(57)【要約】【課題】蛍光体層を備えたカラー液晶表示装置において、光学的クロストークによる表示品位の低下を抑制する。【解決手段】光出射面から光を出射する光源ユニット１１０と、光源ユニット１１０の光出射側に設けられ、該光源ユニット１１０側から順に、光源側偏光板１２７、位相差板１２６、光源側基板１２１、液晶層１２３、及び表示側基板１２２が積層された構成の液晶表示パネル１２０と、液晶表示パネル１２０の光出射側に設けられ、入射した光を画素領域毎に任意の波長の光として出射する蛍光体層１３２を有する色変換基板１３０と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射面から光を出射する光源ユニットと、
上記光源ユニットの光出射側に設けられ、該光源ユニット側から順に、光源側偏光板、位相差板、光源側基板、液晶層、及び表示側基板が積層された構成の液晶表示パネルと、
上記液晶表示パネルの光出射側に設けられ、入射した光を画素領域毎に任意の波長の光として出射する蛍光体層を有する色変換基板と、
を備えたことを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたカラー液晶表示装置において、
上記蛍光体層は、光入射側表面と光出射側表面にそれぞれ低屈折率膜を備えることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたカラー液晶表示装置において、
上記色変換基板と上記液晶表示パネルは、一定の厚さの隙間により形成された空気層を介して重ね合わされるように設けられていることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載されたカラー液晶表示装置において、
上記表示側基板は、厚さが０．０３ｍｍ以上、且つ画素の短辺の長さの２倍以下であることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載されたカラー液晶表示装置において、
上記位相差板は、遅相軸方向、進相軸方向及び位相差フィルムの厚さ方向の屈折率ｎｘ、ｎｙ及びｎｚに対してｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚの関係を満足するポジＡプレートと、ｎｘ≒ｎｙ＞ｎｚの関係を満足するネガＣプレートとを併せて構成された、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を満足する２軸性位相差板であることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載されたカラー液晶表示装置において、
上記表示側基板と上記表示側偏光板との間には位相差板が設けられていないことを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載されたカラー液晶表示装置において、
上記表示側基板の光出射側表面には、複数の画素領域のそれぞれに対応して複数の集光部材が設けられていることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載されたカラー液晶表示装置において、
上記色変換基板は、上記蛍光体層の光出射側に、さらにカラーフィルタ層を備えることを特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載されたカラー液晶表示装置において、
上記光源ユニットから出射される光は、青色の波長域の光であり、
上記多数の画素は、赤色画素、緑色画素、及び青色画素で構成され、
上記蛍光体層は、各赤色画素に対応するように配置され、青色波長の光を吸収して赤色波長の蛍光を出射する赤色蛍光体膜と、各緑色画素に対応するように配置され、青色波長の光を吸収して緑色波長の蛍光を出射する緑色蛍光体膜と、を含むことを特徴とするカラー液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体層による色変換を行ってカラー表示を行う液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、薄型化が可能で低消費電力であるため、テレビ、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器や携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯情報機器のディスプレイとして広く用いられている。
【０００３】
カラー液晶表示装置は、液晶パネルと、液晶表示パネルの背面側に取り付けられた光源ユニットとを備えている。液晶パネルは、バックライトから入射する光の透過率を画素毎に制御する光シャッターとしての機能を有する。また、液晶パネルは、一般に、カラーフィルタ層を備え、光がカラーフィルタ層の着色部分を透過することでカラー表示を行うようになっている。
【０００４】
ところで、バックライトから液晶パネルに光を入射させてカラーフィルタ層で光の波長を変換する場合、例えば、バックライトから入射された光を赤色カラーフィルタに透過させる場合、カラーフィルタ層を透過する光のうち緑色、青色の成分が赤色カラーフィルタに吸収されて、赤色の成分の光のみが透過する。そのため、バックライトからの入射光の３分の２はカラーフィルタ層で吸収されて無駄となる。
