(57)【要約】【課題】従来よりも薄型化が容易で且つ高品位の表示が可能な液晶表示装置およびそれを備えた携帯型電子機器を提供する。【解決手段】本発明による液晶表示装置は、第１基板１０と、第１基板１０よりも観察者側に配置された第２基板２０と、これらの間に設けられた液晶層３０と、液晶層３０よりも観察者側に配置された光拡散素子２４と、第１基板１０の側方に設けられた光源２とを備えている。第１基板１０は、その側面１０ａから内部に入射した光のうちの特定の偏光方向の直線偏光を選択的に反射する選択反射層１４を含んでいる。【選択図】図１
2007047409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板よりも観察者側に配置された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、
前記液晶層よりも観察者側に配置された光拡散素子と、
前記第１基板の側方に設けられ、前記第１基板の側面に向けて光を発する光源と、
を備え、
前記第１基板は、前記第１基板の側面から前記第１基板の内部に入射した光のうちの特定の偏光方向の直線偏光を選択的に反射する選択反射層を含む液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１基板は、互いに対向する２つの主面を有する透明基板と、前記透明基板の前記２つの主面のうちの前記液晶層側の主面上に形成され、前記透明基板の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率層とを有する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記選択反射層は、前記透明基板の前記２つの主面のうちの前記液晶層側とは反対側の主面上に設けられている請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記選択反射層は、誘電体膜を含む請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記誘電体膜は、前記透明基板の前記液晶層側の主面に対して４８°以上５４°以下の角度で傾斜している請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記誘電体膜は、前記透明基板の前記液晶側の主面に対して４８°以上５４°以下の角度で傾斜した傾斜部を含む請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記光拡散素子の、前記液晶層側から前記光拡散素子に入射する光に対するフレネル反射率が４％以下である請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記光拡散素子は、互いに異なる屈折率を有する第１層および第２層を前記液晶層側からこの順に有し、前記第１層の屈折率ｎ1および前記第２層の屈折率ｎ2は、ｎ1＜ｎ2、１．３≦ｎ1≦１．７および１．３≦ｎ2≦１．７の関係を満足する請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記光拡散素子は、複数のレンズを含むレンズシートであり、前記第１層と前記第２層との界面が前記複数のレンズのレンズ面である請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記特定の偏光方向に略平行な透過軸を有し、前記光源と前記第１基板の側面との間に設けられた偏光板をさらに備える請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記選択反射層に対して観察者側とは反対側に設けられた反射板と、
前記特定の偏光方向に略平行な透過軸を有し、前記選択反射層と前記反射板との間に設けられた偏光板と、をさらに備える請求項１から９のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の液晶表示装置を備えた携帯型電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、携帯型電子機器に好適に用いられる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）に代表される携帯型電子機器が広く利用されている。携帯型電子機器の表示部には、薄型、軽量、低消費電力といった利点を有する液晶表示装置が用いられている。
【０００３】
液晶表示装置は、非発光型の表示素子であるため、バックライトと呼ばれる照明装置を備えており、このバックライトからの光を用いて表示を行う。バックライトは、一般的には、光源、反射板、導光板およびレンズシートなどから構成される。バックライトの厚さは、液晶表示装置全体の厚さに大きく影響するので、液晶表示装置を薄型化するためには、バックライトを薄くすることが必要である。
【０００４】
バックライトは、特許文献１に開示されているような「直下型」と、特許文献２に開示されているような「エッジライト型」とに大別される。「直下型」は、図２４に示すように、液晶表示パネル７０１の直下に冷陰極管などの光源７０２を複数配置する方式である。一方、「エッジライト型」は、図２５に示すように、液晶表示パネル８０１の直下に設けられた導光板８０３の側方に光源８０２を配置し、光源８０２からの光を導光板８０３によって液晶表示パネル８０１に導く方式である。
