JP2019040179A - 積層体、および積層体を含む表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色変換方式に適用可能であり、色純度に優れた色を与えることが可能な積層体、およびこの積層体を含む表示装置を提供する【解決手段】基板、基板の第１の面側に位置する波長変換層、および基板の第１の面側に位置し、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有するカラーフィルタを備える積層体が開示される。波長変換層とカラーフィルタの少なくとも一方は、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散するように構成される。【選択図】図４

Description

本発明は、光の波長変換が可能な積層体、およびこれを含む表示装置に関する。

表示装置の代表例として液晶表示装置や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などが知られている。表示装置は基板上に三原色、すなわち赤色、緑色、青色のいずれかを与える画素をそれぞれ複数有しており、これらの画素を適宜駆動することにより、フルカラー表示が行われる。

フルカラー表示を行う方式は、三色方式（塗り分け方式）、白色方式（白＋カラーフィルタ方式）、および色変換方式に大別される。三色方式は有機ＥＬ表示装置で多用される方式であり、画素ごとに異なる発光を与える発光層が設置され、発光層からの発光が直接映像形成に利用される。白色方式は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置のいずれにも適用可能な方法であり、白色発光素子や白色を与えるバックライトからの光をカラーフィルタを用いて調整する方式である。この方式により、画素ごとにカラーフィルタの光学特性に基づく光を得ることができる。色変換方式では、青色発光素子、あるいは青色を与えるバックライトなどの光源からの光を励起光として用い、緑色、あるいは赤色に発光する蛍光材料から得られる緑色発光、赤色発光、ならびに光源からの青色発光を組み合わせることでフルカラー表示が行われる。例えば特許文献１、２では、色変換方式が採用された液晶表示装置が開示されている。

特開２０１６−５８５８６号公報 特開２０１６−２１２３４８号公報

本発明の実施形態の一つは、色変換方式のフルカラー表示に適用可能であり、色純度に優れた光を単色光減から取り出すことを可能にする積層体、およびこの積層体を含む表示装置を提供することを課題の一つとする。

本発明の実施形態の一つは、基板、基板の第１の面側に位置する波長変換層、および基板の第１の面側に位置し、波長変換層と重なり、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有するカラーフィルタを備える積層体である。波長変換層とカラーフィルタの少なくとも一方は、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散する。

本発明の実施形態の一つは、第１の面に第１の領域、第２の領域、および第３の領域を有する基板、第１の面側に位置し、第１の領域に重なる第１の波長変換層、第１の面側に位置し、第２の領域に重なる第２の波長変換層、第１の面側に位置し、第３の領域に重なる光透過層、および第１の領域と第２の領域において第１の波長変換層と第２の波長変換層と重なるカラーフィルタを備える積層体である。カラーフィルタは、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有する。第１の波長変換層、第２の波長変換層、およびカラーフィルタの少なくとも一つは、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散する。第１の波長変換層と第２の波長変換層は、上記光を吸収して互いに異なる色で発光する。

本発明の実施形態の一つは、基板、基板の第１の面側に位置する波長変換層、基板の第１の面側に位置し、波長変換層と重なり、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有するカラーフィルタ、および基板の第１の面側に位置し、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散する光拡散層を備える積層体である。

本発明の実施形態の一つは、第１の面に第１の領域、第２の領域、および第３の領域を有する基板、第１の面側に位置し、第１の領域に重なる第１の波長変換層、第１の面側に位置し、第２の領域に重なる第２の波長変換層、第１の面側に位置し、第３の領域に重なる光透過層、第１の領域と第２の領域において第１の波長変換層と第２の波長変換層と重なり、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有するカラーフィルタ、および第１の領域と第２の領域において第１の波長変換層、第２の波長変換層、およびカラーフィルタと重なり、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散する光拡散層を備える。第１の波長変換層と第２の波長変換層は４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を吸収し、互いに異なる色で発光する。

本発明の実施形態の一つは、表示基板、表示基板上の画素、および画素上に位置する積層体を有する表示装置である。積層体は、基板、基板の第１の面側に位置する波長変換層、および基板の第１の面側に位置し、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有するカラーフィルタを備える積層体である。波長変換層とカラーフィルタの少なくとも一方は、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散する。波長変換層とカラーフィルタは、表示基板と基板に挟まれ、画素と重なるように配置される。

本発明の実施形態の一つは、表示基板、表示基板上の第１の画素、第２の画素、および第３の画素、ならびに第１の画素、第２の画素、および第３の画素上に位置する積層体を有する表示装置である。積層体は、第１の面に第１の領域、第２の領域、および第３の領域を有する基板、第１の面側に位置し、第１の領域に重なる第１の波長変換層、第１の面側に位置し、第２の領域に重なる第２の波長変換層、第１の面側に位置し、第３の領域に重なる光透過層、および第１の面側に位置し、第１の領域と第２の領域と重なるカラーフィルタを備える。カラーフィルタは、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有する。第１の波長変換層、第２の波長変換層、およびカラーフィルタの少なくとも一つは、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散する。第１の波長変換層と第２の波長変換層は、上記光を吸収して互いに異なる色で発光する。第１の波長変換層、第２の波長変換層、光透過層、およびカラーフィルタは、表示基板と基板に挟まれるように配置される。第１の波長変換層、第２の波長変換層、および光透過層はそれぞれ、第１の画素、第２の画素、および第３の画素と重なるように配置される。

本発明の一実施形態の表示装置の上面模式図。 本発明の一実施形態の表示装置の画素の上面模式図。 本発明の一実施形態の表示装置の画素の断面模式図。 本発明の一実施形態の積層体の断面模式図。 本発明の一実施形態の積層体の断面模式図。 本発明の一実施形態の積層体の断面模式図。 本発明の一実施形態の積層体の断面模式図。 本発明の一実施形態の表示装置の画素の上面模式図。 本発明の一実施形態の表示装置の画素の断面模式図。 本発明の一実施形態の表示装置の画素の上面模式図。 本発明の一実施形態の表示装置の画素の断面模式図。 実施例の試料１０から１２のポストベーク前後の６５０ｎｍにおける相対受光強度。

以下、本発明の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって本明細書および請求項においては、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。

（第１実施形態）
本実施形態では、本発明の実施形態の一つである積層体１７０、およびこれを含む表示装置１００の構造に関して説明する。

［１．全体構成］
表示装置１００の上面図を図１に示す。表示装置１００は、表示基板１０２上に複数の画素１０４を有しており、これらの画素１０４によって表示領域１０６が表示基板１０２上に定義される。各画素１０４には液晶素子や有機ＥＬ素子、電流駆動型発光ダイオード（ＬＥＤ）、微小電子機械（ＭＥＭＳ）シャッタなどの種々の表示素子が備えられる。画素１０４の配列に制限はなく、ストライプ配列やデルタ配列など、様々な配列を採用することができる。本実施形態では、表示素子として液晶素子を用いた形態を述べる。

表示領域１０６を取り囲む領域（周辺領域）には、画素１０４を駆動するための駆動回路が設けられる。図１に示した例では、表示領域１０６を挟む二つのゲート側駆動回路１０８や、ソース側駆動回路１１０が設けられる。表示領域１０６やゲート側駆動回路１０８、ソース側駆動回路１１０からは図示しない配線が表示基板１０２の一辺へ延び、表示基板１０２の端部で露出されて端子１１４を形成する。端子１１４はフレキシブル印刷回路基板（ＦＰＣ）１１６と電気的に接続される。ＦＰＣ１１６上、あるいは表示基板１０２上には画素１０４を制御するためのドライバＩＣ１１２をさらに搭載してもよい。なお、ソース側駆動回路１１０を周辺領域上に設けず、この機能をドライバＩＣ１１２によって実現してもよい。表示素子はゲート側駆動回路１０８やソース側駆動回路１１０などによって制御され、これにより画像が表示領域１０６に表示される。

