(57)【要約】【課題】カラーフィルタにおける吸収ロスを低減できる表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置ＤＳＰは、照明装置ＢＬとカラーフィルタ層２２との間に配置された波長選択層３を備えている。照明装置ＢＬは、カラーフィルタ層に向けて偏光した白色光を照射する。波長選択層３は、反射偏光板３２と、それらの間に配置された赤色、緑色及び青色位相子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを備えている。緑色位相子３３Ｇは、緑色フィルタ２２Ｇに対応する位置に配置され、入射した直線偏光の偏光状態を緑色成分（Ｇ）が反射偏光板３２を透過し且つ赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）が反射偏光板３２に反射されるように変化させる。【選択図】図３
2019158964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層に向けて偏光した第１色成分及び偏光した第２色成分を含んだ混色光を照射する照明装置と、
前記照明装置及び前記カラーフィルタ層の間に配置された波長選択層と、を備え、
前記カラーフィルタ層は、前記第１色成分を透過し且つ前記第２色成分を吸収する第１色フィルタと、前記第２色成分を透過し且つ前記第１色成分を吸収する第２色フィルタと、を備え、
前記波長選択層は、位相子層と、前記位相子層及び前記カラーフィルタ層の間に配置された反射偏光板と、を備え、
前記位相子層は、前記第１色フィルタに対応する位置に形成された第１色位相子を備え、
前記第１色位相子は、該第１色位相子に入射した前記混色光の偏光状態を前記第１色成分が前記反射偏光板を透過し且つ前記第２色成分が前記反射偏光板に反射されるように変化させる、表示装置。
【請求項２】
前記第１色成分が緑色成分であり、前記第２色成分が赤色成分であり、
前記照明装置は、前記カラーフィルタ層に向けて前記緑色成分及び前記赤色成分に加え偏光した青色成分をさらに含み、該緑色成分、該赤色成分及び該青色成分の偏光方向が平行な白色光を照射し、
前記第１色フィルタは、前記緑色成分を透過し且つ前記赤色成分及び前記青色成分を吸収する緑色フィルタであり、
前記第２色フィルタは、前記赤色成分を透過し且つ前記青色成分及び前記緑色成分を吸収する赤色フィルタであり、
前記カラーフィルタ層は、前記青色成分を透過し且つ前記緑色成分及び前記赤色成分を吸収する青色フィルタをさらに備え、
前記位相子層は、前記赤色フィルタに対応する位置に形成された赤色位相子と、前記青色フィルタに対応する位置に形成された青色位相子と、をさらに備え、
前記第１色位相子は、緑色位相子であり、該緑色位相子に入射した前記白色光の偏光状態を前記緑色成分が前記反射偏光板に透過され且つ前記赤色成分及び前記青色成分が前記反射偏光板に反射されるように変化させ、
前記赤色位相子は、該赤色位相子に入射した前記白色光の偏光状態を前記赤色成分が前記反射偏光板に透過され且つ前記青色成分及び前記緑色成分が前記反射偏光板に反射されるように変化させ、
前記青色位相子は、該青色位相子に入射した前記白色光の偏光状態を前記青色成分が前記反射偏光板に透過され且つ前記緑色成分及び前記赤色成分が前記反射偏光板に反射されるように変化させる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記赤色位相子の位相差が１２８０ｎｍであり、前記緑色位相子の位相差が１５９０ｎｍであり、前記青色位相子の位相差が１４００ｎｍである、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記混色光は、前記第１色成分及び前記第２色成分の偏光方向が互いに直交している、請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第１色成分が緑色成分であり、前記第２色成分が赤色成分又は青色成分であり、
前記反射偏光板は、その偏光軸が前記緑色成分の偏光方向に直交する方向に配置され、
前記第１色位相子の位相差が２６５ｎｍである、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第２色成分が赤色成分であり、
前記照明装置は、前記カラーフィルタ層に向けて前記緑色成分及び前記赤色成分に加え偏光方向が該緑色成分に直交する偏光した青色成分をさらに含んだ白色光を照射し、
前記第１色フィルタは、前記緑色成分を透過し且つ前記赤色成分及び前記青色成分を吸収する緑色フィルタであり、
前記第２色フィルタは、前記赤色成分を透過し且つ前記青色成分及び前記緑色成分を吸収する赤色フィルタであり、
前記カラーフィルタ層は、前記青色成分を透過し且つ前記緑色成分及び前記赤色成分を吸収する青色フィルタをさらに備え、
前記位相子層は、前記青色フィルタに対応する位置に形成された青色位相子をさらに備え、
前記第１色位相子は、緑色位相子であり、該緑色位相子に入射した前記白色光の偏光状態を前記緑色成分が前記反射偏光板に透過され且つ前記赤色成分及び前記青色成分が前記反射偏光板に反射されるように変化させ、
前記青色位相子は、該青色位相子に入射した前記白色光の偏光状態を前記青色成分が前記反射偏光板に透過され且つ前記緑色成分及び前記赤色成分が前記反射偏光板に反射されるように変化させ、
