JP2014081398A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】正面方向のコントラストに優れた蛍光励起型の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示装置1は、バックライト2(光源)と、垂直配向モードの液晶層10を含む液晶光変調素子20と、液晶光変調素子20を透過した光を吸収し、バックライト2から射出された光の波長域と異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体層14と、バックライト2から射出された光の位相差を補償するための2軸位相差を有する位相差板17と、を備えている。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の液晶表示装置1は、バックライト2(光源)と、垂直配向モードの液晶層10を含む液晶光変調素子20と、液晶光変調素子20を透過した光を吸収し、バックライト2から射出された光の波長域と異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体層14と、バックライト2から射出された光の位相差を補償するための2軸位相差を有する位相差板17と、を備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、表示装置に関する。
X線、紫外線、可視光線等のエネルギー線によって蛍光体を励起させ、蛍光発光させた光を用いて表示を行う表示装置が従来から知られている。例えば下記の特許文献1には、青色LED等の光源と、液晶層と、蛍光体と、を備えたカラー液晶表示装置が開示されている。このカラー液晶表示装置では、光源からの青色光の光量を液晶層により変調し、変調後の青色光を蛍光体で波長変換することで赤(R)、緑(G)、青(B)などの所望の色の表示を行っている。以下、本明細書では、この種の表示装置を蛍光励起型液晶表示装置と称することもある。
液晶光変調素子は、正面方向の光透過率が小さくなるときに広角方向の光透過率が大きくなる傾向を有する。このとき、黒表示の際の全透過光束量が大きくなる。液晶光変調素子がこの種の特性を有することに起因して、蛍光励起型液晶表示装置では、黒表示時の輝度が高くなり、表示のコントラストが低下する。一般的な液晶表示装置の分野では、コントラストの改善を図るためにカラーフィルターと液晶層との間にインセル偏光板を配置したものが、下記の特許文献2に開示されている。さらに、特許文献2の液晶表示パネルでは、裏側偏光板とインセル偏光板との間に裏側位相差フィルムを配置することにより斜め方向の位相差の補償を行い、広角方向でのコントラストの改善を図っている。
特許文献2の液晶表示パネルにおいて、裏側位相差板は、広角方向のコントラスト改善にのみ寄与するものであり、正面方向を含む全体のコントラスト改善に寄与するものではない。したがって、蛍光励起型液晶表示装置において正面方向のコントラストを改善したい要求があっても、特許文献2の裏側位相差板をそのまま適用できるものではない。
本発明の一態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、コントラストに優れた蛍光励起型の表示装置の提供を目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の一態様の表示装置は、発光スペクトルにおける440nm〜470nmの波長域内に少なくとも一つの極大波長を有する光を射出する光源と、第1偏光板と第2偏光板と前記第1偏光板と前記第2偏光板との間に配置された垂直配向モードの液晶層とを含み、前記液晶層を電気的に制御することで前記光源から射出された光の透過光量を変調する液晶光変調素子と、前記液晶光変調素子を透過した光を吸収し、前記光源から射出された光の波長域と異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体と、前記第1偏光板と前記液晶層との間、もしくは前記第2偏光板と前記液晶層との間に設けられ、前記光源から射出された光の位相差を補償するための2軸位相差を有する位相差層と、を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様の表示装置は、前記液晶層の屈折率差をΔn、前記液晶層の厚みをdとしたときの前記液晶層のリタデーションΔn×dの数値範囲が260nm〜340nmであり、前記数値範囲内の任意のリタデーションΔn×dにおける前記位相差層の面内位相差をRet(nm)としたとき、
−0.050×Δn×d+41≦Ret≦−0.200×Δn×d+110
の関係を満たし、
前記リタデーションΔn×dにおける前記位相差層の厚み方向位相差をRth(nm)としたとき、
1.05×Δn×d−33.0≦Rth≦0.800×Δn×d+80.0
の関係を満たすことを特徴とする。
−0.050×Δn×d+41≦Ret≦−0.200×Δn×d+110
の関係を満たし、
前記リタデーションΔn×dにおける前記位相差層の厚み方向位相差をRth(nm)としたとき、
1.05×Δn×d−33.0≦Rth≦0.800×Δn×d+80.0
の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の一態様の表示装置は、前記液晶層の屈折率差をΔn、前記液晶層の厚みをdとしたときの前記液晶層のリタデーションΔn×dの数値範囲が260nm〜340nmであり、前記数値範囲内の任意のリタデーションΔn×dにおける前記位相差層の面内位相差をRet(nm)としたとき、
−0.125×Δn×d+67.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+83.5
の関係を満たし、
前記リタデーションΔn×dにおける前記位相差層の厚み方向位相差をRth(nm)としたとき、
0.925×Δn×d+11.5≦Rth≦0.925×Δn×d+35.5
の関係を満たすことを特徴とする。
−0.125×Δn×d+67.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+83.5
の関係を満たし、
前記リタデーションΔn×dにおける前記位相差層の厚み方向位相差をRth(nm)としたとき、
0.925×Δn×d+11.5≦Rth≦0.925×Δn×d+35.5
の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の一態様の表示装置は、前記液晶層の屈折率差をΔn、前記液晶層の厚みをdとしたときの前記液晶層のリタデーションΔn×dの数値範囲が260nm〜340nmであり、前記数値範囲内の任意のリタデーションΔn×dにおける前記位相差層の面内位相差をRet(nm)としたとき、
−0.125×Δn×d+70.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+80.5
の関係を満たし、
前記リタデーションΔn×dにおける前記位相差層の厚み方向位相差をRth(nm)としたとき、
0.925×Δn×d+15.5≦Rth≦0.925×Δn×d+31.5
の関係を満たすことを特徴とする。
−0.125×Δn×d+70.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+80.5
の関係を満たし、
前記リタデーションΔn×dにおける前記位相差層の厚み方向位相差をRth(nm)としたとき、
0.925×Δn×d+15.5≦Rth≦0.925×Δn×d+31.5
