JP2015084000A - 表示素子、照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】蛍光体層から等方的に発光された光を、効率的に観察者側に取り出すことができる表示素子を提供する。【解決手段】光源からの光を励起光として吸収し、光源の波長域と異なる波長域の光を生じる蛍光体層と、蛍光体層から発光した光を反射する機能性光学フィルムと、蛍光体層から発光した光を非光源側へ出射させる機能を有する光取出し構造とを備えた表示素子において、機能性光学フィルムが、誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタであり、蛍光体層とバンドパスフィルタとの間に、蛍光体層及びバンドパスフィルタの媒質よりも低い屈折率を有する低屈折率層を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、表示素子、およびこの表示素子を備えた照明装置に関するものである。
光源から射出された励起光を蛍光体層で色変換して、観察者側へ射出する表示素子がある。かかる表示素子には、バックライトユニットから射出され液晶パネルで変調された青色の励起光を赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色カラーフィルタで色変換し、フルカラー表示を行うものや、一対の電極間に配置された発光層からの光を低屈折率層を用いて導光波成分に変換し、ナノ構造体層で散乱させ、観察者側への光取出しを行うものが知られている（特許文献１）。
また、観察者側への光取出し効率を改善させるものとして、例えば、光反射膜を設けたものも知られている（特許文献２）。光反射膜は、例えば、酸化シリコン膜、酸化ニオブ膜、低屈折率材料と高屈折率材料とから成る多層積層膜（例えば、酸化シリコン膜と酸化ニオブ膜とから成る多層積層膜）から構成されている。
特開２００５−２５１４８８号公報 特開２００９−１３４２７５号公報
蛍光体層の色変換を用いた表示素子は、蛍光体層が表示素子の内部で等方的に発光するために、全反射による導光効果で閉じ込められる光成分が存在し、特に、観察者側の裏面方向に発光した光は観察者側へ取り出しにくく、表示光として有効に利用されないという課題があった。
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであって、蛍光体層から等方的に発光された光を、効率的に取り出すことができる表示素子、照明装置を提供することを目的とする。
前記技術的課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る表示素子は、
光源と
前記光源からの光を励起光として吸収し、前記光源の波長域と異なる波長域の光を生じる蛍光体層と、
前記蛍光体層から発光した光を反射する機能性光学フィルムと、
前記蛍光体層から発光した光を非光源側へ出射させる機能を有する光取出し構造と、
を備えた表示素子において
前記機能性光学フィルムが、誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタであり、前記蛍光体層と前記バンドパスフィルタとの間に低屈折率層を設けた
ことを特徴とする。
前記光源は、発光スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に少なくとも一つの極大値を有し
前記機能性光学フィルムが、誘電体多層膜からなり、透過スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に最大透過率を示す領域を有し、波長４９０ｎｍよりも長波長領域に反射帯域を有するバンドパスフィルタである
ことを特徴とする。
前記低屈折率層が、空気層である
ことを特徴とする。
前記低屈折率層が、樹脂層である
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る表示素子は、
光源と
前記光源からの光量を調光する調光素子と、前記調光素子を透過した光を励起光として吸収し、前記光源の波長域と異なる波長域の光を生じる蛍光体層と、
前記蛍光体層から発光した光を反射する機能性光学フィルムと、
前記蛍光体層から発光した光を非光源側へ出射させる機能を有する光取出し構造と、
を備え、
前記光源は、発光スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に少なくとも一つの極大値を有し、前記調光素子は、一対の偏光板に挟持された液晶素子であり、
前記機能性光学フィルムが、誘電体多層膜からなり、透過スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に最大透過率を示す領域を有し、波長４９０ｎｍよりも長波長領域に反射帯域を有するバンドパスフィルタである
ことを特徴とする。
前記光取出し構造が、前記蛍光体層の一面側に突出して前記バンドパスフィルタの一面と当接し、前記蛍光体層と前記バンドパスフィルタとの間に配置された前記低屈折率層が、周縁において封止されている
ことを特徴とする。
前記光取出し構造が、前記蛍光体層の一面側に突出して前記バンドパスフィルタの一面と当接し、前記蛍光体層と前記バンドパスフィルタとの間に配置された前記低屈折率層が、周縁において開口部を備えた
ことを特徴とする。
前記光取出し構造が、前記蛍光体層の一面側に突出した接着層を有して前記バンドパスフィルタの一面と当接し、前記蛍光体層と前記バンドパスフィルタとの間に配置された前記低屈折率層が、周縁において封止されている
ことを特徴とする。
前記蛍光体層が形成された第１の基板の一面と、前記調光素子を支持する第２の基板の一面とが、前記低屈折率層と前記バンドパスフィルタとを挟持して、封止材で接着されている
ことを特徴とする。
前記蛍光体層が形成された第１の基板の一面と、前記調光素子を支持する第２の基板の一面とは、前記低屈折率層と前記バンドパスフィルタとを挟持して、封止材で接着され、前記蛍光体層の周縁と前記バンドパスフィルタの周縁とが、前記封止材と間隙を有している
ことを特徴とする。
一対の基板に挟持されて配置された前記調光素子の、非光源側の基板の光源側の一面と前記調光素子の非光源側の偏光板との間に、
前記蛍光体層と、前記低屈折率層と、前記バンドパスフィルタと、が挟持されて配置されている
ことを特徴とする。
一対の基板に挟持されて配置された前記調光素子の、非光源側の基板の光源側の一面と前記調光素子の非光源側の偏光板との間に、
前記蛍光体層と、前記低屈折率層と、前記バンドパスフィルタと、が挟持されて配置され、前記蛍光体層が形成された非光源側の基板の一面と、前記調光素子を支持する光源側の基板の一面とが、封止材で接着されている
ことを特徴とする。
一対の基板に挟持されて配置された前記調光素子の、非光源側の基板の光源側の一面と、前記調光素子の非光源側の偏光板との間に、
前記蛍光体層と、前記低屈折率層と、前記バンドパスフィルタと、が挟持されて配置され、前記蛍光体層が形成された非光源側の基板の一面と、前記調光素子を支持する光源側の基板の一面とは、封止材で接着され、前記蛍光体層の周縁と前記バンドパスフィルタの周縁とが、前記封止材と間隙を有している
ことを特徴とする。
前記バンドパスフィルタは、前記低屈折率層から入射角０度で入射する光に対して、反射帯域の短波長端が波長４９０ｎｍよりも短波長側にあり、前記低屈折率層から最大の入射角で入射する光に対して、反射帯域の長波長端が波長７５０ｎｍよりも長波長側にある事を特徴とする。反射帯域の長波長端は１０００ｎｍよりも長波長側にある事が好ましい。
また、本発明の一実施形態に係る表示素子は、
光源と
前記光源からの光量を調光する調光素子と、前記調光素子を透過した光を励起光として吸収し、前記光源の波長域と異なる波長域の光を生じる蛍光体層と、