【０００５】
特許文献１には、カラーフィルタ層を用いない構成のカラー液晶表示装置として、バックライトの青色光を蛍光体層に入射させて、青色画素においてはそのまま青色光を、赤色画素及び緑色画素においては青色光を励起して赤色及び緑色の蛍光を得ることによりＲＧＢカラー表示を行う構成が開示されている。
【０００６】
ところで、蛍光体層ではなくカラーフィルタ層によってカラー表示を行う液晶表示装置では、光源から出射された光が斜め方向に拡散しても、目的としない色が視認されてしまう問題が起こらない。ところが、蛍光体層によるカラー表示を行う液晶表示装置では、光源から出射された光が光シャッターを通過した後に蛍光体層へ入射する際、当該光の一部は斜め方向に拡散し、その画素に隣接する画素に対応する蛍光体層へ入射してしまうことがある。本明細書では、この現象を「光学的クロストーク」と称する。そして、これにより、目的とする色以外の色が表示装置の視認側に出射されることとなり、表示品位が低下する問題がある。
【０００７】
上記光学的クロストークを抑制した構成の表示装置として、特許文献２に、各蛍光体膜の面積や厚さ等を各発光色毎に最適化した構成が開示されている。
【０００８】
なお、本明細書においては、「画素」とは単色の画素を示すこととする。例えば、画像の中のカラー表示の１つの要素を３つの異なる色の単色表示の組み合わせで表現している場合、その３つの色のうちの１色分を表示する領域をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２４４３８３号公報
【特許文献２】特開２００９−１１５９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２の表示装置は、光学的クロストークの発生を抑制するべく、各蛍光体膜の面積や厚さ等を最適化を図っているものの、液晶分子の位相差が視野角に依存することや、クロスニコル状態での偏光板の偏光軸直交性が視野角に依存することによって発生する斜め方向の抜け光については、対策がなされていない。
【００１１】
本発明は、蛍光体層を備えたカラー液晶表示装置において、光学的クロストークによる表示品位の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決する本発明のカラー液晶表示装置は、光出射面から光を出射する光源ユニットと、上記光源ユニットの光出射側に設けられ、該光源ユニット側から順に、光源側偏光板、位相差板、光源側基板、液晶層、及び表示側基板が積層された構成の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルの光出射側に設けられ、入射した光を画素領域毎に任意の波長の光として出射する蛍光体層を有する色変換基板と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成は、液晶パネルにおいて、光源側偏光板と光源側基板の間に位相差板が設けられている点で、従来の構成の蛍光励起液晶表示装置とは異なる。光源側偏光板と光源側基板との間に位相差板が設けられていない場合には、液晶分子の位相差が視野角に依存することや、クロスニコル状態での偏光板の偏光軸直交性が視野角に依存することが原因となって、光源側偏光板を透過した光の進行方向の違いにより偏光特性が異なってしまう。偏光特性が異なってしまうと、正面方向ではクロスニコル状態であっても、他の方向ではクロスニコル状態でなくなってしまうため、特定の色の画素を発光させようとすると、隣接する画素の色の光もが表示側に出射されてしまい、色再現性が低下する。また、赤色、緑色、及び青色のいずれも発光させず、黒色表示を行う場合には、斜め方向に入射された光は液晶層で遮断されずに抜け光となり、光の漏れが生じてコントラストが低下する原因となる。しかしながら、本発明の上記の構成によれば、光源側偏光板と光源側基板との間に設けられた位相差板に斜め方向に入射された光は、液晶層や表示側偏光板で遮断される。従って、斜め方向の光が抜け光となることなく、特定の色を表示するときには色再現性の低下が抑制される。また、黒色を表示するときには、光の漏れが抑制され高コントラストの黒色表示を行うことができる。
【００１４】
本発明のカラー液晶表示装置は、上記蛍光体層は、光入射側表面と光出射側表面にそれぞれ低屈折率膜を備えることが好ましい。
【００１５】
本発明のカラー液晶表示装置は、色変換基板と上記液晶表示パネルが、一定の厚さの隙間により形成された空気層を介して重ね合わされるように設けられていてもよい。
【００１６】
本発明のカラー液晶表示装置は、上記表示側基板は、厚さが０．０３ｍｍ以上であって、画素の短辺の長さの２倍以下であることが好ましい。これは、液晶層と色変換基板とのギャップが大きくなると液晶層から色変換基板に入射する光の指向性が低下することから、表示側基板の厚さをできるだけ薄くして液晶層と色変換基板とのギャップを小さくすることが好ましいからである。
【００１７】
