(57)【要約】【課題】色味の変化が生じにくい液晶調光素子を提供する。【解決手段】液晶調光素子１は、光源４２と、光源４２から射出された光を変調する液晶層１５と、液晶層１５で変調された光を励起光として吸収し、光源４２から射出された光の波長域とは異なる波長域の光を生じる波長変換層２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂと、を備えている。液晶層１５と波長変換層２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂとの間には、少なくとも１層以上の中間層（例えば波長選択透過反射層２６）が配置され、波長変換層２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂと前記中間層との間または２つの前記中間層の間に接着層２５が設けられ、接着層２５は、波長変換層２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂに入射する励起光のうち波長変換層２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂで吸収される光を透過し波長変換層２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂで吸収されない光を吸収する波長カットフィルターとして機能する。【選択図】図１
2013114032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光を変調する液晶層と、
前記液晶層で変調された光を励起光として吸収し、前記光源から射出された光の波長域とは異なる波長域の光を生じる波長変換層と、を備え、
前記液晶層と前記波長変換層との間には、少なくとも１層以上の中間層が配置され、
前記波長変換層と前記中間層との間または２つの前記中間層の間に接着層が設けられ、
前記接着層は、前記波長変換層に入射する励起光のうち前記波長変換層で吸収される光を透過し前記波長変換層で吸収されない光を吸収する波長カットフィルターとして機能する液晶調光素子。
【請求項２】
前記接着層は、前記波長変換層の吸収スペクトルのピーク波長よりも長波長の光を吸収する請求項１に記載の液晶調光素子。
【請求項３】
前記接着層の吸収スペクトルのピーク波長は、前記励起光のスペクトルのピーク波長よりも長波長である請求項２に記載の液晶調光素子。
【請求項４】
前記励起光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上４１０ｎｍ未満の範囲に存在する近紫外光もしくは紫色光、またはピーク波長が４１０以上５００ｎｍ以下の範囲に存在する青色光であり、前記接着層は、４９０ｎｍ以上の波長の光を吸収する請求項３に記載の液晶調光素子。
【請求項５】
前記接着層の吸収スペクトルは、ピーク波長を中心とした対称な形状、または、短波長側が長波長側に比べて裾の短い形状を有している請求項４に記載の液晶調光素子。
【請求項６】
前記接着層の吸収スペクトルの半値幅は、２０ｎｍよりも大きい請求項５に記載の液晶調光素子。
【請求項７】
前記接着層は、所定の波長よりも大きい波長の可視光を概ね全て吸収するショートパスフィルターとして機能する請求項６に記載の液晶調光素子。
【請求項８】
前記波長変換層と前記液晶層との間には、前記励起光を透過し前記波長変換層から放射された光を反射する波長選択透過反射層が設けられている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液晶調光素子。
【請求項９】
前記波長選択透過反射層は、前記波長変換層と前記接着層との間に設けられている請求項８に記載の液晶調光素子。
【請求項１０】
前記波長選択透過反射層は、前記液晶層と前記接着層との間に設けられている請求項８に記載の液晶調光素子。
【請求項１１】
前記接着層は、前記波長選択透過反射層と前記波長変換層とを接着する接着層である請求項１０に記載の液晶調光素子。
【請求項１２】
前記波長変換層は、隔壁によって区画された領域に配置され、
前記接着層は、前記波長変換層と前記隔壁とを覆って配置され、前記波長変換層と前記隔壁との間の段差によって形成される凹凸を平坦化している請求項１１に記載の液晶調光素子。
【請求項１３】
前記波長変換層は、隔壁によって区画された領域に配置され、
前記接着層は、前記波長変換層を覆って配置され、前記波長変換層と前記隔壁との間の段差によって形成される凹凸を平坦化しており、
前記波長選択透過反射層は、前記隔壁と接している請求項１１に記載の液晶調光素子。
【請求項１４】
前記光源は、ＬＥＤである請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の液晶調光素子。
【請求項１５】
前記光源は、ＯＬＥＤである請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の液晶調光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶調光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶調光素子の一形態としては、バックライトとして青色発光ダイオード（ＬＥＤ）や近紫外発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられ、カラーフィルターに相当する部位に蛍光体（波長変換層）が配置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この蛍光体励起色変換方式の液晶調光素子は、バックライトから射出された光を蛍光体で波長変換し、所望の色（ＲＧＢなど）を表示する。この液晶調光素子は、カラーフィルター方式のものと比較して、光の吸収による損失がなく、蛍光体によって波長変換するため、光利用効率が高いという特長がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−６６４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
