WO2013015139A1

WO2013015139A1 - 表示装置

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Publication number: WO2013015139A1
Application number: PCT/JP2012/067938
Authority: WO
Inventors: 柴田　諭; 夕香内海; 智子南郷; 充浩向殿; 近藤　克己
Original assignee: シャープ株式会社
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2013-01-31
Also published as: JP2014186044A

Abstract

　表示装置は、光源と、光源から射出される光の偏光状態を制御する液晶素子と、液晶素子を透過した光を吸収し、光の波長域と異なる波長域の蛍光を発する蛍光体と、液晶素子の光入射側と光射出側とに設けられた一対の偏光板と、を備える。光源は、発光スペクトル内において、４４０ｎｍ～４７０ｎｍの波長域内に少なくとも一つの極大値を有する。一対の偏光板は、光源と液晶素子との間に設けられた第１偏光板と、液晶素子と蛍光体との間に設けられた第２偏光板と、で構成される。一対の偏光板は、光源からの光の４１０ｎｍ～５００ｎｍの波長域内において、一対の偏光板を介して蛍光体に入射する光のエネルギーオン・オフ比が６０００以上の値である。

Description

表示装置

　本発明は、表示装置に関する。
　本願は、２０１１年７月２２日に、日本に出願された特願２０１１－１６１０４９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　液晶表示装置の一つの形態として、バックライトに例えば青色発光ダイオードを用い、カラーフィルターに代えて、青色光により励起されて種々の色光を発光する蛍光体を備えたものが従来から知られている。この種の蛍光体励起色変換方式の液晶表示装置は、バックライトから射出された光を蛍光体で波長変換し、得られた蛍光により所望のカラー表示を行う。この液晶表示装置は、カラーフィルター方式の液晶表示装置と異なり、カラーフィルターによる光の吸収損失がないため、光の利用効率が高い、という特長を有している。

　蛍光体励起色変換方式の液晶表示装置は、所望の色の蛍光体を選択的に励起するために、液晶パネルと、液晶パネルを挟持する一対の偏光板と、を蛍光体の光入射側に備えている。この種の液晶表示装置は、例えば下記の特許文献１に開示されている。特許文献１の液晶表示装置には、フロントパネル側の光反射膜と透明第１電極との間に第１偏光フィルムが設けられ、リアパネル側の第２基板と面状光源装置との間に第２偏光フィルムが設けられている。

特開２００９－１３４２７５号公報

　ところで、液晶表示装置の光源として青色波長領域の光源を用いる場合、該当する波長領域で透過率が最大となるように、液晶層の位相差値を最適化する必要がある。一方、一般的な偏光板材料としてヨウ素を用いた偏光板は、４９０ｎｍ以下の短波長領域において平行透過率が低下し、直交透過率が上昇する傾向にある。そのため、従来のヨウ素偏光板では、青色領域等の短波長領域で二色比（コントラスト）が急激に低下していた。その結果、従来の偏光板を蛍光体励起色変換方式の液晶表示装置に適用した場合、高いコントラストを持つ表示を得るのが難しい。

　本発明の態様は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高いコントラストの表示が可能な表示装置を実現することを目的とする。

　本発明の一態様における表示装置は、光源と、前記光源から射出される光の偏光状態を制御する液晶素子と、前記液晶素子を透過した光を吸収し、前記光の波長域と異なる波長域の蛍光を発する蛍光体と、前記液晶素子の光入射側と光射出側とに設けられた一対の偏光板と、を備え、前記光源が、発光スペクトル内において、４４０ｎｍ～４７０ｎｍの波長域内に少なくとも一つの極大値を有し、前記一対の偏光板が、前記光源と前記液晶素子との間に設けられた第１偏光板と、前記液晶素子と前記蛍光体との間に設けられた第２偏光板と、で構成され、前記一対の偏光板は、前記光源からの光の４１０ｎｍ～５００ｎｍの波長域内において、前記一対の偏光板を介して前記蛍光体に入射する光のエネルギーオン・オフ比が６０００以上の値である。

　本発明の一態様における表示装置は、前記光源からの光の４１０ｎｍ～５００ｎｍの波長域内において、前記一対の偏光板のパラレルニコル配置時のエネルギー透過率が３０％以上であってもよい。

　本発明の一態様における表示装置は、前記一対の偏光板のクロスニコル配置時において、波長４６０ｎｍの光に対する透過率をＴ_４６０とし、波長６００ｎｍの光に対する透過率をＴ_６００としたとき、
Ｔ_４６０≦Ｔ_６００　……（１）
　上記の（１）式を満たしてもよい。

　本発明の一態様における表示装置は、前記第１偏光板と前記第２偏光板とは、前記光源からの光の４３０ｎｍ～４９０ｎｍの波長域のうち、少なくとも一部の波長域における消光比が互いに異なっていてもよい。

　本発明の他の態様における表示装置は、光源と、前記光源から射出される光の偏光状態を制御する液晶素子と、前記液晶素子を透過した光を吸収し、前記光の波長域と異なる波長域の蛍光を発する蛍光体と、前記液晶素子の光入射側と光射出側とに設けられた一対の偏光板と、を備え、前記光源が、発光スペクトル内において、４４０ｎｍ～４７０ｎｍの波長域内に少なくとも一つの極大値を有し、前記一対の偏光板が、前記光源と前記液晶素子との間に設けられた第１偏光板と、前記液晶素子と前記蛍光体との間に設けられた第２偏光板と、で構成され、前記一対の偏光板は、前記光源からの光の４１０ｎｍ～５５０ｎｍの波長域内において、前記一対の偏光板を介して前記蛍光体に入射する光のエネルギーオン・オフ比が６０００以上の値である。

　本発明の他の態様における表示装置は、前記光源の前記射出される光の強度が１％以上の領域が４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲に入っていてもよい。

　本発明の態様によれば、高いコントラストの表示が可能な表示装置を実現することができる。

本発明の第１実施形態の表示装置を示す図である。一対の偏光板のエネルギーオン・オフ比の定義を説明するための図である。一対の偏光板のエネルギーオン・オフ比の定義を説明するための図である。一対の偏光板のエネルギーオン・オフ比の定義を説明するための図である。偏光板コントラストとパネルコントラストとの関係を示す図である。本発明の表示装置と従来の液晶表示装置において、視野角と輝度との関係を示すグラフである。スーパーホワイトモードにおける信号レベルと輝度レベルとの関係を示すグラフである。従来のヨウ素偏光板を用いたときのエネルギーオン・オフ比を示す図である。ヨウ素シフト偏光板を用いたときのエネルギーオン・オフ比を示す図である。染料系偏光板を用いたときのエネルギーオン・オフ比を示す図である。光透過状態（パラレルニコル配置）時の一対の偏光板の透過率の波長依存性を示す図である。光遮断状態（クロスニコル配置）時の一対の偏光板の透過率の波長依存性を示す図である。イエローバンドを含む光を射出する青色ＬＥＤの発光強度と発光波長の関係を示す図である。イエローバンドを含まない青色ＬＥＤの発光強度と発光波長の関係を示す図である。本発明の第３実施形態の表示装置を示す図である。本発明の第４実施形態の表示装置を示す図である。本発明の第５実施形態の表示装置を示す図である。本発明の第６実施形態の表示装置を示す図である。

［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７Ｂを用いて説明する。
　本実施形態の表示装置は、蛍光体の発光色によってカラー表示を行う液晶パネルを備えた表示装置である。
　図１は、本実施形態の表示装置の概略構成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。

　本実施形態の表示装置１は、図１に示すように、バックライト２（光源）と、第１偏光板３と、液晶パネル４（液晶素子）と、第２偏光板５と、蛍光体基板６と、を備えている。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で波長変換し、発せられた赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の蛍光によって所望のカラー表示を行う。以下、この表示方式を利用した本実施形態の表示装置のことを「蛍光体励起色変換方式の表示装置」と称することもある。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、発光スペクトル内において、４４０ｎｍ～４７０ｎｍの波長領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の波長領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、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４５５ｎｍ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、液晶パネル４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と第２基板９とは、光透過性を有するガラス基板等で構成されている。本実施形態の液晶パネル４は、マトリクス状に配置された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素毎に、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の一面には、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が形成されている。１つの画素電極１１は１つの画素に対応して形成されており、各画素電極１１には、ＴＦＴ（図示略）が設けられている。さらに、第１基板８の一面には、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、複数の画素電極１１を覆うように配向膜（図示略）が形成されている。

　第２基板９の一面に、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の一面に、対向電極１２を覆うように配向膜（図示略）が形成されている。

　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の基板表面に対して略垂直に配向した、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としては、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位相差値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（２）を満たすことが好ましく、以下の関係式（３）を満たすことがより好ましい。
ＷＢＬ－２５ｎｍ≦ＷＬＣ≦ＷＢＬ＋２５ｎｍ　…（２）
ＷＢＬ－１０ｎｍ≦ＷＬＣ≦ＷＢＬ＋１０ｎｍ　…（３）

　ここで、液晶層１０が最大透過率を示す位相差値について説明する。
　液晶層１０の複屈折率（Δｎ）とセル厚（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位相差値は、単に液晶層１０の複屈折率（Δｎ）とセル厚（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、位相差値（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、複屈折率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３．２μｍ程度に設定することが一般的である。

　また、ＶＡモードの液晶層は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各画素の電圧－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）が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４５５ｎｍの光に対しては、Δｎが増加し、Δｎ＝０．１１程度になるため、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１０％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３．２μｍに対して１０％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。