本発明のカラー液晶表示装置は、上記位相差板は、遅相軸方向、進相軸方向及び位相差フィルムの厚さ方向の屈折率ｎｘ、ｎｙ及びｎｚに対してｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚの関係を満足するポジＡプレートと、ｎｘ≒ｎｙ＞ｎｚの関係を満足するネガＣプレートとを併せて構成された、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を満足する２軸性位相差板であることが好ましい。
【００１８】
本発明のカラー液晶表示装置は、上記表示側基板と上記表示側偏光板との間には位相差板が設けられていないことが好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、表示側基板と表示側偏光板との間に位相差板を設けても、光源側基板と光源側偏光板との間に設けられた位相差板によりすでに斜め方向の光が遮断されているので、それ以上光学的クロストークの発生の抑制効果が望めない上、色変換基板と液晶層との間のギャップが大きくなるので、表示性能が低下する虞があるからである。
【００２０】
本発明のカラー液晶表示装置は、上記表示側基板の上記表示側表面には、複数の画素領域のそれぞれに対応して複数の集光部材が設けられていてもよい。
【００２１】
上記の構成によれば、各画素領域に対応して集光部材が設けられていることにより、入射光を各画素の中心に集光できるため、クロストークの発生が抑制され、色再現性の向上、コントラストの向上が可能となる。
【００２２】
本発明のカラー液晶表示装置は、色変換基板が、上記蛍光体層の光出射側に、さらにカラーフィルタ層を備えていてもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、カラーフィルタ層６３２で外光が遮断されるので、蛍光体層１３２の光出射側から外光が進入して不要な蛍光の励起が抑制され、励起光の輝度を高めることができる。また、カラーフィルタ層６３２には、蛍光体層１３２で所望の色の波長となった光が進入するので、カラーフィルタ６３２によって不要な色の波長の光が無駄になることもない。
【００２４】
本発明のカラー液晶表示装置は、上記光源ユニットから出射される光は、青色の波長域の光であり、上記多数の画素は、赤色画素、緑色画素、及び青色画素で構成され、上記蛍光体層は、各赤色画素に対応するように配置され、青色波長の光を吸収して赤色波長の蛍光を出射する赤色蛍光体膜と、各緑色画素に対応するように配置され、青色波長の光を吸収して緑色波長の蛍光を出射する緑色蛍光体膜と、を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、蛍光体層を備えたカラー液晶表示装置において、光学的クロストークによる表示品位の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図２】本実施形態に係る光源ユニットの断面図である。
【図３】本実施形態に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図４】変形例１に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図５】変形例２に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図６】変形例３に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図７】変形例４に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図８】変形例５に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図９】変形例６に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図１０】変形例７に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図１１】変形例８に係るカラー液晶表示装置の断面図である。
【図１２】変形例９に係る光源ユニットの断面図である。
【図１３】変形例１０に係る光源ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態に係るカラー液晶表示装置の構成について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に挙げた実施形態に限定されるものではない。
【００２８】
（カラー液晶表示装置１００）
本実施形態のカラー液晶表示装置１００は、図１に示すように、光源ユニット１１０、液晶パネル１２０，及び色変換基板１３０を備える。そして、光源ユニット１１０から出射された光ＰＢが液晶パネル１２０を通って色変換基板１３０に進入し、色変換基板１３０の表示側から出射された光ＱＲ，ＱＧ，ＱＢ（図３を参照）により所定の画像表示が得られるように、これらが配置されている。このカラー液晶表示装置１００は、例えば、テレビ、パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器や携帯電話、ＰＤＡ等の携帯情報機器のディスプレイ等に用いられるものである。
