表示装置
【課題】環境の明るさに依らずに明瞭な表示が可能な表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の表示装置１は、バックライト２（光源）と、液晶光変調素子３と、蛍光体層１３（波長変換部）と、波長変換部の視認側に設けられたカラーフィルタ２５と、を備え、液晶光変調素子が、液晶層と、第１の基板と、第２の基板と、第１の偏光板と、第２の偏光板と、カラーフィルタおよび液晶層を経て視認側から入射する光を反射する反射膜１２と、を備え、液晶光変調素子の単位領域が、反射膜の形成領域である反射領域Ｒと、反射膜の非形成領域である透過領域Ｔと、を備えている。
【解決手段】本発明の表示装置１は、バックライト２（光源）と、液晶光変調素子３と、蛍光体層１３（波長変換部）と、波長変換部の視認側に設けられたカラーフィルタ２５と、を備え、液晶光変調素子が、液晶層と、第１の基板と、第２の基板と、第１の偏光板と、第２の偏光板と、カラーフィルタおよび液晶層を経て視認側から入射する光を反射する反射膜１２と、を備え、液晶光変調素子の単位領域が、反射膜の形成領域である反射領域Ｒと、反射膜の非形成領域である透過領域Ｔと、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、明るい場所で外光を利用して表示を行う一方、暗い場所では内蔵のバックライトからの光で表示を行う液晶表示装置が提供されている。すなわち、この種の液晶表示装置は、反射モードと透過モードとを兼ね備えた表示方式を有しており、環境の明るさに応じて反射モード、透過モードのいずれかの表示方式に切り替える。これにより、消費電力を低減しつつ、環境の明るさに依らずに明瞭な表示を可能としている。以下、本明細書ではこの種の液晶表示装置のことを「半透過型液晶表示装置」という。
【０００３】
カラーフィルタを備えた半透過型カラー液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この液晶表示装置では、対向側ガラス基板の内面にカラーフィルタが配置されている。このカラーフィルタにおいては、補色波長領域の光を励起し、所定の波長領域の光に変換する蛍光性顔料もしくは蛍光性染料が反射光通過部と透過光通過部との双方に含まれている。
【０００４】
蛍光体からなる色変換層を備えた反射型の液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。この液晶表示装置では、暗い環境下では液晶セル（第２の基板）の背後に配置した補助光源を点灯し、補助光源からの光を表示に利用する。このとき、第２の基板上の色変換層により補助光源からの青色光を赤、緑、青の各色光に変換し、変換後の光を第１の基板上の第１の反射板で反射させる。さらに、液晶層、カラーフィルタを介して反射光を第２の基板上の第２の反射板で反射させ、第１の基板側から外部に取り出す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６７２４３号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の液晶表示装置では、対向側ガラス基板、つまり視認側のガラス基板の内面に、蛍光性顔料もしくは蛍光性染料を含むカラーフィルタが配置されている。そのため、太陽光や照明光などの外光が、視認側のガラス基板を介してカラーフィルタに照射される。このとき、カラーフィルタに含まれる蛍光性顔料や蛍光性染料が外光により励起される。これにより、意図しない不要な光が射出される結果、表示のコントラスト比が低下する。また、バックライトから射出される白色光が蛍光性顔料や蛍光性染料を励起するが、白色光のうち、長波長領域の光は励起に寄与しない。そのため、バックライトからの光の利用効率が低いという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載の液晶表示装置では、補助光源からの光を色変換層に集め、色変換層から射出された光を第２の反射板の開口部を透過させ、開口部に対応した位置にある第１の反射板に集める必要がある。しかしながら、色変換層の蛍光体からの光は等方的に発せられるため、蛍光体から発せられた光の一部だけが第１の反射板に到達する。よって、補助光源からの光の利用効率が低いという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、外光の入射による蛍光体の励起を極力抑えることができ、環境の明るさに依らずに明瞭な表示が可能な表示装置を提供することを目的とする。また、光の利用効率に優れた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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の表示装置は、第１の光を射出する光源と、前記光源から入射した前記第１の光の透過量を制御する液晶光変調素子と、前記液晶光変調素子の視認側の少なくとも一部に設けられ、前記液晶光変調素子から入射した前記第１の光により励起されて前記第１の光の波長帯域と異なる波長帯域の第２の光を発する蛍光体を含む波長変換部と、前記液晶光変調素子および前記波長変換部の視認側に設けられ、前記第２の光の波長帯域の光を透過するとともに前記第２の光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収するカラーフィルタと、を備え、前記液晶光変調素子が、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された第１の基板と、前記液晶層の前記カラーフィルタ側に配置された第２の基板と、前記液晶層の前記光源側に配置された第１の偏光板と、前記液晶層の前記カラーフィルタ側に配置された第２の偏光板と、前記カラーフィルタおよび前記液晶層を経て視認側から入射する光を反射する反射膜と、を備え、前記液晶光変調素子が複数の単位領域を備え、前記複数の単位領域の各々が、前記反射膜の形成領域である反射領域と、前記反射膜の非形成領域であって前記波長変換部に向けて前記第１の光を透過させる透過領域と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の表示装置は、前記第１の基板および前記第２の基板の法線方向から見て、前記波長変換部と前記反射膜とが少なくとも一部重なることを特徴とする。
【００１１】
本発明の表示装置は、前記反射領域において、前記カラーフィルタと前記反射膜との間の光路上に位相差板が設けられ、前記位相差板と前記第２の偏光板とが、入射光を円偏光に変換する円偏光板を構成し、前記第１の基板および前記第２の基板の法線方向から見て、前記位相差板と前記反射膜とが少なくとも一部重なることを特徴とする。
【００１２】
本発明の表示装置は、前記反射領域の少なくとも一部に、前記波長変換部が設けられていない領域を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の表示装置は、前記複数の単位領域が、隣り合って配列された互いに異なる色の表示を行う複数の単位領域を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の表示装置は、前記反射領域が、当該反射領域が属する単位領域と隣り合う単位領域との複数の境界のうち、互いに異なる色の表示を行う単位領域との境界に沿う方向に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の表示装置は、前記単位領域が矩形であり、前記反射領域が、当該反射領域が属する単位領域の４つの辺のうち、互いに異なる色の表示を行う単位領域との境界にあたる２つの辺を含む２つ以上の辺に沿って設けられ、前記透過領域が、前記単位領域の中央部に設けられ、前記２つ以上の辺に沿って設けられた前記反射領域に囲まれていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の表示装置は、前記液晶光変調素子における前記第１の光の透過量が最大もしくは最小のとき、前記透過領域における基板法線方向における前記液晶層の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／２であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の表示装置は、前記液晶光変調素子における前記第１の光の透過量が最大もしくは最小のとき、前記反射領域における基板法線方向における前記液晶層の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域毎に表示色の波長の略１／４であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の表示装置は、前記液晶層と前記第１の偏光板との間の光路上に第１の位相差板が設けられ、前記液晶層と前記第２の偏光板との間の光路上に第２の位相差板が設けられ、前記透過領域において、前記第１の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／４であり、前記透過領域において、前記第２の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／４であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の表示装置は、前記液晶層と前記第２の偏光板との間の光路上に第２の位相差板が設けられ、前記反射領域において、前記第２の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域毎に表示色の波長の略１／４であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の表示装置は、前記第１の偏光板が、前記第１の光の波長帯域に対応した偏光特性を有し、前記第２の偏光板が、可視光の全波長帯域に対応した偏光特性を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の表示装置は、前記光源から射出された前記第１の光を前記液晶光変調素子の前記透過領域に集光させる集光部材を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の表示装置は、前記第２の偏光板と前記波長変換部との間の光路上に、前記第１の光の波長帯域の光を透過し、前記第１の光の波長帯域以外の波長帯域の光を反射する波長選択透過層を備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の表示装置は、前記光源と前記液晶光変調素子との間の光路上に、前記第１の光の波長帯域に対応した偏光特性を有する反射偏光板を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、外光の入射による蛍光体の励起を極力抑えることができ、環境の明るさに依らずに明瞭な表示が可能な表示装置を実現できる。また、光の利用効率に優れた表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の表示装置において、一つのドットの断面図と平面図を示す図である。
【図３】第１実施形態の表示装置の表示原理を示す図であって、（Ａ）は透過モードの表示原理、（Ｂ）は反射モードの表示原理、をそれぞれ示す。
【図４】第１実施形態の表示装置の第１変形例を示す断面図である。
【図５】第１実施形態の表示装置の第２変形例における１つのドットの平面図である。
【図６】第１実施形態の表示装置の第３変形例を示す断面図である。
【図７】第１実施形態の表示装置の第４変形例を示す断面図である。
【図８】第１実施形態の表示装置の第５変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の表示装置において、一つのドットの平面図を示す図である。
【図１０】第２実施形態の表示装置の効果を説明するための図であり、（Ａ）は本実施形態の表示装置における光の作用、（Ｂ）は第１実施形態の表示装置における光の作用、をそれぞれ示す。
【図１１】第２実施形態の表示装置の第１変形例を示す一つのドットの平面図である。
【図１２】第２実施形態の表示装置の第２変形例を示す一つのドットの平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態の表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
本実施形態の表示装置は、反射モードと透過モードとを兼ね備えた半透過型表示装置であり、従来の半透過液晶表示装置の反射方式による反射モードと、蛍光励起色変換ディスプレイ方式による透過モードと、を組み合わせた表示装置である。
【００２７】
図１は、本実施形態の表示装置を示す断面図である。図２は、本実施形態の表示装置において、一つの画素の断面図と平面図とを示す図である。図３は、本実施形態の表示装置の表示原理を示す図であり、（Ａ）は透過モードの表示原理、（Ｂ）は反射モードの表示原理、をそれぞれ示す。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素により寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２８】
本実施形態の表示装置１は、図１に示すように、バックライト２と、液晶光変調素子３と、蛍光体基板４と、を備えている。液晶光変調素子３は、液晶セル５と、液晶セル５のバックライト２側に配置された第１の偏光板６と、液晶セル５の蛍光体基板４側に配置された第２の偏光板７と、を備えている。液晶セル５は、液晶層８と、液晶層８を挟持する一対の基板９，１０と、を備えている。
以下、一対の基板９，１０のうち、液晶層８のバックライト２側に配置された基板９を「第１の基板」と称し、液晶層８の蛍光体基板４側に配置された基板１０を「第２の基板」と称する。
【００２９】
第１の基板９上に、蛍光体基板４および液晶層８を経て視認側から入射する光を反射する反射膜１２が設けられている。表示装置１は、反射モードにおいて、蛍光体基板４の外側（図１における上方）から入射する太陽光、照明光等の外光を利用して表示を行う。表示装置１は、透過モードにおいて、第１の基板９の外側（図１における下方）から入射するバックライト２からの光を利用して表示を行う。このとき、透過モードにおいては、バックライト２から射出される青色光が蛍光体により波長変換されて生じた赤色光、緑色光を用いて表示を行う。
よって、観察者は、蛍光体基板４の外側（図１における上方）から表示を視認することになる。以下の説明では、図１等の断面図の上方を視認側もしくは手前側、断面図の下方を奥側と称することもある。
【００３０】
表示装置１は、互いに異なる色の表示を行う３つのドット（複数の単位領域）が隣り合うように設けられている。３つのドットは、赤色光による表示を行う赤色ドットＤＲ、緑色光による表示を行う緑色ドットＤＧ、および青色光による表示を行う青色ドットＤＢ、である。表示を構成する最小単位である１つの画素は、これら赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧ、および青色ドットＤＢの３つのドットで構成される。本実施形態の「ドット」は、特許請求の範囲における「単位領域」に相当する。
【００３１】
本実施形態のバックライト２は、例えば４３０〜４８０ｎｍの波長帯域の青色光を射出する。バックライト２の詳細な構成の説明は省略するが、バックライト２は、例えば青色光を射出する発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤと略記する）と、ＬＥＤからの光を面状に射出させる導光板と、を備えている。その他、バックライト２は、例えば導光板から射出された光の進行方向を導光板の法線方向に立ち上げるためのプリズムシート、等を備えていてもよい。本実施形態における「バックライト」は特許請求の範囲における「光源」に相当する。本実施形態における「青色光」は特許請求の範囲における「第１の光」に相当する。
【００３２】
バックライト２としては、液晶セル５の基板面に対してできるだけ垂直に近い方向に光を入射させるように、光の射出方向として高い指向性を有するバックライトを用いることが望ましい。その理由は、仮にバックライトの指向性が低く、液晶層を斜めに透過する光の割合が多かったとすると、液晶層を斜めに透過する光はコントラスト比を低下させる要因となるからである。
【００３３】
以下、液晶光変調素子３の詳細な構成について説明する。
図２の上側は、３つのドットのうち、赤色ドットＤＲの構成を示す断面図である。図２の下側は、反射膜１２と蛍光体層１３との位置関係を示す赤色ドットＤＲの平面図である。ここでは、赤色ドットＤＲの例を挙げて説明するが、緑色ドットＤＧおよび青色ドットＤＢの構成は赤色ドットＤＲと同様であるため、説明を省略する。
【００３４】
液晶セル５は、図１、図２に示すように、液晶層８と、液晶層８を挟持する第１の基板９および第２の基板１０と、を備えている。第１の基板９および第２の基板１０は、ガラス、プラスチック等からなる光透過性を有する基板である。第１の基板９および第２の基板１０は、同一の材料から構成されていてもよいし、異なる材料から構成されていてもよい。液晶セル５の表示モードは、特に限定されることなく、例えばＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）等の横電界モード、のいずれを採用してもよい。
【００３５】