の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の一態様の表示装置は、前記光源から射出された光の拡散角度を調整するための拡散角度調整部材を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様の表示装置は、前記拡散角度調整部材がプリズムシートであることを特徴とする。
本発明の一態様の表示装置は、前記拡散角度調整部材がバンドパスフィルタであることを特徴とする。
本発明の一態様によれば、コントラストに優れた蛍光励起型の表示装置を提供することができる。
本発明者らは、一般の液晶表示装置と蛍光励起型液晶表示装置とではコントラスト特性に影響を及ぼす光の角度成分が異なることに着目した。
図15(A)、(B)は、一般の液晶表示装置におけるコントラスト特性の考え方を説明するための図である。図16(A)、(B)は、蛍光励起型液晶表示装置におけるコントラスト特性の考え方を説明するための図である。
図15(A)、(B)および図16(A)、(B)において、符号101は入射側偏光板、102は液晶層、103は射出側偏光板、104は液晶光変調素子、である。
図15(A)、(B)は、一般の液晶表示装置におけるコントラスト特性の考え方を説明するための図である。図16(A)、(B)は、蛍光励起型液晶表示装置におけるコントラスト特性の考え方を説明するための図である。
図15(A)、(B)および図16(A)、(B)において、符号101は入射側偏光板、102は液晶層、103は射出側偏光板、104は液晶光変調素子、である。
図15(A)、(B)に示すように、一般の液晶表示装置の場合、観察者は液晶光変調素子104を透過した光を直接見ることになる。液晶層102の光透過率が最大の状態(白表示時)において、液晶光変調素子104の法線方向(角度θ0)に透過する光の輝度をL_on(θ0)、液晶光変調素子104の法線方向に対して角度θ1の方向に透過する光の輝度をL_on(θ1)、液晶光変調素子104の法線方向に対して角度θ2の方向に透過する光の輝度をL_on(θ2)、とする。液晶層104の光透過率が最小の状態(黒表示時)において、液晶光変調素子104の法線方向(角度θ0)に透過する光の輝度をL_off(θ0)、液晶光変調素子104の法線方向に対して角度θ1の方向に透過する光の輝度をL_off(θ1)、液晶光変調素子104の法線方向に対して角度θ2の方向に透過する光の輝度をL_off(θ2)、とする。
一般の液晶表示装置の場合、観察者の目の位置に向けて液晶層102を透過する光のみが観察者の目に到達するため、この光の輝度によってコントラストが決まる。したがって、コントラストは、光の透過方向、すなわち観察者が見る方向に依存して異なる値を取る。一般に、コントラストは、液晶光変調素子104の法線方向で相対的に大きい値を取り、広角領域で相対的に小さい値を取る。
任意の角度θiにおけるコントラストCR(θi)は、
CR(θi)=L_on(θi)/L_off(θi) …(1)
で表される。
任意の角度θiにおけるコントラストCR(θi)は、
CR(θi)=L_on(θi)/L_off(θi) …(1)
で表される。
これに対して、図16(A)、(B)に示すように、蛍光励起型液晶表示装置の場合、観察者は液晶光変調素子104を透過した光を直接見るわけではない。蛍光励起型液晶表示装置では、液晶光変調素子104を透過した光が蛍光体(図16(A)、(B)では図示略)に入射し、観察者は蛍光体で発光した光を見ることになる。蛍光体での発光量は、蛍光体に入射する全光束量に比例する。また、蛍光体は全方向にわたって等方的に発光する。したがって、蛍光励起型液晶表示装置のコントラストは、全方向にわたって等しい値を取る。
蛍光励起型液晶表示装置のコントラストは、蛍光体に入射する全光束量で決まる。液晶層102の光透過率が最大の状態(白表示時)における全光束をΦ_on、液晶層102の光透過率が最小の状態(黒表示時)における全光束をΦ_offとすると、
で表される。
ここで、全方向で共通のコントラストCR(θ)は、
CR(θ)=Φ_on/Φ_off …(4)
で表される。
なお、上記(2)式、(3)式において、「ω」は立体角である。「立体角」は、1点とある閉曲線とを結ぶ直線全体によって作られる錐面が、その頂点を中心とする単位球面を切り取る部分の面積の単位球面面積に対する比のことである。
立体角ωが微小な面積とみなせるとき、あるいは、立体角ω内で輝度L(θ)が均一とみなせるとき、立体角ωにおける光束Φは、
Φ=L(θ)×ω
と表せる。したがって、光源から射出される光の全光束は、(2)式、(3)式のように表せる。
ここで、全方向で共通のコントラストCR(θ)は、
CR(θ)=Φ_on/Φ_off …(4)
で表される。
なお、上記(2)式、(3)式において、「ω」は立体角である。「立体角」は、1点とある閉曲線とを結ぶ直線全体によって作られる錐面が、その頂点を中心とする単位球面を切り取る部分の面積の単位球面面積に対する比のことである。
立体角ωが微小な面積とみなせるとき、あるいは、立体角ω内で輝度L(θ)が均一とみなせるとき、立体角ωにおける光束Φは、
Φ=L(θ)×ω
と表せる。したがって、光源から射出される光の全光束は、(2)式、(3)式のように表せる。
図17(A)は、正面光透過率が最大の状態における光透過率−視角特性の全方位図を示す。図17(B)は、方位角0°−180°方向および45°−225°方向における光透過率−視角特性を示すグラフである。図18(A)は、正面光透過率が最小の状態における光透過率−視角特性の全方位図を示す。図18(B)は、方位角0°−180°方向および45°−225°方向における光透過率−視角特性を示すグラフである。図17(B)および図18(B)のグラフの横軸は液晶光変調素子の法線方向を基準とした極角(°)を示し、縦軸は光透過率を示す。図17(B)および図18(B)において、実線のグラフは方位角0°−180°方向の光透過率−視角特性を示し、破線のグラフは方位角45°−225°方向の光透過率−視角特性を示す。
このシミュレーションでは、液晶層を垂直配向モードとし、光入射側と光射出側の2枚の偏光板の吸収軸を方位角0°−180°方向と90°−270°方向に配置した。
このシミュレーションでは、液晶層を垂直配向モードとし、光入射側と光射出側の2枚の偏光板の吸収軸を方位角0°−180°方向と90°−270°方向に配置した。
図17(B)に示すように、正面光透過率が最大の状態では、方位角0°−180°方向、45°−225°方向の双方において、符号W1で示したように、極角が小さい方向(法線方向)から極角が大きい方向(広角方向)に向けて光透過率は単調に低下する。これに対して、図18(B)に示すように、正面光透過率が最小の状態では、符号W2,W3で示したように、極角が大きい領域(広角領域)で光透過率が上昇する傾向を示す。特に、実線のグラフで示す方位角45°−225°方向(一対の偏光板の2本の吸収軸の中間方位)において、符号W2で示したように、光透過率の上昇が顕著である。
上述したように、一般の液晶表示装置であれば、正面光透過率が最小の状態における広角領域での光透過率の上昇は、広角方向でのコントラスト低下の要因となるものの、正面方向でのコントラストには影響を及ぼさない。これに対して、蛍光励起型液晶表示装置の場合、全方向のコントラストが蛍光体に入射する全光束量で決まるため、黒表示時の広角領域での光透過率の上昇は、正面方向を含む全方向でのコントラスト低下の要因となる。したがって、蛍光励起型液晶表示装置において、正面方向を含む全方向でのコントラストを改善するためには、広角領域での光透過率の上昇を抑える必要がある。逆に言えば、広角領域での光透過率の上昇を抑えられれば、正面方向を含む全方向でのコントラストを改善することができる。そこで、本発明者らは、蛍光励起型液晶表示装置において、2軸位相差を有する位相差層を第1偏光板と液晶層との間もしくは第2偏光板と液晶層との間に配置することにより、広角領域での光透過率の上昇を抑えることができ、コントラストを改善できることに想到した。
