(57)【要約】【課題】カラー表示時の光利用効率を高めることができ、しかも製造が容易な液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】液晶表示装置１００は、複数の画素が規定されており、上記複数の画素の各々は、第１色光を透過させる第１カラーフィルタが配置された第１絵素と、上記第１色光とは異なる第２色光を透過させる第２カラーフィルタが配置された第２絵素とを含む複数の絵素を含む透過型の液晶表示パネル１１と、液晶表示パネル１１に向けて光を供給するバックライト装置１０とを備え、上記液晶表示パネルの上記バックライト装置側の面においては、上記第１絵素の領域に第１回折格子部が、上記第２絵素の領域に第２回折格子部がそれぞれ形成されている。各絵素の回折格子部は、一次回折光が隣接する絵素のカラーフィルタに入射するような位置関係で配置されている。【選択図】図１
2007011313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が規定されており、前記複数の画素の各々は、第１色光を透過させる第１カラーフィルタが配置された第１絵素と、前記第１色光とは異なる第２色光を透過させる第２カラーフィルタが配置された第２絵素とを含む複数の絵素を含む透過型の液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに向けて光を供給するバックライト装置とを備え、
前記液晶表示パネルの前記バックライト装置側の面においては、前記第１絵素の領域に第１回折格子部が、前記第２絵素の領域に第２回折格子部がそれぞれ形成され、
前記第１回折格子部は、前記第１色光を直進させ、前記第１色光以外の光を回折する性質を有し、
前記第２回折格子部は、前記第２色光を直進させ、前記第２色光以外の光を回折する性質を有し、
各絵素の回折格子部は、一次回折光が隣接する絵素のカラーフィルタに入射するような位置関係で配置されている、液晶表示装置。
【請求項２】
前記第１回折格子部および前記第２回折格子部は、感光性樹脂によって形成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記第１回折格子部と前記第２回折格子部とでは、格子深さが異なっている、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１回折格子部と前記第２回折格子部とは、それぞれ屈折率差が異なる媒質同士の組合せによって形成されている、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】
前記第１回折格子部および前記第２回折格子部は、保護樹脂部によって覆われている、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
複数の画素が規定されており、前記複数の画素の各々は複数の絵素を含んでおり、前記複数の絵素のうちの第１絵素には第１色光を透過させる第１カラーフィルタが配置され、前記複数の絵素のうちの前記第１絵素とは異なる第２絵素には前記第１色光とは異なる第２色光を透過させる第２カラーフィルタが配置された透過型の液晶表示パネルを用意する工程と、
前記液晶表示パネルのバックライト装置側になる予定の面に感光性樹脂層を形成する工程と、
前記感光性樹脂層を硬化させることができ、かつ、前記第１カラーフィルタを透過することができ、かつ、前記第２カラーフィルタを透過することがほぼできない硬化用光を前記液晶表示パネルに対して入射角度を順次変えながら照射することで、前記感光性樹脂層を部分的に硬化させる工程と、
回折格子成形型を押し付けることによって前記感光性樹脂層のうち前記第１絵素の領域に第１回折格子部を形成し、前記感光性樹脂層のうち前記第２絵素の領域に第２回折格子部を形成する工程とを含む、液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
前記部分的に硬化させる工程は、前記硬化用光が前記感光性樹脂層のうち前記複数の絵素の各々に対応する領域にそれぞれ到達するように前記入射角度を順次変え、なおかつ、前記入射角度を変えるごとに前記感光性樹脂層の硬化する部分の厚みがそれぞれ異なるように照射条件をそれぞれ変えながら前記硬化用光を照射することによって、前記液晶表示パネルの表面に段差を形成する、請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
複数の画素が規定されており、前記複数の画素の各々は複数の絵素を含んでおり、前記複数の絵素のうちの第１絵素には第１色光を透過させる第１カラーフィルタが配置され、前記複数の絵素のうちの前記第１絵素とは異なる第２絵素には前記第１色光とは異なる第２色光を透過させる第２カラーフィルタが配置された透過型の液晶表示パネルを用意する工程と、
前記液晶表示パネルのバックライト装置側になる予定の面に、硬化時に第１の屈折率を有するような感光性の第１樹脂層を形成する工程と、
前記第１樹脂層を硬化させることができ、かつ、前記第１カラーフィルタを透過することができ、かつ、前記第２カラーフィルタを透過することがほぼできない第１硬化用光を前記液晶表示パネルに対して、前記第１カラーフィルタを透過した前記第１硬化用光が前記第１樹脂層のうち前記第１絵素に対応する領域に到達するような第１入射角度で照射することで、前記第１樹脂層を部分的に硬化させる工程と、
前記液晶表示パネルのバックライト装置側になる予定の面に、硬化時に前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有するような感光性の第２樹脂層を形成する工程と、
前記第２樹脂層を硬化させることができ、かつ、前記第１カラーフィルタを透過することができ、かつ、前記第２カラーフィルタを透過することがほぼできない第２硬化用光を前記液晶表示パネルに対して、前記第１カラーフィルタを透過した前記第２硬化用光が前記第２樹脂層のうち前記第２絵素に対応する領域に到達するような第２入射角度で照射することで、前記第２樹脂層を部分的に硬化させる工程とを含む、液晶表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記複数の絵素は、赤絵素、緑絵素および青絵素を含み、前記第１絵素は前記青絵素である、請求項６から８のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
複数の画素が規定されており、前記複数の画素の各々は、第１色光を透過させる第１カラーフィルタが配置された第１絵素と、前記第１色光とは異なる第２色光を透過させる第２カラーフィルタが配置された第２絵素と、前記第１色光および第２色光とは異なる第３色光を透過させる第３カラーフィルタが配置された第３絵素とを含む複数の絵素を含む透過型の液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルに向けて光を供給するバックライト装置とを備え、
前記液晶表示パネルの前記バックライト装置側の面においては、前記第２絵素と前記第３絵素の境界にまたがるように第１回折格子部が、前記第１絵素と前記第３絵素の境界にまたがるように第２回折格子部が、前記第１絵素と前記第２絵素の境界にまたがるように第３回折格子部が、それぞれ形成され、
