(57)【要約】【課題】製造コストの低減、量産性の向上、光度や色度のばらつきの抑制および制御の容易化を実現可能な、量子ドットを適用したシーケンシャル方式の「バックライト装置」を提供する。【解決手段】青色の光を発光するＬＥＤ１１と導光板１３との間に、青色の光を緑色の光および赤色の光に変換する量子ドット蛍光体１２を備え、ＬＥＤ１１により発光された青色の光と、当該青色の光から変換された緑色の光および赤色の光とをそれぞれの出力領域１２１〜１２３から出力するようにすることにより、光源として青色のＬＥＤ１１だけを設けることで光度や色度のばらつきを抑えるとともに、発光の制御の容易化および制御回路の簡素化を実現できるようにする。また、液晶パネルの全面に量子ドットを配置する必要をなくし、量子ドットの配置面積を小さくすることができるようにする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤・緑・青の３色の光を高速で切り替えることによってカラー表示を行うシーケンシャル方式のバックライト装置であって、
第１の色の光を発光する光源と、
上記光源により発光された第１の色の光を第２の色の光および第３の色の光に変換する量子ドット蛍光体とを備え、
上記量子ドット蛍光体は、上記光源と表示素子との間に配置されており、上記光源により発光された第１の色の光と、当該第１の色の光から変換された上記第２の色の光および上記第３の色の光とを、それぞれの出力領域から出力することを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
上記量子ドット蛍光体は、上記光源が配置されている全領域に対向する領域に配置され、上記第１の色の光の出力領域には量子ドットを含まず、上記第２の色の光および上記第３の色の光の出力領域にはそれぞれ異なる粒径の量子ドットを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
上記量子ドット蛍光体は、上記光源が配置されている全領域に対向する領域のうち、色の変換を行う領域にのみ配置され、上記第２の色の光および上記第３の色の光の出力領域にそれぞれ異なる粒径の量子ドットを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項４】
上記量子ドット蛍光体は、上記光源により発光された上記第１の色の光を、タッチパネルでのタッチ検出用の赤外光に変換するための量子ドットを更に含み、上記赤外光の出力領域に、当該赤外光用の粒径の量子ドットを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項５】
上記表示素子はカラーフィルタレスの液晶ディスプレイの液晶パネルであり、
上記光源と上記液晶パネルとの間に導光板を更に備え、
上記光源は、バックライトのサイドエッジに一列に並べて配置され、
上記量子ドット蛍光体は、上記光源と上記導光板との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項６】
上記表示素子はＭＥＭＳディスプレイのＭＥＭＳシャッターであり、
上記光源と上記ＭＥＭＳシャッターとの間に導光板を更に備え、
上記光源は、バックライトのサイドエッジに一列に並べて配置され、
上記量子ドット蛍光体は、上記光源と上記導光板との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項７】
上記表示素子はＤＬＰディスプレイのデジタルミラーデバイスであり、
上記量子ドット蛍光体は、上記光源と上記デジタルミラーデバイスとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライト装置に関し、特に、カラーフィルタを使わずに、赤・緑・青の３色の光を高速で切り替えることによってカラー表示を行うシーケンシャル方式のバックライト装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、色再現範囲（色域）を広げて、液晶画面に表示される画像をより鮮明にすることが可能な技術として、量子ドット蛍光体が注目を集めている。従来の蛍光体は、粒径が数〜数十マイクロメートルと比較的大きく、使用する蛍光物質で波長（色）が決まるという性質を有する。これに対し、量子ドット蛍光体は、化合物半導体ナノ粒子で粒径が数〜数十ナノメートルと小さく、粒径の違いで異なる蛍光色を自在に作り出せるという性質を有する。
【０００３】
従来、量子ドット蛍光体をスティック状やシート状に加工したものがいくつか発表されている。例えば、図７（ａ）のように、サイドエッジ型のバックライトにおいて、バックライトのサイドエッジに一列に並べて配置された青色光源（ＬＥＤ）７１と導光板７２との間にスティック状の量子ドット蛍光体７５を配置し、各青色ＬＥＤ７１から発光された青色光を量子ドット蛍光体７５により広帯域白色光に変換するものが知られている。
