JP5574359B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光型の液晶表示装置に関し、特にピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）をバックライト光源として用い、このバックライト光源からの入射光を液晶層にて光変調して各色の蛍光体膜に照射させ、これらの蛍光体膜の発光を利用して各種表示を行う、発光効率の高い自発光型の液晶表示装置に関する。

従来の液晶表示装置は、非発光型表示装置であって、冷陰極管や白色ＬＥＤ等を光源とするバックライト装置からの入射光を液晶層にてサブピクセルごとに光変調し、単位ピクセル（１ピクセル）を構成する各サブピクセルに対応して設けられたＲ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）の各カラーフィルター層を透過させて各種表示を行っている。このうち、白色ＬＥＤ光源を用いたバックライト装置は、冷陰極管に比べ長寿命であることや光のロスが少ないことから、特に中小型の液晶表示装置に多く用いられるようになっている。この白色ＬＥＤ光源では、一般的には青色ＬＥＤと、黄色蛍光体又は黄色＋赤色蛍光体を組み合わせることによって得た白色光が利用されている。

このような白色ＬＥＤ光源は、青色＋黄色蛍光体等にて白色を実現しているが、白色ＬＥＤ光源内の発熱による蛍光体の発光効率の低下（いわゆる温度消光）による光損失も多い。また、Ｒ、Ｇ及びＢのカラーフィルター層は、バックライト装置から入射される白色光をこのカラーフィルター層の通過時に赤色、緑色及び青色に分離し、白色光の略１／３の強度で特定の波長の光のみを通過させ、その他の波長の光はカットされる。そのため、従来の液晶表示装置は光源の利用率が低く、液晶表示装置全体での光利用効率は非常に低い。

一方、下記特許文献１には、バックライト装置として紫外光源を用い、この紫外光源を励起光として、ブラウン管の場合と同様に、赤色、緑色及び青色の各色の蛍光体層を発光させる形式の液晶表示装置の発明が開示されている。また、下記特許文献２には、バックライト装置として青色ＬＥＤを用い、この青色ＬＥＤからの青色光を利用して赤色及び緑色の蛍光体層を発光させて赤色及び緑色の光を得ると共に、青色ＬＥＤからの青色光をそのまま透過させて青色の光を得る形式の液晶表示装置の発明が開示されている。更に、下記特許文献３には、バックライト装置として青色ＬＥＤを用い、この青色ＬＥＤからの青色光を利用して赤色及び緑色の蛍光体層を発光させて赤色及び緑色の光を得ると共に青色光ルミネセンスＮＤ層を利用して青色の光を得る形式の液晶表示装置の発明が開示されている。

特開平０８−０３６１５８号公報 特開２００３−００５１８２号公報 特開２００６−３０１６３２号公報

上記特許文献１に開示されているような紫外光を励起光源とし、液晶層にて光変調を行うことにより蛍光体層を利用してＲ、Ｇ及びＢの光を得る形式の液晶表示装置は、光の利用効率が高く、高輝度であり、また、従来の液晶表示装置に見られるような視野角特性は基本的に存在しないという利点を有している。しかしながら、励起光として紫外線を用いて蛍光体を発光させる形式の液晶表示装置は、蛍光体層の発光効率が高くなる等の利点はあるものの、課題も多く、未だに実用化には至っていない。

すなわち、紫外光は、可視領域の光に比べて液晶表示装置の各種構成部材の透過率が低いため、光の利用効率が低くなり、しかも、各種構成部材において紫外光の吸収が生じて各種構成部材の劣化が進行するため、各種構成部材の信頼性が低下するという課題がある。また、紫外光は、漏れ光の人体に及ぼす影響が懸念されるため、紫外線波長のカットフィルターが必要となり、更に、紫外光を得るための光源として特殊な高圧水銀ランプ、ブラックライト等を用いる必要があるため、製造費用が高額となってしまうという課題もある。

また、上記特許文献２に開示されている液晶表示装置では、青色ＬＥＤを励起光源として用いることによって赤色及び緑色を発光させ、青色については青色ＬＥＤからの青色をそのまま利用して青色光を得ている。その場合、青色のサブピクセルは、青色ＬＥＤからの光を液晶層で光変調し、そのまま視認することになるので、青色のサブピクセルのみ視野角特性が異なるようになる。そのため、上記特許文献３に開示された液晶表示装置では、上記特許文献２に開示されている液晶表示装置の青色のサブピクセルに青色光ルミネセンスＮＤ層を用いて視野角特性を補正しているが、透過率が低下すると共に視野角特性を完全に補正することは難しい。

本発明者らは、上記のような従来技術の問題点を解決すべく種々検討を重ねた結果、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ程度のＬＥＤをバックライト光源として用いると、上記特許文献１〜３に開示されている液晶表示装置の問題点を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。なお、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍ程度のＬＥＤは既に公知のものであり、特にピーク波長が４０５ｎｍのＬＥＤはブルーレイＤＶＤ用途に広く用いられている。すなわち、本発明は、紫外光源や青色ＬＥＤを使用することなく、液晶表示装置の各構成部材の劣化を抑制でき、透過率が高く、しかも、発光効率の高い発光型の液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶層が挟持された第１基板及び第２基板と、前記第１基板の背面に順次配置された第１の偏光板及びバックライト光源と、前記第２基板に形成された第２の偏光板と、を備えた液晶表示装置において、前記バックライト光源としてピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を発する発光ダイオードと、前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側に、単位ピクセル毎に、前記ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して、それぞれ異なる色の光を発する複数種の蛍光体を含んで成る蛍光体層と、前記蛍光体層の前記液晶層とは反対側に、波長４２０ｎｍ以下の光を反射するフィルター層と、を備える。

本発明の液晶表示装置では、バックライト装置の光源としてピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を発するＬＥＤを用い、所定の色の光を発する蛍光体を励起し、所定の色を発光させている。通常の液晶表示装置に使用されている各種透明部材は、３８０ｎｍよりも短い近紫外光ないし紫外光は吸収され易く、それ以外の可視光のような光は透過しやすい。本発明の励起光であるピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光は可視光領域であるので、液晶表示装置の各種透明部材による励起光の吸収を抑制することができるために明るい液晶表示装置が得られるようになり、しかも、励起光を上記のような近紫外光ないし紫外光とした場合に生じるような各種構成部材に対するダメージを低減することができる。

また、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を発するＬＥＤは、単一波長の光源であって、青色ＬＥＤと黄色蛍光体を用いた白色ＬＥＤ等のように発光源と蛍光体とが接していないから、蛍光体層が高温になることが抑制される。そのため、本発明の液晶表示装置では、温度消光が少ないために明るい液晶表示装置が得られるようになる。更に、本発明の液晶表示装置では、所定の色のカラー表示のために蛍光体層を用いているので、光損失が大きいカラーフィルター層を必要とせず、しかも、蛍光体層は所定の色に対する色変換効率がよいため、液晶表示装置全体としての光源からの光の利用効率もよくなる。また、本発明の液晶表示装置では、光源の波長は単一であるから、光源の波長に対し、光変調液晶素子の各サブピクセルにおける透過率を最大に調整することが容易であり、容易に明るい発光型の液晶表示装置となし得る。

また、本発明の液晶表示装置では、波長４２０ｎｍ以下の光を反射するフィルター層が設けられているため、バックライト光源であるＬＥＤからのピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光が液晶表示装置の外部に出て来ることが抑制され、しかも、外来光によって蛍光体層が発色することが抑制されるので、色純度が良好な発光型の液晶表示装置が得られる。特に、バックライト光源からの入射光のうち蛍光体の励起に使用されずに蛍光体層を通過してきた成分はこのフィルター層によって反射されて再度蛍光体層に入射するから、発光効率が向上する。

なお、本発明の液晶表示装置に使用し得る所定の色の蛍光体としては、周知のものを適宜選択して使用し得る。これらの蛍光体を含む層は、蛍光体粉末をエポキシ樹脂やシリコーン樹脂に混合して薄膜形成することにより、蛍光体粉末を熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂等に混合することにより、フォトレジストに分散させてフォトリソグラフィー法により、スクリーン印刷、インクジェット印刷ないしスプレイ塗布法等により、更にはＣＲＴの蛍光体層形成方法と同様の方法により、形成することができる。

また、フィルター層は、バックライト光源からのピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光をカットすると共に外光に含まれる励起波長の光をカットしてコントラストの低下を抑制し、色純度を向上させるものであり、周知の近紫外光及び紫外光を反射及び分散させる物理的遮断剤を混入した樹脂層を利用できる。

なお、本発明の液晶表示装置における液晶層の駆動モードとしては、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード、ＥＣＢ（電界効果複屈折：Electrically Controlled Birefringence）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モードあるいはＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モードで駆動するいわゆる縦電界方式のものや、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード等の横電界方式のもの等、従来から液晶表示装置で普通に採用されているものをそのまま使用することができる。また、本発明の液晶表示装置における液晶層の駆動方法としては、従来の液晶表示装置で採用されている単純マトリクス型のものもアクティブマトリクス型のものも全て使用することができる。更に、本発明の液晶表示装置で使用し得る偏光板としては、液晶表示装置の駆動モードに合わせて、普通に使用されている偏光板をそのまま使用することができるが、市販の偏光板には紫外線カット機能が付与されているものが多いので、少なくとも３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を透過させるものを選択して使用するとよい。

蛍光体層が複数種の蛍光体を含んでいるものとすると、任意の色の光を発することができる液晶表示装置が得られる。例えば、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して、青色光及び黄色光を発する２種の蛍光体を含んでいる場合には擬似的に白色光を得ることができ、また、赤色光、緑色光及び青色光の発する３種の蛍光体を含んでいる場合にも同様に白色光を得ることができる。更には、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して任意の色の光を発する複数種の蛍光体を用いることにより、所望の任意の色の光を発することができる液晶表示装置が得られる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、色の表現特性が優れた発光型の液晶表示装置が得られる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記単位ピクセルは前記単位ピクセル毎に少なくとも１つのサブピクセルを有し、前記サブピクセル毎に前記蛍光体層が備えられているものとすることができる。

