JP2008112154A - ディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】フルカラー画像が正確に再現されるように、バックライトが広い色域を与える。
【解決手段】光源は、一次光源６からの光によって照らされたときに一次光源６の発光波長範囲と異なる第１の波長範囲の光を再放射する第１のナノ蛍光体材料を少なくとも含む再放射材料７を照らすための一次光源６を含む。画像表示パネル２は、第１の狭透過帯域または第１の狭吸収帯域を有する第１のフィルタ９Ｇを含み、上記第１の狭透過帯域または第１の狭吸収帯域が第１の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている。第１のナノ蛍光体材料によって放射される狭い波長範囲と、第１のナノ蛍光体材料によって放射される波長範囲に位置合わせされているフィルタの狭透過帯域または狭吸収帯域との組み合わせによって、高い効率および高いＮＴＳＣ比を備えたディスプレイを得ることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのようなディスプレイに関するものであり、特に、バックライトを用いたディスプレイに関するものである。そのようなディスプレイは、例えば、携帯電話、テレビ、コンピュータ・モニタなどの中に使用される。

多くのディスプレイは、透過型表示パネルと、該透過型表示パネルを照らすためのバックライトとを内蔵している。図１（ａ）は、そのようなディスプレイ１の概略ブロック図である。ディスプレイ１は、透過型表示パネル２、例えば透過型液晶表示パネルと、光源４と、導光体５とを含んでいる。光源４および導光体５は一緒になって、バックライト３を含んでいる。使用時に、表示パネル２は、表示パネル２に表示された画像が、表示パネルにおける、バックライト３と反対側に位置する観視者に見えるように、バックライト３によって照らされる。バックライトからの光は、偏光フィルタ、ＴＦＴ層、液晶フィルム、カラーフィルタなどのような、ＬＣＤ表示パネルの構成要素を通過して、最後に観視者に到達するように設計されている。そのようなディスプレイは、例えば、ウィリアム・オマラ(William O'Mara)著「液晶フラットパネルディスプレイ」（１９９３）においてより詳細に記述されている。

半透過型ディスプレイも、知られている。半透過型ディスプレイは、図１のディスプレイに概ね類似した構造を有しているが、表示パネル２の画像表示層の後方に配置された部分反射層を内蔵している。（画像表示層「の後方に」とは、部分反射層が、画像表示層における、観視者と反対側にあることを意味する。）暗い周囲照明条件(ambient lighting condition)下ではバックライト３が、明るい周囲照明条件下では反射された周囲光が、表示パネル２を照らすことができる。

フロントライト・ディスプレイも、知られている。フロントライト・ディスプレイは、表示パネルの画像表示層の後方に配置された反射層を内蔵している。暗い周囲照明条件下ではフロントライトが、明るい周囲照明条件下では反射された周囲光が、表示パネルを照らすことができる。

ディスプレイの画像表示層がバックライトによって照らされる場合、バックライトが明るい画像を与えることが重要である。その結果、画像は任意の周囲照明条件の観察者に見える。フルカラー画像が正確に再現されるように、バックライトが広い色域を与えることが重要である。

図１（ｂ）は、ＣＩＥ１９３１色空間色度図を示す。この図中の線で囲んだ領域１６は、人間に見える全ての波長（「人間の視覚の色域」）を表す。外側曲線部１５は、スペクトルの（単色の）軌跡であり、数字は波長をナノメートルの単位で示すものである。光源は色空間中の点によって表すことができ、真に単色の光源はスペクトルの軌跡上の点によって表すことができる。

バックライトは、異なる発光波長を持つ３つの光源、例えば、スペクトルの赤色領域、緑色領域、および青色領域の光を放射する光源によって構成することができる。３つの光源を用いて生成できる色は全て、これらの光源に対応する３つの点で規定される、ＣＩＥ色度図上の三角形の内部によって表される。図１（ｂ）は、米国全国テレビジョン方式委員会(US National Television System Committee)によって定義された色空間に対応する三角形１７を示す。

ディスプレイのためのバックライトの色域を評価する際、１つの指標は「ＮＴＳＣ比」である。ＮＴＳＣ比は、次式のように定義できる。

(ＣＩＥ図上のバックライトの色空間の面積)／(ＣＩＥ図上のＮＴＳＣ色空間の面積)
＝ＮＴＳＣ比
最近、液晶ディスプレイのメーカーは、携帯電話、ＰＣモニタ、およびテレビの中のディスプレイのためのバックライトの中において、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いている。ＬＥＤは、従来の光源に対して、長い寿命や高い効率などのような、幾つかの長所を持ちうる。

白色光は、多くの例えば特許文献１および特許文献２に開示されているような、個々の青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、および緑色ＬＥＤからなるアレイからの赤色光、青色光、および緑色光を混合することによって、ＬＥＤを用いて生成することができる。エピタキシーによって成長された個々の青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤを用いて、高いＮＴＳＣ比を達成することができる。しかしながら、この方法は、高価であり、また、色混合に関する起こりうる問題、およびＬＥＤを駆動するために必要とされる電子回路の複雑さに関する起こりうる問題を有する。さらなる問題は、３色のＬＥＤの相対的な劣化が互いに異なる可能性があることであり、この問題は、長時間の動作中に色の変化を招く。さらに他の問題は、効率的な緑色のＬＥＤを製造することがまだ難題のままであるということである。しかしながら、このアプローチは、これまで報告された最も高い値をＮＴＳＣ比に与える。

代替のアプローチは、一次光源(primary light source)として単色のＬＥＤを用いて、白色光出力が得られるようにＬＥＤからの光の全部または一部を他の波長の光に変換する媒体、例えば蛍光体を、照らすことである。例えば、青色ＬＥＤを用いて黄色の蛍光体を照らすことは、ＬＥＤからの出力光の一部が蛍光体によってスペクトルの黄色領域で吸収および再放射されて白色光を出力するという結果をもたらす。（例えばここで使用する用語「青色ＬＥＤ」は、スペクトルの青色領域の光を放射するＬＥＤを指す。同様に、例えばここで使用する用語「黄色の蛍光体」は、適切な波長の光によって照らされたときに、スペクトルの黄色領域の光を再放射する蛍光体を指す。）
非特許文献１は、蛍光体による変換を行う白色ＬＥＤ（ＷＬＥＤ）を報告している。ＷＬＥＤは、白色、黄色、または赤色／緑色の、蛍光を発する蛍光体層を照らす一次の青色または紫外（ＵＶ）のＬＥＤからなり、上記蛍光体層は、一次の青色／ＵＶ励起光の全部または一部を低い周波数に変換して、白色光を放射する。

この方法を表示装置のためのバックライトに適用した場合における１つの欠点は、蛍光体による変換を行うＬＥＤが、一般に、図２（ａ）の左部分に示すように広い発光ピークを持つということである。図２（ａ）の中央部分に示す典型的な吸収特性を持つ従来のカラーフィルタを有するディスプレイのためのバックライトとして用いた場合、約６５％のＮＴＳＣ比しか得ることができない。

図２（ａ）の発光スペクトルは、ＹＡＧに基づく蛍光体に関するものである。いくつかのＹＡＧに基づく蛍光体が、蛍光体による変換を行うＬＥＤのための蛍光体として使用されている。これらの材料の例は、特許文献３および特許文献４に開示されている。

従来の蛍光体ＷＬＥＤを使用する場合、表示パネル中に狭帯域カラーフィルタを使用することによって、１０４．２％という、より高いＮＴＳＣ比を達成できる。これを図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）中において、左図は、蛍光体の発光スペクトル（図２（ａ）の蛍光体発光スペクトルに概ね類似している）を示し、中央図は、液晶パネルのカラーフィルタの特性を示す。しかしながら、モデル化の結果は、表示パネル中の狭帯域カラーフィルタの使用によって全体的な光強度が大幅に低下させられることを示す。図２（ａ）と比較して、効率（バックライトからの光出力の、表示パネル内に吸収されない％として定義される）は、３０％低下させられる。この効率の低下を補うために、より大きな出力を与えるようにバックライトを駆動しなければならない。これは、バックライトの寿命を短縮し、電力消費を増大させるであろう。

特許文献５および特許文献６には、透明なマトリックス中で従来の蛍光体混合物の選択を用いることが記載されている。その蛍光体混合物は、ＬＣＤの光強度を向上させるために、ＬＣＤカラーフィルタに特異的な波長範囲で強く発光する。

特許文献７には、そのような従来の蛍光体を用いたバックライトについて記載されている。このバックライト中においては、蛍光体が、遠くに置かれ、一次光源によって照らされる。蛍光体中の発熱は、大部分は、遠くに配置した蛍光体の近くで起こる。したがって、これは、より長い期間にわたってデバイスからの均一な放射を持続させる。これらのタイプのＷＬＥＤは、疑似白色放射を達成するが、スペクトルの赤色領域への強い寄与を欠く。

