(57)【要約】【課題】量子ドットシートを波長変換部材として使用した照明装置において、量子ドットシートの透過光に色むらが生じることを抑制する。【解決手段】基板上に設けられた発光素子と、前記発光素子から放射された光の光路上に配置された量子ドットを含む波長変換部材と、を備え、前記波長変換部材は、前記発光素子からの光の放射方向に凸の形状の部位によって前記発光素子を覆うように設けられることを特徴とする照明装置。【選択図】図１
2017162726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた発光素子と、
前記発光素子から放射された光の光路上に配置された量子ドットを含む波長変換部材と、
を備え、
前記波長変換部材は、前記発光素子からの光の放射方向に凸の形状の部位によって前記発光素子を覆うように設けられることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
発光素子から放射された光が前記波長変換部材を通過する際の光路長は、前記光の放射の方向によらず略一定である請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記基板上における前記波長変換部材が設けられていない部分を覆うように、光を反射する反射部材が設けられる請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記波長変換部材は、前記基板及び前記発光素子を覆うように設けられるシート状の部材であり、前記発光素子の位置において、前記発光素子からの光の放射方向に凸の形状に成形されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
前記発光素子の位置における凸の形状に成形された部分以外の前記波長変換部材を覆うように、光を反射するシート状の反射部材が設けられる請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記反射部材は、前記発光素子の位置における凸の形状に成形された部分が存在する位置に開口が設けられたシート状の部材である請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記反射部材は、前記波長変換部材を覆う部分に設けられ前記波長変換部材を貫通する突起部により前記基板に固定される請求項５又は６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光素子は前記基板上に複数、設けられ、
各発光素子に対応する位置の前記波長変換部材の上方の空間を区画する隔壁をさらに備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記隔壁は、光を反射する部材で構成される請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記基板上における前記波長変換部材が設けられていない部分を覆うように、光を吸収する吸収部材が設けられる請求項２に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記発光素子の位置における凸の形状に成形された部分以外の前記波長変換部材を覆うように、光を吸収するシート状の吸収部材が設けられる請求項４に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記吸収部材は、前記発光素子の位置における凸の形状に成形された部分が存在する位置に開口が設けられたシート状の部材である請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記発光素子は前記基板上に複数、設けられ、
各発光素子の輝度は独立に制御可能である請求項１〜１２のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の照明装置をバックライトとして備える表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶パネルの背面側に配置して光を照射するバックライト装置とを備え、画像データに応じて液晶パネルを駆動することで、液晶パネルに画像データに基づく画面が表示される。バックライト装置の光源はＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）が主流だったが、近年では発光ダイオード（以下ＬＥＤ（Light Emitting Diode））も使用されるようになってきている。特に、業務用途等の高輝度、高画質
が要求される液晶表示装置では、液晶パネルの背面にＬＥＤを配置した直下型ＬＥＤバックライト装置を有するものも多い。
【０００３】