［２．画素］
図２に、画素１０４の上面模式図を示す。図２では隣接する三つの画素１０４が示されている。明瞭化のため、画素電極１５２や容量電極１５１、対向電極１５６やこれらの一部は、一部の画素１０４では描かれていない。

表示装置１００は複数の画素１０４と電気的に接続される複数の走査線１２２、複数の信号線１２０、複数の容量線１２４を有している。走査線１２２、容量線１２４は、図１に示すゲート側駆動回路１０８へ接続され、信号線１２０はソース側駆動回路１１０、および／あるいはドライバＩＣ１１２へ接続される。各走査線１２２と容量線１２４は、走査線１２２、容量線１２４が伸びる方向に配置される複数の画素１０４と接続され、各信号線１２０は、信号線１２０が伸びる方向に配置される複数の画素１０４と接続される。

各画素１０４には、液晶素子に加え、少なくとも一つのトランジスタ１３０と容量１５０を含む。トランジスタ１３０は、半導体膜１３４、走査線１２２の一部（図中、下側に突き出た部分）であるゲート電極１３２、信号線１２０の一部（図中、右側に突き出た部分）であるソース／ドレイン電極１３６、ソース／ドレイン電極１３８などから構成される。本明細書と請求項において、ソース電極とドレイン電極は、電流の向きやトランジスタの極性などによって互いに入れ替わることがある。したがって、これらを特に区別することなく、両者をソース／ドレイン電極と記す。

ソース／ドレイン電極１３８の一部は容量１５０の一方の電極（容量電極）１５１としても機能する。容量１５０は、この容量電極１５１と容量線１２４、およびこれらの間に設けられるゲート絶縁膜（後述）１４２によって形成される。容量１５０は、トランジスタ１３０を介して信号線１２０から画素電極１５２に与えられる電位を一定時間保持する機能を有する。

図３に、図２の鎖線Ａ−Ａ´に沿った断面模式図を示す。表示基板１０２の下には、バックライトユニット１９０が設けられ、青色の光がバックライトユニット１９０から表示基板１０２を介して液晶層１６０側へ供給される。ここで青色の光とは、４００ｎｍから５００ｎｍ、４３５ｎｍから５００ｎｍ、あるいは４３５ｎｍから４８０ｎｍの領域において発光ピークを有する光であり、その発光スペクトルはこの波長範囲（以下、青色波長領域）を逸脱してもよい。また、発光ピークをこの波長範囲で複数有してもよい。詳細は省略するが、バックライトユニット１９０は、青色に発光するＬＥＤや導光板などによって構成される。ＬＥＤの活性層の材料に限定は無いが、例えばＩｎＧａＮなどの化合物半導体などを利用することで、青色発光を得ることができる。

バックライトユニット１９０と表示基板１０２の間には偏光板１２６が設けられる。図３に示した構成では、偏光板１２６はバックライトユニット１９０や表示基板１０２と接するように設けられるが、これらの間には他の層や部材が挿入されていてもよい。

図３に示すように、トランジスタ１３０は、任意の構成である下地膜１４０を介して表示基板１０２上に設けられる。ゲート電極１３２上にはゲート絶縁膜１４２が設けられ、この上に半導体膜１３４、ソース／ドレイン電極１３６、１３８が設けられる。図３で示すトランジスタ１３０はボトムゲート型のトランジスタであるが、トランジスタ１３０の構造に制限はなく、トランジスタ１３０はトップゲート型でもよく、半導体膜１３４の上下にゲート電極を備える構造を有してもよい。また、半導体膜１３４とソース／ドレイン電極１３８、１３６の上下関係にも制約はない。

容量１５０も下地膜１４０上に設けることができ、容量線１２４の一部、ゲート絶縁膜１４２、容量電極１５１を含む。表示装置１００はさらに層間絶縁膜１４４を有している。層間絶縁膜１４４はトランジスタ１３０や容量１５０を覆うように設けられ、これらに起因する凹凸を吸収して平坦な表面を与えるような厚さで形成してもよい。画素電極１５２が層間絶縁膜１４４上に設けられ、画素電極１５２は層間絶縁膜１４４に形成されるコンタクトホール１４６においてソース／ドレイン電極１３８と電気的に接続される。

画素１０４はさらに、画素電極１５２を覆う第１の配向膜１４８を有する。第１の配向膜１４８は液晶層１６０内の液晶分子を一定の方向に配向させる機能を有する絶縁膜であり、液晶分子の初期（画素電極１５２と対向電極１５６間に電位差が与えられていないとき）の配向状態を決める。第１の配向膜１４８上には、液晶層１６０を介して第２の配向膜１５４、対向電極１５６、および偏光板１２８が設けられる。偏光板１２６を通過したバックライトユニット１９０からの光は、液晶層１６０によってその偏光面が回転され、偏光板１２８を通して出射される。偏光面の回転は液晶層内の液晶分子の配向によって決まる。信号線１２０から供給される画像信号に基づいて画素電極１５２と対向電極１５６間に電位差が与えられ、液晶分子は初期における配向状態から、電場によって決まる配向状態へ変化する。この配向状態の変化に伴って液晶素子の光透過率が変化し、諧調表示が実現される。

［３．積層体］
画素１０４上には、バックライトユニット１９０から液晶層１６０を介して取り出される光の波長変換を担う積層体１７０が形成される。積層体１７０は、波長変換層１７２とカラーフィルタ１７４を含み、さらに後述する光透過層１７６を含むことがある。なお、基板１１８を積層体１７０の構成の一つとして認識してもよく、以下、この認識の下で説明を行う。

積層体１７０では、基板１１８、波長変換層１７２、およびカラーフィルタ１７４は互いに重なる。すなわち、基板１１８の主面の一つ（対向電極１５６に対向する面。以下、第１の面とも記す）の側に波長変換層１７２とカラーフィルタ１７４が設けられる。波長変換層１７２とカラーフィルタ１７４は、基板１１８と表示基板１０２の間に配置される。

なお、表示装置１００には任意の構成として、例えばトランジスタ１３０や信号線１２０、走査線１２２と重なる遮光膜（ブラックマトリクス）１６４や、遮光膜１６４や波長変換層１７２、カラーフィルタ１７４を覆う保護膜（以下、オーバーコート）１６２が備えられてもよい。また、オーバーコート１６２と偏光板１２８の間には図示しない接着層を設け、これを用いて偏光板１２８と積層体１７０を固定してもよい。オーバーコート１６２は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などのケイ素含有無機化合物、あるいはポリオレフィンやポリカルボナート、ポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの高分子材料を含むことができる。図示していないが、偏光板１２８とオーバーコート１６２の間（オーバーコート１６２を設けない場合には、偏光板１２８と積層体１７０の間）に可視光を透過する基板（ガラス基板やプラスチック基板など）をさらに設けてもよい。

