(57)【要約】【課題】観察角度に依らず輝度均一な表示装置であることを評価できる表示装置の評価方法を提供する。【解決手段】光を出射する光源と光源から出射された光を吸収して蛍光を発光する蛍光体を含む蛍光体層とを備える表示装置の評価方法であって、極角θと、極角θにおける蛍光体層からの出射光の光度ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における蛍光体層からの出射光の光度の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある任意の実数Ａに対し、０．９０・Ａ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．１０・Ａ・ｃｏｓθを満たすかどうかを評価する。【選択図】図５
2015155929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源と、前記光源から出射された光を吸収して蛍光を発光する蛍光体を含む蛍光体層と、を備える表示装置の評価方法であって、
極角θと、極角θにおける前記蛍光体層からの出射光の光度ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における前記蛍光体層からの出射光の光度の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある任意の実数Ａに対し、
０．９０・Ａ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．１０・Ａ・ｃｏｓθ
を満たすかどうかを評価する、表示装置の評価方法。
【請求項２】
前記蛍光体層は、側壁面を有し、
前記側壁面は、光源側から表示側へ向かって前記蛍光体層が広がるように傾斜する、請求項１に記載の表示装置の評価方法。
【請求項３】
前記表示装置は、前記蛍光体層よりも表示側に、前記蛍光体層の屈折率より小さな屈折率を有する低屈折率層を備える、請求項１または請求項２に記載の表示装置の評価方法。
【請求項４】
前記蛍光体層は、光を散乱させる散乱材料を含む、請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置の評価方法。
【請求項５】
前記表示装置は、前記蛍光体層よりも表示側または光源側に、光を拡散させる拡散層を備える、請求項１から請求項４のいずれかに記載の表示装置の評価方法。
【請求項６】
前記蛍光体層の屈折率は１．７４以上である、請求項１から請求項５のいずれかに記載の表示装置の評価方法。
【請求項７】
極角θと、極角θにおける前記蛍光体層からの出射光の光度ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における前記蛍光体層からの出射光の光度の０．９３倍以上１．０７６倍以下の範囲にある任意の実数Ｂに対し、
０．９３・Ｂ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．０７・Ｂ・ｃｏｓθ
を満たすかどうかを評価する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の表示装置の評価方法。
【請求項８】
前記蛍光体層の屈折率は２．０２以上である、請求項７に記載の表示装置の評価方法。
【請求項９】
光を出射する光源と、
前記光源から入射した光を選択的に出射する光シャッタと、
前記光シャッタからの光が入射するように配置され、前記光シャッタから入射した光を吸収して蛍光を発光する蛍光体を含む蛍光体層と、
を備える表示装置であって、
極角θと、極角θにおける前記蛍光体層からの出射光の光度ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における前記蛍光体層からの出射光の光度の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある任意の実数Ａに対し、
０．９０・Ａ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．１０・Ａ・ｃｏｓθ
を満たす、表示装置。
【請求項１０】
前記蛍光体層は、側壁面を有し、
前記側壁面は、光源側から表示側へ向かって前記蛍光体層が広がるように傾斜する、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記表示装置は、前記蛍光体層よりも表示側に、前記蛍光体層の屈折率より小さな屈折率を有する低屈折率層を備える、請求項９または請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記蛍光体層は、光を散乱させる散乱材料を含む、請求項９から請求項１１のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１３】
前記表示装置は、前記蛍光体層よりも表示側または光源側に、光を拡散させる拡散層を備える、請求項９から請求項１２のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１４】
前記蛍光体層の屈折率は１．７４以上である、請求項９から請求項１３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１５】
極角θと、極角θにおける前記蛍光体層からの出射光の光度ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における前記蛍光体層からの出射光の光度の０．９３倍以上１．０７６倍以下の範囲にある任意の実数Ｂに対し、
０．９３・Ｂ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．０７・Ｂ・ｃｏｓθ
