JP2015034833A - 蛍光体基板、表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体に入射した外光の影響を軽減しつつ、蛍光体で生じた蛍光を効率よく出射させることが可能な蛍光体基板、および表示装置を提供する。
【解決手段】画素領域Ｅ内に形成された光吸収層１７や光反射層１８の作用によって、蛍光体基板１０の外部から外光が入射した場合でも、入射した外光の大部分は光吸収層１７で吸収されたり、光反射層１８と蛍光反射体層１４との間で減衰する。従って、蛍光体基板１０に入射した外光が蛍光体基板１０の内部で反射されて、再び蛍光体基板１０から出射される外光を大幅に低減することが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、励起光の入射によって蛍光を発する蛍光体基板、およびこれを備えた表示装置に関する。

近年、高度情報化に伴い、フラットパネルディスプレイのニーズが高まっている。フラットパネルディスプレイとしては、例えば、非自発光型の液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display, 以下、ＬＣＤと略記する）、自発光型のプラズマディスプレイ（Plasma Display Panel, 以下、ＰＤＰと略記する）、無機エレクトロルミネセンス（無機ＥＬ）ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンス（以下、「有機ＥＬ」または「有機ＬＥＤ」ともいう）ディスプレイ等が知られているが、特に液晶ディスプレイは、低消費電力、低コスト、高性能（高輝度、高色再現性）の点で他のディスプレイを凌駕している。

液晶ディスプレイは、一般に、青色、赤色、緑色の３原色からなる表示画素を加色混合することによりカラー表示を行っている。従来の液晶表示装置は、青色光、赤色光、緑色光をそれぞれ選択的に透過させるカラーフィルターと、白色光源とを用いて３原色を表示する構成が一般的であった。しかしながら、白色光源を用いると、カラーフィルターによりカットされる波長成分が多く、光利用効率が悪いという問題があった。また、視野角によって輝度や色純度が変化するといった問題がある。

この解決法の一つとして、特許文献１に記載の蛍光色彩表示装置、あるいは、特許文献２に記載の液晶表示モジュールでは、励起光を発する光源を備え、この励起光により赤、緑、青の蛍光発光を生じる蛍光体を液晶表示素子の画素に対応して配置し、液晶表示素子を光シャッターとして使用し、蛍光体の蛍光によりカラー表示を行うカラー表示装置が提案されている。

このような蛍光体を備えた液晶表示装置において、蛍光体で生じた蛍光のうち、液晶表示素子に向けて出射された蛍光を有効利用するために、発光領域と液晶表示素子との間に光反射膜を形成した表示装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。一例として、特許文献１に開示されたカラー液晶表示装置によれば、励起光による発光領域と液晶表示素子との間に光反射膜を形成し、発光領域で生じた光のうち、出射側とは逆方向となる液晶表示素子に向かう光を、この光反射膜で出射側に向けて反射させることによって、発光領域で生じた光を効率よく出射させ、明るいカラー表示を実現させる。

特開昭６０−５０５７８号公報 特開平７−２５３５７６号公報 特開２００９−１３４２７５号公報

しかしながら、上述した特許文献３に開示された発明では、例えば昼間の屋外や明るい照明下など、蛍光の出射側から外光が入射する環境においては、入射した外光が光反射膜によって反射され再び出射される。その結果、表示の視認性が低下し、高品位な表示が得られなくなるという課題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、蛍光体に入射した外光の影響を軽減しつつ、蛍光体で生じた蛍光を効率よく出射させることが可能な蛍光体基板、および表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような蛍光体基板、および表示装置を提供した。
すなわち、本発明の蛍光体基板は、光透過性の基板と、該基板の一面に順に重ねて積層された蛍光体層および蛍光反射体層と、前記基板および前記蛍光反射体層の間で前記蛍光体層を複数の画素単位に区画する隔壁と、を少なくとも備えた蛍光体基板であって、
前記隔壁によって区画されたそれぞれの画素領域内において、前記基板の一面から前記蛍光体層に臨む光吸収層を備え、該光吸収層と前記蛍光反射体層との間に前記蛍光体層を介在させたことを特徴とする。

前記光吸収層が前記蛍光反射体層に臨む端面には、更に光反射層が形成されていることを特徴とする。
また、前記隔壁は蛍光反射性を有することを特徴とする。

前記光吸収体は前記基板の一面側においてそれぞれの前記画素領域の一部を遮光することを特徴とする。
また、前記光吸収体は前記基板の一面側においてそれぞれの前記画素領域を複数の開口部に分割させることを特徴とする。

前記光吸収体はそれぞれの前記画素領域において、前記基板の面広がり方向に沿って互いに対向する一方の隔壁と他方の隔壁とを横断するように形成されていることを特徴とする。

基板の面広がり方向に沿った前記光吸収体の幅Ｗと、前記光反射層と前記蛍光反射体層との間隔Ｄとは、Ｗ＜６Ｄの関係を満たすことを特徴とする。
また、前記蛍光体層は、複数色にそれぞれ対応した画素を構成し、前記光吸収体は白色光の視感反射率が最も高い画素に少なくとも形成されていることを特徴とする。

