(57)【要約】【課題】  高複屈折性高分子を用いることなく反射型偏光子を形成する。【解決手段】  複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなることで実現する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複屈折性を利用して、入射光の第１の偏光面で振動する第１の直線偏光成分を透過し、上記第１の偏光面と直交する第２の偏光面で振動する第２の直線偏光成分を反射することで偏光分離する反射型偏光子であって、
複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、
上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなること
を特徴とする反射型偏光子。
【請求項２】
上記誘電体多層膜は、
ピーク波長λｐｒの赤色光を偏光分離する第１の誘電体多層膜と、
ピーク波長λｐｇの緑色光を偏光分離する第２の誘電体多層膜と、
ピーク波長λｐｂの青色光を偏光分離する第３の誘電体多層膜とを積層してなること
を特徴とする請求項１記載の反射型偏光子。
【請求項３】
上記第１の誘電体多層膜は、光学膜厚がλｐｒ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｐｒ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｐｒ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｒ（Ｎｒは、自然数）組み積層することで形成され、
上記第２の誘電体多層膜は、光学膜厚がλｐｇ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｐｇ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｐｇ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｇ（Ｎｇは、自然数）組み積層することで形成され、
上記第３の誘電体多層膜は、光学膜厚がλｐｂ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｐｂ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｐｂ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｂ（Ｎｂは、自然数）組み積層することで形成されること
を特徴とする請求項２記載の反射型偏光子。
【請求項４】
上記Ｎｒは、上記第１の誘電体多層膜において反射される上記赤色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされ、
上記Ｎｇは、上記第２の誘電体多層膜において反射される上記緑色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされ、
上記Ｎｂは、上記第３の誘電体多層膜において反射される上記青色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされること
を特徴とする請求項３記載の反射型偏光子。
【請求項５】
上記複屈折性の誘電体材料として炭酸カルシウム（CaCO3）を用いること
を特徴とする請求項１記載の反射型偏光子。
【請求項６】
上記複屈折性の誘電体材料としてバリウム・ボーレイト（α−BBO）を用いること
を特徴とする請求項１記載の反射型偏光子。
【請求項７】
ピーク波長λｐｇの緑色光、ピーク波長λｐｂの青色光を偏光分離する第１の誘電体多層膜と、
ピーク波長λｐｇの緑色光、ピーク波長λｐｒの赤色光を偏光分離する第２の誘電体多層膜とを積層してなること
を特徴とする請求項１記載の反射型偏光子。
【請求項８】
上記第１の誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λｐｇと、青色光のピーク波長λｐｂとの略中間の波長をλｇｂとした場合に、光学膜厚がλｇｂ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｇｂ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｇｂ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｇｂ（Ｎｇｂは、自然数）組み積層することで形成され、
上記第２の誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λｐｇと、赤色光のピーク波長λｐｒとの略中間の波長をλｇｒとした場合に、光学膜厚がλｇｒ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｇｒ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｇｒ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｇｒ（Ｎｇｒは、自然数）組み積層することで形成されること
を特徴とする請求項７記載の反射型偏光子。
【請求項９】
上記Ｎｇｂは、上記第１の誘電体多層膜において反射される上記緑色光、上記青色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされ、
上記Ｎｇｒは、上記第２の誘電体多層膜において反射される上記緑色光、上記赤色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされること
を特徴とする請求項８記載の反射型偏光子。
【請求項１０】
上記複屈折性の誘電体材料としてイットリウム・バナデート（YVO4）を用いること
を特徴とする請求項１記載の反射型偏光子。
【請求項１１】
赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルと、上記カラー液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置と、上記カラー液晶表示パネルと上記バックライト装置との間に反射型偏光子を備えるカラー液晶表示装置であって、
上記バックライト装置は、ピーク波長λｐｒの赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長λｐｇの緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長λｐｂの青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段とを有し、
