特許 7118672 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-05

(45)【発行日】2022-08-16

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/1335 20060101AFI20220808BHJP

   G02F 1/13363 20060101ALI20220808BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20220808BHJP

   G02B 5/20 20060101ALI20220808BHJP

   G02B 5/30 20060101ALI20220808BHJP

【ＦＩ】

G02F1/1335 505

G02F1/13363

G02F1/13 505

G02B5/20 101

G02B5/30

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2018042219

(22)【出願日】2018-03-08

(65)【公開番号】P2019158962

(43)【公開日】2019-09-19

【審査請求日】2021-02-09

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小村 真一

(72)【発明者】

【氏名】浅川 陽一

【審査官】井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－３２６８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－０１１９７９３（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０２Ｆ １／１３３６３

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｂ ５／２０

Ｇ０２Ｂ ５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層に向けて第１色成分及び第２色成分を含んだ混色光を照射する照明装置と、
前記照明装置及び前記カラーフィルタ層の間に配置された波長選択層と、を備え、
前記カラーフィルタ層は、前記第１色成分を透過し且つ前記第２色成分を吸収する第１色フィルタと、前記第２色成分を透過し且つ前記第１色成分を吸収する第２色フィルタと、を備え、
前記波長選択層は、位相子層と、前記照明装置及び前記位相子層の間に配置された第１偏光板と、前記位相子層及び前記カラーフィルタ層の間に配置された第２偏光板と、を備え、
前記位相子層は、前記第１色フィルタに対応する位置に配置された第１色位相子と、前記第２色フィルタに対応する位置に配置された第２色位相子と、を備え、
前記第１色位相子は、前記第１偏光板を透過して該第１色位相子に入射した前記混色光の偏光状態を前記第１色成分が前記第２偏光板を透過するように変化させ、
前記第２色位相子は、前記第１偏光板を透過して該第２色位相子に入射した前記混色光の偏光状態を前記第２色成分が前記第２偏光板を透過するように変化させ、
前記第１色位相子及び前記第２色位相子にそれぞれ異なる位相差の位相板が形成されている、表示装置。

【請求項2】

カラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層に向けて第１色成分及び第２色成分を含んだ混色光を照射する照明装置と、
前記照明装置及び前記カラーフィルタ層の間に配置された波長選択層と、を備え、
前記カラーフィルタ層は、前記第１色成分を透過し且つ前記第２色成分を吸収する第１色フィルタと、前記第２色成分を透過し且つ前記第１色成分を吸収する第２色フィルタと、を備え、
前記波長選択層は、位相子層と、前記照明装置及び前記位相子層の間に配置された第１偏光板と、前記位相子層及び前記カラーフィルタ層の間に配置された第２偏光板と、を備え、
前記位相子層は、前記第１色フィルタに対応する位置に配置された第１色位相子と、前記第２色フィルタに対応する位置に配置された第２色位相子と、を備え、
前記第１色位相子は、前記第１偏光板を透過して該第１色位相子に入射した前記混色光の偏光状態を前記第１色成分が前記第２偏光板を透過するように変化させ、
前記第２色位相子は、前記第１偏光板を透過して該第２色位相子に入射した前記混色光の偏光状態を前記第２色成分が前記第２偏光板を透過するように変化させ、
前記位相子層は、前記第１色位相子及び前記第２色位相子にそれぞれ異なる電圧が印加される第１の液晶層である、表示装置。

【請求項3】

カラーフィルタ層と、
前記カラーフィルタ層に向けて第１色成分及び第２色成分を含んだ混色光を照射する照明装置と、
前記照明装置及び前記カラーフィルタ層の間に配置された波長選択層と、を備え、
前記カラーフィルタ層は、前記第１色成分を透過し且つ前記第２色成分を吸収する第１色フィルタと、前記第２色成分を透過し且つ前記第１色成分を吸収する第２色フィルタと、を備え、
前記波長選択層は、位相子層と、前記照明装置及び前記位相子層の間に配置された第１偏光板と、前記位相子層及び前記カラーフィルタ層の間に配置された第２偏光板と、を備え、
前記位相子層は、前記第１色フィルタに対応する位置に配置された第１色位相子と、前記第２色フィルタに対応する位置に配置された第２色位相子と、を備え、
前記第１色位相子は、前記第１偏光板を透過して該第１色位相子に入射した前記混色光の偏光状態を前記第１色成分が前記第２偏光板を透過するように変化させ、
前記第２色位相子は、前記第１偏光板を透過して該第２色位相子に入射した前記混色光の偏光状態を前記第２色成分が前記第２偏光板を透過するように変化させ、
前記位相子層は、前記第１色位相子及び前記第２色位相子にそれぞれ異なるセルギャップが形成された第１の液晶層である、表示装置。

【請求項4】

前記第１偏光板及び前記第２偏光板は、所定の位相の光を透過し、他の光を反射する反射偏光板である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。