[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11を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置は、R,G,Bの各色の蛍光をそれぞれ発する蛍光体を備えた蛍光励起型カラー液晶表示装置の一例である。
図1は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
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、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
以下、本発明の第1実施形態について、図1〜図11を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置は、R,G,Bの各色の蛍光をそれぞれ発する蛍光体を備えた蛍光励起型カラー液晶表示装置の一例である。
図1は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
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、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
本実施形態の液晶表示装置1は、図1に示すように、バックライト2(光源)と、液晶光変調素子20と、蛍光体基板6と、を備えている。液晶光変調素子20は、第1偏光板3と、液晶パネル4と、第2偏光板5と、を備えている。液晶表示装置1においては、バックライト2から射出された光を蛍光体基板6により波長変換し、発せられたR、G、Bの蛍光によって所望のカラー表示を行う。観察者は、バックライト2が配置された側と反対側、すなわち、蛍光体基板6が配置された側(図1の上側)から表示を視認する。
バックライト2は、発光スペクトルにおいて、440nm〜470nmの波長域内に少なくとも一つの極大値を有するものが用いられる。すなわち、バックライト2は、青色領域内に強度のピークを持つ光を射出するものである。440nm〜470nmの波長域に極大値を有する光は、後述する蛍光体層に吸収された際に蛍光体層を効率良く励起して蛍光を生じさせる。具体的に、バックライト2は、青色発光ダイオード(青色LED)、青色蛍光管などの発光素子(図示略)と、導光板7と、から構成されている。発光素子は、例えば波長450nm付近に発光強度の極大値を有する青色光を発光する。導光板7は、発光素子から入射された光を伝播しつつ主面から射出させ、液晶光変調素子20を照明する。
液晶パネル4は、第1基板8と、第2基板9と、第1基板8と第2基板9との間に挟持された液晶層10と、を備えている。第1基板8および第2基板9は、光透過性を有するガラス基板等で構成される。液晶パネル4は、マトリクス状に配置されたR、G、Bのサブ画素毎に、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を備えたアクティブマトリクス型の液晶パネルである。
第1基板8の第1の面8aには、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の透明導電膜で構成された複数の画素電極11が設けられている。1つの画素電極11は1つのサブ画素に対応して設けられている。各画素電極11にはTFT(図示略)が接続されている。さらに、第1基板8の第1の面8aに、データバスライン、ゲートバスライン等の配線(図示略)が設けられている。第1基板8の第1の面8aに、配向膜(図示略)が複数の画素電極11を覆うように設けられている。
第2基板9の第1の面9aに、ITO等の透明導電膜で構成された対向電極12が形成されている。さらに、第2基板9の第1の面9aに、配向膜(図示略)が対向電極12を覆うように形成されている。
液晶層10は、例えば誘電異方性が負の液晶材料で構成されている。液晶層10は、電界無印加時に第1基板8および第2基板9の表面に対して略垂直に配向した液晶層、いわゆる垂直配向(VA:Vertical Alignment)モードの液晶層である。液晶層10として、バックライト2からの光の440nm〜470nmの波長領域に存在する極大波長±25nmの範囲において、透過率が最大となる実効的なリタデーションを有するものを用いることが好ましい。
換言すれば、液晶層10の透過率が最大になる波長(WLC)と、バックライト2が最大強度を示す波長(WBL)とが、以下の関係式(5)を満たすことが好ましく、以下の関係式(6)を満たすことがより好ましい。
WBL−25nm≦WLC≦WBL+25nm …(5)
WBL−10nm≦WLC≦WBL+10nm …(6)
WBL−25nm≦WLC≦WBL+25nm …(5)
WBL−10nm≦WLC≦WBL+10nm …(6)
ここで、液晶層10が最大透過率を示すリタデーションについて説明する。
液晶層10の屈折率差(Δn)と厚み(d)とは、各表示モードに併せて適宜設計する必要がある。液晶層10が最大透過率を示すリタデーションは、単に液晶層10の屈折率差(Δn)と厚み(d)の積で求めることができるΔn×dではなく、液晶層10の駆動時に得られる実効的なΔn×dの値のことである。
液晶層10の屈折率差(Δn)と厚み(d)とは、各表示モードに併せて適宜設計する必要がある。液晶層10が最大透過率を示すリタデーションは、単に液晶層10の屈折率差(Δn)と厚み(d)の積で求めることができるΔn×dではなく、液晶層10の駆動時に得られる実効的なΔn×dの値のことである。
例えばリタデーション(Δn×d)について、下記のような設計が必要である。
VAモードに用いられる液晶材料として、例えば、波長550nmにおいて、屈折率差Δn=0.1を示すものを用いる場合、液晶層10の最大透過率を得るための位相差はλ/2であるから、275nmである。しかしながら、配向膜と液晶層10との界面近傍の液晶分子は電界に応答しないため、単純にセル厚(d)を2.75μm(275nm)に設定すると、Δn×dの値が不足する。そのため、セル厚(d)を例えば3.5μm程度に設定することが一般的である。
VAモードに用いられる液晶材料として、例えば、波長550nmにおいて、屈折率差Δn=0.1を示すものを用いる場合、液晶層10の最大透過率を得るための位相差はλ/2であるから、275nmである。しかしながら、配向膜と液晶層10との界面近傍の液晶分子は電界に応答しないため、単純にセル厚(d)を2.75μm(275nm)に設定すると、Δn×dの値が不足する。そのため、セル厚(d)を例えば3.5μm程度に設定することが一般的である。
VAモードの液晶層において、赤(R)、緑(G)、青(B)の各サブ画素の電圧−透過率カーブ(V−Tカーブ)、もしくは階調−輝度特性(ガンマカーブ)は色毎に異なっている。これは、液晶分子の屈折率が波長分散を有することに起因する。また、R、G、Bの階調−輝度特性を合わせるために、液晶分子が完全に倒れるまでの電圧を印加しない場合もある。すなわち、設計時には、液晶層10が最大透過率を示す位相差値を使用するのではなく、R、G、Bのバランスを考慮して色毎に最大透過率を設定し、実効的なΔn×dの値を設定する。
本実施形態の液晶層10として、VAモードに用いられる液晶材料を用いた場合の例を以下に示す。
