(57)【要約】【課題】  輝度の高い液晶ディスプレイ用の表示装置及び光学装置を提供する。【解決手段】  本発明にかかる光学装置１１及び表示装置１０は、光源１３と、端面から入射された光源１３の光Ｌを表示部側へ導く導光板１２と、導光板１２に入射した光Ｌを反射する反射板１２ａとを備え、光源１３から出射された光Ｌのうち、Ｇフィルターの分光透過率曲線とＲフィルターの分光透過率曲線が交差する波長の透過率の値の１０％の値を示すそれぞれの透過率曲線から導きだされる2つの波長で囲まれる範囲の分光吸収曲線の積分値が５５０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける分光吸収曲線の積分値の６０％以上である分光吸収特性を有し、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍの間に発光の強さのピークをもち、６１０ｎｍの発光強度の値がピークの強度の値の１０％以下となる傾向発色特性を有する蛍光発色手段を有している。【選択図】  図１
2005276586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から入射した光を導き、Ｒフィルター、Ｇフィルター及びＢフィルターを介して液晶ディスプレイ用表示装置の表示部に照射する光学装置であって、
入射光を吸収し表示部に照射する蛍光発色手段を有し、
前記蛍光発色手段が、Ｇフィルターの分光透過率曲線とＲフィルターの分光透過率曲線が交差する波長の透過率の値の１０％の値を示すそれぞれの透過率曲線から導きだされる2つの波長で囲まれる範囲の分光吸収曲線の積分値が５５０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける分光吸収曲線の積分値の６０％以上である分光吸収特性を有し、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍの間に発光の強さのピークをもち、６１０ｎｍの発光強度の値がピークの強度の値の１０％以下となる傾向発色特性を有していることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記蛍光発色手段が、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの範囲の光を吸収して６１０ｎｍ以上の波長を有する光に変換することを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記蛍光発色手段が前記反射板に含有された蛍光材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記蛍光発色手段が前記導光板に含有された蛍光材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項５】
前記蛍光発色手段が前記導光板の上面又は端面に設けられ、蛍光材料を含む蛍光発色層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項６】
前記蛍光発色手段が前記光源の表面に塗布された蛍光材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
【請求項７】
上記請求項１から６のいずれか１つに記載の光学装置を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイなどに用いる表示装置及び光学装置に関し、特に、液晶ディスプレイから照射される光の輝度を高くすることができる表示装置及び光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示装置が広く用いられている。液晶ディスプレイは、透明な一対のガラス基板と、これらガラス基板の間に配置された液晶層と、ガラス基板及び液晶層から照射される光を着色するカラーフィルタとを備えている。
【０００３】
また、一般的にこのような表示装置は自発発光しないため、表示部において画像を表示する側に対して反対側にバックライトなどの光学装置を設け、この光学装置から表示装置の表示部に光を照射することで暗い場所でも表示された画像が見えるように構成されている。
【０００４】
液晶ディスプレイの表示部に表示される画像の視認性を良好にするため、光学装置から表示部に高い輝度の光を照射する必要がある。そこで、液晶ディスプレイの表示部へ照射させる光の輝度を高めるため、従来から様々な方法が考案されており、具体的には、光源に用いる冷陰極管の発光効率を向上させること（特許文献１参照）や、導光板を採用することや、カラーフィルタの分光透過率を最適化することなどが考案されている。
また、特許文献２には、入射した光を可視光領域の所定の波長を有する光に変換する導光板を備えた光学素子が記載されているが、出射される光の輝度を高める点では十分ではなかった。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４１６１５号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の表示装置は、光をカラーフィルタによってＲＧＢに分光する際に、表示部に照射される光の輝度が３分の１以下に低下してしまう点で改善の余地があった。
【０００７】
また、従来の表示装置は、以下の点についても改善の余地があった。
図３は、カラーフィルタの分光透過率を最適化する際において、カラーフィルタによって光をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の光に分光した分光特性を示すグラフである。図３に示すように、カラーフィルタによって光を分光すると、ＲＧＢの各光が、それぞれ異なる波長においてピーク値を有するとともに、これら波形の同士が互いに交わる部分が生じる。
【０００８】
図３に示す斜線部Ｘは、Ｇの光の波形とＲの光の波形とが交わる部分を示し、また、斜線部ＹはＢの光の波形とＧの光の波形とが交わる部分を示している。このとき、斜線部Ｘ，Ｙで示される領域において、この領域に含まれるいずれの光も透過することができるが、透過する光に発光損失が生じる現象が見られる。