蛍光体励起色変換方式の液晶調光素子では、バックライトから射出された光のうち蛍光体で波長変換されない光はそのまま蛍光体を透過して外部に射出される。波長変換されない光の割合は波長変換される光の割合に比べて少ないが、波長変換される光は蛍光となって全方位に拡散するため、波長変換されずに外部に射出される光が波長変換されて外部に射出される光に比べて相対的に強く感じられ、色味の変化が生じるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、色味の変化が生じにくい液晶調光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液晶調光素子は、光源と、前記光源から射出された光を変調する液晶層と、前記液晶層で変調された光を励起光として吸収し、前記光源から射出された光の波長域とは異なる波長域の光を生じる波長変換層と、を備え、前記液晶層と前記波長変換層との間には、少なくとも１層以上の中間層が配置され、前記波長変換層と前記中間層との間または２つの前記中間層の間に接着層が設けられ、前記接着層は、前記波長変換層に入射する励起光のうち前記波長変換層で吸収される光を透過し前記波長変換層で吸収されない光を吸収する波長カットフィルターとして機能する。
【０００７】
前記接着層は、前記波長変換層の吸収スペクトルのピーク波長よりも長波長の光を吸収してもよい。
【０００８】
前記接着層の吸収スペクトルのピーク波長は、前記励起光のスペクトルのピーク波長よりも長波長であってもよい。
【０００９】
前記励起光は、ピーク波長が３５０ｎｍ以上４１０ｎｍ未満の範囲に存在する近紫外光もしくは紫色光、またはピーク波長が４１０以上５００ｎｍ以下の範囲に存在する青色光であり、前記接着層は、４９０ｎｍ以上の波長の光を吸収してもよい。
【００１０】
前記接着層の吸収スペクトルは、ピーク波長を中心とした対称な形状、または、短波長側が長波長側に比べて裾の短い形状を有していてもよい。
【００１１】
前記接着層の吸収スペクトルの半値幅は、２０ｎｍよりも大きくてもよい。
【００１２】
前記接着層は、所定の波長よりも大きい波長の可視光を概ね全て吸収するショートパスフィルターとして機能してもよい。
【００１３】
前記波長変換層と前記液晶層との間には、前記励起光を透過し前記波長変換層から放射された光を反射する波長選択透過反射層が設けられていてもよい。
【００１４】
前記波長選択透過反射層は、前記波長変換層と前記接着層との間に設けられていてもよい。
【００１５】
前記波長選択透過反射層は、前記液晶層と前記接着層との間に設けられていてもよい。
【００１６】
前記接着層は、前記波長選択透過反射層と前記波長変換層とを接着する接着層であってもよい。
【００１７】
前記波長変換層は、隔壁によって区画された領域に配置され、前記接着層は、前記波長変換層と前記隔壁とを覆って配置され、前記波長変換層と前記隔壁との間の段差によって形成される凹凸を平坦化していてもよい。
【００１８】
前記波長変換層は、隔壁によって区画された領域に配置され、前記接着層は、前記波長変換層を覆って配置され、前記波長変換層と前記隔壁との間の段差によって形成される凹凸を平坦化しており、前記波長選択透過反射層は、前記隔壁と接してもよい。
【００１９】
前記光源は、ＬＥＤであってもよい。
【００２０】
前記光源は、ＯＬＥＤであってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、色味の変化が生じにくい液晶調光素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態の液晶調光素子の断面図である。
【図２】接着層に含まれる色素の吸収スペクトルの一例を示す図である。
【図３】接着層を透過した後の励起光のスペクトルの一例を、緑色波長変換層から放射される蛍光のスペクトルとともに示す図である。
【図４】緑色カラーフィルターの透過スペクトルの一例を示す図である。
【図５】緑色カラーフィルターを透過した後の蛍光のスペクトルの一例を示す図である。
【図６】接着層の内部に色素を含有させた場合と含有させない場合の色味の変化を示す図である。
【図７】第２実施形態の液晶調光素子の断面図である。
【図８】第３実施形態の液晶調光素子の断面図である。
【図９】液晶調光素子の製造方法の一例を示す図である。
【図１０】液晶調光素子の製造方法の一例を示す図である。
【図１１】液晶調光素子の製造方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の液晶調光素子１の断面図である。
【００２４】
液晶調光素子１は、バックライト４０と、バックライト４０から射出された光を用いてフルカラー表示を行う表示体３０と、を備えている。表示体３０は、蛍光体基板２０と、蛍光体基板２０と貼り合わされた液晶素子１０と、を備えている。
【００２５】
本実施形態の液晶調光素子１では、赤色、緑色、青色の表示をそれぞれ行う３つのドットにより画像を構成する最小単位である１つの画素が構成されている。以下の説明では、赤色の表示を行うドットを赤色画素ＰＲ、緑色の表示を行うドットを緑色画素ＰＧ、青色の表示を行うドットを青色画素ＰＢ、と称する。
【００２６】
本実施形態の液晶調光素子１では、バックライト４０からピーク波長が３５０ｎｍ以上４１０ｎｍ未満の範囲に存在する近紫外光もしくは紫色光、またはピーク波長が４１０以上５００ｎｍ以下の範囲に存在する青色光が射出され、蛍光体基板２０にこの光が励起光として入射され、赤色画素ＰＲでは赤色の蛍光、緑色画素ＰＧでは緑色の蛍光、青色画素ＰＢでは青色の蛍光が生じ、これら各色光によってフルカラー表示が行われる。
【００２７】
