JP2001125097A

JP2001125097A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001125097A
Application number: JP30201799A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Hiyama; 郁夫檜山; Masaya Adachi; 昌哉足立; Makoto Tsumura; 津村　　誠
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高輝度・広視野角化を実現するため
に、液晶表示面側に蛍光体を配置した液晶表示装置の高
コントラスト比・高解像度化を実現する液晶表示装置を
提供する。【解決手段】一対の偏光選択手段を有し、偏光状態を制
御して蛍光体への入射光を制御し画像表示を行う液晶表
示素子とその背面に照明装置とを備えた液晶表示装置に
おいて、前記照明装置が発光ピーク波長３８０ｎｍ以上
５００ｎｍ以下で、かつ半値幅（ピーク強度の１／２強
度になる波長範囲）が５０ｎｍ以下である光源と光源光
のコリメート性を高めるコリメート手段とを具備し、前
記照明装置からの出射方向が、前記液晶表示素子の光遮
断時の透過率最小になる方向と略一致し、前記液晶表示
素子の液晶層のツイスト角度が０°以上９０°以下であ
ることを特徴とする液晶表示装置とする。この構成によ
り高コントラスト比・高解像度の表示を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高輝度・広視野角
化を実現するために、液晶表示面側に蛍光体を配置した
液晶表示装置の高コントラスト比・高解像度化に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】カラー液晶表示装置は、大別してＴＦＴ
（薄膜トランジスタ）を用いたアクティブマトリクス駆
動によるＴＮ（ツイストネマチック）液晶表示装置とマ
ルチプレックス駆動のＳＴＮ（スーパーツイステッドネ
マチック）液晶表示装置との２方式がある。いずれも液
晶層をガラス基板で保持しその両側に偏光板を配置し、
直線偏光の偏光状態を液晶層により変調して表示を行う
ものである。最近では、コレステリックの特性反射を用
いた表示方式，散乱と透過を制御する方式，吸収と透過
を制御する方式等様々な方式が提案されている。また、
カラーノートパソコンでは要求輝度だけでなく薄型，軽
量，低消費電力は至上命題である。更には、コンピュー
タの大画面ディスプレイとしての、液晶表示装置に対す
る期待は高く、明るさ向上はもちろんのこと、広視野角
表示が要求されている。更には、液晶ＴＶとしては、大
画面，広視野角，高輝度化と液晶ディスプレイに対する
期待は高いものがある。

【０００３】そこで、ＴＦＴを用いて広視野角液晶を実
現するためにＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向ネマチッ
ク液晶）モード，ＩＰＳ（横電界）モード等の様々な方
式が提案，実現されている。しかしながら、ＭＶＡ，Ｉ
ＰＳモードは、従来のＴＮ，ＳＴＮモードと比較すると
飛躍的に視野角が拡大したが、それでも、正面の特性と
比較すると視野角依存の色変化，視野角依存のコントラ
スト比低下等の問題が存在する。

【０００４】そこで、上記液晶表示装置では実現できな
い広視野角表示を得るために、ＷＯ９７／４０１４７，
特開昭59−78382 号公報，特開平2−131220号公報，特
開平8−36158 号公報等に液晶表示素子の表面に蛍光体
を配置した高輝度，広視野角の液晶表示装置の技術が開
示されている。現在、液晶ディスプレイの製品の主流で
あるカラーフィルタを画素毎に配置したカラー液晶ディ
スプレイでは、カラーフィルタによる吸収損失が７０％
以上存在するが、上記従来技術で示される蛍光体を用い
た液晶表示装置は、蛍光体の発光による広視野角表示が
実現できるばかりか、光利用効率の高い低消費電力のデ
ィスプレイが実現できる高い可能性を持つ。しかしなが
ら、蛍光体を用いる構成において、高解像度，高コント
ラスト比，高色純度を両立できる構造は実現されていな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記液晶ディスプレイ
の従来技術は、紫外線若しくは近紫外の光源を用いて液
晶素子により透過光を制御し、表示面側に配置された蛍
光体によりＲＧＢに発光させてカラー表示を行う、広視
野角，高輝度の液晶ディスプレイである。しかしなが
ら、蛍光体による発光は無偏光（若しくは非偏光）であ
るために、液晶表示素子を構成するガラス基板の表示面
側に蛍光体を配置することになり、ガラス基板の厚さ
(通常０.７mm、一般には０.５mm〜１.１mmが使用されて
いる）により、解像度の低下，色純度の低下が生じる。
更には、蛍光体は配置した方式においては、使用するバ
ックライトからの出射光の全光量を全視野角にわたり平
均化した特性としてコントラスト比が決定され、現実的
なコリメートバックライトの使用においては、コントラ
スト比の低下を招く。

【０００６】そこで、本発明の目的は、従来技術で実現
できない高コントラスト比の表示が可能な蛍光体を用い
た液晶表示装置を実現することにある。更には、解像
度、及び色純度の向上を図ることになる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、一対の偏光選択手段を有し、偏光状態
を制御して蛍光体への入射光を制御し画像表示を行う液
晶表示素子とその背面に照明装置とを備えた液晶表示装
置において、照明装置が発光ピーク波長３８０ｎｍ以上
５００ｎｍ以下で、かつ半値幅（ピーク強度の１／２強
度になる波長範囲）が５０ｎｍ以下である光源と光源光
のコリメート性を高めるコリメート手段とを具備し、照
明装置からの出射方向が、前記液晶表示素子の光遮断時
の透過率最小になる方向と略一致し、前記液晶表示素子
の液晶層のツイスト角度が０°以上９０°以下である構
成とする。この構成により液晶表示素子の光を遮断する
時の視野角特性を拡大することができ、バックライトの
コリメート性で決定される視野角範囲内のコントラスト
比を向上させることができる。その結果、蛍光体に入射
する光のコントラスト比を向上させることができ、表示
のコントラスト比を大幅に向上できる。更に、この構成
により従来の白色光源を用いた液晶表示装置において
は、液晶層の波長分散により、波長全領域で光を遮断す
る時ができず、黒表示において色がつくばかりか、コン
トラスト比の低下を招いたが、前記照明装置に使用する
光源の半値幅（ピーク強度の１／２強度になる波長範
囲）を５０ｎｍ以下としたが、この構成とすることで、
光遮断（黒表示）時における波長分散の影響がなく、高
コントラスト比を実現できる。また、液晶層のツイスト
角を低減することで、電圧遮断時の視野角特性が広くな
る。

【０００８】また、第２の発明は、第一の手段に液晶表
示素子の液晶層の各画素と、蛍光体の各画素が照明装置
からの光出射角度に対応してずれている液晶表示素子と
した点である。液晶層のツイスト角で、透過率最小の方
向が正面からずれるために、バックライトの指向性を透
過率最小の方向に合わせることで、コントラスト比の向
上を図ることができる。