前記青色位相子の位相差が４６３ｎｍである、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】
本発明の実施形態は、カラーフィルタを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は、光を選択的に透過する液晶層等の電気光学層と、電気光学層を透過した光を着色するカラーフィルタ層と、を備えている。例えば、赤色に着色する赤色フィルタの場合、白色光に含まれる緑色成分及び青色成分を吸収して赤色成分のみを透過する。つまり、赤色フィルタに入射した緑色成分及び青色成分は、画像の表示に利用されないで吸収されてしまう。同様に、緑色フィルタに入射した青色成分及び赤色成分や、青色フィルタに入射した赤色成分及び緑色成分も、画像の表示に利用されないで吸収されてしまう。
【０００３】
光の利用効率を高めるため、所望の波長の光のみを透過させて、透過波長以外の波長の光を積極的にバックライト側に反射させる選択反射型コレステリック液晶フィルタを備えた液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１の段落［００４８］参照）。選択反射型コレステリック液晶フィルタは、吸収型カラーフィルタとコレステリックカラーフィルタとを組み合わせた多層膜であり、コレステリック液晶の螺旋ピッチに応じて入射光を円偏光に変換して反射できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４５３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、そのような選択反射型コレステリック液晶フィルタは、製造プロセスが複雑で設計通りに成膜することが困難である。成膜できたとしても表示装置が高価になってしまう。本開示の目的は、光の利用効率が高く、価格競争力にも優れた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る表示装置は、カラーフィルタ層と、照明装置と、波長選択層と、を備えている。照明装置は、カラーフィルタ層に向けて偏光した第１色成分及び偏光した第２色成分を含んだ混色光を照射する。波長選択層は、照明装置及びカラーフィルタ層の間に配置されている。カラーフィルタ層は、第１色フィルタと、第２色フィルタと、を備えている。第１色フィルタは、第１色成分を透過し且つ第２色成分を吸収する。第２色フィルタは、第２色成分を透過し且つ第１色成分を吸収する。  
波長選択層は、位相子層と、反射偏光板と、を備えている。反射偏光板は、位相子層及びカラーフィルタ層の間に配置されている。位相子層は、第１色フィルタに対応する位置に形成された第１色位相子を備えている。第１色位相子は、第１色位相子に入射した混色光の偏光状態を第１色成分が反射偏光板に透過され且つ第２色成分が反射偏光板に反射されるように変化させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、各実施形態に共通する表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１実施形態の表示装置の断面構造を示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る波長選択層に入射した直線偏光を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態において、緑色画素に重畳する波長選択層及び緑色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態において、赤色画素に重畳する波長選択層及び赤色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。
【図６】図６は、第１実施形態において、青色画素に重畳する波長選択層及び青色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。
【図７】図７は、第２実施形態に係る波長選択層に入射した直線偏光を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、第２実施形態において、緑色画素に重畳する波長選択層及び緑色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。
【図９】図９は、第２実施形態において、赤色画素に重畳する波長選択層及び赤色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態において、青色画素に重畳する波長選択層及び青色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る波長選択層に入射した直線偏光を模式的に示す断面図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態において、青色画素に重畳する波長選択層及び青色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
いくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者が発明の主旨を保って適宜変更について容易に想到し得るものは、当然に本発明の範囲に含まれる。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素について符号を省略することがある。また、本明細書及び各図において、既に説明した図と同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
【０００９】
また、本明細書において「αはＡ，Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」といった表現は、特に明示がない限り、αがＡ〜Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。各実施形態において、表示装置の一例として液晶表示装置ＤＳＰを開示する。ただし、各実施形態は、他種の表示装置に対する、各実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。
【００１０】
液晶表示装置ＤＳＰは、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器、ウェアラブル端末等の種々の装置に用いることができる。
【００１１】
まず、図１を参照して各実施形態に共通する構成について述べる。図１は、液晶表示装置ＤＳＰの概略的な構成を示す斜視図である。液晶表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬと、表示パネルＰＮＬの背面に光を照射する照明装置（バックライト）ＢＬと、表示パネルＰＮＬ及び照明装置ＢＬの間に配置された波長選択層３と、表示パネルＰＮＬや照明装置ＢＬの動作を制御する制御モジュールＣＴＲと、表示パネルＰＮＬを駆動する駆動ＩＣチップ４と、表示パネルＰＮＬや照明装置ＢＬへ制御モジュールＣＴＲの制御信号を伝達するフレキシブル回路基板ＦＰＣ１，ＦＰＣ２と、を備えている。
【００１２】
表示パネル（液晶セル）ＰＮＬは、第１基板（アレイ基板）ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向する第２基板（対向基板）ＳＵＢ２と、第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の間に配置された液晶層ＬＣと、を備えている。液晶層ＬＣは、光を選択的に透過する電気光学層の一例である。表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示領域ＤＡを有している。表示パネルＰＮＬは、表示領域ＤＡにおいて、マトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを有している。
【００１３】
駆動ＩＣチップ４は、例えば第１基板ＳＵＢ１に実装されている。なお、駆動ＩＣチップ４は、制御モジュールＣＴＲ等に実装されてもよい。フレキシブル回路基板ＦＰＣ１は、第１基板ＳＵＢ１と制御モジュールＣＴＲとを接続している。フレキシブル回路基板ＦＰＣ２は、照明装置ＢＬと制御モジュールＣＴＲとを接続している。
【００１４】
制御モジュールＣＴＲは、液晶表示装置ＤＳＰが搭載される電子機器のメインボード等から表示領域ＤＡに表示するための１フレーム分の画像データを順次受信する。この画像データは、例えば各画素ＰＸの表示色等の情報を含む。制御モジュールＣＴＲは、受信した画像データに基づいて各画素ＰＸを駆動するための信号を駆動ＩＣチップ４に供給する。また、制御モジュールＣＴＲは、受信した画像データに基づいて光源５を駆動するための信号を照明装置ＢＬに供給する。
【００１５】
照明装置ＢＬは、表示パネルＰＮＬの第１基板ＳＵＢ１に対向するように配置されている。照明装置ＢＬは、光を発する光源５と、光源５からの光が入射する導光板６とを備えている。光源５は、例えば、偏光した緑色レーザー光を発する偏光レーザー素子５Ｇと、偏光した赤色レーザー光を発する偏光レーザー素子５Ｒと、偏光した青色レーザー光を発する偏光レーザー素子５Ｂと、を含んでいる。
【００１６】
導光板６は、第１基板ＳＵＢ１に対向する出射面（第１主面）６Ａと、出射面６Ａとは反対側の反射面（第２主面）６Ｂと、出射面６Ａ及び反射面６Ｂの間の入射面（端面）６Ｃと、を有している。入射面６Ｃに沿って複数の光源５が並べられている。光源５からの光は、入射面６Ｃに入射し、反射面６Ｂに反射されながら導光板６内を伝播し、出射面６Ａから出射する。
【００１７】
導光板６は、その内部を通過する偏光した光の偏光方向を維持する観点から、低複屈折性を有することが好ましい。導光板６の位相差は、入射される光の主波長の例えば四分の一以下である。導光板６は、例えば正の複屈折物質と負の複屈折物質との混合体又は共重合体からなる固有複屈折率が絶対値で３×１０−３以下のポリマー等で形成されている。
【００１８】
混合体は、固有複屈折率が正のポリマーと負のポリマーとが適切な比率で混合されることにより、ポリマーに配向が生じたときに互いに複屈折が相殺しあい、巨視的に複屈折を発現させない。或いは、混合体は、棒状の分子形状と分極率の異方性とを有する低分子をポリマーに添加することにより、ポリマーの複屈折を相殺する。
【００１９】
共重合体は、固有複屈折率が正のモノマーと負のモノマーとを適切な比率で共重合させ、一つのポリマー鎖内で異方性を相殺する。このようなポリマーとして、例えば、特許第５２６３７７１号公報の段落［００４３］乃至段落［００５２］に記載のものを使用できる。