第１の基板９の内面（液晶層８側の面）には、液晶層８に向けて突出する絶縁膜１４が一部の領域に形成されている。絶縁膜１４の断面形状は台形状であり、絶縁膜１４の膜厚は絶縁膜１４がない領域での液晶層８の厚みの略１／２である。絶縁膜１４の上面と側面（傾斜面）とに沿って反射膜１２が形成されている。反射膜１２は、例えばアルミニウム等の光反射性の高い材料で構成されている。第１の基板９の内面には、反射膜１２の形成領域と反射膜１２の非形成領域とにわたって画素電極１５が設けられている。画素電極１５は、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜から構成されている。第１の基板９の内面には、画素電極１５を覆うように電圧無印加時の液晶の配向状態を規制する第１の配向膜１６が設けられている。第１の配向膜１６は、例えばポリイミド等の樹脂から構成されている。
【００３６】
画素電極１５は、ドット毎に分離して設けられている。また、図示を省略するが、第１の基板９の内面には、画素電極１５に対する電圧の書き込みを制御するための薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）が設けられ、画素電極１５とＴＦＴとが電気的に接続されている。この構成により、各ドットの画素電極１５に対し、液晶層８を駆動するための電圧を個別に印加することができる。また、第１の基板９には、ＴＦＴの他、図示しない複数のデータ線、複数の走査線が設けられている。本実施形態の液晶セル５は、各画素の駆動素子としてＴＦＴを備えたアクティブマトリクス方式の液晶セルである。
【００３７】
第２の基板１０の内面（液晶層側の面）には、後述する第２の位相差板１８を介して対向電極１９、第２の配向膜２０が順次積層されている。対向電極１９は、画素電極１５と同様、ＩＴＯ等の透明導電膜から構成されている。対向電極１９は、画素電極１５と異なり、ドット毎に分離しておらず、複数のドットにわたって共通に設けられている。したがって、対向電極１９には、複数のドットにわたって共通の電位が与えられる。第２の配向膜２０は、第１の配向膜１６と同様、例えばポリイミド等の樹脂から構成されている。
【００３８】
一つのドットのうち、反射膜１２が形成された領域を「反射領域」と称し、反射膜１２が形成されていない領域、すなわち反射膜が開口した領域を「透過領域」と称する。すなわち、本実施形態の液晶セル５は、一つのドットの中に反射領域Ｒと透過領域Ｔとの２つの領域を含んでいる。反射領域Ｒでは、視認側から入射する外光を反射膜１２で反射させ、液晶層８により反射光の透過率を制御して表示を行う。透過領域Ｔでは、バックライト２から入射する光を、反射膜１２の開口部を介して、後述する蛍光体基板４の蛍光体層１３に向けて透過させ、液晶層８により透過光の透過率を制御して表示を行う。
【００３９】
反射領域Ｒと透過領域Ｔとを比較した場合、絶縁膜１４が反射領域Ｒにのみ選択的に形成されたことにより、反射領域Ｒの液晶層８の厚み（反射セル厚ｄＲ）と透過領域Ｔの液晶層８の厚み（透過セル厚ｄＴ）とが異なっている。すなわち、反射領域Ｒの液晶層８の厚み（反射セル厚ｄＲ）は、透過領域Ｔの液晶層８の厚み（透過セル厚ｄＴ）の略１／２となっている。
【００４０】
透過領域Ｔにおいては、バックライト２からの青色光の透過率が最大もしくは最小のとき、液晶層８の厚みによる位相差が、互いに異なる色の表示を行うドットによらずに青色光の波長の略１／２である。すなわち、最大強度を示すピーク波長が４５０ｎｍの青色光をバックライトとして用いる場合、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧ、青色ドットＤＢの全てにわたって、透過領域Ｔでの液晶層８の厚みによる位相差は略２２５ｎｍである。
【００４１】
反射領域Ｒにおいては、バックライト２からの青色光の透過率が最大もしくは最小のとき、基板法線方向における液晶層８の位相差が、互いに異なる色の表示を行うドット毎に表示色の波長の略１／４である。すなわち、緑色光のピーク波長を５５０ｎｍ、赤色光のピーク波長を６３０ｎｍとしたとき、赤色ドットＤＲの反射領域Ｒでの基板法線方向における液晶層８の位相差は略１５８ｎｍである。緑色ドットＤＧの反射領域Ｒでの基板法線方向における液晶層８の位相差は略１３８ｎｍである。青色ドットＤＢの反射領域Ｒでの基板法線方向における液晶層８の位相差は略１１３ｎｍである。
【００４２】
具体的に、基板法線方向における液晶層８の位相差は、液晶層８の屈折率と液晶層８の厚み（透過セル厚ｄＴもしくは反射セル厚ｄＲ）との積で表される。したがって、各ドットの各領域での基板法線方向における液晶層８の位相差を上記のように設定する際には、使用する液晶材料を決定すれば、液晶層の屈折率が決定するため、透過領域Ｔでの液晶層８の厚み（透過セル厚ｄＴ）と絶縁膜１４の膜厚とを適切に設定すればよい。
【００４３】
第１の偏光板６は、所定の偏光方向を有する第１の直線偏光を透過し、第１の直線偏光の偏光方向と直交する偏光方向を有する第２の直線偏光を吸収する特性を有する吸収型の偏光板である。同様に、第２の偏光板７は、所定の偏光方向を有する第１の直線偏光を透過し、第１の直線偏光の偏光方向と直交する偏光方向を有する第２の直線偏光を吸収する特性を有する吸収型の偏光板である。第１の偏光板６と第２の偏光板７とは、透過軸同士が直交するように配置される。
【００４４】
第１の偏光板６は、青色光の波長帯域に対応した偏光特性を有することが望ましい。第１の偏光板６の具体的な構成の一例としては、Ｉ３−、Ｉ５−等のヨウ素錯体を樹脂基材中に含む偏光板が挙げられる。ただし、従来から一般的に用いられているヨウ素偏光板もＩ３−、Ｉ５−等のヨウ素錯体を含んでいる。 本実施形態の第１の偏光板６が従来の偏光板と異なる点は、ヨウ素錯体の成分比である。 すなわち、本実施形態の第１の偏光板６は、ヨウ素錯体全体に占めるＩ３−のヨウ素錯体の割合が従来のヨウ素偏光板と比べて多い。樹脂基材の材料としては、液晶ディスプレイ用偏光板に通常用いられるポリビニルアルコールなどが挙げられる。
【００４５】
Ｉ３−のヨウ素錯体の含有量は波長４８０ｎｍの直交吸光度に影響を及ぼし、Ｉ５−のヨウ素錯体の含有量は波長６１０ｎｍの直交吸光度に影響を及ぼすことが知られている。Ｉ３−のヨウ素錯体の含有量を従来よりも増大させると、短波長領域（青色領域）の光吸収量を従来よりも増大させることができる。言い換えると、Ｉ３−のヨウ素錯体の含有量を従来よりも増大させることにより、吸光度曲線のピークを従来よりも短波長側（青色領域側）にシフトさせることができる。
【００４６】
第２の偏光板７は、可視光の全波長帯域に対応した偏光特性を有することが望ましい。したがって、第２の偏光板７の具体的な構成の一例として、上述のＩ３−、Ｉ５−等のヨウ素錯体を樹脂基材中に含む偏光板が挙げられる。その他、従来一般の偏光板を用いることができる。
【００４７】
第１の基板９と第１の偏光板６との間には第１の位相差板２２が設けられている。第２の基板１０と対向電極１９との間には第２の位相差板１８が設けられている。すなわち、本実施形態の場合、第１の位相差板２２は、液晶セル５の外側に配置された位相差板、いわゆるアウトセル型の位相差板である。第２の位相差板１８は、液晶セル５に内蔵された位相差板、いわゆるインセル型の位相差板である。なお、第１の位相差板２２と第２の位相差板１８は一対の位相差板として用いることが好ましく、一方の位相差板のみを用いるのは好ましくない。また、第１の位相差板２２と第２の位相差板１８の双方がなくてもよい。
【００４８】
第１の位相差板２２の位相差は、互いに異なる色の表示を行うドットによらずに青色光の波長の略１／４である。すなわち、最大強度を示すピーク波長が４５０ｎｍの青色光をバックライトとして用いる場合、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧ、青色ドットＤＢの全てにわたって、第１の位相差板２２の位相差は略１１３ｎｍである。
【００４９】
第１の位相差板２２の軸方位は、第１の偏光板６の吸収軸に対して略４５度の角度をなすように配置されている。第１の位相差板２２の位相差が青色光の波長の略１／４となっているため、第１の偏光板６と第１の位相差板２２とが円偏光板として機能する。よって、バックライト２からの青色光は、第１の偏光板６と第１の位相差板２２とを透過することにより円偏光に変換され、液晶層８に入射する。
【００５０】
第２の位相差板１８の位相差は、透過領域Ｔにおいては、互いに異なる色の表示を行うドットによらずに青色光の波長の略１／４である。すなわち、最大強度を示すピーク波長が４５０ｎｍの青色光をバックライトとして用いる場合、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧ、青色ドットＤＢの全てにわたって、透過領域Ｔでの第２の位相差板１８の位相差は略１１３ｎｍである。
【００５１】
第２の位相差板１８の位相差は、反射領域Ｒにおいては、互いに異なる色の表示を行うドット毎に表示色の波長の略１／４である。すなわち、緑色光のピーク波長を５５０ｎｍ、赤色光のピーク波長を６３０ｎｍとしたとき、赤色ドットＤＲの反射領域Ｒでの第２の位相差板１８の位相差は略１５８ｎｍである。緑色ドットＤＧの反射領域Ｒでの第２の位相差板１８の位相差は略１３８ｎｍである。青色ドットＤＢの反射領域Ｒでの第２の位相差板１８の位相差は略１１３ｎｍである。
【００５２】
第２の位相差板１８の軸方位は、第２の偏光板７の吸収軸に対して略４５度の角度をなすように配置されている。反射領域Ｒにおいては第２の位相差板１８の位相差が各表示色の波長の略１／４となっているため、第２の偏光板７と第２の位相差板１８とが円偏光板として機能する。よって、蛍光体基板４を介して入射した外光は、第２の偏光板７と第２の位相差板１８とを透過することで円偏光に変換され、液晶層８に入射する。
【００５３】
蛍光体基板４は、図１に示すように、基板２４と、カラーフィルタ２５と、蛍光体層１３と、を備えている。蛍光体層１３は、液晶光変調素子３から入射した青色光により励起されて青色光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。すなわち、本実施形態の「蛍光体層」は、液晶光変調素子３から入射した青色光を波長変換する機能を有しており、特許請求の範囲における「波長変換部」に相当する。
基板２４には、液晶セル５を構成する基板と同様、ガラス、プラスチック等の光透過性を有する基板が用いられる。
【００５４】
赤色ドットＤＲにおいては、カラーフィルタ２５として、赤色光の波長帯域の光を透過し、赤色光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収する赤色カラーフィルタ層２５Ｒが設けられている。また、蛍光体層１３として、青色光により励起されて赤色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含む赤色蛍光体層１３Ｒが設けられている。
【００５５】
同様に、緑色ドットＤＧにおいては、カラーフィルタ２５として、緑色光の波長帯域の光を透過し、緑色光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収する緑色カラーフィルタ層２５Ｇが設けられている。また、蛍光体層１３として、青色光により励起されて緑色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含む緑色蛍光体層１３Ｇが設けられている。
【００５６】
これに対し、青色ドットＤＢにおいては、カラーフィルタ２５として、青色光の波長帯域の光を透過し、青色光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収する青色カラーフィルタ層２５Ｂが設けられている。また、赤色ドットＤＲおよび緑色ドットＤＧで用いられる蛍光体層１３に代えて、青色光を散乱させる散乱体を含む散乱体層２６が設けられている。すなわち、青色ドットＤＢにおいては、バックライト２からの青色光を波長変換することなく表示に利用するため、蛍光体層１３に代えて散乱体層２６を用いる。散乱体層２６により青色光を散乱させることで、等方発光を生じる赤色蛍光体層１３Ｒおよび緑色蛍光体層１３Ｇから射出される光と散乱体層２６から射出される光との拡散特性を合わせ込むことができる。
【００５７】
赤色カラーフィルタ層２５Ｒの透過スペクトルは、青色光により励起された赤色蛍光体層１３Ｒから発せられる赤色光の発光スペクトルと近いものとなっている。同様に、緑色カラーフィルタ層２５Ｇの透過スペクトルは、青色光により励起された緑色蛍光体層１３Ｇから発せられる緑色光の発光スペクトルと近いものとなっている。また、青色カラーフィルタ層２５Ｂの透過スペクトルは、散乱体層２６で散乱した後の青色光のスペクトルと近いものとなっている。各カラーフィルタ層２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの膜厚は、各色ともに透過領域Ｔと反射領域Ｒとで異なっていてもよい。
【００５８】
上記の蛍光体層１３は、以下に例示する蛍光体のみから構成されていても良いし、任意に添加剤等を含んでいても良い。もしくは、これらの蛍光体が樹脂材料や無機材料等の結合材中に分散された構成であっても良い。本実施形態の蛍光体として、公知の蛍光体材料を用いることができる。この種の蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
【００５９】
有機系蛍光体材料では、青色光を緑色光に変換する蛍光材として、クマリン系色素：２，３，５，６−１Ｈ、４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロメチルキノリジン（９，９ａ、１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、３−（２′−ベンゾチアゾリル）―７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２′−ベンゾイミダゾリル）―７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、ナフタルイミド系色素：ベーシックイエロー５１、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等が挙げられる。また、青色光を赤色光に変換する蛍光材として、シアニン系色素：４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン、ピリジン系色素：１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウム−パークロレート、およびローダミン系色素：ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、ベーシックバイオレット１１、スルホローダミン１０１等が挙げられる。
【００６０】
無機系蛍光体材料では、青色光を緑色光に変換する蛍光材として、（ＢａＭｇ）Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+、（ＳｒＢａ）Ａl12Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+、（ＢａＭｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7−Ｓｒ2Ｂ2Ｏ5：Ｅｕ2+、（ＢａＣａＭｇ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+、Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8−２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+、Ｚｒ2ＳｉＯ4、ＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+、Ｂａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ4：Ｅｕ2+等が挙げられる。また、青色光を赤色光に変換する蛍光材として、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、ＹＡｌＯ3：Ｅｕ3+、Ｃａ2Ｙ2（ＳｉＯ4）6：Ｅｕ3+、ＬｉＹ9（ＳｉＯ4）6Ｏ2：Ｅｕ3+、ＹＶＯ4：Ｅｕ3+、ＣａＳ：Ｅｕ3+、Ｇｄ2Ｏ3：Ｅｕ3+、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ4：Ｅｕ3+、Ｍｇ4ＧｅＯ5.5Ｆ：Ｍｎ4+、Ｍｇ4ＧｅＯ6：Ｍｎ4+、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25、Ｎａ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＭｏＯ4）6.25、Ｎａ5Ｅｕ2.5（ＭｏＯ4）6.25等が挙げられる。
さらに、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＩｎＰやＳｉなどの半導体材料をナノサイズまで微細化することで蛍光発光することが知られている。２〜８ｎｍ程度のサイズで可視光発光するが、粒子径が小さい程、発光波長が短くなる。
【００６１】
互いに異なる色のカラーフィルタ層の境界、すなわち、赤色カラーフィルタ層２５Ｒと緑色カラーフィルタ層２５Ｇとの間、緑色カラーフィルタ層２５Ｇと青色カラーフィルタ層２５Ｂとの間、および青色カラーフィルタ層２５Ｂと赤色カラーフィルタ層２５Ｒとの間に、ブラックマトリクス２８が設けられている。ブラックマトリクス２８は、公知の光吸収性材料で形成されており、基板２４側から入射する外光を吸収するととともに、液晶光変調素子３側から入射する光による混色を防止する。ブラックマトリクス２８で囲まれた内側の領域が各ドットの開口部となる。各ドットの開口率（開口部の面積）は色毎に異なっていてもよい。