積層体１７０の詳細な構造を図４に示す。図４は、図２における鎖線Ｂ−Ｂ´に沿った断面模式図であり、隣接する三つの画素１０４上に設けられる積層体１７０を示している。見やすさを考慮し、ここでは対向電極１５６より下の構成は省略されている。ここで、最も短波長の光、すなわち青色の光を取り出す画素を１０４ｂとし、最も長波長の光（すなわち赤色の光）を取り出す画素を１０４ｒとし、緑色の光を取り出す画素を１０４ｇとする。ここで緑色の光とは、５００ｎｍから６００ｎｍ、５００ｎｍから５８０ｎｍ、あるいは５００ｎｍから５６０ｎｍの波長範囲（以下、緑色波長領域）においてスペクトルのピークを示す光である。一方赤色の発光とは、６００ｎｍから８００ｎｍ、６００ｎｍから７５０ｎｍ、あるいは６１０ｎｍから７５０ｎｍの波長範囲（以下、赤色波長領域）においてスペクトルのピークを示す光である。それぞれの光のスペクトルは上述した波長範囲外に存在してもよく、これらの波長範囲で複数のピークを有してもよい。

画素１０４ｒでは、積層体１７０は互いに重なる波長変換層１７２ｒとカラーフィルタ１７４を有する。同様に画素１０４ｇでは、積層体１７０は互いに重なる波長変換層１７２ｇとカラーフィルタ１７４を有する。一方画素１０４ｂにおいては、波長変換層１７２ｇ、１７２ｒ、およびカラーフィルタ１７４は設けられず、光透過層１７６が形成される。以下、波長変換層１７２ｇ、１７２ｒは、これらのいずれかを特に区別しない場合には、波長変換層１７２と記す。また、波長変換層１７２ｇ、１７２ｒをそれぞれ第１の波長変換層、第２の波長変換層と記すことがある。

３−１．波長変換層
波長変換層１７２ｇ、１７２ｒは、バックライトユニット１９０からの光、すなわち青色の光を吸収し、それぞれ緑色と赤色の発光を与える機能を有する膜である。すなわち、青色の光を励起光としてフォトルミネッセンスを示す膜である。これにより、画素１０４ｇ、１０４ｒからはそれぞれ、緑色と赤色の光を得ることができる。

このような機能を有する波長変換層１７２ｇ、１７２ｒは、蛍光を示す色素（以下、蛍光材料）と蛍光材料を分散するためのマトリクスを含む。蛍光材料は染料や顔料でも良い。蛍光材料としては、例えばクマリン系色素、キナクリドン系色素、アントラセン系色素、ピレン系色素、ピラン系色素、キノリノール錯体系色素などの有機化合物、ガリウムやセレン、亜鉛、インジウム、カドミウムなどの金属を含む化合物半導体などが挙げられる。化合物半導体を用いる場合には、その大きさが数ｎｍから数十ｎｍに制御された量子ドットを利用してもよい。この場合、粒子の大きさを制御することで発光色を調整することが可能である。量子ドットとしては、亜鉛、カドミウム、鉛などの金属と硫黄、セレン、テルルなどの１６族元素との化合物が挙げられ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳなどが例示される。あるいはインジウムやガリウムなどの１３族元素とリンやひ素などの１５族元素との化合物が挙げられ、ＩｎＰ、ＧａＡｓなどが例示される。

マトリクスとしては、可視光に対して吸収の小さい、あるいは可視光領域に吸収ピークを持たない高分子材料を使用することができる。例えばポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、芳香族ポリカルボナート、ポリオレフィン、ポリスチレンなどの高分子材料が挙げられる。あるいはエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの光、熱硬化性樹脂を用いてもよい。波長変換層１７２はこれらのマトリクスと蛍光材料を含む混合液をインクジェット法や印刷法などによって塗布し、その後乾燥、あるいは硬化することで形成することができる。

波長変換層１７２は、蛍光材料の酸化を防止するための酸化防止剤をさらに含んでもよい。酸化防止剤としては、例えばトリアルキルホスファイト、アルキルアリルホスファイト、トリアリルホスファイトなどを基本骨格とするリン系酸化防止剤、オルト位にｔ−ブチル基などの立体障害の大きな置換基を有するフェノール骨格を一つ、あるいは複数有するフェノール系酸化防止剤、チオエーテル基を有する硫黄系酸化防止剤などを用いることができる。これにより、波長変換層１７２内に分散する蛍光材料の寿命を向上させ、波長変換層１７２の劣化を防ぐ、あるいは抑制することができる。

３−２．カラーフィルタ
カラーフィルタ１７４は、波長変換層１７２ｇ、１７２ｒにおいて吸収されずに透過したバックライトユニット１９０からの光を吸収する機能を有する膜である。したがってカラーフィルタ１７４は、バックライトユニット１９０が与える青色の光を選択的に吸収する。換言すると、カラーフィルタ１７４は青色波長領域に吸収ピークを有し、他の波長領域では吸収を示さない、あるいは青色波長領域と比較して他の波長領域における吸収が小さいという特性を有する膜である。したがって、例えば黄色の光（例えば５５０ｎｍから６００ｎｍの範囲にスペクトルのピークを有する光）を透過しやすい。カラーフィルタ１７４はこのような光学特性を有する色素を含む。色素は染料、顔料のいずれでも良く、例えばＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ １５０、同２１３、同２１５、同１８５、同１３８、同１３９、Ｃ．Ｉ．Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ２１、同８２、同８３：１、同３３、同１６２などの色素から一つ、あるいは複数選択することができる。

カラーフィルタ１７４も波長変換層１７２と同様、マトリクスと色素を含む混合液（懸濁液）を用い、インクジェット法や印刷法などを適用して形成することができる。

３−３．光透過層
光透過層１７６は、青色領域において吸収を持たない、あるいは吸収ピークを示さない材料を含み、バックライトユニット１９０からの光を効率よく透過する機能を有する。具体的には、上述した高分子材料を含むことができる。この構成により、画素１０４ｂからは青色の光を得ることができる。

図４に示す例では、基板１１８はカラーフィルタ１７４や遮光膜１６４、光透過層１７６と接する。ただし、図示していないが、基板１１８とカラーフィルタ１７４の間、基板１１８と遮光膜１６４の間、および基板１１８と光透過層１７６の間に絶縁膜を設けてもよい。この絶縁膜は、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素などのケイ素含有無機化合物を含むことができ、単層構造、あるいは積層構造を有することができる。この絶縁膜を設けることで、基板１１８に含まれる不純物の拡散を防止することができる。

３−４．光拡散
本実施形態の積層体１７０では、カラーフィルタ１７４と波長変換層１７２のうち少なくとも一方は、バックライトユニット１９０からの光のうち、少なくとも青色波長領域の光を拡散するように構成される。

例えばカラーフィルタ１７４と波長変換層１７２のうち少なくとも一方は、光拡散粒子１８０を含むように構成される。光拡散粒子１８０は無機化合物、あるいは有機化合物を含むことができる。無機化合物としては、金属の酸化物、硫化物、硫酸塩、ハロゲン化物、窒化物、ケイ酸塩などが挙げられ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、二酸化ケイ素（シリカゲル）、酸化ジルコニウム、ケイ酸アルミニウムなどが例示される。有機化合物としては、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリカルボナート、ポリスチレン、ポリオレフィン、あるいはポリノルボルネンを基本骨格とする高分子が挙げられる。これらの高分子は分子間で架橋していてもよい。あるいは、主鎖や側鎖にフッ素、塩素や臭素などのハロゲンが導入された高分子を用いてもよい。フッ素が導入された高分子としては、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素含有ポリオレフィンが例示される。高分子を用いる場合、光拡散粒子１８０は中空構造の三次元構造を有してもよい。すなわち、コア−シェル構造を有し、シェル部分が高分子で構成され、コア部分に空気が含まれる光拡散粒子１８０を用いてもよい。

