JP2016195004A - バックライトユニット及び波長変換シート - Google Patents

Abstract

【課題】 偏光分離シート等を用いることなく、良好な白色光を偏光として優れた輝度で得ることが可能なバックライトユニットを提供すること。
【解決手段】 反射板を有する面状光源、集光シート、及び波長変換シートがこの順で配置され、波長変換シートは、波長変換層と該波長変換層の両面に形成された第１の保護層及び第２の保護層とを備える積層体であり、波長変換シートは、第２の保護層が面状光源と反対側を向くように配置されており、波長変換層は樹脂及び量子ロッドを有し、第１の保護層は第１の基材層と該第１の基材層上に形成された第１のバリア層とを含み、第２の保護層は第２の基材層と該第２の基材層上に形成された第２のバリア層とを含み、該第２のバリア層は酸化ケイ素又は酸化アルミニウムを有する層を含み、第２の保護層の波長変換層側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値が、５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値よりも高い、バックライトユニット。
【選択図】 図１

Description

本発明はバックライトユニット及び波長変換シートに関する。

近年、液晶ディスプレイ等に用いられるバックライトユニットの光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられている。また、バックライトユニットから白色光を得る方法として、青色ＬＥＤからの青色光を波長変換層に通し、一部を赤色光及び緑色光に変換することで、全体として白色光を得る方法が知られている。

バックライトユニットにおいて、青色光から赤色光及び緑色光への変換量が少ない場合、赤色光及び緑色光と比べて変換されなかった青色光の割合が大きくなることから、全体として白色光が得られない問題がある。波長変換層を厚くすれば、変換できる光路を延ばし、変換量を向上させることができる。しかし、一般に波長変換層は高価であることから、このような対策は現実的ではない。

また、この問題に対し、波長変換層を挟んで光源とは反対側（液晶層側）に、光の一部を反射する反射シートを配置し、光源と反射シートとの間で光を往復させることで（すなわち、波長変換層に光を複数回通すことで）、変換量を向上させて白色光が得られることが知られている。このような反射シートは集光機能と反射機能とを併せ持つプリズムシート等であることが多い。

ところで、液晶ディスプレイでは液晶層の両面に偏光板が配置されている。偏光板は、不要な方向の偏光を吸収することで、特定方向の偏光のみを透過させる機能を備える。ここで、バックライトユニットから出射する光を制御して、光の多くをあらかじめ透過方向に偏光できれば、バックライト側の偏光板での光の吸収を低減し、光の利用効率を著しく高めることができる。特許文献１では、非偏光である光源の光から特定の偏光を選択的に取り出すために、バックライトユニットが光の出射側表面に偏光分離シートを備えることが開示されている。このように、従来、バックライトユニットが上記プリズムシート及び偏光分離シート等を備えることにより、光源からの光を視野角内に集光し、吸収等によるロスを低減して、優れた輝度を得ることができている。

特開２０１０−１７０９６１号

しかし最近、上記偏光分離シート等を経ずとも波長変換層を通過させることで非偏光から直接特定の偏光が得られる材料として、量子ロッドが注目されている。量子ロッドは、波長変換層の構成材料として用いられてきた化合物半導体ナノ粒子である粒子状の量子ドットの形状を棒（ロッド）状にしたものである。量子ロッドは形状に指向性を有することから、量子ロッドを用いた波長変換層に光が入射すると、光の波長を変換するとともに偏光を作り出すことができる。一方、上述のとおり、白色光を得るために、波長変換層の液晶層側にはプリズムシート等が配置される。そうすると、波長変換層から偏光が得られたとしてもプリズムシートで偏光が乱れるため、一部の光が偏光板に吸収されてしまう問題が発生する。これでは、波長変換層から偏光を得られる利点が損なわれる。プリズムシートの外側にさらに偏光分離シートを配置することも考えられるが、プリズムシートで乱された光を再度偏光とすることになり、波長変換層から直接偏光を得られる利点は損なわれたままである。また、偏光分離シートは高価であり、コスト面でも不利である。

このような種々の状況から、波長変換層に量子ロッドを用いた場合に、偏光分離シート等を用いることなく、偏光された高輝度な白色光を得ることが困難であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、波長変換層に量子ロッドを用いたバックライトユニット及び波長変換シートであって、偏光分離シート等を用いることなく、良好な白色光を偏光として優れた輝度で得ることが可能なバックライトユニット及び波長変換シートを提供することを目的とする。

本発明は、反射板を有する面状光源、集光シート、及び波長変換シートがこの順で配置され、上記波長変換シートは、波長変換層と該波長変換層の両面に形成された第１の保護層及び第２の保護層とを備える積層体であり、上記波長変換シートは、上記第２の保護層が上記面状光源と反対側を向くように配置されており、上記波長変換層は樹脂及び量子ロッドを有し、上記第１の保護層は第１の基材層と該第１の基材層上に形成された第１のバリア層とを含み、上記第２の保護層は第２の基材層と該第２の基材層上に形成された第２のバリア層とを含み、該第２のバリア層は酸化ケイ素又は酸化アルミニウムを有する光学層を含み、上記第２の保護層の上記波長変換層側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値が、５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値よりも高い、バックライトユニットを提供する。

