(57)【要約】【課題】フォトルミネセンス液晶表示装置を提供する。【解決手段】偏光された光を出射する光源１０と、複数の画素領域を有し、光源１０から出射された光の偏光を画素領域ごとに変調する液晶層５３を含む光制御部５０と、光制御部５０で変調された光のうち、所定方向に偏光された光のみを通過させる偏光板６０と、偏光板６０を通過した光によって励起されてフォトルミネセンス光を放出する発光層７０と、を備えるフォトルミネセンス液晶表示装置である。これにより、光制御部５０の背面側に別途の偏光板をさらに備える必要がないので、その構造が簡単になり、光効率が向上する。【選択図】図２
2008058949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光された光を出射する光源と、
複数の画素領域を有し、前記光源から出射された光の偏光を前記画素領域ごとに変調する液晶層を含む光制御部と、
前記光制御部で変調された光のうち、所定方向に偏光された光のみを通過させる偏光板と、
前記偏光板を通過した光によって励起されてフォトルミネセンス光を放出する発光層と、
を備えることを特徴とするフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項２】
前記光源は、半導体レーザーダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項３】
前記光制御部の側面方向に前記光源が配置される場合、前記光制御部の背面に配置されて、前記光源から出射される光を、偏光方向を維持しながら前記光制御部に案内する導光板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項４】
前記光源は、前記光制御部の背面方向に配置されることを特徴とする請求項１に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項５】
前記光制御部の背面に光が均一に照明されるように、前記光源から出射された光のビーム幅を拡張させるビーム伸張器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項６】
前記光制御部の背面に光が均一に照明されるように、前記光源から出射された光を均一にするコリメーティングレンズ群をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項７】
前記光源は、単色レーザー光を出射することを特徴とする請求項１に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項８】
前記光源は、近紫外光を出射することを特徴とする請求項７に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項９】
前記レーザー光は、３７０ｎｍ〜４２０ｎｍ帯域の波長を有することを特徴とする請求項８に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１０】
前記発光層は、前記光の波長に対する吸収スペクトルを有することを特徴とする請求項９に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１１】
前記発光層は、
前記光制御部の画素領域に対応して青色発光領域、緑色発光領域、及び赤色発光領域を含むことを特徴とする請求項８に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１２】
前記発光層の出射面側に配置され、紫外光を遮断する紫外線遮断フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１３】
前記光源は、青色レーザー光を出射することを特徴とする請求項７に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１４】
前記レーザー光は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ帯域の波長を有することを特徴とする請求項１３に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１５】
前記発光層は、
前記光制御部の画素領域に対応して透明領域、緑色発光領域、及び赤色発光領域を含むことを特徴とする請求項１４に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１６】
