(57)【要約】【課題】正面方向のコントラストに優れた蛍光励起型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明の液晶表示装置１は、バックライト２（光源）と、垂直配向モードの液晶層１０を含む液晶光変調素子２０と、液晶光変調素子２０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異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体層１４と、バックライト２から射出された光の位相差を補償するための２軸位相差を有する位相差板１７と、を備えている。【選択図】図１
2014081398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光スペクトルにおける４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長域内に少なくとも一つの極大波長を有する光を射出する光源と、
第１偏光板と第２偏光板と前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に配置された垂直配向モードの液晶層とを含み、前記液晶層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異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体と、
前記第１偏光板と前記液晶層との間、もしくは前記第２偏光板と前記液晶層との間に設けられ、前記光源から射出された光の位相差を補償するための２軸位相差を有する位相差層と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記液晶層の屈折率差をΔｎ、前記液晶層の厚みをｄとしたときの前記液晶層のリタデーションΔｎ×ｄの数値範囲が２６０ｎｍ〜３４０ｎｍであり、
前記数値範囲内の任意のリタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の面内位相差をＲｅｔ（ｎｍ）としたとき、
−０．０５０×Δｎ×ｄ＋４１≦Ｒｅｔ≦−０．２００×Δｎ×ｄ＋１１０
の関係を満たし、
前記リタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の厚み方向位相差をＲｔｈ（ｎｍ）としたとき、
１．０５×Δｎ×ｄ−３３．０≦Ｒｔｈ≦０．８００×Δｎ×ｄ＋８０．０
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記液晶層の屈折率差をΔｎ、前記液晶層の厚みをｄとしたときの前記液晶層のリタデーションΔｎ×ｄの数値範囲が２６０ｎｍ〜３４０ｎｍであり、
前記数値範囲内の任意のリタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の面内位相差をＲｅｔ（ｎｍ）としたとき、
−０．１２５×Δｎ×ｄ＋６７．５≦Ｒｅｔ≦−０．１２５×Δｎ×ｄ＋８３．５
の関係を満たし、
前記リタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の厚み方向位相差をＲｔｈ（ｎｍ）としたとき、
０．９２５×Δｎ×ｄ＋１１．５≦Ｒｔｈ≦０．９２５×Δｎ×ｄ＋３５．５
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記液晶層の屈折率差をΔｎ、前記液晶層の厚みをｄとしたときの前記液晶層のリタデーションΔｎ×ｄの数値範囲が２６０ｎｍ〜３４０ｎｍであり、
前記数値範囲内の任意のリタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の面内位相差をＲｅｔ（ｎｍ）としたとき、
−０．１２５×Δｎ×ｄ＋７０．５≦Ｒｅｔ≦−０．１２５×Δｎ×ｄ＋８０．５
の関係を満たし、
前記リタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の厚み方向位相差をＲｔｈ（ｎｍ）としたとき、
０．９２５×Δｎ×ｄ＋１５．５≦Ｒｔｈ≦０．９２５×Δｎ×ｄ＋３１．５
の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記光源から射出された光の拡散角度を調整するための拡散角度調整部材を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記拡散角度調整部材がプリズムシートであることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記拡散角度調整部材がバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項５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、可視光線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。例えば下記の特許文献１には、青色ＬＥＤ等の光源と、液晶層と、蛍光体と、を備えたカラー液晶表示装置が開示されている。このカラー液晶表示装置では、光源からの青色光の光量を液晶層により変調し、変調後の青色光を蛍光体で波長変換することで赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）などの所望の色の表示を行っている。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。
【０００３】
液晶光変調素子は、正面方向の光透過率が小さくなるときに広角方向の光透過率が大きくなる傾向を有する。このとき、黒表示の際の全透過光束量が大きくなる。液晶光変調素子がこの種の特性を有することに起因して、蛍光励起型液晶表示装置では、黒表示時の輝度が高くなり、表示のコントラストが低下する。一般的な液晶表示装置の分野では、コントラストの改善を図るためにカラーフィルターと液晶層との間にインセル偏光板を配置したものが、下記の特許文献２に開示されている。さらに、特許文献２の液晶表示パネルでは、裏側偏光板とインセル偏光板との間に裏側位相差フィルムを配置することにより斜め方向の位相差の補償を行い、広角方向でのコントラストの改善を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３４２７５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０８９９３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２の液晶表示パネルにおいて、裏側位相差板は、広角方向のコントラスト改善にのみ寄与するものであり、正面方向を含む全体のコントラスト改善に寄与するものではない。したがって、蛍光励起型液晶表示装置において正面方向のコントラストを改善したい要求があっても、特許文献２の裏側位相差板をそのまま適用できるものではない。