【００２０】
照明装置ＢＬは、表示パネルＰＮＬの背面に向けて緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を含んだ白色光を照射する。緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、第１乃至第３色成分のそれぞれ一例であり、白色光は、二色以上の成分の光を含んだ混色光の一例である。
【００２１】
［第１実施形態］  
図２は、第１実施形態の液晶表示装置ＤＳＰの断面構造を示す断面図である。表示パネルＰＮＬの第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２は、透光性を有した第１及び第２透明基材１０，２０をそれぞれ備えている。
【００２２】
波長選択層３を透過した光を対応する各色フィルタ２２Ｇ，２２Ｒ，２２Ｂに位置精度よく入射させるため、第１透明基材１０の厚さは、薄い方が好ましく、例えば５〜１０μｍである。基材を薄く形成しやすいため、第１及び第２透明基材１０，２０は、例えば透光性の樹脂材料から形成されている。なお、第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２をガラス材料から形成してもよい。
【００２３】
第１透明基材１０は、第１面１０Ａと、第１面１０Ａとは反対側の第２面１０Ｂと、を有している。第２透明基材２０は、第３面２０Ａと、第３面２０Ａとは反対側の第４面２０Ｂと、を有している。第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２は、第１面１０Ａと第３面２０Ａとを対向させた状態で貼り合わされている。第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の間には、液晶層ＬＣが封入されている。
【００２４】
表示パネルＰＮＬの表示面側及び背面側には、第１及び第２偏光板ＰＬ１，ＰＬ２がそれぞれ配置されている。図２に示す例では、背面側の第１偏光板ＰＬ１は、第１基板ＳＵＢ１の第２面１０Ｂに貼着されている。表示面側の第２偏光板ＰＬ２は、第２基板ＳＵＢ２の第４面２０Ｂに貼着されている。
【００２５】
第１基板ＳＵＢ１は、第１透明基材１０に加え、液晶層ＬＣに電圧を印加するＴＦＴ層１１等を備えている。ＴＦＴ層１１は、第１透明基材１０の第１面１０Ａに形成され、画素電極、共通電極、走査信号線、映像信号線、薄膜トランジスタ、それらの間に介在する各種絶縁膜等を含んでいる。
【００２６】
第２基板ＳＵＢ２は、第２透明基材２０に加え、遮光層２１、カラーフィルタ層２２等を備えている。遮光層２１は、第２透明基材２０の第３面２０Ａに形成されている。前述の画素ＰＸは、例えば、緑色、赤色及び青色にそれぞれ対応する副画素ＳＰＸ（緑色画素ＳＰＸＧ、赤色画素ＳＰＸＲ、青色画素ＳＰＸＢ）を含んでおり、遮光層２１がそれらの副画素ＳＰＸを区画している。
【００２７】
カラーフィルタ層２２は、第２透明基材２０の第３面２０Ａに形成され、第３面２０Ａ及び遮光層２１を覆っている。なお、カラーフィルタ層２２を第４面２０Ｂや第１基板ＳＵＢ１に形成してもよい。表示パネルＰＮＬの背面に入射した光は、液晶層ＬＣに選択的に透過され、カラーフィルタ層２２に入射する。
【００２８】
カラーフィルタ層２２は、緑色画素ＳＰＸＧに配置された緑色フィルタ２２Ｇと、赤色画素ＳＰＸＲに配置された赤色フィルタ２２Ｒと、青色画素ＳＰＸＢに配置された青色フィルタ２２Ｂと、を含んでいる。緑色フィルタ２２Ｇは、入射光に含まれる緑色成分（Ｇ）を透過し且つ赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を吸収する。
【００２９】
同様に、赤色フィルタ２２Ｒは、入射光に含まれる赤色成分（Ｒ）を透過し且つ青色成分（Ｂ）及び緑色成分（Ｇ）を吸収する。青色フィルタ２２Ｂは、入射光に含まれる青色成分（Ｂ）を透過し且つ緑色成分（Ｇ）及び赤色成分（Ｒ）を吸収する。その結果、入射光は、カラーフィルタ層２２に対応する色の可視光となって第２偏光板ＰＬ２に到達する。
【００３０】
本実施形態は、照明装置ＢＬとカラーフィルタ層２２との間に波長選択層（選択的反射層）３を備えていることが特徴の一つである。波長選択層３は、反射偏光板３２と、位相子層３３と、を備えている。位相子層３３は、照明装置ＢＬの導光板６の出射面６Ａに対向している。反射偏光板３２は、表示パネルＰＮＬの第１偏光板ＰＬ１に貼着されている。なお、本実施形態では、光の再利用を前提にしているため、反射型の偏光板を用いているが、光の再利用を行わない場合は、反射偏光板に代えて、吸収型の偏光板を用いてもよい。
【００３１】
位相子層３３は、少なくとも緑色位相子（第１位相子）３３Ｇを含んでいる。緑色位相子３３Ｇは、表示パネルＰＮＬの厚さ方向において緑色画素ＳＰＸＧ（緑色フィルタ２２Ｇ）に重畳する位置に配置されている。本実施形態では、位相子層３３が、赤色位相子（第２位相子）３３Ｒと、青色位相子（第３位相子）３３Ｂと、をさらに含んでいる。
【００３２】
赤色位相子３３Ｒは、赤色画素ＳＰＸＲ（赤色フィルタ２２Ｒ）に重畳する位置に配置され、青色位相子３３Ｂは、青色画素ＳＰＸＢ（青色フィルタ２２Ｂ）に重畳する位置に配置されている。隣り合う位相子３３Ｇ，３３Ｒ，３３Ｂの間に遮光層３４を形成してもよい。
