(57)【要約】【課題】バックライトを有する液晶表示素子に対し、所定の大きさの開口部に対し、該開口部を透過する透過光の輝度を高める。【解決手段】バックライトの導光板は、内部に入射した光を、反射面で反射して導光板の外部へ出射させる複数のプリズムを備えている。プリズムの反射面は、ＬＥＤ２１を中心とした半径方向であるＹ方向に対して直交するＸ方向に延びるように形成されている。液晶セル１は、光反射層１３と、該光反射層１３に形成された複数の開口部１５と、該開口部１５と導光板との間に設けられた集光レンズとを備えている。そして、開口部１５におけるＹ方向の開口幅は、Ｘ方向の開口幅よりも大きい。【選択図】図２
2005043717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源の光を導く導光板とを有するバックライトと、
上記バックライトの導光板に対向して設けられ、上記導光板から出射された光を変調する液晶セルとを備える液晶表示素子であって、
上記導光板は、該導光板の内部に入射した光を、反射面で反射して導光板の外部へ出射させる複数のプリズムを備え、
上記プリズムの反射面は、上記光源を中心とした半径方向である第１方向に対して直交する第２方向に延びるように形成され、
上記液晶セルは、上記導光板から出射された光の少なくとも一部を遮る遮光膜と、該遮光膜に形成された複数の開口部と、該開口部と上記導光板との間に設けられた集光レンズとを備え、
上記開口部における第１方向の開口幅は、第２方向の開口幅よりも大きい
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
請求項１において、
上記遮光膜は、外光を反射する光反射層に構成されている
ことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】
請求項１において、
上記液晶セルは、複数の画素領域を備え、
上記開口部及び集光レンズは、上記各画素領域に対応して設けられている
ことを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子情報機器の情報表示用ディスプレイ等の表示装置に用いる液晶表示素子に関し、特に、バックライトを備える液晶表示素子に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、需要が増えている携帯電話やＰＤＡ等の携帯情報機器の分野では、情報表示用のディスプレイとして、軽量、薄型、低消費電力の優れた特徴を有する液晶表示素子が好適に用いられている。例えば、ノートパソコン等の表示部に適用されている透過型の液晶表示素子は、液晶を挟持した１対の基板により構成された液晶セルと、該液晶セルの背面に設けられたバックライトとを備え、該バックライトから照射される光を利用して透過表示を行うようになっている。この透過型の液晶表示素子は、明るい表示が可能であるものの、バックライトで消費される電力が膨大であるという問題があり、携帯情報機器のようにバッテリーで作動する機器に適用する場合には、特に、重要な問題となる。
【０００３】
一方、反射型の液晶表示素子は、液晶セルの基板に光反射層を設けることにより、外光を反射して表示を行うようになっている。反射型の液晶表示素子は、充分に明るい場所では良好な表示が可能であるものの、暗い場所では表示を見ることが難しい。
【０００４】
この問題を解決するために、反射型の液晶表示素子の前面側（観察者側）にフロントライトを設置し、暗い場所ではフロントライトから光を照射することにより、表示のための光を補助することが知られている。しかしながら、観察者は、常にフロントライトを介して表示を見なければならないため、フロントライトの導光板における界面反射によってコントラストが低下し、表示性能が悪化することが避けられない。
【０００５】
これに対し、液晶セルの背面側に設けられたバックライトと、液晶を挟持する基板のうち、バックライト側の基板上に設けられた半透過反射板とを備える半透過型（透過反射型）の液晶表示素子が知られている。上記半透過反射板は、光反射層と、該光反射層に形成され、バックライトから照射される光を透過させる開口部とにより構成されている。
【０００６】
