(57)【要約】【課題】光の利用効率を向上し易くすることが可能な表示装置等を提供する。【解決手段】表示装置は、画素単位で励起光を出射する光源部と、量子ドットを含んで構成され、画素単位で発光光を出射する発光層とを備えている。量子ドットは、励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成する。簡易な構成で励起光から発光光への波長変換がなされる。【選択図】図１
2013037165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素単位で励起光を出射する光源部と、
量子ドットを含んで構成され、前記画素単位で発光光を出射する発光層と
を備え、
前記量子ドットは、前記励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成する
表示装置。
【請求項２】
前記量子ドットでは、
励起過程において、前記励起光のエネルギーを得ることにより、価電子帯に位置する電子が、伝導帯のうちの主量子数ｎ≧２の量子準位に励起され、
緩和過程において、前記ｎ≧２の量子準位に励起された電子が、ｎ＝１の量子準位に緩和され、
再結合過程において、前記ｎ＝１の量子準位と前記価電子帯の量子準位とのエネルギー差に対応する波長を有する、前記長波長側の発光光が出射される
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記ｎ≧２の量子準位と前記価電子帯の量子準位とのエネルギー差が、前記励起光のエネルギーと略等しい
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光源部は、
前記励起光としてのレーザ光を発するレーザ光源と、
前記レーザ光を前記画素単位で変調する光変調素子と
を有する請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記光変調素子が液晶素子であり、
前記液晶素子は、
互いに対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に封入された液晶層と、
前記一対の基板のうちの前記レーザ光原側の基板上に配設された入射側偏光板と、
前記一対の基板のうちの前記発光層側の基板上に配設された出射側偏光板と
を有する請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記レーザ光における偏光方向と、前記入射側偏光板における偏光軸とが、互いに略一致している
請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記レーザ光原が半導体レーザである
請求項４に記載の表示装置。
【請求項８】
前記発光層が、前記画素単位で色分けされた複数色の発光層からなり、
前記複数色の発光層では、前記量子ドットが前記励起光に基づいて互いに異なる波長の発光光を生成する
請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
表示装置を備え、
前記表示装置は、
画素単位で励起光を出射する光源部と、
量子ドットを含んで構成され、前記画素単位で発光光を出射する発光層と
を有し、
前記量子ドットは、前記励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成する
電子機器。
【請求項１０】
画素単位で励起光を出射する光源部を形成する工程と、
前記画素単位で発光光を出射する発光層を、量子ドットを用いて形成する工程と
を含み、
前記量子ドットでは、前記励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成するようにする
表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、量子ドットを含む発光層を備えた表示装置およびその製造方法、ならびにそのような表示装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置としては一般に、液晶表示装置や有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）表示装置などが知られている。一方で、最近では、量子ドットを含む発光層を備えた表示装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５６８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１における量子ドットを用いた表示装置では、励起光を発する光源としてレーザ光源を用いている。このような手法を利用した表示装置では、光の利用効率の向上が求められることから、光の利用効率を向上し易くすることが可能な表示装置の提案が望まれる。
