(57)【要約】【課題】蛍光体層を透過した光による表示品位の低下を抑制できる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置２００は、バックライト２０と、光シャッタ１５０と、蛍光体層３と、フィルタ３０とを備える。バックライト２０は、青色光を発光する。光シャッタ１５０は、バックライト２０から入射した光を選択的に出射する。蛍光体層３は、光シャッタ１５０からの光が入射するように配置され、光シャッタ１５０から入射した光を吸収して緑色光を蛍光発光する蛍光体を含む。フィルタ３０は、バックライト２０と蛍光体層３との間に配置され、青色光の発光強度が最大となる波長の光を透過し、緑色光の発光強度が最大となる波長の光の透過を抑制する。【選択図】図１
2015158523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一光を発光する光源ユニットと、
前記光源ユニット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第二光を蛍光発光する蛍光体を含む蛍光体層と、
前記光源ユニットと前記蛍光体層との間に配置され、前記第一光の発光強度が最大となる波長の光を透過し、前記第二光の発光強度が最大となる波長の光の透過を抑制する、フィルタと、を備える、表示装置。
【請求項２】
極角θ、極角θにおける前記蛍光体層から発光される第二光の光度スペクトルＰθ、極角θにおける第一光の光度スペクトルｉθ、前記フィルタの透過率スペクトルＴＦ、前記蛍光体層の透過率スペクトルＴｐｈとした場合、極角θにおける前記蛍光体層からの出射光の光度ｌθは、
ｌθ＝∫｛Ｐθ＋（ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈ）｝ｄλ
で表され、
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、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
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２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第一光は青色光であり、
前記蛍光体層は、緑色光を蛍光発光する緑色蛍光体を含み、
前記フィルタは、前記光源ユニットと前記緑色蛍光体との間に配置される、請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記蛍光体層に対し前記光源ユニットと反対側に配置され、前記蛍光体層からの出射光を選択的に透過させるカラーフィルタを備える、請求項１から請求項４のいずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
極角θ、極角θにおける前記蛍光体層から発光される第二光の光度スペクトルＰθ、極角θにおける第一光の光度スペクトルｉθ、前記フィルタの透過率スペクトルＴＦ、前記蛍光体層の透過率スペクトルＴｐｈ、前記カラーフィルタの透過率スペクトルＴＣＦとした場合、極角θにおける前記カラーフィルタを透過した光の光度Ｌθは、
Ｌθ＝∫｛Ｐθ・ＴＣＦ＋（ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈ・ＴＣＦ）｝ｄλ
で表され、
極角θと、極角θにおける前記カラーフィルタを透過した光の光度Ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における前記カラーフィルタを透過した光の光度の０．９１倍以上１．１１倍以下の範囲にある任意の実数Ｃに対し、
０．９０・Ｃ・ｃｏｓθ≦Ｌθ≦１．１０・Ｃ・ｃｏｓθ
を満たす、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
極角θと、極角θにおける前記カラーフィルタを透過した光の光度Ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°における前記カラーフィルタを透過した光の光度の０．９３倍以上１．０７６倍以下の範囲にある任意の実数Ｄに対し、
０．９３・Ｄ・ｃｏｓθ≦Ｌθ≦１．０７・Ｄ・ｃｏｓθ
を満たす、請求項６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】
青色光を発する光源として用いた液晶表示素子の一例が、特開平１１−５２３７１号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００３】
この液晶表示素子は、背面光源と、背面光源上に配置された第１偏光層と、第１偏光層上に形成された第１透明性基板と、第１透明性基板上に形成された第１透明電極と、第１透明性基板上に配置された液晶と、液晶上に配置された第２透明電極と、第２透明電極上に配置された第２透明性基板とを備える。さらに、液晶表示素子は、第２透明性基板上に配置された第２偏光層と、第２偏光層上に形成された蛍光体層と、蛍光体層上に形成された第３透明性基板とを含む。
【０００４】
