(57)【要約】【課題】優れた正面コントラスト比を有する蛍光励起型の表示装置を提供する。【解決手段】本発明の表示装置１は、バックライト２と、液晶光変調素子６と、液晶光変調素子６を透過した光を吸収し、バックライト２から射出された光の波長域とは異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体層８と、バックライト２と液晶光変調素子６との間、液晶光変調素子６と蛍光体層８との間の少なくとも一方に設けられ、バックライト２から射出された光のうち、コントラスト比が相対的に低い方位角方向の光を選択的にカットする遮光フィルター４０と、を備えている。【選択図】図１
2014010398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光スペクトルにおける４９０ｎｍ以下の波長域内に少なくとも一つのピーク波長を有する光を射出する光源と、
入射側偏光板と射出側偏光板と垂直配向モードの液晶層とを含み、前記液晶層の配向状態を電気的に制御することで前記光源から射出された光の透過光量を変調する液晶光変調素子と、
前記液晶光変調素子を透過した光を吸収し、前記光源から射出された光の波長域とは異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体と、
前記光源と前記液晶光変調素子との間、前記液晶光変調素子と前記蛍光体との間の少なくとも一方に設けられ、前記光源から射出された光のうち、前記液晶光変調素子を法線方向から見たときにコントラスト比が相対的に低い方位角方向の光を選択的にカットする遮光フィルターと、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記入射側偏光板もしくは前記射出側偏光板の光軸が、０°−１８０°方向もしくは９０°−２７０°方向に配置され、
前記コントラスト比が相対的に低い方位角方向が、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向であ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】
前記遮光フィルターが、光入射側から順に配置された第１偏光板と、位相差板と、第２偏光板と、で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記遮光フィルターを複数備えたことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の遮光フィルターが、前記光源と前記液晶光変調素子との間、前記液晶光変調素子と前記蛍光体との間のいずれか一方に配置され、
前記複数の遮光フィルターを構成する第１遮光フィルターの前記第２偏光板と第２遮光フィルターの前記第１偏光板とが、１枚の共通の偏光板であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記位相差板が、ポジティブＡプレートで構成されたことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１偏光板と前記第２偏光板との配置がクロスニコルであり、
前記第１偏光板および前記第２偏光板の光軸と前記位相差板の光軸とが略４５°の角度をなし、
前記位相差板のＮＺ係数が略１であり、
前記位相差板の面内位相差をＲ０、前記光源から射出された光の波長をλとしたとき、
Ｒ０＝λ／２＋ｎλ（ｎ：自然数（１，２，３，…））の条件を満たすことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第１偏光板と前記第２偏光板との配置がパラレルニコルであり、
前記第１偏光板および前記第２偏光板の光軸と前記位相差板の光軸とが略４５°の角度をなし、
前記位相差板のＮＺ係数が略１であり、
前記位相差板の面内位相差をＲ０、前記光源から射出された光の波長をλとしたとき、
Ｒ０＝λ＋ｎλ（ｎ：自然数（１，２，３，…））の条件を満たすことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項９】
前記位相差板が、ネガティブＣプレートで構成されたことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１偏光板と前記第２偏光板との配置がパラレルニコルであることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記位相差板が、２軸位相差板で構成されたことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第１偏光板および前記第２偏光板の光軸と前記位相差板の光軸とが、略０°もしくは略９０°の角度をなすことを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第１偏光板および前記第２偏光板のいずれか一方が、反射型偏光板で構成されたことを特徴とする請求項３ないし１２のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線、紫外線、青色光等のエネルギー線によって蛍光体を励起させ、蛍光発光させた光を用いて表示を行う表示装置が従来から知られている。一例として、液晶パネルに蛍光体を組み合わせた形の表示装置が下記の特許文献１に開示されている。この表示装置では、通常の液晶表示装置に用いられるカラーフィルターに代えて、液晶パネルの観察者側に蛍光体層が備えられている。液晶パネルを透過した光は蛍光体層に入射し、蛍光体を励起させる。このとき、蛍光体で発光が生じ、蛍光による表示が行われる。以下、本明細書では、この種の表示装置を蛍光励起型液晶表示装置と称することもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３４２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蛍光励起型液晶表示装置は、コントラスト視野角が広く、色変化の少ないディスプレイとして期待されている。その反面、蛍光励起型液晶表示装置は、画面の正面方向から見たコントラスト比、いわゆる正面コントラスト比が低い、という問題を有している。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、優れた正面コントラスト比を有する蛍光励起型の表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の一実施態様の表示装置は、発光スペクトルにおける４９０ｎｍ以下の波長域内に少なくとも一つのピーク波長を有する光を射出する光源と、入射側偏光板と射出側偏光板と垂直配向モードの液晶層とを含み、前記液晶層の配向状態を電気的に制御することで前記光源から射出された光の透過光量を変調する液晶光変調素子と、前記液晶光変調素子を透過した光を吸収し、前記光源から射出された光の波長域とは異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体と、前記光源と前記液晶光変調素子との間、前記液晶光変調素子と前記蛍光体との間の少なくとも一方に設けられ、前記光源から射出された光のうち、前記液晶光変調素子を法線方向から見たときにコントラスト比が相対的に低い方位角方向の光を選択的にカットする遮光フィルターと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記入射側偏光板もしくは前記射出側偏光板の光軸が、０°−１８０°方向もしくは９０°−２７０°方向に配置され、前記コントラスト比が相対的に低い方位角方向が、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記遮光フィルターが、光入射側から順に配置された第１偏光板と、位相差板と、第２偏光板と、で構成されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記遮光フィルターを複数備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記複数の遮光フィルターが、前記光源と前記液晶光変調素子との間、前記液晶光変調素子と前記蛍光体との間のいずれか一方に配置され、前記複数の遮光フィルターを構成する第１遮光フィルターの前記第２偏光板と第２遮光フィルターの前記第１偏光板とが、１枚の共通の偏光板であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記位相差板が、ポジティブＡプレートで構成されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記第１偏光板と前記第２偏光板との配置がクロスニコルであり、前記第１偏光板および前記第２偏光板の光軸と前記位相差板の光軸とが略４５°の角度をなし、前記位相差板のＮＺ係数が略１であり、前記位相差板の面内位相差をＲ０、前記光源から射出された光の波長をλとしたとき、Ｒ０＝λ／２＋ｎλ（ｎ：自然数（１，２，３，…））の条件を満たすことを特徴とする。
【００１３】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記第１偏光板と前記第２偏光板との配置がパラレルニコルであり、前記第１偏光板および前記第２偏光板の光軸と前記位相差板の光軸とが略４５°の角度をなし、前記位相差板のＮＺ係数が略１であり、前記位相差板の面内位相差をＲ０、前記光源から射出された光の波長をλとしたとき、Ｒ０＝λ＋ｎλ（ｎ：自然数（１，２，３，…））の条件を満たすことを特徴とする。
【００１４】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記位相差板が、ネガティブＣプレートで構成されたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記第１偏光板と前記第２偏光板との配置がパラレルニコルであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記位相差板が、２軸位相差板で構成されたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記第１偏光板および前記第２偏光板の光軸と前記位相差板の光軸とが、略０°もしくは略９０°の角度をなすことを特徴とする。
【００１８】
本発明の一実施態様の表示装置は、前記第１偏光板および前記第２偏光板のいずれか一方が、反射型偏光板で構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、優れた正面コントラスト比を有する蛍光励起型の表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図２】表示装置に用いる液晶パネルを示す断面図である。
【図３】表示装置に用いるバックライトの断面図である。
【図４】本実施形態の液晶光変調素子のコントラスト比分布を示す図である。
【図５】（Ａ）本実施形態のバックライトの配光分布を示す図、（Ｂ）（Ａ）のＸ１−Ｘ２線に沿う配光分布において極角−強度の関係を示すグラフである。
【図６】（Ａ）課題を解決するのに必要なバックライトの配光分布を示す図、（Ｂ）（Ａ）のＸ１−Ｘ２線に沿う配光分布において極角−強度の関係を示すグラフである。
【図７】本実施形態の位相差板の屈折率楕円体を示す図である。
【図８】本実施形態の遮光フィルターの作用を説明するための図である。
【図９】本実施形態の位相差板の面内位相差と正面透過強度との関係を示すグラフである。
【図１０】（Ａ）〜（Ｅ）位相差板の面内位相差を変化させたときの遮光フィルターを透過する光の輝度分布（透過率分布）を示す図である。
【図１１】図１０のＸ１−Ｘ２線に沿う透過率分布において極角−透過率の関係を示すグラフである。
【図１２】第２実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図１３】本実施形態の遮光フィルターを透過する光の輝度分布（透過率分布）を示す図である。
【図１４】図１３のＸ１−Ｘ２線に沿う透過率分布において極角−透過率の関係を示すグラフである。
【図１５】正面コントラスト比のシミュレーションに用いた比較例１〜２、実施例１〜５の表示装置の構成を示す図である。
【図１６】図１５に示した表示装置の正面コントラスト比を比較した図である。
