(57)【要約】【課題】吸収型のカラーフィルタを用いつつも、バックライトの光を有効利用できる表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１は、バックライト３と、バックライト３からの光のうち特定の色の光を透過させ、他の光を吸収するフィルタ要素５１が、複数種類の特定の色に対応して複数種類設けられたカラーフィルタ４３と、カラーフィルタ４３とバックライト３との間において、バックライト３から見てフィルタ要素５１Ｒ及び５１Ｂに重なるとともにフィルタ要素５１Ｇに重ならないように配置され、フィルタ要素５１Ｒ及び５１Ｂにおいて透過される色の光を透過させ、フィルタ要素５１Ｇにおいて透過される色の光を反射する干渉フィルタ２９とを有する。【選択図】図２
2009092972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトと、
前記バックライトからの光のうち特定の波長の光を透過させ、他の光を吸収するフィルタ要素が、複数種類の前記特定の波長に対応して複数種類設けられたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタと前記バックライトとの間において、前記バックライトから見て少なくとも一の種類の前記フィルタ要素の少なくとも一部に重なるとともに他の種類の前記フィルタ要素の少なくとも一部に重ならないように配置され、前記少なくとも一の種類のフィルタ要素それぞれにおいて透過される前記特定の波長の光を透過させ、前記他の種類のフィルタ要素において透過される前記特定の波長の光を反射する非吸収フィルタと、
を有する表示装置。
【請求項２】
前記少なくとも一の種類のフィルタ要素は、２種以上のフィルタ要素である
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記２種以上のフィルタ要素は、赤色に対応する波長を前記特定の波長とするフィルタ要素及び青色に対応する波長を前記特定の波長とするフィルタ要素であり、前記他の種類のフィルタ要素は、緑色に対応する波長を前記特定の波長とするフィルタ要素である
請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
互いに対向して配置された第１透明基板及び第２透明基板と、
前記第１透明基板及び第２透明基板の隙間に封入され、前記バックライトからの光の光量を調整する液晶と、
を有し、
前記非吸収フィルタは、前記第１透明基板又は前記第２透明基板に積層的に設けられている
請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記非吸収フィルタは、前記第１透明基板の前記液晶側に積層的に設けられ、
前記非吸収フィルタの前記液晶側には、前記液晶側の面が前記非吸収フィルタ側の面よりも平坦に形成された平坦化膜が積層的に設けられ、
前記平坦化膜の前記液晶側には、前記液晶を配向させる配向膜が積層的に設けられている
請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記非吸収フィルタは、前記カラーフィルタに対する角度が変化するように形成されている
請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記非吸収フィルタは、干渉フィルタである
請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記非吸収フィルタは、前記バックライトからの光を遮断する部材に対して、前記バックライト側且つ前記バックライトから見て重なる位置に配置されている
請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記遮断する部材は、前記他の種類のフィルタ要素に対応する駆動回路を構成する部材である
請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記バックライトと前記非吸収フィルタとの間に設けられ、前記バックライトからの光を偏光に変換して透過させる偏光板を有し、
前記偏光板は、前記バックライトからの光を直線偏光に変換して透過させ、
前記直線偏光が前記干渉フィルタに入射する
請求項１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置など、バックライトからの光をカラーフィルタに透過させて表示を行う表示装置が知られている。バックライトからの光は、カラーフィルタや偏光板等を透過する際にこれらの部材に吸収されたり、ＴＦＴ素子やゲート電極等に遮光されたりすることから、バックライトの光量に比較して表示装置の輝度は低い。例えば、液晶表示装置（液晶パネル）の透過率は１０％程度であり、バックライトの光のうち９０％は表示に供されていない。
【０００３】
特許文献１では、吸収型のカラーフィルタに代えて、干渉フィルタによりカラーフィルタを構成する技術が開示されている。干渉フィルタは、吸収型のカラーフィルタが特定の色の光を透過させる一方で他の色の光を吸収するのに対し、特定の色の光を透過させる一方で他の色の光を反射する。従って、例えば、バックライトの光が赤色に対応するフィルタ要素（サブ画素）に到達すると、赤色の光は透過され、青色や緑色の光は反射される。反射された青色や緑色の光は、バックライトの反射板等に反射され、再度カラーフィルタに向かい、青色や緑色に対応するフィルタ要素を透過する。すなわち、一度カラーフィルタに到達した光が回収されて再利用されることにより、液晶パネルの透過率が大きくなり、画面の輝度が大きくなる。