本発明の液晶表示装置においては、単位ピクセル（「１ピクセル」、「単位画素」とも称される）毎に少なくとも１つのサブピクセル（「サブ画素」とも称される）、すなわち、１つないし複数のサブピクセルを含んでいる。これらのサブピクセルのそれぞれには、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して所定の色の光を発する蛍光体層が備えられているため、単位ピクセル毎に１色のみないし複数色の発光が可能となるので、色の表現特性が優れた発光型の液晶表示装置が得られる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記単位ピクセルは、前記単位ピクセル毎にそれぞれ異なる色の光を発する複数のサブピクセルを含んでいるものとすることができる。

本発明の液晶表示装置によれば、単位ピクセルに形成されるサブピクセルの蛍光体層の色の組み合わせを替えることで様々な色が表現できる液晶表示装置を提供することができるようになる。

また、本発明の液晶表示装置では、前記複数のサブピクセルは、赤色光を発する赤色蛍光体層を備える赤色サブピクセルと、緑色光を発する緑色蛍光体層を備える緑色サブピクセルと、青色光を発する青色蛍光体層を備える青色サブピクセルとを備えているものとすることが好ましい。

赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）は光の３原色であるから、これらの光の混色により様々な色を表現することができる。しかも，本発明の液晶表示装置における光源の波長は単一であるから、液晶表示装置の透過率を最大に調整することができるので、容易に輝度が高く様々な色が表現できる液晶表示装置を提供することができるようになる。

また、本発明の液晶表示装置では、青色のサブピクセルはピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して青色の光を発する蛍光体を用いているので、上記特許文献２に開示されている液晶表示装置のようなバックライト光源として青色ＬＥＤを用いた場合とは異なり、青色のサブピクセルの視角特性が赤色及び緑色のサブピクセルの視覚特性と同様になるので、視角が変化しても色ずれが生じることが少なくなる。

なお、本発明の液晶表示装置に使用し得る各色の蛍光体としては、周知のものを適宜選択して使用し得るが、赤色蛍光体としてはＥｕ付活硫化物系赤色蛍光体、緑色蛍光体としてはＥｕ付活硫化物系緑色蛍光体、青色蛍光体には、Ｅｕ付活リン酸塩系青色蛍光体が好ましい。これらの蛍光体を含む層は、蛍光体粉末をエポキシ樹脂やシリコーン樹脂に混合して薄膜形成することにより、蛍光体粉末を熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂等に混合することにより、フォトレジストに分散させてフォトリソグラフィー法により、スクリーン印刷、インクジェット印刷ないしスプレイ塗布法等により、更にはＣＲＴの蛍光体層形成方法と同様の方法により、形成することができる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記複複数のサブピクセルは、それぞれのサブピクセルの平面視の面積が各サブピクセルから発せられる光を合成して所望の色が得られるように調整されていることが好ましい。

本発明の液晶表示装置によれば、特に液晶層の駆動信号をそれぞれの色に対応して変更しなくても、所望の白色光ないし任意の色の光を得ることができ、更に中間階調表示の際の色ずれも少ない良好な表示特性を得ることができるようになる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記サブピクセルの平面視の周囲は遮光部材で遮光されていることが好ましい。

本発明の液晶表示装置によれば、各蛍光体層の間に遮光層が形成されているため、それぞれ隣り合う蛍光体層が発光したときに混色が生じることが抑制されるので、色純度が向上し、良好な表示画質の液晶表示装置が得られる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記第２の偏光板は前記第２基板の前記液晶層とは反対側の面に形成されており、前記蛍光体層及びフィルター層は前記第２の偏光板の表面に形成されていることが好ましい。

本発明の液晶表示装置によれば、第２の偏光板、蛍光体層及びフィルター層を、液晶表示装置の製造時に第２基板の液晶層とは反対側の面に順次形成することができるため、製造効率が向上する。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記第２の偏光板は前記第２基板の前記液晶層とは反対側の面に形成され、透明基板の一方側の面に前記蛍光体層が形成されていると共に前記透明基板の他方側の面には前記フィルター層が形成された第３基板を備え、前記第３基板は、前記蛍光体層が前記第２の偏光板と対向するように、前記第２基板の前記液晶層とは反対側に配置されているものとすることができる。

従来の液晶表示装置の製造工程には、第２の偏光板を第２基板の液晶層とは反対側の面に形成する工程が存在する。本発明の液晶表示装置によれば、別途透明基板の一方側の面に蛍光体層が形成され、この透明基板の他方側の面にフィルター層が形成された第３基板を用意しておくことにより、従来の液晶表示装置の製造工程に引き続いて第３基板を第２基板の第２の偏光板側に配置することにより製造することができるため、製造効率が向上する。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記第２の偏光板、蛍光体層及びフィルター層は、前記第２基板の前記液晶層側に形成されているものとすることができる。

偏光板、蛍光体層及びフィルター層が全て第２基板の液晶層側に形成されていると、これらの構成要素が外部に露出することがなくなる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、使用時に偏光板、蛍光体層及びフィルター層にキズがつき難いので、安定した表示画質の液晶表示装置が得られる。加えて、本発明の液晶表示装置によれば、液晶層を透過したバックライト光源からの光は直ちに偏光板を経て所定の色を発光する蛍光体層又は赤色蛍光体層、緑色蛍光体層ないし青色蛍光体層に入射するため、混色が少なく、表示画質が良好な液晶表示装置が得られる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記第２の偏光板は前記第２基板の前記液晶層側に形成されており、前記蛍光体層及びフィルター層は、前記第２基板の前記液晶層とは反対側に形成されているものとすることができる。更に、本発明の液晶表示装置においては、前記蛍光体層及び前記第２の偏光板は前記第２基板の前記液晶層側に形成されており、前記フィルター層は前記第２基板の前記液晶層とは反対側に形成されているものとすることができる。

本発明の液晶表示装置によれば、偏光板、蛍光体層及びフィルター層の配置を第２基板に対して様々に変更することができるため、本発明の液晶表示装置の設計の自由度が増加する。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記第２基板の前記液晶層とは反対側の最外表面には反射防止膜が形成されていることが好ましい。

第２基板の前記液晶層とは反対側の最外表面には反射防止膜が形成されていると、液晶表示装置の表示面に外景の移り込みが少なくなるので、表示面が視認し易くなる。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記フィルター層は波長４３０ｎｍ以下の光を反射するものであり、前記第２の偏光板と前記蛍光体層との間に前記ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を透過させるがその他の波長の光を反射するバンドパスフィルターが備えられていることが好ましい。

本発明の液晶表示装置においては、第２の偏光板と蛍光体層との間に、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を透過させるがその他の波長の光を反射するバンドパスフィルター層が備えられている。このバンドパスフィルター層は、バックライトからのピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光は透過することができ、可視光領域の光を反射することができる。また、蛍光体層において発光された光は等方的に放射される。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、蛍光体層で発光した可視光のうち、バックライト側へ向かう光をバンドパスフィルター層で反射させることができるので、このバックライト側へ向かった光も表示用に利用できるため、より効率よく発光できる液晶表示装置を提供することができる。加えて、本発明の液晶表示装置では、蛍光体層の液晶層とは反対側に、波長４２０ｎｍ以下の波長の光を反射するフィルター層が用いられているため、バックライト光源からの入射光のうち蛍光体の励起に使用されずに蛍光体層を通過してきた成分はこのフィルター層によって反射されて再度蛍光体層に入射するから、フィルター層の発光効率が向上する。

また、本発明の液晶表示装置においては、前記蛍光体層は、前記ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光が前記蛍光体層に入射する光量を１００％としたとき、前記蛍光体層の前記波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光の透過率が０．１％〜１０％の範囲であることが好ましい。

蛍光体層中の蛍光体濃度が低濃度であり、かつ、薄膜の場合は、発光量は少なく、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光が透過する割合が多くなる。そのため、蛍光体層を透過する光中にはピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光が多くなるので、フィルター層からの反射光による蛍光体層の発光効果は高くなる。一方、蛍光体層中の蛍光体濃度が高濃度であり、かつ、厚膜の場合は、蛍光体層による発光効率は高いが、蛍光体層内での散乱もあり、蛍光体層の下層部分での発光光が蛍光体層を透過し難くなるため、フィルター層での反射光による発光効果は低くなる。また、蛍光体層中の蛍光体濃度が低濃度であり、かつ、薄膜の場合は、安価に蛍光体層を形成することができるようになり、しかも、蛍光体を樹脂等の中に混合して蛍光体層を作成する場合には印刷法等によって容易に製造することができるようになる。しかしながら、最適な蛍光体層中の蛍光体濃度との関係は一義的には定められない。

そこで、本発明の液晶表示装置では、蛍光体層は、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光が蛍光体層に入射する光量を１００％としたとき、蛍光体層の波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光の透過率が０．１％〜１０％の範囲となるようにしている。最適な蛍光体層の波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光の透過率は、蛍光体の種類、粒径、濃度、膜厚等によって変化するが、上記光の透過率を０．１％〜１０％の範囲とすると、蛍光体材料が緑色用のものであっても、赤色用のものであっても、更には青色用のものであっても、最適な条件における正面輝度を１００％とした場合、８０％以上の正面輝度を確保することができる。そのため、本発明の液晶表示装置によれば、蛍光体層からの発光量が多くなり、明るい表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。

