(57)【要約】【課題】  周囲光を利用する表示においても、高い光利用効率および広い色再現性領域を実現することができるカラー液晶表示装置を提供する。【解決手段】  液晶表示媒体２５とバックライトユニット８との間に、入射光の赤色成分を吸収し赤色の光を発光する赤色発光蛍光体層９３Ｒと、入射光の緑色成分を吸収し緑色の光を発光する緑色発光蛍光体層９３Ｇと、入射光の青色成分を吸収し青色の光を発光する青色発光蛍光体層９３Ｂとを有する蛍光体積層板９を備えている。それぞれの蛍光体層は、発光する特定の色と同じ色のカラーフィルタに略対応する位置に散乱機能を有するビーズ混合樹脂９３３を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板に挟まれた液晶層とカラーフィルタとを含む液晶表示媒体と、光照射手段とを備えた液晶表示装置において、
上記液晶表示媒体と上記光照射手段との間に、入射光の特定成分を吸収し特定の色の光を発光する発光層を少なくとも１層備え、
上記発光層は、発光する特定の色と同じ色のカラーフィルタに略対応する位置に散乱機能を有する散乱部を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記液晶表示媒体と上記光照射手段との間に、
入射光の赤色成分を吸収し赤色の光を発光する赤色発光層と、
入射光の緑色成分を吸収し緑色の光を発光する緑色発光層と、
入射光の青色成分を吸収し青色の光を発光する青色発光層との３層を積層することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記発光層は、フォトルミネッセンス素子を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記発光層への入射光は、上記光照射手段からの光および／または周囲光であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
上記発光層は、該発光層の発光する光の、近傍の波長の光のみを吸収し励起されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
上記発光層において、発光する特定の色と同じ色のカラーフィルタに略対応する位置には、フォトルミネッセンス素子を配置しないことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
上記発光層と上記液晶表示媒体との間に、集光光学素子が配置してあることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
上記光照射手段に対し、液晶表示媒体とは反対側に再帰性反射板を配置することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項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、特に、色を変換する蛍光体を利用するカラー液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄型、軽量等の特徴を有するカラーディスプレイとして、カラー液晶表示装置が数多く用いられている。
【０００３】
反射型カラー液晶表示装置は、周囲光を利用するため、バックライト用の電力を削減可能であり、バックライトのスペースや重量が節約できる等の特長を有している。また、直射日光下など周囲が非常に明るい場合の表示品位は、透過型カラー液晶表示装置よりも優れている。一方で、透過型カラー液晶表示装置は、バックライトを有しているために、室内など周囲が比較的暗い環境における表示品位は、反射型カラー液晶表示装置よりも優れている。
【０００４】
以上の観点から、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のモバイル機器には、各画素に反射部と透過部とを設けた配置反射型兼透過型カラー液晶表示装置、もしくはフロントライトを有した反射型カラー液晶表示装置の、２つのタイプのカラー液晶表示装置が広く利用されている。
【０００５】
また現在、カラー液晶表示装置において、偏光板を二枚もしくは一枚用いた方式が広く使用されている。このようなカラー液晶表示装置では、電界により液晶層の旋光性を制御して表示を行うツイステッドネマティック（Twisted Nematic）モード（以下、ＴＮモードと呼ぶ）、電界により液晶層の複屈折を制御して表示を行う複屈折モード（以下、ＥＣＢモードと呼ぶ）、または、ＴＮモードとＥＣＢモードとを組み合わせたミックスモード等が主に使用されている。
【０００６】
しかしながら、これらのモードを利用したカラー液晶表示装置は、総じて光の利用効率が１０％以下と非常に低い。光の利用効率を大きく減じている主な原因は、偏光板と吸収型カラーフィルタとにある。つまり、偏光板を使用した場合、４５％程度の光しか利用できない。また、吸収型カラーフィルタを使用した場合、透過型カラー液晶表示装置で３０％程度、反射型カラー液晶表示装置で５０％程度の光しか利用することができない。ここで、透過型カラー液晶表示装置と反射型カラー液晶表示装置とで利用効率が異なるのは、反射型カラー液晶表示装置の場合、反射率を大きくするためにカラーフィルタの色の濃度を薄くして、淡い色のカラーフィルタを採用しているためであり、カラー表示を行うためには、これ以上、色の濃度を薄くすることは難しい。
