JPWO2014006987A1 - 蛍光材料、蛍光塗料、蛍光体基板、電子機器およびledパッケージ - Google Patents
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Abstract
蛍光材料は、蛍光体含有物と、この蛍光体含有物に分散された微粒子とから構成されている。微粒子は、蛍光体よりも小さい屈折率を有し、その外形形状が、例えば、球形、直方体、円錐形、三角錐形、不定形など、各種形状であってもよい。また、複数の形状の微粒子12が混在して蛍光体含有物に分散されていてもよい。
Description
本発明は、光取出し効率を向上させることが可能な蛍光材料、蛍光塗料、蛍光体基板、電子機器およびLEDパッケージに関する。
本願は、2012年7月4日に、日本に出願された特願2012−150446号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2012年7月4日に、日本に出願された特願2012−150446号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、テレビ、パーソナルコンピューター、情報端末機器などへ搭載するディスプレイへの高性能化の要求が高まっており、ブラウン管ディスプレイ、液晶、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイなど様々なタイプの表示装置の研究開発が進められている。中でも液晶ディスプレイは薄型軽量のため、現在ディスプレイ市場の主流を占めているが、従来のブラウン管ディスプレイに比べて視野角が狭く、斜め方向からの画像認識性が悪い。液晶表示装置において、視野角特性向上を実現する方法として、液晶表示装置の前面に蛍光体と散乱体を配置し、偏光コリメート光源の青色光の一部を青表示に用い、かつその一部を蛍光体で赤と緑に色変換して表示を行う方法が開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。
励起光源からの光を蛍光体により色変換する方式の液晶ディスプレイでは、現在広く用いられているカラーフィルター方式でフルカラーを表現する液晶ディスプレイに比べて視野角特性が向上するのみならず、光損失が少なく、低消費電力で高輝度が実現できる。
また、有機ELディスプレイは高コントラスト、高視野角、高応答速度の優れた表示特性を有する表示装置であるが、フルカラー表示を実現するためには、マスク蒸着を用いてRGB発光層のパターニングが必要となり、高精細化、大型化が難しい。
これらを解決するために、例えば、単色の有機EL素子を励起光源として用い、RGBの蛍光体を発光させる方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。この方式の場合、有機EL層は単色でよいので、低コストで高精細化、大型化を実現することが可能となる。
これらを解決するために、例えば、単色の有機EL素子を励起光源として用い、RGBの蛍光体を発光させる方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。この方式の場合、有機EL層は単色でよいので、低コストで高精細化、大型化を実現することが可能となる。
ところで、励起光源を用いてRGBの蛍光体を発光させるディスプレイにおいて、色変換層からの発光をガラスなど透明基板を介して外部に取り出す際に、光取出し効率は、スネルの法則により算出できる。スネルの法則によると、図20に示すように、屈折率n1の媒質から屈折率n2の媒質へ光が進行する場合、入射角θ1と屈折角θ2の間に、n1×sinθ1=n2×sinθ2なる関係が成り立つ。
n1>n2が成り立つ場合、θ2=90°となる入射角θ1=sin−1(n2/n1)は臨界角として知られている。入射角が臨界角よりも大きい場合、光は媒質間の境界面において全反射されることとなる。それゆえ、等方的に光が放射される蛍光体において、この臨界角よりも大きな角度で界面に入射する光は、境界面において全反射し、隣接する層に光が入射できなくなる。隣接する層に入射できない光は、その層内で全反射を繰り返し、閉じ込められた状態になる。
例えば、n1=1.5のガラスを通してn2=1.0の空気中へ光を取り出す場合、臨界角θ1は41.8°となり、n1とn2の界面にθ1<41.8°で入射した光しかガラスを通して取り出すことができない。従って外部への光取出し効率は10数%程度と極めて低いレベルになってしまう。
従って、基板外部への光取出し効率を向上させるためには、発光部の低屈折率化や、発光部と光を取り出すための透明基板の間に低屈折率層を配設したり、透明基板の光取出し面側に低屈折率層を配設したりする方法が有効である。低屈折率層を配設する例として、有機EL素子機能部と透明基板の間に空気層を挿入する方法(例えば、特許文献4参照)や、有機EL素子で発光された青色光を蛍光体層で色変換し、透明基板の光取出し面側に低屈折率層を配設することにより光利用効率を高める方法(例えば、特許文献5参照)が知られている。また、蛍光体層と基板の間に低屈折率の中空シリカ層を導入することも提案されている(例えば、特許文献6参照)。更に、屈折率が1.30以上1.48以下の色変換フィルターを用いることで光取出し効率を向上させる方法も提案されている(例えば、特許文献7参照)。
しかしながら、上述した特許文献4〜7に示した光取出し効率を向上させる方法は、いずれも既存の層構成に対して新たな層、例えば低屈折率層を挿入させたり、あるいは色変換フィルターを用いたりするため、層構成そのものが複雑になり、かつ厚みが増加してしまうために薄厚化の妨げになる。
本発明のいくつかの態様は、上記事情に鑑みてなされたものであり、構造を複雑化させることなく、光取出し効率を向上させることが可能な蛍光材料、蛍光塗料、蛍光体基板、電子機器およびLEDパッケージを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような蛍光材料、蛍光塗料、蛍光体基板、電子機器およびLEDパッケージを提供した。
即ち、本発明の一態様における蛍光材料は、少なくとも蛍光体と微粒子とを含む。
即ち、本発明の一態様における蛍光材料は、少なくとも蛍光体と微粒子とを含む。
前記微粒子は、前記蛍光体よりも屈折率が小さくてもよい。
前記微粒子の屈折率は、1.0よりも大きく、1.3よりも小さくてもよい。
前記蛍光体は、ペリレン系色素またはクマリン系色素であってもよい。
前記微粒子の粒径は、5nm以上、300nm以下であってもよい。
前記微粒子の屈折率は、1.0よりも大きく、1.3よりも小さくてもよい。
前記蛍光体は、ペリレン系色素またはクマリン系色素であってもよい。
前記微粒子の粒径は、5nm以上、300nm以下であってもよい。
前記微粒子は、多孔質粒子または中空粒子であってもよい。
前記中空粒子は、外殻の厚さが粒径に対して5%以上、80%以下であってもよい。
前記蛍光材料全体の固形分に占める前記微粒子の体積の割合は、10%以上、80%以下であってもよい。
前記中空粒子は、外殻の厚さが粒径に対して5%以上、80%以下であってもよい。
前記蛍光材料全体の固形分に占める前記微粒子の体積の割合は、10%以上、80%以下であってもよい。
本発明の他の態様における蛍光塗料は、前記各項記載の蛍光材料を含む。
本発明のさらに他の態様における蛍光体基板は、前記各項記載の蛍光材料を含む。
本発明のさらに他の態様における蛍光体基板は、光透過性の基板と、前記蛍光体と、前記基板および前記蛍光体よりも小さな屈折率を有する前記微粒子とを少なくとも備えてもよい。
本発明のさらに他の態様における蛍光体基板は、蛍光の出射側を成す前記基板と、前記蛍光体との間にカラーフィルターを更に配していてもよい。
本発明のさらに他の態様における蛍光体基板は、蛍光の出射側を成す前記基板と、前記蛍光体との間にカラーフィルターを更に配していてもよい。
本発明のさらに他の態様における電子機器は、前記各項記載の蛍光体基板を用いる。
また、本発明のさらに他の態様における電子機器は、前記各項記載の蛍光体基板と、前記蛍光体を励起して蛍光を生じさせる励起光源とを備えていてもよい。
また、本発明のさらに他の態様における電子機器は、前記各項記載の蛍光体基板と、前記蛍光体を励起して蛍光を生じさせる励起光源とを備えていてもよい。
前記励起光源は、紫外光または青色光を発する有機エレクトロルミネッセンス素子であってもよい。
前記励起光源は、紫外光LEDまたは青色光LEDであってもよい。
前記励起光源は、紫外光LEDまたは青色光LEDであってもよい。
本発明のさらに他の態様における電子機器は、前記励起光源と前記蛍光体基板の間に、前記励起光源から前記蛍光体基板に入射する励起光を制御する液晶層を更に含んでいてもよい。
本発明のさらに他の態様における電子機器は、前記励起光源と前記蛍光体基板の間に、特定波長の光のみを透過し、前記特定波長以外の光を反射させるバンドパスフィルターを更に含んでいてもよい。
本発明のさらに他の態様における電子機器は、前記励起光源と前記蛍光体基板の間に、特定波長の光のみを透過し、前記特定波長以外の光を反射させるバンドパスフィルターを更に含んでいてもよい。
前記蛍光体基板は、複数の画素に区画され、赤色発光する赤色画素と、緑色に発光する緑色画素とを少なくとも有していてもよい。
前記赤色画素、前記緑色画素の一方、または両方の側面における少なくとも一部が光散乱性の隔壁によって囲まれていてもよい。
本発明のさらに他の態様におけるLEDパッケージは、前記各項記載の蛍光材料を含む。
本発明のいくつかの態様によれば、構造を複雑化させることなく、光取出し効率を向上させることが可能な蛍光材料、蛍光塗料、蛍光体基板、電子機器およびLEDパッケージを提供することができる。
以下、図面を参照して、本実施形態に係る蛍光材料、蛍光塗料、蛍光体基板、電子機器およびLEDパッケージの製造方法について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の一態様における趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明の一態様を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本実施形態における特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
「蛍光材料」
蛍光材料は、少なくとも蛍光体と微粒子とから構成されており、更にバインダー樹脂を含んでいても良い。図1Aから図2Dは、本実施形態の蛍光材料を示す模式図である。蛍光材料10は、蛍光体あるいはバインダー樹脂に蛍光体が溶解または分散された蛍光体含有物11と、この蛍光体含有物11に分散された微粒子12とから構成されている。微粒子12は、その外形形状が、例えば、球形、直方体、円錐形、三角錐形、鱗片形、不定形など、各種形状であればよい。また微粒子12は、これら複数の形状の微粒子12が混在して蛍光体含有物11に分散配置されていても良い。
蛍光材料は、少なくとも蛍光体と微粒子とから構成されており、更にバインダー樹脂を含んでいても良い。図1Aから図2Dは、本実施形態の蛍光材料を示す模式図である。蛍光材料10は、蛍光体あるいはバインダー樹脂に蛍光体が溶解または分散された蛍光体含有物11と、この蛍光体含有物11に分散された微粒子12とから構成されている。微粒子12は、その外形形状が、例えば、球形、直方体、円錐形、三角錐形、鱗片形、不定形など、各種形状であればよい。また微粒子12は、これら複数の形状の微粒子12が混在して蛍光体含有物11に分散配置されていても良い。
微粒子12は、蛍光体含有物11よりも屈折率が小さい材料から構成されるのが好ましい。例えば、微粒子12の屈折率は、1.0よりも大きく、1.3よりも小さい範囲の材料を用いればよい。こうした微粒子の粒径(平均粒径)は、例えば5nm以上、300nm以下の範囲に形成されていることが好ましい。
微粒子12は、上述したような各種外形形状であり、かつ、例えば、多孔質粒子または中空粒子であればよい。微粒子12として中空粒子を用いる場合、例えば、外殻の厚さが粒径に対して5%以上、80%以下の範囲に形成されていれば良い。
蛍光材料10は、この蛍光材料10の全体の固形分に占める微粒子12の体積の割合が10%以上、80%以下の範囲となるように、蛍光体含有物11と微粒子12とが配分されていれば良い。
図1Aに示す実施形態の蛍光材料10Aは、球形で中空を成す微粒子12Aを、蛍光体含有物11に対して規則的に分散配列させた例である。
