JP2003066872A

JP2003066872A - 表示装置

Info

Publication number: JP2003066872A
Application number: JP2001252088A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Yanashima; 克典簗嶋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2003-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高輝度で、精細な表示が可能
である表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】（ａ）半導体発光素子を含む発光部と、
（ｂ）前記発光部からの光を集光する集光部と、（ｃ）
前記発光部からの光により励起され可視光を発光する蛍
光体部と、（ｄ）光の透過を画素単位で制御するシャッ
ター部とを有する表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子か
ら発せられる所定の波長の光を蛍光物質により可視光に
変換して表示を行う表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蛍光体を用いた表示装置として、従来か
らあるカソードレイチューブ（ＣＲＴ）の他、近年、テ
レビジョン受像機、コンピュータまたは携帯端末などの
表示装置として用いられている薄型のパネルディスプレ
イであるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が挙
げられる。

【０００３】ＣＲＴは、電子銃から発射された電子ビー
ムを偏向ヨークの磁界によって軌道を曲げ、パネル内面
の蛍光面を走査することにより、蛍光面に形成された蛍
光体を発光させてカラー表示をしている。また、ＰＤＰ
は、ネオンを主体とする希ガスを封入した２枚のガラス
板の間に、一対の放電電極（陰極および陽極）を規則的
に配列させ、両電極の交点に形成した微小な放電セルに
電圧を印加することにより放電発光させ、当該放電によ
る発光で蛍光体を励起し、当該蛍光体の発光によりカラ
ー表示をしている。

【０００４】一方、薄型で低消費電力のパネルディスプ
レイを有する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）がある。ＬＣ
Ｄにおいては、ガラス基板などの透明絶縁基板（パネ
ル）上に、スイッチング素子として例えばＴＦＴ（Thin
Film Transistor；薄膜トランジスタ）を用いた画素を
行列状に多数配列し、液晶物質とを組み合わせることに
より、液晶シャッターが構成されている。そして、バッ
クライトからの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を含
む白色光を前記液晶シャッターにより画素単位でｏｎ−
ｏｆｆすることにより表示を行う。さらに、カラー表示
を行う場合には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラ
ーフィルタを液晶シャッターの各画素上に配置すること
により、カラー表示を行うことができる。

【０００５】しかしながら、上記のＣＲＴやＰＤＰの製
造には、大規模な設備、精密な位置合わせ、真空保持な
どの様々な加工技術や組立精度が必要になる。また、上
記のＬＣＤは、薄型で低消費電力という利点を有るが、
視野角が狭い等の問題点がある。また、上記ＬＣＤはカ
ラー表示の際に用いられる上記カラーフィルタが高価で
あることから製造コストがかかるという問題点もある。

【０００６】本発明者は、かかる問題点に鑑み、所定の
波長の光、好ましくは紫外線で励起され、可視光を発光
する蛍光体を用いることを特長とする表示装置を開発し
た（特願２００１−１１０６５９）。しかし、かかる装
置において、より高輝度な表示装置を提供できるよう改
善の余地があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高輝度で、
精細な表示が可能である表示装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、特願２００
１−１１０６５９に記載の表示装置に対し高輝度化を目
的とした改良を試みたところ、蛍光体を励起するための
励起光の光密度を高くすれば、より高輝度な表示装置が
得られるということを知見した。そこで、励起光密度を
高くする手段について鋭意検討したところ、蛍光体を励
起する前に、予め半導体発光素子から発光される励起光
を集光することにより、励起光密度を高くすることがで
き、その結果、より高輝度な表示が可能となるという知
見を得た。さらに、励起光を集光することにより、各画
素の大きさを小さくすることが可能になるため、より精
細な表示も可能となるという知見も得た。本発明者ら
は、さらに検討を重ねて本発明を完成した。

【０００９】すなわち、本発明は、（１）（ａ）半導
体発光素子を含む発光部と、（ｂ）前記発光部からの光
を集光する集光部と、（ｃ）前記発光部からの光により
励起され可視光を発光する蛍光体部と、（ｄ）光の透過
を画素単位で制御するシャッター部とを有する表示装
置、（２）発光部、シャッター部、集光部および蛍光
体部が、この順序で積層されていることを特徴とする前
記（１）に記載の表示装置、（３）発光部、集光部、
シャッター部および蛍光体部が、この順序で積層されて
いることを特徴とする前記（１）に記載の表示装置、
（４）発光部、集光部、蛍光体部およびシャッター部
が、この順序で積層されていることを特徴とする前記
（１）に記載の表示装置、に関する。