上記反射型偏光子は、複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなり、複屈折性を利用して、上記バックライト装置から出射された白色光を、当該白色光を構成する上記赤色光、上記緑色光、上記青色光ごとに第１の偏光面で振動する第１の直線偏光成分を透過させ、上記第１の偏光面と直交する第２の偏光面で振動する第２の直線偏光成分を反射させることで偏光分離すること
を特徴とするカラー液晶表示装置。
【請求項１２】
上記誘電体多層膜は、
上記ピーク波長λｐｒの赤色光を偏光分離する第１の誘電体多層膜と、
上記ピーク波長λｐｇの緑色光を偏光分離する第２の誘電体多層膜と、
上記ピーク波長λｐｂの青色光を偏光分離する第３の誘電体多層膜とを積層してなること
を特徴とする請求項１１記載のカラー液晶表示装置。
【請求項１３】
上記第１の誘電体多層膜は、光学膜厚がλｐｒ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｐｒ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｐｒ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｒ（Ｎｒは、自然数）組み積層することで形成され、
上記第２の誘電体多層膜は、光学膜厚がλｐｇ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｐｇ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｐｇ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｇ（Ｎｇは、自然数）組み積層することで形成され、
上記第３の誘電体多層膜は、光学膜厚がλｐｂ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｐｂ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｐｂ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｂ（Ｎｂは、自然数）組み積層することで形成されること
を特徴とする請求項１２記載のカラー液晶表示装置。
【請求項１４】
上記Ｎｒは、上記第１の誘電体多層膜において反射される上記赤色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされ、
上記Ｎｇは、上記第２の誘電体多層膜において反射される上記緑色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされ、
上記Ｎｂは、上記第３の誘電体多層膜において反射される上記青色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされること
を特徴とする請求項１３記載のカラー液晶表示装置。
【請求項１５】
上記複屈折性の誘電体材料として炭酸カルシウム（CaCO3）を用いること
を特徴とする請求項１１記載のカラー液晶表示装置。
【請求項１６】
上記複屈折性の誘電体材料としてバリウム・ボーレイト（α−BBO）を用いること
を特徴とする請求項１１記載のカラー液晶表示装置。
【請求項１７】
上記ピーク波長λｐｇの緑色光、上記ピーク波長λｐｂの青色光を偏光分離する第１の誘電体多層膜と、
上記ピーク波長λｐｇの緑色光、上記ピーク波長λｐｒの赤色光を偏光分離する第２の誘電体多層膜とを積層してなること
を特徴とする請求項１１記載のカラー液晶表示装置。
【請求項１８】
上記第１の誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λｐｇと、青色光のピーク波長λｐｂとの略中間の波長をλｇｂとした場合に、光学膜厚がλｇｂ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｇｂ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｇｂ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｇｂ（Ｎｇｂは、自然数）組み積層することで形成され、
上記第２の誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λｐｇと、赤色光のピーク波長λｐｒとの略中間の波長をλｇｒとした場合に、光学膜厚がλｇｒ／４の０．５倍となる高屈折率層、光学膜厚がλｇｒ／４である低屈折率層、光学膜厚がλｇｒ／４の０．５倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をＮｇｒ（Ｎｇｒは、自然数）組み積層することで形成されること
を特徴とする請求項１７記載のカラー液晶表示装置。
【請求項１９】
上記Ｎｇｂは、上記第１の誘電体多層膜において反射される上記緑色光、上記赤色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされ、
上記Ｎｇｒは、上記第２の誘電体多層膜において反射される上記緑色光、上記赤色光の上記第２の直線偏光成分の反射率を８０％以上にする値とされること
を特徴とする請求項１８記載のカラー液晶表示装置。
【請求項２０】
上記複屈折性の誘電体材料としてイットリウム・バナデート（YVO4）を用いること
を特徴とする請求項１１記載のカラー液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つの方向に振動する直線偏光のみを透過する光学素子である偏光子に関し、詳しくは、液晶表示装置で用いられる反射型偏光子及びこの反射型偏光子を備えたカラー液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン放送が開始されてから長年使用されてきたＣＲＴ（Cathode Ray Tube）に代わり、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や、プラズマディスプレイ（PDP：Plasma Display Panel）といった非常に薄型化されたテレビジョン受像機が考案、実用化されている。特に、カラー液晶表示パネルを用いたカラー液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であることや、大型のカラー液晶表示パネルの低価格化などに伴い、加速的に普及することが考えられ、今後の更なる発展が期待できる表示装置である。
【０００３】