【００６２】
本方式の表示装置においては、外光を用いた反射モードの表示時には蛍光体による発光を利用せず、バックライトからの光を用いた透過モードの表示時に蛍光体による発光を用いる。そのため、基本的には、液晶セルの反射領域には蛍光体層は不要であり、透過領域に蛍光体層が必要である。
【００６３】
ところが、本実施形態においては、図２の上側に示すように、透過領域Ｔに設けられた蛍光体層１３が反射領域Ｒの一部にはみ出している。言い換えると、図２の下側に示すように、第１の基板９および第２の基板１０の法線方向から見て、反射膜１２と蛍光体層１３とが一部重なっている。すなわち、透過領域Ｔの全体に蛍光体層１３が設けられている。一方、反射領域Ｒのうち、透過領域Ｔに近い側に蛍光体層１３が設けられ、透過領域Ｔから遠い側には蛍光体層１３が設けられていない。なお、蛍光体層１３の形成領域を符号Ｋで示す。
【００６４】
また、反射領域Ｒは、当該反射領域Ｒが属するドットと四方に隣り合うドットとの４つの境界線のうち、互いに異なる色の表示を行うドットとの境界に沿う方向に設けられている。すなわち、長方形のドットの４本の辺のうち、水平方向（横方向）に延びる上下の２本の辺は、同じ色の表示を行うドットとの境界線である。一方、垂直方向（縦方向）に延びる左右の２本の辺は、互いに異なる色の表示を行うドットとの境界線である。反射領域Ｒは、垂直方向（縦方向）に延びる左右の２本の辺と平行な方向に延在するように形成されている。反射領域Ｒと透過領域Ｔとの境界は、垂直方向（縦方向）に延びる左右の２本の辺と平行に延びている。
【００６５】
散乱体層２６の配置も蛍光体層１３と同様である。すなわち、透過領域Ｔに設けられた散乱体層２６が反射領域Ｒの一部にはみ出している。言い換えると、第１の基板９および第２の基板１０の法線方向から見て、反射膜１２と散乱体層２６とが一部重なっている。
【００６６】
図１に示すように、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧについては、カラーフィルタ２５上に、蛍光体層１３の側面を囲む隔壁２９が設けられている。隔壁２９の断面形状は、カラーフィルタ２５に接する基端側の幅に対して先端側の幅が狭い、いわゆる順テーパ形状である。隔壁２９の内部には光散乱性粒子が分散されている。具体的には、隔壁２９は、樹脂と光散乱性粒子とを含む材料で形成されている。本実施形態においては、隔壁２９の全体が樹脂と光散乱性粒子とを含む材料で形成されているが、これに限らない。例えば、隔壁２９の蛍光体層１３と接する部分のみが樹脂と光散乱性粒子とを含む材料で形成されていてもよい。すなわち、隔壁２９の少なくとも蛍光体層１３と接する部分が光散乱性を有していればよい。青色ドットＤＢにおいても、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧと同様に、散乱体層２６の側面を囲む隔壁２９が設けられている。
【００６７】
隔壁２９の色は白色であってもよい。具体的には、隔壁２９は白色レジストを含んでいてもよい。隔壁２９の全体が白色レジストを含んでいてもよいし、隔壁２９の蛍光体層１３と接する部分のみが白色レジストを含んでいてもよい。すなわち、隔壁２９の少なくとも蛍光体層１３と接する部分が白色であればよい。これにより、隔壁２９が黒色である場合に比べて、蛍光体層１３から発せられた光が隔壁２９に吸収されにくくすることができる。
【００６８】
赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧについては、反射領域Ｒのうち、蛍光体層１３が設けられていない領域に、蛍光体層１３と略同じ膜厚の透明樹脂層３０が設けられている。この構成により、隔壁２９で囲まれた空間が透明樹脂層３０により蛍光体層１３と略高さに埋め込まれ、蛍光体基板４の表面が平坦化される。透明樹脂層３０は、蛍光体層１３が設けられていない領域のみならず、蛍光体層１３の上面を埋め込むように形成してもよい。この構成によれば、蛍光体基板４の表面がさらに平坦化される。青色ドットＤＢにおいても、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧと同様に、散乱体層２６が設けられていない領域に、散乱体層２６と略同じ膜厚の透明樹脂層３０が設けられている。
【００６９】
以下、本実施形態の表示装置１の表示原理について説明する。
図３（Ａ）は透過モードの表示原理を説明するための図、図３（Ｂ）は反射モードの表示原理を説明するための図、である。
【００７０】
本実施形態の表示装置１においては、画素電極１５に所定の電位を印加した際の対向電極１９との間の電位差に応じて液晶層８を構成する液晶分子８Ｂの配向状態が変化する。透過モードの表示においては、図３（Ａ）に示すように、バックライト２からの光が第１の偏光板６、第１の位相差板２２を透過して円偏光に変換される。円偏光の偏光状態は液晶分子８Ｂの配向状態に応じて変化し、第２の偏光板７を透過する光の量が制御される。その後、第２の偏光板７を透過した光により蛍光体層１３が励起され、所定の色光が視認側に射出される。
【００７１】
反射モードの表示においては、図３（Ｂ）に示すように、外光が第２の偏光板７、第２の位相差板１８を透過して円偏光に変換される。円偏光の偏光状態は液晶分子８Ｂの配向状態に応じて変化し、反射膜１２で反射した後、第２の偏光板７を再度透過する際の光の量が制御される。ここで、反射領域Ｒの液晶層８の位相差が透過領域Ｔの液晶層８の位相差の略１／２に設定されているため、画素電極１５に所定の電位を印加した際に透過モードと反射モードとで同様の表示が行われる。
【００７２】
本実施形態の表示装置１においては、赤色蛍光体層１３Ｒの視認側に赤色カラーフィルタ層２５Ｒが設けられ、緑色蛍光体層１３Ｇの視認側に緑色カラーフィルタ層２５Ｇが設けられている。そのため、太陽光、照明光等の外光に含まれる青色光成分が赤色カラーフィルタ層２５Ｒや緑色カラーフィルタ層２５Ｇで吸収され、赤色蛍光体層１３Ｒや緑色蛍光体層１３Ｇにほとんど到達しない。その結果、外光による赤色蛍光体層１３Ｒや緑色蛍光体層１３Ｇの励起が抑えられ、明るい環境でもコントラスト比が低下し難い表示装置を提供できる。
【００７３】
また、暗い環境においてはバックライト２の光による透過モードの表示となる。このとき、各蛍光体層１３から発せられる赤色光、緑色光、および散乱体層２６を透過する青色光のスペクトルがカラーフィルタ２５の透過スペクトルに近いため、これらの光がカラーフィルタ２５を高い効率で透過する。以上の効果により、本実施形態においては、環境の明るさに依らずに明瞭な表示が可能であり、光の利用効率に優れた表示装置を提供することができる。
【００７４】
さらに本実施形態の場合、透過領域Ｔの蛍光体層１３が反射領域Ｒに一部はみ出していることにより、以下の効果が得られる。
透過モードについて考える。指向性が高いバックライト２を用いるのが望ましいことは先に述べた。しかしながら、指向性が高いバックライト２を用いた場合であっても、図３（Ａ）に示すように、液晶層８を斜めに透過する光は少なからず存在する。例えば符号Ｌ１で示す光のように、透過領域Ｔから反射領域Ｒに向けて斜めに進む光が存在する。この場合、蛍光体層１３が反射領域Ｒにはみ出しているため、このような光Ｌ１の一部が蛍光体層１３に到達し、発光に寄与する。その結果、透過光量を増やすことができる。さらに、蛍光体層１３から後方に進行する光Ｌ２の一部は反射領域Ｒに伝搬し、反射膜１２で反射した光Ｌ３が透明樹脂層３０、カラーフィルタ２５を経て視認側に射出される。この光Ｌ３によっても、透過光量を向上することができる。
【００７５】
反射モードについて考える。蛍光体層１３が反射領域Ｒにはみ出しているため、反射領域Ｒの周縁部に入射した光Ｌ４の一部は、カラーフィルタ２５、蛍光体層１３を順次透過して液晶層８に入射し、反射膜１２で反射した光Ｌ５が透明樹脂層３０、カラーフィルタ２５を経て視認側に射出される。その結果、反射光量を向上することができる。また、カラーフィルタ２５は、第２の偏光板７よりも視認側に配置されており、反射領域Ｒにおける光の経路である第２の偏光板７−反射膜１２−第２の偏光板７の経路中には存在しない。したがって、カラーフィルタ２５の消偏性により上記の経路内で光の偏光状態が乱れることがない。その結果、反射表示のコントラスト比を向上することができる。
以上により、反射モード、透過モードの各々において明るい表示が得られる。
【００７６】
［第１変形例］
図４は、本実施形態の第１変形例の表示装置の断面図である。
図４において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７７】
上記実施形態では、蛍光体層１３および散乱体層２６は、透過領域Ｔと反射領域Ｒの一部に設けられていた。これに対し、本変形例の表示装置では、図４に示すように、蛍光体層１３は、透過領域Ｔと反射領域Ｒの双方にわたって全面に設けられている。これにより、反射膜１２は、蛍光体層１３と全面的に重なる。この構成によれば、透過領域Ｔと反射領域Ｒとの境界で蛍光体層１３をパターニングする必要はなくなる。なお、散乱体層２６は、透過領域Ｔと反射領域Ｒの全面に設けられていてもよいし、透過領域Ｔと反射領域Ｒの一部に設けられていてもよい。
【００７８】
［第２変形例］
図５は、本実施形態の第２変形例の表示装置における一つのドットを示す平面図である。
図５において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７９】
上記実施形態では、ドットの輪郭を示す長方形の長手方向の略全体にわたって、反射膜１２および蛍光体層１３が設けられていた。これに対し、本変形例の表示装置では、図５に示すように、反射膜１２は反射領域Ｒと透過領域Ｔとの境界の全体には設けられていない。反射領域Ｒの中に、反射領域Ｒと透過領域Ｔとの境界部分に反射膜１２が設けられていない領域が存在する。
【００８０】
［第３変形例］
図６は、本実施形態の第３変形例の表示装置における蛍光体基板を示す断面図である。
本変形例の表示装置のうち、バックライトおよび液晶光変調素子の部分は上記実施形態と共通であり、蛍光体基板の構成が異なるのみである。
図６において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８１】
上記実施形態の蛍光体基板４では、隔壁２９の断面形状は、カラーフィルタ２５に接する基端側の幅に対して先端側の幅が狭い、いわゆる順テーパ形状であった。これに対して、本変形例の蛍光体基板３３は、図６に示すように、隔壁３４の断面形状は、カラーフィルタ２５に接する基端側の幅に対して先端側の幅が広い、いわゆる逆テーパ形状である。この場合、隔壁３４の側面が基板２４側に向けて傾斜している。この構成により、各蛍光体層１３から発せられた光は、隔壁３４で反射した後、基板２４側に向かうため、各蛍光体層１３で発せられた光の取り出し効率を向上することができる。なお、光散乱性もしくは光反射性を備えた隔壁３４に代えて、蛍光体層１３よりも低い屈折率を有する材料からなる構造物を設けてもよい。
【００８２】
［第４変形例］
図７は、本実施形態の第４変形例の表示装置における蛍光体基板を示す断面図である。
本変形例の表示装置のうち、バックライトおよび液晶光変調素子の部分は上記実施形態と共通であり、蛍光体基板の構成が異なるのみである。
図７において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８３】
本変形例の蛍光体基板３７は、図７に示すように、蛍光体層１３の周囲が蛍光体層１３よりも低い屈折率を有する材料からなる低屈折率層３８で覆われている。すなわち、本変形例の蛍光体基板３７は、図６に示す蛍光体基板３３に低屈折率層３８が付加されたものである。本変形例によれば、蛍光体層１３から発せられた光が低屈折率層３８で反射した後、基板２４側に向かうため、蛍光体層１３で発せられた光の取り出し効率を向上することができる。
【００８４】
［第５変形例］
図８は、本実施形態の第５変形例の表示装置における蛍光体基板を示す断面図である。
本変形例の表示装置のうち、バックライトおよび液晶光変調素子の部分は上記実施形態と共通であり、蛍光体基板の構成が異なるのみである。
図８において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８５】
本変形例の蛍光体基板４１は、図８に示すように、蛍光体層１３の周囲が蛍光体層１３よりも低い屈折率を有する材料からなる低屈折率層３８で覆われている。さらに、低屈折率層３８の周囲がカラーフィルタ２５で覆われている。すなわち、第４変形例の蛍光体基板３７では、カラーフィルタ２５上に蛍光体層１３が積層されていたが、本変形例の蛍光体基板４１では、カラーフィルタ２５の内部に蛍光体層１３が埋め込まれた形態となっている。本変形例においても、第４変形例と同様、蛍光体層１３から発せられた光が低屈折率層３８で反射した後、基板２４側に向かうため、蛍光体層１３で発せられた光の取り出し効率を向上することができる。また、本構成であれば、蛍光体基板４１の薄型化を図ることができる。
【００８６】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を、図９、図１０を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、一つのドット内での反射領域と透過領域の配置が第１実施形態と異なる。
図９は、本実施形態の表示装置における一つのドットを示す平面図である。
図１０は、本実施形態の表示装置の効果を説明するための図であり、図１０（Ａ）は本実施形態の表示装置における光の作用、図１０（Ｂ）は第１実施形態の表示装置における光の作用、をそれぞれ示す。
図９、図１０において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８７】
本実施形態の表示装置４４においては、図９に示すように、一つのドットＤＲのうち、反射領域ＲはドットＤＲの外周の４本の辺に沿って設けられている。透過領域Ｔは、ドットＤＲの中央部に設けられ、外周の４本の辺に沿って設けられた反射領域Ｒに囲まれている。反射膜１２と蛍光体層１３とは一部重なっており、反射膜１２と蛍光体層１３とが重なった領域が環状になっている。
【００８８】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は２つのドットを描いているが、例えば左側のドットは赤色ドットＤＲ、右側のドットは青色ドットＤＢ、を示すものとする。
第１実施形態の表示装置１の場合、図１０（Ｂ）に示すように、反射領域Ｒと透過領域Ｔとは、異なる色の表示を行うドットの境界に沿って設けられていた。すなわち、反射膜１２と蛍光体層１３とは、異なる色の表示を行うドットの境界に沿って設けられていた。そのため、赤色ドットＤＲの透過領域Ｔを斜めに透過した光のうち、青色ドットＤＢ側に向けて斜めに透過した光Ｌ１は、青色ドットＤＢの透明樹脂層３０を透過して青色ドットＤＢから射出される。
【００８９】
また、青色ドットＤＢから斜めに入射した外光のうち、赤色ドットＤＲ側に向けて斜めに入射した光Ｌ２は、青色カラーフィルタ層２５Ｂを透過した青色光成分が青色ドットＤＢの反射膜１２で反射し、反射した光Ｌ３が赤色ドットＤＲの赤色蛍光体層１３Ｒに入射する。すると、赤色蛍光体層１３Ｒが励起されて蛍光発光が生じ、赤色ドットＤＲから光Ｌ４が射出される。このように、意図しない色のドットから光が射出されるため、色純度が低下する、色滲みが発生するなどの問題が生じる虞がある。
【００９０】
これに対して、本実施形態の表示装置４４の場合、図１０（Ａ）に示すように、透過領域ＴがドットＤＲ，ＤＢの中央に設けられ、反射領域Ｒが透過領域Ｔを取り囲むようにドットＤＲ，ＤＢの周縁部に設けられている。そのため、赤色ドットＤＲの透過領域Ｔを斜めに透過した光Ｌ５は、赤色ドットＤＲ内に止まり、青色ドットＤＢに到達することがない。
【００９１】
また、青色ドットＤＢから斜めに入射した外光のうち、赤色ドットＤＲ側に向けて斜めに進む光Ｌ６は、青色カラーフィルタ層２５Ｂを透過した青色光成分が青色ドットＤＢの反射膜１２で反射し、反射した光Ｌ７が赤色ドットＤＲに入射する場合がある。ところが、本実施形態の場合、赤色蛍光体層１３Ｒが赤色ドットＤＲの中央部に配置されているため、青色ドットＤＢの反射膜１２で反射して赤色ドットＤＲに入射する光が赤色蛍光体層１３Ｒに入射する割合が第１実施形態に比べて少なくなる。その結果、本実施形態の表示装置４４によれば、意図しない色のドットから光が射出されることに起因する色純度の低下、色滲みの発生等の問題を改善することができる。
【００９２】
［第１変形例］
図１１は、本実施形態の第１変形例の表示装置における一つのドットの平面図である。
図１１において、図９と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９３】
上記実施形態では、反射領域ＲがドットＤＲの外周の全ての辺に沿って設けられ、透過領域Ｔの周囲全てが反射領域Ｒに囲まれていた。これに対して、本変形例の表示装置では、図１１に示すように、反射領域Ｒが、異なる色の表示を行うドットと隣り合う側の２辺、すなわち垂直方向に延在する左右の２辺に沿って設けられている。透過領域Ｔは、ドットＤＲの中央部に設けられ、異なる色の表示を行うドットが並ぶ方向（水平方向）のみが反射領域Ｒに囲まれている。
【００９４】
本変形例においても、異なる色の表示を行うドットが並ぶ方向（水平方向）に沿ってドットを切断したときの断面図は上記実施形態と同様である。したがって、図１０（Ａ）を用いて説明したように、意図しない色のドットから光が射出されることに起因する色純度の低下、色滲みの発生等の問題を改善することができる。
【００９５】
［第２変形例］
図１２は、本実施形態の第２変形例の表示装置における一つのドットの平面図である。