【０００７】
そこで、光の利用効率を向上させるために、光の利用効率を著しく下げる偏光板や吸収型カラーフィルタを使用しない方式として、以下のような方式のカラー液晶表示装置が提案されている。
【０００８】
偏光板を使用しない方式として、液晶層に色素を混入したゲストホスト方式や、高分子分散型液晶を利用した方式のカラー液晶表示装置が挙げられる。
【０００９】
カラーフィルタを使用しない方式として、コレステリック液晶を利用した方式や、フィールドシークエンシャル方式のカラー液晶表示装置が挙げられる。また、カラーフィルタを使用せずカラー表示を実現する方式として、色を変換する蛍光体を利用した方式の液晶表示装置が挙げられる。
【００１０】
しかしながら、ゲストホスト方式や、高分子分散型液晶を利用した方式、コレステリック液晶を利用した方式のカラー液晶表示装置では、コントラスト比が低くなったり、駆動電圧が高くなるといった問題が生じる。フィールドシークエンシャル方式や、色を変換する蛍光体を利用した方式では、駆動部位に従来の液晶層を用いているため、この点で有利である。ただし、フィールドシークエンシャル方式は、原理的にカラーブレーキングの問題が生じるためにその点で不利である。
【００１１】
ここで、色を変換する蛍光体を利用した方式の従来の液晶表示装置を示す。
【００１２】
上記方式の液晶表示装置の一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１の液晶表示装置では、紫外線発光源からなるバックライトを用い、導光板の上面に紫外線を吸収し可視光を発光する蛍光体を配置することにより、鮮やかな色調を持つ表示を可能としている。また、該蛍光体の発光色を該蛍光体の位置に対応するカラーフィルタの色と合わせることにより、光の利用効率を高くしている。
【特許文献１】特開２００１−１２５４９７号公報（２００１年５月１１日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記の従来の液晶表示装置では、紫外線発光を蛍光体を用いて変換することにより、鮮やかな画像を液晶表示画面の背景とすること、すなわち、色再現範囲を拡大することを目的としており、反射型カラー液晶表示装置のように、周囲光を利用することを目的としていない。ゆえに、上記の従来の液晶表示装置では、周囲光を利用する表示において、色再現性範囲を拡大することはできない。
【００１４】
また、周囲光を利用するために液晶表示装置の裏面に採光窓を設けるといったようなことだけでは、周囲光を効果的に利用することはできない。
【００１５】
本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、色を変換する蛍光体を積層することにより、周囲光を利用する表示においても、高い光利用効率および広い色再現性領域を実現することができるカラー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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本願発明者は鋭意検討した結果、以下に記すように、色を変換する蛍光体を積層し周囲光を利用する表示においても、カラー液晶表示装置の光の利用効率、色再現領域を向上する構成を見出した。
【００１７】
本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、一対の基板に挟まれた液晶層とカラーフィルタとを含む液晶表示媒体と、光照射手段とを備えた液晶表示装置において、上記液晶表示媒体と上記光照射手段との間に、入射光の特定成分を吸収し特定の色の光を発光する発光層を少なくとも１層備え、上記発光層は、発光する特定の色と同じ色のカラーフィルタに略対応する位置に散乱機能を有する散乱部を有することを特徴としている。
【００１８】
上記構成によると、入射光の特定成分を吸収し特定の色の光を発光する発光層に光が入射した場合、入射光の特定成分以外は、吸収されることなく全て透過する。入射光の特定成分は以下の２つに分類される。すなわち、一方で、発光層における散乱機能を有する散乱部に入射した光の特定成分は、そのまま表示に利用される。これは、散乱部が、発光層において、発光する特定の色と同じ色のカラーフィルタに略対応する位置に設けられているためである。他方で、散乱部以外の発光層に入射した光の特定成分は、発光層に吸収され、特定の色の光として再発光し、発光層を導光される。そして、散乱部に導光されて散乱されて表示に利用される。
【００１９】
よって、従来であればカラーフィルタで吸収されてしまう光の成分を表示に利用することが可能となる。そのため、表示における光の利用効率、色再現領域を向上することができるという効果を奏する。また上記構成は、周囲光を利用する表示においても利用することができる。
【００２０】