半透過型の液晶表示素子は、明るい場所では外光を利用して反射表示を行う一方、暗い場所ではバックライトを利用して透過表示を行うように構成されている。したがって、周囲の明るさにかかわらず良好な表示が可能であり、さらに、フロントライトのように表示性能を悪化させる部材がなく、見栄えも良いため、携帯電話やＰＤＡを始めとした携帯情報機器の表示部として広く適用されている。
【０００７】
しかし、半透過型の液晶表示素子は、透過型の液晶表示素子と同様に、バックライトを有しているために消費電力が大きいことが問題であり、該バックライトの光をさらに効率よく利用して、消費電力を下げることが望まれていた。
【０００８】
そこで、画素の面積に対する半透過反射板の開口部の面積比である開口率を大きくすることにより、バックライトの光利用効率を上げることが考えられる。しかしながら、この方法では、外光を反射する光反射層の領域が減り、反射光の輝度が低下するため、明るい場所での表示品位が低下するという問題がある。
【０００９】
そこで、バックライト及び外光の双方の光利用効率を向上させる目的で、上記開口部を大きくせずに、液晶セルとバックライトとの間にレンズアレイを設け、該レンズアレイにより、バックライトから照射された光を開口部に集中させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
このことにより、バックライトの光を、光反射層によって遮断されずに、有効に表示に利用することができるため、より明るい透過表示が可能となる。また、従来と同じ明るさの表示を行う場合には、その消費電力を低減させることができる。また、開口率が比較的低くてもバックライトによる所定の表示明るさを得ることができるため、光反射層の面積を拡大することが可能となり、従来よりも明るい反射表示を実現できる。
【００１１】
しかしながら、上記従来のバックライトの出射光は、一般に拡散光であって平行光でないため、レンズアレイによって好適に集光させることは、難しい。
【００１２】
一方、バックライトの底面に複数のプリズムを形成し、該プリズムにより平行光を出射させて輝度を高めることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
バックライトは、底面図である図９に示すように、複数のプリズム２２が形成された導光板２４と、ＬＥＤ（発光ダイオード）２１等の光源とを備えている。ＬＥＤ２１は、導光板２４の角部に設けられている。そして、各プリズム２２は、三角溝状に形成され、その溝長さ方向が、ＬＥＤ２１を中心とした半径方向と直交するように配置されている。言い換えれば、プリズム２２は、ＬＥＤ２１を中心とする同心の略円弧状に並んで設けられている。そして、各プリズム２２は、ＬＥＤ２１から導光体２４の内部に入射した光を、導光板２４の上面から液晶セルへ向けて反射して出射させるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−３３３６１９号公報
【非特許文献１】「ＩＤＷ'０２予稿集」  ｐ．５０９−５１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、レンズアレイに平行光を入射させるために、プリズムが形成されたバックライトを適用することが考えられる。しかし、上記プリズムを有するバックライトは、導光板の位置に応じて出射光の指向性が異なるため、上記レンズアレイとバックライトとを単に組み合わせるだけでは、透過光を好適に集光させることが難しい。
【００１５】
ここで、出射光の指向性について説明する。図１０及び図１１は、上記バックライトの出射光の測定系を示している。図１２は、出射光特性の測定結果を示している。
【００１６】
図１０及び図１１において、第１方向であるＹ方向は、ＬＥＤ２１を中心とした半径方向であり、第２方向であるＸ方向は、Ｙ方向に直交する方向である。また、図１１において、Ｚ方向は、導光板の法線方向（図１０で紙面に直交する方向）であり、Ｘ方向及びＹ方向の双方に直交する方向である。出射光の特性は、図１０に示すように、ＬＥＤ２１を中心とした円弧上の各測定個所Ａ，Ｂ，Ｃで測定した。
【００１７】
図１２は、出射光成分のＸ方向及びＹ方向の極角と、輝度（出射光の強度）との関係を示している。ここで、Ｘ方向の極角とは、ＸＺ平面上の出射光成分におけるＺ方向の軸に対する角度であり、Ｙ方向の極角とは、ＹＺ平面上の出射光成分におけるＺ方向の軸に対する角度である。
