CN106324890A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

根据一实施方式，提供一种波长变换装置及使用它的显示装置。该波长变换装置具备：微透镜，对激励光进行聚光；反射层，与上述微透镜对置，具有开口部；以及波长变换元件，隔着上述反射层而与上述微透镜对置，吸收上述激励光并射出波长与上述激励光不同的射出光。

Description

显示装置
相关申请的交叉引用
本申请基于2015年7月2日提出的日本专利申请第2015－133598号主张优先权，这里引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及波长变换装置及使用它的显示装置。
背景技术
具备光源和波长变换装置的显示装置通过使从光源射出的光选择性地透射波长变换装置来实现彩色显示。作为提高作为光源的背灯的光利用效率的机构，公开了将选择反射部件和光变换部件组合而成的液晶显示装置，上述选择反射部件能够将背灯单元的光的大部分反射，并且能够将可见光透射，上述光变换部件包含量子点等荧光材料。
发明内容
本发明提供一种波长变换装置，具备：微透镜，对激励光进行聚光；反射层，与上述微透镜对置，具有开口部；以及波长变换元件，隔着上述反射层而与上述微透镜对置，吸收上述激励光并射出波长与上述激励光不同的射出光。
本发明提供一种显示装置，具备：显示面板，具有第1基板、与上述第1基板对置配置的第2基板、以及保持在上述第1基板与上述第2基板之间的液晶层；光源，位于上述显示面板的与上述第1基板对置的一侧，将激励光朝向上述显示面板射出；第1偏振板，配置在上述第1基板与上述光源之间；第2偏振板，隔着上述显示面板而与上述第1偏振板对置；以及波长变换装置，该波长变换装置具有：微透镜，对上述激励光进行聚光；反射层，与上述微透镜对置，具有开口部；以及第1波长变换元件及第2波长变换元件，隔着上述反射层而与上述微透镜对置，吸收上述激励光并分别射出波长与上述激励光不同的第1射出光及第2射出光。
附图说明
图1是表示有关本实施方式的显示装置的立体图。
图2是表示像素的结构的图。
图3是表示有关本实施方式的显示装置的截面的图。
图4是表示电介质多层膜的光学特性的一例的图。
图5是表示波长变换装置的动作的图。
图6是表示量子棒的吸收轴及圆柱形微透镜的延伸方向的图。
图7是表示有关第1变形例的显示装置的截面的图。
图8是表示有关第2变形例的显示装置的截面的图。
图9是表示光源及波长变换层的变形例的图。
图10是表示微透镜的变形例的图。
具体实施方式
根据一实施方式，提供一种波长变换装置，具备：微透镜，对激励光进行聚光；反射层，与上述微透镜对置，具有开口部；以及波长变换元件，隔着上述反射层而与上述微透镜对置，吸收上述激励光并射出波长与上述激励光不同的射出光。
根据一实施方式，提供一种显示装置，具备：显示面板，具有第1基板、与上述第1基板对置配置的第2基板、以及保持在上述第1基板与上述第2基板之间的液晶层；光源，位于上述显示面板的与上述第1基板对置的一侧，将激励光朝向上述显示面板射出；第1偏振板，配置在上述第1基板与上述光源之间；第2偏振板，隔着上述显示面板而与上述第1偏振板对置；以及波长变换装置，该波长变换装置具有：微透镜，对上述激励光进行聚光；反射层，与上述微透镜对置，具有开口部；以及第1波长变换元件及第2波长变换元件，隔着上述反射层而与上述微透镜对置，吸收上述激励光并分别射出波长与上述激励光不同的第1射出光及第2射出光。
以下，参照附图对本实施方式进行说明。另外，公开不过是一例，对本领域技术人员来说，关于保有发明主旨的适当变更而能够容易想到的方案，当然包含在本发明的范围内。此外，关于附图，为了使说明更加明确，存在与实际的形态相比，示意性地表示各部分的宽度、厚度、形状的情况，但只不过是一例，不限定本发明的解释。此外，在本说明书和各图中，有时对发挥与关于已记载的图进行过说明的要素相同或类似的功能的要素赋予相同的参照标号，适当省略详细的说明。
图1是表示有关本实施方式的显示装置的立体图。
另外，在本实施方式中，对显示装置具有液晶显示面板的情况进行说明，但并不限于此，作为显示面板，也可以使用有机电致发光等自发光型显示面板、或具有电泳元件等的电子纸型显示面板等。