液晶層10では、波長450nmの光に対しては、波長λが550nmよりも小さいので、実効的な位相差がλ/2の条件を満たすようなセル厚は、波長550nmの光を前提としたときの液晶層よりも20%程度薄くなる。そのため、波長550nmに合わせて設計したセル厚3.5μmに対して20%程度薄くしたセル厚、すなわち、セル厚2.9μmを最適値として設計する。
液晶層10では、波長450nmの光に対しては、波長λが550nmよりも小さいので、実効的な位相差がλ/2の条件を満たすようなセル厚は、波長550nmの光を前提としたときの液晶層よりも20%程度薄くなる。そのため、波長550nmに合わせて設計したセル厚3.5μmに対して20%程度薄くしたセル厚、すなわち、セル厚2.9μmを最適値として設計する。
本実施形態では、液晶層10を透過するのは青色光であるから、青色領域についてのみ、Δn×dを考慮すれば良い。そのため、液晶分子の応答が飽和する状態にまで電圧を印加すれば、最大透過率を得ることができる。その場合、光の利用効率を高めることができる。一方、液晶分子の応答が飽和しない程度の電圧で最大透過率を設定すれば、応答速度をより速くする効果が得られる。そのような設計も可能である。
図1に示すように、蛍光体基板6は、第3基板13と、第3基板13の第1の面13aに形成された蛍光体層14と、を備えている。第3基板13は、光透過性を有するガラス基板等で構成される。蛍光体層14は、青色光を吸収して赤色光を発する蛍光材料を含む赤色蛍光体層14R、青色光を吸収して緑色光を発する蛍光体材料を含む緑色蛍光体層14G、を有している。
蛍光体層14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良い。蛍光体層14は、任意に添加剤等を含んでいても良く、蛍光体材料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材料として、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と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。
有機系蛍光体材料では、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。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。
無機系蛍光体材料では、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。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。
赤色蛍光体層14Rは液晶パネル4の一つの画素電極11に対応して配置されている。赤色蛍光体層14Rが配置された領域が赤色サブ画素である。同様に、緑色蛍光体層14Gは液晶パネル4の一つの画素電極11に対応して配置されている。緑色蛍光体層14Gが配置された領域が緑色サブ画素である。また、蛍光体層4のうち、青色サブ画素に相当する領域には、蛍光体層が配置されておらず、入射した青色光を散乱させて射出させる散乱体層14Bが配置されている。なお、蛍光体層14と第2偏光板5との間に、蛍光体層14で発せられた光を反射する反射膜があっても良い。
第3基板13の第2の面13b(蛍光体層14が設けられた側と反対側の視認側の面)には、外光フィルタ16が設けられている。外光フィルタ16は、例えば誘電体多層膜で構成されている。外光フィルタ16は、太陽光や照明光などの外光に含まれる青色光を吸収もしくは反射する一方、蛍光体層14で発せられた赤色光や緑色光を透過する特性を有する。外光フィルタ16は、外光に含まれる青色光によって蛍光体層14が励起されるのを抑える機能を果たす。
第1偏光板3は、液晶パネル4を構成する第1基板8の第2の面8bに配置されている。第2偏光板5は、第2基板9の第2の面9bに配置されている。本実施形態の第1偏光板3および第2偏光板5は、液晶パネル4の外側に位置する偏光板、いわゆるアウトセル型の偏光板である。 第1偏光板3および第2偏光板5は、例えば2色性染料からなる2色性色素、もしくはヨウ素を樹脂基材中に含む偏光板である。第1偏光板3および第2偏光板5の吸収軸は、方位角0°−180°方向および方位角90°−270°方向に配置されている。第1偏光板3の吸収軸が方位角0°−180°方向、第2偏光板5の吸収軸が90°−270°方向に配置されていてもよいし、第1偏光板3の吸収軸が方位角90°−270°方向、第2偏光板5の吸収軸が方位角0°−180°方向に配置されていてもよい。
位相差板17は、第1偏光板3と第1基板8との間に設けられている。位相差板17は、面内位相差と厚み方向位相差とを含む2軸位相差を有する。位相差板17の面内において互いに直交する2方向の屈折率をnx,nyとし、位相差板17の厚み方向の屈折率をnzとし、位相差板17の厚みをdとしたとき、面内位相差Retは、
Ret=(nx−ny)×d …(7)
で表される。
厚み方向位相差Rthは、
Rth=(nx−nz)×d …(8)
で表される。
なお、位相差板17の面内屈折率は、第1偏光板3の吸収軸に直交する方位の屈折率をnxとし、第1偏光板3の吸収軸に平行な方位の屈折率をnyとし、nx>nyとする。
本実施形態の位相差板17は、特許請求の範囲における位相差層に相当する。なお、位相差板17は、第2偏光板5と第2基板9との間に設けられていてもよい。位相差板17が第2偏光板5と第2基板9との間に配置されている場合、位相差板17の面内屈折率は、第2偏光板5の吸収軸に直交する方位の屈折率をnxとし、第2偏光板5の吸収軸に平行な方位の屈折率をnyとし、nx>nyとする。
Ret=(nx−ny)×d …(7)
で表される。
厚み方向位相差Rthは、
Rth=(nx−nz)×d …(8)
で表される。
なお、位相差板17の面内屈折率は、第1偏光板3の吸収軸に直交する方位の屈折率をnxとし、第1偏光板3の吸収軸に平行な方位の屈折率をnyとし、nx>nyとする。
本実施形態の位相差板17は、特許請求の範囲における位相差層に相当する。なお、位相差板17は、第2偏光板5と第2基板9との間に設けられていてもよい。位相差板17が第2偏光板5と第2基板9との間に配置されている場合、位相差板17の面内屈折率は、第2偏光板5の吸収軸に直交する方位の屈折率をnxとし、第2偏光板5の吸収軸に平行な方位の屈折率をnyとし、nx>nyとする。
本発明者らは、2軸位相差を有する位相差板の効果を実証するシミュレーションを行った。その結果について説明する。
図4(A)に示すモデルを用いてシミュレーションを行った。このモデルでは、液晶層22は、第1偏光板23と第2偏光板24とによって挟持されている。2軸位相差を有する位相差板25は、第1偏光板23と液晶層22との間に挿入されている。バックライト26は、第1偏光板23の背面側に配置されている。
図4(A)に示すモデルを用いてシミュレーションを行った。このモデルでは、液晶層22は、第1偏光板23と第2偏光板24とによって挟持されている。2軸位相差を有する位相差板25は、第1偏光板23と液晶層22との間に挿入されている。バックライト26は、第1偏光板23の背面側に配置されている。
図4(B)に示すように、このモデルでは、液晶層22はVAモードであり、液晶層22の厚さ方向中央部における液晶分子Bの配向方向が異なる4つのドメインD1,D2,D3,D4を有しているものとした。各ドメインD1,D2,D3,D4における2つの矢印H1,H2は、液晶層22を挟持する2枚の基板(図4(A)では図示略)の各々と液晶層22との界面における液晶分子Bの初期配向の方位を示している。2枚の基板のうち、いずれの基板と液晶層22との界面がいずれの矢印H1,H2に対応していてもよい。また、矢印P23は第1偏光板23の吸収軸の方位を示し、矢印P24は第2偏光板24の吸収軸の方位を示す。また、第1偏光板23の吸収軸P23に直交する方位の屈折率をnxとし、第1偏光板23の吸収軸P23に平行な方位の屈折率をnyとし、nx>nyとする。