【図１７】第３実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図１８】本実施形態の遮光フィルターの作用を説明するための図である。
【図１９】本実施形態の位相差板の面内位相差と正面透過強度との関係を示すグラフである。
【図２０】（Ａ）〜（Ｅ）位相差板の面内位相差を変化させたときの遮光フィルターを透過する光の輝度分布（透過率分布）を示す図である。
【図２１】図２０のＸ１−Ｘ２線に沿う透過率分布において極角−透過率の関係を示すグラフである。
【図２２】第４実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図２３】正面コントラスト比のシミュレーションに用いた比較例１〜２、実施例６〜１０の表示装置の構成を示す図である。
【図２４】図２３に示した表示装置の正面コントラスト比を比較した図である。
【図２５】第５実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図２６】第６実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図２７】第７実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図２８】第８実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図２９】第９実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図３０】第１０実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図３１】第１１実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図３２】本実施形態の位相差板の屈折率楕円体を示す図である。
【図３３】（Ａ）〜（Ｅ）位相差板の面内位相差を変化させたときの遮光フィルターを透過する光の輝度分布（透過率分布）を示す図である。
【図３４】図３３のＸ１−Ｘ２線に沿う透過率分布において極角−透過率の関係を示すグラフである。
【図３５】第１２実施形態の表示装置を示す概略構成図である。
【図３６】正面コントラスト比のシミュレーションに用いた比較例１〜２、実施例１１〜１５の表示装置の構成を示す図である。
【図３７】図３６に示した表示装置の正面コントラスト比を比較した図である。
【図３８】（Ａ）〜（Ｅ）第１実施形態の遮光フィルターに波長５５０ｎｍの光を入射させた場合、位相差板の面内位相差を変化させたときの遮光フィルターを透過する光の輝度分布（透過率分布）を示す図である。
【図３９】図３８のＸ１−Ｘ２線に沿う透過率分布において極角−透過率の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図１１を用いて説明する。
本実施形態の表示装置は、１組の遮光フィルターを備えた蛍光励起型液晶表示装置の一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２２】
図１は、本実施形態の表示装置１を斜め上方（視認側）から見た斜視図である。
本実施形態の表示装置１は、図１に示すように、バックライト２（光源）と、第１偏光板３と、位相差板４と、第２偏光板５と、液晶光変調素子６と、第３偏光板７と、蛍光体層８と、を備えている。図１では、液晶光変調素子６のうち、ＴＦＴ基板９、カラーフィルター基板１０と液晶層１１のみを図示しているが、その詳細な構造については後述する。
【００２３】
観察者は、蛍光体層８が配置された図１の表示装置１の上側から表示を見ることになる。以下の説明では、蛍光体層８が配置された側を視認側と称し、バックライト２が配置された側を背面側と称する。また、以下の説明において、ｘ軸は表示装置１の画面の水平方向、ｙ軸は表示装置１の画面の垂直方向、ｚ軸は表示装置１の厚さ方向、と定義する。
【００２４】
本実施形態の表示装置１においては、互いに異なる色の表示を行う３つのドットが隣り合うように配置されている。３つのドットは、赤色光による表示を行う赤色ドットＤＲ、緑色光による表示を行う緑色ドットＤＧ、および青色光による表示を行う青色ドットＤＢ、である。表示の最小単位である１つの画素は、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧ、および青色ドットＤＢの３つのドットで構成される。図１では、１個の画素に対応する部分のみを図示するが、実際の表示装置１は多数の画素を有している。
【００２５】
バックライト２は、４５０ｎｍにピーク波長を有する青色光を射出する。バックライト２から射出された青色光は、液晶光変調素子６のドット毎に透過量が変調される。液晶光変調素子６によって透過量が変調された青色光は、蛍光体層８に入射し、Ｒ，Ｇの各蛍光体層８Ｒ，８Ｇでは青色光の入射量に見合った蛍光が発光し、画像や文字等が表示される。表示装置１は、バックライト２から射出された青色光と、青色光が蛍光体層８Ｒ，８Ｇにより波長変換されて生じた赤色光および緑色光と、を用いてフルカラーの表示を行う。
【００２６】
以下、液晶光変調素子６の具体的な構成について説明する。
ここでは、アクティブマトリクス方式の透過型液晶光変調素子を一例に挙げて説明する。本実施形態に適用可能な液晶光変調素子６はアクティブマトリクス方式の透過型液晶光変調素子に限るものではない。本実施形態に適用可能な液晶光変調素子６は、例えば半透過型（透過・反射兼用型）液晶光変調素子であっても良い。更には、各画素がスイッチング用薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を備えていない単純マトリクス方式の液晶光変調素子であっても良い。
【００２７】
図２は、液晶光変調素子６の縦断面図である。
液晶光変調素子６は、図２に示すように、スイッチング素子基板としてのＴＦＴ基板９と、ＴＦＴ基板９に対向して配置されたカラーフィルター基板１０と、ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０との間に挟持された液晶層１１と、を有している。液晶層１１は、ＴＦＴ基板９と、カラーフィルター基板１０と、ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０とを所定の間隔をおいて貼り合わせる枠状のシール部材（図示せず）と、によって囲まれた空間内に封入されている。液晶光変調素子６は、垂直配向（Vertical Alien, ＶＡ）モードで表示を行う。液晶層１１の材料には誘電率異方性が負の液晶が用いられる。ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０との間には、スペーサー１２が配置されている。ＴＦＴ基板９とカラーフィルター基板１０との間隔は、スペーサー１２により一定に保持される。
【００２８】
ＴＦＴ基板９には、前述のドットがマトリクス状に複数配置されている。ＴＦＴ基板９には、複数のソースバスライン（図示せず）が、互いに平行に延在するように形成されている。ＴＦＴ基板９には、複数のゲートバスライン（図示せず）が、互いに平行に延在し、かつ、複数のソースバスラインと直交するように形成されている。すなわち、ＴＦＴ基板９上には、複数のソースバスラインと複数のゲートバスラインとが格子状に形成されている。隣接するソースバスラインと隣接するゲートバスラインとによって区画された矩形状の領域は、一つのドットを構成する。ソースバスラインは、ＴＦＴ１９のソース電極に接続されている。ゲートバスラインは、ＴＦＴ１９のゲート電極に接続されている。
【００２９】
ＴＦＴ基板９を構成する透明基板１４の液晶層１１側の面に、ＴＦＴ１９が形成されている。ＴＦＴ１９は、半導体層１５、ゲート電極１６、ソース電極１７、ドレイン電極１８等を有する。透明基板１４には、例えばガラス基板を用いることができる。透明基板１４上に、例えばＣＧＳ（Continuous Grain Silicon：連続粒界シリコン）、ＬＰＳ（Low-temperature Poly-Silicon：低温多結晶シリコン）、α−Ｓｉ（Amorphous Silicon：非結晶シリコン）等の半導体材料からなる半導体層１５が形成されている。
【００３０】
透明基板１４上に、半導体層１５を覆うようにゲート絶縁膜２０が形成されている。ゲート絶縁膜２０の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。ゲート絶縁膜２０上には、半導体層１５と対向するようにゲート電極１６が形成されている。ゲート電極１６の材料としては、例えばＷ（タングステン）／ＴａＮ（窒化タンタル）の積層膜、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）、Ａｌ（アルミニウム）等が用いられる。
【００３１】
ゲート絶縁膜２０上に、ゲート電極１６を覆うように第１層間絶縁膜２１が形成されている。第１層間絶縁膜２１の材料としては、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、もしくはこれらの積層膜等が用いられる。第１層間絶縁膜２１上に、ソース電極１７およびドレイン電極１８が形成されている。ソース電極１７は、第１層間絶縁膜２１とゲート絶縁膜２０とを貫通するコンタクトホール２２を介して半導体層１５のソース領域に接続されている。
【００３２】
ドレイン電極１８は、第１層間絶縁膜２１とゲート絶縁膜２０とを貫通するコンタクトホール２３を介して半導体層１５のドレイン領域に接続されている。ソース電極１７およびドレイン電極１８の材料としては、ゲート電極１６と同様の導電性材料が用いられる。第１層間絶縁膜２１上に、ソース電極１７およびドレイン電極１８を覆うように第２層間絶縁膜２４が形成されている。第２層間絶縁膜２４の材料としては、上述の第１層間絶縁膜２１と同様の材料、もしくは有機絶縁性材料が用いられる。
【００３３】
第２層間絶縁膜２４上に、画素電極２５が形成されている。画素電極２５は、第２層間絶縁膜２４を貫通するコンタクトホール２６を介してドレイン電極１８に接続されている。よって、画素電極２５は、ドレイン電極１８を中継用電極として半導体層１５のドレイン領域に接続されている。画素電極２５の材料としては、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide、インジウム錫酸化物）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide、インジウム亜鉛酸化物）等の透明導電性材料が用いられる。
【００３４】
上記の構成により、ゲートバスラインを通じて走査信号が供給され、ＴＦＴ１９がオン状態となったときに、ソースバスラインを通じてソース電極１７に供給された画像信号が、半導体層１５、ドレイン電極１８を経て画素電極２５に供給される。第２層間絶縁膜２４上の全面に、配向膜２７が画素電極２５を覆うように形成されている。配向膜２７は、液晶層１１を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。ＴＦＴの形態としては、図２に示したトップゲート型ＴＦＴであっても良いし、ボトムゲート型ＴＦＴであっても良い。
【００３５】
一方、カラーフィルター基板１０を構成する透明基板２９の液晶層１１側の面には、ブラックマトリクス３０、平坦化層３２、対向電極３３、配向膜３４が順次形成されている。ブラックマトリクス３０は、隣り合うドット間の領域において光を遮断する機能を有している。ブラックマトリクス３０は、Ｃｒ（クロム）やＣｒ／酸化Ｃｒの多層膜等の金属、もしくはカーボン粒子を感光性樹脂に分散させたフォトレジストで形成されている。
【００３６】
平坦化層３２は、ブラックマトリクス３０を覆う絶縁膜で構成されている。平坦化層３２は、ブラックマトリクス３０によってできる段差を緩和して平坦化する機能を有している。平坦化層３２上には、対向電極３３が形成されている。共通電極３３の材料としては、画素電極２５と同様の透明導電性材料が用いられる。共通電極３３上の全面に、配向膜３４が形成されている。配向膜３４は、液晶層１１を構成する液晶分子を垂直配向させる配向規制力を有している。
【００３７】