前記蛍光体層の前記基板側に、前記基板から入射する外光のうち、前記蛍光体層を励起して蛍光を放射させる波長域の光を少なくともカットするフィルター層が更に形成されていることを特徴とする。
また、前記光反射層の前記蛍光反射体層と対向する面は、前記蛍光体層によって覆われていることを特徴とする。

前記蛍光反射体層は、所定の波長域の蛍光のみを反射させる波長選択膜からなることを特徴とする。
また、前記蛍光反射体層は、前記蛍光体層よりも屈折率が低い材料から構成されていることを特徴とする。
更に、前記光反射層は金属から構成されるとことを特徴とする。

本発明の表示装置は、前記各項記載の蛍光体基板と、前記蛍光体層を励起する励起光を出射させる光源と、前記蛍光体基板に重ねて形成され、前記蛍光体基板の前記画素に入射する前記励起光の光量を調節する表示部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、外光の入射による出射光の特性を劣化させることなく、視認性の高い蛍光体基板、および表示装置を実現することができる。

第一実施形態に係る蛍光体基板を示す断面図である。 蛍光体基板の作用を示す断面図である。 第二実施形態に係る蛍光体基板を示す断面図である。 第三実施形態に係る蛍光体基板を示す断面図である。 第四実施形態に係る光吸収層の形成バリエーションを示す断面図である。 第一実施形態に係る表示装置を示す断面図である。 第一実施形態に係る表示装置の光吸収層を示す断面図である。 第二実施形態に係る表示装置の光吸収層を示す断面図である。 検証例を示した断面図である。 検証結果を示したグラフである。

以下、図面を参照して、本発明に係る蛍光体基板、およびこの蛍光体基板を備えた表示装置の一実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（蛍光体基板：第一実施形態）
図１（ａ）は第一実施形態に係る蛍光体基板を示す概略断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａに沿った断面を基板側から俯瞰した断面図である。図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ線沿った断面が図１（ａ）である。
蛍光体基板１０は、光透過性の基板１１と、この基板１１の一面１１ａに順に積層されたフィルター層１２、蛍光体層１３、および蛍光反射体層１４とを備えている。なお、図１（ａ）においては、基板１１の一面１１ａから下方に向かって積層している状態を示している。また、蛍光体基板１０の蛍光反射体層１４に隣接して、蛍光体層１３を励起させる光源（バックライト、励起光源）１９が配されている。

蛍光体層１３の積層方向に沿った側面には、この蛍光体層１３を例えば１画素単位に区画する隔壁１５が形成されている。なお、以下の説明において、画素領域Ｅと称する場合、この隔壁１５で取り囲まれた内側の領域を示すものとする。そして、基板１１の一面１１ａと隔壁１５との間、および蛍光体層１３との間には、それぞれ光吸収層１６，１７が形成されている。このうち、光吸収層１６は、フィルター層１２を１画素単位に区画するように隔壁１５に重ねて形成されている。

一方、光吸収層１７は、隔壁１５によって区画された画素領域Ｅ内において、基板１１の一面１１ａから蛍光体層１３に臨むように形成されている。例えば、光吸収層１７は、図１（ｂ）に示すように、１つの画素領域Ｅ内を８つに区切るように形成されている。なお、光吸収層１７は、画素領域Ｅの外縁部を成す光吸収層１６と一体の部材として形成されていれば良い。

このような光吸収層１７は、例えば、積層方向において、基板１１の一面１１ａからフィルター層１２と同等の厚みで蛍光体層１３に向けて突出し、その端面１７ａが蛍光体層１３に臨む（露呈する）ように形成されていれば良い。即ち、光吸収層１７の端面１７ａと蛍光反射体層１４との間に蛍光体層１３が介在する。

更に、光吸収層１７の端面１７ａに重ねて、光反射層１８が形成されている。光反射層１８は、例えば、光吸収層１７の端面１７ａから所定の厚みで蛍光体層１３内に突出するように形成されていればよい。即ち、光吸収層１７が蛍光反射体層１４と対向する面１７ａは、蛍光体層１３によって覆われ、この光吸収層１７と蛍光反射体層１４との間に蛍光体層１３がある構成となっている。

以下、上述した本実施形態に係る蛍光体基板１０を構成する各構成部材及びその形成方法について具体的に説明するが、本発明はこれら構成部材及び形成方法に限定されるものではない。
本実施形態で用いられる基板１１は他面１１ｂが蛍光の出射面を成し、光を透過可能な部材、例えば、ガラス、石英等からなる無機材料基板、ポリエチレンテレフタレート、ポリカルバゾール、ポリイミド等からなるプラスティック基板、または、これらガラスや樹脂に有機絶縁材料等からなる絶縁物を表面にコーティングした基板等が挙げられる。