シミュレーションの条件として、バックライト26には、全方位にわたって均一な配光分布を有するものを用いた。
図5は、バックライト26の指向性を示す図である。図5の横軸は極角(°)であり、縦軸はバックライト26から射出される光の強度である。光の強度は、極角0°(正面方向)における光の強度を100としたときの相対値で示した。バックライト26の指向性は、図5に示したように、半値全幅で35°に設定した。
図5は、バックライト26の指向性を示す図である。図5の横軸は極角(°)であり、縦軸はバックライト26から射出される光の強度である。光の強度は、極角0°(正面方向)における光の強度を100としたときの相対値で示した。バックライト26の指向性は、図5に示したように、半値全幅で35°に設定した。
第1偏光板23および第2偏光板24として、波長450nmにおけるクロスニコル透過率が0.0014%であり、パラレルニコル透過率が37.8%であり、パラレル/クロス透過率比が27012であるものを用いた。第1偏光板23および第2偏光板24の屈折率は、1.5に設定した。
液晶層22として、波長450nmにおける屈折率差Δnが0.100の液晶を用いた。液晶層22の厚み(セル厚)dは、2.9μmとした。液晶層22は、VAモードであり、単位領域内に配向方向が異なる4つのドメインを有するものとした。
波長450nmにおける液晶層22のリタデーションは290nmに設定した。
波長450nmにおける位相差板25の屈折率は、1.50に設定した。位相差板25の面内位相差は80nm、厚み方向位相差は290nmに設定した。
波長450nmにおける液晶層22のリタデーションは290nmに設定した。
波長450nmにおける位相差板25の屈折率は、1.50に設定した。位相差板25の面内位相差は80nm、厚み方向位相差は290nmに設定した。
図2(A)は、位相差板を備えていない比較例の液晶表示装置において、正面光透過率が最小の状態(黒表示時)における光透過率−視角特性の全方位図を示す。図2(B)は、位相差板を備えた実施例の液晶表示装置において、正面光透過率が最小の状態(黒表示時)での光透過率−視角特性の全方位図を示す。図3は、方位角45°−225°方向における光透過率−視角特性を示すグラフである。図3において、実線のグラフが実施例の液晶表示装置を示し、破線のグラフが比較例の液晶表示装置を示す。
図2(A)、図3に示すように、比較例の液晶表示装置の場合、方位角45°−225°方向において、極角70°付近を極大値として光透過率が0.1%を越える程度まで上昇していることが判った。これに対して、図2(B)、図3に示すように、本実施例の液晶表示装置の場合、極角が大きい領域での光透過率の上昇を0.01%未満にまで抑えることができた。図3では、方位角45°−225°方向のみを示したが、これと直交する方位角135°−315°方向についても同様である。
このように、本実施例の液晶表示装置では、黒表示時における広角領域での光透過率の上昇を抑えられる結果、上記の(3)式に基づき、液晶光変調素子を透過する全光束量を比較例の液晶表示装置よりも小さくすることができる。以上のシミュレーション結果から、上記の(4)式に基づいてコントラストを計算したものが、以下の[表1]である。
[表1]に示す通り、比較例の液晶表示装置のコントラストが701であったのに対し、本実施例の液晶表示装置のコントラストは5290に改善することができた。
次に、本発明者らは、液晶層のリタデーション毎に位相差板の面内位相差および厚み方向位相差の最適値を求めるシミュレーションを行った。以下、その結果について説明する。
液晶層のリタデーションは260〜340nmの範囲で変化させることとし、代表的な3点として260nm、300nm、340nmを選択した。
図6は、液晶層のリタデーションを変えたときの液晶層への印加電圧と正面方向における光透過率との関係を示すグラフである。グラフの横軸は液晶印加電圧(V)であり、縦軸は正面方向における光透過率(%)である。1点鎖線のグラフは液晶層のリタデーションが260nmのときの特性を示し、破線のグラフは液晶層のリタデーションが300nmのときの特性を示し、実線のグラフは液晶層のリタデーションが340nmのときの特性を示す。
図6は、液晶層のリタデーションを変えたときの液晶層への印加電圧と正面方向における光透過率との関係を示すグラフである。グラフの横軸は液晶印加電圧(V)であり、縦軸は正面方向における光透過率(%)である。1点鎖線のグラフは液晶層のリタデーションが260nmのときの特性を示し、破線のグラフは液晶層のリタデーションが300nmのときの特性を示し、実線のグラフは液晶層のリタデーションが340nmのときの特性を示す。
図6に示すように、液晶印加電圧−光透過率特性は、液晶層のリタデーションに応じて変化する。液晶層のリタデーションが260nmの場合、光透過率は、液晶印加電圧が11.6Vのときに最大値を示す。液晶層のリタデーションが300nmの場合、光透過率は、液晶印加電圧が5.9Vのときに最大値を示す。液晶層のリタデーションが340nmの場合、光透過率は、液晶印加電圧が4.7Vのときに最大値を示す。
このことから、以下のシミュレーションにおける液晶層への印加電圧は、液晶層のリタデーションが260nmのときに11.6Vとし、液晶層のリタデーションが300nmのときに5.9Vとし、液晶層のリタデーションが340nmのときに4.7Vとした。
図7は、液晶層のリタデーションを260nmとしたときの面内位相差Retおよび厚み方向位相差Rthとコントラストとの関係を示すシミュレーション結果である。
図8は、液晶層のリタデーションを300nmとしたときの面内位相差Retおよび厚み方向位相差Rthとコントラストとの関係を示すシミュレーション結果である。
図9は、液晶層のリタデーションを340nmとしたときの面内位相差Retおよび厚み方向位相差Rthとコントラストとの関係を示すシミュレーション結果である。
図7〜図9の各図において、横軸は厚み方向位相差Rth(nm)であり、縦軸は面内位相差Ret(nm)である。
上述したように、コントラストCR(θ)は、
CR(θ)=Φ_on/Φ_off …(4)
で算出することができる。
このシミュレーションでは、Φ_onの液晶印加電圧を正面方向の透過率が最大となる電圧とし、Φ_offの液晶印加電圧を正面方向の透過率が最小となる電圧(いわゆる閾値電圧以下の電圧)とした。
図8は、液晶層のリタデーションを300nmとしたときの面内位相差Retおよび厚み方向位相差Rthとコントラストとの関係を示すシミュレーション結果である。
図9は、液晶層のリタデーションを340nmとしたときの面内位相差Retおよび厚み方向位相差Rthとコントラストとの関係を示すシミュレーション結果である。
図7〜図9の各図において、横軸は厚み方向位相差Rth(nm)であり、縦軸は面内位相差Ret(nm)である。
上述したように、コントラストCR(θ)は、
CR(θ)=Φ_on/Φ_off …(4)
で算出することができる。
このシミュレーションでは、Φ_onの液晶印加電圧を正面方向の透過率が最大となる電圧とし、Φ_offの液晶印加電圧を正面方向の透過率が最小となる電圧(いわゆる閾値電圧以下の電圧)とした。
図7〜図9に示す各リタデーションにおいて、コントラストの最適条件、中位条件、少なくともコントラスト3000以上を満たす条件の3つの条件を決定した。
