(57)【要約】【課題】開口率の増大を抑制しつつ、高いコントラストと高い透過率とを両立することができる液晶表示モジュールを提供する。【解決手段】液晶表示モジュールは、電圧を印加することによって液晶層（１１）が含む液晶分子の配向状態が変化することにより、通過光を遮蔽領域（２５）に向けて集光させる遮蔽状態と、通過光を発光領域（２１）に向けて、遮蔽状態における初期光軸（Ａｘ１）とは異なる電圧誘起光軸（Ａｘ２）にて集光させる表示状態とを切替可能である。【選択図】図１
2019056882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板の上層の第２基板と、
前記第１基板および前記第２基板の間に配された液晶層と、
前記第２基板の上層、または前記第２基板と前記液晶層との間に設けられた色表示部と、
前記液晶層に電圧を印加する電極と、を備え、
前記第１基板の下側から入射し、前記液晶層内を通過して前記色表示部に向かう光を通過光とし、
前記色表示部は、前記通過光を遮蔽する遮蔽領域と、前記通過光を波長変換若しくは透過して出射する発光領域とを含み、
前記液晶層は、前記電圧の印加によって前記液晶層が含む液晶分子の配向状態が変化することにより、前記通過光が前記遮蔽領域に向けて集光する遮蔽状態と、前記通過光が前記発光領域に向けて、前記遮蔽状態における第１光軸とは異なる第２光軸にて集光する表示状態とを切替可能であることを特徴とする液晶表示モジュール。
【請求項２】
前記液晶層の下層に設けられ、入射した光から直線偏光を透過する偏光層と、
前記液晶層の上層および下層にそれぞれ設けられ、前記液晶分子の配向状態の初期状態を規定する配向層と、を備え、
前記配向層は、第１の方向に前記液晶分子を配向させる第１配向層と、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記液晶分子を配向させる第２配向層とを含み、
前記液晶層は、
前記第１配向層および第２配向層によって前記液晶分子が所定の配向状態を有することにより、前記偏光層を透過して前記液晶層内を通過する前記通過光を集光する液晶レンズが形成されており、
前記電圧が印加されていない場合に、前記通過光が前記第１光軸にて前記遮蔽領域に向けて集光する前記遮蔽状態となり、
前記電圧が所定量印加された場合に、前記通過光が前記第２光軸にて前記発光領域に向けて集光する前記表示状態となることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項３】
前記液晶分子は、負の誘電率異方性を有しており、
前記電極は、前記液晶層の上層の前記配向層と前記第２基板との間に設けられた上側電極と、前記液晶層の下層の前記配向層と前記第１基板との間に設けられた下側電極とを含み、
前記上側電極および下側電極は、１つの前記発光領域に対応して１組設けられており、
前記上側電極および下側電極の組におけるいずれか一方の電極が、前記発光領域の下方の位置に設けられているとともに他方の電極よりも狭い面積で形成されており、
前記上側電極および下側電極の組は、前記電圧が印加された場合に、前記通過光が集光される光軸が前記第１光軸から前記第２光軸へと変更するように前記液晶分子の配向状態の変化を誘起することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示モジュール。
【請求項４】
前記配向層は、前記第１配向層が垂直配向膜であり、前記第２配向層が水平配向膜であるとともに、前記垂直配向膜と前記水平配向膜とが交互に配置されており、
前記垂直配向膜および前記水平配向膜によって前記液晶分子が所定の配向状態を有することにより、前記電圧が印加されていない場合に、前記通過光が前記第１光軸にて集光することを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示モジュール。
【請求項５】
前記液晶層の下層若しくは上層、または前記液晶層の内部の少なくとも何れかに設けられた光学レンズを備え、
前記液晶層は、光学的等方性の液晶層であり、
前記遮蔽状態では、前記光学レンズによって、前記通過光が前記遮蔽領域に向けて集光されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示モジュール。
【請求項６】
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、
前記電極は、前記液晶層と前記第２基板との間に設けられた上側電極と、前記液晶層と前記第１基板との間に設けられた下側第１電極および下側第２電極とを含み、
前記下側第１電極および下側第２電極は、離間して交互に設けられており、
前記下側第１電極は、前記発光領域の下方に設けられており、
前記表示状態では、前記上側電極と前記下側第１電極とを互いに略同電位とするとともに、前記下側第１電極と前記下側第２電極との間に所定の電位差を生じさせることにより、前記液晶層および前記光学レンズを通過した光が、前記第２光軸にて前記発光領域に向けて集光するように、前記液晶層が含む液晶分子の配向状態が変化することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示モジュール。
【請求項７】
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、
前記電極は、前記液晶層と前記第２基板との間に設けられた上側電極と、前記液晶層と前記第１基板との間に設けられた下側電極とを含み、
前記上側電極および下側電極は、１つの前記発光領域に対応して１組設けられており、
前記上側電極および下側電極の組におけるいずれか一方の電極が、前記発光領域の下方に設けられているとともに他方の電極よりも狭い面積で形成されており、
前記表示状態では、前記上側電極および下側電極の間に電圧が印加されて、前記液晶層および前記光学レンズを通過した光が、前記第２光軸にて前記発光領域に向けて集光するように、前記液晶層が含む液晶分子の配向状態が変化することを特徴とする請求項５に記載の液晶表示モジュール。
【請求項８】
前記色表示部は、少なくとも２つの前記発光領域を含み、
前記遮蔽状態において、前記液晶層は、前記２つの発光領域の間に位置する前記遮蔽領域の中間部を前記第１光軸が通過するように、前記２つの発光領域に共通する１つの液晶レンズが形成されており、
前記表示状態において、前記液晶層は、前記２つの発光領域にそれぞれ対応するように、前記第２光軸を有する液晶レンズが２つ形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液晶表示モジュール。
【請求項９】
前記液晶分子は、正の誘電率異方性を有しており、
前記電極は、前記液晶層の下層の前記配向層と前記第１基板との間に設けられた、下側第１電極および下側第２電極を含み、
前記下側第１電極および下側第２電極は、離間して交互に設けられているとともに、１つの前記発光領域に対応して少なくとも２個ずつ設けられており、
複数の前記下側第１電極および下側第２電極のうち、隣り合う１組の前記下側第１電極および下側第２電極の間の上方に前記発光領域が位置しており、
前記下側第１電極および下側第２電極の間に電圧が印加されることにより、前記液晶層は、前記通過光が前記第２光軸にて前記発光領域に集光するように、前記液晶レンズが形成されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示モジュール。
【請求項１０】
前記液晶層の下層に設けられ、前記第１光軸または前記第２光軸における集光に寄与しない前記通過光の少なくとも一部を遮蔽する下側遮蔽部を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液晶表示モジュール。
【請求項１１】
前記液晶層と前記色表示部との間であり、かつ前記表示状態における前記通過光の前記発光領域への集光を妨げない位置に、光を遮蔽する遮蔽層をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の液晶表示モジュール。
【請求項１２】
前記発光領域は、量子ドット蛍光体を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液晶表示モジュール。
【請求項１３】
前記色表示部は、前記液晶層と前記第２基板との間に配置されており、
前記色表示部と前記液晶層との間に、透光性を有する誘電体層が設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の液晶表示モジュール。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の液晶表示モジュールと、
前記第１基板の下側から前記液晶層に向かうバックライトを出射する光源部と、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
前記バックライトは、平行光であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、光の波長変換効率の高い波長変換材料を用いる液晶表示モジュールおよび該液晶表示モジュールを備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の電子機器が備える表示装置として、液晶表示装置が広く用いられている。一般に、フルカラー画像を表示する液晶表示装置は、カラーフィルタ層を含んでいる。カラーフィルタ層は、受光した白色光のスペクトルを部分的に吸収し、所定の色成分に分離した光を出射する。
【０００３】
近年、液晶表示装置の性能をさらに向上させるために、カラーフィルタ層の代わりに、量子ドット蛍光体等、波長変換効率の高い波長変換材料を用いる技術が精力的に開発されている。この種の技術では、液晶表示装置は、量子ドット蛍光体を含む波長変換層を備えている。この波長変換層は量子ドットカラーフィルタと呼ばれることもある。例えば、青色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）から出射された青色光が、上記波長変換層によって赤色光若しくは緑色光に波長変換されて、または上記波長変換層の拡散部によって拡散されて出射される。これにより、波長変換層は、液晶表示装置における３原色のサブ画素を形成する。