図１に示す蛍光体層８は、液晶光変調素子６から入射した青色光により励起されて青色光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。赤色ドットＤＲにおいては、蛍光体層として、青色光により励起されて赤色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含む赤色蛍光体層８Ｒが設けられている。緑色ドットＤＧにおいては、蛍光体層として、青色光により励起されて緑色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含む緑色蛍光体層８Ｇが設けられている。
【００３８】
これに対し、青色ドットＤＢにおいては、赤色ドットＤＲおよび緑色ドットＤＧで用いられる蛍光体層に代えて、青色光を散乱させる散乱体を含む散乱体層３１が設けられている。すなわち、青色ドットＤＢにおいては、バックライト２からの青色光を波長変換することなく表示に利用するため、蛍光体層に代えて散乱体層３１を用いる。散乱体層３１により青色光を散乱させることで、等方発光を生じる赤色蛍光体層８Ｒおよび緑色蛍光体層８Ｇから射出される光と散乱体層３１から射出される光との拡散特性を合わせ込むことができる。
【００３９】
上記の蛍光体層８Ｒ，８Ｇは、以下に例示する蛍光体のみから構成されていても良いし、任意に添加剤等を含んでいても良い。もしくは、これらの蛍光体が樹脂材料や無機材料等の結合材中に分散された構成であっても良い。本実施形態の蛍光体として、公知の蛍光体材料を用いることができる。この種の蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
【００４０】
有機系蛍光体材料では、青色光を緑色光に変換する蛍光材として、クマリン系色素：２，３，５，６−１Ｈ、４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロメチルキノリジン（９，９ａ、１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、３−（２′−ベンゾチアゾリル）―７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２′−ベンゾイミダゾリル）―７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、ナフタルイミド系色素：ベーシックイエロー５１、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等が挙げられる。青色光を赤色光に変換する蛍光材として、シアニン系色素：４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン、ピリジン系色素：１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウム−パークロレート、およびローダミン系色素：ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、ベーシックバイオレット１１、スルホローダミン１０１等が挙げられる。
【００４１】
無機系蛍光体材料では、青色光を緑色光に変換する蛍光材として、（ＢａＭｇ）Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+、（ＳｒＢａ）Ａl12Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+、（ＢａＭｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7−Ｓｒ2Ｂ2Ｏ5：Ｅｕ2+、（ＢａＣａＭｇ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+、Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8−２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+、Ｚｒ2ＳｉＯ4、ＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+、Ｂａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ4：Ｅｕ2+等が挙げられる。青色光を赤色光に変換する蛍光材として、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、ＹＡｌＯ3：Ｅｕ3+、Ｃａ2Ｙ2（ＳｉＯ4）6：Ｅｕ3+、ＬｉＹ9（ＳｉＯ4）6Ｏ2：Ｅｕ3+、ＹＶＯ4：Ｅｕ3+、ＣａＳ：Ｅｕ3+、Ｇｄ2Ｏ3：Ｅｕ3+、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ4：Ｅｕ3+、Ｍｇ4ＧｅＯ5.5Ｆ：Ｍｎ4+、Ｍｇ4ＧｅＯ6：Ｍｎ4+、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25、Ｎａ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＭｏＯ4）6.25、Ｎａ5Ｅｕ2.5（ＭｏＯ4）6.25等が挙げられる。
さらに、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＩｎＰやＳｉなどの半導体材料をナノサイズまで微細化することで蛍光発光することが知られている。２〜８ｎｍ程度のサイズで可視光発光するが、粒子径が小さい程、発光波長が短くなる。
【００４２】
図３に示すように、バックライト２は、光源３６と、導光体３７と、リフレクター３５と、反射シート３８と、プリズムシート３９と、を備えている。光源３６は、発光ダイオード、冷陰極管等から構成される。導光体３７は、例えばアクリル樹脂等から構成された板状の部材である。光源３６は、平面形状が矩形状の導光体３７の一つの端面３７ａに配置されている。光源３６は、導光体３７の端面３７ａに向けて光を射出する。導光体３７は、端面３７ａから入射した光を内部で伝搬させつつ、前面３７ｂから射出させる。
【００４３】
リフレクター３５は、光源３６から射出される光のうち、導光体３７の端面３７ａ以外の方向に向けて射出される光を、導光体３７の端面３７ａに向けて反射させる。反射シート３８は、導光体３７の背面３７ｃから射出される光を反射させ、導光体３７の背面３７ｃから再入射させる。プリズムシート３９は、互いに平行に配置された複数の三角柱状のプリズム構造体４２ａを備えている。プリズムシート３９は、導光体３７の前面３７ｂからの光が入射したとき、光の進行方向を液晶光変調素子６の法線方向に近い方向に変えて射出させる。バックライト２は、光源３６が導光体３７の端面３７ａに配置されたエッジライト型のバックライトである。
【００４４】
本実施形態のバックライト２は、光の射出方向を制御して指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトである。具体的には、導光体３７の厚みは光源３６が配置された端面３７ａから反対側の端面３７ｄに向けて漸次薄くなっている。すなわち、導光体３７の前面３７ｂと背面３７ｃとは互いに平行でなく、導光体３７を側面から見た形状は楔状である。導光体３７の端面３７ａから入射した光は、導光体３７の前面３７ｂと背面３７ｃとの間で反射を繰り返しつつ内部をｙ軸方向に進行する。仮に導光板が平行平板であったとすると、導光板の前面および背面に対する光の入射角は何回反射を繰り返しても一定である。これに対して、本実施形態のように、導光体３７が楔状である場合、導光体３７の前面３７ｂおよび背面３７ｃで光が１回反射する毎に入射角が小さくなる。
【００４５】
例えば導光体３７を構成するアクリル樹脂の屈折率が１．５、空気の屈折率を１．０とすると、導光体３７の前面３７ｂにおける臨界角、すなわち導光体３７を構成するアクリル樹脂と空気との界面における臨界角は、Snellの法則から約４２°となる。導光体３７に入射した直後の光が前面３７ｂに入射した際、前面３７ｂへの光Ｌの入射角が臨界角である４２°よりも大きい間は全反射条件を満たすため、光Ｌは前面３７ｂで全反射する。
【００４６】
その後、光Ｌが前面３７ｂと背面３７ｃとの間で全反射を繰り返すうち、前面３７ｂへの光Ｌの入射角が臨界角である４２°よりも小さくなる。その時点で全反射条件を満たさなくなり、光Ｌは外部空間に射出される。したがって、光Ｌは導光体３７の前面３７ｂに対して略一定の射出角度をもって射出する。このように、バックライト２は、導光体３７の作用によりｘｚ平面内において狭い配光分布を有し、ｘｚ平面内での指向性を持つ。さらに、光源３６自体に指向性を持たせれば、バックライト２は、ｙｚ平面内において狭い配光分布を有し、ｙｚ平面内で指向性を持つ。その結果、全方位に指向性を有するバックライトを実現できる。
【００４７】
図１に示すように、バックライト２と液晶光変調素子６との間には、バックライト２側から順に第１偏光板３、位相差板４、第２偏光板５が設けられている。第１偏光板３、位相差板４、および第２偏光板５は、後述する遮光フィルター４０を構成する。第２偏光板５は、遮光フィルター４０を構成するとともに、液晶光変調素子６の入射側偏光板としても機能する。すなわち、遮光フィルター４０のうち、液晶光変調素子６側の１枚の偏光板と液晶光変調素子６の入射側偏光板とは、１枚の共通の偏光板で構成されている。蛍光体層８と液晶光変調素子６との間には、第３偏光板７が設けられている。第３偏光板７は、液晶光変調素子６の射出側偏光板としても機能する。
【００４８】
第１偏光板３、第２偏光板５、および第３偏光板７は、所定の偏光方向の第１の直線偏光を透過し、第１の直線偏光の偏光方向と直交する偏光方向の第２の直線偏光を吸収する特性を有する吸収型の偏光板である。第１偏光板３、第２偏光板５、および第３偏光板７は、青色光の波長帯域に対応した偏光特性を有することが望ましい。これら偏光板３，５，７の具体的な構成の一例として、Ｉ３−、Ｉ５−等のヨウ素錯体を樹脂基材中に含む偏光板、いわゆるヨウ素偏光板が挙げられる。特にＩ３−のヨウ素錯体の含有比率を増やすと、短波長領域（青色領域）の光吸収量を増大させることができる。樹脂基材の材料としては、液晶ディスプレイ用偏光板に通常用いられるポリビニルアルコールなどが挙げられる。ただし、第１偏光板３、第２偏光板５、および第３偏光板７として、染料偏光板を用いてもよい。
【００４９】
ここで、ｘ軸方向の正方向を基準として反時計回りに角度を表すとすると、第２偏光板５の透過軸Ｐ２は９０°−２７０°方向に設定されている。第３偏光板７の透過軸Ｐ３は、第２偏光板５の透過軸Ｐ２と直交するように配置されており、０°−１８０°方向に設定されている。すなわち、液晶光変調素子６を挟んで配置された第２偏光板５の透過軸Ｐ２と第３偏光板７の透過軸Ｐ３とは、クロスニコルの配置となっている。第１偏光板３の透過軸Ｐ１は０°−１８０°方向に設定されている。
【００５０】
垂直配向モードの液晶光変調素子６において、電圧無印加状態での液晶層１１は垂直配向の状態である。したがって、電圧無印加状態において第２偏光板５を透過した直線偏光は、液晶層１１を透過しても偏光状態が変化しないため、第３偏光板７を透過することはできない。すなわち、本実施形態の表示装置１は、電圧無印加状態で黒表示であり、原理的には高い正面コントラスト比が得られるはずである。しかしながら、電圧無印加状態であっても、液晶光変調素子６を斜めに透過する光が存在し、この光は第３偏光板７を透過する漏れ光となる。
【００５１】
図４は、垂直配向モードの液晶光変調素子６のコントラスト比の角度分布について、本発明者らが行ったシミュレーションの結果を示す図である。
図４の円周方向に液晶光変調素子６を法線方向から見たときの方位角（°）を示し、図４の径方向に極角（°）を示す。シミュレーションでは、本実施形態の光軸配置と同様、入射側偏光板の透過軸を方位角で９０°−２７０°方向に設定し、射出側偏光板の透過軸を方位角で０°−１８０°方向に設定した。シミュレーションソフトは、ＬＣＤＭａｓｔｅｒを用いた。
【００５２】
図４に示すように、入射側偏光板および射出側偏光板の透過軸方向に沿う０°−１８０°方向および９０°−２７０°方向ではコントラスト比が高い領域が相対的に広い。その一方、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向ではコントラスト比が高い領域が相対的に狭い傾向を示すことがわかった。このようなコントラスト比の角度分布は、黒表示の際に４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向で光が漏れやすいことに起因すると考えられる。
