JP2015052648A - カラーフィルター及び発光装置の組合せの選択方法並びに画像表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、以上のような事情の下になされ、色再現性に優れた画像表示装置を構成可能なカラーフィルター及び発光装置の組合せを効率的に選択することが可能なカラーフィルター及び発光装置の組合せの選択方法、並びに画像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、画像表示装置を構成するカラーフィルター及び発光装置の組合せの選択方法であり、少なくとも青色画素及び緑色画素を含むカラーフィルター候補を準備する工程と、光源、緑色蛍光体及び4価のマンガンイオンで付活された赤色蛍光体を含む発光装置候補を準備する工程と、発光装置候補を発光させてカラーフィルター候補を透過させた光のうち、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギー及び緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーを測定する工程と、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーに対する緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーの比率(%)が3.0%以下となるカラーフィルター候補及び発光装置候補の組合せを選択する工程と、を含む選択方法である。
また本発明は、前記選択方法によって選択されるカラーフィルター及び発光装置を備える画像表示装置である。
なお、色名と色度座標との関係、光の波長範囲と単色光の色名との関係等は、JIS Z8110に従う。具体的には、380nm〜455nmが青紫色、455nm〜485nmが青色、485nm〜495nmが青緑色、495nm〜548nmが緑色、548nm〜573nmが黄緑色、573nm〜584nmが黄色、584nm〜610nmが黄赤色、610nm〜780nmが赤色である。
また、光のエネルギーとは、横軸に波長、縦軸にエネルギー密度をとったスペクトル図において、所定の波長範囲についてのエネルギー密度の積分値を意味する。
本発明の選択方法は、画像表示装置を構成するカラーフィルター及び発光装置の組合せを選択する方法であり、少なくとも青色画素及び緑色画素を含むカラーフィルター候補を準備する工程(以下「第一の工程」ともいう)と、光源、緑色蛍光体及び4価のマンガンイオンで付活された赤色蛍光体を含む発光装置候補を準備する工程(以下「第二の工程」ともいう)と、発光装置候補を発光させてカラーフィルター候補を透過させた光のうち、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギー及び緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーを測定する工程(以下「第三の工程」ともいう)と、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーに対する緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーの比率(%)が3.0%以下となるカラーフィルター候補及び発光装置候補の組合せを選択する工程(以下「第四の工程」ともいう)と、を含む。
すなわち、本発明においては、特定の発光特性を有する赤色蛍光体を含む発光装置及びカラーフィルターの組合せが、緑色画素を透過する青色光のエネルギーが小さくなるように選択される。これにより高い輝度と優れた色再現性が達成できる。
なお、NTSC比とは、アメリカテレビジョン標準化委員会(National Television Standards Committee)によりCIE1931 XYZ表色系の色度(x,y)にて定められた標準方式の3原色、赤(0.67,0.33)、緑(0.21,0.71)、青(0.14,0.08)を結ぶ三角形を基準として、画像表示装置の赤・緑・青単色の色度を結んで得られる三角形を比較した面積比のことである。この面積比が即ち色再
現範囲として定義され、その比率が高いほど色再現性が高いと判定される。
なお、AdobeRGB比とは、アドビシステム社(Adobe System Incorporated)によりCIE1931 XYZ表色系の色度(x,y)にて定められた標準方式の3原色、赤(0.6400,0.3300)、緑(0.2100,0.7100)、青(0.1500,0.0600)を結ぶ三角形を基準として、画像表示装置の赤・緑・青単色の色度を結んで得られる三角形を比較した面積比のことである。この面積比が即ち色再現範囲として定義され、その比率が高いほど色再現性が高いと判定される。
なお、sRGB比とは、国際電気標準会議(International Electrotechnical Commission)によりCIE1931 XYZ表色系の色度(x,y)にて定められた標準方式の3原色、赤(0.6400,0.3300)、緑(0.3000,0.6000)、青(0.1500,0.0600)を結ぶ三角形を基準として、画像表示装置の赤・緑・青単色の色度を結んで得られる三角形を比較した面積比のことである。この面積比が即ち色再現範囲として定義され、その比率が高いほど色再現性が高いと判定される。
