JP2016075838A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】量子ドットの劣化を抑制し、所望の発光色を有し、高輝度で発光スペクトルの半値幅が狭い長寿命の直下型バックライトユニットを備え、低コストで、薄型化、光の利用効率の向上、低消費電力化、色再現範囲の拡大が可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置１は、液晶パネル２と、液晶パネル２に光を照射する直下型バックライトユニット３と有する。直下型バックライトユニット３は、ＬＥＤ６が実装されたフレーム７と、ＬＥＤ３の上部に配置され、樹脂又は有機溶媒８中に分散された量子ドット９を内包する密閉部材１０と、密閉部材１０上に配置された第１偏光板１１と、フレーム７側に反射された光を液晶パネル２側に反射させる光リサイクル構造とを有し、液晶パネル２は、直下型バックライトユニット３側に配置された第２偏光板５を有し、第１偏光板１１の光透過軸方向と第２偏光板５の光透過軸方向とが一致している。
【選択図】図２

Description

本発明は、直下型バックライトユニットを用いた液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示装置に適用されるバックライトユニットとして、光源を導光板のエッジに配置し、導光板を介して、光源から出射された光を液晶パネルに入射させるエッジライト型バックライトユニットが知られている。

しかしながら、エッジライト型バックライトユニットは、導光板を用いる必要があるため、特に大型の液晶表示装置では重量が重くなるという問題がある。また、エッジライト型バックライトユニットは、光源を導光板のエッジに配置するため、液晶パネル周囲の額縁部分を広くとる必要があり、デザイン性が低下するという問題もある。

一方、上記のエッジライト型バックライトユニットに対し、光源を液晶パネルの裏面に配置し、光源から出射された光を各種光学フィルム（拡散シート、プリズムシート、レンズシート等）の組み合わせにより、拡散、集光して、液晶パネルに入射させる直下型バックライトユニットが知られている。

また、直下型バックライトユニットとして、複数の光源と光源に対応する複数の光学レンズとを備え、光学レンズのそれぞれが、凸形状を有する中心レンズ部と、凹形状を有して中心レンズ部の外側に形成された周辺レンズ部と、周辺レンズ部から延長された導光部とを含むバックライトアセンブリが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、直下型バックライトユニットは、光源を液晶パネルの裏面に配置するため、ディスプレイの厚みが厚くなるという問題がある。また、液晶表示装置に共通の問題として、光源から出射された光の多くが、液晶パネルの入射面（バックライトユニット側の面）に設けられた偏光板で吸収されるため、光の利用効率が低いという問題もある。

直下型バックライトユニットの厚みを薄くする手段として、高屈折率のレンズ材料を用いる手法が提案されているが、一般的な高屈折率材料は、屈折率が１．７程度であり、これ以上の改善を求める際には、高価な特殊材料を用いる必要がある。

また、液晶表示装置の光の利用効率を高める手段として、液晶パネルと直下型バックライトユニットとの間に偏光性光学フィルムを配置し、直下型バックライトユニットからの光のうちＰ波（入射面に平行な偏光成分波）を透過させるとともにＳ波（入射面に垂直な偏光成分波）を直下型バックライトユニット側に反射させ、直下型バックライトユニットの光源の周囲に配置された反射板によってＳ波を反射してリサイクルする構造が知られている。偏光性光学フィルムの例としては、屈折率の異なる多層薄膜からなるＤＢＥＦ（ＤＵＡＬ ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ ＥＮＨＡＮＣＥＭＥＮＴ ＦＩＬＭ）が挙げられる。

しかしながら、上記のような構成を有する液晶表示装置において、偏光性光学フィルムのサイズは、液晶パネルのサイズとほぼ同等にしなければならない。また、偏光性光学フィルムは、多層膜で形成されているため、特に大画面化した場合において、コストが高くなるという問題もある。また、偏光性光学フィルムのＳ波からＰ波への変換効率が１００％ではないので、低コストで更なる光利用効率を達成するには、新たなブレークスルーが必要な状況にある。