【０００４】
一般に、量子ドットを用いる液晶表示装置では、セル内に偏光板（インセル偏光板と呼ばれる）が設けられており、液晶層の複屈折率を電場によって制御して、上記波長変換層へ入射する光の量を制御している。
【０００５】
例えば、量子ドットを用いる液晶表示装置として、特許文献１および特許文献２に記載の技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−７１３２６号公報（２０１６年５月９日公開）
【特許文献２】中国公開特許公報１０６７７３３１４Ａ（２０１７年５月３１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在のところ、インセル偏光板は、二色性色素を含有する層を塗布により形成する、またはナノインプリント等で形成されたワイヤグリッド等をセル内に貼りつけること、等により製造されている。
【０００８】
しかしながら、偏光度が十分なインセル偏光板を量産レベルで製造する方法は見出されていない。また、偏光板を使用することにより透過率が５０％以上減少する。つまり、インセル偏光板は生産面および品質面から実用的ではなく、インセル偏光板を用いる液晶表示装置はコントラストの低下が大きい。
【０００９】
また、現状、波長変換効率の高い量子ドット蛍光体は、その構成成分にＣｄ（カドミウム）を含んでいる。そのため、量子ドット蛍光体を用いる液晶表示装置では、波長変換層の開口率を広くすると、必然的にＣｄ使用量が多くなるという問題もある。
【００１０】
また、量子ドット蛍光体を用いない液晶表示装置においても、波長変換層の開口率を広くして透過率を高めようとする場合、光漏れによるコントラストの低下が生じてしまう。つまり、液晶表示装置が表示する画像のコントラストを高めることと、液晶表示装置を通過する光の透過率を高める（画像を明るくする）こととは、互いにトレードオフの関係にあった。
【００１１】
本発明の一態様は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、開口率の増大を抑制しつつ、高いコントラストと高い透過率とを両立することができる液晶表示モジュールおよびそれを備える液晶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】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る液晶表示モジュールは、第１基板と、前記第１基板の上層の第２基板と、前記第１基板および前記第２基板の間に配された液晶層と、前記液晶層の上層に設けられた色表示部と、前記液晶層に電圧を印加する電極と、を備え、前記第１基板の下側から入射し、前記液晶層内を通過して前記色表示部に向かう光を通過光とし、前記色表示部は、前記通過光を遮蔽する遮蔽領域と、前記通過光を波長変換若しくは透過して出射する発光領域とを含み、前記液晶層は、前記電圧の印加によって前記液晶層が含む液晶分子の配向状態が変化することにより、前記通過光が前記遮蔽領域に向けて集光する遮蔽状態と、前記通過光が前記発光領域に向けて、前記遮蔽状態における第１光軸とは異なる第２光軸にて集光する表示状態とを切替可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、開口率の増大を抑制しつつ、高いコントラストと高い透過率とを両立することができる液晶表示モジュールおよびそれを備える液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１に係る液晶表示モジュールおよびそれを備える液晶表示装置の概略的な構成を示す断面図である。
【図２】上記液晶表示モジュールが含む各部の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は色表示層の平面図、（ｂ）は上側電極および下側電極の断面図、（ｃ）は配向膜の平面図をそれぞれ示している。
【図３】上記液晶表示モジュールの具体的な構成の一例を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【図４】上記液晶表示装置の変形例における色表示層を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る液晶表示モジュールの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【図６】本発明の実施形態３に係る液晶表示モジュールの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【図７】上記液晶表示装置が含む各部の概略的な構成を示す平面図であり、（ａ）は色表示層、（ｂ）は上側電極、（ｃ）は配向膜をそれぞれ示している。
【図８】本発明の実施形態４に係る液晶表示モジュールの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【図９】本発明の実施形態５に係る液晶表示モジュールの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【図１０】本発明の実施形態６に係る液晶表示モジュールの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【図１１】本発明の実施形態７に係る液晶表示モジュールの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【図１２】液晶レンズを用いる従来の液晶表示装置の一例を示す図である。
【図１３】液晶レンズを用いる従来の液晶表示装置の他の一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態１の変形例に係る液晶表示モジュールおよびそれを備える液晶表示装置の概略的な構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、説明の便宜上、上下左右の方向について次のように規定して説明する。すなわち、図面の紙面における面内方向において、図番が記載されている側を「上」、その反対側を「下」とし、図面の上から下に向かう方向を重力方向として読者が図面を見るときの左側を「左」、右側を「右」とする。また、紙面に垂直な、読者側の方向を「手前側」とし、その反対側を「奥側」とする。つまり、以下の説明における上方向とは、格別の記載が無い限り、空間的な上（鉛直方向の上）に限定されず、その他の方向についても同様である。
【００１６】
〔比較例〕
本発明の一実施形態における液晶表示装置の理解を容易にするために、始めに、量子ドット蛍光体を含む波長変換層（以下、量子ドット層と称することがある）と液晶レンズ層とを備える従来の液晶表示装置およびその問題点について、図１２および図１３を参照して説明する。図１２は、特許文献１に記載の液晶表示装置を示す図であり、図１３は、特許文献２に記載の液晶表示装置を示す図である。
【００１７】
特許文献１には、インセル偏光板を用いることなく、液晶レンズを用いて光軸の軸上で焦点距離を制御することにより、量子ドット層への入射光量を制御する技術が開示されている。
【００１８】
具体的には、図１２に示すように、特許文献１に記載の液晶表示モジュール１００の表示構造は、液晶層１１０と、量子ドット層１２０と、光遮蔽構造１３０とを含む。光遮蔽構造１３０は、２つの遮蔽層１３１、１３２を含み、各遮蔽層は、交互に配置される複数の開口と複数の遮蔽部とを有する。液晶層１１０の下方には偏光シート１４０が配されている。
【００１９】
表示画素がオン状態である場合、偏光シート１４０にて偏光された青色光ビームを屈折するための少なくとも１つの液晶レンズが液晶層１１０に形成され、屈折されたビームは、光遮蔽構造１３０上の開口を通過して量子ドット層１２０に到達する。表示画素がオフ状態である場合、ビームは屈折されることなく光遮蔽構造１３０によって遮断される。
【００２０】
特許文献２にも同様に、インセル偏光板を用いることなく、液晶レンズを用いて、光軸の軸上で焦点距離を制御し、表示画素のオンオフを切り替える技術が開示されている。
【００２１】
具体的には、図１３に示すように、特許文献２に記載の液晶表示装置２００の表示構造は、一対の基板２１１、２１２と、それらに挟持された液晶層２２０と、量子ドット層２３０と、中心遮光領域２４０と、外側遮光領域２５０とを含む。量子ドット層２３０は、中心遮光領域２４０と外側遮光領域２５０との間に環状に形成されている。図示しない偏光シートによって偏光されたビームが、液晶表示装置２００に入射する。
【００２２】
表示画素がオフ状態である場合、液晶層２２０に形成された液晶レンズの焦点が中心遮光領域２４０の位置にある。そのため、液晶レンズによって屈折されたビームは、中心遮光領域２４０によって遮断される。表示画素がオン状態である場合、液晶レンズの焦点は中心遮光領域２４０よりも上方に位置しており、液晶レンズによって屈折されたビームの一部が量子ドット層２３０に照射される。
【００２３】
以上のような技術では、インセル偏光板を用いていない。そして、液晶層に形成した液晶レンズを用いてビームを屈折することにより、表示画素のオンオフを切り替えることができる。
【００２４】
しかしながら、上記のいずれの技術においても、表示画素がオン状態（色表示時）である場合、液晶レンズによって屈折された光の一部が遮蔽層によって吸収される。そのため、量子ドット層に入射されるビームが減少する。つまり、光の利用効率が悪い。
【００２５】
ここで、液晶レンズと量子ドット蛍光体とを使用した液晶表示装置のコントラストを高くするためには、以下の要件を満たすことが求められる。
（ａ）低い開口率(迷光による光漏れや外光による量子ドット蛍光体の発光抑制のため)
（ｂ）表示画素のオフ状態（黒表示時）におけるバックライト光の高い遮光効率
（ｃ）表示画素のオン状態（色表示時）におけるバックライト光の量子ドット層への高い入射効率。
【００２６】
特許文献２に記載の技術では、上記（ｂ）を満たすために、焦点距離をセル厚程度にするか、または、中心遮光領域２４０を広くする方法が考えられる。焦点距離をセル厚程度（３μｍ程度）にするには、極めて大きなΔｎを有する液晶材料を使用する、または液晶レンズの口径を極めて小さくすることが求められる。このような方法は、実現が困難である。また、大きなΔｎを有する液晶材料を用いる場合には、応答時間が遅くなる、および信頼性が低下するといった懸念がある。また、液晶レンズの口径を極めて小さくすると、配線等の面積比が増大する。そのため、白表示時の透過率が低くなる。