显示装置DSP具备显示面板PNL、驱动显示面板PNL的驱动IC芯片IC、对显示面板PNL进行照明的背灯单元BL、控制显示面板PNL及背灯单元BL的动作的控制模块CM、向显示面板PNL及背灯单元BL传递控制信号的柔性电路基板FPC1、FPC2等。另外，在本实施方式中，第1方向X例如是显示面板PNL的短边方向。第2方向Y是与第1方向X交叉的方向，是显示面板PNL的长边方向。此外，第3方向Z是与第1方向X及第2方向Y交叉的方向。此外，所谓主面，是与由第1方向X和第2方向Y规定的X－Y平面平行的面。
显示面板PNL具备第1基板100、与第1基板100对置配置的第2基板200、和夹持在第1基板100与第2基板200之间的液晶层(后述的液晶层LQ)。显示面板PNL具备显示图像的显示区域DA、以及位于显示区域DA的周边的框状的非显示区域NDA。显示面板PNL例如具备在显示区域DA内在第1方向X及第2方向Y上以矩阵状排列的像素PX。
另外，在本实施方式的说明中，设显示面板PNL的显示面或前表面是显示区域DA所处的面，显示面板PNL的背面是位于显示面的相反侧的面。此外，在显示面板PNL配置的各层中，设前表面是位于显示面板PNL的前表面侧的面，背面是位于显示面板PNL的背面侧的面。进而，在显示面板PNL配置的各层中，设上(上方)是朝向显示面板PNL的前表面的方向，下(下方)是朝向显示面板PNL的背面的方向。
作为光源的一例的背灯单元BL配置在显示面板PNL的背面侧，与第1基板100对置。即，从背灯单元BL射出的激励光从显示面板PNL的背面侧入射。作为这样的背灯单元BL，能够采用各种形态，但并没有特别限定，例如也可以是LED(Light Emitting Diode)等发光元件配置在与主面平行的面内的正下方型，也可以是发光元件配置在未图示的导光板的端部的边缘型。
驱动IC核片IC安装在显示面板PNL的第1基板100上。柔性电路基板FPC1安装在第1基板100上，将显示面板PNL与控制模块CM连接。柔性电路基板FPC2将背灯单元BL与控制模块CM连接。
这样的结构的显示装置DSP相当于具备透射显示功能的所谓的透射型液晶显示装置，该透射显示功能是指，通过由各像素PX选择性地透射从背灯单元BL向显示面板PNL入射的光来显示图像。但是，显示装置DSP也可以是具备反射显示功能的所谓反射型液晶显示装置，该反射显示功能是指，通过由各像素PX选择性地反射从外部朝向显示面板PNL入射的外光来显示图像，也可以是具备透射型及反射型这两者的功能的半透射型液晶显示装置。关于反射型液晶显示装置，作为光源也可以在显示面板PNL的前表面侧或显示面侧配置前灯单元。以下，以透射型液晶显示装置为例进行说明。
图2是表示像素的结构的图。
各像素PX具备开关元件PSW、像素电极PE、共通电极CE、液晶层LQ等。开关元件PSW例如由薄膜晶体管(TFT)形成。开关元件PSW与扫描线G、信号线S及像素电极PE电连接。例如，扫描线G在第1方向X上延伸，信号线S在第2方向Y上延伸。另外，扫描线G及信号线S既可以形成为直线状，也可以各自的至少一部分弯曲。液晶层LQ被在像素电极PE与共通电极CE之间产生的电场驱动。保持电容CS例如是在共通电极CE与像素电极PE之间形成的电容。
图3是表示有关本实施方式的显示装置的截面的图。另外，这里表示与包括第1像素PX1、第2像素PX2及第3像素PX3的X－Z平面平行的截面。
即，显示装置DSP具备上述背灯单元BL及显示面板PNL等。另外，图示的显示面板PNL主要具有与利用平行于基板主面的横电场的显示模式对应的结构，但没有被特别限制，也可以具有与利用相对于基板主面垂直的纵电场、相对于基板主面为斜向的电场、或将它们组合利用的显示模式对应的结构。在利用横电场的显示模式中，例如可以采用在第1基板100具备像素电极PE及共通电极CE这两者的结构。在利用纵电场或斜电场的显示模式中，例如可以采用在第1基板100具备像素电极PE、在第2基板200具备共通电极CE的结构。
在显示面板PNL中，第1基板100和第2基板200以形成了规定的间隙的状态贴合。液晶层LQ保持在第1基板100与第2基板200之间。
第1基板100具备第1绝缘基板110、聚光层120、波长变换层130、第1绝缘膜140、共通电极CE、第2绝缘膜150、像素电极PE1至PE3、及第1取向膜AL1。另外，这里省略了开关元件及栅极线、信号线、各种绝缘膜的图示。聚光层120及波长变换层130构成波长变换装置CF。
第1绝缘基板110例如使用玻璃基板或树脂基板等具有光透射性的绝缘材料形成。第1绝缘基板110在与第2基板200对置的一侧具有第1主面110a，并且具有位于与第1主面110a相反侧的第2主面110b。第2主面110b位于与背灯单元BL对置的一侧。在本实施方式中，第1绝缘基板110相当于支承基板。