一般的に、直下型バックライトユニットに用いられる光源としては、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光灯）やＬＥＤ（発光ダイオード）などが知られているが、ＬＥＤは、他の光源に比べて消費電力が少なく且つ小型化も容易であるため、液晶表示装置の光源として適している。
一方、近年、有機ＥＬディスプレイの実用化に伴い、液晶表示装置の色再現性の向上が重要となってきている。液晶表示装置のカラー表示は、白色光源から放出された光をカラーフィルターによって一部の波長領域の光を吸収させることによって実現されている。液晶表示装置の色再現性を向上させるためには、カラーフィルターを透過する波長領域を狭くすることが有効であるが、その一方で光の利用効率が低下するという問題が生じる。この問題を解決するためには、光の三原色に対応する狭い波長範囲の光を光源から放出させ、さらにそれらの波長領域とカラーフィルターが透過する波長領域とを一致させることが必要である。
上記のような背景を受けて、最近では、ＬＥＤと量子ドット（ＱＤ）とを組み合わせたバックライトユニットが盛んに検討されるようになっている（例えば、特許文献２参照）。

量子ドットは、ＬＥＤからの光を励起源とし、励起源の波長よりも長い波長で発光させることができる。また、量子ドットは、種類やサイズを変えることで波長の調整が可能であると共に、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体に迫る高い量子効率を有する。そのため、量子ドットを用いることにより、所望の発光色を有し、高輝度且つ発光スペクトルの半値幅の狭いバックライトユニットを得ることができる。また、量子ドットを用いたバックライトユニットは、色再現範囲の広い液晶表示装置を製造することができる。

特許第４９５９９７１号公報 特開２０１３−５３９１７０号公報

しかしながら、量子ドットは、水分や酸素の存在下でＬＥＤからの光を受けると、短時間で劣化してしまうという問題がある。また、量子ドットが、励起源のＬＥＤの近傍に存在する場合、高光量及び高温の環境下で量子ドットの劣化が加速する。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、量子ドットの劣化を抑制し、所望の発光色を有し、高輝度で発光スペクトルの半値幅が狭い長寿命の直下型バックライトユニットを備えており、しかも低コストで、薄型化、光の利用効率の向上、低消費電力化、色再現範囲の拡大が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射する直下型バックライトユニットと有する液晶表示装置であって、
前記直下型バックライトユニットは、
ＬＥＤが実装されたフレームと、
前記ＬＥＤの上部に配置され、樹脂又は有機溶媒中に分散された量子ドットを内包する密閉部材と、
前記密閉部材上に配置された第１偏光板と、
前記フレーム側に反射された光を前記液晶パネル側に反射させる光リサイクル構造と
を有し、
前記液晶パネルは、前記直下型バックライトユニット側に配置された第２偏光板を有し、
前記第１偏光板の光透過軸方向と前記第２偏光板の光透過軸方向とが一致していることを特徴とする液晶表示装置である。

本発明によれば、量子ドットの劣化を抑制し、所望の発光色を有し、高輝度で発光スペクトルの半値幅が狭い長寿命の直下型バックライトユニットを備えており、しかも低コストで、薄型化、光の利用効率の向上、低消費電力化、色再現範囲の拡大が可能な液晶表示装置を提供することができる。

本発明の液晶表示装置を示す断面模式図である。 図１の液晶表示装置の要部（ａ）を示す拡大断面図である。 ガラスセルの断面模式図である。 図１の液晶表示装置の要部（ａ）を示す別の拡大断面図である。 図１の液晶表示装置の要部（ａ）を示す別の拡大断面図である。

以下、本発明の液晶表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。なお、各図において同一又は相当する部分については、同一符号を付して説明する。
図１は、本発明の液晶表示装置を示す断面模式図である。図１において、本発明の液晶表示装置１は、液晶パネル２と、液晶パネル２に光を照射する直下型バックライトユニット３とから構成されている。直下型バックライトユニット３は、液晶パネル２に対向して設けられている。なお、図１では、直下型バックライトユニット３が、５つの光源（ＬＥＤ）を有する例を示しているが、光源の数は特に限定されず、製造する液晶表示装置の大きさに応じて適宜調整することができる。

図２は、図１の液晶表示装置の要部（ａ）を示す拡大断面図である。図２において、液晶パネル２は、液晶層４と、液晶層４の直下型バックライトユニット３側に配置された第２偏光板５とを有している。第２偏光板５は、特定の振動方向の光のみを透過させることができる。なお、図２の液晶パネル２では、液晶層４及び第２偏光板５以外の構成について示していないが、複数の基板や第２偏光板５とは別の偏光板などの当該技術分野において公知の構成を有していてもよい。