図1Bに示す実施形態の蛍光材料10Bは、球形で中空を成す微粒子12Aを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図1Cに示す実施形態の蛍光材料10Cは、複数の直径の球形で中空を成す微粒子12AL,12ASを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図1Dに示す実施形態の蛍光材料10Dは、多孔質の微粒子12Bを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図1Eに示す実施形態の蛍光材料10Eは、多孔質の微粒子12Bと、複数の直径の球形で中空を成す微粒子12AL,12ASとを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図1Fに示す実施形態の蛍光材料10Fは、球形で中空を成す微粒子12Aを、この蛍光材料10Fの光出射面側(蛍光出射面側)F1に向かってより多く分散するように、蛍光体含有物11に対して偏向分散させた例である。
図2Aに示す実施形態の蛍光材料10Gは、球形で中空を成す微粒子12A、三角錐形で中空を成す微粒子12C、および直方体で中空を成す微粒子12Dを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図2Bに示す実施形態の蛍光材料10Hは、球形で中空を成す微粒子12Aを、この蛍光材料10Fの光入射面側F2に向かってより多く分散するように、蛍光体含有物11に対して偏向分散させた例である。
図2Cに示す実施形態の蛍光材料10Iは、球形で中空を成す微粒子12Aを、この蛍光材料10Fの光出射面側(蛍光出射面側)F1および光入射面側F2の両側に向かってより多く分散するように、蛍光体含有物11に対して偏向分散させた例である。
図2Dに示す実施形態の蛍光材料10Jは、球形で中空を成す微粒子12Aを、この蛍光材料10Fの光出射面側(蛍光出射面側)F1と光入射面側F2との中間付近に向かってより多く分散するように、蛍光体含有物11に対して偏向分散させた例である。
図1Bに示す実施形態の蛍光材料10Bは、球形で中空を成す微粒子12Aを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図1Cに示す実施形態の蛍光材料10Cは、複数の直径の球形で中空を成す微粒子12AL,12ASを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図1Dに示す実施形態の蛍光材料10Dは、多孔質の微粒子12Bを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図1Eに示す実施形態の蛍光材料10Eは、多孔質の微粒子12Bと、複数の直径の球形で中空を成す微粒子12AL,12ASとを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図1Fに示す実施形態の蛍光材料10Fは、球形で中空を成す微粒子12Aを、この蛍光材料10Fの光出射面側(蛍光出射面側)F1に向かってより多く分散するように、蛍光体含有物11に対して偏向分散させた例である。
図2Aに示す実施形態の蛍光材料10Gは、球形で中空を成す微粒子12A、三角錐形で中空を成す微粒子12C、および直方体で中空を成す微粒子12Dを、蛍光体含有物11に対して不規則に分散させた例である。
図2Bに示す実施形態の蛍光材料10Hは、球形で中空を成す微粒子12Aを、この蛍光材料10Fの光入射面側F2に向かってより多く分散するように、蛍光体含有物11に対して偏向分散させた例である。
図2Cに示す実施形態の蛍光材料10Iは、球形で中空を成す微粒子12Aを、この蛍光材料10Fの光出射面側(蛍光出射面側)F1および光入射面側F2の両側に向かってより多く分散するように、蛍光体含有物11に対して偏向分散させた例である。
図2Dに示す実施形態の蛍光材料10Jは、球形で中空を成す微粒子12Aを、この蛍光材料10Fの光出射面側(蛍光出射面側)F1と光入射面側F2との中間付近に向かってより多く分散するように、蛍光体含有物11に対して偏向分散させた例である。
以下、蛍光材料を構成する蛍光体、および微粒子のより具体的な形態を詳述する。
本実施形態の蛍光体としては、公知の蛍光体を用いることができる。このような蛍光体は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、蛍光体はこれらの材料に限定されるものではない。
また、これら複数の蛍光材料を組み合わせて使用してもよいし、有機蛍光体と無機蛍光体のハイブリッド型蛍光体を用いても良い。
また、高効率の点から励起波長光の吸収率が高く、内部量子収率の高い材料が特に好ましい。
本実施形態の蛍光体としては、公知の蛍光体を用いることができる。このような蛍光体は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、蛍光体はこれらの材料に限定されるものではない。
また、これら複数の蛍光材料を組み合わせて使用してもよいし、有機蛍光体と無機蛍光体のハイブリッド型蛍光体を用いても良い。
また、高効率の点から励起波長光の吸収率が高く、内部量子収率の高い材料が特に好ましい。
有機系蛍光体材料としては、青色蛍光色素として、例えば、スチルベンゼン系色素:1,4−ビス(2−メチルスチリル)ベンゼン、トランス−4,4‘−ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素:7−ヒドロキシ−4−メチルクマリン、2,3,6,7-テトラヒドロ-11−オキソ−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン-10-カルボン酸エチル(クマリン314)、10−アセチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H,11H−[1]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−11−オン(クマリン334)、アントラセン系色素:9,10ビス(フェニルエチニル)アントラセン、ペリレン等が挙げられる。
また、緑色蛍光色素として、例えば、クマリン系色素:2,3,5,6−1H、4H−テトラヒドロ−8−トリフロメチルキノリジン(9,9a、1−gh)クマリン(クマリン153)、3−(2′−ベンゾチアゾリル)―7−ジエチルアミノクマリン(クマリン6)、3−(2′−ベンゾイミダゾリル)―7−N,N−ジエチルアミノクマリン(クマリン7)、10‐(ベンゾチアゾール‐2‐イル)‐2,3,6,7‐テトラヒドロ‐1H,5H,11H‐[1]ベンゾピラノ[6,7,8‐ij]キノリジン‐11‐オン(クマリン545)、クマリン545T、クマリン545P、ナフタルイミド系色素:ベーシックイエロー51、ソルベントイエロー11、ソルベントイエロー98、ソルベントイエロー116、ソルベントイエロー43、ソルベントイエロー44、ペリレン系色素:ルモゲンイエロー、ルモゲングリーン、ソルベントグリーン5、フルオレセイン系色素、アゾ系色素、フタロシアニン系色素、アントラキノン系色素、キナクリドン系色素、イソインドリノン系色素、チオインジゴ系色素、ジオキサジン系色素等が挙げられる。
また、赤色蛍光色素としては、例えば、シアニン系色素:4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−(p−ジメチルアミノスチルリル)−4H−ピラン(DCM)、DCM−2、DCJTB、ピリジン系色素:1−エチル−2−[4−(p−ジメチルアミノフェニル)−1,3−ブタジエニル]−ピリジニウム−パークロレート(ピリジン1)、及びキサンテン系色素:ローダミンB、ローダミン6G、ローダミン3B、ローダミン101、ローダミン110、ベーシックバイオレット11、スルホローダミン101、ベーシックバイオレット11、ベーシックレッド2、ペリレン系色素:ルモゲンオレンジ、ルモゲンピンク、ルモゲンレッド、ソルベントオレンジ55、オキサジン系色素、クリセン系色素、チオフラビン系色素、ピレン系色素、アントラセン系色素、アクリドン系色素、アクリジン系色素、フルオレン系色素、ターフェニル系色素、エテン系色素、ブタジエン系色素、ヘキサトリエン系色素、オキサゾール系色素、クマリン系色素、スチルベン系色素、およびトリフェニルメタン系色素、チアゾール系色素、チアジン系色素、ナフタルイミド系色素、アントラキノン系色素等が挙げられる。
各色蛍光体として有機蛍光体材料を用いる場合には、バックライトの青色光または紫外光や太陽光や照明などの外光によって劣化しにくい色素を用いることが望ましい。この点において、耐光性に優れ、高い量子収率を有するペリレン系色素を用いることが特に好ましい。図3に、ポリスチレン樹脂中にクマリン6を添加した薄膜(図3中、三角で示す)とポリスチレン樹脂中にペリレン系色素であるルモゲンイエローを添加した薄膜(図3中、白丸で示す)、並びにポリスチレン樹脂中にペリレン系色素であるルモゲンレッドを添加した薄膜(図3中、黒丸で示す)に青色光を照射した時の耐光性試験の結果を示す。なお、規格化輝度とは、各照射時間における蛍光体を含む薄膜にピーク波長450nmの青色光を照度120W/m2で照射した時の波長450nmの光吸収率と、450nmの光で励起した際の内部量子収率の積の、時間0における蛍光体を含む薄膜にピーク波長450nmの青色光を照度120W/m2で照射した時の波長450nmの光吸収率と、450nmの光で励起した際の内部量子収率の積に対する比と定義する。図3によれば、クマリン6に比べてルモゲン系色素を添加した薄膜では耐光性が1桁から2桁向上していることが分かる。
また、無機系蛍光体材料としては、青色蛍光体として、例えば、Sr2P2O7:Sn4+、Sr4Al14O25:Eu2+、BaMgAl10O17:Eu2+、SrGa2S4:Ce3+、CaGa2S4:Ce3+、(Ba、Sr)(Mg、Mn)Al10O17:Eu2+、(Sr、Ca、Ba2、0 Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、BaAl2SiO8:Eu2+、Sr2P2O7:Eu2+、Sr5(PO4)3Cl:Eu2+、(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+、(Ba,Ca)5(PO4)3Cl:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、Sr3MgSi2O8:Eu2+等が挙げられる。
また、緑色蛍光体として、例えば、(BaMg)Al16O27:Eu2+,Mn2+、Sr4Al14O25:Eu2+、(SrBa)Al12Si2O8:Eu2+、(BaMg)2SiO4:Eu2+、Y2SiO5:Ce3+,Tb3+、Sr2P2O7−Sr2B2O5:Eu2+、(BaCaMg)5(PO4)3Cl:Eu2+、Sr2Si3O8−2SrCl2:Eu2+、Zr2SiO4、MgAl11O19:Ce3+,Tb3+、Ba2SiO4:Eu2+、Sr2SiO4:Eu2+、(BaSr)SiO4:Eu2+等が挙げられる。
また、赤色蛍光体としては、例えば、Y2O2S:Eu3+、YAlO3:Eu3+、Ca2Y2(SiO4)6:Eu3+、LiY9(SiO4)6O2:Eu3+、YVO4:Eu3+、CaS:Eu3+、Gd2O3:Eu3+、Gd2O2S:Eu3+、Y(P,V)O4:Eu3+、Mg4GeO5.5F:Mn4+、Mg4GeO6:Mn4+、K5Eu2.5(WO4)6.25、Na5Eu2.5(WO4)6.25、K5Eu2.5(MoO4)6.25、Na5Eu2.5(MoO4)6.25等が挙げられる。
また、これら無機系蛍光体は、必要に応じて表面改質処理を施してもよい。その方法としてはシランカップリング剤等の化学的処理によるものや、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理によるもの、更にそれらの併用によるもの等が挙げられる。励起光による劣化、発光による劣化等の安定性の点では、無機材料を使用する方が好ましい。更に無機材料を用いる場合には、平均粒径(d50)が、0.5μm〜50μmであることが好ましい。平均粒径が1μm以下であると、蛍光体の発光効率が急激に低下する虞がある。また、50μm以上であると、高解像度にパターニングすることが困難になる虞がある。
「微粒子材料」
蛍光体層の屈折率を制御するために蛍光体に対して微粒子を分散、混合させる。外部への光取出し効率を向上させるためには、蛍光体よりも屈折率の低い微粒子を蛍光体に混合することが効果的である。図21は、蛍光体層に添加した低屈折率微粒子と、見た目明るさ評価の結果との関係を示す図である。緑色カラーフィルターを形成したガラス上に、屈折率1.5の緑色蛍光体に様々な屈折率を有する微粒子を添加した蛍光体溶液をスピン塗布をして蛍光体層を形成した。微粒子の種類、屈折率、および微粒子が蛍光体層に占める体積率を、表1に示す。蛍光体層を乾燥後、蛍光体層側から青色LEDを照射して、ガラス側から明るさを目視評価した。複数の評価者により、明るさを目視で5段階評価(微粒子を添加しなかった場合の明るさを3とし、数字が大きくなるほど明るい。)した。結果を平均化したところ、図21に示すように、添加する微粒子の屈折率が1.3以上になると、見た目評価において、明るさが急激に低下するように感じられることが分かった。従って、蛍光体層に添加する微粒子は、1.0以上、1.3以下の屈折率を有することが好ましい。また、真空の屈折率が1.0であることから、屈折率1.0未満の物質は存在しない。以上のように、蛍光体層に低屈折率微粒子を添加することは、光取出し効率向上に有効であるといえる。
