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JP7339844B2 - バックライト装置および液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば液晶表示装置に好適に用いられるバックライト装置およびそのようなバックライト装置を備えた液晶表示装置に関する。
量子ドットを用いて広色域化された液晶表示装置が市販されるに至っている。量子ドット（ＱＤ：Quantum Dot、以下「ＱＤ」と略すことがある。）は、半導体微粒子で、粒子径に応じた波長の光を発し、発光スペクトルの半値幅が狭いという特徴を有している。青色光を発する青色ＬＥＤと、緑色光を発する量子ドット（緑色量子ドット、Ｇ－ＱＤということがある。）と赤色光を発する量子ドット（赤色量子ドット、Ｒ－ＱＤということがある。）を用いると、色域Ｒｅｃ．２０２０の９０％以上の色域を実現できる。なお、量子ドットは耐熱性が低いので、量子ドットの励起光源である青色ＬＥＤと量子ドットとを離間して配置するいわゆるリモートフォスファ―方式が採用される（特許文献１）。また、量子ドットは、例えば、Ｇ－ＱＤおよびＲ－ＱＤが樹脂材料中に分散されたＱＤシートとして用いられる。
一方、従来の液晶表示装置のＬＥＤバックライトには、青色ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ装置が用いられている。白色ＬＥＤ装置は、青色光を発する青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とを組み合わせた汎用タイプと、青色光を発する青色ＬＥＤチップと緑色蛍光体および赤色蛍光体とを組み合わせた高色再現性タイプとに大別される。高色再現性タイプの白色ＬＥＤは、緑色蛍光体としてβサイアロン（SiAlON）を用い、赤色蛍光体としてＫＳＦ蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６結晶にＭｎを添加したもので、「Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ４+」と表記されることもある。）を用いたものが広く用いられている。
ＫＳＦ蛍光体は、６３１ｎｍ付近を中心に半値幅の狭い赤色光を発するが、残光時間が長いという問題がある。バックライト装置をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動すると、消灯時に赤色の残光が観察されるという問題がある。これまで、ＫＳＦ蛍光体の残光の問題に対する有効な解決策は見つかっていない。
特開２０１７－８４７６１号公報
Jian Chen他、「Quantum Dots: Optimizing LCD Systems to Achieve Rec. 2020 Color Performance」、SID 2015 Digest pp.173-175(2015).
リモートフォスファ―方式のバックライト装置は、特に部分駆動（分割駆動、エリア駆動、またはローカルディミングと呼ばれることもある。）を行うと、明部（例えばＬＥＤ直上）に比較して周辺の暗部（例えばＬＥＤ斜め上）が色づくという問題（ここでは、「カラーハロー」という。）が生じる。特許文献１によると、ＱＤを含む蛍光体シートよりもＬＥＤ側にダイクロイックミラーを設けることによって、この問題を軽減できる。しかしながら、ダイクロイックミラーを設けるとコスト上昇につながる。
Ｇ－ＱＤおよびＲ－ＱＤとして、ＣｄＳｅ―ＱＤが色純度および発光効率が優れており、Ｃｄを５００～１５００ｐｐｍ以上含むＱＤ層（例えばＱＤシート）と高色純度カラーフィルタとを併せて用いると、Ｒｅｃ．２０２０の９０％以上の色域を実現することができる（例えば、非特許文献１）。しかしながら、Ｃｄは毒性が高く、例えば、ＲｏＨＳ指令では最大許容範値は１００ｐｐｍと定められている。Ｃｄが１００ｐｐｍ以下のＱＤ層と高色純度カラーフィルタとを用いて、広色域を実現する（例えばＲｅｃ．２０２０の９０％）こともできるが、高色純度カラーフィルタの光利用効率が低いので、輝度効率が著しく低い。