第一の工程では、少なくとも青色画素及び緑色画素を含むカラーフィルター候補を準備する。カラーフィルター候補は、所望の分光透過特性を有するカラーフィルターを公知の方法を用いて製造して準備しても、所望の分光透過特性等を考慮して市販のカラーフィルターから適宜選択して準備してもよい。
カラーフィルターの緑色画素は、カラーフィルターと組合せて選択される発光装置候補の選択範囲を広くする等の観点から、有機顔料として、C.I.ピグメントナンバーPG36及びC.I.ピグメントナンバーPY150を含み、緑色画素に含まれる有機顔料の総質量中のおけるC.I.ピグメントナンバーPG36の含有率が20質量%以上75質量%以下であること好ましく、50質量%以上75質量%以下であることがより好ましい。
第二の工程では、光源、緑色蛍光体及び4価のマンガンイオンで付活された赤色蛍光体を含む発光装置候補を準備する。発光装置候補は、所望の発光特性を有する発光装置を公知の方法を用いて製造して準備しても、所望の発光特性等を考慮して市販の発光装置から適宜選択して準備してもよい。
発光装置の形式は特に制限されず、通常用いられる形式から適宜選択することができる。発光装置の形式としては、砲弾型、表面実装型等を挙げることができる。一般に砲弾型とは、外面を構成する封止樹脂の形状を砲弾型に形成したものを指す。また表面実装型とは、凹状の収納部内に光源となる発光素子及び封止樹脂を充填して形成されたものを示す。さらに発光装置の形式としては、平板状の実装基板上に光源となる発光素子を実装し、その発光素子を覆うように封止樹脂をレンズ状等に形成した発光装置等も挙げられる。
発光装置100は、可視光の短波長側(例えば380nm〜485nm)の光を発する窒化ガリウム系化合物半導体の発光素子(光源)10と、発光素子10を載置する成形体40と、を有する。成形体40は第1のリード20と第2のリード30とを有しており、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂により一体成形されている。成形体40は底面と側面を持つ凹部を形成しており、凹部の底面に発光素子10が載置されている。発光素子10は一対の正負の電極を有しており、その一対の正負の電極は第1のリード20及び第2のリード30とワイヤ60を介して電気的に接続されている。発光素子10は封止部材50により封止されている。封止部材50にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。封止部材50は発光素子10からの光を波長変換する赤色及び緑色の蛍光体70を含有している。
半導体発光素子は、可視光の短波長領域の光を発するものを使用することができる。例えば、青色、緑色の半導体発光素子としては、窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いたものを用いることができる。
装置を構成した際に、色再現域がより広くなる色という意味で使用されている。
また、赤色蛍光体におけるMn4+の付活量は、赤色蛍光体の組成式が
M1 2M2 1−aMn4+ aF6
で示される場合、aが0<a<0.2を満たすことが好ましい。
Eu付活βサイアロン蛍光体に関しては、国際公開第2007/066733号パンフレットに示されるようなより発光スペクトルの半値幅が狭く、極大発光波長が短波長のものをより好適に用いることができる。
第三の工程では、発光装置候補を発光させてカラーフィルター候補を透過させた光のうち、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギー及び緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーを測定する。
光のエネルギーは、縦軸にエネルギー密度、横軸に波長をとった発光スペクトルから算出される。具体的には、青色画素からの透過光の透過スペクトルにおいて、380nm〜485nmの範囲でエネルギー密度を積分することで、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーを算出する。緑色画素からの透過光の透過スペクトルにおいて、380nm〜485nmの範囲でエネルギー密度を積分することで、緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーを算出する。
図3は、カラーフィルターの青色画素からの透過光スペクトルの一例である。図3には、青色画素を透過した光のうち485nm以下の波長範囲の透過光スペクトルを示してある。青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーは、透過光スペクトルのエネルギー密度の積分値として算出される。図3に示される透過光スペクトルは、実施例の発光装置3に対応するものである。
図4は、カラーフィルターの緑色画素からの透過光スペクトルの一例である。図4には、緑色画素を透過した光のうち485nm以下の波長範囲の透過光スペクトルを示してある。緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーは、透過光スペクトルのエネルギー密度の積分値として算出される。図4に示される透過光スペクトルは、実施例の発光装置3に対応するものである。
第四の工程では、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーに対する緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーの比率(%)が3.0%以下となるカラーフィルター候補及び発光装置候補の組合せを選択する。
