(57)【要約】【課題】表示装置において、簡易な構成で、光効率を増加させる。【解決手段】表示装置２は、カラーフィルタ、フォトニック結晶、及びライト２７を備える。カラーフィルタは、Ｒ色のカラーフィルタ２２ｒと、Ｇ色のカラーフィルタ２２ｇと、Ｂ色のカラーフィルタ２２ｂとを有する。フォトニック結晶は、フォトニック結晶２３ｒ、２３ｇ、２３ｂを有する。ライト２７から出射された光が、フォトニック結晶２３ｒに入射すると、Ｒ色の光だけが透過してカラーフィルタ２２ｒに入射し、Ｒ色以外の光は反射する。そして、Ｇ色とＢ色の光は、反射面２６ａによって反射し、フォトニック結晶２３ｇに入射すると、Ｇ色の光だけが透過してカラーフィルタ２２ｇに入射し、Ｇ色以外の色の光はフォトニック結晶２３ｇで反射する。そして、Ｂ色の光は、反射面２６ａによって反射し、フォトニック結晶２３ｂに入射すると、Ｂ色の光だけがカラーフィルタ２２ｂに入射する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光を選択的に透過させるＲ、Ｇ、Ｂ各色のカラーフィルタと、
光を反射する反射面を有する反射板とを備える表示装置において、
前記カラーフィルタのそれぞれが透過させる光に対応する光を透過させると共に、該カラーフィルタのそれぞれが透過させない光に対応する光を反射させるフォトニック結晶をさらに備え、
前記フォトニック結晶は、前記反射板の前記反射面と前記カラーフィルタとの間に配置されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記フォトニック結晶は、偏光依存性を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記フォトニック結晶は、前記カラーフィルタにおける、前記反射板と対向する面上に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示装置は、液晶表示装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特にフォトニック結晶を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カラーフィルタと、２つの偏光板と、液晶層と、ライトとを備える液晶表示装置が知られている。この種の液晶表示装置は、ライトから出射された光が、偏光板、液晶層、カラーフィルタ、偏光板の順に透過し外部に出射する。この種の液晶表示装置では、ライトから出射された光の光量が、カラーフィルタで３分の１、偏光板でさらに２分の１に減少するので、光効率が悪いという問題がある。
【０００３】
近年、光が伝播できない波長域（フォトニック・バンド・ギャップ）が形成されたフォトニック結晶を用いた液晶表示装置が知られている。特許文献１には、フォトニック結晶を用いた反射型液晶表示装置が開示されている。しかし、この液晶表示装置では、ライトから出射された光の光効率を改善することができない。
【０００４】
また、特許文献２には、フォトニック結晶を用いて、電圧によってフォトニック・バンド・ギャップの大きさを調節することにより光調節を行うことができる表示装置が開示されている。また、特許文献３には、電極間にフォトニック結晶を設けて光を変調または発光させる表示装置が開示されている。しかし、これらの表示装置では、電圧調整等を行うための構成が必要であるため装置が複雑になるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−４８１０号公報
【特許文献２】特開２００４−６２２０６号公報
【特許文献３】特開２００３−３４４８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、簡易な構成で、光効率を増加させることができる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、光源から出射される光を選択的に透過させるＲ、Ｇ、Ｂ各色のカラーフィルタと、光を反射する反射面を有する反射板とを備える表示装置において、前記カラーフィルタのそれぞれが透過させる光に対応する光を透過させると共に、該カラーフィルタのそれぞれが透過させない光に対応する光を反射させるフォトニック結晶をさらに備え、前記フォトニック結晶は、前記反射板の前記反射面と前記カラーフィルタとの間に配置されることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表示装置において、前記フォトニック結晶は、偏光依存性を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の表示装置において、前記フォトニック結晶は、前記カラーフィルタにおける、前記反射板と対向する面上に配置されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置において、前記フォトニック結晶は、偏光依存性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、フォトニック結晶は、反射板の反射面とカラーフィルタとの間に配置されるので、従来はカラーフィルタを通過せず、吸収されて損失となっていた光がフォトニック結晶及び反射面で反射され、所定のカラーフィルタに入射するまで反射され続ける。そのため、簡易な構成で、光効率を増加させることができる。
