JPH0843814A

JPH0843814A - カラー画像表示装置

Info

Publication number: JPH0843814A
Application number: JP6176850A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Shigeta; 照明重田; Takeshi Nishiura; 毅西浦; Koji Kitamura; 幸二北村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】紫外線光源からの紫外線でＢ，Ｇ，Ｒ用蛍光
体を励起発光させるカラー画像表示装置に関し、高輝度
で光源の紫外線の利用効率を低下させることなく、簡易
な構造で装置の薄型化を実現し、かつ発光色の色ずれや
発光面の輝度むらのないカラー画像表示装置を提供する
ものである。【構成】紫外線光源２６および反射部材２７から照射
される紫外線は、透明基板２８の凹部２９に形成された
発光部材３３（蛍光体３０，３１，３２）に照射され、
発光部材３３がＢ，Ｇ，Ｒの各色光に発光する。発光部
材３３と液晶パネル２５とは透明基板２８の凹部２９に
より、両者の距離を近接させることができるため、発光
部材３３から照射されるＢ，Ｇ，Ｒの各色光は、色ずれ
やクロストークを起こすことなく液晶パネル２５の各画
素に効率よく照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶素子などの画像表示
素子に作製された画像を、直視または投写により提示す
るカラー画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子などの画像表示素子を用いたカ
ラー画像表示装置は、図１５に示すような構成になって
いる（たとえば、谷ら「高画質アクティブマトリクス液
晶カラーディスプレイ」昭和６０年１１月１４日，テレ
ビジョン学会技術報告ＥＤ９０５など）。すなわち、
線状の光源１の上部に、液晶層２をガラス３および４で
挾み、さらにガラス３および４の外側に偏光板５および
６を配置した構造の画像表示素子７を置き、液晶層２と
ガラス３との間に青色（以下、Ｂと呼ぶ），緑色（以
下、Ｇと呼ぶ），赤色（以下、Ｒと呼ぶ）の３原色を提
示するためのカラーフィルタ８を置いたもの（偏光板５
の外側にカラーフィルタ８を置いた構造のものもある）
である。

【０００３】光源１はカラーフィルタ８からの着色光の
色純度を上げるために、図１６に示すようにＢ，Ｇ，Ｒ
の３つのピーク光からなる分光特性を有する３波長域発
光形蛍光ランプが用いられている。また、カラーフィル
タ８の分光透過特性は図１７に示すように、光源１から
のＢ，Ｇ，Ｒの各ピーク光に対応させた特性になってい
る。画像表示素子７は表示すべき画像信号に応じてその
透過率が変化し、光源１からの照射光を遮断するシャッ
タ機能を有しており、この画像表示素子７の透過率の変
化、すなわち透過光の透過または遮断によって画像が提
示される構成になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のカラー画像表示装置において、画像表示素子
７が液晶素子の場合、その透過率は図１８に示すように
可視域において約１０％〜１５％程度、またカラーフィ
ルタ８の透過率は図１７に示すようにＢ，Ｇ，Ｒの各ピ
ーク波長において約６０％〜８０％程度であるため、画
像表示素子７とカラーフィルタ８の両者を経て画像とし
て提示される光は、光源１から照射される光のうち６％
〜１２％になる。近年、カラー画像表示装置を屋外や明
るい照明光の下で使用するための要求のひとつとして、
画面の高輝度化（明るさの増加）がある。

【０００５】たとえば、カラー液晶パネルを用いた画像
表示装置において、ワードプロセッサやパーソナルコン
ピュータ等のオフィスオートメーション用機器に要求さ
れる画面輝度は１００cd/m² 以上、カラーテレビジョン
などの映像機器に要求される輝度は２００〜３００cd/m
² といわれており、これにともない、画像表示装置の背
面から照明するバックライトの発光面輝度も３０００〜
７０００cd/m² を必要とする（たとえば、「液晶パネル
用バックライト技術」，（平成４年１１月２７日），ト
リケップス，Ｐ．１２，Ｐ．２３）。

【０００６】これを実現するためには、画像表示素子７
における液晶層２，偏光板５および６，カラーフィルタ
８などの透過率を増加させればよいことになる。しかし
現状の技術レベルではいずれの透過率も数％増加させる
のに多大の技術開発の時間と費用を必要とするため、一
般に上記課題を解決する方法としてバックライトの明る
さ（輝度）を増加させる、すなわち大容量の光源を用い
たり、その光源を過負荷で点灯させて使用することで対
応しているのが実情である。

【０００７】このため、光源やバックライトに対し、厳
しい仕様が要求されることが常である。ここで、光源１
に３波長域発光形蛍光ランプを用いた場合のランプバル
ブ内面の状態を考えると、ここにはＢ用蛍光体（たとえ
ば、ユーロピウム付活アルミン酸バリウム，マグネシウ
ム：ＢａＭｇ₂ Ａｌ₁₆Ｏ₂₇；Ｅｕ²⁺など）とＧ用蛍光体
（たとえば、テレビウム付活アルミン酸セリウム，マグ
ネシウム：ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉；Ｔｂ³⁺など）およびＲ
用蛍光体（例えば、ユーロピウム付活酸化イットリウ
ム：Ｙ₂ Ｏ₃ ；Ｅｕ³⁺等）の３種類の蛍光体を混合して
塗布されており、この蛍光体の混合比を最適化し、紫外
線で励起させることにより白色光として発光させてい
る。

【０００８】このＢ，Ｇ，Ｒの蛍光体が互いに干渉する
（重なる）ことなく塗布されていれば問題はないが、そ
の使用目的から３種類の蛍光体が多層に重なり合って塗
布されるため、各蛍光体の可視光への変換効率が低下
し、光源としての発光効率が低下するという問題を含ん
でいる。

【０００９】また、光源１から照射される可視光は、そ
の照射方向が一定でなく拡散されている場合が多いた
め、画像表示素子７が透過形の液晶素子の場合には、前
記の可視光を画像表示素子７に照射しても入射角特性の
関係から、画像表示素子７に対して垂直または垂直に近
い状態で照射される光は画像表示素子７に容易に入射す
るが、斜めになるほど入射しにくくなるばかりでなく、
色ずれを生じたりシャッタ機能の低下、すなわち洩れ光
による画質の低下を生じる恐れがある。

【００１０】このため、本願発明者らは前記問題を解決
する発明として、先に特開平１−３０７７９０号公報に
記載のカラー画像表示装置の照明装置（バックライト）
を提案した。この発明の概要を図１９および図２０に示
す。

【００１１】図１９及び図２０において、光源９からの
直射紫外線（図１９において破線で示す）と反射部材１
０からの反射紫外線（図１９において一点鎖線で示す）
はともに発光部材１１に照射される。発光部材１１は青
色用（Ｂ），緑色用（Ｇ），赤色用（Ｒ）の各蛍光体か
らなる蛍光体ドットが、画像表示素子１２の各画素の位
置に相対して複数順序よく配列されており、各々の蛍光
体ドットに前記紫外線が照射されることによって、赤色
光，緑色光，青色光の各色光が常時発光している。