　なお、ＶＡモードに代えて、ＩＰＳ（Ｉｎ－Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードにおいても、配向膜近傍の液晶分子は、電界により駆動できない点や、液晶層の屈折率が波長分散を有する点を考慮して、実効的なΔｎ×ｄを適宜設計することができる。また、上記と同様、透過率を優先した設計や応答速度を優先した設計も可能である。さらに、ＴＮモードにおいても、上記と同様、実効的なΔｎ×ｄを適宜設計することが可能である。

　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の一面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ている。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、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⁺、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。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画素である。また、蛍光体層４のうち、青色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の蛍光体層１４が設けられた側と反対側の面（視認側の面）には、外光フィルター１６が設けられている。外光フィルター１６は、例えば誘電体多層膜で構成されている。外光フィルター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。
外光フィルター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。

　以下、本実施形態の第１偏光板３と第２偏光板５について説明する。
　本実施形態では、液晶パネル４を構成する第１基板８および第２基板９の外側に、第１偏光板３と第２偏光板５とが配置されている。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と第２偏光板５とからなる一対の偏光板のうち、少なくとも一方の偏光板は、例えば２色性染料からなる２色性色素を樹脂基材中に含む偏光板である。
　本実施形態の一対の偏光板に用いる２色性色素で２色性染料を用いる場合、下記の２色性染料（Ａ）群のうち、少なくとも１種類を使用することが好ましい。
２色性染料（Ａ）群：
シー．アイ．ダイレクト．オレンジ２６
シー．アイ．ダイレクト．オレンジ３９
シー．アイ．ダイレクト．オレンジ１０７
　また、下記２色性染料（Ｂ）として、２色性染料（Ａ）群のうち少なくとも１種と組み合わせて偏光板に用いてもよい。
２色性染料（Ｂ）：　シー．アイ．ダイレクト．レッド８１
　また、下記２色性染料（Ｃ）として、２色性染料（Ａ）群のうち少なくとも１種と組み合わせて偏光板に用いてもよい。
２色性染料（Ｃ）：　シー．アイ．ダイレクト．レッド７９
　シー．アイ．ダイレクト．レッド８１は、λｍａｘ＝５１０ｎｍであり、シー．アイ．ダイレクト．レッド７９は、λｍａｘ＝５３０ｎｍである。光源の発光波長帯域が長波長領域の光を含む場合、２色性染料（Ｂ）または２色性染料（Ｃ）に含まれる染料を用いることにより、４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲の光が透過することを低減することが出来る。
　また、本実施形態の２色性染料としては、偏光特性を阻害しない範囲でさらに他の２色性染料を使用しても良い。

　これら２色性染料を使用する偏光素子の製造方法は、特に限定されるものではなく、好ましくは、２色性色素が吸着されてなるポリビニルアルコール系フィルムが配向されてなるフィルムで構成される。この構成によれば、最も高いコントラスト値を得ることができる。

　偏光素子を構成するポリビニルアルコール系樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法で製造することができる。ポリビニルアルコール系樹脂の製造方法としては、例えば、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することにより得ることができる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルの他、酢酸ビニル及びこれと共重合可能な他の単量体の共重合体などが挙げられる。酢酸ビニルと共重合する他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類又は不飽和スルホン酸類などが挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、通常８５モル％～１００モル％が好ましく、９５モル％以上がより好ましい。このポリビニルアルコール系樹脂は、さらに変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性したポリビニルホルマールやポリビニルアセタールなども使用できる。また、ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常１，０００～１０，０００が好ましく、１，５００～７，０００がより好ましい。

　係るポリビニルアルコール系樹脂を製膜したものが、原反フィルムとして用いられる。
ポリビニルアルコール系樹脂を製膜する方法は特に限定されるものでなく、公知の方法で製膜することができる。この場合、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは可塑剤としてグリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール又は低分子量ポリエチレングリコールなどを含有することができる。可塑剤量は５重量％～２０重量％が好ましく、８重量％～１５重量％がより好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂からなる原反フィルムの膜厚は特に限定されないが、例えば、５μｍ～１５０μｍが好ましく、１０μｍ～１００μｍがより好ましい。

　前記ポリビニルアルコール系樹脂フィルムには、まず膨潤工程が施される。膨潤工程は、２０℃～５０℃の溶液にポリビニルアルコール系樹脂フィルムを３０秒～１０分間浸漬させることによって行われる。溶媒は水が好ましい。偏光素子を製造する時間を短縮する場合には、色素の染色処理時にも膨潤するので膨潤工程を省略することもできる。

　膨潤工程の後に、染色工程が施される。染色工程は、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを２色性染料を含有した溶液に浸漬させることによって行われる。この工程での溶液温度は、５℃～６０℃が好ましく、２０℃～５０℃がより好ましく、３５℃～５０℃が特に好ましい。溶液に浸漬する時間は適度に調節できるが、３０秒～２０分で調節するのが好ましく、１分～１０分がより好ましい。染色方法は、該溶液に浸漬することが好ましいが、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに該溶液を塗布することによって行うこともできる。

　２色性染料を含有した溶液は、染色助剤として、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、無水硫酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウムなどを含有することができる。それらの含有量は、染料の染色性による時間、温度によって任意の濃度で調整できるが、それぞれの含有量としては、０重量％～５重量％が好ましく、０．１重量％～２重量％がより好ましい。

　染色工程後、次の工程に入る前に洗浄工程（以降、洗浄工程１という）を行うことができる。洗浄工程１は、染色工程でポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に付着した染料溶媒を洗浄する工程である。洗浄工程１を行うことによって、次に処理する液中に染料が移行するのを抑制することができる。洗浄工程１では、一般的には水が用いられる。洗浄方法は、該溶液（洗浄液）に浸漬することが好ましいが、該溶液をポリビニルアルコール系樹脂フィルムに塗布することによって洗浄することもできる。洗浄の時間は、特に限定されないが、好ましくは１秒～３００秒、より好ましくは１秒～６０秒である。洗浄工程１での溶液の温度は、親水性高分子が溶解しない温度であることが必要となる。一般的には５℃～４０℃で洗浄処理される。

　染色工程又は洗浄工程１の後、架橋剤及び／又は耐水化剤を含有させる工程を行うことができる。架橋剤としては、例えば、ホウ酸、ホウ砂又はホウ酸アンモニウムなどのホウ素化合物、グリオキザール又はグルタルアルデヒドなどの多価アルデヒド、ビウレット型、イソシアヌレート型又はブロック型などの多価イソシアネート系化合物、チタニウムオキシサルフェイトなどのチタニウム系化合物などを用いることができるが、他にもエチレングリコールグリシジルエーテル、ポリアミドエピクロルヒドリンなどを用いることができる。耐水化剤としては、過酸化コハク酸、過硫酸アンモニウム、過塩素酸カルシウム、ベンゾインエチルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、塩化アンモニウム又は塩化マグネシウムなどが挙げられるが、好ましくはホウ酸が用いられる。

　以上に示された少なくとも１種以上の架橋剤及び／又は耐水化剤を用いて架橋剤及び／又は耐水化剤を含有させる工程を行う。その際の溶媒としては、水が好ましいがこれに限定されるものではない。架橋剤及び／又は耐水化剤を含有させる工程での溶媒中の架橋剤及び／又は耐水化剤の含有濃度は、ホウ酸を例にして示すと溶媒に対して濃度０．１重量％～６．０重量％が好ましく、１．０重量％～４．０重量％がより好ましい。この工程での溶液温度は、５℃～７０℃が好ましく、５℃～５０℃がより好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに架橋剤及び／又は耐水化剤を含有させる方法は、溶液に浸漬することが好ましいが、溶液をポリビニルアルコール系樹脂フィルムに塗布又は塗工してもよい。この工程での処理時間は３０秒～６分が好ましく、１分～５分がより好ましい。ただし、架橋剤及び／又は耐水化剤を含有させること（架橋処理又は耐水化処理）が必需でなく、時間を短縮したい場合においては、この処理工程を省略してもよい。

　染色工程、洗浄工程１、または架橋剤及び／又は耐水化剤を含有させる工程を行った後に、延伸工程を行う。延伸工程とは、ポリビニルアルコール系フィルムを１軸に延伸する工程である。延伸方法は湿式延伸法又は乾式延伸法のどちらでもよい。

　乾式延伸法の場合には、延伸加熱媒体が空気媒体の場合には、空気媒体の温度は常温～１８０℃で延伸するのが好ましい。また、湿度は２０％ＲＨ～９５％ＲＨの雰囲気中で処理するのが好ましい。加熱方法としては、例えば、ロール間ゾーン延伸法、ロール加熱延伸法、圧延伸法、赤外線加熱延伸法などが挙げられるが、その延伸方法は限定されるものではない。延伸工程は１段で延伸することもできるが、２段以上の多段延伸により行うこともできる。

　湿式延伸法の場合には、水、水溶性有機溶剤、又はその混合溶液中で延伸する。架橋剤及び／又は耐水化剤を含有した溶液中に浸漬しながら延伸処理を行うことが好ましい。架橋剤としては、例えば、ホウ酸、ホウ砂又はホウ酸アンモニウムなどのホウ素化合物、グリオキザール又はグルタルアルデヒドなどの多価アルデヒド、ビウレット型、イソシアヌレート型又はブロック型などの多価イソシアネート系化合物、チタニウムオキシサルフェイトなどのチタニウム系化合物などを用いることができるが、他にもエチレングリコールグリシジルエーテル、ポリアミドエピクロルヒドリンなどを用いることができる。耐水化剤としては、過酸化コハク酸、過硫酸アンモニウム、過塩素酸カルシウム、ベンゾインエチルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、塩化アンモニウム又は塩化マグネシウムなどが挙げられる。