【特許文献１】特開２０００−３５６７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、吸収型のカラーフィルタに代えて、干渉フィルタを用いていることから、種々の不都合を生じる。例えば、干渉フィルタは、多層膜により構成され、膜厚に対応した波長を選択的に反射するものであることから、フィルタに対して斜めに透過する光においては、膜厚が見かけ上厚くなる。その結果、ユーザが表示装置を正面から見たときと斜めに見たときとで画素の色が異なってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、吸収型のカラーフィルタを用いつつも、バックライトの光を有効利用できる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】
【０００６】
本発明の液晶表示装置は、バックライトと、前記バックライトからの光のうち特定の波長の光を透過させ、他の光を吸収するフィルタ要素が、複数種類の前記特定の波長に対応して複数種類設けられたカラーフィルタと、前記カラーフィルタと前記バックライトとの間において、前記バックライトから見て少なくとも一の種類の前記フィルタ要素の少なくとも一部に重なるとともに他の種類の前記フィルタ要素の少なくとも一部に重ならないように配置され、前記少なくとも一の種類のフィルタ要素それぞれにおいて透過される前記特定の波長の光を透過させ、前記他の種類のフィルタ要素において透過される前記特定の波長の光を反射する非吸収フィルタと、を有する。
【０００７】
好適には、前記少なくとも一の種類のフィルタ要素は、２種以上のフィルタ要素である。
【０００８】
好適には、前記２種以上のフィルタ要素は、赤色に対応する波長を前記特定の波長とするフィルタ要素及び青色に対応する波長を前記特定の波長とするフィルタ要素であり、前記他の種類のフィルタ要素は、緑色に対応する波長を前記特定の波長とするフィルタ要素である。
【０００９】
好適には、互いに対向して配置された第１透明基板及び第２透明基板と、前記第１透明基板及び第２透明基板の隙間に封入され、前記バックライトからの光の光量を調整する液晶と、を有し、前記非吸収フィルタは、前記第１透明基板又は前記第２透明基板に積層的に設けられている。
【００１０】
好適には、前記非吸収フィルタは、前記第１透明基板の前記液晶側に積層的に設けられ、前記非吸収フィルタの前記液晶側には、前記液晶側の面が前記非吸収フィルタ側の面よりも平坦に形成された平坦化膜が積層的に設けられ、前記平坦化膜の前記液晶側には、前記液晶を配向させる配向膜が積層的に設けられている。
【００１１】
好適には、前記非吸収フィルタは、前記カラーフィルタに対する角度が変化するように形成されている。
【００１２】
好適には、前記非吸収フィルタは、干渉フィルタである。
【００１３】
好適には、前記非吸収フィルタは、前記バックライトからの光を遮断する部材に対して、前記バックライト側且つ前記バックライトから見て重なる位置に配置されている。
【００１４】
好適には、前記遮断する部材は、前記他の種類のフィルタ要素に対応する駆動回路を構成する部材である。
【００１５】
好適には、前記バックライトと前記非吸収フィルタとの間に設けられ、前記バックライトからの光を偏光に変換して透過させる偏光板を有し、前記偏光板は、前記バックライトからの光を直線偏光に変換して透過させ、前記直線偏光が前記干渉フィルタに入射する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明よれば、吸収型のカラーフィルタを用いつつも、バックライトの光を有効利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置１の断面図である。
【００１８】
液晶表示装置１は、いわゆる透過型の液晶表示装置により構成されており、バックライト３と、バックライト３からの光を選択的に透過させる液晶パネル５とを有している。なお、液晶表示装置１は、この他にも、液晶パネル５に供給する電力を制御するドライバー等を有するが、図示は省略する。
【００１９】
バックライト３は、例えば、サイドライト型のバックライトにより構成されており、冷陰極蛍光管等により構成された光源７と、光源７の光を導光する導光板９と、光源７の液晶パネル５への方向以外の方向への光を液晶パネル５の方向へ反射する反射板１１と、輝度を上げるためのプリズムシート１３と、光源７の光を均一化する拡散板１５とを有している。
【００２０】
液晶パネル５は、互いに対向して配置されたアレイ基板１７及びＣＦ基板１９と、アレイ基板１７及びＣＦ基板１９の隙間に封入された液晶２１とを有している。液晶パネル５は、アレイ基板１７がバックライト３側に、ＣＦ基板１９がバックライト３とは反対側になるように、バックライト３に対して対向して配置されている。
【００２１】
アレイ基板１７は、基体として入射側ガラス基板２３を有している。入射側ガラス基板２３には、各種の部材が積層的に設けられている（直接的又は間接的に積層されている。）。具体的には、入射側ガラス基板２３のバックライト３側の面には、入射側偏光板２５が貼り合わされている。また、入射側ガラス基板２３の液晶２１側の面には、データ電極（一般に、Ｘ電極、ソース電極線若しくはデータ信号線と呼ばれることもある。）２７、干渉フィルタ２９、平坦化膜３１、画素電極３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ（以下、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」を省略することがある。）、及び、入射側配向膜３５が順に積層されている（ただし、一部は並列に配置されている。）。
【００２２】
なお、アレイ基板１７には、この他、ゲート電極（一般に、Ｙ電極と呼ばれることもある。）、液晶駆動用のスイッチング素子として機能するＴＦＴ素子、アクティブマトリックス動作のための信号保持容量としてのキャパシタ等が設けられるが、図示は省略する。また、アレイ基板１７には、適宜な位置に保護膜や絶縁膜等が設けられてよい。
【００２３】