【００１２】発光部材１１で発光した各色光は、光整合
部材１３のマイクロフレネルレンズ１４と遮光板１５に
よって集光ならびに照射方向を整合されたのち、画像表
示素子１２（本発明では一例として、液晶素子を用いて
説明している）に効率よく照射される。また遮光板１５
およびブラックマトリクス１６はＢ，Ｇ，Ｒの各蛍光体
ドットからの照射光が互いに干渉しないように分離させ
る役目をもつ。

【００１３】これらに相対した画像表示素子１２のう
ち、表示すべき画素だけを開放することにより、画像表
示素子１２に青色，緑色，赤色の組み合せによるカラー
画像が提示される。この時のカラー画像は、発光部材１
１からのＢ，Ｇ，Ｒの各色光がそのまま提示されるた
め、これによってカラーフィルタが不要となり、その分
の光量を増加させることができる。また、青色，緑色，
赤色の蛍光体がドットまたはストライプ状に分離、独立
して配置されるため、異種蛍光体の重なりがなくなり、
その分の光量を増加させることができ、カラー画像表示
装置のバックライトとしての発光効率を向上させ、提示
画像の明るさをより明るくすることができるものであ
る。

【００１４】図１９および図２０の構成において、発光
部材１１に形成しているＢ，Ｇ，Ｒの各蛍光体ドットか
らの照射光が互いに干渉しないように、マイクロレンズ
１４と遮光板１５からなる光整合部材１３を配置してい
る。この光整合部材１３は、その構成部材や構造の関係
上、２〜３ｍｍ程度の厚さが必要となり、画像表示素子
１２が液晶素子の場合には、その厚さが約１〜２ｍｍで
あることからすると、必然的に発光部材１１から画像表
示素子１２までの厚みが厚くなって、液晶素子を用いた
画像表示装置の特徴である薄型化を実現するための阻害
要因となる。また、光整合部材１３にマイクロレンズ１
４や遮光板１５を用いるため、構造が複雑になるばかり
でなく、コストアップの要因にもなる。

【００１５】そこで、本発明は高輝度で光源の紫外線の
利用効率を低下させることなく、簡易な構造で装置の薄
型化を実現し、かつ発光色の色ずれや発光面の輝度むら
のないカラー画像表示装置を提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そして上記問題点を解決
する本発明の技術的な手段を以下に述べる。（１）主として紫外線を照射する光源と、前記光源から
の紫外線により、青色光（Ｂ），緑色光（Ｇ），赤色光
（Ｒ）にそれぞれ発光する発光部材と、前記発光部材の
上部に設けて、発光部材からの照射光を透過または遮断
する機能を有し、複数の画素からなる画像表示素子とを
備え、前記画像表示素子の下部に透明基板を配置すると
ともに、この透明基板の少なくとも一方の面に凹部を形
成し、その凹部の一部もしくは全部に前記発光部材を形
成する。（２）透明基板に形成した凹部が光源に相対し、かつ凹
部の一部もしくは全部に紫外線反射・可視光透過膜を形
成する。（３）透明基板に形成した凹部が画像表示素子に相対
し、かつ凹部の一部もしくは全部に可視光反射膜を形成
する。（４）透明基板の凹部に形成した発光部材を蛍光体と
し、光源からの紫外線の照射強度が強い部分の蛍光体の
膜厚を厚く、照射強度が弱い部分の蛍光体の膜厚を薄く
する。（５）透明基板の凹部に形成した発光部材を蛍光体と
し、光源からの紫外線の照射強度が強い部分の蛍光体の
粒径を大きく、照射強度が弱い部分の蛍光体の粒径を小
さくする。（６）透明基板の凹部に形成した発光部材を蛍光体と
し、蛍光体の膜厚を、Ｂ，Ｇ，Ｒの発光比率に応じて変
える。（７）透明基板の凹部に形成した発光部材を蛍光体と
し、蛍光体の粒径を、Ｂ，Ｇ，Ｒの発光比率に応じて変
える。

【００１７】

【作用】この技術的手段による作用は次のようになる。（１）光源から照射される紫外線が、透明基板の凹部に
形成した発光部材（Ｂ，Ｇ，Ｒの蛍光体）に照射され、
これをＢ・Ｇ・Ｒの可視光のいずれかに変換したのち、
画像表示素子に近接して直接照射されるため、カラーフ
イルタが不要になり、その分の明るさ（輝度）が増加す
るばかりでなく、Ｂ，Ｇ，Ｒの蛍光体が分離または独立
して配置されるため、異種蛍光体の重なりがなくバック
ライトとしての発光効率を向上させることができる。（２）透明基板に形成した凹部が光源に相対し、かつ凹
部の一部もしくは全部に紫外線反射・可視光透過膜を形
成することにより、光源から照射された紫外線の一部
が、透明基板の凹部の側壁面で光源側と反対方向に反射
され、その反射紫外線が凹部に形成した発光部材に照射
されるため、光源からの紫外線を効率よく発光部材に照
射することができる。（３）透明基板に形成した凹部が画像表示素子に相対
し、かつ凹部の一部もしくは全部に、可視光反射膜を形
成することにより、発光部材が光源からの紫外線により
各Ｂ，Ｇ，Ｒの可視光に発光した後、光源側に向かう各
Ｂ，Ｇ，Ｒ光は前記可視光反射膜で反射され、画像表示
素子側に照射されるとともに、画像表示素子側に向かう
各Ｂ，Ｇ，Ｒ光の一部は、透明基板の凹部の側壁面で発
光部材側とは反対方向に反射されながら、画像表示素子
側に照射されるため、画像表示素子に照射されるＢ，
Ｇ，Ｒの各色光の照射方向が同一方向になり、色ずれが
低減できるばかりでなく、画像表示素子への照射光の効
率を高めることができる。（４）発光部材において、紫外線の照射強度が強い部分
の蛍光体の膜厚を厚く、照射強度が弱い部分の蛍光体の
膜厚を薄くすることにより、光源から照射される紫外線
が発光部材に不均一に照射されても、発光部材の全面を
ムラなく均一に発光させることができる。（５）発光部材において、紫外線の照射強度が強い部分
の蛍光体の粒径を大きくし、照射強度が弱い部分の蛍光
体の粒径を小さくすることにより、光源から照射される
紫外線が発光部材に不均一に照射されても、発光部材の
全面をムラなく均一に発光させることができる。（６）発光部材において、Ｂ，Ｇ，Ｒの各蛍光体の膜厚
や粒径を変えることにより、Ｂ，Ｇ，Ｒ光の発光比率を
変えることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を、添付図面に
もとづいて説明する。図１は本発明の第１の実施例であ
るカラー画像表示装置の構成図、図２はその一部を拡大
した断面図である。

【００１９】図１及び図２において、上基板ガラス１７
と下基板ガラス１８がスペーサ１９を介して対向して配
置され、上基板ガラス１７の片面（下基板ガラス１８に
向いた面）には複数の画素電極２０が、下基板ガラス１
８の片面（上基板ガラス１７に向いた面）には透明導電
膜からなる共通電極２１がそれぞれ形成されており、上
基板ガラス１７と下基板ガラス１８との間に液晶２２が
封入されている。上基板ガラス１７と下基板ガラス１８
のそれぞれの外側の面（画素電極２０と共通電極２１が
それぞれ形成されている面と反対側の面）に、上偏光板
２３と下偏光板２４がそれぞれ接着剤（例えば、シリコ
ーン系接着剤など）で貼付されている。上記の上基板ガ
ラス１７と下基板ガラス１８、スペーサ１９、画素電極
２０と共通電極２１、液晶２２、上偏光板２３と下偏光
板２４により画像表示素子である液晶パネル２５を構成
しており、複数の画素電極２０が占める領域が各画素に
なっている。