本発明に係る液晶表示装置は、上記構成に加え、上記液晶表示媒体と上記光照射手段との間に、入射光の赤色成分を吸収し赤色の光を発光する赤色発光層と、入射光の緑色成分を吸収し緑色の光を発光する緑色発光層と、入射光の青色成分を吸収し青色の光を発光する青色発光層との３層を積層してもよい。
【００２１】
上記構成によると、赤色発光層に光が入射した場合、入射光の赤色成分以外は、吸収されることなく全て透過する。入射光の赤色成分は以下の２つに分類される。すなわち、一方で、発光層における散乱機能を有する散乱部に入射した光の赤色成分は、そのまま表示に利用される。他方で、散乱部以外の発光層に入射した光の赤色成分は、発光層に吸収され、赤色の光として再発光し、発光層を導光される。そして、散乱部に導光されて散乱されて表示に利用される。同様に、緑色発光層に光が入射した場合、入射光の緑色成分以外は、吸収されることなく全て透過する。入射光の緑色成分は以下の２つに分類される。すなわち、一方で、発光層における散乱機能を有する散乱部に入射した光の緑色成分は、そのまま表示に利用される。他方で、散乱部以外の発光層に入射した光の緑色成分は、発光層に吸収され、緑色の光として再発光し、発光層を導光される。そして、散乱部に導光されて散乱されて表示に利用される。同様に、青色発光層に光が入射した場合、入射光の青色成分以外は、吸収されることなく全て透過する。入射光の青色成分は以下の２つに分類される。すなわち、一方で、発光層における散乱機能を有する散乱部に入射した光の青色成分は、そのまま表示に利用される。他方で、散乱部以外の発光層に入射した光の青色成分は、発光層に吸収され、青色の光として再発光し、発光層を導光される。そして、散乱部に導光されて散乱されて表示に利用される。
【００２２】
よって、従来であればカラーフィルタで吸収されてしまう光の成分、赤色カラーフィルタで吸収される緑色成分と青色成分、緑色カラーフィルタで吸収される赤色成分と青色成分、青色カラーフィルタで吸収される赤色成分と緑色成分を表示に利用することが可能となる。そのため、上記構成によると、表示における光の利用効率、色再現領域を向上したカラー液晶表示装置を実現することができる。
【００２３】
本発明に係る液晶表示装置は、上記構成に加え、上記発光層は、フォトルミネッセンス素子を有していてもよい。
【００２４】
上記構成によると、フォトルミネッセンス素子により、容易に光の特定成分を吸収し特定の色の光を発光することができる。
【００２５】
本発明に係る液晶表示装置は、上記構成に加え、上記発光層への入射光は、上記光照射手段からの光および／または周囲光であってもよい。
【００２６】
上記構成によると、周囲光も有効に利用することができる。よって、周囲光を利用する表示においても、色再現性範囲を拡大することができる。
【００２７】
本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、上記構成に加え、上記発光層は、発光層の発光する光の、近傍の波長の光のみを吸収し励起されてもよい。
【００２８】
発光層として、フォトルミネッセンス素子を有する蛍光体材料からなる層を考える。一般的に、光により励起する蛍光体は、短波長の光を吸収・励起し、長波長の光を発光する。また、励起波長と発光波長が近い方がその量子効率が高い。例えば、赤色（６５０ｎｍ）を発光する蛍光体の場合、青色（４５０ｎｍ）の光を吸収・励起し、赤色の光を発光する材料もあれば、緑色（５５０ｎｍ）の光を吸収・励起し、赤色の光を発光する材料もある。これら全ての材料が混合された蛍光体材料を発光層に使用した場合、赤色の発光強度が相対的に強くなり、色のバランスが悪くなる。
【００２９】
これは液晶表示装置における画素面積を色ごとに異なるように設計することにより解決されるが、青色（４５０ｎｍ）の光を吸収・励起し、赤色の光を蛍光発光する材料も含まれていることから、全体的に量子効率が低くなる。
【００３０】
これに対し、本発明のように上記構成であると、赤色画素、緑色画素、青色画素の面積を同じくしても、赤色画素、緑色画素、青色画素の発光強度のバランスをよくすることができる。
【００３１】
本発明に係る液晶表示装置は、上記構成に加え、上記発光層において、発光する特定の色と同じ色のカラーフィルタに略対応する位置には、フォトルミネッセンス素子を配置しなくてもよい。
【００３２】
上記構成によると、フォトルミネッセンス素子しないため、吸収されることなくそのまま表示に用いることができるので、発光層の量子効率による損失を防ぐことができる。
【００３３】
本発明に係る液晶表示装置は、上記課題を解決するために、上記構成に加え、上記発光層と上記液晶表示媒体との間に、集光光学素子が配置してあってもよい。
【００３４】
上記構成によると、集光光学素子により、発光層において等方的に散乱した光を適切な画素に入射するようにすることができる。よって、さらに光の利用効率、色再現領域を向上することができる。
【００３５】
本発明に係る液晶表示装置は、上記構成に加え、上記光照射手段に対し、液晶表示媒体とは反対側に再帰性反射板を配置してもよい。
【００３６】
