれば、色純度の向上が可能となる。また、前記反射層は、前記選択反射帯域以外の光の大部分を、反射せずに透過させる。このため、本発明の色純度向上シートでは、必要な色の光の吸収による輝度の低下が防止される。

本発明において、「色純度の向上」には、例えば、赤色と緑色の中間色である黄色の光を赤色の光に変換すること、緑色と青色の中間色の光を緑色の光に変換すること、赤色、緑色、青色のいずれかの色の光を赤色、緑色、青色のその他の色の光に変換すること等が含まれる。

本発明の色純度向上シートにおいて、前記発光層が、マトリックスポリマーと蛍光物質とから形成されることが好ましい。

本発明の色純度向上シートにおいて、前記反射層が、液晶モノマーおよびカイラル剤から形成されたコレステリック層であることが好ましい。

つぎに、本発明の色純度向上シートについて、例を挙げて説明する。ただし、本発明の色純度向上シートは、下記の例に制限されない。

図１の断面図に、本発明の色純度向上シートの構成の一例を示す。図示のように、この色純度向上シート１００は、バックライト光の入射方向若しくは透過方向（矢印）において、発光層１１と反射層１２とがこの順で配置されている。本例の色純度向上シートの平面形状は、矩形であり、正方形であってもよいし、長方形であってもよいが、好ましくは長方形である。

前述のとおり、前記発光層は、発光手段を含む。

前記発光手段は、目的波長帯域以外の特定波長帯域の光（不要な色の光）を吸収し波長変換して目的波長帯域の光（必要な色の光）を発光することにより目的波長帯域の色の純度を向上させる。

前記発光手段は、蛍光物質を含むことが好ましい。前記蛍光物質としては、例えば、フルオレセイン類、ローダミン類、クマリン類、ダンシル類（ジメチルアミノナフタレンスルホン酸類）、７−ニトロベンゾ−２−オキサ−１，３−ジアゾール（ＮＢＤ）型色素、ピレン、ペリレン系、フィコビリプロテイン系、シアニン色素、アンスラキノン系、チオインジゴ系、ベンゾピラン系等の蛍光物質が挙げられる。前記蛍光物質は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。

前記蛍光物質の具体例としては、例えば、ＢＡＳＦ（株）製の商品名「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５（ペリレン系）」、有本化学工業（株）製の商品名「Ｐｌａｓｔ Ｒｅｄ ８３５５（アンスラキノン系）、同８３６５（アンスラキノン系）、同Ｒｅｄ Ｄ−５４（チオインジゴ系）、同Ｒｅｄ ＤＲ−４２６（ベンゾピラン系）、同Ｒｅｄ ＤＲ−４２７（ベンゾピラン系）」、（株）林原生物化学研究所製の商品名「ＮＫ−１５３３（カルボシアニン色素）」等が挙げられる。これらの蛍光物質は、赤色と緑色の中間色である黄色（波長５６０〜６１０ｎｍ）の光を吸収し、赤色の光（波長６１０〜６５０ｎｍ）を発光する。

前記ペリレン系の蛍光物質の一例の構造式を、下記式（１）に示す。

前記式（１）において、４つのＸは、それぞれ、独立して、ハロゲン基またはアルコキシ基である。また、前記式（１）において、２つのＲは、それぞれ、独立して、アリール基またはアルキル基である。前記４つのＸは、それぞれ同一であってもよいし、全て異なっていてもよい。また、前記２つのＲは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

図５のグラフに、前記式（１）の構造を持つ蛍光物質の吸収スペクトルを示す。図示のとおり、この蛍光物質は、５８５ｎｍ付近に最大吸収波長を持つ。

前述のとおり、前記発光層は、マトリックスポリマーと蛍光物質とから形成されることが好ましい。前記発光層は、例えば、前記蛍光物質を、フィルムとして成型可能なマトリックスポリマーと混合してフィルムとして製膜することで作製することができる。前記マトリックスポリマーとしては、透明性の高いものが好ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のポリアクリル系樹脂；ポリオキシカルボニルオキシヘキサメチレン、ポリオキシカルボニルオキシ−１，４−イソプロピリデン−１，４−フェニレン等のポリカーボネート系樹脂、ポリノルボルネン系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルコール系樹脂；メチルセルロース、エチルセルロースやそれらの誘導体等のセルロース系樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、好ましくは、ポリメチルメタクリレートである。前記マトリックスポリマーは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。