【０００４】
また、図７（ｂ）のように、サイドエッジ型のバックライトにおいて、導光板７２と液晶パネル７３との間にシート状の量子ドット蛍光体７６を配置し、青色ＬＥＤ７１から発光されて導光板７２から通過する青色光を量子ドット蛍光体７６により広帯域白色光に変換するものも知られている。さらに、図７（ｃ）のように、液晶パネル７３の直下にマトリクス状に並べて配置された青色ＬＥＤ７１と拡散板７４との間にシート状の量子ドット蛍光体７７を配置し、各青色ＬＥＤ７１から発光された青色光を量子ドット蛍光体７７により広帯域白色光に変換するものも知られている。
【０００５】
ところで、図７（ａ）〜（ｃ）に示す技術は、何れも全点灯方式のバックライト用である。全点灯方式のバックライトに量子ドットを適用した場合、量子ドットが大面積で必要となり、製造コストが高くなってしまうという問題を生じる。また、量子ドットを配置する面積が大きくなると、全体の粒子制御が難しくなり、量産性が低下するという問題も生じる。
【０００６】
これに対し、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ディスプレイ、ＤＬＰ（Digital Light Processing：登録商標）ディスプレイ、カラーフィルタレスのＬＣＤディスプレイといったシーケンシャル方式のバックライトが知られている。シーケンシャル方式とは、カラーフィルタを使わずに、赤・緑・青の３色に発光する光源を高速で切り替えることによってカラー表示を行う方式のバックライト装置である。
【０００７】
一般に、シーケンシャル方式のバックライトは、赤・緑・青の３色のＬＥＤを各１個〜各数十個程度備える構造となっている。そのため、各色のＬＥＤごとに光度や色度にばらつきが生じしてしまうという問題が生じていた。また、波長（色）ごとに順方向電圧や電流が異なるため、制御が複雑で、制御回路も複数必要になるという問題を生じていた。このような問題があるため、シーケンシャル方式のバックライトに量子ドットを適用した製品はまだ発表されていない。
【０００８】
なお、特定色の光を発生させる量子ドットを液晶内に混合させた高分子分散型液晶ディスプレイ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の液晶ディスプレイ装置では、青色光により励起されて緑色光を発生させる量子ドットを緑色サブ画素の液晶液滴内に混合させるとともに、青色光により励起されて赤色光を発生させる量子ドットを赤色サブ画素の液晶液滴内に混合させる一方で、青色サブ画素の液晶液滴内には量子ドットを混合させないようにしている。
【０００９】
また、量子ドットを含ませた色変換層を液晶セルの上面に配置したディスプレイ装置も知られている（例えば、特許文献２に参照）。この特許文献２に記載のディスプレイ装置は、青色偏光光源と、当該青色偏光光源の上に配置された光シャッター層（液晶セルを含む）と、当該光シャッター層の上に配置された色変換層とを備える。光シャッター層は、ピクセル化構造中に青色光を通過させ、または遮断する。色変換層は、青色微小共振器光を選択的に吸収し、赤色および緑色ディスプレイピクセルの位置においてこれを赤色光および緑色光へ下方変換する。青色ディスプレイピクセルの位置では下方変換は行わない。色変換層は、青色光を赤色光および緑色光に下方変換するために、固体マトリックス中に赤色および緑色の発光有機蛍光染料（量子ドット）を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１９１４２４号公報
【特許文献２】特表２００８−５０２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１，２に記載の技術によれば、光源は青色の１色だけで良いので、シーケンシャル方式のバックライトに関する上述の問題は生じない。つまり、光度や色度のばらつきを抑えることができるとともに、発光の制御が容易で、制御回路も簡素化することができる。
【００１２】
しかしながら、特許文献１の場合は、各色のサブ画素の液晶液滴内に量子ドットを混合させて、隣接したサブ画素間の境界に隔壁を設置する必要がある。ところが、液晶液滴内の色画素ごとに量子ドットを混在させたり、液晶液滴内の色画素毎に隔壁を設置したりすることは極めて困難であり、実現可能性に乏しい。仮に作れたとしても、液晶液滴内に量子ドットが含まれているため、コントラストの低下や漏れ光の恐れがある。
【００１３】
