特許 7382139 光学部材及びこれを含む表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-08

(45)【発行日】2023-11-16

(54)【発明の名称】光学部材及びこれを含む表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/20 20060101AFI20231109BHJP

   G02F 1/13357 20060101ALI20231109BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20231109BHJP

   F21V 8/00 20060101ALI20231109BHJP

   F21V 9/32 20180101ALI20231109BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20231109BHJP

   F21Y 105/00 20160101ALN20231109BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20231109BHJP

【ＦＩ】

G02B5/20

G02F1/13357

F21S2/00 433

F21V8/00 100

F21V9/32

G02F1/1335

F21Y105:00

F21Y115:10

【請求項の数】 40

(21)【出願番号】P 2019005928

(22)【出願日】2019-01-17

(65)【公開番号】P2019211750

(43)【公開日】2019-12-12

【審査請求日】2021-11-26

(31)【優先権主張番号】10-2018-0066151

(32)【優先日】2018-06-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】512187343

【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１， Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ， Ｇｉｈｅｕｎｇ－ｇｕ， Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ホン，スン ヨン

(72)【発明者】

【氏名】イ，ドン ヘ

(72)【発明者】

【氏名】イ，ペク ヘ

【審査官】渡邊 吉喜

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１９００５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１８１４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２５８５８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５０９６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７３８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５７６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００２５９２０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｆ２１Ｖ ９／３２

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｆ２１Ｙ １０５／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導光板と、
前記導光板上に配置されて前記導光板よりも小さい屈折率を有する低屈折層と、
前記低屈折層と前記導光板との間に配置されて前記低屈折層よりも小さい厚さを有する低屈折下部層と、
前記低屈折層上に配置された波長変換層と、を含み、
前記低屈折下部層は、ＳｉＯｘ及びＳｉＮｘのうちの少なくとも一つを含み、
前記低屈折下部層の下面は前記導光板の上面に接し、前記低屈折下部層の上面は前記低屈折層の下面に接し、
前記低屈折下部層の屈折率は、前記低屈折層の屈折率よりも大きく、
前記導光板と前記低屈折層との屈折率の差は、０．２以上であり、
前記導光板の入光面は前記導光板の側面であることを特徴とする光学部材。

【請求項2】

前記低屈折下部層は、屈折率１．３～１．７の低屈折物質または屈折率１．５～２．２の高屈折物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学部材。

【請求項3】

前記低屈折下部層は、前記導光板上に配置された第１低屈折下部層、及び前記第１低屈折下部層上に配置された第２低屈折下部層を含むことを特徴とする請求項２に記載の光学部材。

【請求項4】

前記第１低屈折下部層及び前記第２低屈折下部層のうちのいずれか一つは前記低屈折物質を含み、他の一つは前記高屈折物質を含むことを特徴とする請求項３に記載の光学部材。

【請求項5】

前記第１低屈折下部層の厚さ及び前記第２低屈折下部層の厚さは、それぞれ０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の光学部材。

【請求項6】

前記低屈折物質はＳｉＯｘであり、前記高屈折物質はＳｉＮｘであることを特徴とする請求項４に記載の光学部材。

【請求項7】

前記低屈折層はボイドを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学部材。

【請求項8】

前記低屈折層の屈折率は、１．２～１．３であることを特徴とする請求項１に記載の光学部材。

【請求項9】

前記低屈折層の厚さは、０．８μｍ～１．２μｍであることを特徴とする請求項８に記載の光学部材。

【請求項10】

前記波長変換層の上部に配置された波長変換上部層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光学部材。

【請求項11】

前記波長変換上部層の下面は前記導光板の上面に平行であることを特徴とする請求項１０に記載の光学部材。

【請求項12】

前記波長変換上部層はＳｉＯｘまたはＳｉＮｘを含むことを特徴とする請求項１１に記載の光学部材。

【請求項13】

前記波長変換上部層は、前記波長変換層上に配置された第１波長変換上部層、及び前記第１波長変換上部層上に配置された第２波長変換上部層を含むことを特徴とする請求項１２に記載の光学部材。

【請求項14】

前記第１波長変換上部層及び前記第２波長変換上部層のうちのいずれか一つは透明有機物質を含み、他の一つはＳｉＯｘ及びＳｉＮｘのいずれかを含むことを特徴とする請求項１３に記載の光学部材。

【請求項15】

前記第１波長変換上部層はＳｉＯｘを含み、前記第２波長変換上部層は透明有機物質を含むことを特徴とする請求項１４に記載の光学部材。

【請求項16】

前記第１波長変換上部層及び前記第２波長変換上部層のうちのいずれか一つはＳｉＯｘを含み、他の一つはＳｉＮｘを含むことを特徴とする請求項１３に記載の光学部材。

【請求項17】

前記波長変換上部層は、前記第２波長変換上部層上に第３波長変換上部層をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の光学部材。

【請求項18】

前記第１波長変換上部層は透明有機物質を含むことを特徴とする請求項１７に記載の光学部材。

【請求項19】

前記第２波長変換上部層及び前記第３波長変換上部層のうちのいずれか一つはＳｉＯｘを含み、他の一つはＳｉＮｘを含むことを特徴とする請求項１８に記載の光学部材。

【請求項20】

前記導光板はガラスを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学部材。

【請求項21】

前記導光板の上面は前記低屈折層の下面に平行であることを特徴とする請求項２０に記載の光学部材。

【請求項22】

導光板と、
前記導光板上に配置されて前記導光板よりも小さい屈折率を有する低屈折層と、
前記低屈折層上に配置された波長変換層と、
前記低屈折層と前記導光板との間に配置されて前記低屈折層よりも小さい厚さを有する低屈折下部層と、
前記低屈折層と前記波長変換層との間に配置された低屈折上部層と、を含み、
前記低屈折下部層は、ＳｉＯｘ及びＳｉＮｘのうちの少なくとも一つを含み、
前記低屈折下部層の下面は前記導光板の上面に接し、前記低屈折下部層の上面は前記低屈折層の下面に接し、
前記低屈折下部層の屈折率は、前記低屈折層の屈折率よりも大きく、
前記導光板と前記低屈折層との屈折率の差は、０．２以上であり、
前記導光板の入光面は前記導光板の側面であることを特徴とする光学部材。

【請求項23】

前記低屈折下部層は、前記導光板上に配置された第１低屈折下部層、及び前記第１低屈折下部層上に配置された第２低屈折下部層を含むことを特徴とする請求項２２に記載の光学部材。

【請求項24】

前記第１低屈折下部層の厚さ及び前記第２低屈折下部層の厚さは、それぞれ０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項２３に記載の光学部材。

【請求項25】

前記低屈折上部層はＳｉＯｘ及びＳｉＮｘのうちの少なくとも一つを含み、前記低屈折上部層の屈折率は前記低屈折層の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項２２に記載の光学部材。

【請求項26】

前記低屈折上部層は、前記低屈折層上に配置された第１低屈折上部層、及び前記第１低屈折上部層上に配置された第２低屈折上部層を含むことを特徴とする請求項２５に記載の光学部材。

【請求項27】

前記第１低屈折上部層の厚さ及び前記第２低屈折上部層の厚さは、それぞれ０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項２６に記載の光学部材。

【請求項28】

前記波長変換層の上部に配置された波長変換上部層をさらに含み、前記波長変換上部層はＳｉＯｘ及びＳｉＮｘのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２２に記載の光学部材。

【請求項29】

前記波長変換上部層は、前記波長変換層上に配置された第１波長変換上部層、及び前記第１波長変換上部層上に配置された第２波長変換上部層を含むことを特徴とする請求項２８に記載の光学部材。

【請求項30】

前記第１波長変換上部層及び前記第２波長変換上部層のうちのいずれか一つは透明有機物質を含み、他の一つはＳｉＯｘ及びＳｉＮｘのいずれかを含むことを特徴とする請求項２９に記載の光学部材。

【請求項31】

前記第１波長変換上部層はＳｉＯｘを含み、前記第２波長変換上部層は透明有機物質を含むことを特徴とする請求項３０に記載の光学部材。

【請求項32】

前記波長変換上部層は、前記第２波長変換上部層上に第３波長変換上部層をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の光学部材。

【請求項33】

導光板、前記導光板上に配置されて前記導光板よりも小さい屈折率を有する低屈折層、前記低屈折層と前記導光板との間に配置されて前記低屈折層よりも小さい厚さを有する低屈折下部層、及び前記低屈折層上に配置された波長変換層を含む光学部材と、
前記導光板の少なくとも一側に配置された光源と、
光学部材の上部に配置された表示パネルと、を備え、
前記低屈折下部層は、ＳｉＯｘ及びＳｉＮｘのうちの少なくとも一つを含み、
前記低屈折下部層の下面は前記導光板の上面に接し、前記低屈折下部層の上面は前記低屈折層の下面に接し、
前記低屈折下部層の屈折率は、前記低屈折層の屈折率よりも大きく、
前記導光板と前記低屈折層との屈折率の差は、０．２以上であり、
前記導光板の入光面は前記導光板の側面であることを特徴とする表示装置。

【請求項34】

前記低屈折下部層は、前記導光板上に配置された第１低屈折下部層、及び前記第１低屈折下部層上に配置された第２低屈折下部層を含むことを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。

【請求項35】

前記波長変換層の上部に配置された波長変換上部層をさらに含み、前記波長変換上部層はＳｉＯｘ及びＳｉＮｘのうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。

【請求項36】

前記波長変換上部層は、前記波長変換層上に配置された第１波長変換上部層、及び前記第１波長変換上部層上に配置された第２波長変換上部層を含むことを特徴とする請求項３５に記載の表示装置。

【請求項37】

前記波長変換上部層は、前記第２波長変換上部層上に第３波長変換上部層をさらに含むことを特徴とする請求項３６に記載の表示装置。

【請求項38】

前記光学部材は、前記波長変換層と前記低屈折層との間に配置された低屈折上部層をさらに含むことを特徴とする請求項３３に記載の表示装置。

【請求項39】

前記低屈折上部層はＳｉＯｘ及びＳｉＮｘのうちの少なくとも一つを含み、前記低屈折上部層の屈折率は前記低屈折層の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項３８に記載の表示装置。

【請求項40】

前記波長変換層の上部に配置された波長変換上部層をさらに含み、前記波長変換上部層はＳｉＯｘまたはＳｉＮｘを含むことを特徴とする請求項３９に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学部材及びこれを含む表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置は、バックライトアセンブリからの光を受けて映像を表示する。幾つかのバックライトアセンブリは光源と導光板とを含む。導光板は、光源から光を受けて表示パネル側へ光の進行方向をガイドする。一部の製品は、光源から提供される光が白色であり、この白色の光を表示パネルのカラーフィルターでフィルタリングして色を実現する。