【００３３】
位相子３３Ｇ，３３Ｒ，３３Ｂの一例は、直線偏光を与える位相板（波長板）である。各位相子は、それぞれ異なる屈折率異方性（Δｎ）と位相子の厚さ（ｄ）との積（Δｎｄ）（以下、本明細書において、Δｎｄを位相差（リタデーション）と称する）を有する。例えば、緑色位相子３３Ｇは位相差１５９０ｎｍの位相板であり、赤色位相子３３Ｒは位相差１２８０ｎｍの位相板であり、青色位相子３３Ｂは位相差１４００ｎｍの位相板である。
【００３４】
続いて、図３乃至図６を参照して、波長選択層３の作用について説明する。なお、赤色位相子３３Ｒ及び青色位相子３３Ｂは、これまで説明した位相差を除いて、緑色位相子３３Ｇと略同一の形状及び機能を有している。そのため、代表して緑色位相子３３Ｇを詳しく説明し、赤色位相子３３Ｒ及び青色位相子３３Ｂについては重複する説明を省略する。
【００３５】
第１実施形態に係る照明装置ＢＬは、偏光方向が平行な直線偏光を照射する。導光板６の出射面６Ａから出射した白色光には、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分が含まれている。
【００３６】
導光板６の出射面６Ａから出射する直線偏光の偏光方向と反射偏光板３２の偏光軸とが直交する場合、緑色位相子３３Ｇは、緑色成分（Ｇ）の偏光方向をほぼ９０°変化させる。一方、緑色位相子３３Ｇは、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の偏光方向をほとんど変化させない。
【００３７】
また、導光板６の出射面６Ａから出射する直線偏光の偏光方向と反射偏光板３２の偏光軸とが平行な場合、緑色位相子３３Ｇは、緑色成分（Ｇ）の偏光方向をほとんど変化させない。一方、緑色位相子３３Ｇは、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の偏光方向をほぼ９０°変化させる。
【００３８】
その結果、緑色位相子３３Ｇに入射した白色光は、緑色成分（Ｇ）が反射偏光板３２に透過され、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）が反射偏光板３２に反射されるように偏光状態が変化する。反射偏光板３２に反射された赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、導光板６へ戻されて再利用される。
【００３９】
緑色画素ＳＰＸＧで反射された赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、導光板６に入射して再び出射される光路において副画素ＳＰＸの幅方向に移動する。再利用された赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、反射された副画素ＳＰＸとは異なる副画素ＳＰＸ（例えば、赤色画素ＳＰＸＲ）に入射する。
【００４０】
緑色位相子３３Ｇと同様にして、赤色位相子３３Ｇは、赤色成分（Ｒ）が反射偏光板３２に透過され、青色成分（Ｂ）及び緑色成分（Ｇ）が反射偏光板３２に反射されるように入射光の偏光状態を変化させる。青色位相子３３Ｂは、青色成分（Ｂ）が反射偏光板３２に透過され、緑色成分（Ｇ）及び赤色成分（Ｒ）が反射偏光板３２に反射されるように入射光の偏光状態を変化させる。
【００４１】
本実施形態によれば、緑色画素ＳＰＸＧにおいて、緑色フィルタ２２Ｇに入射すれば画像の表示に利用されることなく吸収されてしまう赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を積極的に導光板６へ反射して再利用できる。赤色画素ＳＰＸＲ及び青色画素ＳＰＸＢについても同様に光を再利用できる。
【００４２】
図４は、緑色画素ＳＰＸＧにおける波長選択層３及び緑色フィルタ２２Ｇの透過特性を模式的に示す図である。実線は、緑色画素ＳＰＸＧに重畳する波長選択層３（位相子３３Ｇ及び反射偏光板３２）の透過特性を示し、破線は、緑色フィルタ２２Ｇの透過特性を示している。
【００４３】
例えば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）がそれぞれ波長５３０ｎｍ、波長６３０ｎｍ、波長４７０ｎｍのレーザー光の場合、図４に示すように、緑色画素ＳＰＸＧに重畳する波長選択層３に入射した緑色成分（Ｇ）の透過率が約１（約１００％）であり、赤色成分（Ｒ）の透過率が約０（約０％）であり、青色成分（Ｂ）の透過率が約０．１（約１０％）である。
【００４４】
つまり、緑色画素ＳＰＸＧに重畳する波長選択層３は、緑色成分（Ｇ）の透過率よりも赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の透過率が小さくなるように入射光を変化させる。緑色位相子３３Ｇに入射した緑色成分（Ｇ）は、緑色フィルタ２２Ｇを透過して画像の表示に利用される。
【００４５】
一方、緑色位相子３３Ｇに入射した赤色成分（Ｒ）は、約１（約１００％）が反射偏光板３２に反射されて導光板６へ戻り再利用される。同様に、緑色位相子３３Ｇに入射した青色成分（Ｂ）は、約０．９（約９０％）が反射偏光板３２に反射されて導光板６へ戻り再利用される。
【００４６】