蛍光体基板２０は、ガラス等の透明基板を基板本体２１として備えている。基板本体２１上には、赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧおよび青色画素ＰＢを区画する隔壁２２が形成されている。隔壁２２に区画された領域には、カラーフィルターと波長変換層とが形成されている。すなわち、赤色画素ＰＲには、基板本体２１側から赤色カラーフィルター２３Ｒと赤色蛍光体からなる赤色波長変換層２４Ｒとが順に形成されている。緑色画素ＰＧには、基板本体２１側から緑色カラーフィルター２３Ｇと緑色蛍光体からなる緑色波長変換層２４Ｇとが順に形成されている。青色画素ＰＢには、基板本体２１側から青色カラーフィルター２３Ｂと青色蛍光体からなる青色波長変換層２４Ｂとが順に形成されている。
【００２８】
本発明で用いられる蛍光体としては、無機蛍光体と有機蛍光体の双方が利用可能である。無機蛍光体としては、例えば、酸化物蛍光体、硫化物蛍光体、サイアロン蛍光体などを用いることができる。具体的には、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋，ＺｎＳ，ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕなどが挙げられる。また、有機蛍光体としては、ピオラントロン系、イソピオラントロン系、ペリレン系、チオキサンテン系、クマリン系、アントラキノン系、ベンゾピラン系、ナフタルイミド系またはナフタル酸系、ベンゾピテリジン系、ピラジン系、シアノピラジン系、スチルベン系、ジアミノジフェニル系、イミダゾール系、イミダゾロン系、トリアゾール系、チアゾール系、オキサゾール系、カルボスチリル系、ピラゾリン系、ジヒドロピリジン系、ビススチリル系、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、イソインドリノン系、チオインジゴ系、ペリレン系、ジオキサジン系等が挙げられる。例えば、可視光を吸収し長波長光に変換する蛍光体としては、特開昭６２−２０９１７２、特開昭６２−１４８５７１、特開平４−１３１０２３、特開平６−４０８１７、特開平６−４１５２４号公報等に記載されている構造の化合物などが、また、紫外線を吸収し長波長光に変換する蛍光体としては、特開平３−１９８７２１、特開平３−７２８１８、特開平４−１４１０２５、特開平６−４６６８４、特開平６−４６６８５号公報等に記載されている構造の化合物などが挙げられる。より具体的には、ＢＡＳＦ社のルモゲン（ペリレン系）、クマリン（クマリン系）、ローダミンＢ等のローダミン（キサンテン系）、アクリジン（キサンテン系）、ルミノール（アントラキノン系）、スミプラスト（アントラキノン系）等の商品名で知られる蛍光体が挙げられ、蛍光の量子効率の高いペリレン系やクマリン系が好適である。また、発光色で分類すると、青色発光に関しては、クマリン２、クマリン３３９、クマリン４６６、クマリン４７、クマリン１０２等のクマリン系、ジスチリルベンゼン等のジスチリルアリーレン系、アクリドン系、９，１０−ジフェニルアントラセン等のアントラセン系、ペリレン、ピレン等の縮合芳香族環、ナフタル酸イミド系、キノロン系、オキサゾール系、緑色発光については、キナクリドン系、ジフェニルテトラセン等のナフタセン系、クマリン６、クマリン５２２、クマリン１５３等のクマリン系、フルオレセイン系、フラビン系、ピラゾリン系、ナフタル酸イミド系、ピロロメテン系、赤色発光に対しては、ナイルレッド等のフェノキサゾン系、ＤＣＭ、ローダミンＢ等のローダミン系、ルモゲンＦレッド等のペリレン顔料、シアニン色素、ピロロメテン系等が挙げられる。これら蛍光色素は、単一でも複数混ぜ合わせた構成でも良い。
【００２９】
以上の蛍光体は、濃度消光を起こさない場合には、そのままで波長変換層とすることが可能であるが、一般に濃度消光を示すことが多く、１０重量％以下、好ましくは、１重量％以下に希釈された状態で使うことが好ましい。従って、このような色素を波長変換層として用いるためには、何らかのバインダが必要とされる。
【００３０】
バインダ樹脂材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリサルホン等の樹脂を用いることができる。分散は、トリクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、ＴＨＦ、ジクロロメタン、トルエン、キシレン等の適当な溶媒に、透明樹脂及び蛍光色素を、蛍光色素が樹脂に対して０．１〜１０重量％となる濃度で溶解させた後、スピンコートやディップコート法により基板上に０．１〜１０μｍの厚みで塗布する。塗布後、必要に応じ、加熱等の手段により硬化させる。また、透明性のある光硬化性樹脂やクリアレジスト（例えば、新日鉄化学（株）製；Ｖ−２５９ＰＡ）等も光透過性媒体として使用でき、適当な溶媒を用いて透明樹脂の場合と同様にして色素を分散させ、スピンコートやディップコート法により塗布する。塗布後、紫外線光等により硬化させる。
【００３１】
尚、本発明に用いられる蛍光色素、及び、バインダ材料、及び、それを溶かす溶剤や形成法は上記に限定されるわけではない。
【００３２】
赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂと隔壁２２とを覆って接着層２５が形成されている。接着層２５は、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂと隔壁２２との間の段差によって形成される基板本体２１上の凹凸を平坦化している。接着層２５上には、バックライト４０から射出された励起光を透過し、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された赤色蛍光、緑色蛍光および青色蛍光を反射する波長選択透過反射層２６が設けられていてもよい。波長選択透過反射層２６は、接着層２５によって赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂと接着されている。