【０００６】
本発明の一態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、コントラストに優れた蛍光励起型の表示装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様の表示装置は、発光スペクトルにおける４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長域内に少なくとも一つの極大波長を有する光を射出する光源と、第１偏光板と第２偏光板と前記第１偏光板と前記第２偏光板との間に配置された垂直配向モードの液晶層とを含み、前記液晶層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異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体と、前記第１偏光板と前記液晶層との間、もしくは前記第２偏光板と前記液晶層との間に設けられ、前記光源から射出された光の位相差を補償するための２軸位相差を有する位相差層と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様の表示装置は、前記液晶層の屈折率差をΔｎ、前記液晶層の厚みをｄとしたときの前記液晶層のリタデーションΔｎ×ｄの数値範囲が２６０ｎｍ〜３４０ｎｍであり、前記数値範囲内の任意のリタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の面内位相差をＲｅｔ（ｎｍ）としたとき、
−０．０５０×Δｎ×ｄ＋４１≦Ｒｅｔ≦−０．２００×Δｎ×ｄ＋１１０
の関係を満たし、
前記リタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の厚み方向位相差をＲｔｈ（ｎｍ）としたとき、
１．０５×Δｎ×ｄ−３３．０≦Ｒｔｈ≦０．８００×Δｎ×ｄ＋８０．０
の関係を満たすことを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様の表示装置は、前記液晶層の屈折率差をΔｎ、前記液晶層の厚みをｄとしたときの前記液晶層のリタデーションΔｎ×ｄの数値範囲が２６０ｎｍ〜３４０ｎｍであり、前記数値範囲内の任意のリタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の面内位相差をＲｅｔ（ｎｍ）としたとき、
−０．１２５×Δｎ×ｄ＋６７．５≦Ｒｅｔ≦−０．１２５×Δｎ×ｄ＋８３．５
の関係を満たし、
前記リタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の厚み方向位相差をＲｔｈ（ｎｍ）としたとき、
０．９２５×Δｎ×ｄ＋１１．５≦Ｒｔｈ≦０．９２５×Δｎ×ｄ＋３５．５
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様の表示装置は、前記液晶層の屈折率差をΔｎ、前記液晶層の厚みをｄとしたときの前記液晶層のリタデーションΔｎ×ｄの数値範囲が２６０ｎｍ〜３４０ｎｍであり、前記数値範囲内の任意のリタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の面内位相差をＲｅｔ（ｎｍ）としたとき、
−０．１２５×Δｎ×ｄ＋７０．５≦Ｒｅｔ≦−０．１２５×Δｎ×ｄ＋８０．５
の関係を満たし、
前記リタデーションΔｎ×ｄにおける前記位相差層の厚み方向位相差をＲｔｈ（ｎｍ）としたとき、
０．９２５×Δｎ×ｄ＋１５．５≦Ｒｔｈ≦０．９２５×Δｎ×ｄ＋３１．５
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様の表示装置は、前記光源から射出された光の拡散角度を調整するための拡散角度調整部材を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様の表示装置は、前記拡散角度調整部材がプリズムシートであることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様の表示装置は、前記拡散角度調整部材がバンドパスフィルタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、コントラストに優れた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】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図２】（Ａ）位相差層がない場合、（Ｂ）位相差層がある場合のそれぞれの液晶光変調素子の光透過率を示す全方位図である。
【図３】位相差層がない場合、位相差層がある場合のそれぞれの液晶光変調素子の方位角４５°における光透過率と極角との関係を示すグラフである。
【図４】（Ａ）シミュレーションに用いた液晶光変調素子を示す模式図、（Ｂ）（Ａ）に示した各部材の各種の光学軸等の方位の関係を示す平面図、である。
【図５】シミュレーションに用いたバックライトの指向性を示すグラフである。
【図６】液晶層のリタデーションを変えたときの液晶印加電圧と正面方向の光透過率との関係を示すグラフである。
【図７】液晶層のリタデーションを２６０ｎｍとしたときの２軸位相差Ｒｅｔ，Ｒｔｈとコントラストの関係を示すシミュレーション結果である。
【図８】液晶層のリタデーションを３００ｎｍとしたときの２軸位相差Ｒｅｔ，Ｒｔｈとコントラストの関係を示すシミュレーション結果である。
【図９】液晶層のリタデーションを３４０ｎｍとしたときの２軸位相差Ｒｅｔ，Ｒｔｈとコントラストの関係を示すシミュレーション結果である。
【図１０】本実施形態において好ましい面内位相差Ｒｅｔの範囲を、液晶層のリタデーションとの関係で示す図である。
【図１１】本実施形態において好ましい厚み方向位相差Ｒｔｈの範囲を、液晶層のリタデーションとの関係で示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
【図１５】（Ａ）、（Ｂ）一般の液晶表示装置におけるコントラスト特性の考え方を説明するための図である。
【図１６】（Ａ）、（Ｂ）蛍光励起型液晶表示装置におけるコントラスト特性の考え方を説明するための図である。