聚光层120具备光学材料层20、微透镜ML及缓冲层BF。此外，聚光层120配置在支承基板110的第1主面110a上。光学材料层20例如使用树脂或玻璃等透明材料形成在支承基板110的第1主面110a上。
微透镜ML经由光学材料层20形成在支承基板110的上方。形成微透镜ML的材料的折射率与形成光学材料层20的透明材料的折射率不同。在图示的例子中，微透镜ML的截面具有朝向支承基板110突出的凸面，其截面是半圆形状。在此情况下，微透镜ML由具有比光学材料层20的折射率高的折射率的材料形成。微透镜ML只要具有将从下方入射的激励光向上方聚光的功能，其形状及位置等并不限定于图示的例子。例如，微透镜ML也可以是三角形等多边形或椭圆形的截面形状。这样的微透镜ML在第1方向X上排列，构成透镜阵列。关于微透镜ML的形状的详细情况后述，但既可以是沿着第2方向Y延伸的圆柱形透镜，也可以是在第2方向Y上并列的多个点式图案。
缓冲层BF配置在微透镜ML与波长变换层130之间。缓冲层BF为了在第3方向Z上对微透镜ML的焦距进行调整而配置。形成缓冲层BF的材料没有被特别限定，例如也可以由与微透镜ML相同的材料形成。另外，在不需要微透镜ML的焦距的调整的情况下，缓冲层BF也可以不配置。即，微透镜ML也可以与波长变换层130相邻。
波长变换层130具备反射层RL、波长变换元件WC、堤部(bank)BA及电介质多层膜DM。此外，波长变换层130配置在聚光层120之上。即，波长变换元件WC内置于第1基板100。
反射层RL隔着缓冲层BF而与微透镜ML对置。反射层RL具有开口部SL。开口部SL形成在被微透镜ML聚光的激励光的光路上，其形状根据被聚光的激励光的光束截面来决定。例如，开口部SL的沿着第1方向X的宽度被设定为与激励光的光束截面中的沿着第1方向X的宽度同等以上。反射层RL如在图9中后述那样，将从波长变换元件WC射出的射出光反射。因而，反射层RL在波长变换元件WC的下表面中所占的比例优选的是较大，开口部SL在波长变换元件WC的下表面中所占的比例优选的是较小。即，反射层RL优选配置在激励光的光束截面在开口部SL中最小的位置。反射层RL例如由金属薄膜等对于激励光的光反射率较高的材料形成。
在图示的例子中，在与1个像素对应的区域中配置有多个微透镜ML，形成有多个开口部SL。在形成在与1个像素对应的区域中的微透镜ML是1个的情况下，为了将激励光充分聚光并向波长变换元件WC导入，必须配置凸面的曲率较大且第3方向Z的厚度较厚的微透镜ML。或者，为了将没有被充分聚光的激励光向波长变换元件WC导入，必须配置开口部SL的面积较大的反射层RL。通过在与1个像素对应的区域中配置多个微透镜ML，显示装置DSP中能够将具备微透镜ML的聚光层120形成得较薄。此外，显示装置DSP中能够使开口部SL在波长变换元件WC的下表面中所占的比例变小，能够抑制穿过开口部SL的从波长变换元件WC向下方的射出光的泄漏。
波长变换元件WC形成在反射层RL之上，隔着反射层RL而与微透镜ML对置。波长变换元件WC将激励光吸收，射出波长与激励光不同的射出光。例如，波长变换元件WC具备第1波长变换元件WC1及第2波长变换元件WC2。第1波长变换元件WC1及第2波长变换元件WC2分别形成在与第2像素PX2及第3像素PX3对应的区域中，在第1方向X上相互相邻。第1波长变换元件WC1及第2波长变换元件WC2分别具备不同的发光材料。这些发光材料具有：具有包含激励光的峰值波长的吸收带且分别不同的发光波长。因而，第1波长变换元件WC1及第2波长变换元件WC2将激励光分别变换为不同波长的射出光。
在图示的例子中，第1波长变换元件WC1具备固相支承体SOL、和分散在固相支承体SOL之中的作为发光材料发挥功能的第1量子点QD1。此外，第2波长变换元件WC2具备固相支承体SOL、和分散在固相支承体SOL之中的作为发光材料发挥功能的第2量子点QD2。固相支承体SOL例如由热硬化性树脂或光硬化性树脂等树脂材料形成。
第1量子点QD1及第2量子点QD2是直径为几纳米到几十纳米的半导体的微粒子。形成第1量子点QD1及第2量子点QD2的量子点例如由具有纤维锌矿型或闪锌矿型的结晶构造的II－VI族半导体或III－V族半导体形成。此外，这样的量子点例如形成核－壳构造。核位于量子点的中心，例如由硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)或磷化铟(InP)等形成。壳覆盖核的周围，使核在物理及化学上稳定。也有在壳的周围修饰有有机分子的情况。壳例如由硫化锌(ZnS)及硫化镉(CdS)等形成。量子点的光学特性主要由核的性质决定。例如，量子点的发光波长可以通过用于核的半导体的种类及大小来调整。因而，第2波长变换元件WC2通过具备大小与第1量子点QD1不同的第2量子点QD2，能够具有与第1波长变换元件WC1不同的发光波长。