【００３３】
接着層２５は、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂに入射する励起光のうち赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収される光を透過し赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収されない光を吸収する波長カットフィルターとして機能する。例えば、接着層２５は、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂに入射する励起光のうち赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収される光を透過する透明樹脂と、励起光のうち赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収されない光を吸収する色素と、を含んで構成されている。
【００３４】
色素としては、例えば、フルオレセイン（吸収ピーク波長：４９５ｎｍ）、ＢＯＤＩＰＹ  ＦＬ（吸収ピーク波長：５０３ｎｍ）、ローダミン１２３（吸収ピーク波長：５０５ｎｍ）、ローダミンＢ（吸収ピーク波長：５５５ｎｍ）、テトラメチローダミン（吸収ピーク波長：５５２ｎｍ）、Ｒ−フィコエリスリ（吸収ピーク波長：５６５ｎｍ）、エチジウムホモダイマー１（吸収ピーク波長：５２８ｎｍ）、プロピジウムローダイド（吸収ピーク波長：５３８ｎｍ）、７−Ａｍｉｎｏａｃｔｉｎｏｍｙｃｉｎ  Ｄ（７−ＡＡＤ）（吸収ピーク波長：５４６ｎｍ）、ＢＯＤＩＰＹＴＭＴＭＲ（吸収ピーク波長：５４２ｎｍ）、ＡｓＲｅｄ２（吸収ピーク波長：５７８ｎｍ）などを用いることができる。
【００３５】
接着層２５の厚みは、可能な範囲で薄くすることが好ましい。例えば、隔壁２２と波長選択透過反射層２６とを接触させ、接着層２５の厚みを、隔壁２２と赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂとの間の段差の高さと等しくすることが好ましい。こうすることにより、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された光（蛍光）が接着層２５によって吸収されることを抑制することができる。
【００３６】
すなわち、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された蛍光は、全方位に等方的に拡散し、液晶素子１０側に向かう光は波長選択透過反射層２６で反射されて蛍光体基板２０の外部に射出される。しかし、その過程で蛍光は接着層２５の内部を２度通過するため、接着層２５の吸収スペクトルと蛍光のスペクトルとが大きく重なっていると、接着層２５による蛍光の吸収が多くなり、暗い表示となってしまう。接着層２５の厚みを薄くすれば、接着層２５による蛍光の吸収も少なくなる。
【００３７】
液晶素子１０は、第１基板１１と、第２基板１２と、第１基板１１と第２基板１２との間に挟持された液晶層１５と、第１基板１１の液晶層１５とは反対側の面に配置された第１偏光層１８と、第２基板１２の液晶層１５とは反対側の面に配置された第２偏光層１９と、を備えている。
【００３８】
第１基板１１と第２基板１２は、バックライト４０から射出された励起光を透過するガラス等の透明基板を基板本体として備えている。第１基板１１には、ＴＦＴなどの画素スイッチング素子（図示略）が赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧおよび青色画素ＰＢのそれぞれに対応して形成されており、バックライト４０から射出された励起光の偏光状態が赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧおよび青色画素ＰＢにおいて独立に制御可能となっている。液晶素子１０は、バックライト４０から射出された励起光の偏光状態を赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧおよび青色画素ＰＢにおいて独立に制御することにより、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂに入射する励起光の光量を独立に制御可能となっている。
【００３９】
バックライト４０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）またはＣＣＦＬ（冷陰極管）等からなる光源４２と、光源４２から射出された光の内部反射を利用して液晶素子１０に向けて射出させる導光板４１と、を備えている。バックライト４０は、光源４２が導光板４１の端面に配置されたエッジライト型でも良く、光源４２が導光板４１の直下に配置された直下型でもよい。本実施形態で用いるバックライト４０には、光の射出方向を制御して液晶素子１０の法線方向（液晶層１５の厚み方向）に指向性を持たせたバックライト、いわゆる指向性バックライトを用いることが望ましい。
【００４０】
上記構成の液晶調光素子１では、バックライト４０から射出された励起光は、液晶素子１０に対して概ね垂直に入射し、赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧおよび青色画素ＰＢの各画素毎に偏光状態（すなわち透過光量）が制御される。そして、液晶素子１０を透過して蛍光体基板２０に概ね垂直に入射した励起光は、接着層２５において不要な波長成分が除去された後、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収され、励起光とは異なる波長域の光（蛍光）に変換される。
【００４１】
赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された光（蛍光）は、概ね全方位に等方的に拡散されるが、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された光のうち液晶素子１０側に向かう光は、波長選択透過反射層２６で反射されて基板本体２１側に向かう。そのため、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された光（蛍光）は、概ね全て基板本体２１側に向けて取り出される。
【００４２】
赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された光（蛍光）は、赤色カラーフィルター２３Ｒ、緑色カラーフィルター２３Ｇおよび青色カラーフィルター２３Ｂを透過して色純度が高められる。そして、色純度が高められた赤色光、緑色光および青色光が蛍光体基板２０から外部に射出される。これにより、フルカラー表示が行われる。
【００４３】
上記構成の液晶調光素子１では、液晶素子１０を透過した励起光は、接着層２５において不要な波長成分が除去された後、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収され、励起光とは異なる波長域の光（蛍光）に変換される。そのため、不要な波長成分の光が赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射される光（蛍光）と混合されることにより生じる色味の変化が少なく、色再現性に優れた画像表示が可能となる。
【００４４】
以下、本実施形態の効果について、具体的に説明する。
【００４５】
図２は、接着層２５に含まれる色素の吸収スペクトル（接着層２５の吸収スペクトル）の一例を示す図である。図３は、接着層２５を透過した後の励起光のスペクトルの一例を、緑色波長変換層２４Ｇから放射される光（蛍光）のスペクトルとともに示す図である。図３では、接着層２５に図２に示した吸収スペクトルを示す色素が含まれている場合と含まれていない場合の励起光のスペクトルをそれぞれ示している。
【００４６】
図２に示すように、本実施形態の色素は、５１０ｎｍに吸収スペクトルのピーク波長を有する。本実施形態の色素は、バックライトから射出された励起光のうち緑色の波長領域の光を吸収する。
【００４７】
図３に示すように、本実施形態の励起光は、例えば、４５０ｎｍにピーク波長を有する青色光である。光源としては、例えばＬＥＤが用いられる。ＬＥＤには、一般に格子欠陥が含まれており、ＬＥＤから射出される光には、格子欠陥により生じる長波長領域の光（緑色光）が微弱であるが含まれている。図２の色素はこの長波長領域の光（緑色光）を吸収して、励起光の色純度を高める機能を有する。
【００４８】
すなわち、図１に示した本実施形態の液晶調光素子１では、バックライト４０から射出された光のうち赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで波長変換されない光はそのまま赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂを透過して外部に射出される。そのため、励起光のスペクトルと赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂの吸収スペクトルとの重なりが大きくなるように励起光の吸収スペクトルを設計し、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから極力不要な励起光が漏れないようにしている。
【００４９】
しかしながら、ＬＥＤから射出される励起光のスペクトルは、ＬＥＤに内在する格子欠陥の影響によって長波長側に広がっているため、励起光のスペクトルの長波長側の裾野の部分において、微弱ではあるが、波長変換されない光が存在する。図３に示すように、波長変換されない光の割合は波長変換される光の割合に比べて少ないが、波長変換される光は蛍光となって全方位に拡散するため、蛍光体基板の法線方向から見た場合、波長変換されずに外部に射出される光が波長変換されて外部に射出される光に比べて相対的に強く感じられ、色味の変化が生じる。
【００５０】
そこで、本実施形態では、このような波長変換されない光を、接着層２５の内部に含有された色素によって吸収している。図２に示したように、色素の吸収スペクトルのピーク波長（５１０ｎｍ）は、励起光のピーク波長（４５０ｎｍ）よりも大きく、緑色波長変換層２４Ｇの発光スペクトル（蛍光のスペクトル）のピーク波長（５２０ｎｍ）よりも小さい。色素は、緑色波長変換層２４Ｇの吸収スペクトルのピーク波長よりも長波長の光を吸収する。そのため、励起光と蛍光のスペクトルが重なる波長領域の光を効果的に吸収することができる。励起光と蛍光のスペクトルが重なる部分の波長領域の光は、画像の色味を変化させる原因となるため、このような波長領域の光を色素で吸収すれば、色再現性に優れた画像表示が可能となる。
【００５１】
図４は、緑色カラーフィルター２３Ｇの透過スペクトルの一例を示す図である。図５は、緑色カラーフィルター２３Ｇを透過した後の蛍光のスペクトルの一例を示す図である。図５では、接着層２５に図２に示した吸収スペクトルを示す色素が含まれている場合と含まれていない場合の透過スペクトルをそれぞれ示している。図６は、接着層の内部に上記の色素を含有させた場合と含有させない場合の色味の変化を示す図である。
【００５２】
図４に示すように、本実施形態の緑色カラーフィルター２３Ｇの透過スペクトルは、５２０ｎｍにピーク波長を有する。図３に示した蛍光のスペクトルのピーク波長は５２０ｎｍなので、本実施形態の緑色カラーフィルター２３Ｇは、図３に示した蛍光のスペクトルとよく合致した透過スペクトルを有するものとなっている。
【００５３】
しかしながら、カラーフィルターの透過スペクトルは一般にブロードであるため、緑色波長変換層２４Ｇによって波長変換されない光を十分に吸収することはできない。例えば、図４の例では、緑色カラーフィルター２３Ｇの透過スペクトルは、半値幅が１００ｎｍと広くなっており、励起光と蛍光のスペクトルが重なる４８０ｎｍ~５００ｎｍの波長領域の光を効果的に吸収することができない。