【0003】

最近では、液晶表示装置の色再現性などの画質を改善するために波長変換フィルムを適用することが研究されている。通常、光源として青色光源を用い、波長変換フィルムを導光板の上部に配置して白色の光に変換する。波長変換フィルムは波長変換粒子を含むが、波長変換粒子は、一般に、水分に脆弱であるため、バリアフィルムで波長変換粒子を保護する。ところが、バリアフィルムは、価格が高く、厚さを増加させる原因になる。また、導光板に波長変換フィルムを積層しなければならないので、複雑な組立工程が必要とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１９４５５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、光透過効率が向上した積層構造を持つ光学部材及びこれを含む表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による光学部材は、導光板と、前記導光板上に配置されて前記導光板よりも小さい屈折率を有する低屈折層と、前記低屈折層と前記導光板との間に配置されて前記低屈折層よりも小さい厚さを有する低屈折下部層と、前記低屈折層上に配置された波長変換層と、を含むことを特徴とする。

【0007】

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による光学部材は、導光板と、前記導光板上に配置されて前記導光板よりも小さい屈折率を有する低屈折層と、前記低屈折層上に配置された波長変換層と、前記低屈折層と前記波長変換層との間に配置されて前記低屈折層よりも小さい厚さを有する低屈折上部層と、を含むことを特徴とする。

【0008】

上記目的を達成するためになされた本発明のさらに他の態様による光学部材は、導光板と、前記導光板上に配置されて前記導光板よりも小さい屈折率を有する低屈折層と、前記低屈折層上に配置された波長変換層と、前記低屈折層と前記導光板との間に配置された低屈折下部層と、前記低屈折層と前記波長変換層との間に配置された低屈折上部層と、を含むことを特徴とする。

【0009】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による表示装置は、導光板、前記導光板上に配置されて前記導光板よりも小さい屈折率を有する低屈折層、前記低屈折層と前記導光板との間に配置された低屈折下部層、及び前記低屈折層上に配置された波長変換層を含む光学部材と、前記導光板の少なくとも一側に配置された光源と、前記光学部材の上部に配置された表示パネルと、を備えることを特徴とする。

【0010】

上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による表示装置は、導光板、前記導光板上に配置されて前記導光板よりも小さい屈折率を有する低屈折層、前記低屈折層上に配置された波長変換層、及び前記低屈折層と前記波長変換層との間に配置された低屈折上部層を含む光学部材と、前記導光板の少なくとも一側に配置された光源と、光学部材の上部に配置された表示パネルと、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明による光学部材は、光ガイド機能と波長変換機能とを同時に行いながら、屈折率の異なる物質の積層構造により光透過効率を向上させることができる。また、本発明による光学部材は、相対的に薄い厚さを有し、光透過効率を極大化して表示装置の光特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態による光学部材と光源を示す斜視図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ’線に沿った断面図である。

【図3】一実施形態による低屈折層の断面図である。

【図4】一実施形態による低屈折層の断面図である。

【図5】波長変換下部層の積層Ｃａｓｅ及び導光板の上部ＳｉＮｘの厚さによる透過率の変化を示す図であり、（ａ）はシミュレーションを行う条件、（ｂ）はシミュレーション結果の一例を示すグラフである。

【図6】波長変換下部層の積層Ｃａｓｅ別の最大透過率確保のための積層構造及び厚さを示す表である。

【図7】多様な実施形態による波長変換下部層の断面図である。

【図8】多様な実施形態による波長変換下部層の一例を示す断面図である。

【図9】多様な実施形態による波長変換下部層の一例を示す断面図である。

【図10】多様な実施形態による波長変換下部層の一例を示す断面図である。

【図11】多様な実施形態による波長変換下部層の一例を示す断面図である。

【図12】多様な実施形態による波長変換下部層の一例を示す断面図である。

【図13】多様な実施形態による波長変換下部層の一例を示す断面図である。

【図14】多様な実施形態による波長変換下部層の一例を示す断面図である。

【図15】波長変換上部層の積層Ｃａｓｅ及び波長変換層の上部ＳｉＮｘの厚さによる透過率の変化を示す図であり、（ａ）はシミュレーションを行う条件、（ｂ）はシミュレーション結果の一例を示すグラフであ。

【図16】波長変換上部層の積層Ｃａｓｅ別の最大透過率確保のための積層構造及び厚さを示す表である。

【図17】多様な実施形態による波長変換上部層の一例を示す断面図である。

【図18】多様な実施形態による波長変換上部層の一例を示す断面図である。

【図19】多様な実施形態による波長変換上部層の一例を示す断面図である。

【図20】多様な実施形態による波長変換上部層の一例を示す断面図である。

【図21】多様な実施形態による光学部材の一例を示す断面図である。

【図22】多様な実施形態による光学部材の一例を示す断面図である。

【図23】多様な実施形態による光学部材の一例を示す断面図である。

【図24】一実施形態による表示装置を示す断面図である。

【図25】他の実施形態による表示装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の利点、特徴、及びそれらを達成するための方法は、図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明らかになる。しかし、本発明は、以下に開示する実施形態に限定されるものではなく、それぞれ異なる多様な形態で具現される。但し、これらの実施形態は、単に本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明の技術範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

【0014】

素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）または層が、他の素子または層の「上（ｏｎ）」にあると記載される場合、他の素子または層の直上に存在する場合、またはそれらの間に別の層または別の素子が介在している場合を全て含む。明細書全体に亘って、同一の参照符号は同一の構成要素を示す。

【0015】

例えば、「第１」、「第２」などの用語は、様々な構成要素を記述するために使用されるが、これらの構成要素はこれらの用語によって限定されない。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用される。よって、以下に記載される第１構成要素は、本発明の技術的思想内で第２構成要素である。

【0016】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0017】

図１は、一実施形態による光学部材と光源を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ’線に沿った断面図である。

【0018】

図１及び図２を参照すると、光学部材１００は、導光板１０、導光板上に配置された波長変換下部層７０、波長変換下部層７０上に配置された波長変換層５０、及び波長変換層５０上に配置された波長変換上部層６０を含む。波長変換下部層７０は、低屈折下部層２０、低屈折下部層２０上に配置された低屈折層３０、及び低屈折層３０上に配置された低屈折上部層４０を含む。

【0019】

導光板１０は、光の進行経路を導く役割を果たす。導光板１０は、多角柱状を有する。導光板１０の平面視形状は、長方形であるが、これに限定されない。本実施形態において、導光板１０は、平面視長方形の六角柱状であって、上面１０ａ、下面１０ｂ、及び４つの側面１０ｓ（１０ｓ１、１０ｓ２、１０ｓ３、１０ｓ４）を含む。本明細書及び図面において、４つの側面をそれぞれ区分する必要がある場合には「１０ｓ１」、「１０ｓ２」、「１０ｓ３」、「１０ｓ４」と表記するが、単に一つの側面を説明する場合には「１０ｓ」と表記する。

【0020】

本実施形態において、導光板１０の上面１０ａと下面１０ｂとはそれぞれ一つの平面上に位置し、上面１０ａが位置する平面と下面１０ｂが位置する平面とは概ね平行であるため、導光板１０は全体的に均一な厚さを有する。しかし、これに限定されるものではなく、上面１０ａまたは下面１０ｂが複数の平面からなり、上面１０ａが位置する平面と下面１０ｂが位置する平面とが交差してもよい。例えば、くさび型導光板のように一側面（例えば、入光面）からそれに対向する他の側面（例えば、対光面）に行くほど、厚さが薄くなる。また、特定のポイントまでは、一側面（例えば、入光面）の近くではそれに対向する他の側面（例えば、対光面）側へ行くほど下面１０ｂが上方に傾斜して厚さが減少してから、上面１０ａと下面１０ｂとが平坦な形状に形成される。

【0021】

光学部材１００の一適用例において、光源４００は、導光板１０の少なくとも一側面１０ｓに隣接して配置される。図１では、導光板１０の一長辺に位置する側面１０ｓ１に、プリント基板４２０に実装された複数のＬＥＤ光源４１０が配置されている例を示すが、これに限定されない。例えば、複数のＬＥＤ光源４１０が両長辺の側面（１０ｓ１、１０ｓ３）の両方に隣接して配置されるか、一短辺または両短辺の側面（１０ｓ２、１０ｓ４）に隣接して配置される。図１の実施形態において、光源４００が隣接して配置された導光板１０の一長辺の側面１０ｓ１は、光源４００の光が直接入射する入光面（図１において、説明の便宜上、「１０ｓ１」と表記）となり、それに対向する他の長辺の側面１０ｓ３は対光面（図１において、説明の便宜上、「１０ｓ３」と表記）となる。

【0022】

導光板１０は無機物質を含む。例えば、導光板１０は、ガラスからなるが、これに限定されない。

【0023】

光学部材１００の各層（２０、３０、４０、５０、６０）が互いに接する面に光学界面が形成される。光学部材１００は、複数の光学界面（３０ａ、３０ｂ、５０ａ、５０ｂ）を含む。各光学界面（３０ａ、３０ｂ、５０ａ、５０ｂ）は、導光板１０の上面１０ａに対して実質的に平行である。

【0024】

導光板１０の上面１０ａには波長変換下部層７０が配置される。波長変換下部層７０は、低屈折層３０、低屈折下部層２０、及び低屈折上部層４０を含む。波長変換下部層７０は、導光板の上面１０ａ上に直接形成され、導光板の上面１０ａに接触する。波長変換下部層７０は、導光板１０と波長変換層５０との間に介在して光学部材１００の全反射を助ける。

【0025】

より具体的に説明すると、導光板１０によって入光面１０ｓ１から対光面１０ｓ３側へ効率よく光ガイドが行われるためには、導光板１０における内部全反射が効果的に行われることが好ましい。導光板１０における内部全反射が行われる条件は、導光板１０の屈折率が、導光板１０と光学的界面をなす媒質の屈折率に比べて大きいことである。導光板１０と光学界面をなす媒質の屈折率が低いほど全反射臨界角が小さくなり、より多くの内部全反射が行われる。

【0026】

導光板１０が屈折率約１．５のガラスからなる場合を例に説明すると、導光板１０の下面１０ｂは、屈折率約１の空気層に晒されて空気層と光学的界面をなすので、十分な全反射が行われる。

【0027】

一方、導光板１０の上面１０ａには、他の光学機能層が積層されて一体化されているので、下面１０ｂの場合よりも十分な全反射が行われ難い。例えば、導光板１０の上面１０ａに屈折率１．５以上の物質層が積層されると、導光板１０の上面１０ａでは、全反射が行われない。また、導光板１０の上面１０ａに、導光板１０よりも屈折率が僅かに小さい、例えば１．４９程度の物質層が積層されると、導光板１０の上面１０ａにおける内部全反射は行われるが、臨界角があまりに大きいため十分な全反射が行われない。導光板１０の上面１０ａ上に積層される波長変換層５０は、通常１．５内外の屈折率を有するが、このような波長変換層５０が導光板１０の上面１０ａに直接積層されると、導光板１０の上面１０ａで十分な全反射が行われ難い。