前記「ポリノルボルネン系樹脂」とは、出発原料（モノマー）の一部または全部に、ノルボルネン環を有するノルボルネン系モノマーを用いて得られる（共）重合体をいう。前記「（共）重合体」は、ホモポリマーまたは共重合体（コポリマー）を表す。

つぎに、前記発光層の形成方法について、例を挙げて説明する。ただし、前記発光層の形成方法は、この例に制限されない。

まず、前記マトリックスポリマーを溶媒に溶解し、ポリマー溶液を作製する。前記溶媒としては、例えば、トルエン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、エタノール、テトラヒドロフラン、シクロペンタノン、水等を用いることができる。

つぎに、前記蛍光物質を溶媒に溶解し、蛍光物質溶液を作製する。前記溶媒としては、例えば、前述の前記マトリックスポリマーを溶解するのと同様の溶媒を用いることができる。

つぎに、前記ポリマー溶液と前記蛍光物質溶液とを混合し、その混合液を基材上に塗布して塗膜を形成し、加熱乾燥させることにより、フィルムを形成する。なお、前記混合液には、基材上に塗布する前に脱泡処理を施すことが好ましい。

つぎに、前記フィルムを前記基材から剥離することで、前記発光層を得ることができる。

前述のとおり、前記発光層の最大吸収波長における透過率は、７０％以上である。前記最大吸収波長の透過率が７０％以上であるということは、その他の波長帯域（例えば、必要な光の波長帯域）の透過率も７０％以上である。前記発光層の最大吸収波長における透過率は、好ましくは、８０％以上であり、より好ましくは、８５％以上である。

前記発光層における前記蛍光物質の濃度は、前記蛍光物質の種類に応じて適宜に決定することができるが、例えば、前記マトリックスポリマー１００重量部に対して、例えば、０．００１〜１０重量部であり、好ましくは、０．００１〜０．０５重量部である。

本発明において、前記発光層の最大吸収波長における透過率を７０％以上にすることは、例えば、蛍光物質を用いる場合、前記蛍光物質の濃度により調節することができる。この場合、蛍光物質の種類によって吸光の程度が異なるが、蛍光物質の種類ごとに、濃度と透過率の関係は、簡単に分かるため、検量線等を作成しておけば、当業者であれば過度の試行錯誤をすることなく、容易に前記透過率７０％以上とすることができる。

前記発光層の厚みは、特に制限されず、例えば、０．１〜１０００μｍの範囲であり、好ましくは、１〜２００μｍの範囲であり、より好ましくは、２〜５０μｍの範囲である。

前記反射層は、前記目的波長帯域以外の特定帯域の光であって前記発光層に含まれる発光手段で吸収されずに透過した光の一部を選択的に反射して、再度、前記発光層に入光させる。また、前記反射層が選択的に反射する選択反射帯域は、前記発光層の最大吸収波長を含む。

前記反射層としては、例えば、コレステリック物質を含む構造物、屈折率の異なる有機材料（例えば、屈折率の異なる樹脂の多層押出延伸フィルムや多層塗工フィルム等）や無機材料（例えば、無機蒸着膜等）の多層構造物、特定の周期的な微細な凹凸構造を有する板状の構造物等が挙げられる。

前述のとおり、前記反射層は、液晶モノマーおよびカイラル剤から形成されたコレステリック層であることが好ましい。

前記コレステリック層としては、例えば、特開２００３−２８７６２３号公報に記載されているコレステリック層等が挙げられる。ただし、同公報で提案されているコレステリック層は、選択反射波長帯域が１００〜３２０ｎｍの範囲に限定されているが、本発明のコレステリック層は、これに制限されない。同公報の記載は、本明細書の一部を構成する。

前記コレステリック層が後述する液晶モノマーを使用して形成されている場合、前記コレステリック層の選択反射波長帯域幅Δλは、下記式（Ｉ）で表すことができる。

Δλ＝２λ（ｎ_ｅ−ｎ_ｏ）／（ｎ_ｅ＋ｎ_ｏ） ・・・（Ｉ）

前記式（Ｉ）において、ｎ_ｏは、前記液晶モノマーの正常光に対する屈折率であり、ｎ_ｅは、前記液晶モノマーの異常光に対する屈折率であり、λは、前記コレステリック層の選択反射の中心波長である。