　以上に示された少なくとも１種以上の架橋剤及び／又は耐水化剤を含有した溶液中で延伸を行う。架橋剤はホウ酸が好ましい。延伸工程での架橋剤及び／又は耐水化剤の濃度は、例えば、０．５重量％～１５重量％が好ましく、２．０重量％～８．０重量％がより好ましい。延伸倍率は２倍～８倍が好ましく、５倍～７倍がより好ましい。延伸温度は４０℃～６０℃で処理することが好ましく、４５℃～５８℃がより好ましい。延伸時間は通常３０秒～２０分であるが、２分～５分がより好ましい。湿式延伸工程は１段で延伸することができるが、２段以上の多段延伸により行うこともできる。

　延伸工程を行った後には、フィルム表面に架橋剤及び／又は耐水化剤の析出、又は異物が付着することがあるため、フィルム表面を洗浄する洗浄工程（以降、洗浄工程２という）を行うことができる。洗浄時間は１秒～５分が好ましい。洗浄方法は洗浄溶液に浸漬することが好ましいが、溶液をポリビニルアルコール系樹脂フィルムに塗布又は塗工によって洗浄することができる。１段で洗浄処理することもできるし、２段以上の多段処理をすることもできる。洗浄工程の溶液温度は、特に限定されないが、通常５℃～５０℃、好ましくは１０℃～４０℃である。

　ここまでの処理工程で用いる溶媒として、例えば、水、ジメチルスルホキシド、Ｎ－メチルピロリドン、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール又はトリメチロールプロパン等のアルコール類、エチレンジアミン又はジエチレントリアミン等のアミン類などの溶媒が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、１種以上のこれら溶媒の混合物を用いることもできる。最も好ましい溶媒は水である。

　延伸工程又は洗浄工程２の後には、フィルムの乾燥工程を行う。乾燥処理は、自然乾燥により行うことができるが、より乾燥効率を高めるためにはロールによる圧縮やエアーナイフ、又は吸水ロール等によって表面の水分除去を行うことができ、及び／又は送風乾燥を行うこともできる。乾燥処理温度としては、２０～℃１００℃で乾燥処理することが好ましく、６０℃～１００℃で乾燥処理することがより好ましい。乾燥処理時間は３０秒～２０分を適用できるが、５分～１０分であることが好ましい。

　こうして得られた２色性染料を用いた偏光素子は、本実施形態の表示装置に使用される偏光素子として適したものである。

　次に、本実施形態の偏光素子に用いる２色性色素でヨウ素錯体を用いる場合について説明する。
　第１偏光板３と第２偏光板５とからなる一対の偏光板のうち、少なくとも一方の偏光板は、Ｉ_３ ^－、Ｉ_５ ^－等のヨウ素錯体を樹脂基材中に含む偏光板である。
　ただし、従来から一般的に用いられているヨウ素偏光板は、Ｉ_３ ^－、Ｉ_５ ^－等のヨウ素錯体を含んでいる。本実施形態の第１偏光板３や第２偏光板５が従来の偏光板と異なる点は、ヨウ素錯体の成分比である。すなわち、本実施形態の一対の偏光板３，５は、ヨウ素錯体全体に占めるＩ_３ ^－のヨウ素錯体の割合が、従来のヨウ素偏光板と比べて多い。樹脂基材の材料としては、液晶ディスプレイ用偏光板に通常用いられるポリビニルアルコールなどが挙げられる。

　Ｉ_３ ^－のヨウ素錯体の含有量は波長４８０ｎｍの直交吸光度に影響を及ぼし、Ｉ_５ ^－のヨウ素錯体の含有量は波長６１０ｎｍの直交吸光度に影響を及ぼすことが知られている。
　Ｉ_３ ^－のヨウ素錯体の含有量を従来よりも増大させると、短波長領域（青色領域）の光吸収量を従来よりも増大させることができる。言い換えると、Ｉ_３ ^－のヨウ素錯体の含有量を従来よりも増大させることにより、吸光度曲線のピークを従来よりも短波長側（青色領域側）にシフトさせることができる。

　本実施形態の偏光素子にヨウ素錯体を用いた偏光板を適用する場合、光遮断状態（一対の偏光板３，５がクロスニコルに配置され、光が一対の偏光板３，５で遮断される状態（オフ状態）にあるとき）での分光透過率Ｔｃは、Ｔｃ（λ４６０）≦Ｔｃ（λ６００）であることが好ましく、Ｔｃ（λ４６０）＜Ｔｃ（λ６００）であることがより好ましい。公知のヨウ素錯体を用いた偏光板は、通常Ｔｃ（λ４６０）＞Ｔｃ（λ６００）であり、波長５００ｎｍ以下の範囲では高コントラスト値が得られない。また、Ｉ_３ ^－のヨウ素錯体の濃度を上げることにより高コントラスト値を得ることは可能である。しかしながら、一対の偏光板３，５がパラレルニコルに配置され、光が一対の偏光板３，５を透過する状態（オン状態）にあるときの分光透過率Ｔｐ＜３０％となり、十分な明るさを得ることができない。
　Ｉ_３ ^－のヨウ素錯体の含有量を従来よりも増大させ、かつＴｃ（λ４６０）≦Ｔｃ（λ６００）である偏光素子のことを、以下では「ヨウ素シフト偏光板」と呼ぶことにする。

　ヨウ素シフト偏光板の製造方法は、限定されるものではないが、例えば、ヨウ素錯体が吸着されてなるポリビニルアルコール系フィルムが配向されてなるフィルムが挙げられる。

　ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルムを使用したヨウ素シフト偏光板の製造方法は、ＰＶＡの膨潤工程、染色工程、延伸工程、ハロゲン化物処理工程からなる。ハロゲン化処理工程にて、例えばヨウ化カリウムを用いて、波長シフトの調整を行なうことができる。以下、詳細に説明する。

　ポリビニルアルコール系樹脂フィルムには、まず膨潤工程が施される。膨潤工程は、２色性染料を使用する場合に記載の方法と同様である。

　膨潤工程の後に、染色工程が施される。染色工程では、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムをヨウ素およびヨウ化物を含有した溶液で処理する。溶液の溶媒としては、水が好ましいが、特に限定されるものではない。ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化カリウム等のヨウ化アルカリ金属化合物、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化コバルト、またはヨウ化亜鉛などを挙げることができ、限定されるのもではないが、ヨウ化アルカリ金属化合物を用いることが好ましく、ヨウ化カリウムを用いることがより好ましい。ヨウ素濃度は０．０００１重量％～０．５重量％が好ましく、０．００１重量％～０．４重量％がより好ましい。ヨウ化物の濃度は０．００１重量％～８重量％が好ましい。この工程での溶液温度は、５℃～５０℃が好ましく、１０℃～４０℃がより好ましく、２０℃～３０℃が特に好ましい。溶液に浸漬する時間は適度に調節できるが、３０秒～６分で調節するのが好ましく、１分～５分がより好ましい。
　染色方法は、該溶液に浸漬することが好ましいが、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに該溶液を塗布または塗工することによって行うこともできる。

　ヨウ素およびヨウ化物処理の際、溶液に架橋剤および／または耐水化剤を添加しても良い。通常は架橋剤が用いられる。架橋剤としては、特に限定されるものではないが、通常ホウ酸が好ましい。例えば、ホウ酸を添加する濃度は０．１重量％～５．０重量％が好ましく、２．０％～４．０％がより好ましい。また、ヨウ素、ヨウ化物、架橋剤および／または耐水化剤を含むポリビニルアルコール樹脂フィルムの場合、必ずしもヨウ素、ヨウ化物、架橋剤および/または耐水化剤がそのままポリビニルアルコール樹脂フィルムに含まれている必要はなく、反応した形においてフィルムに含有される場合も含むものである。

　また、前記のように、染色工程と同時に架橋剤処理工程を行なうことも可能であるが、染色工程の後、架橋剤処理工程を行なうことがより好ましい。その際の処理方法は、染色工程で得られたフィルムを架橋剤が含有した溶液で処理することにより行なわれる。架橋剤含有溶液での処理方法は、通常、溶液に染色されたフィルムを浸漬する方法が好ましいが、溶液をフィルム上へ塗布または塗工する方法でも良い。浸漬は延伸工程前に行なうこともでき、また、延伸工程と共に行なうこともできる。延伸法が乾式延伸法の場合、延伸前に架橋剤処理を行なうことが好ましく、湿式先進法の場合、延伸処理と共に行なうことが好ましい。架橋剤としては、２色性染料の架橋剤処理工程に記載したものと同様である。また、架橋剤含有溶液中に耐水化剤を共存させても良い。耐水化剤としては、２色性染料の耐水化剤処理工程に記載したものと同様である。溶媒中の架橋剤の含有濃度は、ホウ酸を例にして示すと、溶媒に対して濃度０．１重量％～６．０重量％が好ましく、１．０重量％～４．０重量％がより好ましい。この工程での延伸工程前に行う場合の溶媒温度は、５℃～６０℃が好ましく、延伸前に行なう場合は５℃～４０℃がより好ましく、延伸と共に行う場合は４５℃～５８℃がより好ましい。この工程での処理時間は３０秒～６分が好ましく、１分～５分がより好ましい。