【図１７】液晶光変調素子において正面透過率が最大の状態における、（Ａ）光透過率の全方位図、（Ｂ）光透過率と極角との関係を示すグラフである。
【図１８】液晶光変調素子において正面透過率が最小の状態における、（Ａ）光透過率の全方位図、（Ｂ）光透過率と極角との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者らは、一般の液晶表示装置と蛍光励起型液晶表示装置とではコントラスト特性に影響を及ぼす光の角度成分が異なることに着目した。
図１５（Ａ）、（Ｂ）は、一般の液晶表示装置におけるコントラスト特性の考え方を説明するための図である。図１６（Ａ）、（Ｂ）は、蛍光励起型液晶表示装置におけるコントラスト特性の考え方を説明するための図である。
図１５（Ａ）、（Ｂ）および図１６（Ａ）、（Ｂ）において、符号１０１は入射側偏光板、１０２は液晶層、１０３は射出側偏光板、１０４は液晶光変調素子、である。
【００１７】
図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、一般の液晶表示装置の場合、観察者は液晶光変調素子１０４を透過した光を直接見ることになる。液晶層１０２の光透過率が最大の状態（白表示時）において、液晶光変調素子１０４の法線方向（角度θ０）に透過する光の輝度をＬ_on（θ０）、液晶光変調素子１０４の法線方向に対して角度θ１の方向に透過する光の輝度をＬ_on（θ１）、液晶光変調素子１０４の法線方向に対して角度θ２の方向に透過する光の輝度をＬ_on（θ２）、とする。液晶層１０４の光透過率が最小の状態（黒表示時）において、液晶光変調素子１０４の法線方向（角度θ０）に透過する光の輝度をＬ_off（θ０）、液晶光変調素子１０４の法線方向に対して角度θ１の方向に透過する光の輝度をＬ_off（θ１）、液晶光変調素子１０４の法線方向に対して角度θ２の方向に透過する光の輝度をＬ_off（θ２）、とする。
【００１８】
一般の液晶表示装置の場合、観察者の目の位置に向けて液晶層１０２を透過する光のみが観察者の目に到達するため、この光の輝度によってコントラストが決まる。したがって、コントラストは、光の透過方向、すなわち観察者が見る方向に依存して異なる値を取る。一般に、コントラストは、液晶光変調素子１０４の法線方向で相対的に大きい値を取り、広角領域で相対的に小さい値を取る。
任意の角度θｉにおけるコントラストＣＲ（θｉ）は、
ＣＲ（θｉ）＝Ｌ_on（θｉ）／Ｌ_off（θｉ）  …（１）
で表される。
【００１９】
これに対して、図１６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、蛍光励起型液晶表示装置の場合、観察者は液晶光変調素子１０４を透過した光を直接見るわけではない。蛍光励起型液晶表示装置では、液晶光変調素子１０４を透過した光が蛍光体（図１６（Ａ）、（Ｂ）では図示略）に入射し、観察者は蛍光体で発光した光を見ることになる。蛍光体での発光量は、蛍光体に入射する全光束量に比例する。また、蛍光体は全方向にわたって等方的に発光する。したがって、蛍光励起型液晶表示装置のコントラストは、全方向にわたって等しい値を取る。
【００２０】
蛍光励起型液晶表示装置のコントラストは、蛍光体に入射する全光束量で決まる。液晶層１０２の光透過率が最大の状態（白表示時）における全光束をΦ_on、液晶層１０２の光透過率が最小の状態（黒表示時）における全光束をΦ_offとすると、
【数１】
2014081398.tif 000003
【数２】
2014081398.tif 000004
で表される。
ここで、全方向で共通のコントラストＣＲ（θ）は、
ＣＲ（θ）＝Φ_on／Φ_off  …（４）
で表される。
なお、上記（２）式、（３）式において、「ω」は立体角である。「立体角」は、１点とある閉曲線とを結ぶ直線全体によって作られる錐面が、その頂点を中心とする単位球面を切り取る部分の面積の単位球面面積に対する比のことである。
立体角ωが微小な面積とみなせるとき、あるいは、立体角ω内で輝度Ｌ（θ）が均一とみなせるとき、立体角ωにおける光束Φは、
Φ＝Ｌ（θ）×ω
と表せる。したがって、光源から射出される光の全光束は、（２）式、（３）式のように表せる。
【００２１】
図１７（Ａ）は、正面光透過率が最大の状態における光透過率−視角特性の全方位図を示す。図１７（Ｂ）は、方位角０°−１８０°方向および４５°−２２５°方向における光透過率−視角特性を示すグラフである。図１８（Ａ）は、正面光透過率が最小の状態における光透過率−視角特性の全方位図を示す。図１８（Ｂ）は、方位角０°−１８０°方向および４５°−２２５°方向における光透過率−視角特性を示すグラフである。図１７（Ｂ）および図１８（Ｂ）のグラフの横軸は液晶光変調素子の法線方向を基準とした極角（°）を示し、縦軸は光透過率を示す。図１７（Ｂ）および図１８（Ｂ）において、実線のグラフは方位角０°−１８０°方向の光透過率−視角特性を示し、破線のグラフは方位角４５°−２２５°方向の光透過率−視角特性を示す。
このシミュレーションでは、液晶層を垂直配向モードとし、光入射側と光射出側の２枚の偏光板の吸収軸を方位角０°−１８０°方向と９０°−２７０°方向に配置した。
【００２２】
図１７（Ｂ）に示すように、正面光透過率が最大の状態では、方位角０°−１８０°方向、４５°−２２５°方向の双方において、符号Ｗ１で示したように、極角が小さい方向（法線方向）から極角が大きい方向（広角方向）に向けて光透過率は単調に低下する。これに対して、図１８（Ｂ）に示すように、正面光透過率が最小の状態では、符号Ｗ２，Ｗ３で示したように、極角が大きい領域（広角領域）で光透過率が上昇する傾向を示す。特に、実線のグラフで示す方位角４５°−２２５°方向（一対の偏光板の２本の吸収軸の中間方位）において、符号Ｗ２で示したように、光透過率の上昇が顕著である。
【００２３】
上述したように、一般の液晶表示装置であれば、正面光透過率が最小の状態における広角領域での光透過率の上昇は、広角方向でのコントラスト低下の要因となるものの、正面方向でのコントラストには影響を及ぼさない。これに対して、蛍光励起型液晶表示装置の場合、全方向のコントラストが蛍光体に入射する全光束量で決まるため、黒表示時の広角領域での光透過率の上昇は、正面方向を含む全方向でのコントラスト低下の要因となる。したがって、蛍光励起型液晶表示装置において、正面方向を含む全方向でのコントラストを改善するためには、広角領域での光透過率の上昇を抑える必要がある。逆に言えば、広角領域での光透過率の上昇を抑えられれば、正面方向を含む全方向でのコントラストを改善することができる。そこで、本発明者らは、蛍光励起型液晶表示装置において、２軸位相差を有する位相差層を第１偏光板と液晶層との間もしくは第２偏光板と液晶層との間に配置することにより、広角領域での光透過率の上昇を抑えることができ、コントラストを改善できることに想到した。