前記第１回折格子部は、前記第１色光を回折させ、前記第１色光以外の光を直進させる性質を有し、
前記第２回折格子部は、前記第２色光を回折させ、前記第２色光以外の光を直進させる性質を有し、
前記第３回折格子部は、前記第３色光を回折させ、前記第３色光以外の光を直進させる性質を有し、
各光を回折させる回折格子部は、その一次回折光が各光を透過させるカラーフィルタに入射するような位置関係で配置されている、液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１回折格子部と前記第２回折格子部と前記第３回折格子部とでは、格子深さがそれぞれ異なっている、請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
ホログラム層を備え、
前記ホログラム層においては各絵素の領域をそれぞれ２分割するようにして得られる各領域にそれぞれ個別のホログラム部が配置され、
前記ホログラム部の各々は、前記ホログラム部が属する絵素に隣接する絵素のカラーフィルタに回折光が入射するような位置関係で配置されている、請求項１０または１１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー液晶表示装置の表示領域は数十万から百数十万個の画素によって構成されている。各画素は、赤、緑、青、すなわちＲ，Ｇ，Ｂの絵素（「サブ画素」ともいう。）から構成されている。各絵素にはＲ，Ｇ，Ｂのうちそれぞれ対応する色のカラーフィルタが配置されている。各絵素では液晶の配向状態を制御することによって、各絵素の領域内に入射する光をどの程度透過させるかを調節することができる。各絵素の液晶層を透過する光は液晶層の前または後に必ずその絵素に対応するカラーフィルタを透過することになるので、最終的にはその絵素の色の光となって出射される。
【０００３】
各絵素は、ＲＧＢのうちの１つの色を発色するための光について液晶層の透過率を制御するのみであるが、１つの画素には３色分の絵素が含まれているので、１つの画素としてはＲＧＢの３色を所望の割合で組み合わせた光を表示することができる。このような画素による表示の集合体としてフルカラー画像が得られる。しかし、各絵素においては光は液晶層だけでなくカラーフィルタをも透過することとなるので、カラーフィルタ透過時に光量の２／３は吸収されてしまう。したがって、画像表示には、理論上１／３の光量しか利用していないこととなる。
【０００４】
カラーフィルタによる光損失を回避するため、カラーフィルタを用いずにカラー表示を行なう方法として、光を複数の波長領域の光に分離し、各波長領域の光ごとに集光する方法が知られている。たとえば、特開２０００−２４１８１２号公報（特許文献１）に開示されている技術がある。この特許文献の図１に示される構成は、液晶表示パネルとバックライト装置とを備えた液晶表示装置において、バックライト装置の導光体上に回折格子を設けることによって、ＲＧＢ各色の光をそれぞれ異なる回折角度に分離するように回折してバックライト装置から出射させる。バックライト装置から出射した光は、液晶表示パネルの表面に設けられたシリンドリカルレンズアレイに入射する。シリンドリカルレンズアレイは入射してきた各色の光をそれぞれ対応する絵素に導く。
【０００５】
また、回折格子の溝深さや構造を制御することによりＲＧＢ各色の分離を行なう方法が、"Color Separation gratings", Applied Optics, Vol.17, No.15, pp.2273-2279（非特許文献１）や、"Stripe color separation with diffractive optics", Applied Optics, Vol.38, No.35, pp.7193-7201（非特許文献２）に記載されている。前者は、白色光をマルチレベルグレーティング構造に入射し、０次光でＧ光を、１次光でＲ光を、−１次光でＢ光を作り出すというものである。後者は、前者を発展させたものであり、マルチレベルグレーティング構造を用い、さらに絵素単位で格子深さ、格子ピッチを変化させている。この働きについて図２９を用いて説明する。以下において、「Ｒ光」、「Ｇ光」、「Ｂ光」とは、それぞれ赤の光、緑の光、青の光を意味する。
【０００６】
マルチレベルグレーティング構造の回折格子４１の格子深さの設定により、Ｒ光を直進透過させる領域４１Ｒ、Ｇ光を直進透過させる領域４１Ｇ、Ｂ光を直進透過させる領域４１Ｂをそれぞれ形成する。回折格子４１から距離Ｄだけ離れた位置で領域４１Ｇの０次光、領域４１Ｒの１次回折光、領域４１Ｂの−１次回折光が重なるよう回折格子ピッチを設定する。回折格子４１を液晶表示パネルに設け、この液晶表示パネルのカラーフィルタ４６は回折格子４１に対して距離Ｄだけ離れた位置に配置されるようにする。このような液晶表示パネルでは、Ｇ光用の絵素にはＧ光が、Ｒ光用の絵素にはＲ光が、Ｂ光用の絵素にはＢ光が入射するため、カラーフィルタによる光損失を低減することができる。
【特許文献１】特開２０００−２４１８１２号公報
【非特許文献１】"Color Separation gratings", Applied Optics, Vol.17, No.15, pp.2273-2279（１９７８年８月１日）
【非特許文献２】"Stripe color separation with diffractive optics", Applied Optics, Vol.38, No.35, pp.7193-7201（１９９９年１２月１０日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されている構成では、バックライト装置の回折格子から出射されたＲＧＢの各色の光の主光線の光軸が傾いているため、見る方向により色が変化して見えてしまうという問題がある。すなわち、見る方向によってＲ光が強く見えたり、Ｂ光が強く見えたりする。解決策として、拡散板を設けることが特許文献１の段落００２５に記載されているが、この対策だけでは十分な効果を有さない。
【０００８】
非特許文献１による色分離方法を用いた場合も、同様に各色の主光線の光軸が傾斜するため、見る方向によって色が変化する。
【０００９】
一方、非特許文献２に記載されている構成では、白色光をストライプ状にＲＧＢの３色に色分離し、各色の光の主光線の光軸も揃っているため、見る方向によって色が変化して見えるという問題はない。しかし、この技術を適用しようとすると回折格子と液晶表示パネルとの相互間の精密な位置合せが必要である。モバイル用途の液晶表示パネルでは、画素ピッチが百数十μｍと細かく、絵素ピッチはその１／３であるため、回折格子と液晶表示パネルとの間では数μｍの精度での位置合せが必要である。また、非特許文献２では３段のマルチレベル回折格子を用いているが、ピッチ４〜５μｍで３段のマルチレベル回折格子を形成することは難しく、形成できたとしても必要なプロセスは複雑なものとなる。
【００１０】