第四の工程では、例えば、カラーフィルター候補と発光装置候補の特定の組合せについて、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーに対する緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーの比率を算出し、算出された比率が3.0%以下の場合に、当該カラーフィルター候補と発光装置候補との組合せを、本発明の選択方法で選択されるカラーフィルター及び発光装置の組合せとして選択すればよい。
画像表示装置用モジュールは、本発明の選択方法で選択されるカラーフィルター及び発光装置を含む。画像表示装置用モジュールに含まれるカラーフィルター及び発光装置を用いて画像表示装置(好ましくは、液晶表示装置)を構成することで、高い輝度と優れた色再現範囲とが両立される画像表示装置が得られる。
画像表示装置用モジュールは、発光装置をバックライトユニットの構成部材として含んでいてもよい。すなわち、画像表示装置用モジュールは、発光装置を含むバックライトユニットとカラーフィルターとを含むものであってもよい。ここで、バックライトユニットとは、反射シート、導光板、拡散シート、レンズシートなどの光学部材及び発光装置が組み合わされたものを言う。
画像表装置用モジュールに含まれるカラーフィルター及び発光装置は、本発明の選択方法で選択された組合せであれば、特に制限はないが、カラーフィルターと発光装置は以下の態様であることが好ましい。
(1)緑色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPG36及びC.I.ピグメントナンバーPY150を含み、緑色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPG36の含有率が20質量%以上75質量%以下であり、
青色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPB15:6及びC.I.ピグメントナンバーPV23を含み、青色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPV23の含有率が1質量%以上25質量%以下であるカラーフィルター。
(2)緑色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPG36及びC.I.ピグメントナンバーPY138を含み、緑色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPG36の含有率が20質量%以上70質量%以下であり、
青色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPB15:6及びC.I.ピグメントナンバーPV23を含み、青色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPV23の含有率が1質量%以上25質量%以下であるカラーフィルター。
(3)緑色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPG36及びC.I.ピグメントナンバーPY150を含み、緑色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPG36の含有率が20質量%以上75質量%以下であり、
青色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPB15:6及びC.I.ピグメントナンバーPV23を含み、青色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPV23の含有率が1質量%以上25質量%以下であり、
赤色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPR254及びC.I.ピグメントナンバーPR177を含み、赤色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPR177の含有率が2質量%以上30質量%以下であるカラーフィルター。
(4)緑色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPG36及びC.I.ピグメントナンバーPY138を含み、緑色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPG36の含有率が20質量%以上70質量%以下であり、
青色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPB15:6及びC.I.ピグメントナンバーPV23を含み、青色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPV23の含有率が1質量%以上25質量%以下であり、
赤色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPR254及びC.I.ピグメントナンバーPR177を含み、赤色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPR177の含有率が2質量%以上30質量%以下であるカラーフィルター。