【００２７】
また、セル厚を厚くすると、液晶の応答時間が遅くなる。これは、通常、液晶の応答時間はセル厚の二乗に比例するためである。中心遮光領域を広くした場合は、上記（ｃ）が満足されない。
【００２８】
そして、特許文献２に記載の技術では、液晶レンズの焦点距離を変えて表示画素のオンオフを切り替えている。そのため、上記（ａ）を満たすために、量子ドット層２３０の面積を小さくして開口率を低くすると、全体として遮光領域の面積比が増大し、結果的に透過率が低くなる。
【００２９】
つまり、特許文献２に記載の技術は、インセル偏光板を用いていないという点で、コントラストを高め得るが、表示画像のコントラストと、応答時間、透過率、信頼性、および駆動電圧とのトレードオフの問題は依然として解決されない。
【００３０】
本発明者らは、波長変換材料を用いる液晶表示装置の性能をさらに向上させるため、コントラストと透過率とのトレードオフという問題を解決することができる構成を鋭意検討した。その結果、上記問題の突破口となるような、液晶表示装置における表示画素のオンオフを切り替える手段として新規な着想を得、本開示の液晶表示モジュールおよびそれを備える液晶表示装置を想到した。
【００３１】
〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
【００３２】
本開示の一態様における液晶表示モジュールおよびそれを備える液晶表示装置は、液晶層が液晶レンズとしての機能を有し、液晶層への電場の印加によって表示画素のオンオフを切り替え可能となっており、例えば、テレビや携帯情報端末等に搭載され得る。
【００３３】
＜液晶表示モジュール１の概略的な構成＞
先ず、本開示の液晶表示モジュールにおける、表示画素のオンオフを切り替える手法についての理解を容易にするために、図１および図２を用いて、本開示の液晶表示モジュールの一例として、液晶表示モジュール１の基本構成について概略的に説明する。図１は、本実施形態の液晶表示モジュール１および液晶表示モジュール１を備える液晶表示装置の概略的な構成を示す断面図である。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態の液晶表示モジュール１は、下方から上方に向かって、偏光シート（偏光層）４、下基板（第１基板）６、集光部１０、上基板（第２基板）１６、および色表示層（色表示部）２０を、この順に備えている。図１では、液晶表示モジュール１とバックライトユニット（光源部）２とを組み合わせた液晶表示装置を示している。
【００３５】
また、集光部１０は、液晶層１１と、該液晶層１１を挟持する配向膜（配向層）１３と、下側の配向膜１３の下層に配された下側電極８と、上側の配向膜１３の上層に配された上側電極１８とを備えている。色表示層２０は、入射した光の波長を変換または透過して出射する発光領域２１と、光を遮蔽する遮蔽領域２５とを含む。これらの各部の具体的な構成については後述し、ここでは概略的に説明する。
【００３６】
バックライトユニット２は、液晶表示モジュール１の下方から上方（表示面側）に向かう方向にバックライト２ａを発する。
【００３７】
偏光シート４は、所定の方向の透過軸を有し、直線偏光を形成する偏光素子（偏光子）である。偏光シート４は、バックライト２ａの波長に対応した偏光素子であり、バックライト２ａから直線偏光を透過する。
【００３８】
下基板６および上基板１６はそれぞれ、液晶表示モジュール１の外部に光を出射することができるように、透光性を有している。
【００３９】
色表示層２０は、上基板１６の上層に配置されており、大部分が遮蔽領域２５となっており、一部が発光領域２１となっている。遮蔽領域２５は、透光性を有さないように形成されており、光を遮蔽する領域である。発光領域２１は、例えば、透明樹脂中に蛍光体が分散して形成されている、または、入射した光を透過して出射するようになっている。発光領域２１は、光を拡散する拡散層が形成されていてもよい。
【００４０】
発光領域２１が含む蛍光体は、入射光によって励起されて、該入射光よりも長波長の光（蛍光）を出射する。上記蛍光体は、例えば量子ドット蛍光体である。
【００４１】
集光部１０は、液晶層１１が液晶レンズとして機能して、液晶層１１を通過する通過光を集光する。液晶層１１は、配向膜１３によって液晶分子の配向状態が規定され、上記液晶レンズが形成されている。そして、下側電極８および上側電極１８を用いて液晶層１１に電圧を印加することにより、上記液晶レンズの光軸を変化させる。この液晶レンズは、仮想的な光学レンズ（仮想レンズ）であるともいえる。
【００４２】
この集光部１０について、図２を参照して以下に説明する。図２は、液晶表示モジュール１が含む各部の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は色表示層２０の平面図、（ｂ）は上側電極１８および下側電極８の断面図、（ｃ）は配向膜１３の平面図をそれぞれ示している。なお、液晶表示装置の断面図における左右方向を水平方向とし、水平方向に直交する方向を垂直方向とする。このことは、本明細書における以下の説明においても同様である。
【００４３】
図２に示すように、配向膜１３は、垂直配向膜（第１配向層）１３ａと水平配向膜（第２配向層）１３ｂとを含み、垂直配向膜１３ａと水平配向膜１３ｂとが交互に配置されている。ここでは、水平配向膜１３ｂの左右の両側に垂直配向膜１３ａが配置されている。このような配向膜１３は、マスクラビング、光配向等の公知技術を用いて実現可能である。例えば、紫外光を照射する前は垂直配向を誘起する配向膜であって、紫外光を照射後は水平配向を誘起するような配向膜が知られている。この配向膜に、マスクを介して紫外光を照射する方法によって、配向膜１３を形成することができる。
【００４４】
このような配向膜１３によって挟持された液晶層１１では、電圧が印加されていない初期状態において、液晶分子が以下のような配向状態となる。すなわち、水平配向膜１３ｂによって挟持された部分であって、水平配向膜１３ｂの中央部では液晶分子の配向ベクトル（ダイレクタ）は水平方向となる。また、垂直配向膜１３ａによって挟持された部分では、液晶分子の配向ベクトルは垂直方向となる。そして、水平配向膜１３ｂの中心部から垂直配向膜１３ａに向かうにつれて、液晶分子の配向ベクトルが水平方向から垂直方向に連続的に変化する。これにより、液晶層１１は、液晶分子が所定の配向状態となり、液晶レンズを形成する。
【００４５】
液晶層１１は、下側電極８および上側電極１８により電圧が印加されていない場合、水平配向膜１３ｂの中央部から上方に向かって延びる初期光軸（第１光軸）Ａｘ１を有する液晶レンズを形成する。この場合、液晶層１１によって集光された光（光の集光の様子を図１中に「電圧印加無」として点線で示す）は、遮蔽領域２５に到達し、液晶表示モジュール１は、外部に光を出射しない遮蔽状態となる。遮蔽状態は、表示画素がオフの状態であるともいえる。
【００４６】
ここで、液晶層１１の液晶分子は負の誘電率異方性を有しているとする。また、下側電極８は、上側電極１８よりも面積が小さくなるように形成されているとともに、発光領域２１の下方の位置に形成されている。下側電極８は、液晶表示モジュール１を上方から見た場合、限定されないが、発光領域２１を覆うような形状に形成されている。
【００４７】
下側電極８と上側電極１８との間に電圧を印加すると、以下のような現象が生じる。すなわち、下側電極８と上側電極１８との間に電界が生じ、下側電極８から垂直方向の電界が最も強くなる。そのため、下側電極８から垂直方向に位置する液晶分子の配向ベクトルが水平方向に整列するようになる。これにより、液晶層１１は、水平配向膜１３ｂの中央部から発光領域２１に向かって延びる電圧誘起光軸（第２光軸）Ａｘ２を有する液晶レンズを形成する。この場合、液晶層１１によって集光された光（光の集光の様子を図１中に「電圧印加有」として実線で示す）は、発光領域２１に到達し、液晶表示モジュール１は、外部に光を出射する表示状態となる。表示状態は、表示画素がオンの状態であるともいえる。
【００４８】
以上のように、本実施形態の液晶表示モジュール１は、電圧の印加によって、液晶層１１が含む液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶レンズの光軸を初期光軸Ａｘ１から電圧誘起光軸Ａｘ２へと変化させることができ、液晶層１１を通過する通過光が遮蔽領域２５に集光する状態（遮蔽状態）と、通過光が発光領域２１に集光する状態（表示状態）とを切り替えることができる。そのため、以下の効果を奏する。
【００４９】
すなわち、量子ドット層と液晶レンズ層とを備える従来の液晶表示装置では、液晶レンズを用いて、光軸の軸上にて焦点を変化させて、表示画素のオンオフを切り替えていた。この場合、上述のように、コントラストと透過率との間のトレードオフという問題があった。
【００５０】
これに対して、本実施形態の液晶表示モジュール１では、液晶レンズを用いて、光軸の方向を変化させる。すなわち、焦点を初期光軸Ａｘ１の軸外の位置の焦点に変化させる。これにより、遮蔽状態における遮光効率を高めることができ、表示状態においては、発光領域２１への入射効率を高めることができる。そして、発光領域２１の開口率は比較的小さい状態に維持することができる。よって、開口率の増大を抑制しつつ、高いコントラストと高い透過率とを両立することができる。
【００５１】
＜液晶表示モジュール１Ａの具体例＞
次に、図３を用いて、本実施形態における液晶表示モジュール１Ａの具体的な構成の一例について説明する。図３は、液晶表示モジュール１Ａの具体的な構成の一例を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。なお、図中、光の集光を表す線は、部材界面での屈折は考慮していない。このことは、本明細書における以下の記載においても同様である。
【００５２】