また、特許文献２の場合は、液晶セルを含む光シャッター層の上に、量子ドットを含んだ色変換層を形成する必要がある。そのため、全点灯方式のバックライトに量子ドットを適用する場合と同様に、量子ドットが大面積で必要となり、製造コストが高くなってしまうという問題を生じる。また、量子ドットを配置する面積が大きくなるため、全体の粒子制御が難しくなり、量産性が低下するという問題も生じる。よって、この特許文献２に記載の技術も、実現可能性が低い方式となっている。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、量子ドットを適用したシーケンシャル方式のバックライト装置において、製造コストの低減、量産性の向上、光度や色度のばらつきの抑制および制御の容易化を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した課題を解決するために、本発明のバックライト装置は、第１の色の光を発光する光源と表示素子との間に、第１の色の光を第２の色の光および第３の色の光に変換する量子ドット蛍光体とを備えるようにしている。ここで、量子ドット蛍光体は、光源により発光された第１の色の光と、当該第１の色の光から変換された第２の色の光および第３の色の光とを、それぞれの出力領域から出力する。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成した本発明によれば、光源は第１の色の光用の１色でよいので、光度や色度のばらつきを抑えることができるとともに、発光の制御が容易で、制御回路も簡素化することができる。また、光源と表示素子との間に量子ドット蛍光体が配置されているので、表示素子の全面に量子ドットを配置する必要がなく、量子ドットの配置面積を小さくすることができ、製造コストの低減および量産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態によるバックライト装置を備えた液晶ディスプレイの構成例を示す図である。
【図２】本実施形態による量子ドット蛍光体の具体的な構成例を示す図である。
【図３】本実施形態による量子ドット蛍光体の他の構成例を示す図である。
【図４】本実施形態による量子ドット蛍光体の他の構成例を示す図である。
【図５】本実施形態によるバックライト装置を備えたＭＥＭＳディスプレイの構成例を示す図である。
【図６】本実施形態によるバックライト装置を備えたＤＬＰディスプレイの構成例を示す図である。
【図７】従来の量子ドット蛍光体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態によるバックライト装置を備えた液晶ディスプレイの構成例を示す図である。本実施形態の液晶ディスプレイは、カラーフィルタを備えておらず、量子ドット蛍光体によってＲＧＢの発色を実現している。
【００１９】
図１に示すように、液晶ディスプレイは、本実施形態のバックライト装置１０と、表示素子の一例である液晶パネル２０とを備えて構成されている。バックライト装置１０は、光源１１、量子ドット蛍光体１２および導光板１３を備えて構成されている。
【００２０】
光源１１は、例えば複数のＬＥＤである（以下、ＬＥＤ１１と記す）。図１に示すように、複数のＬＥＤ１１は、バックライト装置１０のサイドエッジに一列に並べて配置されており、それぞれのＬＥＤ１１から導光板１３に向かって光が照射されるようになっている。これら複数のＬＥＤ１１は全て、第１の色（例えば、青色）の光を発光するものである。
【００２１】
導光板１３は、複数のＬＥＤ１１と液晶パネル２０との間に配置されている。この導光板１３は、液晶パネル２０の全面に対向するように配置されている。ＬＥＤ１１から照射された光は、量子ドット蛍光体１２を通過して導光板１３入射し、表面反射を繰り返して導光板１３の全面に広がっていく。この際、導光板１３の表面から液晶パネル２０の方向に光が出ていくことにより、導光板１３に対向して配置された液晶パネル２０の全面が発光する。
【００２２】
量子ドット蛍光体１２は、ＬＥＤ１１と導光板１３との間に配置されている。量子ドット蛍光体１２は、ＬＥＤ１１により発光された青色の光を第２の色（緑色）の光および第３の色（赤色）の光に変換する。そして、量子ドット蛍光体１２は、ＬＥＤ１１により発光された青色の光と、当該青色の光から変換された緑色の光および赤色の光とを、それぞれの出力領域から出力する。
【００２３】
図２は、本実施形態による量子ドット蛍光体１２の具体的な構成例を示す図である。図２に示すように、本実施形態の量子ドット蛍光体１２は、複数のＬＥＤ１１が配置されている全領域に対向する領域に配置されている。青色の光の出力領域１２１には量子ドットを含まず、緑色の光および赤色の光の出力領域１２２，１２３にはそれぞれ異なる粒径の量子ドット１２５，１２６を含んでいる。
【００２４】
量子ドット１２５，１２６は、化合物半導体ナノ粒子で、粒径が数〜数十ナノメートルと小さい。第１の量子ドット１２５は、緑色の蛍光色を発光可能な粒径に調整されている。また、第２の量子ドット１２６は、赤色の蛍光色を発光可能な粒径に調整されている。以上により、どの位置のＬＥＤ１１を発光させるかを制御することによって、青色、緑色、赤色の光を自在に作り出して導光板１３に入射させることが可能となっている。