カラー液晶表示装置は、カラー液晶表示パネルで形成された画像をバックライト装置からの照明光にて照明することで表示させている。図１３（ａ），（ｂ）は、ツイステッドネマティック（ＴＮ：Twisted Nematic）型の液晶表示パネルの原理を説明するための概略図である。図１３（ａ）に示すように、配光方向が垂直の２枚の配光膜ａｆ１、ａｆ２間に封入された液晶ＬＣの分子は、ねじれるように配列される。このとき、図１３（ｂ）に示すように、液晶ＬＣに所定の電圧を印加すると、液晶ＬＣの分子は、垂直方向に配列を変えることになる。
【０００４】
したがって、図１３（ａ）に示すように、配光膜ａｆ，ａｆ２の配光方向と同じ向きに偏光方向を揃えた偏光フィルタｐｆ１，ｐｆ２を設けると、偏光フィルタｐｆ１を通過した光は、液晶ＬＣに電圧を印加していない場合、液晶ＬＣの分子の隙間に沿って、９０度ねじれながら進行するため、偏光フィルタｐｆ２を通過することができる。
【０００５】
一方、図１３（ｂ）に示すように、配光膜ａｆ，ａｆ２の配光方向と同じ向きに偏光方向を揃えた偏光フィルタｐｆ１，ｐｆ２を設けると、偏光フィルタｐｆ１を通過した光は、液晶ＬＣに電圧を印加した場合、液晶ＬＣの分子に沿ってそのまま進行するため、偏光フィルタｐｆ２を通過することができない。
【０００６】
このように、液晶ＬＣは、電圧をトリガーとして光を通過又は光を遮断させるシャッターとしての機能を果たしており、これが液晶表示パネルにおける画像表示の原理となっている。また、液晶ＬＣに印加する電圧を調節すれば、黒白の２値だけではなく所定の階調のグレースケールも表現することができる。
【０００７】
図１３（ａ），（ｂ）を用いて説明したように、液晶ＬＣに入射させる光は、偏光フィルタｐｆ１を介すことで、ある一つの方向に振動する直線偏光である必要がある。したがって、液晶バックライト装置から出射された光の光量は、液晶表示パネルに入射する際に半分以下とされ、液晶表示装置の輝度を大幅に減少させてしまうことになる。つまり、液晶表示装置において、所望の輝度を確保するためには、バックライト装置から出射される光の光量を、偏光フィルタによるロス分を考慮しながらアップさせる必要があり、消費電力の増加を引き起こす一要因となっている。
【０００８】
そこで、バックライト装置から液晶表示パネルに入射される光のうち偏光フィルタによってロスしてしまう偏光成分を再利用することで、消費電力を抑制しつつ液晶表示装置の輝度を上昇させる手法が考案されている。
【０００９】
具体的には、バックライト装置と、液晶表示パネルとの間に、反射型の偏光子である輝度向上フィルムと呼ばれるフィルムを入れることで、液晶表示パネルの偏光フィルタによるロス分を再利用することができる。以下に、図１４に示す、エッジライト方式のバックライト装置１２０を備えた液晶表示装置１００をモデルにして、輝度向上フィルム１３０を用いた場合と、用いない場合とで、それぞれにおける液晶表示パネル１２０に入射される照明光について検証をする。
【００１０】
図１４に示すように、液晶表示装置１００の左側領域ＬＦでは、輝度向上フィルム１３０が用いられておらず、光源１１１から出射された光が、導光板１１２を介して導光されながら略垂直方向に立ち上げられ、照明光として液晶表示パネル１２０の下側偏光フィルタａｆｄに直接入射される。この液晶表示パネル１２０の下側偏光フィルタａｆｄは、例えば、いわゆるＰ偏光のみを通過させ、Ｐ偏光に直交するＳ偏光を遮るとする。
【００１１】
このとき、液晶表示装置１００の左側領域ＬＦからは、当然ながら下側偏光フィルタａｆｄを通過し、液晶表示パネル１２０で空間変調されたＰ偏光のみが出力されることになる。
【００１２】
一方、図１４に示す液晶表示装置１００の右側領域ＲＦでは、バックライト装置１１０と、液晶表示パネル１２０との間に、輝度向上フィルム１３０が設けられることで、上述したように光源１１１，導光板１１２を介して出射された照明光が、この輝度向上フィルム１３０に入射してから、液晶表示パネル１２０の下側偏光フィルタａｆｄに入射する。輝度向上フィルム１３０は、下側偏光フィルタａｆｄがＰ偏光のみを通過させるのに応じて、同じくＰ偏光を通過するようになされている。さらに、輝度向上フィルム１３０は、通過させなかったＳ偏光を、バックライト装置１１０側へと反射させる。
【００１３】
この、バックライト装置１１０側へ反射されたＳ偏光の一部は、導光板１１０の表面で反射されたり、導光板１１０内に入射して、導光板１１０の底面に設けられた反射シート１１３で反射されたりすることでＰ偏光へと変換され、再び、輝度向上フィルム１３０に入射する。輝度向上フィルム１３０に入射されたＰ偏光は、光量増加分として輝度向上フィルム１３０、液晶表示ディスプレイ１２０を通過するため、液晶表示装置１００の右側領域ＲＦの輝度を、左側領域ＬＦよりも向上させることができる。
【００１４】
このように、バックライト装置１１０からの出射光の偏光分離と、不要とされた偏光成分の反射再利用を実行する輝度向上フィルム１３０は、現在使用されている多くの液晶表示装置で用いられており、液晶表示装置を構成する上で必須の機能部材となっている。輝度向上フィルムとしては、ＤＢＥＦ（住友３Ｍ社製：登録商標）という製品が、現在利用されている多くの液晶表示装置で用いられている（非特許文献１参照。）。
【００１５】
ＤＢＥＦは、高複屈折性高分子を用いることで高屈折率材料／低屈折率材料を組み合わせた積層構造を形成してなり、これにより面内のある方向に屈折率差をもち、それと直交する方向では屈折率差をもたない構造となっている。ＤＢＥＦは、このような構造を有することで、屈折率差のある方向に振動している光（例えば、Ｓ偏光成分）を反射し、屈折率差のない方向に振動している光（例えば、Ｐ偏光成分）を透過する特性の多層膜光学フィルムである。
【００１６】
【非特許文献１】インターネット＜URL：  http://www.mmm.co.jp/display/dbef/index.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明、上述したような背景技術を鑑みて考案されたものであり、高複屈折性高分子を用いることなく、偏光分離機能と、不要とされた偏光成分の反射再利用機能とを備えた反射型偏光子及びこの反射型偏光子を備えたカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の目的を達成するために、本発明に係る反射型偏光子は、複屈折性を利用して、入射光の第１の偏光面で振動する第１の直線偏光成分を透過し、上記第１の偏光面と直交する第２の偏光面で振動する第２の直線偏光成分を反射することで偏光分離する反射型偏光子であって、複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなることを特徴とする。
【００１９】