【００２９】
カラー液晶表示装置１００は、表示領域に青色画素、赤色画素、及び緑色画素（それぞれ不図示）が所定のレイアウトで配列されている。そして、各画素毎に表示のオンオフを制御することにより、ＲＧＢカラー表示が行われる。
【００３０】
（光源ユニット１１０）
光源ユニット１１０は、導光板１１１の端面から導光板１１１の内部に光が進入するように側方にＬＥＤ光源１１２が設けられたエッジライト方式のものである。
【００３１】
導光板１１１は、図示しないが、表示側（液晶パネル１２０側）とは反対側の表面が例えばプリズム形状となるように形成されており、端部から入射された光が当該プリズム形状面に当たって屈折され、表示側（液晶パネル１２０側）へ出射されるように構成されている。導光板１１１の表示側とは反対側の表面には、必要に応じて、表示側とは反対側に漏れ出た光を導光板１１１側に反射するための反射シート（不図示）が設けられる。また、導光板１１１の表示側の表面には、必要に応じて、プリズムシートや拡散シート等の光学シート（不図示）が設けられる。
【００３２】
なお、導光板１１１の出射側表面に、光の波長程度の周期（例えば、２００〜１０００ｎｍ）の凹凸パターンを設けることにより、回折現象を利用し、特定の入射角で入射された光のみを出射させて、指向性の高い平行光を出射させることができる。指向性の高い平行光を出射することで、位相差板だけの場合よりも、さらに、光学的クロストークの低減、色再現性の向上、コントラストの向上が可能となる。
【００３３】
ＬＥＤ光源１１２は、導光板１１１の内部に光を入射させる機能を有する。ＬＥＤ光源１１２は、発光ピーク波長が４００〜５００ｎｍ程度の青色の波長域の光を出射する光源である。青色の波長の光は、赤色や緑色の波長の光よりも短波長であるため、励起光のエネルギーロス等により蛍光の発光スペクトルのピーク位置が励起光の発光スペクトルのピーク位置よりも長波長側になる現象（ストークスシフト）を利用することにより、赤色、緑色の蛍光を発光する励起光として好適に利用できる。また、青色の領域の光は、紫外線（波長４００ｎｍ未満程度）を含まないので、紫外領域の光をカットする必要がなく、白色光を光源として用いる場合よりも優れた光利用効率が得られる。
【００３４】
なお、光源としては、ＬＥＤ光源１１２を用いる他、冷陰極管や熱陰極管等の蛍光ランプを用いてもよい。
【００３５】
反射シート１１３は、導光板１１１の表示側（液晶パネル１２０側）とは反対側に漏れ出た光を導光板１１１側に反射する機能を有する。
【００３６】
光学シート１１４は、導光板１１１から、出射した光の配向特性を変化させる機能を有する。光学シート１１４は、プリズムシートや拡散シート等が例えば１〜４枚重ね合わされた構成を有する。なお、光学シート１１４は必須の構成ではなく省略され得る。
【００３７】
（液晶パネル１２０）
液晶パネル１２０は、光源側基板１２１側から入射された光の透過率を画素毎に制御して表示側に出射する光シャッターユニットとしての機能を有する。液晶パネル１２０は、図２に示すように、光源ユニット１１０側の光源側基板１２１と、光を取り出す側（表示側）の表示側基板１２２と、が対向配置され、両基板間の空間に液晶層１２３が充填されている。光源側基板１２１及び表示側基板１２２の液晶層１２３側表面には、それぞれ、配向膜１２４，１２５が設けられている。光源側基板１２１の光入射側表面には、位相差板１２６及び光源側偏光板１２７が順に設けられている。また、表示側基板１２２の表示側表面には、表示側偏光板１２８が設けられている。液晶パネル１２０の駆動方式としては、ＴＮ駆動方式やＶＡ駆動方式、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）駆動方式、ＩＰＳ駆動方式等が挙げられる。
【００３８】
光源側基板１２１は、詳細は図示しないが、基板本体上にゲートメタルやソースメタルが配置されて画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子が形成され、各スイッチング素子に導通する画素電極が各画素毎に形成された構成のアレイ基板である。光源側基板１２１は、例えば厚さが０．０３〜０．７ｍｍ程度である。
【００３９】
表示側基板１２２は、詳細は図示しないが、基板本体上の全面に対向電極が設けられた構成を有する。表示側基板１２２の厚さが０．０３ｍｍ以上であることが好ましく、また、画素の短辺の長さの２倍以下であることが好ましい。液晶層１２３と色変換基板１３０とのギャップが大きくなると液晶層１２３から色変換基板１３０に入射する光の指向性が低下することから、表示側基板１２２の厚さをできるだけ薄くして液晶層１２３と色変換基板１３０とのギャップを小さくすることが好ましい。
【００４０】
液晶層１２３は、例えば、電気光学特性を有するネマチックの液晶材料などにより構成されている。
【００４１】
配向膜１２４，１２５は、例えばポリイミド膜等で構成されている。配向膜１２４，１２５は、例えば、厚さが１０〜１００ｎｍ程度である。
【００４２】