背面光源は、青色領域の光を出射する。蛍光体層は、背面光源からの光によって赤色に発光する赤色発光蛍光体と、背面光源からの光によって緑色に発光する緑色蛍光体と、背面光源からの光をそのまま通すための透明膜とを含む。
【０００５】
このような液晶表示素子によれば、カラーフィルタでの光吸収ロスを大幅に低減することが可能であるので、光の利用効率が高い液晶表示装置として有望視されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
近年、ディスプレイ分野において、蛍光励起ディスプレイが注目を集めている。蛍光励起ディスプレイとは、バックライトが青色または近紫外の光を発生し、シャッタ層によって階調調整を行い、蛍光体によって色変換することでカラー映像表示を行う装置である。蛍光励起ディスプレイは現在主流である液晶ディスプレイと比較して、理想的には低消費電力で視野角が広いというメリットを保持する。
【０００８】
蛍光励起ディスプレイの方式の一つとして、青色バックライトを使用し、赤・緑の画素においては蛍光体によって色変換を行い、青画素においては散乱材料によって拡散させる構造が過去に提案されている。
【０００９】
しかし、この方式においては、緑色蛍光体の発光波長域と、青色バックライトの出射光の波長域とが近く、青色バックライトからの青色光の一部が緑色蛍光体を通過する場合がある。その結果、良好な出射光を得ることができない場合がある。
【００１０】
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、蛍光体層を透過した光による表示品位の低下を抑制できる、表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る表示装置は、光源ユニットと、光シャッタと、蛍光体層と、フィルタとを備える。光源ユニットは、第一光を発光する。光シャッタは、光源ユニットから入射した光を選択的に出射する。蛍光体層は、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第二光を蛍光発光する蛍光体を含む。フィルタは、光源ユニットと蛍光体層との間に配置され、第一光の発光強度が最大となる波長の光を透過し、第二光の発光強度が最大となる波長の光の透過を抑制する。
【００１２】
上記表示装置において好ましくは、極角θ、極角θにおける蛍光体層から発光される第二光の光度スペクトルＰθ、極角θにおける第一光の光度スペクトルｉθ、フィルタの透過率スペクトルＴＦ、蛍光体層の透過率スペクトルＴｐｈとした場合、極角θにおける蛍光体層からの出射光の光度ｌθは、ｌθ＝∫｛Ｐθ＋（ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈ）｝ｄλで表され、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。
【００１３】
上記表示装置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。
【００１４】
上記表示装置において好ましくは、第一光は青色光であり、蛍光体層は、緑色光を蛍光発光する緑色蛍光体を含み、フィルタは、光源ユニットと緑色蛍光体との間に配置される。
【００１５】
上記表示装置において好ましくは、蛍光体層に対し光源ユニットと反対側に配置され、蛍光体層からの出射光を選択的に透過させるカラーフィルタを備える。
【００１６】
上記表示装置において好ましくは、極角θ、極角θにおける蛍光体層から発光される第二光の光度スペクトルＰθ、極角θにおける第一光の光度スペクトルｉθ、フィルタの透過率スペクトルＴＦ、蛍光体層の透過率スペクトルＴｐｈ、カラーフィルタの透過率スペクトルＴＣＦとした場合、極角θにおけるカラーフィルタを透過した光の光度Ｌθは、Ｌθ＝∫｛Ｐθ・ＴＣＦ＋（ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈ・ＴＣＦ）｝ｄλで表され、極角θと、極角θにおけるカラーフィルタを透過した光の光度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Ｃに対し、０．９０・Ｃ・ｃｏｓθ≦Ｌθ≦１．１０・Ｃ・ｃｏｓθを満たす。
【００１７】
上記表示装置において好ましくは、極角θと、極角θにおけるカラーフィルタを透過した光の光度Ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲において、極角０°におけるカラーフィルタを透過した光の光度の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。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の表示装置によると、蛍光体層を透過した光による表示品位の低下を抑制し、表示品位を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】蛍光体層からの出射光の概要を示す断面図である。
【図３】極角および方位角の概略を示す模式図である。
【図４】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５】蛍光体層からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。