【００２０】このような構成の液晶パネル２５の大きさ
及び画素数，画素ピッチは、直視形のカラー画像表示装
置の場合、大きさが（対角長）２．５〜１５インチ、画
素数が横３１２×縦２３０画素（約７万画素）〜横１９
２０×横１６００画素（約３００万画素）、画素ピッチ
が横０．１×縦０．１ｍｍ〜横０．３×縦０．３ｍｍと
なっている。また、投写形のカラー画像表示装置の場
合、大きさが（対角長）１．３〜３．２インチ、画素数
が横４７０×縦２３６画素（約１１万画素）〜横７２０
×横４８０画素（約３５万画素）、画素ピッチが横０．
１×縦０．１ｍｍ〜横０．３×縦０．３ｍｍとなってい
る（たとえば、「フラットパネルディスプレイ１９９
４」，（平成５年），日経ＢＰ社，Ｐ．２３４〜Ｐ．２
４４）。

【００２１】本実施例においては、液晶パネル２５の大
きさや画素数，画素ピッチなどを詳述していないが、大
体、上記の仕様のものを用いることを想定して、以下に
実施例を述べる。ただし、カメラ一体形のビデオシステ
ム用ビューファインダに用いる液晶パネル（対角長０．
７〜１インチ）や、公衆用大型画像表示装置に用いる液
晶パネル（対角長１０インチ程度のパネルをタイル状に
多数配列させたもの）など、用途に応じて液晶パネルも
種々の大きさのものが使用されており、本実施例は上記
のような液晶パネルに対応させることもできる。

【００２２】一方、２６は紫外線のうち、特に２５４ｎ
ｍの波長における紫外線の放射パワーが最大となる線状
の光源（たとえば殺菌ランプや、一般の蛍光ランプで蛍
光体が未塗布でかつランプバルブに紫外線を透過する石
英管を使ったものなど）で、この紫外線光源２６の下部
には、紫外線光源２６からの紫外線を効率よく反射させ
る材質からなる反射部材２７を設けている。

【００２３】紫外線光源２６の上部には、紫外線光源２
６の長手方向（管軸方向）と平行に透明基板２８（たと
えば、蛍光ランプのランプバルブに用いられるソーダラ
イムマグネシアガラス：ＳｉＯ₂−Ｒ₂Ｏ−ＣａＯ−Ｍｇ
Ｏ系などがよい）を設けており、この透明基板２８の紫
外線光源２６側の面には、液晶パネル２５の各画素に相
対させ、空間の形状が立方体からなる複数の凹部２９が
サンドブラスト法（透明基板２８より硬い材質の粉末、
たとえばダイヤモンド粉末などを、高圧により透明基板
２８に噴射させて複数の凹部２９を形成する）により形
成されている。この凹部２９の底面（下偏光板２４に近
い面）にはＢ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光
体３２（Ｂ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体
３２をまとめて発光部材３３と呼ぶ）がドット状に形成
されている。

【００２４】本実施例において、発光部材３３は塗布法
により透明基板２８の凹部２９に形成しているが、特に
塗布法に限定せずに、印刷法や蒸着法で形成してもよ
く、その場合は、蛍光体の膜厚が制御しやすくなる。ま
た、透明基板２８に凹部２９を形成する方法としてサン
ドブラスト法を用いたが、ケミカルエッチング法やレー
ザー光などにより透明基板２８に凹部２９を形成するこ
ともできる。

【００２５】なお、上記発光部材３３のうちＢ用蛍光体
３０には、例えばユーロピウム付活アルミン酸バリウ
ム，マグネシウム：ＢａＭｇ₂ Ａｌ₁₆Ｏ₂₇；Ｅｕ²⁺など
が、Ｇ用蛍光体３１には、テレビウム付活アルミン酸セ
リウム，マグネシウム：ＣｅＭｇＡｌ₁₁Ｏ₁₉；Ｔｂ³⁺な
どが、Ｒ用蛍光体３２には、ユーロピウム付活酸化イッ
トリウム：Ｙ₂Ｏ₃；Ｅｕ³⁺など、単色発光する蛍光体が
適する。

【００２６】透明基板２８の上部には透明基板２８と近
接して平行に、液晶パネル２５を配置している。ここ
で、透明基板２８を液晶パネル２５と平行に配置したの
は、発光部材３３から液晶パネル２５までの距離を均等
にしているためで、紫外線光源２６及び反射部材２７を
発光部材３３の直下に配置せず、導光体方式のように、
透明樹脂板やガラス板からなる導光体の横に紫外線光源
を配置（いずれも図示せず）した場合、発光面が均一に
ならず、傾斜をもった輝度（明るさ）分布になることが
多く、このような場合には、発光部材３３と液晶パネル
２５とを平行にせずに不平行にすることも考えられる。

【００２７】また、透明基板２８の上面には、ブラック
マトリクス３４が各蛍光体３０，３１，３２の境界部分
に相当する位置に形成されており、各蛍光体３０，３
１，３２から照射される色光の混色を防止し、液晶パネ
ル２５に提示されるカラー画像の色ずれや干渉（クロス
トーク）を抑制するとともに、コントラストを向上させ
ている。なお、前記ブラックマトリクス３４は、たとえ
ば、Ｒｈ（ロジウム），Ａｌ（アルミニウム），Ｎｉ
（ニッケル）などの材質を透明基板２８に蒸着すること
で実現できる。

【００２８】発光部材３３は、紫外線光源２６から照射
される紫外線のうち、主として２５４ｎｍの波長により
励起され、波長４５０ｎｍ±５０ｎｍのＢ光，波長５３
０ｎｍ±５０ｎｍのＧ光，波長６３０ｎｍ±５０ｎｍの
Ｒ光の３原色の可視光のいずれかに変換して効率よく発
光させるＢ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体
３２を蛍光体ドットとして、透明基板２８に複数順序よ
く配列させた構成にしており、発光部材３３のＢ用蛍光
体３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体３２の各蛍光体ド
ットのうち、１ドットを液晶パネル２５の１画素分に相
対させている。

【００２９】また液晶パネル２５は表示すべき画像信号
（図示せず）に応じてその透過率が変化し、発光部材３
３からの照射光（色光）を透過または遮断するようなシ
ャッタ機能を有した透過形の液晶素子であり、この液晶
パネル２５の透過率の変化、すなわち透過光の透過また
は遮断によって画像を提示する構成になっている。

【００３０】カラー画像表示装置を上記のように構成す
ることにより、図１および図２に示すように、紫外線光
源２６から直接照射される紫外線と、反射部材２７で反
射される紫外線は、ともに発光部材３３に向かう。