【０００９】
例えば、斜線部Ｘに示すように波長が５９０ｎｍ付近では、Ｇの光とＲの光との両方を透過させることができるが、その一方で、カラーフィルタを透過する光が、上記波長付近において発光損失が生じており、この損失が光の輝度を低下させる原因となっている点で改善の余地があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、輝度の高い液晶ディスプレイ用の表示装置及び光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、光源から入射した光を導き、Ｒフィルター、Ｇフィルター及びＢフィルターを介して液晶ディスプレイ用表示装置の表示部に照射する光学装置であって、入射光を吸収し表示部に照射する蛍光発色手段を有し、蛍光発色手段が、Ｇフィルターの分光透過率曲線とＲフィルターの分光透過率曲線が交差する波長の透過率の値の１０％の値を示すそれぞれの透過率曲線から導きだされる2つの波長で囲まれる範囲の分光吸収曲線の積分値が５５０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける分光吸収曲線の積分値の６０％以上である分光吸収特性を有し、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍの間に発光の強さのピークをもち、６１０ｎｍの発光強度の値がピークの強度の値の１０％以下となる傾向発色特性を有していることを特徴とする光学装置によって達成される。
【００１１】
本発明に係る光学装置は、波長５５０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける分光吸収曲線の積分値の６０％以上である分光吸収特性を有し、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍの間に発光の強さのピークをもち、６１０ｎｍの発光強度の値がピークの強度の値の１０％以下となる傾向発色特性を有している。すると、図３を参照すると、Ｇの光とＲの光との両方を透過させる斜線部Ｘで示される波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの範囲の光を、６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換することができる。このため、斜線部Ｘで示す領域の光がＲの光に変換されることに応じてＲのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、この結果、光学装置から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。したがって、本発明にかかる光学装置を液晶ディスプレイなどの表示装置においてバックライトとして用いることで、表示装置の表示部をより一層明るくすることができる。
【００１２】
上記光学装置は、蛍光発色手段が、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの範囲の光を吸収して６１０ｎｍ以上の波長を有することが好ましい。
【００１３】
本発明の光学装置は、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの範囲の光を吸収して６１０ｎｍ以上の波長を有する光に変換する蛍光発色手段を有しているため、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの範囲の光を、６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換することができる。このため、図３の斜線部Ｘで示す領域の光がＲの光に変換されることに応じてＲのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができる。
【００１４】
上記光学装置は、蛍光発色手段が反射板に含有された蛍光材料であることが好ましい。
こうすれば、光源から出射され、導光板に導かれて反射板に入射した光が、この反射板に含有された蛍光材料によって６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換される。このため、Ｒのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、光学装置から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。
【００１５】
上記光学装置は、蛍光発色手段が導光板に含有された蛍光材料であることが好ましい。
こうすれば、光源から出射された光が導光板に導かれると、この導光板内に含有された蛍光材料によって６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換され、表示部側へ出射されるようになる。このため、Ｒのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、光学装置から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。
【００１６】
上記光学装置は、蛍光発色手段が導光板の上面又は端面に設けられ、蛍光材料を含む蛍光発色層であることが好ましい。
こうすれば、光源から出射された光が蛍光発色層を通過する際に、該蛍光発色層に含まれる蛍光材料によって６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換される。このため、Ｒのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、光学装置から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。