【０００５】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光の利用効率を向上し易くすることが可能な表示装置およびその製造方法ならびに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の表示装置は、画素単位で励起光を出射する光源部と、量子ドットを含んで構成され、画素単位で発光光を出射する発光層とを備えている。量子ドットは、励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成する。
【０００７】
本開示の表示装置の製造方法は、画素単位で励起光を出射する光源部を形成する工程と、画素単位で発光光を出射する発光層を量子ドットを用いて形成する工程とを含み、この量子ドットでは、励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成するようにしたものである。
【０００８】
本開示の電子機器は、上記本開示の表示装置を備えたものである。
【０００９】
本開示の表示装置およびその製造方法ならびに電子機器では、光源部から画素単位で励起光が出射され、この励起光に基づいて、量子ドットを含む発光層から画素単位で発光光が出射される。この際、量子ドットでは、励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光が生成される。これにより、簡易な構成で励起光から発光光への波長変換がなされる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の表示装置およびその製造方法ならびに電子機器によれば、発光層に含まれる量子ドットにおいて、励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成するようにしたので、簡易な構成で励起光から発光光への波長変換を行うことができ、光の利用効率を向上し易くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の一実施の形態に係る表示装置の構成例を表す模式断面図である。
【図２】図１に示したレーザ光原の詳細構成例を表す模式斜視図である。
【図３】図１に示した光変調素子の詳細構成例を表す模式断面図である。
【図４】レーザ光原、導光板および入射側偏光板の配置構成例を表す模式斜視図である。
【図５】レーザ光の偏光方向と入射側偏光板の偏光軸との関係の一例を表す模式平面図である。
【図６】量子ドットの材料およびサイズと吸収スペクトルとの関係の一例を表す特性図である。
【図７】図１に示した表示装置の基本動作について説明するための模式断面図である。
【図８】量子ドットにおける作用について説明するための模式図である。
【図９】量子ドットにおける作用について説明するための特性図である。
【図１０】実施例および比較例に係る励起光および発光光の波長特性を表す特性図である。
【図１１】実施の形態に係る表示装置の適用例１における（Ａ）表側から見た外観、（Ｂ）裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図１２】（Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。
【図１３】適用例３の外観を表す斜視図である。
【図１４】適用例４の外観を表す斜視図である。
【図１５】（Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（半導体レーザ，液晶素子，量子ドットを含む複数色発光層を用いた例）
２．適用例（表示装置の電子機器への適用例）
３．変形例
【００１３】
＜実施の形態＞
［表示装置１の構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る表示装置（表示装置１）の断面構成を模式的に表したものである。この表示装置１は、レーザ光源１１と、光学部材としての反射板１２１、導光板１２２および拡散板１２３と、光変調素子（液晶素子）１４と、発光層（量子ドット含有層）１５と、駆動部１６とを備えている。これらのうち、反射板１２１、導光板１２２、拡散板１２３、光変調素子１４および発光層１５は、背面（裏面）側から観察面（表示面，前面）側に向かって、この順に積層されている。なお、レーザ光源１１、反射板１２１、導光板１２２、拡散板１２３および光変調素子１４が、本開示における「光源部（画素単位で励起光を出射する光源部）」の一具体例に対応している。
【００１４】
（レーザ光源１１）
レーザ光源１１は、ここでは導光板１２２の側面側に配設されており、後述する発光層１５へ向けて励起光としてのレーザ光Ｌ０を発する光源である。このレーザ光源１１としては、各種のレーザ光源を用いることが可能であるが、例えば半導体レーザを用いるのが好適である。
【００１５】
図２は、半導体レーザからなるレーザ光源１１の詳細構成例を模式的に斜視図で表わしたものである。この半導体レーザでは、図中に示したＺ軸方向に沿って、電極１１１ｎ、ｎ型基板１１０ｎ、ｎ型クラッド層１１２ｎ、活性層１１３、ｐ型クラッド層１１２ｐ、絶縁層１１４およびｐ型コンタクト層１１５ｐ、ならびに電極１１１ｐが、この順に積層されている。つまり、この半導体レーザは、いわゆるダブルヘテロ（ＤＨ：Double Hetero）構造を有している。
【００１６】