【００３１】図２は、その様子を詳述したもので、紫外
線（図２において破線で示す）は紫外線光源２６から直
接、または反射部材２７で反射された後、透明基板２８
に設けた凹部２９に向い、凹部２９の底面に形成された
発光部材３３のＢ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用
蛍光体３２にそれぞれ照射される。ここで、Ｂ用蛍光体
３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体３２は紫外線を吸収
し、それぞれＢ光，Ｇ光，Ｒ光の色光として可視光線
（図２において実線で示す）に変換され、透明基板２８
を透過した後、液晶パネル２５の各画素の透過−遮断状
態に合わせて、図３に示すように、Ｂ，Ｇ，Ｒの３波長
が従来のカラー画像表示装置に用いられている光源の発
光スペクトルとカラーフィルタの分光透過特性を組み合
わせた場合と同様に最適化された色光（カラー画像）が
提示される。

【００３２】以上のように本実施例では、画像表示素子
である液晶パネル２５の下部に、液晶パネル２５と平行
に透明基板２８を近接させて配置するとともに、この透
明基板２８の紫外線光源２６側の面に、液晶パネル２５
の各画素の位置に相対させて凹部２９を形成し、その凹
部２９の底面に発光部材３３を形成することにより、紫
外線光源２６から照射される紫外線が、透明基板２８の
凹部２９に形成したＢ・Ｇ・Ｒの蛍光体ドットからなる
発光部材３３に照射され、これをＢ・Ｇ・Ｒの可視光の
いずれかに変換した後、液晶パネル２５に直接照射され
るため、カラーフイルタが不要になり、その分の明るさ
（輝度）が増加するばかりでなく、Ｂ，Ｇ，Ｒの蛍光体
がドット状に分離または独立して配置されるため、異種
蛍光体の重なりがなくバックライトとしての発光効率を
向上させることができる。

【００３３】また、透明基板２８に凹部２９を形成し、
その底面に発光部材３３を形成することにより、液晶パ
ネル２５と発光部材３３との距離が近接するため、発光
部材３３からのＢ，Ｇ，Ｒの各色光が、これに相対する
液晶パネル２５の各画素に確実に照射され、マイクロレ
ンズや遮光板からなる光整合部材を用いなくても、これ
らと同等の作用・効果があり、色ずれや干渉（クロスト
ーク）のない高コントラストのカラー画像を液晶パネル
２５に提示することができる。

【００３４】次に、本発明の第２の実施例を、添付図面
にもとづいて説明する。図４は本発明の第２の実施例で
あるカラー画像表示装置の構成図、図５はその一部を拡
大した断面図である。図４および図５において、構成す
る部品の基本的な位置関係と名称およびその役割りは先
に述べた第１の実施例と同様であり、本実施例において
はその説明を省略する。第２の実施例において、第１の
実施例と異なるのは、透明基板２８の紫外線光源２６側
の面に凹部２９を形成し、この凹部２９の全部または一
部に、紫外線反射・可視光透過膜３５を形成したことで
ある。

【００３５】上記において、その構成と動作を説明す
る。本実施例の目的は紫外線光源２６から照射される紫
外線を、透明基板２８の凹部２９に形成した紫外線反射
・可視光透過膜３５により、凹部２９に形成した発光部
材３３に効率よく照射させるとともに、発光部材３３以
外に照射された紫外線を、紫外線反射・可視光透過膜３
５により紫外線光源２６側および反射部材２７側に戻し
た後、再度、発光部材３３側に照射させることにより、
紫外線光源２６から照射される紫外線を、効率よく発光
部材３３に照射させてＢ，Ｇ，Ｒの各色光に変換し、液
晶パネル２５に照射させることにより、明るいカラー画
像を提示するものである。

【００３６】図４および図５において、透明基板２８の
凹部２９には点線で示す領域に、紫外線反射・可視光透
過膜３５が形成されている。この紫外線反射・可視光透
過膜３５は、紫外線を反射し、可視光線を透過させる材
質（たとえば、ＺｎＳとＳｉＯ₂を交互に多層真空蒸着
したもの）から形成されている。

【００３７】図５は、その様子を詳述したもので、紫外
線（図５において破線で示す）は紫外線光源２６から直
接、または反射部材２７で反射された後、透明基板２８
に設けた凹部２９に向い、凹部２９の底面に形成された
発光部材３３のＢ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用
蛍光体３２にそれぞれ照射される。

【００３８】紫外線光源２６及び反射部材２７から発光
部材３３に向かう紫外線の大部分は直接、発光部材３３
に照射されるが、一部の紫外線は透明基板２８に形成さ
れた凹部２９の壁面に向かう。凹部２９には紫外線反射
・可視光透過膜３５が形成されているため、紫外線反射
・可視光透過膜３５により発光部材３３側に反射（照
射）される。ここで、発光部材３３であるＢ用蛍光体３
０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体３２は、紫外線を吸収
し、それぞれＢ，Ｇ，Ｒの各色光として可視光線（図５
において実線で示す）に変換され、透明基板２５を透過
した後、液晶パネル２５の各画素の透過−遮断状態に合
わせて、図３に示すように、Ｂ，Ｇ，Ｒの３波長が従来
のカラー画像表示装置に用いられている光源の発光スペ
クトルとカラーフィルタの分光透過特性を組み合わせた
場合と同様に最適化された色光（カラー画像）が提示さ
れる。

【００３９】以上のように本実施例では、液晶パネル２
５と平行に近接させた透明基板２８に設けた凹部２９の
全部または一部に、紫外線反射・可視光透過膜３５を形
成するとともに、底面に発光部材３３を形成することに
より、紫外線光源２６および反射部材２７から照射され
る紫外線が、透明基板２８の凹部２９に形成したＢ・Ｇ
・Ｒの蛍光体ドットからなる発光部材３３に効率よく照
射されるため、より明るいカラー画像を提示することが
できる。

【００４０】次に、本発明の第３の実施例を、添付図面
にもとづいて説明する。図６は本発明の第３の実施例で
あるカラー画像表示装置の構成図、図７はその一部を拡
大した断面図である。図６および図７において、構成す
る部品の基本的な位置関係と名称およびその役割りは先
に述べた第１及び第２の実施例と同様であり、本実施例
においてはその説明を省略する。第３の実施例におい
て、第１および第２の実施例と異なるのは、透明基板２
８の液晶パネル２５側の面に凹部２９を形成し、この凹
部２９の全部または一部に、可視光反射膜３６を形成し
たことである。

【００４１】上記において、その構成と動作を説明す
る。本実施例の目的は透明基板２８の凹部２９に形成し
た発光部材３３からのＢ，Ｇ，Ｒの各色光を、凹部２９
に形成した可視光反射膜３６により、液晶パネル２５に
効率よく照射させることによって、明るいカラー画像を
提示するものである。

【００４２】図６および図７において、透明基板２８の
凹部２９には点線で示す領域に、可視光反射膜３６が形
成されている。この可視光反射膜３６は、例えば、Ｚｎ
ＳとＳｉＯ₂ を交互に多層真空蒸着したものなどのよう
に、可視光を効率よく反射させる材質から形成されてい
る。

【００４３】図７はその様子を詳述したもので、紫外線
（図７において破線で示す）は紫外線光源２６から直
接、または反射部材２７で反射された後、透明基板２８
（本実施例においては、紫外線を効率よく透過させる必
要性から、透明石英ガラスを用いているが、紫外線を効
率よく透過させる材質であれば、透明石英ガラスには限
定しない）を透過した後、透明基板２８に設けた凹部２
９の底面（図６および図７において、紫外線光源２６
側）に形成された発光部材３３のＢ用蛍光体３０，Ｇ用
蛍光体３１，Ｒ用蛍光体３２にそれぞれ照射される。