図１２において、図９と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９６】
上記実施形態では、反射領域ＲがドットＤＲの外周の全ての辺に沿って設けられ、透過領域Ｔの周囲全てが反射領域Ｒに囲まれていた。これに対して、本変形例の表示装置では、図１２に示すように、反射領域Ｒが、異なる色の表示を行うドットと隣り合う側の２辺と、同じ色の表示を行うドットと隣り合う側の１辺、すなわち垂直方向に延在する左右の２辺と、水平方向に延在する上側の１辺、の計３辺に沿って一体に設けられている。透過領域Ｔは、ドットＤＲの中央部に設けられ、三方が反射領域Ｒに囲まれている。
【００９７】
本変形例においても、異なる色の表示を行うドットが並ぶ方向（水平方向）に沿ってドットを切断したときの断面図は上記実施形態と同様である。したがって、図１０（Ａ）を用いて説明したように、意図しない色のドットから光が射出されることに起因する色純度の低下、色滲みの発生等の問題を改善することができる。
【００９８】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態を、図１３を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、マイクロレンズアレイを付加した点のみが第１実施形態と異なる。
図１３は、本実施形態の表示装置の断面図である。
図１３において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９９】
本実施形態の表示装置４７においては、図１３に示すように、液晶セル５を構成する第１の基板９と第１の位相差板２２との間に、マイクロレンズアレイ４８が備えられている。マイクロレンズアレイ４８は、シート状の部材の上にドットの数と同じ数のマイクロレンズ４９を有している。マイクロレンズアレイ４８は、各マイクロレンズ４９が一つのドットＤＲ，ＤＧ，ＤＢの透過領域Ｔの下方に位置するように設計されている。バックライト２から射出された光は、マイクロレンズ４９により各ドットＤＲ，ＤＧ，ＤＢの透過領域Ｔに集光される。図１３では、マイクロレンズアレイ４８が第１の基板９に密着しているが、マイクロレンズアレイ４８は必ずしも第１の基板９に密着していなくてもよい。本実施形態の「マイクロレンズアレイ」は、特許請求の範囲における「集光部材」に相当する。
【０１００】
本実施形態の表示装置４７においては、バックライト２から射出された光がマイクロレンズアレイ４８の各マイクロレンズ４９により各ドットＤＲ，ＤＧ，ＤＢの透過領域Ｔに集光されるため、バックライト２からの光を透過モードの表示により多く寄与させることができる。これにより、バックライト２の光利用効率が向上し、透過モード時に明るい表示を得ることができる。なお、集光部材は、必ずしもマイクロレンズアレイに限ることはなく、例えば凹面ミラー等を利用した集光部材を用いてもよい。
【０１０１】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態を、図１４を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、バンドパスフィルタを付加した点のみが第１実施形態と異なる。
図１４は、本実施形態の表示装置における一つのドットの断面図である。
図１４において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０２】
本実施形態の表示装置５２においては、図１４に示すように、蛍光体層１３もしくは散乱体層と第２の偏光板７との間の光路上に、バンドパスフィルタ５３が備えられている。バンドパスフィルタ５３は、青色光の波長帯域の光を透過し、青色光の波長帯域以外の波長帯域の光を反射する波長選択特性を有している。本実施形態の「バンドパスフィルタ」は、特許請求の範囲における「波長選択透過層」に相当する。
【０１０３】
蛍光体層２５からは光が等方的に発せられるため、蛍光体層１３から後方に向けて射出する光を表示に寄与させることが難しいという問題がある。この問題に対して、本実施形態の表示装置５２はバンドパスフィルタ５３を備えているため、バックライト２からの青色光はバンドパスフィルタ５３を透過する一方、蛍光体層１３から後方に向けて発せられた赤色光や緑色光はバンドパスフィルタ５３で反射する。これにより、蛍光体層１３から発せられた光の取り出し効率が向上し、透過モード時に明るい表示を得ることができる。
【０１０４】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態を、図１５を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、第１の偏光板に反射偏光板を用いた点のみが第１実施形態と異なる。
図１５は、本実施形態の表示装置における一つのドットの断面図である。
図１５において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０５】
第１実施形態の表示装置１においては、第１の偏光板６として吸収型の偏光板が用いられていた。これに対して、本実施形態の表示装置５６においては、図１５に示すように、バックライト２と第１の位相差板２２との間の光路上に、第１の偏光板５７として反射偏光板が備えられている。反射偏光板は、所定の偏光方向を有する第１の直線偏光を透過し、第１の直線偏光の偏光方向と直交する偏光方向を有する第２の直線偏光を反射する特性を有する。本実施形態においては、反射偏光板からなる第１の偏光板５７と液晶セル５と第２の偏光板７とにより液晶光変調素子５８が構成される。
【０１０６】
第１の偏光板として吸収型偏光板を用いた場合、第１の偏光板を透過しない光は、第１の偏光板に吸収され、表示に寄与しない光となる。これに対して、本実施形態の場合、第１の偏光板５７として反射偏光板が用いられているため、第１の偏光板５７を透過しない光は、第１の偏光板５７で反射してバックライト２に戻る。バックライト２に戻った光の一部はバックライトの裏面等で再度反射して第１の偏光板５７に戻る。このとき、第１の偏光板５７に到達した光の偏光状態が反射直後からは変化しているため、第１の偏光板５７に到達した光の一部は第１の偏光板５７を透過して表示に寄与する光となる。
【０１０７】
このように、本実施形態の表示装置５７では、第１の偏光板５７で反射した光を再利用できるため、バックライト２の光利用効率を向上することができる。その結果、本実施形態の表示装置５７の場合、バックライト２に同じ電力を投入したとしても、第１実施形態に比べて明るい表示が得られる。また、表示の明るさが第１実施形態と同等でよいならば、第１実施形態に比べてバックライト２への投入電力を削減できる。
【０１０８】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態を、図１６を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、透過領域と反射領域とで液晶層の位相差を異ならせる手法が第１実施形態と異なる。
図１６は、本実施形態の表示装置における一つのドットの断面図である。
図１６において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０９】
第１実施形態では、透過領域Ｔと反射領域Ｒとで一体の画素電極１５が設けられ、透過領域Ｔの液晶層８と反射領域Ｒの液晶層８とに同じ電圧が印加されていた。そして、透過セル厚ｄＴと反射セル厚ｄＲとを異ならせることにより、透過領域Ｔでの液晶層８の位相差と反射領域Ｒでの液晶層８の位相差とを異ならせていた。これに対して、本実施形態の表示装置６１では、図１６に示すように、反射膜１２の下層側に絶縁膜が形成されておらず、透過セル厚ｄＴと反射セル厚ｄＲとが略等しい。そして、透過領域Ｔと反射領域Ｒとで別個の画素電極１５Ｔ，１５Ｒが設けられている。また、図示しないＴＦＴ、データ線等も画素電極１５Ｔ，１５Ｒ毎に別個に設けられている。この構成により、透過領域Ｔの液晶層８と反射領域Ｒの液晶層８とに異なる電圧が印加される。
【０１１０】
本実施形態の表示装置６１では、透過領域Ｔの液晶層８と反射領域Ｒの液晶層８とに異なる電圧を印加することにより、例えば反射領域Ｒでの液晶層８の位相差を透過領域Ｔでの液晶層８の位相差の略１／２に調整することができる。これにより、透過モード、反射モードの双方で明瞭な表示を実現することができる。
【０１１１】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態を、図１７を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、バックライトと青色ドットの構成が第１実施形態と異なる。
図１７は、本実施形態の表示装置の断面図である。
図１７において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１１２】
第１実施形態では、青色光を射出するバックライト２を用い、青色ドットＤＢでは、バックライト２の青色光を表示に利用していた。そのため、青色ドットＤＢには、他のドットＤＲ，ＤＧで用いる蛍光体層１３に代えて、散乱体層２６を用いた。これに対して、本実施形態の表示装置６４は、図１７に示すように、紫外域から青色波長域までの短波長域の光を射出するバックライト６５を備えている。また、青色ドットＤＢには、第１実施形態の散乱体層２６に代えて、青色蛍光体層１３Ｂが設けられている。青色蛍光体層１３Ｂは、上記短波長域の光により励起されて青色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。本実施形態の場合、赤色蛍光体層１３Ｒは、上記短波長域の光により励起されて赤色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。緑色蛍光体層１３Ｇは、上記短波長域の光により励起されて緑色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。
【０１１３】
本実施形態の表示装置６４においても、環境の明るさに依らずに明瞭な表示が可能であり、光の利用効率に優れた表示装置を提供できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態の表示装置は、液晶セルを構成する第２の基板を第２の偏光板と液晶層との間に備えているが、この基板を備えていなくてもよい。その場合、最も視認側に位置する蛍光体基板の基板が液晶セルの第２の基板として機能する。その場合、第２の偏光板や第２の位相差板は、基板の内面側に形成されるインセル型の偏光層や位相差層となる。
【０１１５】
上記実施形態では、アクティブマトリクス方式の液晶セルを用いたが、これに代えて、パッシブマトリクス方式の液晶セルを用いてもよい。パッシブマトリクス方式の液晶セルの場合、一対の電極が互いに交差する領域が表示を構成する単位領域となる。もしくは、セグメント方式の液晶セルを用いてもよい。セグメント方式の液晶セルの場合、一つのセグメントが表示を構成する単位領域となる。
その他、表示装置を構成する各種構成部材の数、配置、形状、材料等に関しては上記実施形態に限ることなく、適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明は、例えばデジタルサイネージ（電子看板）、携帯機器の表示部等の用途に用いて好適な表示装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１，４４，４７，５２，５６，６１，６４…表示装置、２，６５…バックライト（光源）、３，５８…液晶光変調素子、６…第１の偏光板、７…第２の偏光板、８…液晶層、１２…反射膜、１３…蛍光体層（波長変換部）、１３Ｒ…赤色蛍光体層、１３Ｇ…緑色蛍光体層、１３Ｂ…青色蛍光体層、２５…カラーフィルタ、２５Ｒ…赤色カラーフィルタ層、２５Ｇ…緑色カラーフィルタ層、２５Ｂ…青色カラーフィルタ層、４８…マイクロレンズアレイ（集光部材）、５３…バンドパスフィルタ（波長選択透過層）、５７…第１の偏光板（反射偏光板）、ＤＲ…赤色ドット（単位領域）、ＤＧ…緑色ドット（単位領域）、ＤＢ…青色ドット（単位領域）、Ｒ…反射領域、Ｔ…透過領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、明るい場所で外光を利用して表示を行う一方、暗い場所では内蔵のバックライトからの光で表示を行う液晶表示装置が提供されている。すなわち、この種の液晶表示装置は、反射モードと透過モードとを兼ね備えた表示方式を有しており、環境の明るさに応じて反射モード、透過モードのいずれかの表示方式に切り替える。これにより、消費電力を低減しつつ、環境の明るさに依らずに明瞭な表示を可能としている。以下、本明細書ではこの種の液晶表示装置のことを「半透過型液晶表示装置」という。
【０００３】
カラーフィルタを備えた半透過型カラー液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この液晶表示装置では、対向側ガラス基板の内面にカラーフィルタが配置されている。このカラーフィルタにおいては、補色波長領域の光を励起し、所定の波長領域の光に変換する蛍光性顔料もしくは蛍光性染料が反射光通過部と透過光通過部との双方に含まれている。
【０００４】
蛍光体からなる色変換層を備えた反射型の液晶表示装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。この液晶表示装置では、暗い環境下では液晶セル（第２の基板）の背後に配置した補助光源を点灯し、補助光源からの光を表示に利用する。このとき、第２の基板上の色変換層により補助光源からの青色光を赤、緑、青の各色光に変換し、変換後の光を第１の基板上の第１の反射板で反射させる。さらに、液晶層、カラーフィルタを介して反射光を第２の基板上の第２の反射板で反射させ、第１の基板側から外部に取り出す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６７２４３号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の液晶表示装置では、対向側ガラス基板、つまり視認側のガラス基板の内面に、蛍光性顔料もしくは蛍光性染料を含むカラーフィルタが配置されている。そのため、太陽光や照明光などの外光が、視認側のガラス基板を介してカラーフィルタに照射される。このとき、カラーフィルタに含まれる蛍光性顔料や蛍光性染料が外光により励起される。これにより、意図しない不要な光が射出される結果、表示のコントラスト比が低下する。また、バックライトから射出される白色光が蛍光性顔料や蛍光性染料を励起するが、白色光のうち、長波長領域の光は励起に寄与しない。そのため、バックライトからの光の利用効率が低いという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載の液晶表示装置では、補助光源からの光を色変換層に集め、色変換層から射出された光を第２の反射板の開口部を透過させ、開口部に対応した位置にある第１の反射板に集める必要がある。しかしながら、色変換層の蛍光体からの光は等方的に発せられるため、蛍光体から発せられた光の一部だけが第１の反射板に到達する。よって、補助光源からの光の利用効率が低いという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、外光の入射による蛍光体の励起を極力抑えることができ、環境の明るさに依らずに明瞭な表示が可能な表示装置を提供することを目的とする。また、光の利用効率に優れた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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の表示装置は、第１の光を射出する光源と、前記光源から入射した前記第１の光の透過量を制御する液晶光変調素子と、前記液晶光変調素子の視認側の少なくとも一部に設けられ、前記液晶光変調素子から入射した前記第１の光により励起されて前記第１の光の波長帯域と異なる波長帯域の第２の光を発する蛍光体を含む波長変換部と、前記液晶光変調素子および前記波長変換部の視認側に設けられ、前記第２の光の波長帯域の光を透過するとともに前記第２の光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収するカラーフィルタと、を備え、前記液晶光変調素子が、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された第１の基板と、前記液晶層の前記カラーフィルタ側に配置された第２の基板と、前記液晶層の前記光源側に配置された第１の偏光板と、前記液晶層の前記カラーフィルタ側に配置された第２の偏光板と、前記カラーフィルタおよび前記液晶層を経て視認側から入射する光を反射する反射膜と、を備え、前記液晶光変調素子が複数の単位領域を備え、前記複数の単位領域の各々が、前記反射膜の形成領域である反射領域と、前記反射膜の非形成領域であって前記波長変換部に向けて前記第１の光を透過させる透過領域と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の表示装置は、前記第１の基板および前記第２の基板の法線方向から見て、前記波長変換部と前記反射膜とが少なくとも一部重なることを特徴とする。
【００１１】
本発明の表示装置は、前記反射領域において、前記カラーフィルタと前記反射膜との間の光路上に位相差板が設けられ、前記位相差板と前記第２の偏光板とが、入射光を円偏光に変換する円偏光板を構成し、前記第１の基板および前記第２の基板の法線方向から見て、前記位相差板と前記反射膜とが少なくとも一部重なることを特徴とする。