ＣＦ基板１９は、基体として出射側ガラス基板３７を有している。出射側ガラス基板３７には、各種の部材が積層的に設けられている。具体的には、出射側ガラス基板３７の液晶２１とは反対側の面には、出射側偏光板３９が貼り合わされている。また、出射側ガラス基板３７の液晶２１側の面には、ブラックマトリックス層４１、カラーフィルタ４３、保護膜４５、共通電極４７、出射側配向膜４９が順に積層されている（ただし、一部は並列に配置されている。）。なお、ＣＦ基板１９には、適宜な位置に保護膜や絶縁膜等が設けられてよい。
【００２４】
カラーフィルタ４３は、赤色（Ｒ）のサブ画素（画素をＲＧＢに対応して３分割したもの）に対応するフィルタ要素５１Ｒ、緑色（Ｇ）のサブ画素に対応するフィルタ要素５１Ｇ、青色（Ｂ）のサブ画素に対応するフィルタ要素５１Ｂ（以下、以下、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」を省略することがある。）を有している。サブ画素は、いわゆるストライプ型に配列されていてもよいし、モザイク型に配列されていてもよいし、デルタ型に配列されていてもよい。
【００２５】
なお、ＲＧＢの単色光については、例えば、国際照明委員会（ＣＩＥ：Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｄｅ  １’Ｅｃｌａｉｒｒａｇｅ）では、赤色の単色光は波長が７００ｎｍ、緑色の単色光は波長が５４６．１ｎｍ、青色の単色光は波長が４３５．８ｎｍと定義している。フィルタ要素５１は、例えば、上記の波長を含む又は上記の波長に近い波長範囲（例えば、５０〜１２０ｎｍ程度の大きさの範囲）において、透過率が高く（例えば、６０％以上）なるように形成されている。
【００２６】
以上の構成を有する液晶表示装置１の作用を説明する。
【００２７】
入射側偏光板２５及び出射側偏光板３９はそれぞれ、透過する光を偏光させる。換言すれば、入射側偏光板２５及び出射側偏光板３９はそれぞれ、特定の方向に振動する光のみを透過させ、他の光を遮断する。例えば、入射側偏光板２５及び出射側偏光板３９はそれぞれ、透過する光を直線偏光に変換する。
【００２８】
液晶２１は、入射側配向膜３５及び出射側配向膜４９により配向する。また、液晶２１は、共通電極４７及び画素電極３３を介して電圧が印加されることにより、その電圧に応じた角度で、入射側配向膜３５及び出射側配向膜４９による配向の向きとは異なる向きに配向する。そして、液晶２１は、配向の向きに応じた角度で、液晶２１を透過する偏光を旋光させる。
【００２９】
従って、液晶２１に印加する電圧を制御して、入射側偏光板２５から出射側偏光板３９へ進む偏光の旋光する角度を制御することにより、液晶パネル５を透過するバックライト３の光量を調整できる。なお、入射側偏光板２５、出射側偏光板３９、入射側配向膜３５及び出射側配向膜４９は、いわゆるノーマリホワイト型の液晶表示装置が構成されるように設けられてもよいし、いわゆるノーマリブラック型の液晶表示装置が構成されるように設けられてもよい。
【００３０】
液晶２１に印加される電圧は、サブ画素毎に制御される。具体的には以下のとおりである。データ電極２７及び不図示のゲート電極は、アレイ基板１７に対して縦横に延びており、サブ画素に対応する区画を形成している。複数の画素電極３３は、データ電極２７及びゲート電極により区画された領域毎に設けられており、データ電極２７及びゲート電極により、選択的に任意の電力が供給される。画素電極３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは、それぞれ、赤色のサブ画素、緑色のサブ画素、青色のサブ画素に対応しており、各画素電極３３毎に印加される電圧が制御されることにより、サブ画素毎に液晶２１の分子の配列が制御される。
【００３１】
なお、共通電極４７は、複数の画素電極３３に共通に設けられており、複数の画素電極３３に液晶２１を挟んで対向している。共通電極４７及び複数の画素電極３３は、ＩＴＯ等の透光性及び導電性を有する材料により形成されており、バックライト３からの光を透過する。
【００３２】
カラーフィルタ４３のフィルタ要素５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂは、それぞれ、バックライト３側から見て、画素電極３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂに重なる位置に配置されている。フィルタ要素５１は、特定の色の光（特定の波長の光）を透過させるとともに、他の色の光を吸収する吸収型のフィルタである。すなわち、フィルタ要素５１Ｒは、赤色の光（赤色に対応する波長の光）を透過させるとともに、青色及び緑色の光を吸収する。フィルタ要素５１Ｇは、緑色の光（緑色に対応する波長の光）を透過させるとともに、青色及び赤色の光を吸収する。フィルタ要素５１Ｂは、青色の光（青色に対応する波長の光）を透過させるとともに、緑色及び赤色の光を吸収する。フィルタ要素５１は、例えば、顔料や染料を含んだ樹脂により形成されている。
【００３３】
上述のように、液晶２１の配向は、複数の画素電極３３及び共通電極４７に印加する電圧の制御によりサブ画素毎に制御されるから、バックライト３からの光は、サブ画素毎に透過される光量が制御される。従って、各画素において、フィルタ要素５１を透過した３色の光の光量のバランスを制御することにより、ユーザに任意の色を視認させることができる。
【００３４】
図２（ａ）は、上記のカラーフィルタ４３の作用を従来技術において模式的に示す図である。なお、本実施形態の液晶表示装置１と同様の構成については、液晶表示装置１と同一の符号を付している。
【００３５】
バックライト３からは、白色光ＷＬが照射されている。白色光ＷＬは、青色の光ＢＬ、赤色の光ＲＬ、緑色の光ＧＬを含んでいる。そして、上述のように、各サブ画素においては、フィルタ要素５１により、白色光ＷＬのうち、特定の色の光（青色の光ＢＬ、赤色の光ＲＬ又は緑色の光ＧＬ）のみが選択的に透過される。換言すれば、各サブ画素において、特定の色の光以外の光は、フィルタ要素５１に吸収され、表示には利用されない。
【００３６】
そこで、液晶表示装置１では、干渉フィルタ２９（図１）を用いて、本来はカラーフィルタ４３に吸収されるはずの光を回収して利用することにより、バックライト３からの光の有効利用を図る。