特許文献８には、緑色蛍光体、赤色蛍光体、緑色ＬＥＤ、および赤色ＬＥＤの様々な組み合わせから白色光が生成される、白色ＬＥＤについて記載されている。この発明において、赤色ＬＥＤは、赤色光の不足を補い、それゆえ、より良好な色特性を達成できる。

本願の優先日の後に公開された特許文献９は、「一次の画像」と、会社ロゴなどのような「二次の画像」との両方を表示できる表示パネルに関するものである。上記表示パネル中には波長変換材料の領域が設けられており、上記表示パネルは、一次の画像を与えるための第１の光源と、波長変換材料を照らすための第２の光源とを含む、光源のアレイによって、照らされる。第２の画像は、波長変換材料を励起するために用いられる光を遮断するフィルタ層を通して投影することができる。
米国特許第６６０８６１４号（２００３年８月１９日公開） 米国特許第６７６８５２５号（２００４年７月２７日公開） 米国特許第５８１３７５３号（１９９８年９月２９日公開） 米国特許第５９９８９２５号（１９９９年１２月７日公開） 米国特許第６８０９７８１号（２００４年１０月２６日公開） 米国特許出願公開第２００４／００５６９９０号（２００４年３月２５日公開） 米国特許第６６３７９０５号（２００３年１０月２８日公開） 米国特許出願公開第２００４／０２０７３１３号（２００４年１０月２１日公開） 英国特許出願公開第２４２５３９３号（２００６年１０月２５日公開） Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, No. 21, pp. L 649-L 651 (2005)

本発明は、光源と、該光源からの光路中に配置された画像表示パネルとを含むディスプレイであって、上記光源が、一次の波長範囲(primary wavelength range)の光を放射するための一次光源と、該一次光源からの光によって照らされたときに上記一次の波長範囲と異なる波長範囲の光を再放射するための再放射材料とを含み、上記再放射材料が、上記一次光源からの光によって照らされたときに上記一次の波長範囲と異なる第１の波長範囲中の光を再放射するための少なくとも１つの第１のナノ蛍光体材料を含み、上記画像表示パネルが、第１の狭透過帯域または第１の狭吸収帯域を有する第１のフィルタを含み、上記第１の狭透過帯域または第１の狭吸収帯域が、第１の波長範囲に実質的に位置合わせされている(substantially aligned)ディスプレイを提供する。

ナノ蛍光体は、蛍光発光の性質を示すナノ粒子である。蛍光発光材料は、電磁放射によって照らされたときに、蛍光発光材料を照らす電磁放射の周波数より低い周波数で（すなわち、より低い光子エネルギーで）電磁放射を再放射する材料である。ナノ蛍光体は、例えば、コロイド状量子ドット、ナノロッド、ナノニードル、ナノスピンドル、フラーレン、ナノワイヤ、およびデンドリマーからなる群から選ばれる１つ以上を含みうる。

ナノ粒子は、典型的には、１ｎｍから２００ｎｍまでの範囲内のサイズを有している。このスケールで、ナノ粒子のエネルギー準位は、原子のエネルギー準位に関しては離散的である。例として、コロイド状量子ドットの場合には、量子ドットの直径は、典型的には２〜１０ｎｍ（あるいは直径が１０〜５０原子）である。

「位置合わせされている」とは、ナノ蛍光体材料の発光スペクトル中のピークが、カラーフィルタの狭透過帯域または狭吸収透過窓の範囲内において中央に位置する(centered)か、あるいは実質的に中央に位置する(substantially centred)ことを意味する。

「狭透過帯域」または「狭吸収帯域」のフィルタとは、フィルタが、好ましくは透過率の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１００ｎｍ以下である透過帯域（または吸収帯域）を有していることを意味する。

さらに、フィルタ特性は、フィルタの透過／吸収の５％以下が上記透過帯域（または吸収帯域）の外部にあるような特性であることが好ましい。例えば４８０ｎｍから５８０ｎｍまで及ぶ１００ｎｍのＦＷＨＭを持つ透過帯域を有する緑色透過フィルタの場合には、好ましくは、フィルタによって透過される光の９５％以上が４８０ｎｍから５８０ｎｍまでの範囲内にあり、フィルタによって透過される光の５％以下が４８０ｎｍ未満の波長、または５８０ｎｍを超える波長である。

再放射源としてナノ蛍光体材料を使用することは、２つの利点をもたらす。第１に、ナノ蛍光体材料の発光スペクトルは、狭帯域であり、典型的には、その光強度の半値全幅（（ＦＷＨＭ）が８０ｎｍ以下である。第２に、ナノ蛍光体材料の発光スペクトルのピーク波長（およびさらに輝線幅）は、適切なナノ蛍光体材料の使用によって（例えば、ナノ蛍光体材料中における、量子ドットのサイズ、または量子ドットの粒度分布を制御することによって）、任意の所望の値となるように選択できる。従って、画像表示パネル中のそれぞれのカラーフィルタ（好ましくは狭透過帯域カラーフィルタ）の透過窓内において、発光スペクトル中のピークが中央に位置するか、あるいは実質的に中央に位置するように、バックライトのナノ蛍光体材料の発光スペクトルを生成することによって、高いＮＴＳＣ比および高い光強度を有するディスプレイを得ることができる。図２（ｃ）、図２（ｄ）、および図２（ｅ）は、効率の顕著な損失なしに１１０％を超えるＮＴＳＣ比を得ることができることを示している。

ＲＧＢディスプレイを得るために、上記一次光源によって照らされる、赤色のナノ蛍光体、緑色のナノ蛍光体、および青色のナノ蛍光体を上記光源に設けてもよく、上記画像表示パネルは、狭透過帯域の赤色フィルタ、狭透過帯域の緑色フィルタ、および狭透過帯域の青色フィルタを有していてもよい。そのようなディスプレイを図２（ｄ）中に示す。図２（ｄ）中において、左図はナノ蛍光体の発光スペクトルを示し、中央図は、液晶パネルのカラーフィルタの透過率を示す。発光スペクトルが実質的に、狭い赤色発光ピーク、緑色発光ピーク、および緑色発光ピークで構成されること、また、図２（ｄ）の左図中のナノ蛍光体のスペクトルにおける発光ピークは、図２（ａ）の左図中に示す従来の蛍光体のスペクトルにおける発光ピークよりはるかに狭いことが分かるであろう。さらに、ナノ蛍光体については、スペクトルの緑色部分における放射の強度がはるかに高いことも分かるであろう。さらに、それぞれのフィルタについての図２（ｄ）の中央図に示す透過窓内において、図２（ｄ）の左図中のナノ蛍光体のスペクトルにおける各発光ピークが実質的に中央に位置することも分かるであろう。このことは、高いＮＴＳＣ比および高い効率の両方をもたらす。

図２（ｄ）中の狭透過帯域フィルタは、好ましくは、透過率の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１００ｎｍ以下であることが好ましい。（各フィルタが同じ値のＦＷＨＭを有している必要はない。）
しかしながら、本発明は、上記光源に対して、赤色のナノ蛍光体、緑色のナノ蛍光体、および青色のナノ蛍光体が設けられていることを必要とせず、ナノ蛍光体と従来の蛍光体との混合物を用いてもよい。特に、注目すべきは、図２（ａ）の左図中に示す発光スペクトルが、スペクトルの緑色領域内および赤色領域内において低い光強度を有していることである。したがって、本発明は、図２（ｃ）中に示すように、１つ以上のナノ蛍光体材料と１つ以上の従来の蛍光体との混合物を含む再放射媒体を用いても実現できる。例えば、緑色のナノ蛍光体材料と従来の赤色蛍光体および従来の青色蛍光体との混合物を用いることができる。図２（ｃ）の左図は、合成の発光スペクトルを示す。緑色のナノ蛍光体材料の使用によってスペクトルの緑色領域における発光強度が顕著に改善されることが分かるであろう。この再放射媒体が、狭透過帯域の赤色フィルタ、狭透過帯域の緑色フィルタ、および狭透過帯域の青色フィルタを有する画像表示パネルと組み合わせて使用される場合、図２（ｃ）の中央図中に示すようなそれぞれのカラーフィルタの透過窓内において、発光スペクトル中の各ピークが中央に位置するか、あるいは実質的に中央に位置し、高いＮＴＳＣ比および高い効率がまたもや得られる。（図２（ｄ）に関するものよりも効率が低いことが分かるであろう。これは、図２（ｃ）の左図中の発光スペクトルが、約５７５ｎｍで顕著に高い光強度を有し、それがフィルタによって遮断されるからである。）
さらに、本発明は、上記画像表示パネルに対して、狭透過帯域の赤色フィルタ、狭透過帯域の緑色フィルタ、および狭透過帯域の青色フィルタが設けられていることを必要としない。先行技術のディスプレイにおいては、該ディスプレイの緑色点が、ＣＩＥ図の曲線状の境界線（スペクトルの軌跡）からかなり遠いので、通常、低いＮＴＳＣ比しか得られない。したがって、狭透過帯域の緑色フィルタと従来の広帯域の赤色フィルタおよび青色フィルタとが設けられた画像表示パネルを使用することによって、かなりの改善を得ることができる。これを図２（ｅ）に示す。図２（ｅ）中において、中央図は、狭透過帯域の青色フィルタと従来の広帯域の赤色フィルタおよび従来の広帯域の青色のフィルタとを使用することによって得られる総計の透過率を示す。この画像表示パネルが、赤色の蛍光体、緑色の蛍光体、および青色の蛍光体を含む再放射媒体を有する光源によって照らされて、図２（ｅ）の左図中に示す再放射スペクトルを与え、それぞれのカラーフィルタの透過窓内において、発光スペクトル中の各ピークが中央に位置するか、あるいは実質的に中央に位置する場合、高いＮＴＳＣ比および高い効率がまたもや得られる。