上記構成によると、光の散乱により液晶表示媒体に対し反対側へ出射された光を、適切な画素に入射するようにすることができる。よって、さらに、光の利用効率、色再現領域を向上することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る液晶表示装置は、以上のように、上記液晶表示媒体と上記光照射手段との間に、入射した光を吸収し特定の色の光を発光する発光層を少なくとも１層備え、上記発光層は、発光する特定の色に対応するカラーフィルタに略対する位置に散乱機能を有する散乱部を有する構成である。
【００３８】
上記構成によると、入射光の特定成分を吸収し特定の色の光を発光する発光層に光が入射した場合、入射光の特定成分以外は、吸収されることなく全て透過する。入射光の特定成分は以下の２つに分類される。すなわち、一方で、発光層における散乱機能を有する散乱部に入射した光の特定成分は、そのまま表示に利用される。これは、散乱部が、発光層において、発光する特定の色と同じ色のカラーフィルタに略対応する位置に設けられているためである。他方で、散乱部以外の発光層に入射した光の特定成分は、発光層に吸収され、特定の色の光として再発光し、発光層を導光される。そして、散乱部に導光されて散乱されて表示に利用される。
【００３９】
よって、従来であればカラーフィルタで吸収されてしまう光の成分を表示に利用することが可能となる。そのため、表示における光の利用効率、色再現領域を向上することができるという効果を奏する。また、上記構成は、周囲光を利用する表示においても利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に、本発明に係る液晶表示装置の実施の一形態を図１〜４に基づいて詳細に説明する。
【００４１】
図１に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１５は、前面側偏光板４、前面側基板（基板）２、カラーフィルタ層６、液晶層１、背面側基板（基板）３、背面側偏光板５、偏光選択反射板７、バックライトユニット（光照射手段）８、再帰性反射板１０をこの順で備える。本実施の形態では、液晶表示媒体２５は、前面側偏光板４、前面側基板（基板）２、カラーフィルタ層６、液晶層１、背面側基板（基板）３、背面側偏光板５、および、偏光選択反射板７からなるものとする。
【００４２】
なお、本明細書では、バックライトユニット８に対して、液晶層１が設けられている側を表面側とし、再帰性反射板１０が設けられている側を背面側とする。また、バックライトユニット８から液晶層１への方向を上方向とし、その反対方向を下方向とする。また、各々の部材において、表面側の面を単に表面とし裏面側の面を裏面とする。
【００４３】
前面側基板２及び背面側基板３は、例えば、透明なガラス板や高分子フィルムなどの光学的に等方性の材料からなっており、対向して設置されている。これらの厚さとしては、現在液晶表示装置の基板厚である７００μｍ以下であることが望ましい。また、下限値については光学特性の面では薄いほど好ましく、例えば、基板と偏光板とを併用することができるとすれば、基板厚としては０μｍと考えることができる。なお、現在の偏光板の厚さは１８０μｍ程度である。
【００４４】
液晶層１は、前面側基板２と背面側基板３により、挟持されている。液晶層１は、例えば、ＴＮ液晶からなっていればよい。本実施の形態では、液晶層１は、厚さ方向に９０°捩れたＴＮ配向を有しているものとする。液晶層６は、ＴＮ液晶に限定されず、通過する光の偏光状態を制御することができる液晶であればよい。
【００４５】
カラーフィルタ層６は、多色表示を可能とするために設けられている。カラーフィルタ層６には、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）三色の各カラーフィルタ６Ｒ・６Ｇ・６Ｂが、任意の配列パターンで配置されており、各カラーフィルタ６Ｒ・６Ｇ・６Ｂに対応して、画素が形成されている。なお、図１のカラーフィルタ層６において、太横線がＲ、太斜線がＧ、太縦線がＢを表すものとする。
【００４６】
前面側偏光板４及び背面側偏光板５は、所定の向きに設定された透過軸を有し、透過軸方向の直線偏光の成分となる光のみを透過させる。無偏光の光が背面側偏光板５に入射すると、背面側偏光板５はその透過軸に平行な直線偏光のみを透過する。また、上記液晶層１を透過した直線偏光が、前面側偏光板４に入射すると、前面側偏光板４はその透過軸に平行な直線偏光のみを透過する。前面側偏光板４及び背面側偏光板５の透過軸は、互いに直交するように設定されている。前面側偏光板４及び背面側偏光板５の材料としては、高分子樹脂フィルムにヨウ素、二色性染料等の吸収体を混入し延伸することで配向させたものが好ましい。しかしこれらに限定されず、特定の直線偏光を透過させることができるものであればよい。
【００４７】