【００１０】また、本発明は、（５）発光部が、紫外
線を発光する半導体発光素子を含むことを特徴とする前
記（１）に記載の表示装置、（６）発光部を構成する
半導体発光素子が、窒化物半導体化合物を含むことを特
徴とする前記（５）に記載の表示装置、（７）シャッ
ター部が、（ａ）画素単位ごとにマトリックス状に形成
されている複数の第１電極と、（ｂ）前記複数の第１電
極に対向して形成されている対向電極と、（ｃ）前記第
１電極と対向電極との間隙に配設されている液晶組成物
を有することを特徴とする前記（１）に記載の表示装
置、（８）蛍光体部が、発光部からの光により励起さ
れ異なる波長の可視光を発光する複数種の蛍光体を含む
ことを特徴とする前記（１）に記載の表示装置、（９）
蛍光体部が、発光部からの光により励起され、（ａ）
赤色光を発光する赤色用蛍光体、（ｂ）緑色光を発光す
る緑色用蛍光体、および（ｃ）青色光を発光する青色用
蛍光体を含むことを特徴とする前記（８）に記載の表示
装置、に関する。

【００１１】また、本発明は、（１０）集光部が、凸
レンズからなることを特徴とする前記（１）に記載の表
示装置、（１１）集光部が、画素単位ごとにマトリッ
クス状に集積されている複数の凸レンズからなることを
特徴とする前記（１０）に記載の表示装置、（１２）
下記要素を含む表示装置、（ａ）紫外線を発光する半導
体発光素子、（ｂ）紫外線により励起される蛍光体、
（ｃ）光の透過を画素単位で制御するシャッター部、お
よび、（ｄ）半導体発光素子が発光する光を集光する集
光部、に関する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る表示装置は、（ａ）
半導体発光素子を含む発光部と、（ｂ）前記発光部から
の光を集光する集光部と、（ｃ）前記発光部からの光に
より励起され可視光を発光する蛍光体部と、（ｄ）光の
透過を画素単位で制御するシャッター部とを有すること
を特長とする。本発明に係る表示装置は、上記特長を有
していれば、その構造はいかなる構造を有していてもよ
い。中でも、本発明に係る表示装置の好ましい態様とし
て、上記の表示装置において、発光部、シャッター部、
集光部および蛍光体部が、この順序で積層されている表
示装置が挙げられる。

【００１３】上記態様の表示装置の動作を説明する。す
なわち、発光部の半導体発光素子から所定の波長の光が
発光され、シャッター部により当該発光部から発せられ
る光の通過が画素単位で制御され、シャッター部を通過
した発光部からの光が集光部で集光され、集光された光
が蛍光体部の蛍光体を励起することにより可視領域の波
長を有する蛍光が発光されて、所望の表示がなされる。

【００１４】上記態様の表示装置のより好ましい態様と
して、図１に示す断面形状を有する表示装置が挙げられ
る。本発明は、かかる具体的態様に限定されないことは
言うまでもない。図１では、発光部１は、約３８０ｎｍ
の波長の紫外線を出す窒化物半導体化合物から構成され
た発光ダイオードを集積することにより構成されてい
る。かかる発光ダイオードは常時点灯しており、本表示
装置においてバックライトとしての役割を果たす。シャ
ッター部２は後で詳述する液晶シャッターからなり、前
記発光ダイオードからの紫外線を画素単位ごとにｏｎ−
ｏｆｆする役割を果たす。集光部３は画素単位ごとにマ
トリックス状に集積されている複数の凸レンズから構成
されている。かかる凸レンズは、発光ダイオードが放つ
約３８０ｎｍの波長の紫外線を透過することができる石
英からなる。蛍光体部４は、発光部１からの約３８０ｎ
ｍの波長の紫外線により励起され、赤色光を発光する赤
色用蛍光体５、緑色光を発光する緑色用蛍光体６および
青色光を発光する青色用蛍光体７が、ドット状またはス
トライプ状に配置されている。かかる構造の蛍光体部４
を有することにより、図１に示した表示装置はフルカラ
ー表示が可能となる。なお、赤色用蛍光体５はＥｕ添加
ＣａＳから、緑色用蛍光体６はＴｂＯＦ添加ＺｎＳか
ら、青色用蛍光体７はＳｍとＣｅ添加ＳｒＳから構成さ
れている。