図２（ｅ）のＮＴＳＣ比は、図２（ｃ）および図２（ｄ）についてのものよりも僅かに低いことが分かるであろう。これは、図２（ｅ）の左図中の発光スペクトルが、波長範囲５００〜５２５ｎｍ内において顕著に高い光強度を有し、その波長範囲内では青色フィルタおよび緑色フィルタの両方が０でない透過率を有するからである。効率およびＮＴＳＣ比の最高値を得るために、再放射材料の発光スペクトルは、好ましくは、フィルタ透過率における重なり領域での（すなわち２枚のフィルタが顕著に０より大きい透過率を有する波長での）発光強度を最小限にするように選択される。

図２（ｃ）〜図２（ｅ）に関して述べた実施形態において、白色光出力が得られるように、上記再放射材料には、赤色のスペクトル領域、緑色のスペクトル領域、および青色のスペクトル領域の放射を行うナノ蛍光体材料または従来の蛍光体材料が設けられる。上記一次光源からの光は、全光出力に寄与する必要はなく、一次光源は、可視スペクトル外の光（例えば紫外光）を放射してもよい。しかしながら、代替の実施形態において、上記全光出力は、上記再放射材料に吸収されない、上記一次光源からの光の一部を含んでいてもよい。例えば、上記一次光源は、青色光を放射してもよく、また、上記再放射材料には、赤色スペクトル領域および緑色スペクトル領域の放射を行うナノ蛍光体材料または従来の蛍光体材料を設けてもよく、その結果、上記全光出力は、上記再放射材料からの赤色光および緑色光と、上記一次光源からの青色光とを含む。

上記再放射材料は、上記一次光源からの光によって照らされたときに、上記一次の波長範囲と異なり、かつ上記第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲の光を再放射するのための第２のナノ蛍光体材料を含んでいてもよい。

上記画像表示パネルは、第２の狭透過帯域または第２の狭吸収帯域を有する第２のフィルタを含み、上記第２の狭透過帯域または第２の狭吸収帯域が、上記第２の波長範囲に位置合わせされている(aligned)か、あるいは実質的に位置合わせされていてもよい。

この場合もまた、第２のフィルタは、透過率の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１００ｎｍ以下である透過帯域（あるいは吸収帯域）を有することが好ましい。第２のフィルタは、第１のフィルタと同じ値のＦＷＨＭを有していてもよいが、第１のフィルタと同じ値のＦＷＨＭを有する必要はない。

上記再放射材料は、上記一次光源からの光によって照らされたときに、上記一次の波長範囲と異なり、上記第１の波長範囲と異なり、かつ上記第２の波長範囲と異なる第３の波長範囲の光を再放射するための第３のナノ蛍光体材料を含んでいてもよい。

上記画像表示パネルは、第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域を有する第３のフィルタを含み、上記第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域が、上記第３の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされていてもよい。

この場合もまた、第３のフィルタは、透過率の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１００ｎｍ以下である透過帯域（あるいは吸収帯域）を有することが好ましい。第３のフィルタは、第１および／または第２のフィルタと同じ値のＦＷＨＭを有していてもよいが、第１および／または第２のフィルタと同じ値のＦＷＨＭを有する必要はない。

上記画像表示パネルは、第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域を有する第３のフィルタを含み、上記第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域が、第３の波長範囲をカバーし、上記第３の波長範囲が、上記第１の波長範囲とは異なり、かつ上記第２の波長範囲と異なっていてもよい。

それに代えて、上記画像表示パネルが、第２のフィルタおよび第３のフィルタを含み、上記第２のフィルタが、第２の狭透過帯域または第２の狭吸収帯域を有し、上記第２の狭透過帯域または第２の狭吸収帯域が、第２の波長範囲をカバーし、上記第３のフィルタが、第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域を有し、第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域が、第３の波長範囲をカバーし、上記第２の波長範囲が、上記第１の波長範囲と異なり、上記第３の波長範囲が、上記第１の波長範囲と異なり、かつ上記第２の波長範囲から異なっていてもよい。

上記第１のフィルタは、上記第１の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている第１の狭吸収帯域を含み、上記第２および第３の波長範囲が、上記第１の狭吸収帯域に位置合わせされていなくてもよい。この実施形態において、上記第２および第３の波長範囲は、上記第１のフィルタによって透過される。

上記第２のフィルタは、上記第２の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている第２の狭吸収帯域を含み、上記第１および第３の波長範囲が、上記第２の狭吸収帯域に位置合わせされていなくてもよい。

上記第３のフィルタは、上記第３の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている第３の狭吸収帯域を含み、上記第１および第２の波長範囲が、上記第３の狭吸収帯域に位置合わせされていなくてもよい。これは、シアン（青緑色）−黄色−マゼンタ（赤紫色）ディスプレイを得ることを可能にする。

上記第１の波長範囲は、可視スペクトルの緑色部分にあってもよい。

上記第２の波長範囲は、可視スペクトルの青色部分にあってもよい。

上記第３の波長範囲は、可視スペクトルの赤色部分にあってもよい。

上記一次の波長範囲は、紫外波長範囲内にあってもよい。

それに代えて、上記第１の波長範囲が可視スペクトルの緑色部分にあり、上記第２の波長範囲が可視スペクトルの赤色部分にあり、上記一次の波長範囲が可視スペクトルの青色領域にあってもよい。

上記再放射材料は、一次光源からの光によって照らされたときに第４の波長範囲の光を再放射するための第４のナノ蛍光体材料をさらに含み、上記第４の波長範囲が、上記第１の波長範囲と異なり、上記第２の波長範囲と異なり、かつ上記第３の波長範囲と異なっていてもよい。

上記画像表示パネルが、第４の狭透過帯域または第４の狭吸収帯域を有する第４のフィルタを含み、上記第４の狭透過帯域または第４の狭吸収帯域が、上記第４の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされていてもよい。上記第４のフィルタは、例えばシアン・フィルタであってもよい。

上記ディスプレイは、上記一次光源から光を受光するための導光体を含んでいてもよい。

上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）が、上記導光体の光放出面上に配置されていてもよい。それに代えて、上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）が、上記導光体内に配置されていてもよい。

上記光源が、第１の一次光源および第２の一次光源を含み、上記第１のナノ蛍光体材料が、上記第１の一次光源からの光によって照らされるように構成され、上記光源が、上記第２の一次光源からの光によって照らされるように構成された第２のナノ蛍光体材料をさらに含み、該第２のナノ蛍光体材料が、第２の一次光源からの光によって照らされたときに、上記第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲の光を再放射するためのものであってもよい。

上記光源が、第３の一次光源と、該第３の一次光源からの光によって照らされるように構成された第３のナノ蛍光体材料とをさらに含み、該第３のナノ蛍光体材料が、上記第３の一次光源からの光によって照らされたときに、上記第１の波長範囲と異なり、かつ上記第２の波長範囲と異なる第３の波長範囲中の光を再放射するためのものであってもよい。

上記ディスプレイは、上記複数の一次光源を互いに独立して駆動するためのコントローラを含んでいてもよい。例えば、上記複数の一次光源の１つが他の一次光源に比べて経時時に劣化する場合、所望の色バランスを維持するためにその１つの一次光源の光強度を向上させることができる。それに代えて、上記一次光源は、時間順次方式で駆動することができる。