【０００９】第３の発明は、液晶表示素子の入射面側に
照明装置からの出射光を蛍光体上に集光させるための表
示画素に対応したマイクロレンズアレイを、蛍光体間に
ブラックマトリクスを配置する。この構成によりコリメ
ート手段によりコリメート化された光が蛍光体上に集光
される。更には、不要光はブラックマトリクスにより吸
収されるため、ガラス基板に厚みによる画素間のクロス
トークが抑制でき、高解像度が実現できる。画素間のク
ロストークを抑制することで、色純度を向上するこも可
能となる。

【００１０】第４の発明は、照明装置の裏面に反射手段
を、液晶表示素子と照明装置間に反射型偏光選択手段と
を配置する。本手段により、照明装置からの無偏光（若
しくは非偏光）の出射光を反射再利用することで偏光変
換し、液晶表示素子の入射側偏光選択手段の偏光軸と合
わせることで、光利用効率を大幅に向上できる。

【００１１】第５の発明は、照明装置の裏面に反射手段
を、液晶表示素子の液晶層の表示面側に反射型偏光選択
手段と吸収型偏光選択手段とを配置する。この構成によ
り液晶表示素子の液晶層の光軸が、光源からの入射光に
略垂直な面内にある配向状態で光を遮断するように一対
の偏光選択手段を配置した黒表示時の光を反射型偏光選
択手段により照明装置側に反射させ、その光を裏面の反
射手段で反射させ、周辺部（黒表示以外）の画素に再入
射することで、黒表示の周辺表示領域の輝度を向上させ
ることができる。つまり、ＣＲＴにおけるピーク輝度向
上のように一部に白表示をした場合の輝度を全画面白表
示時と比較して飛躍的に向上できる。

【００１２】第６の発明は、蛍光体と偏光選択手段間
に、蛍光体への励起光（照明装置からの出射光）を透過
し、発光を反射する可視反射手段を配置する。本手段に
より、蛍光体からの後方発光を表示面側に反射させるこ
とができ、表示輝度を大幅に向上できる。

【００１３】第７の発明は、蛍光体の前面に外光を吸収
し、蛍光体からの発光を透過する吸収体を配置する。蛍
光体を使用したディスプレイは、ＣＲＴに代表されるよ
うに外光による蛍光体の散乱反射が大きく、暗室におけ
るコントラスト比は高いが、実使用条件下では、コント
ラスト比が低下する。本手段により、ディスプレイを使
用する実環境におけるコントラスト比の低下を抑制する
ために、蛍光体上に外光を吸収する吸収層を配置する。
好ましくは、ＲＧＢの蛍光体毎に、蛍光色以外の光は吸
収し、蛍光色の光を透過する吸収体とすることが良い。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施例について図１
の断面図を用いて詳細に説明する。本実施例は、黒表示
（光遮断）時の視野角特性を抑制し、液晶表示素子の黒
表示(光遮断)時の最小透過率方向に、照明装置の光出射
特性を合わせて、コントラスト比向上、更には色純度の
向上を図るものである。コントラスト比は、白表示（光
透過）時の透過率を黒表示（光遮断）時の透過率で除算
した値で与えられ、コントラスト比の視野角依存性は、
黒表示（光遮断）時の透過率の視野角変化が支配的であ
る。また、コントラスト比を高くすることで、遮断画素
から蛍光色が漏れることがなく、色純度を向上させるこ
とができる。また、本発明における表示コントラスト比
は、液晶表示素子１０の蛍光体２０に入射するまでの照
明装置であるバックライト３０の出射特性内全光束の平
均値となる。従って、照明装置の出射角度特性内黒表示
（光遮断）時の透過率を十分に低減することが必須であ
る。

【００１５】本実施例では、エッジライト方式の照明装
置であるバックライト３０は、透明なアクリル樹脂から
なる導光体３２の裏面に反射板３４を備え、一方の側面
に長さに対応した発光長を有する冷陰極蛍光ランプ３１
（ウシオ電気製のＵＶ蛍光ランプ発光波長中心３９０ｎ
ｍ，半値幅１５ｎｍ）とランプカバー３３を配置し、導
光体３２の入射側にコリメータ３５を配置した構成であ
る。冷陰極蛍光ランプ３１としては、管径が２.６mm
で、長さが約２９０mm(紙面の奥行き方向）を使用し
た。導光体３２は、大きさ２９０mm×２２５mmで入射面
の厚さが１２mm，端面の厚さが１.５mm を使用した。ま
た、導光体裏面にコリメート性を高めるための傾斜面を
有する溝を形成した。

【００１６】また、液晶表示素子１０は、一対の透明基
板１２Ａ，１２Ｂの内側に透明電極１３Ａ，１３Ｂその
内側にラビング処理を施した配向膜１４Ａ，１４Ｂが形
成され、透明基板１２Ａ，１２Ｂ間に液晶層１５を挟持
し、偏光板１１Ａ、及び偏光板１１Ｂの偏光透過軸がそ
れぞれ垂直になるように配置した。更に、偏光板11Ａの
表示面側に光源３１の光で、それぞれ赤，緑，青に発光
する蛍光体２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを配置し、蛍光体間
にはブラックマトリクス２２を配置した。また、電極１
３Ｂはそれぞれ画素毎にアクティブ素子である薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。なお、図面でＴ
ＦＴや配線構造等は省略した。また、配向膜１４Ａ，１
４Ｂは液晶層１５が６０°ツイストのＴＮ液晶になるよ
うにラビング処理している。これにより、液晶表示素子
１０は、電圧無印加時に白表示であるノーマリーオープ
ンの表示モードとした。ここで、液晶層１５のリタデー
ションΔｎｄ（屈折率異方性とギャップとの積）を光源
波長３９０ｎｍに対応させ、０.３４μｍとした。