図１Ａは実施例１〜１０に共通する液晶表示装置の平面図であり、図１Ｂは図１ＡのIB−IB線での断面図である。 図２Ａは実施例１にかかる液晶表示装置における単位ピクセル分の第２基板の平面図であり、図２Ｂは第１基板をも含む図２ＡのIIB−IIB線での断面図である。 実施例１にかかる液晶表示装置の発光原理を示す断面図である。 実施例２にかかる液晶表示装置の単位ピクセル分の第２基板の平面図である。 第１基板をも含む図４のV−V線での断面図である。 実施例２にかかる液晶表示装置の発光原理を示す断面図である。 実施例３にかかる液晶表示装置の図５に対応する断面図である。 実施例４にかかる液晶表示装置の図５に対応する断面図である。 実施例５にかかる液晶表示装置の図５に対応する断面図である。 実施例６にかかる液晶表示装置の図５に対応する断面図である。 図１１Aは実施例２〜６に共通する変形例の液晶表示装置における単位ピクセル分の第２基板の平面図であり、図１１Ｂは他の変形例の第２基板の平面図である。 実施例７にかかる液晶表示装置の図５に対応する断面図である。 実施例７におけるバンドパスフィルター層を用いたことによる作用効果を説明する概略図である。 図１４Ａは蛍光体層内での発光状態を示す概略図であり、図１４Ｂはバンドパスフィルター層のみを用いた場合の蛍光体層内での発光状態を示す概略図であり、図１４Ｃはバンドパスフィルター層とフィルター層の両方を用いた場合の蛍光体層内での発光状態を示す概略図である。 図１５Ａ〜図１５Ｃは各濃度の基本蛍光体膜の枚数を変化させた場合の輝度の変化を示す図であり、図１５Ｄ〜図１５Ｆは各濃度の基本蛍光体膜の枚数を変化させた場合の輝度の変化を示す図である。 図１６Ａは各濃度の基本蛍光体膜の枚数を変化させた場合のフィルター効率の変化を示す図であり、図１６Ｄ〜図１６Ｆ各濃度の基本蛍光体膜の枚数を変化させた場合のフィルター効率の変化を示す図である 基本蛍光体膜中の蛍光体濃度（％）と基本蛍光体膜の枚数を掛けた値と輝度の関係を示す図である。 バックライト光の分光透過率と発光強度の関係を示す図である。 図１９Ａ〜図１９Ｃは各濃度の基本蛍光体膜の枚数を変化させた場合の４００ｎｍの波長の光が蛍光体層を透過する透過率の変化を示す図であり、図１９Ｄ〜図１９Ｆは各濃度の基本蛍光体膜の枚数を変化させた場合の４００ｎｍの波長の光が蛍光体層を透過する透過率の変化を示した図である。 図１９Ａ〜図１９Ｃに記した各データを励起光の透過率と正面輝度の関係として表した図である。 図２１Ａは蛍光体粒子が粗い場合の励起光の透過率と正面輝度の関係を示す図であり、図２１Ｂは蛍光体粒子が細かい場合の励起光の透過率と正面輝度の関係を示す図である。 緑色蛍光体材料を変えた場合の励起光の透過率と正面輝度の関係を示す図である。 蛍光体層が青色の場合の励起光の透過率と正面輝度の関係を示す図である。 蛍光体層が赤色の場合の励起光の透過率と正面輝度の関係を示す図である。

以下、各実施例及び図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置を例示するものであって、本発明をこの液晶表示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。

また、以下に述べる第１基板及び第２基板の「表面」とは液晶層側の面を示すものとする。なお、本発明における液晶表示装置は、ＴＮモード、ＳＴＮモード、ＥＣＢモード、ＶＡモードあるいはＭＶＡモードで駆動するいわゆる縦電界方式の液晶表示装置や、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード等の横電界方式の液晶表示装置にも適用可能であるが、以下においてはＴＮモードの液晶表示装置に代表させて各実施形態の液晶表示装置を説明する。

実施例１の液晶表示装置として、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を用いたＴＮモードの液晶表示装置１０を、図１〜図３を用いて説明する。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、この液晶表示装置１０は、液晶表示パネル１１と、バックライト装置１２とを主体として構成されている。そして、液晶表示パネル１１とバックライト装置１２とは平面視で重なるように配置されている。

この液晶表示パネル１１は、第１基板１３と第２基板１４とがシール材１５によって貼り合わされると共に、このシール材１５によって区画された領域内に液晶が封入され、第１基板１３及び第２基板１４間に液晶層２１が挟持された構成になっている。シール材１５の一部には液晶を注入する注入口１６が設けられており、この注入口１６は封止材１７により封止されている。シール材１５の内側の領域は、各種画像やデータ等を表示する表示領域１８になっており、シール材１５の外側の領域は非表示領域１９となっている。また、表示領域１８には、ここでは１つのサブピクセル２２ａからなる単位ピクセル２２が例えばマトリクス状に設けられている（図２Ａ参照）。サブピクセル２２ａの間の領域には、行方向には走査線が、列方向には信号線（それぞれ図示省略）が、それぞれ互いに絶縁された状態で交差するように形成されている。

第１基板１３は第２基板１４と対向配置させたときに所定スペースの張出し部１３ａが形成されるように第２基板１４より若干サイズが大きいものが使用されている。この張出し部１３ａには、液晶層２１を駆動するためのドライバーＩＣ２０等が配置されている。

第１基板１３は、図２Ｂに示したように、ガラス等で形成された透明基板に、金属膜や絶縁膜、樹脂膜等の成膜とパターニングを繰り返して形成された信号線や走査線などの各種配線、スイッチング素子としてのＴＦＴ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電性材料からなる画素電極、電極間絶縁膜、などを備えた第１構造物２４と、この第１構造物２４の表面に形成された配向膜２５とで構成されている。この配向膜２５にはラビング処理がされており、液晶層２１の液晶分子の配向を規制するためのものである。また、第１の偏光板２３が第１基板１３とバックライト装置１２との間に配置されている。なお、横電界方式の液晶表示パネルの場合には、第１基板１３に共通電極も形成されている。

第２基板１４は、ガラス等で形成された透明基板上に形成されたＩＴＯやＩＺＯ等の透明導電性材料からなる共通電極などを備えた第２構造物２７と、この第２構造物２７の表面に形成された配向膜２８とで構成されている。この配向膜２８にはラビング処理がされており、液晶層２１の液晶分子の配向を規制するためのものである。なお、横電界方式の液晶表示パネルの場合、第２基板１３には共通電極が形成されていない。そして、この第２基板１４の液晶層２１とは反対側の面に順次第２の偏光板２６、蛍光体層２９、フィルター層３０及び反射防止層３４が形成されている。なお、後述する実施例７のように、第２の偏光板２６と蛍光体層２９との間にバンドパスフィルター層を形成してもよい。またバンドパスフィルター層の他に、従来の非発光型液晶表示装置に用いられる輝度向上フィルムを配置してもよい。また、第２の偏光板２６として、例えばワイヤーグリッド偏光板を用いてもよい。このような、バンドパスフィルー層や、輝度向上フィルム、ワイヤーグリッド偏光板を用いることで、輝度向上を図ることができる。

蛍光体層２９は、図２Ａに示すように、単位ピクセル２２毎にマトリクス状に配置されている。この蛍光体層２９の材料として、例えば、赤色蛍光体にはＥｕ付活硫化物系赤色蛍光体、緑色蛍光体にはＥｕ付活硫化物系緑色蛍光体、青色蛍光体にはＥｕ付活リン酸塩系青色蛍光体を使用することができる。この蛍光体層２９は、表示させたい色に応じて単一又は複数の蛍光体を含んでいるものとすることができる。例えば、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して、青色光及び黄色光を発する２種の蛍光体を含んでいる場合には、擬似的に白色光を得ることができ、また、赤色光、緑色光及び青色光の発する３種の蛍光体を含んでいる場合にも同様に白色光を得ることができる。更には、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して任意の色の光を発する単一又は複数の蛍光体を適宜選択して用いることにより、任意の色の光を発することができる液晶表示装置が得られるようになる。

また、蛍光体層２９は遮光膜３１により仕切られている。この遮光膜３１を形成することにより、それぞれ隣り合う色が混ざることを抑制し、表示する画像の色純度及びコントラストの向上を図ることができる。

フィルター層３０は、蛍光体の励起光が液晶表示装置１０の外部に出て来ることがないようにすると共に、外来光の中に含まれている蛍光体を励起することができる波長の光をカットするためのものであり、ここでは波長４２０ｎｍ以下の光を反射又は吸収する性質を備えているものが用いられる。このフィルター層３０を用いることにより、液晶表示装置１０のコントラストの低下を抑制し、色純度を向上させることができる。なお、このような波長４２０ｎｍ以下の光を反射又は吸収する性質を備えているフィルター層３０の形成材料は種々のものが知られており、これらの中から適宜選択して用いればよい。また、反射防止膜３４は、外景が写り込んで表示画像が見難くなることを抑制するために設けられているものであるが、必ずしも必要な構成ではない。

バックライト装置１２は、ピーク波長が波長３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲のＬＥＤを複数個備えている。この液晶表示装置１０においては、図３に示すように、バックライト装置１２に設けられたＬＥＤから照射されるピーク波長３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの光３２が液晶表示パネル１１に入射され、液晶層２１で変調されたピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２が所定の色の蛍光体層２９に入射する。このピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２は、一部が蛍光体層２９内に分散されている蛍光体に吸収され、所定の色の蛍光体を励起させて所定の色で発光させる。そのため、所定の色の蛍光体層２９で発光された所定の色の光３３は、蛍光体に吸収されなかった一部のピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２とともに、フィルター層３０に入射する。

フィルター層３０は、波長４２０ｎｍ以下の光を反射又は吸収する性質を備えているため、フィルター層３０に入射した一部のピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２は外部に出てくることはない。また、外来光のうち波長４２０ｎｍ以下の光は、フィルター層３０によって反射ないし吸収されるため、蛍光体層２９内に入射することがないので、外来光に起因する光による蛍光体層２９からの光は極めて少なくなる。そのため、実施例１の液晶表示装置１０によれば、色純度が高く、しかも、コントラストも良好な液晶表示装置が得られる。

以上述べたように、実施例１の液晶表示装置１０によれば、バックライト装置１２の光源としてピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を発するＬＥＤを用い、所定の色の蛍光体を励起して所定の色を発光させている。通常の液晶表示装置に使用されている各種透明部材は、３８０ｎｍよりも短い近紫外光ないし紫外光は吸収され易く、それ以外の可視光のような光は透過しやすい。しかしながら、実施例１の液晶表示装置１０で使用されている励起光であるピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光は、液晶表示装置１０の各種透明部材による励起光の吸収を抑制することができるために明るい液晶表示装置１０が得られるようになり、しかも、従来例のように励起光を３８０ｎｍよりも短い近紫外光ないし紫外光とした場合に生じるような各種構成部材に対するダメージを低減することができる。