図５は、赤色画素ＳＰＸＲにおける波長選択層３及び赤色フィルタ２２Ｒの透過特性を模式的に示す図である。実線は、赤色画素ＳＰＸＲに重畳する波長選択層３（位相子３３Ｒ及び反射偏光板３２）の透過特性を示し、破線は、赤色フィルタ２２Ｒの透過特性を示している。
【００４７】
例えば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）、青色成分（Ｂ）がそれぞれ波長５３０ｎｍ、波長６３０ｎｍ、波長４７０ｎｍのレーザー光の場合、図５に示すように、赤色画素ＳＰＸＲに重畳する波長選択層３に入射した緑色成分（Ｇ）の透過率が約０．１（約１０％）であり、赤色成分（Ｒ）の透過率が約１（約１００％）であり、青色成分（Ｂ）の透過率が約０．５（約５０％）である。
【００４８】
つまり、赤色画素ＳＰＸＲに重畳する波長選択層３は、赤色成分（Ｒ）の透過率よりも緑色成分（Ｇ）及び青色成分（Ｂ）の透過率が小さくなるように入射光を変化させる。赤色位相子３３Ｒに入射した赤色成分（Ｒ）は、赤色フィルタ２２Ｒを透過して画像の表示に利用される。
【００４９】
一方、赤色位相子３３Ｒに入射した青色成分は、約０．５（約５０％）が反射偏光板３２に反射されて導光板６へ戻り再利用される。同様に、赤色位相子３３Ｒに入射した緑色成分は、約０．９（約９０％）が反射偏光板３２に反射されて導光板６へ戻り再利用される。
【００５０】
図６は、青色画素ＳＰＸＢにおける波長選択層３及び青色フィルタ２２Ｂの透過特性を模式的に示す図である。実線は、青色画素ＳＰＸＢに重畳する波長選択層３（位相子３３Ｒ及び反射偏光板３２）の透過特性を示し、破線は、青色フィルタ２２Ｂの透過特性を示している。
【００５１】
例えば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）、青色成分（Ｂ）がそれぞれ波長５３０ｎｍ、波長６３０ｎｍ、波長４７０ｎｍのレーザー光の場合、図６に示すように、青色画素ＳＰＸＢに重畳する波長選択層３に入射した緑色成分（Ｇ）の透過率が約０．１３（約１３％）であり、赤色成分（Ｒ）の透過率が約０．６（約６０％）であり、青色成分（Ｂ）の透過率が約１（約１００％）である。
【００５２】
つまり、青色画素ＳＰＸＢに重畳する波長選択層３は、青色成分（Ｂ）の透過率よりも緑色成分（Ｇ）及び赤色成分（Ｒ）の透過率が小さくなるように入射光を変化させる。青色位相子３３Ｂに入射した青色成分（Ｂ）は、青色フィルタ２２Ｂを透過して画像の表示に利用される。
【００５３】
一方、青色位相子３３Ｂに入射した緑色成分（Ｇ）は、約０．８７（約８７％）が反射偏光板３２に反射されて導光板６へ戻り再利用される。同様に、青色位相子３３Ｂに入射した赤色成分（Ｒ）は、約０．４（約４０％）が反射偏光板３２に反射されて導光板６へ戻り再利用される。
【００５４】
以上のように構成された本実施形態の液晶表示装置ＤＳＰによれば、緑色フィルタ２２Ｇに入射すれば画像の表示に利用されることなく吸収されてしまう赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）、赤色フィルタ２２Ｒに入射すれば画像の表示に利用されることなく吸収されてしまう青色成分（Ｂ）及び緑色成分（Ｇ）、青色フィルタ２２Ｂに入射すれば画像の表示に利用されることなく吸収されてしまう緑色成分（Ｇ）及び赤色成分（Ｒ）を積極的に導光板６へ反射して再利用できる。
【００５５】
光の利用効率が向上するため、照明装置ＢＬの消費電力を節約して液晶表示装置ＤＳＰの稼働時間を延長できる。表示パネルＰＮＬの光量を増やすことができ、液晶表示装置ＤＳＰの表示品位が向上する。
【００５６】
本実施形態では、画像の表示に利用されない光が波長選択層３に反射されてカラーフィルタ層２２に入射しない。カラーフィルタ層２２の透過帯域を狭くすると表示パネルＰＮＬの光量が低下するため、一般に、緑色フィルタ２２Ｇ、赤色フィルタ２２Ｒ、青色フィルタ２２Ｂは、透過帯域の一部が重複している。とりわけ、青色フィルタ２２Ｂの透過帯域は、図６に示すように緑色波長域まで広がっていることが多い。そのような青色フィルタ２２Ｂに緑色成分（Ｇ）が入射すると、混色が発生し、色が濁るおそれがあった。
【００５７】
しかるに、本実施形態では、緑色画素ＳＰＸＧには緑色成分（Ｇ）のみが入射し、赤色画素ＳＰＸＲには赤色成分（Ｒ）のみが入射し、青色画素ＳＰＸＢには青色成分（Ｂ）のみが入射する。各々の副画素ＳＰＸに色純度の高い光が入射するため、カラーフィルタ層２２における混色を防いで鮮やかな色彩を再現できるようになる。その結果、液晶表示装置ＤＳＰの表示品位が向上する。
【００５８】
本実施形態は、緑色レーザー光、赤色レーザー光及び青色レーザー光を発する光源５Ｇ，５Ｒ，５Ｂを備えている。レーザー半導体等が発するレーザー光は、ＬＥＤ等が発する光と比較して帯域幅が極めて狭い。屈折率は波長に左右されるため、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の帯域幅が広がるほど、反射偏光板３２に入射するそれらの偏光方向がばらつく。レーザー光よりも帯域幅が広い光にも本実施形態に係る波長選択層３を適用できるものの、各色の帯域幅が広がるほど反射偏光板３２に反射されて再利用される光が減少する。
【００５９】