量子点的形状没有被特别限定，例如也可以是棒状等的各向异性形状。另外，将这样的棒状的量子点称作量子棒。量子棒的沿着长轴及短轴的长度是几纳米到几十纳米。这样的量子棒的极性轴例如是c轴或<111>轴，与长轴一致。量子棒因极性轴的方向而具有光吸收各向异性，发出偏振的光。因此，在第1量子点QD1及第2量子点QD2是量子棒、并且取向为相同的方向的情况下，第1波长变换元件WC1及第2波长变换元件WC2具有光吸收各向异性，发出偏振的光。
另外，这里所述的光吸收各向异性，是指量子棒的吸光度依赖于由量子棒的长轴和激励光的偏振光所成的角度的性质。例如，量子棒将与量子棒的长轴平行地偏振的激励光吸收，射出与量子棒的长轴平行地偏振的射出光。具备这样的量子棒作为发光材料的波长变换元件能够在维持偏振方向的状态下对波长进行变换。
堤部BA形成在各波长变换元件WC之间，位于各像素的边界。虽然将详细的图示省略，但堤部BA将各波长变换元件WC在与X－Y平面平行的方向上划分。堤部BA例如由树脂材料形成。堤部BA优选具有遮光性。另外，优选在堤部BA与波长变换元件WC之间也形成有反射层RL。在堤部BA被反射层RL覆盖的情况下，堤部BA也可以由透明的树脂材料形成。
电介质多层膜DM形成在波长变换元件WC之上。电介质多层膜DM隔着波长变换元件WC而与反射层RL对置。电介质多层膜DM将折射率不同的电介质的薄膜交替地层叠而形成，使来自光源的激励光朝向波长变换元件WC反射，使由波长变换元件WC波长变换后的射出光透射。在本实施方式中，电介质多层膜DM例如是氧化硅SiO2和氧化钛TiO2的层叠体。
第1绝缘膜140形成在波长变换层130之上。第1绝缘膜140包括由无机绝缘材料形成的绝缘膜及由有机绝缘材料形成的绝缘膜。在一例中，第1绝缘膜140包括将图2所示的开关元件PSW的半导体层、扫描线G及信号线S分别覆盖的绝缘膜。
共通电极CE形成在第1绝缘膜140之上。共通电极CE遍及第1像素PX1至第3像素PX3而配置。第2绝缘膜150形成在共通电极CE之上。第2绝缘膜150例如由硅氮化物或硅氧化物等无机绝缘材料形成。像素电极PE1至PE3在与第1像素PX1至第3像素PX3分别对应的区域中配置在第2绝缘膜150之上。共通电极CE及像素电极PE1至PE3例如由氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等透明导电材料形成。第1取向膜AL1形成在第2绝缘膜150之上。此外，第1取向膜AL1覆盖像素电极PE1至PE3。
第2基板200具备第2绝缘基板210及第2取向膜AL2。第2绝缘基板210例如使用玻璃基板或树脂基板等具有光透射性的绝缘材料形成。第2取向膜AL2形成在第2绝缘基板210的与液晶层LQ对置的一侧。第1取向膜AL1及第2取向膜AL2例如由聚酰亚胺等树脂材料形成。第1取向膜AL1及第2取向膜AL2根据需要被进行取向处理。另外，第1取向膜AL1及第2取向膜AL2由匹配于液晶的显示模式而具备水平取向性或垂直取向性等适当的取向性的材料形成。
显示面板PNL还具备第1光学元件OD1及第2光学元件OD2。第1光学元件OD1配置在第1绝缘基板110的第2主面110b侧。即，第1光学元件OD1配置在第1基板100与背灯单元BL之间。第1光学元件OD1具备第1偏振板PL1。第2光学元件OD2配置在第2基板200的前表面侧。即，第2光学元件OD2配置在第2绝缘基板210之上。第2光学元件OD2具备第2偏振板PL2。因而，第1偏振板PL1及第2偏振板PL2隔着液晶层LQ及波长变换装置CF而对置。另外，第1光学元件OD1及第2光学元件OD2也可以具备相位差板等其他的光学功能层。在一例中，第1偏振板PL1及第2偏振板PL2以各自的透射轴正交的交叉尼科耳(cross nicol，正交偏振)的位置关系配置。第1偏振板PL1及第2偏振板PL2例如可以是将聚乙烯醇等树脂材料用碘或颜料等进行染色而成的薄膜型的偏振板，也可以是将微细的金属细线以等间距排列而成的线栅偏振板。
