JP2006308858A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 表示装置1に、励起光を吸収して可視光を発する蛍光体を含有する蛍光体部2R,2Gと、蛍光体部2R,2Gよりも前方に設けられ蛍光体部2R,2Gに含有された蛍光体から発せられた可視光を光量を調節して前方に透過させる光シャッター3と、蛍光体部2R,2Gに対応して設けられ蛍光体部2R,2Gに向けて蛍光体の励起光を発する光源4とを設ける。
【選択図】 図1
Description
さらに、赤色、緑色及び青色のLEDはそれぞれ異なる電流−輝度特性を有するので、それぞれの色に応じた制御回路が必要となり、実用上、不便であった。
本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、蛍光を用いた表示装置であって、残光による画像劣化を防止できるとともに、発光効率を改善した表示装置を提供することを目的とする。
図1に示すように、本実施形態の表示装置1は、励起光を吸収して可視光を発する蛍光体を含有する蛍光体部2R,2Gと、蛍光体部2R,2Gよりも前方に設けられ、蛍光体部2R,2Gに含有された蛍光体から発せられた可視光を、光量を調節して前方に透過させる光シャッター3と、蛍光体部2R,2Gに対応して設けられ、蛍光体部2R,2Gに向けて蛍光体の励起光を発する光源4とを備える。なお、ここで「前方」とは、表示装置1が表示する画像を見る観察者がいる方向を指す。したがって、蛍光体部2R,2Gに対して光シャッター3が設置されている方向が前方となる。
また、表示装置1において、光源4は基板5上に設けられている。さらに、表示装置1には、適宜、レンズアレイ6、偏光子7、検光子8などが設けられる。
基板5は、光源4を保持する基部であり、その形状は任意である。
また、基板5の材質も任意であり、例えば、金属、合金、ガラス、カーボン等の無機材料、合成樹脂等の有機材料など、用途に応じて適当なものを用いることができる。
ただし、光源4から発せられた励起光を有効に活用し、表示装置1の発光効率を改善する観点からは、光源4から発せられた励起光が当たる基板5の面は、当たった光の反射率を高められていることが好ましい。したがって、少なくとも光が当たる面は、反射率が高い素材により形成されていることが好ましい。具体例としては、ガラス繊維、アルミナ粉、チタニア粉等の高い反射率を有する物質を含んだ素材(射出整形用樹脂など)で基板5の全体又は基板5の表面を形成することが挙げられる。
なお、反射率を高める部分は、基板5の全体であっても一部であってもよいが、通常は、光源4から発せられる励起光が当たる部分の全表面の反射率が高められていることが望ましい。
さらに、光源4に電力を供給する場合には、ハンダを用いるようにしてもよい。ハンダは優れた放熱性を発揮するため、放熱性が重要となる大電流タイプのLEDやレーザーダイオードなどを光源4として用いた場合に、表示装置1の放熱性を向上させることができるためである。ハンダの種類は任意であるが、例えば、AuSn、AgSn等を用いることができる。
さらに、ハンダ以外の手段によって光源4を基板5に取り付ける場合には、例えば、エポキシ樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂等の接着剤を用いてもよい。この場合、接着剤に銀粒子、炭素粒子等の導電性フィラーを混合させてペースト状にしたものを用いることにより、ハンダを用いる場合のように、接着剤を通電して光源4に電力供給できるようにすることも可能である。さらに、これらの導電性フィラーを混合させると、放熱性も向上するため、好ましい。
光源4は、蛍光体部2R,2Gに向けて、蛍光体部2R,2Gに含有される蛍光体を励起する励起光を発するものである。さらに、光源4が発する光自体を表示装置1の観察者が見ることができるようにする場合、光源4から発せられた光は画素が発する光自体ともなる。本実施形態においては、光源4は光透過部2Bに向けても光を発し、光透過部2Bを通じて、光源4が発した光を画素の光として表示装置1の外に放出するようになっている。
光源4としては、例えば、図2に示す***状(ridge type)LED100を用いることができる。なお、図2は、本実施形態の表示装置1に用いることができるLEDの一例の要部構成を模式的に示す断面図である。
また、通常、種々の光源4への電気接続が、表示装置1の正確な機能および画素の配列を決定する。
また、光源4は、図5に示すように、実装用基板(支持用基板)113を介して基板5上に配置することもできる。ここで、図5は、光源4が基板5に設置されている部分の要部を拡大して模式的に示す断面図である。なお、図5において、図1〜図4と同様の符号を用いて示す部位は、図1〜図4と同様のものを示す。
蛍光体部2R,2Gは、所定の画素毎に対応して設けられ、光源4が発した励起光を吸収し、表示装置1が表示する画像を形成するための可視光を発する蛍光体を含有する部分であり、また、表示装置1の画素が発することになる光を生じる部分である。
また、蛍光体部2R,2Gと同様に所定の画素毎に設けられた光透過部2Bは、光源4の光を画素の光の一部として用いるための部分である。通常、光透過部2Bは、蛍光体を含有しない他は蛍光体部2R,2Gと同様に設けられる。