図7に示すリタデーションΔn・d=260nmの場合、コントラスト6000以上を満たす条件を最適条件とし、コントラスト5000以上を満たす条件を中位条件とした。
図8に示すリタデーションΔn・d=300nmの場合、コントラスト4500以上を満たす条件を最適条件とし、コントラスト4000以上を満たす条件を中位条件とした。
図9に示すリタデーションΔn・d=340nmの場合、コントラスト4000以上を満たす条件を最適条件とし、コントラスト3500以上を満たす条件を中位条件とした。
図7に示すリタデーションΔn・d=260nmの場合、コントラスト6000以上を満たす条件を最適条件とし、コントラスト5000以上を満たす条件を中位条件とした。
図8に示すリタデーションΔn・d=300nmの場合、コントラスト4500以上を満たす条件を最適条件とし、コントラスト4000以上を満たす条件を中位条件とした。
図9に示すリタデーションΔn・d=340nmの場合、コントラスト4000以上を満たす条件を最適条件とし、コントラスト3500以上を満たす条件を中位条件とした。
蛍光励起型液晶表示装置においては、コントラストは少なくとも3000以上あることが望ましい。その理由は、以下の通りである。
一般に、人間が色を知覚できる最低の明るさは、3×10−2cd/m2程度と言われている。一方、人間が感じる感覚が明るさから痛覚に変わる明るさは、3×106cd/m2程度と言われている。このことから、明室における人間の視覚のダイナミックレンジは108(1億倍)となる。ところが、人間の目は、周囲の光環境に順応する機能があるため、視感度特性をダイナミックに変化させている。したがって、ディスプレイには、1億のコントラストが要求されるのではなく、明室において50〜100程度のコントラストで十分である。
一般に、人間が色を知覚できる最低の明るさは、3×10−2cd/m2程度と言われている。一方、人間が感じる感覚が明るさから痛覚に変わる明るさは、3×106cd/m2程度と言われている。このことから、明室における人間の視覚のダイナミックレンジは108(1億倍)となる。ところが、人間の目は、周囲の光環境に順応する機能があるため、視感度特性をダイナミックに変化させている。したがって、ディスプレイには、1億のコントラストが要求されるのではなく、明室において50〜100程度のコントラストで十分である。
例えばプラズマディスプレイの場合、明室において、具体的には100ルクスの外光下において100以上のコントラストを得るには、暗室においては3000以上のコントラストが必要である。一方、蛍光励起型ディスプレイの場合、ディスプレイ最表面、蛍光体下のバンドパスフィルタ、青色画素に用いる散乱層等により、外光全体の光量の10%程度が反射することが見込まれる。蛍光励起型ディスプレイの外光反射率はプラズマディスプレイの外光反射率と同等と見ることができる。したがって、蛍光励起型ディスプレイの場合も、暗室におけるコントラストは3000以上あることが望ましい。
(以上、T.Kurita,"Invited Paper: Desirable Performance and Progress of PDP and LCD Television Displays on Image Quality", (SID 03 DIGEST p.776-779)、栗田泰市郎、「視覚に挑む高画質技術の課題と期待」(Panasonic Technical Journal Vol.56 No.4 Jan.2011, p.33-37)参照)
(以上、T.Kurita,"Invited Paper: Desirable Performance and Progress of PDP and LCD Television Displays on Image Quality", (SID 03 DIGEST p.776-779)、栗田泰市郎、「視覚に挑む高画質技術の課題と期待」(Panasonic Technical Journal Vol.56 No.4 Jan.2011, p.33-37)参照)
図7〜図9のシミュレーション結果に基づいて、リタデーション毎に最適条件([表2]の条件1)、中位条件([表2]の条件2)、少なくともコントラスト3000以上を満たす条件([表2]の条件3)、の3つの条件をまとめたものが[表2]である。
図10は、面内位相差Retについて、上記の3つの条件をグラフ化したものである。グラフの横軸は液晶層のリタデーション(nm)であり、縦軸は面内位相差Ret(nm)である。
図11は、厚み方向位相差Rthについて、上記の3つの条件をグラフ化したものである。グラフの横軸は液晶層のリタデーション(nm)であり、縦軸は厚み方向位相差Rth(nm)である。
図11は、厚み方向位相差Rthについて、上記の3つの条件をグラフ化したものである。グラフの横軸は液晶層のリタデーション(nm)であり、縦軸は厚み方向位相差Rth(nm)である。
図10、図11から直線の式を求め、上記3つの条件を数式化すると以下のようになる。なお、液晶層のリタデーションΔn・dは、260〜340nmの範囲とする。
コントラスト3000以上を満たす条件(図10、図11の符号Aで示す範囲)として、面内位相差Ret(nm)は、
−0.050×Δn・d+41≦Ret≦−0.200×Δn・d+110 …(9)
厚み方向位相差Rth(nm)は、
1.05×Δn×d−33.0≦Ret≦0.800×Δn×d+80.0 …(10)
の関係を満たすことが望ましい。
−0.050×Δn・d+41≦Ret≦−0.200×Δn・d+110 …(9)
厚み方向位相差Rth(nm)は、
1.05×Δn×d−33.0≦Ret≦0.800×Δn×d+80.0 …(10)
の関係を満たすことが望ましい。
より好ましい条件(図10、図11の符号Bで示す範囲)として、面内位相差Ret(nm)は、
−0.125×Δn×d+67.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+83.5 …(11)
厚み方向位相差Rth(nm)は、
0.925×Δn×d+11.5≦Rth≦0.925×Δn×d+35.5 …(12)
の関係を満たすことが望ましい。
−0.125×Δn×d+67.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+83.5 …(11)
厚み方向位相差Rth(nm)は、
0.925×Δn×d+11.5≦Rth≦0.925×Δn×d+35.5 …(12)
の関係を満たすことが望ましい。
さらに好ましい条件(図10、図11の符号Cで示す範囲)として、面内位相差Ret(nm)は、
−0.125×Δn×d+70.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+80.5 …(13)
厚み方向位相差Rth(nm)は、
0.925×Δn×d+15.5≦Rth≦0.925×Δn×d+31.5 …(14)
の関係を満たすことが望ましい。
−0.125×Δn×d+70.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+80.5 …(13)
厚み方向位相差Rth(nm)は、
0.925×Δn×d+15.5≦Rth≦0.925×Δn×d+31.5 …(14)
の関係を満たすことが望ましい。
本実施形態の液晶表示装置1によれば、2軸位相差を有する位相差板17を第1偏光板3と第1基板8との間に設けたことで黒表示時の広角方向への光漏れを抑えることができる。その結果、黒表示時に液晶光変調素子20から射出される全光束量を低減でき、コントラストを改善することができる。