上記バックライトユニットによれば、偏光分離シート等を用いることなく、良好な白色光を偏光として優れた輝度で得ることが可能となる。

上記第１の保護層の上記波長変換層と反対側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最小値は、０．５％以上１０％以下であることが好ましい。

第１の保護層の分光反射率の最小値が上記範囲にあることにより、より良好な白色光が得られやすくなる。

上記波長変換層がさらに粒子を有し、上記樹脂と上記粒子との屈折率の差が０．１以下であることが好ましい。

波長変換層が上記構成を備えることにより、光の散乱を抑制し、輝度を向上させることができる傾向がある。

上記第２のバリア層における上記光学層は屈折率１．７以上の高屈折率層と屈折率１．６以下の低屈折率層との積層体を含むことが好ましい。
第２のバリア層における上記光学層が上記積層体を含むことにより、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率をさらに向上させることができる。

上記第２の基材層に、リタデーション値の小さい基材を用いることが好ましい。具体的には、リタデーション値が０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
波長変換層における第２の基材層に上記のリタデーション値の範囲からなる材料を使用することで、波長変換層で偏光した光が基材層通過時に乱れることを抑制できる。

本発明はまた、波長変換層と、該波長変換層の両面に形成された第１の保護層及び第２の保護層とを備え、上記波長変換層は樹脂及び量子ロッドを有し、上記第１の保護層は上記波長変換層側に形成された第１の基材層と、上記第１の基材層上に形成された、少なくとも第１の光学層を含む第１のバリア層と、を備えており、上記第２の保護層は、上記波長変換層側に形成された第２の基材層と、上記第２の基材層上に形成された、少なくとも第２の光学層を含む第２のバリア層と、を備えており、上記第２の基材層のリタデーション値は０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、波長変換シートを提供する。

本発明によれば、波長変換層に量子ロッドを用いたバックライトユニット及び波長変換シートであって、偏光分離シート等を用いることなく、良好な白色光を偏光として優れた輝度で得ることが可能なバックライトユニット及び波長変換シートを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの概略断面図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトユニットに用いられる波長変換シートの概略断面図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトユニットに用いられる第２の保護層の波長変換層側からの光に対する分光反射率を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るバックライトユニットに用いられる第１の保護層の波長変換層と反対側からの光に対する分光反射率を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

［第一の実施形態］
図１は本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの概略断面図である。図１のバックライトユニット１において、面状光源２、拡散シート６、集光シート７、及び波長変換シート１０がこの順で配置されている。また、上記面状光源２は反射板４を有する。上記波長変換シート１０は面状光源２側から順に、第１の保護層１１ａと波長変換層１６と第２の保護層１１ｂとがこの順で積層されてなる。
第１の保護層１１ａと第２の保護層１１ｂはともに波長変換層１６を保護する層であり、これらのうち第２の保護層１１ｂでは、上記波長変換層１６側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値が、５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値よりも高い。
面状光源２から得られる青色光は液晶層方向Ｒ１に向かって照射され、波長変換層１６を通過する際に、一部の青色光の波長が長波長側に変換され、赤色光又は緑色光となる。一方、上記第２の保護層１１ｂは赤色光及び緑色光よりも青色光を高い割合で反射する構成としているため、波長変換されなかった青色光の一部は第２の保護層１１ｂによって光源方向Ｒ２に向かって反射される。反射した青色光は再度波長変換層１６を通過するため、さらに一部の青色光が赤色光又は緑色光となる。反射光は面状光源２が有する反射板４に達するとさらに反射され、再び液晶層方向に向かって照射される。本実施形態に係るバックライトユニット１では、上記一連の反射と波長変換のサイクルがｎ回繰り返し行われるので、反射板４からの液晶層方向Ｒｎに向かう反射光は高い割合で赤色光又は緑色光となることができる。このように、バックライトユニット１では波長変換層１６に青色光を繰り返し通すことで、波長変換率を高めることができることから、波長変換層１６を薄く設計することが可能となり、バックライトユニット１の薄型化及びコスト低減を図ることができる。また、波長変換層１６で変換された赤色光及び緑色光と、波長変換層１６で変換されずに透過した青色光の一部は第２の保護層１１ｂを透過する。このようにして第２の保護層１１ｂを透過した光は、本実施形態に係るバックライトユニット１から得られる良好な白色光として認識されることができる。