　延伸工程は、乾式延伸法、および湿式延伸法があり、その方法の例としては、それぞれ２色性染料の延伸工程に記載したものと同様である。

　延伸処理後に、ハロゲン化物を含有した溶液での処理が施される。この処理は、色相の調整および偏光特性の向上を目的とした工程である。処理方法は、溶液に染色されたフィルムを浸漬する方法が好ましく、溶液をフィルム上へ塗布または塗工する方法でも良い。
　ハロゲン化物としては、例えば、ヨウ化カリウムおよびヨウ化ナトリウム等のヨウ化アルカリ金属化合物、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化コバルトまたはヨウ化亜鉛等のヨウ化物、塩化カリウムおよび塩化ナトリウム等の塩化アルカリ金属化合物または塩化亜鉛等の塩化物であることが好ましく、水溶性であることが好ましい。ヨウ化物であることがより好ましく、ヨウ化アルカリ金属化合物であることが更に好ましく、ヨウ化カリウムであることが特に好ましい。ハロゲン化物の濃度は種類によって異なるが、通常６．０重量％～１５．０重量％が好ましく、７．０重量％～１２．０重量％であることがより好ましく、８．０重量％～１０．０重量％であることが更に好ましい。処理温度はハロゲン化物の濃度によっても異なるが、例えば、５℃～５５℃が好ましく、２０℃～４０℃がより好ましい。処理時間はハロゲン化物の濃度によっても異なるが、例えば、１秒～５分が好ましく、偏光フィルムの面内特性の安定を考慮すると５秒～３０秒が好ましい。また、延伸工程を湿式延伸法で行なう場合は、延伸工程と共にハロゲン化物処理を行なうことも可能であるが、延伸処理後にハロゲン化物処理を行なうことが、品質の安定として好ましい。

　ここまでの処理工程においての処理溶液の溶媒としては、例えば、水、アルコール系溶媒、またはグリコール系溶媒など挙げられるが、特に限定されるものではない。また、水とアルコール類を混合した溶液、ジメチルスルホキシドと水の混合溶媒などのように、水と水溶性溶剤との混合溶剤を使用しても良い。最も好ましくは水である。

　ハロゲン化物処理後、フィルムの乾燥工程を行う。乾燥処理方法は、２色性染料の乾燥処理方法に記載したものと同様である。

　こうして得られたヨウ素錯体を用いた偏光素子は、本実施形態の表示装置に使用される偏光素子として適したものである。

　得られた偏光素子に、その片面、又は両面に透明保護層を設けることによって偏光板とする。ポリビニルアルコール系フィルムが配向されてなるフィルムの偏光素子に用いる透明保護層は、例えばフィルムのラミネート層として設けることができる。

　透明保護層としては、機械的強度が高く、熱安定性が良好な透明ポリマー又はフィルムが好ましい。透明保護層として用いる物質として、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）やジアセチルセルロースのようなセルロースアセテート樹脂又はそのフィルム、アクリル樹脂又はそのフィルム、ポリ塩化ビニル樹脂又はそのフィルム、ポリエステル樹脂又はそのフィルム、ポリアリレート樹脂又はそのフィルム、ノルボルネンのような環状オレフィンをモノマーとする環状ポリオレフィン樹脂又はそのフィルム、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系ないしはノルボルネン骨格を有するポリオレフィン又はその共重合体、主鎖又は側鎖がイミドおよび/またはアミドの樹脂又はポリマー又はそのフィルムなどが挙げられる。また、透明保護層として、液晶性を有する樹脂又はそのフィルムを設けることもできる。保護フィルムの厚みは、例えば、０．５μｍ～２００μｍ程度である。その中の同種又は異種の樹脂又はフィルムを片面、もしくは両面に１層以上設けることによって偏光板を作製する。

　透明保護層として用いる物質として、少なくとも片面にＰＥＴフィルムを用いることがより好ましい。従来の液晶ディスプレイでは、偏光板自体に画像が表示されることから、透明保護層には高透明で複屈折の少ないＴＡＣフィルムが用いられることが主である。また、透明保護層の片面に視野角補償フィルムである位相差フィルムなどが直接使用される場合もある。一方、本実施形態の偏光板が使用される蛍光励起色変換ディスプレイにおける偏光板の役割は光のスイッチング機能であり、画像表示面として用いられることは無い。このことより、低複屈折のＴＡＣフィルムや視野角補償フィルムの位相差フィルムなど高価なフィルムの必要性はなく、安価であり、機械特性に優れ、加工性の良いＰＥＴフィルムを使用することがより好ましい。ＰＥＴフィルムは複屈折が大きいため、両面支持体として用いた場合、透過率が低下する傾向にあるため、片面支持体時、または両面支持体時の片面に用いることが好ましい。また、透過率向上、および接着性向上を目的として、易接着層を有するＰＥＴフィルムがより好ましい。易接着ＰＥＴフィルムは特に限定されるものではなく、市販品を用いることが可能であり、易接着層は両面に設けてあることが更に好ましい。

　上記の透明保護層を偏光素子と貼り合わせるためには接着剤が必要となる。接着剤としては特に限定されないが、ポリビニルアルコール系接着剤が好ましい。透明保護層を接着剤で貼り合せた後、適した温度で乾燥もしくは熱処理することによって偏光板を得る。

　また、透明保護層と偏光素子の貼り合わせには粘着剤を用いても良い。粘着剤としては、特に限定されるものではなく、好ましい例としてはアクリル系粘着剤が挙げられる。その厚みは、粘着強度、透過率などの特性や、全体厚みなどの点から、任意に選択することが可能であるが、通常５μｍ～５０μｍの範囲であり、好ましくは１０μｍ～３０μｍの範囲である。

　本実施形態の偏光板は、支持体付偏光板としても良い。支持体は偏光板を貼付するため、平面部を有しているものが好ましく、また光学用途であるため、ガラス成形品が好ましい。ガラスの材質としては、例えばソーダガラス、ホウ珪酸ガラス、水晶よりなる無機基盤、サファイヤよりなる無機基板等の無機系のガラスやアクリル、ポリカーボネート等の有機系のプラスチック板等があげられるが無機系のガラスが好ましい。ガラス板の厚さや大きさは所望のサイズでよい。また、ガラス付き偏光板には、単板光透過率をより向上させるために、そのガラス面に減反射層を設けても良い。

　本実施形態の表示装置１は、蛍光体励起色変換方式の表示装置であり、バックライト２から射出された青色光ＬＢは第１偏光板３、液晶パネル４、第２偏光板５を経て蛍光体層１４に入射する。そして、青色光ＬＢは蛍光体層１４を励起して蛍光発光を生じさせ、蛍光体層１４から発せられた種々の色の光によって画像が形成される。したがって、本実施形態の表示装置１の場合、観察者は、第１偏光板３、液晶パネル４、第２偏光板５を透過した青色光ＬＢを直接見るわけではない。そのため、表示コントラストの向上のために一対の偏光板３，５に要求される性能は、光透過（パラレルニコル）時と光遮断（クロスニコル）時とで蛍光体層１４が青色光ＬＢから受けるエネルギーの大きさの比が大きいことである。なお、パラレルニコルは、一対の偏光板３，５の透過軸同士が互いに平行に配置された状態、クロスニコルは、一対の偏光板３，５の透過軸同士が互いに直交して配置された状態、を言う。

　そこで、本発明者らは、蛍光体励起色変換方式に用いる本実施形態の一対の偏光板３，５の性能を示す指標として、蛍光体層１４に入射する光の「エネルギーオン・オフ比」を創案した。

　一対の偏光板３，５がパラレルニコルに配置され、光が一対の偏光板３，５を透過する状態（オン状態）にあるときの光のエネルギー透過率をＥｐ、一対の偏光板３，５がクロスニコルに配置され、光が一対の偏光板３，５で遮断される状態（オフ状態）にあるときの光のエネルギー透過率をＥｃとしたとき、エネルギーオン・オフ比Ｒを、
　Ｒ＝Ｅｐ／Ｅｃ　……（４）
で定義することにする。

　光透過状態（オン状態）での光のエネルギー透過率Ｅｐ、光遮断状態（オフ状態）での光のエネルギー透過率Ｅｃは、それぞれ以下の式で表すことができる。

　上記の（５）式において、Ｉ（λ）はバックライト光源の分光放射照度であり、所定の波長毎の一対の偏光板に入射する光（青色光）の光量のエネルギーを示す。Ｔｐ（λ）は光透過状態（オン状態）での分光透過率であり、光透過状態（オン状態）において所定の波長毎の一対の偏光板に入射する光の光量に対する射出される光の光量の割合を示す。Ｅｐは、光透過状態（オン状態）において所定の波長範囲における、蛍光体層単位面積あたりに入射する光（青色光）の光量のエネルギーを示す。

　上記の（６）式において、Ｉ（λ）はバックライト光源の分光放射照度であり、所定の波長毎の一対の偏光板に入射する光（青色光）の光量のエネルギーを示す。Ｔｃ（λ）は光遮断状態（オフ状態）での分光透過率であり、光遮断状態（オフ状態）において所定の波長毎の一対の偏光板に入射する光の光量に対する射出される光の光量の割合を示す。Ｅｃは、光遮断状態（オフ状態）において所定の波長範囲における、蛍光体層単位面積あたりに入射する光（青色光）の光量のエネルギーを示す。

　図２Ａは、本実施形態の偏光板の一例である染料偏光板に対して、光透過状態（オン状態）における分光放射照度の波長依存性Ｅｐ（λ）を示すグラフである。図２Ａの横軸は、波長［ｎｍ］、および波長から換算したエネルギー［ｅＶ］を示している。図２Ａの縦軸は、分光放射照度［Ｗ／ｍ^２］を示している。
　図２Ｂは、光遮断状態（オフ状態）における分光放射照度の波長依存性Ｅｃ（λ）を示すグラフである。図２Ｂの横軸は、波長［ｎｍ］、および波長から換算したエネルギー［ｅＶ］を示している。図２Ｂの縦軸は、分光放射照度［Ｗ／ｍ^２］を示している。
　図２Ｃは、図２Ａのグラフと図２Ｂのグラフとを一つにまとめて記載したものである。

　光透過状態（オン状態）においては、図２Ａに示すように、波長４５０ｎｍ（エネルギー２．７５ｅＶ）付近に分光放射照度の極大値を持つ。光遮断状態（オフ状態）においては、図２Ｂに示すように、波長４４０ｎｍ（エネルギー２．８ｅＶ）付近に分光放射照度の極大値を持つ。