前記式（Ｉ）より、ｎ_ｅ−ｎ_ｏを小さくすれば、前記Δλは狭くなる。前記液晶モノマーとして実用可能なものの多くは、前記Δλが３０〜１５０ｎｍ程度である。

また、前記コレステリック層の選択反射の中心波長λは、下記式（ＩＩ）で表すことができる。

λ＝（ｎ_ｅ＋ｎ_ｏ）Ｐ／２ ・・・（ＩＩ）

前記式（ＩＩ）において、Ｐは、前記液晶モノマーの一回転捩れに要する螺旋ピッチ長（μｍ）で表され、ピッチが一定であれば前記液晶モノマーの平均屈折率とピッチ長に依存する。

前記液晶モノマーの具体例としては、例えば、下記式（２）〜（１７）で表されるモノマーが挙げられる。

前記カイラル剤の具体例としては、例えば、下記式（１８）〜（３８）で表される化合物が挙げられる。

前記コレステリック層における前記液晶モノマーと前記カイラル剤との配合比としては、所望の選択反射波長帯域幅Δλに応じて適宜決定されるが、前記液晶モノマー１００重量部に対して、前記カイラル剤が、例えば、２〜１５重量部の範囲であり、好ましくは、２〜１３重量部の範囲であり、より好ましくは、２〜１０重量部の範囲である。

また、前記液晶モノマーと前記カイラル剤との組み合わせとしては、特に制限されないが、例えば、前記式（９）の液晶モノマーと前記式（３３）のカイラル剤との組み合わせ、前記式（１０）の液晶モノマーと前記式（３４）のカイラル剤との組み合わせ等が挙げられる。

つぎに、前記コレステリック層の形成方法について、例を挙げて説明する。ただし、前記コレステリック層の形成方法は、この例に限定されない。

まず、前記液晶モノマーと、前記カイラル剤と、重合開始剤および架橋剤の少なくとも一方とを溶媒に溶解もしくは分散させて塗工液を調製する。

前記重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤、光重合開始剤等が使用できる。前記熱重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等が挙げられる。前記光重合開始剤としては、例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製の商品名「イルガキュア」シリーズ等が挙げられる。前記架橋剤としては、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、金属キレート架橋剤等が使用できる。これらは、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。前記液晶モノマーに対する前記重合開始剤および前記架橋剤の添加割合は、例えば、０．１〜１０重量％の範囲であり、好ましくは、０．５〜８重量％の範囲であり、より好ましくは、１〜５重量％の範囲である。

前記溶媒としては、特に制限されないが、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、塩化メチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類；フェノール、ｐ−クロロフェノール、ｏ−クロロフェノール、ｍ−クレゾール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾール等のフェノール類；ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン等の芳香族炭化水素類；アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のケトン系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒；ｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール等のアルコール系溶媒；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒；アセトニトリル、ブチロニトリル等のニトリル系溶媒；ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、二硫化炭素、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等が使用できる。これらの中でも、好ましくは、トルエン、キシレン、メシチレン、ＭＥＫ、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸エチルセロソルブである。これらの溶媒は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

また、前記塗工液には、必要に応じて各種添加物を適宜配合してもよい。前記添加物としては、例えば、老化防止剤、変性剤、界面活性剤、染料、顔料、変色防止剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。これらの添加物は、いずれか１種類のみを添加してもよいし、２種類以上を併用してもよい。

つぎに、前記塗工液を、配向基板上に塗布する。

前記配向基板としては、前記液晶モノマーを配向できるものであれば特に制限されず、例えば、各種プラスチックフィルムやプラスチックシートの表面を、レーヨン布等でラビング処理したものが使用できる。前記プラスチックとしては、特に制限されないが、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）等のポリオレフィン；ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチック、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、アルミニウム、銅、鉄等の金属性基板、セラミック製基板、ガラス製基板等の表面に前述のようなプラスチックフィルムやシートを配置したり、前記表面にＳｉＯ_２斜方蒸着膜を形成したもの等も使用できる。また、前述のようなプラスチックフィルムやシートに、一軸延伸等の延伸処理を施した複屈折性を有する延伸フィルム等を配向膜として積層した積層体も、前記配向基板として使用することができる。さらに、基板自体が複屈折性を有する場合は、前述のようなラビング処理や、表面に複屈折性フィルムを積層すること等が不要であるため、好ましい。このような基板自体に複屈折性を付与する方法としては、基板の形成において、例えば、延伸処理の他に、キャスティングや押し出し成型等を行う方法が挙げられる。