【請求項5】

前記第１色成分が緑色成分であり、前記第２色成分が赤色成分であり、
前記第１色フィルタは、前記緑色成分を透過し且つ他の色成分を吸収する緑色フィルタであり、
前記第２色フィルタは、前記赤色成分を透過し且つ他の色成分を吸収する赤色フィルタであり、
前記第１色位相子は、緑色位相子であり、前記緑色成分を透過させ且つ他の色成分を反射させ、
前記第２色位相子は、赤色位相子であり、前記赤色成分を透過させ且つ他の色成分を反射させる、
請求項４に記載の表示装置。

【請求項6】

前記カラーフィルタ層は、第３色フィルタをさらに備え、該第３色フィルタは、青色成分を透過し且つ他の色成分を吸収する青色フィルタであり、
前記位相子層は、第３色位相子をさらに備え、該第３色位相子は、前記第３色フィルタに対応する位置に配置された青色位相子であり、
前記青色位相子は、前記青色成分を透過させ且つ他の色成分を反射させる、請求項５に記載の表示装置。

【請求項7】

前記照明装置は、緑色レーザー光源と、赤色レーザー光源と、青色レーザー光源と、を有する、請求項６に記載の表示装置。

【請求項8】

前記緑色位相子の位相差が１５９０ｎｍであり、前記赤色位相子の位相差が１２８０ｎｍであり、前記青色位相子の位相差が１４００ｎｍである、請求項６に記載の表示装置。

【請求項9】

第１基板と、第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板の間に挟持された第２の液晶層と、を備え、
前記カラーフィルタ層は、前記第２基板と前記第２の液晶層との間に形成され、
前記第１基板は、前記第２の液晶層と前記第１偏光板との間に配置された、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の表示装置。

【請求項10】

前記第１基板は、樹脂からなる基板である、請求項９に記載の表示装置。

【請求項11】

前記第１基板は、ガラスからなる基板である、請求項９に記載の表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、カラーフィルタを備えた表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

表示装置は、光を選択的に透過する液晶層等の電気光学層と、電気光学層を透過した光を着色するカラーフィルタ層と、を備えている。例えば、赤色に着色する赤色フィルタの場合、白色光に含まれる緑色成分及び青色成分を吸収して赤色成分のみを透過する。つまり、赤色フィルタに入射した緑色成分及び青色成分は、画像の表示に利用されないで吸収されてしまう。同様に、緑色フィルタに入射した青色成分及び赤色成分や、青色フィルタに入射した赤色成分及び緑色成分も、画像の表示に利用されないで吸収されてしまう。

【0003】

光の利用効率を高めるため、所望の波長の光のみを透過させて、透過波長以外の波長の光を積極的にバックライト側に反射させる選択反射型コレステリック液晶フィルタを備えた液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１の段落［００４８］参照）。選択反射型コレステリック液晶フィルタは、吸収型カラーフィルタとコレステリックカラーフィルタとを組み合わせた多層膜であり、コレステリック液晶の螺旋ピッチに応じて入射光を円偏光に変換して反射できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－１４５３２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、そのような選択反射型コレステリック液晶フィルタは、製造プロセスが複雑で設計通りに成膜することが困難である。成膜できたとしても表示装置が高価になってしまう。本開示の目的は、光の利用効率が高く、価格競争力にも優れた表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態に係る表示装置は、カラーフィルタ層と、照明装置と、波長選択層と、を備えている。照明装置は、カラーフィルタ層に向けて第１色成分及び第２色成分を含んだ混色光を照射する。波長選択層は、照明装置及びカラーフィルタ層の間に配置されている。カラーフィルタ層は、第１色フィルタと、第２色フィルタと、を備えている。第１色フィルタは、第１色成分を透過し且つ第２色成分を吸収する。同様に、第２色フィルタは、第２色成分を透過し且つ第１色成分を吸収する。
波長選択層は、位相子層と、第１反射偏光板と、第２反射偏光板と、を備えている。第１反射偏光板は、照明装置及び位相子層の間に配置されている。第２反射偏光板は、位相子層及びカラーフィルタ層の間に配置されている。位相子層は、第１色位相子と、第２色位相子と、を備えている。第１色位相子は、第１色フィルタに対応する位置に配置されている。第２色位相子は、第２色フィルタに対応する位置に配置されている。
第１色位相子は、第１反射偏光板を透過して第１色位相子に入射した混色光の偏光状態を第１色成分が第２反射偏光板に透過され且つ第２色成分が第２反射偏光板に反射されるように変化させる。同様に、第２色位相子は、第１反射偏光板を透過して第２色位相子に入射した混色光の偏光状態を第２色成分が第２反射偏光板に透過され且つ第１色成分が第２反射偏光板に反射されるように変化させる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、各実施形態に共通する表示装置の概略的な構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示された表示パネル及び波長選択層の断面構造を示す断面図である。

【図3】図３は、図２に示された波長選択層の第１変形例を示す断面図である。

【図4】図４は、図２に示された波長選択層の第２変形例を示す断面図である。

【図5】図５は、緑色画素における波長選択層及び緑色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。

【図6】図６は、赤色画素における波長選択層及び赤色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。

【図7】図７は、青色画素における波長選択層及び青色フィルタの透過特性を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

いくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者が発明の主旨を保って適宜変更について容易に想到し得るものは、当然に本発明の範囲に含まれる。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。各図において、連続して配置される同一又は類似の要素について符号を省略することがある。また、本明細書及び各図において、既に説明した図と同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。

【0009】

また、本明細書において「αはＡ，Ｂ又はＣを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣのいずれかを含む」、「αはＡ，Ｂ及びＣからなる群から選択される一つを含む」といった表現は、特に明示がない限り、αがＡ～Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。各実施形態において、表示装置の一例として液晶表示装置ＤＳＰを開示する。ただし、各実施形態は、他種の表示装置に対する、各実施形態にて開示される個々の技術的思想の適用を妨げるものではない。

【0010】

液晶表示装置ＤＳＰは、例えば、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話端末、パーソナルコンピュータ、テレビ受像装置、車載装置、ゲーム機器、ウェアラブル端末等の種々の装置に用いることができる。

【0011】

まず、図１を参照して各実施形態に共通する構成について述べる。図１は、液晶表示装置ＤＳＰの概略的な構成を示す斜視図である。液晶表示装置ＤＳＰは、表示パネルＰＮＬと、表示パネルＰＮＬの背面に光を照射する照明装置（バックライト）ＢＬと、表示パネルＰＮＬ及び照明装置ＢＬの間に配置された波長選択層３と、表示パネルＰＮＬや照明装置ＢＬの動作を制御する制御モジュールＣＴＲと、表示パネルＰＮＬを駆動する駆動ＩＣチップ４と、表示パネルＰＮＬや照明装置ＢＬへ制御モジュールＣＴＲの制御信号を伝達するフレキシブル回路基板ＦＰＣ１，ＦＰＣ２と、を備えている。

【0012】

表示パネル（液晶セル）ＰＮＬは、第１基板（アレイ基板）ＳＵＢ１と、第１基板ＳＵＢ１に対向する第２基板（対向基板）ＳＵＢ２と、第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の間に配置された液晶層（第２の液晶層）ＬＣと、を備えている。液晶層ＬＣは、光を選択的に透過する電気光学層の一例である。表示パネルＰＮＬは、画像を表示する表示領域ＤＡを有している。表示パネルＰＮＬは、表示領域ＤＡにおいて、マトリクス状に配列された複数の画素ＰＸを有している。

【0013】

駆動ＩＣチップ４は、例えば第１基板ＳＵＢ１に実装されている。なお、駆動ＩＣチップ４は、制御モジュールＣＴＲ等に実装されてもよい。フレキシブル回路基板ＦＰＣ１は、第１基板ＳＵＢ１と制御モジュールＣＴＲとを接続している。フレキシブル回路基板ＦＰＣ２は、照明装置ＢＬと制御モジュールＣＴＲとを接続している。

【0014】

制御モジュールＣＴＲは、液晶表示装置ＤＳＰが搭載される電子機器のメインボード等から表示領域ＤＡに表示するための１フレーム分の画像データを順次受信する。この画像データは、例えば各画素ＰＸの表示色等の情報を含む。制御モジュールＣＴＲは、受信した画像データに基づいて各画素ＰＸを駆動するための信号を駆動ＩＣチップ４に供給する。また、制御モジュールＣＴＲは、受信した画像データに基づいて光源５を駆動するための信号を照明装置ＢＬに供給する。

【0015】

照明装置ＢＬは、表示パネルＰＮＬの第１基板ＳＵＢ１に対向するように配置されている。照明装置ＢＬは、光を発する光源５と、光源５からの光が入射する導光板６とを備えている。光源５は、例えば、緑色レーザー光を発する緑色レーザー素子５Ｇと、赤色レーザー光を発する赤色レーザー素子５Ｒと、青色レーザー光を発する青色レーザー素子５Ｂと、を含んでいる。

【0016】

なお、光源５は、レーザー半導体（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等のレーザー素子に限られずＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等であってもよい。緑色ＬＥＤが発する緑色光は緑色波長域（例えば、４９０～５９０ｎｍ）において所定の帯域幅を有している。

【0017】

赤色ＬＥＤが発する赤色光は赤色波長域（例えば、５９０～７８０ｎｍ）において所定の帯域幅を有している。青色ＬＥＤが発する青色光は青色波長域（例えば、３８０～４９０ｎｍ）において所定の帯域幅を有している。ただし、後述する光の利用効率の観点から、本実施形態には、レーザー光を発するレーザー素子５Ｇ，５Ｒ，５Ｂが特に好適である。

【0018】

導光板６は、第１基板ＳＵＢ１に対向する出射面（第１主面）６Ａと、出射面６Ａとは反対側の反射面（第２主面）６Ｂと、出射面６Ａ及び反射面６Ｂの間の入射面（端面）６Ｃと、を有している。入射面６Ｃに沿って複数の光源５が並べられている。光源５からの光は、入射面６Ｃに入射し、反射面６Ｂに反射されながら導光板６内を伝播し、出射面６Ａから出射する。