上記第１のフィルタは、第５のナノ蛍光体材料を含んでいてもよい。

上記第２のフィルタは、第６のナノ蛍光体材料を含んでいてもよく、上記第３のフィルタは、第７のナノ蛍光体材料を含んでいてもよい。

上記フィルタ（フィルタが１つの場合）または各フィルタ（フィルタが複数の場合）の透過帯域または吸収帯域は、１００ｎｍ以下、あるいは８０ｎｍ以下の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有していてもよい。（２つ以上のフィルタを有するディスプレイにおいて、これらのフィルタは、互いに異なる値のＦＷＨＭを有していてもよく、同じ値のＦＷＨＭを有していてもよい。）
上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）は、８０ｎｍ以下、あるいは６０ｎｍ以下の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有していてもよい。（２つ以上のナノ蛍光体材料を有するディスプレイにおいて、これらのナノ蛍光体材料は、互いに異なる値のＦＷＨＭを有していてもよく、同じ値のＦＷＨＭを有していてもよい。）

本発明の実施形態について、一例として図面を参照しながら以下に説明する。

図３は、本発明の実施形態に係るディスプレイ１１の概略断面図である。ディスプレイ１１は、光源（後段でより詳細に説明する）と、該光源からの光路中に配置された画像表示パネル２とを含んでいる。画像表示パネル２は、例えば液晶層などのような画像表示層１０を含んでいる。画像表示層を支持するための基板、画像表示層を駆動するための電極および駆動回路、液晶画像表示層の場合に、液晶層を配向させるための配向膜などのような構成要素は、明瞭化のために図３では図示を省略している。この実施形態において、画像表示層１０は、画素化された画像表示層であり、該画像表示層においては、画像表示層の個々の領域（「画素」）を他の領域と独立して駆動できる。

ディスプレイ１１は、カラー表示を提供するように意図されており、それゆえ、画像表示パネル２にはカラーフィルタ９が設けられている。フルカラーの赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）ディスプレイの場合には、画像表示パネル２は、図３中に示すように、１セットの赤色のカラーフィルタ９Ｒ、１セットの青色のカラーフィルタ９Ｂ、および１セットの緑色のカラーフィルタ９Ｇを含むであろう。個々のカラーフィルタは各々、画像表示層１０の画素またはサブ画素のそれぞれに位置合わせされている。

カラーフィルタ９（後段でさらに詳細に説明する）の性質は別として、画像表示パネル２は、任意の従来の表示パネルとすることができる。本発明は、概ね任意の適切な画像表示層１０に適用できる。

ディスプレイ１１において、上記光源は、光を放射するように駆動できる一次光源６と、一次光源６からの光路中に設けられた再放射材料７とを含んでいる。一次光源６が光を放射するように駆動されたとき、一次光源からの光は、再放射材料に吸収され、異なる波長範囲で再放射される。

図３は、一次光源６から分離された再放射材料７を示す。しかしながら、例えば図５（ａ）に示すように、再放射材料７は、一次光源６上に直接、あるいは一次光源６を直接覆うように、配置することができる。

一次光源６は、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。再放射材料の性質については、後段でより詳細に説明する。

ディスプレイ１１は、画像表示パネル２が光源からの光によって実質的に均一に照らされることを保証するための光学系をさらに含んでいる。図３の実施形態において、上記光学系は、画像表示パネル２と実質的に同一の広がりを持つ光放出面８ａを有する導光体８を含んでいる。光源からの光は、片側面８ｂに沿って導光体８に入射し、周知の全内部反射の原理に従って導光体８内で反射され、最終的には上記導光体の光放出面８ａから放射される。この一般形の導光体は公知であり、導光体８については詳細に説明しない。

図３は、透過型画像表示パネル２を有するディスプレイ１１において具現化された発明を示し、透過型画像表示パネル２中においては、図３のディスプレイ１１の動作原理が図１（ａ）のディスプレイ１の動作原理に概ね対応するように、上記光源と導光体８とは一緒になって、バックライトを構成する。しかしながら、本発明は、図３中に示す特定の構成に限定されるものではなく、上記光源から画像表示パネル２の領域内への配光に適したいかなる光学系も使用できる。実際、本発明は、透過型ディスプレイに限定されるものではなく、例えば、暗い周囲照明条件下でのみ一次光源６が駆動され、明るい周囲照明条件下では画像を与えるために周囲光が利用される半透過型ディスプレイに適用できる。

再放射材料７は、通常、一次光源６からの光によって照らされたときに、互いに異なり、かつ一次光源６の放射の波長範囲と異なる複数の波長範囲の光を放射する２つ以上の異なる材料を含むであろう。通常、上記光源が白色光出力を与えることが望ましいであろう。これは、スペクトルの赤色領域、緑色領域、および青色領域でそれぞれ再放射する３つの異なる材料を含む再放射材料７を使用することで達成できる。これは、白色光出力を与えるであろう。また、一次光源６は、可視スペクトル領域外の光（例えば紫外（ＵＶ）領域の光）を放射してもよい（一次光源６の出力が白色の全光出力に寄与する必要がないため）。

それに代えて、上記光源からの光出力は、一次光源６からの光出力のうちで再発光領域７に吸収されない部分を含んでいてもよい。そのような例では、再放射材料７は、例えば、スペクトルの赤色領域および緑色領域で再放射する材料を含んでいてもよく、一次光源６は、スペクトルの青色領域の光を放射してもよい。その結果、再放射材料７の構成要素によって再放射された赤色光および緑色光を、上記一次光源からの青色光の吸収されない部分と組み合わせることによって、白色の全光出力が得られる。

本発明によれば、上記再放射材料は、少なくとも１つのナノ蛍光体材料を含んでいる。ナノ蛍光体材料の発光スペクトルは、狭帯域であり、好ましくは密度の半値全幅（ＦＷＨＭ）が８０ｎｍ以下であり、特に好ましくはＦＷＨＭが６０ｎｍ以下である。

さらに、本発明に係る、少なくとも１セットのカラーフィルタ９は、狭透過帯域を有するカラーフィルタを含んでいる。上記狭透過帯域フィルタは、好ましくは透過率の半値全幅（ＦＷＨＭ）が１００ｎｍ以下であり、特に好ましくはＦＷＨＭが８０ｎｍ以下である。

知られているように、ナノ蛍光体材料の発光波長は、例えば量子ドットのコロイド溶液であるナノ蛍光体材料中の量子ドットのサイズを制御することによって、任意の所望の値に「調整する(tune)」ことができる。本発明のさらなる特徴は、ナノ蛍光体材料の発光スペクトルが対応するカラーフィルタの透過窓に位置合わせされるか、あるいは実質的に位置合わせされるように、ナノ蛍光体材料の発光スペクトルが「調整されている(tuned)」ことである。その結果、対応するカラーフィルタの透過窓内において、ナノ蛍光体材料の発光スペクトル中のピークが実質的に中央に位置するか、あるいは実質的に中央に位置する。これを図４（ａ）〜図４（ｃ）中に示す。

図４（ａ）は、上記再放射材料が、赤色のナノ蛍光体材料、青色のナノ蛍光体材料、および緑色のナノ蛍光体材料を含む実施形態についての再放射材料７の発光スペクトルを示す。図４（ａ）の発光スペクトルは、このように、スペクトルの赤色領域、緑色領域、および青色領域の各々に１つずつ、計３つのピークを含んでいる。上記ピークが、狭く、図２（ａ）または図２（ｂ）の左図中に示す従来の蛍光体の発光ピークよりもはるかに狭いことが分かるであろう。

図４（ｂ）は、全てのカラーフィルタが狭透過帯域を有する狭帯域カラーフィルタである実施形態についてのカラーフィルタ９Ｒ，９Ｂ，９Ｇの透過スペクトルを示す。図４（ｂ）は、波長に対してプロットされた各カラーフィルタの透過率を示す。この場合にも、上記透過ピークが、図２（ａ）の中央図中に示す従来の明るいカラーフィルタの透過ピークよりもはるかに狭いことが分かるであろう。

さらに注目すべきは、カラーフィルタが図４（ｂ）中でピーク透過率を示す波長が、図４（ａ）の発光スペクトルがピーク透過率に対応する最大値を持つ波長と実質的に等しいことである。すなわち、上記カラーフィルタは、上記カラーフィルタに「位置合わせされている」。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）中に示す特性を有するカラーフィルタによって透過される、図４（ａ）の発光スペクトルからの光の強度を示す。すなわち、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のフィルタ特性を図４（ａ）の発光スペクトルと重畳した結果を示す。まず、図４（ｃ）中のピークの大きさが、図４（ａ）の発光スペクトルにおけるピークの大きさに非常に似ていることが分かるであろう。すなわち、図４（ａ）のスペクトルのピーク波長の光は、ほとんどカラーフィルタに吸収されていない。その結果、上記ディスプレイは、高い相対効率を有しており、（図２（ａ）の従来のディスプレイが１の相対効率を有するものとした場合）約０．９の相対効率を得ることができる。上記効率は、上記光源に従来の蛍光体を使用し、かつ図２（ｂ）中に示す狭帯域カラーフィルタを含む比較用のディスプレイと比較して、遥かに大きい。