【００２４】
［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。
本実施形態の液晶表示装置は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の蛍光をそれぞれ発する蛍光体を備えた蛍光励起型カラー液晶表示装置の一例である。
図１は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
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。
【００２５】
本実施形態の液晶表示装置１は、図１に示すように、バックライト２（光源）と、液晶光変調素子２０と、蛍光体基板６と、を備えている。液晶光変調素子２０は、第１偏光板３と、液晶パネル４と、第２偏光板５と、を備えている。液晶表示装置１においては、バックライト２から射出された光を蛍光体基板６により波長変換し、発せられたＲ、Ｇ、Ｂの蛍光によって所望のカラー表示を行う。観察者は、バックライト２が配置された側と反対側、すなわち、蛍光体基板６が配置された側（図１の上側）から表示を視認する。
【００２６】
バックライト２は、発光スペクトルにおいて、４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長域内に少なくとも一つの極大値を有するものが用いられる。すなわち、バックライト２は、青色領域内に強度のピークを持つ光を射出するものである。４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長域に極大値を有する光は、後述する蛍光体層に吸収された際に蛍光体層を効率良く励起して蛍光を生じさせる。具体的に、バックライト２は、青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）、青色蛍光管などの発光素子（図示略）と、導光板７と、から構成されている。発光素子は、例えば波長４５０ｎｍ付近に発光強度の極大値を有する青色光を発光する。導光板７は、発光素子から入射された光を伝播しつつ主面から射出させ、液晶光変調素子２０を照明する。
【００２７】
液晶パネル４は、第１基板８と、第２基板９と、第１基板８と第２基板９との間に挟持された液晶層１０と、を備えている。第１基板８および第２基板９は、光透過性を有するガラス基板等で構成される。液晶パネル４は、マトリクス状に配置されたＲ、Ｇ、Ｂのサブ画素毎に、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を備えたアクティブマトリクス型の液晶パネルである。
【００２８】
第１基板８の第１の面８ａには、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜で構成された複数の画素電極１１が設けられている。１つの画素電極１１は１つのサブ画素に対応して設けられている。各画素電極１１にはＴＦＴ（図示略）が接続されている。さらに、第１基板８の第１の面８ａに、データバスライン、ゲートバスライン等の配線（図示略）が設けられている。第１基板８の第１の面８ａに、配向膜（図示略）が複数の画素電極１１を覆うように設けられている。
【００２９】
第２基板９の第１の面９ａに、ＩＴＯ等の透明導電膜で構成された対向電極１２が形成されている。さらに、第２基板９の第１の面９ａに、配向膜（図示略）が対向電極１２を覆うように形成されている。
【００３０】
液晶層１０は、例えば誘電異方性が負の液晶材料で構成されている。液晶層１０は、電界無印加時に第１基板８および第２基板９の表面に対して略垂直に配向した液晶層、いわゆる垂直配向（ＶＡ：Vertical Alignment）モードの液晶層である。液晶層１０として、バックライト２からの光の４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの波長領域に存在する極大波長±２５ｎｍの範囲において、透過率が最大となる実効的なリタデーションを有するものを用いることが好ましい。
【００３１】
換言すれば、液晶層１０の透過率が最大になる波長（ＷＬＣ）と、バックライト２が最大強度を示す波長（ＷＢＬ）とが、以下の関係式（５）を満たすことが好ましく、以下の関係式（６）を満たすことがより好ましい。
ＷＢＬ−２５ｎｍ≦ＷＬＣ≦ＷＢＬ＋２５ｎｍ  …（５）
ＷＢＬ−１０ｎｍ≦ＷＬＣ≦ＷＢＬ＋１０ｎｍ  …（６）
【００３２】
ここで、液晶層１０が最大透過率を示すリタデーションについて説明する。
液晶層１０の屈折率差（Δｎ）と厚み（ｄ）とは、各表示モードに併せて適宜設計する必要がある。液晶層１０が最大透過率を示すリタデーションは、単に液晶層１０の屈折率差（Δｎ）と厚み（ｄ）の積で求めることができるΔｎ×ｄではなく、液晶層１０の駆動時に得られる実効的なΔｎ×ｄの値のことである。
【００３３】
例えばリタデーション（Δｎ×ｄ）について、下記のような設計が必要である。
ＶＡモードに用いられる液晶材料として、例えば、波長５５０ｎｍにおいて、屈折率差Δｎ＝０．１を示すものを用いる場合、液晶層１０の最大透過率を得るための位相差はλ／２であるから、２７５ｎｍである。しかしながら、配向膜と液晶層１０との界面近傍の液晶分子は電界に応答しないため、単純にセル厚（ｄ）を２．７５μｍ（２７５ｎｍ）に設定すると、Δｎ×ｄの値が不足する。そのため、セル厚（ｄ）を例えば３．５μｍ程度に設定することが一般的である。
【００３４】
ＶＡモードの液晶層において、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各サブ画素の電圧−透過率カーブ（Ｖ−Ｔカーブ）、もしくは階調−輝度特性（ガンマカーブ）は色毎に異なっている。これは、液晶分子の屈折率が波長分散を有することに起因する。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの階調−輝度特性を合わせるために、液晶分子が完全に倒れるまでの電圧を印加しない場合もある。すなわち、設計時には、液晶層１０が最大透過率を示す位相差値を使用するのではなく、Ｒ、Ｇ、Ｂのバランスを考慮して色毎に最大透過率を設定し、実効的なΔｎ×ｄの値を設定する。
【００３５】
本実施形態の液晶層１０として、ＶＡモードに用いられる液晶材料を用いた場合の例を以下に示す。