【００１２】
本発明の表示装置は、前記反射領域の少なくとも一部に、前記波長変換部が設けられていない領域を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の表示装置は、前記複数の単位領域が、隣り合って配列された互いに異なる色の表示を行う複数の単位領域を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の表示装置は、前記反射領域が、当該反射領域が属する単位領域と隣り合う単位領域との複数の境界のうち、互いに異なる色の表示を行う単位領域との境界に沿う方向に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の表示装置は、前記単位領域が矩形であり、前記反射領域が、当該反射領域が属する単位領域の４つの辺のうち、互いに異なる色の表示を行う単位領域との境界にあたる２つの辺を含む２つ以上の辺に沿って設けられ、前記透過領域が、前記単位領域の中央部に設けられ、前記２つ以上の辺に沿って設けられた前記反射領域に囲まれていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の表示装置は、前記液晶光変調素子における前記第１の光の透過量が最大もしくは最小のとき、前記透過領域における基板法線方向における前記液晶層の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／２であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の表示装置は、前記液晶光変調素子における前記第１の光の透過量が最大もしくは最小のとき、前記反射領域における基板法線方向における前記液晶層の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域毎に表示色の波長の略１／４であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の表示装置は、前記液晶層と前記第１の偏光板との間の光路上に第１の位相差板が設けられ、前記液晶層と前記第２の偏光板との間の光路上に第２の位相差板が設けられ、前記透過領域において、前記第１の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／４であり、前記透過領域において、前記第２の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／４であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の表示装置は、前記液晶層と前記第２の偏光板との間の光路上に第２の位相差板が設けられ、前記反射領域において、前記第２の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域毎に表示色の波長の略１／４であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の表示装置は、前記第１の偏光板が、前記第１の光の波長帯域に対応した偏光特性を有し、前記第２の偏光板が、可視光の全波長帯域に対応した偏光特性を有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の表示装置は、前記光源から射出された前記第１の光を前記液晶光変調素子の前記透過領域に集光させる集光部材を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の表示装置は、前記第２の偏光板と前記波長変換部との間の光路上に、前記第１の光の波長帯域の光を透過し、前記第１の光の波長帯域以外の波長帯域の光を反射する波長選択透過層を備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の表示装置は、前記光源と前記液晶光変調素子との間の光路上に、前記第１の光の波長帯域に対応した偏光特性を有する反射偏光板を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、外光の入射による蛍光体の励起を極力抑えることができ、環境の明るさに依らずに明瞭な表示が可能な表示装置を実現できる。また、光の利用効率に優れた表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図２】第１実施形態の表示装置において、一つのドットの断面図と平面図を示す図である。
【図３】第１実施形態の表示装置の表示原理を示す図であって、（Ａ）は透過モードの表示原理、（Ｂ）は反射モードの表示原理、をそれぞれ示す。
【図４】第１実施形態の表示装置の第１変形例を示す断面図である。
【図５】第１実施形態の表示装置の第２変形例における１つのドットの平面図である。
【図６】第１実施形態の表示装置の第３変形例を示す断面図である。
【図７】第１実施形態の表示装置の第４変形例を示す断面図である。
【図８】第１実施形態の表示装置の第５変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の表示装置において、一つのドットの平面図を示す図である。
【図１０】第２実施形態の表示装置の効果を説明するための図であり、（Ａ）は本実施形態の表示装置における光の作用、（Ｂ）は第１実施形態の表示装置における光の作用、をそれぞれ示す。
【図１１】第２実施形態の表示装置の第１変形例を示す一つのドットの平面図である。
【図１２】第２実施形態の表示装置の第２変形例を示す一つのドットの平面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態の表示装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態の表示装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
本実施形態の表示装置は、反射モードと透過モードとを兼ね備えた半透過型表示装置であり、従来の半透過液晶表示装置の反射方式による反射モードと、蛍光励起色変換ディスプレイ方式による透過モードと、を組み合わせた表示装置である。
【００２７】
図１は、本実施形態の表示装置を示す断面図である。図２は、本実施形態の表示装置において、一つの画素の断面図と平面図とを示す図である。図３は、本実施形態の表示装置の表示原理を示す図であり、（Ａ）は透過モードの表示原理、（Ｂ）は反射モードの表示原理、をそれぞれ示す。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素により寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２８】
本実施形態の表示装置１は、図１に示すように、バックライト２と、液晶光変調素子３と、蛍光体基板４と、を備えている。液晶光変調素子３は、液晶セル５と、液晶セル５のバックライト２側に配置された第１の偏光板６と、液晶セル５の蛍光体基板４側に配置された第２の偏光板７と、を備えている。液晶セル５は、液晶層８と、液晶層８を挟持する一対の基板９，１０と、を備えている。
以下、一対の基板９，１０のうち、液晶層８のバックライト２側に配置された基板９を「第１の基板」と称し、液晶層８の蛍光体基板４側に配置された基板１０を「第２の基板」と称する。
【００２９】
第１の基板９上に、蛍光体基板４および液晶層８を経て視認側から入射する光を反射する反射膜１２が設けられている。表示装置１は、反射モードにおいて、蛍光体基板４の外側（図１における上方）から入射する太陽光、照明光等の外光を利用して表示を行う。表示装置１は、透過モードにおいて、第１の基板９の外側（図１における下方）から入射するバックライト２からの光を利用して表示を行う。このとき、透過モードにおいては、バックライト２から射出される青色光が蛍光体により波長変換されて生じた赤色光、緑色光を用いて表示を行う。
よって、観察者は、蛍光体基板４の外側（図１における上方）から表示を視認することになる。以下の説明では、図１等の断面図の上方を視認側もしくは手前側、断面図の下方を奥側と称することもある。
【００３０】
表示装置１は、互いに異なる色の表示を行う３つのドット（複数の単位領域）が隣り合うように設けられている。３つのドットは、赤色光による表示を行う赤色ドットＤＲ、緑色光による表示を行う緑色ドットＤＧ、および青色光による表示を行う青色ドットＤＢ、である。表示を構成する最小単位である１つの画素は、これら赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧ、および青色ドットＤＢの３つのドットで構成される。本実施形態の「ドット」は、特許請求の範囲における「単位領域」に相当する。
【００３１】
本実施形態のバックライト２は、例えば４３０〜４８０ｎｍの波長帯域の青色光を射出する。バックライト２の詳細な構成の説明は省略するが、バックライト２は、例えば青色光を射出する発光ダイオード（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤと略記する）と、ＬＥＤからの光を面状に射出させる導光板と、を備えている。その他、バックライト２は、例えば導光板から射出された光の進行方向を導光板の法線方向に立ち上げるためのプリズムシート、等を備えていてもよい。本実施形態における「バックライト」は特許請求の範囲における「光源」に相当する。本実施形態における「青色光」は特許請求の範囲における「第１の光」に相当する。
【００３２】
バックライト２としては、液晶セル５の基板面に対してできるだけ垂直に近い方向に光を入射させるように、光の射出方向として高い指向性を有するバックライトを用いることが望ましい。その理由は、仮にバックライトの指向性が低く、液晶層を斜めに透過する光の割合が多かったとすると、液晶層を斜めに透過する光はコントラスト比を低下させる要因となるからである。
【００３３】
以下、液晶光変調素子３の詳細な構成について説明する。
図２の上側は、３つのドットのうち、赤色ドットＤＲの構成を示す断面図である。図２の下側は、反射膜１２と蛍光体層１３との位置関係を示す赤色ドットＤＲの平面図である。ここでは、赤色ドットＤＲの例を挙げて説明するが、緑色ドットＤＧおよび青色ドットＤＢの構成は赤色ドットＤＲと同様であるため、説明を省略する。
【００３４】
液晶セル５は、図１、図２に示すように、液晶層８と、液晶層８を挟持する第１の基板９および第２の基板１０と、を備えている。第１の基板９および第２の基板１０は、ガラス、プラスチック等からなる光透過性を有する基板である。第１の基板９および第２の基板１０は、同一の材料から構成されていてもよいし、異なる材料から構成されていてもよい。液晶セル５の表示モードは、特に限定されることなく、例えばＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＩＰＳ（In-Plane Switching）等の横電界モード、のいずれを採用してもよい。
【００３５】
第１の基板９の内面（液晶層８側の面）には、液晶層８に向けて突出する絶縁膜１４が一部の領域に形成されている。絶縁膜１４の断面形状は台形状であり、絶縁膜１４の膜厚は絶縁膜１４がない領域での液晶層８の厚みの略１／２である。絶縁膜１４の上面と側面（傾斜面）とに沿って反射膜１２が形成されている。反射膜１２は、例えばアルミニウム等の光反射性の高い材料で構成されている。第１の基板９の内面には、反射膜１２の形成領域と反射膜１２の非形成領域とにわたって画素電極１５が設けられている。画素電極１５は、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜から構成されている。第１の基板９の内面には、画素電極１５を覆うように電圧無印加時の液晶の配向状態を規制する第１の配向膜１６が設けられている。第１の配向膜１６は、例えばポリイミド等の樹脂から構成されている。
【００３６】
画素電極１５は、ドット毎に分離して設けられている。また、図示を省略するが、第１の基板９の内面には、画素電極１５に対する電圧の書き込みを制御するための薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）が設けられ、画素電極１５とＴＦＴとが電気的に接続されている。この構成により、各ドットの画素電極１５に対し、液晶層８を駆動するための電圧を個別に印加することができる。また、第１の基板９には、ＴＦＴの他、図示しない複数のデータ線、複数の走査線が設けられている。本実施形態の液晶セル５は、各画素の駆動素子としてＴＦＴを備えたアクティブマトリクス方式の液晶セルである。
【００３７】
第２の基板１０の内面（液晶層側の面）には、後述する第２の位相差板１８を介して対向電極１９、第２の配向膜２０が順次積層されている。対向電極１９は、画素電極１５と同様、ＩＴＯ等の透明導電膜から構成されている。対向電極１９は、画素電極１５と異なり、ドット毎に分離しておらず、複数のドットにわたって共通に設けられている。したがって、対向電極１９には、複数のドットにわたって共通の電位が与えられる。第２の配向膜２０は、第１の配向膜１６と同様、例えばポリイミド等の樹脂から構成されている。
【００３８】
一つのドットのうち、反射膜１２が形成された領域を「反射領域」と称し、反射膜１２が形成されていない領域、すなわち反射膜が開口した領域を「透過領域」と称する。すなわち、本実施形態の液晶セル５は、一つのドットの中に反射領域Ｒと透過領域Ｔとの２つの領域を含んでいる。反射領域Ｒでは、視認側から入射する外光を反射膜１２で反射させ、液晶層８により反射光の透過率を制御して表示を行う。透過領域Ｔでは、バックライト２から入射する光を、反射膜１２の開口部を介して、後述する蛍光体基板４の蛍光体層１３に向けて透過させ、液晶層８により透過光の透過率を制御して表示を行う。
【００３９】
反射領域Ｒと透過領域Ｔとを比較した場合、絶縁膜１４が反射領域Ｒにのみ選択的に形成されたことにより、反射領域Ｒの液晶層８の厚み（反射セル厚ｄＲ）と透過領域Ｔの液晶層８の厚み（透過セル厚ｄＴ）とが異なっている。すなわち、反射領域Ｒの液晶層８の厚み（反射セル厚ｄＲ）は、透過領域Ｔの液晶層８の厚み（透過セル厚ｄＴ）の略１／２となっている。
【００４０】
透過領域Ｔにおいては、バックライト２からの青色光の透過率が最大もしくは最小のとき、液晶層８の厚みによる位相差が、互いに異なる色の表示を行うドットによらずに青色光の波長の略１／２である。すなわち、最大強度を示すピーク波長が４５０ｎｍの青色光をバックライトとして用いる場合、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧ、青色ドットＤＢの全てにわたって、透過領域Ｔでの液晶層８の厚みによる位相差は略２２５ｎｍである。
【００４１】
反射領域Ｒにおいては、バックライト２からの青色光の透過率が最大もしくは最小のとき、基板法線方向における液晶層８の位相差が、互いに異なる色の表示を行うドット毎に表示色の波長の略１／４である。すなわち、緑色光のピーク波長を５５０ｎｍ、赤色光のピーク波長を６３０ｎｍとしたとき、赤色ドットＤＲの反射領域Ｒでの基板法線方向における液晶層８の位相差は略１５８ｎｍである。緑色ドットＤＧの反射領域Ｒでの基板法線方向における液晶層８の位相差は略１３８ｎｍである。青色ドットＤＢの反射領域Ｒでの基板法線方向における液晶層８の位相差は略１１３ｎｍである。
【００４２】
具体的に、基板法線方向における液晶層８の位相差は、液晶層８の屈折率と液晶層８の厚み（透過セル厚ｄＴもしくは反射セル厚ｄＲ）との積で表される。したがって、各ドットの各領域での基板法線方向における液晶層８の位相差を上記のように設定する際には、使用する液晶材料を決定すれば、液晶層の屈折率が決定するため、透過領域Ｔでの液晶層８の厚み（透過セル厚ｄＴ）と絶縁膜１４の膜厚とを適切に設定すればよい。
【００４３】
第１の偏光板６は、所定の偏光方向を有する第１の直線偏光を透過し、第１の直線偏光の偏光方向と直交する偏光方向を有する第２の直線偏光を吸収する特性を有する吸収型の偏光板である。同様に、第２の偏光板７は、所定の偏光方向を有する第１の直線偏光を透過し、第１の直線偏光の偏光方向と直交する偏光方向を有する第２の直線偏光を吸収する特性を有する吸収型の偏光板である。第１の偏光板６と第２の偏光板７とは、透過軸同士が直交するように配置される。
【００４４】
第１の偏光板６は、青色光の波長帯域に対応した偏光特性を有することが望ましい。第１の偏光板６の具体的な構成の一例としては、Ｉ３−、Ｉ５−等のヨウ素錯体を樹脂基材中に含む偏光板が挙げられる。ただし、従来から一般的に用いられているヨウ素偏光板もＩ３−、Ｉ５−等のヨウ素錯体を含んでいる。 本実施形態の第１の偏光板６が従来の偏光板と異なる点は、ヨウ素錯体の成分比である。 すなわち、本実施形態の第１の偏光板６は、ヨウ素錯体全体に占めるＩ３−のヨウ素錯体の割合が従来のヨウ素偏光板と比べて多い。樹脂基材の材料としては、液晶ディスプレイ用偏光板に通常用いられるポリビニルアルコールなどが挙げられる。
【００４５】
Ｉ３−のヨウ素錯体の含有量は波長４８０ｎｍの直交吸光度に影響を及ぼし、Ｉ５−のヨウ素錯体の含有量は波長６１０ｎｍの直交吸光度に影響を及ぼすことが知られている。Ｉ３−のヨウ素錯体の含有量を従来よりも増大させると、短波長領域（青色領域）の光吸収量を従来よりも増大させることができる。言い換えると、Ｉ３−のヨウ素錯体の含有量を従来よりも増大させることにより、吸光度曲線のピークを従来よりも短波長側（青色領域側）にシフトさせることができる。
【００４６】
第２の偏光板７は、可視光の全波長帯域に対応した偏光特性を有することが望ましい。したがって、第２の偏光板７の具体的な構成の一例として、上述のＩ３−、Ｉ５−等のヨウ素錯体を樹脂基材中に含む偏光板が挙げられる。その他、従来一般の偏光板を用いることができる。