蛍光体層の屈折率を制御するために蛍光体に対して微粒子を分散、混合させる。外部への光取出し効率を向上させるためには、蛍光体よりも屈折率の低い微粒子を蛍光体に混合することが効果的である。図21は、蛍光体層に添加した低屈折率微粒子と、見た目明るさ評価の結果との関係を示す図である。緑色カラーフィルターを形成したガラス上に、屈折率1.5の緑色蛍光体に様々な屈折率を有する微粒子を添加した蛍光体溶液をスピン塗布をして蛍光体層を形成した。微粒子の種類、屈折率、および微粒子が蛍光体層に占める体積率を、表1に示す。蛍光体層を乾燥後、蛍光体層側から青色LEDを照射して、ガラス側から明るさを目視評価した。複数の評価者により、明るさを目視で5段階評価(微粒子を添加しなかった場合の明るさを3とし、数字が大きくなるほど明るい。)した。結果を平均化したところ、図21に示すように、添加する微粒子の屈折率が1.3以上になると、見た目評価において、明るさが急激に低下するように感じられることが分かった。従って、蛍光体層に添加する微粒子は、1.0以上、1.3以下の屈折率を有することが好ましい。また、真空の屈折率が1.0であることから、屈折率1.0未満の物質は存在しない。以上のように、蛍光体層に低屈折率微粒子を添加することは、光取出し効率向上に有効であるといえる。
屈折率1.3以下の微粒子としては、例えば、低屈折率を有するフッ素系ポリマー、多孔質シリカなどの多孔質微粒子、中空シリカなどの中空微粒子、またはこれらを組み合わせたものなどが利用できる。
なお、ここでいう多孔質微粒子とは、細孔を無数に有する微粒子のことである。
また、中空微粒子とは、内部に中空構造(バルーン構造)を持つ微粒子のことである。
多孔質または中空微粒子としては、シリカ、チタニア、硫化亜鉛、硫化カドニウムなどから成る無機粒子や、樹脂から成る有機粒子が挙げられる。
また、微粒子の分散性を高めるために、例えば中空シリカの表面のシリカに炭化水素系ポリマーが結合しているような、有機−無機ハイブリッド型の材料でも良い。
なお、ここでいう多孔質粒子、中空粒子の屈折率とは、中空粒子全体としての見かけとしての屈折率を意味する。便宜的に多孔質粒子、中空粒子の屈折率として、下記の式1で表わされる値を採用することとする。式(1)中、npは中空粒子の屈折率であり、nsは多孔質または中空粒子の空隙以外の部分の材料の屈折率であり、ncは多孔質または中空粒子の空隙部部分の屈折率であり、xは多孔質または中空粒子の空隙以外の部分の体積分率を示す。
np=x・ns+(1−x)・nc ・・・(1)
なお、ここでいう多孔質微粒子とは、細孔を無数に有する微粒子のことである。
また、中空微粒子とは、内部に中空構造(バルーン構造)を持つ微粒子のことである。
多孔質または中空微粒子としては、シリカ、チタニア、硫化亜鉛、硫化カドニウムなどから成る無機粒子や、樹脂から成る有機粒子が挙げられる。
また、微粒子の分散性を高めるために、例えば中空シリカの表面のシリカに炭化水素系ポリマーが結合しているような、有機−無機ハイブリッド型の材料でも良い。
なお、ここでいう多孔質粒子、中空粒子の屈折率とは、中空粒子全体としての見かけとしての屈折率を意味する。便宜的に多孔質粒子、中空粒子の屈折率として、下記の式1で表わされる値を採用することとする。式(1)中、npは中空粒子の屈折率であり、nsは多孔質または中空粒子の空隙以外の部分の材料の屈折率であり、ncは多孔質または中空粒子の空隙部部分の屈折率であり、xは多孔質または中空粒子の空隙以外の部分の体積分率を示す。
np=x・ns+(1−x)・nc ・・・(1)
中空微粒子は、1個の微粒子の内部に空隙が形成されている粒子であり、例えば、中空シリカ粒子では、内部の空隙が酸化ケイ素で覆われている。したがって、中空微粒子の屈折率は、空隙内部を充たす空気のために、通常の非中空粒子と比較して低く、例としては、通常のシリカ粒子は、屈折率が1.46であるのに対し、中空シリカ粒子では屈折率を1.3以下にすることが可能である。
中空粒子の製造方法としては、例えば特開2001−233611号公報に開示されている製造方法などを好ましく用いて製造することができる。
またそれら微粒子が多孔質シリカや中空シリカであった場合、内部に含有する気体は、空気や窒素の他、不活性ガスであっても良い。
またそれら微粒子が多孔質シリカや中空シリカであった場合、内部に含有する気体は、空気や窒素の他、不活性ガスであっても良い。
微粒子が中空粒子である場合、空隙率が高いほど低屈折率にできるので光取出し効率向上に寄与できるが、空隙率を高めるためには外殻を薄くする必要があり、その製造が困難になる。そのため、外殻の厚みは粒径の10%以上であることが望ましく、ゆえに空隙率は73%以下となる。一方、外殻の厚みが粒径の80%以上である場合には、空隙率が8%以下となってしまい、低屈折率化の効果がほとんど現れなくなる虞がある。
また微粒子の平均粒径は、5nm−300nmの範囲が好ましい。平均粒径が300nmよりも大きくなるとミー散乱、幾何光学散乱によって光が散乱され、白っぽく見えて透明性が低下する。また、平均粒径が5nmよりも小さくなると、微粒子が凝集してしまい、蛍光体層中に均一に分散できなくなる虞がある。透明性と分散性とを更に良くするためには、平均粒径は10nm−50nmの範囲がより好ましい。
微粒子の体積は蛍光体層の90%未満が良い。90%以上になると、蛍光体層を均一な薄膜として形成することが困難になる。また、微粒子の体積が蛍光体層の10%以下の場合には、蛍光体層中に占める中空部分の体積が十分に大きくないために、低屈折率化の効果が得られにくい。蛍光体層を均一な薄膜として形成し、かつ低屈折率化の効果を十分に得るためには、微粒子の体積が蛍光体層の50%以上、80%以下であることが特に好ましい。
バインダー樹脂材料としては、透光性の樹脂であることが好ましい。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリシリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、メラニン樹脂,フェノール樹脂、ポリビニルアルコール,ポリビニルヒドリン,ヒドロキシエチルセルロース,カルボキシルメチルセルロース、芳香族スルホンアミド樹脂、ユリア樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトン、ナイロン、ポリスチレン、メラミンビーズ、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリMBS、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、テトラフルオロエチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。
「蛍光塗料」
上述した蛍光材料をウエットプロセスにて基板上に形成して蛍光体基板を得るような場合には、蛍光材料を塗液化した蛍光塗料とするのが好ましい。本実施形態の蛍光塗料は、上述した蛍光材料を用いて、この蛍光材料を溶解または分散するような適切な溶剤と適切なバインダー樹脂とを添加することによって得られる。また粘度等調節のためにそれ以外の組成物を添加しても良い。
上述した蛍光材料をウエットプロセスにて基板上に形成して蛍光体基板を得るような場合には、蛍光材料を塗液化した蛍光塗料とするのが好ましい。本実施形態の蛍光塗料は、上述した蛍光材料を用いて、この蛍光材料を溶解または分散するような適切な溶剤と適切なバインダー樹脂とを添加することによって得られる。また粘度等調節のためにそれ以外の組成物を添加しても良い。
「蛍光体基板:第1実施形態」
本実施形態の蛍光体基板は、上述した蛍光材料を含む蛍光塗料を、例えばスピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセスによって基板上に塗布することで得ることができる。
本実施形態の蛍光体基板は、上述した蛍光材料を含む蛍光塗料を、例えばスピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセスによって基板上に塗布することで得ることができる。
また、蛍光塗料など塗液化せずに、蛍光材料を抵抗加熱蒸着法、電子線(EB)蒸着法、分子線エピタキシー(MBE)法、スパッタリング法、有機気相蒸着(OVPD)法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等によって基板上にパターニング形成することによっても、蛍光体基板を得ることができる。
[表示装置:第1実施形態]
図4は、第1実施形態の表示装置を示す断面模式図である。ここで、図4の断面は、表示装置100Aを基板30の上面に直交する平面で切断したときの断面である。以下、表示装置を基板30の上面に直交する平面で切断したときの断面の模式図を、表示装置の断面図ということがある。
図4は、第1実施形態の表示装置を示す断面模式図である。ここで、図4の断面は、表示装置100Aを基板30の上面に直交する平面で切断したときの断面である。以下、表示装置を基板30の上面に直交する平面で切断したときの断面の模式図を、表示装置の断面図ということがある。
本実施形態に係る表示装置100Aは、蛍光体基板20と、蛍光体基板20上に接着剤層24を介して貼り合わされた光源基板21と、を備えている。蛍光体基板20は、前述した実施形態の蛍光材料(図1Aから図2D等参照)を基板に形成したものであり、赤色、緑色および青色の表示をそれぞれ行う3つのサブ画素により画像を構成する最小単位である1つの画素が構成されている。以下の説明では、赤色の表示を行うサブ画素を赤色サブ画素PR、緑色の表示を行うサブ画素を緑色サブ画素PG、青色の表示を行うサブ画素を青色サブ画素PBと称する。
光源基板21は、基板29と、基板29の蛍光体基板20の側に配置された光源22と、を備えている。光源22からは、励起光L1として紫外光または青色光が射出される。
蛍光体基板20では、光源22から射出された励起光L1を受けて、赤色サブ画素PRにおいて赤色の蛍光L2が生じる。緑色サブ画素PGにおいて緑色の蛍光L2が生じる。青色サブ画素PBにおいて青色の蛍光L2が生じるか、または励起光源からの青色光が青色サブ画素PB内に配置された散乱体によって散乱する。そして、これら赤色、緑色および青色の3つの色光によってフルカラー表示が行われる。
蛍光体基板20では、光源22から射出された励起光L1を受けて、赤色サブ画素PRにおいて赤色の蛍光L2が生じる。緑色サブ画素PGにおいて緑色の蛍光L2が生じる。青色サブ画素PBにおいて青色の蛍光L2が生じるか、または励起光源からの青色光が青色サブ画素PB内に配置された散乱体によって散乱する。そして、これら赤色、緑色および青色の3つの色光によってフルカラー表示が行われる。
本実施形態に係る蛍光体基板20は、基板30と、蛍光体層31R,31G,31Bと、隔壁35と、カラーフィルター34R,34G,34Bと、を備えている。蛍光体層31R,31G,31Bは、基板30上に設けられ、基板30の上方から入射した励起光L1により蛍光L2を生じる。隔壁35は、蛍光体層3R,3G,3Bの側面を囲む。
蛍光体層31R,31G,31Bの励起光L1が入射する励起光入射面31aは、隔壁35の開口部から露出している。すなわち、励起光入射面31aは、光源22から射出された励起光L1が入射可能な面である。励起光L1は蛍光体層31R,31G,31Bにおいて蛍光L2に変換され、蛍光L2は蛍光体層31R,31G,31Bの射出面31bから射出される。
蛍光体層31R,31G,31Bは、サブ画素毎に分割された複数の蛍光体層からなり、複数の蛍光体層31R,31G,31Bはサブ画素によって異なる色光を発光するために異なる蛍光材料で構成されている。
蛍光体層31R,31G,31Bの励起光入射面31aの外面側に、励起光L1を透過し、蛍光体層31R,31G,31Bから放射された蛍光L2を反射する波長選択透過反射部材(バンドパスフィルター)が形成されていてもよい。なお、「励起光を透過する」とは、励起光のピーク波長にあたる光を少なくとも透過することを意味する。また、「蛍光体層31R,31G,31Bで生じた蛍光を反射する」とは、蛍光体層31R,31G,31Bからのそれぞれの発光ピーク波長にあたる光を少なくとも反射することを意味する。
隔壁35は、図4に示すように、基板30の側から、光吸収性を有する光吸収層36と光散乱性を有する光散乱層37との積層構造を有している。
このように、隔壁35に蛍光体層から発生した蛍光を反射したり散乱したりするような材料を用い、更にはバンドパスフィルターを形成することによって、蛍光体層から透明基板外部への光取出し効率をよりいっそう向上させることが可能である。
また、隔壁35の形状は、基板30と離れた側の開口部が基板30と接する側の開口部よりも広くなるようなテーパー形状となっている。