図３に示すように、本実施形態の液晶表示モジュール１Ａは、上述した液晶表示モジュール１と同様に、偏光シート４、下基板６、集光部１０、上基板１６、および色表示層２０を備えている。また、下基板６と下側電極８との間に下側遮蔽部３０を備えている。色表示層２０は、発光領域２１の具体的な一例として、赤色変換領域２２と緑色変換領域２３とを含んでいる。なお、バックライトユニット２については図示を省略しているが、本発明の一態様における液晶表示モジュールは、バックライトユニット２と組み合わせることにより液晶表示装置とすることができる。このことは、繰り返して記載しないが、本明細書における以下の記載においても同様である。
【００５３】
（バックライト）
液晶表示モジュール１Ａの下層の偏光シート４に照射されるバックライト２ａは、例えば、青色発光素子から出射されたピーク波長が４５０ｎｍの青色光である。或いは、バックライト２ａは、近紫外光や紫外光であってもよい。また、バックライト２ａは、赤色光、近赤外光、または赤外光であってもよい。バックライト２ａの波長は、色表示層２０の発光領域２１が含む波長変換材料の波長変換特性に応じて決定されてよい。
【００５４】
また、バックライト２ａは、偏光シート４の下面に垂直に照射されることが好ましく、すなわち、平行光であることが好ましい。この場合、後述する液晶レンズによる集光がより効率的に行われる。バックライト２ａを平行光とするための具体的な構成は特に限定されるものではなく、公知の手段を用いてよい。例えば、光をコリメートするレンズを用いてよく、その他の方法を用いてもよい；Yi-Jun Wang et al., The Society for Information Display Symp. Digest, 2012, p1305〜1308、または、Tun-Chien Teng et al., OPTICS EXPRESS, 2013, Vol.21, No.18, 21444〜21455を参照。
【００５５】
また、バックライト２ａは、単色光であることが好ましい。例えば、バックライトユニット２として、狭半値幅のスペクトルの光を出射するＬＥＤを用いてよい；David Wyatt et al., The Society for Information Display Symp. Digest, 2017 ,p992〜995を参照。この場合、液晶レンズによって光を集光する場合に、色収差等の影響を抑制することができる。そのため、設計者が光学設計をし易くなる。
【００５６】
つまり、バックライト２ａは、単色光かつ平行光であることがより好ましい。本明細書において、以下では、バックライト２ａが単色光かつ平行光であるとして説明する。
【００５７】
なお、バックライト２ａを出射するバックライトユニット２の具体的な構成は特に限定されず、設計者は、各種の構成を適宜選択してよい。
【００５８】
（偏光シート）
偏光シート４は、具体的な態様（種類等）は特に限定されない。例えば、微細な金属のグリッドをスリット状に形成したワイヤーグリッドタイプの偏光子、またはシートタイプの樹脂偏光子等の吸収型偏光子であってよい。或いは、これ以外の種類の偏光子を偏光シート４として用いてもよい。
【００５９】
偏光シート４は、液晶層１１が液晶レンズとして機能するように、透過軸の方向が決定される。つまり、液晶層１１の液晶分子配列に対応するように、透過軸の方向を決定すればよい。図３に示す例では、偏光シート４の透過軸の方向は、下基板６の板面と紙面との両方に平行な方向（左右方向）になっている。
【００６０】
また、図３に示す例では、偏光シート４は、下基板６の下層に位置しているが、これに限定されない。偏光シート４は、集光部１０の下層に設けられていてよい。或いは、偏光シート４は、液晶層１１と色表示層２０との間に設けられていてもよい。
【００６１】
（基板）
下基板６および上基板１６は、例えばガラス基板、プラスチック基板等である。下基板６および上基板１６は、アレイ基板であってよく、また、フレキシブル基板であってもよい。下基板６および上基板１６の具体的構成は特に限定されない。下基板６および上基板１６の材質が互いに異なっていてもよい。
【００６２】
（電極）
下側電極８および上側電極１８は、透明電極であり、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）である。下側電極８および上側電極１８は、電圧印加により、液晶層１１が含む液晶分子の配向状態の変化を誘起する。
【００６３】
液晶表示モジュール１Ａの駆動方式は、アクティブマトリックス方式であり、下基板６は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）によるスイッチ素子が設けられたアレイ基板となっている。上側電極１８はコモン電極であり、下側電極８はアドレス信号を伝達する電極とデータ信号を伝達する電極とが交差して形成されていてよい。
【００６４】
なお、液晶表示モジュール１Ａの駆動方式は、パッシブマトリックス方式であってよく、この場合、下側電極８はアドレス信号の電極、上側電極１８はデータ信号の電極であってよい。
【００６５】
また、液晶表示モジュール１Ａには、図示しないが、各種電極(バスライン)も形成されている。
【００６６】
液晶表示モジュール１Ａは、図３の左側が赤色変換領域２２に対応する赤領域、右側が緑色変換領域２３に対応する緑領域となっている。この赤領域では、下側電極８の方が上側電極１８よりも面積が小さくなっており、緑領域では、上側電極１８の方が下側電極８よりも面積が小さくなっている。このような下側電極８および上側電極１８の形状および電圧の印加による液晶表示モジュール１Ａの動作については後述する。
【００６７】
（色表示層）
液晶表示モジュール１Ａの色表示層２０は、発光領域２１としての赤色変換領域２２および緑色変換領域２３を含んでいる。発光領域２１が含む蛍光体は、光の波長変換効率の高い波長変換材料である。発光領域２１は、例えば、蛍光体が媒体に分散して構成されていてよい。媒体は、励起光および蛍光に対して透光性を有していればよく、具体的構成は特に限定されない。媒体は、例えば、樹脂、ガラス等であってよい。また、媒体は、光の利用効率向上のために散乱剤を含んでいてもよい。これにより、発光領域２１の厚みおよび蛍光体濃度の制限の範囲内で、発光領域２１内における光の光路長を長くすることができ、効率的に蛍光体を励起することができる。
【００６８】
発光領域２１の形状は、液晶層１１に仮想的に形成される液晶レンズの形状に応じて調節されてよい。例えば、液晶レンズが、図３に示す断面においてかまぼこ型となるような形状の場合、発光領域２１は平面視した場合に長方形となる形状に形成されてよい。発光領域２１の形状は、画素表示のオン状態およびオフ状態の切り替えを制御する上で好適な形状であればよく、長方形以外の形状であってもよく、形状は特に限定されるものではない。
【００６９】
発光領域２１は、例えば、青色光が入射されて、赤色光、緑色光、または入射された青色光よりも波長の長い青色光を出射するようになっていてよい。また、発光領域２１は、図３には図示していないが、入射した光（例えば青色光）を透過する透過領域であってよく、または光を拡散する拡散層であってもよい。この場合、入射した光をそのまま表示に利用することができる。したがって、色表示層２０は、赤、緑、青（ＲＧＢ）の三原色のサブ画素を構成することができる。
【００７０】
具体的には、例えば、赤色変換領域２２は、赤色蛍光体として、ＣＡＳＮと呼ばれるＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕを基本組成とする窒化物蛍光体、ＫＳＦと呼ばれるフッ化物蛍光体、等を含んでいてよい。また、緑色変換領域２３は、緑色蛍光体として、ＳｉＡｌＯＮ系の蛍光体等を含んでいてよい。
【００７１】
また、発光領域２１が含む蛍光体として、量子ドット蛍光体を用いることが好ましい。例えば、赤色変換領域２２および緑色変換領域２３はそれぞれ、所望の発光特性を有する量子ドット蛍光体を含んでいてよい。量子ドット蛍光体は、結晶の直径が数ｎｍ〜数十ｎｍの、非常に微細なナノ結晶であり、受光した光を波長変換して蛍光を発する。量子ドット蛍光体は、典型的には、コア／シェル型の結晶であってよい。量子ドット蛍光体は、結晶サイズが小さくなるにつれて光学的バンドギャップが増大する（量子サイズ効果）。量子ドット蛍光体は、この性質を利用して、蛍光のピーク波長を調節することができる。また、結晶サイズを高度に制御することによって、サイズ分布を狭くすることにより、蛍光のスペクトルの半値幅を狭くすることができる。それゆえ、純度の高い単色光を生成することができる。
【００７２】
一般に、量子ドット蛍光体は、高い量子収率（例えば９０％以上）を有するため、波長変換効率が高い。このような波長変換効率の高い蛍光体としては、量子ドット蛍光体に限定されず、結晶の形状が棒状の結晶（量子ロッド）を用いてもよい。また、量子ドット蛍光体よりも結晶サイズの大きいナノ結晶の蛍光体を用いてもよい。
【００７３】
なお、発光領域２１が含む蛍光体は、上述のようにダウンコンバージョン材料であってよく、または、アップコンバージョン材料であってもよい。アップコンバージョン材料を用いる場合、発光領域２１に入射した光よりも短波長の光が発光領域２１から出射される。そのため、例えば、バックライト２ａは赤色光または赤外光であってよい。
【００７４】
また、図３に示す例では、色表示層２０は、上基板１６の上層に配置されているが、これに限定されない。色表示層２０は上基板１６の下層に配置されていてもよい。上基板１６の下層に配置される場合、液晶層との間に透光性の誘電体が配置されることが好ましい。また、液晶層１１の下層に色表示層２０が配された構成であってもよい。
【００７５】
また、図示しないが、色表示層２０の上層に、カラーフィルタ層がさらに設けられていてもよい。この場合、外光による発光領域２１の発光が抑制され、色域とコントラストが改善し得る。また、色表示層２０の上層に、基板がさらに設けられていてもよい。この場合、基板によって色表示層２０が保護され、色表示層２０の耐久性が向上し得る。
【００７６】
また、図示しないが、色表示層２０の下層に、バックライト２ａを透過し、かつ色表示層２０で発光する光を反射する反射層を配置してもよい。色表示層２０で発光した光のうち、液晶層１１に戻ろうとする光を外部に取り出すことにより、光の利用効率が向上し得る。そのような反射層の一例として、ショートパスフィルタ（例えば、HYO-JUN KIM, OPTICS EXPESS, 2017, Vol. 25, No. 10, 10724〜10734を参照）を挙げることができる。