液晶表示装置の高画質化技術として、バックライト装置における量子ドット技術がある。量子ドットとは、入射する紫外光や青色光をドットの大きさに応じた色の光に変換する波長変換部材である。例えば、青色ＬＥＤの光を量子ドットによって緑、赤の光に変換することにより白色光源を実現したバックライト装置がある。量子ドットによって青色の光を変換して得られる緑色や赤色の光は半値幅が４０ｎｍ程度の光となるため、このようなバックライト装置を用いた表示装置では広色域表示が可能である。量子ドット技術を用いた色変換デバイスとして、量子ドットを封入したシート状のデバイス（以下、量子ドットシート）がある。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
液晶表示装置の高画質化技術として、複数のＬＥＤを光源として備えるバックライト装置において、ＬＥＤの発光を個別に制御するローカルディミング制御と呼ばれる技術がある。ローカルディミング制御では、複数の光源に対応する領域毎に画像データの輝度値を分析し、輝度値の分析結果に基づいて、各領域に対応する光源の発光輝度を制御する。ローカルディミング制御を行うことで、画像に応じてバックライト装置の明るさを部分的（局所的）に変更することができ、表示のコントラストを高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２―０２２０２８号公報
【特許文献２】特開２０１２−００４５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、平面状の量子ドットシートを使用した直下型バックライト装置でローカルディミング制御を行った場合、点灯させた光源の直上部と光源の周辺部とでバックライト光の色にずれが生じ、色むらが視認されることがあった。光源の直上部は量子ドットシートに対して垂直に光が当たるが、周辺部は量子ドットシートに対し斜めに光が当たるため、量子ドットシートによる色の変換効果に差異が生じることが色むらの原因として考えられる。
【０００７】
図６を用いて平面状の量子ドットシート３を用いた照明装置の一例を示す。図６において、ＬＥＤ１は青色ＬＥＤであり、プリント基板２上に設置されており、ＬＥＤ１の上方に平面状の量子ドットシート３を設置して、青色の入射光を波長変換して白色としている。また、ＬＥＤ１の周辺には反射板４が設置されている。このような構造の照明装置において、ＬＥＤ１の直上部と周辺部で色むらが見られることがあった。これは、ＬＥＤ１か
ら量子ドットシート３へ入射光が直進した場合（符号Ａで示す）は白色光となるが、斜め方向に入射した場合（符号Ｂで示す）は量子ドットシート内を通過する光路長が直進の場合より長くなるため、白色光からずれるためと考えられる。
【０００８】
図７を用いて量子ドットシート内の光路長についての一例を示す。図７のような放射状に発光するＬＥＤ１を用いた場合、ＬＥＤ１の光は矢印のように放射状に進み、量子ドットシート１３に入射する。この際、ＬＥＤ１の直上に入射した光が量子ドットシート１３内を進む距離Ｌ１と、斜め方向に入射した光が量子ドットシート１３内を進む距離Ｌ２、さらに斜め方向に入射した場合の距離Ｌ３とする。量子ドットシート内を進む光路長の大小関係はＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３となり、斜め方向に入射するほど光路長が長くなる。量子ドットシート１３はシート内に量子ドットを分散させた部材であり、光が量子ドットを通過するたびに波長が変換されて、色が変わるため、量子ドットシート内の光路長が長いほど、入射光が量子ドットを多く通過する確率が上がり、色が不均一になっていた。ローカルディミング制御によって点灯するＬＥＤと消灯するＬＥＤが隣接する場合がある。点灯するＬＥＤの領域と消灯するＬＥＤの領域の境界付近においては、消灯するＬＥＤの領域からの白色光がないため、色むらが視認されやすかった。
【０００９】
量子ドットシートに対する光の入射方向によって色にずれが生じることに鑑み、平面的なシート部材を用いるのではなく、発光素子を内包するパッケージに量子ドットを配置する、という提案も行われている（例えば特許文献２）。しかしながら、小さなパッケージ内に発光素子と量子ドットをパッケージングした構造では、量子ドットが熱ダメージを受けて劣化する可能性も考えられる。量子ドットシートを使用した直下型バックライト装置でローカルディミング制御を行った場合、反射光が量子ドットシートに再入射する可能性がある（図６の符号Ｃで示す）。例えば、図６の光学シート５にＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）を使用した場合等である。この場合も、色むらが発生する場合があった。
【００１０】