また、上述の目的を達成するために、本発明に係るカラー液晶表示装置は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する３原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルと、上記カラー液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置と、上記カラー液晶表示パネルと上記バックライト装置との間に反射型偏光子を備えるカラー液晶表示装置であって、上記バックライト装置は、ピーク波長λｐｒの赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長λｐｇの緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長λｐｂの青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段とを有し、上記反射型偏光子は、複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなり、複屈折性を利用して、上記バックライト装置から出射された白色光を、当該白色光を構成する上記赤色光、上記緑色光、上記青色光ごとに第１の偏光面で振動する第１の直線偏光成分を透過させ、上記第１の偏光面と直交する第２の偏光面で振動する第２の直線偏光成分を反射させることで偏光分離することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなり、複屈折性を利用して、入射光の第１の偏光面で振動する第１の直線偏光成分を透過し、上記第１の偏光面と直交する第２の偏光面で振動する第２の直線偏光成分を反射することで偏光分離する。
【００２１】
これにより、本発明が液晶表示装置に用いられた場合に、バックライト装置から出射された各色光を偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、液晶表示パネルを照明するバックライト装置から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることを可能とする。
【００２２】
また、本発明は、誘電体多層膜により反射型偏光子を形成するため、バックライト装置として使用する光源の波長に対応した膜設計が容易であるため、使用する光源の種別によらず反射特性を最適化することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明をする。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることはいうまでもない。
【００２４】
本発明は、上述したＤＢＥＦのような高複屈折性高分子を用いて反射型偏光子を構成するのではなく、複屈折性を持つ誘電体多層膜を利用して、偏光分離機能と、偏光成分の反射再利用機能とを備えた反射型偏光子を形成するものとする。
【００２５】
本発明は、例えば、図１に示すような構成のバックライト方式のカラー液晶表示装置４０に適用される。
【００２６】
透過型のカラー液晶表示装置４０は、透過型のカラー液晶表示パネル１０と、このカラー液晶表示パネル１０の背面側に設けられたバックライト装置２５と、カラー液晶表示パネル１０と、バックライト装置２５との間に設けられた光学機能フィルム群３０とからなる。
【００２７】
また、図示しないが、このカラー液晶表示装置４０は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。
【００２８】
透過型のカラー液晶表示パネル１０は、ガラス等で構成された透明なＴＦＴ基板１１と、対向電極基板１２とを互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマティック（ＴＮ）液晶を封入した液晶層１３を設けた構成となっている。さらに、カラー液晶表示パネル１０は、ＴＦＴ基板１１、対向電極基板１２を挟み込むように、偏光板２１，２２が備えられている。
【００２９】
ＴＦＴ基板１１には、マトリクス状に配置された信号線１４と、走査線１５と、この信号線１４、走査線１５の交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１６と、画素電極１７とが形成されている。薄膜トランジスタ１６は、走査線１５により、順次選択されると共に、信号線１４から供給される映像信号を、対応する画素電極１７に書き込む。一方、対向電極基板１２の内表面には、対向電極１８及びカラーフィルタ１９が形成されている。
【００３０】
このカラー液晶表示装置４０では、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル１０をバックライト装置２５により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
【００３１】
バックライト装置２５は、図示しないが赤色光を発光する赤色発光ダイオードと、緑色光を発光する緑色発光ダイオードと、青色光を発光する青色発光ダイオードとを光源とし、光源から出射された光を混色することで得られる白色光を光出射面２５ａから面発光し、カラー液晶表示パネル１０を照明する。
【００３２】
カラー液晶表示パネル１０と、バックライト装置２５との間には、光出射面２５ａ上に、拡散フィルム３１、プリズムフィルム３２、輝度向上フィルム３３などが順に積層されてなる光学機能フィルム群３０が設けられている。なお、光学機能フィルム群３０の構成は、拡散フィルム３１、プリズムフィルム３２、輝度向上フィルム３３に限定されるものではなく、バックライト装置２５から面発光された光をカラー液晶表示パネル１０の照明に最適な光学特性を有する照明光に変換するものであれば、どのような光学機能フィルムも用いることができる。
【００３３】
ところで、光学機能フィルム群３０のうち、輝度向上フィルム３３は、従来の技術でも説明したように、バックライト装置２５から出射された光を偏光分離すると共に、偏光分離されることで不要とされた偏光成分を反射再利用することで、カラー液晶表示装置４０の輝度を向上させることができる。特に、本発明の実施の形態として示す輝度向上フィルム３３は、バックライト装置２５の光源として、３原色光を発光する発光ダイオードを用いていることから、この発光ダイオードの発光特性に対応させた光学的機能を有している。
【００３４】
図２に、バックライト装置２５の光源として用いるピーク波長λｐｂが４５５ｎｍである青色発光ダイオード（Blue-LED）、ピーク波長λｐｇが５３０ｎｍである緑色発光ダイオード（Green-LED）、ピーク波長λｐｒが６４０ｎｍである赤色発光ダイオード（Red-LED）のスペクトル特性を示す。また、図３に、バックライト装置の光源として一般的に用いられている３波長域発光型のＣＣＦＬ（冷陰極管：Cold Cathode Fluorescent Lamp）のスペクトル特性を示す。
【００３５】