【００３７】
干渉フィルタ２９は、例えば、屈折率が互いに異なる誘電体の多層膜により形成されており、膜厚に対応した波長を選択的に反射する。換言すれば、干渉フィルタ２９は、特定の波長の光を透過させ、他の波長の光を反射する。具体的には、干渉フィルタ２９は、赤色及び青色に対応する波長の光を透過させ、緑色に対応する波長の光を反射する。
【００３８】
多層膜の層数は適宜に設定されてよいが、例えば、２０層である。なお、２０層の多層膜により干渉フィルタ２９を構成したときの干渉フィルタ２９の厚さは、例えば、１．７μｍである。
【００３９】
また、多層膜を構成する屈折率が互いに異なる材料は、適宜な種類数の材料が用いられてよいが、例えば、２種類の材料である。例えば、干渉フィルタ２９は、ＳＩＮｘ、ＳｉＯ２が積層されて構成される。これらの材料は、屈折率差が大きく、干渉フィルタ２９の、特定の色の光のみを反射するという作用を効果的に引き出すことができる。また、同一チャンバにおける化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いることができることから、良質の積層構造を有する干渉フィルタ２９を形成することができる。
【００４０】
干渉フィルタ２９は、画素毎に設けられるとともに、赤色及び青色のサブ画素に亘って設けられている。すなわち、バックライト３から見て、赤色に対応するフィルタ要素５１Ｒ及び青色に対応するフィルタ要素５１Ｂに重なるように配置されている。なお、緑色に対応するフィルタ要素５１Ｇには重なっていない。
【００４１】
干渉フィルタ２９上には、平坦化膜３１が形成されている。平坦化膜３１は、液晶２１側の面が干渉フィルタ２９側の面よりも平坦に形成されている。すなわち、入射側ガラス基板２３上は、干渉フィルタ２９の配置位置と非配置位置との間において生じる段差により凹凸面となっているが、平坦化膜３１は、その凹凸を縮小するように配置されている。平坦化膜３１は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性及び透光性を有する樹脂により形成されている。
【００４２】
図２（ｂ）は、以上の構成を有する液晶表示装置１の効果を示す模式図である。
【００４３】
バックライト３のうち、フィルタ要素５１Ｇの背後となる部分から出射された白色光ＷＬは、従来どおり、フィルタ要素５１Ｇに到達し、フィルタ要素５１Ｇにより緑色の光ＧＬが透過されるとともに、赤色の光ＲＬ及び緑色の光ＧＬが吸収される。
【００４４】
一方、バックライト３のうち、フィルタ要素５１Ｒ及び５１Ｂの背後となる部分から出射された白色光ＷＬは、干渉フィルタ２９に到達する。そして、白色光ＷＬのうち緑色の光ＧＬは反射され、赤色の光ＲＬ及び青色の光ＢＬを含む光は干渉フィルタ２９を透過する。
【００４５】
干渉フィルタ２９により反射された緑色の光ＧＬは、バックライト３等に反射されて、再度、バックライト３側から液晶パネル５側へ向かう。そして、カラーフィルタ４３のフィルタ要素５１Ｇを透過する。
【００４６】
干渉フィルタ２９を透過した光は、フィルタ要素５１Ｒ及び５１Ｂに入射する。そして、フィルタ要素５１Ｒにおいては、赤色の光ＲＬが透過されるとともに青色の光ＢＬが吸収され、フィルタ要素５１Ｂにおいては、青色の光ＢＬが透過されるとともに赤色の光ＲＬが吸収される。
【００４７】
なお、白色光ＷＬは、データ電極２７や不図示のゲート電極等によっても反射される。反射された白色光ＷＬは、バックライト３により反射されて、バックライト３から出射された光と同様に、表示に供される。
【００４８】
以上のとおり、実施形態によれば、液晶表示装置１は、バックライト３と、バックライト３からの光のうち特定の色の光を透過させ、他の光を吸収するフィルタ要素５１が、複数種類の特定の色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して複数種類設けられたカラーフィルタ４３と、カラーフィルタ４３とバックライト３との間において、バックライト３から見て少なくとも一の種類のフィルタ要素５１（５１Ｒ、５１Ｂ）の少なくとも一部に重なるとともに他の種類のフィルタ要素５１（５１Ｇ）の少なくとも一部に重ならないように配置され、少なくとも一の種類のフィルタ要素５１（５１Ｒ、５１Ｂ）それぞれにおいて透過される特定の色（Ｒ、Ｂ）の光を透過させ、他の種類のフィルタ要素５１（５１Ｇ）において透過される特定の色（Ｇ）の光を反射する干渉フィルタ２９とを有することから、本来はフィルタ要素５１（５１Ｒ、５１Ｂ）により吸収されるはずの光（バックライト３のうちフィルタ要素５１Ｒ及び５１Ｂの背後から出射された白色光ＷＬに含まれる緑色の光ＧＬ）が回収され、他のフィルタ要素５１（５１Ｇ）の輝度を上げることに再利用されるから、換言すれば、見かけ上の透過率が向上するから、吸収性のカラーフィルタ４３を用いつつ、バックライト３の光を有効利用できる。その結果、例えば、吸収性のカラーフィルタに代えて干渉フィルタによりカラーフィルタを構成した場合に比較して指向性を抑えることが可能である。また、白色光ＷＬは、カラーフィルタ４３を透過する前に干渉フィルタ２９により分光されるから、液晶表示装置１のサブ画素における色純度が向上する。一定の色純度を実現する場合に、干渉フィルタ２９を有しない構成に比較して、吸収型のカラーフィルタ４３の濃度を小さくすることにより透過率を向上させることができる。吸収型のカラーフィルタ４３の濃度を小さくすることにより、消偏性が小さくなり、コントラストが向上する。
【００４９】
干渉フィルタ２９と重なる少なくとも一の種類のフィルタ要素５１は、２種以上のフィルタ要素５１（５１Ｒ、５１Ｂ）であることから、フィルタ要素５１の種類毎に、種類の異なる干渉フィルタを設ける場合に比較して、干渉フィルタ２９のパターニング数が少なく抑えられる。具体的には、カラーフィルタ４３に３種類のフィルタ要素５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂが設けられているのに対し、干渉フィルタ２９は、２種類のフィルタ要素５１Ｒ及び５１Ｂに亘って設けられていることから、パターニングは１回でよい。その結果、液晶表示装置１のコストダウンが図られる。