【００１７】また、本実施例で適用したバックライト３
０の詳細について、図２〜図４を用いて説明する。本発
明はコリメート性の高い照明装置であり、図２に示す実
施例で代表される。本実施例は、エッジライト型照明装
置であり、透明なアクリル樹脂からなる導光体３２の側
面に光源３１として導光体３２の長さに対応した発光長
を有する冷陰極蛍光ランプ３１とそれをカバーし光を導
光体３２側に反射するランプカバー３３とを端面に、導
光体３２の背面には、反射板３４を配置した。冷陰極蛍
光ランプ３１としては、管径が２.６mm で、長さが約２
９０mmを使用した。ランプカバー３３としては、冷陰極
蛍光ランプ３１を包み込むような円筒形或いは楕円筒形
の反射板であるランプカバー３３を、導光体３２として
は、290mm×２２５mm×１２mm(冷陰極蛍光ランプ３１
側、反対側は１.５mm）を使用した。導光体３２の裏面
の溝３６は、溝の深さを約１０μｍとして、溝の数は冷
陰極蛍光ランプ３１から離れるにしたがい多くなるよう
にした。また、照明装置からの出射特性を液晶表示素子
の光遮断時の透過率最小方向に合わせるため、溝の平均
傾き角を約２５度とした。なお、溝３６の深さは、導光
体の大きさ，厚みにより変える必要があるが、溝のピッ
チは、５０μｍ〜５mm、傾き角は２５°〜50°、深さは
２０μｍ以下が好ましい。但し、これに限定されるもの
ではない。また、本実施例では、溝３６は、冷陰極蛍光
ランプ３１に平行なストライプ溝としたが、平行である
ことも、ストライプ溝が連続であることも限定されいな
い。好ましくは、導光体３２周辺部の均一性を向上する
ために、周辺部及び光源３１からの距離に応じて溝の密
度を密にするか、高さを高くする等が有効である。更
に、好ましくは、傾斜角も冷陰極蛍光ランプ３１からの
距離に応じて大きくする。

【００１８】コリメート化手段である図２に示すコリメ
ータ３５は、導光体３２と同一の透明アクリル樹脂から
なり、導光体３２の端面に接着配置した。図面ではコリ
メート化手段の記載は４個のみであるが、実際には光源
３１の長さに対応しており、図３の幅３５ＷＡを７.２
５mm として４０個並べた。また、導光体３２及びコリ
メート化手段は各面光学的に鏡面処理を施している。ま
た、コリメート化手段の側面の一部３５Ａは、反射板３
５Ａが配置されている。このコリメート化手段を上部か
ら見ると、図３に示すように、冷陰極蛍光ランプ３１に
対して入射部３５ＷＣを７.２５mm，中央部３５ＷＢを
２.５mm，出射部３５ＷＡを７.２５ mmとした。また、
この時、入射側の傾き角３５ＢＵ，３５ＢＤを約２４
度，出射側の傾き角３５ＡＵ，３５ＡＤを５.３度とし
た。好ましくは、傾き角３５ＢＵ，３５ＢＤは４５°以
下であれば、それぞれ等しい必要はない。また、好まし
くは、１４ＡＵ，１４ＡＤは、１５度以下であれば、そ
れぞれ等しい必要はない。逆に３５ＡＵ，３５ＡＤを変
えることにより指向性の方向を変えることができる。但
し、それぞれの傾き角は、中央部が狭い構成であればこ
れに限定されるものではない。

【００１９】本実施例では、導光体３２からの出射光の
コリメート性を、冷陰極蛍光ランプ３１に平行方向１０
０Ｈはコリメート化手段により、冷陰極蛍光ランプ３１
に直交方向１００Ｖは導光体３２裏面の溝３６により実
現するものである。上記構成とすることより、冷陰極蛍
光ランプ３１からの出射光は、反射板３５Ａにより反射
され（若しくは直接）、コリメート手段の側面で全反射
されコリメート化された光１００となって導光体３２へ
入射する。これにより冷陰極蛍光ランプ３１の長手方向
のコリメート性を高めることができる。また、この構成
では、コリメート化手段の入射側３５ＷＣと出射側３５
ＷＡが同一であるために、ランプからの出射光のコリメ
ート化手段へ入らない成分がない（但し、ランプに戻る
成分は存在する）ために、コリメート化手段への入射効
率は高い。コリメート化手段を除いてランプカバー３３
と冷陰極蛍光ランプ３１を直接導光体３２に配置した場
合、冷陰極蛍光ランプ３１の光量に対して導光体３２へ
の入射効率は約７０％であったが、本実施例では、導光
体３２へ入射効率は約５５％を得ることができた。本実
施例で、コリメート化手段の３５ＷＢから冷陰極蛍光ラ
ンプ３１側を排除して３５ＷＢの隙間に反射板を配置し
た場合の導光体への入射効率は約３５％であり、ランプ
入射側を広げることで入射効率が飛躍的に向上できた。
コリメート化手段の入射側（３５ＷＢから冷陰極蛍光ラ
ンプ３１側）がない場合は、コリメート化手段へ入射光
はすべて全反射して導光体３５内へ導入されるが、本実
施例の場合、入射側を広げると全反射しない入射角が存
在するために反斜板３５Ａを配置した。

【００２０】また、図２に示すように、側面から見たコ
リメート化手段は、長方形とした。この時、冷陰極蛍光
ランプ３１の長手方向に直交方向のコリメート性は低い
ので、導光体３２の裏面の溝３６でコリメート化を図
る。好ましくは、図４に示すようにコリメート化手段の
側面も台形状にすることができる。これにより、冷陰極
蛍光ランプ３１の長手方向に直交方向のコリメート性を
高めることができる。但し、冷陰極蛍光ランプ３１から
の光入射効率は、冷陰極蛍光ランプ３１の直径に対して
コリメート化手段の入射部が大きいほど高いために、側
面形状が長方形のものと同一の入射効率を得るために
は、導光体を厚くする必要がある。従って、バックライ
トの厚み，重量に余裕があれば、図４のような台形状に
するとコリメート性を高めることができる。ここで、コ
リメート手段の傾斜角３５ＣＵ，３５ＣＤをそれぞれ５
°とした。

【００２１】本実施例は、導光体３２からの出射光は、
冷陰極蛍光ランプ３１に垂直方向１００Ｖ，冷陰極蛍光
ランプ３１に平行方向１００Ｈ共に半値幅（ピーク輝度
に対して輝度が１／２になる角度範囲）で、１００Ｖは
約５°〜約３５°、１００Ｈは約±１５°を得ることが
できた。コリメート性が高く、光利用効率の高い照明装
置を得ることができた。

【００２２】前述した本実施例の液晶表示素子の視野角
特性を図１３に示す。本発明では、偏光選択手段である
偏光板１１Ａ，１１Ｂの偏光透過軸をそれぞれ垂直に配
置し、図１の左側で示されるツイスト配向状態１５Ａに
おいて、光を透過し、右側で示される電圧印加時の略垂
直配向時に光を遮断する表示モードとした。その結果、
黒表示（光遮断）時の視野角特性は、図１３の１２０
（バックライト出射光部１２２）で示されるように、約
±１５°以内で０.０１以下の透過率とすることができ
た。一方、液晶層１５のツイスト角を９０°として、偏
光選択手段である偏光板１１Ａ，１１Ｂの偏光透過軸を
それぞれ直交に配置した時の黒表示（光遮断）時の視野
角特性は、図１３の１２１（バックライト出射光部１２
３）で示されるように非常に狭いものであった。その結
果、上述した本実施例に用いたコリメート性の高い照明
装置を用いても、図１３の１２１の視野角特性が得られ
る構成でのコントラスト比はわずかに２５：１程度であ
ったが、図１３の１２０の視野角特性が得られる本実施
例の構成とすることで、６０：１以上を得ることができ
た。また、本実施例では、照明装置からの指向性を約２
０°傾けて配置したため、液晶層１５と蛍光体２０の距
離及び屈折率に合わせて液晶層１５の画素位置と、蛍光
体２０の画素位置をずらして配置する必要がある。