【０００５】
エッジライト型のバックライトは、直下型のバックライトに比べて薄型化が容易であるので、現在、小型の液晶表示装置の多くにエッジライト型のバックライトが用いられている。
【特許文献１】特開２００３−２１５５８５号公報
【特許文献２】特開平８−９４８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、昨今、携帯型電子機器の爆発的な普及に伴って液晶表示装置にはさらなる薄型化が要求されている。また、近年では、携帯型電子機器に用いられるような小型の液晶表示装置にもいっそう高品位の表示が求められている。従来のエッジライト型のバックライトを用いてもこれらの要求に十分に応えることはできない。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも薄型化が容易で且つ高品位の表示が可能な液晶表示装置およびそれを備えた携帯型電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による液晶表示装置は、第１基板と、前記第１基板よりも観察者側に配置された第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられた液晶層と、前記液晶層よりも観察者側に配置された光拡散素子と、前記第１基板の側方に設けられ、前記第１基板の側面に向けて光を発する光源とを備え、前記第１基板は、前記第１基板の側面から前記第１基板の内部に入射した光のうちの特定の偏光方向の直線偏光を選択的に反射する選択反射層を含み、そのことによって上記目的が達成される。
【０００９】
ある好適な実施形態において、前記第１基板は、互いに対向する２つの主面を有する透明基板と、前記透明基板の前記２つの主面のうちの前記液晶層側の主面上に形成され、前記透明基板の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率層とを有する。
【００１０】
ある好適な実施形態において、前記選択反射層は、前記透明基板の前記２つの主面のうちの前記液晶層側とは反対側の主面上に設けられている。
【００１１】
ある好適な実施形態において、前記選択反射層は、誘電体膜を含む。
【００１２】
ある好適な実施形態において、前記誘電体膜は、前記透明基板の前記液晶層側の主面に対して４８°以上５４°以下の角度で傾斜している。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記誘電体膜は、前記透明基板の前記液晶側の主面に対して４８°以上５４°以下の角度で傾斜した傾斜部を含む。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記光拡散素子の、前記液晶層側から前記光拡散素子に入射する光に対するフレネル反射率が４％以下である。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記光拡散素子は、互いに異なる屈折率を有する第１層および第２層を前記液晶層側からこの順に有し、前記第１層の屈折率ｎ1および前記第２層の屈折率ｎ2は、ｎ1＜ｎ2、１．３≦ｎ1≦１．７および１．３≦ｎ2≦１．７の関係を満足する。
【００１６】
ある好適な実施形態において、前記光拡散素子は、複数のレンズを含むレンズシートであり、前記第１層と前記第２層との界面が前記複数のレンズのレンズ面である。
【００１７】
ある好適な実施形態において、本発明による液晶表示装置は、前記特定の偏光方向に略平行な透過軸を有し、前記光源と前記第１基板の側面との間に設けられた偏光板をさらに備える。
【００１８】
ある好適な実施形態において、本発明による液晶表示装置は、前記選択反射層に対して観察者側とは反対側に設けられた反射板と、前記特定の偏光方向に略平行な透過軸を有し、前記選択反射層と前記反射板との間に設けられた偏光板とをさらに備える。
【００１９】
本発明による携帯型電子機器は、上記構成を有する液晶表示装置を備えており、そのことによって上記目的が達成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、従来よりも薄型化が容易で且つ高品位の表示が可能な液晶表示装置およびそのような液晶表示装置を備えた携帯型電子機器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１に、本実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す。液晶表示装置１００は、図１に示すように、互いに対向する一対の基板１０および２０と、これらの間に設けられた液晶層３０とを備えている。以下では、背面側に配置された基板１０を「背面基板」と呼び、前面側（つまり背面基板１０よりも観察者側）に配置された基板２０を「前面基板」と呼ぶ。
【００２３】