あるいは、カラーフィルタ１７４と波長変換層１７２のうち少なくとも一方は複数の細孔１８２を有し、細孔１８２内に含まれる空気とマトリクスとの屈折率の差を利用して光拡散を実現してもよい。

光拡散粒子１８０や細孔１８２の形状に制限はない。光拡散粒子１８０の平均粒径や細孔１８２の平均直径は１００ｎｍから５００μｍ、１μｍから３００μｍ、あるいは１０μｍから１００μｍとすることができる。光拡散粒子１８０が波長変換層１７２に含まれる場合、その濃度は波長変化層１７２の全量を１００重量％としたときに、５重量％以上２０重量％以下、あるいは５重量％以上１０重量％以下とすればよい。光拡散粒子１８０を含有するカラーフィルタ１７４や波長変換層１７２は、マトリクスと色素、あるいは蛍光材料との混合液に光拡散粒子１８０を追加的に加え、この混合液をインクジェット法や印刷法などによって塗布し、その後乾燥、あるいは硬化することで形成することができる。

一方、光透過層１７６には、光拡散機能を付与する必要は無い。したがって、光拡散粒子１８０の添加や細孔１８２の形成は光透過層１７６において行う必要は無く、カラーフィルタ１７４と波長変換層１７２のいずれか、あるいは両者に対して選択的に行えばよい。

光変換方式が採用された表示装置では、波長変換層とカラーフィルタを積層することで、波長変換されずに波長変換層を通過する光をカラーフィルタである程度吸収できることが知られている。これにより、比較的波長の長い光を与える画素（例えば緑色や赤色を与える画素）において短波長の光に起因する混色をある程度抑制することができる。

しかしながら、カラーフィルタのみでは、波長変換されなかった光を完全に吸収することは困難であり、このためには非常に大きな厚さのカラーフィルタを用いる、あるいは、カラーフィルタの色素含有率を大幅に増大させる必要がある。発明者らの試算によると、バックライトユニットからの発光のうち、波長変換層で波長変換されなかった光を完全に吸収するためには、１μｍ以下の薄膜カラーフィルタの場合には９０重量％以上の色素含有率が要求される。このような高い色素含有率を有するカラーフィルタは独立した膜として安定に存在、作製することは事実上不可能である。

これに対して発明者らは、波長変換層１７２、あるいはカラーフィルタ１７４を青色波長領域の光を拡散するように構成することで、波長変換層１７２の見かけ上の光変換効率（すなわち、見かけ上の発光量子効率）が向上し、その結果、波長変換されることなく波長変換層１７２を透過する光の強度が減少し、画素１０４ｇ、１０４ｒから取り出される光の混色を効果的に抑制することが可能であることを見出した。したがって、積層体１７０を用いることで、画素１０４ｂ、１０４ｇ、１０４ｒからそれぞれ色純度の高い青色、緑色、赤色を得ることができ、広い色域を有する表示装置を提供することができる。さらに、カラーフィルタ１７４の厚さを小さくする、あるいはカラーフィルタ１７４の色素含有率を下げることが可能となる。その結果、表示装置のさらなる薄型化や製造コストの削減が可能となる。

＜第２実施形態＞
積層体１０１の構成は第１実施形態で示した構造に限られず、様々な構造に変更することができる。例えば第１実施形態の積層体１７０では、波長変換層１７２は遮光膜１６４上で互いに離間して接していないが（図４）、図５（Ａ）に示すように、隣接する画素１０４の間で波長変換層１７２同士が接し、重なってもよい。図５（Ａ）に示した例では、波長変換層１７２ｇ、１７２ｒが互いに接し、重なる。

第１実施形態の積層体１７０では、隣接する画素１０４間でカラーフィルタ１７４は連続的に形成されて一体化されている（図４）。すなわち、１つのカラーフィルタ１７４が隣接する二つの画素１０４ｇと１０４ｒによって共有される。しかしながら図５（Ｂ）に示すように、カラーフィルタ１７４は隣接する画素１０４間で互いに離間してもよい。この場合、遮光膜１６４はオーバーコート１６２、あるいは波長変換層１７２と接してもよい。

あるいは図６に示すように、オーバーコート１６２を設けず、画素１０４ｂのみならず、画素１０４ｇや１０５ｒの波長変換層１７２と重なるように、光透過層１７６を画素１０４ｇ、１０４ｒに設けてもよい。この場合、光透過層１７６は、積層体１７０と偏光板１２８を接着する接着層としても機能することができる。

上述した構成を採用しても、第１実施形態の積層体１７０と同様の効果を実現することができる。したがって、本実施形態の積層体１７０を適用することによって表示装置に広い色域を付与するだけでなく、表示装置の薄型化や製造コストの削減を達成することができる。

＜第３実施形態＞
本実施形態では、第１実施形態で述べた積層体１７０とは構造が異なる積層体１８４に関して説明を行う。第１、第２実施形態と類似する、あるいは同一の構成に関しては説明を省略することがある。

積層体１８４は、波長変換層１７２やカラーフィルタ１７４に光拡散粒子１８０が添加されていない、あるいは細孔１８２が形成されていない点、および、光拡散層１７８を含む点で積層体１７０と異なる。

より具体的には、図７に示すように、積層体１８４は、互いに重なる波長変換層１７２、カラーフィルタ１７４、および光拡散層１７８を有する。これらは基板１１８の第１面側に配置される。積層体１７０と同様、積層体１８４は光透過層１７６を有してもよい。図７に示した例では、光透過層１７６は画素１０４ｂと重なり、波長変換層１７２ｇ、１７２ｒはそれぞれ画素１０４ｇ、１０４ｒと重なり、カラーフィルタ１７４と光拡散層１７８は画素１０４ｇ、１０４ｒの両者と重なる。波長変換層１７２はカラーフィルタ１７４と光拡散層１７８の間に位置し、カラーフィルタ１７４は基板１１８と波長変換層１７２の間に位置する。

上述したように、カラーフィルタ１７４、波長変換層１７２ｇ、１７２ｒには光拡散粒子１８０が添加されていない、あるいは細孔１８２が形成されていない。これに対し光拡散層１７８はマトリクスを含み、かつ、光拡散粒子１８０、あるいは細孔１８２が含まれる。これらのマトリクスや光拡散粒子１８０、細孔１８２は第１実施形態のそれと同様である。

積層体１８４では、バックライトユニット１９０からの光が光拡散層１７８において拡散され、その結果、波長変換層１７２における見かけ上の光変換効率が向上する。このため、波長変換されることなく波長変換層１７２を透過する光の強度が減少し、カラーフィルタ１７４によって透過光が効率的に吸収される。したがって、画素１０４ｂ、１０４ｇ、１０４ｒからそれぞれ色純度の高い青色、緑色、赤色を得ることができ、広い色域を有する表示装置を提供することができる。さらに、カラーフィルタ１７４の厚さを小さくするとともに、カラーフィルタ１７４の色素含有率を下げることができ、これは表示装置のさらなる薄型化や製造コストの削減に寄与する。

＜第４実施形態＞
本発明の実施形態の一つである表示装置１００では、第１実施形態で示した画素１０４とは異なる構造を有する画素１０５を用いることも可能である。このような形態を以下に説明する。第１から第３実施形態で述べた構成と類似する、あるいは同一の構成に関しては説明を省略することがある。