直下型バックライトユニット３は、ＬＥＤ６が実装されたフレーム７と、ＬＥＤ６の上部に配置され、樹脂或いは有機溶媒８中に分散された量子ドット９を内包する密閉部材１０と、密閉部材１０上に配置された第１偏光板１１とを有する。また、必須ではないが、直下型バックライトユニット３は、第１偏光板１１上に配置された基板１２と、基板１２上に配置されたレンズ１３とをさらに有することができる。

フレーム７としては、ＬＥＤ６を実装することが可能なものであれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
フレーム７の材質としては、特に限定されないが、ポリカーボネート、ポリフタルアミド、ナイロン（登録商標）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ＰＣ（ポリカーボネート）／ＡＢＳアロイなどの樹脂を用いることができる。
フレーム７の形状としては、特に限定されないが、凹部を有することが好ましい。特に、上部直径が下部直径よりも大きく且つ側面が傾斜した凹部を形成することにより、発光効率を高めることができる。このような形状を有するフレーム７は、射出成形などの当該技術分野において公知の方法を用いて作製することができる。

フレーム７に実装されるＬＥＤ６としては、特に限定されず、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤなどの当該技術分野において公知のものを用いることができる。その中でも、ＬＥＤ６からの光と量子ドット９からの光との組み合わせによって白色光を実現する場合、ＬＥＤ６は青色ＬＥＤであることが好ましい。なお、図示していないが、ＬＥＤ６は、リード電極などに接続されており、リード電極からの電気的な信号の印加によって光を発生させることができる。

ＬＥＤ６の上部に配置された密閉部材１０は、樹脂又は有機溶媒８中に分散された量子ドット９を内包する。
密閉部材１０としては、特に限定されず、ガラスや樹脂などから作製された容器であることが好ましい。その中でも、密閉部材１０は、水分や酸素を防止する効果に優れるガラスセルが好ましい。
ここで、本明細書において「ガラスセル」とは、量子ドット９を分散した樹脂又は有機溶媒８を層状に充填することが可能な内部空間を有するガラス製の部材を意味する。具体的には、ガラスセルは、少なくとも２つのガラス板を有し、２つのガラス板の間に層状の内部空間が形成された構造を有する。例えば、ガラスセルは、図３に示すような、２つのガラス板１０がガラス壁１１を介して間隔をおいて対向した構造を有する。なお、ガラス板１０は、平面状に限定されず、曲面状であってもよい。

また、本明細書において「量子ドット９」とは、量子力学に従う独特の光学特性を有するナノスケールの材料であり、粒子径が一般に１ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜５０ｎｍ、より好ましくは１ｎｍ〜２０ｎｍの非常に小さな半導体粒子のことを意味する。量子ドット９は、バンドキャップ（価電子帯及び伝導帯のエネルギー差）よりも大きなエネルギーの光子を吸収し、その粒子径に応じた波長の光を放出する。したがって、量子ドット９は、一定以下の波長の光を吸収する性質を持ち、粒子径を制御することで様々な波長の光を発生させることができる。

量子ドット９は、１種以上の半導体材料を一般に含む。半導体材料としては、特に限定されないが、第ＩＶ族元素、第ＩＩ−ＶＩ族化合物、第ＩＩ−Ｖ族化合物、第ＩＩＩ−ＶＩ族化合物、第ＩＩＩ−Ｖ族化合物、第ＩＶ−ＶＩ族化合物、第Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族化合物、第ＩＩ−ＩＶ−ＶＩ族化合物、第ＩＩ−ＩＶ−Ｖ族化合物などが挙げられる。具体的には、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｅ、ＧａＳｂ、ＨｇＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、Ａ１Ｎ、Ａ１Ｐ、ＡｌＳｂ、ＴＩＮ、ＴＩＰ、ＴＩＡｓ、ＴＩＳｂ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、Ｇｅ、Ｓｉなどを用いることができる。