電極１１１ｎは、キャリアとしての電子を注入するための電極であり、例えばＡｕＧｅ合金等の金属材料からなる。電極１１１ｐは、キャリアとしての正孔（ホール）を注入するための電極であり、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等の金属材料からなる。
【００１７】
ｎ型基板１１０ｎは、例えばｎ型のガリウム砒素（ｎ−ＧａＡｓ）等の半導体材料からなる基板である。
【００１８】
ｐ型コンタクト層１１５ｐは、例えばｐ型のガリウム砒素（ｐ−ＧａＡｓ）等の半導体材料からなるコンタクト層である。絶縁層１１４は、電流狭窄層として機能するものであり、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）等の絶縁材料からなる。
【００１９】
ｎ型クラッド層１１２ｎは、光やキャリア（電子）の閉じ込め作用を有する層であり、例えばｎ型のアルミニウム・ガリウム砒素（ｎ−ＡｌＧａＡｓ）等の半導体材料からなる。ｐ型クラッド層１１２ｐは、光やキャリア（ホール）の閉じ込め作用を有する層であり、例えばｐ型のアルミニウム・ガリウム砒素（ｐ−ＡｌＧａＡｓ）等の半導体材料からなる。なお、これらの他にも、ＩｎＧａＮ系やＣｄＺｎＭｇＳＳｅ系の半導体材料を用いたものが挙げられる。
【００２０】
活性層１１３は、レーザ光Ｌ０が出射される層であり、例えばガリウム砒素（ＧａＡｓ），ＩｎＧａＮ，ＣｄＳｅ等の半導体材料からなる。
【００２１】
このような構成の半導体レーザでは、ＤＨ構造の面内方向に沿って強く偏光（ＴＥ偏光）したレーザ光Ｌ０（ここでは、偏光方向Ｐ１がＸ軸方向）が、活性層１１３から出射される。また、このレーザ光Ｌ０は、Ｚ軸方向に長軸方向を有すると共にＸ軸方向に短軸方向を有するファーフィールドパターン（ＦＦＰ：Far Field Pattern）となっている。
【００２２】
（光学部材）
導光板１２２は、レーザ光源１１から入射したレーザ光Ｌ０を光変調素子１４（発光層１５）側へと導くための光学部材である。
【００２３】
反射板１２１は、導光板１２２から背面側（光変調素子１４とは反対側）へ出射されようとするレーザ光Ｌ０を反射させ、光変調素子１４側へと戻すための光学部材である。
【００２４】
拡散板１２３は、導光板１２２から光変調素子１４側へ出射されたレーザ光Ｌ０を拡散させ、輝度の面内ばらつきを低減させるための光学部材である。
【００２５】
（光変調素子１４）
光変調素子１４は、拡散板１２３から入射したレーザ光Ｌ０を画素（ここでは、赤色画素１０Ｒ，緑色画素１０Ｇ，青色画素１０Ｂ）単位で変調する機能を有する素子であり、ここでは一例として、液晶素子を用いて構成されている。
【００２６】
図３は、液晶素子からなる光変調素子１４の詳細構成例を模式的に断面図で表わしたものである。この液晶素子では、光入射側（拡散板１２３側）から光出射側（発光層１５側）に向かって、図中に示したＺ軸方向に沿って、入射側偏光板１４１Ａ、基板１４０Ａ、画素電極１４２Ａ、液晶層１４３、共通電極１４２Ｂ、基板１４０Ｂおよび出射側偏光板１４１Ｂが、この順に積層されている。
【００２７】
基板１４０Ａ，１４０Ｂ（互いに対向する一対の基板）はそれぞれ、光透過性を有する基板であり、例えばガラス基板等を用いて構成されている。これらのうち、基板１４０Ａには、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等の素子や配線（いずれも図示せず）が形成されている。
【００２８】
入射側偏光板１４１Ａおよび出射側偏光板１４１Ｂはそれぞれ、入射光のうちの特定の偏光成分を選択的に透過させると共に他の偏光成分を吸収する機能を有する光学素子である。これらの入射側偏光板１４１Ａおよび出射側１４１Ｂは、互いの透過軸（偏光軸）同士が直交するように配置される（クロスニコル配置）か、あるいは、互いの透過軸（偏光軸）同士が平行となるように配置される（パラレルニコル配置）。例えば、図３に示した例では、入射側偏光板１４１Ａの偏光軸Ｐ２１がＸ軸方向に沿って配置されていると共に、出射側偏光板１４１Ｂの偏光軸Ｐ２２がＹ軸方向に沿って配置されており、クロスニコル配置となっている。
【００２９】
画素電極１４２Ａは、画素（赤色画素１０Ｒ，緑色画素１０Ｇ，青色画素１０Ｂ）ごとに個別に形成された電極である。一方、共通電極１４２Ｂは、各画素に共通となるように基板１４０Ｂ上に一様に形成された電極である。
【００３０】
液晶層１４３は、基板１４０Ａ，１４０Ｂ間（画素電極１４２Ａ，共通電極１４２Ｂ間）に挿設（封入）されており、各種の液晶材料を用いて構成することが可能である。
【００３１】
ここで本実施の形態では、例えば図４に示したように、入射側偏光板１４１Ａおよび導光板１２２等が、Ｙ軸方向を長軸方向とすると共にＸ軸方向を短軸方向とする矩形状となっている。また、この矩形状の導光板１２２の側面側にそれぞれ、複数のレーザ光源１１が並んで配置されている。そして、以下詳述するように、各レーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌ０における偏光方向と、入射側偏光板１４１Ａにおける偏光軸（透過軸）とが、互いに略一致（望ましくは一致）するように配置されている。