　上述したようにエネルギーオン・オフ比Ｒを定義した上で、本実施形態の一対の偏光板としては、蛍光体層に入射する光のエネルギーオン・オフ比Ｒが６０００以上のものが用いられる。

　以下、エネルギーオン・オフ比Ｒを６０００以上とすべき理由について説明する。
　一般的に、フラットパネルディスプレイにおいては、全ての映像、全ての視野角にわたって、画面内コントラストが５０以上である必要がある。より好ましくは、画面内コントラストが１００以上である必要がある。「画面内コントラスト」とは、１つの映像を表示した状態で最も明るい画素と最も暗い画素との明るさの比、である。なお、一般的に用いられる「パネルコントラスト」は、全白表示時の輝度と全黒表示時の輝度との比、である。しかしながら、全白表示や全黒表示を行うような映像は現実的にはほとんど存在しない。また、コントラストが高くなり過ぎると、目の疲労感が強まる。したがって、人間工学に基づいたコントラストの要求仕様として、画面内コントラスト５０以上、より好ましくは１００以上が推奨されている（ＳＩＤ’０３　Ｄｉｇｅｓｔ　ｐ．７７９）。

　フラットパネルディスプレイを視聴する周辺照度によって、必要となる画面内コントラストは変化する。すなわち、周辺照度が明るい程、必要となる画面内コントラストは小さく、周辺照度が暗い程、必要となる画面内コントラストは大きくなる。例えば周辺照度を０ルクスから５００ルクスに変化させたときに、必要となる画面内コントラストの値を［表１］に示す。

　ここで、一般的なリビングルームの周辺照度を１８０ルクスと想定した場合、リビングルームにおいて画面内コントラストが５０以上であるためには、［表１］から、暗室（周辺照度が０ルクス）においては画面内コントラストが２００以上必要であることがわかる。なお、周辺照度としての１８０ルクスは、画面上の照度では１００ルクス程度に相当する。また、より好ましい条件として、周辺照度が３００ルクスの時の画面内コントラストが１００以上であるためには、［表１］から、暗室においては画面内コントラストが３５０以上必要であることがわかる。

　次に、具体的な数値例を挙げて説明する。
　最大輝度が２４０ｃｄ／ｍ^２のテレビジョンにおいて必要な黒レベルを求める。
　画面内コントラストが最も小さくなる条件は、画面全体が暗い映像を表示しているときである。最も暗い映像を表示しているとき、画面内で最も明るい画素の輝度は最大輝度の５％程度であると言われている（ＪＪＡＰ　ｖｏｌ．４６，３Ｂ，２００７，ｐ．１３５８）。よって、最大輝度が２４０ｃｄ／ｍ^２の場合、最も暗い映像を表示しているときの画面内で最も明るい画素の輝度は１２ｃｄ／ｍ^２程度である。この条件下において、画面内コントラストが２００以上であるためには、画面内で最も暗い画素の輝度を０．０６ｃｄ／ｍ^２程度以下に抑える必要がある。

　最大輝度、すなわち画面内で最も明るい画素の輝度が２４０ｃｄ／ｍ^２、画面内で最も暗い画素の輝度が０．０６ｃｄ／ｍ^２という上記の条件を満たすためには、パネルコントラスト４０００が必要となる。

　図３は、偏光板コントラストとパネルコントラストとの関係を示すグラフである。図３の横軸は、偏光板コントラストを示す。図３の縦軸は、パネルコントラストを示す。「偏光板コントラスト」は、間に液晶パネルを挟むことなく、一対の偏光板を単独で見たときの光透過（パラレルニコル）時の輝度と光遮断（クロスニコル）時の輝度との比である。「パネルコントラスト」は、液晶パネルを一対の偏光板で挟んだときの光透過（パラレルニコル）時の輝度と光遮断（クロスニコル）時の輝度との比である。従来の液晶表示装置の場合を破線、本実施形態の表示装置の場合を実線で示す。

　従来の一般的なカラー液晶表示装置はカラーフィルターを備えている。その場合、カラーフィルターは偏光解消を生じさせる要因となるため、例えば所定の偏光度を持つ光がカラーフィルターを透過すると、カラーフィルターを透過する前よりも偏光度が低下してしまう。そのため、図３に破線で示したように、偏光板コントラストが向上したとしても、パネルコントラストはそれ程向上しない。仮に従来の液晶表示装置においてパネルコントラスト４０００を得ようとすると、偏光板コントラストは１５０００程度以上が必要であった。

　これに対して、本実施形態の表示装置は、青色光を蛍光体層に入射させることでＲ，Ｇ，Ｂの各色光を生成しているため、液晶パネルの内部にカラーフィルターを備える必要がない。そのため、従来の液晶表示装置に比べて、偏光解消を生じさせる要因が減り、光が偏光板を透過したときの偏光度の低下の度合いが少ない。その結果、図３に実線で示すように、偏光板コントラストが向上したときのパネルコントラストの向上の程度は従来の液晶表示装置よりも大きい。本実施形態の表示装置においてパネルコントラスト４０００を得ようとすると、偏光板コントラストは６０００程度以上が必要となる。

　上述したように、偏光板コントラストは、一対の偏光板における光透過（パラレルニコル）時の輝度と光遮断（クロスニコル）時の輝度との比である。従来方式の液晶表示装置では、視感度の最も高い波長、即ち、５５０ｎｍにおける光透過率の比をもとに、パラレルニコル時の輝度とクロスニコル時の輝度との比を求め、偏光板コントラストとして用いられてきたが、本実施形態の表示装置に同様の指標を用いるためには、視感度の最も高い５５０ｎｍの光を生じさせる励起光のＯＮ／ＯＦＦ比を偏光板コントラストとして用いる必要がある。

　本実施形態の方式では、青色光を蛍光体に入射させる事でＲ，Ｇ，Ｂの各色光を生成している。表示装置の輝度は、蛍光体で発光した後の光の分光放射輝度に視感度を掛け合わせた値で決まる。蛍光体から発する光の分光放射輝度は、蛍光体を励起する青色光の入射エネルギーに比例することが知られている。また、液晶パネルを透過することによる偏光解消の影響等は青色光でも同様に起こる。上記の理由により、一対の偏光板に必要とされるエネルギーオン・オフ比は、光透過（パラレルニコル）時の輝度と光遮断（クロスニコル）時の輝度の比と等価と考える事ができる。
　ただし、蛍光体の発光波長は、蛍光体材料が示すエネルギーバンド構造に依存するため、特定の波長の励起光強度に着目するのではなく、蛍光体を励起する光のエネルギー全体を見積もることが必要である。
　したがって、一対の偏光板に必要とされるエネルギーオン・オフ比は６０００以上が必要となる。

　同様に考えて、より好ましい条件として、画面内コントラスト３５０以上を得るためには、画面内で最も暗い画素の輝度を０．０３４ｃｄ／ｍ^２程度以下に抑える必要がある。
　その場合、パネルコントラストは７０００以上が必要となり、偏光板コントラストは１５０００程度以上が必要となる。したがって、より好ましくは、一対の偏光板に必要とされるエネルギーオン・オフ比は１５０００以上が必要となる。

　画面内コントラストを５０から３５０に変化させたときのパネルコントラスト、偏光板コントラストの値を［表２］にまとめて示す。

　さらに、本実施形態の一対の偏光板は、波長４１０ｎｍ～５００ｎｍの領域内において、光透過（パラレルニコル）時のエネルギー透過率Ｅｐが３０％以上である。
　以下、エネルギー透過率Ｅｐを３０％以上とすべき理由について説明する。

　従来方式の液晶表示装置はバックライトの指向性を概ね反映した輝度分布（輝度視野角）を示し、正面輝度がより高く、斜め観察時に暗くなる等の特徴がある。本実施形態の方式では蛍光体による等方発光を利用するため、視野角が広い。等方発光により、広い範囲に光を分配する結果として、正面輝度は低下する。

　図４のグラフは、光束量を一定にして、視野角を変化させたときの輝度変化を極角方向にプロットしたものである。図４の横軸は極角［°］であり、図４の縦軸は輝度［ｃｄ／ｍ^２］である。実線のグラフは本発明の方式（半値全幅４５度）を示し、破線のグラフは従来方式（半値全幅３０度）を示している。

　図４のグラフから、従来方式（半値全幅３０度）から本実施形態の方式（半値全幅４５度）へ変化させた場合に、正面輝度は略４００ｃｄ／ｍ^２から略２００ｃｄ／ｍ^２となり、概ね半分に低下することがわかる。

　次に、テレビ画面の好ましい輝度について説明する。
　ここで、「好ましい輝度」とは、テレビ映像を表示している画面内で最も明るい画素の輝度がいくつであれば、視聴者が好ましい映像と感じるかを表す指標であり、「好ましい最大表示輝度」と同義である。

　一般的なテレビ放送の平均信号レベルＡＳＬ　（Ａｖｅｒａｇｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｌｅｖｅｌ）　、あるいは、平均輝度レベルＡＬＬ　（Ａｖｅｒａｇｅ　Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ　Ｌｅｖｅｌ）　の特徴として、平均値としてはＡＳＬ４０％、ＡＬＬ２０％程度であり、下限はＡＳＬ２０％、ＡＬＬ５％程度であり、上限はＡＳＬ６０％、ＡＬＬ４０％程度という報告がある。