偏光選択反射板７は、自身に入射する直線偏光の偏光方向が反射軸と平行であるときには、この光を反射し、偏光方向が透過軸と平行であるときにはこの光を透過させる。これにより、蛍光体積層板９を介したバックライトユニット８から無偏光の光が偏光選択反射板７に入射すると、特定の偏光方向の光（一方直線偏光）は反射し、それとは異なる偏光方向の光（他方直線偏光）は透過する。すなわち、偏光選択反射板７は、透過軸及び反射軸の設定により、異なる偏光方向の光を選択的に透過もしくは反射させる機能を有する。偏光選択反射板７の透過軸は、背面側偏光板５と同じ方向になるように設定されている。また、偏光選択反射板７の反射軸は、偏光選択反射板７の透過軸と直交するように設定されている。偏光選択反射板７は、例えば、高分子膜を積層することで作成された既知の偏光選択反射板を用いればよい。しかしこれに限定されず、一方直線偏光を透過し、他方直線偏光を反射する偏光選択反射板であればよい。
【００４８】
なお、液晶表示媒体２５の各層同士を貼り合わせる際には、ズレを起こさないようにして貼り合わせる。
【００４９】
バックライトユニット８は、光源８１と導光板８２よりなる。光源８１としては、冷陰極管やＬＥＤ（Light Emitting Diode）が挙げられるが、導光板８２を照射できるものであればこれらに限定されなくともよい。導光板８２は、例えば、アクリル樹脂等からなり、散乱加工面を有している。光源８１から発せられた光は、導光板８２の散乱加工面により散乱され、該導光板８２から前面側へ向けて照射される光と、裏面側へ向けて照射される光とに分かれる。なお、バックライトユニット８は、液晶ディスプレイに光を照射できるものであれば、図示されているものに特に限定されない。図示された導光板８２は、楔形をしているが、これに限定されない。
【００５０】
再帰性反射板１０は、入射した入射光を反射して反射光として出射するとき、上記入射光と略平行（略逆平行）となるように反射光を反射する光学部材である。具体的には、コーナーキューブアレイ、微小球アレイ、もしくはマイクロレンズアレイを用いたものが利用できる。本実施の形態では、再帰性反射板１０として、複数のコーナーキューブを備えたコーナーキューブアレイを用いる。コーナーキューブは、３つの互いに直角の面を持ったプリズムであり、斜辺面に入射した光は３つの各々の面で反射し、反転して入射ビームを光源に戻す役目をする。このようにプリズムは入射ビームを光源に戻す役目をする。なお、最初の３つの面がミラー構造のものもある。再帰性反射板１０は、例えば、アクリル樹脂を金型でプレスして成形したものを使用すればよい。この場合、３つの各々の面での反射は全反射による。
【００５１】
蛍光体積層板９は、基板９１、層間樹脂層９２、蛍光体層９３、集光光学素子９４からなる。
【００５２】
基板９１はガラスやプラスチック等が好適に用いられる。層間樹脂層９２に用いられる樹脂としては低屈折率のものが好適に用いられる。具体的には、ｎ＝１〜１.４の低屈折率を有する樹脂が好適に用いられる。また、可視光範囲で透過率の高いものがあるのものが好ましい。
【００５３】
蛍光体層（発光層）９３は、蛍光材料混合樹脂９３１、高屈折率樹脂９３２、およびビーズ混合樹脂（散乱部）９３３からなる。ここで、蛍光材料混合樹脂９３１、およびビーズ混合樹脂９２３における樹脂には高屈折率樹脂９３２と同じ樹脂が用いられてもよい。高屈折率樹脂９３２として、具体的には、屈折率ｎ＝１.６〜２.０の高屈折率を有する樹脂が好適に用いられる。また、可視光範囲で透過率の高いものがあるのものが好ましい。
【００５４】
蛍光材料混合樹脂９３１には、赤色発光の蛍光材料（例えば、フォトルミネッセンス素子）が混合した赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒ、緑色発光の蛍光材料（例えば、フォトルミネッセンス素子）が混合した緑色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｇ、青色発光の蛍光材料（例えば、フォトルミネッセンス素子）が混合した青色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｂがある。蛍光材料混合樹脂９３１は、それぞれの色を発光する蛍光材料を高屈折率樹脂９３２に所定量混合したものである。赤色発光の蛍光材料は、赤色発光の蛍光体を含有する蛍光体塗料や蛍光体材料そのものを分散させたもの等、また、緑色発光の蛍光材料は、緑色発光の蛍光体を含有する蛍光体塗料や蛍光体材料そのものを分散させたもの等、青色発光の蛍光材料は、青色発光の蛍光体を含有する蛍光体塗料や蛍光体材料そのものを分散させたもの等であればよい。また、高屈折率樹脂９３２に発光材料を混合させる方法は特に限定されるものではなく、樹脂に蛍光材料を所定量添加して公知の方法で混合すればよい。
【００５５】
赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒは、入射光の赤色成分を吸収し、赤色成分以外は全て透過する。緑色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｇは、入射光の緑色成分を吸収し、緑色成分以外は全て透過する。青色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｂは、入射光の青色成分を吸収し、青色成分以外は全て透過する。
【００５６】