【００４７】
第１の基板９と第１の偏光板６との間には第１の位相差板２２が設けられている。第２の基板１０と対向電極１９との間には第２の位相差板１８が設けられている。すなわち、本実施形態の場合、第１の位相差板２２は、液晶セル５の外側に配置された位相差板、いわゆるアウトセル型の位相差板である。第２の位相差板１８は、液晶セル５に内蔵された位相差板、いわゆるインセル型の位相差板である。なお、第１の位相差板２２と第２の位相差板１８は一対の位相差板として用いることが好ましく、一方の位相差板のみを用いるのは好ましくない。また、第１の位相差板２２と第２の位相差板１８の双方がなくてもよい。
【００４８】
第１の位相差板２２の位相差は、互いに異なる色の表示を行うドットによらずに青色光の波長の略１／４である。すなわち、最大強度を示すピーク波長が４５０ｎｍの青色光をバックライトとして用いる場合、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧ、青色ドットＤＢの全てにわたって、第１の位相差板２２の位相差は略１１３ｎｍである。
【００４９】
第１の位相差板２２の軸方位は、第１の偏光板６の吸収軸に対して略４５度の角度をなすように配置されている。第１の位相差板２２の位相差が青色光の波長の略１／４となっているため、第１の偏光板６と第１の位相差板２２とが円偏光板として機能する。よって、バックライト２からの青色光は、第１の偏光板６と第１の位相差板２２とを透過することにより円偏光に変換され、液晶層８に入射する。
【００５０】
第２の位相差板１８の位相差は、透過領域Ｔにおいては、互いに異なる色の表示を行うドットによらずに青色光の波長の略１／４である。すなわち、最大強度を示すピーク波長が４５０ｎｍの青色光をバックライトとして用いる場合、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧ、青色ドットＤＢの全てにわたって、透過領域Ｔでの第２の位相差板１８の位相差は略１１３ｎｍである。
【００５１】
第２の位相差板１８の位相差は、反射領域Ｒにおいては、互いに異なる色の表示を行うドット毎に表示色の波長の略１／４である。すなわち、緑色光のピーク波長を５５０ｎｍ、赤色光のピーク波長を６３０ｎｍとしたとき、赤色ドットＤＲの反射領域Ｒでの第２の位相差板１８の位相差は略１５８ｎｍである。緑色ドットＤＧの反射領域Ｒでの第２の位相差板１８の位相差は略１３８ｎｍである。青色ドットＤＢの反射領域Ｒでの第２の位相差板１８の位相差は略１１３ｎｍである。
【００５２】
第２の位相差板１８の軸方位は、第２の偏光板７の吸収軸に対して略４５度の角度をなすように配置されている。反射領域Ｒにおいては第２の位相差板１８の位相差が各表示色の波長の略１／４となっているため、第２の偏光板７と第２の位相差板１８とが円偏光板として機能する。よって、蛍光体基板４を介して入射した外光は、第２の偏光板７と第２の位相差板１８とを透過することで円偏光に変換され、液晶層８に入射する。
【００５３】
蛍光体基板４は、図１に示すように、基板２４と、カラーフィルタ２５と、蛍光体層１３と、を備えている。蛍光体層１３は、液晶光変調素子３から入射した青色光により励起されて青色光の波長帯域とは異なる波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。すなわち、本実施形態の「蛍光体層」は、液晶光変調素子３から入射した青色光を波長変換する機能を有しており、特許請求の範囲における「波長変換部」に相当する。
基板２４には、液晶セル５を構成する基板と同様、ガラス、プラスチック等の光透過性を有する基板が用いられる。
【００５４】
赤色ドットＤＲにおいては、カラーフィルタ２５として、赤色光の波長帯域の光を透過し、赤色光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収する赤色カラーフィルタ層２５Ｒが設けられている。また、蛍光体層１３として、青色光により励起されて赤色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含む赤色蛍光体層１３Ｒが設けられている。
【００５５】
同様に、緑色ドットＤＧにおいては、カラーフィルタ２５として、緑色光の波長帯域の光を透過し、緑色光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収する緑色カラーフィルタ層２５Ｇが設けられている。また、蛍光体層１３として、青色光により励起されて緑色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含む緑色蛍光体層１３Ｇが設けられている。
【００５６】
これに対し、青色ドットＤＢにおいては、カラーフィルタ２５として、青色光の波長帯域の光を透過し、青色光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収する青色カラーフィルタ層２５Ｂが設けられている。また、赤色ドットＤＲおよび緑色ドットＤＧで用いられる蛍光体層１３に代えて、青色光を散乱させる散乱体を含む散乱体層２６が設けられている。すなわち、青色ドットＤＢにおいては、バックライト２からの青色光を波長変換することなく表示に利用するため、蛍光体層１３に代えて散乱体層２６を用いる。散乱体層２６により青色光を散乱させることで、等方発光を生じる赤色蛍光体層１３Ｒおよび緑色蛍光体層１３Ｇから射出される光と散乱体層２６から射出される光との拡散特性を合わせ込むことができる。
【００５７】
赤色カラーフィルタ層２５Ｒの透過スペクトルは、青色光により励起された赤色蛍光体層１３Ｒから発せられる赤色光の発光スペクトルと近いものとなっている。同様に、緑色カラーフィルタ層２５Ｇの透過スペクトルは、青色光により励起された緑色蛍光体層１３Ｇから発せられる緑色光の発光スペクトルと近いものとなっている。また、青色カラーフィルタ層２５Ｂの透過スペクトルは、散乱体層２６で散乱した後の青色光のスペクトルと近いものとなっている。各カラーフィルタ層２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの膜厚は、各色ともに透過領域Ｔと反射領域Ｒとで異なっていてもよい。
【００５８】
上記の蛍光体層１３は、以下に例示する蛍光体のみから構成されていても良いし、任意に添加剤等を含んでいても良い。もしくは、これらの蛍光体が樹脂材料や無機材料等の結合材中に分散された構成であっても良い。本実施形態の蛍光体として、公知の蛍光体材料を用いることができる。この種の蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類することができる。これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本実施形態はこれらの材料に限定されるものではない。
【００５９】
有機系蛍光体材料では、青色光を緑色光に変換する蛍光材として、クマリン系色素：２，３，５，６−１Ｈ、４Ｈ−テトラヒドロ−８−トリフロメチルキノリジン（９，９ａ、１−ｇｈ）クマリン（クマリン１５３）、３−（２′−ベンゾチアゾリル）―７−ジエチルアミノクマリン（クマリン６）、３−（２′−ベンゾイミダゾリル）―７−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノクマリン（クマリン７）、ナフタルイミド系色素：ベーシックイエロー５１、ソルベントイエロー１１、ソルベントイエロー１１６等が挙げられる。また、青色光を赤色光に変換する蛍光材として、シアニン系色素：４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチルリル）−４Ｈ−ピラン、ピリジン系色素：１−エチル−２−［４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル］−ピリジニウム−パークロレート、およびローダミン系色素：ローダミンＢ、ローダミン６Ｇ、ローダミン３Ｂ、ローダミン１０１、ローダミン１１０、ベーシックバイオレット１１、スルホローダミン１０１等が挙げられる。
【００６０】
無機系蛍光体材料では、青色光を緑色光に変換する蛍光材として、（ＢａＭｇ）Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+、（ＳｒＢａ）Ａl12Ｓｉ2Ｏ8：Ｅｕ2+、（ＢａＭｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7−Ｓｒ2Ｂ2Ｏ5：Ｅｕ2+、（ＢａＣａＭｇ）5（ＰＯ4）3Ｃｌ：Ｅｕ2+、Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8−２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+、Ｚｒ2ＳｉＯ4、ＭｇＡｌ11Ｏ19：Ｃｅ3+，Ｔｂ3+、Ｂａ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、Ｓｒ2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+、（ＢａＳｒ）ＳｉＯ4：Ｅｕ2+等が挙げられる。また、青色光を赤色光に変換する蛍光材として、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、ＹＡｌＯ3：Ｅｕ3+、Ｃａ2Ｙ2（ＳｉＯ4）6：Ｅｕ3+、ＬｉＹ9（ＳｉＯ4）6Ｏ2：Ｅｕ3+、ＹＶＯ4：Ｅｕ3+、ＣａＳ：Ｅｕ3+、Ｇｄ2Ｏ3：Ｅｕ3+、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ4：Ｅｕ3+、Ｍｇ4ＧｅＯ5.5Ｆ：Ｍｎ4+、Ｍｇ4ＧｅＯ6：Ｍｎ4+、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25、Ｎａ5Ｅｕ2.5（ＷＯ4）6.25、Ｋ5Ｅｕ2.5（ＭｏＯ4）6.25、Ｎａ5Ｅｕ2.5（ＭｏＯ4）6.25等が挙げられる。
さらに、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＩｎＰやＳｉなどの半導体材料をナノサイズまで微細化することで蛍光発光することが知られている。２〜８ｎｍ程度のサイズで可視光発光するが、粒子径が小さい程、発光波長が短くなる。
【００６１】
互いに異なる色のカラーフィルタ層の境界、すなわち、赤色カラーフィルタ層２５Ｒと緑色カラーフィルタ層２５Ｇとの間、緑色カラーフィルタ層２５Ｇと青色カラーフィルタ層２５Ｂとの間、および青色カラーフィルタ層２５Ｂと赤色カラーフィルタ層２５Ｒとの間に、ブラックマトリクス２８が設けられている。ブラックマトリクス２８は、公知の光吸収性材料で形成されており、基板２４側から入射する外光を吸収するととともに、液晶光変調素子３側から入射する光による混色を防止する。ブラックマトリクス２８で囲まれた内側の領域が各ドットの開口部となる。各ドットの開口率（開口部の面積）は色毎に異なっていてもよい。
【００６２】
本方式の表示装置においては、外光を用いた反射モードの表示時には蛍光体による発光を利用せず、バックライトからの光を用いた透過モードの表示時に蛍光体による発光を用いる。そのため、基本的には、液晶セルの反射領域には蛍光体層は不要であり、透過領域に蛍光体層が必要である。
【００６３】
ところが、本実施形態においては、図２の上側に示すように、透過領域Ｔに設けられた蛍光体層１３が反射領域Ｒの一部にはみ出している。言い換えると、図２の下側に示すように、第１の基板９および第２の基板１０の法線方向から見て、反射膜１２と蛍光体層１３とが一部重なっている。すなわち、透過領域Ｔの全体に蛍光体層１３が設けられている。一方、反射領域Ｒのうち、透過領域Ｔに近い側に蛍光体層１３が設けられ、透過領域Ｔから遠い側には蛍光体層１３が設けられていない。なお、蛍光体層１３の形成領域を符号Ｋで示す。
【００６４】
また、反射領域Ｒは、当該反射領域Ｒが属するドットと四方に隣り合うドットとの４つの境界線のうち、互いに異なる色の表示を行うドットとの境界に沿う方向に設けられている。すなわち、長方形のドットの４本の辺のうち、水平方向（横方向）に延びる上下の２本の辺は、同じ色の表示を行うドットとの境界線である。一方、垂直方向（縦方向）に延びる左右の２本の辺は、互いに異なる色の表示を行うドットとの境界線である。反射領域Ｒは、垂直方向（縦方向）に延びる左右の２本の辺と平行な方向に延在するように形成されている。反射領域Ｒと透過領域Ｔとの境界は、垂直方向（縦方向）に延びる左右の２本の辺と平行に延びている。
【００６５】
散乱体層２６の配置も蛍光体層１３と同様である。すなわち、透過領域Ｔに設けられた散乱体層２６が反射領域Ｒの一部にはみ出している。言い換えると、第１の基板９および第２の基板１０の法線方向から見て、反射膜１２と散乱体層２６とが一部重なっている。
【００６６】
図１に示すように、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧについては、カラーフィルタ２５上に、蛍光体層１３の側面を囲む隔壁２９が設けられている。隔壁２９の断面形状は、カラーフィルタ２５に接する基端側の幅に対して先端側の幅が狭い、いわゆる順テーパ形状である。隔壁２９の内部には光散乱性粒子が分散されている。具体的には、隔壁２９は、樹脂と光散乱性粒子とを含む材料で形成されている。本実施形態においては、隔壁２９の全体が樹脂と光散乱性粒子とを含む材料で形成されているが、これに限らない。例えば、隔壁２９の蛍光体層１３と接する部分のみが樹脂と光散乱性粒子とを含む材料で形成されていてもよい。すなわち、隔壁２９の少なくとも蛍光体層１３と接する部分が光散乱性を有していればよい。青色ドットＤＢにおいても、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧと同様に、散乱体層２６の側面を囲む隔壁２９が設けられている。
【００６７】
隔壁２９の色は白色であってもよい。具体的には、隔壁２９は白色レジストを含んでいてもよい。隔壁２９の全体が白色レジストを含んでいてもよいし、隔壁２９の蛍光体層１３と接する部分のみが白色レジストを含んでいてもよい。すなわち、隔壁２９の少なくとも蛍光体層１３と接する部分が白色であればよい。これにより、隔壁２９が黒色である場合に比べて、蛍光体層１３から発せられた光が隔壁２９に吸収されにくくすることができる。
【００６８】
赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧについては、反射領域Ｒのうち、蛍光体層１３が設けられていない領域に、蛍光体層１３と略同じ膜厚の透明樹脂層３０が設けられている。この構成により、隔壁２９で囲まれた空間が透明樹脂層３０により蛍光体層１３と略高さに埋め込まれ、蛍光体基板４の表面が平坦化される。透明樹脂層３０は、蛍光体層１３が設けられていない領域のみならず、蛍光体層１３の上面を埋め込むように形成してもよい。この構成によれば、蛍光体基板４の表面がさらに平坦化される。青色ドットＤＢにおいても、赤色ドットＤＲ、緑色ドットＤＧと同様に、散乱体層２６が設けられていない領域に、散乱体層２６と略同じ膜厚の透明樹脂層３０が設けられている。
【００６９】
以下、本実施形態の表示装置１の表示原理について説明する。
図３（Ａ）は透過モードの表示原理を説明するための図、図３（Ｂ）は反射モードの表示原理を説明するための図、である。
【００７０】
本実施形態の表示装置１においては、画素電極１５に所定の電位を印加した際の対向電極１９との間の電位差に応じて液晶層８を構成する液晶分子８Ｂの配向状態が変化する。透過モードの表示においては、図３（Ａ）に示すように、バックライト２からの光が第１の偏光板６、第１の位相差板２２を透過して円偏光に変換される。円偏光の偏光状態は液晶分子８Ｂの配向状態に応じて変化し、第２の偏光板７を透過する光の量が制御される。その後、第２の偏光板７を透過した光により蛍光体層１３が励起され、所定の色光が視認側に射出される。
【００７１】
反射モードの表示においては、図３（Ｂ）に示すように、外光が第２の偏光板７、第２の位相差板１８を透過して円偏光に変換される。円偏光の偏光状態は液晶分子８Ｂの配向状態に応じて変化し、反射膜１２で反射した後、第２の偏光板７を再度透過する際の光の量が制御される。ここで、反射領域Ｒの液晶層８の位相差が透過領域Ｔの液晶層８の位相差の略１／２に設定されているため、画素電極１５に所定の電位を印加した際に透過モードと反射モードとで同様の表示が行われる。
【００７２】
本実施形態の表示装置１においては、赤色蛍光体層１３Ｒの視認側に赤色カラーフィルタ層２５Ｒが設けられ、緑色蛍光体層１３Ｇの視認側に緑色カラーフィルタ層２５Ｇが設けられている。そのため、太陽光、照明光等の外光に含まれる青色光成分が赤色カラーフィルタ層２５Ｒや緑色カラーフィルタ層２５Ｇで吸収され、赤色蛍光体層１３Ｒや緑色蛍光体層１３Ｇにほとんど到達しない。その結果、外光による赤色蛍光体層１３Ｒや緑色蛍光体層１３Ｇの励起が抑えられ、明るい環境でもコントラスト比が低下し難い表示装置を提供できる。
【００７３】
また、暗い環境においてはバックライト２の光による透過モードの表示となる。このとき、各蛍光体層１３から発せられる赤色光、緑色光、および散乱体層２６を透過する青色光のスペクトルがカラーフィルタ２５の透過スペクトルに近いため、これらの光がカラーフィルタ２５を高い効率で透過する。以上の効果により、本実施形態においては、環境の明るさに依らずに明瞭な表示が可能であり、光の利用効率に優れた表示装置を提供することができる。
【００７４】
さらに本実施形態の場合、透過領域Ｔの蛍光体層１３が反射領域Ｒに一部はみ出していることにより、以下の効果が得られる。