さらに、本実施形態に係るバックライトユニット１において、波長変換層１６は量子ロッドを有する。波長変換層１６に量子ロッドを用いることにより、波長変換層１６から直接偏光を得ることができる。また、集光シート７が波長変換層１６に対して面状光源２側に配置されていることから、得られた偏光が集光シート７により乱されることなく、且つ、十分に集光されたものとなる。よって、本実施形態に係るバックライトユニットによれば、十分な偏光と良好な白色光を優れた輝度で得ることが可能となる。このように、バックライトユニットから十分な偏光が得られることから、偏光分離シート等をさらに設ける必要がなく、バックライトユニット１の薄型化及びコスト低減の点から有利である。

（面状光源）
図１において、面状光源２は光源３と反射板４と導光板５とを備える。導光板５は反射板４上に積層されており、光源３は導光板５の側方に配置されている（エッジライト型）。光源３から方向Ｄに向かって供給された光は、反射板４により反射され、導光板５が有する光偏向要素（図示しない）により液晶層方向Ｒ１に偏向される。図１において、面状光源２はエッジライト型面状光源であるが、反射板と該反射板上の光源と該光源の上方に配置された拡散板とを備える直下型面状光源であってもよい。

光源３としては、例えば、ＬＥＤ及びレーザーダイオード等が挙げられる。ＬＥＤは、例えば、青色ＬＥＤ及び紫外ＬＥＤのいずれであってもよく、青色ＬＥＤであることが好ましい。レーザーダイオードは、例えば、青色レーザーダイオード及び紫外レーザーダイオードのいずれであってもよく、青色レーザーダイオードであることが好ましい。特に、例えば、青色ＬＥＤ等のように、光源３の波長が３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の領域に最大発光波長を有していれば、バックライトユニット１から得られる光も可視光領域に収まりやすいため望ましい。

また、光源３の半値幅は１０ｎｍから６０ｎｍであることが好ましく、１０ｎｍから５０ｎｍであることがより好ましく、１０ｎｍから４０ｎｍであることがさらに好ましく、１０ｎｍから３０ｎｍであることが特に好ましい。ここで、半値幅とは発光強度の最大値が半分になるときの発光分布の波長幅と定義される。

反射板４及び導光板５には、公知の材料が使用される。導光板５としては、例えば、アクリル、ポリカーボネート、及びシクロオレフィンフィルム等が使用される。また、第２の保護層１１ｂにより一部反射された、直線偏光である緑色光又は赤色光の偏光が乱れないようにするため、反射板４として鏡面反射板を用いることが好ましい。

（拡散シート）
図１において、面状光源２から得られた光は拡散シート６に入射する。拡散シート６は、面状光源２から得られた光を拡散する機能を有する。拡散シート６としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に、球状粒子を分散させたアクリル樹脂を塗布したシート部材等が挙げられる。なお、図１のバックライトユニット１には、拡散シート６が配置されているが、配置されていなくてもよく、図１とは異なる場所に配置されていてもよい。

（集光シート）
図１において、拡散シート６を通過した光は集光シート７に入射する。集光シート７は、拡散シート６を通過した光を、視覚方向へと集光する機能を有する。バックライトユニット１が集光シート７を備えることにより、バックライトユニット１から得られる光の輝度を向上させることができる。集光シート７としては、例えば、基材８の表面に複数のプリズム９が形成されたプリズムシート等が挙げられる。

（波長変換シート）
図１において、集光シート７を通過した光は波長変換シート１０に入射する。図２は、本発明の一実施形態に係るバックライトユニットに用いられる波長変換シートの概略断面図である。波長変換シート１０は第１の保護層１１ａと波長変換層１６と第２の保護層１１ｂとがこの順で積層されてなる。すなわち、波長変換シート１０は、波長変換層１６と該波長変換層１６の両面に形成された第１の保護層１１ａ及び第２の保護層１１ｂを備える積層体である。波長変換シート１０は、上記第２の保護層１１ｂが面状光源２と反対側を向くように配置される。

集光シート７を通過した光は、波長変換シート１０の第１の保護層１１ａに入射する。第１の保護層１１ａは集光シート７を通過した光を十分透過できることが好ましい。すなわち、第１の保護層１１ａの上記波長変換層１６と反対側からの光に対する全光線透過率が５０％以上であることが好ましい。
また、第１の保護層１１ａの上記波長変換層１６と反対側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最小値が０．５％以上１０％以下であることが好ましい。
さらに、第１の保護層１１ａの上記波長変換層１６と反対側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値が１％以上４０％以下であることが好ましく、１％以上３０％以下であることがより好ましい。
第１の保護層１１ａの３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率が上述の範囲内にあることにより、入射する青色光を効率よく波長変換層１６まで通過させることができ、より良好な白色光が得られやすくなる。
一方、第１の保護層１１ａの上記波長変換層１６側からの光に対する５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最小値が１％以上４０％以下であることが好ましい。
第１の保護層１１ａの上記波長変換層１６側からの光に対する５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値が４０％以上７０％以下であることが好ましい。
第１の保護層１１ａの５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率が上述の範囲内にあることにより、波長変換層１６により変換された赤色光又は緑色光が後述する第２の保護層１１ｂにより反射された場合に、第１の保護層１１ａにより液晶層方向Ｒ１に再度反射することができ、発光効率を向上できる。