【００４４】ここで、発光部材３３であるＢ用蛍光体３
０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体３２は、紫外線を吸収
し、それぞれＢ，Ｇ，Ｒの各色光として可視光線（図７
において実線で示す）に変換され、その大部分は直接、
液晶パネル２５に照射されるが、一部の色光は透明基板
２８に形成された凹部２９の壁面に向かう。凹部２９に
は可視光反射膜３６が形成されているため、可視光反射
膜３６により液晶パネル２５側に反射（照射）され、液
晶パネル２５において、発光部材３３であるＢ用蛍光体
３０，Ｇ用蛍光体３１，の各画素の透過−遮断状態に合
わせて、図３に示すように、Ｂ，Ｇ，Ｒの３波長が従来
のカラー画像表示装置に用いられている光源の発光スペ
クトルとカラーフィルタの分光透過特性を組み合わせた
場合と同様に最適化された色光（カラー画像）が提示さ
れる。

【００４５】以上のように本実施例では、液晶パネル２
５と平行に近接させた透明基板２８に設けた凹部２９の
全部または一部に、可視光反射膜３６を形成するととも
に、底面に発光部材３３を形成することによって、発光
部材３３から照射されるＢ，Ｇ，Ｒの各色光の照射方向
が同一方向になり、各色光が液晶パネル２５に効率よく
照射されるため、光整合部材やマイクロレンズを用いず
に、発光部材から照射されるＢ，Ｇ，Ｒの各色光を干渉
させないように画像表示素子に照射させることができ、
色ずれが低減できるばかりでなく、画像表示素子への照
射光の効率を高めることができ、より明るいカラー画像
を提示することができる。

【００４６】また、光整合部材やマイクロレンズを用い
ないため、構造が簡単でコストも廉価に実現できる。

【００４７】次に、本発明の第４の実施例を添付図面に
もとづいて説明する。図８は本発明の第４の実施例であ
るカラー画像表示装置の構成図、図９はその一部を拡大
した断面図である。図８および図９において、構成する
部品の基本的な位置関係と名称およびその役割りは先に
述べた第１の実施例と同様であり、本実施例においては
その説明を省略する。第４の実施例において、第１の実
施例と異なるのは、透明基板２８の凹部２９に形成した
Ｂ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体３２から
なる発光部材３３を多層の蛍光体層とし、紫外線光源２
６及び反射部材２７から照射される紫外線の、照射強度
が強い部分の蛍光体の膜厚を厚く（層数を多く）、紫外
線の照射強度が弱い部分の蛍光体の膜厚を薄く（層数を
少なく）したことである。

【００４８】上記において、その構成と動作を説明す
る。本実施例の目的は透明基板２８の凹部２９に形成し
た発光部材３３において、紫外線光源２６および反射部
材２７から照射される紫外線の、照射強度の強弱に応じ
て発光部材３３の蛍光体の膜厚を変えて、液晶パネル２
５にＢ，Ｇ，Ｒの各色光を、均一に、かつ効率よく照射
させることにより、明るいカラー画像を提示するもので
ある。一般に、蛍光体を塗布した蛍光ランプにおいて、
蛍光体の塗布層数ｎ（塗布膜厚）と光束Ｌｎ（明るさ）
との関係は、ハロりん酸カルシウム蛍光体を用いた４０
ワットの蛍光ランプの場合、蛍光体の密度を３.２［ｇ
／cm³］，層の厚さを６.７×１０^-4 ［cm］とすると、
図１０に示すように最大の光束が得られる層数が２〜４
層となり、この層数より多くてもまた逆に少なくても光
束Ｌｎは低下するといわれている（たとえば、蛍光体同
学会「蛍光体ハンドブック」，（昭和６２年１２月２５
日），オーム社，Ｐ．４１５）。

【００４９】一方、本実施例において、発光部材３３に
おける輝度分布特性を考えた場合、Ｂ用蛍光体３０，Ｇ
用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体３２からなる発光部材３３の
各蛍光体ドットに形成した蛍光体の塗布層数（塗布膜
厚）が同一であれば、図１１の図中に破線で示すよう
に、紫外線光源２６の近傍の輝度が高く、紫外線光源２
６から離れるにしたがい輝度が低下することが考えられ
る。このため、発光部材３３の前面に配置した液晶パネ
ル２５において、紫外線光源２６の近傍の画像の明るさ
に対して、紫外線光源２６から離れた部分の画像が暗く
なり、全体として明るさむら（輝度むら）の大きい画像
を表示することになる。

【００５０】発光部材３３の発光面における輝度分布特
性は、液晶パネル２５のバックライトとしての使用目的
から、図１１の図中に実線で示すように、できるだけ均
一であることが望ましい。

【００５１】そこで、本発明の第４の実施例では上記の
問題を解決するために、前記の発光部材３３の蛍光体の
塗布層数ｎと光束Ｌｎとの関係（図１０において、層数
ｎが２以上の場合）を用いて、図１１の図中の破線で示
す輝度分布特性を逆補正するように、発光部材３３の輝
度が高い部分、すなわち紫外線光源２６の近傍に位置す
る発光部材３３の蛍光体層の塗布膜厚を基準として、紫
外線光源２６から離れるにしたがい発光部材３３の蛍光
体層の塗布膜厚を次第に薄く（層数を少なく）し、最終
的に図１１の図中の実線で示す輝度分布特性、すなわ発
光部材３３の発光面が全域にわたりほぼ均一な輝度にな
る層数を各部分ごとに設定することにより、発光部材３
３の前面における輝度分布の均一化をはかったものであ
る。

【００５２】なお、第４の実施例において、発光部材３
３の輝度が高くなる紫外線光源２６の近傍を基準とし
て、発光部材３３の蛍光体層の塗布膜厚を薄くする（層
数を減らす）ことにより輝度の均一化をはかったが、こ
れは最小の光束になる層数を最も輝度が高い部分に設定
し、かつ紫外線から可視光線への変換効率が高い領域を
求めたためで、変換効率が問題にならない（図１０にお
いて、層数ｎが０〜２の場合）のであれば、第４の実施
例とは逆に塗布膜厚を薄くする（層数を減らす）ことに
より、輝度の均一化をはかることも考えられる。

【００５３】次に、本発明の第５の実施例を、添付図面
にもとづいて説明する。図１２は本発明の第５の実施例
であるカラー画像表示装置の一部を拡大した断面図であ
る。図１２において、構成する部品の基本的な位置関係
と名称およびその役割りは先に述べた第１および第４の
実施例と同様であり、本実施例においてはその説明を省
略する。第５の実施例において、第１の実施例および第
４の実施例と異なるのは、透明基板２８の凹部２９に形
成したＢ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体３
２からなる発光部材３３の蛍光体ドットを、粒径の異な
る蛍光体から構成し、紫外線光源２６および反射部材２
７から照射される紫外線の、照射強度が強い部分の蛍光
体の粒径を大きくし、紫外線の照射強度が弱い部分の蛍
光体の粒径を小さくしたことである。