另外，在图示的例子中，在与第1像素PX1对应的区域中，没有配置波长变换元件WC，在聚光层120之上配置有未被分散发光材料的固相支承体SOL。此外，在与第1像素PX1对应的区域中，没有配置微透镜ML、缓冲层BF及电介质多层膜DM，固相支承体SOL与光学材料层20及第1绝缘膜140在第3方向Z上相邻。但也可以是，在与第1像素PX1对应的区域中也配置有微透镜ML及缓冲层BF。
图4是表示电介质多层膜的光学特性的一例的图。
图中所示的曲线图是激励光为蓝色光的情况下的电介质多层膜DM的反射率波谱RSP及激励光的发光强度波谱ISP。曲线图的纵轴表示反射率波谱RSP的反射率或发光强度波谱ISP的发光强度。曲线图的横轴表示波长。
发光强度波谱ISP例如在460nm具有峰值强度IMAX。即，发光强度波谱ISP的峰值波长PW是460nm。电介质多层膜DM的截止波长CO是比激励光的峰值波长PW长的波长。在图示的例子中，电介质多层膜DM的截止波长是500nm，反射率波谱RSP在比500nm短的波段中具有较高的反射率，在比500nm长的波段中具有较低的反射率。即，电介质多层膜DM被设计为，将比500nm短波长的光选择性地反射，使比500nm长波长的光透射。因而，具有发光强度波谱ISP的光学特性的激励光被电介质多层膜DM反射。
另外，电介质多层膜DM的反射率具有入射角依赖性。此外，在电介质多层膜DM中，S偏振光的反射率与P偏振光的反射率不同。作为一例，电介质多层膜DM优选的是，使S偏振的激励光的反射率在全部的入射角下为90％以上。
接着，对本实施方式的激励光及射出光的动态进行说明。
图5是表示波长变换装置CF的动作的图。另外，图中的波长λ1表示激励光EX及第1射出光IR1的峰值波长，波长λ2及λ3分别表示第2射出光IR2及第3射出光IR3的峰值波长。在一例中，波长λ1是380nm～500nm的蓝色域内的波长，或者是比该蓝色域更短波长的紫外域内的波长。作为发出这样的波长λ1的光的光源，可以使用LED、半导体激光等。例如，波长λ2是500nm～610nm的绿色域的波长，波长λ3是610nm～780nm的红色域的波长。即，激励光EX及第1射出光IR1是蓝色光，第2射出光IR2是绿色光，第3射出光IR3是红色光。
从背灯单元BL射出的激励光EX向波长变换装置CF的下表面入射。另外，从背灯单元BL向波长变换装置CF入射的激励光EX优选的是与波长变换装置CF的主面的法线方向平行的平行光。因此，显示装置DSP中为了调整从背灯单元BL向波长变换装置CF的激励光EX的入射角，优选的是在背灯单元BL与显示面板PNL之间具备棱镜片等各种光学元件。
在聚光层120中传输的激励光EX在与第1像素PX1对应的区域中透射波长变换层130，以波长λ1的原状作为第1射出光IR1而从波长变换装置CF的上表面射出。在第2像素PX2及第3像素PX3中，在聚光层120中传输的激励光EX的光路在从光学材料层20向微透镜ML入射时折射。在微透镜ML中折射后的激励光EX穿过开口部SL而向第1波长变换元件WC1或第2波长变换元件WC2入射。
入射到第1波长变换元件WC1中的激励光EX的一部分被第1量子点QD1吸收。没有被第1量子点QD1吸收的激励光EX在电介质多层膜DM与反射层RL之间被反射的期间中被第1量子点QD1吸收。吸收了激励光EX的第1量子点QD1发出作为比激励光EX的波长λ1长波长的波长λ2的第2射出光IR2。第2射出光IR2从第1量子点QD1向全方位射出。
第2射出光IR2的波长λ2是比电介质多层膜DM的截止波长CO长的波长。即，在电介质多层膜DM中，第2射出光IR2的反射率比激励光EX的反射率低。此外，反射层RL优选的是与电介质多层膜DM相比，激励光EX的反射率低、第2射出光IR2的反射率高。因而，被向上方射出的第2射出光IR2的大部分透射电介质多层膜DM而从波长变换装置CF射出。被电介质多层膜DM反射的一部分第2射出光IR2也在被电介质多层膜DM及反射层RL反射的期间中透射电介质多层膜DM而从波长变换装置CF射出。另一方面，由于反射层RL的面积比开口部SL的面积大，所以被射出到下方的第2射出光IR2的大半被反射层RL反射而朝向电介质多层膜DM。此外，堤部BA由于形成为上表面的面积比下表面的面积小的锥状，所以朝向堤部BA射出的第2射出光IR2被堤部BA反射而朝向电介质多层膜DM。在第2波长变换元件WC2中，也与第1波长变换元件WC1同样，第3射出光IR3被反射层RL及堤部BA反射，透射电介质多层膜DM而从波长变换装置CF射出。