そこで、本発明は、カラー表示時の光利用効率を高めることができ、しかも製造が容易な液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶表示装置は、複数の画素が規定されており、上記複数の画素の各々は、第１色光を透過させる第１カラーフィルタが配置された第１絵素と、上記第１色光とは異なる第２色光を透過させる第２カラーフィルタが配置された第２絵素とを含む複数の絵素を含む透過型の液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルに向けて光を供給するバックライト装置とを備える。上記液晶表示パネルの上記バックライト装置側の面においては、上記第１絵素の領域に第１回折格子部が、上記第２絵素の領域に第２回折格子部がそれぞれ形成されている。上記第１回折格子部は、上記第１色光を直進させ、上記第１色光以外の光を回折する性質を有する。上記第２回折格子部は、上記第２色光を直進させ、上記第２色光以外の光を回折する性質を有する。各絵素の回折格子部は、一次回折光が隣接する絵素のカラーフィルタに入射するような位置関係で配置されている。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に基づく液晶表示装置の製造方法は、複数の画素が規定されており、上記複数の画素の各々は複数の絵素を含んでおり、上記複数の絵素のうちの第１絵素には第１色光を透過させる第１カラーフィルタが配置され、上記複数の絵素のうちの上記第１絵素とは異なる第２絵素には上記第１色光とは異なる第２色光を透過させる第２カラーフィルタが配置された透過型の液晶表示パネルを用意する工程と、上記液晶表示パネルのバックライト装置側になる予定の面に感光性樹脂層を形成する工程と、上記感光性樹脂層を硬化させることができ、かつ、上記第１カラーフィルタを透過することができ、かつ、上記第２カラーフィルタを透過することがほぼできない硬化用光を上記液晶表示パネルに対して入射角度を順次変えながら照射することで、上記感光性樹脂層を部分的に硬化させる工程と、回折格子成形型を押し付けることによって上記感光性樹脂層のうち上記第１絵素の領域に第１回折格子部を形成し、上記感光性樹脂層のうち上記第２絵素の領域に第２回折格子部を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による液晶表示装置では、第１カラーフィルタには、第１回折格子部で直進するように透過した第１色光と、第２回折格子部で回折した第１色光とが入射し、第２カラーフィルタには、第２回折格子部で直進するように透過した第２色光と、第１回折格子部で回折した第２色光とが入射することとなる。したがって、光利用効率を高めることができる。しかも、出射する各光の中心光軸は液晶表示パネルに垂直な方向となるので、斜めから見たときに色が変わって見えるという問題も生じない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
（構成）
図１〜図４を参照して、本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置について説明する。図１に示すようにこの液晶表示装置１００は、透過型の液晶表示パネル１１と、バックライト装置１０とを備える。バックライト装置１０は、光源１と導光板２とプリズムシート３とを含む。プリズムシート３は導光板２の液晶表示パネル１１側の面を覆うように配置されている。光源１は導光板２の側面に沿って配置されている。光源１には、たとえば、ＲＧＢの３色のＬＥＤを組み合わせたものを用いてもよい。
【００１５】
液晶表示パネル１１は、２枚の透明基板４，５と、その間に介在する液晶層（図示せず）とを含む。透明基板４，５はガラス基板であってよい。透明基板４の液晶層側の表面にはカラーフィルタ層６が形成されている。液晶表示パネル１１の表示領域には、複数の画素が規定されている。画素の数は数万から百数十万であってよい。これら複数の画素の各々はＲ，Ｇ，Ｂの３色の絵素から構成される。Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の絵素を以下、それぞれ「Ｒ絵素」、「Ｇ絵素」、「Ｂ絵素」と呼ぶものとする。各絵素は光を透過させるための開口部を有する。ただし、この光を透過させる領域にはカラーフィルタが張られている。Ｒ絵素の開口部には、Ｒ光を透過し、Ｇ光、Ｂ光を吸収するカラーフィルタ６Ｒが張られている。Ｇ絵素の開口部にはＧ光を透過し、Ｒ光、Ｂ光を吸収するカラーフィルタ６Ｇが張られている。Ｂ絵素の開口部にはＢ光を透過し、Ｒ光、Ｇ光を吸収するカラーフィルタ６Ｂが張られている。この液晶表示装置１００では、各画素ごとに含まれるこれらＲＧＢの３つの絵素の透過光を組み合わせてフルカラー画像が得られる。
【００１６】
図１では図示しないが、液晶表示パネル１１はこのほかにＴＦＴ回路や偏光板、位相差補償板などの部材を備える。
【００１７】
液晶表示パネル１１のバックライト装置１０側の面には回折格子層１２が形成されている。回折格子層１２の回折格子は、「色分離回折格子」とも呼ばれる。回折格子層１２は、ＲＧＢの絵素ごとに構造が異なっている。回折格子層１２の１画素に相当する領域を取り出して拡大したところを図２に示す。図２に示すように、回折格子層１２には、回折格子部１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが含まれる。回折格子部１２Ｒ，１２Ｇ，１２ＢはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの絵素の領域に配置されている。各回折格子部は拡大すると、図３に示すように周期的な突起として形成されている。各回折格子部は、感光性樹脂によって形成されている。Ｇ絵素の領域にある回折格子部１２Ｇの格子厚みｄGは、式（１）を満たすように設計されている。
（ｎ1−ｎ2）×ｄG＝ＬλG  （Ｌは自然数）    …（１）
ここで、ｎ1，ｎ2は回折格子層１２の肉部分を構成する材料の屈折率と隙間部分を満たす媒質の屈折率である。λGはＧ光の中心波長である。「格子厚み」とは、図３に示すように回折格子部１２Ｇの上下方向の厚みである。
【００１８】
回折格子部１２Ｇの格子厚みｄGは、入射するＧ光を直進させてカラーフィルタ６Ｇに導く一方、Ｇ光以外のＲ光、Ｂ光は回折して、Ｇ絵素に隣接するＲ絵素、Ｂ絵素のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｂにそれぞれ導くような厚みになっている。同様に、Ｒ絵素の領域にある回折格子部１２Ｒの格子厚みｄRは、Ｒ光を直進させて、Ｇ光、Ｂ光を回折するような厚みになっている。Ｂ絵素の領域にある回折格子部１２Ｂの格子厚みｄBは、Ｂ光を直進させて、Ｒ光、Ｇ光を回折するような厚みになっている。各回折格子部がこれらの条件を満たすようにするためには、たとえば、回折格子層１２の肉部分の材料を屈折率１．６の樹脂とし、隙間を満たす媒質を空気とした場合、各回折格子部１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの格子厚みｄR，ｄG，ｄRは、表１に従って設計すればよい。このときの各回折格子部における波長−回折効率の関係を図４に示す。
【００１９】
【表１】
2007011313.tif 000003
【００２０】
回折格子部の格子厚みは格子深さと一致しているので、各絵素に配置された回折格子部の格子厚みがそれぞれ異なっているということは、各絵素における格子深さがそれぞれ異なることを意味する。
【００２１】