画素１０５の上面模式図を図８に、図８の鎖線Ｃ−Ｃ´に沿った断面模式図を図９に示す。これらの図に示すように、画素１０５は、画素電極１５２が櫛歯状の形状を有し、画素電極１５２が絶縁膜１４５を介して対向電極１５６上に形成される点が画素１０４と異なる点の一つである。画素電極１５２はスリット１５３を有する。このスリット１５３は閉じた形状でも、開いた形状であってもよい。図８に示した例では、閉じた形状のスリット１５３と開いた形状のスリット１５３の両者が画素電極１５２含まれる。画素電極１５２は、トランジスタ１３０上に設けられる層間絶縁膜１４４と平坦化膜１５８に設けられるコンタクトホール１４６を通じてトランジスタ１３０と電気的に接続される。

対向電極１５６は走査線１２２が延伸する方向にストライプ状に配列し、複数の画素１０５によって共有される。ただし、対向電極１５６を走査線１２２に対して垂直、すなわち信号線１２０と平行に配置してもよい。このような構造を有する画素１０５では、表示基板１０２の上面に対してほぼ平行な方向で液晶層１６０に電界が生じ、この電界によって表示装置１００がＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードで駆動される

第１実施形態の表示装置１００と同様、このような構造を有する画素１０５上にも積層体１７０や積層体１８４を設けることができる。したがって、本実施形態を適用することにより、広い色域を有し、より薄型化されたＩＰＳ型液晶表示装置を低コストで提供することができる。

＜第５実施形態＞
本実施形態では、本発明の実施形態の一つである有機ＥＬ表示装置について説明する。第１から第４実施形態で述べた構成と類似する、あるいは同一の構成に関しては説明を省略することがある。

有機ＥＬ表示装置は、図１に示した表示装置１００と同様、複数の画素１０４やゲート側駆動回路１０８、ソース側駆動回路１１０、ドライバＩＣ１１２などを表示基板１０２上に有している。複数の画素１０４の各々には、有機ＥＬ素子が備えられる。

隣接する三つの画素１０４の上面模式図を図１０に、図１０の鎖線Ｄ−Ｄ´に沿った断面模式図を図１１に示す。明瞭化のため、対向電極２４４や画素電極２４０、容量電極２２０、あるいはこれらの一部は、一部の画素１０４では描かれていない。これら図に示すように、有機ＥＬ表示装置は、複数の画素１０４と電気的に接続される複数の走査線２０２、複数の信号線２００、複数の電流供給線２０４を有している。走査線２０２はゲート側駆動回路１０８へ接続され、信号線２００はソース側駆動回路１１０、および／あるいはドライバＩＣ１１２へ接続される。各走査線２０２は、走査線２０２が伸びる方向に配置される複数の画素１０４と接続され、各信号線２００と電流供給線２０４は、これらの配線が伸びる方向に配置される複数の画素１０４と接続される。

各画素１０４は少なくともスイッチングトランジスタ２１０、駆動トランジスタ２３０、および容量２５０を含む。スイッチングトランジスタ２１０は、走査線２０２の一部（図中、下側に突き出た部分）であるゲート電極２１４、信号線２００の一部（図中、右側に突き出た部分）であるソース／ドレイン電極２１６、半導体膜２１２、ソース／ドレイン電極２１８などから構成される。ソース／ドレイン電極２１８は、コンタクトホール２２４を介し、走査線２０２と同一の層に存在する容量電極２２０と接続される。駆動トランジスタ２３０は、容量電極２２０の一部（図中、下に突き出た部分）であるゲート電極２３４、電流供給線２０４の一部（図中、左側に突き出た部分）であるソース／ドレイン電極２３６、半導体膜２３２の一部、ソース／ドレイン電極２３８などから構成される。半導体膜２３２の他の一部、後述するゲート絶縁膜２５２、および容量電極２２０によって容量２５０が形成され、これは駆動トランジスタ２３０のゲート電位の保持に寄与する。

図１１に示すように、駆動トランジスタ２３０をはじめスイッチングトランジスタ２１０や容量２５０は、任意の構成である下地膜２４８を介して表示基板１０２上に設けられる。下地膜２４８上には半導体膜２３２が配置される。半導体膜２３２には、ゲート電極２３４と重なるチャネル形成領域２３２ａ、およびチャネル形成領域２３２ａを挟むドープ領域２３２ｂが形成される。容量電極２２０と対向するドープ領域２３２ｂが容量２５０の一方の電極として機能する。

駆動トランジスタ２３０や容量２５０を覆い、平坦な表面を与える平坦化膜２５６にはソース／ドレイン電極２３８を露出する開口が設けられ、駆動トランジスタ２３０と平坦化膜２５６上の画素電極２４０との電気的接続が行われる。画素電極２４０は可視光を反射するように構成され、例えばアルミニウムや銀などの反射率の高い金属が含まれるよう形成される。あるいは、上記金属上にインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）やインジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの可視光を透過する導電性酸化物の膜を設けてもよい。これにより、以下に述べる電界発光層（以下、ＥＬ層）２４２へのホール注入障壁を低減することができる。

画素電極２４０の端部は隔壁２５８によって覆われ、画素電極２４０と隔壁２５８上にはＥＬ層２４２が形成される。ＥＬ層２４２の構成は任意であり、例えば電荷注入層、電荷輸送層、発光層、電荷ブロック層、励起子ブロック層など、種々の機能を有する機能層を適宜組み合わせてＥＬ層２４２が形成される。図１１では、代表的な機能層として、ホール注入／輸送層２４２ａ、発光層２４２ｂ、電子注入／輸送層２４２ｃが描かれている。本実施形態のＥＬ表示装置では、全ての画素１０４において青色の発光が得られるよう、ＥＬ層２４２が構成される。したがって、ＥＬ層２４２の構造は画素１０４間で同一でも良い。

青色の発光を与える発光層２４２ｂは、単一の化合物で形成されていてもよく、あるいはいわゆるホスト―ゲスト型の構成を有していてもよい。ホスト―ゲスト型の場合、ホスト材料としては、例えばスチルベン誘導体、アントラセン誘導体などの縮合芳香族化合物、カルバゾール誘導体、芳香族アミン、フェナントロリン誘導体などの含窒素ヘテロ芳香族化合物などを用いることができる。ゲストはホスト―ゲスト型の発光層２４２ｂにおいて発光材料として機能し、青色発光領域に発光ピークを与える蛍光材料、あるいは燐光材料から選択される。蛍光材料としては、例えばクマリン誘導体、ピラン誘導体、キナクリドン誘導体、ピレン誘導体、アントラセン誘導体など、比較的共役長の短い化合物が例示される。燐光色素としては、イリジウム系オルトメタル錯体などが利用できる。発光層２４２ｂを単一の化合物で構成する場合、上述したホスト材料を用いることができる。この場合、ホスト材料が発光材料として働く。

ＥＬ層２４２上には対向電極２４４が設けられる。対向電極２４４は可視光を少なくとも一部透過するように構成される。具体的には、ＩＴＯやＩＺＯなどの可視光を透過する導電性酸化物を含む層、可視光が透過可能な厚さで形成され、マグネシウムなどの比較的仕事関数の小さい金属を含む膜、あるいはこれらの積層が対向電極２４４として利用される。画素電極２４０、ＥＬ層２４２、対向電極２４４によって有機ＥＬ素子が構築される。