また、量子ドット９は、１つ以上の半導体材料を含むコアと、１つ以上の半導体材料を含むシェルとからなるコアシェル型構造を有していてもよい。具体的には、コアとしてＣｄＳｅ、シェルとしてＣｄＺｎＳを有する量子ドット９（赤色発光）、コアとしてＣｄＺｎＳｅ、シェルとしてＣｄＺｎＳを有する量子ドット９（緑色発光）、コアとしてＣｄＳ、シェルとしてＣｄＺｎＳを有する量子ドット９（青色発光）などを用いることができる。

図２及び３では、球状の量子ドット９の例を示したが、量子ドット９の形状は、球状に限定されることはなく、棒状、板状などの様々な形状であってもよい。

上記のような特徴を有する量子ドット９は、当該技術分野において公知であり、公知の方法に準じて製造することができる。

量子ドット９の分散に用いられる樹脂としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。その中でも、量子ドット９の分散性及び水分や酸素バリア性などの特性に優れたエポキシ樹脂、ユリア樹脂及びシリコーン樹脂が好ましい。
量子ドット９の分散に用いられる有機溶媒としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。有機溶媒としては、量子ドット９の分散性が良い高沸点（沸点が好ましくは１００℃以上）の有機溶媒であることが好ましい。有機溶媒の例としては、トルエン、スチレン、キシレンなどが挙げられる。

樹脂又は有機溶媒８中に分散された量子ドット９を内包する密閉容器１０の形状は、フレーム７の凹部の形状に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。具体的には、密閉容器１０は、フレーム７の凹部（開口部）の形状に対応する構造を有することが好ましい。

また、密閉容器１０は、ＬＥＤ６と直接接していないことが好ましい。ＬＥＤ６の表面温度がかなりの高温となるため、密閉容器１０をＬＥＤ６から離して配置することにより、ＬＥＤ６から生じる熱による量子ドット９の劣化に起因する蛍光効率の低下を抑制することができる。

密閉容器１０をＬＥＤ６から離して配置する場合、図２に示すように、ＬＥＤ６と密閉容器１０との間にスペース１４を設ければよい。
また、密閉容器１０は、図２に示すようにフレーム７の凹部の内部に配置されるが、図４に示すようにフレーム７の凹部の上部に配置されていてもよい。

密閉容器１０では、ＬＥＤ６からの光を量子ドット９が吸収し、量子ドット９が励起される結果として、ＬＥＤ６からの光よりも長い波長の光を生じる。したがって、ＬＥＤ６の種類及び量子ドットの種類及び数を制御することにより、所望の発光色を実現することができる。特に、白色光を実現する場合、ＬＥＤ６が青色ＬＥＤであり、且つ量子ドット９が、青色光によって励起されて（青色光を吸収して）５１０〜６１０ｎｍ、好ましくは５２０ｎｍ〜５８０ｎｍにピーク中心波長を有する第１の量子ドットと、青色光によって励起されて（青色光を吸収して）６００〜７００ｎｍ、好ましくは６１０ｎｍ〜６８０ｎｍにピーク中心波長を有する第２の量子ドットとを含むことが好ましい。このような構成とすることにより、青色ＬＥＤからの青色光と、第１の量子ドットからの緑色光と、第２の量子ドットからの赤色光との組み合わせで白色光を実現することができる。

密閉容器１０とＬＥＤ６との間に形成されるスペース１４は、空気のままであっても構わないが、窒素などの不活性ガスや封止樹脂で充填してもよい。封止樹脂としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。また、封止樹脂として、量子ドット９の分散に用いられる樹脂と同じものを用いてもよい。
また、粒子を分散させた封止樹脂をスペース１４に充填してもよい。微粒子を分散させた封止樹脂を用いることにより、ＬＥＤ６からの光を分散させることができるため、量子ドット９に均一に光が照射され、量子ドット９からの均一な発光を実現することができる。粒子としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。

密閉容器１０上に配置される第１偏光板１１は、特定の振動方向の光のみを透過させる。
第１偏光板１１は、反射性の偏光板であることが好ましい。反射性の偏光板を用いることにより、反射性の偏光板に入射する光のうちＰ波のみを通過させるとともにＳ波を反射させることができる。
反射性の偏光板としては、一般に、光学スリットが形成された金属板を用いることができる。本発明において好ましい反射性の偏光板としては、ワイヤグリッド偏光板である。ワイヤグリッド偏光板は、金属配線が例えば５０〜１００ｎｍピッチで並べられた偏光板であり、金属配線と垂直方向に振動する光（Ｐ波）を透過させるとともに、金属配線と平行な方向に振動する光（Ｓ波）を反射させる。また、ワイヤグリッド偏光板は、耐熱性が高いため、高温に曝されるＬＥＤ６の近傍における使用に最適である。