背面基板１０の側方には、線状光源２が設けられている。線状光源２は、背面基板１０の側面１０ａに向けて光を発する。線状光源２は、例えば冷陰極管であってもよいし、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点状光源と線状導光体とを組み合わせたものであってもよい。
【００２４】
背面基板１０は、透明基板（例えばガラス基板やプラスチック基板）１１と、透明基板１１の液晶層３０側（観察者側）の主面１１ａ上に形成された低屈折率層１２とを有している。低屈折率層１２は、透明基板１１の屈折率よりも低い屈折率を有している。低屈折率層１２上には、さらに、液晶層３０に電圧を印加するための電極と、配向膜とが形成されている（いずれも不図示）。
【００２５】
また、背面基板１０は、側面１０ａから背面基板１０の内部に入射した光のうちの特定の偏光方向の直線偏光を選択的に反射する選択反射層１４を含んでいる。選択反射層１４は、透明基板１１の液晶層３０側とは反対側の主面１１ｂ上に形成されている。
【００２６】
本実施形態における選択反射層１４は、複数の誘電体膜１５をその内部に含んでいる。複数の誘電体膜１５は、透明基板１１の主面１１ａ、１１ｂに対して所定の角度で傾斜しており、所定の間隔（ピッチ）で配列されている。これらの誘電体膜１５は、周囲の材料とは屈折率が異なっており、所定の厚さに形成された単層または多層の薄膜である。
【００２７】
上述した誘電体膜１５とその周囲の材料との界面では、光の反射率が偏光依存性を有する。具体的には、偏光方向が入射面（界面の法線と光線とを含む平面）に垂直なＳ偏光の反射率が高く、偏光方向が入射面に平行なＰ偏光の反射率が低い。特に、ブルースター角に近い角度で入射する光については、Ｐ偏光の反射率がほぼゼロとなり、ほぼＳ偏光のみが反射する。従って、誘電体膜１５とその周囲の材料との界面では、図１中に拡大して示すように、特定の偏光方向の直線偏光が選択的に反射される。本実施形態では、選択反射層１４は、図１に示すように、偏光方向が透明基板１１の主面１１ａ、１１ｂに略平行な（図１の紙面に垂直な）直線偏光を反射する。
【００２８】
前面基板２０は、背面基板１０に対向するように配置された透明基板２１を有している。透明基板２１の液晶層３０側の主面２１ａ上には、カラーフィルタ２２が設けられている。また、この主面２１ａ上には、液晶層３０に電圧を印加するための電極と配向膜も形成されている（いずれも不図示）。
【００２９】
透明基板２１の観察者側の主面２１ｂ上には、位相差板２３、光拡散素子２４および偏光板２５がこの順に積層されている。液晶層３０よりも観察者側に配置された光拡散素子２４は、液晶層３０を通過した光を拡散させる。
【００３０】
本実施形態における光拡散素子２４は、図１に示すように、半円柱状の複数のレンチキュラレンズ２４’を有するレンチキュラレンズシートである。レンチキュラレンズシートである光拡散素子２４は、互いに異なる屈折率を有する第１層２４ａおよび第２層２４ｂを液晶層３０側からこの順に有しており、第１層２４ａと第２層２４ｂとの界面がレンチキュラレンズ２４’のレンズ面を構成している。レンズ面における光の拡散を好適に行うために、第１層２４ａの屈折率ｎ1は、第２層２４ｂの屈折率ｎ2よりも低く（すなわちｎ1＜ｎ2の関係を満足するように）設定されている。
【００３１】
本実施形態における液晶表示装置１００では、線状光源２から出射し、側面１０ａを介して背面基板１０内に入射した光は、透明基板１１の観察者側の主面１１ａと、選択反射層１４の観察者側とは反対側の面１４ａとの間で全反射を繰り返しながら、背面基板１０内を伝搬する。低屈折率層１２は、光を透明基板１１の観察者側の主面１１ａで効率よく全反射させるために設けられている。背面基板１０内を伝搬する光の一部は、選択反射層１４の内部に設けられた誘電体膜１５によって観察者側（液晶層３０側）に向けて反射され、背面基板１０から出射する。背面基板１０から出射した光は、液晶層３０によって変調され、それによって表示が行われる。
【００３２】
このように、本実施形態における液晶表示装置１００では、選択反射層１４を含む背面基板１０を用い、背面基板１０を導光板としても機能させる。そのため、従来のエッジライト型のバックライトを用いる場合に比べ、導光板を設けない分薄型化・低コスト化を図ることが可能になる。また、背面基板１０の選択反射層１４は、特定の偏光方向の直線偏光（特定の偏光状態の光）を選択的に反射するので、液晶層３０の背面側に別途に偏光板を設ける必要もなく、その分さらに薄型化・低コスト化を図ることもできる。
【００３３】
また、本実施形態のように誘電体膜１５を含む選択反射層１４を用いると、背面基板１０から出射する光に高い指向性を付与することができる。つまり、背面基板１０から出射する光の表示面法線方向（正面方向）における輝度を著しく高くすることができる。背面基板１０から出射する光が高い指向性を有していると、液晶層３０に斜めに入射する光が少ないので、液晶層３０を通過する光を一様に変調することができる。つまり、液晶層３０を通過する光に一様なリタデーションを与えることができる。そのため、液晶分子の屈折率異方性に起因した表示品位の視角依存性を低減することができる。また、一般に、液晶表示装置では、表示面法線方向に平行に入射する光について最もコントラスト比が高くなるような設計がなされるので、上述したような指向性の高い光を液晶層３０に入射させることによってコントラスト比を向上することができる。