前記蛍光体層から発光した光を反射する機能性光学フィルムと、
前記蛍光体層から発光した光を非光源側へ出射させる機能を有する光取出し構造と、
を備え、
前記機能性光学フィルムは、誘電体多層膜からなり、透過スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に最大透過率を示す領域を有し、波長４９０ｎｍよりも長波長領域に反射帯域を有するバンドパスフィルタであり、
前記調光素子がＭＥＭＳで構成されている
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る表示素子は、
光源と
前記光源からの光量を調光する調光素子と、前記調光素子を透過した光を励起光として吸収し、前記光源の波長域と異なる波長域の光を生じる蛍光体層と、
前記蛍光体層から発光した光を反射する機能性光学フィルムと、
前記蛍光体層から発光した光を非光源側へ出射させる機能を有する光取出し構造と、
を備え、
前記機能性光学フィルムは、誘電体多層膜からなり、透過スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に最大透過率を示す領域を有し、波長４９０ｎｍよりも長波長領域に反射帯域を有するバンドパスフィルタであり、
前記光源及び前記調光素子が青色発光ＥＬ素子である
ことを特徴とする。
前記バンドパスフィルタは、有機膜を用いた誘電体多層膜である事を特徴とする。
また、前記バンドパスフィルタは、前記低屈折率層と前記誘電体多層膜とを一体化させたものを含み、前記低屈折率層の屈折率は、前記誘電体多層膜を構成する高屈折率層と低屈折率層のいずれよりも低い屈折率を有し、かつ前記低屈折率層の膜厚が可視光域の波長よりも大きくなるように形成される事を特徴とする。
本発明の一実施形態に係る照明装置は、前記各項記載の表示素子を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、蛍光体層から等方的に発光された光を、効率的に観察者側に取り出すことができる表示素子、照明装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態の表示素子を示す断面模式図である。 本発明の第１実施形態の表示素子の主要部を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係るバンドパスフィルタの反射特性の入射角依存性を説明する図である。 本発明の第1実施形態における励起光の反射を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態の表示素子の貼り合せ方法及び貼り合せ構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態の表示素子の周辺封止部を示す断面模式図である。 本発明の第１実施形態の表示素子の変形例を示す断面模式図である。 本発明の第２実施形態の表示素子を示す断面模式図である。 本発明の第３実施形態の表示素子を示す断面模式図である。 本発明の第４実施形態の表示素子を示す断面模式図である。 本発明の第５実施形態の表示素子を示す断面模式図である。 光変調部の一例である青色発光ＥＬ素子の断面模式図である。 比較例の表示素子を示す断面模式図である。 反射スペクトルのバンドパスフィルタへの入射角依存性を示すグラフである。 本発明の第３実施形態の変形例の表示素子を示す断面模式図である。 本発明の照明装置の一例を示す断面模式図である。
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。また、以下の各実施形態において示した図面では、屈折率の異なる界面における屈折は省略し、透過あるいは反射の挙動のみを図示している。
［第１実施形態］
（１）表示素子の全体構成
以下、第１実施形態について、図１ないし図７及び図１３を用いて説明する。図１は、本実施形態の表示素子を示す断面模式図、図１３は比較例の表示素子を示す断面模式図である。
本実施形態の表示素子１は、図１に示すように、光変調部２と、光変調部２に対向して配置された基板３と、基板３の光変調部２の側に配置された蛍光体層４と、基板３と蛍光体層４との間に配置されたカラーフィルタ層１１と、光変調部２と蛍光体層４との間に、低屈折率層５を挟持して配置されたバンドパスフィルタ６と、を備えている。本実施形態の表示素子１は、赤色光による表示を行う赤色用サブピクセル８Ｒ、緑色光による表示を行う緑色用サブピクセル８Ｇ、青色光による表示を行う青色用サブピクセル８Ｂが隣接して配置されており、これら３つのサブピクセル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより表示を構成する最小単位である１つのピクセルが構成されている。
光変調部２は、バックライト１０（光源）と、液晶パネル２０（液晶素子）と、を備えている。本実施形態においては、光変調素子が電圧印加により所定の領域毎に光透過率を調整可能な液晶パネル２０で構成されている。
（１．１）バックライトの構成
バックライト１０は、蛍光体層４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを励起させる励起光Ｌ１を射出するものであり、本実施形態では励起光Ｌ１として紫外光や青色光を射出する。バックライト１０としては、発光スペクトル内において、波長３５０〜４７０ｎｍの範囲に少なくとも１つの極大値を有するもの、すなわち、波長３５０〜４７０ｎｍの範囲で最大強度を示すものが用いられ、好ましくは波長４３０〜４７０ｎｍの範囲で最大強度を示すものが用いられる。バックライト１０としては、例えば、波長４５０ｎｍ付近に極大値を有する青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）などが用いられる。
（１．２）液晶パネルの構成
液晶パネル２０は、バックライト１０から射出された励起光Ｌ１の透過率を上記のサブピクセル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ毎に変調するものである。蛍光体層４Ｒ，４Ｇ，４Ｂには、液晶パネル２０により変調された励起光Ｌ１が入射される。これにより、蛍光体層４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが励起されて発光した光が外部に射出される。したがって、本実施形態では、図１に示す表示素子１の上方側が、観察者が表示を見る視認側となる。
液晶パネル２０は、第１偏光板２１と、第１基板２２と、一対の透明電極２３，２５に挟持された液晶層２４と、第２基板２６と、第２偏光板２７と、を備えてなり、これらがバックライト１０側から順に積層された構造をなしている。なお、液晶パネルとしては第２基板２６を有しない構成を採用することもできる。この場合、第２偏光板２７としては板状のものではなくシート状のもの（偏光層）を用いる。
第１基板２２の内面（液晶層２４側の面）には、サブピクセル毎に第１透明電極２３が形成され、第１透明電極２３を覆うように配向膜（不図示）が形成されている。第１基板２２の外面（液晶層２４側と反対側の面）には第１偏光板２１が設けられている。第１基板２２には、例えばガラス、石英、プラスチック等からなる励起光を透過し得る基板を用いることができる。第１透明電極２３には、例えばインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ， 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電性材料が用いられる。第１偏光板２１には、従来の液晶表示素子に用いられている一般的な偏光板を用いることができる。