【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】実施の形態４に係る表示装置を示す断面図である。
【図１２】実施の形態５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】
【００２０】
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。
【００２１】
（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、光源ユニット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、光源である青色ＬＥＤと導光板とを備え、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、青色波長の光を放射する高指向性の光源である。バックライト２０は、導光板を備えずに複数の青色光源を平面的に配列したものであってもよい。またバックライト２０は、近紫外光を発生する光源であってもよい。
【００２２】
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を通過することによって、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パネルを使用することも考えられる。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
蛍光体層３は、蛍光体層３に入射された入射光を吸収して緑色光を蛍光発光する緑色蛍光体を少なくとも含む。蛍光体層３は、その他の色の蛍光体を含んでもよい。蛍光体層３は、蛍光体とともに、または蛍光体に替えて、散乱材料を含んでもよい。
【００２６】
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。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。
【００２７】
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。
【００２８】
本実施の形態において、バックライト２０が発する青色光の波長領域は、３９０ｎｍ以上５１０ｎｍ以下である。青色光の発光強度が最大となるときの波長は、４５０ｎｍ程度である。蛍光体層３は、青色光が入射されると青色光を吸収して緑色の蛍光を発する緑色蛍光体を含む。緑色蛍光体は、緑色光を等方に発光する。緑色蛍光体の発光する緑色光の波長領域は、４６０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である。緑色光の発光強度が最大となるときの波長は、５２０ｎｍである。蛍光体層３は、その他の色の蛍光体を含んでもよい。
【００２９】
蛍光体層３は、蛍光体が発光する波長の光を透過する必要がある。透過しなければ、蛍光の出射面である主表面１側から蛍光体層３の外部へ蛍光が出射されなくなるためである。そのため、緑色蛍光体を含む蛍光体層３は、緑色光の発光強度が最大となる５２０ｎｍおよびその近傍の波長を有する光、たとえば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長領域にある光に対し、ある程度以上の透過率を有する必要がある。透過率が高いほど、主表面１側から蛍光体層３の外部へ出射される光のエネルギー量が大きくなるので、蛍光励起ディスプレイへの使用に望ましい。
【００３０】
一方、バックライト２０で発生する青色光は、理想的には青色波長域にてデルタ関数的にピークが存在するようなスペクトルを有することが望ましい。しかし、そのようなバックライト２０の実現は困難であり、実際のバックライト２０では、目的の波長以外の波長域にも強度が存在する。青色光と緑色光とは波長が近いため、バックライト２０から出射される青色光は、緑色光の波長領域（たとえば５００ｎｍ以上の波長領域）にも微弱な強度が存在する。この緑色光の波長領域の青色光が蛍光体層３へ到達すると、蛍光体層３を透過し、いわゆる抜け光として主表面１から蛍光体層３の外部へ出射してしまう。
【００３１】
蛍光体層３に含まれる蛍光体がバックライト２０の青色光を全て吸収することが望ましいが、実際にはそのような蛍光体材料の作製は困難である。特に、緑色蛍光体の発光する緑色光はバックライト２０の青色光と波長が近いため、緑色蛍光体を含む蛍光体層３を透過して抜け光として外部へ出射される青色光の影響が大きくなる。
【００３２】
蛍光体が発光する蛍光のエネルギー量は、蛍光体が吸収する励起光のエネルギー量に対して低い。そのため、蛍光体から出射される光の全エネルギーにおける抜け光の割合は、バックライト２０の配光特性によっては、表示装置２００の表示品位に影響を及ぼすほどに大きくなる。たとえばバックライト２０が高指向性である場合、すなわち、バックライト２０の正面方向への光度が斜め方向への光度と比較して極めて大きい場合において抜け光が存在すると、蛍光体層３からの出射光は、蛍光と抜け光との合成によって、正面方向の輝度が斜め方向と比較してはるかに大きくなる。