この実施形態のディスプレイのさらなる利点は、図４（ｃ）のスペクトル中のピークが比較的狭く、互いの重なりをほとんど示さないということである。これは、図４（ｃ）中の３つのピークがＣＩＥ色度図上の色域の曲線状境界線の近くに位置することを意味する。これを図４（ｄ）中に示す。図４（ｄ）中では、図４（ｃ）中の３つのピークによって定められる三角形を、図上の実線でプロットしている。比較のために、図２（ａ）の先行技術のディスプレイによって定められる三角形を、図４（ｄ）中に破線としてプロットし、ＮＴＳＣ三角形を点線でプロットしている。図４（ａ）〜図４（ｃ）の実施形態によって定められる三角形が、ＮＴＳＣ三角形より大きい面積を有していることが分かるであろう。実際、この実施形態は、図２（ｄ）の右図中に示すように、約１１４％のＮＴＳＣ比を与えることができる。本発明は、高いＮＴＳＣ比を有し、さらに高い相対効率をも有する（その結果、明るい表示を得ることができる）ディスプレイを得ることを可能にする。

図５（ａ）は、本発明のさらなる実施形態に係るディスプレイの概略図である。図５（ａ）は、この実施形態の上記ディスプレイの上記光源だけを示し、上記ディスプレイの他の構成要素は図５（ａ）から省略している。上記ディスプレイは、例えば、図３中に示す形態を有することができる。

この実施形態において、一次光源６は、スペクトルの青色領域の光を放射するＬＥＤである。再放射媒体７は、赤色のナノ蛍光体材料および緑色のナノ蛍光体材料を含んでいる。したがって、上記光源からの光出力は、赤色および緑色のナノ蛍光体材料によって放射された赤色光および緑色光と、上記ＬＥＤからの青色光とを含んでいる。上記ＬＥＤからの光出力の一部は、吸収されることなくナノ蛍光体材料を通り抜け、それゆえ全出力に寄与する。

この実施形態において、上記ＬＥＤからの青色光の波長範囲は、ＬＥＤの駆動条件を変えることによって限られた範囲で調整することができる。しかしながら、任意の青色ＬＥＤについて、青色フィルタに対する青色光の位置合わせが確実に達成されるように、その好ましい駆動条件下で上記ＬＥＤの発光波長に位置合わせされた透過帯域を有する青色フィルタを選択することが望ましい。

この実施形態において、上記ディスプレイはまたもや、図５（ｂ）中に示す透過スペクトル（図４（ｂ）中に示すスペクトルに対応する）を有する狭帯域の緑色、青色、および赤色のカラーフィルタを含んでいる。この場合にもまた、このディスプレイは、高いＮＴＳＣ比および高い相対効率を与えることができる。

図５（ａ）において、再放射材料７は、ナノ蛍光体材料の混合物がその中に分散されている透明マトリックス１４からなる。再放射材料７は、一次光源６を直接覆うように配置されている。しかしながら、上記光源は、図５（ａ）中に示す特定の構造に限定されるものではない。

上記の実施形態では、再放射媒体７がナノ蛍光体材料だけを含んでいる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、再放射材料７は、１つ以上のナノ蛍光体材料に加えて１つ以上の従来の蛍光体材料を含んでいてもよい。特に、従来のディスプレイが低いＮＴＳＣ比を有する１つの理由は、緑色点が、ＣＩＥ色図の曲線状境界線から少し離れていることにある。これを図４（ｄ）中に示す。図４（ｄ）中において、従来の赤色、緑色、および青色の蛍光体、並びに従来のカラーフィルタ（破線で示す）を有するディスプレイについての三角形が、三角形のこれらの頂点が色域の曲線状境界線に接近しているので、まあまあ良い赤色点および青色点を有していることが分かるであろう。しかしながら、緑色点は上記境界線から少し離れている。これは、この従来のディスプレイについて低いＮＴＳＣ比を与える。したがって、上記再放射材料が緑色のナノ蛍光体材料を含んでいる（と共にディスプレイが狭帯域の緑色カラーフィルタを有している）場合に、本発明のディスプレイが良い結果を与えることが見出された。

図６（ａ）は、図３のディスプレイ１１中に使用するのに適したさらに他の光源を示す。この実施形態では、一次光源６は青色ＬＥＤであり、再放射材料７は緑色のナノ蛍光体と従来の赤色の蛍光体とを含んでいる。上記光源についての典型的な出力スペクトルを図２（ｃ）の左図中に示す。合成の発光スペクトルは、従来の蛍光体だけを使用した図２（ａ）または図２（ｂ）の発光スペクトルとは対照的に、輪郭がはっきりした赤色、緑色、および青色のピークを含んでいる。

図６（ａ）の実施形態において、出力スペクトル中の青色光は、再放射材料７に吸収されない青色ＬＥＤ６からの光から発生する。

図６（ｂ）は、図３のディスプレイ中に使用するのに適した代替の光源を示す。この実施形態では、再放射材料７は、緑色のナノ蛍光体材料と従来の赤色および青色の蛍光体材料とを含んでいる。この再放射材料は、スペクトルの紫外領域の光を放射する一次光源、例えばＵＶ ＬＥＤ（図６（ｂ）中には示していない）による照射を受けるよう意図されている。

図６（ｃ）では、図６（ｂ）の光源を用いた実施形態の結果をＣＩＥ色度図上に線の長い破線でプロットしている。図４（ａ）の実施形態の結果を図６（ｃ）中に実線でプロットしている。また、上記の２つの三角形が互いに非常に近く、両方の三角形が、従来の赤色蛍光体、緑色蛍光体、および青色蛍光体を用いて得られた三角形（線の短い破線で示す）よりもはるかに大きな面積を有することが分かるであろう。したがって、図６（ａ）または図６（ｂ）の光源の使用もまた、高いＮＴＳＣ比および良い相対効率を与える。しかしながら、注目すべきは、従来の赤色蛍光体および青色蛍光体の使用は、全てのフィルタが低い透過率を有する約５７５ｎｍの波長に顕著に高い光強度を有する出力スペクトルを与えるので、図６（ｂ）の光源を用いた実施形態は、図４（ａ）の実施形態よりも僅かに低い相対効率を有するであろう、ということである。その結果、この光は上記フィルタによって遮断され、上記ディスプレイの出力に寄与しない。

上述した実施形態において、赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、および青色のカラーフィルタは全て、狭透過帯域を有する狭帯域カラーフィルタである。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明は、狭透過帯域フィルタであるカラーフィルタを１セットだけ使用し、他のフィルタに従来の広帯域フィルタを使用することによっても実現できる。特に、高いＮＴＳＣ比を得る際の主要な課題がＣＩＥ図上の良い緑色点を得ることであるので、本発明は、狭透過帯域の緑色のカラーフィルタと、広透過帯域の赤色および青色のカラーフィルタとを使用することによって実現できる。この実施形態を図７（ａ）中に概略的に示す。図７（ａ）は、そのような実施形態のカラーフィルタの透過スペクトルを示す。これから分かるように、緑色のカラーフィルタは狭透過帯域カラーフィルタであるが、赤色および青色のカラーフィルタは両方とも従来の広帯域カラーフィルタである。

図７（ｂ）〜図７（ｄ）は、この実施形態のディスプレイに適した、使用可能な光源を示す。図７（ｂ）は、再放射材料７が赤色、緑色、および青色の蛍光体を含み、上記一次光源がスペクトルの紫外領域の光を放射するような光源を示す。これは、図４（ａ）の光源に相当する。図７（ｃ）の光源は、上記一次光源が青色光を放射し、上記再放射材料が赤色および緑色の蛍光体を含む図５（ａ）中に示す光源に相当する。図７（ｄ）の光源において、上記再放射材料は、ナノ蛍光体材料と従来の蛍光体材料との混合物を含み、上記一次光源は、スペクトルの青色領域またはＵＶ領域の放射を行う。図７（ｄ）の光源は、例えば、青色ＬＥＤと、緑色のナノ蛍光体および従来の赤色の蛍光体を含む再放射材料とを含んでいる、図６（ａ）中に示す光源であってもよい。あるいは、上記光源は、例えば、一次光源６がスペクトルのＵＶ領域の放射を行い、上記再放射材料が緑色のナノ蛍光体材料と従来の赤色蛍光体および青色蛍光体とを含んでいる、図６（ｄ）中に示す光源であってもよい。