【００５４】
その結果、図５および図６に示すように、色素で不要な波長領域の励起光を吸収しない場合には、不要な励起光の影響で、本来緑色カラーフィルター２３から射出されるべき緑色光のスペクトルのピーク波長（５２０ｎｍ）よりも短波長側（５１０ｎｍ付近）にピーク波長がシフトし、色味の変化が生じる。一方、色素で不要な波長領域の励起光を吸収した場合には、そのような色味の変化が少なくなり、画像表示が可能となっている。
【００５５】
以上のように、本実施形態の液晶調光素子１では、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂと光源４２との間に、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂに入射する励起光のうち赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収される光を透過し赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収されない光を吸収する波長カットフィルター（接着層２５）が設けられている。そのため、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで波長変換されずに外部に射出された励起光によって、画像の色味が変化することを抑制することができ、色再現性に優れた液晶調光素子１が提供される。また、波長カットフィルターの機能は、接着層２５が担っているので、新たに波長カットフィルターの機能を有する光学部材を設置する必要がなく、構成が簡略化される。
【００５６】
［第１実施形態の第１変形例］
図２では、色素の吸収スペクトルを５１０ｎｍ付近にピーク波長を有し、半値幅が５０ｎｍである形状としたが、色素の吸収スペクトルの形状はこれに限定されない。
【００５７】
色素の吸収スペクトルのピーク波長は、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂに入射する励起光のピーク波長よりも大きく、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射される蛍光の発光スペクトルのピーク波長よりも小さいことが好ましい。
【００５８】
励起光のピーク波長は、通常、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂの吸収スペクトルのピーク波長と概ね一致するため、色素の吸収スペクトルのピーク波長が励起光のピーク波長よりも大きければ、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収されるべき励起光の多くが色素によって吸収されてしまうという事態を抑制することができる。また、色素の吸収スペクトルのピーク波長が蛍光の発光スペクトルのピーク波長よりも小さければ、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された蛍光が波長選択透過反射層２６で反射されて蛍光体基板２０の外部に射出される際に、接着層２５を通過する蛍光の多くが接着層２５の内部の色素によって吸収されてしまうという事態を抑制することができる。
【００５９】
よって、色素の吸収スペクトルのピーク波長が、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂに入射する励起光のピーク波長よりも大きく、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射される蛍光の発光スペクトルのピーク波長よりも小さくなっていれば、これらの不具合を抑制しつつ、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから漏れ出る励起光の光量を低減することができる。
【００６０】
色素の吸収スペクトルの半値幅は、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂに入射する励起光のスペクトルと赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射される蛍光のスペクトルとが重なる部分の大きさに基づいて決めることができる。励起光と蛍光のスペクトルが重なる部分が大きければ、色素の吸収スペクトルの半値幅を大きくし、励起光と蛍光のスペクトルが重なる部分が小さければ、色素の吸収スペクトルの半値幅を小さくすることが好ましい。こうすることで、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された蛍光が波長選択透過反射層２６で反射されて蛍光体基板２０の外部に射出される際に、接着層２５を通過する蛍光の多くが接着層２５の内部の色素によって吸収されてしまうという事態を抑制しつつ、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから漏れ出る励起光の光量を低減することができる。
【００６１】
励起光と蛍光のスペクトルが重なる部分の大きさは、例えば、励起光の光源としてＬＥＤを用いた場合には、ＬＥＤの格子欠陥によって生じる励起光のスペクトルの長波長側への広がりによって決まる。ＬＥＤの格子欠陥による励起光のスペクトルの広がりを考慮した場合、色素の吸収スペクトルの半値幅は、２０ｎｍよりも大きいことが好ましい。
【００６２】
［第１実施形態の第２変形例］
図２では、色素の吸収スペクトルを、ピーク波長を中心として概ね対称な形状を備えたものとして示したが、色素の吸収スペクトルの形状はこれに限定されない。色素の吸収スペクトルは、短波長側が長波長側に比べて裾の短い形状を備えていてもよく、これにより、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収されるべき励起光の多くが色素によって吸収されてしまうという事態を抑制しつつ、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから漏れ出る励起光の光量を低減することができる。