第１偏光板１１は、直下型バックライトユニット３に配置される各ＬＥＤ６に対応して設けられる。具体的には、第１偏光板１１は、ＬＥＤ６の個数分だけ設けられる。また、第１偏光板１１のサイズは、特に限定されないが、ＬＥＤ６、密閉容器１０及びレンズ１３の大きさにあわせて調整すればよい。なお、従来の直下型バックライトユニットでは、液晶パネルのサイズとほぼ同等のサイズのＤＢＥＦや反射板を用いる必要があるためにコストが高くなるのに対して、この本発明では、第１偏光板１１をＬＥＤ６などの大きさに合わせて設けることができるため、コストを削減することができる。

第１偏光板１１として反射性の偏光板を用いる場合、反射性のフレーム７とするか、又はＬＥＤ６が実装される側のフレーム７の表面に反射板を設けることにより、光リサイクル構造を形成することができる。反射性のフレーム７としては、特に限定されないが、例えば、反射率の高い樹脂材料などを用いて形成することができる。また、フレーム７の表面に配置される反射板としては、特に限定されないが、反射率の高い金属板などを用いることができる。

ＬＥＤ６及び密閉容器１０中の量子ドット９からの光のうち、Ｐ波は第１偏光板１１を透過する一方、Ｓ波は第１偏光板１１によってＬＥＤ６側に反射される。この反射した光を反射性のフレーム７又はＬＥＤ６が実装される側のフレーム７の表面に反射板によって、第１偏光板１１側に反射させる。反射の際、偏光状態が変化するため、反射を繰り返すことにより、１００％に近い効率で第１偏光板１１を透過することが可能なＰ波に変換させることができる。

或いは、第１偏光板１１として吸収型の偏光板を用いてもよい。第１偏光板１１として吸収型の偏光板を用いる場合、図５に示すように、第１偏光板１１と密閉容器１０との間に偏光性光学フィルム１５が配置される。偏光性光学フィルム１５としては、特に限定されないが、例えば、ＤＢＥＦなどの屈折率の異なる多層薄膜構造を有するフィルムを用いることができる。偏光性光学フィルム１５は、反射性の偏光板と同様に、入射された光のうちＰ波を透過させとともにＳ波を反射させることができる。そのため、偏光性光学フィルム１５と反射性のフレーム７又は反射板との間で光リサイクル構造が形成される。
また、第１偏光板１１として吸収型の偏光板を用いる場合、吸収型の偏光板の光透過軸方向と、偏光性光学フィルム１５の光透過軸方向とを一致させることが好ましい。このようにすることにより、偏光性光学フィルム１５を透過した光が、吸収型の偏光板に吸収されることなく全て透過するため、反射性の偏光板と同様の効果を得ることができる。

第１偏光板１１の光透過軸方向は、液晶パネル２の第２偏光板５の光透過軸方向と一致させる。このように光透過軸方向を一致させることにより、第１偏光板１１を透過した光の全てを第２偏光板５においても透過させることが可能となる。そのため、光の利用効率を高めるとともに、消費電力を低減することができる。
第２偏光板５としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。また、第２偏光板５として、第１偏光板１１と同じものを用いてもよい。

フレーム７の外側表面（ＬＥＤ６が実装される面と反対の面）には、必要に応じて、ＬＥＤ６で発生した熱を放熱するための放熱板（図示せず）などが設けられていてもよい。

基板１２としては、直下型バックライトユニット３を支持することができ且つ光透過性に優れるものであれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。基板１２の例としては、ガラスや透明樹脂などが挙げられる。

一般に、直下型バックライトユニット３では、複数のＬＥＤ６を液晶パネル２の下部に配置するので、ＬＥＤ６の数が多くなる。また、ＬＥＤ６の数を削減するためには、ＬＥＤ６からの光を拡散させるために、ＬＥＤ６から液晶パネル２までの間に、一定の距離をとる必要があり、エッジライト型バックライトユニットを用いた場合と比較して、液晶表示装置１の厚みが厚くなる傾向にある。