【００１８】
図１２に示すように、Ｘ方向及びＹ方向の双方について、出射光の輝度はＺ方向で最大となるが、所定の指向性を有していることがわかる。すなわち、Ｘ方向における出射光の輝度の半値幅は、約±３゜であって指向性が非常に高く、出射光は略平行光となる。一方、Ｙ方向における出射光の輝度の半値幅は、約±１５゜であって指向性が低く、出射光は拡散光となっている。この出射特性を模式的に表すと、図１０に示すように、楕円状になる。
【００１９】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バックライトの出射光が透過する開口部と集光レンズとを備える液晶表示素子について、バックライトの出射光を好適に集光させることにより、所定の大きさの開口部に対し、該開口部を透過する透過光の輝度を可及的に高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の目的を達成するために、この発明では、バックライトの導光板に設けたプリズムの反射面を、バックライトの光源を中心とした半径方向である第１方向に直交する第２方向に延びるように形成する一方、集光レンズが設けられた液晶セルの遮光膜に形成する開口部に対し、第１方向の開口幅が、第２方向の開口幅よりも大きくなるようにした。
【００２１】
具体的に、本発明に係る液晶表示素子は、光源と、該光源の光を導く導光板とを有するバックライトと、上記バックライトの導光板に対向して設けられ、上記導光板から出射された光を変調する液晶セルとを備える液晶表示素子であって、上記導光板は、該導光板の内部に入射した光を、反射面で反射して導光板の外部へ出射させる複数のプリズムを備え、上記プリズムの反射面は、上記光源を中心とした半径方向である第１方向に対して直交する第２方向に延びるように形成され、上記液晶セルは、上記導光板から出射された光の少なくとも一部を遮る遮光膜と、該遮光膜に形成された複数の開口部と、該開口部と上記導光板との間に設けられた集光レンズとを備え、上記開口部における第１方向の開口幅は、第２方向の開口幅よりも大きい。
【００２２】
上記遮光膜は、外光を反射する光反射層に構成されていてもよい。
【００２３】
上記液晶セルは、複数の画素領域を備え、上記開口部及び集光レンズは、上記各画素領域に対応して設けられていることが好ましい。
【００２４】
すなわち、本発明によると、導光板の内部に入射した光源の光は、導光板の内部で第１方向へ放射状に伝わっていく。導光板の内部を進む光は、プリズムの反射面で反射されて導光板の外部へ出射される。
【００２５】
このとき、プリズムの反射面が、光の進む方向である第１方向と直交する第２方向に延びるように形成されているため、導光板の外部に出射される光の第２方向の成分は、指向性が高くて平行光となる一方、導光板の外部に出射される光の第１方向の成分は、指向性が低くて拡散光となる。導光板から出射されたこれらの光は、集光レンズで集光された後、液晶セルの遮光膜に形成されている開口部を透過する。
【００２６】
ここで、開口部を透過する光の輝度を高めるためには、集光レンズで集光された光が、開口部をより多く透過することが望ましい。図４に示すように、指向性の高い平行光は集光レンズによって小さな領域に集光することが可能であるが、図５に示すように、指向性の低い拡散光は集光レンズを用いても比較的広い領域にしか集光することができない。本発明では、開口部における第１方向の開口幅が、第２方向の開口幅よりも大きいため、導光板から出射する光のうち、指向性の低い第１方向の成分は、第１方向の比較的大きい開口幅を有する開口部を効率よく透過する。また、指向性の高い第２方向の成分は、第２方向の比較的小さい開口幅を有する開口部を効率よく透過する。
【００２７】
一方、第２方向の開口幅を比較的小さくすることにより、遮光膜の遮光領域を所定の面積に維持することが可能となる。すなわち、所定の大きさの開口部に対し、該開口部を透過する光の輝度を効率よく高めることが可能となる。その後、開口部を透過した光は、液晶セルにより変調され、所望の表示が行われる。
【００２８】