【００１１】
また、フォトニック結晶は、カラーフィルタに入射する光の波長域を制限できるので、該カラーフィルタに入射する光の色純度を向上させることができ、表示装置の色再現範囲を拡大させることができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、フォトニック結晶は偏光依存性を有するので、従来と異なり、表示装置に偏光板を設ける必要がないので、偏光板による光量の軽減を防ぐことができ、簡易な構成で、光効率を増加させることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、フォトニック結晶が、カラーフィルタにおける反射板と対向する面上に配置されるので、カラーフィルタ側からフォトニック結晶に入射する光を、該フォトニック結晶が反射することによって生じる表示装置の著しいコントラストの低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置（以下、ＬＣＤという；請求項における表示装置）を備える携帯電話について、図１を参照して説明する。図１は、携帯電話１の外観を示す。
【００１５】
携帯電話１は、各種の画像等を表示するためのＬＣＤ２と、音声等のデータの送受信を行うための通信部３と、ユーザによって操作される操作部４と、音声を入力するためのマイク５と、通話による音声を出力するスピーカ６と、装置各部を制御する制御用マイコン（図示せず）とを備える。ＬＣＤ２には、制御用マイコンによってメッセージや画像等が表示される。
【００１６】
次に、ＬＣＤ２について、図２を参照して説明する。図２は、ＬＣＤ２の概略構成を示す側断面である。ここでは、図中の白抜き矢印方向に光が出射されるものとする。ＬＣＤ２は、外側（光の出射方向）から内側に向かって順に、第１の偏光板２１、カラーフィルタ２２、フォトニック結晶２３、液晶層２４、第２の偏光板２５、及び反射板２６を備えている。また、ＬＣＤ２は、反射板２６の近傍に光を出射するためのライト２７をさらに備える。
【００１７】
第１の偏光板２１及び第２の偏光板２５は、一方向のみの光を通過させ、他方の光を吸収、あるいは、反射や散乱などによって遮断する機能を持つものである。カラーフィルタ２２は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色から構成される。
【００１８】
フォトニック結晶２３は、ＲＧＢ各色のカラーフィルタ２２のそれぞれが透過させる光に対応する光を透過させると共に、カラーフィルタ２２のそれぞれが透過させない光に対応する光を反射させるものである。詳細については後述する。フォトニック結晶２３の製造は、例えば、フォトニックラティス社の自己クローニング法を用いることによって行う。
【００１９】
反射板２６は、光を反射する反射面２６ａを有する。反射面２６ａは、フォトニック結晶２３と対向する向きに設けられ、ライト２７から出射された光を反射したり、フォトニック結晶２３によって反射された光をさらに反射する。
【００２０】
次に、カラーフィルタ２２及びフォトニック結晶２３の詳細構成について、図３を参照して説明する。ＲＧＢ各色のカラーフィルタ２２（図２参照）は、Ｒ色の光を出射するカラーフィルタ２２ｒと、Ｇ色の光を出射するカラーフィルタ２２ｇと、Ｂ色の光を出射するカラーフィルタ２２ｂとを有する。フォトニック結晶２３（図２参照）は、第１のフォトニック結晶２３ｒと、第２のフォトニック結晶２３ｇと、第３のフォトニック結晶２３ｂとを有する。
【００２１】
第１のフォトニック結晶２３ｒは、カラーフィルタ２２ｒにおける、反射板２６の反射面２６ａと対向する面上に配置される。また、第１のフォトニック結晶２３ｒは、Ｒ（赤）色の光を透過させると共に、Ｒ色以外の光を透過させずに反射させる。具体的には、第１のフォトニック結晶２３ｒは、赤色に対して補色関係にあるシアン色の光の波長域にフォトニック・バンド・ギャップ（ＰＢＧ）を有する３次元フォトニック結晶である。
【００２２】