另外，在图示的例子中，微透镜ML与堤部BA在第3方向上不对置。但是，并不限定于此，微透镜ML也可以与堤部BA在第3方向上对置。在图示的例子中，从背灯单元BL向堤部BA射出的激励光EX被堤部BA的下表面反射，在背灯单元BL侧再次被反射而被再利用。但是，在再利用的过程中，有因吸收及散射而在激励光EX中发生损失的情况。如果微透镜ML与堤部BA对置，则从背灯单元BL朝向堤部BA射出的激励光EX也能够在微透镜ML中折射，穿过开口部SL而向波长变换元件传输。即，能够提高背灯单元BL的光利用效率。
图6是表示量子棒的吸收轴及圆柱形微透镜的延伸方向的图。
第1偏振板PL1的透射轴方向DR1例如相对于第2方向Y平行地延伸。在图示的例子中，微透镜ML是向下方突出的凸部在第2方向Y上延伸的圆柱形透镜。换言之，微透镜ML的形状是母线相对于第2方向Y平行的半圆柱状。微透镜ML使从下方入射来的激励光EX不向第2方向Y折射，而向第1方向X折射并聚光。微透镜ML具有沿着第2方向Y聚光为直线状的功能。即，被微透镜ML聚光后的光束截面的光束长轴DR2相对于微透镜ML的母线平行，相对于第1偏振板PL1的透射轴方向DR1平行。
反射层RL的开口部SL是相对于第2方向Y平行地延伸的狭缝。即，开口部SL的狭缝长轴DR3相对于微透镜ML的光束长轴DR2平行。换言之，微透镜ML是将激励光向相对于开口部SL的延伸方向(狭缝长轴DR3)平行的直线(光束长轴DR2)上聚光的圆柱形透镜。因而，开口部SL的延伸方向(狭缝长轴DR3)相对于激励光的偏振方向平行。
在图示的例子中，波长变换元件所具备的发光材料例如是相对于第2方向Y平行地取向的量子棒QR。量子棒QR的长轴方向相对于量子棒QR的极性轴平行，相对于量子棒QR的吸收轴方向DR4平行。在图示的例子中，吸收轴方向DR4相对于狭缝长轴DR3、光束长轴DR2及透射轴方向DR1平行。
透射了第1偏振板PL1的激励光EX向透射轴方向DR1偏振而向微透镜ML入射。此时，激励光EX相对于微透镜ML的下表面成为S偏振，维持着偏振方向而穿过开口部SL。量子棒QR将向量子棒QR的吸收轴方向DR4偏振的激励光EX吸收，射出向偏振方向DR5偏振的射出光IR。此时，偏振方向DR5相对于吸收轴方向DR4、狭缝长轴DR3、光束长轴DR2及透射轴方向DR1平行。即，激励光EX及射出光IR的偏振方向相对于显示面板PNL的各层的主面平行。
本实施方式的显示装置DSP具备支承基板110、形成在支承基板110的主面的上方的微透镜ML、配置在微透镜ML的上方且具有开口部SL的反射层RL、和隔着反射层RL而与微透镜ML对置的波长变换元件WC。
显示装置DSP由于在微透镜ML的上方具备具有开口部SL的反射层RL，所以能够穿过开口部SL而将激励光EX高效地向波长变换元件WC导入。此外，通过配置在波长变换元件WC的下表面的反射层RL，能够抑制激励光EX向下方返回，能够使向下方射出的射出光IR向上方反射。因而，根据本实施方式，能够提高从作为光源的背灯单元BL射出的激励光EX的光利用效率。进而，显示装置DSP中即使通过光源的光利用效率的提高而抑制了激励光EX的亮度，也能够显示充分的亮度的影像。即，根据本实施方式，能够提供低功耗的显示装置DSP。
进而，显示装置DSP在波长变换元件WC之上具备电介质多层膜DM。电介质多层膜DM将激励光EX选择性地反射而使射出光IR透射。因此，显示装置DSP能够使激励光EX在反射层RL与电介质多层膜DM之间多重反射，封入到波长变换元件WC之中。即，能够使激励光EX在波长变换元件WC中的光路长变长。因此，根据本实施方式，即使波长变换元件WC的第3方向Z的厚度较薄，也能够提高激励光EX在波长变换元件WC中的光吸收率，能够提高波长变换元件WC的波长变换效率。另外，在本实施方式中，电介质多层膜DM的激励光EX的反射率比反射层RL的激励光EX的反射率高。因此，在多重反射后没有被吸收的激励光EX透射过开口部SL或反射层RL而向显示面板PNL的背面侧射出。因此，根据本实施方式，能够抑制射出光IR和激励光EX同时被从波长变换元件WC的前表面射出而发生混色。此外，电介质多层膜DM中的射出光IR的反射率比反射层RL中的射出光IR的反射率低。因此，根据本实施方式，能够将射出光IR高效地从波长变换元件WC的前表面射出。