任意の構成として、有機ＥＬ素子を保護するための保護膜２６０を設けることができる。保護膜２６０は水や酸素の透過率が低いことが好ましく、例えば窒化ケイ素を含む。

各画素１０４上には、積層体１７０、あるいは積層体１８４が設けられる。積層体１７０、１８４の光透過層１７６（図６参照）は青色発光を得る画素１０４ｂと重なり、波長変換層１７２ｇとカラーフィルタ１７４が緑色発光を取り出す画素１０４ｇと重なり、波長変換層１７２ｒとカラーフィルタ１７４が赤色発光を取り出す画素１０４ｒと重なるよう、積層体１７０、１８４が配置される。画素１０４ｂでは、ＥＬ層２４２で生成する光が光透過層１７６を透過し、青色の光が観察される。一方、画素１０４ｇ、１０４ｒでは、ＥＬ層２４２で生成する光が波長変換層１７２ｇ、１７２ｒで緑色、赤色の光にそれぞれ変換され、かつ、波長変換されずに波長変換層１７２を透過する青色の光はカラーフィルタ１７４によって吸収される。したがって、画素１０４ｂ、１０４ｇ、１０４ｒからそれぞれ色純度の高い青色、緑色、赤色を得ることができ、広い色域を有する表示装置を提供することができる。さらに、カラーフィルタ１７４の厚さを小さくするとともに、その色素含有率を下げることが可能となる。その結果、表示装置のさらなる薄型化や製造コストの削減が可能となる。

本実施例では、上述した実施形態で述べた構造を有する波長変換層１７２の光学特性を評価した結果を述べる。

[１．蛍光材料の合成]
１−１．Ｉｎ（ＯＬＡ）₃溶液の調製
真空ラインと窒素ラインへの連結管、熱電対温度計、およびセプタムを取り付けた３つ口フラスコに酢酸インジウム（Ｉｎ（ＯＡｃ）₃）０．５７ｇ、オレイン酸（ＯＬＡ）１．６６ｇ、およびオクタデセン（ＯＤＥ）７．５２ｇを加えた。フラスコ内を油回転型真空ポンプを用いて減圧しながら２６０℃で１時間加熱し、この混合物から生成する酢酸、水、および酸素を除去した。これにより、Ｉｎ（ＯＬＡ）₃溶液（溶液Ａ）を得た。

１−２．Ｐ（ＳｉＭｅ３）₃・オクタデセン溶液の調製
グローブボックス中でトリス（トリメチルシリル）ホスフィン（Ｐ（ＳｉＭｅ₃）₃）０．２５ｇ、およびＯＤＥ０．９８ｇを混合し、得られたＰ（ＳｉＭｅ３）₃・ＯＤＥ溶液（溶液Ｂ）を耐圧バイアルに封入した。

１−３．ＩｎＰコアの合成
フラスコ内で溶液Ａを３００℃に加熱し、その後別途調製し脱気したミリスチン酸亜鉛の２０重量％ＯＤＥ溶液、および溶液Ｂをキャニュラを用いて順次溶液Ａに添加した。その後、反応温度２７０℃にて２時間反応させ、室温まで冷却した。なお、Ｉｎ（ＯＬＡ）₃、Ｐ（ＳｉＭｅ₃）₃、およびリガンドとなるミリスチン酸亜鉛が、それぞれ２ｍｍｏｌ、１ｍｍｏｌ、３ｍｍｏｌとなるように、溶液Ａ、溶液Ｂ、ミリスチン酸亜鉛を用いた。

得られた反応液の入ったフラスコをグローブボックス中に移し、反応液をビーカーに移した。反応液が入ったビーカーにトルエン８ｇを加えた後、ｎ−ブタノール１００ｇを加え、粒子を沈降させた。その後、遠心分離を行って粒子を沈降分離させた。沈降した粒子から上澄み溶媒を除き、粒子を再びトルエン２０ｇに分散させた。同様の操作を５回繰り返し行った。その後、再分散液にｎ−ブタノール１００ｇを加え、粒子を再度沈降させ、デカンテーションによって上澄みを除去した後、得られた粒子を真空乾燥（５０℃、１．０Ｔｏｒｒ、１時間）した。乾燥後の粒子にヘキサン１０ｇを加えて再分散させ、ＩｎＰコアのヘキサン分散液を得た。

１−４．ＺｎＳシェルの合成
得られたコア分散液から、ＩｎＰコアを１００ｍｇ含有するコア分散液をフラスコに取り出し、Ｚｎ（ＯＬＡ）₂の３．７５ｍｍｏｌ／ＯＤＥ５ｇ溶液と混合した後、真空下６０℃で１時間加熱し、ヘキサンを除去した。フラスコ内を窒素雰囲気にした後、この溶液を２００℃まで加熱し、３０分間同温度で維持した。

その後、反応液を２１０℃に加熱し、ドデカンチオール３．７５ｍｍｏｌ／ＯＤＥ５ｇ溶液を３０分かけて滴下し、その後１．５時間同温度で維持した。さらにＺｎ（ＯＬＡ）₃／ＯＤＥ溶液を添加した後、ドデカンチオールをシリンジポンプを用いて混合溶液に添加することにより、蛍光材料としての量子ドットを合成した。なお、本合成においては、Ｚｎ（ＯＬＡ）₂とドデカンチオールとの反応によりＺｎＳシェルが形成される。また、最後に添加したドデカンチオールが、リガンド（第２リガンド）としてＺｎＳシェルの外面に付着する。すなわち、得られたこの量子ドットは、ＩｎＰコアにＺｎＳシェルが被覆したコアシェル型のナノ結晶と、リガンドとしてこのナノ結晶に付着するドデカンチオールとを有する。

[２．蛍光材料の評価]
透過型電子顕微鏡（ＳＥＭ：日本電子社製ＪＥＭ−２０１０Ｆ）を用いて得られた量子ドットの平均粒径を測定した。具体的には、任意に選択した２０個の量子ドットの粒子の長径と短径を測定し、各粒子の直径（（長径＋短径）／２）を求め、平均値を算出した。量子ドットの平均粒径は４．８ｎｍであった。

ＳＥＭに搭載されるＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分析）を用いた元素マッピングにより、量子ドットを評価した。その結果、ＺｎＳのみを含む粒子がコアシェルナノ結晶１００個あたり１個未満であることを確認した。これより、実質的に全てのＺｎとＳが、ＩｎとＰを含むコアシェルナノ結晶を被覆していることを確認した。

[３．波長変換層１７２の形成]
光拡散粒子１８０として酸化チタン粒子（堺化学社製Ａ−１９０、平均粒径１５０ｎｍ）、あるいは酸化イットリウム粒子（日本イットリウム株式会社製、平均粒径１５０ｎｍ）を用いた。また、酸化イットリウム粒子の分散剤としてＢＹＫ−１０２（ビックケミー社製）、酸化チタン粒子の分散剤として２−メタクリロイルオキシエチルコハク酸／ベンジルメタクリレート共重合体を用いた。酸化防止剤としては、リン系酸化防止剤（城北化学工業社製ＪＡ−８０５）、あるいはフェノール系酸化防止剤（アデカ社製ＡＯ−８０）を用いた。樹脂としてシクロヘキシルメタクリレート／コハク酸モノ（２−メタクリロイルアクリレート）共重合体を用い、架橋剤としてジペンタエリストールヘキサアクリレートを用いた。樹脂、および架橋剤の重合体が波長変換層１７２のマトリクスに相当する。感放射線性化合物としては、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド（ＢＡＳＦ社製ルシリンＬＲ８９５３Ｘ）とＯ−アシルオキシム化合物（ＡＤＥＫＡ社製ＮＣＩ−９３０）の質量比１：１の混合物を用いた。波長変換層１７２作製時の溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いた。