【００５４】上記において、その構成と動作を説明す
る。本実施例の目的は透明基板２８の凹部２９に形成し
た発光部材３３において、紫外線光源２６および反射部
材２７から照射される紫外線の、照射強度の強弱に応じ
て発光部材３３の蛍光体の粒径を変えて、液晶パネル２
５にＢ，Ｇ，Ｒの各色光を、均一に、かつ効率よく照射
させることによって、明るいカラー画像を提示するもの
である。一般に、蛍光体の塗布量ｄ［mg／cm² ］と蛍光
の強度Ｆ（明るさ）との関係は、可視域において蛍光体
の粒径が波長に比べて大きければ、粒径にほぼ反比例す
るといわれている（例えば、蛍光体同学会「蛍光体ハン
ドブック」，(昭和６２年１２月２５日)，オーム社，
Ｐ．４０８）。

【００５５】また、白色ハロりん酸カルシウム蛍光体を
用いた蛍光ランプにおいて、蛍光体粒子の粒径（平均比
表面積径）は約６.７［μm］といわれている。

【００５６】この蛍光ランプにおいて、蛍光体層の一つ
の層の厚さを、蛍光体粒子の粒径に等しいものとする
と、単一の蛍光体層を考えた場合、蛍光体粒子の粒径が
大きくなることは蛍光体層の厚さが厚くなることと等価
になり、これは前記の蛍光の強度と蛍光体の粒径の関係
より、粒径が大きくなることにより蛍光ランプの明るさ
が低下することを意味している。

【００５７】一方、本実施例において、発光部材３３の
発光面における輝度分布特性を考えた場合、Ｂ用蛍光体
３０，Ｇ用蛍光体３１，Ｒ用蛍光体３２の各蛍光体の粒
径がほぼ同一であれば、図１１の図中に破線で示すよう
に、紫外線光源２６の近傍の輝度が高く、紫外線光源２
６から離れるにしたがい輝度が低下することが考えられ
る。このため、発光部材３３の前面に配置した液晶パネ
ル２５において、紫外線光源２６の近傍の画像の明るさ
に対して、紫外線光源２６から離れた部分の画像が暗く
なり、全体として明るさむら（輝度むら）の大きい画像
を表示することになる。

【００５８】発光部材３３の発光面における輝度分布特
性は、液晶パネル２５のバックライトとしての使用目的
から、図１１の図中に実線で示すように、できるだけ均
一であることが望ましい。

【００５９】そこで、本発明の第５の実施例では上記の
問題を解決するために、前記の蛍光体の強度Ｆと蛍光体
粒子の粒径との関係を用いて、図１１の図中の破線で示
す輝度分布特性を逆補正するように、発光部材３３の輝
度が最も高い部分、すなわち紫外線光源２６の近傍に位
置する蛍光体の粒径を基準として、紫外線光源２６から
離れるにしたがい蛍光体の粒径を次第に小さくし、最終
的に図１１の図中の実線で示す輝度分布特性、すなわち
発光部材３３の発光面の全体がほぼ均一な輝度になる粒
径を各部分ごとに設定することにより、発光部材３３の
前面における輝度分布の均一化をはかったものである。

【００６０】次に、本発明の第６の実施例を添付図面に
もとづいて説明する。図１３は本発明の第６の実施例で
あるカラー画像表示装置の構成図である。図１３におい
て、構成する部品の基本的な位置関係と名称およびその
役割りは先に述べた第１〜第５の実施例と同様であり、
本実施例においてはその説明を省略する。第６の実施例
において、第１〜第５の実施例と異なるのは、透明基板
２８の凹部２９に形成したＢ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体
３１，Ｒ用蛍光体３２からなる発光部材３３を多層の蛍
光体層とし、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光に定められた発光比率
に応じて蛍光体の膜厚（層数）を変えたことである。

【００６１】上記において、その構成と動作を説明す
る。本実施例の目的は透明基板２８の凹部２９に形成し
た発光部材３３において、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光の所定の
発光比率に応じて、発光部材３３の蛍光体の膜厚（層
数）を変えて、液晶パネル２５にＢ，Ｇ，Ｒの各色光
を、均一に、かつ効率よく照射させることにより、明る
いカラー画像を提示するものである。

【００６２】一般に、日本におけるテレビジョン放送の
方式として、ＮＴＳＣ（テレビジョン方式委員会：Ｎａ
ｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）の方式が採用されており、このＮ
ＴＳＣ方式ではカラーテレビジョン（カラー画像表示装
置）などのＢ，Ｇ，Ｒの輝度比Ｂ：Ｇ：Ｒを、０．１
１：０.５９：０.３０になるように定められている（例
えば、日本放送協会「ＮＨＫテレビジョン技術教科書
（上）」，（昭和４６年３月１日），日本放送出版協
会，Ｐ．２７）。

【００６３】一方、実際のカラー画像表示装置において
は、従来例でも述べたように、たとえば液晶素子を用い
たカラー画像表示装置の場合、カラー画像のＢ，Ｇ，Ｒ
の発光比率は光源に用いられる３波長域発光形蛍光ラン
プの分光特性（発光スペクトル）と、Ｂ，Ｇ，Ｒのカラ
ーフィルタの分光透過特性との組み合せにより決定され
るため、光源とカラーフィルタを設計するうえで、両方
の特性の最適化が必須条件となり、そのための時間と労
力が必要である。

【００６４】本実施例では、上記のようにＢ，Ｇ，Ｒの
発光比率を光源とカラーフィルタの組み合せ特性を最適
化する代わりに、発光部材３３の各蛍光体の膜厚を、
Ｂ，Ｇ，Ｒの発光比率に応じてそれぞれ変えるもので、
図１３は一例として発光部材３３において、Ｂ用蛍光体
３０とＲ用蛍光体３２の膜厚を薄く（層数を少なく）
し、Ｇ用蛍光体３１の膜厚を厚く（層数を多く）するこ
とにより、Ｂ，Ｇ，Ｒの発光比率を最適化した状態を示
している。

【００６５】各蛍光体３０，３１，３２の膜厚（層数）
と輝度（明るさ）との関係は、本発明の第４の実施例お
よび図１０で説明したように、蛍光体の塗布層数ｎと光
束Ｌｎの関係は、塗布層数ｎが２層以上の場合（ただ
し、紫外線から可視光線への変換効率が高い場合）にお
いて、蛍光体の膜厚（塗布層数ｎ）が厚くなる（塗布層
数ｎが増える）にしたがい、光束Ｌｎが低下する性質が
ある。

【００６６】このため、仮にＢ，Ｇ，Ｒの発光比率がＮ
ＴＳＣ方式の輝度比に合致せず、例えば、図１２のよう
にＢ，Ｒに対してＧの発光比率が高くなっているとする
と、Ｂ用蛍光体３０とＲ用蛍光体３２の膜厚を薄く（図
１０において塗布層数ｎを２〜３層程度）し、Ｇ用蛍光
体３１の膜厚を厚く（図１０において、塗布層数ｎを４
層以上）することにより、ＢとＲの発光が促進されると
ともに、Ｇの発光が抑制されるため、Ｂ，Ｇ，Ｒの発光
比率を最適化することができ、最終的にＮＴＳＣ方式の
輝度比を実現することができるものである。