【0019】

照明装置ＢＬは、表示パネルＰＮＬの背面に向けて緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を含んだ白色光を照射する。緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、第１乃至第３色成分のそれぞれ一例であり、白色光は、二色以上の成分の光を含んだ混色光の一例である。

【0020】

図２は、表示パネルＰＮＬ及び波長選択層３の断面構造を示す断面図である。表示パネルＰＮＬの第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２は、透光性を有した第１及び第２透明基材１０，２０をそれぞれ備えている。波長選択層３を透過した光を対応する各色フィルタ２２Ｇ，２２Ｒ，２２Ｂに位置精度よく入射させるため、第１透明基材１０の厚さは、薄い方が好ましく、例えば５～１０μｍである。基材を薄く形成しやすいため、第１及び第２透明基材１０，２０は、例えば透光性の樹脂材料から形成されている。なお、第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２をガラス材料から形成してもよい。

【0021】

第１透明基材１０は、第１面１０Ａと、第１面１０Ａとは反対側の第２面１０Ｂと、を有している。第２透明基材２０は、第３面２０Ａと、第３面２０Ａとは反対側の第４面２０Ｂと、を有している。第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２は、第１面１０Ａと第３面２０Ａとを対向させた状態で貼り合わされている。第１及び第２基板ＳＵＢ１，ＳＵＢ２の間には、液晶層ＬＣが封入されている。

【0022】

表示パネルＰＮＬの表示面側及び背面側には、第１及び第２偏光板ＰＬ１，ＰＬ２がそれぞれ配置されている。図２に示す例では、背面側の第１偏光板ＰＬ１は、第１基板ＳＵＢ１の第２面１０Ｂに貼着されている。表示面側の第２偏光板ＰＬ２は、第２基板ＳＵＢ２の第４面２０Ｂに貼着されている。

【0023】

第１基板ＳＵＢ１は、第１透明基材１０に加え、液晶層ＬＣに電圧を印加するＴＦＴ層１１等を備えている。ＴＦＴ層１１は、第１透明基材１０の第１面１０Ａに形成され、画素電極、共通電極、走査信号線、映像信号線、薄膜トランジスタ、それらの間に介在する各種絶縁膜等を含んでいる。

【0024】

第２基板ＳＵＢ２は、第２透明基材２０に加え、遮光層２１、カラーフィルタ層２２等を備えている。遮光層２１は、第２透明基材２０の第３面２０Ａに形成されている。前述の画素ＰＸは、例えば、緑色、赤色及び青色にそれぞれ対応する副画素ＳＰＸ（緑色画素ＳＰＸＧ、赤色画素ＳＰＸＲ、青色画素ＳＰＸＢ）を含んでおり、遮光層２１がそれらの副画素ＳＰＸを区画している。

【0025】

カラーフィルタ層２２は、第２透明基材２０の第３面２０Ａに形成され、第３面２０Ａ及び遮光層２１を覆っている。なお、カラーフィルタ層２２を第４面２０Ｂや第１基板ＳＵＢ１に形成してもよい。表示パネルＰＮＬの背面に入射した光は、液晶層ＬＣに選択的に透過され、カラーフィルタ層２２に入射する。

【0026】

カラーフィルタ層２２は、緑色画素ＳＰＸＧに配置された緑色フィルタ２２Ｇと、赤色画素ＳＰＸＲに配置された赤色フィルタ２２Ｒと、青色画素ＳＰＸＢに配置された青色フィルタ２２Ｂと、を含んでいる。緑色フィルタは、入射光に含まれる緑色成分（Ｇ）を透過し且つ赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を吸収する。

【0027】

同様に、赤色フィルタ２２Ｒは、入射光に含まれる赤色成分（Ｒ）を透過し且つ青色成分（Ｂ）及び緑色成分（Ｇ）を吸収する。青色フィルタ２２Ｂは、入射光に含まれる青色成分（Ｂ）を透過し且つ緑色成分（Ｇ）及び赤色成分（Ｒ）を吸収する。その結果、入射光は、カラーフィルタ層２２に対応する色の可視光となって第２偏光板ＰＬ２に到達する。

【0028】

本実施形態は、照明装置ＢＬとカラーフィルタ層２２との間に波長選択層（選択的反射層）３を備えていることが特徴の一つである。波長選択層３は、第１及び第２反射偏光板３１，３２と、それらの間に配置された位相子層３３と、を備えている。第１反射偏光板（第１偏光板）３１は、照明装置ＢＬの導光板６の出射面６Ａに対向している。第２反射偏光板（第２偏光板）３２は、表示パネルＰＮＬの第１偏光板ＰＬ１に貼着されている。なお、本実施形態では、光の再利用を前提にしているため、反射型の偏光板を用いているが、光の再利用を行わない場合は、反射偏光板に代えて、吸収型の偏光板を用いてもよい。