さらに、プラスティック基板に絶縁性の無機材料をコートした基板も好ましい。これにより、プラスティック基板を蛍光体基板１０の基板１１として用いた場合に最大の課題となる水分の透過による蛍光体層１３の劣化を解消する事が可能となる。また、基板１１の表面でのリーク（ショート）を解消する事が可能となる。

蛍光体層１３は、光源（励起光源）１９の励起光を吸収し、例えば、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）に発光する青色蛍光体層、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層等から構成されている。 また、必要に応じて、シアン、イエローに発光する蛍光体を画素に加える事が好ましい。ここで、シアン、イエローに発光する画素のそれぞれの色純度を、色度図上での赤色、緑色、青色に発光する画素の色純度の点で結ばれる三角形より外側にすることで、赤色、緑色、青色の３原色を発光する画素を使用する表示装置より色再現範囲を更に広げる事が可能となる。

蛍光体層１３は、以下に例示する蛍光体材料のみから構成されていてもよく、任意に添加剤等を含んでいてもよく、これらの材料が高分子材料（結着用樹脂）又は無機材料中に分散された構成であってもよい。
蛍光体層１３を構成する蛍光体材料としては、公知の蛍光体材料を用いることができる。このような蛍光体材料は、有機系蛍光体材料と無機系蛍光体材料に分類され、これらの具体的な化合物を以下に例示するが、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。

有機系蛍光体材料としては、青色蛍光色素として、スチルベンゼン系色素：１，４−ビス（２−メチルスチリル）ベンゼン、トランス−４，４‘−ジフェニルスチルベンゼン、クマリン系色素：７−ヒドロキシ−４−メチルクマリン等が挙げられる。

また、緑色蛍光色素として、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、赤色蛍光色素としては、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、及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。

また、無機系蛍光体材料としては、青色蛍光体として、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｓｎ⁴⁺、Ｓｒ₄Ａｌ₁₄Ｏ₂₅：Ｅｕ²⁺、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、ＳｒＧａ₂Ｓ₄：Ｃｅ³⁺、ＣａＧａ₂Ｓ₄：Ｃｅ³⁺、（Ｂａ、Ｓｒ）（Ｍｇ、Ｍｎ）Ａｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ₂、0 Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺、ＢａＡｌ₂ＳｉＯ₈：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₂Ｐ₂Ｏ₇：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺、（Ｂａ，Ｃａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺、Ｂａ₃ＭｇＳｉ₂Ｏ₈：Ｅｕ²⁺、Ｓｒ₃ＭｇＳｉ₂Ｏ₈：Ｅｕ²⁺等が挙げられる。

なお、励起光が４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ付近の青色光である場合は、青色画素の蛍光体層１３は蛍光体を含まず、励起光を散乱する光散乱体層であっても良い。この場合、励起光がこの光散乱体層で散乱されて青色表示を担うので、青色画素の蛍光体層１３には蛍光体が混入されていなくとも良い。光散乱体としては、例えば数百ｎｍ程度の径を持つ酸化チタンなどの微粒子を分散した樹脂が使われる。

また、緑色蛍光体として、（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、赤色蛍光体としては、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⁺、Ｍｇ₄ＧｅＯ_5.5Ｆ：Ｍｎ⁴⁺、Ｍｇ₄ＧｅＯ⁶：Ｍｎ⁴⁺、Ｋ₅Ｅｕ_2.5（ＷＯ₄）_6.25、Ｎａ₅Ｅｕ_2.5（ＷＯ₄）_6.25、Ｋ₅Ｅｕ_2.5（ＭｏＯ₄）_6.25、Ｎａ₅Ｅｕ_2.5（ＭｏＯ₄）_6.25等が挙げられる。

また、上記無機系蛍光体は、必要に応じて表面改質処理を施してもよく、その方法としてはシランカップリング剤等の化学的処理によるものや、サブミクロンオーダーの微粒子等の添加による物理的処理によるもの、更にそれらの併用によるもの等が挙げられる。
励起光による劣化、発光による劣化等の安定性を考慮すると、無機材料を使用する方が好ましい。更に無機材料を用いる場合には、平均粒径（ｄ_５０）が、０．５〜５０μｍであることが好ましい。

平均粒径が１μｍ以下であると、蛍光体の発光効率が急激に低下する。また、５０μｍ以上であると、平坦な膜を形成する事が非常に困難となり、蛍光体層と、有機ＥＬ素子との間に空乏が出来てしまい（有機ＥＬ素子（屈折率：約１．７）と無機蛍光体層（屈折率：約２．３）の間に空乏（屈折率：１．０））有機ＥＬ素子からの光が効率よく無機蛍光層に届かず、蛍光体層の発光効率の低下が起こるという問題が生じる。

また、蛍光体層１３は、上記の蛍光体材料と樹脂材料を溶剤に溶解、分散させた蛍光体層形成用塗液を用いて、スピンコーティング法、ディッピング法、ドクターブレード法、吐出コート法、スプレーコート法等の塗布法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、マイクログラビアコート法等の印刷法等による公知のウエットプロセス、上記の材料を抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により形成することができる。