そこで、本発明は、Ｒｅｃ．２０２０よりも狭い色域、例えば、Ｒｅｃ．７０９用、ＥＢＵ、ｓＲＧＢ、またはＤＣＩ－Ｐ３対応の、比較的色純度の低いカラーフィルタと組み合わせて用いることによって、輝度効率の低下を抑制しつつ、カラーハローの発生が低減され、Ｒｅｃ．２０２０の少なくとも７０％の色域の表示を実現することができる、バックライト装置およびそのようなバックライト装置を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、また、赤色蛍光体としてＫＳＦ蛍光体を含む白色ＬＥＤ装置における赤色光の残光の問題が軽減されたバックライト装置およびそのようなバックライト装置を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の解決手段が提供される。
［項目１］
複数のＬＥＤ装置が配列されたＬＥＤ基板と、
前記複数のＬＥＤ装置から出射された光を受けるように配置された量子ドット層と
を有し、
前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、第１の青色光と、第１の緑色光および第１の赤色光の少なくとも一方の色光とを発し、
前記第１の青色光の相対放射輝度を１．００としたときの、前記第１の緑色光の相対放射輝度は０．２１以下であり、前記第１の赤色光の相対放射輝度は０．４８以下であり、
前記量子ドット層は、前記少なくとも一方の色光に対応して、前記第１の青色光で励起され、第２の緑色光を発する緑色量子ドット、および前記第１の青色光で励起され、第２の赤色光を発する赤色量子ドットの少なくとも一方を含み、前記量子ドット層のカドミウム含有率は３００ｐｐｍ以下である、バックライト装置。
［項目２］
前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、前記第１の緑色光および前記第１の赤色光の両方を発し、
前記量子ドット層は、前記第１の青色光で励起され、前記第２の緑色光を発する前記緑色量子ドットと、前記第１の青色光で励起され、前記第２の赤色光を発する前記赤色量子ドットとを含む、項目１に記載のバックライト装置。
［項目３］
前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、前記第１の青色光を発する青色ＬＥＤチップと、前記第１の青色光で励起され、前記第１の緑色光を発する緑色蛍光体と、前記第１の青色光で励起され、前記第１の赤色光を発する赤色蛍光体とを有する、項目２に記載のバックライト装置。
［項目４］
前記赤色蛍光体はＫＳＦを含む、項目２または３に記載のバックライト装置。
［項目５］
前記緑色蛍光体はβサイアロンを含む、項目２から４のいずれかに記載のバックライト装置。
［項目６］
前記複数のＬＥＤ装置を駆動する駆動回路をさらに備え、
前記駆動回路は、前記複数のＬＥＤ装置を部分駆動することができる、項目２から５のいずれかに記載のバックライト装置。
［項目７］
前記駆動回路は、前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれをＰＷＭ駆動することができる、項目６に記載のバックライト装置。
［項目８］
前記量子ドット層と前記ＬＥＤ基板との間に、前記第１の青色光の透過率が前記第２の緑色光および前記第２の赤色光の透過率よりも高い波長選択反射層を有しない、項目２から７のいずれかに記載のバックライト装置。
［項目９］
前記量子ドット層のカドミウム含有率は１００ｐｐｍ以下である、項目２から８のいずれかに記載のバックライト装置。
［項目１０］
複数のＬＥＤ装置が配列されたＬＥＤ基板と、
前記ＬＥＤ装置から出射された光を受光するように配置された量子ドット層と
を有し、