このような隔壁とすることによって、励起光を画素部に効率良く入射させると共に、外光反射を抑制し、コントラストの高い表示を得ることが可能となる。
このように、隔壁35に蛍光体層から発生した蛍光を反射したり散乱したりするような材料を用い、更にはバンドパスフィルターを形成することによって、蛍光体層から透明基板外部への光取出し効率をよりいっそう向上させることが可能である。
また、隔壁35の形状は、基板30と離れた側の開口部が基板30と接する側の開口部よりも広くなるようなテーパー形状となっている。
このような隔壁とすることによって、励起光を画素部に効率良く入射させると共に、外光反射を抑制し、コントラストの高い表示を得ることが可能となる。
また、隔壁35は、蛍光体層31で生じた蛍光を反射する材料によって形成されていてもよい。これにより、蛍光体層31から側方に逃げる蛍光成分を反射させることができる。また、隔壁35の表面のみが反射材料で覆われた構成であってもよい。このような反射材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジウム合金、アルミニウム−シリコン合金等の反射性金属等が挙げられる。
また、このような隔壁35の形状としては、格子状、ストライプ状など、蛍光体層31R,31G,31Bの周囲を囲む各種の形状を採用することができる。
本実施形態の表示装置100Aにおいて、基板30と赤色蛍光体層31Rとの間には赤色カラーフィルター34Rが設けられている。基板30と緑色蛍光体層31Gとの間には緑色カラーフィルター34Gが設けられている。基板30と青色蛍光体層31Bとの間には青色カラーフィルター34Bが設けられている。これにより、色度を向上させることができる。
光吸収層36とカラーフィルター34の膜厚に関しては、カラーフィルター34の膜厚が光吸収層36の膜厚よりも厚いことが望ましい。カラーフィルター34の膜厚の方が光吸収層36の膜厚に比べて薄い場合には、蛍光体層31の側面と光吸収層36とが接することになる。これにより、蛍光体層31からの発光が光吸収層36に吸収されてしまい、光取出し効率が低下してしまう。
以下、本実施形態に係る蛍光体基板20の構成部材及びその形成方法について具体的に説明するが、蛍光体基板20の構成部材およびその形成方法は、これに限定されるものではない。
(基板)
本実施形態で用いられる蛍光体基板20用の基板30は、蛍光体層31R,31G,31Bからの蛍光L2を外部に取り出す必要がある事から、蛍光体層31R,31G,31Bの発光領域で、蛍光L2を透過する必要がある。そのため、蛍光体基板20用の基板30としては、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスチック基板等を用いることができる。ただし、蛍光体基板20用の基板30はこれらの基板に限定されるものではない。
本実施形態で用いられる蛍光体基板20用の基板30は、蛍光体層31R,31G,31Bからの蛍光L2を外部に取り出す必要がある事から、蛍光体層31R,31G,31Bの発光領域で、蛍光L2を透過する必要がある。そのため、蛍光体基板20用の基板30としては、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスチック基板等を用いることができる。ただし、蛍光体基板20用の基板30はこれらの基板に限定されるものではない。
(蛍光体層)
本実施形態の蛍光体層31R,31G,31Bは、上述した蛍光材料、即ち蛍光体に微粒子を分散、混合させたものからなり、紫外発光有機EL素子、青色発光有機EL素子、紫外発光LED、青色LED等の光源2からの励起光L1を吸収し、赤色、緑色、青色に発光する赤色蛍光体層31R、緑色蛍光体層31G、青色蛍光体層31Bから構成されている。ただし、光源22として青色発光を適用する場合、青色蛍光体層31Bは設けず、青色励起光L1を青色サブ画素PBからの発光としてもよい。また、光源22として指向性を有する青色発光を適用する場合は、青色蛍光体層31Bは設けず、当該指向性を有する励起光L1を散乱し、等方発光にして外部へ取り出すことができるような光散乱層を適用してもよい。
本実施形態の蛍光体層31R,31G,31Bは、上述した蛍光材料、即ち蛍光体に微粒子を分散、混合させたものからなり、紫外発光有機EL素子、青色発光有機EL素子、紫外発光LED、青色LED等の光源2からの励起光L1を吸収し、赤色、緑色、青色に発光する赤色蛍光体層31R、緑色蛍光体層31G、青色蛍光体層31Bから構成されている。ただし、光源22として青色発光を適用する場合、青色蛍光体層31Bは設けず、青色励起光L1を青色サブ画素PBからの発光としてもよい。また、光源22として指向性を有する青色発光を適用する場合は、青色蛍光体層31Bは設けず、当該指向性を有する励起光L1を散乱し、等方発光にして外部へ取り出すことができるような光散乱層を適用してもよい。
また、必要に応じて、シアン光、イエロー光に発光する蛍光体層を画素に加える事が好ましい。ここで、シアン光、イエロー光に発光する画素のそれぞれの色純度を、色度図上での赤色、緑色、青色に発光する画素の色純度の点で結ばれる三角形より外側にすることで、赤色、緑色、青色の3原色を発光する画素を使用する表示装置より色再現範囲を更に広げる事が可能となる。
上記の蛍光体層31の膜厚は、通常100nm〜100μm程度であるが、1μm〜100μmが好ましい。膜厚が100nm未満であると、光源からの励起光を十分吸収することが不可能である為、発光効率の低下、必要とされる色に励起光の透過光が混じる事による色純度の悪化といった現象が生じる。更に、光源からの励起光の吸収を高め、色純度の悪影響を及ぼさない程度に励起光の透過光を低減する為には、膜厚として、1μm以上とする事が好ましい。また、膜厚が100μmを超えると光源からの励起光を既に十分吸収する事から、効率の上昇には繋がらず、材料を消費するだけに留まり、材料コストのアップに繋がる。
(光散乱体層)
一方、青色蛍光体層31Bの代わりとして光散乱層を適用する場合、光散乱粒子は、有機材料により構成されていてもよいし、無機材料により構成されていてもよいし、有機材料と無機材料の組み合わせによって構成されていても良いが、無機材料により構成されていることが好ましい。これにより、光源22からの指向性を有する光を、より等方的に効果的に拡散または散乱させることが可能となる。
一方、青色蛍光体層31Bの代わりとして光散乱層を適用する場合、光散乱粒子は、有機材料により構成されていてもよいし、無機材料により構成されていてもよいし、有機材料と無機材料の組み合わせによって構成されていても良いが、無機材料により構成されていることが好ましい。これにより、光源22からの指向性を有する光を、より等方的に効果的に拡散または散乱させることが可能となる。
また、無機材料を使用することにより、光および熱に安定な光散乱層を提供することが可能となる。また、光散乱粒子としては、透明度が高いものであることが好ましい。また、光散乱粒子としては、低屈折率の母材中に母材よりも高屈折率の微粒子を分散するものであることが好ましい。また、青色光が光散乱層によって効果的に散乱するためには、光散乱性粒子の粒径がミー散乱の領域にあることが必要であるので、光散乱性粒子の粒径として100nm〜500nm程度が好ましい。
光散乱粒子として、無機材料を用いる場合には、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、およびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物を主成分とした粒子(微粒子)等が挙げられる。
例えば、シリカビーズ、アルミナビーズ、酸化チタンビーズ、酸化ジルコニアビーズ、酸化亜鉛ビーズ、チタン酸バリウム(BaTiO3)等が挙げられる。
例えば、シリカビーズ、アルミナビーズ、酸化チタンビーズ、酸化ジルコニアビーズ、酸化亜鉛ビーズ、チタン酸バリウム(BaTiO3)等が挙げられる。
光散乱粒子として、有機材料により構成された粒子(有機微粒子)を用いる場合には、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレン共重合体ビーズ、メラミンビーズ、高屈折率メラミンビーズ、ポリカーボネートビーズ、スチレンビーズ、架橋ポリスチレンビーズ、ポリ塩化ビニルビーズ、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ、シリコーンビーズ等が挙げられる。
上述した光散乱粒子と混合して用いる樹脂材料としては、透光性の樹脂であることが好ましい。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ナイロン、ポリスチレン、メラミンビーズ、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリMBS、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、テトラフルオロエチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。
更に、散乱体層を透過した光の外部への取り出し効率を高めるために、散乱体層中に蛍光体層に添加するのと同様の屈折率1.3以下の微粒子を添加して、散乱体層の屈折率を低下しても良い。
また、蛍光体層、並びに光散乱体層の中で、低屈折率微粒子は、均一に分散していてもよいし、濃度勾配を有して存在していても良い。
(隔壁)
隔壁35の材料としては、従来のディスプレイの隔壁として使用されているブラックマトリックスや金属を使用することができるが、出射側への光取出し効率を向上させるためには、低屈折率の樹脂中に樹脂よりも高屈折率の光散乱性粒子を分散させた光散乱性材料で形成された光散乱性の隔壁とすることが望ましい。より好ましくは、高コントラストと高光取出し効率を両立させるために、基板上に0.01μm〜3μm程度の光吸収層を形成した後に、光吸収層の基板への接地面積よりも小さい接地面積で光吸収層に接地するような膜厚1μm〜100μm程度の光散乱層を形成する。但し、光散乱効果による光取出し効率の向上のため、光散乱層の膜厚は光吸収層の膜厚に比べて十分に厚くする必要がある。
隔壁35の材料としては、従来のディスプレイの隔壁として使用されているブラックマトリックスや金属を使用することができるが、出射側への光取出し効率を向上させるためには、低屈折率の樹脂中に樹脂よりも高屈折率の光散乱性粒子を分散させた光散乱性材料で形成された光散乱性の隔壁とすることが望ましい。より好ましくは、高コントラストと高光取出し効率を両立させるために、基板上に0.01μm〜3μm程度の光吸収層を形成した後に、光吸収層の基板への接地面積よりも小さい接地面積で光吸収層に接地するような膜厚1μm〜100μm程度の光散乱層を形成する。但し、光散乱効果による光取出し効率の向上のため、光散乱層の膜厚は光吸収層の膜厚に比べて十分に厚くする必要がある。
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ナイロン、ポリスチレン、メラミンビーズ、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリMBS、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、テトラフルオロエチレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。
また、光散乱性粒子としては、無機材料を用いる場合には、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、およびアンチモンからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物を主成分とした粒子(微粒子)等が挙げられる。また、例えば、シリカビーズ、アルミナビーズ、酸化チタンビーズ、酸化ジルコニアビーズ、酸化亜鉛ビーズ、チタン酸バリウム(BaTiO3)等が挙げられる。有機材料により構成された粒子(有機微粒子)を用いる場合には、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレン共重合体ビーズ、メラミンビーズ、高屈折率メラミンビーズ、ポリカーボネートビーズ、スチレンビーズ、架橋ポリスチレンビーズ、ポリ塩化ビニルビーズ、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ、シリコーンビーズ等が挙げられる。
隔壁35の形成方法としては、フォトリソグラフィー法、スクリーン印刷法、蒸着法、サンドブラスト法、転写法などの方法が挙げられる。高精細、高アスペクト比を有する隔壁を低コストで形成できる点からフォトリソグラフィー法による形成が望ましい。隔壁材料の構成樹脂としてアルカリ可溶性樹脂を選択し、光重合性モノマー、光重合開始剤、溶剤を添加することによって隔壁材料をネガ型フォトレジスト化したり、光重合性モノマーや光重合開始剤の代わりにジアゾナフトキノンなどの感光剤を添加することによってポジ型フォトレジスト化したりすることが可能であり、フォトリソグラフィーによってパターニングすることができる。
