JP6377678B2 - 蛍光体シート、該蛍光体シートを備える白色光源装置、並びに、該白色光源装置を備える表示装置 - Google Patents
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Description
このとき、蛍光体の中でも、「SrGa2S4:Eu」等のチオガレート蛍光体;「CaS:Eu」、「SrS:Eu」等のアルカリ土類金属の硫化物;などの、硫化物蛍光体は、比較的シャープな発光スペクトルを有する。
前記バックライト光源が青色LEDと蛍光体シートとからなる場合、前記バックライト光源のスペクトル特性は、前記青色LEDの発光スペクトルと、前記蛍光体シートにおける緑発光蛍光体(緑色蛍光体)及び赤発光蛍光体(赤色蛍光体)の発光スペクトルとによって決定する。蛍光体として硫化物蛍光体を用いた白色LEDによって得られるバックライト光源は、青色LEDと黄色発光のYAG蛍光体とを用いた白色LEDによって得られるバックライト光源と比較して、シャープな発光スペクトルのため、広色域な色再現が可能である。
そこで、色再現性を向上するため、いわゆる付加フィルター(補助フィルター)をカラーフィルターよりも光源寄りに設けることが提案されている(例えば、特許文献2及び3参照)。
この経路において、(i)付加フィルターを導光板の端面へ設置すると、張り合わせ位置の不良が生じやすく、光源近傍に輝線等が生じてしまい、歩留まりが低くなるという問題、(ii)付加フィルターを導光板の前面、すなわち導光板の前面に設置すると、光源からの距離によって色調や色純度に違いが生じてしまい、特に大型化した場合い色ムラとなり実用できないという問題、(iii)付加フィルターを液晶セルの後、すなわち付加フィルターを液晶ディスプレイの前面に設置すると、外光によって液晶ディスプレイの前面が付加フィルターによる色付きとなり、外観上好ましくなく、高級感に劣るためテレビ用途として用いることができないという問題、などがある。
<1> LEDの光を白色光に変換する蛍光体シートであって、少なくとも蛍光体と樹脂とを含む蛍光体層と、該蛍光体層を挟持する一対の透明基材とを備え、前記蛍光体シートが、480〜510nm及び570〜620nmの少なくともいずれかの吸収極大波長を有する色材を含む、ことを特徴とする蛍光体シートである。
該<1>に記載の蛍光体シートによれば、硫化物蛍光体を用いた蛍光体シートに、480〜510nm及び570〜620nmの少なくともいずれかの吸収極大波長を有する色材を含むことにより、発光スペクトルの色純度を低下させる波長の光を抑制することができ、カラーフィルターを通して再現されるRGB各色の色純度を改善して、蛍光体シートを用いたディスプレイの色再現範囲、即ち、色域を向上させることができる。
なお、「480〜510nm及び570〜620nmの少なくともいずれかの吸収極大波長を有する色材」は、1種の物質で2つの波長領域に吸収極大波長があってもよいし、480〜510nmの波長領域に吸収極大波長を有する色材と、570〜620nmの波長領域に吸収極大波長を有する色材とを組み合わせて用いてもよい。「吸収極大波長480〜510nm」は、「青色光の波長(約435nm〜約480nm)と緑色光の波長(約520nm〜約560nm)との間の波長」であり、「吸収極大波長570〜620nm」は、「緑色光の波長(約520nm〜約560nm)と赤色光の波長(約620nm〜約670nm)との間の波長」である。
[但し、Aは、K(カリウム)及びCs(セシウム)の少なくともいずれかの元素であり、Mは、Si(シリコン)及びTi(チタン)の少なくともいずれかの元素であり、x、y及びzは、それぞれ、1.7≦x≦2.1、0<y≦0.2、5.3≦z≦6.3を満たす数値である。]
<9> 前記色材が前記蛍光体層に含まれる、前記<1>〜<8>のいずれかに記載の蛍光体シートである。
該<17>に記載の白色光源装置によれば、カラーフィルターを通して再現されるRGB各色の色純度を改善することができる。
該<20>に記載の表示装置によれば、蛍光体シートを用いたディスプレイの色再現範囲、即ち、色域を向上させることができる。
本発明の蛍光体シートは、少なくとも、蛍光体層と、透明基材とを備え、さらに、必要に応じて適宜選択した、色材層、その他の層を備える。
本発明の蛍光体シートは、少なくとも、色材を含む。ここで、前記色材は、前記蛍光体層に含まれていてもよく、光入射側の前記透明基材中に含まれていてもよく、光入射側とは反対側の前記透明基材中に含まれていてもよく、蛍光体層の光入射側に配置された前記色材層中に含まれていてもよく、蛍光体層の光入射側とは反対側に配置された前記色材層中に含まれていてもよい。
LEDがマゼンタLEDの場合は、LEDが青色LEDの場合のような実施形態を用いることができるが、例えば図1で示した実施形態を図2ACで示す実施形態のようにするのがよい。つまり、LEDがマゼンタLEDの場合は、赤発光蛍光体を必ずしも用いなくてもよい。また、LEDがシアンLEDの場合、蛍光体シートには少なくても赤発光蛍光体が含まれていればよい。また、LEDが近紫外LEDの場合、蛍光体シートには青発光蛍光体と緑発光蛍光体と赤発光蛍光体とが含まれていればよく、あるいは青発光蛍光体と黄発光蛍光体とが含まれていればよく、あるいはシアン発光蛍光体と赤発光蛍光体とが含まれていればよく、あるいはマゼンタ発光蛍光体と緑発光蛍光体とが含まれていればよい。すなわち、用いるLEDの発光と蛍光体シートに含まれる蛍光体の発光とが合わさって白色光が得られるようにすればよく、以下に説明する実施形態のそれぞれにおいても同様である。
これらの中でも、蛍光体層3自体が色材を含んでいること(例えば、図1、図2I、図2J、図2K、及び図2L)、が好ましい。なお、蛍光体層3自体が色材を含む場合は、色材層5が色材を含む場合と比べて、色材の使用量を少なくできるという利点がある。
なお、図1及び図2A〜図2ACは、図面の下側が光入射側であり、図面の上側が光出射側(光入射側の反対側)である。
蛍光体層を含む蛍光体シートとは独立した色材シートにも色材が含まれていてもよい。
独立した色材シートは、色材層5とそれを挟持する一対の透明基材2とから成っていてもよく(図2AD)、色材層5と透明基材2とから成っていてもよく(図2AE)、また、色材を含む透明基材6から成っていてもよい(図2AF)。
前記色材は、所望の波長領域の光を吸収する物質であり、有機化合物及び無機化合物のいずれでもよく、顔料及び染料のいずれでもよいが、有機化合物の染料が、樹脂への分散溶解の点で、好ましい。色材の典型は色素であり、染料である。
前記第1波長領域の光及び第2波長領域の光のみを吸収する色材が好ましい。1種の物質で2つの波長領域に吸収極大波長があってもよいし、前記第1波長領域に吸収極大波長を有する色材と、前記第2波長領域に吸収極大波長を有する色材とを組み合わせて用いてもよい。
前記第1波長領域は、青色光の波長(約435nm〜約480nm)と緑色光の波長(約520nm〜約560nm)との間の波長領域である。前記第2波長領域は、緑色光の波長(約520nm〜約560nm)と赤色光の波長(約620nm〜約670nm)との間の波長領域である。
青色光は、青色LEDが発するものであり、例えば450nmを例示できる。緑色光は、例えば、SrGa2S4:Euが発する極大波長540nmで半値幅が47nmの発光である。赤色光は、例えば、CaS:Euが発する極大波長653nmで半値幅が64nmの発光である。よって、青色光と緑色光との間の波長領域は490nm付近となる。緑色光と赤色光との間の波長領域は600nm付近となる(図4参照)。
およそ490nmを中心とした波長領域と、およそ600nmを中心とした波長領域とのそれぞれにおいて、それぞれ色材にてできるだけ広い波長領域で発光を吸収すると、色純度が向上するが輝度が低くなってしまう。輝度の低下をできるだけ小さくして、色純度を向上するには、液晶パネルのカラーフィルターの透過スペクトルを考慮するとよい。
前記色材の吸収ピークの個数としては、1が好ましく、いわゆる肩や、他の波長で副吸収極大がないことが好ましい。理想的な吸収スペクトル特性の色材としては、波長範囲に吸収極大があり、半値幅が小さく、青色光(波長:450nm付近(430〜470nm))と、緑色光(波長:540nm(510〜570nm))と、赤色光653nm(620〜700nm)との吸収が少ないものを用いる。