【００５３】
図５（Ａ）は、全方位に指向性を有するバックライトの配光特性について、本発明者らが行ったシミュレーションの結果を示す図である。白く見える箇所は光強度が高く、黒く見える箇所は光強度が低いことを示している。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のｘ１−ｘ２線に沿う配光分布において極角−強度の関係を示したグラフである。図５（Ｂ）の横軸は極角（°）であり、図５（Ｂ）の横軸は光の強度である。光の強度は、ピーク強度値を１としたときの相対値で示した。
【００５４】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、バックライトを単体で見ると、十分高い指向性を有しているように見える。ところが、極角が大きい側（広角側）にもある程度の強度を持つ光は射出されており、このような光を全て極角が小さい側（正面側）に立ち上げることは極めて困難である。この場合、極角が大きい側にそのまま射出された光は、黒表示時に、図４に示したコントラスト比の低い方向（４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向）から漏れてしまう。特に、蛍光励起型液晶表示装置の場合、液晶光変調素子からの漏れ光は蛍光体層で等方発光するため、蛍光体層から正面に向けて射出される光が存在する。このように、蛍光体層に入射する漏れ光は、斜め方向からの光であっても、正面コントラスト比を低下させる要因となる。
【００５５】
この課題を解決するため、本発明者らは、液晶光変調素子を透過したときに最も光利用効率が高く、コントラスト比を損なわないためのバックライトの理想的な配光分布は、図６（Ａ）、（Ｂ）のようであればよいと考えた。図６（Ａ）は、理想的なバックライトの配光分布を示す図である。図５（Ｂ）は、図６（Ａ）の４５°−２２５°方向に沿う配光分布において極角−強度の関係を示すグラフである。図６（Ｂ）の横軸は極角（°）であり、図６（Ｂ）の横軸は強度である。強度はピーク強度値を１としたときの相対値で示した。
【００５６】
図４に示したように、黒表示においては、斜め方向（４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向）の光が漏れやすいため、この方向の光を重点的に遮断する必要がある。これに対して、偏光板の透過軸方向（０°−１８０°方向および９０°−２７０°方向）については、常に偏光板の透過軸がクロスニコルの関係であるため、光が漏れることはない。したがって、偏光板の透過軸方向に進行する光は遮断する必要はない。
【００５７】
漏れ光を遮断する手段として、例えばルーバーを有する視角制限フィルムなどを用いることも考えられる。しかしながら、視角制限フィルムはコントラスト比の低下要因とならない偏光板の透過軸方向に進行する光まで遮断してしまう。そのため、白表示時の光利用効率が低下する。したがって、白表示の場合を考慮したとしても、偏光板の透過軸方向に進行する光は遮断する必要はない。
以上の点を考慮すると、図６（Ａ）、（Ｂ）に示す配光分布が理想的である。
【００５８】
そこで、光利用効率を低下させることなく、理想的な配光分布を得るための手段として、第１偏光板３、位相差板４、および第２偏光板５からなる遮光フィルター４０を用いる。本実施形態では、第１偏光板３の透過軸Ｐ１が０°−１８０°方向に設定され、第２偏光板５の透過軸Ｐ２が９０°−２７０°方向に設定されている。したがって、第１偏光板３の透過軸Ｐ１と第２偏光板５の透過軸Ｐ２とは、クロスニコルの関係となっている。
【００５９】
本実施形態では、位相差板４として、ポジティブＡプレートが用いられる。位相差板４の面内屈折率をｎｘ，ｎｙとし、厚み方向屈折率をｎｚとしたとき、ポジティブＡプレートは、図７に示すように、各屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚの関係がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚとなるような屈折率楕円体Ａで表される。
【００６０】
図８に示すように、第１偏光板３は、透過軸Ｐ１が０°−１８０°方向に向くように配置されている。第２偏光板５は、透過軸Ｐ２が９０°−２７０°方向に向くように配置されている。これに対して、位相差板４は、屈折率楕円体Ａの長軸方向（図７のｎｘ方向）が４５°−２２５°方向に向くように配置されている。言い換えると、位相差板４は、遅相軸Ｈ１が４５°−２２５°方向に向くように配置されている。
【００６１】
位相差板４の厚さをｄとしたとき、位相差板４の面内位相差Ｒ０は、Ｒ０＝（ｎｘ−ｎｙ）ｄと表される。図９に示すように、位相差板４の面内位相差Ｒ０を変えると、遮光フィルター４０の正面方向への透過光の強度（正面透過強度）は周期的に変化する。図９の横軸は位相差板４の面内位相差Ｒ０を示し、バックライト２からの光の波長をλとすると、λ＝４５０（ｎｍ）とする。図９の縦軸は正面透過強度を示し、最大強度を１としたときの相対値で示している。
【００６２】
本実施形態の遮光フィルター４０においては、位相差板４の面内位相差Ｒ０が、下記の（１）式を満たすように設定されている。
Ｒ０＝λ／２＋ｎλ    …（１）
（ｎ：自然数（１，２，３，…））
【００６３】
すなわち、位相差板４の面内位相差Ｒ０は、図９に示す正面透過強度が最大値となる値に設定されている。具体的には、バックライト２から射出される光の波長λを４５０（ｎｍ）としたとき、位相差板４の面内位相差Ｒ０は、例えば６７５ｎｍ、１１２５ｎｍ、１５７５ｎｍ、…等の値に設定されている。
【００６４】
上記構成の遮光フィルター４０は、図８に示すように、遮光フィルター４０の法線方向（極角が０°方向）、および方位角が０°−１８０°方向もしくは９０°−２７０°方向、かつ極角が０°以外の方向の光に対しては、透過率を低下させない。なぜならば、ポジティブＡプレートからなる位相差板４が上記の（１）式の条件を満たすように配置されているため、第１偏光板３を透過した直線偏光Ｌ１が位相差板４を透過したときに、直線偏光Ｌ１の偏光方向が９０°回転するからである。その結果、直線偏光Ｌ２の偏光方向が第２偏光板５の透過軸Ｐ２と平行になり、直線偏光Ｌ２が第２偏光板５を透過する。
【００６５】
これに対し、遮光フィルター４０は、方位角が０°−１８０°方向および９０°−２７０°方向以外の方向の光に対しては、透過率を低下させる。なぜならば、第１偏光板３を透過した直線偏光Ｌ１が位相差板４に対して方位角０°−１８０°方向および９０°−２７０°方向以外の方向から斜めに入射すると、楕円偏光に変化するからである。楕円偏光が第２偏光板５に入射するため、透過軸Ｐ２に平行な直線偏光Ｌ２が入射する場合に比べて透過率が低くなる。
【００６６】
本発明者らは、位相差板４の面内位相差Ｒ０を変化させたときの遮光フィルター４０の透過率の角度分布をシミュレーションによって検証した。シミュレーション結果を図１０（Ａ）〜（Ｅ）に示す。
シミュレーション条件として、第１偏光板３および第２偏光板５としてヨウ素偏光板を用い、第１偏光板３の透過軸Ｐ１は０°−１８０°方向、第２偏光板５の透過軸Ｐ２は９０°−２７０°方向、位相差板４の遅相軸は４５°−２２５°方向に設定した。位相差板４の面内位相差Ｒ０は上記の（１）式を満足する値を採用し、Ｒ０＝２２５ｎｍ〜６９７５ｎｍの範囲内で変化させた。光の波長λは４５０ｎｍとした。シミュレーションソフトは、ＬＣＤＭａｓｔｅｒを用いた。
【００６７】
図１０（Ａ）はＲ０＝２２５ｎｍ（（１）式中のｎ＝０）の透過率角度分布、図１０（Ｂ）はＲ０＝６７５ｎｍ（（１）式中のｎ＝１）の透過率角度分布、図１０（Ｃ）はＲ０＝１５７５ｎｍ（（１）式中のｎ＝３）の透過率角度分布、図１０（Ｄ）はＲ０＝３８２５ｎｍ（（１）式中のｎ＝８）の透過率角度分布、図１０（Ｅ）はＲ０＝６９７５ｎｍ（（１）式中のｎ＝１５）の透過率角度分布、をそれぞれ示している。図中白く見える部分が相対的に透過率の高い部分、黒く見える部分が相対的に透過率の低い部分を示している。
【００６８】
（１）式においてｎ＝０に相当するＲ０＝２２５ｎｍの場合、図１０（Ａ）に示すように、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向の透過率が低下する効果はほとんど見られなかった。これに対し、（１）式においてｎ＝１，３，８，１５に相当するＲ０＝６７５ｎｍ、１５７５ｎｍ、３８２５ｎｍ、６９７５ｎｍの場合、図１０（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向の透過率が低下する効果が確認された。特に、Ｒ０＝３８２５ｎｍ以上の場合、透過率を低下させる効果が顕著であった。
【００６９】
図１１は、図１０（Ａ）〜（Ｅ）の透過率角度分布における４５°−２２５°方向の透過率をグラフにしたものである。図１１の横軸は極角（°）を示し、図１１の縦軸は波長４５０ｎｍの光に対する透過率（％）である。縦軸の透過率は極角が０°のときの最大値を１としたときの相対値で示した。図１１に示すように、Ｒ０＝２２５ｎｍの場合、透過率が低下する効果はほとんど見られないが、例えばＲ０＝３８２５ｎｍ以上の場合、光が極角略３０°の範囲内に絞られていることが判った。
【００７０】
本実施形態の表示装置１によれば、垂直配向モードの液晶光変調素子６を用いたことで偏光板の透過軸に対して４５°の方位角をなす方向で漏れ光が生じる傾向がある。一方、上述の遮光フィルター４０の作用により、バックライト２から射出される光のうち、各偏光板の透過軸に対して４５°の方位角をなす方向に射出される光の量を低下させることができる。その結果、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられるため、黒表示時に蛍光体層８で生じる発光を抑えることができる。このようにして、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現することができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、４５０ｎｍにピーク波長を有する青色光を射出するバックライト２を用いた。したがって、図１０（Ａ）〜（Ｅ）に結果を示したシミュレーションにおいても、光の波長を４５０ｎｍとして位相差板４の面内位相差Ｒ０を最適化した。これに対し、従来の一般的な液晶表示装置においては、波長域が可視域全域の光を射出するバックライトを用いる。そのため、位相差板の光学設計を行う際には、光の波長を５５０ｎｍ（緑色光）に設定することが一般的である。
【００７２】
そこで、光の波長を５５０ｎｍとして本実施形態のシミュレーションを行った結果を図３８（Ａ）〜（Ｅ）に示す。光の波長以外のシミュレーション条件は上記のシミュレーションと同じである。
図３９は、図３８（Ａ）〜（Ｅ）の透過率角度分布における４５°−２２５°方向の透過率をグラフにしたものである。
【００７３】
図３８（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、光の波長を５５０ｎｍとしたときのシミュレーション結果は、光の波長を４５０ｎｍとしたときの図１０（Ａ）〜（Ｅ）に示すシミュレーション結果と明らかに異なる。
【００７４】
図３９に示すように、波長が４５０ｎｍの場合は好ましい条件である面内位相差Ｒ０が６７５ｎｍ以上のとき、極角０°における透過率（正面透過率）は低下する。すなわち、波長４５０ｎｍの光に対して面内位相差Ｒ０を最適化した位相差板に波長５５０ｎｍの光を入射させると、正面透過率が確保できなくなる。逆に言えば、波長５５０ｎｍの光にとって最適な位相差板は、波長４５０ｎｍの光にとって最適ではない。したがって、本実施形態の場合、一般的な液晶表示装置の場合と異なり、光の波長を短波長側に設定して位相差板の光学設計を行うことが必要である。
【００７５】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１２〜図１６を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、３組の遮光フィルターを備えた点が第１実施形態と異なる。
図１２は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図１２において第１実施形態の図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００７６】