本実施形態は、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）がレーザー光であるため、効率的にそれらを選別できる。そのため、表示に利用されない光を最大限に再利用して、光の利用効率を高めることができる。カラーフィルタ層２２の混色を最小限に抑えて、色再現性を高めることもできる。
【００６０】
なお、本実施形態に係る位相子層３３は、液晶層であってもよい。位相子層３３を液晶層で構成すれば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を選別して透過するだけでなく、透過せずにすべて遮光することもできる。表示パネルＰＮＬ側の液晶層ＬＣの漏れ光を低減することができるため、コントラスト向上に寄与する。  
その他、本実施形態及びその変形例からは、種々の好適な効果を得ることができる。
【００６１】
次に、第２及び第３実施形態の液晶表示装置ＤＳＰについて説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一又は類似の機能を有する構成は、同一の符号を付して対応する第１実施形態の記載を参酌することとし、ここでの説明を省略する。また、以下に説明する以外の構成は、第１実施形態と同一である。
【００６２】
［第２実施形態］  
第２実施形態の液晶表示装置ＤＳＰについて、図７並びに図８乃至図１０を参照して説明する。第２実施形態に係る照明装置ＢＬは、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の偏光方向（第２方向）と、緑色成分（Ｇ）の偏光方向（第１方向）とが直交するように構成されている点が第１実施形態と異なる。反射偏光板３２は、緑色成分（Ｇ）の偏光方向に偏光軸が直交するように配置されている。
【００６３】
緑色成分（Ｇ）は第１色成分の一例であり、赤色成分（Ｒ）は第２色成分の一例である。第２実施形態では、赤色成分（Ｒ）に加えてさらに青色成分（Ｂ）も第２色成分の一例である。第２実施形態では、位相子層３３には、第１色成分（緑色成分（Ｇ））に対応する第１色位相子（緑色位相子３３Ｇ）のみ形成されている。換言すると、位相子層３３には、第２色成分に対応する赤色位相子３３Ｒ及び青色位相子３３Ｂは形成されていない。
【００６４】
図８は、緑色画素ＳＰＸＧにおける波長選択層３及び緑色フィルタ２２Ｇの透過特性を模式的に示す図である。上側の実線は、緑色位相子３３Ｇに９０°で入射した直線偏光の透過率を示している。下側の実線は、緑色位相子３３Ｇに０°で入射した直線偏光の透過率を示している。
【００６５】
位相子層３３の位相差が大きいと、視野角が少し変わっただけで再利用された光の明るさが大きく影響を受ける。正面から見て表示画面が明るくても斜めから見ると表示画面が暗くなるおそれがある。そこで、第２実施形態では、緑色位相子３３Ｇの位相差が、第１実施形態に係る位相子３３Ｇ，３３Ｒ，３３Ｂよりも大幅に小さい２６５ｎｍに構成されている。
【００６６】
しかるに、第２実施形態では、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の偏光方向と、緑色成分（Ｇ）の偏光方向とが直交している。例えば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）、青色成分（Ｂ）がそれぞれ波長５３０ｎｍ、波長６３０ｎｍ、波長４７０ｎｍのレーザー光の場合、図８に示すように、位相差２６５ｎｍの緑色位相子３３Ｇに９０°で入射する緑色成分（Ｇ）の透過率は、約１（約１００％）である。一方、緑色位相子３３Ｇに０°で入射する赤色成分（Ｒ）の透過率は、約０．９５（約９５％）であり、緑色位相子３３Ｇに０°で入射する青色成分（Ｂ）の透過率は、約０．９５（約９５％）である。
【００６７】
図９は、赤色画素ＳＰＸＲにおける波長選択層３及び緑色フィルタ２２Ｇの透過特性を模式的に示す図であり、図１０は、青色画素ＳＰＸＢにおける波長選択層３及び緑色フィルタ２２Ｇの透過特性を模式的に示す図である。位相子が形成されていない赤色画素ＳＰＸＲ及び青色画素ＳＰＸＢでは、各色成分に位相差を与えられない。
【００６８】
そのため、図９及び図１０に示すように、緑色成分（Ｇ）は、そのまま反射偏光板３２に反射されて再利用される。赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、反射偏光板３２にそのまま透過される。赤色フィルタ２２Ｒに入射した青色成分（Ｂ）や、青色フィルタ２２Ｂに入射した赤色成分（Ｒ）は、画像の表示に利用されることなくカラーフィルタ層２２に吸収されてしまう。
【００６９】
第２実施形態の液晶表示装置ＤＳＰは、位相子層３３の位相差を小さく構成しているため、視野角が変わっても表示画面の明るさが変化しづらい。第２実施形態では、緑色成分（Ｇ）の偏光方向と、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の偏光方向とを直交させているため、位相差が小さいにも拘わらず効率的に色分解できる。
【００７０】
本発明の各実施形態に係る照明装置ＢＬは、偏光した直線偏光を発する偏光レーザー素子５Ｇ，５Ｒ，５Ｂを備えており、各色成分の偏光方向を自在に調整できる。緑色成分（Ｇ）は、赤色成分（Ｒ）と比べると発光効率が低い。第２実施形態によれば、不足しがちな緑色成分（Ｇ）の再利用を効率的に行うことができる。
【００７１】
［第３実施形態］  