位相差板１２６は、斜め方向に入射された光が色変換基板１３０に進入しないように遮断する機能を有する。位相差板１２６は、入射光の波長に最適化された位相差を有することが好ましい。位相差板１２６は、例えば、ポジＡプレートとネガＣプレートを併せた２軸性位相差板で構成されている。ここで、３次元屈折率楕円体における、Ｘ軸（遅相軸）、Ｙ軸（進相軸）、Ｚ軸（位相差フィルムの厚さ方向）方向の屈折率を、それぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとしたとき、ポジＡプレートはｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚの関係を満足し、光軸がｎｘ方向である。ネガＣプレートは、ｎｘ≒ｎｙ＞ｎｚの関係を満足し、光軸はｎｚ方向である。そして、これらを合わせた２軸性位相差板は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚとなっている。なお、２軸性位相差板とは、光軸を２本有する位相差板のことである。また、光軸とは、異方性媒質において、複屈折が０となる進行方向のことである。位相差板１２６により、光学的クロストークの発生の原因となる斜め方向の光が遮断される。
【００４３】
なお、光源側基板１２１の表面とは異なり、表示側基板１２２の表面には位相差板を設けないことが好ましい。表示側基板１２２と表示側偏光板１２８との間に位相差板を設けても、光源側基板１２１と光源側偏光板１２７との間に設けられた位相差板１２６によりすでに斜め方向の光が遮断されているので、それ以上光学的クロストークの発生の抑制効果が望めない上、色変換基板１３０と液晶層１２３との間のギャップが大きくなるので、表示性能が低下する虞があるためである。
【００４４】
光源側偏光板１２７と、表示側偏光板１２８とは、互いに変更方向が直角となるように（クロスニコルに）配置されている。
【００４５】
光源側偏光板１２７で偏光された光が、位相差板１２６（ポジＡプレート（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ）とネガＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ）を併せた２軸性位相差板（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ））を透過することにより、液晶分子の位相差の視野角への依存や、クロスニコル状態での偏光板の偏光軸直交性の視野角依存が補償され、斜め方向の光が遮断される。
【００４６】
なお、このカラー液晶表示装置１００では、液晶パネル１２０を通過した光はさらに色変換基板１３０を通過し、後述の蛍光体層１３２において青色光が赤色、緑色にそれぞれ変換されることにより、カラーフィルタを設けることなくＲＧＢカラー表示を行うことができる。
【００４７】
色変換基板１３０は、図３に示すように、基板本体１３１上に蛍光体層１３２が形成されている。蛍光体層１３２は、赤色蛍光体膜１３２Ｒ、緑色蛍光体膜１３２Ｇ、及び光透過膜１３３を含んでいる。
【００４８】
基板本体１３１は、例えばガラスや透明樹脂等の透明材料で形成されている。基板本体１３１は、例えば厚さが０．０３〜１．０ｍｍ程度である。
【００４９】
赤色蛍光体膜１３２Ｒ及び緑色蛍光体膜１３２Ｇは、それぞれ、赤色画素に対応する領域及び緑色画素に対応する領域に設けられている。赤色蛍光体膜１３２Ｒは、青色光を赤色光に変換する有機蛍光体やナノ蛍光体等からなる蛍光体材料がバインダー樹脂に分散されたり雇用状態となるように添加されたりした構成のものである。また、緑色蛍光体膜１３２Ｇは、青色光を緑色光に変換する有機蛍光体やナノ蛍光体等からなる蛍光体材料がバインダー樹脂に分散されたり雇用状態となるように添加されたりした構成のものである。各蛍光体膜１３２Ｒ、１３２Ｇのバインダー樹脂は、例えば、アクリル樹脂や紫外線硬化性樹脂の樹脂である。赤色、緑色蛍光体膜１３２Ｒ、１３２Ｇは、例えば厚さが５〜２０μｍである。蛍光体材料の添加濃度は、蛍光体層１３２の膜厚や励起光の吸収率等を考慮して決定される。
【００５０】
光透過膜１３３は、青色画素領域に対応するように設けられ、光源ユニット１１０からの青色光ＰＢを表示側に透過するバインダー樹脂で構成されている。光透過膜１３３は少なくとも光源からの光ＰＢの波長の色を変化させることなく外部に光ＱＢを出射可能であればよい。光透過膜１３３は、例えば厚さが５〜２０μｍである。光透過膜１３３には、入射された光ＰＢを拡散させるために、バインダー樹脂にフィラーやＴｉＯ２等のミー散乱する材料が分散されていてもよい。フィラーは、バインダー樹脂よりも高い屈折率を有するか、或いは、低い屈折率を有する。
【００５１】
赤色蛍光体膜１３２Ｒ、緑色蛍光体膜１３２Ｇ及び光透過膜１３３のそれぞれは、光入射から光出射側にいくに従って厚さ方向の断面積が大きくなるテーパー形状であることが好ましい。なお、赤色蛍光体膜１３２Ｒ、緑色蛍光体膜１３２Ｇ及び光透過膜１３３の断面形状は、図３のような台形形状以外の形状であっても構わない。
【００５２】
赤色蛍光体膜１３２Ｒ、緑色蛍光体膜１３２Ｇ、及び光透過膜１３３は、それぞれ、隔壁１３４で区画されている。そして、隔壁１３４の表面には、光反射膜１３５が設けられている。
【００５３】