【００２３】次に、本発明の第２実施例について図１の
断面図を用いて詳細に説明する。本実施例の構成は、液
晶表示素子１０以外は実施例１と同様である。本実施例
は、黒表示（光遮断）時の視野角特性を抑制し、コント
ラスト比向上、更には色純度の向上を図るものである。
コントラスト比は、白表示（光透過）時の透過率を黒表
示（光遮断）時の透過率で除算した値で与えられ、コン
トラスト比の視野角依存性は、黒表示（光遮断）時の透
過率の視野角変化が支配的である。また、コントラスト
比を高くすることで、遮断画素から蛍光色が漏れること
がなく、色純度を向上させることができる。また、本発
明における表示コントラスト比は、液晶表示素子１０の
蛍光体２０に入射するまでの照明装置であるバックライ
ト３０の出射特性内全光束の平均値となる。従って、照
明装置の出射角度特性内黒表示（光遮断）時の透過率を
十分に低減することが必須である。本実施例では、エッ
ジライト方式の照明装置であるバックライト３０は、透
明なアクリル樹脂からなる導光体３２の裏面に反射板３
４を備え、一方の側面に長さに対応した発光長を有する
冷陰極蛍光ランプ３１（ウシオ電気製のＵＶ蛍光ランプ
発光波長中心390ｎｍ，半値幅１５ｎｍ）とランプカバ
ー３３を配置し、導光体３２の入射側にコリメータ３５
を配置した構成である。冷陰極蛍光ランプ３１として
は、管径が２.６mm で、長さが約２９０mm(紙面の奥行
き方向)を使用した。導光体３２は、大きさ２９０mm×
２２５mmで入射面の厚さが１２mm，端面の厚さが１.５m
m を使用した。また、導光体裏面にコリメート性を高め
るための傾斜面を有する溝を形成した。

【００２４】また、液晶表示素子１０は、一対の透明基
板１２Ａ，１２Ｂの内側に透明電極１３Ａ，１３Ｂその
内側にラビング処理を施した配向膜１４Ａ，１４Ｂが形
成され、透明基板１２Ａ，１２Ｂ間に液晶層１５を挟持
し、偏光板１１Ａ、及び偏光板１１Ｂの偏光透過軸がそ
れぞれ平行するように配置した。更に、偏光板１１Ａの
表示面側に冷陰極蛍光ランプ３１の光で、それぞれ赤，
緑，青に発光する蛍光体２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを配置
し、蛍光体間にはブラックマトリクス２２を配置した。
また、電極１３Ｂはそれぞれ画素毎にアクティブ素子で
ある薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。な
お、図面でＴＦＴや配線構造等は省略した。また、配向
膜１４Ａ，１４Ｂは液晶層１５が９０°ツイストのＴＮ
液晶になるようにラビング処理している。これにより、
液晶表示素子１０は、電圧無印加時に黒表示であるノー
マリークローズの表示モードとした。ここで、液晶層１
５のリタデーションΔｎｄ（屈折率異方性とギャップと
の積）を０.３４μｍとし、光源波長３９０ｎｍで黒表
示（光遮断）が得られるようにした。

【００２５】また、本実施例で適用したバックライト３
０の詳細について、図２〜図４を用いて説明する。本発
明はコリメート性の高い照明装置であり、図２に示す実
施例で代表される。本実施例は、エッジライト型照明装
置であり、透明なアクリル樹脂からなる導光体３２の側
面に冷陰極蛍光ランプ３１として導光体３２の長さに対
応した発光長を有する冷陰極蛍光ランプ３１とそれをカ
バーし光を導光体３２側に反射するランプカバー３３と
を端面に、導光体３２の背面には、反射板３４を配置し
た。導光体３２としては、管径が２.６mm で、長さが約
２９０mmを使用した。ランプカバー３３としては、冷陰
極蛍光ランプ３１を包み込むような円筒形或いは楕円筒
形の反射板であるランプカバー３３を、導光体３２とし
ては、２９０mm×２２５mm×１２mm(冷陰極蛍光ランプ
３１側、反対側は１.５mm）を使用した。導光体３２の
裏面の溝３６は、溝の深さを約１０μｍとして、溝の数
は冷陰極蛍光ランプ３１から離れるにしたがい多くなる
ようにした。また、溝の平均傾き角を約３５度とした。
なお、溝３６の深さは、導光体の大きさ，厚みにより変
える必要があるが、溝のピッチは、５０μｍ〜５mm、傾
き角は２５°〜50°、深さは２０μｍ以下が好ましい。
但し、これに限定されるものではない。また、本実施例
では、溝３６は、冷陰極蛍光ランプ３１に平行なストラ
イプ溝としたが、平行であることも、ストライプ溝が連
続であることも限定されいない。好ましくは、導光体３
２周辺部の均一性を向上するために、周辺部及び冷陰極
蛍光ランプ３１からの距離に応じて溝の密度を密にする
か、高さを高くする等が有効である。更に、好ましく
は、傾斜角も冷陰極蛍光ランプ３１からの距離に応じて
大きくする。

【００２６】コリメート化手段である図２に示すコリメ
ータは、導光体３２と同一の透明アクリル樹脂からな
り、導光体３２の端面に接着配置した。図面ではコリメ
ート化手段の記載は４個のみであるが、実際には冷陰極
蛍光ランプ３１の長さに対応しており、図３の幅３５Ｗ
Ａを７.２５mm として４０個並べた。また、導光体３２
及びコリメート化手段は各面光学的に鏡面処理を施して
いる。また、コリメート化手段の側面の一部３５Ａは、
反射板３５Ａが配置されている。このコリメート化手段
を上部から見ると、図３に示すように、冷陰極蛍光ラン
プ３１に対して入射部３５ＷＣを７.２５mm，中央部３
５ＷＢを２.５mm，出射部３５ＷＡを7.25mmとした。ま
た、この時、入射側の傾き角３５ＢＵ，３５ＢＤを約２
４度、出射側の傾き角３５ＡＵ，３５ＡＤを５.３度と
した。好ましくは、傾き角３５ＢＵ，３５ＢＤは４５°
以下であれば、それぞれ等しい必要はない。また、好ま
しくは、１４ＡＵ，１４ＡＤは、１５度以下であれば、
それぞれ等しい必要はない。逆に３５ＡＵ，３５ＡＤを
変えることにより指向性の方向を変えることができる。
但し、それぞれの傾き角は、中央部が狭い構成であれば
これに限定されるものではない。