以下では、赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒがある蛍光体層９３を赤色発光蛍光体層（発光層）９３Ｒとする。同様に、緑色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｇがある蛍光体層９３を緑色発光蛍光体層（発光層）９３Ｇ、青色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｂがある蛍光体層９３を青色発光蛍光体層（発光層）９３Ｂとする。
【００５７】
ビーズ混合樹脂９３３は、入射光を散乱する機能があればよい。ビーズは、例えば、プラスチックやガラス等により形成される。ビーズは、直径０．５〜２０μｍのものが好ましく、特に直径１μｍが好ましい。また、高屈折率樹脂にビーズを混合させる方法は特に限定されるものではなく、樹脂にビーズを所定量添加して公知の方法で混合すればよい。
【００５８】
蛍光体層９３において、発光色と同色の画素に対応した位置にビーズ混合樹脂が配置され、発光色と異なる色の画素に対応した位置に蛍光材料混合樹脂９３１が配置される。つまり、例えば、赤色発光蛍光体層９３Ｒでは、赤色画素に対応する位置（カラーフィルタ６Ｒの略真下の位置）にビーズ混合樹脂が配置され、緑色画素と青色画素に対応する位置には赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒが配置される。
【００５９】
集光光学素子９４は、出射する光を各画素におけるカラーフィルタ層６の位置で焦点を結ぶように設計される。集光光学素子９４として、例えば、マイクロレンズアレイ等が用いられる。
【００６０】
次に、蛍光体積層板９の形成方法について、図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。
【００６１】
初めに、図２（ａ）に示すように、基板９１上に、低屈折率樹脂を塗布し、層間樹脂層９２を形成する。塗布には例えばバーコーターを用いればよいが、これに限定はされない。
【００６２】
次に、図２（ｂ）に示すように、高屈折率樹脂に赤色発光蛍光材料を混合した赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒを、層間樹脂層９２上に塗布する。塗布には、スクリーン印刷等が好適に用いられるが、これに限定されない。また、高屈折率樹脂に赤色発光蛍光材料を混合させる方法は特に限定されるものではなく、高屈折率樹脂中に赤色発光蛍光材料を所定量添加して公知の方法で混合すればよい。
【００６３】
次に、図２（ｃ）に示すように、高屈折率樹脂９３２を、例えば、スクリーン印刷で、上記赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒ間の溝の内側における両壁に接するよう塗布して形成する。
【００６４】
次に、図２（ｄ）に示すように、高屈折率樹脂に直径１μｍのプラスティックビーズを混合したビーズ混合樹脂を、高屈折率樹脂９３２を内側に形成された赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒ間の溝に埋める。例えば、バーコーター等を用いればよい。以上により赤色発光蛍光体層９３Ｒが形成される。
【００６５】
さらに、緑色発光蛍光体層９３Ｇおよび青色発光蛍光体層９３Ｂも、それぞれ、緑色蛍光材料、青色蛍光材料を用いて、図２（ａ）〜図２（ｄ）と同様な方法で形成することができる。そして、図２（ｅ）に示すように、青色発光蛍光体層９３Ｂの上に層間樹脂層９２を、例えば、バーコーターを用いて塗布する。
【００６６】
最後に、図２（ｆ）に示すように、集光光学素子９４として、マイクロレンズアレイを位置合わせして配置する。マイクロレンズアレイにおける各マイクロレンズは、各画素における液晶層１乃至カラーフィルタ層６の位置で焦点を結ぶように設計されている。なお、マイクロレンズアレイを配置した後、貼り合わせ後に周囲にシールなどをすることにより、ゴミ、水などによる汚染を防ぐことができる。
【００６７】
以上により、蛍光体積層板９が形成される。なお、蛍光体積層板９における蛍光体層の積層の順番は、上記したようにバックライト側から順に、赤色発光蛍光体層９３Ｒ、緑色発光蛍光体層９３Ｇ、青色発光蛍光体層９３Ｂ（この順番をＲ・Ｇ・Ｂと省略する、以下同様）に限定されることはなく、Ｒ・Ｂ・Ｇ、Ｂ・Ｇ・Ｒ、Ｂ・Ｒ・Ｇ、Ｇ・Ｒ・Ｂ、Ｇ・Ｂ・Ｒであってもかまわない。
【００６８】
次に、本発明における、バックライトユニット８の光源８１から発せられた光（バックライト光と呼ぶ）および周囲光の動作を、図３および４を用いて詳細に説明する。例えば、赤色表示をする場合を考える。
【００６９】
図３に示すように、バックライト光および周囲光が、赤色発光蛍光体層９３Ｒに入射した場合、入射光のうち赤色成分以外は全て透過する。赤色成分は以下の２つに分類される。
【００７０】
赤色画素に対応する位置に入射した入射光は、そのまま表示に利用される。緑色画素および青色画素に対応する位置に入射した入射光は、高屈折率樹脂で吸収され、近傍の波長の光で再発光し、同蛍光体層で導光し、赤色画素に対応する位置のビーズ混合樹脂で散乱され、外部に取り出され、表示に利用される。
【００７１】