一方、第２基板２６の内面（液晶層２４側の面）には、第２透明電極２５、配向膜（不図示）が積層されている。第２基板２６の外面（液晶層２４側と反対側の面）には第２偏光板２７が設けられている。第２基板２６には、第１基板２２と同様、ガラス、石英、プラスチック等からなる励起光を透過し得る基板を用いることができる。第２透明電極２５には、第１透明電極２３と同様、ＩＴＯ等の透明導電性材料が用いられる。
液晶パネル２０の方式は特に限定されるものではなく、例えばサブピクセル毎に薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ， 以下、ＴＦＴと略記する）等のスイッチング素子を備えたアクティブマトリクス方式を採用しても良いし、ＴＦＴを持たないパッシブマトリクス方式を採用しても良い。また、液晶層２４のモードも特に限定されるものではなく、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｅｎ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード等、種々の液晶モードを採用できる。
（１．３）基板内面側の構成
基板３の内面（バックライト１０側の面）には、カラーフィルタ層１１、蛍光体層４、低屈折率層５、バンドパスフィルタ６が基板３側からこの順に積層されている。
カラーフィルタ層１１は、赤色光を透過するカラーフィルタ層１１Ｒと、緑色光を透過するカラーフィルタ層１１Ｇと、青色光を透過するカラーフィルタ層１１Ｂと、からなる。赤色光を透過するカラーフィルタ層１１Ｒは、赤色光を発光する蛍光体層４Ｒの上に配置されている。緑色光を透過するカラーフィルタ層１１Ｇは、緑色光を発光する蛍光体層４Ｇの上に配置されている。青色光を透過するカラーフィルタ層１１Ｂは、青色光を発光する蛍光体層４Ｂもしくはバックライト１０からの青色光を拡散させる光拡散層の上に配置されている。
尚、ＲＧＢ各領域におけるカラーフィルタ層１１の光透過スペクトルは、色純度の補正や外光吸収フィルタとしての機能を考慮して適宜設計が可能である。また、カラーフィルタ層は、外光カットフィルタとしても機能する。外光が直接蛍光体層に入射すると、蛍光体を励起し、不要な発光光成分が発生し、コントラスト低下を引きおこす為、カラーフィルタ層により外光をカットし、コントラスト低下を防止する事が可能である。
蛍光体層４を構成する蛍光体材料は、サブピクセル毎に発光波長帯域が異なっている。
バックライト１０からの励起光が紫外光である場合、赤色用サブピクセル８Ｒには紫外光を吸収して赤色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層４Ｒが設けられ、緑色用サブピクセル８Ｇには紫外光を吸収して緑色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層４Ｇが設けられ、青色用サブピクセル８Ｂには紫外光を吸収して青色光を発光する蛍光体材料からなる蛍光体層４Ｂが設けられる。
もしくは、バックライト１０からの励起光が青色光である場合には、赤色用サブピクセル８Ｒ、緑色用サブピクセル８Ｇには青色光を吸収して赤色光、緑色光をそれぞれ発光する蛍光体材料からなる蛍光体層が設けられ、青色用サブピクセル８Ｂには、蛍光体層に代えて、励起光である青色光を波長変換することなく拡散させて外部に射出させる光拡散層が設けられる。
蛍光体層４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し、任意に添加剤等を含んでいても良く、これらの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、紫外光や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、紫外光や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。
無機系蛍光体材料では、紫外光や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、紫外光や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。
蛍光体層４は、上記の蛍光体材料と樹脂材料とを溶剤に溶解もしくは分散させた溶液を用いて、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、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、スクリーン印刷法等の印刷法等による公知のウェットプロセス、上記の材料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、または、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４は、上記の樹脂材料として感光性樹脂を用いることで、フォトリソグラフィー法によりパターニングすることができる。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、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１種類または複数種類の混合物を用いることができる。また、上述のインクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法等のウェットプロセス、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、または、レーザー転写法等を用いれば、蛍光体材料を直接パターニングすることも可能である。
低屈折率層５は、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間に配置されている。低屈折率層５は、蛍光体層及びバンドパスフィルタ層のいずれよりも屈折率が低い層として形成されている。具体的には、例えば、蛍光体層４の屈折率が１．５８、バンドパスフィルタ６の屈折率が１．５９である場合、低屈折率層５としては、屈折率１．０の空気層を用いることができる。
バンドパスフィルタ６は、誘電体多層膜などの構造を有しており、蛍光体層４内で蛍光発光した光成分の、バックライト１０側へ出射する光を観察者側へ反射させる。特に、バンドパスフィルタ６の機能については後述するが、入射角０度の光、すなわちバックライト１０側からパネル法線方向と平行に入射する光に対しては、青色領域の光を透過させ、緑ないし近赤外領域の光を反射させる。
従って、例えばバックライト１０からの指向性の高い青色光は高透過率で透過され、蛍光体層４内で色変換され等方的に発光した光は、高反射率で反射されるという特徴を有している。
尚、第２偏光板２７を透過した光が蛍光体層４に入射するまでの間に、隣の画素領域に設置した蛍光体を励起する、光学的クロストークが生じない程度の厚さとすることが好ましい。具体的には、バンドパスフィルタ６の厚さは、画素間隔よりも小さいことが好ましい。
（２）表示素子の作用・効果
次に、図１ないし図４を参照しながら、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間に低屈折率層５が配置された、第１実施形態の作用について説明するが、先に比較例の表示素子の問題点について、図面を参照しながら説明する。
尚、比較例の説明において、第１実施形態で用いた図面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。
図１３は、比較例の表示素子１００の主要部を示す断面模式図である。表示素子１００は、バックライト１０（図１参照）側から、第１偏光板２１、第１基板２２、液晶層２４、第２基板２６、第２偏光板２７、バンドパスフィルタ６、蛍光体層４、カラーフィルタ層１１、基板３の順に積層されている。蛍光体層４とバンドパスフィルタ６とは、低屈折率層を介せずに張り合わされている。貼り合せには、略、蛍光体層４及びバンドパスフィルタ６と同等の屈折率の樹脂が用いられている。