さらに、第１の保護層１１ａの上記波長変換層１６側からの光に対する５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値は、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値以上であることが好ましい。すなわち、４５０ｎｍ付近の波長を有する青色光より、５５０ｎｍ付近の波長を有する緑色光、又は、６００ｎｍ付近の波長を有する赤色光の反射率が高いことが好ましい。第１の保護層１１ａが上記反射特性を有することにより、波長変換層１６で変換した赤色光や緑色光が第２の保護層１１ｂにより反射された場合、早期に液晶層方向Ｒ１に再度反射できるので、光量ロスをさらに低減できる。

第１の保護層１１ａは第１の基材層１２ａと該第１の基材層１２ａ上に形成された第１のバリア層１３ａとを含む。第１の保護層１１ａは、上記光学特性を得るように、例えば、第１の基材層１２ａと、該第１の基材層１２ａ上に形成された第１の光学層１４ａと、を含むことができる。この場合、上記第１の光学層１４ａは上記第１のバリア層１３ａを構成する。第１の保護層１１ａは、さらに、該第１の光学層１４ａ上に形成された第１のガスバリア性被覆層１５ａを含んでいてもよい。この場合、上記第１のガスバリア性被覆層１５ａは上記第１の光学層１４ａとともに上記第１のバリア層１３ａを構成する。

第１の基材層１２ａに用いる材料としては、ガスバリア性を有するとともに、透明性、加工性及び耐熱性等を有することが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シクロヘキサンジメタノール共重合ポリエステル樹脂、イソフタル酸共重合ポリエステル樹脂、スポログリコール共重合ポリエステル樹脂、フルオレン共重合ポリエステル樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、及び脂環式オレフィン共重合樹脂等のポリオレフィン等の熱可塑性樹脂；並びに、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテル、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、シクロオレフィンポリマー、ポリアクリロニトリル共重合体、アクリロニトリルスチレン共重合体及びこれらを成分とする共重合体、多官能アクリレート、多官能ポリオレフィン、不飽和ポリエステル、及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の硬化物が挙げられる。第１の基材層１２ａの厚さは１５〜３００μｍであることが好ましく、１５〜２００μｍであることがより好ましい。

第１の光学層１４ａに用いる材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化マグネシウム及びそれらの混合物等が挙げられる。これらの中でも、反射性とバリア性を両立させる観点から、酸化アルミニウム又は酸化ケイ素を用いることが好ましい。なお、上記酸化ケイ素ＳｉＯ_ｘのｘは１〜２の値を取り得る。同様に、酸化アルミニウムはＡｌ_２Ｏ_３に限定されない。第１の光学層１４ａは単層でもよく、複数の層から構成されていてもよいが、層数は３以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましい。第１の光学層１４ａの層数が小さいことにより、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率を低下させることができる傾向がある。第１の光学層１４ａの厚さは１０〜３００ｎｍであることが好ましく、５０〜２００ｎｍであることがより好ましい。第１の光学層１４ａの厚さが１０ｎｍ以上であることにより、均一な膜を形成しやすくなる。第１の光学層１４ａの厚さが３００ｎｍ以下であることにより、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率を低下させることができる傾向がある。

第１のガスバリア性被覆層１５ａは、例えば、水酸基含有高分子化合物と、金属アルコキシド並びに該金属アルコキシドの加水分解物及び重合物からなる群より選択される少なくとも１種の化合物とを含む組成物を塗布し、塗膜を硬化させることにより形成される。

水酸基含有高分子化合物としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びデンプン等の水溶性高分子が挙げられる。水酸基含有高分子化合物は、バリア性の観点から、ポリビニルアルコールであることが好ましい。

金属アルコキシドは、一般式Ｍ（ＯＲ）_ｎ（式中、ＭはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ及びＺｒ等の金属を示し、ＲはＣＨ_３及びＣ_２Ｈ_５等のアルキル基を示し、ｎはＭの価数に対応した整数を示す）で表せる化合物である。金属アルコキシドとしては、例えば、テトラエトキシシラン［Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４］及びトリイソプロポキシアルミニウム［Ａｌ（Ｏ−ｉｓｏ−Ｃ_３Ｈ_７）_３］等が挙げられる。金属アルコキシドの加水分解物及び重合物としては、例えば、テトラエトキシシランの加水分解物及び重合物としてのケイ酸（Ｓｉ（ＯＨ）_４）、及び、トリプロポキシアルミニウムの加水分解物や重合物としての水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３）等が挙げられる。

第１のガスバリア性被覆層１５ａには、上述の金属アルコキシドを分解させるために、塩化錫等の触媒を加えてもよい。上記触媒は、例えば、塩化第一錫、塩化第二錫又はこれらの混合物であってもよく、無水物又は水和物でもよい。