遮光膜が、外光を反射する光反射層に構成されている場合には、該光反射層で反射された光により反射表示が行われる一方、開口部を透過した光により透過表示が行われる。また、開口部及び集光レンズが液晶セルの各画素領域に対応して設けられている場合には、各集光レンズで集光された光が、対応する開口部をそれぞれ透過し、各画素領域へ供給される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、開口部における第１方向の開口幅が、第２方向の開口幅よりも大きいため、プリズムにより反射されて導光板から出射されると共に指向性を有する光を、より多く開口部に透過させることができる。その結果、所定の大きさの開口部に対する透過光の輝度を好適に高めることができる。さらに、バックライトの光利用効率を向上させることができるため、消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３１】
《発明の実施形態１》
図１〜図７、図９、及び図１０は、本発明に係る液晶表示素子の実施形態１を示している。
【００３２】
液晶表示素子１０は、断面図である図１に示すように、バックライト２と、該バックライト２に背面側（図１で下側）で対向して設けられ、バックライト２から出射された光を変調する液晶セル１とを備えている。そして、液晶表示素子１０は、外光を反射して反射表示を行う一方、バックライト２の光を透過して透過表示を行う半透過型の液晶表示素子に構成されている。
【００３３】
上記バックライト２は、光源２１と、該光源２１の光を導く導光板２４と、該導光板２４の下側に設けられた反射板２３と、導光板２４の上側に設けられたプリズムシート２５とを備えている。
【００３４】
導光板２４は、ポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の透明媒体により構成されており、図１、及び底面図である図９に示すように、図１で上から見て長方形の平板状に形成されている。光源２１は、１つの発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）により構成され、図９に示すように、導光板２４の１つの角部に設けられている。そして、導光板２４は、角部から入射したＬＥＤ２１の光を、該導光板２４の内部の全体へ亘って導くように構成されている。尚、光源２１としては、ＬＥＤ以外に、導光板２４の幅寸法に比べて充分に幅が狭い他の光源を適用してもよい。
【００３５】
反射板２３は、例えばアルミニウム膜等により構成され、図１に示すように、導光板２４の下側に配置されている。そして、導光板２４の下面から出射した光を、上方の液晶セル１側へ反射させることにより、表示光の輝度を向上させるようにしている。プリズムシート２５は、導光板２４の上面から出射した光を、該導光板２４の法線方向に屈折させるためのものである。
【００３６】
また、上記導光板２４は、導光板２４の内部に入射した光を、反射面２２ａで反射して導光板２４の外部へ出射させる複数のプリズム２２を備えている。複数のプリズム２２は、図１に示すように、導光板２４の底面に形成され、図９に示すように、マトリクス状に配置されている。そして、各プリズム２２は、拡大図である図６に示すように、例えば、２つの反射面２２ａを有する三角溝状に構成されている。
【００３７】
プリズム２２の反射面２２ａは、図９及び図１０に示すように、上記ＬＥＤ２１を中心とした半径方向であるＹ方向（第１方向）に対して直交するＸ方向（第２方向）に延びるように形成されている。言い換えれば、プリズム２２は、Ｘ方向に延びる溝に構成されている。反射面２２ａの傾斜角度は、導光板２４の内部の光が、導光板２４の法線方向へ効率よく出射するように規定されている。
【００３８】
尚、図９では、簡単のために、隣接する各プリズム２２同士の間隔を一定にして記載しているが、実際には、ＬＥＤ２１から離れるに連れて各プリズム２２の間隔が短くなるように構成されている。このことにより、バックライト２の出射光の輝度特性を、導光板２４の全面に亘って均一化するようにしている。
【００３９】
上記液晶セル１は、図１に示すように、ＴＦＴ等のスイッチング素子がマトリクス状に設けられた第１基板１１と、該第１基板１１の上に設けられた液晶層１６と、該液晶層１６の上に設けられた第２基板１２とを備えている。つまり、液晶層１６は、互いに対向する一対の基板である第１基板１１及び第２基板１２の間に介装されている。