また、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲のＬＥＤは、単一波長の光源であって、青色ＬＥＤと黄色蛍光体を用いた白色ＬＥＤ等のように発光源と蛍光体とが接していないから、蛍光体層が高温になることが抑制される。そのため、実施例１の液晶表示装置１０によれば、温度消光が少ないために明るい液晶表示装置１０が得られるようになる。更に、実施例１の液晶表示装置１０では、所定の色でのカラー表示のために蛍光体層２９を用いているので、光損失が大きいカラーフィルター層を必要とせず、しかも、蛍光体層２９は所定の色に対する色変換効率がよいため、液晶表示装置全体としての光源からの光の利用効率もよくなる。また、実施例１の液晶表示装置１０では、光源の波長は単一であるから、透過率を最大に調整することが容易であり、容易に明るい液晶表示装置１０を得ることができる。

実施例１の液晶表示装置１０では単位ピクセル毎に所定の色の１色を発光させていたが、実施例２では、単位ピクセルを赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光の三原色を発光する３つのサブ画素で形成した液晶表示装置１０Ａについて説明する。なお、実施例２の液晶表示装置１０Ａでは、実施例１の液晶表示装置１０とは単位ピクセル内の蛍光体層の配置が異なるのみであるので、共通する構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

実施例２の液晶表示装置１０Ａでは、蛍光体層は、図４、図５に示すように、単位ピクセル２２毎に、赤色蛍光体層２９Ｒ、緑色蛍光体層２９Ｇ、及び、青色蛍光体層２９Ｂがマトリクス状に配置されている。この蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂの材料としては、上述したように、赤色蛍光体層２９ＲにはＥｕ付活硫化物系赤色蛍光体、緑色蛍光体層２９ＧにはＥｕ付活硫化物系緑色蛍光体、青色蛍光体層２９ＢにはＥｕ付活リン酸塩系青色蛍光体を使用することができる。また、各蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂは遮光膜３１により仕切られている。この遮光膜３１を形成することにより、それぞれ隣り合う色が混ざることを抑制し、表示する色純度の向上を図ることができる。また、これらの赤色蛍光体層２９Ｒ、緑色蛍光体層２９Ｇ、及び、青色蛍光体層２９Ｂをそれぞれ異なる面積にすることで、色度を調整するようにしてもよい。

この実施例２の液晶表示装置１０Ａでは、図６に示すように、バックライト装置１２に設けられたＬＥＤから照射されるピーク波長３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの光３２が液晶表示パネル１１に入射され、液晶層２１で変調されたピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２が赤色蛍光体層２９Ｒ、緑色蛍光体層２９Ｇ及び青色蛍光体層２９Ｂに入射する。このピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２は、一部がこれらの蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ及び２９Ｂ内に分散されている蛍光体に吸収され、それぞれの蛍光体を励起させてそれぞれの色で発光させる。そのため、それぞれの蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ及び２９Ｂで発光されたそれぞれの色の光３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂは、蛍光体に吸収されなかった一部のピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２とともに、フィルター層３０に入射する。

また、実施例２の液晶表示装置１０Ａで使用しているフィルター層３０は、波長４２０ｎｍ以下の光を反射又は吸収する性質を備えているため、フィルター層３０に入射した一部のピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２は外部に出てくることはない。また、外来光のうち波長４２０ｎｍ以下の光は、フィルター層３０によって反射ないし吸収されるため、蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ及び２９Ｂ内に入射することがないので、外来光に起因する光による蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ及び２９Ｂからの光はほとんど存在しない。そのため、実施例２の液晶表示装置１０Ａによれば、色純度が高く、しかも、コントラストも良好な液晶表示装置が得られる。

実施例２の液晶表示装置１０Ａでは、バックライト装置１２の光源としてピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を発するＬＥＤを用い、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を励起し、それぞれのサブピクセル２２ａ毎に光の３原色であるＲ、Ｇ及びＢのいずれかを発光させている。そのため、実施例２の液晶表示装置１０Ａは、カラー表示のために光損失が大きいカラーフィルター層を必要とせず、しかも、蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ及び２９ＢはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに対する色変換効率がよいため、液晶表示装置全体としての発色効率もよくなる。また、実施例２の液晶表示装置１０Ａでは、光源の波長は単一であるから、透過率を最大に調整することが容易であり、容易に明るい液晶表示装置１０Ａを得ることができる。

以上述べたように、実施例２の液晶表示装置１０Ａによれば、単位ピクセル２２内の各サブピクセル２２ａにおける蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ及び２９Ｂをピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して光の三原色であるＲ、Ｇ、Ｂの３色を個別に発光するものとしているので、実施例１の液晶表示装置１０と同様の効果を奏することができる他、より幅広い表現力を有する液晶表示装置１０Ａを得ることができる。

実施例２の液晶表示装置１０Ａでは、第２基板１４の第２構造物２７における液晶層２１とは反対側の面に、液晶層２１側から順に、第２の偏光板２６、蛍光体層２９、フィルター層３０及び反射防止膜３４を直接配置した例を示した。実施例３の液晶表示装置１０Ｂでは、これらの蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ、フィルター層３０及び反射防止膜３４を別個の透明基板３５に形成した第３基板３６を用い、この第３基板３６を第２基板１４上に載置することにより作製したものであり、その他の構成は実施例２の液晶表示装置１０Ａと実質的に同一である。この実施例３の液晶表示装置１０Ｂを図７を用いて説明する。なお、図７においては実施例２の液晶表示装置１０Ａと同一の構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。

第３基板３６は、ガラス等で形成された透明基板３５の一方の面に蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ、が形成され、他方の面にフィルター層３０及び反射防止膜３４が形成されている。なお、第２の偏光板２６は、実施例２の液晶表示装置１０Ａの場合と同様に、第２基板１４の液晶層２１とは反対側の面に形成されている。また、この第３基板３６は、第２基板１４とは別途単独で製造することができる。そのため、実施例３の液晶表示装置１０Ｂは、実施例２の液晶表示装置１０Ａの場合と同様の工程によって第２基板１４の表面に第２の偏光板２６を形成した後、第３基板３６の蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂが第２の偏光板２６に接するように載置することより製造することができるため、製造効率が向上する他、実質的に実施例２の液晶表示装置１０Ａと同様の効果を奏することができる。

実施例４の液晶表示装置１０Ｃは、第２の偏光板２６、蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ、及びフィルター層３０を第２構造物２７の表面に形成し、反射防止膜３４のみ第２構造物２７の液晶層２１とは反対側に形成したものであり、その他の構成は実施例２の液晶表示装置１０Ａと実質的に同一である。この実施例４の液晶表示装置１０Ｃを図８を用いて説明する。なお、図８においては、実施例２の液晶表示装置１０Ａと同じ構成部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。ただし、実施例４の液晶表示装置１０Ｃが縦電界方式の液晶表示パネルの場合、共通電極は、図示省略したが、配向膜２８と第２の偏光板２６との間に配置されている。

図８に示すように、実施例４の液晶表示装置１０Ｃでは、第２基板１４Ｃの構成が、液晶層２１側から、配向膜２８、第２の偏光板２６、蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ、フィルター層３０、第２構造物２７、反射防止膜３４の順となっている。このような構成とすると、使用時に第２の偏光板２６、赤色蛍光体層２９Ｒ、緑色蛍光体層２９Ｇ、青色蛍光体層２９Ｂ、及びフィルター層３０にキズがつき難くなるため、安定した表示画質の液晶表示装置１０Ｃとなる。加えて、実施例４の液晶表示装置１０Ｃによれば、液晶層２１を透過したバックライト光源１２からの光は直ちに偏光板２６を経て赤色蛍光体層２９Ｒ、緑色蛍光体層２９Ｇないし青色蛍光体層２９Ｂに入射するため、混色が少なく、表示画質が良好なとなる。

実施例５の液晶表示装置１０Ｄは、第２の偏光板２６を第２構造物２７の表面に形成し、蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ、フィルター層３０及び反射防止膜３４を第２構造物２７の液晶層２１とは反対側に形成したものであり、その他の構成は実施例２の液晶表示装置１０Ａと実質的に同一である。この実施例５の液晶表示装置１０Ｄを図９を用いて説明する。なお、図９においては、実施例２の液晶表示装置１０Ａと同じ構成部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。ただし、実施例５の液晶表示装置１０Ｄが縦電界方式の液晶表示パネルの場合、共通電極は、図示省略したが、配向膜２８と第２の偏光板２６との間に配置されている。

図９に示すように、実施例５の液晶表示装置１０Ｄでは、第２基板１４Ｄの構成が、液晶層２１側から、配向膜２８、第２の偏光板２６、第２構造物２７、蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ、フィルター層３０、反射防止膜３４の順となっている。製造工程の都合により、実施例５の液晶表示装置１０Ｄのような構成としても、実質的に実施例２の液晶表示装置１０Ａと同様の効果を奏することができるため、設計の自由度が向上する。

実施例６の液晶表示装置１０Ｅは、第２の偏光板２６及び蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂを第２構造物２７の表面に形成し、フィルター層３０及び反射防止膜３４を第２構造物２７の液晶層２１とは反対側に形成したものであり、その他の構成は実施例２の液晶表示装置１０Ａと実質的に同一である。この実施例６の液晶表示装置１０Ｅを図１０を用いて説明する。なお、図１０においては、実施例２の液晶表示装置１０Ａと同じ構成部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。ただし、実施例６の液晶表示装置１０Ｅが縦電界方式の液晶表示パネルの場合、共通電極は、図示省略したが、配向膜２８と第２の偏光板２６との間に配置されている。

図１０に示すように、実施例６の液晶表示装置１０Ｅでは、第２基板１４Ｅの構成が、液晶層２１側から、配向膜２８、第２の偏光板２６、蛍光体層２９Ｒ、２９Ｇ、２９Ｂ、第２構造物２７、フィルター層３０、反射防止膜３４の順となっている。製造工程の都合により、実施例６の液晶表示装置１０Ｅのような構成としても、実質的に実施例２の液晶表示装置１０Ａと同様の効果を奏することができるため、設計の自由度が向上する。