次に、図３（ａ）、（ｂ）を参照しながら、バンドパスフィルタ６の反射特性の入射角依存性を説明する。図３（ａ）は、横軸に波長、縦軸に反射率をとり、入射する光の波長毎の入射角度による反射率を示している。それぞれの入射角（０．０度、１３．０度、１９．２度、３０．３度、３８．２度、４１．１度）は、バンドパスフィルタ６を構成する媒質内での角度を示している。
入射角０．０度の光に対しては、青色領域、すなわち波長４１０ｎｍないし４８０ｎｍの間に最大光量を示す青色光源は、反射率が略０％であり、この領域の光は透過されることになる。例えば、光源に青色ＬＥＤを備えたバックライトの最大光量波長は４５５ｎｍであり、この光はバンドパスフィルタ６を透過する。
一方、緑から近赤外領域、すなわち波長５００ｎｍないし１０００ｎｍの領域の光は、入射角０度の場合、略１００％反射されるが、入射角が大きくなるにしたがって、反射スペクトルは短波長側に移行する。例えば、入射角４１．１度であれば、波長７００ｎｍよりも長波長領域の光は、反射されにくい（図３（ａ）参照）。
すなわち、バンドパスフィルタ６はバックライト１０からの指向性の高い青色光は高透過率で透過させ、蛍光体層で色変換され等方的に発光する光は高反射率で反射させるという特性を備えている。バンドパスフィルタ６の係る特性を、以下の説明においては、ブルーシフト特性と呼ぶ。
図３（ｂ）は、蛍光体層で励起された光のバンドパスフィルタ６への入射角による反射特性を模式的に示している。
蛍光体層４で色変換され、バンドパスフィルタ６へ入射する光は等方的で、その入射角は０度ないし最大９０度まで含まれているが、バンドパスフィルタのブルーシフト特性により、パネル法線Ｎ−Ｎに対して±４２度以内の入射角αの光成分は、バンドパスフィルタ６内で反射され、基板３より外へ、すなわち、観察者へ反射される。一方、パネル法線Ｎ−Ｎに対して±４２度を超える入射角βでバンドパスフィルタ６へ入射する光成分は、長波長領域、すなわち、赤色領域の光成分が、観察者側へ反射できなくなる（図３（ｂ）参照）。
図１４に、反射スペクトルのバンドパスフィルタ６への入射角依存性を示す。
図１４（ａ）は、バンドパスフィルタ６への入射角が０度、即ち垂直入射の時の透過率、および反射率と、入射波長との関係を示したグラフである。また、図１４（ｂ）は、バンドパスフィルタ６への入射角が３９度、即ち最大入射角の時の透過率、および反射率と、入射波長との関係を示したグラフである。これらのグラフによれば、バンドパスフィルタ６へ入射する光の角度が垂直方向から水平方向に向けて傾くと、長波長側での透過率の低下、および反射率の上昇が短波長側にシフトする。また中心波長域において、透過率の上昇と反射率の低下が生じることが分かる。
バンドパスフィルタ６を誘電体多層膜で形成した場合は、上述したように、ブルーシフト特性の影響を強く受けるため、全ての入射角、すなわち０度ないし９０度の範囲の光において可視光全域を反射させるためには、入射角をθ、誘電体多層膜の屈折率をｎ、高屈折率層と低屈折率層の繰り返し単位１層の膜厚をｄとしたときに全ての入射角の光が２ｎｄｓｉｎθ＝ｍλの条件を満たすことが必要となる。
一例として、波長６５０ｎｍの光がバンドパスフィルタ６に入射し、この光を反射させる場合、入射角０度では、誘電体多層膜の１層の膜厚は２０５ｎｍ程度で反射させることができるが、入射角６０度では、誘電体多層膜の１層が４１１ｎｍ、入射角８０度では、誘電体多層膜の１層が１１８４ｎｍという膜厚が必要となる。誘電体多層膜は、数１０層ないし１００層を超える場合もあり、バンドパスフィルタ６としての層厚が過大に厚くなる。
かかる層厚のバンドパスフィルタ６を蛍光体層と液晶層との間に配置した場合、第２偏光板を透過した光が蛍光体層に入射するまでの間に、隣の画素領域に設置した蛍光体を励起する、光学的クロストークが発現してしまう。
図２は、第１実施形態の主要部を示す断面模式図である。バックライト１０（図１参照）側から、第１偏光板２１、第１基板２２、液晶層２４、第２基板２６、第２偏光板２７、バンドパスフィルタ６、低屈折率層５、蛍光体層４、カラーフィルタ層１１、基板３の順に積層されている。基板３とバンドパスフィルタ６との間には、光取出し構造９が画素ごとに配置されている。すなわち、第１実施形態の表示素子１は、比較例に係る表示素子１００に対して、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間に低屈折率層５が配置されている点で異なっている。
図４に示すように、例えば屈折率１．５８の蛍光体層４内で、等方的に発光したバックライト１０側の光であって、パネル法線Ｎ−Ｎに対して、±３９度よりも小さい入射角α成分は低屈折率層５を透過してバンドパスフィルタ６内に入射するが、バンドパスフィルタ６の反射帯域が、ブルーシフト特性を付与されているために、緑から赤色領域の光はバンドパスフィルタ６で反射されて、再び蛍光体層４に戻る。蛍光体層４の同一層内には、光取出し構造９が配置されているために、蛍光体層４に戻った光は反射により光路が変わり、外部に、すなわち、観察者側に出射させることができる。
一方、パネル法線Ｎ−Ｎに対して、±３９度よりも大きい入射角β成分の光は、低屈折率層５に入射すると、全反射され、光取出し構造９、あるいはカラーフィルタ１１内の散乱体で散乱され、外側、すなわち観察者側へ出射される。
従って、本実施形態の表示素子によれば、蛍光体層４の中で等方的に発光した励起光を効率的に観察者側に取り出すことができる。
また、本実施形態の表示素子１においては、空気層（屈折率１．０）からなる低屈折率層５に入射する光は、パネル法線Ｎ−Ｎに対して、±３９度より小さい入射角α成分のみが、バンドパスフィルタ層６に入射することになるため、バンドパスフィルタ６を光学的クロストークが発現しない層厚、具体的には総膜厚１００μｍ程度の機能性光学フィルムとして形成することで、全波長領域を反射することができるバンドパスフィルタ６を形成することができる。
本実施形態のバンドパスフィルタの反射帯域は、赤色の蛍光体の発光スペクトルと緑色の蛍光体の発光スペクトルを含むように設定する事が好ましい。バンドパスフィルタのブルーシフトを考慮すると、バンドパスフィルタに入射する最大入射角の光に対する反射帯域が、赤色の蛍光体の発光スペクトルを十分に含む事が望ましい。
バンドパスフィルタのブルーシフトは、媒質の屈折率ｎ、入射角θ、入射角０度の時の反射波長λ０とすると、λ（θ）＝λ０×ｃｏｓ（ｓｉｎ−１（ｓｉｎ（α）／ｎ）の関係がある為、前記の条件で、入射角αが最大入射角39 度の時に、バンドパスフィルタの反射帯域の長波長端が赤色の蛍光体の発光スペクトルの長波長端である７５０ｎｍを含む為には、入射角０度の時の反射帯域の長波長端はおよそ１０００ｎｍ付近まで必要となる。
なお、上記のようなバンドパスフィルタの反射帯域の設計は、用いる材料の屈折率や発光体のお発光スペクトルに合せて適宜設計が可能である為、上記の値に限定されない。
（３）表示素子の積層方法
図５及び図６を参照しながら、表示素子１の貼り合せ方法について説明する。
図５（ａ）は、本実施形態の表示素子１の主要部の貼り合せ方法を説明した断面模式図である。図５（ｂ）は、本実施形態の表示素子１の主要部の貼り合せ構成を示す断面図である。
バックライト１０側に第１偏光板２１を備えた第１基板２２と、観察者側に第２偏光板２７を備えた第２基板２６に液晶層２４を挟持した液晶パネル２０を支持体として、その観察者側にバンドパスフィルタ６が形成された下側基板２００と、カラーフィルタ層１１及び蛍光体層４が形成された基板３を支持体とする上側基板３００とを、空気層を介して貼り合せる。尚、空気層としては、大気中の空気のみならず、ドライエアー、窒素及びアルゴン等の不活性ガスであっても良い（図５（ａ）参照）。