第１のガスバリア性被覆層１５ａの厚さは、第１の保護層１１ａにバリア性を付与する観点から、１０〜５００ｎｍであることが好ましい。

第１の光学層１４ａは第１の基材層１２ａ上にプライマー層（図示しない）を介して形成されていてもよい。第１の基材層１２ａと第１の光学層１４ａとの間にプライマー層を設けることにより、第１の光学層１４ａが均一に形成され、バリア性が向上する傾向がある。また、第１の光学層１４ａの組成等に影響されることなく、密着性が安定して得られる傾向がある。

プライマー層に用いる材料としては、例えば、アクリルポリオール、ポリビニルアセタール、ポリエステルポリオール、及びポリウレタンポリオール等から選択されるポリオール類と、イソシアネート化合物とを反応させて得られる有機高分子；アミン類と、ポリイソシアネート化合物及び水との反応によりウレア結合を有する有機化合物；ポリエチレンイミン及びその誘導体；ポリオレフィン系エマルジョン；ポリイミド；メラミン；フェノール；有機変性コロイダルシリカ等の無機充填材；並びに、シランカップリング剤及びその加水分解物のような有機シラン化合物等が挙げられる。プライマー層は、アクリルポリオールとイソシアネート化合物とシランカップリング剤を含む組成物を反応させて得られるものであることが好ましい。上記プライマー層を用いることにより、第１の基材層１２ａと第１の光学層１４ａとの間に、さらに高い密着性を安定的に得ることができる傾向がある。

プライマー層の厚さは、一般的には乾燥後の厚さで、５〜５００ｎｍであることが好ましく、１０〜１００ｎｍであることがより好ましい。プライマー層の厚さが５ｎｍ以上であることにより、均一な塗膜が得られやすくなる傾向がある。プライマー層の厚さが５００ｎｍ以下であることによりコストを低減できる傾向がある。

以上のとおり説明した第１の保護層１１ａの例としては以下の層が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ：１００μｍ）上に、酸化アルミニウム膜（厚さ：７０ｎｍ）、酸化ケイ素膜（厚さ：１１５ｎｍ）、及び酸化チタン膜（厚さ：７０ｎｍ）を真空蒸着法によりこの順に成膜することで、第１の基材層（ポリエチレンテレフタレートフィルム）１２ａ上に第１の光学層（酸化アルミニウム膜、酸化ケイ素膜、及び酸化チタン膜）１４ａが形成された第１の保護層１１ａが得られる。図４は、上述のようにして得た第１の保護層の波長変換層と反対側からの光に対する分光反射率を示すグラフである。図４において、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最小値は５％であり、５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値は、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値以上である。

第１の保護層１１ａを通過した光は、波長変換層１６に入射する。波長変換層１６は樹脂１７及び量子ロッド１８を有する。波長変換層１６は、さらに、粒子１９を含んでいてもよい。本実施形態のバックライトユニット１では、波長変換層１６が薄くても、光源からの青色光が繰り返し波長変換層１６に通過することにより、良好な白色光を得ることができる。

樹脂１７としては、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のアクリル樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル共重合体）樹脂、及び、ＡＳ（アクリロニトリルスチレン共重合体）樹脂等の透明樹脂が挙げられる。

量子ロッド１８は、光源からの光により励起され、異なる発光波長の光を発する半導体結晶であり、棒（ロッド）状の形状を有する。量子ロッド１８としては、例えば、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）等が使用可能であるが、これに限定されない。

量子ロッド１８の長辺の長さは、３〜２００ｎｍであることが好ましく、１０〜１００ｎｍであることがより好ましい。波長変換層１６が上記形状の量子ロッド１８を有することにより、効率よく偏光を作り出すことができる。

波長変換層１６には、量子ロッド１８が凝集することを抑制するために、粒子１９を含んでいてもよい。粒子１９としては、無機酸化物粒子又は樹脂粒子等が挙げられる。無機酸化物粒子としては、シリカ粒子及びアルミナ粒子等が挙げられる。樹脂粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びこれらの樹脂の架橋体粒子、メラミン−ホルマリン縮合物粒子、含フッ素ポリマー粒子、並びに、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。含フッ素ポリマー粒子としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粒子、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）粒子、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）粒子、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）粒子、及び、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）粒子等が挙げられる。これら粒子は、２種類以上を混合して使用してもよい。

樹脂１７と粒子１９とは互いに近い屈折率を有していることが好ましい。樹脂１７と粒子１９の屈折率が近いことにより、樹脂１７と粒子１９との界面での光の散乱が抑制されるため、集光シート７により集光されていた光が再度散乱されることを抑制することができる。上述の観点から、樹脂１７と粒子１９との屈折率の差は、０．１以下であることが好ましく、０．０５以下であることがより好ましく、０．０１以下であることがさらに好ましい。