なお、隔壁35の開口部(蛍光体層一区画)の縦横サイズは、20μm×20μm程度から500μm×500μm程度が好ましい。
(カラーフィルター)
本実施形態の蛍光体基板20において、カラーフィルターは、光取り出し側の基板30と蛍光体層31R,31G,31Bとの間に設けられる。カラーフィルターとしては、従来のカラーフィルターを用いることが可能である。ここで、カラーフィルターを設けることによって、赤色サブ画素PR、緑色サブ画素PG、青色サブ画素PBの色純度を高める事が可能となり、表示装置100Aの色再現範囲を拡大する事ができる。
本実施形態の蛍光体基板20において、カラーフィルターは、光取り出し側の基板30と蛍光体層31R,31G,31Bとの間に設けられる。カラーフィルターとしては、従来のカラーフィルターを用いることが可能である。ここで、カラーフィルターを設けることによって、赤色サブ画素PR、緑色サブ画素PG、青色サブ画素PBの色純度を高める事が可能となり、表示装置100Aの色再現範囲を拡大する事ができる。
赤色蛍光体層31Rと対向する赤色カラーフィルター34Rは、外光の赤色蛍光体層31Rを励起する励起光を吸収する。このため、外光による赤色蛍光体層31Rの発光を低減・防止することが可能となり、コントラストの低下を低減または防止する事が出来る。また、赤色カラーフィルター34Rにより、赤色蛍光体層31Rにより吸収されず、透過してしまう励起光L1が外部に漏れ出す事を防止できる。このため、赤色蛍光体層31Rからの発光と励起光L1による混色による発光の色純度の低下を防止する事が可能となる。
同様に、緑色蛍光体層31Gと対向する緑色カラーフィルター34Gは、外光の緑色蛍光体層31Gを励起する励起光を吸収する。このため、外光による緑色蛍光体層31Gの発光を低減または防止することが可能となり、コントラストの低下を低減・防止する事が出来る。また、緑色カラーフィルター34Gにより、緑色蛍光体層31Gにより吸収されず、透過してしまう励起光L1が外部に漏れ出す事を防止できる。このため、緑色蛍光体層31Gからの発光と励起光L1による混色による発光の色純度の低下を防止する事が可能となる。
同様に、青色蛍光体層31Bと対向する青色カラーフィルター34Bは、外光の青色蛍光体層31Bを励起する励起光を吸収する。このため、外光による青色蛍光体層31Bの発光を低減または防止することが可能となり、コントラストの低下を低減・防止する事が出来る。また、青色カラーフィルター34B、により、青色蛍光体層31Bにより吸収されず、透過してしまう励起光L1が外部に漏れ出す事を防止できる。このため、青色蛍光体層3Bからの発光と励起光L1による混色による発光の色純度の低下を防止する事が可能となる。
[蛍光体基板]
以下、本実施形態の蛍光体基板20について、図5を参照して説明する。
図5は、第1実施形態の蛍光体基板20Aを示す断面図である。
本実施形態の蛍光体基板20Aの基本構成は、表示装置の第1実施形態に示された蛍光体基板と同様であり、隔壁35に囲まれた領域に設けられた蛍光体層31RA,31GA,31BAの形状が表示装置の第1実施形態における蛍光体基板と異なっている。
図5において、図4と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
以下、本実施形態の蛍光体基板20について、図5を参照して説明する。
図5は、第1実施形態の蛍光体基板20Aを示す断面図である。
本実施形態の蛍光体基板20Aの基本構成は、表示装置の第1実施形態に示された蛍光体基板と同様であり、隔壁35に囲まれた領域に設けられた蛍光体層31RA,31GA,31BAの形状が表示装置の第1実施形態における蛍光体基板と異なっている。
図5において、図4と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図5に示すように、本実施形態の蛍光体基板20Aにおいて、隔壁35に囲まれた領域の蛍光体層31RA,31GA,31BAの側断面形状は、凹型形状である。蛍光体層31RA,31GA,31BAの周辺部は、隔壁35の側面に沿って配置されている。蛍光体層31RA,31GA,31BAは、蛍光体層31RA,31GA,31BAの中央部の上面が平坦となっている。蛍光体層31RA,31GA,31BAの中央部の上面の高さは、隔壁35の高さの略半分の高さとなっている。一方、蛍光体層31RA,31GA,31BAの周辺部の高さは、隔壁35の高さの略同じ高さとなっている。
本実施形態の構成によれば、光源から画素に向かう励起光が隔壁35に吸収されたり、隔壁35を透過したりすることが抑制される。よって、光取出し効率を向上させることができる。
[表示装置:第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態の表示装置100Bについて、図6を参照して説明する。
図6は、第2実施形態の表示装置100Bの断面図である。
本実施形態の表示装置100Bの基本構成は、第1実施形態の表示装置と同様であり、隔壁35Bの構成が第1実施形態の表示装置と異なる。したがって、本実施形態では、表示装置100Bの基本構成の説明は省略し、隔壁35Bについて説明する。
以下、本発明の第2実施形態の表示装置100Bについて、図6を参照して説明する。
図6は、第2実施形態の表示装置100Bの断面図である。
本実施形態の表示装置100Bの基本構成は、第1実施形態の表示装置と同様であり、隔壁35Bの構成が第1実施形態の表示装置と異なる。したがって、本実施形態では、表示装置100Bの基本構成の説明は省略し、隔壁35Bについて説明する。
本実施形態の表示装置100Bにおいて、光散乱層37の上面には黒色層38が設けられている。これにより、光源22から射出された励起光の一部が黒色層38で吸収されるため、隣接画素への光漏れを抑制して混色が生じることを回避することができる。なお、黒色層38の厚みは光散乱層37の厚みよりも薄くなっている。例えば、黒色層38の厚みは0.01μm〜3μm程度となっている。また、黒色層38の幅は光散乱層37の上面の幅と同等の幅となっている。
なお、本実施形態においては、光散乱層37の上面に黒色層38が設けられ、光散乱層37の下面に光吸収層36が設けられているが、これに限らない。例えば、黒色層38が光散乱層37の上面のみに設けられ、光散乱層37の下面に光吸収層36が設けられていなくてもよい。
[表示装置:第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態の表示装置100Cについて、図7を参照して説明する。
図7は、第3実施形態の表示装置100Cの断面図である。
本実施形態の表示装置100Cの基本構成は第2実施形態の表示装置と同様であり、蛍光体層31R,31G,31Bの上面に平坦化層33が設けられた点、平坦化層33の上面にバンドパスフィルター32が設けられた点が第4実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、表示装置100Cの基本構成の説明は省略する。
以下、本発明の第3実施形態の表示装置100Cについて、図7を参照して説明する。
図7は、第3実施形態の表示装置100Cの断面図である。
本実施形態の表示装置100Cの基本構成は第2実施形態の表示装置と同様であり、蛍光体層31R,31G,31Bの上面に平坦化層33が設けられた点、平坦化層33の上面にバンドパスフィルター32が設けられた点が第4実施形態と異なる。したがって、本実施形態では、表示装置100Cの基本構成の説明は省略する。
本実施形態の表示装置100Cにおいて、蛍光体基板20Cの各蛍光体層31R,31G,31Bの上面には、平坦化層33が形成されている。平坦化層33および隔壁35Cの上面には、バンドパスフィルター32が設けられている。
光源22から励起光として青色光が射出される場合において、バンドパスフィルター32は、青色領域の光(波長435nm〜480nmの範囲内の光)を透過し、緑色から近赤外領域までの光(前記青色領域の波長の範囲外の光)を反射する機能を有する。バンドパスフィルター32は、例えば金や銀等の薄膜、あるいは誘電体多層膜によって構成される。
これにより、光源2から射出された青色光は、バンドパスフィルター32を透過し、蛍光体層31で波長変換して、緑色光や赤色光を発光させることができる。さらに、バンドパスフィルター32は、前記バンドパスフィルター32に向かう緑色光や赤色光を再び蛍光体層側に反射させるので、緑色光や赤色光を効率的に利用することができ、よりいっそうの光取出し効率の向上が期待できる。
なお、本実施形態においては、平坦化層33の上面にバンドパスフィルター32が設けられているが、これに限らない。例えば、平坦化層33を設けずに、バンドパスフィルター32を隔壁3の開口部に形成された各蛍光体層31R,31G,31Bの上面に設けられていてもよい。すなわち、バンドパスフィルター32は、光源基板21と蛍光体基板20Cとの間に設けられていればよい。
また、光源22から励起光として紫外光が射出される場合、バンドパスフィルター32は、紫外領域の光(波長360nm以上435nmの範囲内の光)を透過し、緑色から近赤外領域までの光(前記紫外領域の波長の範囲外の光)を反射する機能を有していてもよい。これにより、光源22から射出された紫外光はバンドパスフィルター32を透過し、蛍光体層31で波長変換して、緑色光や赤色光を発光させることができる。さらに、バンドパスフィルター32は、前記バンドパスフィルター32に向かう緑色光や赤色光を再び蛍光体層側に反射させるので、緑色光や赤色光を効率的に利用することができる。
(光源)
次に、上記実施形態に係る光源22について説明する。
蛍光体層31R,31G,31Bを励起する光源22としては、紫外光、青色光が好ましい。光源22としては、例えば、紫外LED、青色LED、紫外発光無機EL、青色発光無機EL、紫外発光有機EL、青色発光有機EL等が挙げられるが、本実施形態はこれらの光源に限定されるものではない。また、これらの光源22を直接スイッチングする事で、画像を表示する為の、発光のON/OFFをコントロールする事が可能である。また、蛍光体層31R,31G,31Bと光源22との間に、液晶の様なシャッター機能を有する層を配置し、それを、コントロールする事で発光のON/OFFをコントロールする事も可能である。
また、液晶の様なシャッター機能を有する層と光源22とを両方共ON/OFFをコントロールする事も可能である。
次に、上記実施形態に係る光源22について説明する。
蛍光体層31R,31G,31Bを励起する光源22としては、紫外光、青色光が好ましい。光源22としては、例えば、紫外LED、青色LED、紫外発光無機EL、青色発光無機EL、紫外発光有機EL、青色発光有機EL等が挙げられるが、本実施形態はこれらの光源に限定されるものではない。また、これらの光源22を直接スイッチングする事で、画像を表示する為の、発光のON/OFFをコントロールする事が可能である。また、蛍光体層31R,31G,31Bと光源22との間に、液晶の様なシャッター機能を有する層を配置し、それを、コントロールする事で発光のON/OFFをコントロールする事も可能である。
また、液晶の様なシャッター機能を有する層と光源22とを両方共ON/OFFをコントロールする事も可能である。
光源22としては、公知の紫外LED、青色LED、紫外発光無機EL、青色発光無機EL、紫外発光有機EL、青色発光有機EL等が使用可能である。光源22としては、特に限定されるものではなく、公知の材料、公知の製造方法で作製する事が可能である。ここで、紫外光としては、主発光ピークが360nm〜435nm未満の発光が好ましく、青色光としては、主発光ピークが435nm〜480nmの発光が好ましい。光源22は、指向性を有していることが望ましい。指向性とは、光の強度が方向によって異なる性質をいう。指向性は、光が蛍光体層に入射する時点で有していればよい。光源22は、平行光を蛍光体層に入射させることが望ましい。
光源22の指向性の程度としては半値幅±30度以下、より好ましくは±10度以下が良い。半値幅30度よりも大きい場合、バックライトから射出された光が所望の画素以外に入射して所望外の蛍光体を励起することにより色純度やコントラストを低下させるためである。
以下、光源22に好適に利用可能なものの一例として、光源22Aについて説明する。
(LED)
図8に示すように、LED(発光ダイオード)を光源22Aとして用いることができる。LEDとしては、公知のLEDを用いる事が可能で、例えば、紫外発光無機LED、青色発光無機LEDが好適である。これらのLEDは、例えば、基板39の一面に第1のバッファ層43、n型コンタクト層44、第2のn型クラッド層45、第1のn型クラッド層46、活性層47、第1のp型クラッド層48、第2のp型クラッド層49、第2のバッファ層40が順次積層され、n型コンタクト層44上に陰極42が形成され、第2のバッファ層40上に陽極41が形成された構成の光源22Aである。なお、LEDの具体的な構成は前記のものに限ることはない。