図２に示すように、各回折格子部１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの格子ピッチは共通の値ピッチＰGとなっている。この格子ピッチＰGは、回折格子部１２Ｇで回折された一次回折光がそれぞれ隣接する絵素のカラーフィルタに入射するようにという方針で設計されている。したがって、格子ピッチＰGは、式（２）、（３）を満たすように定められる。
ｔａｎθd＝ＰP／Ｄ    …（２）
ｎ3ｓｉｎθd＝λ／ＰG    …（３）
ここで、ｎ3はガラス基板の屈折率、θdはガラス基板内での回折光の回折角度、ＰPは液晶表示パネル１１の絵素ピッチ、Ｄは回折格子とカラーフィルタとの間の距離である。図２では、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂと透明基板５との間にある液晶層、ＴＦＴ回路などが図示省略されているが、Ｄはこれらの構成要素を挟んで互いに対向する回折格子とカラーフィルタとの間の距離である。さらに、λは光の波長である。波長によって回折角が少し異なるため、Ｇ光に合わせて格子ピッチＰGを最適化したことによって、一次回折光として出射するＲ光、Ｂ光については、隣接する絵素から少しずれた位置に入射することになるがそのずれ量は１〜２割程度であり、小さいので許容する。
【００２２】
格子ピッチＰGを定める際に３色のうちＧを基準としたのは、ＲＧＢ各色の光の波長の大小関係を考えたとき、Ｇ光が中間であることによる。この場合、Ｇ光の波長を基準に格子ピッチが決められたことにより、Ｒ絵素、Ｂ絵素においては若干のずれが生じるが、このずれは小さく、また、格子ピッチを統一することによるメリットの方が大きいので、許容するものとする。
【００２３】
（作用・効果）
本実施の形態における液晶表示装置のもたらす作用・効果について説明する。図１において光源１から出射された光は、導光板２の端面から導光板２の内部に入射し、導光板２の上下の面で全反射を繰り返しながら導光板２内を伝搬する。導光板２の上面にはマイクロドットと呼ばれる微小構造がランダムに設けられている。このマイクロドットによって全反射条件を満足せずに上方に漏れ出た光は、プリズムシート３によってプリズムシート３の上面に対して垂直な方向に導かれ、光１３としてバックライト装置１０から出射する。
【００２４】
バックライト装置１０から出射した光１３は、回折格子層１２に入射する。この光１３のうちＧ絵素の回折格子部１２Ｇに入射する光に注目する。光１３にはＲ光、Ｇ光、Ｂ光の各成分が含まれている。図１、図２において、光を示す矢印に施されたハッチングは色の区別を表している。カラーフィルタに施されたハッチングについても同様である。
【００２５】
回折格子部１２Ｇに入射した光１３のうちＧ光は、直進してカラーフィルタ６Ｇに導かれる。回折格子部１２Ｇに入射した光１３のうちＲ光、Ｂ光はそれぞれ２方向に回折され、隣接する絵素のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｂに導かれる。一方、回折格子部１２Ｒに入射した光１３に含まれるＧ光は２方向に回折され、隣接する絵素のカラーフィルタ６Ｂ′，６Ｇに導かれる。回折格子部１２Ｂに入射した光に含まれるＧ光は２方向に回折され、隣接する絵素のカラーフィルタ６Ｇ，６Ｒ″に導かれる。
【００２６】
こうして、Ｇ絵素のカラーフィルタ６Ｇに導かれたＧ光は直進光であろうと回折光であろうとそのままカラーフィルタ６Ｇを透過する。Ｒ絵素、Ｂ絵素のカラーフィルタ６Ｒ″，６Ｂ′に導かれたＧ光はカラーフィルタ６Ｒ″，６Ｂ′によって吸収される。Ｒ光、Ｂ光についても同様の現象が起こる。
【００２７】
本実施の形態における光利用効率について説明する。従来の液晶表示装置では、カラーフィルタによる損失が２／３もあったため、光利用効率は１／３以下に留まっていた。一方、本実施の形態では、回折格子部１２Ｇに入射するＧ光はそのまま損失なく透過し、また回折格子部１２Ｒ，１２Ｂに入射するＧ光のうちの一部も回折光としてカラーフィルタ６Ｇに導かれる。すなわち、カラーフィルタ６Ｇには、回折格子部１２Ｇから直進するＧ光と、隣接する絵素の回折格子部１２Ｒ，１２Ｂからそれぞれ一次回折光として進んでくるＧ光との３通りが入射し、透過することとなる。
【００２８】
ここでは、Ｇ光に着目したが、Ｒ光、Ｂ光についても同様の効果が得られる。一次回折効率が３０〜４０％となるように回折格子を設計すると、平均回折効率を３５％と考えて光利用効率は、１＋３５／１００×２＝１．７となる。すなわち、全体として光利用効率を従来の１．７倍にまで上げることができる。また、ＲＧＢ各光の中心光軸は液晶表示パネルに対して垂直となるため、斜めから見たときの色ずれの問題も生じない。
【００２９】
（実施の形態２）
（構成）
図５を参照して、本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置１００ｈは、透過型の液晶表示パネル１１ｈと、バックライト装置１０とを備える。バックライト装置１０は実施の形態１で説明したものと同じである。液晶表示パネル１１ｈは、実施の形態１で説明した液晶表示パネル１１と似ているが、回折格子層１２に代えて回折格子層２５を備える。回折格子層２５には回折格子部２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂが含まれる。回折格子部２５Ｒ，２５Ｇ，２５ＢはそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの絵素の領域に配置されている。回折格子部２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂは周期的な突起構造になっているという点では、実施の形態１で説明した回折格子部１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと同様である。
【００３０】
実施の形態１の回折格子部１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、格子厚みが各色の波長に応じて式（１）を満たすように定められた結果、それぞれ異なっていたが、本実施の形態では、回折格子部２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂは格子厚みは等しく、屈折率差がそれぞれ異なる。「屈折率差」とは、肉部分を構成する材料の屈折率と隙間部分を満たす媒質の屈折率との差すなわち式（１）におけるｎ1−ｎ2である。たとえば、格子厚みを８μｍで一定とし、各回折格子部における屈折率差を表２に示すように設計すればよい。
【００３１】
【表２】
2007011313.tif 000004
【００３２】
（作用・効果）
本実施の形態で示した回折格子層２５においても、図４に示す特性が得られる。したがって、実施の形態１で図２を参照して説明したのと同様の現象が起こる。すなわち、図６に示すように、回折格子部２５Ｇに入射した光１３のうちＧ光は、直進してカラーフィルタ６Ｇに導かれる。回折格子部２５Ｇに入射した光１３のうちＲ光、Ｂ光はそれぞれ２方向に回折され、隣接する絵素のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｂに導かれる。カラーフィルタ６Ｇには、回折格子部２５Ｇから直進するＧ光と、隣接する絵素の回折格子部２５Ｒ，２５Ｂからそれぞれ一次回折光として進んでくるＧ光との３通りが入射し、透過することとなる。したがって、本実施の形態においても実施の形態１と同様に光利用効率を上げることができる。