【００３２】
具体的には、図５（Ａ）に示した例では、短軸方向であるＸ軸方向に沿って配置された複数のレーザ光源１１ｘから出射されるレーザ光Ｌ０における偏光方向Ｐ３２ｘがそれぞれ、Ｘ軸方向となっている。また、長軸方向であるＹ軸方向に沿って配置された複数のレーザ光源１１ｙから出射されるレーザ光Ｌ０における偏光方向Ｐ３２ｙがそれぞれ、Ｚ軸方向となっている。そして、入射側偏光板１４１Ａにおける偏光軸（透過軸）Ｐ３１の方向が、Ｘ軸方向（およびＺ軸方向）となっている。
【００３３】
一方、図５（Ｂ）に示した例では、短軸方向であるＸ軸方向に沿って配置された複数のレーザ光源１１ｘから出射されるレーザ光Ｌ０における偏光方向Ｐ３２ｘがそれぞれ、Ｚ軸方向となっている。また、長軸方向であるＹ軸方向に沿って配置された複数のレーザ光源１１ｙから出射されるレーザ光Ｌ０における偏光方向Ｐ３２ｙがそれぞれ、Ｙ軸方向となっている。そして、入射側偏光板１４１Ａにおける偏光軸（透過軸）Ｐ３１の方向が、Ｙ軸方向（およびＺ軸方向）となっている。
【００３４】
（駆動部１６）
駆動部１６は、光変調素子１４の動作（光変調動作）を制御する（光変調素子１４を駆動する）ものである。具体的には、光変調素子１４が例えば前述した構成の液晶素子からなる場合には、画素単位の映像信号に基づいて各画素電極１４２Ａと共通電極１４２Ｂとの間に電圧を印加することにより、各画素での光変調動作を制御する。これにより、液晶素子からなる光変調素子１４において、画素（赤色画素１０Ｒ，緑色画素１０Ｇ，青色画素１０Ｂ）単位で光変調動作がなされるようになっている。
【００３５】
（発光層１５）
発光層１５は、例えばポリスチレン等の樹脂材料などに量子ドットを含んで構成されており、光変調素子１４から出射されたレーザ光（励起光）Ｌ０に基づいて、画素（赤色画素１０Ｒ，緑色画素１０Ｇ，青色画素１０Ｂ）単位で各色の発光光（表示光）を出射する層である。この発光層１５は、ここでは、赤色画素１０Ｒに配設された赤色発光層１５Ｒと、緑色画素１０Ｇに配設された緑色発光層１５Ｇと、青色画素１０Ｂに配設された青色発光層１５Ｂとからなる。換言すると、発光層１５が、赤色画素１０Ｒ，緑色画素１０Ｇ，青色画素１０Ｂ単位で色分けされた複数色の発光層（赤色発光層１５Ｒ，緑色発光層１５Ｇ，青色発光層１５Ｂ）からなる。そして、これらの複数色の発光層における量子ドットでは、励起光Ｌ０に基づいて互いに異なる波長（色）の発光光（赤色発光光，緑色発光光，青色発光光）を生成するようになっている。
【００３６】
このような量子ドットの材料としては、例えば、ＣｄＳｅ，ＣｄＳ，ＺｎＳ：Ｍｎ，ＩｎＮ，ＩｎＰ，ＣｕＣｌ，ＣｕＢｒ，Ｓｉなどが挙げられ、それらの量子ドットの粒径（一辺方向のサイズ）は、例えば２〜２０ｎｍ程度である。また、上記の量子ドットの材料のうち、赤色発光材料としては例えばＩｎＰ等が挙げられ、緑色発光材料としては例えばＣｄＳｅ等が挙げられ、青色発光材料としては例えばＣｄＳ等が挙げられる。
【００３７】
このような発光層１５では、例えば図６（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、量子ドットにおけるサイズ（粒径）Ｒや材料の組成を変化させることで、発光波長（光子エネルギーに対応）も変化するようになっている。これにより、赤色発光層１５Ｒ、緑色発光層１５Ｇおよび青色発光層１５Ｂにおいて、異なる波長（色）の発光光（赤色発光光，緑色発光光，青色発光光）を得ることが可能となっている。
【００３８】
ここで、本実施の形態では、発光層１５（赤色発光層１５Ｒ、緑色発光層１５Ｇおよび青色発光層１５Ｂ）に含まれる量子ドットが、励起光（レーザ光）Ｌ０に基づいてその励起光Ｌ０よりも長波長側の発光光を生成するようになっている。換言すると、量子ドットにおいて、相対的に短波長側の励起光Ｌ０から、相対的に長波長側の発光光への波長変換を行う。これにより、詳細は後述するが、簡易な構成で励起光Ｌ０から発光光への波長変換がなされるようになっている。
【００３９】
［表示装置１の製造方法］
この表示装置１は、例えば次のようにして製造することができる。すなわち、まず、画素単位で励起光（レーザ光）Ｌ０を出射する光源部を、レーザ光源１１、反射板１２１、導光板１２２、拡散板１２３および光変調素子１４を用いて形成する。具体的には、例えば図２に示したＤＨ構造からなる半導体レーザを、例えばフォトリソグラフィー技術を用いて形成することにより、レーザ光源１１を製造する。また、前述した構成の反射板１２１、導光板１２２および拡散板１２３を、この順で互いに貼り合わせることにより、光源部内の光学部材を形成する。そして、この光学部材（導光板１２２）の側面側にレーザ光源１１を配置すると共に、拡散板１２３上に光変調素子１４を貼り合わせることにより、上記した光源部が製造される。
【００４０】