【００７７】
（下側遮蔽部）
下側遮蔽部３０は、下基板６と下側電極８との間に設けられており、液晶層１１が液晶レンズとして機能しない領域の光を遮断する。換言すれば、下側遮蔽部３０は、偏光シート４および下基板６を通過した光のうち、集光部１０における集光に寄与しない光の少なくとも一部を遮蔽する。この下側遮蔽部３０は必須の構成ではなく、必要に応じて配置すればよい。また、下側遮蔽部３０は、液晶層１１の下層に配置されていればよく、具体的な位置は特に限定されない。下側遮蔽部３０は、例えば、配向膜１３における垂直配向膜１３ａの中央部の下方に設けられている。
【００７８】
（集光部）
図３の（ａ）および（ｂ）を参照して、集光部１０および電圧の印加による液晶表示モジュール１Ａの動作について以下に説明する。
【００７９】
配向膜１３は、液晶層１１が含む液晶分子の配列を、液晶レンズを構成するように誘起する。配向膜１３は、図２を用いて上述したように、垂直配向膜１３ａと水平配向膜１３ｂとが交互に配置されている。これにより、液晶層１１が含む液晶分子１１ａの配向状態を、図３に示すような状態とすることができる。
【００８０】
なお、以下では、垂直配向膜１３ａおよび水平配向膜１３ｂを図示せずに配向膜１３としてまとめて示す。配向膜１３は、電圧無印加時に、図中に示すような液晶分子１１ａの配向状態となるように、垂直配向膜１３ａおよび水平配向膜１３ｂが配置されている。換言すれば、配向膜１３は、液晶層１１が含む液晶分子１１ａの配向状態の初期状態を規定する。初期状態とは、電圧無印加時における液晶層１１の液晶分子１１ａの配向状態を意味し、基準状態ともいえる。
【００８１】
具体的には、垂直配向膜１３ａが配置されている領域の中央部では、液晶分子１１ａのダイレクタは垂直方向（図の上下方向）となっており、水平配向膜１３ｂが配置されている領域の中央部では、液晶分子１１ａのダイレクタは水平方向（図の左右方向）となっている。そして、垂直配向膜１３ａの中央部から水平配向膜１３ｂに向かうにつれて、液晶分子１１ａのダイレクタが垂直方向から水平方向へと変化している。
【００８２】
液晶層１１には、液晶分子１１ａの配向状態に応じて、液晶レンズが形成される。つまり、液晶層１１は、入射光に対して液晶レンズとして機能する。液晶層１１の仮想レンズ形状(液晶レンズを通常のレンズに見立てた場合のレンズ形状)は、半球である必要はなく、かまぼこ型であってよい。
【００８３】
また、図中の液晶分子１１ａは、負の誘電率異方性を有する棒状ネマチック液晶である。しかし、電極構造との関係によって、Δεの正負が決定されてよい。液晶レンズの焦点距離を短くするには、屈折率異方性(Δｎ)が大きな液晶材料を用いることが好ましい。
【００８４】
ここで、電界無印加時の液晶レンズの焦点を通る、下基板６および上基板１６の板面に垂直な線（法線）を、電界無印加時の光軸（初期光軸Ａｘ１）とする。なお、焦点は点である必要はない。また、この初期光軸Ａｘ１上の焦点の移動をオンアクシスでの移動、この初期光軸Ａｘ１の光軸外への焦点の移動をオフアクシスでの移動と称することとする。また、バックライト２ａが偏光シート４を通過して形成された直線偏光であって、下基板６および集光部１０を通過して色表示層２０に向かう光を通過光と称する。
【００８５】
上記通過光は、電圧無印加時に、図３の（ａ）に示すように、初期光軸Ａｘ１にて遮蔽領域２５に集光する。一方、下側電極８および上側電極１８との間に電圧を印加した場合、図３の（ｂ）に示すように、電界によって上記通過光の集光領域が変化し、集光の焦点がオフアクシスで移動する。これにより、光軸（電圧誘起光軸Ａｘ２）が発光領域２１と重なるように液晶分子の配向状態が変化する。なお、電圧印加時に、上記通過光の集光の焦点距離も変わってもよい。このようなオフアクシスの焦点の移動は、上側電極１８および下側電極８の間の電界によって、図３の（ｂ）に示すような液晶分子１１ａの配向状態の変化が誘起されることによって生じる。
【００８６】
具体的には、電圧印加時に、図３の左側の赤領域では、液晶分子１１ａのダイレクタが、面積が比較的小さい下側電極８と面積が大きい上側電極１８との間に生じる電界に直交するように配列する。また、電圧印加時に、図３の右側の緑領域では、液晶分子１１ａのダイレクタが、面積が比較的小さい上側電極１８と面積が大きい下側電極８との間に生じる電界に直交するように配列する。これにより、下側電極８および上側電極１８の組のうち、面積が小さい方の電極が配置されている位置の方に向かって、上記通過光の集光領域の光軸が傾く。
【００８７】
電圧の印加によって集光の光軸が初期光軸Ａｘ１から電圧誘起光軸Ａｘ２に変化するような、所望の液晶レンズを得るために、設計者は、以下の観点から光学設計をすればよい。すなわち、電圧無印加時の液晶レンズにおいては、液晶配向状態、液晶のΔn、レンズの幅若しくは直径、レンズの高さ、液晶レンズ界面での屈折率差を制御すること、等により、液晶レンズによる集光状態を制御することができる。また、電圧印加時の液晶レンズにおいては、電極配置、電極形状、電極幅、印加電圧、誘電体の挿入、等により集光状態を制御することができる。
【００８８】
（液晶表示装置の利点）
以上のように、本実施形態の液晶表示モジュール１Ａは、電圧無印加時において、液晶層１１が液晶レンズとして機能し、このとき、初期光軸Ａｘ１上に発光領域２１が存在しない。つまり、電圧無印加時に、液晶層１１を通過する通過光が、発光領域２１に集光されない。一方、電圧印加時において、オフアクシスで集光領域が移動し、通過光が、発光領域２１に集光される。
【００８９】
この構成によれば、発光領域２１の開口率は、電圧印加時において発光領域２１に集光する光を受光することができる程度であればよく、開口率を比較的低くできる。そのため、電圧無印加時の光漏れが少なく、電圧印加時に入射光を効率的に発光領域２１に入射することができる。また、インセル偏光板が不要であり、コントラストを高くすることができる。液晶表示モジュール１Ａは、電圧無印加時において、入射光が遮蔽領域２５に集光し、例えば１００％遮光されれば、画素表示のオフ状態における透過率は０％とすることができる。
【００９０】
つまり、本実施形態の液晶表示モジュール１Ａでは、オフアクシスで焦点を移動させるため、開口率を下げても（発光領域２１の面積を小さくしても）、透過率の主因子は発光領域２１に集光された光の面積と発光領域２１の面積との比であるため、開口率と透過率とがトレードオフの関係にはならない。すなわち、高いコントラストと高い透過率を両立することが可能となる。
【００９１】
また、本実施形態の液晶表示モジュール１Ａでは、オフアクシスで焦点を移動させるため、遮蔽状態と表示状態との切替の際の焦点の移動距離を大きくする、すなわち、電圧無印加時における初期光軸Ａｘ１上の焦点と、発光領域２１との間の距離を広げることにより、望まない光の発光領域２１への入射が生じ難くすることができる。すなわち、高いコントラストと高い透過率を両立しやすい。
【００９２】
そして、発光領域２１にＣｄを含む量子ドット蛍光体を使用する場合、Ｃｄ使用量を低減することができる。また、発光領域２１に量子ドット蛍光体を使用する場合、色再現範囲が広く、表示の視角依存性の小さい液晶表示装置を簡易かつ安価に得ることができる。
【００９３】
したがって、開口率の増大を抑制しつつ、高いコントラストと高い透過率とを両立することができる。
【００９４】
（変形例）
（ａ）図４は、液晶表示モジュール１Ａの変形例における色表示層を示す平面図である。図４に示すように、液晶表示モジュール１Ａの変形例における色表示層２０は、赤色変換領域２２、緑色変換領域２３、および遮蔽領域２５に加えて、青色変換領域２４を備えている。このような赤色変換領域２２、緑色変換領域２３、および青色変換領域２４を備えることにより、ＲＧＢの３原色のサブ画素を構成ことができる。また、色表示層２０は、さらに黄色変換領域を備えてよく、４色のサブ画素としてもよい。
【００９５】
（ｂ）液晶表示モジュール１Ａは、液晶セル内に、オーバーコート層、フォトスペーサ等のスペーサを設けてもよい。
【００９６】
（ｃ）液晶表示モジュール１Ａは、図３における電圧無印加時の集光領域内に、必要に応じて、別途遮蔽層を設けてもよい。図中の上基板１６内に遮蔽層を設ける場合、基板を３層構造(基板／遮蔽層／基板)としてもよい。
【００９７】
（ｄ）液晶表示モジュール１Ａは、下側電極８または上側電極１８と集光部１０との間に誘電体層を設けてもよい。好ましくは、下側電極８または上側電極１８と配向膜１３との間に誘電体層を設けてもよい。この場合、液晶層１１の液晶レンズ形状をスムーズなものとすることができる。ただし、液晶レンズ形状は、スムーズであることが必ずしも好ましいとは限らない。また、誘電体層がある領域は、駆動電圧が上昇する。
【００９８】
（ｅ）液晶表示モジュール１Ａは、色表示層２０の発光領域２１が、以下のような構成であってもよい。すなわち、発光領域２１が蛍光体を含む場合、その発光領域２１の内部に、蛍光体の濃度が互いに異なる複数の領域が設けられてよい。また、発光領域２１が入射した光を透過または拡散する層となっている場合、光の透過率が互いに異なる複数の領域が設けられてよい。
【００９９】
このような構成によれば、印加する電圧を調節して、発光領域２１に集光する通過光の焦点および電圧誘起光軸Ａｘ２の位置を調節することによって、色表示層２０の発光の強度を調整することができる。
【０１００】
（ｆ）図１４は、本実施形態の変形例としての液晶表示モジュール１Ａ１の概略的な構成を示す断面図である。図１４に示すように、液晶表示モジュール１Ａ１は、色表示層２０が、上基板１６と液晶層１１との間に配置されている。液晶表示モジュール１Ａ１は、液晶表示モジュール１Ａと同様の効果を奏する。
【０１０１】
また、液晶表示モジュール１Ａ１は、色表示層２０と液晶層１１との間に、透光性を有する誘電体層が設けられていてもよい。この場合、通過光が集光する焦点の位置を、発光領域２１に合わせやすくすることができる。
【０１０２】
（ｇ）配向膜１３は、チルト配向膜を含んでいてもよい。配向膜１３は、液晶層１１に液晶レンズが形成されるように、液晶層１１の液晶分子を所定の配向状態とすることができればよい。換言すれば、配向膜１３は、第１の方向に液晶層１１の液晶分子を配向させる第１配向層と、第１の方向と異なる第２の方向に上記液晶分子を配向させる第２配向層とを含んでいればよい。