【００３４】
液晶層３０を通過した光は、そのままでは指向性が高く、輝度に大きな偏りを有している（表示面法線方向の輝度が著しく高く、斜め方向の輝度が低い）が、本実施形態では、液晶層３０よりも観察者側に配置された光拡散素子２４によって、液晶層３０を通過した光の輝度の偏りが低減され、視野角が広がる。そのため、液晶表示装置１００では、高コントラスト比と広視野角特性の両方が実現される。
【００３５】
上述したように、本実施形態における液晶表示装置１００は、従来よりも薄型化・低コスト化を図ることができるだけでなく、高品位の表示を行うことができる。以下、液晶表示装置１００においてより高品位の表示を実現するための好ましい構成を説明する。
【００３６】
まず、視野角依存性が小さく、高コントラスト比の表示を行うためには、背面基板１０から出射する光がより高い指向性を有していることが好ましい。具体的には、背面基板１０から出射する光の配光分布が、図２に示すように、±３°以下の半値角（輝度が表示面法線方向における輝度の５０％以下となる角度）を有していると、視野角依存性を十分に小さくし、十分に高いコントラスト比を実現することができる。
【００３７】
本願発明者が、背面基板１０から出射する光の配光分布と選択反射層１４の誘電体膜１５の構成との関係を詳細に検討したところ、図３に示すように、誘電体膜１５の傾斜角（透明基板１１の液晶層３０側の主面１１ａに対する傾斜角）αを４８°以上５４°以下とすることにより、表示面法線方向から±３°以内に光を反射することができ、配光分布の半値角を±３°以下にすることができることがわかった。
【００３８】
また、高いコントラスト比を実現する観点からは、光拡散素子２４の後方散乱を抑制することが好ましい。液晶層３０を通過して光拡散素子２４に入射する光の一部は、図４に示すように、位相差板２３と第１層２４ａとの界面や第１層２４ａと第２層２４ｂとの界面でのフレネル反射によって後方散乱される。後方散乱された光は、迷光と呼ばれ、コントラスト比を低下させる原因となる。
【００３９】
本願発明者は、光拡散素子２４の、液晶層３０側から光拡散素子２４に入射する光に対するフレネル反射率を所定の値以下とすることによって、コントラスト比の低下を大きく抑制することができることを見出した。表１および図５に、光拡散素子２４のフレネル反射率とコントラスト比との関係を示す。
【００４０】
【表１】
2007047409.tif 000003
【００４１】
表１および図５からわかるように、フレネル反射率が４％を超えると、コントラスト比が急激に低下してしまう。これに対し、フレネル反射率を４％以下とすることによって、コントラスト比の低下を抑制し、コントラスト比を９０％以上に保つことができる。また、フレネル反射率を３％以下とすることによって、コントラスト比の低下をさらに抑制し、コントラスト比を９５％以上に保つことができる。
【００４２】
また、本願発明者は、光拡散素子２４のフレネル反射率を４％以下とするための好ましい構成についても鋭意検討を重ねた。その結果、光拡散素子２４を構成する第１層２４ａおよび第２層２４ｂの屈折率ｎ1およびｎ2を、１．３≦ｎ1≦１．７および１．３≦ｎ2≦１．７の関係を満足するように設定することによって、光拡散素子２４のフレネル反射率を４％以下とすることができることを見出した。以下、検討結果をより詳しく説明する。
【００４３】
まず、光拡散素子２４の後方散乱度を表すフレネル反射率Ｒは、図４からもわかるように、位相差板２３と第１層２４ａとの界面でのフレネル反射率Ｒ1と、第１層２４ａと第２層２４ｂとの界面でのフレネル反射率Ｒ2との合計である。
【００４４】
位相差板２３と第１層２４ａとの界面でのフレネル反射率Ｒ1は、位相差板２３の屈折率をｎ3とすると、下式（１）で表される。
Ｒ1＝［（ｎ1―ｎ3）／（ｎ1＋ｎ3）］2      ・・・（１）
【００４５】
また、第１層２４ａと第２層２４ｂとの界面でのフレネル反射率Ｒ2は、下式（２）で表される。
Ｒ2＝［（ｎ2―ｎ1）／（ｎ2＋ｎ1）］2      ・・・（２）
【００４６】
従って、光拡散素子２４のフレネル反射率Ｒは、上式（１）および（２）より、下式（３）で表される。
Ｒ＝Ｒ1＋Ｒ2
＝［（ｎ1―ｎ3）／（ｎ1＋ｎ3）］2＋［（ｎ2―ｎ1）／（ｎ2＋ｎ1）］2・・（３）
【００４７】
下記表２〜表９に、第１層２４ａ、第２層２４ｂおよび位相差板２３の屈折率ｎ1、ｎ2およびｎ3と、フレネル反射率Ｒ、Ｒ1およびＲ2との関係を示す。また、表２〜表９に示す関係を、図６〜図１３にグラフとして示す。図６〜図１３は、それぞれ第１層２４ａの屈折率ｎ1および位相差板２３の屈折率ｎ3を一定の値として第２層２４ｂの屈折率ｎ2を１．３〜１．７まで変化させたときの光拡散素子２４のフレネル反射率Ｒの変化を示すグラフである。
【００４８】
【表２】
2007047409.tif 000004
【００４９】
【表３】
2007047409.tif 000005
【００５０】
【表４】
2007047409.tif 000006
【００５１】
【表５】
2007047409.tif 000007
【００５２】
【表６】