本発明は、量子ドットシートを波長変換部材として使用した照明装置において、量子ドットシートの透過光に色むらが生じることを抑制できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基板上に設けられた発光素子と、
前記発光素子から放射された光の光路上に配置された量子ドットを含む波長変換部材と、
を備え、
前記波長変換部材は、前記発光素子からの光の放射方向に凸の形状の部位によって前記発光素子を覆うように設けられることを特徴とする照明装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、量子ドットシートを波長変換部材として使用した照明装置において、量子ドットシートの透過光に色むらが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る照明装置の概略図
【図２】実施例２に係る照明装置の概略図
【図３】実施例３に係る照明装置の概略図
【図４】実施例４に係る照明装置の概略図
【図５】実施例５に係る照明装置の概略図
【図６】従来の照明装置の概略図
【図７】従来の照明装置の量子ドットシート部の拡大図
【図８】照明装置の量子ドットシート部の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
以下、図１を用いて本発明の実施例１である照明装置の構造について説明する。実施例１の照明装置は、基板上に設けられた複数の発光素子（ＬＥＤ）と、発光素子から放射された光の光路上に配置された量子ドットを含む波長変換部材（量子ドットシート）と、を有する。そして、発光素子から放射された光が波長変換部材を通過する際の光路長が、光の放射の方向によらず略一定であるように構成されている。波長変換部材は、発光素子からの光の放射方向に凸の形状（半球形状）の部位によって発光素子を覆うように設けられる。以下、具体的に説明する。半球形状の量子ドットシートを設け、量子ドットシート間に反射板を設けたことである。
【００１５】
図１において、ＬＥＤ１１は青色ＬＥＤであり、複数のＬＥＤ１１がプリント基板１２上に設置される。各ＬＥＤ１１の輝度は独立に制御可能である。各ＬＥＤ１１の制御は、例えばこの照明装置を備えた表示装置で表示する画像を、各ＬＥＤ１１に対応する領域に分割し、各分割領域の画像の特徴量（輝度の最大値や平均値等）に基づき行うことができる。このような複数のＬＥＤのローカルディミング制御は公知の技術を採用することができるのでここでは詳細な説明を省略する。
【００１６】
各ＬＥＤ１１の直上に、ＬＥＤ１１からの光の放射方向に凸の半球形状に成形された量子ドットシート１３が設置される。量子ドットシート１３の半球形状の部位の大きさは、ＬＥＤ１１全体を覆うことができて、かつ、隣接するＬＥＤ１１に対応して設けられる量子ドットシート１３の半球形状の部位と重ならない大きさであれば良い。量子ドットシート１３の半球形状の部位の大きさは、ＬＥＤ１１のサイズ、隣接するＬＥＤ１１間の距離に応じて適切な大きさに設計すれば良い。なお、量子ドットシート１３の半球形状の半径が小さすぎると量子ドットシート１３がＬＥＤ１１の熱による影響を受けやすくなり、大きすぎると照明装置の厚みが厚くなってしまう点を考慮して大きさを設定するのが好ましい。実施例１においては、量子ドットシート１３の半球形状の半径は、ＬＥＤ１１のサイズの３倍とした。また、量子ドットシート１３の厚みは、半球形状の部位において一定である。なお、量子ドットシート１３は、ＬＥＤ１１を覆う半球形状の部位以外の部位を有していても良い。例えば、半球形状の部位の基板１２に接する円周部から基板１２に平行なシート状の部位を一定の範囲に有していても良い。
【００１７】
基板１２上における量子ドットシート１３が設けられていない部分を覆うように、量子ドットシート１３の間に、光を反射する反射部材である反射板１４が設けられる。これにより、量子ドットシート１３の透過光の一部が光学シート１５で反射した場合の反射光が量子ドットシート１３に再入射することが抑制される。これにより色ずれが生じることを抑制できる。
【００１８】
実施例１では量子ドットシート１３を半球形状に成形し、半球形状の部位の厚みを一定とした。これにより、図８に示すようにＬＥＤ１１から放射状に放出された光の、量子ドットシート１３内を通過する光路長（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）は、ＬＥＤ１１から放射される光の放射方向によらず一定となる。従って、ＬＥＤ１１の直上部分の量子ドットシート１３を通過する光と、ＬＥＤ１１の直上部分の周辺部の量子ドットシート１３を通過する光との間に色ずれが生じることを抑制できる。これにより、量子ドットシート１３の透過光が均一な色となり、色むらが生じることを抑制できる。