【０１０３】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１０４】
図５は、本実施形態の液晶表示モジュール１Ｂの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。液晶表示モジュール１Ｂは、電圧が印加されていない状態において液晶層１１に２個の液晶レンズが形成されており、電圧が印加されることにより、液晶層１１に１個の液晶レンズが形成される点が、前記実施形態１の液晶表示モジュール１Ａと異なっている。また、液晶表示モジュール１Ｂは、電極構造が液晶表示モジュール１Ａと異なっている。液晶表示モジュール１Ｂは、１つの発光領域２１を備えている。
【０１０５】
液晶表示モジュール１Ｂは、上側電極１８を備えておらず、また、下側電極８に代えて、下基板６と配向膜１３との間に、下側第１電極５１および下側第２電極５２を備えている。また、液晶表示モジュール１Ｂは、配向膜１３と上基板１６との間に誘電体層４０を備えており、誘電体層４０と上基板１６との間に上側遮蔽部３１を備えている。
【０１０６】
液晶表示モジュール１Ｂは、図５の左右方向に、下側第１電極５１と下側第２電極５２とが離間して交互に設けられている。また、１つの発光領域２１に対応して、下側第１電極５１が２個、および下側第２電極５２が２個設けられている。なお、下側第１電極５１および下側第２電極５２の数はこれに限定されない。
【０１０７】
これにより、下側第１電極５１と下側第２電極５２との間に電圧を印加すると、下側第１電極５１と下側第２電極５２との間に弧状の電界が発生し、巨視的には下基板６に平行な方向に電界が発生する。
【０１０８】
液晶表示モジュール１Ｂでは、液晶層１１が含む液晶分子１１ｂは、誘電率異方性(Δε)が正の棒状ネマチック液晶である。そのため、電圧印加時に、液晶分子１１ｂは電界に沿うように配向状態が変化し、液晶層１１は、図５の（ｂ）に示すような液晶レンズを形成する。
【０１０９】
本実施形態の液晶表示モジュール１Ｂでは、電圧の印加によって、液晶レンズの焦点距離が大きく伸びることがあり得る。これは、一般に、焦点距離はレンズの直径の二乗に比例するためである。このため、液晶表示モジュール１Ｂは、上側遮蔽部３１を備えることが好ましい。なお、上側遮蔽部３１は必須の構成ではない。
【０１１０】
上側遮蔽部３１は、色表示層２０と集光部１０との間に配置される。この上側遮蔽部３１の配置のために、誘電体層４０を設けることが好ましい。
【０１１１】
また、電極配置は、以下のようになっていることが好ましい。すなわち、発光領域２１から距離的に近い位置にある下側第１電極５１および下側第２電極５２の２つの電極の電極間距離を距離Ｌ１とし、図の左側の下側第１電極５１と下側第２電極５２との間の電極間距離を距離Ｌ２とする。この距離Ｌ１が、距離Ｌ２よりも狭くなっていることが好ましい。この場合、発光領域２１の下方に位置する液晶分子１１ｂの配向ベクトルを水平方向とし易くすることができる。
【０１１２】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１１３】
図６は、本実施形態の液晶表示モジュール１Ｃの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。図７は、液晶表示モジュール１Ｃが含む各部の概略的な構成を示す平面図であり、（ａ）は色表示層２０、（ｂ）は上側電極１８、（ｃ）は配向膜１３をそれぞれ示している。
【０１１４】
液晶表示モジュール１Ｃは、電圧が印加されていない状態において液晶層１１に１個の液晶レンズが形成されており、電圧が印加されることにより、液晶層１１に２個の液晶レンズが形成される点が、前記実施形態１の液晶表示モジュール１Ａと異なっている。
【０１１５】
液晶表示モジュール１Ｃは、色表示層２０が発光領域２１としての２個の赤色変換領域２２を含んでいる。そして、電圧無印加時において、初期光軸Ａｘ１は、この２個の赤色変換領域２２の間の遮蔽領域２５を通っている。液晶レンズの形状がかまぼこ状の場合、平面視した色表示層２０、上側電極１８、配向膜１３は、図７に示すような形状であり得る。
【０１１６】
液晶表示モジュール１Ｃは、配向膜１３が図７の（ｃ）に示すような構成となっている。これにより、電圧無印加時において、液晶層１１には、図６の（ａ）に示すような形状の１個の液晶レンズが形成される。そして、電圧印加時には、下側電極８と上側電極１８との間に生じる電界によって、液晶層１１の液晶分子１１ａの配向状態が変化し、図６の（ｂ）に示すような、２個の液晶レンズが液晶層１１に形成される。
【０１１７】
本実施形態の液晶表示モジュール１Ｃでは、電圧の印加によって、液晶レンズの焦点距離が縮むことがあり得る。なお、通常のレンズでは、焦点距離はレンズの直径の二乗に比例するが、液晶レンズの場合は、液晶分子の配向のスムーズさにも依存する。
【０１１８】
電圧印加によって液晶レンズの焦点距離が短くなりすぎると、赤色変換領域２２の配置が困難になり得る。そのため、印加電圧の調整、電極配置の調整、電極と配向膜１３との間に誘電体の設置、等を行い、液晶レンズの焦点距離を調整することが好ましい。
【０１１９】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１２０】
図８は、本実施形態の液晶表示モジュール１Ｄの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【０１２１】
液晶表示モジュール１Ｄは、上側電極１８と上基板１６との間に、遮光層３２が設けられている点が、前記実施形態１の液晶表示モジュール１Ａと異なっている。
【０１２２】
発光領域２１において変換された光は、あらゆる方向に発光する。そのため、液晶セル内に戻ってきた光が、他の望ましくない発光領域２１に入射し、コントラストの低下および色調の悪化等を引き起こす可能性がある。
【０１２３】
そこで、液晶表示モジュール１Ｄは、遮光層３２を設けている。遮光層３２は、液晶表示モジュール１Ｄの黒表示、白表示、および中間調表示の邪魔にならないように設置される。遮光層３２の面積が広いほど、望ましくない発光領域２１への入射光が減り、コントラストが高くなる。また、所望の色調を表現できる。遮光層３２が広すぎると、光の利用効率を低下させる。
【０１２４】
〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１２５】
図９は、本実施形態の液晶表示モジュール１Ｅの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【０１２６】
液晶表示モジュール１Ｅは、液晶層１１の代わりに、光学的等方性液晶７１を含む液晶層７０を用いている点が、前記実施形態１の液晶表示モジュール１Ａと異なっている。液晶層７０は、構成成分として、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶を含んでいる。また、液晶表示モジュール１Ｅは、偏光シート４および配向膜１３を備えておらず、下基板６の下層に光学レンズ層８０を備えている。液晶表示モジュール１Ｅでは、電圧無印加時に、液晶層７０が光学的等方性である。そのため、光学レンズ層８０を用いて光を集光するようになっている。
【０１２７】
また、液晶表示モジュール１Ｅは、上側電極１８を備えておらず、代わりに上側電極６１を備えている。また、下側電極８に代えて、下基板６と液晶層７０との間に、下側第１電極６２および下側第２電極６３を備えている。
【０１２８】
（液晶層）
液晶層７０が含む光学的等方性液晶７１としては、ブルー相、高分子安定化ブルー相、ナノ構造化キラル液晶複合相、液晶の等方相等が挙げられる。
【０１２９】
ブルー相は、光学的等方性の液晶相の一種であり、一般に、棒状ネマチック液晶とキラル剤を混合し、ピッチ長を可視光程度以下にすることで発現することがある。高分子安定化ブルー相は、高分子をブルー相内に形成したものである。通常、ブルー相が発現する温度範囲は狭いが、高分子安定化ブルー相は、ブルー相を示す温度範囲が拡大している。
【０１３０】
また、ナノ構造化キラル液晶複合相は、棒状ネマチック液晶とキラル剤との混合物を等方相の状態で重合して、キラリティと高分子ネットワークの協同効果により作製される。
【０１３１】
液晶層７０は、電圧無印加時は、光学的等方性であり、レンズとして機能しない。一方、液晶層７０は、電圧印加時には、液晶レンズとして機能し、電界によって、集光領域の焦点がオフアクシスで移動する。
【０１３２】
なお、液晶層７０の液晶レンズ形状は、半球である必要はなく、かまぼこ型であってもよい。また、光学的等方性液晶７１は棒状ネマチック液晶とキラル剤を混合して調製されるが、ここでは、誘電率異方性が正のものを想定している。電極構造との関係でΔεの正負が決定されてよい。液晶レンズの焦点距離を短くするには、屈折率異方性(Δｎ)が大きな液晶材料を用いることが好ましい。また、低電圧で駆動するために、誘電率異方性が大きな液晶を用いることが好ましい。
【０１３３】
なお、液晶層７０が光学的等方性液晶のため、液晶表示モジュール１Ｅは、偏光シートおよび配向膜による配向処理は不要である。ただし、誘電率異方性が正の液晶分子を用いると、完全な偏光無依存性は発現しない場合が有り得る。そのため、液晶表示モジュール１Ｅは、液晶層７０とバックライトとの間、または、液晶層７０と色表示層２０との間に、偏光シートを配置してもよい。また、液晶表示モジュール１Ｅは、誘電率異方性が負の液晶分子を用いてもよい。
【０１３４】
（光学レンズ層）
光学レンズ層８０は、レンズ機能が偏光に依存しない光学レンズを含むことが好ましい。なお、光学レンズ層８０は、図では、下基板６の下層に配置しているが、液晶層７０を色表示層２０との間に配置されてよい。また、所望の目的を達成する限り、液晶層１１内に光学レンズ層８０が設けられてもよい。
【０１３５】
（電極）
液晶表示モジュール１Ｅは、液晶層７０と上基板１６との間に上側電極６１が設けられており、液晶層７０と下基板６との間に、下側第１電極６２と下側第２電極６３とが、図９の左右方向に交互に設けられている。液晶表示モジュール１Ｅは、電圧を印加するに際して、上側電極６１と下側第２電極６３とを略同電位とし、上側電極６１と下側第１電極６２との間に所定の電位差を生じさせる。