【００５０】
干渉フィルタ２９と重なる２種以上のフィルタ要素５１は、赤色を特定の色（透過させる色）とするフィルタ要素５１Ｒ及び青色を特定の色とするフィルタ要素５１Ｂであり、他の種類のフィルタ要素５１は、緑色を特定の色とするフィルタ要素５１Ｇであることから、光の再利用量に比較して、ユーザの液晶表示装置１の明るさの評価量を向上させることができる。すなわち、各種文献に掲載されている標準比視感度のグラフ等により示されるように、人間の目に明るさを知覚させる刺激は、波長５００（暗所視）〜５６０（明所視）ｎｍを中心に大きくなっており、この波長の近辺の光を再利用することにより、光の放射量（物理量）の増加量に比較して測光量（知覚を考慮して放射量に重み付けした量）の増加量を大きくできる。
【００５１】
液晶表示装置１は、互いに対向して配置された入射側ガラス基板２３及び出射側ガラス基板３７と、これらの隙間に封入され、バックライト３からの光の光量を調整する液晶２１とを有し、干渉フィルタ２９は、入射側ガラス基板２３に積層的に設けられていることから、液晶パネル５を構成する各種の電極や膜と同様に、入射側ガラス基板２３に対するパターニングを行う、いわゆるアレイ工程において干渉フィルタ２９を構成することができ、製造工程が容易化される。
【００５２】
干渉フィルタ２９は、入射側ガラス基板２３の液晶２１側に積層的に設けられ、干渉フィルタ２９の液晶２１側には、液晶２１側の面が干渉フィルタ２９側の面よりも平坦に形成された平坦化膜３１が積層的に設けられ、平坦化膜３１の液晶２１側には、液晶２１を配向させる入射側配向膜３５が積層的に設けられていることから、干渉フィルタ２９が入射側ガラス基板２３上に間欠的に設けられることによる凹凸は、平坦化膜３１により平坦化されることになる。そして、入射側配向膜３５も平坦に形成され、液晶２１が精度よく配向される。その結果、例えば、干渉フィルタ２９の層数を多くすることも可能となる。
【００５３】
図３は、干渉フィルタ２９の層数の影響を示す図である。図３の横軸は光の波長を、縦軸は透過率を示している。透過率が低くなっているところは、反射率が高くなっているところである。この図に示すように、干渉フィルタ２９の層数が多くなるほど、効率的に特定の波長範囲の光を反射することができる。従って、平坦化膜３１を設け、干渉フィルタ２９の層数を多くすることにより、サブ画素の色純度を高くすることが可能となる。
【００５４】
液晶表示装置１においては、バックライト３と干渉フィルタ２９との間に配置され、バックライト３からの光を偏光に変換して透過させる入射側偏光板２５が設けられ、入射側偏光板２５は、バックライト３からの光を直線偏光に変換して透過させ、その直線偏光が干渉フィルタ２９に入射することから、干渉フィルタ２９により反射された光を効率的に、再度、液晶パネル５に向けて反射することなどができる。具体的には以下のとおりである。
【００５５】
図４（ａ）は、本実施形態における入射側偏光板２５及び干渉フィルタ２９の作用を模式的に示す図である。
【００５６】
バックライト３（図４（ａ）では不図示。紙面下方側に配置されている。）から出射された、白色光且つ種々の方向へ振動している光ＡＬは、入射側偏光板２５により白色の直線偏光ＰＬ１に変換される。直線偏光ＰＬ１は、干渉フィルタ２９に入射する。そして、直線偏光ＰＬ１のうち特定の色（緑色）に対応する直線偏光ＰＬ２は、干渉フィルタ２９により反射されて入射側偏光板２５に向かう。このとき、直線偏光ＰＬ２の振動の方向は、反射前の直線偏光ＰＬ１の振動の方向と同一である。従って、直線偏光ＰＬ２は、入射側偏光板２５を透過する。そして、入射側偏光板２５を透過した直線偏光ＰＬ２は、バックライト３により反射されて、図２（ｂ）を参照して説明したように、再度液晶パネル５に向かい、表示に供される。
【００５７】
図４（ｂ）は、本発明の変形例における入射側偏光板２５及び干渉フィルタ２９の作用を模式的に示す図である。
【００５８】
入射側偏光板２５の液晶２１側（図４の紙面上方側）には、位相差板２４が積層されている。位相差板２４は、例えば、λ／４板である。なお、位相差板と、光を直線偏光に変換する偏光板との組み合わせは、円偏光板と呼ばれることもある。
【００５９】
バックライト３から出射された、白色光且つ種々の方向へ振動している光ＡＬは、入射側偏光板２５により直線偏光ＰＬ３に変換され、更に、位相差板２４により円偏光ＰＬ４に変換され、干渉フィルタ２９に入射する。円偏光ＰＬ４うち特定の色（緑色）に対応する円偏光ＰＬ５は、干渉フィルタ２９により反射されて位相差板２４に向かう。このとき、円偏光ＰＬ５の回転方向は、反射前の円偏光ＰＬ４と逆向きである。そして、円偏光ＰＬ５は、位相差板２４により、直線偏光ＰＬ３とは振動する方向が異なる直線偏光ＰＬ６に変換される。従って、直線偏光ＰＬ６は、入射側偏光板２５を透過できない。
【００６０】
以上のとおり、図４（ｂ）に示す変形例では、位相差板２４や入射側偏光板２５を反射率の高い材料により形成する等の方策を講じなければ、干渉フィルタ２９により反射した光を再度カラーフィルタ４３に向けて反射することが十分にできないおそれがあるが、図４（ａ）に示す実施形態では、特別な方策を講じなくても、干渉フィルタ２９により反射された光をバックライト３により反射することができる。換言すれば、例えば、入射側偏光板２５が、透過させる偏光以外の光の吸収率が高い材料により形成されていても、効率的に干渉フィルタ２９により反射された光を再利用できる。
【００６１】
なお、以上の実施形態において、液晶表示装置１は本発明の表示装置の一例であり、干渉フィルタ２９は本発明の非吸収フィルタの一例であり、フィルタ要素５１Ｒ及びフィルタ要素５１Ｂは本発明の干渉フィルタに重なる少なくとも一の種類のフィルタ要素及び２種以上のフィルタ要素の一例であり、フィルタ要素５１Ｇは本発明の干渉フィルタに重ならない他の種類のフィルタ要素の一例であり、入射側ガラス基板２３は本発明の第１透明基板の一例であり、出射側ガラス基板３７は本発明の第２透明基板の一例である。