【００３３】
（実施の形態３）
（製造方法）
図７〜図１３を参照して、本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法について説明する。この液晶表示装置の製造方法は、実施の形態１で説明した液晶表示装置を得るためのものである。
【００３４】
まず、図７に示すように、回折格子層がまだ形成されていない透過型の液晶表示パネル２１を用意する。
【００３５】
液晶表示パネル２１には複数の画素が規定されており、これら複数の画素の各々は複数の絵素を含んでおり、これら複数の絵素のうちの第１絵素には第１色光を透過させる第１カラーフィルタが配置され、複数の絵素のうちの第１絵素とは異なる第２絵素には第１色光とは異なる第２色光を透過させる第２カラーフィルタが配置されている。
【００３６】
液晶表示パネル２１は、液晶層（図示せず）を挟み込むようにして透明基板４，５が貼り合せられたものであり、透明基板４，５の内側にカラーフィルタ層６が配置されている。カラーフィルタ層６は透明基板４，５のいずれかの表面に形成されたものであっても、カラーフィルタ層６単独で作成されて透明基板４，５の間に挿入されたものであってもよい。カラーフィルタ層６にはＲＧＢの３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂが規則的に配列されている。
【００３７】
図８に示すように、液晶表示パネル２１のバックライト装置側になる予定の面、すなわちこの例では透明基板５の表面にネガ型感光性樹脂を塗布する。こうして感光性樹脂層３１を形成する。感光性樹脂の初期状態が液体である場合は、スピンコート法で塗布し、加熱して乾燥させることによって感光性樹脂層３１を形成すればよい。あるいは、感光性樹脂層３１は、ドライフィルム型の感光性樹脂をラミネートすることによって形成してもよい。感光性樹脂層３１の材料となる樹脂には、紫外線硬化型や可視光硬化型のものを用いることができるが、後に述べるように、各絵素内のカラーフィルタおよび液晶層を透過するように光を照射して感光させることを予定しているので、ｈ線を中心に感度をもつ感光性樹脂を用いるとよい。「ｈ線」とは波長４０５ｎｍの光のことである。また、ネガ型ではなくポジ型の感光性樹脂を用いてもよい。
【００３８】
次に、感光性樹脂層を硬化させることができ、かつ、第１カラーフィルタを透過することができ、かつ、第２カラーフィルタを透過することがほぼできない硬化用光を前記液晶表示パネルに対して入射角度を順次変えながら照射することで、感光性樹脂層を部分的に硬化させる工程を行なう。この工程について以下に詳しく説明する。
【００３９】
図９に示すように、液晶表示パネル２１の基板４側からｈ線の光３２を照射する。ここでは光３２が硬化用光に該当し、Ｂ絵素が第１絵素に該当し、Ｂ絵素のカラーフィルタが第１カラーフィルタに該当し、Ｒ絵素またはＧ絵素のカラーフィルタが第２カラーフィルタに該当する。Ｂ絵素のカラーフィルタを第１カラーフィルタとみなせば、ｈ線の光３２は、第１カラーフィルタを透過することができ、かつ、第２カラーフィルタを透過することがほぼできない光に該当する。照射する光にｈ線が選ばれたのは、このような条件を満たしていることによる。
【００４０】
図９に示すように、光３２はＢ絵素以外の絵素のカラーフィルタすなわちカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇなどでは大部分が吸収され、逆にＢ絵素のカラーフィルタすなわちカラーフィルタ６Ｂ，６Ｂ′などでは大部分が透過する。この透過光を利用して感光性樹脂のパターニングを行なうことができる。カラーフィルタ６Ｂ，６Ｂ′などを透過した光３２が感光性樹脂層３１に到達することによって感光性樹脂層３１は部分的に感光し、硬化する。感光性樹脂層３１の光３２が照射された部分においても厚み方向に見れば全体が硬化するとは限らない。図９における上面から厚み方向に一定の量のみが硬化する。光３２の照度または照射時間を調整することによって、感光性樹脂層３１における光３２の照射領域のうちの上面からどの程度の厚みまでを硬化させるかを調整することができる。
【００４１】
硬化用光としての光３２の照射は、感光性樹脂層３１のうち複数の絵素の各々に対応する領域にそれぞれ到達するように入射角度を順次変え、なおかつ、入射角度を変えるごとに感光性樹脂層３１の硬化する部分の厚みがそれぞれ異なるように照射条件をそれぞれ変えながら前記硬化用光を照射する。この結果、感光性樹脂層３１の硬化部分は各絵素に対応する周期的な段差を有するようになる。現像を行なうと未硬化の部分が除去され、図１０に示すように、透明基板５の表面に段差構造体３４が形成される。段差構造体３４は、回折格子部１２Ｒを形成するための領域では厚く、回折格子部１２Ｂを形成するための領域では薄くなっている。図１０の時点での段差構造体３４の各絵素に対応する領域の厚みは、この後の工程における型３３（図１１参照）の押し付け後に最適の厚みとなるように予め設定しておく。
【００４２】
なお、この例では、第１絵素がＢ絵素であるものとしたが、ほとんどの感光性樹脂は青色光または紫外光で硬化するので、第１絵素がＢ絵素であることが好ましい。
【００４３】
図１１に示すような型３３を予め用意しておく。型３３は、回折格子層１２（図１参照）の形状を創出するための型である。したがって、型３３の上面にはＲＧＢの各回折格子部として実現すべき格子ピッチと等しいピッチで凹凸が形成されている。型３３の凹凸における溝深さは一定である。型３３の溝深さは、回折格子層１２における最も深い溝深さよりも大きい値とすべきである。このような型３３を図１０に示した段差構造体３４に押し当てて加熱する。すなわち、図１２に示すようになる。
【００４４】
回折格子層１２として実現しようとする格子ピッチがＲＧＢで異なる場合は、型３３の段差構造体３４に対する絵素単位の位置合わせが必要となるが、本実施の形態では、回折格子層１２として実現しようとする格子ピッチがＲＧＢで異ならず共通となっているので、型３３の凹凸ピッチは格子ピッチに等しく一定であってよい。したがって、型３３の段差構造体３４に対する高精度な位置合わせが不要である。
【００４５】
本実施の形態では、型３３の凹凸ピッチが一定であることによって、段差構造体３４と型３３との間の高精度な位置合わせは不要であるが、回転調整だけは行なう必要がある。すなわち、型３３上面の凹凸の並ぶ方向と液晶表示パネルの１画素内の複数の絵素の配列方向とを一致させる必要がある。こうすることによって、出来上がる回折格子部の格子並び方向とカラーフィルタの並び方向とが一致して正しく機能するようになる。
【００４６】
型３３を段差構造体３４のガラス転移温度以上に加熱しながら圧力をかけると、型３３の形状が段差構造体３４に転写される。このとき、ＲＧＢの各絵素に対応する各領域で段差構造体３４の樹脂の厚みが異なるため、回折格子部１２Ｒとなる予定の領域では樹脂に凹凸が深く形成され、回折格子部１２Ｂとなる予定の領域では樹脂に凹凸が浅く形成される。冷却後、型３３を剥離させれば、図１３に示すように、一方の透明基板５の表面に回折格子層１２が形成された液晶表示パネル１１が得られる。これによって、ＲＧＢの各絵素に応じた回折格子部１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが高精度な位置合わせを要せずに形成される。
