JP2016046266A - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
液晶モジュール。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
average(p1,p2,p3)=(p1+p2+p3)/3
v2/average(p2,p3)=2*v2/(p2+p3)
[パネル出射光の算出]
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。
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。
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。
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
Claims (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
を具備する波長変換デバイス。 - 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。 - 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 - 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。 - 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。 - 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。
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