【００２７】本実施例では、導光体３２からの出射光の
コリメート性を、冷陰極蛍光ランプ３１に平行方向１０
０Ｈはコリメート化手段により、冷陰極蛍光ランプ３１
に直交方向１００Ｖは導光体３２裏面の溝３６により実
現するものである。上記構成とすることより、冷陰極蛍
光ランプ３１からの出射光は、反射板３５Ａにより反射
され（若しくは直接）、コリメート手段の側面で全反射
されコリメート化された光１００となって導光体３２へ
入射する。これにより冷陰極蛍光ランプ３１の長手方向
のコリメート性を高めることができる。また、この構成
では、コリメート化手段の入射側３５ＷＣと出射側３５
ＷＡが同一であるために、ランプからの出射光のコリメ
ート化手段へ入らない成分がない（但し、ランプに戻る
成分は存在する）ために、コリメート化手段への入射効
率は高い。コリメート化手段を除いてランプカバー３３
と冷陰極蛍光ランプ３１を直接導光体３２に配置した場
合、冷陰極蛍光ランプ３１の光量に対して導光体３２へ
の入射効率は約７０％であったが、本実施例では、導光
体３２へ入射効率は約５５％を得ることができた。本実
施例で、コリメート化手段の３５ＷＢから冷陰極蛍光ラ
ンプ３１側を排除して３５ＷＢの隙間に反射板を配置し
た場合の導光体への入射効率は約３５％であり、ランプ
入射側を広げることで入射効率が飛躍的に向上できた。
コリメート化手段の入射側（３５ＷＢから冷陰極蛍光ラ
ンプ３１側）がない場合は、コリメート化手段へ入射光
はすべて全反射して導光体３２内へ導入されるが、本実
施例の場合、入射側を広げると全反射しない入射角が存
在するために反斜板３５Ａを配置した。

【００２８】また、図２に示すように、側面から見たコ
リメート化手段は、長方形とした。この時、冷陰極蛍光
ランプ３１の長手方向に直交方向のコリメート性は低い
ので、導光体３２の裏面の溝３６でコリメート化を図
る。好ましくは、図４に示すようにコリメート化手段の
側面も台形状にすることができる。これにより、冷陰極
蛍光ランプ３１の長手方向に直交方向のコリメート性を
高めることができる。但し、冷陰極蛍光ランプ３１から
の光入射効率は、冷陰極蛍光ランプ３１の直径に対して
コリメート化手段の入射部が大きほど高いために、側面
形状が長方形のものと同一の入射効率を得るためには、
導光体を厚くする必要がある。従って、バックライトの
厚み，重量に余裕があれば、図４のような台形状にする
とコリメート性を高めることができる。ここで、コリメ
ート手段の傾斜角３５ＣＵ，35ＣＤをそれぞれ５°とし
た。

【００２９】本実施例は、導光体３２からの出射光は、
冷陰極蛍光ランプ３１に垂直方向１００Ｖ，冷陰極蛍光
ランプ３１に平行方向１００Ｈ共に半値幅（ピーク輝度
に対して輝度が１／２になる角度範囲）で、１００Ｖは
約−１０°〜約２０°、１００Ｈは約±１５°を得るこ
とができた。コリメート性が高く、光利用効率の高い照
明装置を得ることができた。

【００３０】前述した本実施例の液晶表示素子の視野角
特性を図１２に示す。本発明では、偏光選択手段である
偏光板１１Ａ，１１Ｂの偏光透過軸をそれぞれ平行に配
置し、図１の左側で示されるツイスト配向状態１５Ａに
おいて、光を遮断し、右側で示される電圧印加時の略垂
直配向時に光を透過する表示モードとした。その結果、
黒表示（光遮断）時の視野角特性は、図１２の１１０で
示されるように、約±１５°以内で０.０１以下の透過
率とすることができた。一方、偏光選択手段である偏光
板１１Ａ，１１Ｂの偏光透過軸をそれぞれ直交に配置し
た時の黒表示（光遮断）時の視野角特性は、図１２の１
１１で示されるように非常に狭いものであった。その結
果、上述した本実施例に用いたコリメート性の高い照明
装置を用いても、図１２の１１１の視野角特性が得られ
る構成でのコントラスト比はわずかに２５：１程度であ
ったが、図１２の１１０の視野角特性が得られる本実施
例の構成とすることで、８０：１以上を得ることができ
た。

【００３１】また、従来の白色光源を照明装置に用いた
液晶表示装置においては、本実施例の偏光選択手段であ
る偏光板１１Ａ，１１Ｂの偏光透過軸を平行とした時、
光源の波長範囲が広いために高いコントラスト比が得ら
れないばかりか、着色する問題が生じた。すなわち、本
実施例のように波長の半値幅が約１５ｎｍの光源を使用
しているために、着色がなく、高いコントラスト比を得
ることができた。

【００３２】次に、本発明の第三の実施例について、説
明する。実施例１と２を合わせたものであり、液晶層の
ツイスト角を低減し、７０°とし、電圧無印加時に黒表
示，電圧印加時に白表示を行うノーマリークローズの表
示モードを採用した。また、黒表示時の透過率最小方向
に、バックライトの指向性を合わせることで、高コント
ラスト比を得ることができる。

【００３３】次に、本発明の第４の実施例について図５
の断面図を用いて説明する。実施例３との相違は、コリ
メート性の高いバックライト３０からの出射光を蛍光体
２０上に集光するためのマイクロレンズアレイ４０を画
素毎に配置した点にある。マイクロレンズアレイ４０
は、正の焦点距離を有する凸レンズとして作用し、複数
の球面レンズ、若しくは放物面レンズ，双曲面レンズ，
楕円面レンズ等の非球面レンズで構成される。その他の
構成は実施例３と同等である。本実施例の目的は、表示
の解像度を向上することと、表示色の色再現範囲を拡大
することにある。本実施例によれば、バックライト３０
からのコリメート性の高い出射光１０１は、マイクロレ
ンズアレイ４０により、例えば、図５に示すように蛍光
体２１Ｃへ集光され、青の発光１０１Ｂを生じ、広視野
角の表示を実現できる。本実施例では、画素ピッチを１
００μｍ×３００μｍとし、透明基板１２Ａ，１２Ｂの
厚さ０.７ mmとした。また、蛍光体２１の占める割合を
約７０％として、周辺部にブラックマトリクス２２を配
置した。その結果、本実施例の表示解像度は、良好であ
り、ＲＧＢそれぞれの単色表示をした時にも、十分色純
度の高い表示を得ることができる。また、マイクロレン
ズアレイ４０のない時と比較して、表示輝度の向上を図
ることができる。