色材によっては、蛍光を発することがある。蛍光の波長域にもよるが、蛍光を発する色材を用いることができる。例えば、吸収極大波長が480〜510nmであり、発する蛍光の波長域が約520nm〜約560nm及び/又は約620nm〜約670nmである色材を好適に用いることができる。またあるいは、例えば、吸収極大波長が570〜620nmであり、発する蛍光の波長域が約620nm〜約670nmである色材も好適に用いることができる。これらのような場合、色材が発する蛍光が、蛍光体の緑蛍光及び/又は赤蛍光の強度を補うこととなり、輝度の低下が軽減される。
色材の吸収極大波長が480〜510nmであり、色材が発する蛍光の波長域が570〜620nmである場合、青表示の色純度と緑表示の色純度とは互いに遠ざかり改善されるが、緑表示の色純度と赤表示の色純度とが互いに近寄って悪くなってしまう。青表示の色純度と緑表示の色純度を重視するならば、吸収極大波長が480〜510nmであり、発する蛍光の波長域が570〜620nmである色材を用いることができる。吸収極大波長が480〜510nmであり、発する蛍光の波長域が570〜620nmである色材に加えて、吸収極大波長が570〜620nmである色材も併用することで、緑表示の色純度と赤表示の色純度とを改善することが考えられる。
これらの中でも、スクアリリウム系染料、ジピロメテン系染料、シアニン系染料、アザポルフィリン系染料、が、吸収波長の半値幅が比較的小さく、所望の波長領域の光を選択的に吸収することができる点で、好ましい。
ポルフィリン系化合物やシアニン系化合物などは、吸収ピークを先鋭化して、吸収波長の半値幅を非常に小さくする、J会合体を形成することがある。よって、色材としては、ポルフィリン系染料やシアニン系染料などが好ましい。
490nm付近の第1波長領域(480〜510nm)の光を吸収する色材としては、例えば、ピラゾール系スクアリリウム染料、ジピロメテン系染料、シアニン系染料、などが挙げられる。
590nm付近の第2波長領域(570〜620nm)の光を吸収する色材としては、例えば、アザポルフィリン系染料、シアニン系染料、ジフェニル系スクアリリウム染料、などが挙げられる。
前記スクアリリウム系染料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ピラゾール系スクアリリウム化合物、ジフェニル系スクアリリウム化合物、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ピラゾール系スクアリリウム化合物は、例えば、Angew.Chem. 77 680−681(1965)に記載の方法によって、あるいはそれに準じて製造することができる(特開2003−195278号公報、段落「0043」)。
前記ジピロメテン系染料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、[[(3,5−Dimethyl−1H−pyrrol−2−yl)(3,5−dimethyl−2H−pyrrol−2−ylidene)methyl]methane](difluoroborane)(ピロメテン546、構造式(5))、[[(3,5−Dimethyl−4−sulfo−1H−pyrrol−2−yl)(3,5−dimethyl−4−sulfo−2H−pyrrol−2−ylidene)methyl]methane](difluoroborane)Disodium Salt(ピロメテン556)、[[(4−Ethyl−3,5−dimethyl−1H−pyrrol−2−yl)(4−ethyl−3,5−dimethyl−2H−pyrrol−2−ylidene)methyl]methane](difluoroborane)(ピロメテン567、構造式(6))、[[(4−Butyl−3,5−dimethyl−1H−pyrrol−2−yl)(4−butyl−3,5−dimethyl−2H−pyrrol−2−ylidene)methyl]methane](difluoroborane)(ピロメテン580)、[[(4−tert−Butyl−3,5−dimethyl−1H−pyrrol−2−yl)(4−tert−butyl−3,5−dimethyl−2H−pyrrol−2−ylidene)methyl]methane](difluoroborane)(ピロメテン597)、2,6−di−tert−butyl−8−nonyl−1,3,5,7−tetramethylpyrromethene− BF2 Complex(ピロメテン597−8C9)、8−Acetoxymethyl−2,6−diethyl−1,3,5,7−tetramethyl pyrromethene fluoroborate(ピロメテン605)、[[(3,4,5−Trimethyl−1H−pyrrol−2−yl)(3,4,5−trimethyl−2H−pyrrol−2−ylidene)methyl]carbonitrile](difluoroborane)(ピロメテン650)、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ジピロメテン系染料は、例えば、Heteroatom chemistry,1(5),389(1990)等に記載の方法に準じて製造することができる(特開2006−251076号公報、段落「0028」参照)。また、前記ジピロメテン系染料の市販品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、東京化成(株)製の製品コードD4341(ピロメテン546)、製品コードE1065(ピロメテン567)、などが挙げられる。
前記シアニン系染料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、後述する実施例14で用いる3,3’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージド(3,3’−Diethyloxadicarbocyanine Iodide)(構造式(7)、最大吸収波長:582nm)、3,3’−Diethyloxacarbocyanine Iodide、3,3’−Diethylthiacarbocyanine Iodide、3,3’−Dipropylthiadicarbocyanine Iodide、3,3,3’,3’−Tetramethyl−1,1’−bis(4−sulfobutyl)benzoindodicarbocyanine Sodium Salt、3,3,3’,3’−Tetramethyl−1,1’−bis(4−sulfobutyl)indocarbocyanine Sodium Salt、3,3’−Diethylthiatricarbocyanine Iodide、1,1’−Dibutyl−3,3,3’,3’−tetramethylindotricarbocyanine Hexafluorophosphate、Indocyanine Green、Pinacyanol Chloride、Pinacyanol Iodide、1,1’−Diethyl−3,3,3’,3’−tetramethylindocarbocyanine Iodide、Cryptocyanine、1−Ethyl−4−[(1−ethyl−4(1H)−quinolinylidene)methyl]quinolinium iodide、3−Ethyl−2−[3−(1−ethyl−4(1H)−quinolinylidene)−1−propenyl]benzoxazolium iodide、1−Ethyl−4−[(1−ethyl−4(1H)−quinolinylidene)methyl]quinolinium chloride、3−Ethyl−2−[3−(1−ethyl−4(1H)−quinolinylidene)−1−propenyl]benzoxazolium chloride、1−Ethyl−4−[(1−ethyl−4(1H)−quinolinylidene)methyl]quinolinium bromide、3−Ethyl−2−[3−(1−ethyl−4(1H)−quinolinylidene)−1−propenyl]benzoxazolium bromide、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
後述する実施例14で用いる3,3’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージド(3,3’−Diethyloxadicarbocyanine Iodide)(最大吸収波長:582nm)としては、市販品を用いることができ、東京化成工業株式会社製の製品コードD4457である。