【0028】

導光板１０と波長変換層５０との間に介在して導光板１０の上面１０ａと界面をなす低屈折層３０は、導光板１０よりも低い屈折率を有するため、低屈折層３０の下面３０ｂで全反射が行われる。また、低屈折層３０は、その上部に配置される物質層である波長変換層５０よりも低い屈折率を有するため、波長変換層５０が直接導光板１０の上面１０ａに配置される場合よりもさらに多くの全反射が行われる。

【0029】

導光板１０上に低屈折下部層２０が配置された場合、導光板１０と低屈折下部層２０との界面においても屈折率の差があって全反射が行われるが、当該界面で全反射臨界角よりも小さい角度で入射した光は、低屈折下部層２０側に透過して進行する。低屈折下部層２０と低屈折層３０との界面で再び反射及び／または屈折が行われるが、低屈折層３０の屈折率が低屈折下部層２０の屈折率よりも小さい場合、上記界面においても全反射が行われる。光学部材１００が低屈折下部層２０を含む場合、導光板１０と低屈折層３０との間に低屈折下部層２０が介在するが、最終的に全反射の臨界角を決定するのは、導光板１０と低屈折層３０との屈折率の差である。低屈折層３０の屈折率が小さいほど屈折率の差が大きくなるので、全反射臨界角は小さくなってより多くの全反射が行われる。

【0030】

導光板１０と波長変換層５０との間に介在して導光板１０の上面１０ａと界面をなす波長変換下部層７０は、低屈折層３０を含む。低屈折層３０は、導光板１０よりも低い屈折率を有するため低屈折層３０の下面３０ｂで全反射が行われる。また、低屈折層３０は、その上部に配置される物質層である波長変換層５０よりも低い屈折率を有するため、波長変換層５０が直接導光板１０の上面１０ａに配置される場合よりもさらに多くの全反射が行われる。

【0031】

導光板１０の屈折率と低屈折層３０の屈折率との差は０．２以上である。低屈折層３０の屈折率が導光板１０の屈折率よりも０．２以上小さい場合、低屈折層３０の下面３０ｂを介して十分な全反射が行われる。導光板１０の屈折率と低屈折層３０の屈折率との差の上限には制限がないが、通常使用される導光板１０の物質及び低屈折層３０の屈折率を考慮すると、１以下である。低屈折層３０の屈折率は１．２～１．４の範囲である。一般に、固体状の媒質は、その屈折率を１に近づけるほど、製造コストが幾何級数的に増加する。低屈折層３０の屈折率が１．２以上であれば、過度な製造コストの増加を防ぐことができる。また、低屈折層３０の屈折率が１．４以下であることが、導光板１０の上面１０ａの全反射臨界角を十分に小さくする上で有利である。本実施形態において、約１．２５の屈折率を有する低屈折層３０が使用される。

【0032】

上述した低屈折率を具現するために、低屈折層３０はボイドを含む。ボイドは、真空にするか、または空気層や気体などで満たす。ボイドの空間はパーティクルやマトリクスなどによって定義される。以下、図３及び図４を参照して、より詳細に説明する。

【0033】

図３及び図４は、一実施形態による低屈折層の断面図である。
本実施形態において、低屈折層３０は、図３に示すように、複数のパーティクル（ＰＴ）、パーティクル（ＰＴ）を包含して全体が一つに連結されたマトリクスＭＸ、及びボイドＶＤを含む。パーティクルＰＴは、低屈折層３０の屈折率及び機械的強度を調節するフィラー（ｆｉｌｌｅｒ）である。

【0034】

低屈折層３０には、複数のマトリクスＭＸの内部にパーティクルＰＴが分散配置され、マトリクスＭＸが部分的に空いて当該部位にボイドＶＤが形成される。たとえば、複数のパーティクルＰＴとマトリクスＭＸとを溶媒に混合した後、乾燥及び／または硬化させると、溶媒が蒸発するが、このとき、マトリクスＭＸの間にボイドＶＤが形成される。

【0035】

他の実施形態において、低屈折層３０は、図４に示すように、パーティクルなしにマトリクスＭＸとボイドＶＤとを含む。例えば、低屈折層３０は、発泡樹脂のように全体が一つに連結されたマトリクスＭＸ、及びその内部に配置された複数のボイドＶＤを含む。

【0036】

図３及び図４に示すように、低屈折層３０がボイドＶＤを含む場合、低屈折層３０の全体屈折率は、パーティクルＰＴ／マトリクスＭＸの屈折率とボイドＶＤの屈折率との間の値を有する。上述したように、ボイドＶＤが屈折率１の真空となるか、またはボイドＶＤが屈折率約１の空気層や気体などで満たされる場合、パーティクルＰＴ／マトリクスＭＸとして１．４以上の物質を使用しても、低屈折層３０の全体屈折率は１．４以下の値、例えば約１．２５の値を有する。本実施形態において、パーティクルＰＴはＳｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２などの無機物質からなり、マトリクスＭＸは、ポリシロキサン（ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ）などの有機物からなるが、その他の有機物または無機物からなってもよい。

【0037】

図１及び図２を再び参照すると、低屈折層３０の厚さは０．４μｍ～２μｍである。低屈折層３０の厚さが、可視光の波長範囲である０．４μｍ以上の場合、実効的な光学的界面を成すため、低屈折層３０の下面３０ｂでスネルの法則による全反射がよく行われる。低屈折層３０が厚い場合、光学部材１００の薄膜化に逆行し、材料費用が増加し、光学部材１００の輝度の面でも不利であるため、低屈折層３０は２μｍ以下の厚さに形成される。本実施形態において、低屈折層３０の厚さは約１μｍである。

【0038】

低屈折下部層２０は、導光板１０と低屈折層３０との間に配置される。低屈折下部層２０は、導光板１０の上面上に直接形成され、導光板１０の上面に接触する。また、低屈折層３０の下面に接触する。低屈折下部層２０は、導光板１０と低屈折層３０との間に介在する。低屈折下部層２０は、低屈折層３０よりも屈折率が大きい。低屈折下部層２０は、低屈折物質及び高屈折物質のいずれか一つからなる単層構造である。また、低屈折下部層２０は、低屈折物質と高屈折物質とが交互に積層された多層構造である。低屈折物質の屈折率は１．３～１．７である。高屈折物質の屈折率は１．５～２．２である。一実施形態として、低屈折物質はＳｉＯｘであり、高屈折物質はＳｉＮｘである。ただし、低屈折物質及び高屈折物質は、これに限定されるものではなく、屈折率を満足する様々な物質からなる。

【0039】

低屈折下部層２０の積層物質及び積層厚さに応じて、光の補強干渉または相殺干渉による影響が変化するので、光透過率が変わることになる。すなわち、低屈折下部層２０の積層物質及び積層厚さを調節して光透過率を調節することができる。また、低屈折下部層２０が無機膜を含む場合、低屈折下部層２０は、低屈折層３０に水分／酸素が浸透することを防止する保護膜の役割を果たす。

【0040】

低屈折上部層４０は、低屈折層３０と波長変換層５０との間に配置される。低屈折上部層４０は、低屈折層３０の上面上に直接形成されて低屈折層３０の上面に接触する。また、波長変換層５０の下面に接触する。低屈折上部層４０は、低屈折層３０と波長変換層５０との間に介在する。低屈折上部層４０は、低屈折層３０よりも屈折率が大きい。低屈折上部層４０は、低屈折層３０の上面から波長変換層５０の方向に全反射が起こるのを助ける。低屈折上部層４０は、低屈折物質及び高屈折物質のいずれかからなる単層構造である。また、低屈折上部層４０は、低屈折物質と高屈折物質とが交互に積層された多層構造であってもよい。低屈折下部層２０と同様に、低屈折物質の屈折率は１．２～１．７である。高屈折物質の屈折率は１．５～２．２である。一実施形態として、低屈折物質はＳｉＯｘ、高屈折物質はＳｉＮｘである。ただし、低屈折物質及び高屈折物質は、これに限定されるものではなく、屈折率を満足する様々な物質からなってもよい。

【0041】

低屈折上部層４０の積層物質及び積層厚さに応じて、光の補強干渉または相殺干渉による影響が変化するので、光透過率が変わることになる。すなわち、低屈折上部層４０の積層物質及び積層厚さを調節して光透過率を調節することができる。また、低屈折上部層４０は、光学部材１００の光学効率を向上させる。低屈折層３０を透過した光が波長変換層５０に進入し、分散した散乱粒子に出会うと、波長が変わりながら散乱するが、散乱した光の一部は再び導光板１０の方向に進む。低屈折上部層４０が低屈折層３０よりも高い屈折率を有すると、その界面で全反射が起るか、または再び上部に反射させるため、表示装置の輝度などの光学効率を増加させることができる。

【0042】

低屈折上部層４０は、低屈折層３０と完全に重畳して低屈折層３０への水分及び／または酸素の浸透を防止する。すなわち、低屈折上部層４０は、低屈折層３０の変形を防止し、硬度を増加させて構造的な安定性をもたらす。また、無機膜を含む低屈折上部層４０は、上部の波長変換層５０及び下部の低屈折層３０に水分及び／または酸素が浸透することを防止する役割を果たす。

【0043】

波長変換下部層７０は、蒸着及びコーティングなどの方法で形成される。波長変換下部層７０は、導光板１０上に低屈折下部層２０、低屈折層３０、低屈折上部層４０の順に形成される。一実施形態として、低屈折下部層２０及び低屈折上部層４０は、無機物を含む無機膜で化学気相蒸着方法を用いて形成される。低屈折層３０は、有機物を含む有機膜でコーティング方法を用いて形成される。コーティング方法としては、スリットコーティング、スピンコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、インクジェットコーティングなどが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、他の様々な積層方法が適用される。

【0044】

波長変換層５０は波長変換下部層７０上に配置される。一実施形態として、波長変換下部層７０が低屈折上部層４０を含む場合、波長変換層５０は低屈折上部層４０の上面に配置される。他の実施形態として、波長変換下部層７０が低屈折上部層４０を含まない場合、波長変換層５０は低屈折層３０の上面に配置される。波長変換層５０は、バインダー層と、バインダー層内に分散された波長変換粒子とを含む。波長変換層５０は、波長変換粒子の他に、バインダー層に分散された散乱粒子をさらに含む。

【0045】

バインダー層は、波長変換粒子が分散される媒質であって、一般にバインダーと呼ばれる様々な樹脂組成物からなる。ただし、これに限定されるものではなく、本明細書において、波長変換粒子及び／または散乱粒子を分散配置させることが可能な媒質であれば、その名称は、追加の他の機能、構成物質などに関係なく、バインダー層と呼ばれる。

【0046】

波長変換粒子は、入射した光の波長を変換する粒子であって、例えば、量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔ、ＱＤ）、蛍光物質、または燐光物質である。波長変換粒子の一例である量子ドットについて詳細に説明すると、量子ドットは、数ナノメートルの大きさの結晶構造を有する物質であって、数百～数千個程度の原子から構成され、サイズが小さいため、エネルギーバンドギャップ（ｂａｎｄｇａｐ）が大きくなる量子閉じ込め（ｑｕａｎｔｕｍ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）効果を奏する。量子ドットにバンドギャップよりもエネルギーの高い波長の光が入射すると、量子ドットは、その光を吸収して励起状態となり、特定の波長の光を放出しながら基底状態に落ちる。放出された光の波長は、バンドギャップに相当する値を有する。量子ドットは、その大きさと組成などを調節することで、量子閉じ込め効果による発光特性を調節することができる。