【００１５】図１においては、集光部３における凸レン
ズに接して蛍光体部４が設けてあるが、凸レンズと蛍光
体部とが離れて設けられている表示装置も好ましい態様
として挙げられる。凸レンズと蛍光体部とが接していな
いほうが、凸レンズによる集光機能がより効果的に発揮
される場合があるからである。凸レンズと蛍光体部との
間隔は、用いる凸レンズの種類または材質などにより当
業者であれば容易に選択することができる。

【００１６】かかる態様の表示装置としては、図２に示
したように集光部３の上に透明樹脂１８が塗布されてい
る半導体装置が挙げられる。前記透明樹脂は集光部にお
ける凸レンズと蛍光体部とを離す役割をするとともに、
集光部と蛍光体部との接着の役割も果たす。透明樹脂１
８としては、当技術分野で用いられている公知の樹脂を
用いてよいが、凸レンズの集光機能を害さないものが特
に好ましい。また、上記態様の表示装置としては、図３
に示したように集光部３の上に支持枠１９を有する表示
装置も挙げられる。前記支持枠１９としては、セラミッ
ク等からなるものであってもよいし、熱硬化性樹脂や紫
外線硬化樹脂からなるものであってもよい。

【００１７】本発明に係る表示装置の他の好ましい態様
として、上述の発光部、集光部、シャッター部および蛍
光体部が、この順序で積層されている表示装置が挙げら
れる。かかる態様の表示装置の動作を説明する。すなわ
ち、発光部における半導体発光素子から所定の波長の光
が発光され、発光部からの光が集光部で集光され、シャ
ッター部において前記集光された光の通過が画素単位で
制御され、シャッター部を通過した光が蛍光体部におけ
る蛍光体を励起することにより可視領域の波長を有する
蛍光が発光されて、所望の表示がなされる。

【００１８】上記態様の表示装置のより好ましい態様と
して、図４に示す断面形状を有する表示装置が挙げられ
る。図４に示す表示装置は、図１に示す表示装置と、集
光部３とシャッター部２が上下入れ替わっている点にお
いて異なるだけで、他の点については、図１に示す表示
装置と全く同様である。また、図４に示す表示装置は、
図２および図３に相当する態様、すなわち凸レンズとシ
ャッター部とが離れて設けられている態様も採り得る。

【００１９】本発明に係る表示装置のさらに他の好まし
い態様として、上述の発光部、集光部、蛍光体部および
シャッター部が、この順序で積層されている表示装置が
挙げられる。かかる態様の表示装置の動作を説明する。
すなわち、発光部における半導体発光素子から所定の波
長の光が発光され、発光部からの光が集光部で集光さ
れ、集光された光が蛍光体部における蛍光体を励起する
ことにより可視領域の波長を有する蛍光が発光され、シ
ャッター部においてかかる可視領域の波長を有する蛍光
の通過が画素単位で制御されて、所望の表示がなされ
る。

【００２０】上記態様の表示装置のより好ましい態様と
して、図５に示す断面形状を有する表示装置が挙げられ
る。図５に示す表示装置は、図１に示す表示装置と、シ
ャッター部２の位置が異なるだけで、他の点については
図１に示す表示装置と全く同様である。また、図５に示
す表示装置は、図２および図３に相当する態様、すなわ
ち凸レンズと蛍光体部とが離れて設けられている態様も
採り得る。

【００２１】本発明に係る表示装置を構成する各部につ
いて、以下に詳述する。本発明に係る表示装置における
発光部は半導体発光素子を含む。中でも、該発光部は複
数の半導体発光素子が集積されて構成されていることが
好ましい。蛍光体を励起する励起光源としてかかる半導
体発光素子を用いることにより、発光に際しＣＲＴやＰ
ＤＰのように真空雰囲気や高電圧が必要なく、また、薄
型で消費電力が少ない表示装置を作製することができる
という利点がある。

【００２２】上記半導体発光素子としては、その発光す
る光が後述する蛍光体を励起することができれば、特に
限定されず、公知の半導体発光素子を用いてよい。中で
も、本発明で用いる半導体発光素子としては、発光波長
が約４６０ｎｍ以下、好ましくは約４３０ｎｍ以下、よ
り好ましくは約４００ｎｍ以下である半導体発光素子が
好適である。これは、一般に励起光源の波長が短いほ
ど、より多くの種類の蛍光体材料を励起させることがで
きるからである。