蛍光体は、非常に明るい光および非常に多種類の色の蛍光を発することができる。ただし、蛍光体を励起するためには、蛍光体に高エネルギー電子または高エネルギー光子を衝突させなければならない。例えば、蛍光体を励起するためには、従来、フルカラー表示の陰極線管(CRT)が用いられていたが、CRTの前面板(faceplate)上の蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを有する電子流を生成するには、大量の電力および高電圧を必要であった。
また、例えば、緑色の蛍光を発する蛍光体(以下適宜、「緑色蛍光体」という)が発する蛍光の具体的な波長の範囲を例示すると、中心波長が、通常490nm以上、好ましくは500nm以上、また、通常570nm以下、好ましくは550nm以下が望ましい。
さらに、例えば、青色の蛍光を発する蛍光体(以下適宜、「青色蛍光体」という)が発する蛍光の具体的な波長の範囲を例示すると、中心波長が、通常420nm以上、好ましくは440nm以上、また、通常480nm以下、好ましくは470nm以下が望ましい。
紫外線照射により赤色発光が可能な赤色蛍光体としては、例えば、赤色破断面を有する破断粒子から構成され、赤色領域の発光を行なう(Mg,Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Euで表わされるユウロピウム賦活アルカリ土類シリコンナイトライド系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、赤色領域の発光を行なう(Y,La,Gd,Lu)2O2S:Euで表わされるユウロピウム賦活希土類オキシカルユゲナイト系蛍光体等が挙げられる。
紫外線照射により緑色発光が可能な緑色蛍光体として、例えば、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行なう(Mg,Ca,Sr,Ba)Si2O2N2:Euで表わされるユウロピウム賦活アルカリ土類シリコンオキシナイトライド系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、緑色領域の発光を行なう(Ba,Ca,Sr)2SiO4:Euで表わされるユウロピウム賦活アルカリ土類マグネシウムシリケート系蛍光体等が挙げられる。
紫外線照射により青色発光が可能な青色蛍光体としては、規則的な結晶成長形状としてほぼ六角形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なうBaMgAl10O17:Euで表わされるユウロピウム賦活バリウムマグネシウムアルミネート系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ球形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Ca,Sr,Ba)5(PO4)3Cl:Euで表わされるユウロピウム賦活ハロリン酸カルシウム系蛍光体、規則的な結晶成長形状としてほぼ立方体形状を有する成長粒子から構成され、青色領域の発光を行なう(Ca,Sr,Ba)2B5O9Cl:Euで表わされるユウロピウム賦活アルカリ土類クロロボレート系蛍光体、破断面を有する破断粒子から構成され、青緑色領域の発光を行なう(Sr,Ca,Ba)Al2O4:Euまたは(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Euで表わされるユウロピウム賦活アルカリ土類アルミネート系蛍光体などが挙げられる。
蛍光体部2R,2G及び光透過部2Bの前方(即ち、光シャッター3側)には、蛍光体部2R,2Gが発した赤色光や緑色光、並びに、光源4が発した青色光を有効利用するために、配光素子を設けることが好ましい。具体例を挙げると、光学レンズなどを設置することが好ましい。本実施形態においては、基板に光学レンズをアレイ状に配置したマイクロレンズアレイ6を設け、赤色光、緑色光及び青色光を、それぞれ光シャッター3の各画素部位に集光するようになっているものとする。
光シャッター3の背面側(図1中下側)には、適宜、偏光子を設ける。偏光子は、偏光面をそろえるために設けられるものである。本実施形態においては、光シャッター3の照射される光のうち、任意の直線偏光成分のみを透過させる偏光子7をマイクロレンズアレイ6と光シャッター3との間に設置しているものとする。なお、光シャッターとしてTFT(Thin Film Transistor)、STN(Super Twisted Nematic liquid crystal)などを用いた場合には、TFTやSTNが光の偏光面を変化させる素子であるため、この偏光子7は必須となる。しかし、光シャッターとしてPDN(Polymer Dispersed Network)方式のもの等を用いる場合には不要である。
本実施形態の表示装置1は、蛍光体部2R,2Gや光透過部2Bよりも前方に、光シャッター3を備える。この光シャッター3は、蛍光体部2R,2Gに含有された蛍光体から発せられた上記可視光を、光量を調節して前方に透過させる部材である。また、本実施形態のように、光源4が発した光(青色光など)をそのまま画素の光として用いる場合には、蛍光体が発した可視光のみでなく、光源4が発した光についても、光量を調節して前方に透過させるように構成する。