図２、図３に示すように、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードの発光スペクトルは、ＣＣＦＬの発光スペクトルのように、ブロードな領域に複数のサブピークを有することなく、各色光の中心波長に対してそれぞれ所定の極めて狭い半値幅を有しているのが分かる。したがって、輝度向上フィルム３３を、図２に示す発光ダイオードのスペクトル特性に対応するように形成することで、反射再利用可能な偏光成分を大幅に増加させることができる。
【００３６】
｛誘電体多層膜による輝度向上フィルム３３｝
このような３原色光を発光する発光ダイオードのスペクトル特性に対応して、偏光分離機能と、偏光成分の反射再利用機能とを有する輝度向上フィルム３３を形成する場合、複屈折性材料を用いて高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層させた誘電体多層膜を形成することで実現可能となる。
【００３７】
一般に、高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層させた誘電体多層膜は、特定の波長（以下、特定波長と呼ぶ。）の光を選択的に強く反射する。このとき、特定波長をλとすると、特定波長λの光を選択的に強く反射させる、つまり、特定波長λを中心に反射させるためには、高屈折率層、低屈折率層の光学膜厚をλ／４として誘電体多層膜を設計することになる。
【００３８】
また、高屈折率層として、複屈折性の誘電体材料を用い、低屈折率層として、高屈折率層に用いられる誘電体材料の小さい方の屈折率に近い屈折率、つまり屈折率差が僅かとなる屈折率を有する誘電体材料を用いる。これにより、この高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層させて形成される誘電体多層膜は、高屈折率層の屈折率が大きな方向に振動する光の偏光成分に対しては高い反射性を有し、高屈折率層の屈折率が小さな方向に振動する光の偏光成分に対しては反射性がないため、偏光分離機能を獲得することができる。
【００３９】
以上が、輝度向上フィルム３３の基本的な設計方針であり、このような設計方針で設計された輝度向上フィルム３３は、特定波長λの光を、偏光成分の違いに応じて、反射又は透過させることができる。特定波長として、赤色発光ダイオードのピーク波長λｐｒ、緑色発光ダイオードのピーク波長λｐｇ、青色発光ダイオードのピーク波長λｐｂとすると、それぞれのピーク波長に対応した膜厚の高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層させた３種類の誘電体多層膜を積層させることで、光源として３原色光を発光する発光ダイオードを用いたバックライト装置２５の輝度を向上させる輝度向上フィルム３３を形成することができる。
【００４０】
｛実施例１：複屈折性の誘電体材料として炭酸カルシウム（CaCO3）を使用した場合｝
実施例１では、複屈折性の誘電体材料として、直線偏光が振動している面である偏光面の違いによってそれぞれ異なる屈折率１．４８，１．６６を有する炭酸カルシウム（CaCO3）を用いる。つまり、炭酸カルシウム（CaCO3）によって誘電体多層膜である輝度向上フィルム３３の高屈折率層を形成する。一方、低屈折率層は、炭酸カルシウム（CaCO3）の低い方の屈折率１．４８に近い、１．４５５の屈折率を有する誘電体材料、SiO2で形成する。
【００４１】
この高屈折率層と、低屈折率層とをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）といった基板上に、スパッタリング、真空蒸着といった一般的に知られている薄膜形成法によって交互に積層させることで輝度向上フィルム３３を生成する。
【００４２】
まず、光源として図２に示したスペクトル特性の発光ダイオードを用いた場合において、ピーク波長λｐｇが５３０ｎｍである緑色光に対応した誘電体多層膜を考える。具体的には、光学膜厚がλｐｇ／４の０．５倍の厚みの高屈折率層（0.5Hとして示す。）と、光学膜厚がλｐｇ／４の厚みの低屈折率層（1Lとして示す。）と、光学膜厚がλｐｇ／４の０．５倍の厚みの高屈折率層（0.5Hとして示す。）とによる組み合わせを積層の最小積層単位として、この最小積層単位を２７組み積層させた（(0.5H1L0.5H)27として示す。）誘電体多層膜を形成すると、炭酸カルシウム（CaCO3）の屈折率が１．６６となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図４に示すようになる。
【００４３】
図４に示すように、この誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λｐｇと同じ波長５３０ｎｍを中心とする反射特性が１００％の反射ピークＲＰｇを有している。この反射ピークＲＰｇの幅Ｗｒｐｇは、高屈折率層と、低屈折率層との屈折率差（ここでは、１．６６と、１．４５５）で決まる。また、反射ピークＲＰｇのエッジＥｒｐｇのシャープさは、積層の繰り返しの数（ここでは、２７）で決まる。図２に示したように、発光ダイオードの発光スペクトルは、半値幅が狭いため、図４に示したように比較的狭い幅の反射ピークであっても、中心波長が一致していれば緑色発光ダイオードで発光される大部分の緑色光を、この誘電体多層膜によって反射することができる。
【００４４】
同様に、ピーク波長λｐｂが４５５ｎｍの青色発光ダイオード、ピーク波長λｐｒが６４０ｎｍの赤色発光ダイオードに対しても同じ設計方針で誘電体多層膜を設計することができる。したがって、高屈折率層の屈折率をｎＨ＝１．６６（炭酸カルシウム（CaCO3））、低屈折率層の屈折率をｎＬ＝１．４５５（SiO2）として、図２に示すようなスペクトル特性の青色発光ダイオードで発光されるピーク波長λｐｂ＝４５５ｎｍの青色光に対応する誘電体多層膜、赤色発光ダイオードから発光されるピーク波長λｐｒ＝６４０ｎｍの赤色光に対応する誘電体多層膜を、緑色光に対応する誘電体多層膜と同様に、それぞれ光学膜厚λｐｂ／４、λｐｒ／４に対して(0.5H1L0.5H)で示される割合で積層された最小積層単位を２７組積層させる。
【００４５】
この赤色光、緑色光、青色光に対応する各誘電体多層膜を全て積層させた計１６３層の高屈折率層、低屈折率層からなる誘電体多層膜が、図２に示したスペクトル特性の発光ダイオードから発光される光を偏光分離すると共に、偏光分離されることで不要とされた偏光成分を反射再利用することができる輝度向上フィルム３３となる。
【００４６】
この輝度向上フィルム３３の誘電体材料、炭酸カルシウム（CaCO3）の屈折率が１．６６となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図５に示すようになる。
【００４７】