また、蛍光体層１３は、高分子樹脂として、感光性の樹脂を用いる事で、フォトリソグラフィー法により、パターン化が可能となる。
ここで、感光性樹脂としては、アクリル酸系樹脂、メタクリル酸系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、硬ゴム系樹脂等の反応性ビニル基を有する感光性樹脂（光硬化型レジスト材料）の一種類又は複数種類の混合物を用いる事が可能である。

また、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンサー法等のウエットプロセス、シャドーマスクを用いた抵抗加熱蒸着法、電子線（ＥＢ）蒸着法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、スパッタリング法、有機気相蒸着（ＯＶＰＤ）法等の公知のドライプロセス、又は、レーザー転写法等により蛍光体材料をダイレクトにパターニングする事も可能である。

蛍光体層１３の膜厚としては、通常１００ｎｍ〜１００μｍ程度であるが、１〜１００μｍが好ましい。膜厚が１００ｎｍ未満であると、光源１９からの励起光（青色発光）を十分吸収することが不可能である為、発光効率の低下、必要とされる色に青色の透過光が混じる事による色純度の悪化といった問題が生じる。更にこの光源１９からの励起光（青色発光）の吸収を高め、色純度の悪影響を及ぼさない程度に青色の透過光を低減する為には、膜厚として、１μｍ以上とする事が好ましい。また、膜厚が１００μｍを超えると光源１９からの青色発光を既に十分吸収する事から、効率の上昇には繋がらず、材料を消費するだけに留まり、材料コストのアップに繋がる。

フィルター層１２としては、公知のカラーフィルターを用いることが可能である。カラーフィルターを設けることによって、赤色、緑色、青色画素の色純度を高める事が可能となり、蛍光体基板１０の色再現範囲を拡大する事ができる。また、青色蛍光体層の場合は青色のフィルター層１２を形成し、緑色蛍光体層の場合は緑色のフィルター層１２を形成し、赤色蛍光体層の場合は赤色のフィルター層１２を形成することによって、外光の侵入により各蛍光体が励起される励起光を吸収する。

これにより、外光による蛍光体層１３の発光を低減・防止することが可能となり、コントラストの低下を低減・防止する事が出来る。このようなフィルター層１２の形成により、蛍光体層１３により吸収されず、透過してしまう励起光が外部に漏れ出す事も防止できるため、蛍光体層１３からの発光と励起光との混色による、発光の色純度の低下を防止する事が可能となる。

蛍光反射体層１４は、光源１９から出射された励起光（例えば青色発光）となる波長域の光を透過させるとともに、この励起光によって励起された蛍光体層１３から発する蛍光を表面反射させる材料から構成される。例えば、蛍光反射体層１４は、励起光が青色発光の時は、光源１９から蛍光体層１３に向けて出射された青色発光を透過させるとともに、蛍光体層１３が緑色蛍光体層の場合は、青色発光によって励起された緑色蛍光を基板１１方向に反射させる。

このような蛍光反射体層１４は、例えば、少なくとも蛍光体層１３よりも屈折率が低い低屈折率材料から構成されればよく、例えば、屈折率１．３５〜１．４程度のフッ素樹脂、屈折率１．４〜１．５程度のシリコーン樹脂、屈折率１．００３〜１．３程度のシリカエアロゲル、屈折率１．２〜１．３程度の多孔質シリカ等の透明材料が挙げられるが、これらの材料に限定されるものではない。

また、蛍光反射体層１４は、所定の波長域の蛍光のみを反射させる波長選択膜から構成されることも好ましい。例えば、蛍光反射体層１４は、励起された蛍光体層１３が発する波長域の蛍光のみを反射させ、それ以外の波長域の光を透過、ないし吸収するものであればよい。

蛍光体層１３を囲む隔壁１５は、例えば、感光性ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、メタリル系樹脂、ノボラック系樹脂またはエポキシ樹脂などの樹脂材料をフォトリソ手法等によりパターニングして形成することができる。また、光の漏れや外光によるコントラスト低下を防ぐために、カーボン微粒子や金属酸化物等の遮光性粒子を上述の感光性樹脂材料に含有させたものをパターニングして形成したものを用いても良い。また非感光性樹脂材料をスクリーン印刷等により直接パターニングして障壁を形成してもよい。

また、隔壁１５は、蛍光体層１３で生じた蛍光を反射する材料によって形成することが好ましい。こうすることで、蛍光体層１３から側方に逃げる蛍光成分を出射側となる基板１１に向けて反射させることができる。また、隔壁１５の表面を反射材料で覆うことも好ましい。このような反射材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−ネオジウム合金、アルミニウム−シリコン合金等の反射性金属等が挙げられる。

また、隔壁１５は、蛍光体層１３より厚く形成することも好ましい。これによって蛍光体層１３が外部応力によって損傷することを防止することができる。また、こうした隔壁１５の形状としては、矩形、円形など、画素の形状に応じて各種形状を採用することができる