前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、第１の青色光、第１の緑色光および第１の赤色光を発し、
前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、前記第１の青色光を発する青色ＬＥＤチップと、前記第１の青色光で励起され、前記第１の緑色光を発する緑色蛍光体と、前記第１の青色光で励起され、前記第１の赤色光を発する赤色蛍光体とを有し、前記赤色蛍光体はＫＳＦを含み、
前記量子ドット層は、前記第１の青色光で励起され、第２の赤色光を発する赤色量子ドットを含み、前記量子ドット層のカドミウム含有率は３００ｐｐｍ以下であって、
前記第１の赤色光のピーク波長は、前記第２の赤色光のピーク波長よりも短く、前記赤色量子ドットは前記第１の赤色光の一部を吸収する、バックライト装置。
［項目１１］
前記第１の赤色光および前記第２の赤色光の全体の強度が初期値の１／１０に減衰する時間が１０ｍｓｅｃよりも短い、項目１０に記載のバックライト装置。
［項目１２］
前記複数のＬＥＤ装置を駆動する駆動回路をさらに備え、
前記駆動回路は、前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれをＰＷＭ駆動することができる、項目１０または１１に記載のバックライト装置。
［項目１３］
項目２から１２のいずれかに記載のバックライト装置と、
Ｒｅｃ．７０９用の色純度のカラーフィルタを有し、前記バックライト装置から出射される光を受けるように配置された液晶表示パネルと
を備え、少なくともＲｅｃ．２０２０の７０％の色域をカバーする表示を行うことができる、液晶表示装置。
本発明のある実施形態によると、量子ドットと、比較的色純度の低いカラーフィルタとを用いることによって、輝度効率の低下を抑制しつつ、カラーハローの発生が低減され、Ｒｅｃ．２０２０の少なくとも７０％の色域の表示を実現することができる、バックライト装置およびそのようなバックライト装置を備えた液晶表示装置が提供される。
本発明の他の実施形態によると、赤色蛍光体としてＫＳＦ蛍光体を含む白色ＬＥＤ装置における赤色光の残光の問題が軽減されたバックライト装置およびそのようなバックライト装置を備えた液晶表示装置が提供される。
本発明の実施形態による液晶表示装置１００Ｄの模式的な断面図である。 本発明の実施形態によるバックライト装置１００の構成と機能を説明する模式的な断面図である。 従来のバックライト装置９００においてカラーハローが発生するメカニズムを説明する模式的な断面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるバックライト装置１００およびバックライト装置１００を備える液晶表示装置１００Ｄを説明する。なお、本発明の実施形態によるバックライト装置および液晶表示装置は、例示するものに限られない。例えば、以下では直下型のバックライト装置を例示するが、エッジライト型のバックライト装置に本発明を適用しても、同様の効果を奏することができる。
図１に示す液晶表示装置１００Ｄは、バックライト装置１００と、液晶表示パネル５０とを備えている。液晶表示パネル５０は、公知の任意の液晶表示パネルであってよい。液晶表示パネル５０は、液晶セル５２と、液晶セル５２を間に介して互いに対向するように配置された２枚の偏光板５４ａおよび５４ｂを有している。液晶表示パネル５０は、偏光板５４ａおよび５４ｂと液晶セル５２との間に種々の光学フィルム、例えば位相差板をさらに有し得る。液晶セル５２は、例えばＲｅｃ．７０９用の色純度のカラーフィルタ（不図示）を備えており、液晶表示装置１００Ｄは、バックライト装置１００との組合せによって、Ｒｅｃ．２０２０の少なくとも７０％の色域をカバーする表示を行うことができる。液晶表示装置１００Ｄは、例えばＲｅｃ．７０９用の比較的色純度の低いカラーフィルタを用いるので、輝度効率を犠牲にすることがない。