【００３４】次に、本発明の第５の実施例について図６
の断面図を用いて説明する。実施例４との相違は、コリ
メート性の高いバックライト３０からの無偏光（若しく
は非偏光）である出射光を、偏光変換手段である反射型
偏光板５０を配置して効率良く偏光変換する構成にした
点である。反射型偏光板５０として、コレステリック液
晶と１／４波長板を積層したもの、３Ｍ製のＤＢＥＦの
２種類がある。本実施例によれば、バックライト３０か
らの非偏光である出射光１０２が反射型偏光板５０で、
偏光板１１Ｂに一致した所望の直線偏光１０２Ａのみを
透過して、一方の偏光１０２Ｂを反射する。反射光１０
２Ｂは裏面の反射板３４で反射され反射型偏光板５０を
透過する偏光１０２Ｃとなり、偏光板１１Ｂに一致した
所望の直線偏光１０２Ｄとなり透過する。本構成によ
り、光利用効率を大幅に向上できる。また、本実施例
は、実施例１に適用することも可能である。

【００３５】次に、本発明の第６の実施例について図７
の断面図を用いて説明する。実施例４との相違は、偏光
板１１Ａと透明基板１２Ａ間に反射型偏光板５１を配置
した点である。実施例３と同様に反射型偏光板５１とし
て、コレステリック液晶の両側に１／４波長板を積層し
たもの、３Ｍ製のＤＢＥＦの２種類を使用することがで
きる。本実施例によれば、黒表示（光遮断）時には、バ
ックライト３０からの出射光１０３が、マイクロレンズ
アレイ４０で集光１０３Ａとなり、液晶層１５の液晶分
子１５Ａで直線偏光を９０°回転し、反射型偏光板５１
により反射される偏光となる。反射された直線偏光１０
３Ｂは、マイクロレンズアレイ４０で再び屈折し、バッ
クライト３０へ入射する光１０３Ｃとなる。反射光１０
３Ｃは、裏面の反射板３４で反射され、１０３Ｄとな
り、再び隣接する透過状態の画素に入射した場合、１０
３Ｅとなり、反射型偏光板５１を透過した、蛍光体２１
Ｃを励起して、例えば青色の発光１０３Ｆとなり出射さ
れる。その結果、黒表示（光遮断）近傍の画素の輝度を
上げることができ、所謂ＣＲＴのピーク輝度向上に近い
効果が得られる。また、本実施例は、実施例１〜５に適
用することも可能である。

【００３６】次に、本発明の第７の実施例について図８
の断面図を用いて説明する。実施例４との相違は、偏光
板１１Ａと蛍光体２０間に蛍光体からの後方発光を表示
面側に反射させる可視反射板５２を配置した点である。
本実施例では、可視反射板５２として、冷陰極蛍光ラン
プ３１の波長３９０ｎｍの光を透過し、赤，緑，青の光
を反射する干渉フィルタを用いた。また、図面では、説
明の都合上蛍光体２０と可視反射板５２間に距離を持た
せたが、密着してあることが好ましい。液晶層１５で変
調された光源光１０４は、可視反射板５２を透過し、蛍
光体２１Ｃへ入射して前方発光１０４Ａと後方発光１０
４Ｂを生じる。後方発光１０４Ｂは、可視反射板５２で
反射され再び出射され輝度向上を図ることができる。ま
た、本実施例は、前述の他の実施例に適用することも可
能でる。

【００３７】次に、本発明の第８の実施例について図９
の断面図を用いて説明する。実施例７との相違は、表示
面側に外光を吸収し、発光を効率良く透過する吸収体５
３を配置した点である。本実施例では、発光色である
赤，緑，青に合わせて、発光光のみを透過し他の色の光
を透過する所謂カラーフィルタを配置した。その結果、
明るい環境で使用した時に、外光１０５が入射して蛍光
体２１Ｂにより反射される光は、緑のみで他の色は吸収
される。外光が他の蛍光体２１Ａ，２１Ｃへ入射した時
にも同様であり、外光の反射を極力抑制することがで
き、明るい実環境下でのコントラスト比を飛躍的に向上
することができる。また、本実施例は、前述の他の実施
例に適用することも可能でる。

【００３８】次に、本発明の第９の実施例について図１
０の断面図を用いて説明する。本実施例は、前述の実施
例１〜８に適用できる液晶表示素子１０の構成に関する
ものである。

【００３９】液晶表示素子１０は、一対の透明基板１２
Ａ，１２Ｂの内側に透明電極１３Ａ，１３Ｂその内側に
ラビング処理を施した配向膜１４Ａ，１４Ｂが形成さ
れ、透明基板１２Ａ，１２Ｂ間に液晶層１５を挟持し、
偏光板１１Ａ、及び偏光板11Ｂの偏光透過軸がそれぞれ
平行するように配置した。更に、偏光板１１Ａの表示面
側に冷陰極蛍光ランプ３１の光で、それぞれ赤，緑，青
に発光する蛍光体２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを配置し、蛍
光体間にはブラックマトリクス２２を配置した。また、
電極１３Ｂはそれぞれ画素毎にアクティブスイッチであ
る薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。な
お、図面でＴＦＴや配線構造等は省略した。また、配向
膜１４Ａ，１４Ｂは液晶層１５がホモジニアス配向１６
Ａになるようにラビング処理している。これにより、液
晶表示素子１０は、電圧無印加時に黒表示（光遮断）で
あるノーマリークローズの表示モードとした。また、白
表示（光透過）時の配向状態は電圧印加時に垂直配向１
６Ｂとなる。つまり、液晶層１５の配向方向と偏光板１
１Ａ，１１Ｂの偏光透過軸を４５°になるように配置し
た。ここで、液晶層１５のリタデーションΔｎｄ（屈折
率異方性とギャップとの積）を０.２μｍとし、光源波
長３９０ｎｍで黒表示（光遮断）が得られるようにし
た。

【００４０】その結果、実施例１〜３の表示モードと同
様に黒表示（光遮断）時に視野角依存性の少ない表示を
実現することができ、上記実施例に適用して高いコント
ラスト比の表示を実現できる。

【００４１】また、従来の白色光源を照明装置に用いた
液晶表示装置においては、本実施例の偏光選択手段であ
る偏光板１１Ａ，１１Ｂの偏光透過軸を平行とした時、
光源の波長範囲が広いために高いコントラスト比が得ら
れないばかりか、着色する問題が生じた。すなわち、本
実施例のように波長の半値幅が約１５ｎｍの光源を使用
しているために、着色がなく、高いコントラスト比を得
ることができる。

【００４２】次に、本発明の第１０の実施例について図
１１の断面図を用いて説明する。本実施例は、前述の実
施例１〜８に適用できる液晶表示素子１０の構成に関す
るものである。