【0047】

量子ドットは、例えば、ＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩＩ－Ｖ族化合物、ＩＶ－ＶＩ族化合物、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族化合物、ＩＩ－ＩＶ－ＶＩ族化合物、及びＩＩ－ＩＶ－Ｖ族化合物のうちの少なくとも一つを含む。

【0048】

量子ドットは、コア（Ｃｏｒｅ）、及びコアをオーバーコーティングするシェル（Ｓｈｅｌｌ）を含むものである。コアは、これに限定するものではないが、例えば、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＳｉＣ、Ｃａ、Ｓｅ、Ｉｎ、Ｐ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、ＦｅＰｔ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｓｉ、及びＧｅのうちの少なくとも一つである。シェルは、これに限定するものではないが、例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＧａＳｅ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、及びＰｂＴｅのうちの少なくとも一つを含む。

【0049】

波長変換粒子は、入射光をそれぞれ異なる波長に変換する複数の波長変換粒子を含む。例えば、波長変換粒子は、特定の波長の入射光を第１波長に変換して放出する第１波長変換粒子と、第２波長に変換して放出する第２波長変換粒子とを含む。本実施形態において、光源４００から出射されて波長変換粒子に入射する光はブルー波長の光であり、第１波長はグリーン波長であり、第２波長はレッド波長である。例えば、ブルー波長は、４２０ｎｍ～４７０ｎｍにピークを有する波長であり、グリーン波長は、５２０ｎｍ～５７０ｎｍにピークを有する波長であり、レッド波長は、６２０ｎｍ～６７０ｎｍにピークを有する波長である。しかし、ブルー波長、グリーン波長、及びレッド波長は、上記の例に限定されるものではなく、本技術分野でブルー、グリーン、及びレッドとして認識できる波長範囲を全て含む。

【0050】

上記の例に示す実施形態において、波長変換層５０に入射したブルー光は、波長変換層５０を通過しながら、一部が第１波長変換粒子に入射してグリーン波長に変換されて放出され、他の一部が第２波長変換粒子に入射してレッド波長に変換されて放出され、残りの一部は第１及び第２波長変換粒子に入射せずにそのまま出射される。したがって、波長変換層５０を通過した光は、ブルー波長の光、グリーン波長の光、及びレッド波長の光を全て含む。放出されるそれぞれ異なる波長の光の割合を適切に調節すると、白色光または他の色の出射光を表示することができる。波長変換層５０で変換された光は、狭い範囲の特定の波長内に集中し、狭い半値幅のシャープなスペクトルを有する。したがって、このようなスペクトルの光をカラーフィルターでフィルタリングして色を実現すると、色再現性が改善される。

【0051】

上記の例に示す実施形態とは異なり、入射光が紫外線などの短波長の光であり、これをそれぞれブルー波長、グリーン波長、及びレッド波長に変換する３種類の波長変換粒子が波長変換層５０内に配置されて白色光を出射することもできる。

【0052】

波長変換層５０は散乱粒子をさらに含む。散乱粒子は、非量子ドット粒子であって、波長変換機能のない粒子である。散乱粒子は、入射した光を散乱させ、より多くの入射光が波長変換粒子側に入射するようにする。それだけでなく、散乱粒子は、波長別の光の出射角を均一に制御する役割を果たす。具体的に説明すると、一部の入射光が波長変換粒子に入射した後、波長が変換されて放出されるとき、その放出方向は無作為な散乱特性を有する。もし波長変換層５０内に散乱粒子がなければ、波長変換粒子との衝突後に放出されるグリーン波長及びレッド波長は、散乱放出特性を有するが、波長変換粒子との衝突なしに放出されるブルー波長は、散乱放出特性を有しないため、出射角度によってブルー／グリーン／レッド波長の放出量が異なる。散乱粒子は、波長変換粒子に衝突せずに放出されるブルー波長に対しても散乱放出特性を与えることにより、波長別の光の出射角が同様に調節される。散乱粒子としてはＴｉＯ_２、ＳｉＯ_２などが使用される。

【0053】

波長変換層５０は低屈折層３０よりも厚い。波長変換層の厚さは約１０μｍ～５０μｍである。本実施形態において、波長変換層５０の厚さは約１０μｍである。

【0054】

波長変換層５０は、コーティングなどの方法で形成される。例えば、波長変換下部層が形成された導光板１０上に波長変換組成物をスリットコーティングし、乾燥及び硬化させて波長変換層５０が形成される。しかし、これに限定されるものではなく、他の様々な積層方法が適用される。

【0055】

波長変換層５０上には波長変換上部層６０が配置される。波長変換上部層６０は、水分及び／または酸素（以下、「水分／酸素」という。）の浸透を防ぐパッシベーション層である。波長変換上部層６０は複数の積層膜を含む。各積層膜は無機膜または有機膜を含む。波長変換上部層６０は少なくとも一つの無機膜を含む。すなわち、波長変換上部層６０は、無機膜の単一膜、複数の無機膜、または有機膜及び無機膜の積層膜からなる。

【0056】

各積層膜は、高屈折物質、低屈折物質、及び／または透明有機物質を含んで構成される。波長変換上部層６０は、低屈折物質、高屈折物質、または透明有機物質からなる単層膜であるか、屈折率の異なる物質が積層された多層膜である。一実施形態として、高屈折物質及び低屈折物質は、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、ジルコニウム窒化物、チタン窒化物、ハフニウム窒化物、タンタル窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、スズ酸化物、セリウム酸化物、シリコン酸化窒化物などである。一実施形態として、高屈折物質はＳｉＮｘ（シリコンナイトライド）であり、低屈折物質はＳｉＯｘ（シリコンオキサイド）である。透明有機物質は、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などである。

【0057】

波長変換上部層６０は、波長変換層５０に完全に重畳し、波長変換層５０の上面を覆う。一実施形態として、波長変換上部層６０は、波長変換層５０の上面のみを覆うが、他の実施形態として、波長変換上部層６０は、外側にさらに延長されて波長変換層５０の側面から波長変換下部層７０の側面までを覆う。

【0058】

波長変換上部層６０の厚さは０．１μｍ～５μｍである。一実施形態として、波長変換上部層６０が有機膜を含まない場合、波長変換上部層６０の厚さは０．１５μｍ～０．５μｍである。他の実施形態として、波長変換上部層６０が有機膜を含む場合、波長変換上部層６０の厚さは１μｍ～５μｍである。波長変換上部層６０の厚さは波長変換層５０よりも小さい。波長変換上部層６０の厚さが０．１μｍ以上であれば、有意な水分／酸素浸透防止機能が発揮される。波長変換上部層６０の厚さは２μｍ以下であることが、薄膜化及び透過率の面で有利である。ただし、波長変換上部層６０の厚さはこれに限定されるものではなく、波長変換上部層６０は様々な厚さで配置される。波長変換上部層６０の積層物質の屈折率及び積層厚さなどに応じて、上部に抽出される光の量、すなわち透過率に影響を与える。これについての詳細な説明は後述する。

【0059】

波長変換上部層６０は、コーティング及び蒸着などの方法で形成される。例えば、無機物を含む無機膜は、波長変換下部層７０と波長変換層５０とが順次形成された導光板１０上に化学気相蒸着法を用いて形成される。有機物を含む有機膜は、導光板上にコーティング方法を用いて形成される。しかし、これに限定されるものではなく、他の様々な積層方法が適用される。

【0060】

上述したように、光学部材１００は、光ガイド機能と波長変換機能とを同時に果たす。光学部材１００は、波長変換下部層７０及び波長変換上部層６０を含む。波長変換下部層７０は、低屈折層３０、低屈折下部層２０、及び低屈折上部層４０を含む。低屈折下部層２０及び低屈折上部層４０は、低屈折層３０の屈折率よりも屈折率が大きい物質からなる。低屈折下部層２０及び低屈折上部層４０は、光学部材に入射した光の補強干渉または相殺干渉による影響を変化させるので、光透過率を向上させる。波長変換上部層６０は、高屈折物質または低屈折物質のうちの少なくとも一つの物質からなる層を含む。また、波長変換上部層６０は、透明有機物質をさらに含む多層膜であってもよい。波長変換上部層６０は、波長変換層を完全に覆って水分／酸素の浸透を防ぐ。また、波長変換上部層６０は、波長変換層を透過した光が光学部材１００の外部へ効率よく出光されるようにして光学効率を向上させる。

【0061】

また、光学部材１００の波長変換層５０上に配置される波長変換上部層６０は、別個のフィルムとして提供される波長変換フィルムよりも製造コストを下げ、厚さを減少させる。一例として、波長変換フィルムは、波長変換層５０の上下部にバリアフィルムを付着させるが、バリアフィルムは高価であるだけでなく、厚さも１００μｍ以上と厚いため、波長変換フィルムの全厚は約２７０μｍに達する。一方、本実施形態による光学部材１００の場合、導光板１０を除いた全厚を約１２μｍ～１３μｍのレベルに維持することができるため、これを採用する表示装置の厚さを減少させることができる。また、光学部材１００は、高価なバリアフィルムを省略することができるため、製造コストも波長変換フィルムよりも安価なレベルで管理することができる。

【0062】

以下、波長変換下部層における最大光透過率を得るための波長変換下部層の積層構造及び厚さについて説明する。光が屈折率の異なる媒質を透過するとき、互いに異なる屈折率を有する媒質が出会う地点で光の反射と屈折が起こる。媒質の屈折率と厚さを知ることができれば、光の反射と屈折に関するフレネル方程式（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ）によって積層構造の透過率を導出することができる。すなわち、波長変換下部層の積層構造及び厚さによる透過率を導出するためのシミュレーションを行うことができる。

【0063】

図５は、波長変換下部層の積層Ｃａｓｅ及び導光板の上部ＳｉＮｘの厚さによる透過率の変化を示すグラフである。図６は、波長変換下部層の積層Ｃａｓｅ別の最大透過率確保のための積層構造及び厚さを示す表である。

【0064】

図５の（ａ）は、シミュレーションを行う条件を示す。図５の（ａ）において、低屈折下部層及び低屈折上部層がすべて２つの層を含む場合を例に説明し、低屈折下部層及び低屈折上部層が省略されるか、または単一の層だけを含む場合には、便宜上、当該層の厚さが０μｍであると表記する。

【0065】

図２及び図５の（ａ）を参照すると、波長変換下部層７０は、導光板１０上に低屈折下部層２０、低屈折層３０、低屈折上部層４０が順に積層されている。波長変換下部層７０は、導光板１０と波長変換層５０との間に介在される。低屈折下部層２０及び低屈折上部層４０はそれぞれ２つ以下の層を含む。