ここで、光変調素子１４が、例えば図３に示した構成の液晶素子からなる場合には、この光変調素子１４は、例えば以下のようにして形成する。すなわち、まず、ガラス基板等を用いて、ＴＦＴ基板としての基板１４０Ａと、基板１４０Ｂとをそれぞれ形成する。そののち、基板１４０Ａの一方の面上に画素電極１４２Ａを、他方の面上に入射側偏光板１４１Ａをそれぞれ形成すると共に、基板１４０Ｂの一方の面上に共通電極１４２Ｂを、他方の面上に出射側偏光板１４１Ｂをそれぞれ形成する。そして、これらの基板１４０Ａ，１４０Ｂを、画素電極１４２Ａおよび共通電極１４２Ｂが互いに向かい合うようにして配置し、基板１４０Ａ，１４０Ｂ間に液晶を注入することにより、液晶層１４３を形成する。これにより、図３に示した液晶素子からなる光変調素子１４が形成される。
【００４１】
次いで、光変調素子１４上に発光層１５を、量子ドットを用いて形成する。具体的には、前述した量子ドットの材料およびサイズ（粒径）を制御しつつ、この量子ドットを前述した樹脂材料等に混ぜて、画素（赤色画素１０Ｒ，緑色画素１０Ｇ，青色画素１０Ｂ）ごとに塗り分けて塗布する。この際、前述したように量子ドットでは、励起光Ｌ０に基づいてその励起光Ｌ０よりも長波長側の発光光が生成されるように形成する。これにより、光変調素子１４上に発光層１５（赤色発光層１５Ｒ、緑色発光層１５Ｇおよび青色発光層１５Ｂ）が形成される。以上により、図１に示した表示装置１が完成する。
【００４２】
［表示装置１の作用・効果］
（１．基本動作）
この表示装置１では、例えば図７に示したように、光源部（レーザ光源１１、反射板１２１、導光板１２２、拡散板１２３および光変調素子１４）から、画素（赤色画素１０Ｒ，緑色画素１０Ｇ，青色画素１０Ｂ）単位で励起光としてのレーザ光Ｌ０が出射される。そして、この励起光Ｌ０に基づいて、量子ドットを含む発光層１５から、画素単位で表示光としての発光光Ｌ１（赤色発光光Ｌ１ｒ，緑色発光光Ｌ１ｇ，青色発光光Ｌ１ｂ）が出射される。
【００４３】
具体的には、レーザ光源１１から出射されたレーザ光（励起光）Ｌ０は、導光板１２２、反射板１２１および拡散板１２３を介して、光変調素子１４へ入射する。この光変調素子１４では、画素単位でレーザ光Ｌ０が変調されたのち、発光部１５側へレーザ光Ｌ０が出射される。これにより、発光層１５側へ出射される励起光Ｌ０の輝度が、画素単位で制御される。例えば、図７に示した例では、赤色画素１０Ｒおよび緑色画素１０Ｇではそれぞれ、光変調素子１４から変調された励起光Ｌ０が赤色発光層１５Ｒおよび緑色発光層１５Ｇへと出射され、赤色発光光Ｌ１ｒおよび緑色発光光Ｌ１ｇが出射されている。一方、青色画素１５Ｂでは、光変調素子１４から変調された励起光Ｌ０が青色発光層１５Ｂへと出射されず、その結果、青色発光光Ｌ１ｂが出射されないようになっている。以上のようにして、表示装置１において映像表示がなされる。
【００４４】
このような、レーザ光（励起光）Ｌ０と量子ドットを含む発光層１５とを用いた表示装置１では、従来の一般的な液晶表示装置と比べ、例えば以下の利点を有している。すなわち、まず、導光板１２２への励起光Ｌ０の入射時においてレーザ光Ｌ０の指向性に起因してカップリング効率が高いことや、カラーフィルタが不要であること等から、光学的なロスが少なく、表示輝度が向上すると共に低消費電力化も図られる。また、自発光型の表示装置であることから、視野角特性が向上する（視野角依存性が低減する）。更に、レーザ光Ｌ０の短パルス駆動が可能であることや、量子ドットの蛍光寿命が短いこと等から、ｎｓ〜μｓオーダーでの高速動作が可能となる。加えて、このような高速動作が可能であることから動画特性に優れ、例えば時間分割方式の３Ｄ（３次元）ディスプレイに適用した場合であっても、優れた動画特性を示すことが可能となる。また、レーザ光源Ｌ０を励起光として用いていることから、発光光Ｌ１（赤色発光光Ｌ１ｒ，緑色発光光Ｌ１ｇ，青色発光光Ｌ１ｂ）におけるスペクトルのピーク半値幅が狭くなり、その結果、広色域表示を行うことが可能となる（色再現性が広い表示装置を得ることが可能となる）。
【００４５】
（２．特徴的部分の作用）
ここで本実施の形態では、上記のような表示動作の際に、発光層１５に含まれる量子ドットにおいて、励起光Ｌ０に基づいてその励起光Ｌ０よりも長波長側の発光光Ｌ１が生成される。具体的には、赤色発光層１５Ｒに含まれる量子ドットでは、相対的に短波長側の励起光Ｌ０に基づいて、相対的に長波長側の赤色発光光Ｌ１ｒが生成される（励起光Ｌ０から赤色発光光Ｌ１ｒへの波長変換が行われる）。また、緑色発光層１５Ｇに含まれる量子ドットでは、相対的に短波長側の励起光Ｌ０に基づいて、相対的に長波長側の緑色発光光Ｌ１ｇが生成される（励起光Ｌ０から緑色発光光Ｌ１ｇへの波長変換が行われる）。更に、青色発光層１５Ｂに含まれる量子ドットでは、相対的に短波長側の励起光Ｌ０に基づいて、相対的に長波長側の青色発光光Ｌ１ｂが生成される（励起光Ｌ０から青色発光光Ｌ１ｂへの波長変換が行われる）。
【００４６】
これにより本実施の形態では、例えば、逆に長波長側の励起光から短波長側の発光光への波長変換を行う場合（例えば、ＳＨＧ（Second Harmonic Generation；第２高調波発生）を用いて波長変換を行う場合）等と比べ、簡易な構成で励起光Ｌ０から発光光Ｌ１への波長変換がなされる。
【００４７】
ここで、このような量子ドットにおける発光光Ｌ１の生成動作（励起光Ｌ０から発光光Ｌ１への波長変換動作）の詳細を説明する前に、量子ドットに関する電子エネルギーの遷移の原理について説明する。
【００４８】