初めに、導光板８２に入射したバックライト光の赤色成分１３の赤色発光蛍光体層９３Ｒにおける動作について説明する。図３に示すように本実施の形態の液晶表示装置１５では、導光板８２に入射したバックライト光の赤色成分１３うち、赤色発光蛍光体層９３Ｒにおける緑色表示画素および青色表示画素に対応する部分（カラーフィルタ６Ｇおよびカラーフィルタ６Ｂの略真下）に位置した赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒに入射した光は、ここで赤色発光蛍光体層９３Ｒで吸収され、該赤色発光蛍光体層９３Ｒで赤色近傍の光が蛍光発光し、その一部（７５％程度）が該赤色発光蛍光体層９３Ｒを導光する。導光された光は、赤色表示画素に対応する部位（カラーフィルタ６Ｒの略真下）に配置された散乱機能をもつビーズ混合樹脂９３３により外部に取り出され、液晶表示装置１５外へと出射される。また、導光板８２に入射したバックライト光の赤色成分１３のうち、赤色表示画素に対応する部位に配置されたビーズ混合樹脂９３３に入射した光も、一部が散乱作用を受けて液晶表示装置１５外へと出射される。さらに、散乱作用を受けて外部に取り出された光のうち、バックライトユニット８の背面側に取り出された光１４は、その最背面に配置された再帰性反射板１０で再帰反射され同じ部位に戻って反射される。そのため、表示に利用することができる。９３Ｒにおけるビーズ混合樹脂９３３から前面方向に出射された光は、緑色発光蛍光体層９３Ｇ、青色発光蛍光体層９３Ｂを透過し、集光光学素子９４を透過する。そして、集光光学素子９４を出射し、液晶表示媒体２５を透過した光が、画素に集光される。
【００７２】
緑色表示をする場合、青色表示をする場合も同様である。以上のことにより、光の利用効率が向上する。
【００７３】
なお、図４に実線矢印で示すように、光源８１から導光板８２に入射したバックライト光のうち、バックライトユニット８の背面側に取り出された光は、その最背面に配置された再帰性反射板１０で全反射される。そのため、表示に利用することができる。また、図４に破線矢印で示すように、周囲光は、再帰性反射板１０及びバックライトユニット８を透過し、蛍光体積層板９に入射される。そのため、表示に利用することができる。
【００７４】
ここで、本実施の形態の液晶表示装置１５は、図５に示す典型的な従来の透過型液晶表示装置２０の構成と比較して、蛍光体積層板９が配置されていること、最背面の拡散反射板１１が再帰性反射板１０となっていること、の２点において異なっている。
【００７５】
なお、図６に示すように、従来の透過型液晶表示装置２０では、入射したバックライト光の赤色成分１２のうち、緑色表示画素および青色表示画素に対応する部位に入射した光（１２Ｇおよび１２Ｂ）は、カラーフィルタで吸収され、赤色表示画素に対応する部位に入射した光（１２Ｒ）のみ透過型液晶表示装置２０外へと出射される。同様に、バックライト光の緑色成分のうち、赤色表示画素および青色表示画素に対応する部位に入射した光は、カラーフィルタで吸収され、緑色表示画素に対応する部位に入射した光のみ透過型液晶表示装置２０外へと出射される。また、バックライト光の青色成分のうち、赤色表示画素および緑色表示画素に対応する部位に入射した光は、カラーフィルタで吸収され、青色表示画素に対応する部位に入射した光のみ透過型液晶表示装置２０外へと出射される。
【００７６】
（実施例）
本発明について、実施例を挙げてより具体的に説明する。本実施例の液晶表示装置は、上記実施の形態で説明した図１に示す液晶表示装置と同じ構成であり、そのため、同じ機能を有する部材には、同じ部材番号を付け説明を省略する。
【００７７】
本実施例の液晶表示装置１５における液晶層６は以下のように作製した。背面側基板３、および前面側基板２上のカラーフィルタ層６の液晶層１に接する面に透明電極としてＩＴＯ（酸化インジウムと酸化錫からなる合金、図示せず）を成膜した。本実施例では、透明電極としてＩＴＯを用いたが、これに限定されず、他の透明性を有する導電性金属膜を用いてもよい。又、本実施例では金属からなる透明電極材料を用いた例を記載しているが、金属以外の樹脂、半導体等の透明性を有する導電性材料であればよい。この透明電極ＩＴＯの表面に、ポリイミド、本実施例ではＳＥ−１５０（商品名、日産化学社製）の２％溶液を２０００r.p.m.にてスピンコートして、配向膜（図示せず）を形成した。その後、配向膜の形成された２枚の基板、すなわち前面側基板２および背面側基板３を１５０℃にて焼成した。焼成後、配向膜の表面に配向処理を施した。配向処理として、配向膜の表面において一方向にラビング処理を行った。ラビング方向は、上記２枚の基板を、それぞれの配向膜を内側に向かい合わせて組み合わせたときに、ラビング方向が垂直となるようにした。これら前面側基板２および背面側基板３のそれぞれの配向膜を向かい合わせて、間隙が４．５μｍになるように固定した。以下、この隙間をセル厚と呼ぶ。この間隙中に液晶を封入した。液晶としてはΔｎ＝０．１２６のＺＬＩ−１５６５（商品名、メルク社製）を使用した。
【００７８】