【００４０】
さらに、液晶セル１は、上記導光板２４から出射された光の少なくとも一部を遮る遮光膜１３と、該遮光膜１３に形成された複数の開口部１５と、該開口部１５と上記導光板２４との間に設けられた集光レンズ１４とを備えている。また、液晶セル１には、上記スイッチング素子に対応した複数の画素領域５が形成されている。
【００４１】
第１基板１１は、絶縁性の透明基板により構成されている。第１基板１１の下面には、透明電極１７や、図示省略のＲＧＢの各色のカラーフィルタ層が設けられている。
【００４２】
第２基板１２は、上記第１基板１１と同様に、絶縁性の透明基板により構成されている。第２基板１２の上面には、上記遮光膜１３と、透明電極１８と、液晶層１６を駆動するための駆動回路（図示省略）が設けられている。
【００４３】
遮光膜１３は、液晶セル１側から入射する外光を反射する光反射層１３に構成されている。こうして、光反射層１３は、開口部１５においてバックライト２の光を透過する一方、開口部１５以外の反射領域において外光を反射するようになっている。
【００４４】
開口部１５は、図２に示すように、各画素領域５に対応して設けられ、それぞれＹ方向に延びる長方形の開口に形成されている。言い換えれば、各開口部１５は、縦横比の異なる開口に形成されており、ＬＥＤ２１から放射状に並んで配置されている。図３は、１つの画素領域５における光反射層１３を拡大して示している。画素領域５は、例えば、一辺の長さがａの正方形に形成されている。そして、開口部１５におけるＹ方向の開口幅ｂは、Ｘ方向の開口幅ｃよりも大きくなっている。
【００４５】
上記開口部１５は、第２基板１２の上に金属薄膜を積層して形成した光反射層１３に対し、上記所定の開口形状をフォトリソグラフィにより精密にパターニングすることにより製造した。
【００４６】
集光レンズ１４は、図１に示すように、第２基板１２の下面において各画素領域５に対応して設けられている。つまり、集光レンズ１４は、各開口部１５に対応して設けられている。各集光レンズ１４は、球面レンズにより形成されており、全体として、レンズアレイ１４を構成している。こうして、集光レンズ１４は、バックライト２から出射された光を、開口部１５に集光させるようになっている。
【００４７】
レンズアレイ１４の製造方法としては、フォトポリマー法によるレプリカを用いることが好ましい。この方法では、まず、レンズアレイ１４の形状に精密に形成された金型原盤と、第２基板１２との間に紫外線硬化樹脂を封入する。続いて、封入した樹脂に紫外線を照射して硬化させる。完全に硬化させた後に、金型を静かに剥離する。この方法により、容易で量産性が高く、光学特性が高いレンズアレイ１４を製造することができる。レンズアレイ１４の材料となる紫外線硬化樹脂は、完全に硬化した状態で透明性が高く、且つ複屈折が小さい樹脂材料が好ましい。
【００４８】
上記レンズアレイ１４による光の集光特性は、該レンズアレイ１４を構成する樹脂の屈折率と曲率半径とにより決まる焦点距離と、第２基板１２の厚みによって決定される。図７は、画素形状を一辺の長さａが８０μｍである正方形とした場合の、第２基板１２の厚みと、開口部１５を透過する光の光束量との関係を、計算機による光線追跡法によって計算した結果である。計算条件は、レンズアレイ１４を構成する樹脂及び第２基板１２の屈折率が１．５２であり、レンズアレイ１４の曲率半径が８１．６μｍであり、開口部１５の開口幅ｂが５４μｍ、開口幅ｃが１２μｍである。
【００４９】
図７に示されるように、最適値として、第２基板１２の厚みが約１３０μｍのとき、レンズアレイ１４が設けられていない場合と比較して、約３．３倍の明るさが得られることがわかった。
【００５０】
また、図示は省略しているが、第１基板１１の上面と、第２基板１２のバックライト２側とには、偏光板及び位相差板がそれぞれ設けられている。特に、第２基板１２のバックライト２側に設ける偏光板及び位相差板は、第２基板１２とレンズアレイ１４との界面に設けることが望ましい。このことにより、レンズアレイ１４の集光効果に伴う偏光軸変化によって生じるコントラストの低下を防止し、表示品位を向上させることができる。
【００５１】
次に、本発明に係る液晶表示素子１０の作動について説明する。
【００５２】