図７（ａ）のように狭透過帯域緑色フィルタと従来の広帯域の赤色および青色のカラーフィルタを使用した実施形態を、図２（ｅ）中にまとめている。これから分かるように、この実施形態のディスプレイはまたもや、１１０％を超える高いＮＴＳＣ比、および高い相対効率を与えることができる。広帯域の赤色および青色のカラーフィルタを使用した効果はＣＩＥ色図上の赤色点および青色点の座標で最小となるので、高いＮＴＳＣ比を得ることができる。さらに、広帯域の赤色および青色のカラーフィルタの使用は、フィルタによって遮断される光の量を減らすのに有効であり、それによってディスプレイの相対効率を改善する。

上述した実施形態において、光源の出力スペクトルは、スペクトルの赤色領域、緑色領域、および青色領域の各々に１つずつ、計３つの発光ピークを含んでいる。したがって、これまで述べたディスプレイは、ＣＩＥ色度図上の三角形に対応する。本発明のさらに他の実施形態においては、再放射材料にさらなるナノ蛍光体を添加することができる。その結果、ディスプレイは、ＣＩＥ色度図上で、三角形ではなく、四角形（１つのさらなるナノ蛍光体を添加する場合）、あるいはより高次の図形（２つ以上のナノ蛍光体を添加する場合）によって表される。例えば、上述した実施形態のうちの何れかの再放射材料中へ緑／青色（シアン）の蛍光体またはナノ蛍光体を添加することが可能であろう。その結果、光源の出力スペクトルは、赤色のピーク、緑色のピーク、および青色のピークに加えて、シアンのピークを含む。この効果を図８中に示す。図８中に線の長い破線で示す四辺形は、上記再放射材料がシアンのナノ蛍光体を含むディスプレイを表す（この形状の２辺は、赤色、緑色、および青色の蛍光体を用いる実施形態に対応する実線で示す三角形と一致する）。追加のシアンのナノ蛍光体を使用することは、ディスプレイの色域を青／緑色領域中へ拡大し、ＮＴＳＣ比のさらなる増大をもたらすことが分かるであろう。

注目すべきは、１つのさらなるナノ蛍光体を添加する場合、さらなるナノ蛍光体が、シアンのナノ蛍光体に限定されないということである。さらなるナノ蛍光体を添加する場合、さらなるナノ蛍光体は、それに代えて、例えば、黄色のナノ蛍光体またはマジェンタのナノ蛍光体であってもよい。

さらなる蛍光体またはナノ蛍光体が設けられる実施形態において、全色域範囲を最大化するように、既存の３つの赤色、緑色、および青色のナノ蛍光体／蛍光体を適用することができる。

原理上、１つを超えるさらなるナノ蛍光体または蛍光体を再放射材料７に添加することができる。２つのさらなるナノ蛍光体／蛍光体の添加は、ＣＩＥ色度図中で五辺形によって表されるディスプレイなどをもたらすであろう。

注目すべきは、従来のＲＧＢ画像表示パネルを用いる場合、１つ以上のさらなる蛍光体またはナノ蛍光体を含む実施形態の利点を十分に得ることができないということである。この実施形態の利点を最大限得るためには、画像表示パネルは、フィルタを有する画素の１つ以上のさらなるセットであって、フィルタの１つまたは複数の透過／吸収帯域が上記１つ以上のさらなる蛍光体またはナノ蛍光体の発光波長に位置合わせされているセットを必要とするであろう。したがって、赤色、緑色、および青色の蛍光体に加えてシアンのナノ蛍光体が設けられた例において、上記画像表示パネルは、好ましくは、画素の赤色、緑色、および青色のセットに加えて、シアンのフィルタを有するさらなる画素のセットを有するであろう。なぜなら、シアンの光は、従来のＲＧＢ画像パネルの赤色のカラーフィルタ、緑色のカラーフィルタ、および青色のカラーフィルタによって強く吸収されるからである。この例において、シアン画素を設けることは、ディスプレイにより大きな光強度をもたらすであろう。同様に、赤色、緑色、および青色の蛍光体に加えて黄色またはマジェンタのナノ蛍光体を設けた場合、上記画像表示パネルは、好ましくは、黄色またはマジェンタのフィルタを有する、画素のさらなるセットを有する。

上述した実施形態において、上記光源は、再放射媒体からの出力が導光体８内に結合されるように上記再放射媒体を照らす一次光源を含んでいる。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、上記光源は、原理的には、各々が別々の一次光源によって照らされる複数の再放射材料を含むことができる。本発明のこの実施形態に係るディスプレイの例を図９中に示す。この実施形態において、上記光源は、３つの別々の再放射材料７ａ，７ｂ，７ｃを含んでおり、再放射材料７ａ，７ｂ，７ｃの各々が別々の一次光源６ａ，６ｂ，６ｃによって照らされる。再放射材料７ａ，７ｂ，７ｃの少なくとも１つは、ナノ蛍光体材料である。例えば、再放射材料７ａ、７ｂ、および７ｃがそれぞれ、赤色のナノ蛍光体材料、青色のナノ蛍光体材料、および緑色のナノ蛍光体材料を含めば、上記光源は、図４（ａ）の光源と実質的に同一の全出力を与えるであろう。さらなる例として、上記複数の放射材料のうちの１つが緑色のナノ蛍光体を含み、他の放射材料が従来の赤色および青色の蛍光体を含む場合、この実施形態の光源は、図６（ｂ）の光源と同一の出力スペクトルを有することができる。

一次光源６ａ，６ｂ，６ｃは、例えば、再放射材料７ａ，７ｂ，７ｃのために使用される特定の材料に依存する、青色または紫外のＬＥＤであってもよい。

再放射材料７ａ，７ｂ，７ｃの各々からの光は、導光体８の入射面８ｂ上に光を導く適切な光学系１２によって混合される。

図９のディスプレイの画像表示パネル２は、図３の画像表示パネルと同様であり、その説明を繰り返さない。

この実施形態では、他の一次光源の光強度に対する１つの一次光源の相対的な光強度を変化させることによって、上記光源からの白色の全光出力の色度を変化させることができる。これを達成するために、図９中に概略的に示すように、一次光源６ａ，６ｂ，６ｃを互いに独立して駆動する適切な制御手段１８を設けることができる。例として、一次光源６ａ，６ｂ，６ｃのうちの１つが劣化した結果として、上記光源からの白色光出力の色度が変化すれば、制御手段１８は、劣化した上記一次光源の電力出力を増加させて白色光出力の色度をその目標値に戻すことができる。

上述した実施形態において、再放射材料７は、ナノ蛍光体材料および任意の従来の蛍光体材料がその中に分散された透明マトリックス１４からなるものとすることができる。これを、例えば図５（ａ）に概略的に示す。これは、図９の実施形態の再放射材料７ａ、７ｂ、および７ｃのための場合でもある。

例えば図５（ａ）中に概略的に示すように、再放射材料７、７ａ、７ｂ、７ｃは、（それぞれの）一次光源６，６ａ，６ｂ，６ｃを直接覆うように配置することができる。それに代えて、図４または図６（ｂ）中に示すように、上記再放射材料は、（それぞれの）一次光源から距離をおいて配置してもよい。これは、上記再放射材料上の熱負荷を低減する。

上述した実施形態において、再放射材料７，７ａ，７ｂ，７ｃは、一次光源６上に、あるいは一次光源６，６ａ，６ｂ，６ｃと導光体８の入射面８ｂとの間に、配置されていた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、一次光源６と画像表示パネル２との間に再放射材料７が配置されることのみが必要である。図１０は、本発明のさらなる実施形態を示す。この実施形態では、再放射材料７は、上記導光体の出射面８ａ上に設けられ、さらに上記導光体における出射面８ａと反対側の面８ｃ上にも設けられている。この実施形態において、青色光源でもＵＶ光源でもよい一次光源６からの光が、上記導光体内に結合され、上記導光体内を伝播し、最終的には上記導光体における光放出面８ａまたは反対面８ｃの何れかの上に入射し、その地点で光が再放射材料７に吸収される。再放射材料７によって再放射された光は、上記導光体の出射面８ａから放射され、次に、画像表示パネル２を通り抜ける。

さらに他の実施形態において、再放射材料７は、図１１中に示すように、導光体８の本体内に含まれている。例えば、上記ナノ蛍光体もいかなる従来の蛍光体も、適切な透明マトリックス中に、例えば上記導光体の所望の形状となるように成形された後に湾曲させられた透明樹脂などの中に、配置できる。上記ナノ蛍光体の全てもいかなる従来の蛍光体も上記導光体の体積全体にわたって分散されていることを保証すること、および上記導光体の上記出射面の全域にわたって白色光が得られることを保証することが、必要である。