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、図12を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、位相差板の位置が第1実施形態と異なるのみである。
図12は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図12において、第1実施形態の図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第2実施形態について、図12を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、位相差板の位置が第1実施形態と異なるのみである。
図12は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図12において、第1実施形態の図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
第1実施形態では、位相差板17が第1偏光板3と第1基板8との間に設けられていた。これに対して、図12に示すように、本実施形態の液晶表示装置31では、位相差板17は、第2偏光板5と第2基板9との間に設けられている。すなわち、位相差板17は、液晶パネル4の視認側に配置されている。その他の構成は第1実施形態と同様である。位相差板17の面内位相差および厚み方向位相差の好ましい値も第1実施形態と同様である。
本実施形態の液晶表示装置31においても、2軸位相差を有する位相差板17の作用により、黒表示時の全光束量を低減でき、コントラストを改善することができる、という第1実施形態と同様の効果が得られる。
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、図13を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、バンドパスフィルタが付加された点が第1実施形態と異なる。
図13は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図13において、第1実施形態の図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第3実施形態について、図13を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、バンドパスフィルタが付加された点が第1実施形態と異なる。
図13は、本実施形態の液晶表示装置の断面図である。
図13において、第1実施形態の図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の液晶表示装置41においては、図13に示すように、蛍光体層14と第2偏光板5との間に、バンドパスフィルタ42が設けられている。バンドパスフィルタ42は、波長−光透過率特性の入射角依存性を有している。この特性により、バンドパスフィルタ42は、バックライト2からの指向性の高い青色光は高い透過率で透過させ、蛍光体層14で等方的に発光する赤色光や緑色光は高い反射率で反射させるという機能を奏する。上述したように、バンドパスフィルタ42は、光透過率の入射角依存性を有していることから、バックライト2からの光の拡散角度を調整する機能を奏する。よって、バンドパスフィルタ42は、特許請求の範囲の拡散角度調整部材に相当する。
バンドパスフィルタ42は、例えば誘電体多層膜で構成されている。本実施形態のように、液晶表示装置41がバンドパスフィルタ42を備えている場合、液晶光変調素子20への入射光の指向性は、バンドパスフィルタ42の透過特性を考慮した上で設定される必要がある。バンドパスフィルタ42の厚さは、第2偏光板5を透過した光が特定のサブ画素に対応する蛍光体層14に入射するまでの間に、隣のサブ画素に対応する蛍光体層14に入射する現象、いわゆる光学的クロストークが生じない程度に設定されることが望ましい。具体的には、バンドパスフィルタ42の厚さは、隣接するサブ画素間の間隔よりも小さいことが望ましい。
本実施形態においても、2軸位相差を有する位相差板17の作用により、黒表示時の全光束量を低減でき、コントラストを改善することができる、という第1、第2実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態の液晶表示装置41は、バンドパスフィルタ42を備えているため、光の利用効率を高めることができる。
なお、本実施形態では、拡散角度調整部材としてバンドパスフィルタ42を用いたが、バンドパスフィルタ42に代えて、例えばプリズムシートなどを用いることもできる。
なお、本実施形態では、拡散角度調整部材としてバンドパスフィルタ42を用いたが、バンドパスフィルタ42に代えて、例えばプリズムシートなどを用いることもできる。
[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について、図14を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、カラーフィルタが付加された点が第1実施形態と異なる。
図14は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図14において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
以下、本発明の第4実施形態について、図14を用いて説明する。
本実施形態の液晶表示装置の基本構成は第1実施形態と同一であり、カラーフィルタが付加された点が第1実施形態と異なる。
図14は、本実施形態の液晶表示装置を示す断面図である。
図14において、第1実施形態で用いた図1と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の液晶表示装置51においては、図14に示すように、第1実施形態の液晶表示装置1に備えられていた外光フィルタ16が備えられておらず、R,G,Bのサブ画素毎にパターニングされたカラーフィルタ52が備えられている。カラーフィルタ52は、赤色カラーフィルタ層52R、緑色カラーフィルタ層52G、青色カラーフィルタ層52Bを備えている。蛍光体によって色変換された後の射出光をカラーフィルタ52に通すことで、所望の色度調整が可能となる。従来方式のカラーフィルタは、白色光の30%程度しか透過することができないが、蛍光体で色変換した後の光であれば、カラーフィルタによる吸収ロスはほとんどない。外光による蛍光体の励起に関しては、カラーフィルタ52が励起波長の光を吸収するため、外光カットフィルタとして機能する。
本実施形態においても、2軸位相差を有する位相差板17の作用により、黒表示時の全光束量を低減でき、コントラストを改善することができる、という第1〜第3実施形態と同様の効果が得られる。
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では、液晶パネルの外面側に配置したアウトセル型の偏光板を用いたが、この構成に代えて、液晶パネルの液晶層側に配置したインセル型の偏光板を用いてもよい。また、青色光を射出するバックライトを用い、青色サブ画素ではバックライトからの青色光を表示に用いる構成としたが、この構成に代えて、例えば紫外光を射出するバックライトを用い、青色サブ画素においても紫外光を青色光に変換する蛍光体を備える構成としてもよい。その他、液晶表示装置の各構成要素の形状、数、配置、材料等に関する具体的な記載は適宜変更しても良い。