図５に示すように、輝度向上フィルム３３の反射特性は、青色光のピーク波長λｐｂと同じ波長４５５ｎｍ、緑色光のピーク波長λｐｇと同じ波長５３０ｎｍ、赤色光のピーク波長λｐｒと同じ波長６４０ｎｍを中心とする反射率１００％の反射ピークＲＰｂ，ＲＰｇ，ＲＰｒが現れている。これにより、輝度向上フィルム３３は、高屈折率層を形成する炭酸カルシウム（CaCO3）の屈折率が１．６６となる方向を偏光面とする赤色光、緑色光、青色光の各偏光成分をほぼ１００％反射することができる。
【００４８】
一方、この輝度向上フィルム３３の高屈折率層を形成する誘電体材料、炭酸カルシウム（CaCO3）の屈折率が１．４８となる方向を偏光面とする偏光成分は、低屈折率層を形成する誘電体材料SiO2の屈折率が１．４５５であることから、屈折率差が非常に小さいため、図６に示すような波長−反射率特性を示すことになる。図６に示すように、４５５ｎｍ近傍、５３０ｎｍ近傍、６４０ｎｍ近傍にて、誘電体材料、炭酸カルシウム（CaCO3）の屈折率１．４８と、誘電体材料SiO2の屈折率が１．４５５とに若干の屈折率差があることから、２０〜３０％程度の反射率を有しているが、ほとんどの赤色光、緑色光、青色光が反射されず透過しているのが分かる。
【００４９】
このように、高屈折率層、低屈折率層を１６３層積層させた誘電体多層膜である輝度向上フィルム３３は、入射した赤色光、緑色光、青色光のうち、各層の屈折率差の大きな方向を偏光面とする偏光成分、例えば、Ｓ偏光成分をほぼ反射し、各層の屈折率差の小さな方向を偏光面とする偏光成分、例えば、Ｐ偏光成分をほぼ透過することができる。
【００５０】
これにより、このような輝度向上フィルム３３を、図１に示したカラー液晶表示装置４０に用いることで、バックライト装置２５から出射された白色光を、この白色光を構成する各色光ごとに偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、カラー液晶表示パネル１０を照明するバックライト装置２５から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることができる。
【００５１】
｛実施例２：発光ダイオードのピーク波長を変更した場合の膜設計｝
実施例２では、誘電体多層膜である輝度向上フィルム３３に用いる誘電体材料を変更することなく、バックライト装置２５が光源として備える発光ダイオードの各ピーク波長をそれぞれシフトさせた際の輝度向上フィルム３３の反射特性を検証する。
【００５２】
光源として使用する発光ダイオードは、ピーク波長λｐｂ＝４５０ｎｍである青色発光ダイオード、ピーク波長λｐｇ＝５５０ｎｍである緑色発光ダイオード、ピーク波長λｐｒ＝６７０ｎｍである赤色発光ダイオードである。各色光に対応した誘電体多層膜は、実施例１と同様に、それぞれ光学膜厚λｐｂ／４、λｐｇ／４、λｐｒ／４に対して(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層した最小積層単位を２７組積層させる（(0.5H1L0.5H)27として示す。）ことで形成される。
【００５３】
この赤色光、緑色光、青色光に対応する各誘電体多層膜を全て積層させた計１６３層の高屈折率層、低屈折率層からなる誘電体多層膜である輝度向上フィルム３３において、高屈折率層を形成する炭酸カルシウム（CaCO3）の屈折率が１．６６となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図７に示すようになる。
【００５４】
図７に示すように、輝度向上フィルム３３の反射特性は、青色光のピーク波長λｐｂと同じ波長４５０ｎｍ、緑色光のピーク波長λｐｇと同じ波長５５０ｎｍ、赤色光のピーク波長λｐｒと同じ波長６７０ｎｍを中心とする反射率１００％の反射ピークＲＰｂ，ＲＰｇ，ＲＰｒが現れている。
【００５５】
つまり、光源として使用する発光ダイオードの各ピーク波長がシフトされた場合であっても、ピーク波長に応じて、高屈折率層、低屈折率層の光学膜厚を変更することで、誘電体材料、炭酸カルシウム（CaCO3）の屈折率が１．６６となる方向を偏光面とする赤色光、緑色光、青色光の各偏光成分をほぼ１００％反射することができる。
【００５６】
一方、輝度向上フィルム３３の高屈折率層を形成する誘電体材料、炭酸カルシウム（CaCO3）の屈折率が１．４８となる方向を偏光面とする偏光成分は、図示しないが、実施例１の場合と同様に、ほとんど反射されずに透過される。
【００５７】
これにより、バックライト装置２５の光源となる各発光ダイオードのピーク波長を所望の値にシフトした場合でも、高屈折率層、低屈折率層の光学膜厚をピーク波長に応じて設計された輝度向上フィルム３３を用いることで、実施例１と同様に、バックライト装置２５から出射された白色光を、この白色光を構成する各色光ごとに偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、カラー液晶表示パネル１０を照明するバックライト装置２５から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることができる。
【００５８】
｛実施例３：別な複屈折性材料を用いた場合の膜設計｝
実施例３では、誘電体多層膜である輝度向上フィルム３３に用いる複屈折性の誘電体材料を、炭酸カルシウム（CaCO3）以外の別な誘電体材料を用いた場合の輝度向上フィルム３３の反射特性を検証する。バックライト装置２５の光源として用いる発光ダイオードは、実施例１と同様に、図２に示すスペクトル特性を有する発光ダイオードとする。
【００５９】
（１）  まず、複屈折性の誘電体材料として、実施例１，２で用いた炭酸カルシウム（CaCO3）に代えてイットリウム・バナデート（YVO4）を用いる場合について検証する。イットリウム・バナデート（YVO4）は、入射光（λ＝６３０ｎｍ）の偏光面の違いによって異なる２つの屈折率、ｎｏ＝１．９９、ｎｅ＝２．２２を有する。ここで、高屈折率層の屈折率ｎＨ＝２．２２、低屈折率層の屈折率ｎＬ＝１．４５５の組み合わせとなる偏光方向を考える。
【００６０】
この場合、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏ＝０．７６５というように屈折率差が大きいため、まず誘電体多層膜の反射ピークの中心波長を、緑色光のピーク波長λｐｇ＝５３０ｎｍ、青色光のピーク波長λｐｒ＝４５５ｎｍの略中間の波長であるλｇｂ＝４９０ｎｍとするような誘電体多層膜を形成する。具体的には、光学膜厚λｇｂ／４に対して(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層することで形成される最小積層単位の誘電体多層膜を、さらに１０組積層させた（(0.5H1L0.5H)10として示す。）誘電体多層膜を形成する。
【００６１】