を満たす、請求項９から請求項１４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１６】
前記蛍光体層の屈折率は２．０２以上である、請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記表示装置は、映像を表示する映像表示装置、または、照明光を出射する照明装置である、請求項９から請求項１６のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の評価方法および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置に関し、従来、背面光源、第１の偏光層、第１の透明性基板、第１の透明電極、液晶、第２の透明電極、第２の偏光層、蛍光体層および第２の透明性基板が順次積層された構造を備え、背面光源からの光の損失を低減し輝度を向上させた、カラー表示可能な液晶表示素子が提案されている（たとえば、特開平１１−５２３７１号公報（特許文献１）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５２３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ディスプレイ分野においては、液晶ディスプレイが主流となっている。しかし、液晶ディスプレイの視野角による輝度変化は液晶の角度特性に依存し、液晶ディスプレイは観賞する角度によって輝度が変化するという欠点がある。
【０００５】
液晶パネルは、垂直に入射する光の透過率と斜めに入射する光の透過率とが大きく異なる。たとえば、白表示時には光入射角が大きいほど透過率が低下する。よって、バックライトの輝度が全ての極角方向で均一であったとしても、液晶層を光が通過する際に輝度が極角によって変化し、その結果、より正面から離れた角度で液晶ディスプレイを観賞するほど輝度が低下する問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、観察角度に依らず輝度均一な表示装置であるかどうかを評価できる、表示装置の評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る表示装置の評価方法は、光を出射する光源と、光源から出射された光を吸収して蛍光を発光する蛍光体を含む蛍光体層と、を備える表示装置の評価方法であって、極角θと、極角θにおける蛍光体層からの出射光の光度ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における蛍光体層からの出射光の光度の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある任意の実数Ａに対し、０．９０・Ａ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．１０・Ａ・ｃｏｓθを満たすかどうかを評価する。
【０００８】
上記方法において好ましくは、極角θと、極角θにおける蛍光体層からの出射光の光度ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における蛍光体層からの出射光の光度の０．９３倍以上１．０７６倍以下の範囲にある任意の実数Ｂに対し、０．９３・Ｂ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．０７・Ｂ・ｃｏｓθを満たすかどうかを評価する。
【０００９】
本発明に係る表示装置は、光を出射する光源と、光源から入射した光を選択的に出射する光シャッタと、光シャッタからの光が入射するように配置され、光シャッタから入射した光を吸収して蛍光を発光する蛍光体を含む蛍光体層と、を備える表示装置であって、極角θと、極角θにおける蛍光体層からの出射光の光度ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における蛍光体層からの出射光の光度の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある任意の実数Ａに対し、０．９０・Ａ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．１０・Ａ・ｃｏｓθを満たす。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の表示装置の評価方法によると、表示装置の輝度均一化を達成するための条件を作成および明確化したことで、当該条件を満たす表示装置は観察角度に依らず輝度均一であると評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る表示装置を示す断面図である。
【図２】極角の概略を示す模式図である。
【図３】表示装置の観察角度に依らず輝度均一な場合の、極角と光度との関係を示す図である。
【図４】蛍光体層からの出射光の光度分布の実測値を示すグラフである。
【図５】図４に示す光度分布の実測値を条件式に当てはめたグラフである。
【図６】ＲＧＢ画素によって構成される表示装置において、Ｂ画素からの出射光が条件式から誤差０％の際に、ＲＧが条件式からどの程度ずれた場合に白表示色度が±０．０２以上変化するかを示すグラフである。
【図７】Ｒ蛍光体からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。
【図８】Ｇ蛍光体からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。
【図９】Ｂ画素における散乱材からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。
【図１０】実施の形態３に係る表示装置を示す断面図である。