前記緑色発光領域と赤色発光領域とは、前記波長に対する吸収スペクトルを有することを特徴とする請求項１５に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１７】
前記光源は、少なくとも２色のレーザー光を出射することを特徴とする請求項１に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１８】
前記光源は、青色レーザー光及び赤色レーザー光を出射することを特徴とする請求項１７に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項１９】
前記青色レーザー光は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ帯域の青色波長を有し、前記赤色レーザー光は、６００ｎｍ〜７２０ｎｍ帯域の赤色波長を有することを特徴とする請求項１８に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項２０】
前記発光層は、
前記光制御部の画素領域に対応して青色透明領域、緑色発光領域、及び赤色透明領域を含むことを特徴とする請求項１９に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【請求項２１】
前記緑色発光領域は、前記青色レーザー光に対する吸収スペクトルを有することを特徴とする請求項２０に記載のフォトルミネセンス液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトルミネセンス液晶表示装置に係り、さらに詳細には、偏光された光を出射する光源を採用することによって、パネルの構造をさらに単純にし、光利用効率を向上させたフォトルミネセンス液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）は、電界生成電極がそれぞれ形成されている二つの基板の間に液晶物質が注入されて形成された液晶パネルを備え、前記電極に印加された電圧によって生成される電場によって液晶分子を整列することで、透過される光を変調して画像を表現する装置である。
【０００３】
このようなＬＣＤは、ランプ、ランプホルダー、導光板、反射シート及び拡散シートを含むバックライトユニットと、液晶（ＬＣ）、偏光板、透明電極、ＴＦＴパネル及びカラーフィルタを含む液晶パネルとを備える。このとき、ランプから出射された光が各光学部品を通過し、液晶パネルの前面部を照射する間に、前記光は、ＬＣＤをなす各光学部品で損失が発生する。
【０００４】
図１は、ＬＣＤの各光学部品での光損失率を示す。具体的に、各光学部品での光損失を調べれば、大部分の光損失がカラーフィルタと偏光板とで起こるということが分かる。
【０００５】
従来のＬＣＤは、カラー画像表示のために各画素に対応する領域が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）フィルタからなるカラーフィルタを使用している。このようなカラーフィルタ型ＬＣＤでは、カラーフィルタを構成する各色相のフィルタ要素が特定波長の光のみを通過させるので、白色光のうち１／３のみが使われる。これは、各色相のフィルタ要素における光損失率は少なくとも６７％あるということを意味する。
【０００６】
一方、液晶パネルは、一般的に、背面基板、前面基板、背面基板と前面基板との間の液晶層、特定偏光の光のみ液晶層に入射されるように背面基板外側に設けられた背面偏光板、および前面基板外側に設けられた前面偏光板を備えて構成される。すなわち、一般的なＬＣＤは、二枚の偏光板を備えるが、通常使われるシートタイプの偏光板は、数十〜数百μｍの厚さを有する。このとき、背面偏光板を透過した光のみが液晶パネルに透過されるので、非偏光光源を使用すれば、透過効率は５０％未満となる。
【０００７】
このような各光学部品における光損失によって、結果的に光源から放出された光量の３％程度のみが画像の表示に使われるので、従来のＬＣＤは、光利用効率が非常に低いという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記従来のＬＣＤの問題点を改善するためのものであって、本発明の目的は、光損失をもたらす光学部品を一部除去することによって、光利用効率を向上させたフォトルミネセンスＬＣＤを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明によるフォトルミネセンスＬＣＤは、偏光された光を出射する光源と、複数の画素領域を有し、前記光源から出射された光の偏光を前記画素領域ごとに独立的に変調する液晶層を含む光制御部と、前記光制御部で変調された光のうち、所定方向に偏光された光のみを通過させる偏光板と、前記偏光板を通過した光によって励起されてフォトルミネセンス光を放出する発光層とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるフォトルミネセンスＬＣＤは、次のような効果がある。