バックライト装置１００は、基板１１上に複数のＬＥＤ装置１０が配列されたＬＥＤ基板１０Ｂと、複数のＬＥＤ装置１０から出射された光を受けるように配置されたＱＤ層２２とを有している。バックライト装置１００または液晶表示装置１００Ｄは、複数のＬＥＤ装置１０を駆動する駆動回路（不図示）をさらに備え、駆動回路は、複数のＬＥＤ装置１０を部分駆動または時分割駆動することができる。もちろん、駆動回路は、複数のＬＥＤ装置１０のそれぞれをＰＷＭ駆動することができる。
ＱＤ層２２は、典型的には保護シート２４ａおよび２４ｂに挟持されたＱＤシート２０として用いられる。保護シート２４ａおよび２４ｂは例えば、ＰＥＴフィルムである。ＱＤ層２２は、青色光で励起され、緑色光（蛍光）を発するＧ－ＱＤと、青色光で励起され、赤色光（蛍光）を発するＲ－ＱＤとを含み、ＱＤ層２２のカドミウム含有率は１００ｐｐｍ以下である。
バックライト装置１００は、ＱＤ層２２のＬＥＤ基板１０Ｂ側にオプショナルな光拡散層４０を有し、また、ＱＤ層２２の光出射側（すなわち、液晶表示パネル５０に対向するように配置される側）には、オプショナルな光学シート積層体３０を有している。光拡散層４０としては、例えば、透明な樹脂中に、樹脂と屈折率が異なる粒子を分散した、粒子分散系の光拡散層を用いることができる。光学シート積層体３０は、例えば、稜線が互いに直交する様に配置されたプリズムシート３２および３４を含む。プリズムシート３２および３４として、例えば３Ｍ社製のＢＥＦを用いることができる。光学シート積層体３０は、さらに、プリズムシート３２および３４の光出射側に、偏光選択反射層（不図示）を有してもよい。偏光選択反射層として、例えば、３Ｍ社製のＤＢＥＦ（登録商標）を用いることができる。
バックライト装置１００は、ＱＤ層２２とＬＥＤ基板１０Ｂとの間に、励起光（第１の青色光）の透過率が蛍光（第２の緑色光および第２の赤色光）の透過率よりも高い波長選択反射層（例えばダイクロイックミラー）を有していない。後述するように、波長選択反射層を設けなくても、カラーハローの発生を低減することができる。
複数のＬＥＤ装置１０のそれぞれは、図２に示す様に、第１の青色光Ｂ１、第１の緑色光Ｇ１および第１の赤色光Ｒ１を発する。このとき、第１の青色光Ｂ１の相対放射輝度を１．００としたときの、第１の緑色光Ｇ１の相対放射輝度は０．２１以下であり、第１の赤色光Ｒ１の相対放射輝度は０．４８以下であり、例えば、第１の緑色光Ｇ１の相対放射輝度は０．１８以下、第１の赤色光Ｒ１の相対放射輝度は０．４２以下に調整される。第１の青色光Ｂ１、第１の緑色光Ｇ１および第１の赤色光Ｒ１のそれぞれの相対放射輝度は、ＱＤ層における発光効率（波長変換効率）、カラーフィルタの分光透過率等に応じて、調整され得る。ただし、第１の緑色光Ｇ１の相対放射輝度は、０．０９以上であることが好ましく、第１の赤色光Ｒ１の相対放射輝度は、０．２１以上であることが好ましい。第１の緑色光Ｇ１および／または第１赤色光が弱すぎると、カラーハローを抑制する効果が十分に得られないからである。第１の緑色光Ｇ１および／または第１赤色光が強すぎると、所望の色域が得られないおそれがある。また、第１赤色光が強すぎると、赤色光の残光の問題が生じるおそれがある。
なお、従来のバックライト装置に用いられていた青色ＬＥＤと蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤ装置では、青色光の相対放射輝度を１．０としたときの緑色光の相対放射輝度は約０．３で、赤色光の相対放射輝度は約０．７である。これに対し、本発明の実施形態のバックライト装置が有するＬＥＤ装置１０では、第１の青色光Ｂ１の相対放射輝度を１．００としたときの、第１の緑色光Ｇ１の相対放射輝度は０．２１以下であり、第１の赤色光Ｒ１の相対放射輝度は０．４８以下であり、緑色光よび赤色光の相対放射輝度が小さい。したがって、ＬＥＤ装置１０は、青みがかった白色光を出射する。そこで、本明細書において、ＬＥＤ装置１０をＢＷ－ＬＥＤと表記することがある。