　上記の映像を６５型サイズのテレビで視聴する場合、一般的なリビング環境である周辺照度１８０ルクスの下で、観視距離３Ｈ（テレビの画面高さ：Ｈ）で視聴する際に、テレビとして最も好ましい輝度（最大表示輝度）は、２４０ｃｄ／ｍ^２であるという結果が報告されている。（藤根俊之，吉田育弘，杉野道幸，“画面の好ましい輝度とテレビ画面サイズの関係”電子情報通信学会論文誌，Ｊ９１－Ａ　（６），ｐｐ．６３０－６３８　（２００８）．）

　一方、テレビ／ビデオの映像信号（色差信号）は、ＩＲＥ規格（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）に基づき、８ｂｉｔで表現できる０階調～２５５階調のうち、１６階調～２３５階調の信号を使って表現される。但し、スーパーホワイトモードと呼ばれる輝度伸長モードでは２５５階調まで使用可能である。

　図５は、スーパーホワイトモードにおける信号レベルと輝度レベルとの関係を示すグラフである。図５の横軸は信号レベル［％］を示し、図５の縦軸は輝度レベル［％］を示す。
　従来の液晶テレビを例とすると、全白表示の時、２３５階調で４００ｃｄ／ｍ^２の輝度が得られる場合、スーパーホワイトモードで２５５階調を表示した場合の輝度は、図５に示されているように、ガンマ２．２の設定時では約１．２倍となり、４８７ｃｄ／ｍ^２の輝度が得られる事になる。
　上記の値は、６５型のテレビ映像を１８０ルクス下で視聴する際の好ましい輝度に対して非常に高い値である。

　下記の［表３］に、従来の液晶テレビと本発明の方式の表示装置について、最大表示輝度と偏光板のパラレル透過率との関係を示す。最大表示輝度（１００％）が２３５階調時、最大表示輝度（１．２３倍）が、２５５階調時の値である。

　本発明の方式では、上述した通り、広い視野角を実現できる一方で、正面輝度は従来方式の概ね半分程度に低下してしまうが、偏光板のパラレル透過率Ep（４１０～５００ｎｍのエネルギー透過率）の値が３０％以上であれば、スーパーホワイトモードで使用することによって、最も好ましい輝度である２４０ｃｄ／ｍ^２を実現できることがわかった。
　本発明の方式を用いることで、好ましい輝度と、より広い視野角特性を実現することができる。

　図６Ａ～図６Ｃは、光透過状態（オン状態）と光遮断状態（オフ状態）とにおける分光放射照度の波長依存性を示すグラフである。図６Ａ～図６Ｃの横軸は、波長［ｎｍ］、および波長から換算したエネルギー［ｅＶ］を示している。図６Ａ～図６Ｃの縦軸は、分光放射照度［Ｗ／ｍ^２］を示している。図６Ａは、従来のヨウ素偏光板の場合を示す。図６Ｂは、本実施形態のヨウ素シフト偏光板の場合を示す。図６Ｃは、本実施形態の染料偏光板の場合を示す。

　図６Ｂに示すように、本実施形態のヨウ素シフト偏光板において、光遮断状態（オフ状態）での分光放射照度に着目すると、特に波長４００ｎｍ～４５０ｎｍ（エネルギー２．７５ｅＶ～３．０５ｅＶ）の領域での分光放射照度が、図６Ａに示す従来のヨウ素偏光板に比べて低い値を取る。そのため、本実施形態のヨウ素シフト偏光板では、従来のヨウ素偏光板に比べて、光透過状態（オン状態）での分光放射照度がほとんど変わらないにもかかわらず、光遮断状態（オフ状態）での短波長（高エネルギー）領域での光漏れが抑制されることでエネルギーオン・オフ比が大きく取れている。

　図６Ｂのデータと（４）式～（６）式を用いて計算すると、本実施形態のヨウ素シフト偏光板において、光透過（パラレルニコル）時のエネルギー透過率Ｅｐは、Ｅｐ＝３３．２％であった。また、エネルギーオン・オフ比Ｒは、Ｒ＝７１２４であった。したがって、本実施形態のヨウ素シフト偏光板は、本実施形態の一対の偏光板の条件（エネルギー透過率Ｅｐ≧６０００、エネルギー透過率Ｅｐ≧３０％）を満たす。一方、従来のヨウ素偏光板において、光透過（パラレルニコル）時のエネルギー透過率Ｅｐは、Ｅｐ＝３３．０％であった。また、エネルギーオン・オフ比Ｒは、Ｒ＝５２２４であった。

　また、図６Ｃに示すように、本実施形態の染料偏光板においても、波長４００ｎｍ～４５０ｎｍ（エネルギー２．７５ｅＶ～３．０５ｅＶ）の領域での分光放射照度が、従来のヨウ素偏光板に比べて低い値を取る。そのため、本実施形態の染料偏光板では、従来のヨウ素偏光板に比べて、光透過状態（オン状態）での分光放射照度がほとんど変わらないにもかかわらず、光遮断状態（オフ状態）での短波長（高エネルギー）領域での光漏れが抑制されることでエネルギーオン・オフ比が大きく取れている。

　図６Ｃのデータと（４）式～（６）式を用いて計算すると、本実施形態の染料偏光板において、光透過（パラレルニコル）時のエネルギー透過率Ｅｐは、Ｅｐ＝３３．６％であった。また、エネルギーオン・オフ比Ｒは、Ｒ＝１０６２７であった。したがって、本実施形態の染料偏光板は、本実施形態の一対の偏光板の条件（エネルギー透過率Ｅｐ≧６０００、エネルギー透過率Ｅｐ≧３０％）を満たす。

　本発明者らは、本実施形態で用いることができる一対の偏光板の組み合わせについて、波長４３０ｎｍ～４９０ｎｍの範囲内の各波長における光透過（パラレルニコル）時のエネルギー透過率Ｅｐ（λ）とエネルギーオン・オフ比Ｒ（λ）とを算出した。その結果を［表４］に示す。波長毎の光透過（パラレルニコル）時のエネルギー透過率Ｅｐ（λ）およびエネルギーオン・オフ比Ｒ（λ）は以下の式で表すことができる。
　Ｅｐ（λ）＝Ｉ（λ）×Ｔｐ（λ）　…（７）
　Ｒ（λ）＝Ｅｐ（λ）／Ｅｃ（λ）　　…（８）
　ただし、Ｅｃ（λ）＝Ｉ（λ）×Ｔｃ（λ）　…（９）

　偏光板の組み合わせとして、染料偏光板－染料偏光板、ヨウ素シフト偏光板－ヨウ素シフト偏光板、ヨウ素偏光板－ヨウ素シフト偏光板、染料偏光板－ヨウ素偏光板、染料偏光板－ヨウ素シフト偏光板、ヨウ素偏光板（低透過率）－ヨウ素偏光板（低透過率）、を挙げた。また、ヨウ素偏光板－ヨウ素偏光板の従来の組み合わせについても［表４］に併記する。

　また、本発明者らは、本実施形態で用いることができる単体の偏光板の性能として、波長４３０ｎｍ～４９０ｎｍの範囲内の各波長における消光比を算出した。なお、消光比は、完全偏光を入射したときの透過率である。その結果を［表５］に示す。

　また、本発明者らは、本実施形態で用いることができる種々の偏光板の組み合わせについて、波長４１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内における光透過（パラレルニコル）時のエネルギー透過率Ｅｐ、光遮断（クロスニコル）時のエネルギー透過率Ｅｃ、エネルギーオン・オフ比Ｒをそれぞれ算出した。その結果を［表６］に示す。

　図７Ａ及び図７Ｂは、一対の偏光板の透過率の波長依存性を示す図である。図７Ａは、光透過（パラレルニコル）時の一対の偏光板の透過率の波長依存性を示す。図７Ｂは、光遮断（クロスニコル）時一対の偏光板の透過率の波長依存性を示す。図７Ａ及び図７Ｂの横軸は、波長［ｎｍ］を示している。図７Ａ及び図７Ｂの縦軸は、透過率［％］を示している。

　図７Ａに示すように、光透過（パラレルニコル）時においては、波長４００ｎｍ～５００ｎｍの波長範囲内の全てにわたって、染料偏光板－染料偏光板、ヨウ素シフト偏光板－ヨウ素シフト偏光板、ヨウ素偏光板－ヨウ素シフト偏光板、染料偏光板－ヨウ素偏光板からなる本実施形態の一対の偏光板の組み合わせは、ヨウ素偏光板－ヨウ素偏光板の従来の一対の偏光板の組み合わせに比べて、高い透過率を示している。

　図７Ｂに示すように、光遮断（クロスニコル）時においては、波長４１０～４７０ｎｍの波長範囲で、本実施形態の一対の偏光板の組み合わせは、従来の一対の偏光板の組み合わせに比べて、低い透過率を示している。また、波長４６０ｎｍの光に対する透過率をＴ_４６０、波長６００ｎｍの光に対する透過率（図７Ｂにおいては図示略）をＴ_６００としたとき、下記の（１０）式の関係を満たしている。
Ｔ_４６０≦Ｔ_６００　……（１０）
　すなわち、本実施形態の一対の偏光板の場合、光遮断（クロスニコル）時において、短波長（青色領域）側における透過率は、長波長（赤色領域）側における透過率よりも低い。

　以上の関係から、本実施形態の一対の偏光板３，５は、短波長側（青色領域）の少なくとも一部において、従来の一対の偏光板に比べて光透過（パラレルニコル）時の透過率が高く、光遮断（クロスニコル）時の透過率が低い。すなわち、本実施形態の一対の偏光板３，５によれば、蛍光体層１４に入射する光のオン・オフ比を向上することができる。さらに、偏光板の種類もしくは光の波長によっては、光透過（パラレルニコル）時の透過率、光遮断（クロスニコル）時の遮光性の双方をともに改善することができる。以上の結果から、本実施形態の一対の偏光板３，５によれば、短波長領域（青色領域）において、蛍光体層１４に入射する光のエネルギーオン・オフ比を向上することができる。