光吸収層１６，１７は、基板１１の他面１１ｂから蛍光体層１３に向けて入射した外光、例えば太陽光や照明光を吸収、減衰可能な材料から構成される。このような光吸収層１６は、例えば、クロム等の金属材料や黒色の樹脂等で形成することができる。光吸収層１６の膜厚は、例えば１００ｎｍ〜１００μｍ程度が好ましく、１００ｎｍ〜１０μｍ程度がさらに好ましい。

光吸収層１７の端面１７ａに形成される光反射層１８は、例えばアルミニウムや銀の金属薄膜、微粒子を分散させた散乱性白色レジストなどから構成される。散乱性白色レジストを用いる場合、隔壁１５と同一の材質を用いてハーフトーン露光してそれぞれ所望の膜厚に形成すればよい。また、複数回の露光で隔壁１５と光反射層１８とをそれぞれ所望の膜厚に形成しても良い。また、金属薄膜をパターニングするなどして光反射層１８と隔壁１５とを同時に形成しても良い。

光源（バックライト）１９は、蛍光体層１３を励起可能な励起光を出射させる励起光発光装置であればよい。例えば、励起光として４００〜５００ｎｍの青色光を照射する光源であればよい。

以上のような構成の本実施形態に係る蛍光体基板１０の作用、効果を説明する。
図２（ａ）に示すように、蛍光体基板１０は、光源１９から励起光Ｌｅが蛍光反射体層１４を介して蛍光体層１３に入射されると、蛍光体層１３が励起される。その結果、蛍光体層１３から蛍光が等方的に放射される。例えば蛍光体層１３の中心から等方向に放射された蛍光のうち、基板１１方向に光吸収層１７が形成されない部分に向けて進む蛍光Ｆ１は、そのままフィルター層１２から光透過性の基板１１を介して外部に出射される。

また、蛍光反射体層１４に向けて放射された蛍光Ｆ２は、この蛍光反射体層１４で基板１１方向に反射され、フィルター層１２から光透過性の基板１１を介して外部に出射される。更に、画素領域Ｅ内に形成された光吸収層１７の形成部分に向けて進む蛍光Ｆ３は、光吸収層１７の端面１７ａに形成された光反射層１８によって蛍光反射体層１４方向に反射される。そして、蛍光反射体層１４で再び基板１１方向に反射され、フィルター層１２から基板１１を介して外部に出射される。

一方、図２（ｂ）に示すように、蛍光体基板１０に対して所定の角度から自然光（外光）が入射する場合において、例えば、画素領域Ｅ内の光吸収層１７の形成部分に向けて進む自然光Ｌｓ１は、基板１１を透過して光吸収層１７に入射し、この光吸収層１７で吸収される。また、画素領域Ｅ内の光吸収層１７の形成部分以外の領域に入射した自然光Ｌｓ２の一部は、基板１１からフィルター層１２、蛍光体層１３を経て蛍光反射体層１４で反射される。そして、光吸収層１７に形成された光反射層１８と蛍光反射体層１４との間で反射を繰り返すうちに減衰する。

このように、画素領域Ｅ内に形成された光吸収層１７や光反射層１８の作用によって、蛍光体基板１０の外部から外光が入射した場合でも、入射した外光の大部分は光吸収層１７で吸収されたり、光反射層１８と蛍光反射体層１４との間で減衰する。従って、蛍光体基板１０に入射した外光が蛍光体基板１０の内部で反射されて、再び蛍光体基板１０から出射される外光を大幅に低減することが可能になる。

一方で、蛍光体基板１０の蛍光体層１３が励起されて生じた蛍光は、画素領域Ｅ内に光吸収層１７が形成されて開口率が多少小さくなっていても、蛍光反射体層１４や光吸収層１７の端面１７ａに形成された光反射層１８の作用によって、蛍光体層１３で生じた蛍光の大部分を損失させることなく蛍光体基板１０の外部に出射できる。
よって、本実施形態の蛍光体基板１０と、蛍光体層を励起する光源と、液晶表示パネルなどの表示部とを組み合わせることで、日中の屋外や照明下など、外光が入射しやすい環境においても、視認性の高い高画質な表示を実現することが可能になる。

（蛍光体基板：第二実施形態）
図３は、第二実施形態における蛍光体基板を示す断面図である。
図３（ａ）に示すように、この実施形態の蛍光体基板２０は、光透過性の基板２１と、この基板２１の一面２１ａに順に積層されたフィルター層２２、蛍光体層２３、および蛍光反射体層２４とを備えている。また、蛍光体基板２０の蛍光反射体層２４に隣接して、蛍光体層２３を励起させる光源（バックライト、励起光源）２９が配されている。