【0029】

図２に示す例では、第１及び第２反射偏光板３１，３２が直交ニコルの関係に配置されている。なお、第１及び第２反射偏光板３１，３２を平行ニコルの関係に配置してもよい。位相子層３３は、緑色位相子（第１位相子）３３Ｇと、赤色位相子（第２位相子）３３Ｒと、青色位相子（第３位相子）３３Ｂと、を含んでいる。

【0030】

緑色位相子３３Ｇは、表示パネルＰＮＬの厚さ方向において緑色画素ＳＰＸＧ（緑色フィルタ２２Ｇ）に重畳する位置に配置されている。同様に、青色位相子３３Ｂは、青色画素ＳＰＸＢ（青色フィルタ２２Ｂ）に重畳する位置に配置され、赤色位相子３３Ｒは、赤色画素ＳＰＸＲ（赤色フィルタ２２Ｒ）に重畳する位置に配置されている。隣り合う位相子３３Ｇ，３３Ｒ，３３Ｂの間に遮光層３４を形成してもよい。

【0031】

位相子３３Ｇ，３３Ｒ，３３Ｂの一例は、直線偏光を与える位相板（波長板）である。各位相子は、それぞれ異なる複屈折異方性（Δｎ）と位相子の厚さ（ｄ）の積（Δｎｄ）（以下、本実施形態において、Δｎｄを位相差（リタデーション）と称する）を有する。例えば、緑色位相子３３Ｇは位相差１５９０ｎｍの位相板であり、赤色位相子３３Ｒは位相差１２８０ｎｍの位相板であり、青色位相子３３Ｂは位相差１４００ｎｍの位相板である。

【0032】

位相子層３３は、位相板に限られず液晶層（第１の液晶層）であってもよい。位相子層３３が液晶層の場合、緑色位相子３３Ｇは表示パネルＰＮＬの厚さ方向において緑色画素ＳＰＸＧに重畳する領域であり、赤色位相子３３Ｒは表示パネルＰＮＬの厚さ方向において赤色画素ＳＰＸＲに重畳する領域であり、青色位相子３３Ｂは表示パネルＰＮＬの厚さ方向において青色画素ＳＰＸＢに重畳する領域である。

【0033】

図３及び図４は、波長選択層３を液晶層で構成した変形例を示す断面図である。位相子層３３を構成する液晶層の駆動方式は、図３及び図４に示すＶＡ型（ホメオトロピック配向）であってもよいし、図示しないＩＰＳ型（ホモジニアス配向）であってもよい。前述の制御モジュールＣＴＲ等によって位相子層３３の配向状態を制御できる。

【0034】

図３に示す例では、位相子層３３は、緑色位相子３３Ｇにおいて１５９０ｎｍの波長を透過するようにし、赤色位相子３３Ｒにおいて１２８０ｎｍの波長を透過するようにし、青色位相子３３Ｂにおいて１４００ｎｍの波長を透過するように電圧を印加された液晶層である。透過する波長は、印加する電圧によって制御され、青色位相子３３Ｂに印加された電圧は、赤色位相子３３Ｒに印加された電圧よりも高い。緑色位相子３３Ｇに印加された電圧は、青色位相子３３Ｂに印加された電圧よりもさらに高い。

【0035】

図４に示す例では、位相子層３３は、図３の変形例であり、緑色位相子３３Ｇ、赤色位相子３３Ｒ、青色位相子３３Ｂの各領域でセルギャップを変えることで、液晶層の厚さを変え、リタデーションを各色で変更したものである。具体的には、青色位相子３３Ｂに形成されたセルギャップｄ３は、緑色位相子３３Ｇに形成されたセルギャップｄ１よりも狭い。赤色位相子３３Ｒに形成されたセルギャップｄ２は、青色位相子３３Ｂに形成されたセルギャップｄ３よりもさらに狭い。このような構造でも、各位相子で所望の波長を効率よく透過させることができる。

【0036】

続いて、図３乃至図７を参照して、波長選択層３の作用について説明する。なお、赤色位相子３３Ｒ及び青色位相子３３Ｂは、これまで説明した位相差を除いて、緑色位相子３３Ｇと略同一の形状及び機能を有している。そのため、代表して緑色位相子３３Ｇを詳しく説明し、赤色位相子３３Ｒ及び青色位相子３３Ｂについては重複する説明を省略する。

【0037】

導光板６の出射面６Ａから出射した白色光には、非偏光の緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分が含まれている。緑色成分（Ｇ）が第１反射偏光板３１に入射すると、図３に示すように、第１反射偏光板３１の偏光軸に対して偏光方向が０°の直線偏光は透過され、第１反射偏光板３１の偏光軸に対して偏光方向が９０°の直線偏光は導光板６へ反射される。第１反射偏光板３１に反射された直線偏光は、導光板６内を伝播するうちに偏光度が変化し、やがて第１反射偏光板３１に透過されて再利用される。