【００３３】
このように極角による輝度変化が存在するバックライト２０を用いた場合、観賞角度によって表示装置２００の輝度が変化する可能性がある。このような輝度変化はバックライト２０の指向性が高いほど生じやすく、そして蛍光励起ディスプレイにおいては指向性の高いバックライト２０を使用することが望ましい。よって、この抜け光は除去する必要がある。
【００３４】
そのため、本実施の形態の表示装置２００は、バックライト２０と蛍光体層３との間に配置されたフィルタ３０を備える。フィルタ３０は、蛍光体層３に対し、光源側に配置される。バックライト２０で発生した光は、フィルタ３０を通過して、蛍光体層３へ入射する。フィルタ３０は、バックライト２０で発生した光のうち、一部の波長域の光の通過を抑制する。フィルタ３０は、バックライト２０が発光する青色光の発光強度が最大となる波長の光を透過し、蛍光体が蛍光発光する緑色光の発光強度が最大となる波長の光の透過を抑制する。フィルタ３０は、少なくとも５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長の光の透過を抑制し、４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長の光を透過する、波長選択カットフィルタである。
【００３５】
バックライト２０で発生した青色光のうち、主となる波長領域の青色光はフィルタ３０を通過する。フィルタ３０は、バックライト２０と緑色蛍光体を含む蛍光体層３との間に配置されており、蛍光体層３を透過して抜け光となる不必要な青色光は、フィルタ３０によりカットされる。少なくとも５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長域の光をカットし、４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の波長域の光を透過するフィルタ３０を色変換基板１００よりもバックライト２０側に組み込むことで、光利用効率を大きく損なうことなく抜け光を除去することが可能である。結果として、観賞角度による輝度変化の無い表示装置２００を実現することができる。
【００３６】
以下、フィルタ３０の特性の詳細について説明する。図２は、蛍光体層３からの出射光の概要を示す断面図である。図２には、バックライト２０で発生した青色光のうち一部が蛍光体層３において蛍光体を励起し、その結果蛍光が発光され、青色光の一部が抜け光として蛍光体層３を透過する状態が模式的に図示されている。
【００３７】
図２に示すように、バックライト２０で発生した青色光Ｌ１は、フィルタ３０を透過して青色光Ｌ４として蛍光体層３に入射する。蛍光体層３において、蛍光体が青色光Ｌ４の一部を吸収して蛍光を発光する。
【００３８】
蛍光は、緑色光Ｆ１〜Ｆ５に示すように、等方に発光する。緑色光Ｆ１は、蛍光体層３の厚み方向に主表面１側へ進み、平面状の主表面１の法線方向に沿って、蛍光体層３から出射する。緑色光Ｆ２，Ｆ３は、主表面１の法線方向に対する斜め方向に沿って主表面１側へ進み、蛍光体層３から出射する。緑色光Ｆ４，Ｆ５は、主表面２側へ進む。
【００３９】
青色光Ｌ４のうち、蛍光体を励起する励起光として使用されなかった光は、青色光Ｌ７のように、抜け光として蛍光体層３から出射する。青色光Ｌ７は、緑色光Ｆ１と同じ方向、すなわち主表面１の法線方向に沿って進み、蛍光体層３から出射する。
【００４０】
ここで、極角θおよび方位角φを以下の通り定義する。図３は、極角θおよび方位角φ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３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。
【００４１】
また本明細書において、方位角φとは、出射面９上に延びる直線の一方向に対する偏角をいう。つまり、図３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、その法線と直線との交点に対し直線の一方向側の方位角は０°（または３６０°）であり、直線の他方向側の方位角は１８０°である。
【００４２】
図２に戻って、バックライト２０で発生した青色光のうちの一部の青色光Ｌ２は、フィルタ３０を経由して青色光Ｌ５として蛍光体層３に入射し、上記緑色光Ｆ２の進む方向と同じ方向に沿って進み、青色光Ｌ８のように抜け光として蛍光体層３から出射される。緑色光Ｆ２と青色光Ｆ８とは、同一の極角θにおける、蛍光体から発光した蛍光と蛍光体層３を透過した抜け光とを示す。
【００４３】
バックライト２０で発生した青色光のうちの一部の青色光Ｌ３は、フィルタ３０を経由して青色光Ｌ６として蛍光体層３に入射し、上記緑色光Ｆ３の進む方向と同じ方向に沿って進み、青色光Ｌ９のように抜け光として蛍光体層３から出射される。緑色光Ｆ３と青色光Ｆ９とは、同一の極角θにおける、蛍光体から発光した蛍光と蛍光体層３を透過した抜け光とを示す。
【００４４】