【００２３】本発明で用いる半導体発光素子を構成する
材料としては、III−Ｖ族半導体化合物を用いるのが好
ましい。III−Ｖ族半導体化合物とは、式（Ｉ）；Ｂ_ａＡｌ_ｂＧａ_ｃＩｎ_ｄＮ_ｗＡｓ_ｘＰ_ｙＳｂ_ｚ（Ｉ）（式中、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚは次式を満た
す。ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１；ａ，ｂ，ｃ，ｄ≧０；ｗ＋ｘ
＋ｙ＋ｚ＝１；ｗ，ｘ，ｙ，ｚ≧０）で示される化合物
をいう。III−Ｖ族化合物半導体には、前記式（Ｉ）に
おけるIII族元素の組成ａ，ｂ，ｃ，ｄおよびＶ族元素
の組成ｗ，ｘ，ｙ，ｚをそれぞれの範囲内で任意に設定
したあらゆる化合物が含まれる。

【００２４】本発明で用いる半導体発光素子には、前記
III−Ｖ族化合物半導体の式（Ｉ）において、さらにＷ
が０でない窒化物半導体化合物からなることがより好ま
しい。これは、窒化物半導体化合物が、直接遷移型のバ
ンド構造をもち、光学遷移効率が他の間接遷移型半導体
に比べて圧倒的に大きく発光効率がよいためである。

【００２５】上記窒化物半導体化合物からなる半導体発
光素子は、下記のように発光波長を任意にコントロール
することができるという利点も有する。例えば、半導体
発光素子の発光層にＧａＮを用いれば、かかる半導体発
光素子は約３６５ｎｍ付近の波長の光を発光することが
できる。さらに、ＧａＮにＩｎを加えたり、ＡｓやＰを
加えたりすることで４４０ｎｍ付近の発光も得ることが
できる。一方、ＧａＮにＡｌやＢを加えることで３６５
ｎｍより短波長の光を得ることもできる。

【００２６】本発明で用いる半導体発光素子は、公知の
構造を有していてよい。例えば、本発明で用いる半導体
発光素子は、面発光型半導体発光素子であってもよい
し、端面発光型半導体発光素子であってもよい。本発明
で用いる半導体発光素子として、具体的には、半導体レ
ーザまたは発光ダイオードなどが挙げられる。上記半導
体レーザとしては、ダブルヘテロ構造のもの、ＭＴＳ接
合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合等を有しているホモ構造やヘ
テロ構造のものを用いることができる。

【００２７】上記半導体レーザの好ましい態様として
は、ＡｌＧａＮ系化合物からなるｐ型クラッド／ＧａＩ
ｎＮ活性層／ＡｌＧａＮ系化合物からなるｎ型クラッド
がこの順序で積層されている積層構造を含む半導体レー
ザが挙げられる。より具体的には、サファイア基板、ｎ
型ＧａＮ層、ｎ型ＡｌＧａＮ層、ｎ型ＧａＮ光ガイド
層、ＧａＩｎＮ多重量子井戸構造からなる発光層、ｐ型
ＧａＮ光ガイド層、ｐ型ＡｌＧａＮ層、ｐ型ＧａＮ層
が、この順序で積層されており、その上にｐ電極が形成
されており、またｎ型ＧａＮ層を露出させた部分にｎ電
極が形成されている半導体レーザが挙げられる。さらに
好ましくは、図６で示される半導体装置が挙げられる。

【００２８】本発明で用いる半導体発光素子は公知の方
法で容易に製造することができる。かかる半導体発光素
子の製造方法の一実施態様として、図６で示される半導
体レーザの製造方法について以下に述べる。まず、サフ
ァイア基板８上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
を用いて、ＧａＮ：Ｓｉ（ＳｉがドープされたＧａＮを
いう。以下同じ）層９(厚さ約４μｍ)、Ａｌ_０．０７Ｇ
ａＮ：Ｓｉクラッド層１０(厚さ約１μｍ)、ＧａＮ：Ｓ
ｉ光ガイド層１１(厚さ約０．２μｍ)を順次形成する。
ついで基板温度を８００℃として、Ｉｎ組成が２％と８
％であり、厚さ３ｎｍ毎のＧａＩｎＮ：Ｓｉからなる多
重量子井戸を３セット作製する。これが発光層１２とな
る。その後、ＧａＮ：Ｍｇ光ガイド層１３（厚さ０．２
μｍ）、Ａｌ_０．０７ＧａＮ：Ｍｇクラッド層１４（厚
さ０．５μｍ）、ＧａＮ：Ｍｇ層１５（厚さ０．１μ
ｍ）を順次積層する。ついで、窒素雰囲気で、約８００
℃、約１０分間アニール処理することでｐｎ接合を形成
する。その後、反応性イオンエッチングなどによりｐ電
極１６とｎ電極１７を形成する。出射端面を劈開するこ
とで共振器を形成し、図６に示される半導体レーザを作
製することができる。なお、半導体層の形成には、ＭＯ
ＣＶＤ法を用いているが、ハライド気相成長法や分子線
エビタキシー（MolecularBeam Epitaxy；ＭＢＥ）法な
どの公知の他の方法を用いてもよい。