【0038】

同様に、導光板６の出射面６Ａから出射した白色光に含まれる赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）が第１反射偏光板３１に入射すると、第１反射偏光板３１の偏光軸に対して偏光方向が０°の直線偏光は透過され、第１反射偏光板３１の偏光軸に対して偏光方向が９０°の直線偏光は導光板６へ反射されて再利用される。

【0039】

第１及び第２反射偏光板３１，３２が直交ニコルの場合、緑色位相子３３Ｇは、第１反射偏光板３１を透過した緑色成分（Ｇ）の偏光方向をほぼ９０°変化させる。一方、緑色位相子３３Ｇは、第１反射偏光板３１を透過した赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の偏光方向をほとんど変化させない。

【0040】

また、第１及び第２反射偏光板３１，３２が平行ニコルの場合、緑色位相子３３Ｇは、第１反射偏光板３１を透過した緑色成分（Ｇ）の偏光方向をほとんど変化させない。一方、緑色位相子３３Ｇは、第１反射偏光板３１を透過した赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の偏光方向をほぼ９０°変化させる。

【0041】

その結果、緑色位相子３３Ｇに入射した白色光は、緑色成分（Ｇ）が第２反射偏光板３２に透過され、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）が第２反射偏光板３２に反射されるように偏光状態が変化する。第２反射偏光板３２に反射された赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、緑色位相子３３Ｇ及び第１反射偏光板３１に透過され、導光板６へ戻されて再利用される。

【0042】

緑色画素ＳＰＸＧで反射された赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、導光板６に入射して再び出射される光路において副画素ＳＰＸの幅方向に移動する。再利用された赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、反射された副画素ＳＰＸとは異なる副画素ＳＰＸ（例えば、赤色画素ＳＰＸＲ）に入射する。

【0043】

緑色位相子３３Ｇと同様にして、赤色位相子３３Ｇは、赤色成分（Ｒ）が第２反射偏光板３２に透過され、青色成分（Ｂ）及び緑色成分（Ｇ）が第２反射偏光板３２に反射されるように入射光の偏光状態を変化させる。青色位相子３３Ｂは、青色成分（Ｂ）が第２反射偏光板３２に透過され、緑色成分（Ｇ）及び赤色成分（Ｒ）が第２反射偏光板３２に反射されるように入射光の偏光状態を変化させる。

【0044】

本実施形態によれば、緑色画素ＳＰＸＧにおいて、緑色フィルタ２２Ｇに入射すれば画像の表示に利用されることなく吸収されてしまう赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を積極的に導光板６へ反射して再利用できる。赤色画素ＳＰＸＲ及び青色画素ＳＰＸＢについても同様に光を再利用できる。

【0045】

図５は、緑色画素ＳＰＸＧにおける波長選択層３及び緑色フィルタ２２Ｇの透過特性を模式的に示す図である。実線は、緑色画素ＳＰＸＧに重畳する波長選択層３（第１反射偏光板３１、位相子３３Ｇ及び第２反射偏光板３２）の透過特性を示し、破線は、緑色フィルタ２２Ｇの透過特性を示している。

【0046】

例えば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）がそれぞれ波長５３０ｎｍ、波長６３０ｎｍ、波長４７０ｎｍのレーザー光の場合、図５に示すように、緑色画素ＳＰＸＧに重畳する波長選択層３に入射した緑色成分（Ｇ）の透過率が約１（約１００％）であり、赤色成分（Ｒ）の透過率が約０（約０％）であり、青色成分（Ｂ）の透過率が約０．１（約１０％）である。

【0047】

つまり、緑色画素ＳＰＸＧに重畳する波長選択層３は、緑色成分（Ｇ）の透過率よりも赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の透過率が小さくなるように入射光を変化させる。緑色位相子３３Ｇに入射した緑色成分（Ｇ）は、緑色フィルタ２２Ｇを透過して画像の表示に利用される。

【0048】

一方、緑色位相子３３Ｇに入射した赤色成分（Ｒ）は、約１（約１００％）が第２反射偏光板３２に反射される。一部の赤色成分（Ｒ）が第２反射偏光板３２から入射される可能性もあるが、第１反射偏光板３１でも反射されるため、赤色成分（Ｒ）は実質的に１００％の光が導光板６へ反射されて再利用される。同様に、緑色位相子３３Ｇに入射した青色成分（Ｂ）は、約０．９（約９０％）が第２反射偏光板３２に反射されるが、第２反射偏光板３２を透過した残りの青色成分（Ｂ）は、第１反射偏光板３１でも反射されて再利用される。第１反射偏光板３１と第２反射偏光板３２とが同じ材質で形成されていた場合、０．９＋（０．１×０．９）≒約０．９９（約９９％）の青色成分（Ｂ）が導光板６へ反射されることになる。

【0049】

図６は、赤色画素ＳＰＸＲにおける波長選択層３及び赤色フィルタ２２Ｒの透過特性を模式的に示す図である。実線は、赤色画素ＳＰＸＲに重畳する波長選択層３（第１反射偏光板３１、位相子３３Ｒ及び第２反射偏光板３２）の透過特性を示し、破線は、赤色フィルタ２２Ｒの透過特性を示している。