複数のＬＥＤ装置１０のそれぞれは、第１の青色光Ｂ１を発する青色ＬＥＤチップ１２と、第１の青色光Ｂ１で励起される蛍光体１４を有している。ここで、蛍光体１４は、第１の緑色光Ｇ１を発する緑色蛍光体１４と、第１の青色光Ｂ１で励起され、第１の赤色光Ｒ１を発する赤色蛍光体１４とを含んでいる。緑色蛍光体１４および赤色蛍光体１４は、公知に種々の形態で、ＬＥＤ装置１０内に設けられ得る。
赤色蛍光体１４は、例えば、ＫＳＦを含むことが好ましい。ＫＳＦは、６３１ｎｍ付近に発光ピーク波長を有し、半値幅（半値全幅：ＦＷＨＭ）が約１０ｎｍと狭く、色純度が高い。緑色蛍光体は、例えば、βサイアロンを含むことが好ましい。βサイアロンは、５４０ｎｍ付近に発光ピーク波長を有し、半値幅が約４０ｎｍと狭く、色純度が高い。なお、本明細書において、発光ピーク波長を慣習に従って３桁の数値で表すが、有効数字が３桁であることを意味しない。それぞれ±２ｎｍのずれは許容される。例えば、ＫＳＦの発光ピーク波長６３１ｎｍは、６２９ｎｍ以上６３３ｎｍ以下であってよい。
次に、図２および図３を参照して、本発明の実施形態によるバックライト装置１００によって、ダイクロイックミラーを設けた場合よりも効果的に、カラーハローの問題を軽減することができる理由を説明する。
まず、図３を参照して、従来のバックライト装置９００においてカラーハローが発生するメカニズムを説明する。なお、図３において、図１および図２に示した構成要素と同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、その説明を省略する。
従来のバックライト装置９００が有するＬＥＤ装置９０は、ＱＤ層９２に含まれＧ－ＱＤおよびＲ－ＱＤを励起する青色光Ｂ１だけを発する。すなわち、ＬＥＤ装置９０は、青色光Ｂ１を発する青色ＬＥＤチップ１２だけを有し、蛍光体を有しない。そして、ＱＤ層９２は、Ｃｄを数百ｐｐｍ以上含み、青色光Ｂ１を受け、緑色光（蛍光）Ｇ２および赤色光（蛍光）Ｒ２を発する。バックライト装置９００は、緑色光Ｇ２および赤色光Ｒ２と、ＱＤ層９２を透過した青色光Ｂ１ｒとを出射し、これらの色光が表示に用いられる。
青色光Ｂ１によって励起されるＧ－ＱＤおよびＲ－ＱＤの量（数）は、ＱＤ層９２内を通過する青色光Ｂ１の光路長に依存する。例えば、図３に示したように、ＬＥＤ装置９０の真上に位置するＱＤ層９２内を通過する青色光Ｂ１の光路長Ｏｐｌ＿ｎに対して、ＬＥＤ装置９０の斜め上に位置するＱＤ層９２内を通過する青色光の光路長Ｏｐｌ＿ｏは長い。したがって、例えば、ＬＥＤ装置９０の真上に位置するＱＤ層９２から出射される光線ＬＢｎに含まれる青色光Ｂ１ｒ、緑色光Ｇ２および赤色光Ｒ２が所望の白色を呈するように調整されていると、ＬＥＤ装置９０の斜め上に位置するＱＤ層９２から出射される光線ＬＢｏに含まれる青色光Ｂ１ｒは弱く、緑色光Ｇ２および赤色光Ｒ２は強くなり、黄色味を帯びる。その結果、バックライト装置９００では、特に部分駆動を行うと、カラーハローが顕著になる。
これに対し、本発明の実施形態よるバックライト装置１００は、図２に示す様に、ＱＤ層２２が発する第２の緑色光Ｇ２および第２の赤色光Ｒ２だけでなく、ＬＥＤ装置１０が発する第１の緑色光Ｇ１および第１の赤色光Ｒ１のうち、ＱＤ層２２を透過した第１の緑色光Ｇ１ｒおよび第１の赤色光Ｒ１ｒをも、緑色および赤色の表示に利用する。したがって、ＱＤ層２２に含まれるＱＤの濃度が、従来のバックライト装置９００のＱＤ層９２に含まれるＱＤの濃度よりも低く、例えば１００ｐｐｍ以下であり得る。したがって、バックライト装置１００における、ＱＤ層２２を通過する第１の青色光Ｂ１の光路長の違いによる第１の青色光Ｂ１ｒ、第２の緑色光Ｇ２および第２の赤色光Ｒ２の強度の差は、バックライト装置９００における、ＱＤ層９２を通過する青色光Ｂ１の光路長の違いによる青色光Ｂ１ｒ、緑色光Ｇ２および赤色光Ｒ２の強度の差よりも小さい。その結果、本発明の実施形態によるバックライト装置１００は、従来のバックライト装置９００よりも、カラーハローの発生を軽減することができ、ダイクロイックミラーを省略し得る。