ある特定の波長について、極角θにおいて、蛍光体から発光される緑色光の光度を、光度スペクトルＰθとする。同じ波長について、極角θにおいて、バックライト２０で発生した青色光が蛍光体層３を透過した抜け光の光度は、ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈである。ここで、ｉθとは、ある特定の波長について極角θにおいてバックライト２０で発生した青色光の光度スペクトルであり、ＴＦとは、ある特定の波長についてのフィルタ３０の透過率スペクトルであり、Ｔｐｈとは、ある特定の波長についての蛍光体層３の透過率スペクトルである。つまり、ある特定の波長について、極角θにおいて、蛍光体層３から出射される光の光度は、Ｐθ＋（ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈ）、すなわち蛍光の光度と抜け光の光度とを加算した和である。
【００４５】
｛Ｐθ＋（ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈ）｝を全波長について積分した和が、極角θにおける蛍光体層３からの出射光の光度ｌθとなる。つまり、極角θにおける蛍光体層３からの出射光の光度ｌθは、以下の関係式（１）で表される。
（１）  ｌθ＝∫｛Ｐθ＋（ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈ）｝ｄλ
光度ｌθはすなわち、蛍光体層３から極角θ方向に出射する、全ての波長の蛍光と全ての波長の抜け光とを合算した光の光度を示す。
【００４６】
図４は、表示装置２００の観察角度に依らず輝度均一な場合の、極角θと光度との関係を示す図である。図４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４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。光度ｌ０は、極角０°における、蛍光の光度と抜け光の光度との和を全波長について積算した光度である。
【００４７】
図４には、図４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４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４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。
【００４８】
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、以下の関係式（２）を満たすかどうかを評価する。
（２）  ０．９０・Ａ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．１０・Ａ・ｃｏｓθ
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。
【００４９】
図５は、蛍光体層３からの出射光の光度極角分布を示すグラフである。図５の横軸は極角を示し、縦軸は相対光度を示す。図５中に実線で描かれる曲線は、蛍光体層３からの出射光の光度分布の実測値である。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５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。
【００５０】
たとえば、蛍光体層３からの出射光が図５に示すような光度分布の実測値を示したとする。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中に鎖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。
【００５１】
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。
【００５２】
フィルタ３０の特性は、バックライト２０の配向特性と蛍光体層３の透過率とに大きく左右される。フィルタ３０は、青色光を透過するような透過率を保有するものであればよい。青色光の透過率は可能な限り高いことが望ましい。フィルタ３０を設けることにより、蛍光体層３を透過する抜け光の光度を低減できる。また、フィルタ３０の特性を、方位角φへの依存なく上記式（１）および式（２）を満たすように決定することにより、抜け光が発生しても、観察角度に依らず全視野角において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を作製することができる。したがって、蛍光体層３を透過した抜け光による表示品位の低下を防ぐことができる。
【００５３】
（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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、関係式（３）を満たすかどうかを評価する。
（３）  ０．９３・Ｂ・ｃｏｓθ≦ｌθ≦１．０７・Ｂ・ｃｏｓθ
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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中に鎖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。
【００５９】