【００４３】液晶表示素子１０は、一対の透明基板１２
Ａ，１２Ｂの内側に透明電極１３Ａ，１３Ｂその内側に
ラビング処理を施した配向膜１４Ａ，１４Ｂが形成さ
れ、透明基板１２Ａ，１２Ｂ間に液晶層１５を挟持し、
偏光板１１Ａ、及び偏光板11Ｂの偏光透過軸がそれぞれ
直交するように配置した。更に、偏光板１１Ａの表示面
側に冷陰極蛍光ランプ３１の光で、それぞれ赤，緑，青
に発光する蛍光体２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを配置し、蛍
光体間にはブラックマトリクス２２を配置した。また、
電極１３Ｂはそれぞれ画素毎にアクティブスイッチであ
る薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されている。な
お、図面でＴＦＴや配線構造等は省略した。また、配向
膜１４Ａ，１４Ｂは液晶層１５がホメオトロピック配向
１７Ｂになるようにラビング処理している。これによ
り、液晶表示素子１０は、電圧無印加時に白表示（光透
過）であるノーマリーオープンの表示モードとした。ま
た、電圧を印加することで黒表示（光遮断）時を得るた
めに、負の誘電異方性を有する液晶を使用する。つま
り、液晶層１５の配向方向１７Ａと偏光板１１Ａ，１１
Ｂのいずれかの偏光透過軸が直交するように配置した。
ここで、液晶層１５のリタデーションΔｎｄ（屈折率異
方性とギャップとの積）を０.２μｍとし、光源波長３
９０ｎｍで黒表示（光遮断）が得られるようにした。

【００４４】その結果、実施例２の表示モードと同様に
黒表示（光遮断）時に視野角依存性の少ない表示を実現
することができ、上記実施例に適用して高いコントラス
ト比の表示を実現できる。

【００４５】また、従来の白色光源を照明装置に用いた
液晶表示装置においては、本実施例の液晶表示素子を適
用した時、光源の波長範囲が広いために高いコントラス
ト比が得られないばかりか、着色する問題が生じた。す
なわち、本実施例のように波長の半値幅が約１５ｎｍの
光源を使用しているために、着色がなく、高いコントラ
スト比を得ることができる。

【００４６】本発明は、蛍光体を用いて、蛍光体への入
射光を液晶表示素子で変調し、高輝度・広視野角な液晶
ディスプレイを実現できる液晶表示装置に関して、課題
であるコントラスト比向上及び色純度の向上を図るもの
である。

【００４７】一対の偏光選択手段を有し、偏光状態を制
御して蛍光体への入射光を制御し画像表示を行う液晶表
示素子とその背面に照明装置とを備えた液晶表示装置に
おいて、前記照明装置が発光ピーク波長３８０ｎｍ以上
５００ｎｍ以下で、かつ半値幅（ピーク強度の１／２強
度になる波長範囲）が５０ｎｍ以下である光源と光源光
のコリメート性を高めるコリメート手段とを具備し、前
記照明装置からの出射方向が、前記液晶表示素子の光遮
断時の透過率最小になる方向と略一致し、前記液晶表示
素子の液晶層のツイスト角度が０°以上９０°以下であ
ることを特徴とする液晶表示装置とする。本手段で、液
晶表示素子の光を遮断する時の視野角特性を拡大するこ
とができ、バックライトのコリメート性で決定される視
野角範囲内のコントラスト比を向上させることができ
る。その結果、蛍光体に入射する光のコントラスト比を
向上させることができ、表示のコントラスト比を大幅に
向上できる。更に、上記手段に従来の白色光源を用いた
液晶表示装置においては、液晶層の波長分散により、波
長全領域で光を遮断する時ができず、黒表示において色
がつくばかりか、コントラスト比の低下を招いたが、前
記照明装置に使用する光源の半値幅（ピーク強度の１／
２強度になる波長範囲）を５０ｎｍ以下とし、本手段と
することで、光遮断（黒表示）時における波長分散の影
響がなく、高コントラスト比を実現できる。また、液晶
層のツイスト角を低減することで、電圧遮断時の視野角
特性が広くなる。従って、高コントラスト比の表示を実
現できる。更には、高解像度であるため、色純度も高
く、広い色再現性を得ることができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、コントラスト比を向上した色
純度の高い液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明の液晶表示装置に適用する照明装置の一
実施例を示す断面図である。