【０１３６】
（液晶表示装置の動作）
図示しないバックライトユニットから出射されたバックライト２ａは、電圧無印加時に、図９の（ａ）に示すように、光学レンズ層８０によって集光されて、液晶層７０を通過して遮蔽領域２５に集光する。このときの光軸を初期光軸Ａｘ５とする。
【０１３７】
一方で、電圧印加時に、図９の（ｂ）に示すように、液晶層７０は、光学的等方性液晶７１の配向状態が変化し、液晶レンズが形成される。ここで、液晶層７０を透過する透過光が、赤色変換領域２２または緑色変換領域２３へと集光されるように液晶分子の配向状態が変化する。なお、焦点距離も変わってもよい。
【０１３８】
バックライト２ａは、光学レンズ層８０によって集光された後、液晶層７０によって赤色変換領域２２または緑色変換領域２３に集光される。このときの光軸を電圧誘起光軸Ａｘ６とする。電圧誘起光軸Ａｘ６は、光学レンズ層８０が形成する光軸（垂直方向の光軸）と、液晶層７０に形成された液晶レンズによる光軸とが結合して形成されている。
【０１３９】
（有利な点）
一般に、光学的等方性液晶および液晶の等方相での電気光学応答は高速である。そのため、液晶表示モジュール１Ｅは、マイクロ秒〜数ミリ秒オーダーの応答時間とすることができる。また、液晶表示モジュール１Ｅは、偏光シートが不要であり、光のロスを抑制することができる。液晶表示モジュール１Ｅは、その他、前記実施形態１の液晶表示モジュール１Ａと同様の効果を奏する。
【０１４０】
〔実施形態６〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１４１】
図１０は、本実施形態の液晶表示モジュール１Ｆの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【０１４２】
液晶表示モジュール１Ｆは、液晶層７０として、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶を含む光学的等方性液晶７２を用いている点が、前記実施形態５の液晶表示モジュール１Ｅと異なっている。また、液晶表示モジュール１Ｆは、液晶表示モジュール１Ｅとは異なり、前記実施形態１の液晶表示モジュール１Ａと同様の電極構成となっている。
【０１４３】
液晶表示モジュール１Ｆは、前記実施形態５の液晶表示モジュール１Ｅと同様に、電圧無印加時に、液晶層７０に液晶レンズが形成されない。一方で、液晶表示モジュール１Ｆは、下側電極８と上側電極１８との間に電圧を印加することにより、液晶層７０は、光学的等方性液晶７２の配向状態が変化し、液晶レンズが形成される。
【０１４４】
そのため、電圧印加時に、バックライト２ａは、光学レンズ層８０によって集光された後、液晶層７０によって赤色変換領域２２または緑色変換領域２３に集光される。このように、液晶層７０に光学的等方性液晶７２を用いた場合、以下のことがいえる。すなわち、電圧無印加時および電圧印加時のいずれにおいても、偏光に依存せずに、液晶層７０内を通過する通過光を集光することができる。
【０１４５】
液晶表示モジュール１Ｆは、その他、前記実施形態６の液晶表示モジュール１Ｅと同様の効果を奏する。
【０１４６】
〔実施形態７〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１４７】
図１１は、本実施形態の液晶表示モジュール１Ｇの概略的な構成を示す断面図であり、（ａ）は電圧無印加時、（ｂ）は電圧印加時を示している。
【０１４８】
液晶表示モジュール１Ｇは、緑色変換領域２３の代わりに、青色光を拡散する青色拡散部２６を備えている点が、前記実施形態１の液晶表示モジュール１Ａと異なっている。このような青色拡散部２６も、発光領域２１に含まれる。
【０１４９】
液晶表示モジュール１ＧがＲＧＢの三原色のサブ画素を用いて表示を行う場合、青色拡散部２６は、Ｂのサブ画素に対応する。そして、バックライト２ａは、液晶表示モジュール１Ｇが表示しようとする青色光の波長と同じ波長の青色光であってよい。
【０１５０】
青色拡散部２６は、青色に着色されていてもよい。この場合、青色拡散部２６における青色以外の反射を抑制することができる。また、望ましくない波長の光の反射が抑制され、コントラストおよび色調を向上させることができる。
【０１５１】
さらに、蛍光体としてＣｄを含有する量子ドット蛍光体を用いる場合、青色拡散部２６は量子ドット蛍光体を使用しないため、液晶表示モジュール１Ｇでは、Ｃｄの使用量をより一層少なくすることができる。
【０１５２】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る液晶表示モジュール（１Ａ〜１Ｇ）は、第１基板（下基板６）と、前記第１基板の上層の第２基板（上基板１６）と、前記第１基板および前記第２基板の間に配された液晶層（液晶層１１、液晶層７０）と、前記第２基板の上層、または前記第２基板と前記液晶層との間に設けられた色表示部（色表示層２０）と、前記液晶層に電圧を印加する電極（下側電極８、上側電極１８、下側第１電極５１、下側第２電極５２、上側電極６１、下側第１電極６２、下側第２電極６３）と、を備え、前記第１基板の下側から入射し、前記液晶層内を通過して前記色表示部に向かう光を通過光とし、前記色表示部は、前記通過光を遮蔽する遮蔽領域２５と、前記通過光を波長変換若しくは透過して出射する発光領域２１とを含み、前記液晶層は、前記電圧の印加によって前記液晶層が含む液晶分子の配向状態が変化することにより、前記通過光が前記遮蔽領域に向けて集光する遮蔽状態と、前記通過光が前記発光領域に向けて、前記遮蔽状態における第１光軸（初期光軸Ａｘ１、Ａｘ５）とは異なる第２光軸（電圧誘起光軸Ａｘ２、Ａｘ６）にて集光する表示状態とを切替可能であることを特徴とする。
【０１５３】
上記の構成によれば、発光領域の開口率は、表示状態において発光領域に集光する光を受光することができる程度であればよく、開口率を比較的低くできる。そのため、遮蔽状態における光漏れを少なくすることができ、表示状態では通過光を効率的に発光領域に入射することができる。また、インセル偏光板が不要であり、コントラストを高くすることができる。
【０１５４】
オフアクシスで焦点を移動させるため、開口率を下げても（発光領域の面積を小さくしても）、透過率の主因子は発光領域に集光された光の面積と発光領域の面積との比であるため、開口率と透過率とがトレードオフの関係にはならない。すなわち、高いコントラストと高い透過率を両立することが可能となる。
【０１５５】
また、オフアクシスで焦点を移動させるため、遮蔽状態と表示状態との切替の際の焦点の移動距離を大きくする、すなわち、電圧無印加時における第１光軸上の焦点と、発光領域との間の距離を広げることにより、望まない光が発光領域２１に入射することを生じ難くすることができる。すなわち、高いコントラストと高い透過率を両立しやすく、光の利用効率をさらに高くすることができる。
【０１５６】
したがって、開口率の増大を抑制しつつ、高いコントラストと高い透過率とを両立することができる。
【０１５７】
また、発光領域にＣｄを含有する量子ドット蛍光体を使用する場合、Ｃｄ使用量を低減することができる。また、量子ドット蛍光体を使用する場合、色再現範囲が広く、表示の視角依存性の小さい液晶表示装置を簡易かつ安価に得ることができる。
【０１５８】
本発明の態様２に係る液晶表示モジュールは、上記態様１において、前記液晶層の下層に設けられ、入射した光から直線偏光を透過する偏光層（偏光シート４）と、前記液晶層の上層および下層にそれぞれ設けられ、前記液晶分子の配向状態の初期状態を規定する配向層（配向膜１３）と、を備え、前記配向層は、第１の方向に前記液晶分子（液晶分子１１ａ、液晶分子１１ｂ）を配向させる第１配向層（垂直配向膜１３ａ）と、前記第１の方向と異なる第２の方向に前記液晶分子を配向させる第２配向層（水平配向膜１３ｂ）とを含み、前記液晶層は、（ｉ）前記第１配向層および第２配向層によって前記液晶分子が所定の配向状態を有することにより、前記偏光層を透過して前記液晶層内を通過する前記通過光を集光する液晶レンズが形成されており、（ｉｉ）前記電圧が印加されていない場合に、前記通過光が前記第１光軸にて前記遮蔽領域に向けて集光する前記遮蔽状態となり、（ｉｉｉ）前記電圧が所定量印加された場合に、前記通過光が前記第２光軸にて前記発光領域に向けて集光する前記表示状態となってよい。
【０１５９】
上記の構成によれば、配向層によって、液晶分子の配向状態の初期状態を規定することができる。そのため、電圧を印加していない状態において、液晶層に液晶レンズが形成される。電圧無印加時には、液晶レンズによって、通過光が遮蔽領域に向けて集光する。電圧印加時には、電圧の印加による液晶分子の配向状態の変化に伴って液晶レンズが変形し、通過光の焦点がオフアクシスに変化することによって、通過光を発光領域に向けて集光する。このような構成によって、遮蔽状態と表示状態とを切り替えることができる。
【０１６０】
本発明の態様３に係る液晶表示モジュールは、上記態様２において、前記液晶分子は、負の誘電率異方性を有しており、前記電極は、前記液晶層の上層の前記配向層と前記第２基板との間に設けられた上側電極１８と、前記液晶層の下層の前記配向層と前記第１基板との間に設けられた下側電極８とを含み、前記上側電極および下側電極は、１つの前記発光領域に対応して１組設けられており、前記上側電極および下側電極の組におけるいずれか一方の電極が、前記発光領域の下方の位置に設けられているとともに他方の電極よりも狭い面積で形成されており、前記上側電極および下側電極の組は、前記電圧が印加された場合に、前記通過光が集光される光軸が前記第１光軸から前記第２光軸へと変更するように前記液晶分子の配向状態の変化を誘起する構成であってよい。
【０１６１】
上記の構成によれば、上側電極および下側電極の組の間に電圧を印加することによって、上側電極および下側電極の組のうち面積が狭い方の電極が設けられている位置から引いた垂線に、液晶レンズの頂点が近づくように液晶レンズの形状が変形する。これにより、通過光の光軸が変化し、通過光の焦点がオフアクシスに変化することによって、遮蔽状態と表示状態とを切り替えることができる。
【０１６２】