図8に示すように、LED(発光ダイオード)を光源22Aとして用いることができる。LEDとしては、公知のLEDを用いる事が可能で、例えば、紫外発光無機LED、青色発光無機LEDが好適である。これらのLEDは、例えば、基板39の一面に第1のバッファ層43、n型コンタクト層44、第2のn型クラッド層45、第1のn型クラッド層46、活性層47、第1のp型クラッド層48、第2のp型クラッド層49、第2のバッファ層40が順次積層され、n型コンタクト層44上に陰極42が形成され、第2のバッファ層40上に陽極41が形成された構成の光源22Aである。なお、LEDの具体的な構成は前記のものに限ることはない。
(有機EL素子)
図9に示すように、有機EL素子を光源22Bとして用いることができる。本実施形態で用いられる有機EL素子は、公知の有機ELを用いる事が可能である。有機EL素子22Bは、例えば、基板39の一面に陽極51、正孔注入層53、正孔輸送層54、発光層55、正孔防止層56、電子輸送層57、電子注入層58、陰極59が順次積層された構成の光源22Bである。陽極51の端面を覆うようにエッジカバー52が形成されている。
図9に示すように、有機EL素子を光源22Bとして用いることができる。本実施形態で用いられる有機EL素子は、公知の有機ELを用いる事が可能である。有機EL素子22Bは、例えば、基板39の一面に陽極51、正孔注入層53、正孔輸送層54、発光層55、正孔防止層56、電子輸送層57、電子注入層58、陰極59が順次積層された構成の光源22Bである。陽極51の端面を覆うようにエッジカバー52が形成されている。
有機EL素子23Bとしては、陽極51と陰極59との間に少なくとも有機発光材料からなる発光層(有機発光層)55を含む有機EL層を含んでいればよく、具体的な構成は前記のものに限ることはない。なお、以下の説明では、正孔注入層53から電子注入層58までの層を有機EL層と称することがある。
有機EL素子22Bは、図4に示した赤色サブ画素PR、緑色サブ画素PG、青色サブ画素PBの各々に対応してマトリクス状に設けられ、個別にオン/オフが制御されるようになっている。
複数の有機EL素子2Bの駆動方法は、アクティブマトリクス駆動でもよいし、パッシブマトリクス駆動でもよい。
複数の有機EL素子2Bの駆動方法は、アクティブマトリクス駆動でもよいし、パッシブマトリクス駆動でもよい。
(無機EL素子)
図10に示すように、無機EL素子を光源22Cとして用いることができる。無機EL素子としては、公知の無機EL素子を用いる事が可能で、例えば、紫外発光無機EL素子、青色発光無機EL素子が好適である。これらの無機EL素子は、例えば、基板39の一面に第1電極61、第1誘電体層62、発光層63、第2誘電体層64、および第2電極65が順次積層された構成の光源22Cである。なお、無機EL素子の具体的な構成は前記のものに限定されるものではない。
図10に示すように、無機EL素子を光源22Cとして用いることができる。無機EL素子としては、公知の無機EL素子を用いる事が可能で、例えば、紫外発光無機EL素子、青色発光無機EL素子が好適である。これらの無機EL素子は、例えば、基板39の一面に第1電極61、第1誘電体層62、発光層63、第2誘電体層64、および第2電極65が順次積層された構成の光源22Cである。なお、無機EL素子の具体的な構成は前記のものに限定されるものではない。
[表示装置:第4実施形態]
図11は、第4実施形態の表示装置200の断面模式図である。表示装置200は、蛍光体基板20DとLED光源から成る光源基板21Dとの間に、光学部材である液晶素子70を装入した構成例である。図11において、図4に示す第1実施形態の表示装置100と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図11は、第4実施形態の表示装置200の断面模式図である。表示装置200は、蛍光体基板20DとLED光源から成る光源基板21Dとの間に、光学部材である液晶素子70を装入した構成例である。図11において、図4に示す第1実施形態の表示装置100と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
また、LED光源基板21Dの積層構造は、図8に示したものと同様であり、共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。また、液晶素子70は、一対の電極73,74を用いて液晶層78に印加する電圧を画素毎に制御可能な構成とされ、光源全面から射出された光の透過率を画素毎に制御する。すなわち、液晶素子70は、LED光源基板21Dからの光を画素毎に選択的に透過させる光シャッターとしての機能を有するようになっている。
本実施形態の液晶素子70は、公知の液晶素子を用いることが可能であり、例えば一対の偏光板71,72と、電極73,74と、配向膜75,76と、基板77と、を有し、配向膜75,76間に液晶層78が挟持されている。さらに、液晶セルと一方の偏光板71,72との間に光学異方性層が1枚配置されるか、または、液晶セルと双方の偏光板71,72との間に光学異方性層が2枚配置されることもある。
液晶セルの種類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TNモード、VAモード、OCBモード、IPSモード、ECBモードなどが挙げられる。また、液晶素子70は、パッシブ駆動でも良いし、TFT等のスイッチング素子を用いたアクティブ駆動でもよい。
蛍光体基板20Dと液晶素子70とLED光源素子基板21Dとは、接着剤層24を介して接合され、一体化されている。すなわち、蛍光体基板20Dの蛍光体層31R,31G,31Bが形成された面と液晶素子70の偏光板71とが接着剤層24を介して貼り合わされ、LED光源素子基板21DのLEDが形成された面と液晶素子70の偏光板72とが接着剤層24を介して貼り合わされている。
偏光板71,72としては、少なくとも一方が、波長435nm以上480nm以下における消光比が10000以上であることが好ましい。消光比は、例えばグラントムソンプリズムを用いた回転検光子法によって測定することができる。消光比とは、偏光板71と偏光板72のそれぞれに固有の性能として表され、以下のように定義される。
消光比=(偏光板透過軸方向の偏光透過率)/(偏光板吸収軸方向の偏光透過率)
なお、偏光透過率とは、グラントムソンプリズムを用いて、理想的な偏光光を入射したときの透過率を指す。
消光比=(偏光板透過軸方向の偏光透過率)/(偏光板吸収軸方向の偏光透過率)
なお、偏光透過率とは、グラントムソンプリズムを用いて、理想的な偏光光を入射したときの透過率を指す。
ところで、従来の液晶では、コントラストや透過率は主に550nmの領域に対して最適設計することが一般的であり、従来の液晶で使われているヨウ素偏光板の490nm以下の短波長領域における消光比は2000〜3000程度となっている(緑色領域、赤色領域での消光比は10000程度)。これに対して、本実施形態に係る青色光バックライトを使用する青色励起方式ディスプレイ用の偏光板では、青色領域に対して最適設計をすることができるため、青色領域での消光比を10000以上である偏光板を使用する。
このように、消光比が高い偏光板を使用することによって、パネルのコントラストを高めることができる。また、消光比の高い偏光板では透過率が高いため、バックライトの光利用効率を高めることができ、低消費電力化を図ることができる。
[表示装置:第5実施形態]
図12は、第5実施形態の表示装置300の断面模式図である。表示装置300は、蛍光体基板20Eと有機EL素子光源から成る有機EL素子光源基板21Eとを積層した構成例である。図12において、第1実施形態の表示装置100Aと共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
有機EL素子光源基板21Eは、基板39上の一方の面に設けられ、第一電極81と第二電極82の間に、有機層83が挟持されてなる有機エレクトロルミネッセンス部(以下、「有機EL部」と言う。)84と、有機EL部84を封止する封止膜85から成る。
図12は、第5実施形態の表示装置300の断面模式図である。表示装置300は、蛍光体基板20Eと有機EL素子光源から成る有機EL素子光源基板21Eとを積層した構成例である。図12において、第1実施形態の表示装置100Aと共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
有機EL素子光源基板21Eは、基板39上の一方の面に設けられ、第一電極81と第二電極82の間に、有機層83が挟持されてなる有機エレクトロルミネッセンス部(以下、「有機EL部」と言う。)84と、有機EL部84を封止する封止膜85から成る。
第一電極82は、基板39の一方の面に設けられ、反射電極91と、反射電極91上に設けられた透明電極92とから構成されている。
有機層83は、第一電極82側から第二電極86側に向かって順に積層された、正孔注入層93、正孔輸送層94、有機発光層95、電子輸送層96および電子注入層97から構成されている。
有機層83は、第一電極82側から第二電極86側に向かって順に積層された、正孔注入層93、正孔輸送層94、有機発光層95、電子輸送層96および電子注入層97から構成されている。
蛍光体基板20Eと有機EL素子光源基板21Eとは、接着剤層24を介して接合され、一体化されている。すなわち、蛍光体基板20Eの蛍光体層31R,31G,31Bが形成された面と、有機EL素子光源基板21Eの発光面とが接着剤層24を介して貼り合わされている。
[電子機器]
前記実施形態の表示装置を備えた電子機器の例として、図13Aに示す携帯電話機、図13Bに示すテレビ受信装置などが挙げられる。
図13Aに示す携帯電話機400は、本体410、表示部420、音声入力部430、音声出力部440、アンテナ450、操作スイッチ460等を備えており、表示部420に前記実施形態の表示装置が用いられている。
図13Bに示すテレビ受信装置500は、本体キャビネット510、表示部520、スピーカー530、スタンド540等を備えており、表示部520に前記実施形態の表示装置が用いられている。
このような電子機器においては、前記実施形態の表示装置が用いられているため、表示品位に優れた電子機器を実現することができる。
前記実施形態の表示装置を備えた電子機器の例として、図13Aに示す携帯電話機、図13Bに示すテレビ受信装置などが挙げられる。
図13Aに示す携帯電話機400は、本体410、表示部420、音声入力部430、音声出力部440、アンテナ450、操作スイッチ460等を備えており、表示部420に前記実施形態の表示装置が用いられている。
図13Bに示すテレビ受信装置500は、本体キャビネット510、表示部520、スピーカー530、スタンド540等を備えており、表示部520に前記実施形態の表示装置が用いられている。
このような電子機器においては、前記実施形態の表示装置が用いられているため、表示品位に優れた電子機器を実現することができる。
また、本発明の一実施形態に係る表示装置は、例えば、図14Aに示す携帯型ゲーム機に適用できる。図14Aに示す携帯型ゲーム機600は、操作ボタン610、LEDランプ620、筐体630、表示部640、赤外線ポート650等を備えている。
そして、表示部640として本発明の一実施形態に係る表示装置が好適に適用できる。本発明の一実施形態に係る表示装置を携帯型ゲーム機600の表示部640に適用することによって、少ない消費電力で高いコントラストの映像を表示することができる。
そして、表示部640として本発明の一実施形態に係る表示装置が好適に適用できる。本発明の一実施形態に係る表示装置を携帯型ゲーム機600の表示部640に適用することによって、少ない消費電力で高いコントラストの映像を表示することができる。
また、本発明の一実施形態に係る表示装置は、例えば、図14Bに示すノートパソコンに適用できる。図14Bに示すノートパソコン700は、キーボード710、ポインティングデバイス720、筐体730、表示部740、カメラ750、外部接続ポート760、電源スイッチ770等を備えている。そして、このノートパソコン700の表示部740として本発明の一実施形態に係る表示装置が好適に適用できる。本発明の一実施形態に係る表示装置をノートパソコン700の表示部740に適用することによって、高いコントラストの映像を表示することが可能なノートパソコン700を実現できる。
また、本発明の一実施形態に係る表示装置は、例えば、図15Aに示すシーリングライトに適用できる。図15Aに示すシーリングライト800は、照明部810、吊具820、及び電源コード830等を備えている。そして、照明部810として本発明の一実施形態に係る表示装置が好適に適用できる。本発明の一実施形態に係る表示装置をシーリングライト800の照明部810に適用することによって、自在な色調の照明光を得ることができ、光演出性の高い照明器具を実現することができる。また、均一な照度で色純度の高い面発光が可能な照明器具を実現することができる。