【００１７】
上記光学装置は、蛍光発色手段が光源の表面に塗布された蛍光材料であることが好ましい。
こうすれば、光源から出射される光が、該光源表面に塗布された蛍光材料によって６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換される。このため、Ｒのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、光学装置から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。
【００１８】
また、本発明の上記目的は、上記光学装置を備えた表示装置によって達成することができる。
本発明の表示装置は、光学装置によって光源からの光のうち、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの範囲の光を、６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換することができる。このため、図３の斜線部Ｘで示す領域の光がＲの光に変換されるのに応じてＲのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、この結果、光学装置から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。
したがって、この表示装置を液晶ディスプレイに適用することで、表示部をより一層明るくすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、輝度の高い液晶ディスプレイ用の表示装置及び光学装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明にかかる表示装置及び光学装置の第１の実施形態を説明する図である。なお、以下、本発明に係る実施形態の説明において参照する図はいずれも模式図であり、各部の寸法は実際とは異なる比率で示している。
図１に示すように、表示装置１０は、画像を表示する表示部として機能するディスプレイユニット２１と、このディスプレイユニット２１に図１中下側から光を照射する光学装置１１とから構成されている。本実施形態の表示装置１０は、光学装置１１にバックライトを用いた液晶ディスプレイである。
【００２１】
光学装置１１は、光源１３と、光源１３から出射された光Ｌを表示部側（図１中上方側）へ導く透明な平板の導光板１２とを備えている。導光板１２は端面より入れた光を均一に面発光させるアクリル製の板部材である。光源１３は導光板１２の端面（入射側端面）に設けられている。光源１３としては、例えば、冷陰極管やＬＥＤを用いることができる。また、導光板１２において上記入射側端面の反対側の端面に光源を設けてもよい。
【００２２】
導光板１２の下面には、光源１３からの光を上面側へ反射させる反射板１２ａが敷設されている。
【００２３】
光源１３の外方には、光源１３を収容するとともに、導光板１２の入射側端面を覆うように設けられた断面半円形の管状のリフレクタ１４が設けられている。リフレクタ１４は、内側面で光源１３から出射された光を導光板１２の入射側端面へ反射させることができ、光源１３から出射された光を全て導光板１２の内部へ引き込むことができる。
【００２４】
また、導光板１２の上面（出射側面）には、出射された光の輝度を均一化する拡散シート１５と、プリズムシート１６と、プリズムシート１６の上面を保護する保護シート１７とが設けられている。
【００２５】
ディスプレイユニット２１は、一対の透明なガラス基板２３，２６と、これらガラス基板２３，２６との間に設けられた液晶層２４と、この液晶層２４と上側（表示部側）のガラス基板２６との間には、液晶層２４を通過した光をＲＧＢの波長を有する光に変換するカラーフィルタ２５とを備えている。液晶層２４の上側と下側には、図示しない配向膜と、液晶層２４に電圧をかけて該液晶層２４に含まれる液晶分子の向きを制御するための透明電極とがそれぞれ設けられ、電極を印加しないときには液晶分子はこれら配向膜によって所定の方向にねじれた状態で保持されている。
【００２６】
また下側のガラス基板２３の下面（光学装置１１側の面）と上側のガラス基板２６の上面（表示部側の面）には、それぞれ偏光板２２，２７が設けられている。
【００２７】
表示部を表示する際には、光学装置１１から光を照射し、液晶層２４において透明電極によって液晶の電圧をＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り換えるように制御することで、光学装置１１から入射した光をそのまま通過させたり、遮断したりすることで、画像を構成する画素ごとにカラーフィルタ２５を介して表示部にＲＧＢの光を表示する。
【００２８】
本実施形態の光学装置１１及び表示装置１０は、光源１３から出射された光のうち、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの範囲の光を吸収して６１０ｎｍ以上の波長を有する光に変換する蛍光発色手段を有している。
【００２９】
また、蛍光発色手段は、図３を参照すると、Ｇフィルターの分光透過率曲線とＲフィルターの分光透過率曲線が交差する波長の透過率の値の１０％の値を示すそれぞれの透過率曲線から導きだされる2つの波長で囲まれる範囲の分光吸収曲線の積分値が５５０ｎｍ〜６５０ｎｍにおける分光吸収曲線の積分値の６０％以上である分光吸収特性を有し、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍの間に発光の強さのピークをもち、６１０ｎｍの発光強度の値がピークの強度の値の１０％以下となる傾向発色特性を有している
【００３０】
本実施形態において、蛍光発色手段として、反射板１２ａに蛍光材料が含有されている。
蛍光材料としては、例えば、集光性のある蛍光塗料であり、特に波長５９０ｎｍ付近の光を吸収して長波長の光を発光するものがより好ましい。また、吸収した光を６２０ｎｍ以上の波長を有する光を発光するものがより好ましい。さらに、反射板１２a内に入射した光は、大部分（約７０〜８０％）が全反射しながらプレート端面へ誘導され、濃密化された状態で放出される。