液晶層１０では、波長４５０ｎｍの光に対しては、波長λが５５０ｎｍよりも小さいので、実効的な位相差がλ／２の条件を満たすようなセル厚は、波長５５０ｎｍの光を前提としたときの液晶層よりも２０％程度薄くなる。そのため、波長５５０ｎｍに合わせて設計したセル厚３．５μｍに対して２０％程度薄くしたセル厚、すなわち、セル厚２．９μｍを最適値として設計する。
【００３６】
本実施形態では、液晶層１０を透過するのは青色光であるから、青色領域についてのみ、Δｎ×ｄを考慮すれば良い。そのため、液晶分子の応答が飽和する状態にまで電圧を印加すれば、最大透過率を得ることができる。その場合、光の利用効率を高めることができる。一方、液晶分子の応答が飽和しない程度の電圧で最大透過率を設定すれば、応答速度をより速くする効果が得られる。そのような設計も可能である。
【００３７】
図１に示すように、蛍光体基板６は、第３基板１３と、第３基板１３の第１の面１３ａに形成された蛍光体層１４と、を備えている。第３基板１３は、光透過性を有するガラス基板等で構成される。蛍光体層１４は、青色光を吸収して赤色光を発する蛍光材料を含む赤色蛍光体層１４Ｒ、青色光を吸収して緑色光を発する蛍光体材料を含む緑色蛍光体層１４Ｇ、を有している。
【００３８】
蛍光体層１４は、以下に例示する蛍光体材料のみから構成されていても良い。蛍光体層１４は、任意に添加剤等を含んでいても良く、蛍光体材料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材料として、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と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。
【００３９】
有機系蛍光体材料では、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。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。
【００４０】
無機系蛍光体材料では、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。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。
【００４１】
赤色蛍光体層１４Ｒは液晶パネル４の一つの画素電極１１に対応して配置されている。赤色蛍光体層１４Ｒが配置された領域が赤色サブ画素である。同様に、緑色蛍光体層１４Ｇは液晶パネル４の一つの画素電極１１に対応して配置されている。緑色蛍光体層１４Ｇが配置された領域が緑色サブ画素である。また、蛍光体層４のうち、青色サブ画素に相当する領域には、蛍光体層が配置されておらず、入射した青色光を散乱させて射出させる散乱体層１４Ｂが配置されている。なお、蛍光体層１４と第２偏光板５との間に、蛍光体層１４で発せられた光を反射する反射膜があっても良い。
【００４２】
第３基板１３の第２の面１３ｂ（蛍光体層１４が設けられた側と反対側の視認側の面）には、外光フィルタ１６が設けられている。外光フィルタ１６は、例えば誘電体多層膜で構成されている。外光フィルタ１６は、太陽光や照明光などの外光に含まれる青色光を吸収もしくは反射する一方、蛍光体層１４で発せられた赤色光や緑色光を透過する特性を有する。外光フィルタ１６は、外光に含まれる青色光によって蛍光体層１４が励起されるのを抑える機能を果たす。
【００４３】
第１偏光板３は、液晶パネル４を構成する第１基板８の第２の面８ｂに配置されている。第２偏光板５は、第２基板９の第２の面９ｂに配置されている。本実施形態の第１偏光板３および第２偏光板５は、液晶パネル４の外側に位置する偏光板、いわゆるアウトセル型の偏光板である。  第１偏光板３および第２偏光板５は、例えば２色性染料からなる２色性色素、もしくはヨウ素を樹脂基材中に含む偏光板である。第１偏光板３および第２偏光板５の吸収軸は、方位角０°−１８０°方向および方位角９０°−２７０°方向に配置されている。第１偏光板３の吸収軸が方位角０°−１８０°方向、第２偏光板５の吸収軸が９０°−２７０°方向に配置されていてもよいし、第１偏光板３の吸収軸が方位角９０°−２７０°方向、第２偏光板５の吸収軸が方位角０°−１８０°方向に配置されていてもよい。
【００４４】
位相差板１７は、第１偏光板３と第１基板８との間に設けられている。位相差板１７は、面内位相差と厚み方向位相差とを含む２軸位相差を有する。位相差板１７の面内において互いに直交する２方向の屈折率をｎｘ，ｎｙとし、位相差板１７の厚み方向の屈折率をｎｚとし、位相差板１７の厚みをｄとしたとき、面内位相差Ｒｅｔは、
Ｒｅｔ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ  …（７）
で表される。
厚み方向位相差Ｒｔｈは、
Ｒｔｈ＝（ｎｘ−ｎｚ）×ｄ  …（８）
で表される。
なお、位相差板１７の面内屈折率は、第１偏光板３の吸収軸に直交する方位の屈折率をｎｘとし、第１偏光板３の吸収軸に平行な方位の屈折率をｎｙとし、ｎｘ＞ｎｙとする。
本実施形態の位相差板１７は、特許請求の範囲における位相差層に相当する。なお、位相差板１７は、第２偏光板５と第２基板９との間に設けられていてもよい。位相差板１７が第２偏光板５と第２基板９との間に配置されている場合、位相差板１７の面内屈折率は、第２偏光板５の吸収軸に直交する方位の屈折率をｎｘとし、第２偏光板５の吸収軸に平行な方位の屈折率をｎｙとし、ｎｘ＞ｎｙとする。
【００４５】
本発明者らは、２軸位相差を有する位相差板の効果を実証するシミュレーションを行った。その結果について説明する。
図４（Ａ）に示すモデルを用いてシミュレーションを行った。このモデルでは、液晶層２２は、第１偏光板２３と第２偏光板２４とによって挟持されている。２軸位相差を有する位相差板２５は、第１偏光板２３と液晶層２２との間に挿入されている。バックライト２６は、第１偏光板２３の背面側に配置されている。
【００４６】
図４（Ｂ）に示すように、このモデルでは、液晶層２２はＶＡモードであり、液晶層２２の厚さ方向中央部における液晶分子Ｂの配向方向が異なる４つのドメインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を有しているものとした。各ドメインＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４における２つの矢印Ｈ１，Ｈ２は、液晶層２２を挟持する２枚の基板（図４（Ａ）では図示略）の各々と液晶層２２との界面における液晶分子Ｂの初期配向の方位を示している。２枚の基板のうち、いずれの基板と液晶層２２との界面がいずれの矢印Ｈ１，Ｈ２に対応していてもよい。また、矢印Ｐ23は第１偏光板２３の吸収軸の方位を示し、矢印Ｐ24は第２偏光板２４の吸収軸の方位を示す。また、第１偏光板２３の吸収軸Ｐ23に直交する方位の屈折率をｎｘとし、第１偏光板２３の吸収軸Ｐ23に平行な方位の屈折率をｎｙとし、ｎｘ＞ｎｙとする。