図１２に示すように、本実施形態の表示装置４１は、バックライト２と、第１偏光板４２と、第１位相差板４３と、第２偏光板４４と、第２位相差板４５と、第３偏光板４６と、第３位相差板４７と、第４偏光板４８と、液晶光変調素子６と、第５偏光板４９と、蛍光体層８と、を備えている。第１偏光板４２、第１位相差板４３、および第２偏光板４４が第１遮光フィルター５０を構成する。第２偏光板４４、第２位相差板４５、および第３偏光板４６が第２遮光フィルター５１を構成する。第３偏光板４６、第３位相差板４７、および第４偏光板４８が第３遮光フィルター５２を構成する。このように、表示装置４１は、バックライト２と液晶光変調素子６との間に３組の遮光フィルター５０，５１，５２を備えている。
【００７７】
第２偏光板４４は、第１遮光フィルター５０の一方の偏光板と第２遮光フィルター５１の一方の偏光板とを兼ねている。同様に、第３偏光板４６は、第２遮光フィルター５１の一方の偏光板と第３遮光フィルター５２の一方の偏光板とを兼ねている。全ての偏光板４２，４４，４６，４８，４９には、ヨウ素偏光板もしくは染料偏光板が用いられる。全ての位相差板４３，４５，４７にはポジティブＡプレートが用いられる。
【００７８】
第１偏光板４２は、透過軸Ｐ１が０°−１８０°方向に向くように配置されている。第２偏光板４４は、透過軸Ｐ２が９０°−２７０°方向に向くように配置されている。第３偏光板４６は、透過軸Ｐ３が０°−１８０°方向に向くように配置されている。第４偏光板４８は、透過軸Ｐ４が９０°−２７０°方向に向くように配置されている。したがって、全ての遮光フィルター５０，５１，５２において、位相差板を挟む一対の偏光板は互いにクロスニコルの配置となっている。第５偏光板４９は、透過軸Ｐ５が０°−１８０°方向に向くように配置されている。
【００７９】
全ての位相差板４３，４５，４７は、遅相軸Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が４５°−２２５°方向に向くように配置されている。全ての位相差板４３，４５，４７の面内位相差Ｒ０は、下記の（１）式を満たすように設定されている。
Ｒ０＝λ／２＋ｎλ    …（１）
（ｎ：自然数（１，２，３，…））
（１）式中のｎについては、全ての位相差板４３，４５，４７においてｎが共通でもよいし、一部の位相差板４３，４５，４７のｎが他と異なっていてもよい。
【００８０】
本発明者らは、第１実施形態と同様、３組の遮光フィルターを備えた本実施形態の構成において、遮光フィルターの透過率角度分布をシミュレーションによって検証した。
シミュレーション結果を図１３に示す。図１４は、図１３の透過率角度分布における４５°−２２５°方向の透過率をグラフにしたものである。図１４の横軸は極角（°）を示し、図１４の縦軸は波長４５０ｎｍの光に対する透過率（％）である。縦軸の透過率は極角が０°のときの最大値を１としたときの相対値で示した。
【００８１】
シミュレーション条件として、遮光フィルターを構成する一対の偏光板にはヨウ素偏光板を用い、一対の偏光板の透過軸は０°−１８０°方向および９０°−２７０°方向、全ての位相差板の遅相軸は４５°−２２５°方向に設定した。位相差板の面内位相差Ｒ０は、第１位相差板４３の面内位相差Ｒ０をＲ０＝６９７５ｎｍ、第２位相差板４５の面内位相差Ｒ０をＲ０＝５１７５ｎｍ、第３位相差板４７の面内位相差Ｒ０をＲ０＝３８７５ｎｍ、に設定した。シミュレーションソフトは、ＬＣＤＭａｓｔｅｒを用いた。
【００８２】
図１３に示すように、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向の透過率が十分に低下する効果が確認された。図１４に示すように、光は略±２０°以内に絞られていることが判った。本実施形態では３組の遮光フィルターを用いたが、  用いる遮光フィルターの数や面内位相差Ｒ０は、どのような透過率角度分布が欲しいかによって適宜決定すればよい。
【００８３】
本実施形態においては、液晶光変調素子から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられることで、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
本発明者らは、構成がそれぞれ異なる比較例１，２、実施例１〜５の表示装置を想定し、シミュレーションにより正面コントラスト比を算出した。シミュレーションソフトは、ＬＣＤＭａｓｔｅｒを用いた。比較例１，２、実施例１〜５の表示装置の構成は以下の通りである。なお、全ての表示装置において、液晶光変調素子には垂直配向モードの液晶パネルを用いた。
【００８５】
［比較例１］
図１５（Ａ）に示すように、比較例１の表示装置は遮光フィルターを備えていない。比較例１の表示装置は、バックライト（図示略）側から第１偏光板５５、液晶光変調素子５６、第２偏光板５７、蛍光体層５８を備えている。第１偏光板５５の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定し、第２偏光板５７の透過軸は方位角０°−１８０°に設定した。
【００８６】
［比較例２］
図１５（Ｂ）に示すように、比較例２の表示装置は遮光フィルターを備えていない。比較例２の表示装置は、バックライト（図示略）側から第１偏光板５５、第１位相差板５９、液晶光変調素子５６、第２位相差板６０、第２偏光板５７、蛍光体層５８を備えている。第１位相差板５９および第２位相差板６０は、遮光フィルターを構成するものではなく、液晶光変調素子５６の位相差を補償するための２軸位相差板である。第１位相差板５９および第２位相差板６０は、ともに面内位相差Ｒ０が３５ｎｍであり、ＮＺ係数が３．７である。第１偏光板５５の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定し、第２偏光板５７の透過軸は方位角０°−１８０°に設定した。
【００８７】
［実施例１］
図１５（Ｃ）に示すように、実施例６の表示装置は、比較例２の表示装置における第１位相差板５９の下側（バックライト側）に、偏光板５５、位相差板６１、偏光板６２からなる遮光フィルターを１組備えている。遮光フィルターを構成する下側の偏光板６２の透過軸は方位角０°−１８０°に設定した。位相差板６１の面内位相差Ｒ０は１５７５ｎｍに設定した。
【００８８】
［実施例２］
図１５（Ｄ）に示すように、実施例２の表示装置の基本構成は実施例１の表示装置と同じであり、位相差板６３のみを変更した。位相差板６３の面内位相差Ｒ０は、実施例１と異なり、３８２５ｎｍに設定した。
【００８９】
［実施例３］
図１５（Ｅ）に示すように、実施例３の表示装置の基本構成は実施例１の表示装置と同じであり、位相差板６４のみを変更した。位相差板６４の面内位相差Ｒ０は、実施例１と異なり、６９７５ｎｍに設定した。
【００９０】
［実施例４］
図１５（Ｆ）に示すように、実施例４の表示装置は、実施例１の表示装置における位相差板６１の下側（バックライト側）に、偏光板６２、位相差板６５、偏光板６６からなる遮光フィルターをさらに１組備えている。下層側の遮光フィルターを構成する下側の偏光板６６の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定した。下層側の遮光フィルターを構成する位相差板６５の面内位相差Ｒ０は３８２５ｎｍに設定した。
【００９１】
［実施例５］
図１５（Ｇ）に示すように、実施例５の表示装置は、実施例４の表示装置における位相差板６５の下側（バックライト側）に、偏光板６６、位相差板６７、偏光板６８からなる遮光フィルターをさらに１組備えている。最下層の遮光フィルターを構成する下側の偏光板６８の透過軸は方位角０°−１８０°に設定した。最下層の遮光フィルターを構成する位相差板６７の面内位相差Ｒ０は６９７５ｎｍに設定した。
【００９２】
正面コントラスト比の算出結果を図１６に示す。
比較例１の表示装置においては、正面コントラスト比が３５８であった。また、液晶位相差補償用の位相差板５９，６０を追加した比較例２の表示装置においては、正面コントラスト比は７５９であった。これに対し、１〜３組の遮光フィルターを追加した実施例１〜５の表示装置においては、正面コントラスト比は概ね１０５０〜１１５０程度に向上することが実証された。
【００９３】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１７〜図２１を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、遮光フィルターを構成する偏光板の配置が第１実施形態と異なる。
図１７は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図１７において第１実施形態の図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００９４】
図１７に示すように、本実施形態の表示装置７１は、バックライト２と、第１偏光板３と、位相差板７２と、第２偏光板５と、液晶光変調素子６と、第３偏光板７と、蛍光体層８と、を備えている。第１偏光板３、位相差板７２、および第２偏光板５が遮光フィルター７３を構成する。表示装置７１は、バックライト２と液晶光変調素子６との間に１組の遮光フィルター７３を備えている。全ての偏光板３，５，７には、ヨウ素偏光板もしくは染料偏光板が用いられる。位相差板７２には、ポジティブＡプレートが用いられる。
【００９５】
第１実施形態においては、遮光フィルター４０を構成する第１偏光板３と第２偏光板５とはクロスニコルの配置であった。これに対して、本実施形態においては、遮光フィルター７３を構成する第１偏光板３と第２偏光板５とはパラレルニコルの配置である。具体的には、第１偏光板３および第２偏光板５は、ともに透過軸が９０°−２７０°方向に向くように配置されている。位相差板７２は、遅相軸Ｈ１が４５°−２２５°方向に向くように配置されている。
【００９６】
図１９に示すように、位相差板７２の面内位相差Ｒ０を変えると、遮光フィルター７３の正面方向への透過光の強度（正面透過強度）は周期的に変化する。図１９の横軸は位相差板７２の面内位相差Ｒ０（ｎｍ）を示し、バックライト２からの光の波長λを４５０（ｎｍ）としている。図１９の縦軸は正面透過強度を示し、最大強度を１としたときの相対値で示している。
【００９７】
位相差板７２については、好ましい面内位相差Ｒ０が第１実施形態の場合と異なる。本実施形態の遮光フィルター７３においては、位相差板７２の面内位相差Ｒ０が、下記の（２）式を満たすように設定されている。
Ｒ０＝λ＋ｎλ    …（２）
（ｎ：自然数（１，２，３，…））
【００９８】
すなわち、位相差板７２の面内位相差Ｒ０は、図１９に示す正面透過強度が最大となる値に設定されている。具体的には、バックライト２からの光の波長λを４５０（ｎｍ）としたとき、位相差板７２の面内位相差Ｒ０は、９００ｎｍ、１３５０ｎｍ、１８００ｎｍ、…等の値に設定されている。
【００９９】
上記構成の遮光フィルター７３は、図１８に示すように、遮光フィルター７３の法線方向（極角が０°方向）、および方位角が０°−１８０°方向もしくは９０°−２７０°方向、かつ極角が０°以外の方向の光に対しては、透過率を低下させない。なぜならば、ポジティブＡプレートからなる位相差板７２が上記の（２）式の条件を満たすように配置されているため、第１偏光板３を透過した直線偏光Ｌ１が位相差板７２を透過したときに、直線偏光Ｌ１の偏光方向が１８０°回転するからである。その結果、直線偏光Ｌ２の偏光方向が第２偏光板５の透過軸Ｐ２と平行になり、直線偏光Ｌ２が第２偏光板５を透過する。
【０１００】
これに対し、遮光フィルター７３は、方位角が０°−１８０°方向および９０°−２７０°方向以外の方向の光に対しては、透過率を低下させる。なぜならば、第１偏光板３を透過した直線偏光Ｌ１が位相差板７２に対して方位角０°−１８０°方向および９０°−２７０°方向以外の方向から斜めに入射すると、楕円偏光に変化するからである。楕円偏光が第２偏光板５に入射するため、透過軸Ｐ２に平行な直線偏光Ｌ２が入射する場合に比べて透過率が低くなる。
【０１０１】
本発明者らは、位相差板７２の面内位相差Ｒ０を変化させたときの遮光フィルター７３の透過率の角度分布をシミュレーションによって検証した。シミュレーション結果を図２０（Ａ）〜（Ｅ）に示す。
シミュレーション条件として、第１偏光板３および第２偏光板５としてヨウ素偏光板を用い、第１偏光板３および第２偏光板５の透過軸は９０°−２７０°方向、位相差板７２の遅相軸は４５°−２２５°方向に設定した。位相差板７２の面内位相差Ｒ０は上記の（２）式を満足する値に設定し、Ｒ０＝０ｎｍ〜７２００ｎｍの範囲内で変化させた。シミュレーションソフトは、ＬＣＤＭａｓｔｅｒを用いた。