【００３１】
本実施形態において、蛍光染料として、ＢＡＳＦ社  製品名Lumogen F Red 305（最大吸収波長５７８nm，最大放出波長６１２nm〜６１３nm）を使用した。
【００３２】
反射板１２ａは、上記蛍光材料を透明性の高いプラスチック（例えば、ポリメチルメタアクリル，ポリカーボネート，ポリスチレン等）に含有させて着色した蛍光プレートを用いることができる。
【００３３】
本実施形態の光学装置１１及び表示装置１０は、波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの範囲の光を吸収して６１０ｎｍ以上の波長を有する光に変換する蛍光発色手段として、蛍光材料を含有させた反射板１２ａを備えている。図３を参照すると、本実施形態の光学装置１１の反射板１２ａに入射する光Ｌのうち、Ｇの光とＲの光との両方を透過させる斜線部Ｘで示される波長が５７５ｎｍから６０５ｎｍの範囲の光を、６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換することができる。このため、斜線部Ｘで示す領域の光がＲの光に変換されるのに応じてＲのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、この結果、光学装置１１から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。したがって、本発明にかかる表示装置１０において光学装置１１をバックライトとして用いることで、駆動時に表示装置１０の表示部をより一層明るくすることができる。
【００３４】
なお、本実施形態の光学装置１１及び表示装置１０において、蛍光発色手段は、反射板１２ａに含有させた蛍光材料に限定されない。例えば、光源１３から出射された光を適宜変換することができれば、蛍光発色手段として、他の部材に蛍光材料を含有させてもよい。
【００３５】
図１に示す本実施形態の変形例として、導光板１２に蛍光材料を含有させてもよい。このとき、蛍光材料としては、上記実施例と同じものを用いることができる。
【００３６】
導光板１２は、上記蛍光材料を透明性の高いプラスチック（例えば、ポリメチルメタアクリル，ポリカーボネート，ポリスチレン等）に含有させて着色した蛍光プレートを用いることができる。
【００３７】
本実施形態の光学装置１１は、光源１３から出射された光Ｌが導光板１２に導かれると、この導光板内に含有された蛍光材料によって６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換され、表示部側へ出射されるようになる。このため、カラーフィルタ２５におけるＲのフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、光学装置１１から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。
【００３８】
本実施形態の光学装置１１及び表示装置１０において、蛍光発色手段として、光源１３の表面に蛍光材料を塗布してもよい。
【００３９】
こうすれば、光源１３から出射される光Ｌが、該光源１３表面に塗布された蛍光材料によって６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換される。このため、Ｒのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、光学装置１１から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。
【００４０】
図２は、本発明にかかる表示装置及び光学装置の第２の実施形態を説明する模式図である。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
本実施形態の表示装置３０は、光学装置１１の導光板１２の上面（出射側面）に蛍光発色手段として機能する蛍光発色層３１を備えている。
【００４１】
また、本実施形態において、蛍光発色層３１は導光板１２の端面（入射側端面）に設けてもよい。蛍光発色層３１は、光源１３からの光が入射する位置であればどこに設けてもよい。例えば、光源１３と導光板１２の入射側端面との間や、拡散シート１５とプリズムシート１６との間でもよい。
【００４２】
本実施形態の光学装置１１は、光源１３から出射された光Ｌが蛍光発色層３１を通過する際に、該蛍光発色層３１に入射する光を蛍光材料によって６１０ｎｍ以上の波長を有するＲの光に変換する。このため、Ｒのカラーフィルタを通過する光の輝度を高くすることができ、光学装置１１から表示部へ照射される光の輝度を高くすることができる。
【００４３】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
例えば、光学装置は、蛍光発色手段として、蛍光材料が内部に含有された構造又は表面に塗布された構造を有するリフレクタを備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明にかかる表示装置及び光学装置の第１の実施形態を説明する図である。
【図２】本発明にかかる表示装置及び光学装置の第２の実施形態を説明する図である。
【図３】カラーフィルタによって光をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の光に分光した分光特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４５】
１０，３０    表示装置（液晶ディスプレイ）
１１          光学装置（バックライト）
２１          表示部（ディスプレイユニット）
３１          蛍光発色層
【図１】
2005276586.tif 000003
【図２】
2005276586.tif 000004
【図３】
2005276586.tif 000005