【００６２】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００６３】
表示装置は、液晶表示装置に限定されない。バックライトの光をカラーフィルタに透過させることにより表示を行うものであればよい。直視型の表示装置に限定されず、投射型の表示装置であってもよい。また、バックライトの光のみにより表示を行うものに限定されず、いわゆる半透過型の液晶表示装置のように、バックライトの光に加えて、表示装置外部からの光を反射させてカラーフィルタに透過させる表示装置であってもよい。
【００６４】
また、表示装置の駆動方式は、アクティブマトリックス方式に限定されず、単純マトリックス方式であってもよい。また、表示装置の駆動回路を構成する方式は、逆スタガー方式（ボトムゲート方式）に限定されず、正スタガー方式（トップゲート方式）であってもよい。
【００６５】
バックライトは、導光板のエッジに光源を配置して液晶パネルに沿う方向に導光するサイドライト型のものに限定されず、液晶パネルの背面に光源を配置する直下型のものであってもよい。カラーフィルタは、ＲＧＢに対応した３種類のフィルタ要素を有するものに限定されず、２種又は４種以上のフィルタ要素を有するものであってもよい。
【００６６】
非吸収フィルタは、干渉フィルタにより構成されるものに限定されない。所定の色の光を透過するとともに、他の色の光を反射すればよい。また、干渉フィルタは、多層膜により構成されるものに限定されず、例えば、コレステリック液晶により構成されてもよい。
【００６７】
非吸収フィルタ（２９）は、吸収性のカラーフィルタと、バックライトとの間に配置されればよい。従って、カラーフィルタ及び非吸収フィルタは、それぞれ適宜な位置に配置されてよく、本発明は、カラーフィルタが出射側の透明基板（第２透明基板、出射側ガラス基板３７）の内側面（液晶側の面）に、非吸収フィルタが入射側の透明基板（第１透明基板、入射側ガラス基板２３）の内側面（液晶側の面）に設けられる態様に限定されない。
【００６８】
例えば、カラーフィルタは、入射側の透明基板（第１透明基板、入射側ガラス基板２３）の内側面に設けられてもよい。この場合、非吸収フィルタは、例えば、入射側の透明基板（第１透明基板、入射側ガラス基板２３）の内側面であって、カラーフィルタよりもバックライト側に設けられてもよいし、入射側の透明基板（第１透明基板、入射側ガラス基板２３）の外側面（バックライト側の面）に設けられてもよい。また、例えば、カラーフィルタは、出射側の透明基板（第２透明基板、出射側ガラス基板３７）の外側面に設けられてもよい。この場合、非吸収フィルタは、例えば、出射側の透明基板（第２透明基板、出射側ガラス基板３７）の内側面に設けられてもよいし、実施形態と同様に、入射側の透明基板（第１透明基板、入射側ガラス基板２３）の内側面に設けられてもよい。
【００６９】
なお、非吸収フィルタは、バックライトからの光量が画素（サブ画素）毎に調整される前の位置に配置されることが好ましい。例えば、表示装置が液晶表示装置である場合、非吸収フィルタは、２枚の偏光板及び液晶により光量が調整される前の位置に、すなわち、出射側の偏光板（３９）よりもバックライト側の位置に設けられることが好ましい。そのほうが再利用される光量が多いからである。例えば、非吸収フィルタは、実施形態における入射側の偏光板（２５）と液晶との間の位置の他、入射側の偏光板（２５）よりもバックライト側の位置、出射側の偏光板（３９）と液晶との間の位置に配置されることが好ましい、
【００７０】
カラーフィルタや非吸収フィルタは、透明基板に積層的に設けられる（直接的又は間接的に積層される）ものに限定されない。換言すれば、透明基板へのパターニングにより形成されるものに限定されない。いわゆるセル工程やモジュール工程において、表示装置に設けられるものであってもよい。ただし、これらの部材は、透明基板へのパターニングにより形成されたほうが、製造工程が容易化されて好ましい。なお、透明基板は、ガラス基板に限定されない。例えば、透明基板は、樹脂により形成されていてもよい。
【００７１】
非吸収フィルタは、少なくとも一の種類のフィルタ要素（５１Ｒ、５１Ｂ）に対して、これらのフィルタ要素の少なくとも一部に対して重なるように配置されていればよく、これらのフィルタ要素の全体に重なっている必要はない。少なくとも一部が重なっていれば、これらのフィルタ要素に吸収されるはずの光が非吸収フィルタにより反射されて回収され、有効利用されるからである。
【００７２】
また、非吸収フィルタは、他の種類のフィルタ要素（５１Ｇ）に対して、これらのフィルタ要素の少なくとも一部が重なっていなければよく、他の種類のフィルタ要素の全体が非吸収フィルタと重ならないように配置されている必要はない。他の種類のフィルタ要素の少なくとも一部が重なっていなければ、非吸収フィルタの反射対象となっている波長を有する光の少なくとも一部は、非吸収フィルタの非配置位置を通過して、他の種類のフィルタ要素を透過することにより、表示に供されるからである。
【００７３】
図５は、非吸収フィルタとしての干渉フィルタ２９の配置例を示す模式図である。図５（ａ）は、サブ画素５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂ（以下、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」を省略することがある。）の透過領域の概略を示す図である。図５（ｂ）は、干渉フィルタ２９の配置領域の概略を示す図である。なお、サブ画素５２Ｒ、５２Ｇ、５２Ｂは、それぞれ、赤色、緑色、青色に対応するものであり、サブ画素５２の大きさは、フィルタ要素５１の大きさと概ね同等である。
【００７４】