上記では、ＱＤ層２２が緑色光および赤色光を発する例を説明したが、もちろん、ＱＤ層２２として、緑色光または赤色光のいずれか一方だけを発するＱＤ層を用いて、ＱＤ層２２が発する色光に応じた色光を発するＬＥＤ装置を用いても、当該色についてはカラーハローを抑制することができる。例えば、ＬＥＤ装置が第１の青色光と第１の緑色光とを発するとき、量子ドット層は、第１の青色光で励起され、第２の緑色光を発する緑色量子ドットを含めばよい。
また、バックライト装置１００が有するＬＥＤ装置１０の赤色蛍光体１４として、ＫＳＦが好適に用いられ、ＫＳＦが発する第１の赤色光Ｒ１ｒを表示に用いる。しかしながら、後に、具体例を示すように、赤色光Ｒ１ｒの残光の問題が生じない。ＫＳＦ蛍光体が発する第１の赤色光Ｒ１のピーク波長（例えば６３１ｎｍ）は、Ｒ－ＱＤが発する第２の赤色光のピーク波長（例えば６４０ｎｍ）よりも短く、Ｒ－ＱＤは第１の赤色光Ｒ１の一部を吸収する。したがって、バックライト装置１００が発する赤色光は、第１の赤色光の一部Ｒ１ｒと、第２の赤色光Ｒ２とを含み、第１の赤色光Ｒ１ｒおよび第２の赤色光Ｒ２の全体の強度が初期値の１／１０に減衰する時間が１０ｍｓｅｃよりも短くなっているためと考えられる。
次に、具体例を示して、本発明の実施形態によるバックライト装置およびそれを備える液晶表示装置の特徴を説明する。
下記の表１に比較例１～３および実施例１～３のバックライト装置および液晶表示装置の構成とその性能をまとめて示す。
ここで、比較例１～３および実施例１～３のＬＥＤ装置に用いた青色ＬＥＤチップは同種で、発光ピーク波長は４４５ｎｍ、半値幅は２２ｎｍであった。緑色蛍光体（βSiAlON）の発光ピーク波長は５３５ｎｍ、半値幅は４５ｎｍであり、赤色蛍光体（ＫＳＦ）の発光ピーク波長は６３２ｎｍ、半値幅は１１ｎｍであった。また、実施例１～３のＢＷ－ＬＥＤの相対放射輝度は、青色光の相対放射輝度を１．００としたとき、緑色光の相対放射輝度は０．１７４であり、赤色光の相対放射輝度は０．４１０であった。
また、用いたＧ－ＱＤおよびＲ－ＱＤの発光ピーク波長および半値幅は以下のとおりであった。ただし、表１中の波長の値と以下の値（実測値）とが異なっているが、ばらつき（±２ｎｍ）の範囲内である。
また、ＱＤの発光特性は以下のとおりであった。
比較例３、実施例１、２
Ｇ－ＱＤの発光ピーク波長は５３３ｎｍで半値幅は３４ｎｍであった。
Ｒ－ＱＤの発光ピーク波長は６３１ｎｍで半値幅は２８ｎｍであった。
実施例３
Ｇ－ＱＤの発光ピーク波長は５３３ｎｍで半値幅は３４ｎｍであった。
Ｒ－ＱＤの発光ピーク波長は６３９ｎｍで半値幅は２８ｎｍであった。
Figure 0007339844000001
比較例１は、従来の青色光を発する青色ＬＥＤチップと緑色蛍光体および赤色蛍光体とを組み合わせた高色再現性タイプの白色ＬＥＤ（Ｗ－ＬＥＤ）を用いたバックライト装置であり、ＤＣＩ－Ｐ３対応のカラーフィルタを備える液晶表示パネルと組みわせることによって、ＤＣＩ－Ｐ３の９３％～９９％の色域をカバーする液晶表示装置を構成することができるが、この色域は、Ｒｅｃ．２０２０の色域の６８％～７０％に過ぎない。また、ＫＳＦによる赤色の残光の減衰時間（初期値１００％から１０％まで減衰する時間、以下同じ。）が１４ｍｓｅｃと長く、目視で赤色の残光を確認できた。なお、比較例１の液晶表示装置の輝度効率の値を、輝度効率の基準値として、他の液晶表示装置の輝度効率を示す。
比較例２は、青色ＬＥＤ（Ｂ－ＬＥＤ）と、量子ドット（ＱＤ）とを組み合わせ、さらにＲｅｃ．２０２０対応の高色純度カラーフィルタを用いることによって、Ｒｅｃ．２０２０の９１％の色域をカバーしている。なお、色域を拡大するために、Ｒ－ＱＤとしてピーク波長が６４０ｎｍのＣｄＳｅを６００ｐｐｍ含有するＱＤ層を用いた。比較例２の液晶表示装置の色域は十分であるが、高色純度カラーフィルタを用いたので、輝度効率は比較例１の液晶表示装置の６５％まで低下した。また、カラーハローの発生が確認された。なお、ＫＳＦを用いていないので、赤残光は発生しない。