本発明では、ＬＥＤ６の数を削減するとともに液晶表示装置１を薄型化する観点から、第１偏光板１１上に屈折率の高いレンズ１３を配置することが好ましい。ただし、一般的な高屈折率材料は、屈折率が１．７程度であり、これ以上の改善を求める際には、高価な材料を用いる必要がある。

そこで、本発明では、比較的低コストで高屈折率なレンズ１３を形成する観点から、一軸配向した液晶性樹脂材料、例えば、ビス−ビフェニル−ジアセチレン系材料、ジナフチル−ジアセチレン系材料などから構成されるレンズ１３を用いることが特に好ましい。

レンズ１３を構成する液晶性樹脂材料の一軸配向は、特に限定されないが、ラビング法、光配向法、ズリ（せん断）を与える方法、又は磁場配向による方法などを用いて実現することができる。また、一軸配向した液晶材料の代わりに、一軸配向した結晶材料を用いてもよい。

液晶樹脂材料を用いたレンズ１３は、液晶樹脂材料の長手方向の屈折率ｎｅと短手方向の屈折率ｎｏとの差Δｎが０．４程度と大きく、屈折率ｎｅは２．０程度の高い値を示す。そのため、液晶樹脂材料の長手方向の屈折率ｎｅを利用することにより、比較的低コストで高屈折率なレンズを作製することができ、ＬＥＤ６の数を削減するとともに、液晶表示装置１を薄型化することができる。

液晶樹脂材料を用いたレンズ１３の光軸（屈折率ｎｅを示す方向）は、第１偏光板１１の光透過軸方向及び液晶パネル２の第２偏光板５の光透過軸方向と一致させることが好ましい。このように構成することで、第１偏光板１１を透過した光が、屈折率ｎｅを示す方向と平行に入射するので、屈折率ｎｅで屈折されて第２偏光板５を透過させることが可能になる。

上記のような構成を有する本発明の液晶表示装置１によれば、量子ドット９を樹脂又は有機溶媒８中に分散して密閉部材１０に内包しているため、量子ドット９の劣化を抑制することができ、所望の発光色を有し、高輝度で発光スペクトルの半値幅が狭い長寿命の直下型バックライトユニット３を得ることができる。また、この直下型バックライトユニット３は、上記のような構成とすることにより、薄型化が可能であると同時に、エッジライト型バックライトユニットのように液晶パネルの周辺にＬＥＤを配置するためのスペースを確保する必要がなく、導光板も不要であるため、高温や吸湿による導光板の膨張を考慮する必要がなく、超狭額縁化が容易に実現でき、デザイン性を向上させることができる。さらに、この直下型バックライトユニット３と液晶パネル２とを組み合わせることにより、光の利用効率の向上、低消費電力化、色再現範囲の拡大が可能な液晶表示装置１を得ることができる。

以下、実施例及び比較例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
図２の構造を有する直下型バックライトユニットを作製した。この直下型バックライトユニットでは、ＬＥＤとして青色ＬＥＤ、量子ドットとして青色光によって励起されて（青色光を吸収して）緑色光を発光する第１の量子ドット及び赤色光を発光する第２の量子ドットが混合されたものを用いた。また、量子ドットを分散させる樹脂としてシリコーン樹脂を用いた。なお、第１の量子ドットと第２の量子ドットは、青色ＬＥＤからの青色光と、第１の量子ドットからの緑色光と、第２の量子ドットからの赤色光との組み合わせで白色光となるような割合で混合されている。
次に、得られた直下型バックライトユニットについて信頼性試験を行った。信頼性試験は、温度６０℃、相対湿度９０％の条件に設定された恒温恒湿槽内に直下型バックライトユニットを設置し、ＬＥＤに２０ｍＡの電流を流し、１０２６時間点灯させ、その際のＬＥＤの全光束及び色度の変化を測定することにより行われた。その結果、初期値に対する１０２６時間後の全光束の変化は＋１％、色度の変化はＣｘが−０．０１２、Ｃｙは−０．００１であった。
また、液晶表示装置の光源として、上記のＬＥＤパッケージ、及び蛍光体としてＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を用いた比較用のＬＥＤパッケージを備えた液晶表示装置において色再現性の評価を行った。なお、２種類の液晶表示装置は、光源が異なることを除き、他の構成は全く同じである。測定の結果、光源としてＹＡＧ蛍光体を用いたＬＥＤパッケージを備えた液晶表示装置の色再現範囲がＮＴＳＣ比で約７２％であったのに対し、上記ＬＥＤパッケージを備えた液晶表示装置の色再現範囲はＮＴＳＣ比で約９６％であった。上記の結果は、サイドエッジ型のバックライトでの試験結果であるが、色再現性拡大については、直下型バックライトにおいても同様の効果が期待できる。