前記アザポルフィリン系染料は、下記のような一般式(1)で表される。式中、Z1〜Z8は任意の置換基である。前記置換基としては、例えば、t−ブチル基等のアルキル基、フェニル基等のアリール基、ハロゲン、などが挙げられる。前記置換基がさらに置換されていてもよく、前記置換基の置換基としては、例えば、m−フルオロフェニル基、p−t−ブチル−フェニル基、などが挙げられる。また、置換基Z1〜Z8は、電子吸引性であることが好ましい。アザポルフィリン環の電子密度が低くなり、酸化が軽減し、耐光性が高いものとなるからである。電子吸引性の置換基としては、例えば、ハロゲンが挙げられる。
Mは、2個の水素原子、2価の金属原子、3価若しくは4価の置換金属原子、又は、オキシ金属である。Mで示される2価の金属原子の例としては、Cu,Zn,Fe,Co,Ni,Ru,Rh,Pd,Pt,Mn,Sn,Mg,Hg,Cd,Ba,Ti,Be,Ca等が挙げられる。3価の置換金属原子の例としては、Al−F,Al−Cl,Al−Br,Al−I,Al(OH),Al(OA)[但し、Aはアルキル基、フェニル基、ナフチル基、トリアルキルシリル基、ジアルキルアルコキシシリル基及びその誘導体を表す],Ga−F,Ga−Cl,Ga−Br,Ga−I,In−F,InCl,In−Br,In−I,Tl−F,Tl−Cl,Tl−Br,Tl−I,Al−C6H5,Al−C6H4(CH3),In−C6H5,In−C6H4(CH3),Mn(OH),Mn(OC6H5),Mn[OSi(CH3)3],Fe−Cl,Ru−Cl等が挙げられる。4価の置換金属原子の例としては、CrCl2,SiF2,SiCl2,SiBr2,SiI2,SnF2,SnCl2,SnBr2,ZrCl2,GeF2,GeCl2,GeBr2,GeI2,TiF2,TiCl2,TiBr2,Si(OH)2,Sn(OH)2,Ge(OH)2,Zr(OH)2,Mn(OH)2,TiA2,CrA2,SiA2,SnA2,GeA2[但し、Aはアルキル基、フェニル基、ナフチル基及びその誘導体を表す]、Si(OA)2,Sn(OA)2、Ge(OA)2、Ti(OA)2,Cr(OA)2[但し、Aはアルキル基、フェニル基、ナフチル基、トリアルキルシリル基、ジアルキルアルコキシシリル基及びその誘導体を表す]、Si(SA)2、Sn(SA)2,Ge(SA)2[但し、Aはアルキル基、フェニル基、ナフチル基及びその誘導体を表す]等が挙げられる。また、Si(CH3)2、Si(OTMS)2も例示できる。オキシ金属の例としては、VO,MnO,TiO等が挙げられる。Mとしては、VO、Cu、Niが好ましい。後述するように、耐光性の点から、Ni(ニッケル)が好ましい。このように、アザポルフィリン系染料は、様々な置換基および、様々な中心金属のものがあるが、それらの組み合わせによって、吸収波長領域や、吸収の半値幅が異なったものとなる。吸収波長の半値幅が比較的小さく、所望の波長領域の光を選択的に吸収することができるアザポルフィリン系染料を適宜選択することが好ましい。この際、耐光性も一緒に考慮すればよい。これは、アザポルフィリン系染料に限ったことではなく、他の物質系の染料でも同様である。
前記テトラアザポルフィリン金属錯体は、市販品を用いることもでき、該市販品としては、光学フィルタ用色素PD−311S(山本化成株式会社製)、光学フィルタ用色素PD−320(山本化成株式会社製)、光学フィルタ用色素NC−35(山本化成株式会社製)、光学フィルタ用色素SNC−8(山本化成株式会社製)、特定波長吸収色素FDG−005(山田化学工業株式会社製)、特定波長吸収色素FDG−006(山田化学工業株式会社製)、特定波長吸収色素FDG−007(山田化学工業株式会社製)、特定波長吸収色素FDR−001(山田化学工業株式会社製)、などが挙げられる。
前記テトラアザポルフィリンバナジル錯体である光学フィルタ用色素PD−320(山本化成株式会社製)のトルエン中での透過スペクトルを図3に示す。吸収極大波長は595nmであり、半値幅が狭い吸収ピークを有している。
前記テトラアザポルフィリンバナジル錯体は、青色LEDの発光波長である450nmに吸収がなく、硫化物蛍光体のEu賦活硫化カルシウム蛍光体の赤発光ピークの653nm付近の吸収が小さく、Eu賦活チオガレート蛍光体の緑発光ピークの540nm付近の吸収が比較的小さいため、前記色材として好適である。
ところで、色素の光による分解(退色)は、一重項酸素が関与しているとの報告がある(例えば、繊維学会誌Vol.44(1988)No.4 P.199−203)。一重項酸素の脱活性化剤の1つとして、ニッケル化合物が知られている。色素の光による分解(退色)を抑制し軽減するために、ニッケル化合物を併用することが好ましい。また、染料がニッケル錯体であれば、その染料の耐光性が優れたものとなるので、好ましい。前記ニッケル錯体としては、例えば、何らかの置換基が導入されたアザポルフィリンニッケル錯体、などが挙げられる。前記染料は、アザポルフィリン系染料に限定されるものではなく、他の物質系の染料でもよいが、耐光性の点で、ニッケル錯体の染料が好ましい。
また、色素の光による分解(退色)は、いわゆる自動酸化で知られるようなラジカル反応を経由することもある。色素の光による分解(退色)を抑制し軽減するために、従来より知られている酸化防止剤を併用することが好ましい。前記酸化防止剤としては、ラジカルクエンチャーや過酸化物クエンチャーなどが挙げられ、具体的には、ヒンダードフェノール系化合物、リン系化合物、硫黄系化合物などが挙げられる。また、前記酸化防止剤としては、作用は必ずしも明らかにはなってないが、光安定剤として知られるヒンダードアミン系化合物も挙げられる。
前記蛍光体層は、少なくとも、樹脂と、蛍光体とを含んでなり、必要に応じて、色材、その他の成分、などを含む。前記蛍光体層は、蛍光体含有樹脂組成物(いわゆる蛍光体塗料)を透明基材に塗布することにより得られる。
前記蛍光体としては、特に制限はなく、目的、種類、吸収帯域、発光帯域、等に応じて適宜選択することができ、例えば、硫化物系蛍光体、酸化物系蛍光体、窒化物系蛍光体、フッ化物系蛍光体、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよく、例えば、硫化物系蛍光体(SrGa2S4:Eu、緑色)と窒化物系蛍光体(CaAlSiN3、赤色)との混合物であってもよい。
前記蛍光体としては、上記に限定されるものではなく、任意の蛍光体を適用可能であることは当業者に当然に理解され、例えば、CdSe/ZnSなどによる量子ドット蛍光体をも用いることができる。
前記硫化物系蛍光体としては、(i)青色励起光の照射により波長620〜670nmの赤色蛍光ピークを有する赤色硫化物蛍光体(CaS:Eu(硫化カルシウム(CS)蛍光体)、SrS:Eu)、(ii)青色励起光の照射により波長530〜550nmの緑色蛍光ピークを有する緑色硫化物蛍光体(チオガレート(SGS)蛍光体(SrxM1−x−y)Ga2S4:Euy(Mは、Ca、Mg、Baのいずれかであり、0≦x<1、0<y<0.2を満たす。)、(iii)前記緑色硫化物蛍光体と前記赤色硫化物蛍光体(Ca1−x)S:Eux(0<x<0.05を満たす。)との混合物、などが挙げられ、SrGa2S4:Euが好適に挙げられる。ここで、前記硫化物蛍光体が、二酸化ケイ素を含有する被覆膜で被膜されていてもよい。また、前記二酸化ケイ素を含有する被覆膜が酸化亜鉛粉末を含んでいてもよい。
前記硫化物系蛍光体の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CaS:Eu(硫化カルシウム(CS)蛍光体)、SrS:Eu、SrGa2S4:Eu、CaGa2S4:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)Ga2S4:Eu(チオガレート(SGS)蛍光体)、(Sr,Ca,Ba)S:Eu、Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、Gd2O2S:Eu、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記酸化物系蛍光体の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(Ba,Sr)3SiO5:Eu、(Ba,Sr)2SiO4:Eu、Tb3Al5O12:Ce、Ca3Sc2Si3O12:Ce、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、前記酸化物系蛍光体としては、青色励起光の照射により波長590〜620nmの赤色蛍光を発する酸化物系蛍光体が挙げられ、(Ba,Sr)3SiO5:Eu、(Ba,Sr)2SiO4:Eu、などが好適に挙げられる。