この誘電体多層膜において、高屈折率層を形成するイットリウム・バナデート（YVO4）の屈折率が２．２２となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図８に示すようになる。図８に示すように、複屈折性の誘電体材料としてイットリウム・バナデート（YVO4）を用い、誘電体多層膜をこのような膜構成とした場合、ピーク波長λｐｂ＝４５５ｎｍの青色光、ピーク波長λｐｇ＝５３０ｎｍの緑色光の発光スペクトルをカバーすることが分かる。
【００６２】
したがって、ピーク波長λｐｒ＝６４０ｎｍの赤色光も含めた、３原色光をカバーさせるには、上述した誘電体多層膜に、さらに、赤色光を偏光分離する誘電体多層膜を積層することで輝度向上フィルム３３を形成すればよい。例えば、緑色光のピーク波長λｐｇ＝５３０ｎｍと、赤色光のピーク波長λｐｒ＝６４０ｎｍの略中間の波長であるλｇｒ＝５９０ｎｍを、形成する誘電体多層膜の反射ピークの中心波長とする。
【００６３】
具体的には、光学膜厚λｇｒ／４に対して(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層することで形成される最小積層単位の誘電体多層膜を、さらに１０組積層させた（(0.5H1L0.5H)10として示す。）誘電体多層膜を形成すると、この誘電体多層膜の反射ピークの中心波長をλｇｒ＝５９０ｎｍとすることができる。この誘電体多層膜は、ピーク波長λｐｇ＝５３０ｎｍの緑色光、ピーク波長λｐｒ＝６４０ｎｍの赤色光を偏光分離することができる。
【００６４】
つまり、輝度向上フィルム３３は、緑色光、青色光を偏光分離する誘電体多層膜と、緑色光、赤色光を偏光分離する誘電体多層膜とを積層させて形成された、計４１層の高屈折率層、低屈折率層からなる誘電体多層膜である。
【００６５】
この輝度向上フィルム３３において、高屈折率層を形成するイットリウム・バナデート（YVO4）の屈折率が２．２２となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図９に示すようになる。図９に示すように、輝度向上フィルム３３は、発光ダイオードの発光スペクトル全域において、反射特性が１００％となる反射ピークを有している。これにより、輝度向上フィルム３３は、高屈折率層を形成するイットリウム・バナデート（YVO4）の屈折率が２．２２となる方向を偏光面とする赤色光、緑色光、青色光の各偏光成分をほぼ１００％反射することができる。
【００６６】
一方、輝度向上フィルム３３は、高屈折率層を形成するイットリウム・バナデート（YVO4）の屈折率が１．９９となる方向を偏光面とする偏光成分を、図示しないが、実施例１の場合と同様に、ほとんどの赤色光、緑色光、青色光が反射せずに透過する。
【００６７】
これにより、誘電体多層膜である輝度向上フィルム３３の高屈折率層に用いる誘電体材料を、炭酸カルシウム（CaCO3）からイットリウム・バナデート（YVO4）に代えた場合でも、高屈折率層、低屈折率層を適切に設計することで、実施例１，２と同様に、バックライト装置２５から出射された白色光を、この白色光を構成する各色光ごとに偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、カラー液晶表示パネル１０を照明するバックライト装置２５から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることができる。
【００６８】
また、高屈折率層を形成する誘電体材料としてイットリウム・バナデート（YVO4）を用いると、炭酸カルシウム（CaCO3）を用いた場合と比較して、輝度向上フィルム３３の高屈折率層、低屈折率層の積層数を１６３層から４１層へと大幅に減らすことができるという利点がある。
【００６９】
さらに、イットリウム・バナデート（YVO4）を用いた場合は、図９に示すように広い波長帯域で、反射率１００％を達成することができるため、図３に示したようなスペクトル特性となるＣＣＦＬをバックライト装置２５の光源として用いた場合にも輝度を向上させるうえで有効となる。
【００７０】
（２）続いて、複屈折性の誘電体材料として、実施例１，２で用いた炭酸カルシウム（CaCO3）に代えてバリウム・ボーレイト（α−BBO）を用いる場合について検証する。バリウム・ボーレイト（α−BBO）は、入射光（λ＝５３２ｎｍ）の偏光面の違いによって異なる２つの屈折率、ｎｏ＝１．６８、ｎｅ＝１．６０を有する。ここで、高屈折率層の屈折率ｎＨ＝１．６８、低屈折率層の屈折率ｎＬ＝１．４５５の組み合わせとなる偏光方向を考える。
【００７１】
この場合、Δｎ＝ｎｏ−ｎｅ＝０．２２５というように屈折率差が小さいため、上述した実施例１と同様に、発光ダイオードから発光される各色光のピーク波長に対応する誘電体多層膜を形成する必要がある。
【００７２】
図２に示すようなスペクトル特性の青色発光ダイオードで発光されるピーク波長λｐｂ＝４５５ｎｍの青色光に対応する誘電体多層膜、緑色発光ダイオードで発光されるピーク波長λｐｇ＝５３０ｎｍの緑色光に対応する誘電体多層膜、赤色発光ダイオードで発光されるピーク波長λｐｒ＝６４０ｎｍの赤色光に対応する誘電体多層膜を形成する。具体的には、それぞれ光学膜厚λｐｂ／４，λｐｇ／４、λｐｒ／４に対して、(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層することで形成される最小積層単位の誘電体多層膜を、さらに２７組積層させた（(0.5H1L0.5H)27として示す。）誘電体多層膜を形成する。
【００７３】
この赤色光、緑色光、青色光に対応する各誘電体多層膜を全て積層させた計１６３層の高屈折率層、低屈折率層からなる誘電体多層膜が、図２に示したスペクトル特性の発光ダイオードから発光される光を偏光分離すると共に、偏光分離されることで不要とされた偏光成分を反射再利用することができる輝度向上フィルム３３となる。
【００７４】
この輝度向上フィルム３３において、高屈折率層を形成するバリウム・ボーレイト（α−BBO）の屈折率が１．６８となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図１０に示すようになる。
【００７５】
図１０に示すように、輝度向上フィルム３３の反射特性は、青色光のピーク波長λｐｂと同じ波長４５５ｎｍ、緑色光のピーク波長λｐｇと同じ波長５３０ｎｍ、赤色光のピーク波長λｐｒと同じ波長６４０ｎｍを中心とする反射率１００％の反射ピークＲＰｂ，ＲＰｇ，ＲＰｒが現れている。これにより、輝度向上フィルム３３は、高屈折率層を形成するバリウム・ボーレイト（α−BBO）の屈折率が１．６８となる方向を偏光面とする赤色光、緑色光、青色光の各偏光成分をほぼ１００％反射することができる。
【００７６】
一方、輝度向上フィルム３３は、高屈折率層を形成するバリウム・ボーレイト（α−BBO）の屈折率が１．６０となる方向を偏光面とする偏光成分を、図示しないが、実施例１の場合と同様に、ほとんどの赤色光、緑色光、青色光が反射せずに透過する。
【００７７】