［変形例］
実施例１の液晶表示装置１０では単位ピクセルが一種の蛍光体層からなるもの、実施例２〜６の液晶表示装置１０Ａ〜１０Ｅでは単位ピクセルがそれぞれＲ、Ｇ及びＢの３色のサブピクセルからなるものを示したが、本発明ではこれに限らず他の構成のものも採用し得る。そこで、図１１を参照して、本発明の液晶表示装置の変形例を説明する。

図１１Ａに示した第１の変形例の液晶表示装置１０Ｆ及び図１１Ｂに示した第２の変形例の液晶表示装置１０Ｇでは、単位ピクセル２２内に４つのサブピクセル２２ａが形成されている例である。この第１及び第２の変形例の液晶表示装置１０Ｆ及び１０Ｇでは、サブピクセル２２ａの蛍光体層２９'を任意の色を使用することができ、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｇ、ＢやＲ、Ｇ、Ｂ、Ｂ等とすることができる。また、蛍光体層の色は、Ｒ、Ｇ、Ｂに限られず、白色（Ｗ）やシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）等も使用することができる。また、単位ピクセル２２内のサブピクセル２２ａの数は、４つに限らず、２つでもよく、更には５個以上とすることもできる。

実施例７の液晶表示装置１０Ｈとしては、第２の偏光板２６と所定の色の蛍光体層２９との間にバンドパスフィルター層３７を設けたものを作製した。この実施例７の液晶表示装置１０Ｈの構成を図１２を用いて、また、バンドパスフィルター層３７を用いたことによる作用効果を図１３、図１４を用いて説明する。なお、実施例７の液晶表示装置１０Ｈは、実施例１の液晶表示装置１０とは第２の偏光板２６と所定の色の蛍光体層２９との間にバンドパスフィルター層３７が形成されていること以外は共通するので、実施例１の液晶表示装置１０と同一の構成のものについては同一の参照符号を付与し、それらの詳細な説明は省略する。ただし、実施例７の液晶表示装置１０Ｈでは、フィルター層３０ａとしては波長４３０ｎｍ以下の光を反射するものを用いている。

実施例７の液晶表示装置１０Ｈには、図１２に示すように、第２の偏光板２６と蛍光体層２９の間にバンドパスフィルター層３７が備えられている。図１３に示すように光の進行状態を模式的に表して説明すると、バックライト装置１２から照射されたピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２は、液晶層２１を透過してバンドパスフィルター層３７まで到達する。このバンドパスフィルター層３７は、波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光のみを透過し、それ以外の波長の光を反射するように設計されているので、バックライト装置１２からの光３２はバンドパスフィルター層３７を透過して蛍光体層２９内に入射される

そして、バンドパスフィルター層３７を透過した光３２は、蛍光体層２９内に存在する蛍光体の粒子に吸収されて可視光領域の所定の色の可視光３３を発光する。この発光した可視光３３は、蛍光体の粒子に対して等方的に広がっていくため、可視光３３はバックライト装置１２と反対側の外部に進む可視光３３のほかにバックライト装置１２側に進む可視光３３も存在する。このバックライト装置１２側に進んだ可視光３３は、観測者に観測されることなく、光のロスとして無駄な発光となる（図１４Ａ参照）。

しかし、本実施例７の液晶表示装置１０Ｈでは、蛍光体層２９の裏側にバンドパスフィルター層３７が備えられているため、バックライト装置１２側に進んだ可視光３３ｒはこのバンドパスフィルター層３７よって反射されてバックライト装置１２とは反対側の外部に進む可視光３３ａとなることができる（図１４Ｂ参照）。そのため、本実施例７の液晶表示装置１０Ｈによれば、発生した可視光の無駄を抑制することができ、明るい表示が可能な液晶表示装置となる。

更に、本実施例７の液晶表示装置１０Ｈでは、蛍光体層２９の表面側には、波長４２０ｎｍ以下の波長の光を反射するフィルター層３０ａが備えられている。このフィルター層３０ａは、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２を透過させずに反射させるので、蛍光体層２９内の蛍光体粒子２９ａに吸収されずに、そのまま蛍光体層２９を透過したピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２を蛍光体層２９側に反射させることができる（図１４Ｃ参照）。

したがって、フィルター層３０ａで反射されたピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２ｒは、再度蛍光体層２９内の蛍光体粒子２９ａに吸収させて可視光３３ｂを発光することができるので、蛍光体層２９での発光量を多くすることができる。なお、再度発光した可視光３３ｂは、上述したように等方向に広がりバックライト装置１２側へ進む可視光３３ｒｒもあるが、バンドパスフィルター層３７が備えられているため、再度可視光３３ｒｒはバンドパスフィルター層３７で反射され、バックライト装置１２と反対側の外部へ進む光３３ｃとなることができる。

そのため、実施例７の液晶表示装置１０Ｈによれば、実施例７の液晶表示装置で発光したすべての光３３ｇ（図１３参照）は、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａが備えられていない場合に発光する可視光３３のみに比べ、バンドパスフィルター層３７の反射光３３ａ，３３ｃ及びピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光３２がフィルター層３０ａに反射して発光した光３３ｂが加わることにより、より明るい表示が可能となる。

［実験例１］
ここで、フィルター層３０ａ及びバンドパスフィルター層３７が存在する場合及び存在しない場合について、蛍光体層２９の厚さ及び蛍光体層２９中の蛍光体粒子２９ａの濃度と発光量との関係を図１５を用いて説明する。なお、以下においては、蛍光体層に含有させる蛍光体粒子としては、Ｅｕ付活硫化物系蛍光体の粒子をそのまま用いた場合を例にとって説明する。

まず、同一厚さで蛍光体濃度のみが異なる低濃度基本蛍光体膜、中濃度基本蛍光体膜及び高濃度基本蛍光体膜を作製した。この低濃度基本蛍光体膜の蛍光体濃度は０．２４ｍａｓｓ％であり、中濃度基本蛍光体膜の蛍光体濃度は０．４０ｍａｓｓ％であり、高濃度基本蛍光体膜の蛍光体濃度は０．６１ｍａｓｓ％である。このようにして形成された３種の基本蛍光体膜をそれぞれ所定の枚数重ねることにより所定濃度及び所定膜厚の蛍光体層２９を作製し、それぞれの場合についてフィルター層３０ａ及びバンドパスフィルター層３７の存在する場合と存在しない場合について表示面の明るさ（輝度）を調べた。なお、「膜厚（＝枚数）×濃度」の関係は、低濃度基本蛍光体膜３枚が中濃度基本蛍光体膜２枚にほぼ対応し、中濃度基本蛍光体膜５枚が高濃度基本蛍光体膜３枚にほぼ対応する。

図１５Ａは低濃度基本蛍光体膜を３枚〜５枚まで変化させた場合の、図１５Ｂは中濃度基本蛍光体膜を２枚〜５枚まで変化させた場合の、図１５Ｃは高濃度基本蛍光体膜を３枚〜５枚まで変化させた場合の、それぞれ輝度の変化を示す図である。また、図１５Ｄは各濃度の基本蛍光体膜を３枚使用した場合の表示面の輝度の、１５Ｅは各濃度の基本蛍光体膜を４枚使用した場合の表示面の輝度の、図１５Ｆは各濃度の基本蛍光体膜を５枚使用した場合の表示面の輝度の比較をそれぞれ示した図である。

なお、図１５Ａ〜図１５Ｆにおける「輝度の高い領域」とは、本発明の液晶表示装置を実用化する上で望ましい最小限の明るさとしての２３５０ｃｄ／ｍ^２を達成できる範囲を示している。

図１５Ａ及び図１５Ｂに示した結果から、低濃度基本蛍光体膜及び中濃度基本蛍光体膜からなる蛍光体層２９を用いた場合には、蛍光体層２９の厚さが厚くなるに従って輝度は高くなっているが、中濃度基本蛍光体膜が４枚以上からなる蛍光体層２９を用いた場合には輝度は飽和状態となっていることがわかる。また、図１５Ｃに示した結果によると、蛍光体層２９として高濃度基本蛍光体膜を用いた場合には、蛍光体層の厚さが厚くなるにしたがって輝度は低下している。これらの図１５Ａ〜図１５Ｃに示した結果によると、「膜厚（枚数）×濃度」の関係は、ほぼ中濃度基本蛍光体膜５枚が高濃度基本蛍光体膜３枚に相当するから、蛍光体層２９には最適な膜厚及び濃度範囲が存在することが分かる。

また、図１５Ａ〜図１５Ｃに示した結果によれば、蛍光体層２９として、低濃度基本蛍光体膜、中濃度基本蛍光体膜及び高濃度基本蛍光体膜の何れを用いた場合においても、輝度の関係は、（他に何も使用しない場合）<（フィルター層のみを用いた場合）<（バンドパスフィルター層のみを用いた場合）<（フィルター層及びバンドパスフィルター層を用いた場合）となっており、本発明のフィルター層３０ａ及びバンドパスフィルター層３７を用いることの効果が確認される。特にフィルター層３０ａのみを用いた場合よりも、バンドパスフィルター層３７のみを用いた場合の輝度は高く、更にフィルター層３０ａ及びバンドパスフィルター層３７を用いた場合は最も輝度が高くなっていることが分かる。

次に、図１５Ｄ〜図１５Ｆを参照して、蛍光体層２９として、低濃度基本蛍光体膜、中濃度基本蛍光体膜及び高濃度基本蛍光体膜を同じ枚数用いた場合において、それぞれの基本蛍光体膜中の蛍光体濃度の相違による表示面の輝度の変化をフィルター層３０ａ及びバンドパスフィルター層３７（図１２参照。以下、同じ）の存在する場合と存在しない場合をそれぞれ検討した。

まず、図１５Ｄ、図１５Ｅに示すように、蛍光体層２９として各濃度の基本蛍光体膜を３枚（薄膜）又は４枚（中間膜厚）使用した場合は、低濃度基本蛍光体膜の場合に比べて高濃度基本蛍光体膜の方が輝度が高くなっていることがわかり、中濃度基本蛍光体膜の場合はそれらの中間程度の輝度となっている。