上側基板３００には、サブピクセル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを領域として画成する光取出し構造９が形成されている。光取出し構造９は、酸化チタンが分散された樹脂等の白色散乱体からなる構造物で、蛍光体層４で発光した光の一部を拡散反射させ、観察者側への光取出し効率を高める。尚、光取出し構造９は、金属微粒子を分散した反射材としても良く、また、表面に金属膜を蒸着した反射材としても良い。
光取出し構造９は、蛍光体層４のバンドパスフィルタ６側から少なくとも１μｍ以上突出して形成されている。光取出し構造９の突出部は、上側基板３００を、下側基板２００と貼り合せる際に、その間隙を一定に保ち、内部に低屈折率層５（空気層）を保持するスペーサとして機能する。
係る方法により、張り合わされた本実施形態の表示素子の主要部の断面模式図を図５（ｂ）に示す。
光取出し構造９は、カラーフィルタ層１１及び蛍光体層４を形成する前にパターニングされる必要がある。従って、光取出し構造９に接着性を付与することは生産効率の観点から困難な場合があり、表示領域の周辺部に、例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤等の周辺封止材Ｓ１を用いて貼り合せることができる。
周辺封止材Ｓ１は、図６（ａ）に示すようにパネル外周部に連続的に設けることができるが、上側基板３００と下側基板２００とを完全密閉構造として貼り合せた場合には、気圧の変化や温度の変化によって、空気層の体積変化が発生し、封止部が剥離を起こす虞がある。従って、周辺封止材Ｓ１の一部に通気口としての開口部を設けることが好ましい（図６（ｂ）参照）。
また、図６（ｃ）に示すように、周辺封止材Ｓ１を、パネル外周の角部や各辺の一部に適宜選択的に設けても良い。
本実施形態においては、光取出し構造９が、各画素ごとに配置され蛍光体層４とバンドパスフィルタ６とのスペーサ機能を有しているために、低屈折率層５の間隙を均一に保持することができる。
（４）変形例
図７に、本実施形態に係る表示素子の変形例を示す。本変形例の表示素子１Ａは、光取出し構造９の突出部が接着層９ｃを有して形成されている。係る光取出し構造９を備えた上側基板３００を、下側基板２００と光取出し構造９とを介して、直接貼り合せることにより低屈折率層５の間隙を均一に保持することができる。
また、接着強度をより向上させる目的で、周辺封止材Ｓ１を更に用いて貼り合せることもできる。尚、係る周辺封止材Ｓ１は、パネル外周部に連続的に設けても、パネル外周の角部や各辺の一部に適宜選択的に設けても良い（図６参照）。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態の表示素子１Ｂについて図８を用いて説明する。
本実施形態の表示素子１Ｂの基本構成は第１実施形態の表示素子１と同様であり、上側基板３００及び下側基板２００のガラス面とが、周辺封止材Ｓ２で直接接着されている点で第１実施形態と異なっている。
図８（ａ）は、本実施形態の表示素子１Ｂの主要部の貼り合せ方法を説明した断面模式図である。図８（ｂ）は、本実施形態の表示素子１Ｂの主要部の貼り合せ構成を示す断面図である。図８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、詳細な説明は省略する。
（１）表示素子の構成
第２実施形態の表示素子１Ｂは、バックライト１０（図１参照）側から、第１偏光板２１、第１基板２２、液晶層２４、第２基板２６、第２偏光板２７、バンドパスフィルタ６、低屈折率層５、蛍光体層４、カラーフィルタ層１１、基板３の順に積層されている。
基板３には、光取出し構造９、カラーフィルタ層１１、蛍光体層４が形成されている。第１基板２１と第２基板２６とは、液晶層２４を挟持して張り合わされている。
第２基板２６の観察者側の一面には粘着層（接着層）を介して偏光板２７とバンドパスフィルタ６とが配置され、光取出し構造９、カラーフィルタ層１１、蛍光体層４が形成されている基板３が、低屈折率層５として空気層を介して張り合わされている（図８（ｂ）参照）。
本実施形態の表示素子１Ｂは、バックライト１０側に第１偏光板２１を備えた第１基板２２と、観察者側に第２偏光板２７を備えた第２基板２６に液晶層２４を挟持した液晶パネル２０を支持体として、その観察者側にバンドパスフィルタ６が形成された下側基板２００と、カラーフィルタ層１１及び蛍光体層４が形成された基板３を支持体とする上側基板３００とを、上側基板３００及び下側基板２００のガラス面を周辺封止材Ｓ２で直接接着されて構成されている。蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間には、光取出し構造９をスペーサとして均一な間隙が保持され、低屈折率層５が形成されている（図８（ａ）参照）。
尚、カラーフィルタ層１１、蛍光体層４、偏光板２７、バンドパスフィルタ６等の周縁部が、周辺封止材Ｓ２と接触又は干渉することを回避する目的で、周辺封止材Ｓ２とカラーフィルタ層１１、蛍光体層４、偏光板２７、バンドパスフィルタ６等との境界部には、一定の間隙Ｋを設けることが好ましい（図８（ｂ）参照）。
（２）表示素子の作用・効果
しかるに、上側基板３００を構成するカラーフィルタ層１１や蛍光体層４、及び下側基板２００を構成する偏光板２７やバンドパスフィルタ６は、いずれも有機膜からなり、特に、偏光板２７やバンドパスフィルタ６は、粘着層や接着層、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基材やＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜等の樹脂層を積層して構成されているために、ガラス基板と線膨張係数が異なる。周辺封止材がこれら有機膜上で接着された場合には、有機膜の収縮によって、基板に反りや位置ずれが発生する虞がある。
本実施形態に係る表示素子１Ｂは、これら有機膜の外側で、基板のガラス面を周辺封止材Ｓ２で直接接着する構成であるために、有機膜の収縮による、基板の反りや位置ずれを防止することができる。
また、本実施形態の表示素子１Ｂによれば、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間に低屈折率層５が配置されているために、蛍光体層４内で、等方的に発光したバックライト１０側の光は、低屈折率層５に入射すると、全反射され、光取出し構造９、あるいはカラーフィルタ１１内の散乱体で散乱され、外側、すなわち観察者側へ出射される。
従って、本実施形態の表示素子によれば、蛍光体層４の中で等方的に発光した励起光を効率的に観察者側に取り出すことができる。
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態の表示素子１Ｃについて図９を用いて説明する。
本実施形態の表示素子１Ｃの基本構成は第１実施形態の表示素子１と同様であり、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間に空気層ではなく、低屈折率樹脂層１２が配置されている点が第１実施形態と異なっている。
図９は、本実施形態の表示素子１Ｃの主要部を示す断面模式図である。図９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、詳細な説明は省略する。