蛍光体層２３の積層方向に沿った側面には、この蛍光体層２３を例えば１画素単位に区画する隔壁２５が形成され、基板２１の一面２１ａと隔壁２５との間、および蛍光体層２３との間には、それぞれ光吸収層２７が形成されている。この光吸収層２７のうち、隔壁２５に重ねて形成されている領域は光吸収層２７ａとし、隔壁２５で区画された画素領域Ｅの内部にある領域は光吸収層２７ｂとしているが、これら光吸収層２７ａ，２７ｂは一体の部材として形成される。
また、光吸収層２７の端面には光反射層２８が形成されている。

このような光吸収層２７のうち、画素領域Ｅの内部にある光吸収層２７ｂの幅をＷ、光反射層２８と蛍光反射体層２４との間隔（この実施形態では蛍光体層２３の厚みに相当）をＤとしたときに、Ｗ＜６Ｄを満たすように光吸収層２７ｂが形成される。

例えば、図３（ｂ）に示すように、励起された蛍光体２３が発した蛍光のうち、蛍光体基板２０の正面（θ＝０度）から見て、例えば、θ＝４５度方向に進む蛍光Ｆ４は、最も光量が多いが光反射層２８と蛍光反射体層２４との間で反射を繰り返すうちに減衰する。そのため、より損失の少ない状態で蛍光Ｆ４を蛍光体基板２０から外部に出射させるためには、Ｗ＜６Ｄを満たして反射回数を６回以下に抑える必要がある。光反射層２８、蛍光反射体層２４で反射される際の１回あたりの反射特性を反射率９０％の正反射とすると、この条件（Ｗ＜６Ｄ）を満たすことで蛍光Ｆ４の損失を５０％以下に保つことができる。

（蛍光体基板：第三実施形態）
図４は、第四実施形態における蛍光体基板を示す断面図である。
この実施形態の蛍光体基板３０は、光透過性の基板３１と、この基板３１の一面３１ａに順に積層されたフィルター層３２、蛍光体層３３、および蛍光反射体層３４とを備えている。また、蛍光体基板３０の蛍光反射体層３４に隣接して、蛍光体層３３を励起させる光源（バックライト、励起光源）３９が配されている。

蛍光体層３３の積層方向に沿った側面には、この蛍光体層３３を例えば１画素単位に区画する隔壁３５が形成されている。そして、基板３１の一面３１ａと隔壁３５との間には、光吸収層３６が形成されている。

一方、隔壁３５で区画された画素領域Ｅ内には、基板３１の一面３１ａから蛍光体層３３に臨むように、複数領域で光吸収層３７ａ，３７ｂが形成されている。また、光吸収層３７ａ，３７ｂのそれぞれの端面には、光反射層３８ａ，３８ｂが形成されている。

このように、画素領域Ｅ内の複数個所に光吸収層３７ａ，３７ｂを形成することによって、斜め方向から入射した外光を光反射層３８ａ，３８ｂの厚み方向の側面でも吸収できる割合が高められ、より一層、外光の入射になる視認性の低下を軽減することが可能になる。

（蛍光体基板：第四実施形態）
図５は、第四実施形態として画素領域内での光吸収層の形成パターンのバリエーションを示した断面図である。なお、これら断面図は、いずれも蛍光体基板の積層方向に垂直な断面を俯瞰した状態を示している。
図５（ａ）では、画素領域Ｅ内を複数の矩形サイズに区画するように光吸収層４１を形成している。
図５（ｂ）では、画素領域Ｅ内を基板の面広がり方向に沿って、互いに対向する一方の隔壁５１ａと他方の隔壁５１ｂとを横断するように光吸収層４２を形成している。
図５（ｃ）では、画素領域Ｅ内を互いに対向する一方の隔壁５２ａと他方の隔壁５２ｂから矩形を間欠的に並べるように光吸収層４３を形成している。
図５（ｄ）では、画素領域Ｅ内を複数の矩形サイズが千鳥状に配列されるように光吸収層４４を形成している。
図５（ｅ）では、画素領域Ｅ内の中心部で開口面積が大きく、端部で小さくなるように光吸収層４５を形成している。
図５（ｆ）では、画素領域Ｅ内に複数の矩形の光吸収層４６を形成して、隔壁近傍の開口部が残るようにしている。
なお、画素領域内に形成される光吸収層の形状は、これらバリエーションのみに限定されるものではなく、蛍光の出射特性に合わせて任意の形状に形成することができる。

（表示装置：第一実施形態）
次に、上述したように蛍光体基板をＲ，Ｇ，Ｂの各色ごとに備えた表示装置の一例を説明する。
図６は、表示装置の一例を示す断面図である。
この表示装置は、励起光を発する光源を備え、この励起光により赤、緑、青の蛍光発光を生じる蛍光体層を液晶表示パネルの画素に対応して配置し、液晶表示パネルを光シャッターとして使用し、蛍光体層の蛍光によりカラー表示を行うカラー表示装置である。