架橋剤、樹脂、感放射線性化合物、光拡散粒子１８０、分散剤、蛍光材料、および酸化防止剤を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの分散液を調製し、スピナーを用いてこの分散液を無アルカリガラス基板上に塗布した後、９０℃のホットプレート上で２分間プレベークすることにより塗膜を形成した。次いで、高圧水銀ランプを用いて放射線照射（露光量１２０ｍＪ／ｃｍ²）を行い、硬化膜を形成した。硬化膜に対して０．０５重量％の水酸化カリウム水溶液を用い、２３℃、６０秒間現像を行った。これにより、波長変換層１７２を形成した。スピナーによる塗布の条件や分散液の濃度は、波長変換層１７２の厚さが１０ｎｍになるように調整した。分散液中の主な成分の組成比は表１から表３に示したとおりである。分散液中の架橋剤、樹脂、感放射線性化合物の組成は、それぞれ１５重量％、１５重量％、３重量％であった。

[４．カラーフィルタ１７４の形成]
着色剤としてＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１３９を、分散剤としてＢＹＫ−ＬＰＮ２１１１６（ビックケミー社製）を、樹脂としてメタクリル酸／スチレン／ベンジルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／２−エチルヘキシルメタクリレート共重合体を、架橋剤としてジペンタエリストールヘキサアクリレートを、感放射線性化合物として２−ベンジル-２−ジメチルアミノ―４’−モルフォリノブチロフェノン（ＢＡＳＦ社製ＩＲＧＡＣＵＲＥ３６９）とＯ−アシルオキシム化合物（ＡＤＥＫＡ社製ＮＣＩ−９３０）の質量比１：１を用い、これらの混合物を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートのカラーフィルタ１７４形成用分散液を調製した。分散液中の着色剤、分散剤、樹脂、架橋剤、感放射線性化合物の組成は、それぞれ１０．５重量％、３．１重量％、１．９重量％、５．１重量％、０．６重量％であった。

着色剤、分散剤、樹脂、架橋剤、および感放射線性化合物を含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートの分散液を調製し、上記硬化膜上に、スピナーにより塗布した後、９０℃のホットプレート上で２分間プレベークすることにより塗膜を形成した。次いで、高圧水銀ランプを用いて放射線照射を行い（露光量１２０ｍＪ／ｃｍ²）、波長変換層１７２とカラーフィルタ１７４の積層膜を形成した。スピナーによる塗布の条件や分散液の濃度は、カラーフィルタ１７４の厚さが１μｍになるように調整した。

[５．評価方法]
大塚電子製全光束測定装置を用いて測定を行った。具体的には、光源にブルーＬＥＤを用い、光源上に波長変換層１７２、あるいは波長変換層１７２とカラーフィルタ１７４の積層膜を配置し、これらの層や膜を透過した光を積分球で集光して蛍光強度評価を行った。評価は、無アルカリガラス基板のみを透過した光の４５０ｎｍにおける強度（表１の試料１）を１００とした際の各試料における４５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の相対強度（相対受光強度）を算出、比較することで行った。

[６．光拡散粒子１８０の効果]
光拡散粒子１８０の効果を検討するため、試料１から５を作製した。試料１と２はブランク実験に相当し、これらの試料では、それぞれ無アルカリガラス基板のみ、あるいは無アルカリガラス基板上に形成された、蛍光材料と光拡散粒子１８０のいずれも含まないマトリクスのみを用いた。一方、試料３は、無アルカリガラス基板上に光拡散粒子１８０を含まない波長変換層１７２を設けた試料である。試料４と試料５は、光拡散粒子１８０としてそれぞれ酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）と酸化チタン（ＴｉＯ₂）を含む波長変換層１７２を形成した試料である。

試料１、２の結果は、マトリクス自体は４５０ｎｍの青色の光をほとんど吸収せず、また、青色光を長波長の光（６５０ｎｍ）へ変換する機能を持たないことを示している。試料３の結果から、蛍光材料である量子ドットを添加することで、青色光の一部が吸収され、長波長の光へ変換されることが理解される。これに対し、光拡散粒子１８０として酸化イットリウムを用いた場合（試料４）、青色光はさらに吸収されることが確認できる。さらに酸化チタンを含む波長変換層１７２を用いた場合（試料５）には、４５０ｎｍの相対受光強度は大きく低下し、光散乱粒子１８０の非存在下の場合と比較して６５０ｎｍの受光強度が２倍以上に増大することが分かった。以上のことから、光拡散粒子１８０を添加することで、短波長の光がより効率よく吸収され、効果的に長波長の光へ変換されることが分かった。特に酸化チタンを用いることで、効果的に短波長の光の波長変換が可能であることが分かった。

表２に、蛍光材料と光拡散粒子１８０の濃度の影響をまとめる。これらの試料６から９は、表２に示した組成で蛍光材料と酸化チタンを含む波長変換層１７２が無アルカリガラス上に形成された試料である。全体的な傾向として、蛍光材料と光拡散粒子１８０のそれぞれの濃度の増大に伴って短波長の光が効果的に吸収されて長波長の光へ変換されることが分かる。この表から、光拡散粒子１８０を５．０重量％から１０重量％の濃度で添加することで、光変換が十分に促進できると言える。

[７．酸化防止剤の効果]
酸化防止剤の効果を検証するため、蛍光材料、および光散乱粒子１８０として酸化チタンを含む波長変換層１７２を無アルカリガラス上に形成し、その上にカラーフィルタ１７４を設けた試料１０から１２を作製した。試料１０は波長変換層１７２に酸化防止剤は含まず、一方、試料１１と１２は波長変換層１７２にそれぞれリン系、フェノール系の酸化防止剤を含む。結果を表３に示す。

表３から理解されるように、酸化防止剤を波長変換層１７２に添加しても、その光学特性に大きな影響を与えない。すなわち、試料１０から１２のいずれのケースでも短波長の光が効率よく長波長の光へ変換されることが確認された。

しかしながら酸化防止剤は、これらの試料をクリーンオーブンにて１８０℃、２０分の加熱処理（ポストベーク）を行った場合の６５０ｎｍにおける相対受光強度の大幅な低下を抑制できることが確認された。すなわち、図１２に示すように試料１０では、ポストベーク後の６５０ｎｍにおける相対受光強度は、ポストベーク前と比較して２０％程度に大きく低下することが分かる。これは蛍光材料である量子ドットが熱的、あるいは化学的な安定性に欠けるため、ポストベークによって一部が劣化しているためと考えられる。これに対し酸化防止剤を添加することで、劣化は完全には抑制できないものの、その劣化の程度を抑制できることが図１２の結果から理解される。以上のことから、酸化防止剤は波長変換層１７２の光学特性に影響を与えることなく、蛍光材料の劣化速度を低下できることが確認された。

本明細書においては、発明の実施形態である積層体１７０や１８４を含む表示装置として、液晶表示装置と有機ＥＬ表示装置を例として説明を行ったが、表示装置はこれらに限られることは無く、様々な表示装置に積層体１７０や１８４を適用することができる。例えばＭＥＭＳシャッタによって諧調制御を行う表示装置（ＭＥＭＳ表示装置）、表面伝導型電子放出素子を有する表示装置（ＳＥＤ）、プラズマディスプレイパネルなどの種々の表示装置に積層体１７０、１８４を適用することができ、積層体１７０、１８４が含まれるこれらの表示装置も本発明の実施形態の一つである。