此外，波长变换元件WC中作为发光材料而具备量子点QD1及QD2。量子点能够进行基于粒径的射出光的波长选择。此外，量子点由于激励能级是离散的，所以射出窄频带的射出光。因而，根据本实施方式，能够提供可进行色度的微调、并且颜色纯度较高的显示装置DSP。此外，量子点QD1及QD2是具有光吸收各向异性的量子棒QR，射出偏振的射出光IR。因此，能够将波长变换装置CF(波长变换元件WC)配置在第1偏振板PL1与第2偏振板PL2之间，能够提高显示装置DSP的设计自由度。另外，在本实施方式中，波长变换元件WC内置在第1基板100中，但同样也可以内置在第2基板200中。即，显示装置DSP由于能够将波长变换装置CF配置在液晶层LQ的附近，所以能够抑制因透射某个像素的液晶层LQ的光透射相邻的像素的波长变换装置CF而发生的混色。
此外，由于被微透镜ML聚光的激励光EX的光束长轴DR2与开口部SL的狭缝长轴DR3平行，所以能够将被微透镜ML聚光后的光抑制反射层RL的下表面处的反射而有效地向波长变换元件WC导入。此外，光束长轴DR2及狭缝长轴DR3相对于第1偏振板PL1的透射轴方向DR1平行，相对于向微透镜ML入射的激励光EX的偏振方向平行。因而，根据本实施方式，激励光EX的偏振方向在向微透镜ML的入射时不变化，所以激励光EX相对于电介质多层膜DM的下表面以S偏振入射而被反射。电介质多层膜DM对于以S偏振入射的激励光EX在全部的入射角下具有90％的反射率，所以根据本实施方式，能够将激励光EX高效地封入到波长变换元件WC之中，能够提高波长变换元件WC的波长变换效率。
进而，波长变换元件WC的吸收轴相当于取向为规定的方向的量子棒QR的吸收轴方向DR4。由于吸收轴方向DR4相对于光束长轴DR2、透射轴方向DR1平行，所以根据本实施方式，能够提高波长变换元件WC的波长变换效率。
如以上这样，根据本实施方式，能够提供光利用效率提高的波长变换装置CF及使用它的显示装置DSP。
接着，使用图7至图10对本实施方式的变形例进行说明。另外，在各变形例中，也能够得到与本实施方式同样的效果。
图7是表示有关第1变形例的显示装置的截面的图。
本变形例相当于波长变换元件配置在光源与第1偏振板之间的例子。即，在波长变换装置CF及支承基板BP配置在第1偏振板PL1与背灯单元BL之间这一点上，与图3所图示的本实施方式不同。在本变形例中，波长变换装置CF配置在支承基板BP之上，波长变换层130配置在第1偏振板PL1之下。
图8是表示有关第2变形例的显示装置的截面的图。
本变形例相当于波长变换元件配置在隔着第2偏振板而与显示面板对置的位置的例子。即，在波长变换装置CF及支承基板BP配置在第2偏振板PL2之上这一点上，与图3所图示的本实施方式不同。在本变形例中，波长变换装置CF配置在支承基板BP之上，支承基板BP配置在第2偏振板PL2之上。
根据第1变形例或第2变形例，由于第1偏振板PL1及第2偏振板PL2的偏振度比作为量子棒的第1量子点QD1及第2量子点QD2的射出光的偏振度高，所以能够提供高对比度的显示装置DSP。
图9是表示光源及波长变换层的变形例的图。
本变形例在激励光EX是紫外光、波长变换层130具备第3波长变换元件WC3这一点上，与图3所图示的本实施方式不同。在本变形例中，背灯单元BL射出具有紫外域的波长λ0的激励光EX。形成在与第1像素PX1对应的区域中的第3波长变换元件WC3将激励光EX吸收，射出波长λ1的第1射出光IR1。第1波长变换元件WC1及第2波长变换元件WC2分别射出第2射出光IR2及第3射出光IR3。
根据本变形例，即使在激励光EX从各波长变换元件向显示面侧漏出的情况下，由于波长λ0位于紫外域，所以也能够抑制因激励光与射出光的混色造成的颜色纯度的下降。
图10是表示微透镜的变形例的图。
本变形例在微透镜ML的形状向上凸这一点上，与图3所图示的本实施方式不同。在本变形例中，微透镜ML的折射率比光学材料层20的折射率高。因此，激励光EX当从微透镜ML向光学材料层20入射时，在微透镜ML的上表面折射，被向开口部SL聚光。
根据本变形例，光学材料层20由于位于微透镜ML与反射层RL之间，所以能够承担缓冲层BF的功能。即，显示装置DSP可以通过省略缓冲层BF的形成工序而进行制造工序的简略化，能够减小显示面板PNL的厚度。
以上叙述了一些实施方式，但这里给出的实施方式只是例示，并且并不是要限定发明的主旨。事实上，这里叙述的新的实施方式可能以各种形式实施，而且在不脱离发明主旨的范围内能够进行各种省略、替换及变更。权利要求书和其等价物覆盖发明的主旨和技术范围内的这些形式和变更。

Claims (20)

1.一种波长变换装置，其特征在于，具备：
微透镜，对激励光进行聚光；
反射层，与上述微透镜对置，具有开口部；以及
波长变换元件，隔着上述反射层而与上述微透镜对置，吸收上述激励光并射出波长与上述激励光不同的射出光。