本発明の態様４に係る液晶表示モジュールは、上記態様２または３において、前記配向層は、前記第１配向層が垂直配向膜１３ａであり、前記第２配向層が水平配向膜１３ｂであるとともに、前記垂直配向膜と前記水平配向膜とが交互に配置されており、前記垂直配向膜および前記水平配向膜によって前記液晶分子が所定の配向状態を有することにより、前記電圧が印加されていない場合に、前記通過光が前記第１光軸にて集光するように構成されてよい。
【０１６３】
上記の構成によれば、垂直配向膜および水平配向膜によって、液晶層の液晶分子が所定の配向状態となり、液晶層に液晶レンズを形成し易くすることができる。そのため、電圧無印加時に、液晶レンズによって、通過光を効率的に遮蔽領域に集光させることができる。
【０１６４】
本発明の態様５に係る液晶表示モジュールは、上記態様１において、前記液晶層の下層若しくは上層、または前記液晶層の内部の少なくとも何れかに設けられた光学レンズ（光学レンズ層８０）を備え、前記液晶層は、光学的等方性の液晶層であり、前記遮蔽状態では、前記光学レンズによって、前記通過光が前記遮蔽領域に向けて集光されてよい。
【０１６５】
上記の構成によれば、光学的等方性の液晶層における電気光学応答は高速であるため、液晶表示モジュールは、マイクロ秒〜数ミリ秒オーダーの応答時間とすることができる。また、液晶表示モジュールは、偏光層が不要であり、光のロスを抑制することができる。よって、液晶表示モジュールは、電気光学的な応答時間を早くすることができるとともに、開口率の増大を抑制しつつ、高いコントラストと高い透過率とを両立することができる。
【０１６６】
本発明の態様６に係る液晶表示モジュールは、上記態様５において、前記液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、前記電極は、前記液晶層と前記第２基板との間に設けられた上側電極６１と、前記液晶層と前記第１基板との間に設けられた下側第１電極６２および下側第２電極６３とを含み、前記下側第１電極および下側第２電極は、離間して交互に設けられており、前記下側第１電極は、前記発光領域の下方に設けられており、前記表示状態では、前記上側電極と前記下側第１電極とを互いに略同電位とするとともに、前記下側第１電極と前記下側第２電極と間に所定の電位差を生じさせることにより、前記液晶層および前記光学レンズを通過した光が、前記第２光軸にて前記発光領域に向けて集光するように、前記液晶層が含む液晶分子の配向状態が変化してもよい。
【０１６７】
上記の構成によれば、光学的等方性の液晶層は、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含んでおり、上側電極、下側第１電極、および下側第２電極に電圧を印加することによって、液晶層に液晶レンズを形成することができる。これにより、通過光は、電圧無印加時には光学レンズによって遮蔽領域に集光し、電圧印加時には液晶レンズによって発光領域に集光することができる。また、液晶表示モジュールは、電圧無印加時および電圧印加時のいずれにおいても、偏光に依存せずに通過光を集光することができる。
【０１６８】
本発明の態様７に係る液晶表示モジュールは、上記態様５において、前記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含み、前記電極は、前記液晶層と前記第２基板との間に設けられた上側電極１８と、前記液晶層と前記第１基板との間に設けられた下側電極８とを含み、前記上側電極および下側電極は、１つの前記発光領域に対応して１組設けられており、前記上側電極および下側電極の組におけるいずれか一方の電極が、前記発光領域の下方に設けられているとともに他方の電極よりも狭い面積で形成されており、前記表示状態では、前記上側電極および下側電極の間に電圧が印加されて、前記液晶層および前記光学レンズを通過した光が、前記第２光軸にて前記発光領域に向けて集光するように、前記液晶層が含む液晶分子の配向状態が変化してもよい。
【０１６９】
上記の構成によれば、光学的等方性の液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含んでおり、上側電極１８および下側電極８に電圧を印加することによって、液晶層に液晶レンズを形成することができる。これにより、通過光は、電圧無印加時には光学レンズによって遮蔽領域に集光し、電圧印加時には液晶レンズによって発光領域に集光することができる。また、液晶表示モジュールは、電圧無印加時および電圧印加時のいずれにおいても、偏光に依存せずに通過光を集光することができる。
【０１７０】
本発明の態様８に係る液晶表示モジュールは、上記態様１〜６のいずれかにおいて、前記色表示部は、少なくとも２つの前記発光領域を含み、前記遮蔽状態において、前記液晶層は、前記２つの発光領域の間に位置する前記遮蔽領域の中間部を前記第１光軸が通過するように、前記２つの発光領域に共通する１つの液晶レンズが形成されており、前記表示状態において、前記液晶層は、前記２つの発光領域にそれぞれ対応するように、前記第２光軸を有する液晶レンズが２つ形成されてよい。
【０１７１】
上記構成によれば、電圧無印加時における第１光軸と、電圧印加時における第２光軸との間における、焦点のオフアクシスの移動距離を比較的大きなものとすることができる。そのため、電圧無印加時における通過光の遮蔽効率を高くすることができる。また、電圧印加時において、第２光軸を第１基板の板面から垂直な方向の軸とすることができ、そのような第２光軸となるように液晶層に液晶レンズを形成すればよい。その結果、液晶層に形成する液晶レンズの形状を単純なものとすることができ、光学設計をし易くすることができる。
【０１７２】
本発明の態様９に係る液晶表示モジュールは、上記態様２において、前記液晶分子は、正の誘電率異方性を有しており、前記電極は、前記液晶層の下層の前記配向層と前記第１基板との間に設けられた、下側第１電極５１および下側第２電極５２を含み、前記下側第１電極および下側第２電極は、離間して交互に設けられているとともに、１つの前記発光領域に対応して少なくとも２個ずつ設けられており、複数の前記下側第１電極および下側第２電極のうち、隣り合う１組の前記下側第１電極および下側第２電極の間の上方に前記発光領域が位置しており、前記下側第１電極および下側第２電極の間に電圧が印加されることにより、前記液晶層は、前記通過光が前記第２光軸にて前記発光領域に集光するように、前記液晶レンズが形成されてよい。
【０１７３】
上記の構成によれば、電圧印加時における液晶レンズを、より大きなものとすることができ、発光領域に集光する通過光の光量を大きくすることができる。そのため、発光領域から出射する光の強度を強くすることができ、色表示部における色表示の輝度を大きくし易くすることができる。
【０１７４】
本発明の態様１０に係る液晶表示モジュールは、上記態様１〜９のいずれかにおいて、前記液晶層の下層に設けられ、前記第１光軸または前記第２光軸における集光に寄与しない前記通過光の少なくとも一部を遮蔽する下側遮蔽部３０を備えていてよい。
【０１７５】
上記の構成によれば、電圧無印加時における、通過光の遮蔽効率を高くすることができる。
【０１７６】
本発明の態様１１に係る液晶表示モジュールは、上記態様１〜１０のいずれかにおいて、前記液晶層と前記色表示部との間であり、かつ前記表示状態における前記通過光の前記発光領域への集光を妨げない位置に、光を遮蔽する遮蔽層（上側遮蔽部３１、遮光層３２）をさらに備えていてよい。
【０１７７】
上記の構成によれば、電圧無印加時において、通過光の遮蔽効率を高くすることができ、電圧印加時において、発光領域から出射された光が液晶層に戻ることを防止することができる。その結果、コントラストを高くすることができる。
【０１７８】
本発明の態様１２に係る液晶表示モジュールは、上記態様１〜１１のいずれかにおいて、前記発光領域は、量子ドット蛍光体を含んでいてよい。
【０１７９】
上記の構成によれば、量子ドット蛍光体を用いて、発光領域における光の変換効率を非常に高いものとすることができ、また、純度の高い単色光を生成することができる。
【０１８０】
本発明の態様１３に係る液晶表示モジュールは、上記態様１〜１２のいずれかにおいて、前記色表示部は、前記液晶層と前記第２基板との間に配置されており、前記色表示部と前記液晶層との間に、透光性を有する誘電体層が設けられていてよい。
【０１８１】
上記の構成によれば、色表示部が液晶層に比較的近づいた構成において、通過光の焦点距離を短くすることができる。
【０１８２】
本発明の態様１４に係る液晶表示装置は、上記態様１〜１３のいずれかの液晶表示モジュールと、前記第１基板の下側から前記液晶層に向かうバックライト２ａを出射する光源部（バックライトユニット２）と、を備えることを特徴とする。
【０１８３】
上記の構成によれば、上述のような構成の液晶表示モジュールを備える液晶表示装置を提供することができる。
【０１８４】
本発明の態様１５に係る液晶表示装置は、上記態様１４において、前記バックライトは、平行光であってよい。
【０１８５】
上記の構成によれば、液晶レンズによる集光がより効率的に行われる。
【０１８６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【０１８７】
１Ａ〜１Ｇ      液晶表示モジュール
２              バックライトユニット（光源部）
２ａ            バックライト
６              下基板（第１基板）
８              下側電極（電極）
１８              上側電極（電極）
１１・７０        液晶層
１６              上基板（第２基板）
２０              色表示層（色表示部）
２１              発光領域
２５              遮蔽領域
５１              下側第１電極（電極）
５２              下側第２電極（電極）
６１              上側電極（電極）
６２              下側第１電極（電極）
６３              下側第２電極（電極）
Ａｘ１・Ａｘ５    初期光軸（第１光軸）
Ａｘ２・Ａｘ６    電圧誘起光軸（第２光軸）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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