前記窒化物系蛍光体の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ca2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ba2Si5N8:Eu、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、Cax(Al,Si)12(O,N)16:Eu(0<x≦1.5)、CaSi2O2N2:Eu、SrSi2O2N2:Eu、BaSi2O2N2:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Eu、CaAl2Si4N8:Eu、CaSiN2:Eu、CaAlSiN3:Eu、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記フッ化物系蛍光体の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、K2TiF6:Mn4+、Ba2TiF6:Mn4+、Na2TiF6:Mn4+、K3ZrF7:Mn4+、K2SiF6:Mn4+、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記その他の蛍光体の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce(YAG:Ce)等のYAG系蛍光体;Lu(Si,Al)12(O,N)16:Eu等のサイアロン系蛍光体;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、蛍光体材料の記載において、「:」の前は母体を示し、後は付活剤を示す。
また、赤発光蛍光体としては、マゼンタLEDに用いることができる赤発光蛍光体を用いてもよい。
また、前記硫化物系蛍光体又は前記酸化物蛍光体は、その表面が被覆されていることが好ましい。表面を被覆するのに用いる化合物としては、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン等の酸化物、などが挙げられる。これらは、1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
前記蛍光体として上記の蛍光体の混合物を使用する場合、蛍光体シートを白色で発光させるために、青色励起光の照射により赤色蛍光ピーク(波長620〜670nm)を有するスペクトルの光を発する硫化物系蛍光体又は青色励起光の照射により橙色蛍光ピーク(波長590〜620nm)を有するスペクトルの光を発する酸化物系蛍光体と、青色励起光の照射により波長530〜550nmの緑色蛍光を発する硫化物系蛍光体との混合蛍光体を使用することが好ましい。特に好ましい組み合わせは、赤色蛍光を発するCaS:Eu又は(BaSr)3SiO5:Euと、緑色蛍光を発するSrGa2S4:Euとの混合蛍光体である。
前記硫化物蛍光体を使用したバックライトの蛍光スペクトルを図4に示す。緑発光はSrGa2S4:Euであり、発光ピークは540nmであり、半値幅は47nmである。赤発光はCaS:Euであり、発光ピークは653nmであり、半値幅は64nmである。
前記樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、熱可塑性樹脂、光硬化型樹脂、などが挙げられる。
前記熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水添スチレン系共重合体、アクリル系共重合体、などが挙げられる。
前記水添スチレン系共重合体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体の水添物、などが挙げられる。
前記スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体におけるスチレン単位の割合比率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20〜30モル%が好ましい。
また、前記アクリル系共重合体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタクリル酸メチル(MMA)とアクリル酸ブチル(BA)のブロック共重合体、などが挙げられる。なお、蛍光体が硫化物の場合、熱可塑性樹脂としては、アクリル系共重合体よりも、水添スチレン系共重合体が好ましい。
前記光硬化型樹脂は、光硬化型化合物を用いて作製される。
前記光硬化型化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート等の光硬化型(メタ)アクリレート、などが挙げられる。ここで、前記ウレタン(メタ)アクリレートは、ポリオールとイソホロンジイソシアネートとの反応物を2−ヒドロキシプロピルアクリレートでエステル化したものである。
前記ウレタン(メタ)アクリレートの前記光硬化型(メタ)アクリレート100質量部中の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10質量部以上が好ましい。
前記樹脂を含む樹脂組成物は、ポリオレフィン共重合体成分又は光硬化性(メタ)アクリル樹脂成分のいずれかを含むことが好ましい。
前記ポリオレフィン共重合体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン系共重合体、スチレン系共重合体の水添物、などが挙げられる。
前記スチレン系共重合体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレンブロック共重合体、などが挙げられる。これらの中でも、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体の水添物が、透明性やガスバリア性の点で、好ましい。前記ポリオレフィン共重合体成分を含有させることにより、優れた耐光性と低い吸水性を得ることができる。
前記水添スチレン系共重合体におけるスチレン単位の含有割合としては、低すぎると機械的強度の低下となる傾向があり、高すぎると脆くなる傾向があるので、10質量%〜70質量%が好ましく、20質量%〜30質量%がより好ましい。また、水添スチレン系共重合体の水添率は、低すぎると耐候性が悪くなる傾向があり、50%以上が好ましく、95%以上がより好ましい。
前記光硬化型アクリレート樹脂成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、などが挙げられる。これらの中でも、光硬化後の耐熱性の観点から、ウレタン(メタ)アクリレートが好ましい。このような光硬化型(メタ)アクリレート樹脂成分を含有させることにより、優れた耐光性と低い吸水性を得ることができる。
なお、蛍光体層には、必要に応じて、光吸収が非常に少ない無機物等の粒子(拡散材)を添加してもよい。封止材の屈折率と添加した粒子の屈折率とが異なる場合、この粒子によって、励起光を拡散(散乱)させることにより、励起光の蛍光体への吸収を高めることができるため、蛍光体の添加量を低減することができる。前記粒子(拡散材)としては、例えば、シリコーン粒子、シリカ粒子、樹脂粒子、メラミンとシリカとの複合粒子、などが挙げられる。前記樹脂粒子の樹脂としては、例えば、メラミン、架橋ポリメタクリル酸メチル、架橋ポリスチレン、などが挙げられる。前記粒子(拡散材)の具体例としては、例えば、信越化学工業株式会社製のシリコーンパウダーKMPシリーズ、日産化学工業株式会社製のオプトビーズ、積水化成品工業株式会社製のテクポリマーMBXシリーズ、SBXシリーズ等の市販品、などが挙げられる。
前記透明基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱可塑性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルム、光硬化性樹脂フィルム、などが挙げられる(特開2011−13567号公報、特開2013−32515号公報、特開2015−967号公報)。
前記透明基材の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム等のポリエステルフィルム;ポリアミドフィルム;ポリイミドフィルム;ポリスルホンフィルム;トリアセチルセルロースフィルム;ポリオレフィンフィルム;ポリカーボネート(PC)フィルム;ポリスチレン(PS)フィルム;ポリエーテルスルホン(PES)フィルム;環状非晶質ポリオレフィンフィルム;多官能アクリレートフィルム;多官能ポリオレフィンフィルム;不飽和ポリエステルフィルム;エポキシ樹脂フィルム;PVDF、FEP、PFA等のフッ素樹脂フィルム;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムが、特に好ましい。