【0066】

シミュレーション条件において、各層の厚さは０μｍ～０．２μｍの範囲で選択される。厚さが０μｍであるということは、上述したように当該層を含まないことを意味する。本シミュレーション条件で、低屈折層３０の厚さは１μｍに設定される。低屈折下部層２０及び低屈折上部層４０が含む層は、高屈折物質及び低屈折物質からなる。一実施形態として、高屈折物質はＳｉＮｘ（シリコンナイトライド）であり、低屈折物質はＳｉＯｘ（シリコンオキサイド）である。以下、高屈折物質はＳｉＮｘであり、低屈折物質はＳｉＯｘである例を説明する。高屈折物質を含む層と、低屈折物質を含む層とは交互に積層される。高屈折物質及び低物質物質の屈折率は低屈折層３０の屈折率よりも大きい。積層構造に応じて、波長変換下部層７０の光透過率を求めるための条件を、以下の４つに区分する。

【0067】

波長変換下部層のＣａｓｅ１は、導光板上に高屈折物質、低屈折物質の順に積層された低屈折下部層２０と、低屈折層上に高屈折物質、低屈折物質の順に積層された低屈折上部層４０とを含む。

【0068】

波長変換下部層のＣａｓｅ２は、導光板上に低屈折物質、高屈折物質の順に積層された低屈折下部層２０と、低屈折層上に高屈折物質、低屈折物質の順に積層された低屈折上部層４０とを含む。

【0069】

波長変換下部層のＣａｓｅ３は、導光板上に高屈折物質、低屈折物質の順に積層された低屈折下部層２０と、低屈折層上に低屈折物質、高屈折物質の順に積層された低屈折上部層４０とを含む。

【0070】

波長変換下部層のＣａｓｅ４は、導光板上に低屈折物質、高屈折物質の順に積層された低屈折下部層２０と、低屈折層上に低屈折物質、高屈折物質の順に積層された低屈折上部層４０とを含む。

【0071】

図５の（ｂ）は、Ｃａｓｅ１において、導光板上に配置された低屈折下部層のＳｉＮｘの厚さによる積層条件別の透過率の変化を示すグラフである。図５の（ｂ）は、シミュレーション結果の一例であり、図５の（ｂ）の方式で、他のＣａｓｅの積層構造を含む波長変換下部層の透過率を求めることができる。ここで、透過率とは、光源から入射した青色光に対する、波長変換下部層を透過して外部へ放出された青色光の割合を意味する。図５の（ｂ）のグラフ上のＳｉＮｘは高屈折物質を指し、ＳｉＯｘは低屈折物質を指す。

【0072】

図２及び図５の（ｂ）を参照すると、図５の（ｂ）のシミュレーションが行われる波長変換下部層７０は、上述したＣａｓｅ１の構造を備えている。Ｃａｓｅ１の波長変換下部層７０は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘの順に積層された低屈折下部層２０と、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘの順に積層された低屈折上部層４０とを含む。低屈折下部層２０のＳｉＮｘは、図５の（ｂ）のグラフ上、Ｘ軸に該当するＳｉＮｘの厚さに対応する。すなわち、図５の（ｂ）のグラフにおいて、ＳｉＮｘは変動する値であり、低屈折下部層２０のＳｉＮｘを除く低屈折下部層２０のＳｉＯｘと低屈折上部層４０のＳｉＮｘ及びＳｉＯｘの厚さは、指定された値を有する。図５の（ｂ）は、低屈折下部層２０のＳｉＯｘの厚さがそれぞれ０．０６μｍ、０．０８μｍ、及び０．２μｍである場合、低屈折下部層２０のＳｉＮｘの厚さによる透過率の変化を示す３つのグラフ（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）を示す。このとき、低屈折上部層４０のＳｉＮｘ及びＳｉＯｘの厚さは、それぞれ０μｍであって、波長変換下部層７０が低屈折上部層４０を含まない場合を示す。

【0073】

Ｇ１は、低屈折下部層２０のＳｉＯｘの厚さが０．０６μｍであるときの透過率の変化を示すグラフである。Ｇ２は、低屈折下部層２０のＳｉＯｘの厚さが０．０８μｍであるときの透過率の変化を示すグラフである。Ｇ３は、低屈折下部層２０のＳｉＯｘの厚さが０．２μｍであるときの透過率の変化を示すグラフである。Ｇ１は、低屈折下部層２０のＳｉＮｘの厚さが約０．１μｍであるときに最大透過率を有する。Ｇ２は、低屈折下部層２０のＳｉＮｘの厚さが約０．０２μｍまたは約０．１４μｍであるときに最大透過率を有する。Ｇ３は、低屈折下部層２０のＳｉＮｘの厚さが約０．１μｍであるときに最大透過率を有する。すなわち、積層順序及び積層厚さなどの積層構造が変わると、透過率も一緒に変化する。これにより、各積層条件での最大透過率を確認することができ、それによって、最大透過率を有する各積層条件を決定する。

【0074】

図６は、波長変換下部層の積層Ｃａｓｅ別の最大青色光透過率の確保ための積層構造及び厚さを示す表である。図６は、各積層Ｃａｓｅ別の透過率が高い３つの結果値を示す。１．５ＴのＧｌａｓｓは、厚さ１．５ｍｍの導光板を意味する。低屈折層が１μｍであり、波長変換層が１０μｍである場合のシミュレーション結果値である。図６において、ＳｉＯｘは低屈折物質の一例であり、ＳｉＮｘは高屈折物質の一例である。

【0075】

図２及び図６を参照すると、Ｃａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ３は、図５の（ｂ）で説明したＧ１による結果値である。Ｃａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ３は、ＳｉＮｘ０．１μｍ、ＳｉＯｘ０．０６μｍが導光板上に順次積層された低屈折下部層２０を含み、低屈折上部層４０のＳｉＮｘ及びＳｉＯｘが０μｍ、すなわち波長変換下部層７０が低屈折上部層４０を含まない場合の波長変換下部層７０の透過率を示す。ｒｅｓｕｌｔ３の波長変換下部層７０は８１．３％の青色光透過率を有する。このように各Ｃａｓｅ別の最大青色光の透過率を求めると、４つのＣａｓｅとも約８１．４％の最大透過率を有する。多様な実施形態による波長変換下部層の積層構造は、図７～図１４を参照して詳細に説明する。

【0076】

図７～図１４は、多様な実施形態による波長変換下部層の一例を示す断面図である。図７～図１４に示す実施形態は、波長変換下部層（７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８）の各構成が多様に配置された例を示す。波長変換下部層（７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８）は、低屈折層３０を含むが、低屈折下部層（図２の「２０」）または低屈折上部層（図２の「４０」）をさらに含む。幾つかの実施形態において、波長変換下部層は低屈折下部層または低屈折上部層を含まない。ただし、波長変換下部層（７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８）は、効果的に全反射を誘導し且つ光透過率を向上させるために、低屈折下部層（図２の「２０」）及び低屈折上部層（図２の「４０」）のうちの少なくとも一つの層を含む。低屈折下部層（図２の「２０」）及び低屈折上部層（図２の「４０」）は、単層構造であるか、または高屈折物質と低屈折物質とが交互に積層された多層構造である。以下、高屈折物質の例としてＳｉＮｘを挙げ、低屈折物質の例としてＳｉＯｘを挙げて説明する。ただし、高屈折物質及び低屈折物質はこれに限定されない。

【0077】

図７は、波長変換下部層７１の低屈折下部層２１及び低屈折上部層４１が単層構造である例を示す。図７に示す波長変換下部層７１は、図６のＣａｓｅ２のｒｅｓｕｌｔ２に対応する構造である。すなわち、図７に示す波長変換下部層７１において、低屈折下部層２１は高屈折物質からなる単層であり、低屈折上部層４１は低屈折物質からなる単層である。本実施形態において、低屈折下部層２１は、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０６μｍである。低屈折上部層４１は、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．１μｍである。本実施形態による波長変換下部層７１の青色光透過率は８１．３％である。

【0078】

図８は、波長変換下部層７２の低屈折下部層（２２ａ、２２ｂ）は屈折率の互いに異なる物質が交互に積層され、低屈折上部層４２は単層構造である例を示す。図８に示す波長変換下部層７２は、図６のＣａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ１及びｒｅｓｕｌｔ２に対応する構造である。すなわち、図８に示す波長変換下部層７２において、低屈折下部層（２２ａ、２２ｂ）は屈折率の異なる第１低屈折下部層２２ａ及び第２低屈折下部層２２ｂを含む多層からなり、低屈折上部層４２は低屈折物質の単層からなる。第１低屈折下部層２２ａの屈折率は、第２低屈折下部層２２ｂの屈折率よりも大きい。第２低屈折下部層２２ｂは、低屈折上部層４２と同一の物質を含む。Ｃａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態において、第１低屈折下部層２２ａは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０２μｍである。第２低屈折下部層２２ｂは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０６μｍである。低屈折上部層４２は、低屈折物質であるＳｉＯｘからなり、厚さが０．０４μｍである。これによる波長変換下部層７２の青色光透過率は８１．４％である。一方、Ｃａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ２に対応する実施形態において、波長変換下部層７２は、上記ｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態の波長変換下部層７２と同一の物質で積層され、各層の厚さを異にする。第１低屈折下部層２２ａの厚さは０．０２μｍである。第２低屈折下部層２２ｂの厚さは０．０８μｍである。低屈折上部層４２の厚さは０．１４μｍである。これによる波長変換下部層７２の青色光透過率は８１．４％である。

【0079】

図９は、波長変換下部層７３の低屈折下部層（２３ａ、２３ｂ）は屈折率の異なる物質が交互に積層され、低屈折上部層４３は単層構造である例を示す。図９に示す波長変換下部層７３は、図６のＣａｓｅ２のｒｅｓｕｌｔ１及びｒｅｓｕｌｔ３に対応する構造である。すなわち、図９に示す波長変換下部層７３において、低屈折下部層（２３ａ、２３ｂ）は、屈折率の異なる第１低屈折下部層２３ａ及び第２低屈折下部層２３ｂを含む多層からなり、低屈折上部層４３は、低屈折物質の単層からなる。図９の実施形態は、図８と同一の層数を含むが、図９の実施形態において、第１低屈折下部層２３ａの屈折率は第２低屈折下部層２３ｂの屈折率よりも小さい。また、第１低屈折下部層２３ａは、低屈折上部層４３と同一の物質を含む。Ｃａｓｅ２のｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態において、第１低屈折下部層２３ａは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０６μｍである。第２低屈折下部層２３ｂは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０８μｍである。低屈折上部層４３は、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０２μｍである。これによる波長変換下部層７３の青色光透過率は８１．４％である。一方、Ｃａｓｅ２のｒｅｓｕｌｔ３に対応する実施形態による波長変換下部層７３は、上記ｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態の波長変換下部層７３と同一の物質で積層され、各層の厚さを異にする。第１低屈折下部層２３ａの厚さは０．０４μｍである。第２低屈折下部層２３ｂの厚さは０．０８μｍである。低屈折上部層４３の厚さは０．０２μｍである。これによる波長変換下部層７３の青色光透過率は８１．３％である。