【0050】

例えば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）、青色成分（Ｂ）がそれぞれ波長５３０ｎｍ、波長６３０ｎｍ、波長４７０ｎｍのレーザー光の場合、図６に示すように、赤色画素ＳＰＸＲに重畳する波長選択層３に入射した緑色成分（Ｇ）の透過率が約０．１（約１０％）であり、赤色成分（Ｒ）の透過率が約１（約１００％）であり、青色成分（Ｂ）の透過率が約０．５（約５０％）である。

【0051】

つまり、赤色画素ＳＰＸＲに重畳する波長選択層３は、赤色成分（Ｒ）の透過率よりも青色成分（Ｂ）及び緑色成分（Ｇ）の透過率が小さくなるように入射光を変化させる。赤色位相子３３Ｒに入射した赤色成分（Ｒ）は、赤色フィルタ２２Ｒを透過して画像の表示に利用される。

【0052】

一方、赤色位相子３３Ｒに入射した青色成分（Ｂ）は、約０．５（約５０％）が第２反射偏光板３２に反射される。残りの青色成分（Ｂ）は第１反射偏光板３１で同様に反射されるため、０．５＋（０．５×０．５）≒０．７５（約７５％）の青色成分（Ｂ）が導光板６へ反射されて再利用される。同様に、赤色位相子３３Ｒに入射した緑色成分（Ｇ）は、約０．９（約９０％）が第２反射偏光板３２に反射される。他の緑色成分（Ｇ）は、第１反射偏光板３１で同様に反射されるため、０．９＋（０．１×０．９）≒約０．９９（約９９％）の緑色成分（Ｇ）が導光板６へ反射されて再利用される。

【0053】

図７は、青色画素ＳＰＸＢにおける波長選択層３及び青色フィルタ２２Ｂの透過特性を模式的に示す図である。実線は、青色画素ＳＰＸＢに重畳する波長選択層３（第１反射偏光板３１、位相子３３Ｒ及び第２反射偏光板３２）の透過特性を示し、破線は、青色フィルタ２２Ｂの透過特性を示している。

【0054】

例えば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）、青色成分（Ｂ）がそれぞれ波長５３０ｎｍ、波長６３０ｎｍ、波長４７０ｎｍのレーザー光の場合、図７に示すように、青色画素ＳＰＸＢに重畳する波長選択層３に入射した緑色成分（Ｇ）の透過率が約０．１（約１０％）であり、赤色成分（Ｒ）の透過率が約０．７（約７０％）であり、青色成分（Ｂ）の透過率が約１（約１００％）である。

【0055】

つまり、青色画素ＳＰＸＢに重畳する波長選択層３は、青色成分（Ｂ）の透過率よりも緑色成分（Ｇ）及び赤色成分（Ｒ）の透過率が小さくなるように入射光を変化させる。青色位相子３３Ｂに入射した青色成分（Ｂ）は、青色フィルタ２２Ｂを透過して画像の表示に利用される。

【0056】

一方、青色位相子３３Ｂに入射した緑色成分（Ｇ）は、約０．９（約９０％）が第２反射偏光板３２に反射される。残りの緑色成分（Ｇ）は第１反射偏光板３１で導光板６へ反射されて再利用される。第１反射偏光板３１と第２反射偏光板３２とが同じ材質で形成されていた場合、０．９＋（０．９×０．１）≒約０．９９（約９９％）の緑色成分（Ｇ）が導光板６へ反射されることになる。同様に、青色位相子３３Ｂに入射した赤色成分（Ｒ）は、約０．３（約３０％）が第２反射偏光板３２に反射される。残りの赤色成分（Ｒ）は、第１反射偏光板３１で導光板６へ反射されて再利用される。第１反射偏光板３１と第２反射偏光板３２とが同じ材質で形成されていた場合、０．７＋（０．３×０．７）≒約０．９１（約９１％）の赤色成分（Ｒ）が導光板６へ反射されることになる。

【0057】

以上のように構成された本実施形態の液晶表示装置ＤＳＰによれば、緑色フィルタ２２Ｇに入射すれば画像の表示に利用されることなく吸収されてしまう赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）、赤色フィルタ２２Ｒに入射すれば画像の表示に利用されることなく吸収されてしまう青色成分（Ｂ）及び緑色成分（Ｇ）、青色フィルタ２２Ｂに入射すれば画像の表示に利用されることなく吸収されてしまう緑色成分（Ｇ）及び赤色成分（Ｒ）を積極的に導光板６へ反射して再利用できる。

【0058】

光の利用効率が向上するため、照明装置ＢＬの消費電力を節約して液晶表示装置ＤＳＰの稼働時間を延長できる。表示パネルＰＮＬの光量を増やすことができ、液晶表示装置ＤＳＰの表示品位が向上する。