また、表示装置1を平面型表示装置とする場合においては、階調表示を可能とするために、電気的制御により画素の光透過率を任意の値に変化せしめるものを好適に用いることができる。光透過率の絶対値や、その変化のコントラスト及び速度応答性は、高いほど好ましい。
また、液晶光シャッター等の光シャッター3の多くは電圧制御であるため、光量や輝度の調節を光シャッター3によって行なうようにしたことにより、簡単な制御回路で輝度を調整することができる。
光シャッター3の前方には、通常、光シャッター3を透過して光量を調節された可視光を受ける検光子8が設けられる。検光子8は、光シャッター3を通過した特定の偏光面を有する光のみを透過させるためのものである。なお、偏光子7と同様、光シャッター3としてTFT、STNなどを用いた場合には必須となるが、PDN方式の光シャッター等を用いる場合には不要である。
本実施形態においても、光シャッター3の前方には検光子8が設けられているものとする。
本実施形態の表示装置1は上記のように構成されているので、使用時には、光源4である青色発光LEDを全て所定の強度で発光させる。光源4から発せられた青色光は、それぞれ、対応する蛍光体部2R,2G及び光透過部2Bに入射する。
蛍光体部2Rでは、蛍光体部2R内に分散した赤色蛍光体が青色光を吸収し、赤色の画素に対応して赤色の蛍光を発する。また、蛍光体部2Gでは、蛍光体部2G内に分散した緑色蛍光体が青色光を吸収し、緑色の画素に対応して緑色の蛍光を発する。さらに、光透過部2Bでは、光透過部2B内に分散した拡散剤が青色光を分散させ、青色の画素に対応して分散させた青色光を透過させる。
光シャッター3は、制御部の制御にしたがって、表示しようとする画像に応じて背面側から入射した赤色光、緑色光及び青色光の光量を調節し、前方に透過させる。具体的には、透明電極31,35に印加する電圧を制御することにより、各画素に対応する部位の液晶の配向性を調整し、これにより、画素毎にどれだけの強さの光を透過させるか調節しながら、背面に受光した光を前方に透過させる。
光シャッター3を通った光は、検光子8に照射される。観察者は、この検光子8の表面から発せられる光を見て、画像を認識する。
また、特に光シャッター3として液晶光シャッターを用いたことにより、画像の表示に用いる画素の輝度を調節する制御として複雑なものを用いる必要がなくなり、制御の簡素化を図ることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
例えば、上記の実施形態では赤色、緑色及び青色の3種の光を用いて画像を表示する場合を説明したが、上記の赤色、緑色及び青色以外の光を用いて画像表示を行なうようにしても良く、さらに、2種、又は、4種以上の光を用いて画像表示を行なうようにしても良い。
さらに、蛍光体部2R,2Gを透過する以外にも、光源4から発せられた光が蛍光体部2R,2Gで反射するような反射型の構成を適用しても良い。具体的には、光源4を蛍光体部2R,2Gよりも前方に設置して表示装置1を構成することも可能である。
さらに、表示装置1,1′には更に別の構成部材を組み合わせて用いても良い。例えば、特開2005−884506号公報の第0039段落以下に記載があるように、保護フィルムを採用するようにしても良い。
これらの光学機能を有するフィルムは、例えば、以下のような方法により形成することができる。
また、輝度向上フィルムとしての機能を有する層は、例えば、特開2002−169025号公報や特開2003−29030号公報に記載されたような方法で微細孔を形成すること、或いは、選択反射の中心波長が異なる2層以上のコレステリック液晶層を重畳することにより形成することができる。
また、拡散フィルムとしての機能を有する層は、上記の保護フィルムに微粒子を含む樹脂溶液をコーティングすることにより、形成することができる。
さらに、位相差フィルムや光学補償フィルムとしての機能を有する層は、ディスコティック液晶性化合物、ネマティック液晶性化合物などの液晶性化合物を塗布して配向させることにより形成することができる。
2R,2G,2B′ 蛍光体部
2B 光透過部
3 光シャッター
4 光源
5 基板
6 マイクロレンズアレイ
7 偏光子
8 検光子
21 透明基板
22,36 ブラックマトリックス
31,35 透明電極
32,34 配向膜
33 液晶
100,110 LED
101 基板
102 バッファ層
103 第1オーミック層
104 第1クラッディング層
105 活性層
106 第2クラッディング層
107 第2オーミック層
108 第1電極
109 第2電極
111 高抵抗領域
112 ***部
113 実装用基板
114 バンプ
201 板
202 多孔質板
Claims (3)
- 励起光を吸収して可視光を発する蛍光体を含有する蛍光体部と、
該蛍光体部よりも前方に設けられ、該蛍光体部に含有された蛍光体から発せられた上記可視光を、光量を調節して前方に透過させる光シャッターと、
該蛍光体部に対応して設けられ、該蛍光体部に向けて該蛍光体の励起光を発する光源とを備える
ことを特徴とする、表示装置。 - 該光源が、アレイ状に配置されている
ことを特徴とする、請求項1記載の表示装置。 - 該光シャッターが、液晶光シャッターである
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
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