斯かるフィルムの表面には、蛍光体シート形成用樹脂組成物に対する密着性を改善するために、必要に応じて、コロナ放電処理、シランカップリング剤処理等を施してもよい。
前記透明基材の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10μm〜100μmが好ましい。
前記水蒸気バリアフィルムは、PET(Polyethylene terephthalate)等のプラスチック基板やフィルムの表面に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属酸化物薄膜を形成したガスバリア性フィルムである。また、PET/SiOx/PET等の多層構造を用いてもよい。
前記バリアフィルムの水蒸気透過率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.05g/m2/日〜5g/m2/日程度(例えば、0.1g/m2/日程度の比較的低いバリア性能)が好ましい。斯かる範囲内であると、水蒸気の侵入を抑制して蛍光体層を水蒸気から保護することができる。
前記色材層は、少なくとも、色材と、樹脂とを含み、さらに必要に応じて、その他の成分を含む。ここで、前記色材、前記樹脂については、前述した通りである。その他の成分としては、例えば色材の退色を抑制する添加剤であり、前述のように、一重項酸素の脱活性化剤や、酸化防止剤、光安定化剤などである。また、その他の成分としては、光拡散材も挙げられる。
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、蛍光体シートの端部に設けられるカバー部材、などが挙げられる。
前記カバー部材は、アルミ箔等の反射層を有していてもよい。
前記カバー部材の水蒸気透過率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1g/m2/日以下が好ましい。
前記蛍光体シートの製造方法の一例を図6に示す。
前記蛍光体シートの製造方法は、少なくとも、攪拌工程(A)と、ラミネート工程(B)と、抜き加工工程(C)と、封止工程(D)とを含み、必要に応じて、その他の工程を含む。
前記攪拌工程(A)は、例えば、溶剤により樹脂が溶解されたペースト中に、赤色蛍光体21と緑色蛍光体22と色材とを予め決定された配合比で混合し、樹脂ペースト(色材含有蛍光体塗料)を得る工程である。
前記ラミネート工程(B)は、例えば、第1の透明基材12上に樹脂ペーストを塗布し、バーコータ23を用いて樹脂ペーストの膜厚を均一にし、オーブン24にて樹脂ペーストを乾燥させ溶剤を除去し、色材含有蛍光体層を形成する。そして、熱ラミネータ25を用いて色材含有蛍光体層上に第2の透明基材13を貼り合わせ、第1の透明基材12及び第2の透明基材13に挟持された蛍光体シートの原反を得る。
前記樹脂に対する前記蛍光体の割合としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1質量%〜50質量%が好ましく、5質量%〜15質量%がより好ましい。
前記色材の配合割合としては、色材だけで、吸収極大波長における吸光度がおよそ1(透過率10%)になるように、前記蛍光体層の厚さあるいは前記色材層の厚さも考慮して、調整する。前記色材の吸収極大波長における吸光度は、目的とする色純度になるように、適宜決定される。
前記抜き加工工程(C)では、蛍光体シートの原反をプレス機26にて抜き加工し、端部側面に蛍光体層が露出した所定のサイズの蛍光体シートを得る。必要に応じて、端部側面を封止する。
前記封止工程(D)では、例えば、カバー部材14としてのアルミ箔テープを用いて、第1の透明基材12と第2の透明基材13との間に露出した蛍光体層を封止する。
前記白色光源装置は、少なくとも、本発明の蛍光体シートを備え、必要に応じて、色材シート等のその他の部材を備える。
前記その他の部材としては、いわゆる光学フィルム群が挙げられる。前記光学フィルム群は、プリズムシート及び光拡散シート等などから成る。例えば、図9Aにおいて、これらの光学フィルム40は、蛍光体シート1よりも上方(すなわち、蛍光体シート1の、励起光源側との反対側)に設けることが好ましい。
図9Aで示した光源装置はいわゆる直下型の光源装置であるが、図7に示すようなエッジライト式の光源装置であってもよい。
前記白色光源装置に用いるLEDは、青色LEDであってもよく、マゼンタLEDであってもよく、シアンLEDであってもよい。
前記マゼンタLEDは、青色LEDと、赤発光蛍光体とからなる。図8に示すように、マゼンタLED20は、赤発光の蛍光体20aと、青色LEDチップ20bとからなる。マゼンタLED20の発光は、青と赤とである。また、前記シアンLEDは、緑発光の蛍光体と青色LEDチップとからなる。
前記赤発光蛍光体は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CaS:Eu、SrS:Eu等の硫化物蛍光体;K2TiF6:Mn4+、Ba2TiF6:Mn4+、Na2TiF6:Mn4+、K3ZrF7:Mn4+、K2SiF7:Mn4+;Aa(M1−s,Mns)Fbで表される公知のフッ化物蛍光体;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
但し、Aa(M1−s,Mns)Fbで表される公知のフッ化物蛍光体において、Aは、K(カリウム)、Cs(セシウム)から選ばれる少なくとも1種の元素であり、Mは、Si(シリコン)、Ti(チタン)から選択される少なくとも1種の元素であり、a、bおよびsは、1.7≦a≦2.1、5.3≦b≦6.3、0<s≦0.2を満たす数値である。
また、前記赤発光蛍光体は、酸化物系蛍光体であってもよい。前記酸化物系蛍光体の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、(Ba,Sr)3SiO5:Eu、などが挙げられる。
またあるいは、前記赤発光蛍光体は、窒化物系蛍光体であってもよい。前記窒化物系蛍光体の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ca2Si5N8:Eu、Sr2Si5N8:Eu、Ba2Si5N8:Eu、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、Cax(Al,Si)12(O,N)16:Eu(0<x≦1.5)、CaAl2Si4N8:Eu、CaSiN2:Eu、CaAlSiN3:Eu、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、などが挙げられる。
また、前記赤発光蛍光体は、[Am−xEux]Si9AlyOnN12+y−2(n−m)/3の組成式で表される蛍光体であってもよい。ただし、組成式中の元素Aは、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、またはバリウム(Ba)の少なくとも1つであり、組成式中のm、x、y、nは、3<m<5、0<x<1、0<y<2、0<n<10なる関係を満たす。
またあるいは、前記赤発光蛍光体は、[Am−xEux][Si9−yCy]OnN12−2(n−m)/3の組成式で表される蛍光体であってもよい。ただし、組成式中、元素Aは、少なくともカルシウム(Ca)およびストロンチウム(Sr)を含む2族の元素である。また、組成式中、m、x、y、nは、3<m<5、0<x<1、0.012≦y≦0.10、0<n<10なる関係を満たし、上記組成式中、Caの原子数比をα、Srの原子数比をβ、その他の2族元素の原子数比をγとしたとき(m=α+β+γ)、0<α/(α+β)≦0.2であり、かつ、α/(α+β)およびyは、α/(α+β)を横軸とし、発光量積分値を縦軸とした場合、測定値の近似直線の傾きが正となる関係を満たす。
さらにまたあるいは、前記赤発光蛍光体としては、蛍光体シートにて用いることができる赤発光蛍光体を用いてもよい。緑発光蛍光体についても、蛍光体シートにて用いることができる緑発光蛍光体を、用いることができる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