【００４７】
以下、公知技術に従って、バックライト装置１０と組み合わせて、図１に示したような液晶表示装置１００を得る。
【００４８】
なお、型３３の押し付けの際には、段差構造体３４において回折格子の谷部となるべき領域の樹脂が山部となるべき領域に回り込むため、回折格子厚みは型押し付け前の段差構造体３４の最大厚みよりも厚くなることがある。そこで、光を照射して感光性樹脂層３１を部分的に硬化させる工程では、この回り込み量を予め見込んで、ＲＧＢの各絵素の領域の硬化部分の厚みを制御するとよい。
【００４９】
（実施の形態４）
（製造方法）
図７、図１４〜図２１を参照して、本発明に基づく実施の形態４における液晶表示装置の製造方法について説明する。この液晶表示装置の製造方法は、実施の形態２で説明した液晶表示装置を得るためのものである。
【００５０】
まず、図７に示すように、回折格子層がまだ形成されていない液晶表示パネル２１を用意するところまでは、実施の形態３における液晶表示装置の製造方法と同じである。図１４に示すように、液晶表示パネル１１のバックライト側の基板５の面上にネガ型の感光性樹脂を塗布して感光性樹脂層３５を形成する。次に、実施の形態３で説明した照射の工程と同様に、感光性樹脂層３５を硬化させる光であってなおかつＢ絵素のカラーフィルタを透過する光を照射する。この照射は、光がＢ絵素のカラーフィルタすなわちカラーフィルタ６Ｂなどを透過したときに感光性樹脂層３５のうち第１絵素の領域に至るような入射角で行なう。第１絵素とは、ＲＧＢのうち、感光性樹脂層３５の材料で回折格子部を形成しようとする、いずれか１種類の絵素である。ここでは、Ｒ絵素が該当する。こうして、光３２によって第１絵素の領域のみを硬化させる。現像により未硬化の感光性樹脂を除去することで、図１５に示すように、ＲＧＢの３種類のうち１種類目の絵素、すなわちＲ絵素について、第１の屈折率を有する第１樹脂層１６Ｒが形成される。
【００５１】
次に図１６に示すように、感光性樹脂層３５の材料とは異なる感光性樹脂を、第１樹脂層１６Ｒを覆うように塗布することで感光性樹脂層３６を形成する。図１７に示すように、感光性樹脂層３６を硬化させる光であってなおかつＢ絵素のカラーフィルタを透過する光を照射する。この照射は、光がＢ絵素のカラーフィルタを透過したときに感光性樹脂層３６のうち第２絵素の領域に至るような入射角で行なう。第２絵素とは、ＲＧＢのうち先ほどの第１絵素とは異なる絵素である。図１７の例では第２絵素はＧ絵素である。現像により未硬化の感光性樹脂を除去することで、ＲＧＢの３種類のうち２種類目の絵素について、第２の屈折率を有する第２樹脂層１６Ｇ（図１８参照）が形成される。
【００５２】
次に、図１８に示すように、感光性樹脂層３５の材料とも感光性樹脂層３６の材料とも異なる第３の感光性樹脂を、第１樹脂層１６Ｒ、第２樹脂層１６Ｇを覆うように塗布する。こうして、感光性樹脂層３７を形成する。感光性樹脂層３７を硬化させる光であってなおかつＢ絵素のカラーフィルタを透過する光を照射する。この照射は、光がＢ絵素のカラーフィルタを透過したときに感光性樹脂層３６のうち第３絵素の領域に至るような入射角で行なう。第３絵素とは、ＲＧＢのうち第１，第２絵素とは異なる絵素である。本実施の形態では、Ｂ絵素が該当する。現像により未硬化の感光性樹脂を除去することで、図１９に示すように、ＲＧＢの３種類のうち３種類目の絵素について、第３の屈折率を有する第３樹脂層１６Ｂ（図１８参照）が形成される。この時点では図１９に示すように、ＲＧＢの各絵素ごとに屈折率の異なる３種類の樹脂層１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂが並んだ状態となっている。
【００５３】
この後、図２０に示すように、型３３を押し付けて加熱する。型３３は実施の形態３で説明したものと同じであってよい。
【００５４】
冷却後、型３３を剥離させると、図２１に示すように、色分離用の回折格子層２５が得られる。すなわち、回折格子層２５を備える液晶表示パネル１１ｈが得られる。これによって、ＲＧＢの各絵素に応じた回折格子部２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂが高精度な位置合わせを要せずに形成される。
【００５５】
以下、公知技術に従って、バックライト装置１０と組み合わせて、図５に示したような液晶表示装置１００ｈを得る。
【００５６】
なお、実施の形態１，２における液晶表示装置において、回折格子層１２，２５を保護するように、他の樹脂で覆うこととしてもよい。すなわち、図２２、図２３にそれぞれ示すように保護樹脂層２４を形成してもよい。保護樹脂層２４の材質は回折格子層１２，２５の隙間部を満たす媒質として働くので、保護樹脂層２４の材料は屈折率を考慮して選択すべきである。保護樹脂層２４を設けておけば、回折格子層１２，２５の表面にゴミが付着した場合でも、容易に拭き取りが可能となる。
【００５７】
なお、これまでの各実施の形態では１つの画素が３種類の絵素から構成されていることを前提に説明したが、１つの画素が２種類の絵素から構成されている場合や、４種類以上の絵素から構成されている場合においても、本発明は適用可能である。
【００５８】
（実施の形態５）
（構成）
図２４、図２５を参照して、本発明に基づく実施の形態５における液晶表示装置について説明する。
【００５９】
この液晶表示装置は、複数の画素が規定されており、前記複数の画素の各々は、第１色光を透過させる第１カラーフィルタが配置された第１絵素と、前記第１色光とは異なる第２色光を透過させる第２カラーフィルタが配置された第２絵素と、前記第１色光および第２色光とは異なる第３色光を透過させる第３カラーフィルタが配置された第３絵素とを含む複数の絵素を含む透過型の液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルに向けて光を供給するバックライト装置とを備え、前記液晶表示パネルの前記バックライト装置側の面においては、前記第２絵素と前記第３絵素の境界にまたがるように第１回折格子部が、前記第１絵素と前記第３絵素の境界にまたがるように第２回折格子部が、前記第１絵素と前記第２絵素の境界にまたがるように第３回折格子部が、それぞれ形成され、前記第１回折格子部は、前記第１色光を回折させ、前記第１色光以外の光を直進させる性質を有し、前記第２回折格子部は、前記第２色光を回折させ、前記第２色光以外の光を直進させる性質を有し、前記第３回折格子部は、前記第３色光を回折させ、前記第３色光以外の光を直進させる性質を有し、各光を回折させる回折格子部は、その一次回折光が各光を透過させるカラーフィルタに入射するような位置関係で配置されている。
【００６０】