(1)光源が、半導体発光素子であり、赤色蛍光体が、励起波長が400nm〜600nmであり、極大発光波長が610nm〜670nmであり、発光スペクトルの半値幅が30nm以下である発光装置。
(2)光源が、極大発光波長が460nm以下の半導体発光素子であり、赤色蛍光体が、励起波長が400nm〜600nmであり、極大発光波長が610nm〜670nmであり、発光スペクトルの半値幅が30nm以下である発光装置。
(3)光源が、極大発光波長が460nm以下の半導体発光素子であり、赤色蛍光体が、励起波長が400nm〜600nmであり、極大発光波長が610nm〜670nmであり、発光スペクトルの半値幅が30nm以下であり、緑色蛍光体が、ユーロピウム(Eu)付活蛍光体である発光装置。
(4)光源が、極大発光波長が460nm以下の半導体発光素子であり、赤色蛍光体が、Mn4+付活Mgフルオロジャーマネート蛍光体及びM1 2M2F6:Mn4+(M1=Li,Na,K,Rb,Cs;M2=Si,Ge,Sn,Ti,Zr)蛍光体からなる群より選択される少なくとも1種のフッ化物蛍光体であり、緑色蛍光体が、Eu付活クロロシリケート蛍光体、Eu付活シリケート蛍光体、Eu付活βサイアロン蛍光体及びEu付活チオガレート蛍光体からなる群より選択される少なくとも1種の付活蛍光体である発光装置。
(5)光源が、極大発光波長が460nm以下の半導体発光素子であり、赤色蛍光体が、M1 2M2F6:Mn4+(M1=K;M2=Si,Ge)蛍光体であり、緑色蛍光体が、M12 2SiO4:Eu(M12=Ca,Sr,Ba,Zn)で示されるEu付活βサイアロン蛍光体である発光装置。
画像表示装置は、前記選択方法で選択されるカラーフィルター及び発光装置を備える。画像表示装置は、前記カラーフィルター及び発光装置を備えるものであれば特に制限されず、従来公知の画像表示装置からその構成を適宜選択することができる。画像表示装置は例えば、前記カラーフィルター及び発光装置に加えて、光透過制御部材(例えば、液晶)等を備えて構成される。
画像表示装置は、前記選択方法で選択されるカラーフィルター及び発光装置を備えることで、輝度と色再現性とが高いレベルで両立される。
本発明の画像表示装置の製造方法は、少なくとも青色画素及び緑色画素を含むカラーフィルターを準備する工程と、光源、緑色蛍光体及び4価のマンガンイオンで付活された赤色蛍光体を含み、該カラーフィルターの青色画素を透過させた485nm以下の光のエネルギーに対する緑色画素を透過させた485nm以下の光のエネルギーの比率(%)が3.0%以下となる光を発する発光装置を準備する工程と、該カラーフィルター、該発光装置及び光透過制御部材を用いて画像表示装置を構成する工程と、を含む。
上記特定の要件を満たすカラーフィルターと発光装置を用いて製造される画像表示装置は、輝度と色再現範囲に優れる。
画像表示装置の製造方法における発光装置を準備する工程の詳細は、前記選択方法における第二の工程、第三の工程及び第四の工程について説明した事項と同様であり、好ましい態様も同様である。
画像表示装置を構成する工程は、カラーフィルター、発光装置及び光透過制御部材を用いて画像表示装置を製造するのに通常用いられる方法から適宜選択することができる。光透過制御部材としては、例えば、液晶を含み電場によって光透過性を制御可能な部材を用いることができる。
特開2009−76836号公報の記載に準じて、赤色画素(R)、緑色画素(G)及び青色画素(B)が下記表1に示す顔料組成を有するカラーフィルター(CF1)を作製した。なお、表中の「−」は未配合であることを示す。
発光素子として、極大発光波長(発光ピーク波長)が447nmである半導体発光素子(以下「発光素子1」ともいう)と463nmである半導体発光素子(以下「発光素子2」ともいう)とを準備した。赤色蛍光体として組成式がK2SiF6:Mn4+であるフッ化物蛍光体(以下、「KSF」ともいう)を準備した。緑色蛍光体として組成式がM11 8MgSi4OX11:Eu(M11=Ca,Sr,Ba,Zn;X11=F,Cl,Br,I)で示されるクロロシリケート蛍光体、M12 2SiO4:Eu(M12=Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)で示されるシリケート蛍光体、Si6−zAlzOzN8−z:Eu(0<z<4.2)で示されるβサイアロン蛍光体、M13Ga2S4:Eu(M13=Mg,Ca,Sr,Ba)で示されるチオガレート蛍光体を準備した。
準備した発光素子、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を下記表2に示すように組み合わせて、常法により発光装置1〜6を作製した。
上記で得られたカラーフィルター(CF)及び発光装置を下記表3のように組み合わせて画像表示装置用モジュールを作製した。
発光装置を発光させてカラーフィルターを透過させた光のうち、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギー及び緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーをそれぞれ測定した。次いで、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーに対する緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーの比率(%)を算出した。結果を下記表3に示す。