【図１１】屈折率１．７４の蛍光体を発光させた場合の出射光の光度極角分布を示すグラフである。
【図１２】屈折率２．０２の蛍光体を発光させた場合の出射光の光度極角分布を示すグラフである。
【図１３】蛍光体と散乱材料を混合した材料からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。
【図１４】実施の形態５に係る表示装置を示す断面図である。
【図１５】実施の形態５の隔壁部の第一の例を示す断面図である。
【図１６】実施の形態５の隔壁部の第二の例を示す断面図である。
【図１７】実施の形態５の隔壁部の第三の例を示す断面図である。
【図１８】実施の形態５の隔壁部の第四の例を示す断面図である。
【図１９】図１８に示す隔壁部の間に配置された蛍光体層からの出射光の光度分布の実測値を示すグラフである。
【図２０】実施の形態６に係る表示装置を示す断面図である。
【図２１】実施の形態６の蛍光体層を拡大して示す断面図である。
【図２２】実施の形態７に係る表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る表示装置２００を示す断面図である。図１に示す表示装置２００は、光源としてのバックライト２０と、光シャッタ１５０と、色変換基板１００とを備える。バックライト２０は、略平行光の青色光を光シャッタ１５０に向けて出射する。バックライト２０は、近紫外光を発生する光源であってもよい。
【００１４】
光シャッタ１５０は、バックライト２０から入射した青色光を選択的に出射して、選択的に青色光を色変換基板１００に入射させる。光シャッタ１５０によって、バックライト２０で発生した光の階調が調整される。光シャッタ１５０としては、液晶パネル、インセル偏光板を用いた液晶パネル、またはＭＥＭＳを用いたものなどを適用することができる。光シャッタ１５０として液晶パネルまたはＭＥＭＳを用いる場合、バックライト２０は高指向性であることが望ましい。光シャッタ１５０およびバックライト２０の代替として、有機ＥＬパネルまたは無機ＥＬパネルを使用することも考えられる。
【００１５】
色変換基板１００は、蛍光体層３と、透明基板４とを備える。蛍光体層３は、主表面１および主表面２を含む。透明基板４は、蛍光体層３の主表面１上に配置されている。蛍光体層３の主表面２には、バックライト２０から所定の周波数領域の入射光が入射され、蛍光体層３の主表面１から光が出射される。主表面２は蛍光体層３へ光が入射する入射面であり、主表面１は蛍光体層３から光が出射される出射面である。
【００１６】
蛍光体層３は、たとえば有機蛍光体、無機蛍光体、ナノ蛍光体などの、蛍光体を含む。蛍光体は、光シャッタ１５０を介して入射した光を吸収して、各色の蛍光を等方に発光する。蛍光体層３は、蛍光体とバインダ樹脂とを混合したものを配置して成形することによって形成されている。蛍光体層３は、光シャッタ１５０から蛍光体層３へ入射する光が蛍光体に照射されるように、配置される。使用する蛍光体の種類は、蛍光体の添加濃度、形成すべき蛍光体層３の膜厚、吸収率などを考慮して選択することが望ましい。蛍光体層３は、蛍光体とともに、または蛍光体に替えて、光シャッタ１５０を介して入射した光を散乱させる散乱材料を含んでもよい。
【００１７】
透明基板４としては、たとえば、ガラス基板、透明フィルムまたは透明樹脂などを採用することができる。透明基板４は、蛍光体層３上に配置されており、蛍光体層３に対向する側と反対側に出射面９を有する。出射面９は、表示装置２００から外部に対し光が出射される面として設けられる。表示装置２００から外部へ取り出される光は、出射面９から出射される。
【００１８】
表示装置２００において、映像の色特性向上手段として、蛍光体層３に対し出射面９側にカラーフィルタ層を設けることも可能である。表示装置２００は、出射面９から映像を表示する映像表示装置、または、出射面９から任意の色相の照明光を出射する照明装置などとして、適用することができる。
【００１９】
図２は、極角θの概略を示す模式図である。本明細書において、極角θとは、表示装置２００の平面状の出射面９に対する角度のことを指し、出射面９の法線に対して形成する角度のことをいう。図２に示すように、出射面９上に延びる直線上の一点から出射面９に対する法線を想定した場合、その法線に対し一方向側に延びる当該直線が成す極角θは９０°であり、上記一方向と反対方向の他方向側に延びる当該直線が成す極角θは−９０°である。
【００２０】
図３は、表示装置２００の輝度が観察角度に依らず均一な場合の、極角と光度との関係を示す図である。図３の横軸は極角を示す。表示装置２００の出射面９に対し真正面の方向において、極角θは０°である。図３の縦軸は光度、すなわち極角θの方向における表示装置２００から放出された光束の大きさを示す。極角θが０°の方向における表示装置２００からの出射光の光度をｌ０とする。
【００２１】
図３には、図３中の原点の位置を表示装置２００の出射面９上のある一点と考えた場合の、当該点からの出射光の光度が示される。表示装置２００の輝度が観察角度に依らず真に均一であれば、極角と光度との関係は、図３中に示すｆ（θ）＝ｌ０・ｃｏｓθの式に従う。本実施の形態では、出射面９を介して表示装置２００から出射される光が図３中に示すｆ（θ）に対し一定範囲にあれば、表示装置２００は観察角度に依らず輝度均一であると評価する。つまり、観察角度に依らず輝度均一と評価され得る表示装置２００では、蛍光体層３からの出射光の光度の極角分布が一定範囲にある。
【００２２】