【００１１】
第一に、偏光された光をそのまま利用するので、光制御部の背面側に別途の偏光板を配置せず、偏光板による光損失を最小化させることができる。
【００１２】
第二に、励起光を利用してカラーを具現することによって、カラーフィルタによる光損失を最小化させることができる。
【００１３】
第三に、指向性の強いレーザー光を照明光として利用する場合、コントラストと光視野角を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態によるフォトルミネセンスＬＣＤを詳細に説明する。
【００１５】
図２は、本発明のフォトルミネセンスＬＣＤの概略的な分離斜視図であり、図３は、図２のＡ方向から見た側面図である。
【００１６】
図２及び図３を参照すれば、フォトルミネセンスＬＣＤは、偏光された光を出射する光源１０と、前記偏光された光を案内する導光板３０と、導光板３０からの光が入射される光制御部５０と、光制御部５０で変調された光のうち、所定方向に偏光された光のみを通過させる偏光板６０と、偏光板６０を通過した光によって励起されてフォトルミネセンス光を放出する発光層７０とを備える。
【００１７】
光源１０は、複数の半導体レーザーダイオードを含む。  本実施形態の光源１０として青色系近紫外光（ｎｅａｒ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｂｌｕｅ  ｌｉｇｈｔ）、特に、３７０ｎｍ〜４２０ｎｍ帯域の波長のレーザー光（単色レーザー光）を放出するガリウム系半導体レーザーダイオードが採用される。このような、半導体レーザーダイオードは、リッジ構造の側面発光型のように偏光特性が容易に調整できる導波構造を有するので、別途の偏光板なしに光制御部５０に一方向に偏光されたレーザー光を照明できる。しかし、本発明の光源１０は、半導体レーザーダイオードに限定されず、一方向に偏光された光を放出する光源であれば他の形態でもよい。図面には、光源１０から出射された光がｓ偏光された例が示されている。前記ｓ偏光された光は、導光板３０に入射される光を基準として、入射平面、すなわち図３の紙面に垂直に線形偏光された光を意味する。
【００１８】
本実施形態のフォトルミネセンスＬＣＤは、光源１０が光制御部５０の側面側に配置されるエッジ方式のバックライトユニット構造を有する。このようなエッジ方式のＬＣＤは、側面から放出された光を光制御部５０の背面にガイドするための導光板３０をさらに備える。しかし、本発明のフォトルミネセンスＬＣＤは、光制御部５０の背面に複数の半導体レーザーダイオードが配列される直下方式のバックライトユニット構造を有することもあり、この場合、別途の導光板は省略できる。
【００１９】
光源１０から出射された光は、導光板３０を経て光制御部５０の背面に入射される。このとき、出射された光が光制御部５０の背面に均一に照明されるために、光源１０から出射される光は、そのビーム幅が十分に大きく、均一であることが望ましい。
【００２０】
光源１０から出射される光のビーム幅が小さい場合、ビーム幅を拡張させるビーム伸張器２０がさらに備えられることが望ましい。
【００２１】
ビーム伸張器２０は、光源１０の出射面に配置され、入射されるレーザー光の偏光方向を維持させたままで、そのビーム幅を拡張して平行光にする。このようなビーム伸張器２０は、例えば、図２に示すように、二枚のレンズ２１、２２を含んで構成されうる。
【００２２】
また、光源１０から出射された光を導光板３０に均一に入射させるために、光を均一にするコリメータ光学系（コリメーティングレンズ群）が備えられてもよい。ビーム伸張器２０をこのようなコリメータ光学系として機能させてもよく、別途のコリメータ光学系が備えられてもよい。
【００２３】
導光板３０は、光制御部５０の入射面、すなわち背面に配置され、光源１０から出射される光を偏光方向を維持したまま屈折させて、光制御部５０の背面にガイドする。このような導光板３０は、図面に示すように緩やかな傾斜面を有する透明部材である。導光板３０の一側面は、光源１０からの光が入射される入射面となり、光制御部５０と対向する面の裏面は傾斜面となる。前記傾斜面は、入射光が全反射されるように緩やかに傾いていることが望ましい。導光板３０の材質は、プラスチック、アクリル、光学ガラスなどである。導光板３０は、複数の点光源から一列に入射される近似的な線光を面光に出射させる。