2.如权利要求1所述的波长变换装置，其特征在于，
上述波长变换元件具备吸收上述激励光并发出上述射出光的量子点。
3.如权利要求1所述的波长变换装置，其特征在于，
上述波长变换元件具有光吸收各向异性。
4.如权利要求1所述的波长变换装置，其特征在于，
上述开口部单向延伸；
上述微透镜是将上述激励光聚光为相对于上述开口部的延伸方向平行的直线状的圆柱形透镜。
5.如权利要求4所述的波长变换装置，其特征在于，
上述开口部的延伸方向相对于上述激励光的偏振方向平行。
6.如权利要求5所述的波长变换装置，其特征在于，
上述波长变换元件的吸收轴方向相对于上述开口部的延伸方向平行。
7.如权利要求2所述的波长变换装置，其特征在于，
上述量子点是具有长轴的棒状形状。
8.如权利要求7所述的波长变换装置，其特征在于，
上述量子点具有与上述长轴一致的极性轴。
9.如权利要求1所述的波长变换装置，其特征在于，
还在上述微透镜与上述反射层之间具备对上述微透镜的焦距进行调整的缓冲层。
10.如权利要求1所述的波长变换装置，其特征在于，
还具备隔着上述波长变换元件而与上述反射层对置、且上述激励光的反射率比上述射出光的反射率高的电介质多层膜。
11.如权利要求10所述的波长变换装置，其特征在于，
上述电介质多层膜的S偏振的上述激励光的反射率在全部的入射角下为90％以上。
12.如权利要求10所述的波长变换装置，其特征在于，
上述反射层与上述电介质多层膜相比，上述激励光的反射率低，上述射出光的反射率高。
13.如权利要求1所述的波长变换装置，其特征在于，
上述激励光是蓝色光或紫外光。
14.一种显示装置，其特征在于，具备：
显示面板，具有第1基板、与上述第1基板对置配置的第2基板、以及保持在上述第1基板与上述第2基板之间的液晶层；
光源，位于上述显示面板的与上述第1基板对置的一侧，将激励光朝向上述显示面板射出；
第1偏振板，配置在上述第1基板与上述光源之间；
第2偏振板，隔着上述显示面板而与上述第1偏振板对置；以及
波长变换装置；
该波长变换装置具有：
微透镜，对上述激励光进行聚光；
反射层，与上述微透镜对置，具有开口部；以及
第1波长变换元件及第2波长变换元件，隔着上述反射层而与上述微透镜对置，吸收上述激励光并分别射出波长与上述激励光不同的第1射出光及第2射出光。
15.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，
上述第1波长变换元件具备吸收上述激励光并发出上述第1射出光的第1量子点；
上述第2波长变换元件具备吸收上述激励光并发出上述第2射出光的第2量子点；
上述激励光是蓝色光；
上述第1射出光是绿色光；
上述第2射出光是红色光。
16.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，
上述第1射出光及第2射出光的偏振方向相对于被上述第1波长变换元件及第2波长变换元件吸收时的上述激励光的偏振方向平行。
17.如权利要求16所述的显示装置，其特征在于，
上述第1波长变换元件具备具有第1长轴的棒状的第1量子点；
上述第2波长变换元件具备具有大小与上述第1长轴不同的第2长轴的棒状的第2量子点；
上述第1量子点具有相对于上述第1长轴平行的第1吸收轴；
上述第2量子点具有相对于上述第2长轴平行的第2吸收轴；
上述第1长轴及第2长轴分别相对于上述第1吸收轴及第2吸收轴平行，相对于上述第1偏振板的透射轴方向平行。
18.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，
上述开口部在相对于上述第1偏振板的透射轴方向平行的方向上延伸；
上述微透镜是具有相对于上述透射轴方向平行的母线的圆柱形透镜，将上述激励光聚光为相对于上述开口部的延伸方向平行的直线状。
19.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，
还具备隔着上述第1波长变换元件及第2波长变换元件而与上述反射层对置、且上述激励光的反射率比上述第1射出光及第2射出光的反射率高的电介质多层膜。
20.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，
上述波长变换装置配置在上述显示面板内、上述光源与上述第1偏振板之间、或隔着第2偏振板而与上述显示面板对置的位置。
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