本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。

１００：表示装置、１０１：積層体、１０２：表示基板、１０４：画素、１０４ｂ：画素、１０４ｇ：画素、１０４ｒ：画素、１０５：画素、１０６：表示領域、１０８：ゲート側駆動回路、１１０：ソース側駆動回路、１１４：端子、１１６：ＦＰＣ基板、１１８：基板、１２０：信号線、１２２：走査線、１２４：容量線、１２６：偏光板、１２８：偏光板、１３０：トランジスタ、１３２：ゲート電極、１３４：半導体膜、１３６：ソース／ドレイン電極、１３８：ソース／ドレイン電極、１４０：下地膜、１４２：ゲート絶縁膜、１４４：層間絶縁膜、１４５：絶縁膜、１４６：コンタクトホール、１４８：第１の配向膜、１５０：容量、１５１：容量電極、１５２：画素電極、１５３：スリット、１５４：第２の配向膜、１５６：対向電極、１５８：平坦化膜、１６０：液晶層、１６２：オーバーコート、１６４：遮光膜、１７０：積層体、１７２：波長変換層、１７２ｇ：波長変換層、１７２ｒ：波長変換層、１７４：カラーフィルタ、１７６：光透過層、１７８：光拡散層、１８０：光拡散粒子、１８２：細孔、１８４：積層体、１９０：バックライトユニット、２００：信号線、２０２：走査線、２０４：電流供給線、２１０：スイッチングトランジスタ、２１２：半導体膜、２１４：ゲート電極、２１６：ソース／ドレイン電極、２１８：ソース／ドレイン電極、２２０：容量電極、２２４：コンタクトホール、２３０：駆動トランジスタ、２３２：半導体膜、２３２ａ：チャネル形成領域、２３２ｂ：ドープ領域、２３４：ゲート電極、２３６：ソース／ドレイン電極、２３８：ソース／ドレイン電極、２４０：画素電極、２４２：ＥＬ層、２４２ａ：ホール注入／輸送層、２４２ｂ：発光層、２４２ｃ：電子注入／輸送層、２４４：対向電極、２４８：下地膜、２５０：容量、２５２：ゲート絶縁膜、２５６：平坦化膜、２５８：隔壁、２６０：保護膜

Claims (18)

1. 基板、
   前記基板の第１の面側に位置する波長変換層、および
   前記基板の前記第１の面側に位置し、前記波長変換層と重なり、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有するカラーフィルタを備え、
   前記波長変換層と前記カラーフィルタの少なくとも一方は、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散する積層体。
2. 前記カラーフィルタは、前記基板と前記波長変換層の間に位置する、請求項１に記載の積層体。
3. 前記光を拡散する前記波長変換層、あるいは前記カラーフィルタは、無機化合物、あるいは有機化合物を含む光拡散粒子を含み、
   前記無機化合物は、金属の酸化物、硫化物、硫酸塩、ハロゲン化物、窒化物、ケイ酸塩から選択され、
   前記有機化合物は高分子を含み、
   前記有機化合物を含む前記光拡散粒子は中空粒子である、請求項１に記載の積層体。
4. 前記光を拡散する前記波長変換層、あるいは前記カラーフィルタは、空気を含有する細孔を含む、請求項１に記載の積層体。
5. 前記光拡散粒子が前記波長変換層に含まれる、請求項３に記載の積層体。
6. 前記細孔が前記波長変換層に含まれる、請求項４に記載の積層体。
7. 前記波長変換層は、前記光を吸収し５００ｎｍから７５０ｎｍの範囲に発光ピークを与える蛍光材料を含む、請求項１に記載の積層体。
8. 表示基板、
   前記表示基板上の画素、および
   前記画素上に位置する請求項１に記載の積層体を有し、
   前記波長変換層と前記カラーフィルタは、前記表示基板と前記基板に挟まれ、前記画素と重なるように配置される表示装置。
9. 第１の面に第１の領域、第２の領域、および第３の領域を有する基板、
   前記第１の面側に位置し、前記第１の領域に重なる第１の波長変換層、
   前記第１の面側に位置し、前記第２の領域に重なる第２の波長変換層、
   前記第１の面側に位置し、前記第３の領域に重なる光透過層、および
   前記第１の面側に位置し、前記第１の領域と前記第２の領域において前記第１の波長変換層と前記第２の波長変換層と重なり、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有するカラーフィルタを備え、
   前記第１の波長変換層、前記第２の波長変換層、および前記カラーフィルタの少なくとも一つは、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散し、
   前記第１の波長変換層と前記第２の波長変換層は、前記光を吸収して互いに異なる色で発光する積層体。
10. 前記カラーフィルタは、前記基板と前記第１の波長変換層の間、および前記基板と前記第２の波長変換層の間に位置する、請求項９に記載の積層体。
11. 前記光を拡散する前記第１の波長変換層、前記第２の波長変換層、あるいは前記カラーフィルタは、無機化合物、あるいは有機化合物を含む光拡散粒子を含み、
    前記無機化合物は、金属の酸化物、硫化物、硫酸塩、ハロゲン化物、窒化物、ケイ酸塩から選択され、
    前記有機化合物は高分子を含み、
    前記有機化合物を含む前記光拡散粒子は中空粒子である、請求項９に記載の積層体。
12. 前記光を拡散する前記第１の波長変換層、前記第２の波長変換層、あるいは前記カラーフィルタは、空気を含有する細孔を含む、請求項９に記載の積層体。
13. 前記光拡散粒子が前記第１の波長変換層と前記第２の波長変換層に含まれる、請求項１１に記載の積層体。
14. 前記細孔が前記第１の波長変換層と前記第２の波長変換層に含まれる、請求項１２に記載の積層体。
15. 前記第１の波長変換層と前記第２の波長変換層は、前記光を吸収し、それぞれ５００ｎｍから６００ｎｍの範囲、６５０ｎｍから７５０ｎｍの範囲に発光ピークを与える蛍光材料を含む、請求項９に記載の積層体。
16. 表示基板、
    前記表示基板上の第１の画素、第２の画素、および第３の画素、ならびに
    前記第１の画素、前記第２の画素、および前記第３の画素上に位置する請求項９に記載の積層体を有し、
    前記第１の波長変換層、前記第２の波長変換層、前記光透過層、および前記カラーフィルタは、前記表示基板と前記基板に挟まれるように配置され、
    前記第１の波長変換層、前記第２の波長変換層、および前記光透過層はそれぞれ、前記第１の画素、前記第２の画素、および前記第３の画素と重なるように配置される表示装置。
17. 基板、
    前記基板の第１の面側に位置する波長変換層、
    前記基板の前記第１の面側に位置し、前記波長変換層と重なり、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有するカラーフィルタ、および
    前記基板の前記第１の面側に位置し、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散する光拡散層を備える積層体。
18. 第１の面に第１の領域、第２の領域、および第３の領域を有する基板、
    前記第１の面側に位置し、前記第１の領域に重なる第１の波長変換層、
    前記第１の面側に位置し、前記第２の領域に重なる第２の波長変換層、
    前記第１の面側に位置し、前記第３の領域に重なる光透過層、
    前記第１の面側に位置し、前記第１の領域と前記第２の領域において前記第１の波長変換層と前記第２の波長変換層と重なり、４００ｎｍから５００ｎｍの範囲に吸収ピークを有するカラーフィルタ、および
    前記第１の面側に位置し、前記第１の領域と前記第２の領域において前記第１の波長変換層、前記第２の波長変換層、および前記カラーフィルタと重なり、４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を拡散する光拡散層を備え、
    前記第１の波長変換層と前記第２の波長変換層は４００ｎｍから５００ｎｍの波長範囲の光を吸収し、互いに異なる色で発光する積層体。