【００２９】本発明に係る表示装置における集光部の構
造は、発光部から発光された光が後述する蛍光体を励起
する前に、予め発光部からの光を集光することができれ
ば、特に限定されず、公知の構造を有していてよい。具
体的には、集光部が凸レンズからなることが挙げられ
る。より具体的には、集光部が、画素単位ごとにマトリ
ックス状に集積されている複数の凸レンズからなること
が好ましい。

【００３０】集光部を構成する材料としては、発光部か
ら発光された光を透過することができる材料であれば特
に限定されない。具体的には、例えば石英などが挙げら
れる。

【００３１】集光部は、公知の方法により容易に製造す
ることができる。例えば、集光部が画素単位ごとにマト
リックス状に集積されている複数の凸レンズからなる場
合、集光部は以下のような方法で製造することができ
る。図７（ａ）に示すように、下層７１上にレンズ材料
層７２を設置する場合を述べる。下層は、図１に示され
る態様の表示装置においてはシャッター部２、図４およ
び５に示される態様の表示装置においては発光部１が相
当する。図７（ｂ）に示すようにレンズ材料層７２上に
レジスト膜７３を形成する。ついで、図７（ｃ）に示す
ように、レジスト膜７３をマスク（図示せず）を用いて
露光した後、現像を行うことにより、レンズ形成領域上
のレジスト膜７３ａを残して、それ以外の領域のレジス
ト膜７３を除去する。次に、このレジスト膜７３ａをマ
スクとしてレンズ材料層７２をＲＩＥによってエッチン
グする（図７（ｄ））。レジストを除去した後にレンズ
材料層７２を加熱することにより、図７（ｅ）に示すよ
うにレンズ状に変形させる。すると、図７（ｅ）に示す
ように集光部にレンズ７２ａが形成される。それを下層
７１上に設置する。

【００３２】本発明に係る表示装置における蛍光体部
は、発光部から発光され、集光部で集光された光により
励起され可視光を発光する蛍光体を有する。すなわち、
蛍光体部は、半導体発光素子から発せられる所定の波長
の光を蛍光体を用いて可視光に変換する役割を有する。

【００３３】上記蛍光体は、発光部から発せられる光の
波長に合わせて励起されやすいものを適宜選択すること
ができる。また、蛍光体部から発せられる可視光は、表
示装置の使用目的に応じて選択してよく、一色であって
も複数色であってもよい。すなわち、蛍光体部に含まれ
る蛍光体は、一種類であってもよいし、複数種類であっ
てもよい。中でもフルカラー表示をするためには、赤、
緑および青の３原色を発光できることが必要であること
から、本発明に係る表示装置における蛍光体部は、発光
部からの光により励起され、（ａ）赤色光を発光する赤
色用蛍光体、（ｂ）緑色光を発光する緑色用蛍光体、お
よび（ｃ）青色光を発光する青色用蛍光体を有すること
が好ましい。