実施例１の量子ドットシート１３はＬＥＤ１１を内部に含むパッケージ構造ではない（接触していない）ため、量子ドットシートはＬＥＤ１１からの熱を受けにくく、量子ドッ
トシート１３の劣化を抑制できる。
【００１９】
これにより、複数のＬＥＤ１１の輝度を独立に制御するローカルディミング制御を行う場合でも、点灯ＬＥＤに対応する領域と消灯ＬＥＤに対応する領域の境界部において色むらが目立つ状態になることを抑制できる。
【００２０】
（実施例２）
図２を用いて本発明の実施例２である照明装置の構造について説明する。
実施例２の照明装置においては、波長変換部材は、基板及び発光素子を覆うように設けられるシート状の部材であり、発光素子の位置において、発光素子からの光の放射方向に凸の形状に成形されている。また、発光素子の位置における凸の形状に成形された部分以外の波長変換部材を覆うように、光を反射するシート状の反射部材が設けられる。反射部材は、発光素子における凸の形状に成形された部分が存在する位置に開口が設けられたシート状の部材である。
【００２１】
以下、図２を用いて具体的に説明する。
図２において、ＬＥＤ２１は青色ＬＥＤであり、プリント基板２２上に設置されている。
量子ドットシート２３は、１枚のシート状部材であり、プリント基板２２上のスペーサ２６を介してＬＥＤ２１及び基板２２を覆うように配置されており、ＬＥＤ２１の直上部分では半球形状に成形されている。また、半球形状の部位において量子ドットシート２３の厚みは一定である。
【００２２】
量子ドットシート２３を覆うように、少なくとも半球形状の部位の量子ドットシート２３が入る大きさの円形の穴を設けた反射板２４が設けられている。これにより、光学シート２５からの反射光が量子ドットシート２３に再入射することが抑制される。
【００２３】
実施例２では量子ドットシート２３を半球形状に成形することにより、ＬＥＤ２１から放出された光の量子ドットシート２３内での光路長が放射方向によらず略一定となる。よって、ＬＥＤ２１の直上付近の量子ドットシート２３の透過光とその周辺部の透過光とで色が均一になる。ローカルディミング制御を行った場合でも、点灯ＬＥＤに対応する領域と消灯ＬＥＤに対応する領域の境界において色むらが視認される状態になることを抑制できる。
【００２４】
また、量子ドットシート２３が１枚のシート状部材であり、反射板２４も１枚のシート状部材であり、反射板２４に、量子ドットシート２３の半球形状に合わせて円形の穴を開けた形状となっているため、組立が容易である。よって、実施例２によれば、実施例１の照明装置の効果に加え、さらに組立性を向上させることができる。
【００２５】
（実施例３）
図３を用いて本発明の実施例３である照明装置の構造について説明する。
実施例３の照明装置においては、反射部材は、波長変換部材を覆う部分に設けられ波長変換部材を貫通する突起部により基板に固定される。
【００２６】
以下、図３を用いて具体的に説明する。
図３において、ＬＥＤ３１は青色ＬＥＤであり、プリント基板３２上に設置されている。
量子ドットシート３３は、１枚のシート状部材であり、ＬＥＤ３１の直上の部分を半球形状に成形している。この量子ドットシート３３は、ＬＥＤ３１及び基板３２を覆うように設置されている。反射板３４には、少なくとも量子ドットシート３３の半球形状の部位
が入る大きさの円形の穴が設けられている。反射板３４の量子ドットシート３３を覆う部分には下向きの突起３６が設けられる。量子ドットシート３３及びプリント基板３２に貫通孔を開けて、突起３６を貫通孔に通して量子ドットシート３３及び反射板３４をプリント基板３２に固定することができる。反射板３４により、光学シート３５からの反射光が量子ドットシート３３に再入射することが抑制される。
【００２７】
実施例３では、実施例２と同様にＬＥＤ３１から放射された光の量子ドットシート３３内の光路長が放射の方向によらず略一定となり、ＬＥＤ３１の直上部における量子ドットシート３３の透過光とその周辺部の透過光を均一な色とすることができる。ローカルディミング制御を行った場合でも、量子ドットシートの透過光がＬＥＤ３１からの光の放射方向によらず均一な色となるため、点灯ＬＥＤに対応する領域と消灯ＬＥＤに対応する領域の境界において色むらが視認されることを抑制できる。
【００２８】
量子ドットシート３３は１枚のシート状部材であり、反射板３４も１枚のシート状部材であり、反射板３４に、量子ドットシート３３の半球形状に合わせて円形の穴を開けた形状となっている。反射板３４に突起３６を設け、突起３６により量子ドットシート３３及びプリント基板３２と固定する構造としたことにより、量子ドットシート３３と基板３２の固定が確実になされる。これにより、照明装置やこれを備えた表示装置を移動する際の振動等による量子ドットシート３３とＬＥＤ３１の位置ずれを抑制でき、位置ずれによる色むらを抑制することができる。