本実施形態の表示素子１Ｃは、図９に示すように、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間に低屈折率樹脂層１２が配置されている。低屈折率樹脂層１２としては、屈折率が蛍光体層４やバンドパスフィルタ６と比較して小さい材料であるナノポーラスシリカ、メソポーラスシリカ等の多孔質膜や、フッ素系樹脂等を用いることができる。例えば、メソポーラスシリカ（住友大阪セメント社）及びメソプラス（日本化成社）は、屈折率が１．１８ないし１．２７程度であり、蛍光体層４やバンドパスフィルタ６の屈折率よりも小さく、低屈折率樹脂層１２として好適である。フッ素系樹脂としては、例えば、サイトップ（旭硝子社）が、屈折率１．３４であり、同様に低屈折率樹脂層１２として好適である。
また、反応性アルコキシシランを出発原料物質として、ゾル・ゲル反応によって、多孔質シリコン膜を形成することもできる。
（２）表示素子の作用・効果
本実施形態の表示素子１Ｃによれば、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間に、屈折率が蛍光体層４やバンドパスフィルタ６と比較して小さい媒質から形成された低屈折率樹脂層１２が配置されているために、蛍光体層４内で、等方的に発光したバックライト１０側の光は、低屈折率樹脂層１２に入射すると、全反射され、光取出し構造９、あるいはカラーフィルタ１１内の散乱体で散乱され、外側、すなわち観察者側へ出射される。
従って、本実施形態の表示素子によれば、蛍光体層４の中で等方的に発光した励起光を効率的に観察者側に取り出すことができる。
［第３実施形態の変形例］
図１５は、第３実施形態の表示素子の変形例を示す断面図である。
この実施形態の表示素子１０Ｆによれば、バンドパスフィルタ３６が、低屈折率層３６Ａと誘電体多層膜３６Ｂの２層から構成されている。そして、こうした２層からなるバンドパスフィルタ３６と蛍光体層４との間には接着層３７が形成され、互いに接合されている。
この実施形態では、バンドパスフィルタ３６は、有機物である多層延伸フィルムによって形成されている。フィルムの多層化と延伸工程において、誘電体多層膜３６Ｂに用いられる高屈折率樹脂（ＰＥＮ）、低屈折率樹脂（ＰＥＴ）に加えて、片側の最表面に低屈折率層３６Ａの構成材料を仕込んでフィルム形成すればよい。
また、こうしたフィルムの強度を確保する為に、最表面はＰＥＮフィルム層として、中間層に低屈折率層を設けることも好ましい。低屈折率層３６Ａの材料としては、例えば、フッ素系ポリマー樹脂や低屈折率の微粒子を分散させたポリマー等を用いる事が出来る。
低屈折率層３６Ａの厚みは、光学干渉に関与しないように十分に厚く形成する必要がある。例えば可視光線の波長域３８０〜７８０ｎｍよりも十分に厚い事が必要である。好ましくは１ミクロン以上である。こうした構成によれば、蛍光体層４の接着層を低屈折率化する必要はなく、通常の接着層を用いて貼合せても、バンドパスフィルタの一部（最表面や中間層）に設置された低屈折率層３６Ａが、蛍光の斜め成分を全反射し、光取出し効率の向上に寄与する。従って、図９に示した第３実施形態の表示素子１Ｃと同様の効果が期待できる。
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態の表示素子１Ｄについて図１０を用いて説明する。
本実施形態の表示素子１Ｄの基本構成は第１実施形態の表示素子１と同様であり、基板を第１基板２２及び第２基板２６のみの構成とし、バンドパスフィルタ６と偏光板２７とが液晶パネル内に配置されている点が第１実施形態と異なっている。
図１０は、本実施形態の表示素子１Ｄの主要部を示す断面模式図である。図１０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、詳細な説明は省略する。
（１）表示素子の構成
本実施形態の表示素子１Ｄは、図１０に示すように、バックライト１０（図１参照）側から、第１偏光板２１、第１基板２２、液晶層２４、第２偏光板２７、バンドパスフィルタ６、低屈折率層５、蛍光体層４、カラーフィルタ層１１、第２基板２６の順に積層されている。
第２基板２６には、光取出し構造９、カラーフィルタ層１１、蛍光体層４が積層されている。第１基板２１には、周辺封止材Ｓ１と低屈折率層５を介してバンドパスフィルタ６と第２偏光板２７が積層されている。尚、第２偏光板の液晶層２４側には、液晶駆動用の透明電極や配光膜等が配置されている（不図示）。また、図１０に示す表示素子１Ｄは、突出部にバンドパスフィルタ６との接着層９ｃを備えた光取出し構造９の例を示すが、光取出し構造９は、これに限定されない。
第１基板２２と、光取出し構造９、カラーフィルタ層１１、蛍光体層４が積層された第２基板２６と、を液晶層２４を介して貼り合せ、液晶用封止材ＳＣで封止することで、液晶表示素子を形成することができる。
（２）表示素子の作用・効果
本実施形態の表示素子１Ｄによれば、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間に低屈折率層５が配置されているために、蛍光体層４内で、等方的に発光したバックライト１０側の光は、低屈折率層５に入射すると、全反射され、光取出し構造９、あるいはカラーフィルタ１１内の散乱体で散乱され、外側、すなわち観察者側へ出射される。
従って、本実施形態の表示素子によれば、蛍光体層４の中で等方的に発光した励起光を効率的に観察者側に取り出すことができる。
また、本実施形態の表示素子１Ｄは、基板として、第１基板２２及び第２基板２６の２枚のみを使用し、バンドパスフィルタ６及び第２偏光板２７を液晶セル内に配置した、いわゆるインセル構造であるために、装置全体の厚みの増加を抑制することが可能となる。あるいは重量の増加を抑制することが可能となる。
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態の表示素子１Ｅについて図１１を用いて説明する。
本実施形態の表示素子１Ｅの基本構成は第１実施形態の表示素子１と同様であり、基板を第１基板２２及び第２基板２６のみの構成とし、バンドパスフィルタ６と偏光板２７とが液晶パネル内に配置され、周辺封止材が第１基板２２及び第２基板２６のガラス面と接着されている点が第１実施形態と異なっている。
図１１は、本実施形態の表示素子１Ｅの主要部を示す断面図である。図１１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、詳細な説明は省略する。
（１）表示素子の構成
本実施形態の表示素子１Ｅは、図１１に示すように、バックライト１０（図１参照）側から、第１偏光板２１、第１基板２２、液晶層２４、第２偏光板２７、バンドパスフィルタ６、低屈折率層５、蛍光体層４、カラーフィルタ層１１、第２基板２６の順に積層されている。
第２基板２６には、光取出し構造９、カラーフィルタ層１１、蛍光体層４が積層されている。第１基板２１には、周辺封止材Ｓ１と低屈折率層５を介してバンドパスフィルタ６と第２偏光板２７が積層されている。尚、第２偏光板の液晶層側には、液晶駆動用の透明電極や配光膜等が配置されている（不図示）。また、図１１に示す表示素子１Ｅは、突出部にバンドパスフィルタ６との接着層９ｃを備えた光取出し構造９の例を示すが、光取出し構造９は、これに限定されない。
本実施形態の表示素子１Ｅは、光取出し構造９、カラーフィルタ層１１、蛍光体層４が積層された第２基板２６及び周辺封止材と低屈折率層５を介してバンドパスフィルタ６と第２偏光板２７が積層され第１基板２２のガラス面を周辺封止材Ｓ２で直接接着されている。
尚、液晶層２４の封止部や、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間は、それぞれ専用の封止材を用いて封止することができる。
また、本実施形態の表示素子１Ｅは、第１基板２２と第２基板２６との空間に、カラーフィルタ層１１、蛍光体層４、低屈折率層５、バンドパスフィルタ６及び第２偏光板２７が積層され、液晶層２４の層厚に対して第１基板２２と第２基板２６との間隙が大きいために、液晶層専用の封止材を用いることで、液晶材料の流出を防止することができる。