【００４７】
シミュレーションの条件として、バックライト２６には、全方位にわたって均一な配光分布を有するものを用いた。
図５は、バックライト２６の指向性を示す図である。図５の横軸は極角（°）であり、縦軸はバックライト２６から射出される光の強度である。光の強度は、極角０°（正面方向）における光の強度を１００としたときの相対値で示した。バックライト２６の指向性は、図５に示したように、半値全幅で３５°に設定した。
【００４８】
第１偏光板２３および第２偏光板２４として、波長４５０ｎｍにおけるクロスニコル透過率が０．００１４％であり、パラレルニコル透過率が３７．８％であり、パラレル／クロス透過率比が２７０１２であるものを用いた。第１偏光板２３および第２偏光板２４の屈折率は、１．５に設定した。
【００４９】
液晶層２２として、波長４５０ｎｍにおける屈折率差Δｎが０．１００の液晶を用いた。液晶層２２の厚み（セル厚）ｄは、２．９μｍとした。液晶層２２は、ＶＡモードであり、単位領域内に配向方向が異なる４つのドメインを有するものとした。
波長４５０ｎｍにおける液晶層２２のリタデーションは２９０ｎｍに設定した。
波長４５０ｎｍにおける位相差板２５の屈折率は、１．５０に設定した。位相差板２５の面内位相差は８０ｎｍ、厚み方向位相差は２９０ｎｍに設定した。
【００５０】
図２（Ａ）は、位相差板を備えていない比較例の液晶表示装置において、正面光透過率が最小の状態（黒表示時）における光透過率−視角特性の全方位図を示す。図２（Ｂ）は、位相差板を備えた実施例の液晶表示装置において、正面光透過率が最小の状態（黒表示時）での光透過率−視角特性の全方位図を示す。図３は、方位角４５°−２２５°方向における光透過率−視角特性を示すグラフである。図３において、実線のグラフが実施例の液晶表示装置を示し、破線のグラフが比較例の液晶表示装置を示す。
【００５１】
図２（Ａ）、図３に示すように、比較例の液晶表示装置の場合、方位角４５°−２２５°方向において、極角７０°付近を極大値として光透過率が０．１％を越える程度まで上昇していることが判った。これに対して、図２（Ｂ）、図３に示すように、本実施例の液晶表示装置の場合、極角が大きい領域での光透過率の上昇を０．０１％未満にまで抑えることができた。図３では、方位角４５°−２２５°方向のみを示したが、これと直交する方位角１３５°−３１５°方向についても同様である。
【００５２】
このように、本実施例の液晶表示装置では、黒表示時における広角領域での光透過率の上昇を抑えられる結果、上記の（３）式に基づき、液晶光変調素子を透過する全光束量を比較例の液晶表示装置よりも小さくすることができる。以上のシミュレーション結果から、上記の（４）式に基づいてコントラストを計算したものが、以下の［表１］である。
【００５３】
【表１】
2014081398.tif 000005
【００５４】
［表１］に示す通り、比較例の液晶表示装置のコントラストが７０１であったのに対し、本実施例の液晶表示装置のコントラストは５２９０に改善することができた。
【００５５】
次に、本発明者らは、液晶層のリタデーション毎に位相差板の面内位相差および厚み方向位相差の最適値を求めるシミュレーションを行った。以下、その結果について説明する。
【００５６】
液晶層のリタデーションは２６０〜３４０ｎｍの範囲で変化させることとし、代表的な３点として２６０ｎｍ、３００ｎｍ、３４０ｎｍを選択した。
図６は、液晶層のリタデーションを変えたときの液晶層への印加電圧と正面方向における光透過率との関係を示すグラフである。グラフの横軸は液晶印加電圧（Ｖ）であり、縦軸は正面方向における光透過率（％）である。１点鎖線のグラフは液晶層のリタデーションが２６０ｎｍのときの特性を示し、破線のグラフは液晶層のリタデーションが３００ｎｍのときの特性を示し、実線のグラフは液晶層のリタデーションが３４０ｎｍのときの特性を示す。
【００５７】
図６に示すように、液晶印加電圧−光透過率特性は、液晶層のリタデーションに応じて変化する。液晶層のリタデーションが２６０ｎｍの場合、光透過率は、液晶印加電圧が１１．６Ｖのときに最大値を示す。液晶層のリタデーションが３００ｎｍの場合、光透過率は、液晶印加電圧が５．９Ｖのときに最大値を示す。液晶層のリタデーションが３４０ｎｍの場合、光透過率は、液晶印加電圧が４．７Ｖのときに最大値を示す。
【００５８】
このことから、以下のシミュレーションにおける液晶層への印加電圧は、液晶層のリタデーションが２６０ｎｍのときに１１．６Ｖとし、液晶層のリタデーションが３００ｎｍのときに５．９Ｖとし、液晶層のリタデーションが３４０ｎｍのときに４．７Ｖとした。
【００５９】
図７は、液晶層のリタデーションを２６０ｎｍとしたときの面内位相差Ｒｅｔおよび厚み方向位相差Ｒｔｈとコントラストとの関係を示すシミュレーション結果である。
図８は、液晶層のリタデーションを３００ｎｍとしたときの面内位相差Ｒｅｔおよび厚み方向位相差Ｒｔｈとコントラストとの関係を示すシミュレーション結果である。
図９は、液晶層のリタデーションを３４０ｎｍとしたときの面内位相差Ｒｅｔおよび厚み方向位相差Ｒｔｈとコントラストとの関係を示すシミュレーション結果である。
図７〜図９の各図において、横軸は厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ）であり、縦軸は面内位相差Ｒｅｔ（ｎｍ）である。
上述したように、コントラストＣＲ（θ）は、
ＣＲ（θ）＝Φ_on／Φ_off  …（４）
で算出することができる。
このシミュレーションでは、Φ_onの液晶印加電圧を正面方向の透過率が最大となる電圧とし、Φ_offの液晶印加電圧を正面方向の透過率が最小となる電圧（いわゆる閾値電圧以下の電圧）とした。
【００６０】
図７〜図９に示す各リタデーションにおいて、コントラストの最適条件、中位条件、少なくともコントラスト３０００以上を満たす条件の３つの条件を決定した。
図７に示すリタデーションΔｎ・ｄ＝２６０ｎｍの場合、コントラスト６０００以上を満たす条件を最適条件とし、コントラスト５０００以上を満たす条件を中位条件とした。
図８に示すリタデーションΔｎ・ｄ＝３００ｎｍの場合、コントラスト４５００以上を満たす条件を最適条件とし、コントラスト４０００以上を満たす条件を中位条件とした。
図９に示すリタデーションΔｎ・ｄ＝３４０ｎｍの場合、コントラスト４０００以上を満たす条件を最適条件とし、コントラスト３５００以上を満たす条件を中位条件とした。
【００６１】
蛍光励起型液晶表示装置においては、コントラストは少なくとも３０００以上あることが望ましい。その理由は、以下の通りである。