反射表示を行う場合には、バックライト２の光源２１は消灯している。周囲の外光は、液晶セル１の上方から、第１基板１１を介して液晶層１６へ入射する。液晶層１６へ入射した外光は、光反射層１３の反射領域で反射され、液晶層１６で変調される。このことにより、所定の光が第１基板１１の外部へ出射して、所望の表示が行われる。
【００５３】
透過表示を行う場合には、バックライト２の光源２１を点灯させる。光源２１の光は、導光板２４へ入射し、該導光板２４の内部でＹ方向へ放射状に伝わっていく。導光板２４の内部を進む光は、プリズム２２の反射面２２ａで反射されて導光板２４の外部へ出射される。
【００５４】
このとき、プリズム２２の反射面２２ａが、光の進む方向であるＹ方向と直交するＸ方向に延びるように形成されているため、導光板を出射する光のＸ方向成分は、指向性が高くて平行光となる一方、導光板を出射する光のＸ方向成分は、指向性が低くて拡散光となる。導光板２４から出射されたこれらの光は、集光レンズ１４で集光された後、光反射層１３に形成されている開口部１５を透過する。
【００５５】
ここで、例えば±３°の入射角で集光レンズ１４に入射した平行光は、図４に示すように、該集光レンズ１４により、比較的小さい領域ｄに集中する。一方、例えば±１５°の入射角で趣向レンズ１４に入射した拡散光は、図５に示すように、該集光レンズ１４により、比較的広い領域ｅに集まる。したがって、開口部１５を透過する光の輝度を高めるためには、集光レンズ１４に入射する平行光を、開口部１５により多く透過させることが望ましい。
【００５６】
本実施形態では、図３に示すように、開口部１５におけるＹ方向の開口幅ｂが、Ｘ方向の開口幅ｃよりも大きいため、導光板２４から出射した光のＹ方向成分は、集光レンズ１４で集光された後に、Ｙ方向の開口幅が大きい開口部１５を効率よく透過する。また、導光板２４から出射した光のＸ方向成分は、集光レンズ１４で集光された後に、Ｘ方向の開口幅が小さい開口部１５を効率よく透過する。言い換えれば、所定の開口面積の開口部１５に対し、透過する光の光束量が増大する。その後、輝度が高められた光は、開口部１５を透過して液晶セル１により変調され、所望の表示が行われる。
【００５７】
−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、開口部１５におけるＹ方向の開口幅ｂが、Ｘ方向の開口幅ｃよりも大きいため、プリズム２２により反射されて導光板２４から出射される光のうち、Ｘ方向へ出射して集光レンズ１４で集光される平行光を、より多く開口部１５に透過させることができる。その結果、開口部１５の開口面積を比較的小さくしつつ、透過光の輝度を好適に高めることができるため、外光及びバックライトの光の双方の利用効率を向上させることができる。すなわち、バックライトの消費電力を低減しつつ、透過表示及び反射表示の双方における表示光の輝度を高めることができる。
【００５８】
言い換えれば、所定の表示光の輝度を得るためのバックライトの消費電力を低減させることができる。つまり、本実施形態による半透過型の液晶表示素子１０は、所定の開口率を有する従来のレンズアレイを用いない半透過型の液晶表示素子に対し、バックライトによる透過表示で約３倍の明るさを実現することができる。
【００５９】
尚、集光レンズ１４の製造方法としては、パターニングした感光性樹脂を加熱してレンズ形状に成形する熱だれ法や、イオン拡散によって屈折率を変調する方法、又はエッチングにより作製する方法等を用いることもできる。また、レンズアレイ１４の代わりに、レンズに近い作用を示すホログラムを用いてもよい。ホログラムは、干渉露光等の容易な方法で製造できるため、本発明の特性を有する液晶表示素子を比較的安価に製造することができる。
【００６０】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態１について、以下のような構成としてもよい。
【００６１】
すなわち、上記実施形態１では、ＬＥＤ２１を導光板２４の角部に設けるようにしたが、図８に示すように、導光板２４の一辺の中央に設けるようにしてもよい。この場合においても、各開口部１５は、Ｙ方向（つまり、ＬＥＤ２１を中心とした半径方向）に延びる長方形の開口に形成され、ＬＥＤ２１から放射状に並んで配置されている。また、図示は省略しているが、導光板２４の各プリズムは、ＬＥＤ２１に対し、Ｙ方向に直交するＸ方向に延びるように形成されている。このようにしても、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