粒子１９の平均粒径は１〜１００μｍであることが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましい。粒子１９の平均粒径が１μｍ以上であることにより、量子ロッド１８を十分に分散させることができる傾向がある。また、粒子１９の平均粒径が１００μｍ以下であることにより、量子ロッド１８の分散状態の低下を抑制できる傾向がある。

波長変換層１６は、光源からの青色光を赤色光又は緑色光等に変換する複数種の量子ロッド１８を分散させた単層から構成されていてもよく、各量子ロッド１８を複数の層に別々に分散させ、これらを積層した多層から構成されていてもよい。

波長変換層１６を通過した光は、第２の保護層１１ｂに入射する。ここで、第２の保護層１１ｂは赤色光及び緑色光よりも青色光を高い割合で反射可能な構成としている。すなわち、第２の保護層１１ｂの上記波長変換層１６側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値を、５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値よりも高くしている。
ここで、第２の保護層１１ｂの上記波長変換層１６側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最小値が５％以上３０％以下であることが好ましく、１０％以上２０％以下であることがより好ましい。
また、第２の保護層１１ｂの上記波長変換層１６側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値が４０％以上７０％以下であることが好ましく、４５％以上６０％以下であることがより好ましい。
一方、第２の保護層１１ｂの上記波長変換層１６側からの光に対する５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最小値は０．５％以上１０％以下であることが好ましい。
また、第２の保護層１１ｂの上記波長変換層１６側からの光に対する５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値は１％以上２０％以下であることが好ましい。
第２の保護層１１ｂが上記反射特性を有することにより、波長変換層１６で波長が変換されなかった青色光を赤色光及び緑色光よりも高い割合で反射し、青色光を再度波長変換層１６に通過させる機会を得ることができる。言い換えると、第２の保護層１１ｂは波長変換層１６で波長が変換された赤色光又は緑色光を青色光よりも高い割合で透過できる。したがって、光源からの青色光の赤色光又は緑色光への変換率を向上させることができ、バックライトユニット１から良好な白色光が得られる。

第２のバリア層１３ｂは、反射性とバリア性を両立させる観点から、酸化ケイ素又は酸化アルミニウムを有する層を含む。

第２の保護層１１ｂは第２の基材層１２ｂと該第２の基材層１２ｂ上に形成された第２のバリア層１３ｂとを含む。第２の保護層１１ｂは、上記光学特性を得るように、例えば、第２の基材層１２ｂと、該第２の基材層１２ｂ上に形成された第２の光学層１４ｂと、を含むことができる。この場合、上記第２の光学層１４ｂは上記第２のバリア層１３ｂを構成する。第２の保護層１１ｂは、さらに、該第２の光学層１４ｂ上に形成された第２のガスバリア性被覆層１５ｂを含んでいてもよい。この場合、上記第２のガスバリア性被覆層１５ｂは上記第２の光学層１４ｂとともに上記第２のバリア層１３ｂを構成する。

第２の基材層１２ｂに用いる材料としては、第１の基材層１２ａと同様の材料が挙げられる。また、第２の基材層１２ｂの厚さは３〜３００μｍであることが好ましく、１５〜２００μｍであることがより好ましい。

第２の光学層１４ｂは複数の層から構成されていることが好ましく、層数は４以上であることが好ましく、６以上であることがより好ましく、１０以上であることがさらに好ましい。第２の光学層１４ｂの層数が大きいことにより、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率を向上させることができる傾向がある。

第２の光学層１４ｂは屈折率１．７以上の高屈折率層と屈折率１．６以下の低屈折率層との積層体を含むことが好ましく、上記高屈折率層と上記低屈折率層とが複数交互に積層された積層体を含むことがより好ましい。第２の光学層１４ｂが上記積層体を含むことにより、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率をさらに向上させることができる。上記高屈折率層としては、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム及び酸化チタン等の無機膜、ジルコニウムアクリレート、ハフニウムアクリレート及び芳香族高分子等の有機膜、並びに、有機物中に酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウム等の無機粒子が分散された有機膜等が挙げられる。高屈折率層は酸化アルミニウム膜であることが好ましい。上記低屈折率層としては、酸化ケイ素及びフッ化マグネシウム等の無機薄膜、並びに、有機物中に中空構造の粒子が分散された有機薄膜等が挙げられる。低屈折率層は酸化ケイ素膜であることが好ましい。

第２の光学層１４ｂの厚さは３００〜２０００ｎｍであることが好ましく、４００〜１０００ｎｍであることがより好ましい。第２の光学層１４ｂの厚さが３００ｎｍ以上であることにより、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率を向上させることができる傾向がある。第２の光学層１４ｂの厚さが２０００ｎｍ以下であることにより、フレキシビリティを保持することができ、外力による亀裂等の発生を抑制することができる傾向がある。