2007047409.tif 000008
【００５３】
【表７】
2007047409.tif 000009
【００５４】
【表８】
2007047409.tif 000010
【００５５】
【表９】
2007047409.tif 000011
【００５６】
表２〜表４には、第１層２４ａの屈折率ｎ1が１〜１．２であり、１．３≦ｎ1≦１．７の関係を満足しない場合を示している。このような場合には、図６〜図８からもわかるように、光拡散素子２４のフレネル反射率Ｒが４％を超えてしまうことがある。
【００５７】
これに対し、表５〜表９には、第１層２４ａの屈折率ｎ1および第２層２４ｂの屈折率ｎ2が１．３≦ｎ1≦１．７および１．３≦ｎ2≦１．７の関係を満足する場合を示している。このような場合には、図９〜図１３からもわかるように、光拡散素子２４のフレネル反射率Ｒを４％以下とすることができる。そのため、第１層２４ａの屈折率ｎ1および第２層２４ｂの屈折率ｎ2を１．３≦ｎ1≦１．７および１．３≦ｎ2≦１．７の関係を満足するように設定することによって、後方散乱に起因したコントラスト比の低下が抑制された高品位の表示を実現することができる。
【００５８】
続いて、液晶表示装置１００の背面基板１０や光拡散素子２４について、好ましい構成や改変例などを説明する。
【００５９】
まず、背面基板１０の低屈折率層１２の好ましい構成を説明する。背面基板１０内で光を効率よく伝搬させるためには、低屈折率層１２の屈折率と、透明基板１１の屈折率との差が約０．１以上であることが好ましく、約０．１８以上であることがさらに好ましい。低屈折率層１２の材料としては、例えばＭｇＦ2（屈折率は約１．３８）や、パーフルオロ樹脂（屈折率は約１．３４）、シリコン酸化物（屈折率は約１．３）を用いることができる。
【００６０】
次に、背面基板１０の選択反射層１４の好ましい構成や改変例などを説明する。
【００６１】
誘電体膜表面での反射率の偏光依存性を利用する光学素子としては、偏光ビームスプリッタなどが知られている。選択反射層１４の誘電体膜１５についても、それらの光学素子の誘電体膜と同様に、反射させたい光の波長に対して所定の条件を満足するような厚さで形成することによって、Ｐ偏光の反射率を低く、Ｓ偏光の反射率を高くすることができる。
【００６２】
誘電体膜１５の傾斜角α（透明基板１１の観察者側の主面１１ａに対する傾斜角）は、視野角依存性を小さくし、高コントラスト比の表示を行う観点からは、既に述べたように４８°以上５４°以下であることが好ましい。また、誘電体膜１５の材料としては、ＭｇＦ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2など種々の材料を用いることができる。
【００６３】
誘電体膜１５の形状（液晶層３０の層法線方向から見た形状）は、任意の形状とすることができる。誘電体膜１５は、例えば、図１４（ａ）に示すように線状（帯状）に形成されていてもよいし、図１４（ｂ）に示すように島状（点状）に形成されていてもよい。図１４（ａ）および（ｂ）は、線状光源２および背面基板１０を表示面法線方向から見た図である。
【００６４】
透明基板１１の主面１１ａの面積に対する、誘電体膜１５を主面１１ａに射影した面積の割合は、図１４（ａ）および（ｂ）に示したように主面１１ａ内において一定であってもよいし、一定でなくてもよい。例えば、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、線状光源２から遠ざかるにつれて誘電体膜１５の割合が高くなってもよい。背面基板１０内を伝搬する光は、線状光源２から遠ざかるにつれてその光量が少なくなるが、図１５（ａ）および（ｂ）に示したように線状光源２から遠ざかるほど誘電体膜１５の割合を高くすると、背面基板１０から出射する光の強度分布をより均一にすることができる。なお、誘電体膜１５の割合を線状光源２から遠ざかるにつれて高くするには、図１５（ａ）および（ｂ）に示したように一定の繰り返しピッチで形成された誘電体膜１５の面積を線状光源２から遠ざかるにつれて大きくしてもよいし、ほぼ同じ面積となるように形成された誘電体膜１５の繰り返しピッチを線状光源２から遠ざかるにつれて狭くしてもよい。
【００６５】
選択反射層１４は、例えば以下のようにして形成される。
【００６６】
まず、図１６（ａ）に示すように、樹脂（例えば屈折率が１．５３の日本ゼオン株式会社製ゼオノア）から形成された平板状のフィルム１６上に、断面が直角三角形状である複数の凸部１７を樹脂（例えば屈折率が１．５３の紫外線硬化樹脂）を用いて形成する。
【００６７】
次に、図１６（ｂ）に示すように、凸部１７の傾斜した表面（平板状フィルム１６の主面に対して傾斜した表面）上に、マスク３を介して誘電体材料（例えば屈折率が２．２のＴｉＯ2や屈折率が２．０のＺｒＯ2）を蒸着することによって、誘電体膜１５を形成する。誘電体材料の種類などに応じ、誘電体膜１５の厚さ（例えば７０ｎｍ）やピッチＰ（例えば６０μｍ）が適宜決定される。
【００６８】
続いて、図１６（ｃ）に示すように、凸部１７を覆うように接着性を有する材料（例えば屈折率が１．５３の紫外線硬化樹脂や粘着材）を塗布して接着層１８を形成する。
【００６９】