これにより、誘電体多層膜である輝度向上フィルム３３の高屈折率層に用いる誘電体材料を、炭酸カルシウム（CaCO3）からバリウム・ボーレイト（α−BBO）に代えた場合でも、高屈折率層、低屈折率層を適切に設計することで、実施例１，２と同様に、バックライト装置２５から出射された白色光を、この白色光を構成する各色光ごとに偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、カラー液晶表示パネル１０を照明するバックライト装置２５から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることができる。
【００７８】
｛実施例４：積層数を変更した場合の検証｝
上述した実施例１において、図２に示すようなスペクトル特性の青色発光ダイオードで発光されるピーク波長λｐｂ＝４５５ｎｍの青色光に対応する誘電体多層膜、緑色発光ダイオードで発光されるピーク波長λｐｇ＝５３０ｎｍの緑色光に対応する誘電体多層膜、赤色発光ダイオードで発光されるピーク波長λｐｒ＝６４０ｎｍの赤色光に対応する誘電体多層膜を、それぞれ光学膜厚λｐｂ／４，λｐｇ／４、λｐｒ／４に対して、(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層することで形成される最小積層単位の誘電体多層膜を、さらに２７組積層させた（（0.5H1L0.5H）27として示す。）することで構成した。
【００７９】
実施例４では、各色光に対する誘電体多層膜の(0.5H1L0.5H)で示される最小積層単位の積層数をＮとし、Ｎを変化させることで、輝度向上フィルム３３全体の高屈折率層及び低屈折率層の積層数を変化させ、積層数と反射率との関係を検証する。なお、複屈折性の誘電体材料は、実施例１と同じ炭酸カルシウム（CaCO3）とし、バックライト装置２５の光源として用いる発光ダイオードも、実施例１と同様に図２に示すスペクトル特性を示す発光ダイオードとする。
【００８０】
図１１に、最小積層単位の積層数をＮ＝１０，２０，３０とした輝度向上フィルム３３のそれぞれにおいて、高屈折率層を形成する炭酸カルシウム（CaCO3）の屈折率が１．６６となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性を示す。図１１に示すように、積層数Ｎ＝１０，２０では、反射率１００％を達成することができないが、積層数Ｎ＝３０とすると、反射率１００％を達成できることが分かる。
【００８１】
図１２に、最小積層単位の積層数ＮをＮ＝５から徐々に増加させていった場合における輝度向上フィルム３３の反射率の変化を、光源として用いた発光ダイオードのピーク波長λｐｂ＝４５５ｎｍ、ピーク波長λｐｇ＝５３０ｎｍ、ピーク波長λｐｒ＝６４０ｎｍ毎にプロットした様子を示す。図１２に示すように、積層数Ｎ＝５から積層数を増加させていくと、輝度向上フィルム３３の反射率は、各色光毎にほぼリニアに増加していくが、反射率８０％を超えたあたりで、非線形な飽和傾向となって増加していく。
【００８２】
図１１，１２から分かるように、輝度向上フィルム３３を構成する各色光に対応する誘電体多層膜の最小積層単位の積層数Ｎは、積層数が多ければ多いほど反射率が高くなり良好な反射特性を示す。しかしながら、積層数を増加しすぎると、膜形成に要する時間、膜形成にかかる費用が増大してしまうので、反射率の増加が非線形となり飽和傾向になる反射率８０％程度を、積層数Ｎの下限値とし、カラー液晶表示装置４０の設計要求に応じて、それ以上の積層数となるように各色光に対応する誘電体多層膜の最小積層単位の積層数Ｎを決定することが望ましい。
【００８３】
つまり、輝度向上フィルム３３を構成する高屈折率層、低屈折率層の積層数を、当該輝度向上フィルム３３への入射光の反射率が８０％以上となるような積層数とすることで、製造時間の増加、製造コストの増加といったマイナス要因を極力抑制しながら、カラー液晶表示装置４０の輝度を大幅に向上させる輝度向上フィルム３３を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明を実施するための最良の形態として示すカラー液晶表示装置の構成について説明するための図である。
【図２】同カラー液晶表示装置に備えられたバックライト装置の光源として使用する発光ダイオードのスペクトル特性を示した図である。
【図３】一般的な３波長域発光型のＣＣＦＬ（冷陰極管：Cold Cathode Fluorescent Lamp）のスペクトル特性を示した図である。
【図４】複屈折材料として炭酸カルシウム（CaCO3）を用いた緑色光に対応する誘電体多層膜の波長−反射率特性を示した図である。
【図５】複屈折材料として炭酸カルシウム（CaCO3）を用いた３原色光に対応する誘電体多層膜の波長−反射率特性を示した図である。
【図６】複屈折材料として炭酸カルシウム（CaCO3）を用いた誘電体多層膜において、屈折率差の少ない偏光面で振動する光の波長−反射率特性を示した図である。
【図７】スペクトル特性の異なる発光ダイオードを光源として用いた場合の、複屈折材料として炭酸カルシウム（CaCO3）を用いた３原色光に対応する誘電体多層膜の波長−反射率特性を示した図である。
【図８】複屈折材料としてイットリウム・バナデート（YVO4）を用いた青色光、緑色光に対応する誘電体多層膜の波長−反射率特性を示した図である。
【図９】複屈折材料としてイットリウム・バナデート（YVO4）を用いた３源色光に対応する誘電体多層膜の波長−反射率特性を示した図である。
【図１０】複屈折材料としてバリウム・ボーレイト（α−BBO）を用いた３原色光に対応する誘電体多層膜の波長−反射率特性を示した図である。
【図１１】複屈折材料として炭酸カルシウム（CaCO3）を用いた３原色光に対応する誘電体多層膜において、当該誘電体多層膜の積層数に応じた波長−反射率特性を示した図である。
【図１２】複屈折材料として炭酸カルシウム（CaCO3）を用いた３原色光に対応する誘電体多層膜における反射率の積層数依存性を示した図である。
【図１３】液晶表示パネルの表示原理について説明するための図であり、（ａ）は、液晶に電圧を印加しなかった場合に液晶表示パネルを光が通過する様子を示した図であり、（ｂ）は、液晶に電圧を印加した場合に液晶表示パネルを光が通過しない様子を示した図である。
【図１４】輝度向上フィルムの機能について説明するための図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０  カラー液晶表示パネル、２５  バックライト装置、３０  光学機能フィルム群、３１  拡散フィルム、３２  プリズムフィルム、３３  輝度向上フィルム、４０  カラー液晶表示装置
【図１】
2006145884.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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