第２のガスバリア性被覆層１５ｂに用いる材料としては、第１のガスバリア性被覆層１５ａと同様の材料が挙げられる。また、第２のガスバリア性被覆層１５ｂの厚さは、第２の保護層１１ｂにバリア性を付与する観点から、１０〜５００ｎｍであることが好ましい。

第２の光学層１４ｂは第２の基材層１２ｂ上にプライマー層（図示しない）を介して形成されていてもよい。プライマー層に用いる材料としては、第１の保護層１１ａのプライマー層に用いられる材料と同様の材料が挙げられる。

また、第２の保護層１１ｂは、射出面側（第２のバリア層１３ｂ上）に、表面にプリズム形状、マイクロレンズ形状又はシリンドリカル形状等の凹凸形状が形成された凹凸層（図示しない）を含んでいてもよい。第２の保護層１１ｂが上記凹凸層を含む場合、第２の保護層１１ｂに入射する光は弱い散乱性を有していることが好ましい。すなわち、例えば、波長変換層１６において、樹脂１７と粒子１９とは互いに近い屈折率を有していることが好ましい。散乱性の低い波長変換シートが射出面に凹凸層を有する場合、凹凸面に入射した光はレンズ形状に基づいた配向特性を有し、集光性が向上した光となって射出される傾向がある。

以上のとおり説明した第２の保護層１１ｂの例としては以下の層が挙げられる。例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ：１００μｍ）上に、酸化アルミニウム膜（厚さ：３５ｎｍ）、酸化ケイ素膜（厚さ：８０ｎｍ）、及び酸化アルミニウム膜（厚さ：７０ｎｍ）を真空蒸着法によりこの順に成膜し、さらに、酸化ケイ素膜（厚さ：８０ｎｍ）及び酸化アルミニウム膜（厚さ：７０ｎｍ）を真空蒸着法により交互に成膜することで、第２の基材層（ポリエチレンテレフタレートフィルム）１２ｂ上に第２の光学層（酸化アルミニウム膜（６層）及び酸化ケイ素膜（５層））１４ｂが形成された第２の保護層１１ｂが得られる。図３は、上述のようにして得た第２の保護層の波長変換層側からの光に対する分光反射率を示すグラフである。図３において、３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値が、５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値よりも高く、５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最小値は０．５％である。

波長変換シート１０は、例えば次のようにして製造することができる。始めに、第１の基材層１２ａ上に第１の光学層１４ａを形成する。このとき、第１の光学層１４ａが無機物である場合は、第１の光学層１４ａは蒸着法又は反応性スパッタ法等を用いて成膜される。一方、第１の光学層１４ａが有機物からなる場合は、第１の光学層１４ａはスクリーン印刷等のコーティング法により成膜される。必要に応じて、水溶性高分子（水酸基含有高分子化合物）と１種以上の金属アルコキシド及び加水分解物とを含む水溶液（又は、水／アルコール混合溶液）を主剤とするコーティング剤を第１の光学層１４ａの表面上に塗布して、第１のガスバリア性被覆層１５ａを形成し、第１の保護層１１ａを作製する。同様にして、第２の保護層１１ｂを作製する。

次に、樹脂１７と量子ロッド１８と粒子１９とを、必要に応じて溶剤と、混合して混合液を調製する。調製した混合液を第１の保護層１１ａの第１の光学層１４ａが形成されていない側の表面に塗布する。ここで、樹脂１７が感光性樹脂である場合、紫外線の照射によって感光性樹脂を硬化（ＵＶ硬化）させることで、第１の保護層１１ａの第１の基材層１２ａ側に波長変換層１６が形成される。なお、感光性樹脂は、ＵＶ硬化の後にさらに熱硬化させてもよい。ＵＶ硬化は、例えば、露光量１００ｍＪ／ｃｍ^２から１０００ｍＪ／ｃｍ^２で行うことができる。また、熱硬化は、例えば、６０℃から１２０℃で０．１分から３分間加熱することで行うことができる。

最後に、波長変換層１６上に第２の保護層１１ｂの第２の基材層１２ｂ側を重ね合わせ、第１の保護層１１ａと第２の保護層１１ｂとで波長変換層１６を挟みこむような形で、第１の保護層１１ａと波長変換層１６と第２の保護層１１ｂとを積層し、透光性波長変換部材である波長変換シート１０を製造することができる。なお、波長変換シート１０の製造方法はこれに限定されるものではない。

［第二の実施形態］
以下、第二の実施形態について説明する。第二の実施形態は、波長変換層と、該波長変換層の両面に形成された第１の保護層及び第２の保護層とを備え、上記波長変換層は樹脂及び量子ロッドを有し、上記第１の保護層は上記波長変換層側に形成された第１の基材層と、上記第１の基材層上に形成された、少なくとも第１の光学層を含む第１のバリア層と、を備えており、上記第２の保護層は、上記波長変換層側に形成された第２の基材層と、上記第２の基材層上に形成された、少なくとも第２の光学層を含む第２のバリア層と、を備えており、上記第２の基材層のリタデーション値は０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、波長変換シートに関する。本実施形態では、図２に示したような波長変換シート１０において、波長変換層１６に積層される第２の基材層１２ｂにリタデーション値の小さい材料（低リタデーション材料）を使用することを特徴としている。ここで、リタデーションとは面内方向位相差Ｒ_０を示す。この波長変換シートは、第一実施形態のバックライトユニット１の波長変換シート１０として用いることができる。