【００３４】本発明で用いる上記蛍光体としては、具体
的に、例えば、Ｅｕ添加ＣａＳ（赤色）、Ｃｕ添加Ｚｎ
Ｓ（赤色）、ＴｂＯＦ添加ＺｎＳ（緑色）、ＣｕとＡｌ
添加ＺｎＳ（緑色）、Ａｇ添加（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ（橙
色）、Ｃｕ添加（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ（黄色）、ＣｕとＭｎ
添加ＺｎＳ（橙色）、Ｍｎ添加ＺｎＳ（橙色）、Ｐｂ添
加ＺｎＳ（白色）、Ａｓ添加ＺｎＳ（白色）、Ａｕ，Ａ
ｇ，Ａｌ添加ＺｎＳ（白色）、ＳｍとＣｅ添加Ｓｒ
（Ｓ，Ｓｅ）（緑色）、ＳｍとＣｅ添加ＳｒＳ（青
色）、Ｅｕ^２＋添加（Ｓｒ，Ｃａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃ
ｌ_２（青色）、Ｅｕ^２＋添加ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７
（青色）、Ｅｕ^３＋Ｙ_２Ｏ_３（赤色）、Ｃｅ^３＋Ｔｂ
^３＋添加ＬａＰＯ_４（緑色）、Ｃｅ^３＋Ｔｂ^３＋添加Ｍ
ｇＡｌ_１１Ｏ_１０（緑色）、Ｃｅ^３＋Ｔｂ^３＋添加Ｃｄ
ＭｇＢ_６Ｏ_１０（緑色）などが挙げられる。上記蛍光体
は、紫外光、特に波長約２００〜４００ｎｍ程度の波長
の光によって励起され、強い可視光を発することができ
るため好ましい。これら蛍光体は、単独で使用しても良
いし、２種以上を混合して用いても良い。

【００３５】蛍光体部は、公知の方法により製造するこ
とができる。例えば、蛍光体部は蛍光体微粉末を塗布し
て形成することができる。また、蛍光体を含む塗料をス
クリーン印刷やオフセット印刷等で、ストライプ状やド
ット状などの所望のパターンに印刷して形成することも
できる。このような方法を用いれば、カラー表示用のパ
ターン形成が容易であり、本発明に係る表示装置を大量
生産することが可能であるという利点がある。また、化
学気相成長法、スパックリング法または真空蒸着法など
の公知の薄膜形成方法を用いて蛍光体薄膜を形成し、こ
れを蛍光体部とすることもできる。また、蛍光体を含む
塗料を塗布することにより形成することができる蛍光体
層を、マスクを用いてパターン形成することにより蛍光
体部を形成することもできる。かかる方法によれば、寸
法精度の良いパターンを容易に形成できるという利点が
ある。

【００３６】本発明に係る表示装置におけるシャッター
部は、光の透過を画素単位で制御できるものであれば、
その構造は特に限定されない。例えば、該シャッター部
には、液晶表示装置に使用されている液晶シャッターを
利用することができる。また、該シャッター部は、機械
的もしくは電気的に開け閉めする窓機構や、光学濃度が
変わる窓機構などで構成されていてもよい。

【００３７】発光部において集積されている複数の半導
体発光素子のそれぞれの点灯を制御して表示装置を構成
するには、高度な加工技術、組み立て技術および回路技
術が必要である。しかし、発光部においては半導体発光
素子を一面で点灯させておき、現在成熟している液晶な
どのシャッター技術を利用することで、小さな画素単位
で光の通過を制御することができ、所望の表示を行うこ
とができる。したがって、本発明においてシャッター部
を設けることにより、表示装置の加工、組み立て、駆動
方法等を簡便化することができ、歩留まりを向上させる
ことができるという利点がある。

【００３８】本発明におけるシャッター部としては、液
晶シャッターを用いることが好ましい。かかる液晶シャ
ッターは、公知の構造を有していてよいが、中でも
（ａ）画素単位ごとにマトリックス状に形成されている
複数の第１電極と、（ｂ）前記複数の第１電極に対向し
て形成されている対向電極と、（ｃ）前記第１電極と対
向電極との間隙に配設されている液晶組成物を有する構
造をとっていることが好ましい。

【００３９】本発明における液晶シャッターの好ましい
態様を図８および９を用いて説明する。図８（ａ）は液
晶シャッターの概略構成図であり、図８（ｂ）は図８
（ａ）におけるＢ−Ｂ線の断面図である。図８に示すよ
うに、シャッター部は、透明絶縁基板２１と、当該透明
絶縁基板２１に所定の間隔をもって対向配置されている
他方の透明絶縁基板２４との間に液晶層２５が保持さ
れ、画素（図示せず）が列状に多数配列されてなる液晶
シャッター２０を有する。そして、透明絶縁基板２１上
には、液晶シャッター２０の各画素を行単位で順次選択
する垂直ドライバ２２と、行単位で選択された各画素に
データ信号を書き込む水平ドライバ２３とが実装されて
いる。