前記塗工液の前記配向基板上への塗布は、例えば、ロールコート法、スピンコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、エクストルージョン法、カーテンコート法、スプレーコート法等の従来公知の方法によって行うことができる。これらの中でも、塗布効率の観点から、スピンコート法、エクストルージョンコート法が好ましい。

続いて、得られた塗膜に加熱処理を施すことによって、液晶状態で前記液晶モノマーを配向させる。前記塗膜には、前記液晶モノマーと共に前記カイラル剤が含まれているため、液晶相（液晶状態）となった液晶モノマーが、前記カイラル剤によって捻りを付与された状態で配向する。すなわち、前記液晶モノマーが、コレステリック構造（螺旋構造）を示すのである。

前記加熱処理の温度条件は、例えば、前記液晶モノマーの種類、具体的には前記液晶モノマーが液晶性を示す温度に応じて適宜決定できるが、例えば、４０〜１２０℃の範囲であり、好ましくは、５０〜１１０℃の範囲であり、より好ましくは、６０〜１０５℃の範囲である。

つぎに、前記液晶モノマーが配向した前記塗膜に重合処理または架橋処理を施すことによって、前記液晶モノマーと前記カイラル剤とを重合または架橋させる。これによって、前記液晶モノマーは、コレステリック構造をとって配向した状態のまま、相互に重合・架橋、またはカイラル剤と重合・架橋し、前記配向状態が固定される。そして、形成されたポリマーは、前記配向状態の固定によって、非液晶ポリマーとなる。このようにして、前記コレステリック層を形成することができる。このようにして形成されたコレステリック層は、通常、半分の光を反射して残り半分の光を透過する。したがって、前記コレステリック層の反射率は、約５０％である。

前記重合処理や架橋処理は、例えば、使用する重合開始剤や架橋剤の種類によって適宜決定できる。例えば、光重合開始剤や光架橋剤を使用した場合には、光照射を施せばよい。

前記反射層としては、例えば、前記配向基板から前記コレステリック層を剥離したものを用いてもよいし、前記配向基板に前記コレステリック層が積層されたままのものを用いてもよい。

前記反射層として、前記配向基板に前記コレステリック層が積層されたものを使用する場合には、前記配向基板は、透光性のプラスチックフィルムであることが好ましい。前記透光性のプラスチックとしては、例えば、ＴＡＣ等のセルロース系；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）等のポリオレフィン；ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ＰＥＴ、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース系プラスチック、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリノルボルネン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニルデン、液晶ポリマー等から形成されるフィルムが挙げられる。これらのフィルムは、光学的に等方性であっても、異方性であっても差し支えない。これらのプラスチックフィルムの中でも、耐溶剤性や耐熱性の観点から、ポリプロピレン、ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレートから形成された各フィルムが好ましい。

前述のような透光性配光基板は、例えば、単層でもよいが、強度、耐熱性、ポリマーや液晶ポリマーの密着性の向上等の観点から、異種ポリマーを積層した積層体であってもよい。

前記反射層の厚みは、特に制限されないが、例えば、０．０１〜２００μｍの範囲であり、好ましくは、０．１〜１００μｍの範囲であり、より好ましくは、１〜１０μｍの範囲である。

前記反射層の選択反射の中心波長λでの反射率（最大反射率）は、高いほど好ましいが、例えば、３０〜９９％の範囲である。反射層の最大反射率を５０％以上とするためには、例えば、後述の方法を採用すればよい。前記最大反射率は、例えば、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。

前記発光層と前記反射層との積層方法は、特に制限されず、ただ単に重ね合わせるだけでもよいし、接着剤や粘着剤を用いた従来公知の方法も採用できる。また、本例の色純度向上シートにおいて、前記発光層と前記反射層とは、必ずしも接している必要はなく、両層の間に他の層を介在させてもよい。