また、上記実施形態１では、開口部１５の開口形状を長方形としたが、本発明はこれに限らず、バックライトの光出射特性を考慮して、例えば長円や楕円等の縦横比の異なる他の形状に構成してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態１では、レンズアレイ１４を第２基板１２の下面（つまり、バックライト２側）に設けたが、イオン拡散により屈折率を変調する方法を用いることによって、第２基板１２の内部に、レンズアレイを形成するようにしてもよい。このことにより、レンズアレイの取り扱いが簡単になるため、容易に製造することが可能となる。
【００６４】
さらに、集光レンズを球面レンズとしたが、必ずしもそうである必要はなく、開口部に集光できるレンズであれば、非球面レンズ、フレネルレンズ、及び回折レンズ等であってもよい。
【００６５】
また、上記実施形態１では、画素領域５の形状を正方形としたが、その他に、長方形等のいかなる形状であってもよい。さらに、１つの画素領域５に対し、１つの集光レンズを設けるようにしたが、その他に、１つの画素領域５に対し、複数の開口部１５を設けると共に、該各開口部１５と同数の集光レンズ１４を設けるようにしてもよい。
【００６６】
また、プリズム２２は、三角溝に限られず、例えば、反射面が曲面である断面円弧状の溝により構成してもよい。
【００６７】
また、上記実施形態１では、半透過型の液晶表示素子について説明したが、その他の実施形態としては、透過型の液晶表示素子に構成してもよい。すなわち、光反射層１３の代わりに、光を遮る遮光膜を各画素領域の境界部分等に設け、該遮光膜に複数の開口部を形成してもよい。このことによっても、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。そのことに加え、遮光膜の遮光領域を所定の面積に維持すると共に、開口部を透過する光の輝度を効率よく高めることができる。特に、開口率が低下する高解像度の液晶表示素子において、明るく良好な表示を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上説明したように、本発明は、電子情報機器の情報表示用ディスプレイ等の表示装置に用いる液晶表示素子について有用であり、特に、所定の大きさの開口部に対する透過光の輝度を高める場合に適している。
る。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施形態１の液晶表示素子を示す断面図である。
【図２】光反射層及び開口部を示す平面図である。
【図３】図２における１つの画素領域を拡大して示す平面図である。
【図４】集光レンズに入射する平行光の集光状態を示す説明図である。
【図５】集光レンズに入射する拡散光の集光状態を示す説明図である。
【図６】導光体に導かれて出射する光の光路を示す説明図である。
【図７】基板の厚みと、開口部を透過する光の光束量との関係を示すグラフ図である。
【図８】その他の実施形態の開口部を示す平面図である。
【図９】プリズムが設けられたバックライトを示す底面図である。
【図１０】バックライトの出射光の測定系を示す平面図である。
【図１１】バックライトの出射光の測定系を示す斜視図である。
【図１２】Ｘ方向及びＹ方向におけるバックライトの出射光の特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｘ（第２方向）
Ｙ（第１方向）
１  液晶セル
２  バックライト
５  画素領域
１０  液晶表示素子
１３  光反射層（遮光膜）
１４  レンズアレイ（集光レンズ）
１５  開口部
２１  ＬＥＤ（光源）
２２  プリズム
２２ａ  反射面
２４  導光板
【図１】
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【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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