表3の結果に基いて、本発明の選択方法により、画像表示装置用モジュール1〜4が選択された。
実施例1のカラーフィルター及び発光装置の組合せを用いて、常法により液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置について、以下のようにして表示特性を評価した。
赤表示(R)、緑表示(G)、青表示(B)及び白表示(W)におけるCIE1931色度図上の色度座標(x、y)及び白表示における刺激値Yをそれぞれ測定した。また、得られた色度座標を用いて、NTSC比、AdobeRGB比及びsRGB比の色再現範囲を算出した。結果を下記表4に示す。
Claims (11)
- 画像表示装置を構成するカラーフィルター及び発光装置の組合せの選択方法であり、
少なくとも青色画素及び緑色画素を含むカラーフィルター候補を準備する工程と、
光源、緑色蛍光体及び4価のマンガンイオンで付活された赤色蛍光体を含む発光装置候補を準備する工程と、
発光装置候補を発光させてカラーフィルター候補を透過させた光のうち、青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギー及び緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーを測定する工程と、
青色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーに対する緑色画素を透過した485nm以下の光のエネルギーの比率(%)が3.0%以下となるカラーフィルター候補及び発光装置候補の組合せを選択する工程と、を含む選択方法。 - 赤色蛍光体が、励起波長が400nm〜600nmであり、極大発光波長が610nm〜670nmであり、発光スペクトルの半値幅が30nm以下である請求項1に記載の選択方法。
- 前記緑色蛍光体は、組成式がM11 8MgSi4O16X11:Eu(M11=Ca,Sr,Ba,Zn;X11=F,Cl,Br,I)で示されるEu付活クロロシリケート蛍光体、M12 2SiO4:Eu(M12=Mg,Ca,Sr,Ba,Zn)で示されるEu付活シリケート蛍光体、Si6−zAlzOzN8−z:Eu(0<z<4.2)で示されるEu付活βサイアロン蛍光体及びM13Ga2S4:Eu(M13=Mg,Ca,Sr,Ba)で示されるEu付活チオガレート蛍光体からなる群より選択された少なくとも1種を含む請求項1又は2に記載の選択方法。
- 前記赤色蛍光体は、Mn4+付活Mgフルオロジャーマネート蛍光体(2.5MgO・MgF2:Mn4+)及びM1 2M2F6:Mn4+(M1=Li,Na,K,Rb,Cs;M2=Si、Ge、Sn,Ti,Zr)からなる群より選択された少なくとも1種を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の選択方法。
- 緑色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPG36及びC.I.ピグメントナンバーPY150を含み、緑色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPG36の含有率が20質量%以上75質量%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の選択方法。
- 緑色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPG36及びC.I.ピグメントナンバーPY138を含み、緑色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPG36の含有率が20質量%以上70質量%以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の選択方法。
- 青色画素が、有機顔料としてC.I.ピグメントナンバーPB15:6及びC.I.ピグメントナンバーPV23を含み、青色画素に含まれる有機顔料の総質量中のC.I.ピグメントナンバーPV23の含有率が1質量%以上25質量%以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の選択方法。
- 光源の極大発光波長が、460nm以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の選択方法。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の選択方法によって選択されるカラーフィルター及び発光装置を含む画像表示装置用モジュール。
- 請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の選択方法によって選択されるカラーフィルター及び発光装置を備える画像表示装置。
- 少なくとも青色画素及び緑色画素を含むカラーフィルターを準備する工程と、
光源、緑色蛍光体及び4価のマンガンイオンで付活された赤色蛍光体を含み、該カラーフィルターの青色画素を透過させた485nm以下の光のエネルギーに対する緑色画素を透過させた485nm以下の光のエネルギーの比率(%)が3.0%以下となる光を発する発光装置を準備する工程と、
該カラーフィルター、該発光装置及び光透過制御部材を用いて画像表示装置を構成する工程と、
を含む画像表示装置の製造方法。
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