【００６７】次に、本発明の第７の実施例を添付図面に
もとづいて説明する。図１４は本発明の第７の実施例で
あるカラー画像表示装置の構成図である。図１４におい
て、構成する部品の基本的な位置関係と名称およびその
役割りは先に述べた第１〜第５の実施例と同様であり、
本実施例においてはその説明を省略する。第７の実施例
において、第１〜第５の実施例と異なるのは、透明基板
２８の凹部２９に形成したＢ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体
３１，Ｒ用蛍光体３２からなる発光部材３３の蛍光体ド
ットを、粒径の異なる蛍光体から構成し、Ｂ，Ｇ，Ｒの
各色光に定められた発光比率に応じて蛍光体の粒径を変
えたことである。

【００６８】上記において、その構成と動作を説明す
る。本実施例の目的は透明基板２８の凹部２９に形成し
た発光部材３３において、Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光の所定の
発光比率に応じて、発光部材３３の蛍光体の粒径を変え
て、液晶パネル２５にＢ，Ｇ，Ｒの各色光を、均一に、
かつ効率よく照射させることにより、明るいカラー画像
を提示するものである。

【００６９】実際のカラー画像表示装置においては、従
来例及び第６の実施例でも述べたように、たとえば液晶
素子を用いたカラー画像表示装置の場合、カラー画像の
Ｂ，Ｇ，Ｒの発光比率は光源に用いられる３波長域発光
形蛍光ランプの分光特性（発光スペクトル）と、Ｂ，
Ｇ，Ｒのカラーフィルタの分光透過特性との組み合せに
より決定されるため、光源とカラーフィルタを設計する
うえで、両方の特性の最適化が必須条件となり、そのた
めの時間と労力が必要である。本実施例では、上記のよ
うにＢ，Ｇ，Ｒの発光比率を光源とカラーフィルタの組
み合せ特性を最適化する代わりに、発光部材３３の各蛍
光体粒子の粒径を、Ｂ，Ｇ，Ｒの発光比率に応じてそれ
ぞれ変えるもので、図１４は一例として発光部材３３に
おいて、Ｂ用蛍光体３０とＲ用蛍光体３２の粒径を小さ
くし、Ｇ用蛍光体３１の粒径を大きくすることにより、
Ｂ，Ｇ，Ｒの発光比率を最適化した状態を示している。

【００７０】各蛍光体３０，３１，３２の粒径と明るさ
（輝度）との関係は、本発明の第５の実施例で説明した
ように、蛍光体の塗布量ｄ［mg／cm²］と蛍光の強度Ｆ
（明るさ）の関係は、可視域において蛍光体の粒径が波
長に比べて大きければ、粒径にほぼ反比例する。このた
め、仮にＢ，Ｇ，Ｒの発光比率がＮＴＳＣ方式の輝度比
に合致せず、たとえば、図１４のようにＢ，Ｒに対して
Ｇの発光比率が高くなっているとすると、Ｂ用蛍光体３
０とＲ用蛍光体３２の粒径を小さくし、Ｇ用蛍光体３１
の粒径を大きくすることにより、ＢとＲの発光が促進さ
れるとともに、Ｇの発光が抑制されるため、Ｂ，Ｇ，Ｒ
の発光比率を最適化することができ、最終的にＮＴＳＣ
方式の輝度比を実現することができるものである。

【００７１】尚、本発明の第１の実施例から第７の実施
例において、紫外線光源２６には２５４ｎｍを主発光波
長とする光源を用いて説明したが、これは発光部材３３
（Ｂ用蛍光体３０，Ｇ用蛍光体，Ｒ用蛍光体）が最も効
率よく励起発光する波長から選定したもので、発光部材
３３に２５４ｎｍ以外の励起波長（たとえば、１４５ｎ
ｍ，１８５ｎｍ，３６５ｎｍなどの水銀の輝線）により
効率よく発光する蛍光体を用いた場合には、２５４ｎｍ
以外の主発光波長を有する紫外線光源を用いてもよい。

【００７２】また、紫外線光源２６の形状を、本実施例
では複数の線状の紫外線光源を用いたが、線状の紫外線
光源２６に代えて、面状や異形（線状の光源をロ字形，
Ｗ字形，Ｕ字形などに屈曲させて平面化したもの）の紫
外線光源にすると、線状の光源よりも発光面を均一にで
きたり、発光効率を高めることができる。

【００７３】また、発光部材３３に用いる蛍光体の種類
について詳述していないが、希土類蛍光体などのように
比較的狭帯域に発光スペクトルを有するもの（たとえ
ば、３波長域発光形蛍光ランプに用いられている蛍光体
や、カラーテレビジョンなどのＣＲＴ（陰極線管）ディ
スプレイに用いられている蛍光体など）であれば特に限
定しない。

【００７４】また、発光部材３３の形状をドット状にし
た場合について説明したが、液晶パネル２５の画素配列
（斜めモザイク，モザイク，デルタ，ストライプなど）
に合わせてストライプ状や曲線状などに形成してもよ
い。発光部材３３がドット状またはストライプ状の場
合、発光部材３３のひとつのドットまたはストライプ
が、必ずしも液晶パネル２５のひとつの画素に相対する
必要はなく、複数の画素（ただし同色）をひとつのドッ
ト状またはストライプ状の発光部材３３と組み合わせた
構成としてもよく、その場合には、液晶パネル２５の画
素数に対して発光部材３３のドット数またはストライプ
数を少なくすることができる。

【００７５】また、透明基板２８に形成した複数の凹部
２９の空間の形状を立方体としたが、液晶パネル２５の
画素の形状に合わせて直方体にすると、発光部材３３の
ストライプ形状に合わせやすくなり、円筒形や半球形な
どにすると、立方体や直方体に対して隅の加工が不要な
ため、凹部２９の加工がしやすくなる等の効果がある。

【００７６】さらに、液晶パネル２５に透過形液晶素子
を用いた例について説明したが、液晶素子に代えてエレ
クトロクロミック素子（ＥＣＤ），電気光学セラミック
素子（ＰＬＺＴ），機械的なシャッタ機構を応用した素
子など、光の透過率を任意に可変（遮断と開放）できる
ものであれば、いずれを用いても同様の効果がある。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明は、以下の優れた効
果がある。（１）主として紫外線を照射する光源からの紫外線によ
り、青色光（Ｂ），緑色光（Ｇ），赤色光（Ｒ）にそれ
ぞれ発光する蛍光体からなる発光部材と、発光部材の上
部に設けて、発光部材からの照射光を透過または遮断す
る機能を有し、複数の画素からなる画像表示素子とを備
え、前記画像表示素子の下部に透明基板を配置するとと
もに、この透明基板の少なくとも一方の面に凹部を形成
し、その凹部の一部もしくは全部に発光部材を形成する
ことにより、光源から照射される紫外線が、透明基板の
凹部に形成したＢ・Ｇ・Ｒの蛍光体に照射され、これを
Ｂ・Ｇ・Ｒの可視光のいずれかに変換した後、画像表示
素子に近接して直接照射されるため、カラーフイルタが
不要になり、その分の光量が増加するばかりでなく、
Ｂ，Ｇ，Ｒの蛍光体が分離または独立して配置されるた
め、異種蛍光体の重なりがなくバックライトとしての発
光効率を向上させることができ、画像表示素子に提示さ
れるカラー画像の明るさを明るくすることができる。