【００６３】
［第１実施形態の第３変形例］
図１では、波長カットフィルターとして機能する接着層２５を赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂと波長選択透過反射層２６との間に配置したが、接着層２５の位置はこれに限定されない。例えば、液晶層１５と赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂとの間に、１層以上の中間層が配置され、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂと中間層との間または２つの中間層の間に接着層２５が設けられていればよい。図１では、接着層２５を、中間層である波長選択透過反射層２６と赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂとを接着する接着層としたが、接着層２５は、中間層である波長選択透過反射層２６と、中間層である第２偏光層１９とを接着する接着層、或いは、中間層である第２偏光層１９と、中間層である第２基板１９とを接着する接着層などであってもよい。
【００６４】
［第１実施形態の第４変形例］
図１では、バックライト４０として、ＬＥＤからなる光源４２と導光板４１とを備えたものを例示したが、バックライト４０の構成はこれに限定されない。バックライト４０としては、ＯＬＥＤ（有機エレクトロルミネッセンス素子）からなる面状の光源を用いてもよい。ＯＬＥＤのスペクトルは一般に長波長側に裾が長く広がっているため、その不要波長領域のカットが必要となる。よって、ＯＬＥＤを光源として用いた場合でも、ＬＥＤを光源として用いた場合と同様に、色味の変化が問題となり、本実施形態の構成が有効となる。
【００６５】
［第１実施形態の第５変形例］
図１では、赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧおよび青色画素ＰＢにそれぞれ赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂを設置したが、赤色画素ＰＲ、緑色画素ＰＧおよび青色画素ＰＢの構成はこれに限定されない。例えば、青色画素ＰＢにおいては、青色波長変換層２４Ｂの代わりに光散乱層を設置することで、青色の励起光をそのまま散乱して表示光として利用することができる。光散乱層としては、青色の表示光（励起光）を透過する透明樹脂の内部に、当該表示光を散乱可能な散乱粒子を分散させたものを用いることができる。散乱粒子としては、例えば、ポリメチルメタクリレートビーズ（屈折率：１．４９）、アクリルビーズ（屈折率：１．５０）、架橋ポリスチレンビーズ（屈折率：１．６１）、酸化ジルコニアビーズ（屈折率：２．０５）、酸化チタンビーズ（屈折率  アナタース型：２．５０、ルチル型：２．７０）などを用いることができ、バインダー樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール（屈折率：１．４９）などを用いることができる。
【００６６】
［第２実施形態］
図７は、第２実施形態の液晶調光素子２の断面図である。液晶調光素子２において第１実施形態の液晶調光素子１と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６７】
液晶調光素子２において第１実施形態の液晶調光素子１と異なる点は、波長選択透過反射層２６が、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂと前記波長カットフィルターとして機能する接着層５２との間に設けられている点である。蛍光体基板５１は、第１実施形態の蛍光体基板２０と比較して、接着層２５が接着層２７に置き換わった点のみが異なり、液晶素子５０は、第１実施形態の液晶素子１０と比較して、第２偏光層１９と第２基板１２との間の接着層（図１では図示を省略している）が接着層５２に置き換わった点のみが異なり、表示体３１は、第１実施形態の表示体３０と比較して、蛍光体基板２０と液晶素子１０とが、蛍光体基板５１と液晶素子５０とに置き換わった点のみが異なる。
【００６８】
本実施形態の場合、図２に示した吸収スペクトルを有する色素は、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂと波長選択透過反射層２６とを接着する接着層２７の内部には含まれておらず、第２偏光層１９と第２基板１２とを接着する接着層５２の内部に含まれている。そのため、接着層５２が、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂに入射する励起光のうち赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収される光を透過し赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂで吸収されない光を吸収する波長カットフィルターとして機能する。
【００６９】
液晶調光素子２では、接着層２７が色素を含まない透明樹脂からなるため、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから液晶素子５０側に向けて放射された蛍光が波長選択透過反射層２６で反射されて蛍光体基板５１の外部に射出する際に、色素によって蛍光が吸収されることがない。よって、第１実施形態の液晶調光素子１と比較して、明るい画像表示が可能となる。
【００７０】