第３実施形態の液晶表示装置ＤＳＰについて、図１１並びに図８、図９及び図１２を参照して説明する。第３実施形態に係る位相子層３３には緑色位相子３３Ｇ及び青色位相子３３Ｂが形成されている。換言すると、位相子層３３には、赤色位相子３３Ｒが形成されていない。
【００７２】
上記した以外の構成は第２実施形態と同一である。すなわち、第３実施形態に係る照明装置ＢＬは、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の偏光方向（第２方向）と、緑色成分（Ｇ）の偏光方向（第１方向）とが直交するように構成されている。反射偏光板３２は、緑色成分（Ｇ）の偏光方向に偏光軸が直交するように配置されている。第３実施形態において、各色成分（Ｇ），（Ｒ），（Ｂ）は、第１乃至第３色成分のそれぞれ一例であり、各色位相子３３Ｇ，３３Ｒ，３３Ｂは、第１乃至第３色位相子のそれぞれ一例である。
【００７３】
第２実施形態と同様に、緑色画素ＳＰＸＧに重畳する波長選択層３に白色光が入射すると、緑色成分（Ｇ）の約１（約１００％）が透過されて画像の表示に利用され、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の約０．９（約９０％）が導光板６へ戻されて再利用される。また、赤色画素ＳＰＸＲに重畳する波長選択層３に白色光が入射すると、赤色成分（Ｒ）の約１（約１００％）が透過されて画像の表示に利用され、青色成分（Ｂ）の約１（約１００％）が画像の表示に利用されることなく赤色フィルタ２２Ｒに吸収され、緑色成分（Ｇ）の約１（約１００％）が導光板６へ戻されて再利用される。
【００７４】
しかるに、第３実施形態は、第３色成分に対応する青色位相子３３Ｂをさらに備えている。図１２は、青色画素ＳＰＸＢにおける波長選択層３及び青色フィルタ２２Ｂの透過特性を模式的に示す図である。図１２中の左上から右下へ延びる実線は、青色位相子３３Ｂに０°で入射した直線偏光の透過率を示している。左下から右上へ延びる実線は、青色位相子３３Ｂに９０°で入射した直線偏光の透過率を示している。
【００７５】
青色位相子３３Ｂの位相差は４６３ｎｍである。しかるに、第３実施形態では、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の偏光方向と、緑色成分（Ｇ）の偏光方向とが直交している。例えば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）、青色成分（Ｂ）がそれぞれ波長５３０ｎｍ、波長６３０ｎｍ、波長４７０ｎｍのレーザー光の場合、図１２に示すように、青色位相子３３Ｂに０°で入射する青色成分（Ｂ）の透過率は、約１（約１００％）であり、青色位相子３３Ｂに０°で入射する赤色成分（Ｒ）の透過率は、約０．６（約６０％）である。これに対し、青色位相子３３Ｂに９０°で入射する緑色成分（Ｇ）の透過率は、約０．２（約２０％）である。
【００７６】
第３実施形態は、第２実施形態と同様に、位相子層３３の位相差を小さく構成している。視野角が変わっても表示画面の明るさが変化しづらくなり、液晶表示装置ＤＳＰの表示品位が向上する。さらに、第３実施形態によれば、緑色成分（Ｇ）だけでなく、青色成分（Ｂ）も積極的に導光板６へ戻して再利用できる。青色成分（Ｂ）は、緑色成分（Ｇ）ほどではないものの、赤色成分（Ｒ）と比べると発光効率が低い。
【００７７】
なお、緑色成分（Ｇ）の再利用に特化した第２実施形態であれば、青色画素ＳＰＸＢに重畳する波長選択層３において緑色成分（Ｇ）の約１（約１００％）を再利用できたが、第３実施形態では、青色画素ＳＰＸＢに重畳する波長選択層３において緑色成分（Ｇ）の再利用は約０．８（約８０％）になる。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。各実施形態にて開示した構成は、適宜に組み合わせることができる。
【００７９】
例えば、画素ＰＸの構成は、例えば白色等に対応する副画素ＳＰＸをさらに含んでいてもよいし、同一色に対応する副画素ＳＰＸを複数含んでいてもよい。白色画素を含む場合、白色画素に対応する位相子は、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）がすべて反射偏光板３２を透過するように位相差を与える。
【符号の説明】
【００８０】
３…波長選択層、２２…カラーフィルタ層、２２Ｇ…緑色フィルタ（第１色フィルタの一例）、２２Ｒ…赤色フィルタ（第２色フィルタの一例）、２２Ｂ…青色フィルタ、３２…反射偏光板、３３…位相子層、３３Ｇ…緑色位相子（第１色位相子の一例）、３３Ｒ…赤色位相子（第２色位相子の一例）、３３Ｂ…青色位相子、ＢＬ…照明装置、ＤＳＰ…液晶表示装置（表示装置の一例）。
【図１】
2019158964.tif 000003
【図２】
2019158964.tif 000004
【図３】
2019158964.tif 000005
【図４】
2019158964.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019158964.tif 000010
【図９】
2019158964.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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