【0080】

図１０は、低屈折下部層を含まず、低屈折上部層（４４ａ、４４ｂ）が多層構造である波長変換下部層７４を示す。図１０に示す波長変換下部層７４は、図６のＣａｓｅ４のｒｅｓｕｌｔ３に対応する構造である。すなわち、図１０に示す波長変換下部層７４において、低屈折下部層は、厚さが０μｍであって配置されず、低屈折上部層（４４ａ、４４ｂ）は、屈折率の異なる第１低屈折上部層４４ａ及び第２低屈折上部層４４ｂを含む多層からなる。第１低屈折上部層４４ａの屈折率は、第２低屈折上部層４４ｂの屈折率よりも小さい。Ｃａｓｅ４のｒｅｓｕｌｔ３に対応する実施形態として、第１低屈折上部層４４ａは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０６μｍである。第２低屈折上部層４４ｂは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．１μｍである。これによる波長変換下部層７４の青色光透過率は８１．３％である。

【0081】

図１１は、波長変換下部層７５の低屈折下部層２５が単層構造であり、低屈折上部層（４５ａ、４５ｂ）は屈折率の異なる物質が交互に積層された多層構造である例を示す。図１１に示す波長変換下部層７５は、図６のＣａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ１に対応する構造である。すなわち、図１１に示す波長変換下部層７５において、低屈折下部層２５は、高屈折物質を含む単層構造であり、低屈折上部層（４５ａ、４５ｂ）は、屈折率の異なる第１低屈折上部層４５ａ及び第２低屈折上部層４５ｂを含む多層からなる。第１低屈折上部層４５ａの屈折率は、第２低屈折上部層４５ｂの屈折率よりも小さい。低屈折下部層２５は、第２低屈折上部層４５ｂと同一の物質からなる。Ｃａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態として、低屈折下部層２５は、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０２μｍである。第１低屈折上部層４５ａは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０６μｍである。第２低屈折上部層４５ｂは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０４μｍである。これによる波長変換下部層７５の青色光透過率は８１．４％である。

【0082】

図１２は、波長変換下部層７６の低屈折下部層２６が単層構造であり、低屈折上部層（４６ａ、４６ｂ）は屈折率の異なる物質が交互に積層された多層構造である例を示す。図１２に示す波長変換下部層７６は、図６のＣａｓｅ４のｒｅｓｕｌｔ１及びｒｅｓｕｌｔ２に対応する構造である。すなわち、図１２に示す波長変換下部層７６において、低屈折下部層２６は、低屈折物質を含む単層構造であり、低屈折上部層（４６ａ、４６ｂ）は、屈折率の異なる第１低屈折上部層４６ａ及び第２低屈折上部層４６ｂを含む多層からなる。第１低屈折上部層４６ａの屈折率は、第２低屈折上部層４６ｂの屈折率よりも小さい。図１２の実施形態は、図１１と同一の層数を含むが、図１１の実施形態に対して、低屈折下部層２６が低屈折物質からなる。また、低屈折下部層２６は、第１低屈折上部層４６ａと同一の物質からなる。Ｃａｓｅ４のｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態として、低屈折下部層２６は、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０６μｍである。第１低屈折上部層４６ａは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０８μｍである。第２低屈折上部層４６ｂは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０２μｍである。これによる波長変換下部層７６の青色光透過率は８１．４％である。Ｃａｓｅ４のｒｅｓｕｌｔ２に対応する実施形態による波長変換下部層７６は、上記ｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態の波長変換下部層７６と同一の物質で積層され、各層の厚さを異にする。低屈折下部層２６の厚さは０．０４μｍである。第１低屈折上部層４６ａの厚さは０．０８μｍである。第２低屈折上部層４６ｂの厚さは０．０２μｍである。これによる波長変換下部層７６の青色光透過率は８１．３％である。

【0083】

図１３は、波長変換下部層７７の低屈折下部層（２７ａ、２７ｂ）及び低屈折上部層（４７ａ、４７ｂ）が屈折率の異なる物質が交互に積層された多層構造である例を示す。図１３に示す波長変換下部層７７は、図６のＣａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ２及びｒｅｓｕｌｔ３に対応する構造である。すなわち、図１３に示す波長変換下部層７７において、低屈折下部層（２７ａ、２７ｂ）は、屈折率の異なる第１低屈折下部層２７ａ及び第２低屈折下部層２７ｂを含む多層からなり、低屈折上部層（４７ａ、４７ｂ）は、屈折率の異なる第１低屈折上部層４７ａ及び第２低屈折上部層４７ｂを含む多層からなる。第１低屈折下部層２７ａの屈折率は、第２低屈折下部層２７ｂの屈折率よりも大きい。第１低屈折上部層４７ａの屈折率は、第２低屈折上部層４７ｂの屈折率よりも小さい。また、第１低屈折下部層２７ａは第２低屈折上部層４７ｂと同一の物質からなり、第２低屈折下部層２７ｂは第１低屈折上部層４７ａと同一の物質からなる。Ｃａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ２に対応する実施形態として、第１低屈折下部層２７ａは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０２μｍである。第２低屈折下部層２７ｂは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０２μｍである。第１低屈折上部層４７ａは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０４μｍである。第２低屈折上部層４７ｂは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０６μｍである。これによる波長変換下部層７７の青色光透過率は８１．４％である。Ｃａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ３に対応する実施形態による波長変換下部層７７は、上記ｒｅｓｕｌｔ２に対応する実施形態の波長変換下部層７７と同一の物質で積層され、各層の厚さを異にする。第１低屈折下部層２７ａの厚さは０．０２μｍである。第２低屈折上部層４７ｂの厚さは０．０４μｍである。第１低屈折上部層４７ａの厚さは０．０２μｍである。第２低屈折上部層４７ｂの厚さは０．０８μｍである。これによる波長変換下部層７７の青色光透過率は８１．４％である。

【0084】

図１４は、図１０とは逆に、低屈折上部層を含まず、低屈折下部層（２８ａ、２８ｂ）が多層構造である波長変換下部層７８を示す。図１４に示す波長変換下部層７８は、図６のＣａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ３に対応する構造である。すなわち、図１４に示す波長変換下部層７８において、低屈折上部層は、厚さが０μｍであって配置されず、低屈折下部層（２８ａ、２８ｂ）は、屈折率の異なる第１低屈折下部層２８ａ及び第２低屈折下部層２８ｂを含む多層からなる。第１低屈折下部層２８ａの屈折率は、第２低屈折下部層２８ｂの屈折率よりも大きい。Ｃａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ３に対応する実施形態として、第１低屈折下部層２８ａは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．１μｍである。第２低屈折下部層２８ｂは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０６μｍである。これによる波長変換下部層７８の青色光透過率は８１．３％である。

【0085】

図１５は、波長変換上部層の積層Ｃａｓｅ及び波長変換層の上部ＳｉＮｘの厚さによる透過率の変化を示す図である。図１６は、波長変換上部層の積層Ｃａｓｅ別の最大透過率確保のための積層構造及び厚さを示す表である。

【0086】

図２及び図１５を参照すると、図１５の（ａ）は、シミュレーションを行う条件を示す。波長変換上部層６０は、波長変換層５０上に配置される。波長変換上部層６０は、高屈折物質、低屈折物質、及び透明有機物質を含む。一実施形態として、高屈折物質はＳｉＮｘ（シリコンナイトライド）であり、低屈折物質はＳｉＯｘ（シリコンオキサイド）である。以下、高屈折物質はＳｉＮｘであり、低屈折物質はＳｉＯｘであるとして説明する。透明有機物質は、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などである。高屈折物質及び低屈折物質を含む各層は、厚さが０μｍ～０．２μｍである。透明有機物質を含む層は、厚さが０μｍ～５μｍである。厚さが０μｍであるというのは、当該層を含まないことを意味する。高屈折物質、低屈折物質、及び透明有機物質を含む層の積層構造に応じて、合計６つの条件に区分されるが、実質的に高い光透過率を示す３つの条件について説明する。

【0087】

波長変換上部層６０のＣａｓｅ１は、波長変換層５０上に高屈折物質、低屈折物質、透明有機物質を含む層が順に積層された構造を含む。

【0088】

波長変換上部層６０のＣａｓｅ２は、波長変換層５０上に高屈折物質、透明有機物質、低屈折物質を含む層が順に積層された構造を含む。

【0089】

波長変換上部層６０のＣａｓｅ３は、波長変換層５０上に透明有機物質、高屈折物質、低屈折物質を含む層が順に積層された構造を含む。

【0090】

図１５の（ｂ）は、Ｃａｓｅ２において、波長変換層５０上に配置されたＳｉＮｘの厚さによる透過率の変化を示すグラフである。図１５の（ｂ）は、シミュレーション結果の一例であり、図１５の（ｂ）のような方式で他のＣａｓｅの積層構造を含む波長変換上部層６０の透過率を求める。ここで、透過率とは、波長変換層５０を介して入射した白色光に対する、波長変換上部層６０を透過して外部へ放出された白色光の割合を意味する。

【0091】

図１５の（ｂ）を参照すると、波長変換上部層６０のＳｉＮｘの厚さが変化するにつれて、透過率も変化することが分かる。ＳｉＮｘの厚さが変わる場合、光の補強干渉または相殺干渉による影響が変化するので、光透過率が変わる。材料による光吸収により、ＳｉＮｘの厚さが厚くなるほど最大光透過率の値が低くなる傾向を示す。Ｃａｓｅ２による波長変換上部層６０は、ＳｉＮｘの厚さが約０．１μｍであるときに最大透過率を有する。このようにＣａｓｅ１～Ｃａｓｅ３による波長変換上部層６０の積層順序及び積層厚さなどの積層構造を変化させて各積層条件での最大透過率を求める。

【0092】

図１６は、波長変換上部層の積層Ｃａｓｅ別の最大透過率確保のための積層構造及び厚さを示す表である。図１６は、各積層Ｃａｓｅ別の透過率が高い３つの結果値を示す。図１６において、ＳｉＮｘは高屈折物質の一例であり、ＳｉＯｘは低屈折物質の一例である。ＯＣは透明有機物質を指す。各Ｃａｓｅ別の最大光透過率を求めると、波長変換上部層６０は８７．５％～８８．２％の最大光透過率を有する。多様な実施形態による波長変換上部層６０の積層構造は、以下、図１７～図２０で詳細に説明する。

【0093】

図１７～図２０は、多様な実施形態による波長変換上部層の一例を示す断面図である。図１７～図２０の実施形態は、波長変換上部層（６１、６２、６３、６４）の各構成が多様に配置された例を示す。波長変換上部層（６１、６２、６３、６４）は、効果的に光を透過し、波長変換層に水分／酸素が浸透するのを防止するために、高屈折物質、低屈折物質、及び透明有機物質のうちの少なくとも二つの物質を含む層が積層された多層構造である。