一般に、人間が色を知覚できる最低の明るさは、３×１０−２ｃｄ／ｍ２程度と言われている。一方、人間が感じる感覚が明るさから痛覚に変わる明るさは、３×１０６ｃｄ／ｍ２程度と言われている。このことから、明室における人間の視覚のダイナミックレンジは１０８（１億倍）となる。ところが、人間の目は、周囲の光環境に順応する機能があるため、視感度特性をダイナミックに変化させている。したがって、ディスプレイには、１億のコントラストが要求されるのではなく、明室において５０〜１００程度のコントラストで十分である。
【００６２】
例えばプラズマディスプレイの場合、明室において、具体的には１００ルクスの外光下において１００以上のコントラストを得るには、暗室においては３０００以上のコントラストが必要である。一方、蛍光励起型ディスプレイの場合、ディスプレイ最表面、蛍光体下のバンドパスフィルタ、青色画素に用いる散乱層等により、外光全体の光量の１０％程度が反射することが見込まれる。蛍光励起型ディスプレイの外光反射率はプラズマディスプレイの外光反射率と同等と見ることができる。したがって、蛍光励起型ディスプレイの場合も、暗室におけるコントラストは３０００以上あることが望ましい。
（以上、T.Kurita,"Invited Paper: Desirable Performance and Progress of PDP and LCD Television Displays on Image Quality", (SID 03 DIGEST p.776-779)、栗田泰市郎、「視覚に挑む高画質技術の課題と期待」（Panasonic Technical Journal Vol.56 No.4 Jan.2011, p.33-37）参照）
【００６３】
図７〜図９のシミュレーション結果に基づいて、リタデーション毎に最適条件（［表２］の条件１）、中位条件（［表２］の条件２）、少なくともコントラスト３０００以上を満たす条件（［表２］の条件３）、の３つの条件をまとめたものが［表２］である。
【００６４】
【表２】
2014081398.tif 000006
【００６５】
図１０は、面内位相差Ｒｅｔについて、上記の３つの条件をグラフ化したものである。グラフの横軸は液晶層のリタデーション（ｎｍ）であり、縦軸は面内位相差Ｒｅｔ（ｎｍ）である。
図１１は、厚み方向位相差Ｒｔｈについて、上記の３つの条件をグラフ化したものである。グラフの横軸は液晶層のリタデーション（ｎｍ）であり、縦軸は厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ）である。
【００６６】
図１０、図１１から直線の式を求め、上記３つの条件を数式化すると以下のようになる。なお、液晶層のリタデーションΔｎ・ｄは、２６０〜３４０ｎｍの範囲とする。
【００６７】
コントラスト３０００以上を満たす条件（図１０、図１１の符号Ａで示す範囲）として、面内位相差Ｒｅｔ（ｎｍ）は、
−０．０５０×Δｎ・ｄ＋４１≦Ｒｅｔ≦−０．２００×Δｎ・ｄ＋１１０  …（９）
厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ）は、
１．０５×Δｎ×ｄ−３３．０≦Ｒｅｔ≦０．８００×Δｎ×ｄ＋８０．０  …（１０）
の関係を満たすことが望ましい。
【００６８】
より好ましい条件（図１０、図１１の符号Ｂで示す範囲）として、面内位相差Ｒｅｔ（ｎｍ）は、
−０．１２５×Δｎ×ｄ＋６７．５≦Ｒｅｔ≦−０．１２５×Δｎ×ｄ＋８３．５  …（１１）
厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ）は、
０．９２５×Δｎ×ｄ＋１１．５≦Ｒｔｈ≦０．９２５×Δｎ×ｄ＋３５．５  …（１２）
の関係を満たすことが望ましい。
【００６９】
さらに好ましい条件（図１０、図１１の符号Ｃで示す範囲）として、面内位相差Ｒｅｔ（ｎｍ）は、
−０．１２５×Δｎ×ｄ＋７０．５≦Ｒｅｔ≦−０．１２５×Δｎ×ｄ＋８０．５  …（１３）
厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ）は、
０．９２５×Δｎ×ｄ＋１５．５≦Ｒｔｈ≦０．９２５×Δｎ×ｄ＋３１．５  …（１４）
の関係を満たすことが望ましい。
【００７０】
本実施形態の液晶表示装置１によれば、２軸位相差を有する位相差板１７を第１偏光板３と第１基板８との間に設けたことで黒表示時の広角方向への光漏れを抑えることができる。その結果、黒表示時に液晶光変調素子２０から射出される全光束量を低減でき、コントラストを改善することができる。
【００７１】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１２を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、位相差板の位置が第１実施形態と異なるのみである。
図１２は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
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、その詳細な説明は省略する。
【００７２】
第１実施形態では、位相差板１７が第１偏光板３と第１基板８との間に設けられていた。これに対して、図１２に示すように、本実施形態の液晶表示装置３１では、位相差板１７は、第２偏光板５と第２基板９との間に設けられている。すなわち、位相差板１７は、液晶パネル４の視認側に配置されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。位相差板１７の面内位相差および厚み方向位相差の好ましい値も第１実施形態と同様である。
【００７３】
本実施形態の液晶表示装置３１においても、２軸位相差を有する位相差板１７の作用により、黒表示時の全光束量を低減でき、コントラストを改善することができる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７４】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１３を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、バンドパスフィルタが付加された点が第１実施形態と異なる。
図１３は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図１３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、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