より具体的には、極角θと、極角θにおける蛍光体層３からの出射光の光度ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲で、０．９０・Ａ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．１０・Ａ・ｃｏｓθの関係式を満たすかどうかを評価する。ここでＡは、極角０°における蛍光体層３からの出射光の光度ｌ０の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある任意の実数であり、極角０°での光度ｌ０に対して±１０％に収まる範囲である。表示装置２００がこの関係式を満たす場合には、表示装置２００をどのような角度から観賞しても輝度の変化が十分に小さく、あらゆる観賞角度において輝度が均一である表示装置２００が実現されたと評価できる。この条件式により、表示装置２００の輝度均一化を達成するための条件が明確化される。
【００２３】
図４は、蛍光体層３からの出射光の光度分布の実測値を示すグラフである。図５は、図４に示す光度分布の実測値を条件式に当てはめたグラフである。図４および図５の横軸は極角を示し、縦軸は相対光度を示す。なお、蛍光体層３からの出射光に関し、極角±７０％より外側の範囲は測定限界のために測定不可であるので、図４では極角−７０°〜７０°の範囲における出射光の光度分布が図示されている。図５中に実線で描かれる曲線は、図４と同一の、蛍光体層３からの出射光の光度分布の実測値である。
【００２４】
たとえば、蛍光体層３からの出射光が図４に示すような光度分布であったとする。この場合、実数Ａを極角０°における蛍光体層３からの出射光の光度ｌ０の０．９６倍とする。すなわち、条件式中のＡ＝０．９６・ｌ０とする。図５中に点線で描かれる曲線は、極角θの関数ｆ（θ）＝Ａ・ｃｏｓθ＝０．９６・ｌ０・ｃｏｓθを示す。図５中に破線で描かれる二つの曲線は、上記の関数ｆ（θ）の０．９０倍および１．１０倍を示す。
【００２５】
このように、極角０°における光度ｌ０の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある実数Ａを適切に選定することにより、図５中に実線で示される出射光の光度ｌθは、極角θが−８５°以上８５°以下の範囲で、Ａ・ｃｏｓθの０．９０倍以上１．１０倍以下の範囲にあることになる。そのため、極角θにおける蛍光体層３からの出射光の光度ｌθが上述した条件式を満たすことになるため、この表示装置２００は観賞角度に依らず輝度均一であると評価できる。したがって、観察角度に依らず輝度均一な表示装置２００を実現でき、意図的に輝度均一な表示装置２００を作製することが可能となる。
【００２６】
（実施の形態２）
実施の形態２の表示装置２００は、赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ出射可能な複数の画素を含む蛍光体層３を備えており、これらの色の重ね合わせによって表示装置２００は白色光を表示可能であるものとする。表示装置２００が白色光を表示するとき、観察角度に依る色変化を人の目で感じられない程度に抑えるには、色度ｘｙの誤差を±０．０２以内にする必要がある。実施の形態２では、表示装置２００の色度変化が±０．０２以内であり、当該表示装置２００は観察角度に依らず色度が均一である、と評価するための条件について説明する。
【００２７】
図６は、ＲＧＢ画素によって構成される表示装置２００において、Ｂ画素からの出射光が条件式から誤差０％の際に、ＲＧが条件式からどの程度ずれた場合に白表示色度が±０．０２以上変化するかを示すグラフである。図６のグラフの横軸のＧ係数とは、Ｇ画素からの出射光光度の条件式からの誤差を示す。縦軸のＲ係数とは、Ｒ画素からの出射光光度の条件式からの誤差を示す。たとえばＧ係数が１．０５というのは、Ｇ画素からの出射光光度の条件式からの誤差が＋５％ということである。
【００２８】
図６に示すグラフにプロットされた線上(二重にある場合は内側の線)にて、色度変化が±０．０２となる。図６のグラフにおいて、プロット線で囲まれた領域内であれば、ＲＧＢ全て条件式通りの状態から色度変化±０．０２以内となる。Ｂ画素の条件式からの誤差を変動させて、同様のグラフを作成していくと、ＲＧＢ全ての光度が条件式から±７％以内であれば、表示装置２００の色度変化は０．０２以内に収まる。よって、光度分布の実測値が条件式に対し±７％の範囲に収まれば、色度が±０．０２以内であって、観察角度に依らず色度が均一な表示装置が実現される、と評価することができる。
【００２９】
すなわち、極角θにおける蛍光体層３からの出射光の光度ｌθが、−８５°≦θ≦８５°の範囲で、０．９３・Ｂ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．０７・Ｂ・ｃｏｓθの関係式を満たすかどうかを評価する。ここでＢは、極角０°における蛍光体層３からの出射光の光度ｌ０の０．９３倍以上１．０７６倍以下の範囲にある任意の実数であり、極角０°での光度ｌ０に対して±７％に収まる範囲である。表示装置２００がこの関係式を満たす場合には、色度ｘｙは±０．０２以内の誤差に収まり、色度ｘｙが±０．０２以内であれば色変化を人の目で感じることは不可能となるため、あらゆる観賞角度において輝度および色度が均一である表示装置２００が実現されたと評価できる。この条件式により、表示装置２００の色度均一化を達成するための条件が明確化され、上記条件式を満たす表示装置は観察角度によって色度が変化しない特性を有すると評価することができる。
【００３０】
図７は、Ｒ蛍光体からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。図８は、Ｇ蛍光体からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。図９は、Ｂ画素における散乱材からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。図７、図８および図９の横軸は極角を示し、縦軸は相対光度を示す。
【００３１】