前記発光層により吸収される前記特定波長帯域は、特に制限されないが、例えば、５００〜６００ｎｍの範囲とすることができ、前記発光層により発光する目的波長帯域は、特に制限されないが、例えば、６００〜７５０ｎｍの範囲とすることができ、前記反射層により選択的に反射される選択反射帯域は、特に制限されないが、例えば、５５０〜６００ｎｍの範囲とすることができる。

図２の断面図に、本発明の色純度向上シートの構成のその他の例を示す。図示のように、この色純度向上シート２００は、バックライト光の入射方向若しくは透過方向（矢印）において、発光層２１、第１の反射層２２、第２の反射層２３がこの順で配置されている。前記第１の反射層２２および前記第２の反射層２２は、それぞれ、前記コレステリック層である。ここで、前記２層のコレステリック層は、互いに反対の捩れを有する。このような構成とすれば、前記最大反射率をより高めることができ、例えば、５０％以上とすることができる。本例において、前記最大反射率は、例えば、５０〜９９％の範囲である。

図３の断面図に、本発明の色純度向上シートの構成のさらにその他の例を示す。図示のように、この色純度向上シート３００は、バックライト光の入射方向若しくは透過方向（矢印）において、発光層３１、第１の反射層３２、位相差板３４、第２の反射層３３がこの順で配置されている。前記第１の反射層３２および前記第２の反射層３３は、それぞれ、前記コレステリック層である。ここで、前記２層のコレステリック層は、互いに同じ捩れを有する。この場合において、前記２層のコレステリック層は、互いに同じ捩れを有するものであれば、同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、前記位相差板３４は、前記同じ捩れを有する２層のコレステリック層の選択反射の中心波長λの半分に相当する位相差（λ／２）をゆする位相差板である。このような構成としても、前記最大反射率をより高めることができ、例えば、５０％以上とすることができる。本例において、前記最大反射率は、例えば、５０〜９９％の範囲である。

前記位相差板の材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアミド、ポリノルボルネン等のポリマーフィルムを延伸処理した複屈折性フィルム、液晶ポリマーの配向フィルム、液晶ポリマーの配向層をフィルムで支持した積層体等が挙げられる。前記位相差板は、自作してもよいし、市販品を用いてもよい。

本発明の光学装置は、バックライト（光源装置）および前記本発明の色純度向上シートを含む構成である。

前記光源装置としては、特に制限されず、例えば、冷陰極管、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が挙げられる。

本発明の色純度向上シートは、液晶表示装置（ＬＣＤ）、ＥＬディスプレイ（ＥＬＤ）等の各種の画像表示装置および太陽電池に好ましく用いることができる。

図１に示した色純度向上シートを用いた場合を例に、本発明の液晶表示装置について説明する。図４の断面図に、この例の液晶表示装置の構成を示す。なお、同図において、図１と同じ箇所には同じ符号を付している。また、同図において、分かりやすくするために、各構成部材のサイズや比率等は、実際と異なっている。図示のように、本例の液晶表示装置４００は、色純度向上シート１００、拡散反射板４１、光源装置４２および液晶パネル４３を主要構成部材として有する。前記光源装置４２は、前記色純度向上シート１００の発光層１１側に配置されている。前記光源装置４２の前記色純度向上シート１００と反対側には、前記拡散反射板４１が配置されている。また、前記色純度向上シート１００の反射層１２側には、前記液晶パネル４３が配置されている。なお、本例の液晶表示装置４００では、前記光源装置４２が前記色純度向上シート１００を介して前記液晶パネル４３の直下に配置された直下方式が採用された場合を示しているが、本発明は、これに限定されず、例えば、サイドライト方式であってもよい。サイドライト方式では、前記直下方式の構成に加え、さらに、導光板と、ライトリフレクターとを少なくとも備える。なお、前記直下方式の場合においても、前記光源装置と前記色純度向上シートとの間に、さらに、導光板が配置されていてもよい。