【００２４】
導光板３０の傾斜面側には、反射シート２９がさらに設けられることが望ましい。反射シート２９は、導光板３０の傾斜面を介して出てくる光をさらに反射させて導光板３０内へ戻す。
【００２５】
図４は、このような導光板の一変形例である。図面を参照すれば、導光板３１は、一側面が光入射面である中の詰まった透明板であって、その内部３１ｂが光入射面に対して傾いた複数個の傾斜面３１ａに区画されており、各傾斜面３１ａには、部分反射コーティングされている。言い換えれば、本発明の導光板３１は、傾斜面３１ａを有する複数個の透明棒が傾斜面同士で接合して構成された形態である。導光板３１の材質は、プラスチック、アクリル、光学ガラスなどである。複数個の傾斜面３１ａのそれぞれは、その傾斜面３１ａの光源１０からの距離に比例して反射率が増加するように、それぞれ異なるコーティング仕様で部分反射コーティングされることが望ましい。また、光源１０から最も遠い傾斜面の部分反射コーティングは、その傾斜面を通過して導光板外側に出る光がないように、反射率が１００％となるように形成されることが望ましい。
【００２６】
さらに図２及び図３を参照すれば、本実施形態のフォトルミネセンスＬＣＤは、プリズムシート４０をさらに備えることが望ましい。
【００２７】
プリズムシート４０は、導光板３０でガイドされた光を屈折、集光させて光制御部５０を均一に照明し、輝度を上昇させる。
【００２８】
このようなプリズムシート４０は、その出射面が複数のプリズムから形成されている。このとき、プリズムの長手方向は入射される光の偏光方向と平行することが望ましい。これにより、プリズムシート４０を通過する間に光は屈折されても、その偏光方向が変わらない。
【００２９】
光制御部５０は、プリズムシート４０の出射面に配置されている。
【００３０】
光制御部５０は、液晶層５３と、液晶層５３が介在される背面基板５１と、前面基板５５とを備える。
【００３１】
液晶層５３は、入射される光の偏光を変調する。すなわち、液晶層５３は、その両端に印加される電場によって液晶配列が変わって入射される光の偏光を変化させ、これによって、特定偏光の光を透過または遮断することで画像を形成する。このために、ＴＦＴなどのスイッチング素子（図示せず）及び画素電極（図示せず）が背面基板５１及び前面基板５５の各内面に設けられる。このとき、スイッチング素子と画素電極とは、画像を形成する複数の画素を構成する。すなわち、光制御部５０には、画素領域別に液晶を独立的に変調できるようにスイッチング素子と画素電極とが設けられている。
【００３２】
偏光板６０は、光制御部５０の出射面側に配置され、光制御部５０で変調された光のうち、所定方向に偏光された光のみを通過させる。液晶層５３を通過する光の偏光状態は、電場のＯＮ／ＯＦＦによってそのまま維持されるか、または元の偏光方向と直交する方向の偏光状態に変換されるので、偏光板６０の偏光方向を光源１０の偏光方向と直交する方向に配置して、光源１０の偏光方向と直交する方向に該当する光のみを透過させるように構成できる。
【００３３】
発光層７０は、偏光板６０の出射面側に配置される。
【００３４】
発光層７０は、偏光板６０を通過した光によって励起されてフォトルミネセンス光を放出するものである。すなわち、発光層７０は、近紫外線波長帯のレーザー光を受け取ると、フォトルミネセンス光を放出する。フォトルミネセンス光（ｐｈｏｔｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）とは、蛍光や燐光のように物質が光によって刺激を受けて励起光を放出する現象をいう。ルミネッセンスとは、物質の状態が光や電気、放射線などのエネルギーを吸収して励起状態となり、それが基底状態に戻る時に吸収したエネルギーを光として放出する現象である。光励起（ｐｈｏｔｏｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ）で発光が起こるためには、照射光の波長領域が蛍光体の光吸収領域に該当することが必要である。フォトルミネセンス光による励起光は、一般的に照射光の波長と同一であるか、それより長い波長の光が出るので、紫外線波長帯のレーザービームを利用して可視光線波長帯の励起光を発生させることができる。
【００３５】