隔壁１３４は、例えば、遮光性を有する感光性樹脂、具体的には、顔料やカーボンをアクリル樹脂やポリイミド樹脂などのベース樹脂に分散させたネガ型の感光性樹脂等で構成されていることが好ましい。これにより、光源側から隔壁１３４に入射された光は隔壁１３４で吸収されるので、隔壁１３４の表面の光反射膜１３５に不要な光が当たるのが抑制され、表示品位が向上する。
【００５４】
光反射膜１３５は、可視光範囲で高反射性を示す材料、例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｌ合金、Ａｇ合金等で形成され、例えば厚さが１００〜５００ｎｍである。光反射膜１３５は、例えばスパッタリング法や蒸着等を用いて形成することができる。平坦化膜１３８の隔壁部分の表面に光反射膜１３５が設けられていることにより、各蛍光体膜１３２Ｒ，Ｇや光透過膜１３３を通る光を反射させて光出射側に出射することにより、光取り出し効率を高めることができる。
【００５５】
蛍光体層１３２の赤色蛍光体膜１３２Ｒ、緑色蛍光体膜１３２Ｇ及び光透過膜１３３の光入射側の表面は、低屈折率膜１３６で覆われている。また、蛍光体層１３２の赤色、緑色蛍光体膜１３２Ｒ，１３２Ｇ及び光透過膜１３３の光出射側の表面は、低屈折率膜１３７で覆われている。低屈折率膜１３６，１３７は、例えば、アクリルやウレタンアクリレート、フッ素系樹脂等で形成されている。低屈折率膜１３６，１３７は、蛍光体層１３２よりも屈折率が低く、例えば、屈折率が１．２〜１．４である。特に、フッ素系樹脂で低屈折率膜１３６，１３７を構成する場合、屈折率は１．３程度となる。また、低屈折率膜１３６，１３７に例えば球状の中空シリカを分散させることにより、樹脂の屈折率を小さくすることができる。低屈折率膜１３６，１３７は、例えば、厚さが１〜５μｍ程度である。
【００５６】
また、低屈折率膜１３６表面をさらに覆うと共に色変換基板１３０の表面を平坦化するように平坦化膜１３８が設けられている。平坦化膜１３８は、例えば、アクリルやウレタンアクリレート等の樹脂で形成されている。平坦化膜１３８は、例えば、厚さが１〜５０μｍ程度である。
【００５７】
なお、低屈折率膜１３６と平坦化膜１３８とは、同一の材料で形成されていてもよい。この場合、低屈折率膜１３６と平坦化膜１３８とが一体に形成されていてもよい。
【００５８】
また、隔壁１３４が平坦化膜１３８と同一の透明材料で構成されていてもよい。この場合、平坦化膜１３８の材料が、赤色蛍光体膜１３２Ｒ、緑色蛍光体膜１３２Ｇ及び光透過膜１３３の間の領域に充填されることにより隔壁１３４が平坦化膜１３８と一体に形成されてもよい。
【００５９】
液晶パネル１２０と色変換基板１３０とは、例えば、接着剤等で貼り合わされている。
【００６０】
上記構成のカラー液晶表示装置は、液晶パネルの光源側偏光板と光源側基板の間に位相差板を設けることを除いて、従来のカラー液晶表示装置と同様の製造方法により作製することができる。
【００６１】
（カラー液晶表示装置１００の動作）
以上の構成のカラー液晶表示装置１００においては、光源ユニット１１０から出射された青色光が液晶パネル１２０において、各画素に対応するＴＦＴによって画素毎に透過率の調整がなされる。そして、液晶パネル１２０から色変換基板１３０を通過した光は、色変換基板１３０において任意の色の波長の蛍光に変換されることにより、全体として所望の画像が表示される。
【００６２】
（本実施形態の効果）
光源側偏光板１２７と光源側基板１２１との間に位相差板が設けられていない場合には、光源側偏光板１２７を透過した光は、液晶層１２３の位相差を補償することができず、特定の色の画素を発光させようとすると、隣接する画素の色の光もが表示側に出射されてしまい、色再現性が低下する。また、赤色、緑色、及び青色のいずれも発光させず、黒色表示を行う場合には、斜め方向に入射された光は液晶層１２３で遮断されずに抜け光となり、光の漏れが生じてコントラストが低下する原因となる。しかしながら、本実施形態では、光源側偏光板１２７と光源側基板１２１との間に位相差板１２６が設けられているので、位相差板１２６に斜め方向に入射された光は液晶層１２３で遮断される。従って、斜め方向の光が抜け光となることなく、特定の色表示時には色再現性の低下が抑制される。また、黒色表示時には、光の漏れが抑制され高コントラストの黒色表示を行うことができる。
【００６３】
（変形例１）
上記の実施形態では、液晶パネル１２０の光源側基板１２１がアレイ基板、及び表示側基板１２２が対向基板であるとして説明したが、図４に変形例１として示すように、表示側基板１２２がアレイ基板、及び光源側基板１２１が対向基板であってもよい。この場合、表示側基板１２２となるアレイ基板の厚さは、画素の短辺の長さの２倍以下であることが好ましい。これにより、色変換基板１３０と表示側偏光板１２８とのギャップが大きくなるのが抑制され、光学的クロストークの発生が抑制される。
【００６４】
変形例１の構成によれば、位相差板により位相差が補償された光が、ＴＦＴ基板の金属層等で散乱されることなく、そのまま液晶層に入射されることとなる。そのため、液晶層１２５に入射する光が所望の偏光以外の光をほとんど含まないこととなり、光学的クロストークの発生がより高性能に抑制され、さらに優れた色再現性が得られると共に、さらに優れたコントラストでの表示を行うことができる。
【００６５】
（変形例２）