【００２５】
上記説明したように、本実施形態のバックライト装置１０によれば、ＬＥＤ１１は青色用の１色でよいので、複数のＬＥＤ１１間での光度や色度のばらつきを抑えることができる。また、全てのＬＥＤ１１を定電流で駆動するため、発光の制御が容易で、制御回路も簡素化することができる。また、ＬＥＤ１１と液晶パネル２０との間（より具体的には、ＬＥＤ１１と導光板１３との間）に量子ドット蛍光体１２を配置しているので、従来のように液晶パネル２０の全面に量子ドットを配置する必要がなく、量子ドットの配置面積を小さくすることができ、製造コストの低減および量産性の向上を図ることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、複数のＬＥＤ１１が配置されている全領域に対向する領域に量子ドット蛍光体１２を配置する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図３に示すように、複数のＬＥＤ１１が配置されている全領域に対向する領域のうち、色の変換を行う領域１２２，１２３にのみ量子ドット蛍光体１２’を配置するようにしてもよい。図３の例において、量子ドット蛍光体１２’は、緑色の光および赤色の光の出力領域１２２，１２３にそれぞれ異なる粒径の量子ドット１２５，１２６を含んでいる。
【００２７】
また、上記実施形態では、ＬＥＤ１１により発光された青色の光を緑色の光および赤色の光に変換する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４に示すように、緑色の光および赤色の光に加え、タッチパネルでのタッチ検出用の赤外光に変換するようにしてもよい。図４に示す例において、量子ドット蛍光体１２”は、ＬＥＤ１１により発光された青色の光を、緑色の光に変換するための量子ドット１２５、赤色の光に変換するための量子ドット１２６およびタッチ検出用の赤外光に変換するための量子ドット１２７を含んでいる。赤外光用の粒径の量子ドット１２７は、赤外光の出力領域１２４に配置されている。
【００２８】
また、上記実施形態では、バックライト装置１０を液晶ディスプレイに適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＭＥＭＳディスプレイまたはＤＬＰディスプレイなど、シーケンシャル方式のバックライトを使用するディスプレイであれば本発明を適用することが可能である。
【００２９】
図５は、ＭＥＭＳディスプレイに本発明を適用した場合の実施形態を示す図である。図５の例では、表示素子がＭＥＭＳシャッター３０であり、ＬＥＤ１１とＭＥＭＳシャッター３０との間に導光板１３が配置されている。そして、量子ドット蛍光体１２は、ＬＥＤ１１と導光板１３との間に配置されている。
【００３０】
図６は、ＤＬＰディスプレイ（プロジェクタ）に本発明を適用した場合の実施形態を示す図である。図６の例では、複数のＬＥＤ１１は、縦横のマトリクス状に並べて配置されている。また、表示素子はデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）４０であり、量子ドット蛍光体１２は、ＬＥＤ１１とデジタルミラーデバイス４０との間に配置されている。図６の構成では、導光板は存在しない。
【００３１】
図６に示すＤＬＰディスプレイでは、複数のＬＥＤ１１から照射された青色の光の一部が量子ドット蛍光体１２により緑色および赤色の光に変換され、図示しない光学レンズで集光されてデジタルミラーデバイス４０に当てられる。そして、デジタルミラーデバイス４０の個々のミラーがオン状態に傾いているときの光が図示しない他のレンズで拡大され、スクリーン５０に投影される。
【００３２】
また、上記実施形態では、光源としてＬＥＤを用いる例について説明したが、本発明は、これに限定されない。特定の色の光を発光可能な発光体であれば、ＬＥＤ以外のものを用いてもよい。例えば、白熱灯、放電灯、エレクトロルミネセンスランプなどを用いることが可能である。
【００３３】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  バックライト装置
１１  ＬＥＤ（光源）
１２，１２’，１２”  量子ドット蛍光体
１３  導光板
２０  液晶パネル（表示素子）
３０  ＭＥＭＳシャッター（表示素子）
４０  デジタルミラーデバイス（表示素子）
１２５，１２６，１２７  量子ドット
【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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