カラーフィルタ層１１、蛍光体層４、偏光板２７、バンドパスフィルタ６等の周縁部は、周辺封止材Ｓ２と接触又は干渉することを回避する目的で、周辺封止材Ｓ２とカラーフィルタ層１１、蛍光体層４、偏光板２７、バンドパスフィルタ６等との境界部に、一定の間隙Ｋを設けることができる。
（２）表示素子の作用・効果
しかるに、第２基板２６に積層されたカラーフィルタ層１１や蛍光体層４、及び第１基板２２に積層された偏光板２７やバンドパスフィルタ６は、いずれも有機膜からなり、特に、偏光板２７やバンドパスフィルタ６は、粘着層や接着層、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基材やＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜等の樹脂層を積層して構成されているために、ガラス基板と線膨張係数が異なる。周辺封止材Ｓ２がこれら有機膜上で接着された場合には、有機膜の収縮によって、基板に反りや位置ずれが発生する虞がある。
本実施形態に係る表示素子１Ｅは、これら有機膜の外側で、第１基板２２及び第２基板２６のガラス面を周辺封止材Ｓ２で直接接着する構成であるために、有機膜の収縮による、基板の反りや位置ずれを防止することができる。
本実施形態の表示素子１Ｅによれば、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間に低屈折率層５が配置されているために、蛍光体層４内で、等方的に発光したバックライト１０側の光は、低屈折率層５に入射すると、全反射され、光取出し構造９、あるいはカラーフィルタ１１内の散乱体で散乱され、外側、すなわち観察者側へ出射される。
従って、本実施形態の表示素子によれば、蛍光体層４の中で等方的に発光した励起光を効率的に観察者側に取り出すことができる。
尚、上記の各実施形態においては、光取出し構造９が、蛍光体層４のバンドパスフィルタ６側から少なくとも１μｍ以上突出して形成され、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６との間隙を一定に保ち、内部に低屈折率層５（空気層）を保持するスペーサとして機能する例を説明したが、光取出し構造９の一端が、蛍光体層４のバンドパスフィルタ６側の一面と同一面で形成され、低屈折率層５の間隙は、他のスペーサを配置して一定に保たれても良い。具体的には、親・撥水処理を施した光取出し構造の中に、蛍光体を滴下し、濡れ性の違いを利用して、パターニングすることができる。
係る方法で貼り合せることで、蛍光体層４とバンドパスフィルタ６とを、より高精度で平行に貼り合せることができる。
また、上記の各実施形態においては、光変調部２としてバックライト１０及び液晶パネル２０を含む構成を例示して説明したが、これに限らない。例えば、図１２に示すように光変調部として青色発光ＥＬ素子２Ａを用いることもできる。
本実施形態で用いられる青色発光ＥＬ素子２Ａは、公知の有機ＥＬを用いる事が可能である。青色発光ＥＬ素子２Ａは、例えば、基板４０の一面に陽極４１、正孔注入層４３、正孔輸送層４４、発光層４５、正孔防止層４６、電子輸送層４７、電子注入層４８、陰極４９が順次積層された構成の発光素子である。陽極４１の端面を覆うようにエッジカバー４２が形成されている。青色発光ＥＬ素子２Ａとしては、陽極４１と陰極４９との間に少なくとも有機発光材料からなる発光層（有機発光層）４５を含む有機ＥＬ層を含んでいればよく、具体的な構成は前記のものに限ることはない。
青色発光ＥＬ素子２Ａは、図１に示したサブピクセル８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの各々に対応してマトリクス状に設けられ、個別にオン／オフが制御されるようになっている。青色発光ＥＬ素子２Ａの駆動方法は、アクティブマトリクス駆動でもよいし、パッシブマトリクス駆動でもよい。
青色発光ＥＬ素子２Ａは、外部駆動回路に電気的に接続される。この場合、青色発光ＥＬ素子２Ａは直接外部駆動回路に接続され、駆動されてもよいし、ＴＦＴ等のスイッチング回路を画素内に配置し、ＴＦＴ等が接続される配線に外部駆動回路（走査線電極回路（ソースドライバ）、データ信号電極回路（ゲートドライバ）、電源回路）が電気的に接続されてもよい。
なお、本実施形態では、青色発光ＥＬ素子として青色発光有機ＥＬ素子を挙げて説明したが、これに限らず、青色発光無機ＥＬ素子であってもよい。
また、本実施形態では、光変調部として、青色発光ＥＬ素子を例示したが、これに限らず、紫外発光ＥＬ素子（紫外発光有機ＥＬ素子、紫外発光無機ＥＬ素子）を用いることもできる。
また、上記実施形態では、光変調部として、光源及び液晶素子を含む構成、青色発光ＥＬ素子を例示したが、これに代えて、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ディスプレイを用いることもできる。また、デジタル・ミラー・デバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：ＤＭＤ）等の光スイッチデバイスを用いることもできる。
以上のような表示素子を備えた照明装置の一実施形態を以下に示す。
図１６は、照明装置の一実施形態を示す断面図である。この照明装置５００は、図１に示した表示素子１を備えている。即ち、蛍光体層４と、バンドパスフィルタ６と、この蛍光体層４およびバンドパスフィルタ６の間に配された低屈折率層５とを備えている。また、光源となるバックライト１０（光源）を備えている。
バックライト１０（光源）は、図１６（ａ）に示すように、一端に設けた発光体１０ａの光を導光体１０ｂで面状に広げる構成であっても、図１６（ｂ）に示すように、面発光体であるバックライト１０（光源）を用いてもよい。これらバックライト１０（光源）は、例えば、青色光源であればよい。バックライト１０（光源）は、青色発光有機ＥＬ発光体を用いる事も可能である。例えば、アクティブマトリクス有機ＥＬ発光体を用いると、エリア調光の面光源を得る事が可能である。また、液晶素子を用いても、エリア調光の面光源を得る事が可能である。そして、蛍光体４とバンドパスフィルタ６の間に低屈折率層５を用いることによって、光取出し効率を向上させることができる。蛍光体４は、青色光源を白色に変換するような蛍光体（ＹＡＧ等）を用いても良く、また、赤色や緑色等の所望の色を発色させることも可能である。
本発明は、表示素子の分野に利用することができる。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ・・・表示素子、２・・・光変調部、２Ａ・・・青色発光ＥＬ素子、３，２２，２６，４０・・・基板、４・・・蛍光体層、５・・・低屈折率層、６・・・バンドパスフィルタ、９・・・光取出し構造、１０・・・バックライト（光源）、１１・・・カラーフィルタ層、１２・・・低屈折率樹脂層、２０・・・液晶パネル（光変調素子）、２１・・・第1偏光板、２４・・・液晶層、２７・・・第２偏光板、Ｓ１，Ｓ２・・・周辺封止材、ＳＣ・・・液晶封止材

Claims (19)

  1. 光源と
    前記光源からの光を励起光として吸収し、前記光源の波長域と異なる波長域の光を生じる蛍光体層と、
    前記蛍光体層から発光した光を反射する機能性光学フィルムと、
    前記蛍光体層から発光した光を非光源側へ出射させる機能を有する光取出し構造と、
    を備えた表示素子において
    前記機能性光学フィルムが、誘電体多層膜からなるバンドパスフィルタであり、前記蛍光体層と前記バンドパスフィルタとの間に低屈折率層を設けた
    ことを特徴とする表示素子。
  2. 前記光源は、発光スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に少なくとも一つの極大値を有し