例えば、図9Bに示すように白色光源装置が直下型の場合、色材シート300は、光学フィルム40よりも上方(すなわち、光学フィルム40の、励起光源20側との反対側)に設けることが好ましい。また、色材シート300は、光学フィルム40と蛍光体シート1との間でもよいし(図9C)、蛍光体シート1と拡散板60との間でもよいし(図9D)、拡散板60の下方(すなわち、拡散板60の励起光源20側)であってもよい(図9E)。
なお、白色光源装置がエッジライト式の場合(図7)、拡散板に代わって導光板30が用いられたような構成となるので、上記の直下型での説明で拡散板を導光板に読み替えた構成にすればよい。但し、色材シートを導光板よりも光路の上方(すなわち、導光板と励起光源との間)に配置することは好ましくない。色材が蛍光体シートの発光を非常に吸収しにくいからである。
ところで、白色光源装置がエッジライト式で、色材を含む蛍光体シートを導光板と光学フィルムとの間に設置する場合、従来技術において問題であった色ズレの発生が懸念されるが、本発明においては、色ズレがほとんど発生しない。本発明においては、蛍光体シートにおいて、LEDの光は白色光に変換され、蛍光体シートを白色光源とみなすことができるので、大画面化しても、光源から色材への距離の違いがほとんど無いことになるからである。光源装置が色材を含む場合の従来技術での問題について、本発明では蛍光体シートを用いることでその問題を解決できる。
本発明の表示装置は、少なくとも、本発明の白色光源装置を備え、さらに、必要に応じて、カラーフィルター、その他の成分を含む。
前記カラーフィルターの透過スペクトルは、光の三原色をなす、RGBのそれぞれの色の光フィルターの透過スペクトルからなる。用いる液晶パネルによって、カラーフィルターの透過スペクトルが異なるが、市販の液晶テレビにおけるカラーフィルターの透過スペクトルを図5に示す。
青フィルターの透過スペクトルと、緑フィルターの透過スペクトルとが重なっているのは、およそ460nmから、およそ520nmである。この重なった波長領域に上記の発光があると、青表示と緑表示とで色が混入してしまい、それぞれの表示において色純度が低くなってしまう。その重なった波長領域に上記の発光がなければ、青表示と緑表示とのそれぞれにおいて色純度が向上する。
緑フィルターの透過スペクトルと、赤フィルターの透過スペクトルとが重なっているのは、およそ570nmから、およそ620nmである。この重なった波長領域も(青と緑と場合と)同様である。
これら2組の重なる波長領域に発光がなければ、それぞれの色における色純度が向上でき、輝度の低下が少ない。白色光源装置の発光スペクトルと、カラーフィルターの透過スペクトルとの両方を鑑み、青色光と緑光との間の波長領域は490nm付近であり、緑光と赤光との間の波長領域は590nm付近である。
<蛍光体シートの製作>
溶剤としてのトルエン70質量部と、樹脂としての水添スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック(水添SEBS)共重合体(セプトンV9827、株式会社クラレ)30質量部とを均一に混合し、樹脂ペーストを得た。
樹脂ペースト97質量部と、蛍光体3質量部とを配合し、緑色硫化物系蛍光体(SrGa2S4:Eu)と赤色硫化物系蛍光体(CaS:Eu)とを44.1:55.9の比率として配合した。さらに、色材としてのテトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリンバナジル錯体(山本化成株式会社製、光学フィルタ用色素PD−320、吸収極大:595nm(図12参照))0.0022質量部を配合し、色材含有蛍光体塗料を得た。
前記第1の透明基材としてPET(Polyethylene terephthalate)/SiOx/PETの3層構造を有し、膜厚が38μmである水蒸気バリアフィルム(水蒸気透過率:約0.2g/m2/日)を用いた。
前記第1の透明基材に対して色材含有蛍光体塗料を塗布し、100℃のオーブンにて溶剤を乾燥除去した。さらに、第1の水蒸気バリアフィルムと同じ第2の水蒸気バリアフィルムを熱圧着処理(100℃、0.2MPa)して蛍光体シート(図1の構造の蛍光体シート)の原反を得た。色材含有蛍光体層3の厚みは78μmであった。
この原反を、評価に必要な大きさに裁断して用いた(特開2013−32515号公報の実施例1参照)。
図9Aに評価に用いた評価用光源構成を示す。
前記光源は、長さ300mm×幅200mm×高さ30mmの大きさであり、青色LEDが30mmピッチで正方配列されている。青色LEDの発光時のピーク波長は約449nmであった。青色LEDには5.5Wの電力を投入した。
実施例A1の蛍光体シートを含む光源について、分光放射輝度計(トプコン製、SR−3)を用いて、試料の発光スペクトルを測定した。
実施例A1の蛍光体シートを含む光源と、市販の液晶パネル(カラーフィルターの分光透過特性が上述のもの)とを組み合わせ、そのディスプレイについて色再現性の指標として、NTSC−u’v’面積比を計算にて求めた。具体的には、青の色度は、測定した発光スペクトル(図10及び図11)と、上述のカラーフィルターの青の分光透過特性とを用い、それらスペクトルを乗じることで、ディスプレイの青表示の発光スペクトルを計算した。この青表示の発光スペクトルと等色関数とを用いて、青の色度を計算した。
このような計算と同様にして、緑の色度と赤の色度とを計算した。次に、RGBの各色の色度点を用い、色域を導出し、そしてNTSC−u’v’面積比を求めた。また、白表示の色度および、その白表示での輝度も計算した。
色域および輝度は、表1に示す通りであった。
(実施例A2)
実施例A1において、「蛍光体の配合割合」、「色材の添加量」、及び「色材含有蛍光体層の厚み」を、表1に示す通りにしたこと以外は、実施例A1と同様にして、蛍光体シートを得て、評価を行った。
先ず、樹脂ペーストを実施例A1と同様にして作製した。
次に、作製した樹脂ペースト100質量部に対して、色材としてのテトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリンバナジル錯体(山本化成株式会社製、光学フィルタ用色素PD−320)0.035質量部を配合し、色材塗料を得た。この色材塗料を実施例A1と同じ透明基材に塗布し、100℃のオーブンにて溶剤を乾燥除去して、厚みが22μmの色材層5を設けた第1の透明基材12を得た。
次に、作製した樹脂ペースト97質量部に対して、蛍光体として緑色硫化物系蛍光体(SrGa2S4:Eu)と赤色硫化物系蛍光体(CaS:Eu)とを用い、それらを47.3:52.7の比率にて、3質量部を配合し、蛍光体塗料を得た。この蛍光体塗料を第2の透明基材13に塗布し、100℃のオーブンにて溶剤を乾燥除去して、厚みが84μmの蛍光体層4を設けた第2の透明基材13を得た。
さらに、前記色材層5を設けた第1の透明基材12と、前記蛍光体層4を設けた第2の透明基材13とを、互いに塗布面を互いに合わせ、熱ラミネートで貼りあわせ、実施例B1の蛍光体シート(図2Dの構造の蛍光体シート1)を得た。
上記の評価用光源構成にて、蛍光体シート1の蛍光体層4を青色LED側にして配置し、実施例A1と同様にして評価した。
先ず、樹脂ペーストを実施例A1と同様にして作製した。
次に、作製した樹脂ペースト100質量部に対して、色材としてのテトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリンバナジル錯体(山本化成株式会社製、光学フィルタ用色素PD−320)0.035質量部を配合し、色材塗料を得た。この色材塗料を実施例A1と同じ透明基材に塗布し、100℃のオーブンにて溶剤を乾燥除去して、厚みが51μmの色材層5を設けた第1の透明基材12を得た。
次に、作製した樹脂ペースト97質量部に対して、蛍光体として緑色硫化物系蛍光体(SrGa2S4:Eu)と赤色硫化物系蛍光体(CaS:Eu)とを用い、それらを51.4:48.6の比率にて、3質量部を配合し、蛍光体塗料を得た。この蛍光体塗料を第2の透明基材13に塗布し、100℃のオーブンにて溶剤を乾燥除去して、厚みが99μmの蛍光体層4を設けた第2の透明基材13を得た。
さらに、前記色材層5を設けた第1の透明基材12と、前記蛍光体層4を設けた第2の透明基材13とを、互いに塗布面を互いに合わせ、熱ラミネートで貼りあわせて、蛍光体シート(図2Dの構造の蛍光体シート1)を得た。
上記の評価用光源構成にて、蛍光体シート1の蛍光体層4を青色LED側にして配置し、実施例A1と同様にして評価した。