その後、図１６（ｄ）に示すように、接着層１８を透明基板（例えば屈折率が１．５２のガラス基板）１１の主面１１ｂに接触させ、接着層１８を硬化させることによって、透明基板１１の主面１１ｂ上に選択反射層１４を形成する。
【００７０】
また、選択反射層１４は、以下のようにしても形成される。
【００７１】
まず、図１７（ａ）に示すように、樹脂から形成された平板状のフィルム１６上に、断面が直角三角形状である複数の凸部１７を樹脂を用いて形成する。図１６（ａ）に示す工程では、凸部１７がフィルム１６上に隙間なく配置されるのに対し、ここでは、凸部１７を所定の間隔を空けて配置する。また、隣接する凸部１７の間隔が、後に配置される光源２から遠ざかるほど狭くなるように凸部１７が形成される。
【００７２】
次に、図１７（ｂ）に示すように、凸部１７が形成されたフィルム１６上に誘電体材料を蒸着することによって、誘電体膜１５を形成する。このとき、凸部１７の傾斜した表面上と、フィルム１６の凸部１７が形成されていない部分上に誘電体膜１５が形成される。
【００７３】
続いて、図１７（ｃ）に示すように、誘電体膜１５を覆うように接着性を有する材料を塗布して接着層１８を形成する。
【００７４】
その後、図１７（ｄ）に示すように、接着層１８を透明基板１１の主面１１ｂに接触させ、接着層１８を硬化させることによって、透明基板１１の主面１１ｂ上に選択反射層１４を形成する。
【００７５】
図１７（ａ）〜（ｄ）に示すようにして形成された選択反射層１４の誘電体膜１５は、透明基板１１の主面１１ａに対して傾斜した傾斜部１５ａと、主面１１ａに平行な平行部１５ｂとを有しているが、このうち、背面基板１０内部を伝搬する光を透明基板１１の主面１１ａに向けて全反射条件を満足しない角度で反射するのは傾斜部１５ａであり、主面１１ａから光を取り出すのに寄与するのは傾斜部１５ａである。つまり、傾斜部１５ａのみが実質的な選択反射膜として機能する。
【００７６】
図１６（ａ）〜（ｄ）に示した形成工程では、マスク３を用いて誘電体膜１５の配置を制御する必要があるのに対して、図１７（ａ）〜（ｄ）に示した形成工程では、凸部１７の配置を適宜設定するだけで、実質的に選択反射膜として機能する傾斜部１５ａの配置を制御することができるので、形成工程を簡略化することができる。
【００７７】
図１７（ｄ）に示した誘電体膜１５の傾斜部１５ａの傾斜角αは、図１などに示したように透明基板１１の主面１１ａに対して全体が傾斜した（つまり全ての部分が傾斜部である）誘電体膜１５の傾斜角αと同様に、４８°以上５４°以下であることが好ましい。
【００７８】
本実施形態では、誘電体膜１５を内部に有する選択反射層１４を例示したが、選択反射層１４としてはここで例示したものに限定されず、特定の偏光方向の直線偏光を選択的に反射することができるものを広く用いることができる。本実施形態で例示したような誘電体膜１５を含む選択反射層１４は、簡便な製造プロセスで製造でき、また、Ｐ偏光の反射率とＳ偏光の反射率との差を大きくしてＳ偏光の反射率を高く設定しやすい。さらに、背面基板１０から出射する光に高い指向性を付与しやすい。
【００７９】
なお、上述したようにして形成される選択反射層１４は、ＰＶＡフィルムにヨウ素や染料などの二色性色素を吸着させて延伸することによって形成された通常の偏光板に比べると、偏光度が低いことがある。そのため、高いコントラスト比を得る観点からは、前面基板２０上に設けた偏光板２５に加え、さらなる偏光板を設けてもよい。
【００８０】
図１８に、さらなる偏光板を備えた液晶表示装置２００を示す。液晶表示装置２００は、選択反射層１４の背面側に偏光板４２および反射板４４を備えている点において、図１に示した液晶表示装置１００と異なっている。
【００８１】
液晶表示装置２００は、図１８に示すように、選択反射層１４に対して観察者とは反対側に設けられた反射板４４と、選択反射層１４と反射板４４との間に設けられた偏光板４２とを有している。反射板４４は、銀合金やアルミニウムなどから形成されている。偏光板４２は、透過軸が選択反射層１４によって反射された光の偏光方向と略平行になるように配置されている。
【００８２】
また、図１に示した液晶表示装置１００では、選択反射層１４の誘電体膜１５が、背面基板１０内を伝搬する光を液晶層３０側に向けて反射するように傾斜しているのに対し、液晶表示装置２００では、図１８に示すように、選択反射層１４の誘電体膜１５は、背面基板１０内を伝搬する光を液晶層３０とは反対側すなわち偏光板４２側に反射するように傾斜している。
【００８３】
上述した構成を有する液晶表示装置２００では、背面基板１０および選択反射層１４の内部を伝搬する光の一部は、選択反射層１４の誘電体膜１５によって一旦液晶層３０とは反対側すなわち偏光板４２側に向けて反射され、反射板４４によって反射された後に再び偏光板４２を通過し、その後に背面基板１０から出射する。
【００８４】
液晶表示装置２００では、選択反射層１４によって反射された光は、液晶層３０に入射する前に偏光板４２を通過するので、選択反射層１４の偏光度が低い場合でも、高いコントラスト比を得ることができる。
【００８５】
ただし、液晶表示装置２００のような構成を採用した場合、選択反射層１４によって反射された光は、液晶層３０に入射する前に偏光板４２を２回通過することになるので、輝度が低下してしまうことがある。