本例の液晶表示装置において、色純度の向上は、例えば、次のようにして実施される。例えば、前記光源装置４２に、４３５ｎｍ付近に青色、５４５ｎｍ付近に緑色、６１０ｎｍ付近に赤色の大きな発光ピークを持つものを使用し、前記液晶表示装置４００が緑色と赤色の発光のみを利用し、緑色と赤色の中間色である黄色（５８５ｎｍ付近）の発光は不要であったとする。この場合においては、前記発光層１１に、例えば、５８５ｎｍ付近に最大吸収波長を持ち、６１０ｎｍ以上に発光を持つ蛍光物質を含ませる。また、前記反射層１２に、例えば、５８５ｎｍ付近の光のみを選択的に反射させるものを用いる。そのようにすれば、前記光源装置４２から出射された黄色の光のうち、前記発光層１１に含まれる蛍光物質に吸収されずに透過したために波長変換されなかったものが、前記反射層１２で反射され、前記発光層１１に再度入光される。また、前記発光層１１に再度入光された光のうちの一部は、前記発光層１１を透過し、前記拡散反射板４１によって反射され、前記発光層１１へと再々度入光される。このように、前記発光層１１を透過した黄色の光が、前記反射層１２または前記拡散反射板４１で反射され、繰り返し前記発光層１１に入光されることで、前記黄色の光は、前記発光層１１に含まれる蛍光物質により、順次赤色の光へと変換される。これにより、前記光源装置４２から出射された光の色純度が向上される。一方、５４５ｎｍ付近に緑色等の必要な色の光は、前記色純度向上シート１００を透過率７０％以上で透過して、前記液晶パネル４３に入光する。このため、輝度の低下が防止される。なお、前記光源装置４２および前記発光層１１から前記拡散反射板４１側に出射された光も、前記拡散反射板４１で反射され、前記発光層１１に入光される。

本発明の画像表示装置は、任意の適切な用途に使用される。その用途は、例えば、デスクトップパソコン、ノートパソコン、コピー機等のＯＡ機器、携帯電話、時計、デジタルカメラ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯ゲーム機等の携帯機器、ビデオカメラ、テレビ、電子レンジ等の家庭用電気機器、バックモニター、カーナビゲーションシステム用モニター、カーオーディオ等の車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニター等の展示機器、監視用モニター等の警備機器、介護用モニター、医療用モニター等の介護・医療機器等が挙げられる。

つぎに、本発明の実施例について比較例と併せて説明する。なお、本発明は、下記の実施例および比較例によってなんら限定ないし制限されない。また、各実施例および各比較例における各種特性および物性の測定および評価は、下記の方法により実施した。なお、各実施例および各比較例では、光源装置に、４３５ｎｍ付近に青色、５４５ｎｍ付近に緑色、６１０ｎｍ付近に赤色の大きな発光ピークを持つものを使用した。また、各実施例および各比較例では、青色、緑色および赤色の発光のみを必要とし、緑色と赤色の中間色である黄色（５８５ｎｍ付近）の発光は不要とした。

（１）正面輝度
色純度向上シート、延伸ＰＥＴフィルム、発光層のいずれかを光源装置上に配置して、分光光度計（大塚電子（株）製、商品名「瞬間マルチ測光システム ＭＣＰＤ−３０００」）により正面輝度（発光強度の絶対エネルギー：μＷ／ｃｍ^２／ｎｍ）を測定した。この際、受光部は、色純度向上シート等の上方向（光源装置と反対側）３ｃｍのところに設置した。

（２）選択反射の中心波長λ、最大反射率および選択反射帯域幅Δλ
反射層の反射スペクトルを分光光度計（大塚電子（株）製、商品名「瞬間マルチ測光システム ＭＣＰＤ−３０００」）により測定することで選択反射の中心波長λおよび最大反射率を求め、前記最大反射率の半分の反射率を有する波長帯域幅を選択反射帯域幅（Δλ）とした。