比較例３は、青色ＬＥＤ（Ｂ－ＬＥＤ）と、量子ドット（ＱＤ）とを組み合わせ、カラーフィルタとしてＤＣＩ－Ｐ３対応のカラーフィルタを用いた。その結果、色域はＲｅｃ．２０２０の７６％まで低下したが、輝度効率は比較例１の液晶表示装置の７７％まで改善された。ＱＤ層中のＣｄは３００ｐｐｍとしたが、カラーハローは発生した。なお、色域はＲｅｃ．２０２０の７６％ではあったが、比較例１の液晶表示装置に比べて、色表示特性の向上は認められた。赤色の残光の減衰時間は０ｍｓｅｃであり、ＱＤ層から発せられた赤色光（Ｒ２）の減衰は速く、赤残光が発生しないことが確認された。
実施例１のバックライト装置は、上述したＢＷ－ＬＥＤを用い、Ｃｄを３００ｐｐｍ含むＱＤ層を用いた。ＢＷ－ＬＥＤを用いた結果、カラーハローの発生は認められず、且つ、ＱＤ層を用いた結果、ＫＳＦによる赤色の残光の減衰時間は７．９ｍｓｅｃと短く、目視で赤残光は認められなかった。
実施例２のバックライト装置は、実施例１のバックライト装置よりもＱＤ層に含まれるＣｄを１００ｐｐｍまで減らし、ＢＷ－ＬＥＤが発する緑色光および赤色光を利用した結果、実施例２の液晶表示装置の輝度効率は比較例１の液晶表示装置の９２％まで改善された。また、実施例１および実施例３と同様に、ＢＷ－ＬＥＤを用いているので、カラーハローは発生せず、ＱＤ層を用いているので、目視で赤残光が認められることもない。ＱＤ層に含まれるＣｄが１００ｐｐｍなので、ＲｏＨＳ指令の要件を満足する。ただし、色域は、Ｒｅｃ．２０２０の７１％にとどまり、比較例１の液晶表示装置に比べて、色表示特性の十分な向上は認められなかった。
実施例３のバックライト装置は、実施例２のバックライト装置が有するＱＤ層のＲ－ＱＤの発光ピーク波長を６３１ｎｍから６４０ｎｍに変更することによって、実施例３の液晶表示装置の色域はＲｅｃ．２０２０の７５％に改善し、比較例１の液晶表示装置に比べて、色表示特性の向上は認められた。実施例３の液晶表示装置は、カラーハローの発生は認められず、且つ、ＫＳＦによる赤色の残光の減衰時間は８．８ｍｓｅｃと短く、目視で赤残光は認められなかった。また、実施例２と同様に、ＱＤ層に含まれるＣｄが１００ｐｐｍなので、ＲｏＨＳ指令の要件を満足する。
なお、上述した様に、ＱＤ層を利用することによってＫＳＦ蛍光体が発する赤色光の残光を低減するという効果は、ＫＳＦ蛍光体を含むＬＥＤ装置において発揮される。すなわち、本発明の他の実施形態によると、赤色蛍光体としてＫＳＦ蛍光体を含むＬＥＤ装置における赤色光の残光の問題が軽減されたバックライト装置を提供することができる。
本発明の実施形態は、液晶表示装置に好適に用いられるバックライト装置およびそのようなバックライト装置を備えた液晶表示装置に用いられる。
１０ ：ＬＥＤ装置
１０Ｂ ：ＬＥＤ基板
１１ ：基板
１２ ：青色ＬＥＤチップ
１４ ：蛍光体、赤色蛍光体、緑色蛍光体
２０ ：ＱＤシート
２２ ：ＱＤ層
２４ａ、２４ｂ ：保護シート
３０ ：光学シート積層体
３２ ：プリズムシート
４０ ：光拡散層
５０ ：液晶表示パネル
５２ ：液晶セル
５４ａ ：偏光板
１００ ：バックライト装置
１００Ｄ ：液晶表示装置

Claims (13)

  1. 複数のＬＥＤ装置が配列されたＬＥＤ基板と、
    前記複数のＬＥＤ装置から出射された光を受けるように配置された量子ドット層と
    を有し、
    前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、第１の青色光と、第１の緑色光および第１の赤色光の少なくとも一方の色光とを発し、
    前記第１の青色光の相対放射輝度を１．００としたときの、前記第１の緑色光の相対放射輝度は０．２１以下であり、前記第１の赤色光の相対放射輝度は０．４８以下であり、
    前記量子ドット層は、前記少なくとも一方の色光に対応して、前記第１の青色光で励起され、第２の緑色光を発する緑色量子ドット、および前記第１の青色光で励起され、第２の赤色光を発する赤色量子ドットの少なくとも一方を含み、前記量子ドット層のカドミウム含有率は３００ｐｐｍ以下である、バックライト装置。