実施例B1において、蛍光体として緑色硫化物系蛍光体と赤色硫化物系蛍光体とを45.0:55.0の比率にて配合し、蛍光体層4の厚みを80μmとし、蛍光体シート1の色材層5を青色LED側にして配置したこと以外は、実施例B1と同様にして、蛍光体シート(図2Aの構造の蛍光体シート1)を得て、評価を行った。
実施例B2において、蛍光体として緑色硫化物系蛍光体と赤色硫化物系蛍光体とを46.4:53.6の比率にて配合し、蛍光体層4の厚みを91μmとし、蛍光体シート1の色材層5を青色LED側にして配置したこと以外は、実施例B2と同様にして、蛍光体シート(図2Aの構造の蛍光体シート1)を得て、評価を行った。
色材を用いないこと以外は、実施例A1と同様に、比較例Aの蛍光体シートを製造した。但し、蛍光体の配合比、配合量、及び蛍光体層4の厚みについては表1に示す通りとし、比較例Aの蛍光体シートを得た。
実施例A1と同様にして、比較例Aの蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
実施例B1,B2は、実施例C1,C2と比べ、色域の向上と輝度の低下とに関する両者のトレードオフが緩和されていると判断できる。青色LED側に色材層を配置するよりも、青色LED側に蛍光体層を配置する方が、好ましいことが判った。
実施例A1,A2の蛍光体シートは、塗工が1回で済むため、他の蛍光体シートよりも、容易に製造できる長所があった。
色材の使用量の指標は、実施例A1では約1,700で、実施例C2と比べても、実施例A1における色材の使用量が非常に少ないことが分かる。蛍光体層が色材を含む構成(実施例A1,A2)は、蛍光体層が色材を含まない構成(実施例B1,B2、実施例C1,C2:色材層が色材を含む構成)に比べて、色材の使用量を大幅に少なくすることができる。蛍光体層中では、発光が散乱しているので、色材が発光を吸収する機会が多くなるためと考えられる。色材の量が少なくても、発光を充分に吸収し得ると考える。
色材として表2に示す材料を用い、表2に示す通りにしたこと以外は、実施例A1と同様に、蛍光体シート(図1の構造の蛍光体シート)を得た。但し、本実施例5では、光拡散材として「信越化学工業株式会社製のシリコーンパウダーKMP−590」を用い、第1/第2の透明基材として「PETフィルム」としての「東洋紡株式会社製、コスモシャインA4300」を用いた。
実施例A1と同様にして、実施例5の蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
色域(面積比)の増加量は、実施例A1の増加量と比べると小さい。しかしながら、本実施例5では、緑表示の色純度と、青表示の色純度とが改善している。特に、緑表示の色度点のv’が、大きくなり、DCIP3の緑色度点へ近づくという長所があった。
色材を用いないこと以外は、実施例5と同様に、比較例Bの蛍光体シートを製造した。但し、蛍光体の配合比、配合量及び蛍光体層4の厚みについては表2に示す通りとし、比較例Bの蛍光体シートを得た。
実施例5と同様にして、比較例Bの蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
色材として表2に示す材料を用い、表2に示す通りにしたこと以外は、実施例A1と同様に蛍光体シート(図1の構造の蛍光体シート)を得た。但し、本比較例3では、光拡散材として、「信越化学工業株式会社製のシリコーンパウダーKMP−590」を用いた。
実施例A1と同様にして、比較例3の蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
比較例3は、比較例Aと比べて、色域が大幅に低下し、輝度が低下した。比較例3で用いた色材は、青色LEDの発光を吸収してしまうので、悪影響を与えることは明白である。
色材として表2に示す材料を用い、表2に示す通りにしたこと以外は、実施例A1と同様に蛍光体シート(図1の構造の蛍光体シート)を得た。但し、本比較例5では、光拡散材としての「信越化学工業株式会社製のシリコーンパウダーKMP−590」を用いた。
実施例A1と同様にして、比較例5の蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
比較例5は、比較例Aと比べて、色域が低下し、輝度が低下した。
比較例5で用いた色材は、赤色蛍光体の発光を吸収してしまうので、悪影響を与えることは明白である。
比較例3と比較例5との結果から類推すると、緑色蛍光体の発光を吸収する色材であっても、悪影響を与えると言える。
赤色蛍光体を用いず、色材としてテトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリンバナジル錯体を用い、表2に示す通りにしたこと以外は、実施例A1と同様に蛍光体シート(図1の構造の蛍光体シート)を得た。
本実施例7における評価用光源は、マゼンタLEDを48個使用し、菱形格子状に光源の底面に配列したものである。光源は、長さ310mm×幅132mm×高さ30mmの大きさであり、各LEDの横方向は38.5mmピッチとし、垂直縦方向は44mmピッチに配置した。マゼンタLEDには4Wの電力を投入した。
上記マゼンタLEDを用いたこと以外は、実施例A1と同様にして、実施例7の蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
上記マゼンタLEDとしては、青色LEDチップの発光ピーク波長が443nmで、マゼンタLEDの色度(x,y)が(0.228,0.006)のものを用いた。マゼンタLEDの赤蛍光体は、フッ化物蛍光体のK2SiF6:Mn4+である。
本実施例7は、後述の比較例Cと白表示の色度がほぼ同じであり、比較が可能である。本実施例7は、比較例Cと比べ、色域が向上し、輝度は低下した。
色材を用いないこと以外は、実施例7と同様に、比較例Cの蛍光体シートを製造した。但し、蛍光体の配合比、配合量及び蛍光体層4の厚みについては表2に示す通りとし、比較例Cの蛍光体シートを得た。
実施例7と同様にして、比較例Cの蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
蛍光体として市販のYAG蛍光体(黄色発光の蛍光体YAG:Ce、東京化学研究所製C23P)を用い、樹脂ペーストにおける熱可塑性樹脂としてアクリル系熱可塑性エラストマー(製造会社名:クラレ株式会社、商品名:クラレ製クラリティLA2140e)を用いたこと以外は、実施例7と同様に、実施例9の蛍光体シートを製造した。但し、蛍光体の配合量及び色材含有蛍光体層3の厚みについては表2に示す通りとし、実施例9の蛍光体シートを得た。
実施例A1と同様にして、実施例9の蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
本実施例は、後述の比較例Dと白表示の色度がほぼ同じであり、比較が可能である。本実施例9は、比較例Dと比べ、色域が向上し、輝度は低下した。
本実施例9の蛍光体は黄色発光であり、比較例Dの結果から判るように、色域がもともと小さい。例えば、本比較例Dの色域は、比較例Aの色域よりもかなり小さい。本実施例9では、色材によって色域が向上しているが、比較例Aの色域には及ばない。蛍光体としては、緑発光と赤発光とが好ましく、さらに蛍光体の中でも、「SrGa2S4:Eu」等のチオガレート蛍光体;「CaS:Eu」、「SrS:Eu」等のアルカリ土類金属の硫化物;などの硫化物蛍光体のような比較的シャープな発光スペクトルを有するものが好ましい。
色材を用いないこと以外は、実施例9と同様に比較例Cの蛍光体シートを製造した。但し、蛍光体の配合量及び蛍光体層4の厚みについては表2に示す通りとし、比較例Dの蛍光体シートを得た。
実施例9と同様にして、比較例Dの蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
色材として表3に示すピロメテン546を用い、色材含有蛍光体層3の膜厚が64μmであったこと以外は、実施例5と同様に実施例12の蛍光体シートを製造した。但し、蛍光体の配合比及び配合量については表3に示す通りとし、実施例12の蛍光体シートを製造した。
実施例5と同様にして、実施例12の蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
上記色材として用いたピロメテン546は蛍光を持っており、蛍光波長はおよそ540nmである。
色域(面積比)の増加量は、実施例A1の増加量と比べると小さい。しかし、本実施例12では緑表示の色純度と青表示の色純度とが改善した。特に、緑表示の色度点のv’が大きくなり、DCIP3の緑色度点へ近づくという利点があった。