【００４０】図示はしないが、垂直および水平ドライバ
２２、２３をコントロールする制御部がフレキシブルケ
ーブルなどを通じて垂直および水平ドライバ２２、２３
に接続されている。また、図示はしないが、透明絶縁基
板２１、２４の外側には、一対の偏向板が設けられてい
る。

【００４１】図９に、図８（ａ）に示す液晶シャッター
の詳細を示す。図９に示すように、液晶シャッター２０
では、透明絶縁基板２１に、ｍ行分のゲートライン（垂
直選択ライン）Ｖ−１〜Ｖ−ｍと、ｎ列分の信号ライン
（ソースライン）Ｓ−１〜Ｓ−ｎとがマトリックス状に
配線されており、ゲートライン（Ｖ−１〜Ｖ−ｍ）と信
号ライン（Ｓ−１〜Ｓ−ｎ）との各交差部分に画素２０
ａが配されている。

【００４２】画素２０ａの各々は、ゲートライン（Ｖ−
１〜Ｖ−ｍ）および信号ライン（Ｓ−１〜Ｓ−ｎ）に、
それそれゲート電極とソース電極が接続されたスイッチ
ング素子としてのポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Tran
sistor；薄膜トランジスタ）２６と、このＴＦＴ２６の
ドレイン電極に画素電極が接続された液晶セル（液晶容
量）２７と、ＴＦＴ２６のドレイン電極に一方の電極が
接続された補助容量２８とから構成されている。

【００４３】上記の画素構造において、液晶セル２７の
対向電極は、補助容量２８の他方の電極と共に、コモン
線ＣＬに持続されている。コモン線ＣＬには、所定の直
流電圧がコモン電圧ＶＣＯＭとして与えられる。

【００４４】上記構成のシャッター部では、垂直ドライ
バ２２により、垂直走査パルスがゲートラインＶ−１に
印加され、印加されたゲートラインＶ−１に接続された
行方向における全画素２０ａに接続されたスイッチング
素子であるＴＦＴ２６がオン状態となる。この状態で水
平ドライバ２３により、データ信号が所望の信号ライン
Ｓ−１〜Ｓ−ｎに印加され、信号電荷が特定の画素２０
ａに注入される。注入された電荷はＴＦＴ２６を介して
液晶セル２７と補助容量２８へと蓄積され、ＴＦＴ２６
のスイッチング機能により、次のフレームまで保持され
る。

【００４５】同様にして、垂直ドライバ２２により、垂
直走査パルスがゲートラインＶ−２〜Ｖ−ｍへと順次印
加（選択）され、選択された各ゲートラインＶ−２〜Ｖ
−ｍにおいて、水平ドライバ２３により、データ信号が
所望の信号ラインＳ−１〜Ｓ−ｎに印加されることによ
り、選択されたゲートラインにおける特定の画素２０ａ
に電荷が蓄積されていく。

【００４６】画素２０ａに電荷が蓄積されていない場
合、すなわち、液晶セル２７に電界が印加されていない
場合には、液晶セル２７における液晶物質の配向から、
光はシャッター部を通過することができない。一方、画
素２０ａに電荷が蓄積されている場合、すなわち、液晶
セル２７に電界が印加されている状態においては、液晶
セル２７における液晶物質の配向が変化し、光はシャッ
ター部を通過することができるようになる。

【００４７】

【発明の効果】赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光の三
原色を個々に半導体発光素子から発光させる表示装置の
場合には、それぞれの発光波長ずれや位置精度などを極
めて精密に合わせ込まねばならず、その結果、歩留りが
悪くなる。これに対し、本発明に係る表示装置では、蛍
光体の励起光として単一波長の光を用いることから、上
述のように発光波長ずれや位置精度などを精密に合わせ
込む必要がない。また、本発明に係る表示装置では、複
数の半導体発光素子の間で数ｎｍ程度の発光波長のずれ
があった場合でも、蛍光体を励起することができれば励
起された蛍光体により所望の可視光が発せられることか
ら、上述の表示装置とは異なり、複数の発光素子間の発
光波長の多少のずれは表示装置の表示特性には大きな影
響を与えない。以上より、本発明に係る表示装置は、歩
留りが高く、生産性に優れている。

【００４８】また、本発明に係る表示装置は、蛍光体か
らの励起発光により表示することとしていることから、
半導体発光素子からの光の指向性を緩和させ、従来のカ
ラー液晶表示装置に比して視野角を大幅に向上させるこ
とができる。さらに、従来のカラー液晶表示装置に使用
する高価なカラーフィルタが必要ないことから、表示装
置の製造コストを低減させることができる。