まず、量子ドットのような極めて小さな範囲に閉じ込められた一次元の領域での自由電子の運動については、ポテンシャルエネルギーＵ＝０であることから、シュレディンガー方程式は、以下の（１）式のようになる。
Ｅ・ψ＝−ｈ2／（８π2ｍ）・∇2ψ  ……（１）
ここで、この方程式を満たす波動関数および電子エネルギーはそれぞれ、以下の（２）式および（３）式のようにして表わされる。
波動関数：ψ＝Ａ・ｓｉｎ（ｎπｘ／Ｌ）（ｎ：１以上の整数)        ……（２）
電子エネルギー：Ｅn＝（ｎｈ）2／（８ｍＬ2）（ｎ：１以上の整数)  ……（３）
（Ａ：定常波の振幅の定数、Ｌ：量子ドットの大きさ（サイズ）、ｎ：主量子数、ｘ：電子の位置（０＜ｘ＜Ｌ）、ｈ：プランク定数、ｍ：電子の有効質量）
【００４９】
ここで、上記したように、ｎは主量子数であり、０ではない（１以上の）整数であることからこのような電子のエネルギーは、以下の性質を持つ。
（Ａ）電子エネルギーは閉じ込められた領域の大きさで決まり、大きさの２乗に反比例する
（Ｂ）電子エネルギーは連続的な変化せず、主量子数に従って離散的に変化する
【００５０】
量子ドットに閉じ込められた電子エネルギーの変化（遷移）では、上記（Ａ）により、決まったサイズの量子ドットを作製することができれば、量子ドットの中の電子エネルギーの大きさが決まる。また、上記（Ｂ）により、量子ドットの電子エネルギーが離散的に変化することから、光の吸収エネルギーも離散的になる。
【００５１】
これを前提として、本実施の形態の発光層１５内の量子ドットでは、具体的には例えば図８（Ａ）〜（Ｃ）の過程を経ることにより、発光光Ｌ１の生成動作（励起光Ｌ０から発光光Ｌ１への波長変換動作）がなされる。
【００５２】
すなわち、まず、図８（Ａ）に示した励起過程では、励起光Ｌ０のエネルギーを得ることにより、価電子帯に位置する電子ｅが、伝導帯のうちの主量子数ｎ≧２の量子準位（ここでは一例として、ｎ＝３の量子順位）に励起される。なお、このとき、元の価電子帯の量子順位には、ホール（正孔）ｈが位置することになる。次いで、図８（Ｂ）に示した緩和過程では、励起過程においてｎ≧２の量子準位（ここではｎ＝３の量子順位）に励起された電子ｅが、基底状態であるｎ＝１の量子準位に緩和される。そして、図８（Ｃ）に示した再結合過程では、ｎ＝１の量子準位と価電子帯の量子準位とのエネルギー差に対応する波長（励起光Ｌ０よりも長波長側の波長）を有する発光光Ｌ１（Ｌ１ｒ，Ｌ１ｇ，Ｌ１ｂ）が出射される。
【００５３】
このとき、励起過程におけるｎ≧２の量子準位と価電子帯の量子準位とのエネルギー差が、励起光Ｌ０のエネルギーと略等しく（例えば、±１０ｎｍの波長範囲内）なっている（望ましくは、等しくなっている）ことが好ましい。これにより、量子ドットを含む発光層１５において、特に励起光Ｌ０の吸収率が高くなり、薄膜でも高い発光輝度が得られるからである。このことから、励起光Ｌ０としては、本実施の形態のように、波長範囲が非常に狭いレーザ光を用いるのが望ましいと言える。
【００５４】
ここで、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示した実施例では、青色発光層１５Ｂ内の量子ドットとして、粒径（サイズ）Ｒ＝６．０ｎｍのＣｄＳ（図９（Ａ））を用い、緑色発光層１５Ｇ内の量子ドットとして、粒径Ｒ＝４．３ｎｍのＣｄＳｅ（図９（Ｂ））を用い、赤色発光層１５Ｒ内の量子ドットとして、粒径Ｒ＝４．８ｎｍのＩｎＰ（図９（Ｃ））を用いている。なお、ここでは量子ドットの粒径Ｒにばらつきがない場合を想定しているため、各量子ドットにおける吸収スペクトルが線スペクトルとなっている。この実施例では、主量子数ｎ＝２において、図９（Ａ）〜（Ｃ）のいずれにおいても、波長λ＝４２０ｎｍ（青紫色の波長領域）となっている。一方、主量子数ｎ＝１において、図９（Ａ）では波長λ＝４６１ｎｍ（青色光の波長領域）、図９（Ｂ）では波長λ＝５７１ｎｍ（緑色光の波長領域）、図９（Ｃ）では波長λ＝６４１ｎｍ（赤色光の波長領域）となっている。これらのことから、この実施例では、波長λ＝４２０ｎｍの励起光Ｌ０に基づいて、赤色発光層１５Ｒ内の量子ドットにおいて、波長λ＝６４１ｎｍの赤色発光光Ｌ１ｒが生成される。また、波長λ＝４２０ｎｍの励起光Ｌ０に基づいて、緑色発光層１５Ｇ内の量子ドットにおいて、波長λ＝５７１ｎｍの緑色発光光Ｌ１ｇが生成される。更に、波長λ＝４２０ｎｍの励起光Ｌ０に基づいて、青色発光層１５Ｂ内の量子ドットにおいて、波長λ＝４６１ｎｍの青色発光光Ｌ１ｂが生成される。すなわち、単一波長の励起光Ｌ０に基づいて、発光層１５において画素ごとに、赤色発光光Ｌ１ｒ，緑色発光光Ｌ１ｇ，青色発光光Ｌ１ｂがそれぞれ効率良く生成されることを意味している。
【００５５】
その結果、この実施例では例えば図１０（Ａ）に示したように、赤色発光光Ｌ１ｒ，緑色発光光Ｌ１ｇ，青色発光光Ｌ１ｂのスペクトルがそれぞれ、発光強度（輝度）が高くかつ半値幅が狭いものとなる。具体的には、図１０（Ｂ）に示した比較例（青色光を用いて黄色（Ｙｅ）蛍光体を励起させることを利用して白色光を得る白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）と、カラーフィルタとを用いた液晶表示装置の例）と比べ、約２．５倍の積分強度を得ることが可能となっている。このようにして発光スペクトルの半値幅が狭くなることで、鮮やかな色表現が可能になると共に、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色で表現できる色域が広がり、結果として色再現性が良くなる。