実施例３によれば、実施例１の照明装置の効果に加え、組立性を向上させることができ、さらに、量子ドットシートとＬＥＤの位置ずれによる色むらを抑制することができる。
なお、反射板３４において突起３６を設ける位置や数に特に限られないが、複数の箇所に突起３６を設け、複数の箇所で量子ドットシート３３と基板３２の固定を行うことでより確実に量子ドットシート３３とＬＥＤ３１の位置ずれを抑制できる。
【００２９】
（実施例４）
図４を用いて本発明の実施例４である照明装置の構造について説明する。
実施例４の照明装置においは、複数の発光素子の各々に対応する位置の波長変換部材の上方の空間を区画する隔壁を備える。この隔壁は、光を反射する部材で構成される。
反射構造物に下向きの突起をつけ、量子ドットシートに穴を開けておくことにより固定する構造としたことである。
【００３０】
以下、図４を用いて具体的に説明する。
図４において、ＬＥＤ４１、プリント基板４２、量子ドットシート４３、スペーサ４６は実施例２と同等のものを使用している。すなわち、量子ドットシート４３は１枚のシート状部材であり、ＬＥＤ４１の直上の領域が半球形状に成形されている。
【００３１】
量子ドットシート４３において、ＬＥＤ４１とＬＥＤ４１の間の部分（ＬＥＤ４１の周辺部）に、各ＬＥＤ４１の上方の空間を区画する反射板と隔壁構造を一体化した反射構造物４４が設けられる。隔壁構造４４により、光学シート４５からの反射光が量子ドットシート４３に再入射することが抑制される。
【００３２】
実施例４では、実施例２と同様にＬＥＤ４１から放射された光の量子ドットシート４３内の光路長が放射の方向によらず略一定となり、ＬＥＤ４１の直上部からの量子ドットシート４３の透過光とその周辺部からの透過光が均一な色となる。
【００３３】
さらに、ローカルディミング制御を行った際も、反射構造物４４を設けたことにより、各ＬＥＤ４１に対応する領域間の境界での色むらがより確実に抑制される。量子ドットシート４３の透過光の色はＬＥＤ４１の放射光の方向によらず均一となるとともに、ローカ
ルディミング制御によるコントラスト向上の効果をより高めることができる。
【００３４】
また、実施例３と同様に、反射構造物４４に下向きの突起４７を設け、量子ドットシート４３及びスペーサ４６に開けた貫通孔に突起４７を通して、量子ドットシート４３を固定することにより、量子ドットシート４３の固定をより確実にすることができる。これにより、照明装置やこれを備えた表示装置を移動する際の振動等による量子ドットシート４３とＬＥＤ４１の位置ずれによる色むらを抑制することができる。
実施例４によれば、実施例３の照明装置の効果に加え、ローカルディミング制御によるコントラスト向上の効果を高めることができる。
【００３５】
（実施例５）
図５を用いて本発明の実施例５である照明装置の構造について説明する。
実施例５の特徴は実施例１、又は２の反射板と同じ位置、同じ形状で、反射板の代わりに光を吸収する吸収板を設けたことである。
以下、図５を用いて詳細を説明する。
【００３６】
図５（ａ）において、反射板の代わりに吸収板５４を設けたこと以外は実施例１を示す図１と同等のものを使用している。すなわち、基板上における波長変換部材が設けられていない部分を覆うように、光を吸収する吸収部材が設けられている。また、図５（ｂ）は同様に、反射板の代わりに吸収板５４を設けたこと以外は実施例２を示す図２と同等である。すなわち、発光素子の位置における凸の形状に成形された部分以外の波長変換部材を覆うように、光を吸収するシート状の吸収部材が設けられる。吸収部材は、発光素子に位置における凸の形状に成形された部分が存在する位置に開口が設けられたシート状部材である。
【００３７】
実施例５によれば、実施例１、２と同様に、ＬＥＤ１１、１２の直上の部分における量子ドットシート１３、２３の透過光とその周辺部からの透過光の色を均一にすることができる。さらに、ローカルディミング制御時に、隣接する点灯ＬＥＤに対応する領域から消灯ＬＥＤに対応する領域への漏れ光が吸収板５４により吸収されることで、黒輝度をより低くすることができ、コントラストを向上させることができる。
以上の各実施例では、本発明に係る照明装置の実施例を説明したが、各実施例の照明装置をバックライトとして備え、バックライトの光を変調する表示パネルを備えた表示装置も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１１：ＬＥＤ、１２：プリント基板、１３：量子ドットシート
【図１】
2017162726.tif 000003
【図２】
2017162726.tif 000004
【図３】
2017162726.tif 000005
【図４】
2017162726.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017162726.tif 000009
【図８】
2017162726.tif 000010