【0094】

図１７は、波長変換層５０上に波長変換上部層が配置され、波長変換上部層（６１ａ、６１ｂ）は第１波長変換上部層６１ａ及び第２波長変換上部層６１ｂを含む多層構造である例を示す。図１７に示す波長変換上部層（６１ａ、６１ｂ）は、図１６のＣａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ１～ｒｅｓｕｌｔ３に対応する構造である。すなわち、図１７に示す波長変換上部層（６１ａ、６１ｂ）は、高屈折物質を含まず、屈折率の異なる第１波長変換上部層６１ａ及び第２波長変換上部層６１ｂを含む多層からなる。第１波長変換上部層６１ａの屈折率は、第２波長変換上部層６１ｂの屈折率よりも大きい。Ｃａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態において、第１波長変換上部層６１ａは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．１μｍである。第２波長変換上部層６１ｂは、透明有機物質からなり、厚さが２μｍである。これによる波長変換上部層（６１ａ、６１ｂ）の白色光透過率は８７．９％である。Ｃａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ２に対応する実施形態による波長変換上部層（６１ａ、６１ｂ）は、上記ｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態の波長変換上部層と同一の物質で積層され、各層の厚さを異にする。第１波長変換上部層６１ａの厚さは０．１μｍである。第２波長変換上部層６１ｂの厚さは３．５μｍである。これによる波長変換上部層６１ａ、６１ｂの白色光透過率は８７．７％である。また、Ｃａｓｅ１のｒｅｓｕｌｔ３に対応する実施形態による波長変換上部層（６１ａ、６１ｂ）は、上記ｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態の波長変換上部層と同一の物質で積層され、各層の厚さを異にする。第１波長変換上部層６１ａの厚さは０．１μｍである。第２波長変換上部層６１ｂの厚さは４．５μｍである。これによる波長変換上部層６１ａ、６１ｂの白色光透過率は８７．５％である。

【0095】

図１８は、波長変換層５０上に波長変換上部層（６２ａ、６２ｂ）が配置され、波長変換上部層は第１波長変換上部層６２ａ及び第２波長変換上部層６２ｂを含む多層構造である例を示す。図１８に示す波長変換上部層（６２ａ、６２ｂ）は、図１６のＣａｓｅ２のｒｅｓｕｌｔ１～ｒｅｓｕｌｔ３に対応する構造である。すなわち、図１８に示す波長変換上部層（６２ａ、６２ｂ）は、透明有機物質を含まず、屈折率の異なる第１波長変換上部層６２ａ及び第２波長変換上部層６２ｂを含む多層からなる。第１波長変換上部層６２ａの屈折率は、第２波長変換上部層６２ｂの屈折率よりも大きい。Ｃａｓｅ２のｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態として、第１波長変換上部層６２ａは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．１μｍである。第２波長変換上部層６２ｂは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０５μｍである。これによる波長変換上部層（６２ａ、６２ｂ）の白色光透過率は８８．２％である。Ｃａｓｅ２のｒｅｓｕｌｔ２に対応する実施形態による波長変換上部層（６２ａ、６２ｂ）は、上記ｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態の波長変換上部層と同一の物質で積層され、各層の厚さを異にする。第１波長変換上部層６２ａの厚さは０．１μｍである。第２波長変換上部層６２ｂの厚さは０．２μｍである。これによる波長変換上部層（６２ａ、６２ｂ）の白色光透過率は８７．９％である。また、Ｃａｓｅ２のｒｅｓｕｌｔ３に対応する実施形態による波長変換上部層（６２ａ、６２ｂ）は、上記ｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態の波長変換上部層と同一の物質で積層され、各層の厚さを異にする。第１波長変換上部層６２ａの厚さは０．１μｍである。第２波長変換上部層６２ｂの厚さは０．３５μｍである。これによる波長変換上部層６２ａ、６２ｂの白色光透過率は８７．７％である。

【0096】

図１９は、波長変換層５０上に波長変換上部層（６３ａ、６３ｂ）が配置され、波長変換上部層（６３ａ、６３ｂ）は第１波長変換上部層６３ａ及び第２波長変換上部層６３ｂを含む多層構造である例を示す。図１９に示す波長変換上部層（６３ａ、６３ｂ）は、図１６のＣａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ１に対応する構造である。すなわち、図１９に示す波長変換上部層は、低屈折物質を含まず、屈折率の異なる第１波長変換上部層６３ａ及び第２波長変換上部層６３ｂを含む多層からなる。第１波長変換上部層６３ａの屈折率は、第２波長変換上部層６３ｂの屈折率よりも小さい。Ｃａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ１に対応する実施形態として、第１波長変換上部層６３ａは、透明有機物質からなり、厚さが１μｍである。第２波長変換上部層６３ｂは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０５μｍである。これによる波長変換上部層６３ａ、６３ｂの白色光透過率は８８．２％である。

【0097】

図２０は、波長変換層５０上に波長変換上部層（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）が配置され、波長変換上部層（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）は第１波長変換上部層６４ａ、第２波長変換上部層６４ｂ、及び第３波長変換上部層６４ｃを含む多層構造である例を示す。図２０に示す波長変換上部層（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）は、図１６のＣａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ２～ｒｅｓｕｌｔ３に対応する構造である。すなわち、図２０に示す波長変換上部層（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）は、屈折率の異なる第１波長変換上部層６４ａ、第２波長変換上部層６４ｂ、及び第３波長変換上部層６４ｃを含む多層からなる。第１波長変換上部層６４ａの屈折率が最も小さく、第２波長変換上部層６４ｂの屈折率が最も大きい。第３波長変換上部層６４ｃの屈折率は、第１波長変換上部層６４ａの屈折率よりも大きく、第２波長変換上部層６４ｂの屈折率よりも小さい。Ｃａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ２に対応する実施形態として、第１波長変換上部層６４ａは、透明有機物質からなり、厚さが１μｍである。第２波長変換上部層６４ｂは、ＳｉＮｘからなり、厚さが０．０５μｍである。第３波章変換上部層６４ｃは、ＳｉＯｘからなり、厚さが０．０５μｍである。これによる波長変換上部層（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）の白色光透過率は８８．２％である。Ｃａｓｅ３のｒｅｓｕｌｔ３に対応する実施形態による波長変換上部層（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）は、上記ｒｅｓｕｌｔ２に対応する実施形態の波長変換上部層と同一の物質で積層され、各層の厚さを異にする。第１波長変換上部層６４ａの厚さは１μｍである。第２波長変換上部層６４ｂの厚さは０．０５μｍである。第３波長変換上部層６４ｃの厚さは０．３μｍである。これによる波長変換上部層（６４ａ、６４ｂ、６４ｃ）の白色光透過率は８８．２％である。

【0098】

図２１～図２３は、多様な実施形態による光学部材の一例を示す断面図である。図２１～図２３の実施形態は、上述した波長変換下部層７０と波長変換上部層６０とが多様に組み合わせられた例を示す。図７～図１４で説明した８つの波長変換下部層（７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８）の構造と、図１７～図２０で説明した４つの波長変換上部層（６１、６２、６３、６４）の構造とを組み合わせると、３２個の多様な実施形態による光学部材（１０１、１０２、１０３）が得られる。ただし、光学部材の積層構造は、これに限定されず、さらに多様な積層構造を含み得る。本発明の多様な実施形態による光学部材において、図７～図１４で説明した波長変換下部層（７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８）は、低屈折下部層２０を含まない波長変換下部層７４、低屈折上部層４０を含まない波長変換下部層７８、及び低屈折下部層と低屈折上部層とを両方含む波長変換下部層（７１、７２、７３、７５、７６、７７）に区分される。波長変換上部層６０は、図１７～図２０で説明した４つの波長変換上部層（６１、６２、６３、６４）である。

【0099】

光学部材１００の最終光透過率は、波長変換下部層７０の青色光透過率と波長変換上部層６０の白色光透過率とを乗じて得られる。

【0100】

図２１を参照すると、本発明の一実施形態による光学部材１０１は、波長変換下部層７０及び波長変換上部層６０ａを含む。波長変換下部層７０は、低屈折層３０及び低屈折上部層４０ａを含み、低屈折下部層は含まない。波長変換下部層７０は、図１０で説明した波長変換下部層７４である。すなわち、波長変換下部層は、低屈折下部層を含まず、低屈折上部層４０ａが多層構造である波長変換下部層７０である。波長変換上部層６０ａは、無機物または有機物を含む層が積層された多層構造である。

【0101】

図２２を参照すると、本発明の他の実施形態による光学部材１０２は、波長変換下部層７０及び波長変換上部層６０ｂを含む。波長変換下部層７０は、低屈折下部層２０ｂ及び低屈折層３０を含み、低屈折上部層は含まない。波長変換下部層７０は、図１４で説明した波長変換下部層７８である。すなわち、波長変換下部層は、低屈折上部層を含まず、低屈折下部層２０ｂが多層構造である波長変換下部層７０である。波長変換上部層６０ｂは、無機物または有機物を含む層が積層された多層構造である。

【0102】

図２３を参照すると、本発明のさらに他の実施形態による光学部材１０３は、波長変換下部層７０及び波長変換上部層６０ｃを含む。波長変換下部層７０は、低屈折下部層２０ｃ、低屈折層３０、及び低屈折上部層４０ｃを含む。波長変換下部層７０は、図７～図１４で説明した波長変換下部層７０のうちの、図１０及び図１４の波長変換下部層（７４、７８）を除いた残りの実施形態による波長変換下部層（７１、７２、７３、７５、７６、７７）である。すなわち、波長変換下部層７０は、単層構造または多層構造の低屈折下部層２０ｃと、単層構造または多層構造の低屈折上部層４０ｃとを含む。波長変換上部層６０ｃは、無機物または有機物を含む層が積層された多層構造である。

【0103】

図２４は、一実施形態による表示装置を示す断面図である。

【0104】

図２４を参照すると、表示装置１０００は、光源４００、光源の出射経路上に配置された光学部材１００、及び光学部材の上部に配置された表示パネル３００を含む。

【0105】

光学部材は、上述した実施形態による光学部材がすべて適用される。図２４では図２の光学部材１００が適用された例を示す。

【0106】

光源４００は、光学部材１００の一側に配置される。光源４００は、光学部材１００の導光板１０の入光面１０ｓ１に隣接して配置される。光源４００は、複数の点光源または線光源を含む。点光源はＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）光源４１０である。複数のＬＥＤ光源４１０はプリント基板４２０に実装される。ＬＥＤ光源４１０はブルー波長の光を発光する。

【0107】

ＬＥＤ光源４１０は、図２４に示すように、上面に光を放出する上面発光ＬＥＤである。この場合、プリント基板４２０はハウジング５００の側壁５２０上に配置される。

【0108】

ＬＥＤ光源４１０から放出されたブルー波長の光は、光学部材１００の導光板１０に入射する。光学部材１００の導光板１０は、光を導き、導光板１０の上面１０ａまたは下面１０ｂを介して出射させる。光学部材１００の波長変換層５０は、導光板１０から入射したブルー波長の光の一部を他の波長、例えばグリーン波長及びレッド波長に変換する。変換されたグリーン波長及びレッド波長の光は、変換されていないブルー波長と共に上部へ放出されて表示パネル３００側に提供される。