一方、図１５Ｆに示すように、蛍光体層２９として各濃度の基本蛍光体膜を５枚（厚膜）使用した場合は、低濃度基本蛍光体膜の場合に比べて中濃度基本蛍光体膜の方が輝度が高くなっているが、高濃度基本蛍光体膜は中濃度基本蛍光体膜に比べて輝度が減少している。これは、蛍光体層２９内の単位面積あたりの蛍光体粒子の量が多くなりすぎると、バックライト装置から入射した光により発光した可視光の内、蛍光体層２９内の蛍光体粒子に遮られてバックライト装置とは反対側の外部へ透過することが困難となる割合が増加するからである。このような現象は特に蛍光体層２９の液晶層側で発光した可視光で起こりやすい。

すなわち、蛍光体層２９内の単位面積あたりの蛍光体粒子の量と輝度の関係においては、蛍光体層内の単位面積あたりの蛍光体粒子の量が多くなるにつれて輝度が高くなるが、一定の蛍光体層内の単位面積あたりの蛍光体粒子の量で飽和状態となり、それ以上蛍光体層内の単位面積あたりの蛍光体粒子の量が増加すると輝度が低下し、発光のロスが起こることがわかる。このときの一定の蛍光体層２９内の単位面積あたりの蛍光体濃度としては、基本蛍光体膜が５枚の場合では２．０〜３．０ｍａｓｓ％であることが図１５Ｆから読み取ることができる。このように、最適な厚さ及び濃度の蛍光体層２９を形成すれば、発光のロスを抑制し、明るい表示が可能な液晶表示装置を提供することができることがわかる。

また、図１５Ｄ〜図１５Ｆに示した結果によれば、蛍光体層２９として低濃度基本蛍光体膜、中濃度基本蛍光体膜及び高濃度基本蛍光体膜の何れを用いた場合においても、上述した図１５Ａ〜図１５Ｃの場合と同様に、輝度は、（他に何も使用しない場合）<（フィルター層のみを用いた場合）<（バンドパスフィルター層のみを用いた場合）<（フィルター層及びバンドパスフィルター層を用いた場合）となっており、本発明のフィルター層及びバンドパスフィルター層３７を用いることの効果が確認される。特にフィルター層３０ａのみを用いた場合よりも、バンドパスフィルター層３７のみを用いた場合の輝度は高く、更に、フィルター層３０ａ及びバンドパスフィルター層３７を用いた場合は最も輝度が高くなっていることが分かる。

次に、フィルター層３０ａ及びバンドパスフィルター層３７が存在する場合及び存在しない場合について、蛍光体層２９の厚さ及び蛍光体層２９中の蛍光体の粒子の濃度とフィルター効率との関係を図１６を用いて説明する。このフィルター効率とは、蛍光体層２９のみの場合を基準（１００％）とし、フィルター層３０ａのみ存在する場合、バンドパスフィルター層３７のみ存在する場合、フィルター層３０ａとバンドパスフィルター層３７の両方が存在する場合の輝度の割合を示すものである。なお、図１６Ａ〜図１６Ｆには、フィルター層３０及びバンドパスフィルター層３７の両方を備える場合において、計算により求めたフィルター層３０の存在によるフィルター効率の変化も示してある。

図１６Ａは低濃度基本蛍光体膜を３枚〜５枚まで変化させた場合の、図１６Ｂは中濃度基本蛍光体膜を２枚〜５枚まで変化させた場合の、図１６Ｃは高濃度基本蛍光体膜を３枚〜５枚まで変化させた場合の、それぞれフィルター効率の変化を示す図である。また、図１６Ｄは各濃度の基本蛍光体膜を３枚使用した場合の、１６Ｅは各濃度の基本蛍光体膜を４枚使用した場合の、図１６Ｆは各濃度の基本蛍光体膜を５枚使用した場合のフィルター効率の変化を示す図である。

まず、図１６Ａは蛍光体層２９として低濃度基本蛍光体膜を使用している場合であるが、この場合、基本蛍光体膜の枚数が増えると、バンドパスフィルター層３７のみが存在している場合はフィルター効率が高くなるが、フィルター層３０ａのみが存在している場合はフィルター効率が低くなっている。このような現象が生じる理由は、バンドパスフィルター層３７は、上述したように、発光した可視光のバックライト装置側へ進む光を反射することで発光効率を上げるものであるから、基本蛍光体膜中の蛍光体濃度が低くて膜厚が薄いと、バックライト装置から入射される光により発光する可視光の割合が少なくなり、バックライト装置側へ進む可視光も少なくなり、バンドパスフィルター層３７が反射する光量も減ること、更には、バックライト装置から入射される光が蛍光体粒子に吸収されることなくそのままフィルター層３０ａまで透過してしまう光が増加することによる。

この場合、フィルター層３０ａは、既に上述したように、バックライト装置から入射される光を反射して再度蛍光体層２９を透過させることによって発光効率を上げることができるから、基本蛍光体膜の単位面積あたりの蛍光体濃度が低くて膜厚が薄い場合は、多くのバックライト装置から入射される光がフィルター層３０ａまで透過するので、フィルター層３０ａの効率が高くなる。

また、バンドパスフィルター層３７の効率は低濃度基本蛍光体膜の枚数が増えるごとに高くなり、フィルター層３０ａの効率は低濃度基本蛍光体膜の枚数が増えるごとに低くなる。これは、蛍光体層２９内で発光する可視光の量が増えることにより、バンドパスフィルター層３７が反射する可視光の量が増えると共に、フィルター層３０ａまで透過するバックライト装置から入射される光の量が減るためである。

なお、低濃度基本蛍光体膜を使用している場合は、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａを合わせて用いた場合でも、それらを合わせた効率は低濃度基本蛍光体膜が増えても低下することとなる。これは、フィルター層３０ａで反射したバックライト装置から入射される光が再度蛍光体層２９を通過しても蛍光体層２９内の蛍光体粒子に吸収されずにそのままバックライト装置側へ透過して無駄な光となる割合が多いからである。

次に、図１６Ｂは蛍光体層２９として中濃度基本蛍光体膜を使用している場合であるが、この場合、中濃度基本蛍光体膜の枚数が４枚まで増えるとバンドパスフィルター層３７のみが存在している場合はフィルター効率が高くなるが、フィルター層３０ａのみが存在している場合はフィルター効率が低くなる。このような傾向は、低濃度基本蛍光体膜を用いた場合と同様である。しかし、中濃度基本蛍光体膜が５枚になると、バンドパスフィルター層３７のみ存在する場合とフィルター層３０ａのみ存在する場合はほぼ同様であるが、これら両方を備えた場合のフィルター効率は高くなっている。

すなわち、中濃度基本蛍光体膜を５枚備えるような厚膜となると、単位面積あたりの蛍光体層２９内の蛍光体濃度も高くなり、バックライト装置から入射した光により可視光を発光する割合も多くなる。それに伴い、バックライト側へ進む可視光も増え、バンドパスフィルター層３７により反射される可視光の量も多くなり、その結果バンドパスフィルター層３７の効率も上がる。

一方、蛍光体層２９で発光する可視光が多くなると、上述したようにフィルター層３０ａまで透過するバックライト装置から入射した光の量は減ることとなり、フィルター層３０ａの効率が減ることとなる。それと共に、蛍光体層２９の単位面積あたりの蛍光体濃度が増えることでフィルター層３０ａで反射されたバックライト装置から入射した光が再度蛍光体層２９内で発光する割合も多くなる。すなわち、無駄な発光が減っていることとなり、発光効率がよくなっていることになる。

また、図１６Ｃは、蛍光体層２９として高濃度基本蛍光体膜を使用している場合であるが、高濃度基本蛍光体膜の枚数が増えると共にバンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａを両方用いた場合のフィルター効率も上昇している。このとき、バンドパスフィルター層３７のみを用いた場合では、高濃度基本蛍光体膜の枚数が１枚増えるごとにバンドパスフィルター層３７の効率はおよそ１０％ずつ上昇しているが、フィルター層３０ａのみを用いた場合では、高濃度基本蛍光体膜の枚数が増えてもフィルター層３０ａの効率の減少は１％前後である。

これは、蛍光体層２９の単位面積あたりの蛍光体濃度が一定以上高くなると、フィルター層３０ａまで透過されるバックライト装置から入射した光はほとんどなくなり、大部分が蛍光体粒子に吸収されて蛍光体層２９内で可視光として発光するからである。そのため、バンドパスフィルター層３７の効率は上昇し、フィルター層３０ａの効率は減少することとなる。

次に、図１６Ｄ〜図１６Ｆを参照して、蛍光体層２９として、低濃度基本蛍光体膜、中濃度基本蛍光体膜及び高濃度基本蛍光体膜を同じ枚数用いた場合において、それぞれの基本蛍光体膜中の蛍光体濃度の差によるフィルター効率の変化をフィルター層３０ａ及びバンドパスフィルター層３７の存在する場合と存在しない場合を検討する。

まず、図１６Ｄに示すように、基本蛍光体膜が３枚（層）の場合は、単位面積あたりの蛍光体層２９内の蛍光体濃度が上がるに従って、バンドパスフィルター層３７のみの場合の効率は上がり、フィルター層３０ａのみの場合の効率は下がり、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａを両方用いた場合の効率は下がる傾向となる。

一方、基本蛍光体膜が４枚（層）の場合は、図１６Ｅに示すように、単位面積あたりの蛍光体層２９内の蛍光体濃度が高くなるにつれて、バンドパスフィルター層３７のみの場合の効率は上がり、フィルター層３０ａのみの場合の効率は下がることは、上述した基本蛍光体膜が３枚の場合と同じである。しかしながら、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方を用いた場合の効率は、単位面積あたりの蛍光体層２９内の蛍光体濃度が低いうちは下がるが、一定の蛍光体濃度を超えると効率は上がる傾向となる。この傾向は、図１６Ｆに示すように、蛍光体層２９として、基本蛍光体膜を５枚用いた場合も同様である。