図１０および図１１の実施形態において、再放射材料７は一次光源６から遠く、その結果、再放射材料７内の熱発生が低減され、上記再放射材料の寿命が伸ばされる。さらに、上記再放射材料は、それ自体が拡散体の役割を果たし、その結果、再放射材料７からの光は、表示パネル２の領域全体にわたって実質的に均一な光強度で配光されるであろう。対照的に、例えば図３の実施形態では、上記表示パネルの領域全体にわたって実質的に均一な光強度を有する光によって上記表示パネルが照らされることを保証するために、上記導光体の出力表面８ａと画像表示パネル２との間に拡散体（図示しない）を設けることが必要となりうる。

上述した実施形態において、画像表示パネル中のカラーフィルタ９は、上記光源の発光スペクトル中のピークのうちの１つに位置合わせされている透過窓を有しており、その結果、発光スペクトルのこのピークに対応する光がカラーフィルタによって透過され、発光スペクトルの他のピークに対応する光が遮断される。本発明の代替の実施形態において、画像表示パネル２のフィルタ９は、狭吸収帯域を有しており、上記吸収帯域外の全ての波長で光を透過する。これを図１２（ｂ）中に示す。図１２（ｂ）は、スペクトルの緑色領域内に狭吸収帯域を有しているが、赤色光および青色光を透過するフィルタの透過スペクトルを示す。したがって、このフィルタは、白色光によって照らされたときに、マジェンタ・フィルタとして機能し、マジェンタの（赤青色の）光を透過するであろう。上記ディスプレイの断面図である図１２（ａ）中に示すように、この実施形態では、上記ディスプレイのカラーフィルタ９は、１セットのシアン・フィルタ９Ｃ、１セットのマジェンタ・フィルタ９Ｍ、および１セットの黄色フィルタ９Ｙを含んでいる。上記シアン・フィルタは、赤色スペクトル領域内に狭吸収帯域を有しており、緑色光および青色光を透過する。これに対し、黄色フィルタ９Ｙは、青色光を遮断し、赤色光および緑色光を透過する。この実施形態において、上記マジェンタ・フィルタの上記緑色吸収帯域は、上記光源の出力スペクトル（上記光源の出力スペクトルを図１２（ｃ）中に示す）中の緑色発光ピークに位置合わせされており、その結果、上記緑色吸収帯域は、上記光源の出力スペクトル中の緑色ピークが最大の光強度を有する波長の、中央に位置するか、あるいは実質的に中央に位置する。同様に、上記シアン・フィルタは、その赤色吸収帯域が、上記光源からの出力スペクトル中の赤色ピークに位置合わせされており、上記黄色のフィルタは、その青色吸収帯域が、光源の出力スペクトル中の青色ピークに位置合わせされている。

上記フィルタの少なくとも１つは、狭吸収帯域を有しており、この狭吸収帯域は、好ましくは１００ｎｍ未満のＦＷＨＭを有する。特に好ましい実施形態では、黄色フィルタ、シアン・フィルタ、およびマジェンタ・フィルタが各々、狭吸収帯域を有しており、各狭吸収帯域は、好ましくは１００ｎｍ以下のＦＷＨＭを有する。（それらフィルタが全て互いに実質的に同一のＦＷＨＭを有していてもよいが、それらフィルタが互いに同一のＦＷＨＭを有する必要はない。）
ＲＧＢディスプレイ中のフィルタは光源の出力スペクトル中の２つのピークを遮断するのに対し、この実施形態のディスプレイでは、各フィルタ９Ｃ、９Ｙ、９Ｍが光源の出力スペクトルの１つのピークだけを遮断する。したがって、シアン・フィルタ、マジェンタ・フィルタ、および黄色フィルタを使用するディスプレイは、ＲＧＢディスプレイよりも高い光強度を与えることができる。さらに、シアン−マジェンタ−黄色ディスプレイのコントラストは、比較可能なＲＧＢディスプレイのコントラストよりも高くなりうる。

図１２（ａ）〜図１２（ｃ）の実施形態において、カラーフィルタ９Ｃ、９Ｙ、９Ｍはナノ蛍光体を内蔵していてもよい。ナノ蛍光体は、強い吸収線を有する透過スペクトルを有している。そして、上記吸収帯域が上記光源の発光スペクトル中のピークに合致するように上記ナノ蛍光体を調整することによって、狭帯域のシアン、マジェンタ、または黄色のフィルタを得ることが可能である。

この実施形態において、狭帯域のシアン、マジェンタ、または黄色のフィルタを形成するために、ナノ蛍光体は、ナノ蛍光体の堆積後に、蒸発または他の方法による除去が可能な溶媒を用いて、例えば上記画像表示デバイスの透明基材上に、直接堆積させることができる。それに代えて、ナノ蛍光体を、スピンオングラス(spin-on-glass)、樹脂、ゲル、シリコーンなどのような透明なマトリックス中に配置してもよい。

赤色−緑色−青色ディスプレイ(red-green-blue display)に関する実施形態の上記赤色のフィルタ、緑色のフィルタ、および青色のフィルタも、ナノ蛍光体を用いて作成することができる。例えば、１つが赤色スペクトル領域内に吸収帯域を有し、他の１つがスペクトルの青色領域内に吸収帯域を有する２つのナノ蛍光体材料を用いて、狭透過帯域の緑色フィルタを作成することができる。この場合にも、上記ナノ蛍光体は、溶媒を用いて透明基材上に直接堆積させてもよく、透明マトリックス中に配置してもよい。

本発明を、フルカラーディスプレイに関して、特にＲＧＢディスプレイまたはＣＹＭディスプレイに関して説明した。しかしながら、本発明は、原理的には、フルカラーディスプレイでないディスプレイ、例えば、空港出発情報を提供するよう意図され、限られた範囲の色だけが必要とされるディスプレイに適用できる。そのようなディスプレイは、２つのピークしか持たない発光スペクトルを有する光源を有していてもよい。そのような場合、上記光源は、一次光源からの光によって照らされたときに第１および第２の波長域の光を放射する再放射材料を含むことができる。それに代えて、上記光源が、一次光源からの光によって照らされたときに第１の波長域の光を放射する再放射材料を含み、上記一次光源からの光の一部が、上記再放射媒体を吸収なしに通り抜けて上記発光スペクトルの第２の成分を提供してもよい。上記光源の再放射材料中に少なくとも１つのナノ蛍光体を使用することによって、対応するフィルタへの吸収を最小限にするようにそれぞれの発光波長を調整することが可能である。

上記再放射材料が２つ以上のナノ蛍光体を含む本発明の実施形態において、上記２つ以上のナノ蛍光体は互いに異なるタイプであってもよい。例えば、赤色のナノ蛍光体がＩｎＧａＰ量子ドットを含む一方、緑色のナノ蛍光体がＩｎＧａＮ量子ドットを含んでいてもよい。それに代えて、単一の材料系を用いて２つ以上のナノ蛍光体を設けることができる。例えば、ＩｎＧａＮの中のＩｎ濃度および／または量子ドットのサイズを変化させることによって、ＩｎＧａＮ量子ドットから再放射される光の波長を変化させることが可能である。

バックライトによって照らされる透過型表示パネルを有する従来のディスプレイの概略図である。 ＣＩＥ色度図を示す。 （ａ）および（ｂ）は、バックライトのスペクトル、カラーフィルタの透過スペクトル、ＮＴＳＣ比、および比較用のディスプレイに対する相対的な透過効率を示し、（ｃ）、（ｄ）、および（ｅ）は、本発明の様々な実施形態に係るディスプレイのためのバックライト・スペクトル、カラーフィルタ透過スペクトル、ＮＴＳＣ比および相対的な透過効率を示す。 本発明の実施形態に係るディスプレイの概略断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るディスプレイのためのバックライトのスペクトルを示し、（ｂ）は、本発明に係るディスプレイのカラーフィルタの透過スペクトルを示し、（ｃ）は、（ａ）のバックライトから（ｂ）のカラーフィルタを通しての光の透過を示し、（ｄ）は、ＣＩＥ色度図上にプロットした（ｃ）の結果を示す。 （ａ）は、本発明の他の実施形態のディスプレイのための光源を示し、（ｂ）は、図５（ａ）の実施形態のディスプレイのためのカバー・フィルタの透過スペクトルを示す。 （ａ）は、本発明の他の実施形態のディスプレイのための光源の概略図であり、（ｂ）は、本発明のこの実施形態における代替の光源の概略図であり、（ｃ）は、ＣＩＥ色度図上にプロットした表示を示す。 （ａ）は、本発明のさらなる実施形態に係るディスプレイ用カラーフィルタの透過スペクトルを示し、（ｂ）〜（ｄ）は、本発明のこの実施形態のために使用可能な光源を示す。 ＣＩＥ色度図上にプロットした、本発明のさらに他の実施形態に係るディスプレイを示す。 本発明のさらに他の実施形態に係るディスプレイの概略断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るディスプレイの概略図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るディスプレイの概略断面図である。 （ａ）は、本発明のさらに他の実施形態に係るディスプレイの概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の実施形態のディスプレイにおける１枚のフィルタの透過部分を示し、（ｃ）は、（ａ）の実施形態のディスプレイの光源の発光スペクトルを示す。