　本実施形態の表示装置１は、蛍光体層１４による発光を利用した自発光型の表示装置であるため、視野角依存性が十分に小さく、全ての視野角範囲において高画質の表示を実現することができる。また、一対の偏光板３，５における波長４１０～５００ｎｍの光のエネルギーオン・オフ比Ｒが６０００以上であるため、青色光が入射する蛍光体層１４に対して最適化された偏光板として機能する。すなわち、エネルギーオン・オフ比Ｒが大きいため、光透過時に生じる蛍光体層１４の発光輝度と光遮断時に生じる蛍光体層１４の発光輝度との比が大きくなる。その結果、コントラストに優れた表示が可能な表示装置を実現することができる。

　さらに本実施形態の一対の偏光板３，５は、光透過（パラレルニコル）時のエネルギー透過率Ｅｐが３０％以上と高いため、蛍光体層１４から射出される光の輝度が十分に高くなり、明るい表示を得ることができる。それと同時に、本実施形態の表示装置１は、光透過（パラレルニコル）時のエネルギー透過率Ｅｐが高いことでバックライト２からの光の利用効率に優れたものとなり、消費電力を低減することができる。

　また上述したように、第１偏光板３と第２偏光板５とで、例えばヨウ素シフト偏光板－ヨウ素シフト偏光板というように、同種の偏光板を組み合わせても良いし、例えばヨウ素シフト偏光板－従来のヨウ素偏光板というように、異種の偏光板を組み合わせても良い。
異種の偏光板を用いた場合、［表５］に示したように、例えば波長４３０ｎｍ～４９０ｎｍの波長域のうち、少なくとも一部の波長域における消光比が異なる。

　例えば、第１偏光板３と第２偏光板５の双方に、青色領域にのみ二色性を示すような染料偏光板を用いたとする。その場合、青色領域の光に対するコントラストは非常に高くなる反面、緑色領域から赤色領域までの範囲の光に対するコントラストは低くなる。そのため、仮に光源に緑色領域の光が混在した発光素子を用いた場合、緑色領域での光抜けが大きくなってしまう。

　このような場合、第１偏光板３と第２偏光板５のいずれか一方の染料偏光板を従来のヨウ素偏光板に代えれば、緑色領域での光抜けを抑えることができる。この場合、青色領域の光に対するコントラストは、染料偏光板を２枚用いたときと比べて低下する。しかしながら、長波長側の光抜けの抑制を考慮した設計を行う場合には、上記の染料偏光板－ヨウ素偏光板というように、異種の偏光板を組み合わせることが好ましい。長波長側の光抜け抑制と短波長側のコントラスト向上のバランスが取れ、表示品位の向上にとって有効であるからである。

［第２実施形態］
　本実施形態では、第１実施形態の染料偏光板とは異なる染料偏光板を用いた表示装置について説明する。

　蛍光体励起色変換方式の液晶表示装置の青色波長領域光源として青色ＬＥＤが用いられる場合、青色ＬＥＤは、主波長が４００ｎｍ～５００ｎｍの光を射出する。しかしながら、青色ＬＥＤの結晶欠陥等に由来し、主波長の４００ｎｍ～５００ｎｍの光強度と比較するとわずかではあるが、緑色波長領域の光を発する場合がある。これをイエロールミネッセンス、またはイエローバンドともいう。図８には、イエローバンドを含む光を射出する青色ＬＥＤの発光強度と発光波長の関係を示している。破線で囲まれた部分が示すように、５１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲において緑色波長領域に発光がみられる。

　蛍光体励起色変換方式の液晶表示装置に用いられる偏光板の吸収波長帯が４１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲であり、かつ青色ＬＥＤから射出される光が結晶欠陥等に由来するイエローバンドを含んでいる場合、偏光板がクロスニコルの状態で緑色波長領域の光が透過してしまう。これにより、赤色蛍光体層や緑色蛍光体層が励起されたり、緑色波長領域の光が透過したりし、所望の発色が得られないことがある。

　本実施形態においては、蛍光体励起色変換方式の液晶表示装置における光源から射出される光がイエローバンドを含んでいる場合においても、一対の偏光板から射出される光のエネルギーオン・オフ比Ｒが６０００以上となる偏光板について説明する。

　本実施形態における表示装置１の構成は、第１実施形態の図１と同様であるが、第１偏光板３及び第２偏光板５の４１０ｎｍ～５５０ｎｍにおけるエネルギーオン・オフ比が６０００以上である点が異なる。その他の構成要素は、第１実施形態で用いた図１と共通の構成要素と同一であるので、説明を省略する。

　本実施形態における、第１偏光板３及び第２偏光板５のうち少なくとも一方は、第１実施形態に記載の２色性染料（Ａ）群に含まれる２色性染料の少なくとも一種と、２色性染料（Ｂ）を含んでいてもよい。

　本実施形態における、第１偏光板３及び第２偏光板５のうち少なくとも一方は、第１実施形態に記載の２色性染料（Ａ）群に含まれる２色性染料の少なくとも一種と、２色性染料（Ｃ）を含んでいてもよい。

　本実施形態における、第１偏光板３及び第２偏光板５のうち少なくとも一方は、第１実施形態に記載の２色性染料（Ａ）群に含まれる２色性染料の少なくとも一種と、２色性染料（Ｂ）及び２色性染料（Ｃ）の両方を含んでいてもよい。

　上述の通り、シー．アイ．ダイレクト．レッド８１は、λｍａｘ＝５１０ｎｍであり、シー．アイ．ダイレクト．レッド７９は、λｍａｘ＝５３０ｎｍである。光源の発光波長帯域が長波長領域の光を含む場合、２色性染料（Ｂ）または２色性染料（Ｃ）に含まれる染料を用いることにより、４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲の光が透過することを低減することが出来る。

　また本実施形態において、第１偏光板３及び第２偏光板５を、第１実施形態に記載のヨウ素シフト偏光板としてもよい。

　本実施形態における第１偏光板３及び第２偏光板５は、第１実施形態に記載の方法で作製することができる。

　ここで、イエローバンドを含まない青色ＬＥＤの場合と、青色ＬＥＤから射出される光が結晶欠陥等に由来するイエローバンドを含んでいる場合とでは、青色ＬＥＤから射出される緑色領域の光が偏光板を透過する割合が異なる。そこで、イエローバンドを含まない青色ＬＥＤの場合と、青色ＬＥＤから射出される光がイエローバンドを含んでいる場合との比較を行った。

　本実施形態におけるイエローバンドを含まない青色ＬＥＤは、青色ＬＥＤの発光ピーク強度に対して、強度が１％以上の領域が４１０ｎｍ～５２５ｎｍの範囲に入る光源、とする。イエローバンドを含まない青色ＬＥＤの発光スペクトルを図９に示す。

　このイエローバンドを含まない青色ＬＥＤを用いて、本実施形態で用いることのできる一対の偏光板の組み合わせについて、波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒを計算した。その結果を［表７］に示す。なお、波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒは、以下の式より算出できる。

Ｒ＝Ｅｐ／Ｅｃ・・・・・・（１２）

　［表７］に示される通り、染料Ａ及び染料Ｂを含む染料偏光板－染料Ａ及び染料Ｂを含む染料偏光板、染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板－染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板、ヨウ素シフト偏光板－ヨウ素シフト偏光板からなる本実施形態の一対の偏光板の組み合わせのエネルギーオン・オフ比Ｒは、波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内においても６０００以上である。

　本実施形態の一対の偏光板の組み合わせは、従来例であるヨウ素偏光板－ヨウ素偏光板の一対の偏光板の組み合わせに比べて、高いエネルギーオン・オフ比Ｒを有する。なお、第１実施形態に示すように、波長４１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒが６０００以上であった染料Ａを含む偏光板－ヨウ素偏光板の一対の偏光板の組み合わせにおいて、波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒも６０００以上である。

　なお、染料Ａ及び染料Ｂを含む染料偏光板－染料Ａ及び染料Ｂを含む染料偏光板の一対の偏光板の組み合わせの波長４１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒは、２０，２５０である。染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板－染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板の一対の偏光板の組み合わせの波長４１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒは、１４，５６４である。即ち、染料Ａ及び染料Ｂを含む染料偏光板－染料Ａ及び染料Ｂを含む染料偏光板及び染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板－染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板は、波長４１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内においても、エネルギーオン・オフ比Ｒが６０００以上である。本実施形態における一対の偏光板の組み合わせを用いることで、青色領域の光だけでなく、緑色領域の光に対してもコントラスト比の高い表示が可能な表示装置を実現することができる。

　次に、射出される光がイエローバンドを含んでいる青色ＬＥＤを用いて、本実施形態で用いることのできる一対の偏光板の組み合わせについて、波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒを計算した。本実施形態において、射出される光がイエローバンドを含んでいる青色ＬＥＤとは、青色ＬＥＤの発光ピーク強度に対して、強度が１％以上の領域が４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲に入る光源、とする。射出される光がイエローバンドを含んでいる青色ＬＥＤの発行スペクトルは、前述の通り図８に示される。本実施形態で用いることのできる一対の偏光板の組み合わせにおける、波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒを［表８］に示す。なお、波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒは、上述の式（１０）～式（１２）を用いて算出できる。

　［表８］に示されるように、射出される光がイエローバンドを含んでいる青色ＬＥＤを用いた場合でも、染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板－染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板、ヨウ素シフト偏光板－ヨウ素シフト偏光板からなる本実施形態の一対の偏光板の組み合わせのエネルギーオン・オフ比Ｒは、波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内において６０００以上である。すなわち、射出される光がイエローバンドを含んでいる青色ＬＥＤを用いた場合でも、これらの一対の偏光板の組み合わせを用いることで、緑色領域の光が偏光板を透過することを抑制できる。これにより、緑色波長領域の光によって赤色蛍光体層や緑色蛍光体層が励起されたり、緑色波長領域の光が透過したりすることを抑制できる。また、青色領域の光だけでなく、緑色領域の光に対してもコントラスト比の高い表示が可能な表示装置を実現することができる。