以上、図１５、図１６に示すような結果から、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方用いた場合の蛍光体層２９の発光状態は、単位面積あたりの蛍光体層２９内の蛍光体濃度が高くなるにつれて輝度が上昇するが、一定の蛍光体濃度を超えると減少することとなり、更に、フィルター効率は蛍光体層２９内の蛍光体濃度が高くなるにつれて低くなるが、一定の蛍光体濃度を超えると、フィルター効率は高くなることとなる。

また、図１７に、「基本蛍光体膜中の蛍光体濃度（％）と基本蛍光体膜の枚数を掛けた値」と輝度の関係を示した。なお、図１７は図１５に示したグラフからバンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方を備えた場合と蛍光体層２９のみの場合の値をまとめて記したものである。この図１７に示した結果から、輝度は、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方を備えた場合の方が、蛍光体層２９のみの場合よりも高くなること、「基本蛍光体膜中の蛍光体濃度（％）と基本蛍光体膜の枚数を掛けた値」には最適値があることがわかる。なお、「基本蛍光体膜中の蛍光体濃度（％）と基本蛍光体膜の枚数を掛けた値」は、蛍光体層２９の厚さが一定ではないために必ずしも厳密な比較はできないが、実質的に単位面積あたりの蛍光体層２９内の蛍光体濃度を表している。

次に、図１８及び図１９Ａ〜図１９Ｆを参照して、４００ｎｍの波長の光の透過率についての濃度及び膜厚との関係を説明する。なお、４００ｎｍの波長の光は本発明におけるピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光の略中間の波長の光を代表して例示したものである。よって、４００ｎｍの波長の光に限定されるものではない。

なお、図１８はバックライト光の分光透過率と発光強度の関係を示す図である。図１９Ａは低濃度基本蛍光体膜を３枚〜５枚まで変化させた場合の、図１９Ｂは中濃度基本蛍光体膜を２枚〜５枚まで変化させた場合の、図１９Ｃは高濃度基本蛍光体膜を３枚〜５枚まで変化させた場合の、それぞれ４００ｎｍの波長の光が蛍光体層２９を透過する割合の変化を示す図である。また、図１９Ｄは各濃度の基本蛍光体膜を３枚使用した場合の、図１９Ｅは各濃度の基本蛍光体膜を４枚使用した場合の、図１９Ｆは各濃度の基本蛍光体膜を５枚使用した場合の４００ｎｍの波長の光が蛍光体層２９を透過する透過率の変化をそれぞれ示した図である。また、各図での透過率の割合は蛍光体層に入る直前の４００ｎｍの波長の光を１００％とし、蛍光体粒子に吸収されずに透過した割合を示すものである。

まず、図１８を参照して、例えばバックライトからのピーク波長が４０５ｎｍの波長の光を例にとり、このピーク波長の光の透過率と可視光の発光について説明する。図１８に示すように、バックライト光源として用いられているＬＥＤはピーク波長４０５ｎｍの強い光を発しているが、緑色（Ｇ）の蛍光体層の蛍光体粒子に吸収されてピーク波長約５３０ｎｍの光を発光することにより順次弱くなる。そのため、ピーク波長４０５ｎｍの光が蛍光体層内で蛍光体粒子に吸収される割合が多くなると、ピーク波長４０５ｎｍの光がそのまま蛍光体粒子に吸収されずに蛍光体層を透過してしまう割合が参照符号ａ〜ｄに示すように減少し、それに比例して発光される同じく波長約５３０ｎｍ付近の可視光の量が参照符号ａ〜ｄに示すように増えることとなる。したがって、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光がどの程度そのまま蛍光体層を透過するかを測定することによって、可視光の発光の割合が分かることとなる。

まず、図１９Ａは、低濃度基本蛍光体膜を使用している場合であるが、低濃度基本蛍光体膜の枚数が増えるごとに波長４００ｎｍの光の透過率も減少している。これは、低濃度基本蛍光体膜の膜厚が厚くなるほど蛍光体層内の単位面積あたりの蛍光体濃度が増加し、４００ｎｍの波長の光が蛍光体層内で吸収される割合が多くなり、可視光の発光の割合が多くなっていることを意味する。このことは、図１９Ｂ及び図１９Ｃに示した中濃度基本蛍光体膜及び高濃度基本蛍光体膜においても、同様の傾向となっている。

次に、図１９Ｄでは、各濃度の基本蛍光体膜を３枚備えた場合の変化を示しているが、この場合、蛍光体層内の単位面積あたりの蛍光体濃度が高くなるにつれて透過率は低くなっている。これは、図１９Ｅ及び図１９Ｆに示した各濃度の基本蛍光体膜が４枚、及び５枚の場合も同様の傾向を示している。

次に、図１９Ａ〜図１９Ｃに記した各データを１つのグラフに表したものを図２０に示す。このとき、横軸は図１９Ａ〜図１９Ｃに記した励起光である波長４００ｎｍの光の透過率とし、縦軸は液晶表示装置の正面輝度を最適値を１００％とした相対値で表している。また、図２０には、比較例として蛍光体層のみの透過率も示してある。

図２０より、バンドパスフィルター層３７とフィルター層３０ａがある場合、正面輝度が最も高いのは励起光の透過率が約０．３％の場合であり、高濃度基本蛍光体膜を４枚備えたものである。また、透過率が約０．３％よりも低くなると正面輝度は僅かに低下するが、透過率が約０．３％よりも高くなると正面輝度は徐々に低下していく。なお、透過率が０％に近くなると、４００ｎｍの波長の光が蛍光体層のバックライト装置から最も遠い部分の蛍光体粒子まで届いていないおそれがある。すなわち、蛍光体層の蛍光体粒子に発光とは無関係な無駄な蛍光体部分が存在する状態となると、この無駄に存在する蛍光体粒子が発光された可視光を遮ることとなり、結果的に発光効率が悪くなるおそれもある。そのため、透過率が０％であることは好ましくない。

そのため、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａが存在している場合、正面輝度が最も良好な場合の７５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は０％を超え、２０％以下が好ましいことが分かる。また、より好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の８５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は０％を超え、１２％以下が好ましいことが分かる。更に、最も好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の９５％以上を確保することができるようにするためには、透過率は０％を超え、３％以下とすればよいことが分かる。なお、図２０に示した比較例としての蛍光体層２９のみの場合の結果によると、透過率が約２％のときに最適条件があるが、それよりも透過率が低くなっても高くなっても、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａが存在している場合と比較すると、急に正面輝度が低下していく。

以上より、実験例１に示した結果によれば、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方を用い、蛍光体層の波長４００ｎｍの光の透過率が０％を超え、１５．０％以下の範囲、より好ましくは０％を超え、１０％以下の範囲、最も好ましくは０％を超え、３％以下となるようにすることで、発光効率のよい自発光型の液晶表示装置を提供することができることがわかる。なお、上記実験例１では、４００ｎｍの波長の光を代表例として用いた例を示したが、これに限らず、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光であれば十分に上記効果を奏することが可能である。

［実験例２］
実験例２としては、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方を用い、蛍光体層の緑（Ｇ）の蛍光体粒子の粒径が異なる場合についての透過率と輝度との関係を図２１を用いて検討する。なお、図２１Ａは蛍光体層の蛍光体粒子が粗い場合の図２０に対応するグラフであり、図２１Ｂには蛍光体層の蛍光体粒子が細かい場合の図２０に対応するグラフである。また、粗い蛍光体粒子の平均粒径は４５μｍ〜８０μｍｎ範囲のものであり、細かい蛍光体の粒子の平均直径は２０μｍ以下のものをそれぞれ選別して用いた。

この場合、図２１Ａに示すように、蛍光体粒子が粗い場合は、正面輝度が最も良好な場合の７５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は１５％以下が好ましいことが分かる。また、より好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の８５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は１２％以下が好ましいことが分かる。更に、最も好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の９５％以上を確保することができるようにするためには、透過率は３％以下とすればよいことが分かる。なお、図２１Ａに示した比較例としての蛍光体層２９のみの場合の結果によると、透過率が約１．５％のときに最適条件があるが、それよりも透過率が低くなっても高くなっても、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａが存在している場合と比較すると、急に正面輝度が低下していく。

また、図２１Ｂに示すように、蛍光体粒子が細かい場合は、正面輝度が最も良好な場合の７５％以上の高い範囲となるようにするためには、外挿すると、透過率は１５％以下が好ましいことが分かる。また、より好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の８５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は８％以下が好ましいことが分かる。更に、最も好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の９５％以上を確保することができるようにするためには、透過率は５％以下とすればよいことが分かる。なお、図２１Ａに示した比較例としての蛍光体層２９のみの場合の結果によると、透過率が約３％のときに最適条件があるが、それよりも透過率が低くなっても高くなっても、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａが存在している場合と比較すると、急に正面輝度が低下していく。

図２１Ａ及び図２１Ｂを対比較すると明らかなように、蛍光体粒子が粗い場合と細かい場合とでは、最適な条件は僅かに異なっているが、実質的に同様な傾向の結果が得られている。ただ、蛍光体粒子の粒径が細かい方が、同じ透過率でも輝度が低い傾向がある、このような結果が得られた理由は、蛍光体粒子が細かすぎると、バックライト装置からの励起光が蛍光体粒子に接触し難くなるため、発光し難くなるためであると推定される。

［実験例３］
以上の実験例１及び２では緑色蛍光体としてＥｕ付活硫化物系蛍光体を用いた例を示したが、実験例３としては実験１及び２とは異なるＥｕ付活硫化物系蛍光体の緑色蛍光体を用いた場合についての透過率と輝度との関係を図２２を用いて説明する。

この場合、図２２に示すように、正面輝度が最も良好な場合の７５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は１２％以下が好ましいことが分かる。また、より好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の８５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は８％以下が好ましいことが分かる。更に、最も好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の９５％以上を確保することができるようにするためには、透過率は５％以下０．２％以上とすればよいことが分かる。なお、図２２に示した比較例としての蛍光体層２９のみの場合の結果によると、透過率が約３％のときに最適条件があるが、それよりも透過率が低くなっても高くなっても、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａが存在している場合と比較すると、急に正面輝度が低下していく。