【００４９】また、本発明に係る表示装置では、バック
ライトとして、薄型で低消費電力の半導体発光素子を使
用していることから、薄型で低消費電力の表示装置を提
供できる。また、本発明に係る表示装置は、従来のＣＲ
ＴやＰＤＰのように、真空雰囲気や高電圧などの比較的
大掛かりな設備を必要せず、また使用中における真空度
の低下により表示装置が劣化するという心配がなく、信
頼性に優れているという利点を有する。

【００５０】本発明に係る表示装置では、集光部が設け
られており、半導体発光素子から発光される励起光の光
密度を高くすることができ、その結果、より高輝度な表
示が可能となる。さらに、励起光を集光することによ
り、各画素の大きさを小さくすることが可能になるた
め、本発明に係る表示装置ではより精細な表示も可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表示装置の一態様を示す断面模
式図である。

【図２】本発明に係る表示装置の他の態様を示す断面
模式図である。

【図３】本発明に係る表示装置の他の態様を示す断面
模式図である。

【図４】本発明に係る表示装置の他の態様を示す断面
模式図である。

【図５】本発明に係る表示装置の他の態様を示す断面
模式図である。

【図６】本発明に係る表示装置の発光部において用い
られる半導体発光素子の好適な例である半導体レーザの
共振長方向に垂直な断面図である。

【図７】画素単位ごとにマトリックス状に集積されて
いる複数の凸レンズからなる集光部の一製造方法を説明
するための工程図である。

【図８】（ａ）は、本発明に係る表示装置のシャッタ
ー部に好適な液晶シャッターの概略構成図である。
（ｂ）は図（ａ）におけるＢ−Ｂ線の断面図である。

【図９】図８に示した液晶シャッターの詳細を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１発光部２シャッター部３集光部４蛍光体部５赤色用蛍光体６緑色用蛍光体７青色用蛍光体

フロントページの続きＦターム(参考） 2H091 FA26Z FA29Z FA43Z FA45Z FA46Z LA15 LA16 5C094 AA05 AA10 AA42 AA43 AA44 BA05 BA12 BA23 BA32 CA19 CA24 DA11 ED01 ED20 5G435 AA00 AA03 AA04 AA17 BB04 FF07 FF11 FF15 GG27 HH06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）半導体発光素子を含む発光部と、
（ｂ）前記発光部からの光を集光する集光部と、（ｃ）
前記発光部からの光により励起され可視光を発光する蛍
光体部と、（ｄ）光の透過を画素単位で制御するシャッ
ター部とを有する表示装置。
【請求項２】発光部、シャッター部、集光部および蛍
光体部が、この順序で積層されていることを特徴とする
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】発光部、集光部、シャッター部および蛍
光体部が、この順序で積層されていることを特徴とする
請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】発光部、集光部、蛍光体部およびシャッ
ター部が、この順序で積層されていることを特徴とする
請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】発光部が、紫外線を発光する半導体発光
素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装
置。
【請求項６】発光部を構成する半導体発光素子が、窒
化物半導体化合物を含むことを特徴とする請求項５に記
載の表示装置。
【請求項７】シャッター部が、（ａ）画素単位ごとに
マトリックス状に形成されている複数の第１電極と、
（ｂ）前記複数の第１電極に対向して形成されている対
向電極と、（ｃ）前記第１電極と対向電極との間隙に配
設されている液晶組成物を有することを特徴とする請求
項１に記載の表示装置。
【請求項８】蛍光体部が、発光部からの光により励起
され異なる波長の可視光を発光する複数種の蛍光体を含
むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】蛍光体部が、発光部からの光により励起
され、（ａ）赤色光を発光する赤色用蛍光体、（ｂ）緑
色光を発光する緑色用蛍光体、および（ｃ）青色光を発
光する青色用蛍光体を含むことを特徴とする請求項８に
記載の表示装置。
【請求項１０】集光部が、凸レンズからなることを特
徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】集光部が、画素単位ごとにマトリック
ス状に集積されている複数の凸レンズからなることを特
徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】下記要素を含む表示装置。（ａ）紫外線を発光する半導体発光素子、（ｂ）紫外線
により励起される蛍光体、（ｃ）光の透過を画素単位で
制御するシャッター部、および、（ｄ）半導体発光素子
が発光する光を集光する集光部。