Ｒ蛍光体からの出射光が図７中の実線に示すような光度分布である場合、実数Ｂを極角０°におけるＲ蛍光体からの出射光の光度ｌ０の１．０６倍とする。すなわち、条件式中のＢ＝１．０６・ｌ０とする。図７中に点線で描かれる曲線は、極角θの関数ｆ（θ）＝Ｂ・ｃｏｓθ＝１．０６・ｌ０・ｃｏｓθを示す。図７中に破線で描かれる二つの曲線は、上記の関数ｆ（θ）の０．９３倍および１．０７倍を示す。
【００３２】
Ｇ蛍光体からの出射光が図８中の実線に示すような光度分布である場合、実数Ｂを極角０°におけるＲ蛍光体からの出射光の光度ｌ０の１．００６倍とする。すなわち、条件式中のＢ＝１．００６・ｌ０とする。図８中に点線で描かれる曲線は、極角θの関数ｆ（θ）＝Ｂ・ｃｏｓθ＝１．００６・ｌ０・ｃｏｓθを示す。図８中に破線で描かれる二つの曲線は、上記の関数ｆ（θ）の０．９３倍および１．０７倍を示す。
【００３３】
Ｂ画素における散乱材からの出射光が図９中の実線に示すような光度分布である場合、実数Ｂを極角０°におけるＲ蛍光体からの出射光の光度ｌ０の０．９３倍とする。すなわち、条件式中のＢ＝０．９３・ｌ０とする。図９中に点線で描かれる曲線は、極角θの関数ｆ（θ）＝Ｂ・ｃｏｓθ＝０．９３・ｌ０・ｃｏｓθを示す。図９中に破線で描かれる二つの曲線は、上記の関数ｆ（θ）の０．９３倍および１．０７倍を示す。
【００３４】
このように、極角０°における光度ｌ０の０．９３倍以上１．０７６倍以下の範囲にある実数Ｂを適切に選定することにより、ＲＧＢの各蛍光体からの出射光の光度ｌθは、極角θが−８５°以上８５°以下の範囲で、Ｂ・ｃｏｓθの０．９３倍以上１．０７倍以下の範囲にあることになる。そのため、極角θにおける蛍光体層３からの出射光の光度ｌθが上述した条件式を満たすことになるため、この表示装置２００は観賞角度に依らず色度均一であると評価できる。したがって、観察角度に依らず色度均一な表示装置２００を実現でき、観察角度によって輝度および色度が変化しない表示装置２００を意図的に作製することが可能となる。
【００３５】
（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３に係る表示装置２００を示す断面図である。図１０に示すように、実施の形態３の表示装置２００において、蛍光体層３は、赤色蛍光体層５ｒと、緑色蛍光体層５ｇとを含む。蛍光体層３はまた、拡散層６を含む。赤色蛍光体層５ｒと、緑色蛍光体層５ｇと、拡散層６とは、隔壁部７により仕切られており、互いに間隔をあけてアレイ状に配置されている。
【００３６】
赤色蛍光体層５ｒは、赤色蛍光体層５ｒに入射された入射光を吸収して赤色光を出射する赤色蛍光体を含む。緑色蛍光体層５ｇは、緑色蛍光体層５ｇに入射された入射光を吸収して緑色光を出射する緑色蛍光体を含む。拡散層６は、拡散層６に入射された入射光を拡散して外部に出射する。拡散層６は、バインダとしての透明樹脂と、樹脂内に散乱するフィラとしての複数の散乱粒子とを含む。フィラは、光シャッタ１５０を経由して蛍光体層３に供給される光を反射および散乱させる材料であればよい。
【００３７】
蛍光体層３が赤色光を励起する赤色蛍光体層５ｒと、緑色光を励起する緑色蛍光体層５ｇと、青色光を完全散乱する拡散層６と、を含むことにより、表示装置２００は、フルカラーでの映像表示が可能な映像表示装置として設けられている。
【００３８】
光シャッタ１５０としては、液晶表示パネルが用いられる。この場合、図１０に示すように、光シャッタ１５０は、バックライト２０側に配置されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板であるガラス基板２２と、色変換基板１００側に配置された対向基板であるガラス基板２４と、ガラス基板２２とガラス基板２４との間に封入された液晶層２３とを含む。ガラス基板２２，２４の間には、液晶層２３を封止するための図示しない環状のシール部材が、ガラス基板２２，２４の外周縁部に沿って設けられている。ガラス基板２２の外側の面には偏光板２１が貼られており、ガラス基板２４の外側の面には偏光板２５が貼られている。
【００３９】
ガラス基板２２の液晶層２３側の表面には、ソース配線が形成され、このソース配線を覆うように絶縁層が形成される。さらに絶縁層の表面に、各画素に対応するように画素電極が配置されている。画素電極は、たとえば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）膜などの透明導電膜によって形成されている。ガラス基板２４の液晶層２３側の表面には、対向電極が形成されている。対向電極は、たとえば、ＩＴＯ膜などの透明導電膜から形成されている。
【００４０】
ガラス基板２２側の画素電極とガラス基板２４側の対向電極との間に電圧が印加されることによって、当該画素における液晶層２３の分子配向が変化する。光シャッタ１５０は、液晶層２３による偏光状態の変化と偏光板２１，２５との組合せによって、当該画素における光の透過率を制御する。
【００４１】
実施の形態３では、上記の構成を備える表示装置２００において、蛍光体の屈折率を調整することで、赤色蛍光体層５ｒおよび緑色蛍光体層５ｇからの出射光を極角依存無く輝度均一とする。蛍光体の発光は等方発光であるため、蛍光体の屈折率が小さいと、蛍光体からの出射光の光度極角分布は実施の形態１および２で説明した条件式から乖離する。たとえば蛍光体の屈折率が空気と同等である場合、蛍光体の発光は屈折することなく空気中に出射するので、面形状の蛍光体から出射する光の光度は極角によらず一定になる。
【００４２】
蛍光体の屈折率が高くなるにつれて、蛍光体からの出射光の光度極角分布が、図３に示すｌ０・ｃｏｓθに近づく。蛍光体の屈折率が空気に対して極めて大きい場合、蛍光体内においてほぼ正面の光が屈折して、空気中の各極角へと出射する。このとき、空気中においてより大きい極角の領域であるほど、蛍光体内においてより狭い範囲内の光が引き延ばされることになる。
【００４３】