【図３】本発明の液晶表示装置に適用する照明装置の一
実施例を示す断面図である。

【図４】本発明の液晶表示装置に適用する照明装置の一
実施例を示す断面図である。

【図５】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面図
である。

【図６】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面図
である。

【図７】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面図
である。

【図８】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面図
である。

【図９】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面図
である。

【図１０】本発明の液晶表示装置に適用する液晶表示素
子の一実施例を示す断面図である。

【図１１】本発明の液晶表示装置に適用する液晶表示素
子の一実施例を示す断面図である。

【図１２】本発明の液晶表示装置に適用する液晶表示素
子の一実施例の特性を示す図である。

【図１３】本発明の液晶表示装置に適用する液晶表示素
子の一実施例の特性を示す図である。

【符号の説明】

１０…液晶表示素子、１１Ａ，１１Ｂ…偏光板、１２
Ａ，１２Ｂ…透明基板、１３Ａ…透明電極、１３Ｂ…ア
クティブ素子を含む画素電極、１４Ａ，１４Ｂ…配向
膜、１５…液晶層、１５Ａ…面内配向液晶分子、１５Ｂ
…垂直配向液晶分子、２０…蛍光体、２１Ａ…赤発光蛍
光体、２１Ｂ…緑発光蛍光体、２１Ｃ…青発光蛍光体、
２２…ブラックマトリクス、３０…バックライト、３１
…冷陰極蛍光ランプ、３２…導光体、３３…ランプカバ
ー、３４，３５Ａ…反射板、３５…コリメータ、３５Ａ
Ｕ，３５ＡＤ，３５ＣＵ，３５ＣＤ…コリメータ出射側
角度、３５ＢＵ，３５ＢＤ…コリメータ入射側角度、３
５ＷＡ…コリメータ出射側幅、３５ＷＢ…コリメータ最
小部幅、３５ＷＡ…コリメータ入射側幅、３６…溝、４
０…マイクロレンズアレイ、５０，５１…反射型偏光
板、５２…可視反射板、１００…コリメータ内の光、１
００Ｈ…光源３１に平行方向、１００Ｖ…冷陰極蛍光ラ
ンプ３１に直交方向、１０１，１０２，１０３，１０
６，１０７，１０８，１０９…照明装置からの出射光、
１０１Ａ，１０３Ａ，１０３Ｅ…集光光、１０１Ｂ，１
０３Ｆ，１０５Ｂ，１０７Ａ，１０９Ａ…発光、１０２
Ａ…偏光、１０２Ｂ，１０３Ｂ…反射型偏光板からの反
射光、１０２Ｃ，１０３Ｄ…反射板３４からの反射光、
１０２Ｄ…反射型偏光板を透過する再利用光、１０３Ｃ
…４０による屈折光、１０４…液晶素子による変調光、
１０４Ａ…前方発光、104B…後方発光、１０５…外光、
１０５Ａ…反射散乱光、１１０，１２０…本実施例の特
性、１１１，１２１…従来例の特性、１１２，１２２，
１２３…高コントラスト比の角度範囲。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者津村誠茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内Ｆターム(参考） 2H091 FA08X FA08Z FA14Z FA23Z FA29Z FA35X FA42Z HA07 KA02 LA15 LA17 LA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明装置と、該照明装置からの出射光を偏
光する一対の偏光選択手段と、偏光状態を制御して蛍光
体への入射光を制御し画像表示を行う液晶表示素子とを
有する液晶表示装置において、前記照明装置が発光ピー
ク波長３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、かつ半値幅
(ピーク強度の１／２強度になる波長範囲)が５０ｎｍ以
下である光源と光源光のコリメート性を高めるコリメー
ト手段とを具備し、前記照明装置からの光の出射方向
が、前記液晶表示素子の光遮断時の透過率最小になる方
向と略一致し、前記液晶表示素子の液晶層のツイスト角
度を０°以上９０°以下とした液晶表示装置。
【請求項２】請求項１において、前記液晶表示素子の前
記液晶層の各画素と、前記蛍光体の各画素は、前記照明
装置からの光出射角度に対応してずれて配置された液晶
表示装置。
【請求項３】請求項１において、前記偏光選択手段を、
前記液晶層の液晶分子の光軸が、光源からの入射光に略
垂直な面内にある配向状態で光を遮断するよう配置した
液晶表示装置。
【請求項４】照明装置と、該照明装置から出射される光
を偏光する一対の偏光選択手段と、偏光状態を制御して
蛍光体への入射光を制御し画像表示を行う液晶表示素子
とを有する液晶表示装置において、前記照明装置が発光
ピーク波長３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、かつ半値
幅（ピーク強度の１／２強度になる波長範囲）が５０ｎ
ｍ以下である光源と光源光のコリメート性を高めるコリ
メート手段とを具備し、前記液晶表示素子の液晶層のツ
イスト角度が０°以上９０°以下であり、前記液晶層の
液晶分子の光軸が、光源からの入射光に略垂直な面内に
ある配向状態で光を遮断するように前記一対の偏光選択
手段を配置し、照明装置は、その光出射方向を、前記液
晶表示素子の光遮断時の透過率最小の方向と略一致する
ように配置して構成した液晶表示装置。
【請求項５】請求項１乃至４において、裏面に直接若し
くは空気層を介して反射板が配置された、光出射面の裏
面に傾斜面を有する凹凸面又は段差で構成された反斜面
を備えた導光体と、前記光源間に、前記コリメート手段
を配置した液晶表示装置。
【請求項６】請求項５において、前記光源が円柱状の光
源であり、前記光源及び前記導光体側では広く、中央部
では狭くなっている前記コリメート手段を複数配置した
液晶表示装置。
【請求項７】請求項５において、前記光源が点状の光源
であり、少なくても前記光源がコリメート手段毎に配置
され、前記コリメート手段が前記導光体側では広くなる
ように構成した液晶表示装置。
【請求項８】請求項１乃至７において、前記液晶表示素
子の入射面側に前記照明装置からの出射光を前記液晶層
に集光させるための表示画素に対応したマイクロレンズ
アレイを具備した液晶表示装置。
【請求項９】請求項１乃至７において、前記液晶表示素
子の入射面側に前記照明装置からの出射光を前記液晶層
に集光させるための表示画素に対応したマイクロレンズ
アレイを具備し、前記蛍光体間にブラックマトリクスを
配置した液晶表示装置。
【請求項１０】請求項１乃至９において、前記照明装置
の裏面に反射手段を、前記液晶表示素子と前記照明装置
間に反射型偏光選択手段とを具備した液晶表示装置。
【請求項１１】請求項１乃至１０において、前記照明装
置の裏面に反射手段を、前記液晶表示素子の液晶層の表
示面側に反射型偏光選択手段と吸収型偏光選択手段とを
具備した液晶表示装置。
【請求項１２】請求項１乃至１１において、前記蛍光体
と前記偏光選択手段間に、前記蛍光体への励起光を透過
し、発光を反射する可視反射手段を具備した液晶表示装
置。
【請求項１３】請求項１乃至１２において、前記蛍光体
の前面に外光を吸収し、前記蛍光体からの発光を透過す
る吸収体を具備した液晶表示装置。
【請求項１４】照明装置と、該照明装置からの出射光を
偏光する一対の偏光選択手段と、偏光状態を制御して蛍
光体への入射光を制御し画像表示を行う液晶表示素子と
を有する液晶表示装置において、前記照明装置は発光ピ
ーク波長３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、かつ半値幅
（ピーク強度の１／２強度になる波長範囲）が５０ｎｍ
以下である光源と出射光のコリメート性を高めるコリメ
ート手段とを具備し、光出射方向、前記液晶表示素子の
光遮断時の透過率最小になる方向と略一致するように配
置し、前記液晶表示素子の液晶層を正の誘電率異方性を
有するネマチック液晶とし、前記一対の偏光選択手段
を、前記液晶表示素子への入射光を前記液晶層へ電圧印
加時に透過し、前記液晶層へ電圧無印加時に遮断するよ
うに配置した液晶表示装置。
【請求項１５】請求項１４において、前記液晶層の初期
配向がツイスト配向である液晶表示装置。
【請求項１６】照明装置と、該照明装置からの出射光を
偏光する一対の偏光選択手段と、偏光状態を制御して蛍
光体への入射光を制御し画像表示を行う液晶表示素子と
を有する液晶表示装置において、前記照明装置が発光ピ
ーク波長３８０ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、かつ半値幅
（ピーク強度の１／２強度になる波長範囲）が５０ｎｍ
以下である光源と出射光のコリメート性を高めるコリメ
ート手段とを具備し、光出射方向が、前記液晶表示素子
の光遮断時の透過率最小になる方向と略一致するように
配置し、前記液晶表示素子の液晶層が負の誘電率異方性
を有するネマチック液晶で、かつ、初期配向を、垂直配
向とし、前記一対の偏光選択手段を前記液晶表示素子へ
の入射光を前記液晶層へ電圧印加時に遮断し、前記液晶
層へ電圧無印加時に透過するように配置した液晶表示装
置。