（比較例１）
密閉容器１０の上部のガラス板を除いたものを用いたこと以外は実施例１と同様の構造を有するＬＥＤパッケージを作製した。
次に、得られた直下型バックライトユニットについて信頼性試験を行った。信頼性試験は、温度６０℃、相対湿度９０％の条件に設定された恒温恒湿槽内に直下型バックライトユニットを設置し、ＬＥＤに２０ｍＡの電流を流し、１０１０時間点灯させ、実施例１と同様にその際のＬＥＤの全光束及び色度の変化を測定することにより行われた。その結果、初期値に対する１０１０時間後の全光束の変化は−８％で、色度の変化はＣｘが−０．０７５、Ｃｙは−０．１１７であった。

実施例１の結果と比較例１の結果とを対比すると、実施例１の直下型バックライトユニットは、比較例１の直下型バックライトユニットに比べて、全光束及び色度の変化が大幅に低減された。
以上の結果からわかるように、本発明によれば、量子ドットの劣化を抑制し、所望の発光色を有し、高輝度で発光スペクトルの半値幅が狭い長寿命の直下型バックライトユニットを備えており、しかも低コストで、薄型化、光の利用効率の向上、低消費電力化、色再現範囲の拡大が可能な液晶表示装置を提供することができる。

１ 液晶表示装置、２ 液晶パネル、３ 直下型バックライトユニット、４ 液晶層、５ 第２偏光板、６ ＬＥＤ、７ フレーム、８ 樹脂又は有機溶媒、９ 量子ドット、１０ 密閉部材、１１ 第１偏光板、１２ 基板、１３ レンズ、１４ スペース、１５ 偏光性光学フィルム。

Claims (13)

1. 液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射する直下型バックライトユニットと有する液晶表示装置であって、
   前記直下型バックライトユニットは、
   ＬＥＤが実装されたフレームと、
   前記ＬＥＤの上部に配置され、樹脂又は有機溶媒中に分散された量子ドットを内包する密閉部材と、
   前記密閉部材上に配置された第１偏光板と、
   前記フレーム側に反射された光を前記液晶パネル側に反射させる光リサイクル構造と
   を有し、
   前記液晶パネルは、前記直下型バックライトユニット側に配置された第２偏光板を有し、
   前記第１偏光板の光透過軸方向と前記第２偏光板の光透過軸方向とが一致していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記密閉部材がガラスセルであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記密閉部材は、前記ＬＥＤと直接接触していないことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記量子ドットは、発光波長が異なる２種以上の量子ドットであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
5. 前記ＬＥＤは青色光を放出し、且つ前記量子ドットは、前記青色光によって励起されて５１０〜６１０ｎｍにピーク中心波長を有する第１の量子ドットと、前記青色光によって励起されて６００〜７００ｎｍにピーク中心波長を有する第２の量子ドットとを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 前記量子ドットが分散される前記樹脂が、エポキシ樹脂、ユリア樹脂及びシリコーン樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１偏光板が、反射性の偏光板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
8. 前記反射性の偏光板が、ワイヤグリッド偏光板であることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記第１偏光板が、吸収型の偏光板であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
10. 前記吸収型の偏光板と前記密閉部材との間に偏光性光学フィルムが配置され、前記吸収型の偏光板の光透過軸方向と前記偏光性光学フィルムの光透過軸方向とが一致していることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１偏光板上にレンズが設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
12. 前記フレームが、反射性のフレームであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
13. 前記ＬＥＤが実装される側の前記フレームの表面に反射板が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

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