この液晶表示装置１００ｉは、図２４に示すように、透過型の液晶表示パネル１１ｉと、バックライト装置１０とを備える。バックライト装置１０は実施の形態１で説明したものと同じである。液晶表示パネル１１ｉは、実施の形態１で説明した液晶表示パネルと似ているが、実施の形態１で説明した回折光思想１２に代えて回折格子層５２を備える。回折格子層５２に属する回折格子部の配置位置および形状は実施の形態１で説明した回折格子層１２におけるものと異なっている。回折格子層５２には、回折格子部５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが含まれる。図２４に示すように、回折格子部５２Ｒはカラーフィルタ６Ｇとカラーフィルタ６Ｂの境界を中心としてこの境界にまたがる領域に配置されている。回折格子部５２Ｇはカラーフィルタ６Ｂ′とカラーフィルタ６Ｒの境界、回折格子部５２Ｂはカラーフィルタ６Ｒとカラーフィルタ６Ｇの境界をそれぞれ中心として各境界にまたがる領域に配置されている。回折格子部５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは周期的な突起構造になっているという点では、実施の形態１で説明した回折格子部１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと同様である。
【００６１】
図２５に示すように、回折格子部５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂはそれぞれ異なる格子厚みｄR，ｄG，ｄBとなっている。この回折格子層５２においては格子厚みと格子深さとが等しいので、前記第１回折格子部と前記第２回折格子部と前記第３回折格子部とでは、格子深さがそれぞれ異なっている。
【００６２】
再び図２４を参照して説明すると、回折格子部５２Ｒの格子厚みｄRは、入射するＲ光を回折させてＲ色に対応するカラーフィルタ６Ｒ，６Ｒ″に導く一方、Ｒ光以外の光であるＧ光およびＢ光は透過させるような厚みになっている。同様に、回折格子部５２Ｇの格子厚みｄGは、Ｒ光およびＢ光を直進させる一方、Ｇ光を回折させてカラーフィルタ６Ｇ，６Ｇ′に導くような厚みになっている。回折格子部５２Ｂの格子厚みｄBは、Ｒ光およびＧ光を直進させる一方、Ｂ光を回折させてカラーフィルタ６Ｂ，６Ｂ′に導くような厚みになっている。各回折格子部がこれらの条件を満たすようにするためには、たとえば、回折格子層の肉部分の材料を屈折率１．６の樹脂とし、隙間を満たす媒質を空気とした場合、各回折格子部５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの格子厚みｄR，ｄG，ｄBは、表３に従って設計すればよい。このときの各回折格子部における波長―回折効率の関係を図２６に示す。
【００６３】
【表３】
2007011313.tif 000005
【００６４】
また、各回折格子部５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの格子ピッチＰGは、以下の式（４）、および既出の式（３）を満たすように定められる。
ｔａｎθd＝ＰP（１＋０．５）／Ｄ    …（４）
（作用・効果）
本実施の形態における液晶表示装置１００ｉが備える各回折格子部５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂにおいては、回折させる光としてのＲ光、Ｇ光、Ｂ光の中心波長にあわせて格子ピッチを最適化できるので、各光の回折角を同一にできる。そのため、目的となる絵素に回折光を損失なく導くことができるため、光利用効率を高くすることができる。
【００６５】
本実施の形態における光利用効率について説明する。従来の液晶表示装置では、カラーフィルタによる損失が２／３もあったため、光利用効率は１／３以下に留まっていた。一方、本実施の形態では、回折格子部５２Ｇ，５２Ｂに入射するＲ光はそのまま損失なく透過して、その５０％がカラーフィルタ６Ｒに導かれる。また、回折格子部５２Ｒに入射するＲ光のうちの一部も回折光としてカラーフィルタ６Ｒに導かれる。さらに回折格子部５２Ｒ′に入射するＲ光のうちの一部も回折光としてカラーフィルタ６Ｒに導かれる。
【００６６】
したがって、カラーフィルタ６Ｒには、回折格子部５２Ｇ，５２Ｂから直進するＲ光と、回折格子部５２Ｇに隣接する回折格子部５２Ｒ′から一次回折光として進んでくるＲ光と回折格子部５２Ｂに隣接する回折格子部５２Ｒから一次回折光として進んでくるＲ光との３通りが入射し、透過することとなる。
【００６７】
ここでは、Ｒ光に着目したが、Ｇ光、Ｂ光についても同様の効果が得られる。一次回折効率が３０〜４０％になるように回折格子を設計した場合、平均１次回折効率を３５％と考え、また他の波長の光の０次回折効率を９０％程度と見積もると、光利用効率は、０．９＋３５／１００×２＝１．６となる。すなわち、全体として光利用効率を従来の１．６倍にまで上げることができる。実施の形態１では、格子ピッチが一定のため、Ｒ光、Ｂ光については最適回折角度からずれがあり、１〜２割程度の損失が生じていたという点を考慮すると、光利用効率は実施の形態１と同等と見積もれる。
【００６８】
また、実施の形態１では、格子ピッチが一定であるため、各光の回折角がわずかに異なり、斜めから見たときの色ずれが若干残るという問題があった。本実施の形態では各光ごとに格子ピッチが異なっていてもよいこととしているが、各光に合わせて格子ピッチを最適化することが好ましい。そうすれば、上述の実施の形態１での問題も解決できる。
【００６９】
本実施の形態で回折格子部の格子ピッチを領域によって異ならせる場合、回折格子部は、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングとの組合せや、ナノインプリント技術を用いて製造するとよい。
【００７０】
（実施の形態６）
（構成）
図２７、図２８を参照して、本発明に基づく実施の形態６における液晶表示装置について説明する。この液晶表示装置は、ホログラム層を備え、前記ホログラム層においては各絵素の領域をそれぞれ２分割するようにして得られる各領域にそれぞれ個別のホログラム部が配置され、前記ホログラム部の各々は、前記ホログラム部が属する絵素に隣接する絵素のカラーフィルタに回折光が入射するような位置関係で配置されている。
【００７１】
図２７に示すように、この液晶表示装置１００ｊは、透過型の液晶表示パネル１１ｊと、バックライト装置１０とを備える。バックライト装置１０は実施の形態１で説明したものと同じである。液晶表示パネル１１ｊは、実施の形態５で説明した液晶表示パネル１１ｉと似ているが、回折格子層５２のほかにさらにホログラム層５３を備える。ホログラム層５３は、透明基板５と回折格子層５２との間に配置されている。
【００７２】
図２８に示すように、ホログラム層５３には、ホログラム部５３Ｒ′，５３Ｒ″，５３Ｇ′，５３Ｇ″，５３Ｂ′，５３Ｂ″が含まれる。ホログラム部５３Ｒ′は回折格子部５２Ｇを透過したＲ光を回折してカラーフィルタ６Ｒに導く。このときホログラム部５３Ｒ′によってはＲ光のみが回折され、他の波長の光Ｇ光、Ｂ光はホログラム部５３Ｒ′をそのまま透過する。また、断面形状が矩形となる回折格子では２方向に回折光が発生したのに対し、ホログラムでは１方向に光を回折させることが可能であり、適切に設計することにより９０％以上の回折効率を得ることも可能である。
【００７３】
（作用・効果）
本実施の形態における液晶表示装置１００ｊにおいては、ホログラム部５３Ｒ″は回折格子部５２Ｂを透過したＲ光を回折してカラーフィルタ６Ｒに導く。さらに、ホログラム部５３Ｇ′は回折格子部５２Ｂを透過したＧ光を回折してカラーフィルタ６Ｇに導き、ホログラム部５３Ｇ″は回折格子部５２Ｒ′を透過したＧ光を回折してカラーフィルタ６Ｇ′に導く。また、ホログラム部５３Ｂ′は回折格子部５２Ｒを透過したＢ光を回折してカラーフィルタ６Ｂに導き、ホログラム部５３Ｂ″は回折格子部５２Ｇを透過したＢ光を回折してカラーフィルタ６Ｂ′に導く。