（実施例１）
［発光層の作製］
まず、ポリメチルメタクリレート樹脂（（株）クラレ製、商品名「パラペットＥＨ−１０００Ｐ」）をトルエンに溶解し、３０重量％のポリマー溶液を作製した。つぎに、前記式（１）の構造を持つ蛍光物質（ＢＡＳＦ社製、商品名「Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｆ Ｒｅｄ ３０５」）をトルエンに溶解し、１重量％の蛍光物質溶液を作製した。前記ポリマー溶液１００重量部と前記蛍光物質溶液１．２重量部とをハイブリッドミキサーで混合した後、脱泡処理を行った。得られた混合液をＰＥＴ基材上にアプリケータを用いてキャスティングして、９０℃で２０分間乾燥させることで、フィルムを得た。このフィルムを、前記ＰＥＴ基材から剥離することで、本実施例の発光層を得た。この発光層の厚みは、３０μｍであった。また、この発光層の波長５４５ｎｍにおける透過率は、９１％であった。そして、この発光層の最大吸収波長である５７７ｎｍにおける透過率は、８７．６５％であった。さらに、この発光層の後述の反射層の選択反射の中心波長λ（５８５ｎｍ）における透過率は、８８．７２％であった。

［反射層の作製］
前記式（８）の構造を持つ光重合性ネマチック液晶モノマー（ＢＡＳＦ（株）製、商品名「ＬＣ２４２」）１００重量部、前記式（３３）の構造を持つ重合性カイラル剤（ＢＡＳＦ（株）製、商品名「ＬＣ７５６」）４．７５重量部、光重合開始剤（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、商品名「イルガキュア９０７」）５重量部、溶媒（ＭＥＫ）３８５重量部を混合して塗工液を調製した。前記塗工液を、延伸ＰＥＴフィルム上にワイヤーバーを用いて塗布し、１００℃で１分間加熱処理して均一な配向状態を有する塗膜を得た。得られた塗膜に紫外線照射を行い（露光照度：６５ｍＷ／ｃｍ^２、総露光時間：１０秒間）、配向状態を固定することで、本実施例の反射層を得た。この反射層の選択反射の中心波長λは、５８５ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλは、８５ｎｍ、前記選択反射の中心波長λ（５８５ｎｍ）での反射率（最大反射率）は、３８％であった。

［色純度向上シートの作製］
前記発光層の一方の側に前記反応層を重ね合わせることで、前記発光層と前記反射層とを積層し、図１に示す構成の色純度向上シート１００を得た。

［正面輝度の測定］
光源装置上に、発光層１１が前記光源装置側に位置するように前記色純度向上シート１００を載せて正面輝度の測定を行った。

（実施例２）
実施例１で得られた発光層、実施例１で得られた反射層、位相差板、実施例１で得られた反射層をこの順で重ね合わせることで積層し、図３に示す構成の色純度向上シート３００を得た。前記位相差板としては、位相差２９５ｎｍの位相差板（日東電工（株）製、商品名「ＮＲＦ」）を用いた。本実施例の反射層の選択反射の中心波長λは、５８５ｎｍ、選択反射波長帯域幅Δλは、９０ｎｍ、前記選択反射の中心波長λ（５８５ｎｍ）での反射率（最大反射率）は、５９％であった。

光源装置上に、発光層３１が前記光源装置側に位置するように前記色純度向上シート３００を載せて正面輝度の測定を行った。

（比較例１）
光源装置上に、実施例１で使用した延伸ＰＥＴフィルムのみを載せて正面輝度を測定した。

（比較例２）
光源装置上に、実施例１で得られた発光層のみを載せて正面輝度を測定した。

（比較例３）
ポリマー溶液１００重量部と蛍光物質溶液５．７重量部とを混合したこと以外は、実施例１と同様にして、本比較例の発光層を得た。この発光層の厚みは、３０ｎｍであった。また、この発光層の波長５４５ｎｍにおける透過率は、５９％であった。そして、この発光層の最大吸収波長である５７７ｎｍにおける透過率は、４４．４９％であった。さらに、この発光層の波長５８５ｎｍにおける透過率は、４８．１１％であった。

光源装置上に、前記発光層のみを載せて正面輝度を測定した。

図６に、実施例１と比較例１の正面輝度の測定結果を比較したグラフを示す。また、図７に、実施例１と比較例３の正面輝度の測定結果を比較したグラフを示す。さらに、下記表１に、実施例１、２および比較例２、３の典型的な波長における発光強度（Ｉ_λ）の比較例１の発光強度（Ｉ_０λ）に対する増加量（％）を示す。前記増加量は、具体的には、下記式（ＩＩＩ）により算出した。