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Ｇ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中に鎖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。
【００６０】
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°における散乱材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中に鎖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。
【００６１】
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。
【００６２】
フィルタ３０は、青色光を透過するような透過率を保有するものであればよい。青色光の透過率は可能な限り高いことが望ましい。フィルタ３０を設けることにより、蛍光体層３を透過する抜け光の光度を低減できる。また、フィルタ３０の特性を、方位角φへの依存なく上記式（１）および式（３）を満たすように決定することにより、抜け光が発生しても、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できる。したがって、蛍光体層３を透過した抜け光による表示品位の低下を防ぐことができる。
【００６３】
（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。実施の形態３の表示装置２００において、バックライト２０は、青色波長の光を放射する。図１０に示すように、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。蛍光体層３には、画素毎に蛍光体および散乱材料が塗り分けられている。
【００６４】
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。
【００６５】
蛍光体層３は、青色光を吸収して赤色光を励起する赤色蛍光体層５ｒと、青色光を吸収して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。バックライト２０からの青色光が赤色蛍光体層５ｒ、緑色蛍光体層５ｇおよび拡散層６へと入射し、赤色光および緑色光の蛍光、ならびに青色光の散乱が生じ、ＲＧＢ各画素の光が出射面９から出射される。これにより、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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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、フィルタ３０は、方位角φへの依存なく上記式（１）および式（２）を満たし、または上記式（１）および式（３）を満たし、青色光を透過するような透過率を保有するものであればよい。このようにフィルタ３０の特性を決定することにより、観察角度に依らず輝度均一な表示装置２００、またはさらに色度変化のない表示装置２００を実現でき、意図的に輝度均一な表示装置２００を作製することができる。したがって、蛍光体層３を透過した抜け光による表示品位の低下を防ぐことができる。
【００７０】
なおフィルタ３０は、図１０に示す配置に限定されず、たとえば光シャッタ１５０と蛍光体層３との間にフィルタを設置することも考えられる。
【００７１】
（実施の形態４）
図１１は、実施の形態４に係る表示装置２００を示す断面図である。実施の形態４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、蛍光体層３に対しバックライト２０と反対側の出射面９側にカラーフィルタ８を設けた点において異なっている。カラーフィルタ８は、赤色蛍光体層５ｒと透明基板４との間に配置されたカラーフィルタ８ｒと、緑色蛍光体層５ｇと透明基板４との間に配置されたカラーフィルタ８ｇと、拡散層６と透明基板４との間に配置されたカラーフィルタ８ｂとを含む。
【００７２】
カラーフィルタ８を設置することにより、蛍光体層３からの出射光が選択的に透過されるので、映像の色特性を向上できる。図１１では、カラーフィルタ８を全色画素と透明基板４との間に設置しているが、この構成に限られない。たとえば、拡散層６上のカラーフィルタ８ｂを省略し、赤色蛍光体層５ｒおよび緑色蛍光体層５ｇの上にのみカラーフィルタ８を形成することも考えられる。
【００７３】
実施の形態４では、蛍光体層３から出射された光が、カラーフィルタ８をさらに経由して、出射面９から表示装置２００の外部へ出射される。この場合、カラーフィルタの透過率スペクトルＴＣＦとすると、ある特定の波長について、極角θにおいて、蛍光体層３から出射される光の光度は、Ｐθ・ＴＣＦ＋（ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈ・ＴＣＦ）となる。そのため、極角θにおけるカラーフィルタ８を透過した光の光度Ｌθは、以下の関係式（４）で表される。
（４）  Ｌθ＝∫｛Ｐθ・ＴＣＦ＋（ｉθ・ＴＦ・Ｔｐｈ・ＴＣＦ）｝ｄλ