また、本実施例12の色域の改善の結果は、実施例5と同様であるが、本実施例12では輝度の低下が、実施例5と比べて少なかった。本実施例12の色材が蛍光をもっているためと解釈する。
色材として、表3に示す3,3’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージド(DODC−Iodide)を用い、色材含有蛍光体層3の膜厚が100μmであったこと以外は、実施例5と同様に、実施例14の蛍光体シートを製造した。但し、蛍光体の配合比及び配合量については表3に示す通りとし、実施例14の蛍光体シートを製造した。
実施例5と同様にして、実施例14の蛍光体シートを用いた光源の発光スペクトルを測定し、その光源を用いたディスプレイにつき、色域などを計算にて求めた。
上記色材として用いた3,3’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージド(DODC−Iodide)は蛍光を持っており、蛍光波長はおよそ620nmである。
実施例B1において、蛍光体として緑色硫化物系蛍光体と赤色硫化物系蛍光体とを51.7:48.3の比率にて配合し、蛍光体層4の厚みを79μmとし、色材層5の厚みを23μmとし、色材として「テトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリン銅錯体」を用いたこと以外は、実施例B1と同様にして、蛍光体シート(図2Dの構造の蛍光体シート)を得て、評価を行った。
実施例B2において、蛍光体として緑色硫化物系蛍光体と赤色硫化物系蛍光体とを59.4:40.6の比率にて配合し、蛍光体層4の厚みを92μmとし、色材として「テトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリン銅錯体」を用いたこと以外は、実施例B2と同様にして、蛍光体シート(図2Dの構造の蛍光体シート)を得て、評価を行った。
実施例C1において、蛍光体として緑色硫化物系蛍光体と赤色硫化物系蛍光体とを47.9:52.1の比率にて配合し、蛍光体層4の厚みを76μmとし、色材層5の厚みを23μmとし、色材として、「テトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリン銅錯体」を用いたこと以外は、実施例C1と同様にして、蛍光体シート(図2Aの構造の蛍光体シート)を得て、評価を行った。
実施例C2において、蛍光体として緑色硫化物系蛍光体と赤色硫化物系蛍光体とを50.8:49.2の比率にて配合し、蛍光体層の厚みを86μmとし、色材として、「テトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリン銅錯体」を用いたこと以外は、実施例C2と同様にして、蛍光体シート(図2Aの構造の蛍光体シート)を得て、評価を行った。
さらに、本明細書では、実施例B1、B2、C1、C2、F1、F2、G1、G2を、それぞれ、参考例B1、B2、C1、C2、F1、F2、G1、G2とする。
本発明の白色光源装置は、テレビ、業務用モニターやパーソナルコンピュータの液晶ディスプレイ等に用いられるバックライトとして、好適に利用可能である。
本発明の表示装置は、テレビやパーソナルコンピュータの液晶ディスプレイ等として、好適に利用可能である。
2:透明基材
3:色材含有蛍光体層
4:蛍光体層
5:色材層
6:色材含有透明基材
10a:赤色硫化物蛍光体
10b:緑色硫化物蛍光体
12:第1の透明基材
13:第2の透明基材
14:カバー部材
20:LED
20a:赤発光蛍光体
20b:青色LEDチップ
20c:青色LEDパッケージ
21:赤色蛍光体
22:緑色蛍光体
23:バーコータ
24:オーブン
25:熱ラミネータ
26:プレス機
30:導光板
40:光学フィルム
50:液晶パネル
60:拡散板
100:液晶ディスプレイ
300:色材シート
Claims (18)
- LEDの光を白色光に変換する蛍光体シートであって、
少なくとも蛍光体と樹脂とを含む蛍光体層と、該蛍光体層を挟持する一対の透明基材とを備え、
前記蛍光体シートが、480〜510nm及び570〜620nmの少なくともいずれかの吸収極大波長を有する色材を含み、
前記色材が前記蛍光体層に含まれ、
前記透明基材が前記蛍光体層の両面に密着しており、
下記式(1)で表される前記色材の使用量指標が、0.003〜0.028であり、
前記蛍光体層の膜厚が20μm〜200μmであることを特徴とする蛍光体シート。
(前記色材の使用量指標)=((前記蛍光体層における色材の配合量)/(前記蛍光体層における樹脂の配合量))×(前記蛍光体層の膜厚(μm))・・・式(1) - 前記色材が、570〜620nmの吸収極大波長を少なくとも有する、請求項1に記載の蛍光体シート。
- 前記透明基材の厚みが、10μm〜100μmである、請求項1又は2に記載の蛍光体シート。
- 前記透明基材が、水蒸気ガスバリアフィルムである、請求項1〜3のいずれかに記載の蛍光体シート。
- 水蒸気透過率が、0.05g/m2/日〜5g/m2/日である、請求項4に記載の蛍光体シート。
- 前記色材の半値幅が、50nm以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の蛍光体シート。
- 前記蛍光体が少なくとも硫化物蛍光体を含む、請求項1〜6のいずれかに記載の蛍光体シート。
- 前記LEDが青色LEDである、請求項1〜7のいずれかに記載の蛍光体シート。
- 前記蛍光体が、赤色硫化物蛍光体及び緑色硫化物蛍光体である、請求項8に記載の蛍光体シート。
- 前記赤色硫化物蛍光体が硫化カルシウム蛍光体であり、前記緑色硫化物蛍光体がチオガレート蛍光体である、請求項9に記載の蛍光体シート。
- 前記LEDがマゼンタLEDである、請求項1〜7のいずれかに記載の蛍光体シート。
- 前記蛍光体が、緑色硫化物蛍光体単独である、請求項11に記載の蛍光体シート。
- 前記マゼンタLEDに用いられる赤発光蛍光体が、Ax(M1-y,Mny)Fzで表されるフッ化物蛍光体、及び窒化物蛍光体の少なくとも一方を含む、請求項11又は12に記載の蛍光体シート。
[但し、Aは、K(カリウム)及びCs(セシウム)の少なくともいずれかの元素であり、Mは、Si(シリコン)及びTi(チタン)の少なくともいずれかの元素であり、x、y及びzは、それぞれ、1.7≦x≦2.1、0<y≦0.2、5.3≦z≦6.3を満たす数値である。] - 前記色材が染料であり、
前記染料がジピロメテン系染料であり、
前記ジピロメテン系染料が、[[(3,5−Dimethyl−1H−pyrrol−2−yl)(3,5−dimethyl−2H−pyrrol−2−ylidene)methyl]methane](difluoroborane)(ピロメテン546)、及び、[[(4−Ethyl−3,5−dimethyl−1H−pyrrol−2−yl)(4−ethyl−3,5−dimethyl−2H−pyrrol−2−ylidene)methyl]methane](difluoroborane)(ピロメテン567)のいずれかである、請求項1〜13のいずれかに記載の蛍光体シート。 - 前記色材が染料であり、
前記染料がシアニン系染料であり、
前記シアニン系染料が、3,3’−ジエチルオキサジカルボシアニンヨージド(3,3’−Diethyloxadicarbocyanine Iodide)である、請求項1〜13のいずれかに記載の蛍光体シート。 - 前記色材が染料であり、
前記染料がアザポルフィリン系染料であり、
前記アザポルフィリン系染料が、テトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリン金属錯体であり、
前記テトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリン金属錯体が、テトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリン銅錯体、テトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリンバナジル錯体、及びテトラ−t−ブチル−テトラアザポルフィリンニッケル錯体の少なくともいずれかである、請求項1〜13のいずれかに記載の蛍光体シート。 - 請求項1〜16のいずれかに記載の蛍光体シートを備えることを特徴とする、白色光源装置。
- 請求項17に記載の白色光源装置を備えることを特徴とする、表示装置。
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