サブ画素５２には、バックライト３からの光が液晶パネル５を透過する透光領域と、透過しない遮光領域とがある。遮光領域には、例えば、画素電極に供給する電力を制御するための駆動回路が設けられている。駆動回路は、例えば、表示装置がＴＦＴ液晶表示装置であれば、ＴＦＴ素子である。遮光領域が形成される他の要因の部材としては、例えば、ゲート電極、データ電極、キャパシタ、ブラックマトリックス層などが挙げられるが、図５では、これらの部材による遮光領域は省略している。なお、ゲート電極、データ電極、キャパシタは、駆動回路の一部として捉えられてもよい。
【００７５】
干渉フィルタ２９は、サブ画素５２Ｒ及びサブ画素５２Ｂ（干渉フィルタ２９を透過可能な色の光に対応するサブ画素）の全体（透光領域と遮光領域とを含む）に亘って配置されるとともに、サブ画素５２Ｇ（干渉フィルタ２９により反射される色の光に対応するサブ画素）の遮光領域に配置されている。
【００７６】
このような配置によれば、駆動回路や電極等により遮光されるはずのバックライトの光が、干渉フィルタ２９によって反射されて回収され、有効利用される。また、バックライトの光は、干渉フィルタ２９により分光されることから、駆動回路や電極等により反射される場合に比較して、サブ画素５２の色純度が高くなる。
【００７７】
なお、干渉フィルタ２９の平面形状や配置は、遮光領域の形状や配置に適合したものにされるなど、適宜に設定されてよい。例えば、サブ画素５２Ｇ内において、ＴＦＴ素子とキャパシタとが互いに離間した位置に設けられた場合には、これらの部材による遮光領域の形状及び配置に合わせて、干渉フィルタ２９もサブ画素５２Ｇ内において互いに離間して設けられる部分を有していてもよい。
【００７８】
図６は、非吸収フィルタとしての干渉フィルタ２９の他の配置例を示す模式図である。図６（ａ）は、サブ画素１５２Ｒ、１５２Ｇ、１５２Ｂ（以下、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」を省略することがある。）の透過領域の概略を示す図である。図６（ｂ）は、干渉フィルタ２９の配置領域の概略を示す図である。なお、サブ画素１５２Ｒ、１５２Ｇ、１５２Ｂは、それぞれ、赤色、緑色、青色に対応するものであり、サブ画素１５２の大きさは、フィルタ要素５１の大きさと概ね同等である。
【００７９】
図６のサブ画素１５２は、半透過型の液晶表示装置のサブ画素である。半透過型の液晶表示装置のサブ画素１５２では、例えば、画素電極（実施形態の画素電極３３参照）に、透光領域と反射領域とが設けられることにより、バックライト３の光が透過する透光領域と、バックライト３の光が遮光され、その代わりに、表示装置の外部からの光が反射する反射領域とが設けられている。反射領域及び透光領域の形状は適宜であるが、図６では、反射領域がサブ画素１５２の端部側に設けられた場合を例示している。なお、この場合、反射領域は、駆動回路とも重なっている。
【００８０】
干渉フィルタ２９は、サブ画素１５２Ｒ及びサブ画素１５２Ｂ（干渉フィルタ２９を透過可能な色の光に対応するサブ画素）の全体（透光領域と反射領域とを含む）に亘って配置されるとともに、サブ画素１５２Ｇ（干渉フィルタ２９により反射される色の光に対応するサブ画素）の反射領域に配置されている。
【００８１】
このような配置によれば、図５の配置例と同様の効果が得られる。すなわち、画素電極の反射領域等により遮光されるはずのバックライトの光が、干渉フィルタ２９によって反射されて回収され、有効利用される。また、バックライトの光は、干渉フィルタ２９により分光されることから、画素電極等により反射される場合に比較して、サブ画素１５２の色純度が高くなる。
【００８２】
なお、図５及び図６に例示した非吸収フィルタの配置例においては、非吸収フィルタが、バックライトからの光を遮光する部材よりもバックライト側に配置されていることが好ましい。そのような例を図７及び図８に示す。
【００８３】
図７は、本発明の変形例を示す断面図である。この変形例では、データ電極２７、不図示のゲート電極、不図示の駆動回路等が入射側ガラス基板２３の液晶２１側にパターニングされている構成において、入射側ガラス基板２３のバックライト側に干渉フィルタ２９が設けられている。
【００８４】
図８は、本発明の他の変形例を示す断面図である。この変形例では、正スタガー方式により駆動回路が形成されており、干渉フィルタ２９は、駆動回路よりも下層側に配置されている。すなわち、入射側ガラス基板２３上には、下層側から順に、干渉フィルタ２９と、平坦化膜３１と、遮光膜１５３と、絶縁膜１５５と、ソース電極１５７、ドレイン電極１５９及び画素電極３３と、Ｎ＋ａ−Ｓｉ（１６１）と、ａ−Ｓｉ（１６３）と、ゲート絶縁膜１６５と、ゲート電極２８と、保護膜１６７とが積層されている。
【００８５】
干渉フィルタは、１種類だけ設けられるものに限定されず、２種類以上設けられてもよい。また、干渉フィルタが透過させる色の数及び反射する色の数（例えば、透過させる色の数＋反射する色の数＝カラーフィルタのフィルタ要素の種類の数）は、適宜に設定されてよい。
【００８６】
例えば、吸収性のフィルタ要素（５１）の種類数に対応する数の種類（例えばＲＧＢの３種類に対応して３種類）の干渉フィルタが設けられてもよい。より具体的には、赤色の光を透過させるフィルタ要素（５１Ｒ）とバックライトとの間に、赤色の光を透過させ、他の色の光（Ｂ＋Ｇ）を反射する干渉フィルタが、青色の光を透過させるフィルタ要素（５１Ｂ）とバックライトとの間に、青色の光を透過させ、他の色の光（Ｒ＋Ｇ）を反射する干渉フィルタが、緑色の光を透過させるフィルタ要素（５１Ｇ）とバックライトとの間に、緑色の光を透過させ、他の色の光（Ｒ＋Ｂ）を反射する干渉フィルタが設けられてもよい。また、例えば、赤色の光を透過させるフィルタ要素（５１Ｒ）とバックライトとの間に、赤色、及び、青色又は緑色の光（Ｒ＋ＢｏｒＧ）を透過させ、他の色の光（ＢｏｒＧ）を反射する干渉フィルタが、青色の光を透過させるフィルタ要素（５１Ｂ）とバックライトとの間に、青色、及び、赤色又は緑色の光（Ｂ＋ＲｏｒＧ）を透過させ、他の色の光（ＲｏｒＧ）を反射する干渉フィルタ（５１Ｂ）が、緑色の光を透過させるフィルタ要素（５１Ｇ）とバックライトとの間に、緑色、及び、赤色又は青色の光（Ｇ＋ＲｏｒＢ）を透過させ、他の色の光（ＲｏｒＢ）を反射する干渉フィルタが設けられてもよい。