本実施形態の液晶表示装置４１においては、図１３に示すように、蛍光体層１４と第２偏光板５との間に、バンドパスフィルタ４２が設けられている。バンドパスフィルタ４２は、波長−光透過率特性の入射角依存性を有している。この特性により、バンドパスフィルタ４２は、バックライト２からの指向性の高い青色光は高い透過率で透過させ、蛍光体層１４で等方的に発光する赤色光や緑色光は高い反射率で反射させるという機能を奏する。上述したように、バンドパスフィルタ４２は、光透過率の入射角依存性を有していることから、バックライト２からの光の拡散角度を調整する機能を奏する。よって、バンドパスフィルタ４２は、特許請求の範囲の拡散角度調整部材に相当する。
【００７６】
バンドパスフィルタ４２は、例えば誘電体多層膜で構成されている。本実施形態のように、液晶表示装置４１がバンドパスフィルタ４２を備えている場合、液晶光変調素子２０への入射光の指向性は、バンドパスフィルタ４２の透過特性を考慮した上で設定される必要がある。バンドパスフィルタ４２の厚さは、第２偏光板５を透過した光が特定のサブ画素に対応する蛍光体層１４に入射するまでの間に、隣のサブ画素に対応する蛍光体層１４に入射する現象、いわゆる光学的クロストークが生じない程度に設定されることが望ましい。具体的には、バンドパスフィルタ４２の厚さは、隣接するサブ画素間の間隔よりも小さいことが望ましい。
【００７７】
本実施形態においても、２軸位相差を有する位相差板１７の作用により、黒表示時の全光束量を低減でき、コントラストを改善することができる、という第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態の液晶表示装置４１は、バンドパスフィルタ４２を備えているため、光の利用効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、拡散角度調整部材としてバンドパスフィルタ４２を用いたが、バンドパスフィルタ４２に代えて、例えばプリズムシートなどを用いることもできる。
【００７８】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１４を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第１実施形態と同一であり、カラーフィルタが付加された点が第１実施形態と異なる。
図１４は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図１４において、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７９】
本実施形態の液晶表示装置５１においては、図１４に示すように、第１実施形態の液晶表示装置１に備えられていた外光フィルタ１６が備えられておらず、Ｒ，Ｇ，Ｂのサブ画素毎にパターニングされたカラーフィルタ５２が備えられている。カラーフィルタ５２は、赤色カラーフィルタ層５２Ｒ、緑色カラーフィルタ層５２Ｇ、青色カラーフィルタ層５２Ｂを備えている。蛍光体によって色変換された後の射出光をカラーフィルタ５２に通すことで、所望の色度調整が可能となる。従来方式のカラーフィルタは、白色光の３０％程度しか透過することができないが、蛍光体で色変換した後の光であれば、カラーフィルタによる吸収ロスはほとんどない。外光による蛍光体の励起に関しては、カラーフィルタ５２が励起波長の光を吸収するため、外光カットフィルタとして機能する。
【００８０】
本実施形態においても、２軸位相差を有する位相差板１７の作用により、黒表示時の全光束量を低減でき、コントラストを改善することができる、という第１〜第３実施形態と同様の効果が得られる。
【００８１】
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、液晶パネルの外面側に配置したアウトセル型の偏光板を用いたが、この構成に代えて、液晶パネルの液晶層側に配置したインセル型の偏光板を用いてもよい。また、青色光を射出するバックライトを用い、青色サブ画素ではバックライトからの青色光を表示に用いる構成としたが、この構成に代えて、例えば紫外光を射出するバックライトを用い、青色サブ画素においても紫外光を青色光に変換する蛍光体を備える構成としてもよい。その他、液晶表示装置の各構成要素の形状、数、配置、材料等に関する具体的な記載は適宜変更しても良い。
上記のシミュレーションでは、条件として、液晶層は、液晶分子の配向方向が異なる４つのドメインを有するもの、いわゆる配向分割（マルチドメイン）構造を有するものとした。しかしながら、本発明は、配向分割の数が４に限ることはなく、また、配向分割構造を持たない（モノドメイン）構造であっても良く、各種のＶＡモードの液晶表示装置に適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、例えば蛍光励起型の液晶表示装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１，３１，４１，５１…液晶表示装置（表示装置）、２，２６…バックライト（光源）、３，２３…第１偏光板、５，２４…第２偏光板、１０，２２…液晶層、１４…蛍光体層、１７，２５…位相差板（位相差層）、２０，３２…液晶光変調素子、４２…バンドパスフィルタ（拡散角度調整部材）。
【図１】
2014081398.tif 000007
【図３】
2014081398.tif 000008
【図４】
2014081398.tif 000009
【図５】
2014081398.tif 000010
【図６】
2014081398.tif 000011
【図７】
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【図８】
2014081398.tif 000013
【図９】
2014081398.tif 000014
【図１０】
2014081398.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2014081398.tif 000018
【図１４】
2014081398.tif 000019
【図１５】
2014081398.tif 000020
【図１６】
2014081398.tif 000021
【図２】
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【図１７】
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【図１８】
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