たとえば、蛍光体の屈折率が１０である場合、空気中における極角０．５〜１．５°の範囲内では、蛍光体内における極角範囲０．０５〜０．１５°（差０．１０°）の光が引き延ばされて放射される。一方、空気中における極角７９．５〜８０．５°の範囲内では、蛍光体内における極角範囲５．６４〜５．６６°（差０．０２°）の光が引き延ばされて放射される。蛍光体内において蛍光体は等方発光し、単位立体角あたりの光度は全方向で等しいので、空気中において極角が大きいほど光度が小さくなる。結果、屈折率が極大の状態では、空気中の光度極角分布はｌ０・ｃｏｓθに限りなく近づくことになる。
【００４４】
よって、蛍光体の屈折率について、空気中の光度極角分布がｌ０・ｃｏｓθの±１０％以内に収まるための閾値、さらに±７％以内に収まるための閾値が存在する。計算の結果、空気中の光度極角分布がｌ０・ｃｏｓθの±１０％以内に収まるための屈折率の閾値は１．７４、±７％以内に収まるための屈折率の閾値は２．０２となる。つまり、屈折率１．７４以上の蛍光体を用いることで、蛍光体からの出射光は実施の形態１で説明した条件式を満たす。また、屈折率２．０２以上の蛍光体を使用することで、蛍光体からの出射光は実施の形態２で説明した条件式を満たす。
【００４５】
図１１は、屈折率１．７４の蛍光体を発光させた場合の出射光の光度極角分布を示すグラフである。図１１の横軸は極角を示し、縦軸は相対光度を示す。屈折率１．７４の蛍光体からの出射光が図１１中の実線に示すような光度分布である場合、実数Ａを極角０°における蛍光体からの出射光の光度ｌ０の１．１１倍とする。すなわち、実施の形態１で説明した条件式中のＡ＝１．１０・ｌ０とする。図１１中に点線で描かれる曲線は、極角θの関数ｆ（θ）＝Ａ・ｃｏｓθ＝１．１０・ｌ０・ｃｏｓθを示す。図１１中に破線で描かれる二つの曲線は、上記の関数ｆ（θ）の０．９０倍および１．１０倍を示す。
【００４６】
図１２は、屈折率２．０２の蛍光体を発光させた場合の出射光の光度極角分布を示すグラフである。図１２の横軸は極角を示し、縦軸は相対光度を示す。屈折率２．０２の蛍光体からの出射光が図１２中の実線に示すような光度分布である場合、実数Ｂを極角０°における蛍光体からの出射光の光度ｌ０の１．０７５倍とする。すなわち、実施の形態２で説明した条件式中のＢ＝１．０７５・ｌ０とする。図１２中に点線で描かれる曲線は、極角θの関数ｆ（θ）＝Ｂ・ｃｏｓθ＝１．０７５・ｌ０・ｃｏｓθを示す。図１２中に破線で描かれる二つの曲線は、上記の関数ｆ（θ）の０．９３倍および１．０７倍を示す。
【００４７】
屈折率１．７４の蛍光体を発光させた場合、実数Ａを適切に選定することにより、図１１中に実線で示される出射光の光度ｌθは、極角θが−８５°以上８５°以下の範囲で、Ａ・ｃｏｓθの０．９０倍以上１．１０倍以下の範囲にあることになる。そのため、この表示装置２００は観賞角度に依らず輝度均一であると評価できる。また屈折率２．０２の蛍光体を発光させた場合、実数Ｂを適切に選定することにより、図１２中に実線で示される出射光の光度ｌθは、極角θが−８５°以上８５°以下の範囲で、Ｂ・ｃｏｓθの０．９３倍以上１．０７倍以下の範囲にあることになる。そのため、この表示装置２００は観賞角度に依らず色度均一であると評価できる。したがって、観察角度に依らず輝度均一な表示装置２００を実現でき、また、さらに色度変化のない表示装置２００を実現することができる。
【００４８】
なお、青画素については、バックライト２０で発生した青色光を完全拡散することが可能な散乱材料を設ける。散乱材料がバックライト２０で発生した青色光を完全拡散することで、散乱材料からの出射光の光度極角分布は、実施の形態１または２に示す条件式を満たす。または、バックライト２０として近紫外光を発生する光源を使用し、青画素に青色蛍光体を用いることも可能であり、この場合には、青画素の輝度均一手法は上述した赤・緑画素と同じとなる。
【００４９】
以上により、蛍光体の屈折率、および散乱材料の散乱特性の制御により、各蛍光体および散乱材料からの出射光の光度極角分布が条件式を満たすことになり、条件式を満たす表示装置２００は、観察角度に依らず輝度（および色度）が均一であると評価することができる。
【００５０】
（実施の形態４）
実施の形態４の表示装置の基本的な構成は、図１０を参照して説明した実施の形態３の表示装置２００と同様である。実施の形態４では、蛍光体層３は、光を散乱させる散乱材料を含む。散乱材料を含む蛍光体層は、散乱特性を保有する。蛍光体層３に散乱特性を保有させることで、蛍光体からの出射光の光度極角分布を実施の形態１または２に示す条件式を満たすようにすることが可能になる。つまり、赤色蛍光体層５ｒおよび緑色蛍光体層５ｇ（青画素に青色蛍光体を用いる場合には青色蛍光体も含む）が散乱特性を保有することで、蛍光体が励起した蛍光を蛍光体層３内で拡散できる。蛍光体層３内において蛍光を拡散することにより、実施の形態１または２に示す条件式を達成可能とし、蛍光体層３からの出射される蛍光を極角依存無く輝度均一とすることができる。
【００５１】
図１３は、蛍光体と散乱材料を混合した材料からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。例として、蛍光体とＴｉＯ２粒子の散乱材料を１：１で混合した材料からの出射光の発光光度分布の実測値を図１３に示す。図１３の横軸は極角を示し、縦軸は相対光度を示す。蛍光体と散乱材料を混合した材料からの出射光が図１３中の実線に示すような光度分布である場合、実数Ａを極角０°における蛍光体からの出射光の光度ｌ０の０．９３倍とする。すなわち、実施の形態１で説明した条件式中のＡ＝０．９３・ｌ０とする。図１３中に点線で描かれる曲線は、極角θの関数ｆ（θ）＝Ａ・ｃｏｓθ＝０．９３・ｌ０・ｃｏｓθを示す。図１３中に破線で描かれる二つの曲線は、上記の関数ｆ（θ）の０．９０倍および１．１０倍を示す。
【００５２】