また、本実施例における蛍光体積層板９は、以下のように作製した。初めに、ガラスの基板９１上に、低屈折率樹脂であるサイトトップ（商品名、屈折率ｎ＝１．３４、旭硝子社製）を、バーコーターを用いて厚さ０．５μｍに塗布して層間樹脂層９２を形成した（図２（ａ）参照）。次に、高屈折率樹脂であるＭＰＶ（商品名、屈折率ｎ＝１．７４、住友精化社製MPV）に赤色発光蛍光材料であるLumogen F Red 305（商品名、BASF社製）を混合し、スクリーン印刷で、ピッチ１５０μｍ、幅１００μｍ（溝５０μｍ）、厚さ１０μｍとなるように形成した（図２（ｂ）参照）。次に、上記ＭＰＶのみを、スクリーン印刷で、上記赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒ間の溝の内側に接するように幅１５μｍ、厚さ１０μｍとなるように形成した（図２（ｃ）参照）。次に、上記ＭＰＶに直径１μｍのプラスティックビーズを混合し、バーコーターを用いて、上記赤色発光蛍光材料混合樹脂９３１Ｒ間の溝の内側における両壁に接するよう塗布して形成した。（図２（ｄ）参照）。
【００７９】
次に、緑色発光蛍光体層９３Ｇおよび青色発光蛍光体層９３Ｂも、それぞれ、緑色蛍光材料であるLumogen F Yellow 083（表品名、BASF社製）、青色蛍光材料Lumogen F Orange 240（表品名、BASF社製）を用いて、図２（ａ）〜図２（ｄ）を用いて上記説明したのと同様な方法で作製した。そして、青色発光蛍光体層９３Ｂ上に、低屈折率樹脂である上記サイトップを、バーコーターを用いて厚さ０．５μｍで塗布し、層間樹脂層９２を形成した（図２（ｅ）参照）。最後に、青色発光蛍光体層９３Ｂ上の層間樹脂層９２の上に集光光学素子９４としてマイクロレンズアレイを位置合わせして配置した（図２（ｆ）参照）。以上のように蛍光体積層板９が形成される。なお、マクロレンズアレイにおける各マクロレンズは各画素のカラーフィルタ層６の位置で焦点を結ぶように設計されている。
【００８０】
また、偏光選択反射板７は、本実施例では、Ｄ−ＢＥＦ（商品名、３Ｍ社）を用いた。
【００８１】
以上のように作製した本実施例の液晶表示装置１５と、図５に示す従来の透過型液晶表示装置２０との光学特性をそれぞれ測定し、比較した。その結果を以下に示す。
【００８２】
光学特性の測定には、図７に示す測定装置を用いた。測定装置は図７に示すように、バックライトユニット８を含む液晶表示装置１５あるいは、透過型液晶表示装置２０に対し、対物レンズ１６を介し、受光器１７で光量を測定することができるような構成である。また、液晶表示の受光径３００μｍとなるように設定した。これにより、赤色表示、緑色表示、青色表示の平均の光量を測定することができる。
【００８３】
従来の液晶表示装置２０を測定したときの光量をリファレンス（１００％）として、本実施の形態の液晶表示装置１５の光量を測定すると、１７６％であった。
【００８４】
この結果からわかるように、本実施例の液晶表示装置１５は、色を変換する積層板を有することで、周囲光を利用する表示においても、光の利用効率、色再現領域を向上させることができる。
【００８５】
本発明は上述した実施の形態および実施例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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施の形態および実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、例えば、携帯電話やＰＤＡに代表されるモバイル機器等における液晶表示装置等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】上記液晶表示装置の製造工程を説明する断面図である。
【図３】上記液晶表示装置における光の動作を表す図である。
【図４】上記液晶表示装置における、上記図３に示す光とは別の光の動作を表す図である。
【図５】従来例の透過型液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図６】従来例の透過型液晶表示装置の原理を説明する断面図である。
【図７】液晶表示装置における光学特性測定を行うための測定装置の概略図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  液晶層
２  前面側基板（基板）
３  背面側基板（基板）
６  カラーフィルタ層
６Ｒ  カラーフィルタ
６Ｇ  カラーフィルタ
６Ｂ  カラーフィルタ
７  偏光選択反射板
８  バックライトユニット（光照射手段）
９  蛍光体積層板
１０  再帰性反射板
１１  拡散反射板
１２  バックライト光の赤色成分
１３  バックライト光の赤色成分
１４  背面方向に取り出された光
１５  液晶表示装置
２５  液晶表示媒体
９３  蛍光体層
９３Ｒ  赤色発光蛍光体層（発光層）
９３Ｇ  緑色発光蛍光体層（発光層）
９３Ｂ  青色発光蛍光体層（発光層）
９４  集光光学素子
９３１  蛍光体材料混合樹脂
９３３  ビーズ混合樹脂（散乱部）
【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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