【００８６】
図１９に示す液晶表示装置３００のような構成を採用することによって、高いコントラスト比を得つつ、輝度の低下を抑制することができる。液晶表示装置３００は、光源２と背面基板１０の側面との間に設けられた偏光板４６を備えている点において、図１に示した液晶表示装置１００と異なっている。偏光板４６は、選択反射層１４によって反射される光の偏光方向に略平行な透過軸を有している。
【００８７】
液晶表示装置３００では、光源２から出射した光は、背面基板１０に入射する前に偏光板４６を通過するので、選択反射層１４自体の偏光度が低い場合でも、高いコントラスト比を得ることができる。また、液晶表示装置３００では、光源２から出射した光は、液晶層３０に入射する前に偏光板４６を１回しか通過しないので、図１８に示した液晶表示装置２００に比べて輝度の低下を抑制することができる。
【００８８】
なお、図１９に示す液晶表示装置３００では、光源２から出射した光は、背面基板１０に入射する前に偏光板４６を通過するので、背面基板１０に直線偏光として入射する。そのため、液晶表示装置３００の選択反射層１４を、単なる光反射構造、すなわち、光を偏光方向によらず液晶層側に所定の角度で反射させるような構造（例えばマイクロプリズムアレイ）に置換したとしても、一応表示を行うことはできる。ただし、背面基板に入射した直線偏光は、背面基板内を伝搬する間にわずかに偏光解消されてしまうため、そのような構成では、偏光解消された成分も光反射構造によって液晶層側に反射されてしまうので、コントラスト比が低下してしまう。これに対し、液晶表示装置３００では、選択反射層１４を用いるので、直線偏光が背面基板１０内を伝搬する過程で生じる偏光解消によるコントラスト比の低下を抑制することができる。本願発明者の検討によれば、液晶表示装置３００の構成を採用すると、液晶表示装置３００の選択反射層１４を単なる光反射構造に置換した構成に比べ、約６倍以上のコントラスト比が得られることがわかった。
【００８９】
続いて、光拡散素子２４の好ましい構成や改変例を説明する。
【００９０】
本実施形態では、光拡散素子２４としてレンチキュラレンズシートを例示した。レンチキュラレンズ２４’は主にその延設方向に直交する方向に光を拡散させるので、レンチキュラレンズ２４’の延設方向は、背面基板１０から出射される光の配光分布に応じて適宜設定される。誘電体膜１５を含む選択反射層１４によって反射される光は、誘電体膜１５への光の入射面（誘電体膜１５とその周囲の材料との界面の法線と光線とを含む平面）に平行な面内においてより高い指向性を有するので、レンチキュラレンズ２４’の延設方向は、図１などに示しているように、誘電体膜１５への光の入射面に略垂直であることが好ましい。
【００９１】
光拡散素子２４としては、ここで例示したレンチキュラレンズシートに限定されず、公知の種々の素子を用いることができる。例えば、光拡散素子２４として、複数のプリズムを有するプリズムシート（例えば全反射型プリズムシート）を用いてもよい。
【００９２】
あるいは、光拡散素子２４として、図２０に示すような内部散乱を利用した拡散フィルム２６を用いてもよい。拡散フィルム２６（「ディフューザ」と呼ばれることもある）は、図２０中に一部を拡大して示すように、樹脂材料から形成されたマトリクス２６ａと、マトリクス２６ａ中に分散された粒子２６ｂとを有する。粒子２６ｂは、マトリクス２６ａの屈折率と異なる屈折率を有している。
【００９３】
また、図２１に示すように拡散フィルム２６とレンズシート２４とを組み合わせたものを用いてもよく、拡散フィルム２６とプリズムシートとを組み合わせたものを用いてもよい。レンズシート２４やプリズムシートが異方的に光を拡散するのに対して、拡散フィルム２６は、比較的等方的に光を拡散する。そのため、これらを組み合わせて用いることにより、所望の配光分布を容易に実現することができる。
【００９４】
なお、本実施形態では、図１などに示したように、光拡散素子２４よりも観察者側に偏光板２５が設けられている構成を例示したが、偏光板の配置はこれに限定されるものではない。図２２に示す液晶表示装置４００のように、光拡散素子２４と液晶層３０との間に偏光板２７が設けられていてもよい。光拡散素子２４と液晶層３０との間に偏光板２７を設けると、光拡散素子２４での後方散乱によって発生する迷光を偏光板２７によって吸収することができるので、迷光に起因した表示品位の低下を抑制することができる。
【００９５】
ただし、液晶表示装置４００では、表示面がぎらついてしまうことがある。このぎらつきの原因は、外光（周囲光）が光拡散素子２４の表面で反射したり、光拡散素子２４に入射した外光が、光拡散素子２４と他の層との界面で全反射したりすることにある。
【００９６】
図１などに示したように、光拡散素子２４よりも観察者側に偏光板２５を配置すると、観察者側から光拡散素子２４に入射する外光（周囲光）が偏光板２５によって吸収され、その量が低減される。従って、表示面のぎらつきを防止することができる。
【００９７】