表示装置６０は、蛍光体基板７０と、この蛍光体基板７０に重ねて配される液晶パネル（表示部）８０および光源（バックライト）９０とを備えている。
蛍光体基板７０は、光透過性の基板７１と、この基板７１の一面７１ａに順に積層されたフィルター層７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂ、蛍光体層７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂ、および蛍光反射体層７４，７４，７４とを備えている。このうち、フィルター層７２Ｒ，蛍光体層７３Ｒが赤色蛍光を出射する赤色画素領域Ｒ、フィルター層７２Ｇ，蛍光体層７３Ｇが緑色蛍光を出射する緑色画素領域Ｇ、フィルター層７２Ｂ，蛍光体層７３Ｂが青色蛍光を出射する青色画素領域Ｂをそれぞれ構成する。

もしくは、励起光が４３０ｎｍ〜４９０ｎｍ付近の青色光である場合は、青色画素の蛍光体層７３Ｂは蛍光体を含まず、励起光を散乱する光散乱体層であっても良い。この場合、励起光がこの光散乱体層で散乱されて青色表示を担うので青色画素の蛍光体層７３Ｂには蛍光体が混入されていなくとも良い。光散乱体としては、例えば数百ｎｍ程度の径を持つ酸化チタンなどの微粒子を分散した樹脂が使われる。

蛍光体層７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂの積層方向に沿った側面には、これら蛍光体層７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂを互いに区画する隔壁７５が形成されている。そして、基板７１の一面７１ａと隔壁７５との間、および蛍光体層７３との間には、それぞれ光吸収層７６，７７が各色ごとに形成されている。このうち、光吸収層７６は、フィルター層７２を１画素単位に区画するように隔壁７５に重ねて形成されている。

一方、光吸収層７７は、隔壁７５によって区画された赤色画素領域Ｒ，緑色画素領域Ｇ，青色画素領域Ｂのそれぞれにおいて、基板７１の一面７１ａから蛍光体層７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂに臨むように形成されている。

更に、それぞれの光吸収層７７の端面に重ねて、光反射層７８が形成されている。光反射層７８は、例えば、光吸収層７７の端面から所定の厚みで蛍光体層７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂにそれぞれ突出するように形成されていればよい。

液晶パネル（表示部）８０は、蛍光体基板７０に接する側から順に、第一偏向板８１、パネル基板８２、液晶層８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂ、パネル基板８４、および第二偏向板８５が重ねて配されている。また、液晶層８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂを互いに区画する分離層８６が形成されている。

このような液晶パネル（表示部）８０は、光源（バックライト）９０からの励起光を各色の画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に独立して選択的に透過させる光シャッターとしての機能を有する。液晶パネル８０は、これら各色の画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂを独立して、励起光の透過／遮断が制御される。各色の画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂの配列パターンとしては、特に制限はなく、公知の配列パターンの中から、目的に応じて適宜選択することができる。

各色の画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する液晶パネル８０の駆動方式は、パッシブ駆動方式でも良いし、ＴＦＴ等のスイッチング素子を用いたアクティブ駆動方式でも良い。液晶パネル８０のスイッチングと光源９０のスイッチングとを組み合わせれば、消費電力をより低減させることができるのでさらに好ましい。液晶層８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂのモードには、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、液晶層８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂのモードとして、ＴＮモード、ＶＡモード、ＯＣＢモード、ＩＰＳモード、ＥＣＢモードなどが用いられる。

図７は、画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれにおける光吸収層の形成パターンを示した断面図である。この実施形態では、各色の画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂをそれぞれ８つの矩形に区画するように光吸収層７７がそれぞれ形成される。例えば短辺２２０μｍ、長辺６６０μｍの５７型ＦＨＤ（１９２０×ＲＧＢ×１０８０画素）相当の表示装置の画素の大きさを想定した場合、光吸収層７７は、例えば図７中のＸ方向の幅Ｄｘ，Ｙ方向の幅Ｄｙがそれぞれ５０μｍ、Ｘ方向の形成ピッチＷｘが７０μｍ，Ｙ方向の形成ピッチＷｙが１２０μｍ程度に形成されていれば良い。（また、この時、光反射層７８と蛍光反射体層７４の間の距離Ｄは１０μｍであった。）

このような光吸収層７７および光反射層７８を画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれに形成した表示装置６０は、蛍光体基板７０の外部から外光が入射した場合でも、入射した外光の大部分は光吸収層７７で吸収されたり、光反射層７８と蛍光反射体層７４との間で減衰する。従って、表示装置６０に入射した外光が蛍光体基板７０の内部で反射されて、再び表示装置６０から出射される外光を大幅に低減することが可能になる。

一方で、蛍光体基板７０の蛍光体層７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂが励起されて生じた蛍光は、画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂ内にそれぞれ光吸収層７７が形成されて開口率が多少小さくなっていても、蛍光反射体層７４や光吸収層７７の端面に形成された光反射層７８の作用によって、蛍光体層７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂで生じた蛍光の大部分を損失させることなく表示装置６０の外部に出射できる。