【0109】

導光板１０の下面１０ｂには散乱パターン８０が配置される。散乱パターン８０は、導光板１０の内部で全反射によって進行する光の進行角度を変えて導光板１０の外部へ出射させる役割を果たす。

【0110】

本実施形態において、散乱パターン８０は別途の層またはパターンとして提供される。例えば、導光板１０の下面１０ｂ上に、凸パターン及び／または凹パターンを含むパターン層を形成して、または印刷パターンを形成して、散乱パターン８０として機能させる。

【0111】

他の実施形態において、散乱パターン８０は、導光板１０自体の表面形状からなる。例えば、導光板１０の下面１０ｂに凹溝を形成して散乱パターン８０として機能させる。

【0112】

散乱パターン８０の配置密度は領域によって異なる。例えば、相対的に進行する光量が豊富な入光面１０ｓ１に隣接した領域は、配置密度を小さくし、相対的に進行する光量が少ない対光面１０ｓ３に隣接した領域は、配置密度を大きくする。

【0113】

表示装置１０００は、光学部材１００の下部に配置された反射部材９０をさらに含む。反射部材９０は、反射フィルムまたは反射コーティング層を含む。反射部材９０は、光学部材１００の導光板１０の下面１０ｂへ出射された光を反射して、再び導光板１０の内部に進入させる。

【0114】

表示パネル３００は、光学部材１００の上部に配置される。表示パネル３００は、光学部材１００から光の提供を受けて、画面を表示する。このように光を受けて画面を表示する受光性表示パネルの例としては、液晶表示パネルや電気泳動パネルなどが挙げられる。以下では、表示パネルとして液晶表示パネルの例を挙げるが、これに限定されず、他の様々な受光性表示パネルが適用される。

【0115】

表示パネル３００は、第１基板３１０、第１基板３１０に対向する第２基板３２０、及び第１基板３１０と第２基板３２０との間に配置された液晶層（図示せず）を含む。第１基板３１０と第２基板３２０とは相互に重畳する。本実施形態において、いずれかの基板が他の基板よりも大きいため、外側にさらに突出する。図２４では、上部に位置する第２基板３２０が、より大きく光源４００の配置された側面に向かって突出した例を示す。第２基板３２０の突出領域は、駆動チップや外部回路基板が実装される空間を提供する。この例とは異なり、下側に位置する第１基板３１０が第２基板３２０よりも大きいために外側へ突出してもよい。表示パネル３００における、突出した領域を除いた第１基板３１０と第２基板３２０とが重畳する領域は、光学部材１００の導光板１０の側面１０ｓに概ね整列される。

【0116】

光学部材１００は、モジュール間の結合部材６１０を介して表示パネル３００と結合される。モジュール間の結合部材６１０は、平面視形状が四角枠状からなる。モジュール間の結合部材６１０は、表示パネル３００及び光学部材１００におけるそれぞれの縁部に位置する。

【0117】

本実施形態において、モジュール間の結合部材６１０の下面は、光学部材１００の波長変換上部層６０の上面に配置される。モジュール間の結合部材６１０の下面は、波長変換上部層６０上で波長変換層５０の上面にのみ重畳し、側面には重畳しないように配置される。

【0118】

モジュール間の結合部材６１０は、ポリマー樹脂や接着テープまたは粘着テープなどを含む。

【0119】

他の実施形態において、モジュール間の結合部材６１０は、さらに光透過阻止機能を果たす。例えば、モジュール間の結合部材６１０がブラック顔料や染料などの光吸収物質を含むか、または反射物質を含むことにより、光透過阻止機能を果たす。

【0120】

表示装置１０００は、ハウジング５００をさらに含む。ハウジング５００は、一面が開放されており、底面５１０と、底面５１０に連結された側壁５２０とを含む。底面５１０及び側壁５２０によって定義された空間内に、光源４００、光学部材１００／表示パネル３００付着体、及び反射部材９０が収納される。光源４００、反射部材９０、及び光学部材１００／表示パネル３００付着体は、ハウジング５００の底面５１０上に配置される。ハウジング５００の側壁５２０の高さは、ハウジング５００の内部に置かれた光学部材１００／表示パネル３００付着体の高さと実質的に同一である。表示パネル３００は、ハウジング５００の側壁上端に隣接して配置され、これらはハウジング結合部材６２０によって互いに結合される。ハウジング結合部材６２０は、平面視形状が四角枠状からなる。ハウジング結合部材６２０は、ポリマー樹脂や接着テープまたは粘着テープなどを含む。

【0121】

表示装置１０００は、少なくとも一つの光学フィルム２００をさらに含む。一つまたは複数の光学フィルム２００は、光学部材１００と表示パネル３００との間でモジュール間の結合部材６１０によって囲まれた空間に収納される。一つまたは複数の光学フィルム２００の側面は、モジュール間の結合部材６１０の内側面に接してそれに付着される。図２４では、光学フィルム２００と光学部材１００との間、及び光学フィルム２００と表示パネル３００との間がそれぞれ離隔した例を示すが、この離隔空間は必須的に要求されるものではない。

【0122】

光学フィルム２００は、プリズムフィルム、拡散フィルム、マイクロレンズフィルム、レンチキュラフィルム、偏光フィルム、反射偏光フィルム、位相差フィルムなどである。表示装置１０００は、同じ種類または異なる種類の複数の光学フィルム２００を含む。複数の光学フィルム２００が適用される場合、各光学フィルム２００は、互いに重畳するように配置され、それぞれの側面がモジュール間の結合部材６１０の内側面に接して付着される。各光学フィルム２００同士は互いに離隔し、それらの間に空気層が配置される。

【0123】

図２４に示す実施形態による表示装置１０００は、モジュール間の結合部材６１０を介して、光学部材１００及び表示パネル３００、さらには光学フィルム２００まで一体化し、ハウジング結合部材６２０を介して表示パネル３００とハウジング５００とを結合する。したがって、モールドフレームを省略しても、複数の部材の安定した結合が可能であるため、表示装置１０００を軽量化することができる。また、導光板１０と波長変換層５０とが一体化されることにより、表示装置１０００の厚さを減少させることができる。また、ハウジング結合部材６２０を介して表示パネル３００の側面とハウジング５００の側壁５２０とを結合させることにより、表示画面側のベゼル空間を無くしまたは最小化することができる。

【0124】

図２５は、他の実施形態による表示装置を示す断面図である。

【0125】

図２５を参照すると、表示装置１００１は、光源４００、光源の出射経路上に配置された光学部材１００＿１、及び光学部材の上部に配置された表示パネル３００を含む。図２５は、図２４とは異なり、波長変換上部層６０＿１が波長変換層５０＿１の上面及び側面と波長変換下部層７０＿１の側面とを覆っている光学部材１００＿１を含む表示装置１００１を示す。

【0126】

波長変換層５０＿１、特に、それに含まれている波長変換粒子は、水分／酸素に対して脆弱である。波長変換フィルムの場合、波長変換層の上下面にバリアフィルムを積層して波長変換層への水分／酸素の浸透を防ぐが、本実施形態の場合、バリアフィルムなしで波長変換層５０＿１が直接配置されるので、バリアフィルムの代わりに、波長変換層５０＿１を保護する密封構造が必要である。密封構造は、波長変換上部層６０＿１及び導光板１０＿１によって実現される。

【0127】

波長変換層５０＿１に水分が浸透することが可能なゲート（入口）は、波長変換層５０＿１の上面、側面、及び下面である。上述したように、波長変換層５０＿１の上面及び側面は、波長変換上部層６０＿１によって覆われて保護されるので、水分／酸素の浸透が遮断または少なくとも低減（以下、「遮断／低減」という。）される。

【0128】

一方、波長変換層５０＿１の下面は、波長変換下部層７０＿１の上面に当接しているが、波長変換下部層７０＿１がボイドＶＤを含むか、または有機物質からなる場合、波長変換下部層７０＿１の内部で水分の移動が可能なので、それを介して波長変換層５０＿１の下面への水分／酸素の浸透が行われ得る。ただし、本実施形態では、波長変換下部層７０＿１も密封構造を有するので、波長変換層５０＿１の下面を介した水分／酸素の浸透が源泉的に遮断される。

【0129】

具体的に説明すると、波長変換下部層７０＿１の側面が波長変換上部層６０＿１によって覆われて保護されるので、波長変換下部層７０＿１の側面を介した水分／酸素の浸透が遮断／低減される。波長変換下部層７０＿１が波長変換層５０＿１よりも突出して上面の一部が露出しても、当該部位は波長変換上部層６０＿１によって覆われて保護されるので、これを介した水分／酸素の浸透も遮断／低減される。波長変換下部層７０＿１の下面は導光板１０＿１に当接している。導光板１０＿１がガラスなどの無機物質からなる場合、波長変換上部層６０＿１と同様に、水分／酸素の浸透が遮断／低減される。結局、波長変換下部層７０＿１と波長変換層５０＿１との積層体は、表面が波長変換上部層６０＿１と導光板１０＿１とに囲まれて密封されるので、たとえ波長変換下部層７０＿１の内部に水分／酸素移動経路が設けられていても、水分／酸素の浸透自体が密封構造によって遮断／低減されるため、水分／酸素による波長変換粒子の劣化を防止しまたは少なくとも緩和される。

【0130】

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須の特徴を逸脱することなく、他の具体的な形態で実施できる。したがって、以上で記載した実施形態は、すべての面で例示的なものであって、限定的なものではない。

【符号の説明】

【0131】

１０ 導光板
１０ａ 上面
１０ｂ 下面
１０ｓ、１０ｓ２、１０ｓ４ 側面
１０ｓ１ 側面（入光面）
１０ｓ３ 側面（対光面）
２０、２１、２５、２６ 低屈折下部層
２２ａ、２３ａ、２７ａ、２８ａ （第１）低屈折下部層
２２ｂ、２３ｂ、２７ｂ、２８ｂ （第２）低屈折下部層
３０ 低屈折層
３０ａ、５０ａ、５０ｂ 光学界面
３０ｂ 下面（光学界面）
４０、４１、４２、４３ 低屈折上部層
４４ａ、４５ａ、４６ａ、４７ａ （第１）低屈折上部層
４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂ （第２）低屈折上部層
５０、５０＿１ 波長変換層
６０、６０＿１、６１、６２、６３、６４ 波長変換上部層
６１ａ、６２ａ、６３ａ （第１）波長変換上部層
６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ （第２）波長変換上部層
７０、７０＿１、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８ 波長変換下部層
８０ 散乱パターン
９０ 反射部材
１００、１００＿１、１０１、１０２、１０３ 光学部材
２００ 光学フィルム
３００ 表示パネル
３１０ 第１基板
３２０ 第２基板
４００ 光源
４１０ ＬＥＤ光源
４２０ プリント基板
５００ ハウジング
５１０ 底面
５２０ 側壁
６１０ 結合部材
６２０ ハウジング結合部材
１０００、１００１ 表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】