さらに、図２３に示す液晶表示装置５００のように、光拡散素子２４よりも観察者側に配置された偏光板２５と、光拡散素子２４と液晶層３０との間に配置された偏光板２７の両方を備えていると、表示面のぎらつきを防止しつつ、迷光による表示品位の低下も防止することができる。この場合、光を効率よく利用するために、２枚の偏光板２５および２７の透過軸は、互いに略平行であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明による液晶表示装置は、従来よりも薄型化が容易で、且つ、高品位の表示を行うことができる。本発明による液晶表示装置は、種々の電子機器に好適に用いられ、携帯型電話機やＰＤＡなどの携帯型電子機器に特に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の好適な実施形態における液晶表示装置１００を模式的に示す断面図である。
【図２】背面基板から出射する光の好ましい配光分布を示すグラフである。
【図３】誘電体膜の好ましい傾斜角αを説明するための図である。
【図４】光拡散素子において後方散乱が発生する様子を模式的に示す図である。
【図５】光拡散素子のフレネル反射率（％）とコントラスト比（％）との関係を示すグラフである。
【図６】第１層の屈折率ｎ1を１、位相差板の屈折率ｎ3を１．４８とし、第２層の屈折率ｎ2を１．３〜１．７まで変化させたときの光拡散素子のフレネル反射率Ｒの変化を示すグラフである。
【図７】第１層の屈折率ｎ1を１．１、位相差板の屈折率ｎ3を１．４８とし、第２層の屈折率ｎ2を１．３〜１．７まで変化させたときの光拡散素子のフレネル反射率Ｒの変化を示すグラフである。
【図８】第１層の屈折率ｎ1を１．２、位相差板の屈折率ｎ3を１．４８とし、第２層の屈折率ｎ2を１．３〜１．７まで変化させたときの光拡散素子のフレネル反射率Ｒの変化を示すグラフである。
【図９】第１層の屈折率ｎ1を１．３、位相差板の屈折率ｎ3を１．４８とし、第２層の屈折率ｎ2を１．３〜１．７まで変化させたときの光拡散素子のフレネル反射率Ｒの変化を示すグラフである。
【図１０】第１層の屈折率ｎ1を１．４、位相差板の屈折率ｎ3を１．４８とし、第２層の屈折率ｎ2を１．３〜１．７まで変化させたときの光拡散素子のフレネル反射率Ｒの変化を示すグラフである。
【図１１】第１層の屈折率ｎ1を１．５、位相差板の屈折率ｎ3を１．４８とし、第２層の屈折率ｎ2を１．３〜１．７まで変化させたときの光拡散素子のフレネル反射率Ｒの変化を示すグラフである。
【図１２】第１層の屈折率ｎ1を１．６、位相差板の屈折率ｎ3を１．４８とし、第２層の屈折率ｎ2を１．３〜１．７まで変化させたときの光拡散素子のフレネル反射率Ｒの変化を示すグラフである。
【図１３】第１層の屈折率ｎ1を１．７、位相差板の屈折率ｎ3を１．４８とし、第２層の屈折率ｎ2を１．３〜１．７まで変化させたときの光拡散素子のフレネル反射率Ｒの変化を示すグラフである。
【図１４】（ａ）および（ｂ）は、誘電体膜の形状の一例を示す上面図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、誘電体膜の形状の他の一例を示す上面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）は、選択反射層の形成工程を模式的に示す工程断面図である。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は、選択反射層の形成工程を模式的に示す工程断面図である。
【図１８】本発明の好適な実施形態における他の液晶表示装置２００を模式的に示す断面図である。
【図１９】本発明の好適な実施形態における他の液晶表示装置３００を模式的に示す断面図である。
【図２０】本発明の液晶表示装置に用いられる他の光拡散素子の例を示す断面図である。
【図２１】本発明の液晶表示装置に用いられる他の光拡散素子の例を示す断面図である。
【図２２】本発明の好適な実施形態における他の液晶表示装置４００を模式的に示す断面図である。
【図２３】本発明の好適な実施形態における他の液晶表示装置５００を模式的に示す断面図である。
【図２４】一般的な直下型のバックライトを備えた液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【図２５】一般的なエッジライト型のバックライトを備えた液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
２    線状光源
１０    背面基板
１１    透明基板
１２    低屈折率層
１４    選択反射層
１５    誘電体膜
１５ａ    誘電体膜の傾斜部
１５ｂ    誘電体膜の平行部
２０    前面基板
２１    透明基板
２２    カラーフィルタ
２３    位相差板
２４    光拡散素子
２４’    レンチキュラレンズ
２４ａ    第１層
２４ｂ    第２層
２５    偏光板
２６    拡散フィルム
２７    偏光板
３０    液晶層
４２    偏光板
４４    反射板
４６    偏光板
１００、２００、３００、４００、５００    液晶表示装置
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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