【００５６】
なお、これに対して図１０（Ｂ）に示した比較例では、上記した構成の白色ＬＥＤにおいて、例えば元々の青色光のうちの約１５％程度がロス（損失）する一方、残りの約８５％の青色光が黄色蛍光体に吸収され、この黄色蛍光体の量子効率＝７０％で黄色光が生成されるものとする。すると、このときの白色ＬＥＤの分光スペクトルと、各色のカラーフィルタを透過して得られるＲ，Ｇ，Ｂの各色光の分光スペクトルは、上記実施例と比べ、輝度が非常に低く、かつ半値幅が非常に広いものとなっている。また、このとき白色ＬＥＤにおける青色ＬＥＤの分光の積分強度に比べ、各分光スペクトルでは顕著な光学ロスが発生していることが分かる。
【００５７】
以上のように本実施の形態では、発光層１５（赤色発光層１５Ｒ、緑色発光層１５Ｇおよび青色発光層１５Ｂ）に含まれる各量子ドットにおいて、励起光Ｌ０に基づいてその励起光Ｌ０よりも長波長側の発光光Ｌ１（Ｌ１ｒ，Ｌ１ｇ，Ｌ１ｂ）を生成する。これにより、簡易な構成で励起光Ｌ０から発光光Ｌ１への波長変換を行うことができ、光の利用効率を向上し易くすることが可能となる。
【００５８】
また、レーザ光源１１から出射されるレーザ光Ｌ０における偏光方向と、入射側偏光板１４１Ａにおける偏光軸（透過軸）とが、互いに略一致するようにしたので、入射側偏光板１４１Ａにおける光透過率を高くし、光学ロスを低減することができる。その結果、その後に励起光Ｌ０が入射する発光層１５内の量子ドットにおいて、効率良く発光光Ｌ１を生成することができ、表示装置１における高輝度化および低消費電力化を図ることが可能となる。
【００５９】
＜適用例＞
次に、図１１〜図１５を参照して、上記実施の形態に係る表示装置の適用例について説明する。上記実施の形態に係る表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなどのあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。言い換えると、この表示装置は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【００６０】
（適用例１）
図１１は、上記表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１およびフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有しており、この映像表示画面部５１０が上記表示装置により構成されている。
【００６１】
（適用例２）
図１２は、上記表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３およびシャッターボタン５２４を有しており、その表示部５２２が上記表示装置により構成されている。
【００６２】
（適用例３）
図１３は、上記表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５３１，文字等の入力操作のためのキーボード５３２および画像を表示する表示部５３３を有しており、その表示部５３３が上記表示装置により構成されている。
【００６３】
（適用例４）
図１４は、上記表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５４１，この本体部５４１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５４２，撮影時のスタート／ストップスイッチ５４３および表示部５４４を有している。そして、その表示部５４４が上記表示装置により構成されている。
【００６４】
（適用例５）
図１５は、上記表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０が、上記表示装置により構成されている。
【００６５】
＜変形例＞
以上、実施の形態および適用例を挙げて本開示の技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００６６】
例えば、上記実施の形態等では、発光層が、画素単位で色分けされた複数色の発光層からなり、これら複数色の発光層において、量子ドットが励起光に基づいて互いに異なる波長の発光光を生成する場合について説明したが、これには限られない。すなわち、本技術は、発光層が単一色の発光層からなる場合にも適用することが可能である。
【００６７】
また、上記実施の形態等では、画素単位で励起光を発する光源部が、レーザ光源（半導体レーザ等）と光変調素子（液晶素子等）とを用いて構成されている場合について説明したが、光源部の構成はこれには限られず、他の構成であってもよい。
【００６８】