増加量（％）＝｛（Ｉ_λ−Ｉ_０λ）／Ｉ_０λ｝×１００ ・・・（ＩＩＩ）
Ｉ_λ：実施例１、２および比較例２、３の典型的な波長における発光強度（μＷ／ｃｍ^２／ｎｍ）
Ｉ_０λ：比較例１の典型的な波長における発光強度（μＷ／ｃｍ^２／ｎｍ）

図６および前記表１からわかるように、実施例１では、光源装置に延伸ＰＥＴフィルムのみを載せた比較例１と比較して、５８５ｎｍ付近の黄色の発光が抑制され、４３５ｎｍ付近の青色、５４５ｎｍ付近の緑色、６１０、６３０、６５０ｎｍ付近の赤色の発光が強くなっていた。また、実施例２は、６１０ｎｍ付近の赤色の発光は比較例１と比較してやや弱いものの十分な発光であり、実施例１とほぼ同等の結果であった。一方、光源装置に発光層のみを載せた比較例２では、５８５ｎｍ付近の黄色の発光が抑制されておらず、５４５ｎｍ付近の緑色の発光が抑制されてしまっていた。また、図７および前記表１からわかるように、光源装置にその最大吸収波長における透過率が４４．４９％の発光層のみを載せた比較例３では、５８５ｎｍ付近の黄色の発光が抑制され、６１０、６３０、６５０ｎｍ付近の赤色の発光が強くなっているものの、４３５ｎｍ付近の青色および５４５ｎｍ付近の緑色の発光が大きく抑制されてしまっていた。

以上のように、本発明の色純度向上シートは、必要な色の光の吸収による輝度の低下を防ぎつつ、色純度の向上が可能なものである。したがって、本発明の色純度向上シートは、例えば、画像表示装置、太陽電池等に好適に使用できるが、その用途は制限されず、広い分野に適用可能である。

図１は、本発明の色純度向上シートの構成の一例を示す断面図である。 図２は、本発明の色純度向上シートの構成のその他の例を示す断面図である。 図３は、本発明の色純度向上シートの構成のさらにその他の例を示す断面図である。 図４は、本発明の液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。 図５は、本発明に用いる蛍光物質の一例における吸収スペクトルを示すグラフである。 図６は、本発明の一実施例における正面輝度（発光強度）を示すグラフである。 図７は、本発明のその他の実施例における正面輝度（発光強度）を示すグラフである。

符号の説明

１１、２１、３１ 発光層
１２、２２、２３、３２、３３ 反射層
３４ 位相差板
４１ 拡散反射板
４２ バックライト（光源装置）
４３ 液晶パネル
１００、２００、３００ 色純度向上シート
４００ 液晶表示装置

Claims (7)

1. 目的波長帯域以外の特定波長帯域の光を吸収し波長変換して目的波長帯域の光を発光することにより目的波長帯域の色の純度を向上させる発光手段を含む発光層を有し、
   前記発光層の最大吸収波長における透過率が７０％以上であり、
   さらに、反射層を有し、
   バックライト光の入射方向において、前記発光層と前記反射層とがこの順序で積層され、
   前記反射層は、前記目的波長帯域以外の特定波長帯域の光であって前記発光層に含まれる発光手段で吸収されずに透過した光の一部を選択的に反射して、再度、前記発光層に入光させ、前記入光した光の一部は、前記発光層を透過し、
   前記反射層が選択的に反射する選択反射帯域が、前記発光層の最大吸収波長を含む
   ことを特徴とする色純度向上シート。
2. 前記発光層が、マトリックスポリマーと蛍光物質とから形成される請求項１記載の色純度向上シート。
3. 前記反射層が、液晶モノマーおよびカイラル剤から形成されたコレステリック層である請求項１または２記載の色純度向上シート。
4. バックライトおよび色純度向上シートを含む光学装置であって、前記色純度向上シートが、請求項１から３のいずれか一項に記載の色純度向上シートである光学装置。
5. 色純度向上シートを含む画像表示装置であって、前記色純度向上シートが、請求項１から３のいずれか一項に記載の色純度向上シートである画像表示装置。
6. 色純度向上シートを含む液晶表示装置であって、前記色純度向上シートが、請求項１から３のいずれか一項に記載の色純度向上シートである液晶表示装置。
7. 色純度向上シートを含む太陽電池であって、前記色純度向上シートが、請求項１から３のいずれか一項に記載の色純度向上シートである太陽電池。

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