符号の説明

２ 画像表示パネル
６，６ａ，６ｂ，６ｃ 一次光源
７，７ａ，７ｂ，７ｃ 再放射材料
９Ｇ 緑色のカラーフィルタ（第１のフィルタ）
９Ｂ 青色のカラーフィルタ（第２のフィルタ）
９Ｒ 赤色のカラーフィルタ（第３のフィルタ）

Claims (32)

1. 光源と、該光源からの光路中に配置された画像表示パネルとを含むディスプレイであって、
   上記光源が、一次の波長範囲の光を放射するための一次光源と、該一次光源からの光によって照らされたときに上記一次の波長範囲と異なる波長範囲の光を再放射するための再放射材料とを含み、
   上記再放射材料が、上記一次光源からの光によって照らされたときに上記一次の波長範囲と異なる第１の波長範囲の光を再放射するための少なくとも１つの第１のナノ蛍光体材料を含み、
   上記画像表示パネルが、第１の狭透過帯域または第１の狭吸収帯域を有する第１のフィルタを含み、上記第１の狭透過帯域または第１の狭吸収帯域が、上記第１の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされているディスプレイ。
2. 上記再放射材料が、上記一次光源からの光によって照らされたときに、上記一次の波長範囲と異なり、かつ上記第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲の光を再放射するための第２のナノ蛍光体材料を含む請求項１記載のディスプレイ。
3. 上記画像表示パネルが、第２の狭透過帯域または第２の狭吸収帯域を有する第２のフィルタを含み、上記第２の狭透過帯域または第２の狭吸収帯域が、上記第２の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている請求項２記載のディスプレイ。
4. 上記再放射材料が、上記一次光源からの光によって照らされたときに、上記一次の波長範囲と異なり、上記第１の波長範囲と異なり、かつ上記第２の波長範囲と異なる第３の波長範囲の光を再放射するための第３のナノ蛍光体材料を含む請求項２または３に記載のディスプレイ。
5. 上記画像表示パネルが、第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域を有する第３のフィルタを含み、上記第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域が、上記第３の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている請求項４記載のディスプレイ。
6. 上記画像表示パネルが、第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域を有する第３のフィルタを含み、上記第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域が、第３の波長範囲をカバーし、上記第３の波長範囲が、上記第１の波長範囲とは異なり、かつ上記第２の波長範囲と異なる請求項３記載のディスプレイ。
7. 上記画像表示パネルが、第２のフィルタおよび第３のフィルタを含み、上記第２のフィルタが、第２の狭透過帯域または第２の狭吸収帯域を有し、上記第２の狭透過帯域または第２の狭吸収帯域が、第２の波長範囲をカバーし、上記第３のフィルタが、第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域を有し、上記第３の狭透過帯域または第３の狭吸収帯域が、第３の波長範囲をカバーし、
   上記第２の波長範囲が、上記第１の波長範囲と異なり、上記第３の波長範囲が、上記第１の波長範囲と異なり、かつ上記第２の波長範囲と異なる請求項１記載のディスプレイ。
8. 上記第１のフィルタが、上記第１の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている第１の狭吸収帯域を有し、上記第２および第３の波長範囲が、上記第１の狭吸収帯域に位置合わせされていない請求項５記載のディスプレイ
9. 上記第２のフィルタが、上記第２の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている第２の狭吸収帯域を有し、上記第１および第３の波長範囲が、上記第２の狭吸収帯域に位置合わせされていない請求項８記載のディスプレイ。
10. 上記第３のフィルタは、上記第３の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている第３の狭吸収帯域を有し、上記第１および第２の波長範囲が、上記第３の狭吸収帯域に位置合わせされていない請求項９記載のディスプレイ。
11. 上記第１の波長範囲が、可視スペクトルの緑色部分にある請求項１〜１０の何れか１項に記載のディスプレイ。
12. 請求項２、３、４、５、６、８、９、および１０の何れか１項、または、請求項２、３、４、５、６、８、９、および１０の何れか１項に従属する場合の請求項１１に記載のディスプレイであって、上記第２の波長範囲が、可視スペクトルの青色部分にあるディスプレイ。
13. 請求項４、または、請求項４に従属する場合の請求項５および８〜１２の何れか１項に記載のディスプレイであって、上記第３の波長範囲が、可視スペクトルの赤色部分にあるディスプレイ。
14. 上記一次の波長範囲が、紫外波長範囲内にある請求項１〜１３の何れか１項に記載のディスプレイ。
15. 上記第１の波長範囲が可視スペクトルの緑色部分にあり、上記第２の波長範囲が可視スペクトルの赤色部分にあり、上記一次の波長範囲が可視スペクトルの青色領域にある請求項２記載のディスプレイ。
16. 上記再放射材料が、一次光源からの光によって照らされたときに第４の波長範囲の光を再放射するための第４のナノ蛍光体材料をさらに含み、上記第４の波長範囲が、上記第１の波長範囲と異なり、上記第２の波長範囲と異なり、かつ上記第３の波長範囲と異なる請求項５記載のディスプレイ。
17. 上記画像表示パネルが、第４の狭透過帯域または第４の狭吸収帯域を有する第４のフィルタを含み、上記第４の狭透過帯域または第４の狭吸収帯域が、上記第４の波長範囲に位置合わせされているか、あるいは実質的に位置合わせされている請求項１６記載のディスプレイ。
18. 上記一次光源から光を受光するための導光体を含む請求項１〜１７の何れか１項に記載のディスプレイ。
19. 上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）が、上記導光体の光放出面上に配置されている請求項１８記載のディスプレイ。
20. 上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）が、上記導光体内に配置されている請求項１８記載のディスプレイ。
21. 上記光源が、第１の一次光源および第２の一次光源を含み、
    上記第１のナノ蛍光体材料が、上記第１の一次光源からの光によって照らされるように構成され、
    上記光源が、上記第２の一次光源からの光によって照らされるように構成された第２のナノ蛍光体材料をさらに含み、該第２のナノ蛍光体材料が、第２の一次光源からの光によって照らされたときに、上記第１の波長範囲と異なる第２の波長範囲の光を再放射するためのものである請求項１記載のディスプレイ。
22. 請求項２に直接的または間接的に従属する場合の請求項１９に記載のディスプレイであって、
    上記光源が、第３の一次光源と、該第３の一次光源からの光によって照らされるように構成された第３のナノ蛍光体材料とをさらに含み、該第３のナノ蛍光体材料が、上記第３の一次光源からの光によって照らされたときに、上記第１の波長範囲と異なり、かつ上記第２の波長範囲と異なる第３の波長範囲の光を再放射するためのものであるディスプレイ。
23. 上記複数の一次光源を互いに独立して駆動するためのコントローラを含む請求項２１または２２に記載のディスプレイ。
24. 上記第１のフィルタが、第５のナノ蛍光体材料を含む請求項１〜２３のいずれか１項に記載のディスプレイ。
25. 請求項３に従属する場合の請求項５、または、請求項３に従属し、かつ請求項５に従属する場合の請求項６〜２４の何れか１項に記載のディスプレイであって、
    上記第２のフィルタが、第６のナノ蛍光体材料を含み、上記第３のフィルタが、第７のナノ蛍光体材料を含むディスプレイ。
26. 上記フィルタ（フィルタが１つの場合）または各フィルタ（フィルタが複数の場合）の透過帯域または吸収帯域が、１００ｎｍ以下の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する請求項１〜２５の何れか１項に記載のディスプレイ。
27. 上記フィルタ（フィルタが１つの場合）または各フィルタ（フィルタが複数の場合）の透過帯域または吸収帯域が、８０ｎｍ以下の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する請求項２６記載のディスプレイ。
28. 上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）が、８０ｎｍ以下の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する請求項１〜２３の何れか１項に記載のディスプレイ。
29. 上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）が、６０ｎｍ以下の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する請求項２８記載のディスプレイ。
30. 上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）が、２００ｎｍ未満のサイズを持つナノ粒子を含む請求項１〜２９の何れか１項に記載のディスプレイ。
31. 上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）が、１ｎｍより大きいサイズを持つナノ粒子を含む請求項３０記載のディスプレイ。
32. 上記ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が１つの場合）または各ナノ蛍光体材料（ナノ蛍光体材料が複数の場合）が、コロイド状量子ドット、ナノロッド、ナノニードル、ナノスピンドル、フラーレン、ナノワイヤ、およびデンドリマーからなる群から選ばれるナノ粒子を含む請求項１〜３１のいずれか１項に記載のディスプレイ。

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