【０１０２】
図２０（Ａ）はＲ０＝０ｎｍ（（２）式中のｎ＝−１）の透過率角度分布、図２０（Ｂ）はＲ０＝９００ｎｍ（（２）式中のｎ＝１）の透過率角度分布、図２０（Ｃ）はＲ０＝３１５０ｎｍ（（２）式中のｎ＝６）の透過率角度分布、図２０（Ｄ）はＲ０＝４９５０ｎｍ（（２）式中のｎ＝１０）の透過率角度分布、図２０（Ｅ）はＲ０＝７２００ｎｍ（（２）式中のｎ＝１５）の透過率角度分布、をそれぞれ示している。図中白く見える部分が透過率の高い部分、黒く見える部分が透過率の低い部分を示している。
【０１０３】
（２）式においてｎ＝−１としたＲ０＝０ｎｍの場合、図２０（Ａ）に示すように、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向の透過率が低下する効果はほとんど見られなかった。これに対し、（２）式においてｎ＝１，６，１０，１５としたＲ０＝９００ｎｍ、３１５０ｎｍ、４９５０ｎｍ、７２００ｎｍの場合、図２０（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向の透過率が低下する効果が確認された。特に、Ｒ０＝３１５０ｎｍ以上では、透過率が低下する効果が顕著であった。
【０１０４】
図２１は、図２０（Ａ）〜（Ｅ）の透過率角度分布における４５°−２２５°方向の透過率をグラフにしたものである。図２１の横軸は極角（°）を示し、図２１の縦軸は波長４５０ｎｍの光に対する透過率（％）である。縦軸の透過率は極角が０°のときの最大値を１としたときの相対値で示した。図２１に示すように、例えばＲ０＝３１５０ｎｍ以上では、光が極角略３０°の範囲内に絞られていることが判った。
【０１０５】
本実施形態においては、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられることで、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、遮光フィルター７３を構成する第１偏光板３および第２偏光板５がパラレルニコルの配置であるため、第１実施形態のクロスニコルの場合よりも、位相差板７２の角度ズレによる透過率低下の影響を受けにくい。
【０１０６】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図２２〜図２４を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第２実施形態と同様であり、遮光フィルターを構成する偏光板の配置が第２実施形態と異なる。
図２２は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図２２において第２実施形態の図１２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１０７】
図２２に示すように、本実施形態の表示装置７６は、バックライト２と、第１偏光板４２と、第１位相差板７７と、第２偏光板４４と、第２位相差板７８と、第３偏光板４６と、第３位相差板７９と、第４偏光板４８と、液晶光変調素子６と、第５偏光板４９と、蛍光体層８と、を備えている。第１偏光板４２、第１位相差板７７、および第２偏光板４４が第１遮光フィルター８０を構成する。第２偏光板４４、第２位相差板７８、および第３偏光板４６が第２遮光フィルター８１を構成する。第３偏光板４６、第３位相差板７９、および第４偏光板４８が第３遮光フィルター８２を構成する。このように、表示装置７６は、バックライト２と液晶光変調素子６との間に３組の遮光フィルター８０，８１，８２を備えている。
【０１０８】
第２実施形態においては、遮光フィルター５０，５１，５２を構成する一対の偏光板は全てクロスニコルの配置であった。これに対して、本実施形態においては、遮光フィルター８０，８１，８２を構成する一対の偏光板は全てパラレルニコルの配置である。具体的には、第１偏光板４２、第２偏光板４４、第３偏光板４６、および第４偏光板４８は、透過軸Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が全て９０°−２７０°方向に向くように配置されている。
【０１０９】
全ての位相差板７７，７８，７９は、遅相軸Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３が４５°−２２５°方向に向くように配置されている。全ての位相差板７７，７８，７９の面内位相差Ｒ０は、下記の（２）式を満たすように設定されている。
Ｒ０＝λ＋ｎλ    …（２）
（ｎ：自然数（１，２，３，…））
（２）式中のｎについては、全ての位相差板７７，７８，７９においてｎが共通でもよいし、一部の位相差板７７，７８，７９のｎが他と異なっていてもよい。
【０１１０】
本実施形態においても、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられることで、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１〜第３実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１１】
本発明者らは、構成がそれぞれ異なる比較例１，２、実施例６〜１０の表示装置を想定し、シミュレーションにより正面コントラスト比を算出した。シミュレーションソフトは、ＬＣＤＭａｓｔｅｒを用いた。比較例１，２、実施例６〜１０の表示装置の構成は以下の通りである。なお、全ての表示装置において、液晶光変調素子には垂直配向モードの液晶パネルを用いた。
【０１１２】
［比較例１］
図２３（Ａ）に示すように、比較例１の表示装置は遮光フィルターを備えていない。比較例１の表示装置は、バックライト（図示略）側から第１偏光板５５、液晶光変調素子５６、第２偏光板５７、蛍光体層５８を備えている。第１偏光板５５の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定し、第２偏光板５７の透過軸は方位角０°−１８０°に設定した。
【０１１３】
［比較例２］
図２３（Ｂ）に示すように、比較例２の表示装置は遮光フィルターを備えていない。比較例２の表示装置は、バックライト（図示略）側から第１偏光板５５、第１位相差板５９、液晶光変調素子５６、第２位相差板６０、第２偏光板５７、蛍光体層５８を備えている。第１位相差板５９および第２位相差板６０は、遮光フィルターを構成するものではなく、液晶光変調素子５６の位相差を補償するための２軸位相差板である。第１位相差板５９および第２位相差板６０は、ともに面内位相差Ｒ０が３５ｎｍであり、ＮＺ係数が３．７である。第１偏光板５５の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定し、第２偏光板５７の透過軸は方位角０°−１８０°に設定した。
【０１１４】
［実施例６］
図２３（Ｃ）に示すように、実施例６の表示装置は、比較例２の表示装置における第１位相差板５９の下側（バックライト側）に、偏光板５５、位相差板８５、偏光板８６からなる遮光フィルターを１組備えている。遮光フィルターを構成する下側の偏光板８６の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定した。位相差板８５の面内位相差Ｒ０は１３５０ｎｍに設定した。
【０１１５】
［実施例７］
図２３（Ｄ）に示すように、実施例７の表示装置の基本構成は実施例６の表示装置と同じであり、位相差板８７のみを変更した。位相差板８７の面内位相差Ｒ０は、実施例６と異なり、３１５０ｎｍに設定した。
【０１１６】
［実施例８］
図２３（Ｅ）に示すように、実施例８の表示装置の基本構成は実施例６の表示装置と同じであり、位相差板８８のみを変更した。位相差板８８の面内位相差Ｒ０は、実施例６と異なり、７２００ｎｍに設定した。
【０１１７】
［実施例９］
図２３（Ｆ）に示すように、実施例９の表示装置は、実施例６の表示装置における位相差板８５の下側（バックライト側）に、偏光板８６、位相差板８９、偏光板９０からなる遮光フィルターをさらに１組備えている。下層側の遮光フィルターを構成する下側の偏光板９０の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定した。下層側の遮光フィルターを構成する位相差板８９の面内位相差Ｒ０は３１５０ｎｍに設定した。
【０１１８】
［実施例１０］
図２３（Ｇ）に示すように、実施例１０の表示装置は、実施例９の表示装置における位相差板８９の下側（バックライト側）に、偏光板９０、位相差板９１、偏光板９２からなる遮光フィルターをさらに１組備えている。最下層の遮光フィルターを構成する下側の偏光板９２の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定した。最下層の遮光フィルターを構成する位相差板９１の面内位相差Ｒ０は７２００ｎｍに設定した。
【０１１９】
正面コントラスト比の算出結果を図２４に示す。
比較例１の表示装置においては、正面コントラスト比が３５８であった。また、液晶位相差補償用の位相差板５９，６０を追加した比較例２の表示装置においては、正面コントラスト比は７５９であった。これに対し、１〜３組の遮光フィルターを追加した実施例６〜１０の表示装置においては、正面コントラスト比は概ね１０５０〜１１５０程度に向上することが実証された。
【０１２０】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態について、図２５を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、液晶光変調素子の視認側にも遮光フィルターを追加した点が第１実施形態と異なる。
図２５は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図２５において第１実施形態の図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１２１】
図２５に示すように、本実施形態の表示装置９６は、バックライト２と、第１偏光板３と、第１位相差板４と、第２偏光板５と、液晶光変調素子６と、第３偏光板９７と、第２位相差板９８と、第４偏光板９９と、蛍光体層８と、を備えている。第１偏光板３、第１位相差板４、および第２偏光板５が第１遮光フィルター４０を構成する。第３偏光板９７、第２位相差板９８、および第４偏光板９９が第２遮光フィルター１００を構成する。
【０１２２】
第１実施形態の表示装置１は、バックライト２と液晶光変調素子６との間にのみ遮光フィルター４０を備えていた。これに対し、本実施形態の表示装置９６は、バックライト２と液晶光変調素子６との間に加え、液晶光変調素子６と蛍光体層８との間にも第２遮光フィルター１００を備えている。全ての偏光板３，５，９７，９９には、ヨウ素偏光板もしくは染料偏光板が用いられる。全ての位相差板４，９８にはポジティブＡプレートが用いられる。
【０１２３】
本実施形態においては、第１遮光フィルター４０を構成する第１偏光板３と第２偏光板５とはクロスニコルの配置である。具体的には、第１偏光板３は、透過軸Ｐ１が０°−１８０°方向に向くように配置されている。第２偏光板５は、透過軸Ｐ２が９０°−２７０°方向に向くように配置されている。第１位相差板４は、遅相軸Ｈ１が４５°−２２５°方向に向くように配置されている。第２遮光フィルター１００を構成する第３偏光板９７と第４偏光板９９とはクロスニコルの配置である。具体的には、第３偏光板９７は、透過軸Ｐ３が０°−１８０°方向に向くように配置されている。第４偏光板９９は、透過軸Ｐ４が９０°−２７０°方向に向くように配置されている。第２位相差板９８は、遅相軸Ｈ２が４５°−２２５°方向に向くように配置されている。
【０１２４】
本実施形態においても、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられることで、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１〜第４実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２５】
なお、本実施形態の表示装置９６の構成から、第１遮光フィルター４０を削除し、液晶光変調素子６と蛍光体層８との間の第２遮光フィルター１００のみを備えた構成としてもよい。