量子ロッドにガス又は水分が付着すると波長変換機能が著しく低下するため、波長変換層の両面にガスバリア性を有する層を設け、空気中のガス又は水分等から量子ロッドを保護することが一般的である。その際、使用される基材層には、成形時に延伸された樹脂材料が用いられる。しかし、延伸された樹脂では分子配向が延伸方向によって異なることから、偏光特性であるリタデーション値が大きくなり、波長変換層１６で偏光した光が基材層通過時に乱れてしまう問題がある。この観点から、第２の基材層１２ｂに、リタデーション値の小さい基材が用いられる。基材層のリタデーション値は、具体的には、０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましく、０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがより好ましい。リタデーション値を小さくする方法としては、例えば、基材層を構成する樹脂を無延伸溶融押出法又は溶融キャスト法にて成形する方法が挙げられる。

第２の基材層１２ｂに低リタデーション材料を用いることで、波長変換層１６で偏光された青色光、赤色光及び緑色光の偏光方向を乱すことなく第２の保護層１１ｂを透過することが可能となる。そのため、上記波長変換シートを液晶ディスプレイ用途として使用した際に、バックライト側の偏光板での光の吸収を低減し、光の利用効率を著しく高めることができる。

また、第１の基材層１２ａにも低リタデーション材料を用いることが好ましい。波長変換層１６で偏光された光の一部は第２の保護層１１ｂにより面状光源２側に反射され、反射板４及びその他の層によりさらに波長変換シートに向かって反射される。ここで、青色光は波長変換層１６に再入射する際に再度偏光されるが、赤色光又は緑色光の波長変換層１６による偏光効率が青色光より低い。そのため、第１の基材層１２ａに高リタデーション材料を使用して偏光状態が乱されると、波長変換層１６で再度偏光されることなく波長変換シートを透過してしまう光が発生しやすくなることがある。

上記と同様の理由により、拡散シート６及び集光シート７についてもリタデーション値が低い材料を使用することが好ましい。

１…バックライトユニット、２…面状光源、３…光源、４…反射板、５…導光板、６…拡散シート、７…集光シート、１０…波長変換シート、１１ａ，１１ｂ…保護層、１２ａ，１２ｂ…基材層、１３ａ，１３ｂ…バリア層、１４ａ，１４ｂ…光学層、１５ａ，１５ｂ…ガスバリア性被覆層、１６…波長変換層、１７…樹脂、１８…量子ロッド、１９…粒子。

Claims (5)

1. 反射板を有する面状光源、集光シート、及び波長変換シートがこの順で配置され、
   前記波長変換シートは、波長変換層と該波長変換層の両面に形成された第１の保護層及び第２の保護層とを備える積層体であり、
   前記波長変換シートは、前記第２の保護層が前記面状光源と反対側を向くように配置されており、
   前記波長変換層は樹脂及び量子ロッドを有し、
   前記第１の保護層は第１の基材層と該第１の基材層上に形成された第１のバリア層とを含み、
   前記第２の保護層は第２の基材層と該第２の基材層上に形成された第２のバリア層とを含み、該第２のバリア層は酸化ケイ素又は酸化アルミニウムを有する光学層を含み、
   前記第２の保護層の前記波長変換層側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最大値が、５００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲における分光反射率の最大値よりも高い、バックライトユニット。
2. 前記第１の保護層の前記波長変換層と反対側からの光に対する３００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の波長範囲における分光反射率の最小値が、０．５％以上１０％以下である、請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記波長変換層がさらに粒子を有し、前記樹脂と前記粒子との屈折率の差が０．１以下である、請求項１又は２に記載のバックライトユニット。
4. 前記第２のバリア層における前記光学層は屈折率１．７以上の高屈折率層と屈折率１．６以下の低屈折率層との積層体を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバックライトユニット。
5. 波長変換層と、該波長変換層の両面に形成された第１の保護層及び第２の保護層とを備え、
   前記波長変換層は樹脂及び量子ロッドを有し、
   前記第１の保護層は前記波長変換層側に形成された第１の基材層と、前記第１の基材層上に形成された、少なくとも第１の光学層を含む第１のバリア層と、を備えており、
   前記第２の保護層は、前記波長変換層側に形成された第２の基材層と、前記第２の基材層上に形成された、少なくとも第２の光学層を含む第２のバリア層と、を備えており、
   前記第２の基材層のリタデーション値は０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、波長変換シート。

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