すなわち、例えば、レーザ光源としては半導体レーザには限られず、他のレーザ光源を用いるようにしてもよい。具体的には、例えば、Ａｒ+ガスレーザ（発振波長＝４５７ｎｍ）を用いてもよい。また、半導体レーザやガスレーザから射出されたレーザ光を、ＳＨＧを用いて波長変換することで短波長化し、励起光として用いるようにしてもよい。この場合、例えば、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ（発振波長＝８４０ｎｍ）を用い、ＳＨＧとしてＬｉＮｂＯ3材料を用いることで、４２０ｎｍの波長からなる励起光を得ることができる。
【００６９】
また、励起光を発する光源であれば、レーザ光源でなくてもよい。ただし、半値幅が狭く指向性が強い励起光を発するレーザ光源を用いたほうが、量子ドットにおいて吸収波長が狭い波長範囲で強く吸収されると共に、導光板へのカップリング効率も高くなること等から、望ましいと言える。
【００７０】
更に、液晶素子からなる光変調素子の構成は、上記実施の形態で挙げたものには限られず、他の構成であってもよい。例えば、入射側偏光板１４１Ａについては必ずしも存在しなくてもよく、出射側偏光板１４１Ｂだけを用いるようにしてもよい。これは、例えばレーザ光を励起光として用いた場合には、レーザ光における強い偏光性に起因して、入射側偏光板を無くしても光学的なロスをある程度低く抑えることが可能であるためである。なお、光変調素子としても、液晶素子以外の他の光変調素子であってもよい。
【００７１】
なお、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
画素単位で励起光を出射する光源部と、
量子ドットを含んで構成され、前記画素単位で発光光を出射する発光層と
を備え、
前記量子ドットは、前記励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成する
表示装置。
（２）
前記量子ドットでは、
励起過程において、前記励起光のエネルギーを得ることにより、価電子帯に位置する電子が、伝導帯のうちの主量子数ｎ≧２の量子準位に励起され、
緩和過程において、前記ｎ≧２の量子準位に励起された電子が、ｎ＝１の量子準位に緩和され、
再結合過程において、前記ｎ＝１の量子準位と前記価電子帯の量子準位とのエネルギー差に対応する波長を有する、前記長波長側の発光光が出射される
上記（１）に記載の表示装置。
（３）
前記ｎ≧２の量子準位と前記価電子帯の量子準位とのエネルギー差が、前記励起光のエネルギーと略等しい
上記（２）に記載の表示装置。
（４）
前記光源部は、
前記励起光としてのレーザ光を発するレーザ光源と、
前記レーザ光を前記画素単位で変調する光変調素子と
を有する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の表示装置。
（５）
前記光変調素子が液晶素子であり、
前記液晶素子は、
互いに対向する一対の基板と、
前記一対の基板間に封入された液晶層と、
前記一対の基板のうちの前記レーザ光原側の基板上に配設された入射側偏光板と、
前記一対の基板のうちの前記発光層側の基板上に配設された出射側偏光板と
を有する上記（４）に記載の表示装置。
（６）
前記レーザ光における偏光方向と、前記入射側偏光板における偏光軸とが、互いに略一致している
上記（５）に記載の表示装置。
（７）
前記レーザ光原が半導体レーザである
上記（４）ないし（６）のいずれかに記載の表示装置。
（８）
前記発光層が、前記画素単位で色分けされた複数色の発光層からなり、
前記複数色の発光層では、前記量子ドットが前記励起光に基づいて互いに異なる波長の発光光を生成する
上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の表示装置。
（９）
表示装置を備え、
前記表示装置は、
画素単位で励起光を出射する光源部と、
量子ドットを含んで構成され、前記画素単位で発光光を出射する発光層と
を有し、
前記量子ドットは、前記励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成する
電子機器。
（１０）
画素単位で励起光を出射する光源部を形成する工程と、
前記画素単位で発光光を出射する発光層を、量子ドットを用いて形成する工程と
を含み、
前記量子ドットでは、前記励起光に基づいてその励起光よりも長波長側の発光光を生成するようにする
表示装置の製造方法。
【符号の説明】
【００７２】
１…表示装置、１０Ｒ…赤色画素、１０Ｇ…緑色画素、１０Ｂ…青色画素、１１…レーザ光原、１２１…反射板、１２２…導光板、１２３…拡散板、１４…光変調素子（液晶素子）、１４０Ａ，１４０Ｂ…基板、１４１Ａ…入射側偏光板、１４１Ｂ…出射側偏光板、１４２Ａ…画素電極、１４２Ｂ…共通電極、１４３…液晶層、１５…発光層（量子ドット含有層）、１５Ｒ…赤色発光層、１５Ｇ…緑色発光層、１５Ｂ…青色発光層、１６…駆動部、Ｌ０…レーザ光（励起光）、Ｌ１…発光光（表示光）、Ｌ１ｒ…赤色発光光、Ｌ１ｇ…緑色発光光、Ｌ１ｂ…青色発光光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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