    前記機能性光学フィルムが、誘電体多層膜からなり、透過スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に最大透過率を示す領域を有し、波長４９０ｎｍよりも長波長領域に反射帯域を有するバンドパスフィルタである
    ことを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
  3. 前記低屈折率層が、空気層である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
  4. 前記低屈折率層が、樹脂層である
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
  5. 光源と
    前記光源からの光量を調光する調光素子と、前記調光素子を透過した光を励起光として吸収し、前記光源の波長域と異なる波長域の光を生じる蛍光体層と、
    前記蛍光体層から発光した光を反射する機能性光学フィルムと、
    前記蛍光体層から発光した光を非光源側へ出射させる機能を有する光取出し構造と、
    を備え、
    前記光源は、発光スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に少なくとも一つの極大値を有し、前記調光素子は、一対の偏光板に挟持された液晶素子であり、
    前記機能性光学フィルムが、誘電体多層膜からなり、透過スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に最大透過率を示す領域を有し、波長４９０ｎｍよりも長波長領域に反射帯域を有するバンドパスフィルタである
    ことを特徴とする表示素子。
  6. 前記光取出し構造が、前記蛍光体層の一面側に突出して前記バンドパスフィルタの一面と当接し、前記蛍光体層と前記バンドパスフィルタとの間に配置された前記低屈折率層が、周縁において封止されている
    ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の表示素子。
  7. 前記光取出し構造が、前記蛍光体層の一面側に突出して前記バンドパスフィルタの一面と当接し、前記蛍光体層と前記バンドパスフィルタとの間に配置された前記低屈折率層が、周縁において開口部を備えた
    ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の表示素子。
  8. 前記光取出し構造が、前記蛍光体層の一面側に突出した接着層を有して前記バンドパスフィルタの一面と当接し、前記蛍光体層と前記バンドパスフィルタとの間に配置された前記低屈折率層が、周縁において封止されている
    ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の表示素子。
  9. 前記蛍光体層が形成された第１の基板の一面と、前記調光素子を支持する第２の基板の一面とが、前記低屈折率層と前記バンドパスフィルタとを挟持して、封止材で接着されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
  10. 前記蛍光体層が形成された第１の基板の一面と、前記調光素子を支持する第２の基板の一面とは、前記低屈折率層と前記バンドパスフィルタとを挟持して、封止材で接着され、前記蛍光体層の周縁と前記バンドパスフィルタの周縁とが、前記封止材と間隙を有している
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
  11. 一対の基板に挟持されて配置された前記調光素子の、非光源側の基板の光源側の一面と前記調光素子の非光源側の偏光板との間に、
    前記蛍光体層と、前記低屈折率層と、前記バンドパスフィルタと、が挟持されて配置されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
  12. 一対の基板に挟持されて配置された前記調光素子の、非光源側の基板の光源側の一面と前記調光素子の非光源側の偏光板との間に、
    前記蛍光体層と、前記低屈折率層と、前記バンドパスフィルタと、が挟持されて配置され、前記蛍光体層が形成された非光源側の基板の一面と、前記調光素子を支持する光源側の基板の一面とが、封止材で接着されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
  13. 一対の基板に挟持されて配置された前記調光素子の、非光源側の基板の光源側の一面と、前記調光素子の非光源側の偏光板との間に、
    前記蛍光体層と、前記低屈折率層と、前記バンドパスフィルタと、が挟持されて配置され、前記蛍光体層が形成された非光源側の基板の一面と、前記調光素子を支持する光源側の基板の一面とは、封止材で接着され、前記蛍光体層の周縁と前記バンドパスフィルタの周縁とが、前記封止材と間隙を有している
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
  14. 前記機能性光学フィルムは誘電体多層膜からなり、透過スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に最大透過率を示す領域を有し、波長４９０ｎｍよりも長波長領域に反射帯域を有し、入射角０度の光に対して４９０ｎｍから１０００ｎｍの間の光を反射するバンドパスフィルタである事を特徴とする請求項５に記載の表示素子。
  15. 光源と
    前記光源からの光量を調光する調光素子と、前記調光素子を透過した光を励起光として吸収し、前記光源の波長域と異なる波長域の光を生じる蛍光体層と、
    前記蛍光体層から発光した光を反射する機能性光学フィルムと、
    前記蛍光体層から発光した光を非光源側へ出射させる機能を有する光取出し構造と、
    を備え、
    前記機能性光学フィルムは、誘電体多層膜からなり、透過スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に最大透過率を示す領域を有し、波長４９０ｎｍよりも長波長領域に反射帯域を有するバンドパスフィルタであり、
    前記調光素子がＭＥＭＳで構成されている
    ことを特徴とする表示素子。
  16. 光源と
    前記光源からの光量を調光する調光素子と、前記調光素子を透過した光を励起光として吸収し、前記光源の波長域と異なる波長域の光を生じる蛍光体層と、
    前記蛍光体層から発光した光を反射する機能性光学フィルムと、
    前記蛍光体層から発光した光を非光源側へ出射させる機能を有する光取出し構造と、
    を備え、
    前記機能性光学フィルムは、誘電体多層膜からなり、透過スペクトル内において、波長４００ないし４９０ｎｍの範囲に最大透過率を示す領域を有し、波長４９０ｎｍよりも長波長領域に反射帯域を有するバンドパスフィルタであり、
    前記光源及び前記調光素子が青色発光ＥＬ素子である
    ことを特徴とする表示素子。
  17. 前記バンドパスフィルタは、有機膜を用いた誘電体多層膜である事を特徴とする請求項１ないし１６いずれか１項記載の表示素子。
  18. 前記バンドパスフィルタは、前記低屈折率層と前記誘電体多層膜とを一体化させたものを含み、
    前記低屈折率層の屈折率は、前記誘電体多層膜を構成する高屈折率層と低屈折率層のいずれよりも低い屈折率を有し、かつ前記低屈折率層の膜厚が可視光域の波長よりも大きくなるように形成される事を特徴とする請求項１ないし１６いずれか１項記載の表示素子。
  19. 請求項１ないし１８いずれか１項に記載された表示素子を備えたことを特徴とする照明装置。
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