【００７８】（２）透明基板が光源に相対する面に凹部
を形成し、かつ凹部の一部もしくは全部に紫外線反射・
可視光透過膜を形成することにより、光源から照射され
た紫外線の一部が、透明基板の凹部の側壁面で光源側と
反対方向に反射され、その反射紫外線が凹部に形成した
発光部材に照射されるため、光源からの紫外線を効率よ
く発光部材に照射することができ、画像表示素子に提示
されるカラー画像の明るさを明るくすることができる。

【００７９】（３）透明基板が画像表示素子に相対する
面に凹部を形成し、かつ凹部の一部もしくは全部に可視
光反射膜を形成することにより、発光部材が光源からの
紫外線により各Ｂ，Ｇ，Ｒ光に発光した後、光源側に向
かう各Ｂ，Ｇ，Ｒ光は前記可視光反射膜で反射され、画
像表示素子側に照射されるとともに、画像表示素子側に
向かう各Ｂ，Ｇ，Ｒ光の一部は、透明基板の凹部の側壁
面で発光部材側とは反対方向に反射されながら、画像表
示素子側に照射されるため、画像表示素子に照射される
Ｂ，Ｇ，Ｒの各色光の照射方向が同一方向になり、光整
合部材やマイクロレンズを用いずに、発光部材から照射
されるＢ，Ｇ，Ｒの各色光を干渉させないように画像表
示素子に照射させることができ、色ずれが低減できるば
かりでなく、画像表示素子への照射光の効率を高めるこ
とができるため、簡単でかつ廉価な構成で、画像表示素
子に提示されるカラー画像の明るさを明るく、かつ色ず
れのないものにすることができる。

【００８０】（４）透明基板の凹部に形成した発光部材
において、光源からの紫外線の照射強度が強い部分での
蛍光体の膜厚を厚く、照射強度が弱い部分での蛍光体の
膜厚を薄くすることにより、光源から照射される紫外線
が発光部材に不均一に照射されても、発光部材の全面を
むらなく均一に発光させることができるため、画像表示
素子に提示されるカラー画像の明るさをむらなく均一に
することができる。

【００８１】（５）透明基板の凹部に形成した発光部材
において、光源からの紫外線の照射強度が強い部分での
蛍光体の粒径を大きく、照射強度が弱い部分での蛍光体
の粒径を小さくすることによって、光源から照射される
紫外線が発光部材に不均一に照射されても、発光部材の
全面をむらなく均一に発光させることができるため、画
像表示素子に提示されるカラー画像の明るさをむらなく
均一にすることができる。

【００８２】（６）透明基板の凹部に形成した発光部材
において、蛍光体の膜厚をＢ，Ｇ，Ｒの発光比率に応じ
て変えることにより、Ｂ，Ｇ，Ｒ光の発光比率を最適化
することができるため、画像表示素子に提示されるカラ
ー画像のＢ，Ｇ，Ｒの輝度比を所定の輝度比に合致させ
ることができる。

【００８３】（７）透明基板の凹部に形成した発光部材
において、蛍光体の粒径をＢ，Ｇ，Ｒの発光比率に応じ
て変えることにより、Ｂ，Ｇ，Ｒ光の発光比率を最適化
することができるため、画像表示素子に提示されるカラ
ー画像のＢ，Ｇ，Ｒの輝度比を所定の輝度比に合致させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるカラー画像表示装
置の構成図

【図２】本発明の第１の実施例であるカラー画像表示装
置の断面図

【図３】同第１の実施例における発光部材の蛍光体の発
光スペクトル図

【図４】本発明の第２の実施例であるカラー画像表示装
置の構成図

【図５】本発明の第２の実施例であるカラー画像表示装
置の断面図

【図６】本発明の第３の実施例であるカラー画像表示装
置の構成図

【図７】本発明の第３の実施例であるカラー画像表示装
置の断面図

【図８】本発明の第４の実施例であるカラー画像表示装
置の構成図

【図９】本発明の第４の実施例であるカラー画像表示装
置の断面図

【図１０】同第４の実施例における発光部材の蛍光体の
層数に対する光束の特性図

【図１１】同第４の実施例における発光部材の目標輝度
分布と実際の輝度分布の特性図

【図１２】本発明の第５の実施例であるカラー画像表示
装置の断面図

【図１３】本発明の第６の実施例であるカラー画像表示
装置の構成図

【図１４】本発明の第７の実施例であるカラー画像表示
装置の断面図

【図１５】従来のカラー画像表示装置の構成図

【図１６】従来のカラー画像表示装置の３波長域発光形
蛍光ランプの発光スペクトル図

【図１７】従来のカラー画像表示装置におけるカラーフ
ィルタの分光透過特性図

【図１８】従来のカラー画像表示装置における画像表示
素子の分光透過特性図

【図１９】従来の他のカラー画像表示装置の断面図

【図２０】従来のさらに他のカラー画像表示装置の断面
図

【符号の説明】

１７上基板ガラス１８下基板ガラス１９スペーサ２０画素電極２１共通電極２２液晶２３上偏光板２４下偏光板２５液晶パネル２６紫外線光源２７反射部材２８透明基板２９凹部３０Ｂ用蛍光体３１Ｇ用蛍光体３２Ｒ用蛍光体３３発光部材３４ブラックマトリクス３５紫外線反射・可視光透過膜３６可視光反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主として紫外線を照射する光源と、前記光
源からの紫外線によって、青色光（Ｂ），緑色光
（Ｇ），赤色光（Ｒ）にそれぞれ発光する発光部材と、
前記発光部材の上部に設け、前記発光部材からの照射光
を透過または遮断する機能を持ち、複数の画素からなる
画像表示素子とから構成するカラー画像表示装置であっ
て、前記画像表示素子の下部に透明基板を配置するとと
もに、この透明基板の少なくとも一方の面に複数の凹部
を形成し、その凹部の一部もしくは全部に前記発光部材
を形成したことを特徴とするカラー画像表示装置。
【請求項２】透明基板に形成した複数の凹部が光源に相
対し、かつ凹部の一部もしくは全部に紫外線反射・可視
光透過膜を形成したことを特徴とする請求項１記載のカ
ラー画像表示装置。
【請求項３】透明基板に形成した凹部が画像表示素子に
相対し、かつ凹部の一部もしくは全部に可視光反射膜を
形成したことを特徴とする請求項１記載のカラー画像表
示装置。
【請求項４】透明基板の凹部に形成した発光部材は蛍光
体からなり、光源からの紫外線の照射強度が強い部分の
蛍光体の膜厚を厚く、照射強度が弱い部分の蛍光体の膜
厚を薄くしたことを特徴とする請求項１記載のカラー画
像表示装置。
【請求項５】透明基板の凹部に形成した発光部材は蛍光
体からなり、光源からの紫外線の照射強度が強い部分の
蛍光体の粒径を大きく、照射強度が弱い部分の蛍光体の
粒径を小さくしたことを特徴とする請求項１記載のカラ
ー画像表示装置。
【請求項６】透明基板の凹部に形成した発光部材は蛍光
体からなり、前記蛍光体の膜厚を、Ｂ，Ｇ，Ｒの発光比
率に応じて変えたことを特徴とする請求項１記載のカラ
ー画像表示装置。
【請求項７】透明基板の凹部に形成した発光部材は蛍光
体からなり、前記蛍光体の粒径を、Ｂ，Ｇ，Ｒの発光比
率に応じて変えたことを特徴とする請求項１記載のカラ
ー画像表示装置。