また、本発明の一実施形態に係る表示装置は、例えば、図15Bに示す照明スタンドに適用できる。図15Bに示す照明スタンド900は、照明部910、スタンド920、電源スイッチ930、及び電源コード940等を備えている。そして、照明部910として本発明の一実施形態に係る表示装置が好適に適用できる。本発明の一実施形態に係る表示装置を照明スタンド900の照明部910に適用することによって、自在な色調の照明光を得ることができ、光演出性の高い照明器具を実現することができる。また、均一な照度で色純度の高い面発光が可能な照明器具を実現することができる。
さらに、本発明の一実施形態に係る表示装置は、例えば、図16に示すタブレット端末に適用できる。図16に示すタブレット端末1000は、表示部(タッチパネル)1010、カメラ1020および筐体1030等を備えている。
そして、表示部1010として本発明の一実施形態に係る表示装置を好適に適用できる。本発明の一実施形態に係る表示装置をタブレット端末1000の表示部1010に適用することによって、低消費電力で視野角の広い良好な映像を表示することができる。
そして、表示部1010として本発明の一実施形態に係る表示装置を好適に適用できる。本発明の一実施形態に係る表示装置をタブレット端末1000の表示部1010に適用することによって、低消費電力で視野角の広い良好な映像を表示することができる。
[LEDパッケージ]
本発明の一実施形態に係る蛍光体基板は、例えば、図17に示すLEDパッケージに適用できる。図17に示すLEDパッケージ1100は、基板1110に電極パターン1120a、1120bがそれぞれ形成され、その上にはLEDチップ1130が実装されワイヤ1140等で上記電極パターン1120a、1120bに電気的に連結される。上記基板1110上にLEDチップ1130を内蔵するよう反射フレーム1150が装着され、上記反射フレーム1150の内側には反射層1160が形成される。
本発明の一実施形態に係る蛍光体基板は、例えば、図17に示すLEDパッケージに適用できる。図17に示すLEDパッケージ1100は、基板1110に電極パターン1120a、1120bがそれぞれ形成され、その上にはLEDチップ1130が実装されワイヤ1140等で上記電極パターン1120a、1120bに電気的に連結される。上記基板1110上にLEDチップ1130を内蔵するよう反射フレーム1150が装着され、上記反射フレーム1150の内側には反射層1160が形成される。
上記反射層1160は高反射率を有するアルミニウム(Al)及び/または銀(Ag)などが蒸着またはペインティングされ反射面を形成する。さらに、上記反射フレーム1150の内側のLEDチップ1130が装着される空間には蛍光体層1170が形成されるが、これは透明な樹脂に蛍光体1180aと低屈折率微粒子1180bと拡散剤1180c等を含み、上記LEDチップ1130を密封するようになる。本発明の一実施形態に係る蛍光体をLEDパッケージ1100に適用することによって、低消費電力で高輝度のLEDパッケージを実現することができる。
以下、実施例および比較例によって本発明の態様をさらに詳細に説明するが、本発明の態様はこれらの実施例に限定されるものではない。
(比較例1)
基板として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
基板として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
緑色蛍光体層の形成工程においては、クマリン545T、0.1gに、PMMA、10wt%を溶解したトルエン溶液100gを加え、加熱攪拌して緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、スピナーを用いて、基板上に塗布した。引き続き真空オーブン(100℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.50の緑色蛍光体層を形成し、蛍光体基板とした。
最後に、全光束測定システム(大塚電子社製ハーフムーン)を用いて、波長460nmの励起光をこの蛍光体基板の蛍光層側より照射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は12.0%であった。
(実施例1−1)
基板として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
基板として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
緑色蛍光体層の形成工程においては、クマリン545T、0.1gに、PMMA、10wt%を溶解したトルエン溶液100gを加えて加熱攪拌後、屈折率1.21の粒径20nmの中空シリカ微粒子40gを添加し、緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、スピナーを用いて、基板上に塗布した。引き続き真空オーブン(100℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.26の緑色蛍光体層を形成し、蛍光体基板とした。
最後に、全光束測定システム(大塚電子社製ハーフムーン)を用いて、波長460nmの励起光をこの蛍光体基板の蛍光層側より照射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は20.1%であった。比較例1に対して、1.7倍の光取出し効率の向上が実現できた。
(実施例1−2)
基板として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
基板として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
緑色蛍光体層の形成工程においては、ルモゲンイエローF083、0.1gに、PMMA、10wt%を溶解したトルエン溶液100gを加えて加熱攪拌後、屈折率1.21の粒径20nmの中空シリカ微粒子40gを添加し、緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、スピナーを用いて、基板上に塗布した。引き続き真空オーブン(100℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、緑色蛍光体層を形成し、蛍光体基板とした。
最後に、全光束測定システム(大塚電子社製ハーフムーン)を用いて、波長460nmの励起光をこの蛍光体基板の蛍光層側より照射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は21.5%であった。比較例1に対して、1.8倍の光取出し効率の向上が実現できた。
(比較例2)
比較例1に記載の方法と同様の方法で蛍光体基板を作成した。
蛍光体基板の上に、波長460nmの光の透過率が85%であり、波長480nm以上の可視光の透過率が5%以下であるバンドパスフィルターを、熱硬化性透明エラストマーを用いて貼り合わせた。
比較例1に記載の方法と同様の方法で蛍光体基板を作成した。
蛍光体基板の上に、波長460nmの光の透過率が85%であり、波長480nm以上の可視光の透過率が5%以下であるバンドパスフィルターを、熱硬化性透明エラストマーを用いて貼り合わせた。
最後に、全光束測定システム(大塚電子社製ハーフムーン)を用いて、波長460nmの励起光をこの蛍光体基板の蛍光層側より照射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は22.8%であった。
(実施例2−1)
実施例1−1に記載の方法と同様の方法で蛍光体基板を作成した。
蛍光体基板の上に、波長460nmの光の透過率が85%であり、波長480nm以上の可視光の透過率が5%以下であるバンドパスフィルターを、熱硬化性透明エラストマーを用いて貼り合わせた。
実施例1−1に記載の方法と同様の方法で蛍光体基板を作成した。
蛍光体基板の上に、波長460nmの光の透過率が85%であり、波長480nm以上の可視光の透過率が5%以下であるバンドパスフィルターを、熱硬化性透明エラストマーを用いて貼り合わせた。
最後に、全光束測定システム(大塚電子社製ハーフムーン)を用いて、波長460nmの励起光をこの蛍光体基板の蛍光層側より照射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は45.3%であった。
(実施例2−2)
実施例1−2に記載の方法と同様の方法で蛍光体基板を作成した。
蛍光体基板の上に、波長460nmの光の透過率が85%であり、波長480nm以上の可視光の透過率が5%以下であるバンドパスフィルターを、熱硬化性透明エラストマーを用いて貼り合わせた。
実施例1−2に記載の方法と同様の方法で蛍光体基板を作成した。
蛍光体基板の上に、波長460nmの光の透過率が85%であり、波長480nm以上の可視光の透過率が5%以下であるバンドパスフィルターを、熱硬化性透明エラストマーを用いて貼り合わせた。
最後に、全光束測定システム(大塚電子社製ハーフムーン)を用いて、波長460nmの励起光をこの蛍光体基板の蛍光層側より照射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は45.9%であった。
(比較例3)
図18Aに示すように、基板1201として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
図18Aに示すように、基板1201として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
まず、黒色隔壁材料として、東京応化製BKレジストをスピンコーターを用いて塗布した。その後、70℃で15分間プリベークして膜厚1μmの塗膜を形成した。この塗膜に所望の画像パターンが形成できるようなマスク(画素ピッチ500μm、線幅50μm)を被せてi線(100mJ/cm2)を照射し、露光した。次いで、現像液として炭酸ナトリウム水溶液を用いて現像し、純水でリンス処理を行い、画素パターン状の構造物1208を得た。
続いて、隔壁1204の材料として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ルチル型酸化チタン、光重合開始剤、芳香族系溶剤からなる白色感光性組成物を攪拌混合してネガ型レジストとした。
次に、基板1201上に、ネガ型レジストをスピンコーターを用いて塗布した。その後、80℃で10分間プリベークして膜厚50μmの塗膜を形成した。この塗膜に所望の画像パターンが形成できるようなマスク(画素ピッチ500μm、線幅50μm)を被せてi線(300mJ/cm2)を照射し、露光した。次いで、アルカリ現像液を用いて現像して画素パターン状の構造物を得た。引き続き、熱風循環式乾燥炉を用い、140℃で60分間ポストベークしてドットを仕切る隔壁1204を作製した。
次に、図18Bに示すように、隔壁1204によって区画された領域に、赤色カラーフィルター1209R、緑色カラーフィルター1209G、青色カラーフィルター1209Bをパターン形成した。
次に、図18Cないし図18Eに示すように、実施例1と同様に、隔壁1203によって区画された領域に、赤色蛍光体層1221、緑色蛍光体層1222、青色光散乱層1223をパターン形成した。
赤色蛍光体層1221の形成工程においては、まず、赤色蛍光体ローダミン6G、0.01gに、10wt%のポリスチレンを溶解したジクロロベンゼン溶液100gを加え、加熱攪拌して赤色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した赤色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.50の赤色蛍光体層1221をパターン形成した(図18C)。
次に、作製した赤色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.50の赤色蛍光体層1221をパターン形成した(図18C)。
緑色蛍光体層1222の形成工程においては、まず、クマリン6、0.01gに、10wt%のポリスチレンを溶解したジクロロベンゼン溶液100gを加え、加熱攪拌して緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.50の緑色蛍光体層1222をパターン形成した(図18D)。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.50の緑色蛍光体層1222をパターン形成した(図18D)。