図２２の結果からすると、実験例１及び２の場合と比較すると好ましい表面輝度が得られる透過率範囲が狭くなっているが、実験例１及び２の場合とほぼ同様の傾向を示している。この図２２に示した結果からすると、緑色蛍光体の場合には、蛍光体粒子の材料が変わってもほぼ同様の傾向が得られることがわかる。例えば、Ｅｕ付活硫化物系蛍光体だけでなくＥｕ,Ｍｎ付活硫化物系蛍光体を用いてもよい。

［実験例４］
以上の実験例１及び２では蛍光体層２９として緑色蛍光体粒子を含むものを用いた例を示したが、実験例４としては蛍光体層２９として青蛍光体粒子を含むものを用いた場合についての透過率と輝度との関係を図２３を用いて説明する。なお、ここで使用した青色蛍光体粒子は、Ｅｕ付活リン酸塩系青色蛍光体粒子をそのまま用いた。また、図２３には、蛍光体層のみの場合とバンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方用いた場合の測定結果も示してある。

図２３に示した結果によれば、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方用いた場合、透過率約０．０１５％に最適条件があり、透過率が０．０１５％よりも高くなるに従って正面輝度は低下していく。この場合、正面輝度が最も良好な場合の７５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は１５％以下が好ましいことが分かる。また、より好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の８５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は５％以下が好ましいことが分かる。更に、最も好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の９５％以上を確保することができるようにするためには、透過率は０．５％以下とすればよいことが分かる。なお、図２３に示した比較例としての蛍光体層２９のみの場合の結果によると、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの場合とほぼ同様の傾向を示すが、透過率が高くなるに従って、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａが存在している場合と比較すると、急に正面輝度が低下していく。なお、Ｅｕ付活リン酸塩系の青色蛍光体粒子を用いたが、この他Ｅｕ付活酸化物蛍光体や、Ｃｅ付活硫化物蛍光体を用いても同様の傾向を示す。

［実験例５］
以上の実験例１及び２では蛍光体層２９として緑色蛍光体粒子を含むものを用いた例を示したが、実験例５としては蛍光体層２９として赤蛍光体粒子を含むものを用いた場合についての透過率と輝度との関係を図２４を用いて説明する。なお、ここで使用した赤色蛍光体粒子は、Ｅｕ付活硫化物系の赤色蛍光体粒子をそのまま用いた。また、図２４には、蛍光体層のみの場合とバンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方用いた場合の測定結果も示してある。

図２４に示した結果によれば、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの両方用いた場合、透過率約６％に最適条件があり、透過率が６％よりも低くなるに従って正面輝度は低下していく。この場合、正面輝度が最も良好な場合の７５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は０．６％以上６％以下が好ましいことが分かる。また、より好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の８５％以上の高い範囲となるようにするためには、透過率は０．２％以上６％以下が好ましいことが分かる。更に、最も好ましい条件として、正面輝度が最も良好な場合の９５％以上を確保することができるようにするためには、透過率は２％以上６％以下とすればよいことが分かる。なお、図２４に示した比較例としての蛍光体層２９のみの場合の結果によると、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａの場合とほぼ同様の傾向を示すが、透過率が低くなるに従って、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａが存在している場合と比較すると急に正面輝度が低下していく。なお、Ｅｕ付活硫化物系の赤色蛍光体粒子を用いたが、この他Ｅｕ付活硫酸化物蛍光体や、Ｅｕ付活窒化物蛍光体を用いても同様の傾向を示す。

以上、述べたように、蛍光体材料が緑色蛍光体材料であるか、青色蛍光体材料であるか、赤色蛍光体材料であるかによって、更には、蛍光体材料の粒径や蛍光体材料の組成の差異によっても、正面輝度が良好となる最適な蛍光体層の透過率範囲は異なっている。しかしながら、蛍光体層は、ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光が蛍光体層に入射する光量を１００％としたとき、蛍光体層の波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光の透過率が０．１％〜１０％の範囲となるようにすれば、蛍光体材料が緑色用のものであっても、赤色用のものであっても、更には青色用のものであっても、最適な条件における正面輝度を１００％とした場合、８０％以上の正面輝度を確保することができるようになる。

なお、上記実施例７では、単位ピクセルが一種の蛍光体層からなるものに対して、バンドパスフィルター層３７及びフィルター層３０ａを受けた例を示した。しかしながら、本発明は、実施例２〜６（図５〜図１０参照）に示したような単位ピクセルがそれぞれＲ、Ｇ及びＢの３色のサブピクセルからなる液晶表示装置に対しても、更には、図１１Ａ及び図１１Ｂに示したような単位ピクセル内に４つのサブピクセルからなる液晶表示装置に対しても、同様に適用可能である。これらの場合においても、図１２に示したように、蛍光体層２９と第２の偏光板２６との間にバンドパスフィルター層３７を配置し、蛍光体層２９の表面にフィルター層３０ａを形成すればよい。

１０、１０Ａ〜１０Ｈ…液晶表示装置 １１…液晶表示パネル １２…バックライト装置 １３…第１基板 １４、１４Ａ〜１４Ｄ…第２基板 １５…シール材 １６…注入口 １７…封止材 １８…表示領域 １９…非表示領域 ２０…ドライバー ２１…液晶層 ２２…単位ピクセル ２２ａ…サブピクセル ２３、２６…偏光板 ２４…第１構造物 ２５、２８…配向膜 ２７…第２構造物 ２９…所定の色の蛍光体層 ２９Ｂ…青色蛍光体層 ２９Ｒ…赤色蛍光体層 ２９Ｇ…緑色蛍光体層 ３０、３０ａ…フィルター層 ３１…遮光膜 ３２…ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光 ３３…所定の色の光 ３３Ｒ…赤色光 ３３Ｇ…緑色光 ３３Ｂ…青色光 ３４…反射防止膜 ３５…透明基板 ３６…第３基板 ３７…バンドパスフィルター層

Claims (15)

1. 液晶層が挟持された第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板の背面に順次配置された第１の偏光板及びバックライト光源と、
   前記第２基板に形成された第２の偏光板と、を備えた液晶表示装置において、
   前記バックライト光源としてピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を発する発光ダイオードと、
   前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側に、単位ピクセル毎に、前記ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して、それぞれ異なる色の光を発する複数種の蛍光体を含んで成る蛍光体層と、
   前記蛍光体層の前記液晶層とは反対側に、前記蛍光体で発光された色の光を透過し、波長４２０ｎｍ以下の光を反射するフィルター層と、
   を備える液晶表示装置。
2. 前記単位ピクセルは、前記単位ピクセル毎に少なくとも１つのサブピクセルを有し、
   前記サブピクセル毎に前記蛍光体層が備えられている、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記単位ピクセルは、前記単位ピクセル毎にそれぞれ異なる色の光を発する複数のサブピクセルを含む、
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数のサブピクセルは、赤色光を発する赤色蛍光体層を備える赤色サブピクセルと、緑色光を発する緑色蛍光体層を備える緑色サブピクセルと、青色光を発する青色蛍光体層を備える青色サブピクセルとを備えている、
   請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記複数のサブピクセルは、それぞれのサブピクセルの平面視の面積が各サブピクセルから発せられる光を合成して所望の色が得られるように調整されている、
   請求項３に記載の液晶表示装置。
6. 前記サブピクセルの平面視の周囲は遮光部材で遮光されている、
   請求項２に記載の液晶表示装置。
7. 前記第２の偏光板は、前記第２基板の前記液晶層とは反対側の面に形成されており、
   前記蛍光体層及び前記フィルター層は、前記第２の偏光板の表面に形成されている、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 前記第２の偏光板は、前記第２基板の前記液晶層とは反対側の面に形成され、
   透明基板の一方側の面に前記蛍光体層が形成されていると共に前記透明基板の他方側の面には前記フィルター層が形成された第３基板を備え、
   前記第３基板は、前記蛍光体層が前記第２の偏光板と対向するように、前記第２基板の前記液晶層とは反対側に配置されている、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
9. 前記第２の偏光板、前記蛍光体層及び前記フィルター層は、前記第２基板の前記液晶層側に形成されている、
   請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記第２の偏光板は、前記第２基板の前記液晶層側に形成されており、前記蛍光体層及び前記フィルター層は、前記第２基板の前記液晶層とは反対側に形成されている、
    請求項１に記載の液晶表示装置。
11. 前記蛍光体層及び前記第２の偏光板は前記第２基板の前記液晶層側に形成されており、前記フィルター層は前記第２基板の前記液晶層とは反対側に形成されている、
    請求項１に記載の液晶表示装置。
12. 前記第２基板の前記液晶層とは反対側の最外表面には反射防止膜が形成されている、
    請求項１〜１１のいずれかに記載の液晶表示装置。
13. 前記フィルター層は波長４３０ｎｍ以下の光を反射するものであり、前記第２の偏光板と前記蛍光体層との間に前記ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を透過させるがその他の波長の光を反射するバンドパスフィルター層が備えられている、
    請求項１〜１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
14. 前記蛍光体層は、前記ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光が前記蛍光体層に入射する光量を１００％としたとき、前記蛍光体層の前記波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光の透過率が０．１％〜１０％の範囲である、
    請求項１３に記載の液晶表示装置。
15. 液晶層が挟持された第１基板及び第２基板と、
    前記第１基板の背面に順次配置された第１の偏光板及びバックライト光源と、
    前記第２基板に形成された第２の偏光板と、を備えた液晶表示装置において、
    前記バックライト光源としてピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を発する発光ダイオードと、
    前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側に、単位ピクセル毎に、前記ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を吸収して、それぞれ異なる色の光を発する複数種の蛍光体を含んで成る蛍光体層と、
    前記蛍光体層の前記液晶層とは反対側に、前記蛍光体で発光された色の光を透過し、波長４３０ｎｍ以下の光を反射するフィルター層と、
    前記第２の偏光板と前記蛍光体層との間に、前記ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を透過させるが、その他の範囲の波長の光を反射するバンドパスフィルター層と、
    を備え、
    前記蛍光体層は、前記ピーク波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光が前記蛍光体層に入射する光量を１００％としたとき、前記蛍光体層の前記波長が３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光の透過率が０．１％〜１０％の範囲である、
    液晶表示装置。
    

Images