【0059】

本実施形態では、画像の表示に利用されない光が波長選択層３に反射されてカラーフィルタ層２２にほぼ入射しない。カラーフィルタ層２２の透過帯域を狭くすると表示パネルＰＮＬの光量が低下するため、一般に、緑色フィルタ２２Ｇ、赤色フィルタ２２Ｒ、青色フィルタ２２Ｂは、透過帯域の一部が重複している。とりわけ、青色フィルタ２２Ｂの透過帯域は、図７に示すように緑色波長域まで広がっていることが多い。そのような青色フィルタ２２Ｂに緑色成分（Ｇ）が入射すると、混色により色が濁るおそれがあった。

【0060】

しかしながら本実施形態では、緑色画素ＳＰＸＧには色純度の高い緑色成分（Ｇ）が入射し、赤色画素ＳＰＸＲには色純度の高い赤色成分（Ｒ）が入射し、青色画素ＳＰＸＢには、色純度の高い青色成分（Ｂ）が入射する。各々の副画素ＳＰＸに色純度の高い光が入射するため、カラーフィルタ層２２における混色を防いで鮮やかな色彩を再現できるようになる。その結果、液晶表示装置ＤＳＰの表示品位が向上する。

【0061】

本実施形態は、緑色レーザー光、赤色レーザー光及び青色レーザー光を発するレーザー素子５Ｇ，５Ｒ，５Ｂを備えている。レーザー半導体等が発するレーザー光は、ＬＥＤ等が発する光と比較して帯域幅が極めて狭い。屈折率は波長に左右されるため、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の帯域幅が広がるほど、第２反射偏光板３２に入射するそれらの偏光方向がばらつく。レーザー光よりも帯域幅が広い光にも本実施形態に係る波長選択層３を適用できるものの、各色の帯域幅が広がるほど第２反射偏光板３２に反射されて再利用される光が減少する。

【0062】

本実施形態は、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）がレーザー光であるため、効率的にそれらを選別できる。そのため、表示に利用されない光を最大限に再利用して、光の利用効率を高めることができる。カラーフィルタ層２２の混色を最小限に抑えて、色再現性を高めることもできる。

【0063】

図３及び図４に示された第１及び第２変形例の液晶表示装置ＤＳＰは、位相子層３３が液晶層である。位相子層３３を液晶層で構成すれば、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を選別して透過するだけでなく、透過せずにすべて遮光することもできる。表示パネルＰＮＬ側の液晶層ＬＣの漏れ光を低減することができるため、コントラスト向上に寄与する。

【0064】

ここで、画像のコントラストを向上させる目的のために液晶パネルを二枚重ねた液晶表示装置が考えられる。そのような液晶表示装置において、背面側の液晶パネルについて吸収型の偏光板を反射偏光板３１，３２に置き換え、液晶層が位相子３３Ｇ，３３Ｒ，３３Ｂとして機能するように入力された前述の制御モジュールＣＴＲに置き換えれば、図３に示された本実施形態の第１変形例を構成できる。大きな追加コストを発生させずに第１変形例に特有の優れた効果、すなわち緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を選別して透過する機能を追加できる。

【0065】

或いは、液晶パネルを二枚重ねた液晶表示装置において、背面側の液晶パネルについて吸収型の偏光板を反射偏光板３１，３２に置き換え、副画素ＳＰＸＧ，ＳＰＸＲ，ＳＰＸＢのセルギャップをそれぞれ前述のｄ１，ｄ２，ｄ３に形成すれば、図４に示された本実施形態の第２変形例を構成できる。大きな追加コストを発生させずに第２変形例に特有の優れた効果、すなわち緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）を選別して透過する機能を追加できる。その他、本実施形態及びその変形例からは、種々の好適な効果を得ることができる。

【0066】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。各実施形態にて開示した構成は、適宜に組み合わせることができる。

【0067】

例えば、画素ＰＸの構成は、例えば白色等に対応する副画素ＳＰＸをさらに含んでいてもよいし、同一色に対応する副画素ＳＰＸを複数含んでいてもよい。白色画素を含む場合、白色画素に対応する位相子は、緑色成分（Ｇ）、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）がすべて第２反射偏光板３２を透過するように位相差を与える。

【符号の説明】

【0068】

３…波長選択層、５Ｂ…青色レーザー素子（青色レーザー光源の一例）、５Ｇ…緑色レーザー素子（緑色レーザー光源の一例）、５Ｒ…赤色レーザー素子（赤色レーザー光源の一例）、２２…カラーフィルタ層、２２Ｇ…緑色フィルタ（第１色フィルタの一例）、２２Ｒ…赤色フィルタ（第２色フィルタの一例）、２２Ｂ…青色フィルタ、３１…第１偏光板、３２…第２偏光板、３３…位相子層、３３Ｇ…緑色位相子（第１色位相子の一例）、３３Ｒ…赤色位相子（第２色位相子の一例）、３３Ｂ…青色位相子、ＢＬ…照明装置、ＤＳＰ…液晶表示装置（表示装置の一例）、ＬＣ…液晶層（第２の液晶層の一例）、ＳＵＢ１…第１基板、ＳＵＢ２…第２基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】