　　次に、射出される光がイエローバンドを含んでいる青色ＬＥＤを用いて、本実施形態で用いることのできる一対の偏光板の組み合わせについて、波長４１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内及び波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒを計算した。その結果を［表９］に示す。

　染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板－ヨウ素偏光板、染料Ａ及び染料Ｃを含む染料偏光板－ヨウ素シフト偏光板、においては、波長４１０ｎｍ～５００ｎｍの範囲内及び波長４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲内におけるエネルギーオン・オフ比Ｒのいずれも６０００以上である。つまり、これらの一対の偏光板の組み合わせを用いることで、緑色領域の光が偏光板を透過することを抑制できる。これにより、緑色波長領域の光によって赤色蛍光体層や緑色蛍光体層が励起されたり、緑色波長領域の光が透過したりすることを抑制できる。また、青色領域の光だけでなく、緑色領域の光に対してもコントラスト比の高い表示が可能な表示装置を実現することができる。

［第３実施形態］
　以下、本発明の第２実施形態について、図１０を用いて説明する。
　本実施形態では、表示装置の構成のうち、一対の偏光板の構成は第１実施形態と同様であり、バンドパスフィルターを備えた点が第１実施形態と異なる。
　図１０は、本実施形態の表示装置を示す断面図である。図１０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。

　本実施形態の表示装置４１においては、図１０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ー１５が設けられている。バンドパスフィルター１５は、例えば誘電体多層膜で構成されている。バンドパスフィルター１５は、青色光を透過する一方、蛍光体層１４で発せられた赤色光や緑色光を反射する特性を有する。バンドパスフィルター１５の厚さは、第２偏光板５を透過した光が特定の画素領域に対応する蛍光体層１４に入射するまでの間に、隣の画素領域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ー１５の厚さは、隣接する画素間の間隔よりも小さいことが望ましい。

　本実施形態の表示装置４１においても、明るくコントラストに優れた表示が可能となる、消費電力の低減が図れる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第４実施形態］
　以下、本発明の第３実施形態について、図１１を用いて説明する。
　本実施形態では、表示装置の構成のうち、一対の偏光板の構成は第１実施形態と同様であり、カラーフィルターを備えた点が第１実施形態と異なる。
　図１１は、本実施形態の表示装置を示す断面図である。図１１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。

　本実施形態の表示装置５１においては、図１１に示すように、第１実施形態の表示装置に備えられていた外光フィルターが備えられておらず、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素ごとにパターニングされたカラーフィルター５２が備えられている。カラーフィルター５２は、赤色カラーフィルター層５２Ｒ、緑色カラーフィルター層５２Ｇ、青色カラーフィルター層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、カラーフィルター５２にさらに通すことで、より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ーは、白色光の約３０％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、カラーフィルターによる吸収ロスはほとんどない。また、外光による蛍光体の励起に関しても、励起波長の光をカラーフィルターが吸収するため、外光カットフィルターとして機能する。

　本実施形態の表示装置５１においても、明るくコントラストに優れた表示が可能となる、消費電力の低減が図れる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第５実施形態］
　以下、本発明の第５実施形態について、図１２を用いて説明する。
　本実施形態では、表示装置の構成のうち、一対の偏光板の構成は第１実施形態と同様であり、偏光板の位置、および表示装置を構成する各種基板の構成が第１実施形態と異なる。
　図１２は、本実施形態の表示装置を示す断面図である。図１２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。

　本実施形態の表示装置２１においては、図１２に示すように、第２基板９の一面に、蛍光体層１４、バンドパスフィルター１５、第２偏光板５、保護膜２２、対向電極１２が基板側からこの順に積層されている。本実施形態では、液晶パネル２３（液晶素子）を構成する第１基板８の外面側（液晶層１０と反対側）に第１偏光板３が配置され、第２基板９の内面側（液晶層１０側）に第２偏光板５が配置されている。したがって、本実施形態の第１偏光板３は、いわゆるアウトセル型の偏光板であり、第２偏光板５は、いわゆるインセル型の偏光板である。

　第１実施形態では、蛍光体層１４が液晶パネル４とは別の第３基板１３上に形成されていた。これに対して、本実施形態では、蛍光体層１４が液晶パネル４の第２基板９上に形成されており、第２基板９が液晶パネル２３の一方の基板と蛍光体基板とを兼ねている。
保護膜２２は、第２偏光板５を保護するとともに、対向電極１２を形成する下地を平坦化する機能を果たす絶縁膜である。

　本実施形態の表示装置２１においても、明るくコントラストに優れた表示が可能となる、消費電力の低減が図れる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第６実施形態］
　以下、本発明の第６実施形態について、図１３を用いて説明する。
　本実施形態では、表示装置の構成のうち、一対の偏光板の構成は第１実施形態と同様であり、偏光板の位置、および表示装置を構成する各種基板の構成が第１実施形態と異なるのみである。
　図１３は、本実施形態の表示装置を示す断面図である。図１３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。

　本実施形態の表示装置３１においては、図１３に示すように、第１基板８の一面に、第１偏光板３、第１保護膜３２、画素電極１１が基板側からこの順に積層されている。一方、第２基板９の一面に、蛍光体層１４、バンドパスフィルター１５、第２偏光板５、第２保護膜３３、対向電極１２が基板側からこの順に積層されている。第２基板１２側の構成は第４実施形態と同様である。本実施形態では、液晶パネル３４（液晶素子）を構成する第１基板８の内面側（液晶層１０側）に第１偏光板３が配置され、第２基板９の内面側（液晶層１０側）に第２偏光板５が配置されている。したがって、本実施形態の第１偏光板３および第２偏光板５はともに、いわゆるインセル型の偏光板である。

　本実施形態の表示装置３１においても、明るくコントラストに優れた表示が可能となる、消費電力の低減が図れる、といった第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　なお、本発明の態様における技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の態様における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、第１偏光板および第２偏光板の位置が異なる３つの例を示したが、いずれの偏光板をインセル型、アウトセル型のいずれにするかは適宜選択すれば良い。また、偏光板の製造方法としては、例えば有機溶媒中に染料やヨウ素を溶解させた溶液を基板上に形成する方法、いわゆる塗布法を用いても良い。もしくは、例えば染料やヨウ素を含む樹脂材料を延伸させる方法、いわゆる延伸法を用いても良い。その他、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。

　本発明の態様は、カラーフィルターに代えて、各種の色光を発する蛍光体層を備えた液晶表示装置などの各種表示装置に利用可能である。

　１，２１，３１，４１，５１…表示装置、２…バックライト（光源）、３…第１偏光板、４，２３，３４…液晶パネル（液晶素子）、５…第２偏光板、６…蛍光体基板、１４…蛍光体層。

Claims

　光源と、
　前記光源から射出される光の偏光状態を制御する液晶素子と、
　前記液晶素子を透過した光を吸収し、前記光の波長域と異なる波長域の蛍光を発する蛍光体と、
　前記液晶素子の光入射側と光射出側とに設けられた一対の偏光板と、を備え、
　前記光源が、発光スペクトル内において、４４０ｎｍ～４７０ｎｍの波長域内に少なくとも一つの極大値を有し、
　前記一対の偏光板が、前記光源と前記液晶素子との間に設けられた第１偏光板と、前記液晶素子と前記蛍光体との間に設けられた第２偏光板と、で構成され、
　前記一対の偏光板は、前記光源からの光の４１０ｎｍ～５００ｎｍの波長域内において、前記一対の偏光板を介して前記蛍光体に入射する光のエネルギーオン・オフ比が６０００以上の値である表示装置。
　前記光源からの光の４１０ｎｍ～５００ｎｍの波長域内において、前記一対の偏光板のパラレルニコル配置時のエネルギー透過率が３０％以上である請求項１に記載の表示装置。
　前記一対の偏光板のクロスニコル配置時において、波長４６０ｎｍの光に対する透過率をＴ_４６０、波長６００ｎｍの光に対する透過率をＴ_６００としたとき、Ｔ_４６０≦Ｔ_６００　……（１）
　上記の（１）式を満たす請求項１に記載の表示装置。
　前記第１偏光板と前記第２偏光板とは、前記光源からの光の４３０ｎｍ～４９０ｎｍの波長域のうち、少なくとも一部の波長域における消光比が互いに異なる請求項１に記載の表示装置。
　光源と、
　前記光源から射出される光の偏光状態を制御する液晶素子と、
　前記液晶素子を透過した光を吸収し、前記光の波長域と異なる波長域の蛍光を発する蛍光体と、
　前記液晶素子の光入射側と光射出側とに設けられた一対の偏光板と、を備え、
　前記光源が、発光スペクトル内において、４４０ｎｍ～４７０ｎｍの波長域内に少なくとも一つの極大値を有し、
　前記一対の偏光板が、前記光源と前記液晶素子との間に設けられた第１偏光板と、前記液晶素子と前記蛍光体との間に設けられた第２偏光板と、で構成され、
　前記一対の偏光板は、前記光源からの光の４１０ｎｍ～５５０ｎｍの波長域内において、前記一対の偏光板を介して前記蛍光体に入射する光のエネルギーオン・オフ比が６０００以上の値である表示装置。
　前記光源は、前記射出される光の強度が１％以上の領域が４１０ｎｍ～５５０ｎｍの範囲に入る請求項５に記載の表示装置。