極角０°における光度ｌ０の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある実数Ａを適切に選定することにより、図１３中に実線で示される出射光の光度ｌθは、極角θが−８５°以上８５°以下の範囲で、Ａ・ｃｏｓθの０．９０倍以上１．１０倍以下の範囲にあることになる。そのため、極角θにおける蛍光体層３からの出射光の光度ｌθが実施の形態１に示す条件式を満たすことになるため、この表示装置２００は観賞角度に依らず輝度均一であると評価できる。したがって、観察角度に依らず輝度均一な表示装置２００を実現でき、意図的に輝度均一な表示装置２００を作製することが可能となる。
【００５３】
（実施の形態５）
図１４は、実施の形態５に係る表示装置２００を示す断面図である。実施の形態５の表示装置２００は、図１０に示す実施の形態３の表示装置と基本的に同等の構成を備えており、各色の蛍光体層３および拡散層を仕切る隔壁部７をバンク形状に設けた点において異なっている。蛍光体層３は、蛍光体層３に光が入射する入射面と、蛍光体層３から光が出射する出射面と、入射面および出射面に接続し隔壁部７に対向する側壁面とを有する。隔壁部７をバンク形状に形成することにより、図１４の断面図に示すように、蛍光体層３の側壁面は、光源側から表示側へ向かって蛍光体層３が広がるように、傾斜している。本明細書中で光源側とは、蛍光体層３に対してバックライト２０が配置される側、すなわち図１４中の下側を示す。また表示側とは、光源側と反対側の、蛍光体層３に対して出射面９が配置される側、すなわち図１４中の上側を示す。
【００５４】
隔壁部７は、光反射特性を保有する。隔壁部７の具体例を以下に示す。図１５は、実施の形態５の隔壁部７の第一の例を示す断面図である。隔壁部７は樹脂材料製である。隔壁部７は、光源側の端部において幅が最大であり、出射面９側へ向けて幅が漸次縮小し、出射面９側の端部において幅が最小となる。隔壁部７は、光源側から出射面９側へ向かって先細る形状を有する。図１５に示す隔壁部７の断面形状は、光源側に寸法の大きい底辺を有し、出射面側に寸法の小さい底辺を有する、台形状になる。蛍光体層３に対向する隔壁部７の対向面７ａは、台形の脚を形成する。
【００５５】
蛍光体層３で蛍光体が励起する蛍光は、等方発光する。蛍光の一部は、隔壁部７の対向面７ａの方向に放射される。図１５中の矢印に示すように、蛍光体層３において等方発光した蛍光のうち、蛍光体層３の側壁面へ向かう蛍光は、隔壁部７の対向面７ａで反射され、蛍光体層３の出射面へ向かって進む。蛍光体層３から出射した蛍光は、透明基板４を経由して出射面９側へ進み、出射面９を経由して表示装置２００から出射される。
【００５６】
図１６は、実施の形態５の隔壁部７の第二の例を示す断面図である。図１６に示す例では、隔壁部７の表面に、反射膜８がさらにコーティングされて形成されている。反射膜８はたとえばアルミニウムに代表される反射率の大きい金属材料で形成されてもよい。反射膜８は対向面７ａを覆う。反射膜８により、蛍光体層３の側壁面へ向かう蛍光をより効率よく出射面９側へ反射させることが可能になり、光の利用効率を向上できる。
【００５７】
図１７は、実施の形態５の隔壁部７の第三の例を示す断面図である。図１７に示す例では、樹脂製の隔壁部７が設けられておらず、内部が空洞の反射膜８によって各色の蛍光体層および拡散層が仕切られている。
【００５８】
図１８は、実施の形態５の隔壁部７の第四の例を示す断面図である。図１８に示す例では、隔壁部７が円筒の一部形状で形成されている。隔壁部７の断面形状は、光源側から出射面側へ向かって漸次縮小している。隔壁部７は、出射面９側から光源側へ向かって先細る形状を有する。隔壁部７の、蛍光体層３に接しない部分に、反射膜８が形成されている。蛍光体層３で発光した蛍光は、反射膜８によって反射されると、出射面９側へ向かって進む。
【００５９】
このような構造の実施の形態５の表示装置２００では、隔壁部７の形状を調整することにより、蛍光体層３からの蛍光の出射角度を最適化することができる。これにより、蛍光体からの出射光の光度極角分布を、実施の形態１または２に示す条件式を満たすようにすることが可能になる。
【００６０】
図１９は、図１８に示す隔壁部７の間に配置された蛍光体層３からの出射光の光度分布の実測値を示すグラフである。図１９の横軸は極角を示し、縦軸は相対光度を示す。図１８に示す隔壁部７の間に配置された蛍光体層３からの出射光が図１９中の実線に示すような光度分布である場合、実数Ａを極角０°における蛍光体からの出射光の光度ｌ０の０．９５８倍とする。すなわち、実施の形態１で説明した条件式中のＡ＝０．９５８・ｌ０とする。図１９中に点線で描かれる曲線は、極角θの関数ｆ（θ）＝Ａ・ｃｏｓθ＝０．９５８・ｌ０・ｃｏｓθを示す。図１３中に破線で描かれる二つの曲線は、上記の関数ｆ（θ）の０．９０倍および１．１０倍を示す。
【００６１】
極角０°における光度ｌ０の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある実数Ａを適切に選定することにより、図１９中に実線で示される出射光の光度ｌθは、極角θが−８５°以上８５°以下の範囲で、Ａ・ｃｏｓθの０．９０倍以上１．１０倍以下の範囲にあることになる。そのため、極角θにおける蛍光体層３からの出射光の光度ｌθが実施の形態１に示す条件式を満たすことになるため、この表示装置２００は観賞角度に依らず輝度均一であると評価できる。したがって、観察角度に依らず輝度均一な表示装置２００を実現でき、意図的に輝度均一な表示装置２００を作製することが可能となる。
【００６２】
（実施の形態６）