  2. 前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、前記第１の緑色光および前記第１の赤色光の両方を発し、
    前記量子ドット層は、前記第１の青色光で励起され、前記第２の緑色光を発する前記緑色量子ドットと、前記第１の青色光で励起され、前記第２の赤色光を発する前記赤色量子ドットとを含む、請求項１に記載のバックライト装置。
  3. 前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、前記第１の青色光を発する青色ＬＥＤチップと、前記第１の青色光で励起され、前記第１の緑色光を発する緑色蛍光体と、前記第１の青色光で励起され、前記第１の赤色光を発する赤色蛍光体とを有する、請求項２に記載のバックライト装置。
  4. 前記赤色蛍光体はＫＳＦを含む、請求項３に記載のバックライト装置。
  5. 前記緑色蛍光体はβサイアロンを含む、請求項３または４に記載のバックライト装置。
  6. 前記複数のＬＥＤ装置を駆動する駆動回路をさらに備え、
    前記駆動回路は、前記複数のＬＥＤ装置を部分駆動することができる、請求項２から５のいずれかに記載のバックライト装置。
  7. 前記駆動回路は、前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれをＰＷＭ駆動することができる、請求項６に記載のバックライト装置。
  8. 前記量子ドット層と前記ＬＥＤ基板との間に、前記第１の青色光の透過率が前記第２の緑色光および前記第２の赤色光の透過率よりも高い波長選択反射層を有しない、請求項２から７のいずれかに記載のバックライト装置。
  9. 前記量子ドット層のカドミウム含有率は１００ｐｐｍ以下である、請求項２から８のいずれかに記載のバックライト装置。
  10. 複数のＬＥＤ装置が配列されたＬＥＤ基板と、
    前記ＬＥＤ装置から出射された光を受光するように配置された量子ドット層と
    を有し、
    前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、第１の青色光、第１の緑色光および第１の赤色光を発し、
    前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれは、前記第１の青色光を発する青色ＬＥＤチップと、前記第１の青色光で励起され、前記第１の緑色光を発する緑色蛍光体と、前記第１の青色光で励起され、前記第１の赤色光を発する赤色蛍光体とを有し、前記赤色蛍光体はＫＳＦを含み、
    前記量子ドット層は、前記第１の青色光で励起され、第２の赤色光を発する赤色量子ドットを含み、前記量子ドット層のカドミウム含有率は３００ｐｐｍ以下であって、
    前記第１の赤色光のピーク波長は、前記第２の赤色光のピーク波長よりも短く、前記赤色量子ドットは前記第１の赤色光の一部を吸収する、バックライト装置。
  11. 前記第１の赤色光および前記第２の赤色光の全体の強度が初期値の１／１０に減衰する時間が１０ｍｓｅｃよりも短い、請求項１０に記載のバックライト装置。
  12. 前記複数のＬＥＤ装置を駆動する駆動回路をさらに備え、
    前記駆動回路は、前記複数のＬＥＤ装置のそれぞれをＰＷＭ駆動することができる、請求項１０または１１に記載のバックライト装置。
  13. 請求項２から１２のいずれかに記載のバックライト装置と、
    Ｒｅｃ．７０９用の色純度のカラーフィルタを有し、前記バックライト装置から出射される光を受けるように配置された液晶表示パネルと
    を備え、少なくともＲｅｃ．２０２０の７０％の色域をカバーする表示を行うことができる、液晶表示装置。
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