本実施形態では、表示側基板１２２の表示側の表面に表示側偏光板１２８が設けられているとして説明したが、表示側偏光板として、インセル偏光層３２８が設けられることにより、液晶層１２３の表示側に偏光機能を持たせていてもよい。この場合、図５に変形例２として示すように、表示側基板１２２を色変換基板１３０の基板本体１３１と兼用し、基板本体１３１（１２２）上に、低屈折率膜１３７、蛍光体層１３２、光反射膜１３５、隔壁１３４及び低屈折率膜１３６、並びに平坦化膜１３８が順に積層され、続いて、平坦化膜１３８上に、インセル偏光層３２８が設けられ、さらに、インセル偏光層３２８上に透明絶縁膜３２９、対向電極（不図示）及び配向膜１２５が積層されている。
【００６６】
インセル偏光層３２８は、例えば、アルミニウムなどの導電材料で形成されたワイヤーグリッドや１種類以上の２色性染料（例えば、ＯＰＴＩＶＡ社製、商品名：ＬＣポラライザーＴＣＦ）等で形成される。
【００６７】
変形例２の構成によれば、色変換基板１３０の基板本体１３１を表示側基板１２２と兼用し、表示側偏光板１２８の代わりにインセル偏光層３２８を設けることにより、表示パネルを構成する基板の枚数を一枚減らすことができるので、製造プロセスが簡単になり、製造コストが抑制され、さらに、パネルが薄型化される。また、色変換基板１３０と液晶層１２３との間に表示側基板１２２を設けないので、色変換基板１３０と液晶層１２３との間のギャップを小さく抑えることができ、さらに優れた光学的クロストークの発生の抑制効果が得られる。
【００６８】
（変形例３）
本実施形態のカラー液晶表示装置１００は、色変換基板１３０において、図６に変形例３として示すように、光反射膜１３５の表面部分に透明樹脂４３５を備えていてもよい。透明樹脂４３５は、平面視では、各蛍光体膜１３２Ｒ、１３２Ｇや光透過膜１３３のそれぞれを囲うように枠状に設けられている。つまり、透明樹脂４３５は、隔壁１３４で区画された領域の周縁部に、枠状に設けられている。透明樹脂４３５は、表示側にいくに従って枠幅が拡がっており、断面が、例えば台形形状となっている。透明樹脂４３５は、その屈折率が各蛍光体膜１３２Ｒ、１３２Ｇや光透過膜１３３と同じかそれよりも大きいことが好ましく、例えば、ポジ型感光性のアクリル系透明樹脂等で形成されている。
【００６９】
変形例３の構成によれば、赤色蛍光体膜１３２Ｒ，緑色蛍光体膜１３２Ｇのそれぞれで青色光ＰＢが励起されて指向性を有しない赤色光ＱＲ、緑色光ＱＧとなったとき、側方に進行した赤色光ＱＲ、緑色光ＱＧは、透明樹脂４３５を透過して光反射膜１３５に到達する。光反射膜１３５に到達した赤色光ＱＲ、緑色光ＱＧのそれぞれは、光表示側に向かって反射されるので、視聴者側に向かって出射されることとなり、優れた光の利用効率が得られる。
【００７０】
また、変形例３の構成によれば、隔壁１３４で区画された領域の周縁部に枠状に透明樹脂４３５が設けられていることにより、各蛍光体膜１３２Ｒ、１３２Ｇや光透過膜１３３を設ける領域が小さくなり、それらの材料コストを削減することができる。
【００７１】
（変形例４）
図７は、変形例４に係るカラー液晶表示装置１００を示す。このカラー液晶表示装置１００は、液晶パネル１２０の表示側表面（つまり、表示側偏光板１２８の表面）に、各画素に対応するように集光部材５２９が設けられている。集光部材５２９は、例えば、レンチキュラーレンズ等のマイクロレンズを複数有するマイクロレンズアレイ等により形成される。カラー液晶表示装置１００において集光部材５２９以外の構成は本実施形態と同一である。
【００７２】
変形例４の構成によれば、各画素に対応して集光部材５２９が設けられていることにより、入射光ＰＢを各画素の中心に集光できるため、クロストークの発生が抑制され、色再現性の向上、コントラストの向上が可能となる。
【００７３】
（変形例５、６）
上記の実施形態では、蛍光体層によりＲＧＢ各色の表示を行っているのでカラーフィルタ層を有しないとして説明したが、本発明は、カラーフィルタ層を備えた構成を排除するものではない。例えば、図８に示すように、蛍光体層１３２の光出射側、具体的には、蛍光体層１３２と低屈折率膜１３７との間にカラーフィルタ層６３２が形成されていてもよい。カラーフィルタ層６３２は、赤色画素に対応する領域に赤色カラーフィルタ６３２Ｒが、緑色画素に対応する領域に緑色カラーフィルタ６３２Ｇが、及び青色画素に対応する領域に青色カラーフィルタ６３２Ｂが設けられている。また、カラーフィルタ層６３２のうち、各蛍光体膜を区画する隔壁１３４に対応する領域には、ブラックマトリクス６３３が設けられている。カラーフィルタ層６３２は、例えば厚さが０．５〜２．０μｍである。
【００７４】
色変換基板１３０が蛍光体層１３２に加えてカラーフィルタ層６３２を有することにより、赤色画素及び緑色画素においては、光出射側から各蛍光体膜１３２Ｒ，１３２Ｇに外光が進入するのを遮断することができる。そのため、外光による不要な蛍光の励起が抑制され、赤色及び緑色の輝度を高めることにより優れた表示品位を得ることができる。また、青色画素においては、光出射側から光透過膜１３３に外光が進入するのを遮断することができる。そのため、外光が光透過膜１３３で拡散されたり光反射膜１３５で反射されたりするのが抑制され、青色の輝度を高めることにより優れた表示品位を得ることができる。