上記のシミュレーションでは、条件として、液晶層は、液晶分子の配向方向が異なる4つのドメインを有するもの、いわゆる配向分割(マルチドメイン)構造を有するものとした。しかしながら、本発明は、配向分割の数が4に限ることはなく、また、配向分割構造を持たない(モノドメイン)構造であっても良く、各種のVAモードの液晶表示装置に適用が可能である。
例えば上記実施形態では、液晶パネルの外面側に配置したアウトセル型の偏光板を用いたが、この構成に代えて、液晶パネルの液晶層側に配置したインセル型の偏光板を用いてもよい。また、青色光を射出するバックライトを用い、青色サブ画素ではバックライトからの青色光を表示に用いる構成としたが、この構成に代えて、例えば紫外光を射出するバックライトを用い、青色サブ画素においても紫外光を青色光に変換する蛍光体を備える構成としてもよい。その他、液晶表示装置の各構成要素の形状、数、配置、材料等に関する具体的な記載は適宜変更しても良い。
上記のシミュレーションでは、条件として、液晶層は、液晶分子の配向方向が異なる4つのドメインを有するもの、いわゆる配向分割(マルチドメイン)構造を有するものとした。しかしながら、本発明は、配向分割の数が4に限ることはなく、また、配向分割構造を持たない(モノドメイン)構造であっても良く、各種のVAモードの液晶表示装置に適用が可能である。
本発明は、例えば蛍光励起型の液晶表示装置に利用可能である。
1,31,41,51…液晶表示装置(表示装置)、2,26…バックライト(光源)、3,23…第1偏光板、5,24…第2偏光板、10,22…液晶層、14…蛍光体層、17,25…位相差板(位相差層)、20,32…液晶光変調素子、42…バンドパスフィルタ(拡散角度調整部材)。
Claims (7)
- 発光スペクトルにおける440nm〜470nmの波長域内に少なくとも一つの極大波長を有する光を射出する光源と、
第1偏光板と第2偏光板と前記第1偏光板と前記第2偏光板との間に配置された垂直配向モードの液晶層とを含み、前記液晶層を電気的に制御することで前記光源から射出された光の透過光量を変調する液晶光変調素子と、
前記液晶光変調素子を透過した光を吸収し、前記光源から射出された光の波長域と異なる波長域の蛍光を発光する蛍光体と、
前記第1偏光板と前記液晶層との間、もしくは前記第2偏光板と前記液晶層との間に設けられ、前記光源から射出された光の位相差を補償するための2軸位相差を有する位相差層と、
を備えたことを特徴とする表示装置。 - 前記液晶層の屈折率差をΔn、前記液晶層の厚みをdとしたときの前記液晶層のリタデーションΔn×dの数値範囲が260nm〜340nmであり、
前記数値範囲内の任意のリタデーションΔn×dにおける前記位相差層の面内位相差をRet(nm)としたとき、
−0.050×Δn×d+41≦Ret≦−0.200×Δn×d+110
の関係を満たし、
前記リタデーションΔn×dにおける前記位相差層の厚み方向位相差をRth(nm)としたとき、
1.05×Δn×d−33.0≦Rth≦0.800×Δn×d+80.0
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記液晶層の屈折率差をΔn、前記液晶層の厚みをdとしたときの前記液晶層のリタデーションΔn×dの数値範囲が260nm〜340nmであり、
前記数値範囲内の任意のリタデーションΔn×dにおける前記位相差層の面内位相差をRet(nm)としたとき、
−0.125×Δn×d+67.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+83.5
の関係を満たし、
前記リタデーションΔn×dにおける前記位相差層の厚み方向位相差をRth(nm)としたとき、
0.925×Δn×d+11.5≦Rth≦0.925×Δn×d+35.5
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記液晶層の屈折率差をΔn、前記液晶層の厚みをdとしたときの前記液晶層のリタデーションΔn×dの数値範囲が260nm〜340nmであり、
前記数値範囲内の任意のリタデーションΔn×dにおける前記位相差層の面内位相差をRet(nm)としたとき、
−0.125×Δn×d+70.5≦Ret≦−0.125×Δn×d+80.5
の関係を満たし、
前記リタデーションΔn×dにおける前記位相差層の厚み方向位相差をRth(nm)としたとき、
0.925×Δn×d+15.5≦Rth≦0.925×Δn×d+31.5
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記光源から射出された光の拡散角度を調整するための拡散角度調整部材を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記拡散角度調整部材がプリズムシートであることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
- 前記拡散角度調整部材がバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
Priority Applications (1)
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JP2012227090A JP2014081398A (ja) | 2012-10-12 | 2012-10-12 | 表示装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018049273A (ja) * | 2016-09-23 | 2018-03-29 | 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. | 液晶表示装置 |
KR20180033087A (ko) * | 2016-09-23 | 2018-04-02 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 |
WO2019026824A1 (ja) * | 2017-08-04 | 2019-02-07 | シャープ株式会社 | 表示デバイス |
JP2019168511A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | Dic株式会社 | 液晶表示素子及び液晶表示装置 |
-
2012
- 2012-10-12 JP JP2012227090A patent/JP2014081398A/ja active Pending
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KR20180033087A (ko) * | 2016-09-23 | 2018-04-02 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 |
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KR102632444B1 (ko) * | 2016-09-23 | 2024-02-02 | 삼성전자주식회사 | 액정 표시 장치 |
WO2019026824A1 (ja) * | 2017-08-04 | 2019-02-07 | シャープ株式会社 | 表示デバイス |
JP2019168511A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | Dic株式会社 | 液晶表示素子及び液晶表示装置 |
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