【０１２６】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態について、図２６を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第５実施形態と同様であり、遮光フィルターを構成する偏光板の種類を一部変更した点が第５実施形態と異なる。
図２６は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図２６において第５実施形態の図２５と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１２７】
第５実施形態では、遮光フィルター４０，１００を構成する全ての偏光板３，５，９７，９９が吸収型偏光板であった。これに対して、本実施形態の表示装置１０３においては、図２６に示すように、第１偏光板３、第２偏光板５、および第３偏光板９７は吸収型偏光板である。蛍光体層８の直下に配置される第４偏光板１０４は、所定の偏光方向を有する第１の直線偏光を透過し、第１の直線偏光の偏光方向と直交する偏光方向を有する第２の直線偏光を反射する特性を有する反射型の偏光板である。図２６では、第４偏光板１０４の透過軸を符号Ｐ４ｔで示し、第４偏光板１０４の反射軸を符号Ｐ４ｒで示した。第３偏光板９７、第２位相差板９８、および第４偏光板１０４が第２遮光フィルター１０５を構成する。その他の構成は第５実施形態と同様である。
【０１２８】
本実施形態においても、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられることで、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１〜第５実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２９】
また、蛍光体層８の直下に反射型の第４偏光板１０４が備えられているため、蛍光体層８で発光した光のうち、反射軸Ｐ４ｒに平行な直線偏光が第４偏光板１０４で反射して視認側に射出される。その結果、蛍光体層８で発光した光の利用効率を高めることができる。
【０１３０】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態について、図２７を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第６実施形態と同様であり、遮光フィルターを構成する偏光板の種類を一部変更した点が第６実施形態と異なる。
図２７は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図２７において第６実施形態の図２６と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１３１】
第６実施形態では、第１偏光板３は吸収型偏光板であった。これに対して、本実施形態の表示装置１０８においては、図２７に示すように、第４偏光板１０４に加えて、第１偏光板１０９も吸収型偏光板である。図２７では、第１偏光板１０９の透過軸を符号Ｐ１ｔで示し、第１偏光板１０９の反射軸を符号Ｐ１ｒで示した。第１偏光板１０９、第１位相差板４、および第２偏光板５が第１遮光フィルター１１０を構成する。その他の構成は第６実施形態と同様である。
本実施形態においても、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられることで、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１〜第６実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３２】
また、本実施形態によれば、蛍光体層８で発光した光の利用効率を高めることができる、という第６実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によれば、バックライト２の直上に反射型の第１偏光板１０９が備えられているため、バックライト２から射出された光のうち、反射軸Ｐ１ｒに平行な直線偏光が第１偏光板１０９で反射してバックライト２に戻る。その結果、バックライト２から射出された光がリサイクルされ、光利用効率を高めることができる。
【０１３３】
［第８実施形態］
以下、本発明の第８実施形態について、図２８を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第５実施形態と同様であり、遮光フィルターを構成する偏光板の配置が第５実施形態と異なる。
図２８は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図２８において第５実施形態の図２５と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１３４】
第５実施形態では、各遮光フィルターを構成する一対の偏光板はクロスニコルの配置であった。これに対して、図２８に示すように、本実施形態の表示装置１１３においては、第１遮光フィルター１１４を構成する第１偏光板３と第２偏光板５とはパラレルニコルの配置である。同様に、第２遮光フィルター１１５を構成する第３偏光板９７と第４偏光板９９とはパラレルニコルの配置である。
【０１３５】
具体的には、第１遮光フィルター１１４を構成する第１偏光板３および第２偏光板５は、ともに透過軸が９０°−２７０°方向に向くように配置されている。第２遮光フィルター１１５を構成する第３偏光板９７および第４偏光板９９は、ともに透過軸が０°−１８０°方向に向くように配置されている。第１遮光フィルター１１４を構成する第１位相差板１１６の面内位相差Ｒ０は、パラレルニコルの第１偏光板３および第２偏光板５に合わせて最適化されている。第２遮光フィルター１１５を構成する第２位相差板１１７の面内位相差Ｒ０は、パラレルニコルの第３偏光板９７および第４偏光板９９に合わせて最適化されている。その他の構成は第５実施形態と同様である。
【０１３６】
本実施形態においても、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられることで、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１〜第７実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３７】
［第９実施形態］
以下、本発明の第９実施形態について、図２９を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第６実施形態と同様であり、遮光フィルターを構成する一部の偏光板の配置が第６実施形態と異なる。
図２９は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図２９において第６実施形態の図２６と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１３８】
第６実施形態では、各遮光フィルターを構成する一対の偏光板はクロスニコルの配置であった。これに対して、図２９に示すように、本実施形態の表示装置１２０においては、第１遮光フィルター１２１を構成する第１偏光板３と第２偏光板５とはパラレルニコルの配置である。同様に、第２遮光フィルター１２２を構成する第３偏光板９７と第４偏光板１０４とはパラレルニコルの配置である。
【０１３９】
具体的には、第１遮光フィルター１２１を構成する第１偏光板３および第２偏光板５は、ともに透過軸Ｐ１，Ｐ２が９０°−２７０°方向に向くように配置されている。第２遮光フィルター１２２を構成する第３偏光板９７および第４偏光板１０４は、ともに透過軸Ｐ３，Ｐ４ｔが０°−１８０°方向に向くように配置されている。第４偏光板１０４は、反射型偏光板であり、反射軸Ｐ４ｒは９０°−２７０°方向に向くように配置されている。
【０１４０】
第１遮光フィルター１２１を構成する第１位相差板１２３の面内位相差Ｒ０は、パラレルニコルの第１偏光板３および第２偏光板５に合わせて最適化されている。第２遮光フィルター１２２を構成する第２位相差板１２４の面内位相差Ｒ０は、パラレルニコルの第３偏光板９７および第４偏光板１０４に合わせて最適化されている。その他の構成は第６実施形態と同様である。
【０１４１】
本実施形態においても、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられることで、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１〜第８実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４２】
［第１０実施形態］
以下、本発明の第１０実施形態について、図３０を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第７実施形態と同様であり、遮光フィルターを構成する一部の偏光板の配置が第７実施形態と異なる。
図３０は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図３０において第７実施形態の図２７と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１４３】
第７実施形態では、各遮光フィルターを構成する一対の偏光板はクロスニコルの配置であった。これに対して、図３０に示すように、本実施形態の表示装置１２７においては、第１遮光フィルター１２８を構成する第１偏光板１０９と第２偏光板５とはパラレルニコルの配置である。同様に、第２遮光フィルター１２９を構成する第３偏光板９７と第４偏光板１０４とはパラレルニコルの配置である。
【０１４４】
具体的には、第１遮光フィルター１２８を構成する第１偏光板１０９および第２偏光板５は、ともに透過軸Ｐ１ｔ，Ｐ２が９０°−２７０°方向に向くように配置されている。第１偏光板１０９は、反射型偏光板であり、反射軸Ｐ１ｒは０°−１８０°方向に向くように配置されている。第２遮光フィルター１２９を構成する第３偏光板９７および第４偏光板１０４は、ともに透過軸Ｐ３，Ｐ４ｔが０°−１８０°方向に向くように配置されている。第４偏光板１０４は、反射型偏光板であり、反射軸Ｐ４ｒは９０°−２７０°方向に向くように配置されている。
【０１４５】
第１遮光フィルター１２８を構成する第１位相差板１３０の面内位相差Ｒ０は、パラレルニコルの第１偏光板１０９および第２偏光板５に合わせて最適化されている。第２遮光フィルター１２９を構成する第２位相差板１３１の面内位相差Ｒ０は、パラレルニコルの第３偏光板９７および第４偏光板１０４に合わせて最適化されている。その他の構成は第７実施形態と同様である。
【０１４６】
本実施形態においても、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられることで、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１〜第９実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４７】
［第１１実施形態］
以下、本発明の第１１実施形態について、図３１〜図３４を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、遮光フィルターを構成する位相差板の種類が第１実施形態と異なる。
図３１は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図３１において第１実施形態の図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１４８】
第１〜第１０実施形態では、各遮光フィルターを構成する位相差板はポジティブＡプレートであった。これに対して、図３１に示すように、本実施形態の表示装置１３４においては、遮光フィルター１３５を構成する位相差板１３６として、ネガティブＣプレートが用いられる。位相差板１３６の面内屈折率をｎｘ，ｎｙとし、厚み方向屈折率をｎｚとしたとき、ネガティブＣプレートは、図３２に示すように、各屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚの関係がｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚとなるような屈折率楕円体Ｃで表される。第１偏光板３と第２偏光板５とはパラレルニコルの配置である。