【００７５】
色変換基板１３０にカラーフィルタ層６３２を設ける他、図９に変形例６として示すように、表示側基板１２２の表面に、隔壁１３４が設けられた領域に対応して、ブラックマトリクスからなる遮光膜７２５が設けられていてもよい。
【００７６】
（変形例７）
本実施形態では、色変換基板１３０において、赤色蛍光体膜１３２Ｒ、緑色蛍光体膜１３２Ｇ及び光透過膜１３３の光入射側の表面は低屈折率膜１３６で覆われ、さらに、低屈折率膜１３６表面が平坦化膜１３８で覆われているとしたが、低屈折率膜１３６及び／又は平坦化膜１３８は必須の構成ではなく省略可能である。低屈折率膜１３６及び平坦化膜１３８の構成を省略する場合、図１０に変形例７として示すように、色変換基板１３０と液晶表示パネル１２０は、一定の厚さの隙間により形成された空気層８４０を介して重ね合わされるように設けられていることが好ましく、これにより、蛍光体層１３２の光入射側が蛍光体層１３２よりも低屈折率となる。空気層８４０の厚さは、画素の短辺の長さの２倍以下であることが好ましい。
【００７７】
（変形例８）
上記の実施形態では、ＬＥＤ光源１１２は、青色の波長域の光を出射する光源であるとして説明したが、特にこれに限定されない。例えば、光源ユニット１１０が紫外光域の波長の光を出射するものであってもよい。この場合、変形例８として図１１に示すように、蛍光体層１３２のうち青色画素に対応する領域には、光透過膜１３３ではなく、青色蛍光体膜１３２Ｂが設けられている。
【００７８】
変形例８のように、赤色、緑色、及び青色の全ての色を蛍光体による励起光で構成することにより、全ての色の領域において光の配向分布が一致し、視野角に変化による色シフトを低減することができる。
【００７９】
（変形例９，１０）
本実施形態では、光源ユニット１１０が、導光板１１１の端面から導光板１１１の内部に光が進入するように導光板１１１の側方にＬＥＤ光源１１２が設けられたエッジライト方式のバックライトであるとして説明したが、特にこれに限定されない。例えば、図１２に変形例９として示すように、並行して配置した複数のＬＥＤ光源９１２及び拡散シート９１３を重ねることにより、直下型方式のバックライトとしてもよい。また、図１３に変形例１０として示すように、有機ＥＬ発光体や無機ＥＬ発光体を面発光体１０１２を光源として光源ユニット１１０を構成してもよい。
【００８０】
（その他の変形例）
本実施形態では、赤色蛍光体膜１３２Ｒ、緑色蛍光体膜１３２Ｇ、及び光透過膜１３３を区画する隔壁１３４の表面に光反射膜１３５が設けられているとして説明したが、光反射膜１３５の他、低屈折率材料で構成された膜や光を拡散する機能を有する膜が設けられていてもよい。これらの場合、隔壁１３４が遮光性を有する材料で構成されていることは必須となる。
【００８１】
本実施形態では、蛍光体層１３２の赤色画素に対応する領域に赤色蛍光体膜１３２Ｒが、緑色画素に対応する領域に緑色蛍光体膜１３２Ｇが、及び、青色画素に対応する領域に光透過膜１３３が設けられ、これにより、カラーフィルタを設けることなくＲＧＢカラー表示を行うとして説明したが、その他の構成の場合であっても、本発明を適用可能である。例えば、ＲＧＢのうちの一部の色だけが蛍光体層による色表示を行っていてもよい。具体的には、例えば光源ユニット１１０が白色光源を備えている場合、蛍光体層１３２の赤色画素に対応する領域に赤色蛍光体膜１３２Ｒが設けられることにより赤色表示を行い、緑色画素及び青色画素に対応する領域に、蛍光体層１３２とは別途、緑色及び青色のカラーフィルタが設けられることにより、緑色、青色表示を行っていてもよい。
【００８２】
上記の実施形態では、カラー液晶表示装置の表示領域に青色画素、赤色画素、及び緑色画素が所定のレイアウトで配列されているとしたが、特にこれに限られず、例えば、表示領域に青色画素、赤色画素、緑色画素及び黄色画素が所定のレイアウトで配列されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、蛍光体層による色変換を行ってカラー表示を行う液晶表示装置について有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１００      カラー液晶表示装置
１１０      光源ユニット
１２０      液晶パネル
１２１      光源側基板
１２２      表示側基板
１２３      液晶層
１２６      位相差板
１２７      光源側偏光板
１３０      色変換基板
１３２      蛍光体層
１３２Ｇ    緑色蛍光体膜
１３２Ｒ    赤色蛍光体膜
１３３      光透過膜
１３６，１３７    低屈折率膜
４８０      空気層
６３２      カラーフィルタ層
【図１】
2013235141.tif 000003
【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】
2013235141.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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