第２のフォトニック結晶２３ｇは、カラーフィルタ２２ｇにおける、反射板２６の反射面２６ａと対向する面上に配置される。第２のフォトニック結晶２３ｇは、Ｇ（緑）色の光を透過させると共に、Ｇ色以外の光を透過させずに反射させる。具体的には、第２のフォトニック結晶２３ｇは、緑色に対して補色関係にあるマゼンタ色の光の波長域にフォトニック・バンド・ギャップ（ＰＢＧ）を有する３次元フォトニック結晶である。
【００２３】
第３のフォトニック結晶２３ｂは、カラーフィルタ２２ｂにおける、反射板２６の反射面２６ａと対向する面上に配置される。第３のフォトニック結晶２３ｂは、Ｂ（青）色の光を透過させると共に、Ｂ色以外の光を透過させずに反射させる。具体的には、第３のフォトニック結晶２３ｂは、青色に対して補色関係にある光の波長域にフォトニック・バンド・ギャップ（ＰＢＧ）を有する３次元フォトニック結晶である。
【００２４】
次に、ライト２７から出射された光の進行状態について、前出図３、図４、及び図５を参照して説明する。図３乃至図５は、順に、ライト２７から出射された光がＬＣＤ２の外部へ出射する際の様子を示し、図中のＬはライト２７から出射された光を示す。まず、ライト２７から出射されたＲＧＢの３色を含む光Ｌが、図３に示すように、第１のフォトニック結晶２３ｒに入射すると、Ｒ色の光だけが第１のフォトニック結晶２３ｒを透過してカラーフィルタ２２ｒに入射する。一方、Ｒ色以外の色の光（ここではＧ色とＢ色の光）は、第１のフォトニック結晶２３ｒによって反射される。
【００２５】
そして、図４に示すように、Ｇ色とＢ色の光は、反射面２６ａによって再度反射され、第２のフォトニック結晶２３ｇに入射すると、Ｇ色の光だけが第２のフォトニック結晶２３ｇを透過してカラーフィルタ２２ｇに入射する。一方、Ｇ色以外の色の光（ここではＢ色の光）は第２のフォトニック結晶２３ｇで反射する。
【００２６】
そして、図５に示すように、Ｂ色の光は、反射面２６ａによって再度反射し、第３のフォトニック結晶２３ｂに入射すると、Ｂ色の光だけが第３のフォトニック結晶２３ｂを透過してカラーフィルタ２２ｇに入射する。一方、Ｂ色以外の色の光は第３のフォトニック結晶２３ｂで反射する。
【００２７】
上述したように、本実施形態に係るＬＣＤ２によれば、フォトニック結晶２３は、反射板２６の反射面２６ａとカラーフィルタ２２との間に配置されるので、従来はカラーフィルタを通過せず、吸収されて損失となっていた光がフォトニック結晶２３及び反射面２６ａで反射され、所定のカラーフィルタ２２に入射するまで反射され続ける。そのため、簡易な構成で、光効率を増加させることができる。
【００２８】
また、上述したフォトニック結晶２３は、偏光依存性を有するものであってもよい。この場合、ＬＣＤ２には、偏光板を設ける必要がないので、従来と異なり偏光板による光量の減少を防ぐことができ、簡易な構成で、光効率を増加させることができる。偏光依存性を有するフォトニック結晶２３の製造方法は、積層構造であるフォトニック結晶２３の層のピッチを変えながら積層することによって行う。
【００２９】
また、フォトニック結晶２３が、カラーフィルタ２２における、反射板２６の反射面２６ａと対向する面上に配置されるので、カラーフィルタ２２側からフォトニック結晶２３に入射する光を、該フォトニック結晶２３が反射することによって生じる著しいコントラストの低下を防ぐことができる。
【００３０】
また、フォトニック結晶２３は、カラーフィルタ２２に入射する光の波長域を制限できるので、該カラーフィルタに入射する光の色純度を向上させることができ、ＬＣＤ２の色再現範囲を拡大させることができる。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、カラーフィルタがＲＧＢ色の３色から構成される場合について説明したが、これに限られず、任意の数の色から構成されるカラーフィルタであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＬＣＤを備える携帯電話の外観を示す斜視図。
【図２】上記ＬＣＤの内部構成を示す概略側断面図。
【図３】上記ＬＣＤのカラーフィルタとフォトニック結晶の構成と光の出射状態を示す説明図。
【図４】上記ＬＣＤのカラーフィルタとフォトニック結晶における光の出射状態を示す説明図。
【図５】上記ＬＣＤのカラーフィルタとフォトニック結晶における光の出射状態を示す説明図。
【符号の説明】
【００３３】
２  ＬＣＤ（表示装置）
２２  カラーフィルタ
２３  フォトニック結晶
２６  反射板
２７  ライト（光源）
２２ｒ  カラーフィルタ
２２ｇ  カラーフィルタ
２２ｂ  カラーフィルタ
２３ｒ  第１のフォトニック結晶
２３ｇ  第２のフォトニック結晶
２３ｂ  第３のフォトニック結晶
２６ａ  反射面
【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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