【０１４９】
本実施形態の遮光フィルター１３５においても、第１〜第１０実施形態と同様の作用が得られる。すなわち、遮光フィルター１３５の法線方向（極角が０°方向）、および方位角が０°−１８０°方向もしくは９０°−２７０°方向、かつ極角が０°以外の方向の光に対しては、位相差板１３６が本来の機能を発揮しないため、第１偏光板３を透過した直線偏光はそのまま第２偏光板５を透過する。したがって、透過率は低下しない。
【０１５０】
これに対し、方位角が０°−１８０°方向および９０°−２７０°方向以外の方向の光に対しては、位相差板１３６がネガティブＣプレートとして機能するため、第１偏光板３を透過した直線偏光が楕円偏光に変化する。楕円偏光が第２偏光板５に入射するため、透過率が低下する。
【０１５１】
本発明者らは、ネガティブＣプレートからなる位相差板１３６の厚さ方向位相差Ｒｔｈを変化させたときの遮光フィルター１３５の透過率角度分布を、シミュレーションにより検証した。シミュレーション結果を図３３（Ａ）〜（Ｅ）に示す。
シミュレーション条件として、第１偏光板３および第２偏光板５としてヨウ素偏光板を用い、第１偏光板３および第２偏光板５の透過軸は９０°−２７０°方向に設定した。位相差板１３６の厚さ方向位相差Ｒｔｈは、Ｒｔｈ＝０ｎｍ〜４０００ｎｍの範囲内で変化させた。シミュレーションソフトは、ＬＣＤＭａｓｔｅｒを用いた。
【０１５２】
図３３（Ａ）はＲｔｈ＝０ｎｍの透過率角度分布、図３３（Ｂ）はＲｔｈ＝１０００ｎｍの透過率角度分布、図３３（Ｃ）はＲｔｈ＝２０００ｎｍの透過率角度分布、図３３（Ｄ）はＲｔｈ＝３０００ｎｍの透過率角度分布、図３３（Ｅ）はＲｔｈ＝４０００ｎｍの透過率角度分布、をそれぞれ示している。図中白く見える部分が透過率の高い部分、黒く見える部分が透過率の低い部分を示している。
【０１５３】
Ｒｔｈ＝０ｎｍの場合、図３３（Ａ）に示すように、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向の透過率が低下する効果はほとんど見られなかった。これに対し、Ｒ０＝１０００ｎｍ、２０００ｎｍ、３０００ｎｍ、４０００ｎｍの場合、図３３（Ｂ）〜（Ｅ）に示すように、４５°−２２５°方向および１３５°−３１５°方向の透過率が低下する効果が確認された。
【０１５４】
図３４は、図３３（Ａ）〜（Ｅ）の透過率角度分布における４５°−２２５°方向の透過率をグラフにしたものである。図３４の横軸は極角（°）を示し、図３４の縦軸は波長４５０ｎｍの光に対する透過率（％）である。縦軸の透過率は極角が０°のときの最大値を１としたときの相対値で示した。図３４に示すように、Ｒｔｈを１０００以上の値に設定することにより、広角側の光を遮断できることが判った。
【０１５５】
本実施形態のように位相差板１３６にネガティブＣプレートを用いた場合でも、液晶光変調素子６から特定の方位角方向に射出される漏れ光が抑えられ、正面コントラスト比の高い蛍光励起型液晶表示装置を実現できる、という第１〜第１０実施形態と同様の効果が得られる。
【０１５６】
［第１２実施形態］
以下、本発明の第１２実施形態について、図３５〜図３７を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１１実施形態と同様であり、３組の遮光フィルターを備えた点が第１１実施形態と異なる。
図３５は、本実施形態の表示装置の概略構成を示す斜視図である。
図３５において第１１実施形態の図３１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１５７】
図３５に示すように、本実施形態の表示装置１３９は、バックライト２と、第１偏光板４２と、第１位相差板１４０と、第２偏光板４４と、第２位相差板１４１と、第３偏光板４６と、第３位相差板１４２と、第４偏光板４８と、液晶光変調素子６と、第５偏光板４９と、蛍光体層８と、を備えている。第１偏光板４２、第１位相差板１４０、および第２偏光板４４が第１遮光フィルター１４３を構成する。第２偏光板４４、第２位相差板１４１、および第３偏光板４６が第２遮光フィルター１４４を構成する。第３偏光板４６、第３位相差板１４２、および第４偏光板４８が第３遮光フィルター１４５を構成する。
【０１５８】
このように、表示装置１３９は、バックライト２と液晶光変調素子６との間に３組の遮光フィルター１４３，１４４，１４５を備えている。各遮光フィルター１４３，１４４，１４５の一対の偏光板はパラレルニコルの配置となっている。全ての位相差板１４０，１４１，１４２にはネガティブＣプレートが用いられる。
【０１５９】
本発明者らは、構成がそれぞれ異なる比較例１，２、ネガティブＣプレートを備えた実施例１１〜１５の表示装置を想定し、シミュレーションにより正面コントラスト比を算出した。シミュレーションソフトは、ＬＣＤＭａｓｔｅｒを用いた。比較例１，２、実施例１１〜１５の表示装置の構成は以下の通りである。なお、全ての表示装置において、液晶光変調素子には垂直配向モードの液晶パネルを用いた。
【０１６０】
［比較例１］
図３６（Ａ）に示すように、比較例１の表示装置は遮光フィルターを備えていない。比較例１の表示装置は、バックライト（図示略）側から第１偏光板５５、液晶光変調素子５６、第２偏光板５７、蛍光体層５８を備えている。第１偏光板５５の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定し、第２偏光板５７の透過軸は方位角０°−１８０°に設定した。
【０１６１】
［比較例２］
図３６（Ｂ）に示すように、比較例２の表示装置は遮光フィルターを備えていない。比較例２の表示装置は、バックライト（図示略）側から第１偏光板５５、第１位相差板５９、液晶光変調素子５６、第２位相差板６０、第２偏光板５７、蛍光体層５８を備えている。第１位相差板５９および第２位相差板６０は、遮光フィルターを構成するものではなく、液晶光変調素子５６の位相差を補償するための２軸位相差板である。第１位相差板５９および第２位相差板６０は、ともに面内位相差Ｒ０が３５ｎｍであり、ＮＺ係数が３．７である。第１偏光板５５の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定し、第２偏光板５７の透過軸は方位角０°−１８０°に設定した。
【０１６２】
［実施例１１］
図３６（Ｃ）に示すように、実施例１１の表示装置は、比較例２の表示装置における第１位相差板５９の下側（バックライト側）に、偏光板５５、位相差板１４８、偏光板１４９からなる遮光フィルターを１組備えている。遮光フィルターを構成する下側偏光板１４９の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定した。位相差板１４８の厚さ方向位相差Ｒｔｈは１０００ｎｍに設定した。
【０１６３】
［実施例１２］
図３６（Ｄ）に示すように、実施例１２の表示装置の基本構成は実施例１１の表示装置と同じであり、位相差板１５０のみを変更した。位相差板１５０の厚さ方向位相差Ｒｔｈは、実施例１と異なり、２０００ｎｍに設定した。
【０１６４】
［実施例１３］
図３６（Ｅ）に示すように、実施例１３の表示装置の基本構成は実施例１１の表示装置と同じであり、位相差板１５１のみを変更した。位相差板１５１の厚さ方向位相差Ｒｔｈは、実施例１と異なり、３０００ｎｍに設定した。
【０１６５】
［実施例１４］
図３６（Ｆ）に示すように、実施例１４の表示装置は、実施例１１の表示装置における位相差板１４８の下側（バックライト側）に、偏光板１４９、位相差板１５２、偏光板１５３からなる遮光フィルターをさらに１組備えている。下層側の遮光フィルターを構成する下側の偏光板１５３の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定した。下層側の遮光フィルターを構成する位相差板１５２の厚さ方向位相差Ｒｔｈは２０００ｎｍに設定した。
【０１６６】
［実施例１５］
図３６（Ｇ）に示すように、実施例１５の表示装置は、実施例１４の表示装置における位相差板１５２の下側（バックライト側）に、偏光板１５３、位相差板１５４、偏光板１５５からなる遮光フィルターをさらに１組備えている。最下層の遮光フィルターを構成する下側の偏光板１５５の透過軸は方位角９０°−２７０°に設定した。最下層の遮光フィルターを構成する位相差板１５４の厚さ方向位相差Ｒｔｈは３０００ｎｍに設定した。
【０１６７】
正面コントラスト比の算出結果を図３７に示す。
比較例１の表示装置においては、正面コントラスト比が３５８であった。また、液晶位相差補償用の位相差板を追加した比較例２の表示装置においては、正面コントラスト比は７５９であった。これに対し、ネガティブＣプレートを備えた１〜３組の遮光フィルターを追加した実施例１１〜１５の表示装置においては、正面コントラスト比は概ね１１００〜１１５０程度に向上することが実証された。
【０１６８】
上記第１〜第１２実施形態では、遮光フィルターを構成する位相差板として、ポジティブＡプレートもしくはネガティブＣプレートを用いる例を挙げた。その他、遮光フィルターを構成する位相差板として、２軸位相差板を用いてもよい。２軸位相差板を用いる場合、遮光フィルターを構成する一対の偏光板の透過軸と２軸位相差板の遅相軸とは、略０°もしくは略９０°の角度をなすようにする。
【０１６９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、バックライトから青色光を射出し、緑色ドットおよび赤色ドットでは蛍光体層により青色光を波長変換して緑色光もしくは赤色光を発光させ、青色ドットでは青色光を波長変換させずに表示に用いる構成とした。この構成に代えて、紫外光を射出するバックライトを用い、赤色ドットには紫外光を励起光として赤色光を発する蛍光体を用い、緑色ドットには紫外光を励起光として緑色光を発する蛍光体を用い、青色ドットには紫外光を励起光として青色光を発する蛍光体を用いる構成としてもよい。その他、表示装置の各構成要素の数、配置、材料等の具体的な構成については、適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明は、各種表示装置に利用が可能である。
【符号の説明】
【０１７１】
１，４１，７１，７６，９６，１０３，１０８，１１３，１２０，１２７，１３４，１３９…表示装置、３，４２，５５，１０９…第１偏光板、４，６１，６３，６４，６５，６７，７２，８５，８７，８８，８９，９１，１３６，１４８，１５０，１５１，１５２，１５４…位相差板、５，４４，５７…第２偏光板、６，５６…液晶光変調素子、７，４６，９７…第３偏光板、８，８Ｒ，８Ｇ，５８…蛍光体層、１１…液晶層、４０，７３，１３５…遮光フィルター、４３，５９，７７，１１６，１２３，１３０，１４０…第１位相差板、４５，６０，７８，９８，１１７，１２４，１３１，１４１…第２位相差板、４７，７９，１４２…第３位相差板、４８，９９，１０４…第４偏光板、４９…第５偏光板、５０，８０，１１０，１１４，１２１，１２８，１４３…第１遮光フィルター、５１，８１，１００，１０５，１１５，１２２，１２９，１４４…第２遮光フィルター、５２，８２，１４５…第３遮光フィルター、６２，６６，６８，８６，９０，９２，１４９，１５３，１５５…偏光板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３９】
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【図４】
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【図５】
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【図１０】
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【図１３】
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【図２０】
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【図３３】
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【図３８】
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