本実施形態の場合、接着層５２の内部に含有された色素によって、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂから放射された蛍光が吸収されないので、色素の吸収スペクトルは、必ずしも図２に示したような形状を備えている必要はない。図２では、色素による蛍光の吸収を少なくするために、色素の吸収スペクトルの長波長側の裾を５６０ｎｍ程度までに留めたが、本実施形態の場合は、そのような制約はないので、色素の吸収スペクトルの長波長側の裾を赤外領域まで広げることが可能である。この場合、接着層５２は、所定の波長（例えば、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂを励起することが可能な波長）よりも大きい波長の可視光を概ね全て吸収するショートパスフィルターとして機能し、励起光に含まれる不要波長成分を概ね全て除去することができるため、さらに色再現性に優れた液晶調光素子２が提供される。
【００７１】
［第３実施形態］
図８は、第３実施形態の液晶調光素子３の断面図である。液晶調光素子３において第１実施形態の液晶調光素子１と共通する構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７２】
液晶調光素子３において第１実施形態の液晶調光素子１と異なる点は、液晶素子における一方の基板（第２基板１２）が省略され、第１基板１１と第２偏光層１９とで液晶層１５が挟持されている点である。この構成においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では、第２基板を省略し、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂと液晶層１５との間の距離を短くしている。そのため、視差の影響が少なくなり、表示品質に優れた液晶調光素子２が提供される。
【００７３】
［第４実施形態］
図９ないし図１１は、液晶調光素子の製造方法の一例を示す模式図である。図９ないし図１１では、第２実施形態の液晶調光素子２の製造方法を示している。なお、図９ないし図１１では、便宜上、赤色カラーフィルター２３Ｒ、緑色カラーフィルター２３Ｇおよび青色カラーフィルター２３Ｂの図示は省略している。
【００７４】
図９に示すように、接着層２７、波長選択透過反射層２６、第２偏光層１９および接着層５２は、搬送ロール５３および貼合ロール５４を含む複数のロールを用いて搬送され、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂが形成された基板本体２１の表面に貼合される。接着層２７、波長選択透過反射層２６、第２偏光層１９および接着層５２は、互いに積層されて１枚の長尺状の光学フィルム５５として図示略の原反ロールから引き出される。接着層２７の表面には図示略の剥離シートが積層されており、この剥離シートを剥離してから貼合が行われる。接着層５２は、例えば、熱可塑性の樹脂の内部に前述の色素を含有させたものであり、光学フィルム５５の搬送時には粘着性がなく、接着層５２の表面には剥離シートなどは積層されていない。
【００７５】
赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂの表面に光学フィルム５５を貼合したら、光学フィルム５５を基板本体２１の大きさに合わせて切断する。なお、光学フィルム５５を切断するタイミングは、光学フィルム５５を赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂの表面に貼合する前でもよい。
【００７６】
図１０に示すように、赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂの表面に光学フィルム５５を貼合したら、接着層５２上に、第１基板１１、第２基板１２および液晶層１５を含むパネル体５６を積層する。パネル体５６は、第１基板１１の表面に第１偏光層を貼合したものでもよい。パネル体５６を接着層５２上に積層する際には、パネル体５６と接着層５２との間に空気が混入することを抑制するために、パネル体５６を接着層５２の表面に対して斜めに配置し、パネル体５６の一端側から徐々にパネル体５６を接着層５２に接触させる。
【００７７】
図１１に示すように、接着層５２上にパネル体５６を積層したら、接着層５２を加熱して接着層５２を軟化させる。そして、接着層５２が軟化した状態でパネル体５６と基板本体５１とをアライメントし、接着層５２を冷却して、パネル体５６と接着層５２とを接合する。その後、第１基板１１の表面に第１偏光層を貼合することで、表示体を完成させる。そして、この表示体をバックライトと一体化することで、液晶調光素子が完成する。
【００７８】
この液晶調光素子の製造方法では、接着層２７、波長選択透過反射層２６、第２偏光層１９および接着層５２が積層された光学フィルム５５を赤色波長変換層２４Ｒ、緑色波長変換層２４Ｇおよび青色波長変換層２４Ｂに貼合して所定のサイズに切断することで、蛍光体基板が完成する。そのため、製造工程が非常に容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、液晶調光素子の分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１，２，３…液晶調光素子、１５…液晶層、２２…隔壁、２４Ｒ…赤色波長変換層、２４Ｇ…緑色波長変換層、２４Ｂ…青色波長変換層、２５…接着層、２６…波長選択透過反射層、４２…光源、５２…接着層
【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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【図８】
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【図９】
2013114032.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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