図２０は、実施の形態６に係る表示装置２００を示す断面図である。実施の形態６の表示装置２００は、図１４に示す実施の形態５の表示装置と基本的に同等の構成を備えており、蛍光体層３に対し出射面９側に低屈折率材料層１１を備える点において異なっている。低屈折率材料層１１は、蛍光体層３よりも表示側に設けられている。低屈折率材料層１１は、蛍光体層３の屈折率より小さな屈折率を有する。低屈折率材料層１１を形成する材料は、蛍光体層３の形成材料と比較して相対的に屈折率の低い材料である。たとえば、屈折率１．２６の材料を使用して、低屈折率材料層１１を形成することができる。
【００６３】
図２１は、実施の形態６の蛍光体層３を拡大して示す断面図である。図２１中の矢印に示すように、蛍光体層３に含まれる蛍光体から等方発光した蛍光のうち蛍光体層３と低屈折率材料層１１との界面に大きい入射角で入射した光は、当該界面において全反射する。具体的には、蛍光体層３と低屈折率材料層１１との形成材料の屈折率の差に基づき、スネルの法則に従って蛍光体層３と低屈折率材料層１１との界面における臨界角が定められ、その臨界角よりも大きい入射角で当該界面に入射した光が全反射されることになる。全反射した蛍光は蛍光体層３内を伝播し、隔壁部７の対向面７ａに到達し、対向面７ａに形成された反射膜８によって反射され、その後出射面９側へと出射される。
【００６４】
このような構造の実施の形態６の表示装置２００では、低屈折率材料層１１の形成材料の屈折率と隔壁部７の形状とを調整することで、低屈折率材料層１１を通過して出射する蛍光の出射角度を最適化することができる。これにより、蛍光体からの出射光の光度極角分布を、実施の形態１または２に示す条件式を満たすようにすることが可能になる。したがって、観察角度に依らず輝度均一な表示装置２００を実現でき、意図的に輝度均一な表示装置２００を作製することが可能となる。
【００６５】
また、低屈折率材料層１１で全反射される蛍光は、低屈折率材料層１１がない場合には透明基板４内で閉じ込められて出射面９から出射されない光である。このような蛍光を利用できるので、表示装置２００の光利用効率が向上し、より小さい消費電力で表示装置２００を点灯させることが可能になる。
【００６６】
（実施の形態７）
図２２は、実施の形態７に係る表示装置２００を示す断面図である。実施の形態７の表示装置２００は、図１４に示す実施の形態５の表示装置と基本的に同等の構成を備えており、蛍光体層３に対し出射面９側または光源側に拡散層１２を備える点において異なっている。拡散層１２は、蛍光体層３よりも表示側または光源側に設けられており、拡散層１２に入射した光を拡散させる特性を有する。図２２には例として、実施の形態６の表示装置の低屈折率材料層１１に対して出射面９側に拡散層１２を設けた場合の一例が図示されている。
【００６７】
拡散層１２を形成する材料は、たとえば拡散シート、拡散板、または白インク材料などが考えられる。拡散シートや拡散板の材料としては、たとえばポリプロピレンなどが考えられる。なお、蛍光体層３に対し出射面９側にカラーフィルタを設ける場合には、拡散層１２はカラーフィルタに対し光源側に設けられる。
【００６８】
このような構造の実施の形態７の表示装置２００では、蛍光体層３に対し出射面９側に拡散層１２を設ける場合、拡散層１２において蛍光体層３からの出射光を完全拡散することで、蛍光体からの出射光の光度極角分布を、実施の形態１または２に示す条件式を満たすようにすることが可能になる。この手法においては、青画素の拡散層６において青色光が完全拡散されなくても、拡散層１２において青色光の散乱を補助し、完全拡散させることが可能である。
【００６９】
また、蛍光体からの出射光の光度極角分布が、実施の形態１または２に示す条件式を満たす一方、青画素における拡散が不十分である場合には、蛍光体層３に対し光源側に拡散層１２を設けることで青画素の拡散を補助し、青色光の光度極角分布を実施の形態１または２に示す条件式を満たすようにすることが可能になる。
【００７０】
したがって、観察角度に依らず輝度均一な表示装置２００を実現でき、意図的に輝度均一な表示装置２００を作製することが可能となる。
【００７１】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組み合わせてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７２】
１，２  主表面、３  蛍光体層、４  透明基板、５ｇ  緑色蛍光体層、５ｒ  赤色蛍光体層、６，１２  拡散層、７  隔壁部、７ａ  対向面、８  反射膜、９  出射面、１１  低屈折率材料層、２０  バックライト、２１，２５  偏光板、２２，２４  ガラス基板、２３  液晶層、１００  色変換基板、１５０  光シャッタ、２００  表示装置。
【図１】
2015155929.tif 000003
【図２】
2015155929.tif 000004
【図３】
2015155929.tif 000005
【図４】
2015155929.tif 000006
【図５】
2015155929.tif 000007
【図６】
2015155929.tif 000008
【図７】
2015155929.tif 000009
【図８】
2015155929.tif 000010
【図９】
2015155929.tif 000011
【図１０】
2015155929.tif 000012
【図１１】
2015155929.tif 000013
【図１２】
2015155929.tif 000014
【図１３】
2015155929.tif 000015
【図１４】
2015155929.tif 000016
【図１５】
2015155929.tif 000017
【図１６】
2015155929.tif 000018
【図１７】
2015155929.tif 000019
【図１８】
2015155929.tif 000020
【図１９】
2015155929.tif 000021
【図２０】
2015155929.tif 000022
【図２１】
2015155929.tif 000023
【図２２】
2015155929.tif 000024