本実施形態の発光層７０は、光制御部５０の画素領域に対応して青色発光領域７０Ｂ、緑色発光領域７０Ｇ、及び赤色発光領域７０Ｒを含む。青色発光領域７０Ｂ、緑色発光領域７０Ｇ、及び赤色発光領域７０Ｒは、入射される近紫外線の波長に対する吸収スペクトルを有し、それぞれ青色、緑色及び赤色の励起光を放出する。青色発光領域７０Ｂ、緑色発光領域７０Ｇ、及び赤色発光領域７０Ｒは、セットとなって一つのカラー画素を構成する。
【００３６】
青色発光領域７０Ｂ、緑色発光領域７０Ｇ、及び赤色発光領域７０Ｒ内で発光する蛍光物質は、周知である。例えば、青色発光領域７０Ｂ内で発光する青色蛍光物質は、（Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋、ＢａＭｇ２Ａｌ１６Ｏ２７：Ｅｕ２＋からなる群から選択されるいずれか一つでありうる。緑色発光領域７０Ｇ内で発光する緑色蛍光物質は、例えば、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋、（Ｂａ、Ｓｒ）ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋、ＭｇＳｉ２Ｏ７、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ２＋、Ｃａ８Ｍｇ（ＳｉＯ４）４Ｃｌ２：Ｅｕ２＋、（Ｃｒ、Ｃａ）（Ａｌ、Ｓｉ）２：Ｅｕ２＋からなる群から選択されるいずれか一つでありうる。赤色発光領域７０Ｒ内で発光する蛍光物質は、例えば、（Ｓｒ、ＣａＳ）：Ｅｕ２＋、（Ｓｒ、Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ２＋、Ｍｇ４ＧｅＯ５．５Ｆ：Ｍｎ４＋からなる群から選択されるいずれか一つでありうる。
【００３７】
発光層７０の光の出射面には、紫外線遮断フィルタ８０が設けられることが望ましい。紫外線遮断フィルタ８０は、紫外線を吸収する化学的遮断剤ないし紫外線を反射及び分散させる物理的遮断剤から形成される。化学的遮断剤としては、たとえば、ＰＡＢＡ（ｐａｒａ−ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏｉｃ  ａｃｉｄ）誘導体、ケイ皮酸塩誘導体、サリチル酸誘導体、ベンゾフェノン及びその誘導体、アントラニル酸塩及びその誘導体などがある。物理的遮断剤としては、たとえば、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化鉄、酸化マグネシウムなどがある。このような紫外線遮断フィルタ８０は、発光層７０を透過した近紫外光を遮断するだけでなく、紫外線が外部から発光層７０に入射されないように防止することによって、コントラスト比を向上させることができる。
【００３８】
さらに、紫外線遮断フィルタ８０の出射面には、保護ガラス９０を設けて、液晶表示パネルの光学部品を物理的に保護することが望ましい。
【００３９】
以下、本実施形態によるフォトルミネセンスＬＣＤの動作について説明する。
【００４０】
複数の半導体レーザーダイオードを備える光源１０が導光板３０の側面に一列に配列されている。光源１０は、ｓ偏光された光を出射する。出射されたｓ偏光された光は、ビーム伸張器２０を経てビーム幅が伸張されて、導光板３０に所定のビーム幅を有する線光として入射される。このとき、ビーム伸張器２０を経てもビーム幅のみが伸張するだけで、偏光方向は変わらない。
【００４１】
一方、導光板３０は、線光を面光に変える一方、光を屈折させる。導光板３０に入射されたｓ偏光された光は、偏光方向が変わらないままプリズムシート４０に入射される。入射された光は、プリズムシート４０で屈折されながら、さらに均一になる。プリズムシート４０のプリズムの長手方向は、ｓ偏光された光の偏光方向と同一であるので、プリズムで屈折しても偏光方向が変わらない。
【００４２】
プリズムシート４０を通過した光は、光源から出射されたときの偏光方向を維持したままで光制御部５０に入射する。光制御部５０は、各画素領域別に、画像信号によって液晶配列を異ならせて、入射される光の偏光方向をそのまま維持したまま通過させるか、または偏光方向を９０°回転させながら通過させる。
【００４３】
次に、光制御部５０の出射面に配置された偏光板６０がその偏光方向が光源１０の偏光方向と直交する方向に向かうように配置された場合、光制御部５０の液晶５３で偏光方向が９０°回転した光のみが偏光板６０を透過する。
【００４４】