光度Ｌθはすなわち、極角θ方向においてカラーフィルタ８を経由して出射する、全ての波長の蛍光と全ての波長の抜け光とを合算した光の光度を示す。
【００７４】
極角θと、極角θにおけるカラーフィルタ８を透過した光の光度Ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲で、以下の関係式（５）を満たすのであれば、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。
（５）  ０．９０・Ｃ・ｃｏｓθ≦Ｌθ≦１．１０・Ｃ・ｃｏｓθ
ここでＣは、極角０°におけるカラーフィルタ８を透過した光の光度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。
【００７５】
上記の構成を備える表示装置２００において、フィルタ３０は、方位角φへの依存なく上記式（４）および式（５）を満たし、青色光を透過するような透過率を保有するものであればよい。このようにフィルタ３０の特性を決定することにより、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を作製することができる。したがって、蛍光体層３を透過した抜け光による表示品位の低下を防ぐことができる。
【００７６】
また、極角θと、極角θにおけるカラーフィルタ８を透過した光の光度Ｌθとが、−８５°≦θ≦８５°の範囲で、以下の関係式（６）を満たすのであれば、表示装置２００をどのような角度から観賞しても色度変化が０．０２以内に収まり、あらゆる観賞角度において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。
（６）  ０．９３・Ｄ・ｃｏｓθ≦Ｌθ≦１．０７・Ｄ・ｃｏｓθ
ここでＤは、極角０°におけるカラーフィルタ８を透過した光の光度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。
【００７７】
表示装置２００が関係式（６）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。条件式（６）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。
【００７８】
（実施の形態５）
図１２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、赤色蛍光体層５ｒおよび拡散層６に対し光源側のフィルタが省略され、緑色蛍光体層５ｇとバックライト２０の間にのみフィルタ３０が配置され、緑画素にのみフィルタを設置した点において異なっている。
【００７９】
赤色蛍光体層５ｒの領域である赤画素、または拡散層６の領域である青画素にフィルタ３０があると、波長選択的に透過率を１００％にするのは難しいため、バックライト２０の光量が減らしてしまうだけであり、メリットは存在しない。よって、緑画素にのみフィルタ３０があることが望ましく、この場合、赤および青画素の効率をフィルタ３０によって損なうことがないので、光の利用効率を向上することができる。
【００８０】
フィルタ３０の位置は図１２に示す例に限られず、バックライト２０と緑色蛍光体層５ｇとの間であれば、どこに配置されてもよい。たとえば、光シャッタ１５０として機能する液晶パネルの内部にフィルタ３０を形成することも考えられる。
【００８１】
上記の構成を備える表示装置２００において、フィルタ３０は、方位角φへの依存なく上記式（１）および式（２）を満たし、または上記式（１）および式（３）を満たし、青色光を透過するような透過率を保有するものであればよい。このようにフィルタ３０の特性を決定することにより、観察角度に依らず輝度均一な表示装置２００、またはさらに色度変化のない表示装置２００を実現でき、意図的に輝度均一な表示装置２００を作製することができる。したがって、蛍光体層３を透過した抜け光による表示品位の低下を防ぐことができる。
【００８２】
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】
【００８３】
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  拡散層、７  隔壁部、８，８ｂ，８ｇ，８ｒ  カラーフィルタ、９  出射面、２０  バックライト、２１，２５  偏光板、２２，２４  ガラス基板、２３  液晶層、３０  フィルタ、１００  色変換基板、１５０  光シャッタ、２００  表示装置。
【図１】
2015158523.tif 000003
【図２】
2015158523.tif 000004
【図３】
2015158523.tif 000005
【図４】
2015158523.tif 000006
【図５】
2015158523.tif 000007
【図６】
2015158523.tif 000008
【図７】
2015158523.tif 000009
【図８】
2015158523.tif 000010
【図９】
2015158523.tif 000011
【図１０】
2015158523.tif 000012
【図１１】
2015158523.tif 000013
【図１２】
2015158523.tif 000014