【００７４】
実施の形態５では、ホログラム層５３を備えず回折格子部５２だけを備えていたので、光利用効率は従来比で１．６倍程度に留まっていたが、本実施の形態ではホログラム層５３を備えることによりさらに光利用効率を向上させることができる。ホログラム層５３の平均回折効率を８０％とすると、光利用効率は、０．９＋３５／１００×２＋８０／１００＝２．４となる。すなわち、全体として光利用効率を従来比の２．４倍にまで上げることができる。
【００７５】
ホログラム層の製造に当たっては、予め作製されたマスタホログラムと感光層とを密着させて露光を行ない、マスタホログラムのパターンを感光層に転写するという密着露光法を用いて作製するとよい。その上に実施の形態５と同様の方法で回折格子層を作製すればよい。
【００７６】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の１画素の内部で光が進行する様子の説明図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置に含まれる回折格子部の部分拡大断面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置に含まれる各回折格子部での波長と回折効率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の断面図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の１画素の内部で光が進行する様子の説明図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態３，４における液晶表示装置の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法で用いる型の断面図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態３における液晶表示装置の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態４における液晶表示装置の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態４における液晶表示装置の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態４における液晶表示装置の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態４における液晶表示装置の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図１８】本発明に基づく実施の形態４における液晶表示装置の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図１９】本発明に基づく実施の形態４における液晶表示装置の製造方法の第７の工程の説明図である。
【図２０】本発明に基づく実施の形態４における液晶表示装置の製造方法の第８の工程の説明図である。
【図２１】本発明に基づく実施の形態４における液晶表示装置の製造方法の第９の工程の説明図である。
【図２２】本発明に基づく実施の形態１における液晶表示装置の変形例の断面図である。
【図２３】本発明に基づく実施の形態２における液晶表示装置の変形例の断面図である。
【図２４】本発明に基づく実施の形態５における液晶表示装置の断面図である。
【図２５】本発明に基づく実施の形態５における液晶表示装置の１画素の内部および近傍で光が進行する様子の説明図である。
【図２６】本発明に基づく実施の形態５における液晶表示装置に含まれる各回折格子部での波長と回折効率との関係を示すグラフである。
【図２７】本発明に基づく実施の形態６における液晶表示装置の断面図である。
【図２８】本発明に基づく実施の形態６における液晶表示装置の１画素の内部および近傍で光が進行する様子の説明図である。
【図２９】従来技術に基づくマルチレベルグレーティング構造の働きについての説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
光源、２  導光板、３  プリズムシート、４，５  透明基板、６  カラーフィルタ層、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ  （各絵素の）カラーフィルタ、６Ｂ′，６Ｒ″  （隣接する絵素の）カラーフィルタ、１０  バックライト装置、１１，１１ｈ，１１ｉ，１１ｊ  （回折格子層がある）液晶表示パネル、１２，２５，５２  回折格子層、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ  回折格子部、１３  （プリズムシートから出射する）光、１４  （回折格子から出射する）光、１５  （液晶表示パネルから出射する）光、１６Ｒ  第１樹脂層、１６Ｇ  第２樹脂層、１６Ｂ  第３樹脂層、２１  （回折格子層がない）液晶表示パネル、３１，３５，３６，３７  感光性樹脂層、３２  （ｈ線の）光、３３  型、３４  （硬化した感光性樹脂層の）段差構造体、４１  回折格子、４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ  （各色に対応する）領域、４６  カラーフィルタ、５３  ホログラム層、１００，１００ｈ，１００ｉ，１００ｊ  液晶表示装置。
【図１】
2007011313.tif 000006
【図２】
2007011313.tif 000007
【図３】
2007011313.tif 000008
【図４】
2007011313.tif 000009
【図５】
2007011313.tif 000010
【図６】
2007011313.tif 000011
【図７】
2007011313.tif 000012
【図８】
2007011313.tif 000013
【図９】
2007011313.tif 000014
【図１０】
2007011313.tif 000015
【図１１】
2007011313.tif 000016
【図１２】
2007011313.tif 000017
【図１３】
2007011313.tif 000018
【図１４】
2007011313.tif 000019
【図１５】
2007011313.tif 000020
【図１６】
2007011313.tif 000021
【図１７】
2007011313.tif 000022
【図１８】
2007011313.tif 000023
【図１９】
2007011313.tif 000024
【図２０】
2007011313.tif 000025
【図２１】
2007011313.tif 000026
【図２２】
2007011313.tif 000027
【図２３】
2007011313.tif 000028
【図２４】
2007011313.tif 000029
【図２５】
2007011313.tif 000030
【図２６】
2007011313.tif 000031
【図２７】
2007011313.tif 000032
【図２８】
2007011313.tif 000033
【図２９】
2007011313.tif 000034