青色光散乱層1223の形成工程においては、まず、光散乱粒子である平均粒径200nmの酸化チタン5gをバインダー樹脂である帝人デュポン(株)製樹脂「LuxPrint 8155」30gに加えて、自動乳鉢で30分間よくすり混ぜた後、プライミクス製分散攪拌装置「フィルミックス40−40型」を用いて15分間攪拌して、青色光散乱層形成用塗液とした。
次に、作製した青色光散乱層形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.60の青色蛍散乱体層をパターン形成した。(図18E)。
以上により蛍光体基板1240を完成させた。
以上により蛍光体基板1240を完成させた。
図19は、比較例3の表示装置1300を示す断面図である。
表示装置1300は、バックライト1312と液晶基板1390と蛍光体基板1240とから成っている。
バックライト1312は光源1313と、導光板1314と、を備えている。光源1313としては半値幅10度の指向性を有する青色LED(ピーク波長450nm)を用いた。
表示装置1300は、バックライト1312と液晶基板1390と蛍光体基板1240とから成っている。
バックライト1312は光源1313と、導光板1314と、を備えている。光源1313としては半値幅10度の指向性を有する青色LED(ピーク波長450nm)を用いた。
液晶基板1390は、第1偏光板1391と、第1基板1393と、液晶層1398と、第2基板1394と、第2偏光板1392と、を備えている。第1偏光板1391及び第2偏光板1392は、波長435nm以上480nm以下における消光比が12000である。液晶の駆動は、TFTを用いたアクティブマトリクス駆動方式である。液晶基板1390の画素は、ブラックマトリクス1395によって区画されている。
また、青色領域の光を透過し、緑色から近赤外領域までの光を反射するバンドパスフィルター1315を、第1接着剤層1321を介して第1編光板1391に貼り合わせた。
更に、上記方法で作成した蛍光体基板1240を、第2接着剤層1322を介してバンドパスフィルター1315を設けた液晶基板1390に貼り合わせた。第1接着剤層1321、第2接着剤層1322としては、熱硬化性透明エラストマーを用いた。
最後に、全光束測定システム(大塚電子社製ハーフムーン)を用いて、波長460nmの励起光をこの蛍光体基板の蛍光層側より照射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は19.6%であった。
(実施例3−1)
基板101として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
基板101として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
まず、黒色隔壁材料として、東京応化製BKレジストをスピンコーターを用いて塗布した。その後、70℃で15分間プリベークして膜厚1μmの塗膜を形成した。この塗膜に所望の画像パターンが形成できるようなマスク(画素ピッチ500μm、線幅50μm)を被せてi線(100mJ/cm2)を照射し、露光した。次いで、現像液として炭酸ナトリウム水溶液を用いて現像し、純水でリンス処理を行い、画素パターン状の構造物102を得た。
続いて、隔壁1204の材料として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ルチル型酸化チタン、光重合開始剤、芳香族系溶剤からなる白色感光性組成物を攪拌混合してネガ型レジストとした。
次に、基板1201上に、ネガ型レジストをスピンコーターを用いて塗布した。その後、80℃で10分間プリベークして膜厚50μmの塗膜を形成した。この塗膜に所望の画像パターンが形成できるようなマスク(画素ピッチ500μm、線幅50μm)を被せてi線(300mJ/cm2)を照射し、露光した。次いで、アルカリ現像液を用いて現像して画素パターン状の構造物を得た。引き続き、熱風循環式乾燥炉を用い、140℃で60分間ポストベークしてドットを仕切る隔壁1204を作製した。
比較例1と同様に、隔壁1204によって区画された領域に、赤色蛍光体層1209R、緑色蛍光体層1209G、青色光散乱層1209Bをパターン形成した。
赤色蛍光体層1209Rの形成工程においては、まず、赤色蛍光体ローダミン6G、0.01gに、10wt%のポリスチレンを溶解したジクロロベンゼン溶液100gを加え、更に屈折率1.21の粒径20nmの中空シリカを40g添加し、加熱攪拌して赤色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した赤色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.50の赤色蛍光体層1209Rをパターン形成した。
次に、作製した赤色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.50の赤色蛍光体層1209Rをパターン形成した。
緑色蛍光体層1209Gの形成工程においては、まず、クマリン6、0.01gに、10wt%のポリスチレンを溶解したジクロロベンゼン溶液100gを加え、更に屈折率1.21の粒径20nmの中空シリカを40g添加し、加熱攪拌して緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.50の緑色蛍光体層1209Gをパターン形成した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.50の緑色蛍光体層1209Gをパターン形成した。
青色光散乱層1209Bの形成工程においては、まず、光散乱粒子である平均粒径200nmの酸化チタン5gをバインダー樹脂である帝人デュポン(株)製樹脂「LuxPrint 8155」30gに加え、更に屈折率1.21の粒径20nmの中空シリカを10g添加し、自動乳鉢で30分間よくすり混ぜた後、プライミクス製分散攪拌装置「フィルミックス40−40型」を用いて15分間攪拌して、青色光散乱層形成用塗液とした。
次に、作製した青色光散乱層形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.60の青色蛍散乱体層1209Bをパターン形成した。
以上により蛍光体基板を完成させた。
以上により蛍光体基板を完成させた。
比較例3に示したのと同様のLEDバックライト1312と、液晶素子1390とバンドパスフィルターを上記蛍光体基板を貼り合わせて表示装置とした。
最後に、全光束測定システム(大塚電子社製ハーフムーン)を用いて、波長460nmの励起光をこの蛍光体基板の蛍光層側より照射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は38.7%であった。
(実施例3−2)
基板1201として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
基板1201として、0.7mmのガラスを用いた。これを水洗後、純水超音波洗浄10分、アセトン超音波洗浄10分、イソプロピルアルコール蒸気洗浄5分を行い、100℃にて1時間乾燥させた。
まず、黒色隔壁材料として、東京応化製BKレジストをスピンコーターを用いて塗布した。その後、70℃で15分間プリベークして膜厚1μmの塗膜を形成した。この塗膜に所望の画像パターンが形成できるようなマスク(画素ピッチ500μm、線幅50μm)を被せてi線(100mJ/cm2)を照射し、露光した。次いで、現像液として炭酸ナトリウム水溶液を用いて現像し、純水でリンス処理を行い、画素パターン状の構造物102を得た。
続いて、隔壁1204の材料として、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ルチル型酸化チタン、光重合開始剤、芳香族系溶剤からなる白色感光性組成物を攪拌混合してネガ型レジストとした。
次に、基板1201上に、ネガ型レジストをスピンコーターを用いて塗布した。その後、80℃で10分間プリベークして膜厚50μmの塗膜を形成した。この塗膜に所望の画像パターンが形成できるようなマスク(画素ピッチ500μm、線幅50μm)を被せてi線(300mJ/cm2)を照射し、露光した。次いで、アルカリ現像液を用いて現像して画素パターン状の構造物を得た。引き続き、熱風循環式乾燥炉を用い、140℃で60分間ポストベークしてドットを仕切る隔壁1204を作製した。
比較例1と同様に、隔壁1204によって区画された領域に、赤色蛍光体層1209R、緑色蛍光体層1209G、青色光散乱層1209Bをパターン形成した。
赤色蛍光体層1209Rの形成工程においては、まず、ルモゲンレッドF305、0.05gに、10wt%のポリスチレンを溶解したトルエン溶液100gを加え、更に屈折率1.21の粒径20nmの中空シリカを40g添加し、加熱攪拌して赤色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した赤色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、赤色蛍光体層1209Rをパターン形成した。
緑色蛍光体層1209Gの形成工程においては、まず、ルモゲンイエローF083、0.05gに、10wt%のポリスチレンを溶解したトルエン溶液100gを加え、更に屈折率1.21の粒径20nmの中空シリカを40g添加し、加熱攪拌して緑色蛍光体形成用塗液を作製した。
次に、作製した緑色蛍光体形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、緑色蛍光体層1209Gをパターン形成した。
青色光散乱層1209Bの形成工程においては、まず、光散乱粒子である平均粒径200nmの酸化チタン5gをバインダー樹脂である帝人デュポン(株)製樹脂「LuxPrint 8155」30gに加え、更に屈折率1.21の粒径20nmの中空シリカを10g添加し、自動乳鉢で30分間よくすり混ぜた後、プライミクス製分散攪拌装置「フィルミックス40−40型」を用いて15分間攪拌して、青色光散乱層形成用塗液とした。
次に、作製した青色光散乱層形成用塗液を、ディスペンサー手法で、隔壁1204で区画された領域にパターン塗布した。引き続き真空オーブン(200℃、10mmHgの条件)で4時間加熱乾燥し、屈折率1.60の青色蛍散乱体層1209Bをパターン形成した。
以上により蛍光体基板を完成させた。
以上により蛍光体基板を完成させた。
比較例3に示したのと同様のLEDバックライト1312と、液晶素子1390とバンドパスフィルターを上記蛍光体基板を貼り合わせて表示装置とした。
最後に、全光束測定システム(大塚電子社製ハーフムーン)を用いて、波長460nmの励起光をこの蛍光体基板の蛍光層側より照射して蛍光体基板の前面での光取り出し効率を測定した。その結果、光取り出し効率は39.9%であった。
本発明のいくつかの態様は、蛍光体基板、表示装置及び電子機器の分野に利用することができる。
10 蛍光材料、11 蛍光体、12 微粒子、20 蛍光体基板、100 表示装置。
Claims (18)
- 蛍光体と、微粒子とを含む蛍光材料。
- 前記微粒子は前記蛍光体よりも屈折率が小さい請求項1記載の蛍光材料。
- 前記微粒子の屈折率は、1.0よりも大きく、1.3よりも小さい請求項1または2記載の蛍光材料。
- 前記蛍光体は、ペリレン系色素またはクマリン系色素である請求項1ないし3いずれか1項記載の蛍光材料。
- 前記微粒子は多孔質粒子または中空粒子である請求項1に項記載の蛍光材料。
- 請求項1に記載の蛍光材料を含む蛍光塗料。
- 請求項1に記載の蛍光材料を含む蛍光体基板。
- 光透過性の基板と、前記蛍光体と、前記基板および前記蛍光体よりも小さな屈折率を有する前記微粒子とを少なくとも備える請求項7記載の蛍光体基板。
- 蛍光の出射側を成す前記基板と、前記蛍光体との間にカラーフィルターを更に含む請求項7記載の蛍光体基板。
- 請求項7に記載の蛍光体基板を用いた電子機器。
- 請求項7に記載の蛍光体基板と、前記蛍光体を励起して蛍光を生じさせる励起光源とを備える電子機器。
- 前記励起光源は、紫外光または青色光を発する有機エレクトロルミネッセンス素子である請求項11記載の電子機器。
- 前記励起光源は、紫外光LEDまたは青色光LEDである請求項12記載の電子機器。
- 前記励起光源と前記蛍光体基板の間に、前記励起光源から前記蛍光体基板に入射する励起光を制御する液晶層を更に配した請求項11に記載の電子機器。
- 前記励起光源と前記蛍光体基板の間に、特定波長の光のみを透過し、前記特定波長以外の光を反射させるバンドパスフィルターを更に有する請求項11に記載の電子機器。
- 前記蛍光体基板は複数の画素に区画され、赤色発光する赤色画素と、緑色に発光する緑色画素とを少なくとも有する請求項11に記載の電子機器。
- 前記赤色画素、前記緑色画素の一方、または両方の側面における少なくとも一部が光散乱性の隔壁によって囲まれている請求項16に記載の電子機器。
- 請求項1に記載の蛍光材料を含むLEDパッケージ。
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