前記のような構成でカラーフィルタなしにフォトルミネセンス光を利用してカラー画像が具現されるので、光利用効率が大幅に向上する。図５Ａ及び図５Ｂは、従来のＬＣＤと本実施形態のフォトルミネセンスＬＣＤとの光利用効率を示す。図５Ａを参照すれば、カラーフィルタを採用した場合に、各カラー画素ごとに通過する光は、白色光に対して１／３の光量である赤色、青色、及び緑色の光であるので、各画素別の光利用効率は３３％に過ぎないということが分かる。一方、図５Ｂを参照すれば、本実施形態のＬＣＤは、各カラー画素ごとに励起光を利用するので、各画素別光利用効率が最大１００％に達する。したがって、本実施形態によるＬＣＤは、発光層７０の励起光を利用することによって、従来のカラーフィルタを採用したＬＣＤに比べて光利用効率を３倍にすることができる。
【００４５】
また、本実施形態は、光制御部５０の入射面側に背面偏光板が別途に配置されないので、従来のＬＣＤに比べて偏光板が少なくとも一枚減る。これにより、図１から分かるように、光損失の大きい偏光板による光損失を大幅に減らすことが可能になる。
【００４６】
本実施形態は、指向性の非常に高いレーザー光を照明光として使用することで、コントラストを向上させうる。すなわち、従来のＬＣＤは、光源から出射される光が所定の発散角を有するので、隣接した画素へのクロストークが発生しうるが、本実施形態の光源１０は、指向性が非常に高く、発散角の小さいレーザー光を出射するので、光制御部５０にほとんど平行した光が照明されて、隣接した画素へのクロストークが抑えられてコントラストが向上できる。また、本実施形態のＬＣＤは、指向性の非常に高いレーザー光を照明光として使用することによって、光制御部５０で開口率が高くなる。すなわち、隣接した画素間の間隔を狭めても、レーザー光の指向性によって隣接した画素へのクロストークが抑えられるので、画素電極パターンを形成する時、各画素別光が透過する面積を最大限に広げることができるので、光制御部５０の開口率が高くなる。これにより、輝度が一層上昇するだけでなく、光視野角を向上させることができる。
【００４７】
一方、光利用効率が向上するので、必要な光源の数を減らすことも可能である。
【００４８】
図６は、本発明の他の実施形態によるＬＣＤの発光層の概略的な断面図である。
【００４９】
本実施形態のＬＣＤは、光源と発光層とを除いては図２及び図３を参照して説明された実施形態と実質的に同一であるので、光源と発光層７１とを中心に、その差異点について説明する。
【００５０】
本実施形態の光源は、青色レーザー光、特に４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ帯域の波長の光を放出するという点で前述の実施形態と異なる。このような光源としてガリウム系半導体レーザーダイオードが採用されうる。
【００５１】
一方、発光層７１は、前記光制御部（図２の５０）の画素領域に対応して透明領域７１ｂ、緑色発光領域７１Ｇ、及び赤色発光領域７１Ｒを含む。
【００５２】
透明領域７１ｂは、前述の図２を参照して説明された発光層の青色発光領域７０Ｂに対応する領域であり、青色レーザー光を透過することによって光源１０自体の発光色を表示する。緑色発光領域７１Ｇと赤色発光領域７１Ｒとは、入射される青色レーザー光に対して吸収スペクトルを有し、それぞれ緑色と赤色との励起光を放出する。したがって、透明領域７１ｂ、緑色発光領域７１Ｇ、及び赤色発光領域７１Ｒは、それぞれ青色画素、緑色画素及び赤色画素に対応してフルカラーを具現できる。
【００５３】
すなわち、本実施形態のＬＣＤは、各緑色画素及び赤色画素に対して励起光を利用するが、青色画素に対しては光源自体の色を利用するので、各画素別光利用効率が１００％に達する。したがって、本実施形態によるＬＣＤは、発光層の励起光と共に光源から放出される光のカラー自体を利用することによって、従来のカラーフィルタを採用したＬＣＤに比べて光利用効率を３倍向上させることができる。
【００５４】
さらに、前述の実施形態のように、本発明は、光制御部５０の背面側に偏光板が別途に配置されないので、従来のＬＣＤに比べて偏光板が少なくとも一枚減るようになる。これにより、図１から分かるように、光損失の大きい偏光板による光損失を大幅に減らすことが可能になる。
【００５５】
その他に、レーザー光を照明光として採用することによる効果は、図２及び図３を参照して説明した実施形態の効果と実質的に同一であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
図７は、本発明のさらに他の実施形態によるＬＣＤの発光層の概略的な断面図である。
【００５７】
本実施形態も光源と発光層とを除いては、図２及び図３を参照して説明した実施形態と実質的に同一であるので、光源と発光層７２とを中心にその差異点について説明する。