透過モードについて考える。指向性が高いバックライト２を用いるのが望ましいことは先に述べた。しかしながら、指向性が高いバックライト２を用いた場合であっても、図３（Ａ）に示すように、液晶層８を斜めに透過する光は少なからず存在する。例えば符号Ｌ１で示す光のように、透過領域Ｔから反射領域Ｒに向けて斜めに進む光が存在する。この場合、蛍光体層１３が反射領域Ｒにはみ出しているため、このような光Ｌ１の一部が蛍光体層１３に到達し、発光に寄与する。その結果、透過光量を増やすことができる。さらに、蛍光体層１３から後方に進行する光Ｌ２の一部は反射領域Ｒに伝搬し、反射膜１２で反射した光Ｌ３が透明樹脂層３０、カラーフィルタ２５を経て視認側に射出される。この光Ｌ３によっても、透過光量を向上することができる。
【００７５】
反射モードについて考える。蛍光体層１３が反射領域Ｒにはみ出しているため、反射領域Ｒの周縁部に入射した光Ｌ４の一部は、カラーフィルタ２５、蛍光体層１３を順次透過して液晶層８に入射し、反射膜１２で反射した光Ｌ５が透明樹脂層３０、カラーフィルタ２５を経て視認側に射出される。その結果、反射光量を向上することができる。また、カラーフィルタ２５は、第２の偏光板７よりも視認側に配置されており、反射領域Ｒにおける光の経路である第２の偏光板７−反射膜１２−第２の偏光板７の経路中には存在しない。したがって、カラーフィルタ２５の消偏性により上記の経路内で光の偏光状態が乱れることがない。その結果、反射表示のコントラスト比を向上することができる。
以上により、反射モード、透過モードの各々において明るい表示が得られる。
【００７６】
［第１変形例］
図４は、本実施形態の第１変形例の表示装置の断面図である。
図４において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７７】
上記実施形態では、蛍光体層１３および散乱体層２６は、透過領域Ｔと反射領域Ｒの一部に設けられていた。これに対し、本変形例の表示装置では、図４に示すように、蛍光体層１３は、透過領域Ｔと反射領域Ｒの双方にわたって全面に設けられている。これにより、反射膜１２は、蛍光体層１３と全面的に重なる。この構成によれば、透過領域Ｔと反射領域Ｒとの境界で蛍光体層１３をパターニングする必要はなくなる。なお、散乱体層２６は、透過領域Ｔと反射領域Ｒの全面に設けられていてもよいし、透過領域Ｔと反射領域Ｒの一部に設けられていてもよい。
【００７８】
［第２変形例］
図５は、本実施形態の第２変形例の表示装置における一つのドットを示す平面図である。
図５において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７９】
上記実施形態では、ドットの輪郭を示す長方形の長手方向の略全体にわたって、反射膜１２および蛍光体層１３が設けられていた。これに対し、本変形例の表示装置では、図５に示すように、反射膜１２は反射領域Ｒと透過領域Ｔとの境界の全体には設けられていない。反射領域Ｒの中に、反射領域Ｒと透過領域Ｔとの境界部分に反射膜１２が設けられていない領域が存在する。
【００８０】
［第３変形例］
図６は、本実施形態の第３変形例の表示装置における蛍光体基板を示す断面図である。
本変形例の表示装置のうち、バックライトおよび液晶光変調素子の部分は上記実施形態と共通であり、蛍光体基板の構成が異なるのみである。
図６において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８１】
上記実施形態の蛍光体基板４では、隔壁２９の断面形状は、カラーフィルタ２５に接する基端側の幅に対して先端側の幅が狭い、いわゆる順テーパ形状であった。これに対して、本変形例の蛍光体基板３３は、図６に示すように、隔壁３４の断面形状は、カラーフィルタ２５に接する基端側の幅に対して先端側の幅が広い、いわゆる逆テーパ形状である。この場合、隔壁３４の側面が基板２４側に向けて傾斜している。この構成により、各蛍光体層１３から発せられた光は、隔壁３４で反射した後、基板２４側に向かうため、各蛍光体層１３で発せられた光の取り出し効率を向上することができる。なお、光散乱性もしくは光反射性を備えた隔壁３４に代えて、蛍光体層１３よりも低い屈折率を有する材料からなる構造物を設けてもよい。
【００８２】
［第４変形例］
図７は、本実施形態の第４変形例の表示装置における蛍光体基板を示す断面図である。
本変形例の表示装置のうち、バックライトおよび液晶光変調素子の部分は上記実施形態と共通であり、蛍光体基板の構成が異なるのみである。
図７において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８３】
本変形例の蛍光体基板３７は、図７に示すように、蛍光体層１３の周囲が蛍光体層１３よりも低い屈折率を有する材料からなる低屈折率層３８で覆われている。すなわち、本変形例の蛍光体基板３７は、図６に示す蛍光体基板３３に低屈折率層３８が付加されたものである。本変形例によれば、蛍光体層１３から発せられた光が低屈折率層３８で反射した後、基板２４側に向かうため、蛍光体層１３で発せられた光の取り出し効率を向上することができる。
【００８４】
［第５変形例］
図８は、本実施形態の第５変形例の表示装置における蛍光体基板を示す断面図である。
本変形例の表示装置のうち、バックライトおよび液晶光変調素子の部分は上記実施形態と共通であり、蛍光体基板の構成が異なるのみである。
図８において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８５】
本変形例の蛍光体基板４１は、図８に示すように、蛍光体層１３の周囲が蛍光体層１３よりも低い屈折率を有する材料からなる低屈折率層３８で覆われている。さらに、低屈折率層３８の周囲がカラーフィルタ２５で覆われている。すなわち、第４変形例の蛍光体基板３７では、カラーフィルタ２５上に蛍光体層１３が積層されていたが、本変形例の蛍光体基板４１では、カラーフィルタ２５の内部に蛍光体層１３が埋め込まれた形態となっている。本変形例においても、第４変形例と同様、蛍光体層１３から発せられた光が低屈折率層３８で反射した後、基板２４側に向かうため、蛍光体層１３で発せられた光の取り出し効率を向上することができる。また、本構成であれば、蛍光体基板４１の薄型化を図ることができる。
【００８６】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を、図９、図１０を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、一つのドット内での反射領域と透過領域の配置が第１実施形態と異なる。
図９は、本実施形態の表示装置における一つのドットを示す平面図である。
図１０は、本実施形態の表示装置の効果を説明するための図であり、図１０（Ａ）は本実施形態の表示装置における光の作用、図１０（Ｂ）は第１実施形態の表示装置における光の作用、をそれぞれ示す。
図９、図１０において、図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８７】
本実施形態の表示装置４４においては、図９に示すように、一つのドットＤＲのうち、反射領域ＲはドットＤＲの外周の４本の辺に沿って設けられている。透過領域Ｔは、ドットＤＲの中央部に設けられ、外周の４本の辺に沿って設けられた反射領域Ｒに囲まれている。反射膜１２と蛍光体層１３とは一部重なっており、反射膜１２と蛍光体層１３とが重なった領域が環状になっている。
【００８８】
図１０（Ａ）、（Ｂ）は２つのドットを描いているが、例えば左側のドットは赤色ドットＤＲ、右側のドットは青色ドットＤＢ、を示すものとする。
第１実施形態の表示装置１の場合、図１０（Ｂ）に示すように、反射領域Ｒと透過領域Ｔとは、異なる色の表示を行うドットの境界に沿って設けられていた。すなわち、反射膜１２と蛍光体層１３とは、異なる色の表示を行うドットの境界に沿って設けられていた。そのため、赤色ドットＤＲの透過領域Ｔを斜めに透過した光のうち、青色ドットＤＢ側に向けて斜めに透過した光Ｌ１は、青色ドットＤＢの透明樹脂層３０を透過して青色ドットＤＢから射出される。
【００８９】
また、青色ドットＤＢから斜めに入射した外光のうち、赤色ドットＤＲ側に向けて斜めに入射した光Ｌ２は、青色カラーフィルタ層２５Ｂを透過した青色光成分が青色ドットＤＢの反射膜１２で反射し、反射した光Ｌ３が赤色ドットＤＲの赤色蛍光体層１３Ｒに入射する。すると、赤色蛍光体層１３Ｒが励起されて蛍光発光が生じ、赤色ドットＤＲから光Ｌ４が射出される。このように、意図しない色のドットから光が射出されるため、色純度が低下する、色滲みが発生するなどの問題が生じる虞がある。
【００９０】
これに対して、本実施形態の表示装置４４の場合、図１０（Ａ）に示すように、透過領域ＴがドットＤＲ，ＤＢの中央に設けられ、反射領域Ｒが透過領域Ｔを取り囲むようにドットＤＲ，ＤＢの周縁部に設けられている。そのため、赤色ドットＤＲの透過領域Ｔを斜めに透過した光Ｌ５は、赤色ドットＤＲ内に止まり、青色ドットＤＢに到達することがない。
【００９１】
また、青色ドットＤＢから斜めに入射した外光のうち、赤色ドットＤＲ側に向けて斜めに進む光Ｌ６は、青色カラーフィルタ層２５Ｂを透過した青色光成分が青色ドットＤＢの反射膜１２で反射し、反射した光Ｌ７が赤色ドットＤＲに入射する場合がある。ところが、本実施形態の場合、赤色蛍光体層１３Ｒが赤色ドットＤＲの中央部に配置されているため、青色ドットＤＢの反射膜１２で反射して赤色ドットＤＲに入射する光が赤色蛍光体層１３Ｒに入射する割合が第１実施形態に比べて少なくなる。その結果、本実施形態の表示装置４４によれば、意図しない色のドットから光が射出されることに起因する色純度の低下、色滲みの発生等の問題を改善することができる。
【００９２】
［第１変形例］
図１１は、本実施形態の第１変形例の表示装置における一つのドットの平面図である。
図１１において、図９と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９３】
上記実施形態では、反射領域ＲがドットＤＲの外周の全ての辺に沿って設けられ、透過領域Ｔの周囲全てが反射領域Ｒに囲まれていた。これに対して、本変形例の表示装置では、図１１に示すように、反射領域Ｒが、異なる色の表示を行うドットと隣り合う側の２辺、すなわち垂直方向に延在する左右の２辺に沿って設けられている。透過領域Ｔは、ドットＤＲの中央部に設けられ、異なる色の表示を行うドットが並ぶ方向（水平方向）のみが反射領域Ｒに囲まれている。
【００９４】
本変形例においても、異なる色の表示を行うドットが並ぶ方向（水平方向）に沿ってドットを切断したときの断面図は上記実施形態と同様である。したがって、図１０（Ａ）を用いて説明したように、意図しない色のドットから光が射出されることに起因する色純度の低下、色滲みの発生等の問題を改善することができる。
【００９５】
［第２変形例］
図１２は、本実施形態の第２変形例の表示装置における一つのドットの平面図である。
図１２において、図９と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９６】
上記実施形態では、反射領域ＲがドットＤＲの外周の全ての辺に沿って設けられ、透過領域Ｔの周囲全てが反射領域Ｒに囲まれていた。これに対して、本変形例の表示装置では、図１２に示すように、反射領域Ｒが、異なる色の表示を行うドットと隣り合う側の２辺と、同じ色の表示を行うドットと隣り合う側の１辺、すなわち垂直方向に延在する左右の２辺と、水平方向に延在する上側の１辺、の計３辺に沿って一体に設けられている。透過領域Ｔは、ドットＤＲの中央部に設けられ、三方が反射領域Ｒに囲まれている。
【００９７】
本変形例においても、異なる色の表示を行うドットが並ぶ方向（水平方向）に沿ってドットを切断したときの断面図は上記実施形態と同様である。したがって、図１０（Ａ）を用いて説明したように、意図しない色のドットから光が射出されることに起因する色純度の低下、色滲みの発生等の問題を改善することができる。
【００９８】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態を、図１３を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、マイクロレンズアレイを付加した点のみが第１実施形態と異なる。
図１３は、本実施形態の表示装置の断面図である。
図１３において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９９】
本実施形態の表示装置４７においては、図１３に示すように、液晶セル５を構成する第１の基板９と第１の位相差板２２との間に、マイクロレンズアレイ４８が備えられている。マイクロレンズアレイ４８は、シート状の部材の上にドットの数と同じ数のマイクロレンズ４９を有している。マイクロレンズアレイ４８は、各マイクロレンズ４９が一つのドットＤＲ，ＤＧ，ＤＢの透過領域Ｔの下方に位置するように設計されている。バックライト２から射出された光は、マイクロレンズ４９により各ドットＤＲ，ＤＧ，ＤＢの透過領域Ｔに集光される。図１３では、マイクロレンズアレイ４８が第１の基板９に密着しているが、マイクロレンズアレイ４８は必ずしも第１の基板９に密着していなくてもよい。本実施形態の「マイクロレンズアレイ」は、特許請求の範囲における「集光部材」に相当する。
【０１００】
本実施形態の表示装置４７においては、バックライト２から射出された光がマイクロレンズアレイ４８の各マイクロレンズ４９により各ドットＤＲ，ＤＧ，ＤＢの透過領域Ｔに集光されるため、バックライト２からの光を透過モードの表示により多く寄与させることができる。これにより、バックライト２の光利用効率が向上し、透過モード時に明るい表示を得ることができる。なお、集光部材は、必ずしもマイクロレンズアレイに限ることはなく、例えば凹面ミラー等を利用した集光部材を用いてもよい。
【０１０１】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態を、図１４を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、バンドパスフィルタを付加した点のみが第１実施形態と異なる。
図１４は、本実施形態の表示装置における一つのドットの断面図である。
図１４において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０２】
本実施形態の表示装置５２においては、図１４に示すように、蛍光体層１３もしくは散乱体層と第２の偏光板７との間の光路上に、バンドパスフィルタ５３が備えられている。バンドパスフィルタ５３は、青色光の波長帯域の光を透過し、青色光の波長帯域以外の波長帯域の光を反射する波長選択特性を有している。本実施形態の「バンドパスフィルタ」は、特許請求の範囲における「波長選択透過層」に相当する。
【０１０３】
蛍光体層２５からは光が等方的に発せられるため、蛍光体層１３から後方に向けて射出する光を表示に寄与させることが難しいという問題がある。この問題に対して、本実施形態の表示装置５２はバンドパスフィルタ５３を備えているため、バックライト２からの青色光はバンドパスフィルタ５３を透過する一方、蛍光体層１３から後方に向けて発せられた赤色光や緑色光はバンドパスフィルタ５３で反射する。これにより、蛍光体層１３から発せられた光の取り出し効率が向上し、透過モード時に明るい表示を得ることができる。
【０１０４】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態を、図１５を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、第１の偏光板に反射偏光板を用いた点のみが第１実施形態と異なる。
図１５は、本実施形態の表示装置における一つのドットの断面図である。
図１５において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０５】
第１実施形態の表示装置１においては、第１の偏光板６として吸収型の偏光板が用いられていた。これに対して、本実施形態の表示装置５６においては、図１５に示すように、バックライト２と第１の位相差板２２との間の光路上に、第１の偏光板５７として反射偏光板が備えられている。反射偏光板は、所定の偏光方向を有する第１の直線偏光を透過し、第１の直線偏光の偏光方向と直交する偏光方向を有する第２の直線偏光を反射する特性を有する。本実施形態においては、反射偏光板からなる第１の偏光板５７と液晶セル５と第２の偏光板７とにより液晶光変調素子５８が構成される。
【０１０６】
第１の偏光板として吸収型偏光板を用いた場合、第１の偏光板を透過しない光は、第１の偏光板に吸収され、表示に寄与しない光となる。これに対して、本実施形態の場合、第１の偏光板５７として反射偏光板が用いられているため、第１の偏光板５７を透過しない光は、第１の偏光板５７で反射してバックライト２に戻る。バックライト２に戻った光の一部はバックライトの裏面等で再度反射して第１の偏光板５７に戻る。このとき、第１の偏光板５７に到達した光の偏光状態が反射直後からは変化しているため、第１の偏光板５７に到達した光の一部は第１の偏光板５７を透過して表示に寄与する光となる。
【０１０７】
このように、本実施形態の表示装置５７では、第１の偏光板５７で反射した光を再利用できるため、バックライト２の光利用効率を向上することができる。その結果、本実施形態の表示装置５７の場合、バックライト２に同じ電力を投入したとしても、第１実施形態に比べて明るい表示が得られる。また、表示の明るさが第１実施形態と同等でよいならば、第１実施形態に比べてバックライト２への投入電力を削減できる。
【０１０８】
［第６実施形態］
以下、本発明の第６実施形態を、図１６を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、透過領域と反射領域とで液晶層の位相差を異ならせる手法が第１実施形態と異なる。