【００８７】
また、例えば、実施形態のように、特定のフィルタ要素（５１Ｇ）とバックライトとの間に干渉フィルタが設けられない場合も、干渉フィルタの種類は、１種類に限定されず、２種以上であってもよい。より具体的には、例えば、赤色の光を透過させるフィルタ要素（５１Ｒ）とバックライトとの間には、赤色の光を透過させ、他の光（Ｂ＋Ｇ）を反射させる干渉フィルタを設け、青色の光を透過させるフィルタ要素（５１Ｂ）とバックライトとの間には、青色の光を透過させ、他の光（Ｒ＋Ｇ）を反射させる干渉フィルタを設けてもよい。
【００８８】
また、バックライト側に干渉フィルタが設けられないフィルタ要素は、緑色の光を透過させるものに限定されず、他の色の光を透過させるものであってもよい。
【００８９】
近年、白色（Ｗ）に対応するフィルタ要素が混ぜられるなど、４色タイプのカラーフィルタが用いられることがある。例えば、ＲＧＢＷのカラーフィルタである。本発明は、このようなカラーフィルタを有する表示装置に適用されてもよい。なお、この場合、干渉フィルタは、Ｗのフィルタ要素と重なる位置には設けられない。
【００９０】
実施形態では、非吸収フィルタとしての干渉フィルタ２９は、基本的にカラーフィルタに対する角度が一定になるように形成された。換言すれば、干渉フィルタ２９は、平面状に形成されていた。しかし、非吸収フィルタは、カラーフィルタに対する角度が空間的に変化するように形成されてもよい。
【００９１】
図９は、非吸収フィルタとしての干渉フィルタの変形例を示す断面図である。
【００９２】
干渉フィルタ１２９は、カラーフィルタ４３に対して角度が変化するように広がっている。別の観点では、干渉フィルタ１２９は、カラーフィルタ４３に対する角度が互いに異なる複数の小区画により構成されている。若しくは、干渉フィルタ１２９は、起伏が生じるように形成されている。
【００９３】
干渉フィルタ１２９の起伏は、例えば、複数の起伏が一のフィルタ要素５１と重なる領域に配置されるように形成されている。ただし、干渉フィルタ１２９の起伏は、１未満の起伏が一のフィルタ要素５１と重なるように、比較的大きく形成されてもよい。複数の起伏は周期的に同一の高さ（振幅）で広がっている。ただし、複数の起伏は、非周期的でもよいし、高さが変化してもよい。干渉フィルタ１２９の起伏は、例えば、干渉フィルタ１２９のカラーフィルタ４３に対する角度が、０度（カラーフィルタ４３に対して平行）〜４０度（平行から４０度傾斜）の間で変化するように形成されている。ただし、干渉フィルタ１２９の起伏は、カラーフィルタ４３に対する角度が、上記の角度範囲よりも狭い範囲や広い範囲で変化するように形成されてもよい。干渉フィルタ１２９の起伏は、例えば、カラーフィルタ４３に対する角度が連続的に変化するように、曲面状に形成されている。ただし、干渉フィルタ１２９の起伏は、カラーフィルタ４３に対する角度が間欠的に変化するように、複数の平面を組み合わせて形成されていてもよい。
【００９４】
干渉フィルタ１２９によれば、表示装置の指向性を抑えることができる。具体的には以下のとおりである。
【００９５】
図１０は、実施形態における、平板状に形成された干渉フィルタ２９における、光の入射角度による干渉フィルタの特性の変化を示す図である。横軸は波長、縦軸は透過率である。グラフ上にプロットされた線は、光の干渉フィルタへの入射角度を０〜４０度まで１０度刻みで変化させた場合における、波長毎の透過率を示している。
【００９６】
平板状の干渉フィルタ２９においては、光の入射角度によって実効膜厚が変化することから、透過率の高い波長が変化する。換言すれば、干渉フィルタ２９は指向性がある。従って、表示画面を斜めから見たときなどに、所望の色が視認されないおそれがある。
【００９７】
しかし、図９に示すように、干渉フィルタ１２９が、カラーフィルタ４３に対する角度が変化するように形成されていれば、平板状に形成されている場合に比較して、入射角度が変化しても、干渉フィルタ１２９全体に亘る実効膜厚の総和の変化は抑えられる。従って、表示画面を斜めから見たときに、画面の色が変化してしまうことが抑えられる。ただし、画面を正面から見たときの色純度を高くする場合には、実施形態の態様が有利である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図。
【図２】図１の液晶表示装置の作用を模式的に示す断面図。
【図３】図１の液晶表示装置の干渉フィルタの層数の影響を説明する図。
【図４】図１の液晶表示装置の偏光板周辺の作用を説明する断面図。
【図５】非吸収フィルタの配置例の概略を模式的に示す図。
【図６】非吸収フィルタの他の配置例の概略を模式的に示す図。
【図７】図５及び図６の配置例に好ましい変形例を示す断面図。
【図８】図５及び図６の配置例に好ましい他の変形例を示す断面図。
【図９】非吸収フィルタの変形例を示す断面図。
【図１０】図９の変形例の作用を説明する図。
【符号の説明】
【００９９】
１…液晶表示装置（表示装置）、３…バックライト、２９…干渉フィルタ（非吸収フィルタ）、４３…カラーフィルタ、５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂ…フィルタ要素。
【図１】
2009092972.tif 000003
【図２】
2009092972.tif 000004
【図３】
2009092972.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2009092972.tif 000008
【図７】
2009092972.tif 000009
【図８】
2009092972.tif 000010
【図９】
2009092972.tif 000011
【図１０】
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