【００５８】
本実施形態は、光源が青色レーザー光及び赤色レーザー光を放出する場合である。このとき、前記青色レーザー光は、４２０ｎｍ〜４８０ｎｍ帯域の青色波長を有し、前記赤色レーザー光は、６００ｎｍ〜７２０ｎｍ帯域の赤色波長を有する。このような光源としてガリウム系半導体レーザーダイオードが採用されうる。
【００５９】
本実施形態の発光層７２は、光制御部５０の画素領域に対応して青色透明領域７２ｂ、緑色発光領域７２Ｇ、及び赤色透明領域７２ｒを含む。
【００６０】
青色透明領域７２ｂは、前述の図２を参照して説明された発光層の青色発光領域７０Ｂに対応する領域であり、赤色透明領域７２ｒは、赤色発光領域７０Ｒに対応する領域である。
【００６１】
青色透明領域７２ｂは、青色レーザー光は透過し、赤色レーザー光は反射または吸収する。また、赤色透明領域７２ｒは、赤色レーザー光は透過し、青色レーザー光は反射または吸収する。緑色発光領域７２Ｇは、入射される青色レーザー光に対する吸収スペクトルを有し、緑色の励起光を放出する。緑色発光領域７２Ｇは、赤色レーザー光を反射するか吸収することが望ましい。
【００６２】
これにより、青色透明領域７２ｂ、緑色発光領域７２Ｇ、及び赤色透明領域７２ｒは、それぞれ青色画素、緑色画素、及び赤色画素に対応してフルカラーを具現できる。
【００６３】
本実施形態のフォトルミネセンスＬＣＤは、赤色蛍光体の青色レーザー光による発光効率が緑色蛍光体に比べて低い場合、色相別輝度差を改善させることができるという点で有利である。すなわち、緑色画素は、緑色発光領域７２Ｇで青色レーザー光による励起光によって具現され、青色画素及び赤色画素は、光源１０自体の光によって具現されるので、各画素の色相別輝度差の調節が容易である。
【００６４】
本実施形態の場合も、各画素別光利用効率が５０％に達するので、従来のＬＣＤに比べて光利用効率が向上するということが分かる。
【００６５】
本発明のＬＣＤは、光制御部の背面側に偏光板が別途に配置されないので、従来のＬＣＤに比べて偏光板が少なくとも一枚減るようになる。これにより、図１から分かるように、光損失の大きい偏光板による光損失を大幅に減らすことが可能になる。
【００６６】
このような本発明によるＬＣＤは、光利用効率が大幅に向上し、非常に高い輝度の具現が可能であるので、携帯用機器のディスプレイ装置に適用するのに好適である。すなわち、光利用効率が非常に高いので、同じ電源を従来のＬＣＤに比べて長時間使用でき、輝度が非常に高いので、外部光によって画像がぼやけることを最大限に防止できる。
【００６７】
このような本発明のフォトルミネセンスＬＣＤは、理解を助けるために図面に示す実施形態を参考として説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点が理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】従来のＬＣＤでの各光学部品別損失率を示すグラフである。
【図２】本発明の一実施形態によるフォトルミネセンスＬＣＤの概略的な分離斜視図である。
【図３】図２のＡ方向から見た側面図である。
【図４】図２の導光板の変形例である。
【図５Ａ】従来のＬＣＤの光利用効率を示す図である。
【図５Ｂ】本発明のフォトルミネセンスＬＣＤの光利用効率を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態による発光層の概略的な断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態による発光層の概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０    光源、
２０    ビーム伸張器、
２１、２２    レンズ、
２９    反射シート、
３０、３１    導光板、
３１ａ    導光板の傾斜面、
３１ｂ    導光板の内部、
４０    プリズムシート、
５０    光制御部、
５１    背面基板、
５３    液晶層、
５５    前面基板、
６０    偏光板、
７０    発光層、
７０Ｂ    青色発光領域、
７０Ｇ    緑色発光領域、
７０Ｒ    赤色発光領域、
８０    紫外線遮断フィルタ、
９０    保護ガラス。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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