図１６は、本実施形態の表示装置における一つのドットの断面図である。
図１６において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０９】
第１実施形態では、透過領域Ｔと反射領域Ｒとで一体の画素電極１５が設けられ、透過領域Ｔの液晶層８と反射領域Ｒの液晶層８とに同じ電圧が印加されていた。そして、透過セル厚ｄＴと反射セル厚ｄＲとを異ならせることにより、透過領域Ｔでの液晶層８の位相差と反射領域Ｒでの液晶層８の位相差とを異ならせていた。これに対して、本実施形態の表示装置６１では、図１６に示すように、反射膜１２の下層側に絶縁膜が形成されておらず、透過セル厚ｄＴと反射セル厚ｄＲとが略等しい。そして、透過領域Ｔと反射領域Ｒとで別個の画素電極１５Ｔ，１５Ｒが設けられている。また、図示しないＴＦＴ、データ線等も画素電極１５Ｔ，１５Ｒ毎に別個に設けられている。この構成により、透過領域Ｔの液晶層８と反射領域Ｒの液晶層８とに異なる電圧が印加される。
【０１１０】
本実施形態の表示装置６１では、透過領域Ｔの液晶層８と反射領域Ｒの液晶層８とに異なる電圧を印加することにより、例えば反射領域Ｒでの液晶層８の位相差を透過領域Ｔでの液晶層８の位相差の略１／２に調整することができる。これにより、透過モード、反射モードの双方で明瞭な表示を実現することができる。
【０１１１】
［第７実施形態］
以下、本発明の第７実施形態を、図１７を用いて説明する。
本実施形態の表示装置の基本構成は第１実施形態と共通であり、バックライトと青色ドットの構成が第１実施形態と異なる。
図１７は、本実施形態の表示装置の断面図である。
図１７において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１１２】
第１実施形態では、青色光を射出するバックライト２を用い、青色ドットＤＢでは、バックライト２の青色光を表示に利用していた。そのため、青色ドットＤＢには、他のドットＤＲ，ＤＧで用いる蛍光体層１３に代えて、散乱体層２６を用いた。これに対して、本実施形態の表示装置６４は、図１７に示すように、紫外域から青色波長域までの短波長域の光を射出するバックライト６５を備えている。また、青色ドットＤＢには、第１実施形態の散乱体層２６に代えて、青色蛍光体層１３Ｂが設けられている。青色蛍光体層１３Ｂは、上記短波長域の光により励起されて青色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。本実施形態の場合、赤色蛍光体層１３Ｒは、上記短波長域の光により励起されて赤色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。緑色蛍光体層１３Ｇは、上記短波長域の光により励起されて緑色の波長帯域の蛍光を発する蛍光体を含んでいる。
【０１１３】
本実施形態の表示装置６４においても、環境の明るさに依らずに明瞭な表示が可能であり、光の利用効率に優れた表示装置を提供できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態の表示装置は、液晶セルを構成する第２の基板を第２の偏光板と液晶層との間に備えているが、この基板を備えていなくてもよい。その場合、最も視認側に位置する蛍光体基板の基板が液晶セルの第２の基板として機能する。その場合、第２の偏光板や第２の位相差板は、基板の内面側に形成されるインセル型の偏光層や位相差層となる。
【０１１５】
上記実施形態では、アクティブマトリクス方式の液晶セルを用いたが、これに代えて、パッシブマトリクス方式の液晶セルを用いてもよい。パッシブマトリクス方式の液晶セルの場合、一対の電極が互いに交差する領域が表示を構成する単位領域となる。もしくは、セグメント方式の液晶セルを用いてもよい。セグメント方式の液晶セルの場合、一つのセグメントが表示を構成する単位領域となる。
その他、表示装置を構成する各種構成部材の数、配置、形状、材料等に関しては上記実施形態に限ることなく、適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明は、例えばデジタルサイネージ（電子看板）、携帯機器の表示部等の用途に用いて好適な表示装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１７】
１，４４，４７，５２，５６，６１，６４…表示装置、２，６５…バックライト（光源）、３，５８…液晶光変調素子、６…第１の偏光板、７…第２の偏光板、８…液晶層、１２…反射膜、１３…蛍光体層（波長変換部）、１３Ｒ…赤色蛍光体層、１３Ｇ…緑色蛍光体層、１３Ｂ…青色蛍光体層、２５…カラーフィルタ、２５Ｒ…赤色カラーフィルタ層、２５Ｇ…緑色カラーフィルタ層、２５Ｂ…青色カラーフィルタ層、４８…マイクロレンズアレイ（集光部材）、５３…バンドパスフィルタ（波長選択透過層）、５７…第１の偏光板（反射偏光板）、ＤＲ…赤色ドット（単位領域）、ＤＧ…緑色ドット（単位領域）、ＤＢ…青色ドット（単位領域）、Ｒ…反射領域、Ｔ…透過領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を射出する光源と、
前記光源から入射した前記第１の光の透過量を制御する液晶光変調素子と、
前記液晶光変調素子の視認側の少なくとも一部に設けられ、前記液晶光変調素子から入射した前記第１の光により励起されて前記第１の光の波長帯域と異なる波長帯域の第２の光を発する蛍光体を含む波長変換部と、
前記液晶光変調素子および前記波長変換部の視認側に設けられ、前記第２の光の波長帯域の光を透過するとともに前記第２の光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収するカラーフィルタと、を備え、
前記液晶光変調素子が、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された第１の基板と、前記液晶層の前記カラーフィルタ側に配置された第２の基板と、前記液晶層の前記光源側に配置された第１の偏光板と、前記液晶層の前記カラーフィルタ側に配置された第２の偏光板と、前記カラーフィルタおよび前記液晶層を経て視認側から入射する光を反射する反射膜と、を備え、
前記液晶光変調素子が複数の単位領域を備え、
前記複数の単位領域の各々が、前記反射膜の形成領域である反射領域と、前記反射膜の非形成領域であって前記波長変換部に向けて前記第１の光を透過させる透過領域と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１の基板および前記第２の基板の法線方向から見て、前記波長変換部と前記反射膜とが少なくとも一部重なってい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】
前記反射領域において、前記カラーフィルタと前記反射膜との間の光路上に位相差板が設けられ、
前記位相差板と前記第２の偏光板とが、入射光を円偏光に変換する円偏光板を構成し、
前記第１の基板および前記第２の基板の法線方向から見て、前記位相差板と前記反射膜とが少なくとも一部重なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記反射領域の少なくとも一部に、前記波長変換部が設けられていない領域を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の単位領域が、隣り合って配列された互いに異なる色の表示を行う複数の単位領域を含むことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記反射領域は、当該反射領域が属する単位領域と隣り合う単位領域との複数の境界のうち、互いに異なる色の表示を行う単位領域との境界に沿う方向に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記単位領域が矩形であり、
前記反射領域が、当該反射領域が属する単位領域の４つの辺のうち、互いに異なる色の表示を行う単位領域との境界にあたる２つの辺を含む２つ以上の辺に沿って設けられ、
前記透過領域が、前記単位領域の中央部に設けられ、前記２つ以上の辺に沿って設けられた前記反射領域に囲まれていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記液晶光変調素子における前記第１の光の透過量が最大もしくは最小のとき、前記透過領域における基板法線方向における前記液晶層の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／２であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記液晶光変調素子における前記第１の光の透過量が最大もしくは最小のとき、前記反射領域における基板法線方向における前記液晶層の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域毎に表示色の波長の略１／４であることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記液晶層と前記第１の偏光板との間の光路上に第１の位相差板が設けられ、
前記液晶層と前記第２の偏光板との間の光路上に第２の位相差板が設けられ、
前記透過領域において、前記第１の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／４であり、
前記透過領域において、前記第２の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／４であることを特徴とする請求項５ないし９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記液晶層と前記第２の偏光板との間の光路上に第２の位相差板が設けられ、
前記反射領域において、前記第２の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域毎に表示色の波長の略１／４であることを特徴とする請求項５ないし１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第１の偏光板が、前記第１の光の波長帯域に対応した偏光特性を有し、
前記第２の偏光板が、可視光の全波長帯域に対応した偏光特性を有することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記光源から射出された前記第１の光を前記液晶光変調素子の前記透過領域に集光させる集光部材を備えたことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記第２の偏光板と前記波長変換部との間の光路上に、前記第１の光の波長帯域の光を透過し、前記第１の光の波長帯域以外の波長帯域の光を反射する波長選択透過層を備えたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光源と前記液晶光変調素子との間の光路上に、前記第１の光の波長帯域に対応した偏光特性を有する反射偏光板を備えたことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１】
第１の光を射出する光源と、
前記光源から入射した前記第１の光の透過量を制御する液晶光変調素子と、
前記液晶光変調素子の視認側の少なくとも一部に設けられ、前記液晶光変調素子から入射した前記第１の光により励起されて前記第１の光の波長帯域と異なる波長帯域の第２の光を発する蛍光体を含む波長変換部と、
前記液晶光変調素子および前記波長変換部の視認側に設けられ、前記第２の光の波長帯域の光を透過するとともに前記第２の光の波長帯域以外の波長帯域の光を吸収するカラーフィルタと、を備え、
前記液晶光変調素子が、液晶層と、前記液晶層の前記光源側に配置された第１の基板と、前記液晶層の前記カラーフィルタ側に配置された第２の基板と、前記液晶層の前記光源側に配置された第１の偏光板と、前記液晶層の前記カラーフィルタ側に配置された第２の偏光板と、前記カラーフィルタおよび前記液晶層を経て視認側から入射する光を反射する反射膜と、を備え、
前記液晶光変調素子が複数の単位領域を備え、
前記複数の単位領域の各々が、前記反射膜の形成領域である反射領域と、前記反射膜の非形成領域であって前記波長変換部に向けて前記第１の光を透過させる透過領域と、を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１の基板および前記第２の基板の法線方向から見て、前記波長変換部と前記反射膜とが少なくとも一部重なってい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】
前記反射領域において、前記カラーフィルタと前記反射膜との間の光路上に位相差板が設けられ、
前記位相差板と前記第２の偏光板とが、入射光を円偏光に変換する円偏光板を構成し、
前記第１の基板および前記第２の基板の法線方向から見て、前記位相差板と前記反射膜とが少なくとも一部重なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記反射領域の少なくとも一部に、前記波長変換部が設けられていない領域を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記複数の単位領域が、隣り合って配列された互いに異なる色の表示を行う複数の単位領域を含むことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記反射領域は、当該反射領域が属する単位領域と隣り合う単位領域との複数の境界のうち、互いに異なる色の表示を行う単位領域との境界に沿う方向に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記単位領域が矩形であり、
前記反射領域が、当該反射領域が属する単位領域の４つの辺のうち、互いに異なる色の表示を行う単位領域との境界にあたる２つの辺を含む２つ以上の辺に沿って設けられ、
前記透過領域が、前記単位領域の中央部に設けられ、前記２つ以上の辺に沿って設けられた前記反射領域に囲まれていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記液晶光変調素子における前記第１の光の透過量が最大もしくは最小のとき、前記透過領域における基板法線方向における前記液晶層の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／２であることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記液晶光変調素子における前記第１の光の透過量が最大もしくは最小のとき、前記反射領域における基板法線方向における前記液晶層の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域毎に表示色の波長の略１／４であることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記液晶層と前記第１の偏光板との間の光路上に第１の位相差板が設けられ、
前記液晶層と前記第２の偏光板との間の光路上に第２の位相差板が設けられ、
前記透過領域において、前記第１の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／４であり、
前記透過領域において、前記第２の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域によらずに前記第１の光の波長の略１／４であることを特徴とする請求項５ないし９のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記液晶層と前記第２の偏光板との間の光路上に第２の位相差板が設けられ、
前記反射領域において、前記第２の位相差板の位相差が、互いに異なる色の表示を行う単位領域毎に表示色の波長の略１／４であることを特徴とする請求項５ないし１０のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第１の偏光板が、前記第１の光の波長帯域に対応した偏光特性を有し、
前記第２の偏光板が、可視光の全波長帯域に対応した偏光特性を有することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記光源から射出された前記第１の光を前記液晶光変調素子の前記透過領域に集光させる集光部材を備えたことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記第２の偏光板と前記波長変換部との間の光路上に、前記第１の光の波長帯域の光を透過し、前記第１の光の波長帯域以外の波長帯域の光を反射する波長選択透過層を備えたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光源と前記液晶光変調素子との間の光路上に、前記第１の光の波長帯域に対応した偏光特性を有する反射偏光板を備えたことを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−１０４８８８（Ｐ２０１３−１０４８８８Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６３９２（Ｐ２０１１−２４６３９２）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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