よって、日中の屋外や照明下など、外光が入射しやすい環境においても、視認性の高い高画質な表示が可能な表示装置６０を実現することが可能になる。
光吸収層７７によってそれぞれの画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂ内を分割することにより、表示のドット感を軽減し、かつＲ，Ｇ，Ｂ各色間での混色が生じ、滑らかで自然な表示を実現することもできる。

（表示装置：第二実施形態）
上述したような表示装置において、画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂのうち、特定の色の画素領域のみに光吸収層を形成することも効果的である。
図８は、第二実施形態の表示装置における光吸収層の形成パターンを示した断面図である。この実施形態では、各色の画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂのうち、画素領域Ｒおよび画素領域Ｇにそれぞれ８つの矩形に区画するように光吸収層８７を形成し、画素領域Ｂには光吸収層を設けない。このように、反射率が高い画素領域Ｒ，Ｇだけに光吸収層８７を形成するだけでも、外光の反射による視認性の低下を確実に防止することが可能になる。

第一実施形態の表示装置の効果を検証した。
検証にあたって、実施例として、図９（ａ）に示すように、画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂ内をそれぞれ８つの矩形に分割するように光吸収層を形成した。この時の開口率は４６％である。
一方、図９（ｂ）に示すように、画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂ内のいずれにも光吸収層を形成しないものを従来例とした。この時の開口率は８２％である。
なお、光吸収層の形成の有無以外は、実施例、従来例ともに画素領域Ｒ，Ｇ，Ｂのサイズや構成は同一とした。

この検証結果を図１０にグラフで示す。図９のグラフによれば、測定した環境照度の全域に渡って、従来例は入射した外光の反射率が１５％であったのに対し、実施例は１０％まで低減された。こうした検証結果から、本実施形態の表示装置では、外光の反射による視認性の低下を抑制でき、鮮明な表示が可能であることが確認された。

１０…蛍光体基板、１１…基板、１２…フィルター層、１３…蛍光体層、１４…蛍光反射体層、１５…隔壁、１７…光吸収層、１８…光反射体層、６０…表示装置。

Claims (14)

1. 光透過性の基板と、該基板の一面に順に重ねて積層された蛍光体層および蛍光反射体層と、前記基板および前記蛍光反射体層の間で前記蛍光体層を複数の画素単位に区画する隔壁と、を少なくとも備えた蛍光体基板であって、
   前記隔壁によって区画されたそれぞれの画素領域内において、前記基板の一面から前記蛍光体層に臨む光吸収層を備え、
   該光吸収層と前記蛍光反射体層との間に前記蛍光体層を介在させたことを特徴とする蛍光体基板。
2. 前記光吸収層が前記蛍光反射体層に臨む端面には、更に光反射層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の蛍光体基板。
3. 前記隔壁は蛍光反射性を有することを特徴とする請求項１または２記載の蛍光体基板。
4. 前記光吸収体は前記基板の一面側においてそれぞれの前記画素領域の一部を遮光することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の蛍光体基板。
5. 前記光吸収体は前記基板の一面側においてそれぞれの前記画素領域を複数の開口部に分割させることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の蛍光体基板。
6. 前記光吸収体はそれぞれの前記画素領域において、前記基板の面広がり方向に沿って互いに対向する一方の隔壁と他方の隔壁とを横断するように形成されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の蛍光体基板。
7. 基板の面広がり方向に沿った前記光吸収体の幅Ｗと、前記光反射層と前記蛍光反射体層との間隔Ｄとは、Ｗ＜６Ｄの関係を満たすことを特徴とする請求項２ないし６いずれか１項記載の蛍光体基板。
8. 前記蛍光体層は、複数色にそれぞれ対応した画素を構成し、前記光吸収体は白色光の視感反射率が最も高い画素に少なくとも形成されていることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項記載の蛍光体基板。
9. 前記蛍光体層の前記基板側に、前記基板から入射する外光のうち、前記蛍光体層を励起して蛍光を放射させる波長域の光を少なくともカットするフィルタ層ーが更に形成されていることを特徴とする請求項１ないし８いずれか１項記載の蛍光体基板。
10. 前記光反射層の前記蛍光反射体層と対向する面は、前記蛍光体層によって覆われていることを特徴とする請求項２ないし９いずれか１項記載の蛍光体基板。
11. 前記蛍光反射体層は、所定の波長域の蛍光のみを反射させる波長選択膜からなることを特徴とする請求項１ないし１０いずれか１項記載の蛍光体基板。
12. 前記蛍光反射体層は、前記蛍光体層よりも屈折率が低い材料から構成されていることを特徴とする請求項１ないし１１いずれか１項記載の蛍光体基板。
13. 前記光反射層は金属から構成されるとことを特徴とする請求項１ないし１２いずれか１項記載の蛍光体基板。
14. 請求項１ないし１３いずれか１項記載の蛍光体基板と、前記蛍光体層を励起する励起光を出射させる光源と、前記蛍光体基板に重ねて形成され、前記蛍光体基板の前記画素に入射する前記励起光の光量を調節する表示部とを備えたことを特徴とする表示装置。

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