(57)【要約】【課題】照明装置及びこれを用いた液晶表示装置における色再現性を向上する。【解決手段】導光板（４００）と、前記導光板の側面に配置された光源（３０４）と、前記導光板の光入射部または光出射部の一方に形成された第一の反射防止膜（４０３）と、前記導光板の光入射部または光出射部の他方に形成された第二の反射防止膜（４０４）と、を有し、前記導光板の光入射部に前記光源からの白色光が入射され、前記導光板の光出射部から液晶パネルに前記光源からの白色光が出射され、前記光源は青色ＬＥＤおよび蛍光体で構成され、前記第一の反射防止膜の反射率について極小値となる波長をλ１、前記第二の反射防止膜の反射率について極小値となる波長をλ２、とすると、λ１は赤色領域に存在し、λ２はλ１より小さい照明装置。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、
前記導光板の側面に配置された光源と、
前記導光板の光入射部または光出射部の一方に形成された第一の反射防止膜と、
前記導光板の光入射部または光出射部の他方に形成された第二の反射防止膜と、を有し、
前記導光板の光入射部に前記光源からの白色光が入射され、
前記導光板の光出射部から液晶パネルに前記光源からの白色光が出射され、
前記光源は青色ＬＥＤおよび蛍光体で構成され、
前記第一の反射防止膜の反射率について極小値となる波長をλ１、前記第二の反射防止膜の反射率について極小値となる波長をλ２、とすると、
λ１は赤色領域に存在し、
λ２はλ１より小さい照明装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一の反射防止膜は、前記導光板の光出射部に形成され、
前記第二の反射防止膜は、前記導光板の光入射部に形成され、
λ２は青色領域に存在する照明装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第一の反射防止膜は、前記導光板の光出射部に形成され、
前記第二の反射防止膜は、前記導光板の光入射部に形成され、
λ２は緑色領域に存在する照明装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記第一の反射防止膜の膜厚は７１ｎｍ以上１７５ｎｍ以下であり、
前記第二の反射防止膜の膜厚は４７ｎｍ以上１２５ｎｍ以下である照明装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記第一の反射防止膜の膜厚は７１ｎｍ以上１７５ｎｍ以下であり、
前記第二の反射防止膜の膜厚は５９ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である照明装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記導光板の光入射部および前記第一の反射防止膜の間にレンズ部が形成され、
前記レンズ部は前記第一の反射防止膜および前記導光板に接しており、
前記レンズ部は柱状または半球状であり、
前記第一の反射防止膜の膜厚は、前記光源に対して前記レンズ部の頂上部より遠い側からレンズ部の頂上部へ向かうほど大きくなる照明装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記導光板および前記レンズ部は一体成型で形成される照明装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記第一の反射防止膜の屈折率は前記導光板の屈折率より小さく、
前記第二の反射防止膜の屈折率は前記導光板の屈折率より小さく、
前記第一の反射防止膜は第一の加水分解性残基を有するケイ素化合物、第一の空隙および第一の無機酸化物微粒子を含み、
前記第二の反射防止膜は第二の加水分解性残基を有するケイ素化合物、第二の空隙および第二の無機酸化物微粒子を含み、
前記第一の空隙の長軸の長さおよび前記第二の空隙の長軸の長さは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である照明装置。
【請求項９】
請求項１において、
前記第一の加水分解性残基を有するケイ素化合物および前記第二の加水分解性残基を有するケイ素化合物はシリカゾルであり、
前記第一の無機酸化物微粒子および前記第二の無機酸化物微粒子は酸化ケイ素である照明装置。
【請求項１０】
請求項１において、
前記第一の反射防止膜または前記第二の反射防止膜は塗布で作製される照明装置。
【請求項１１】
請求項１において、
前記導光板はアクリル樹脂製である照明装置。
【請求項１２】
請求項１の照明装置と、
前記照明装置からの光を視聴者側に拡散させる光学シートと、
前記光学シートからの光により画像を表示する液晶パネルと、を有し、
前記照明装置の背面側の表面には光取り出し部が設けられ、
前記液晶パネルは、入射側の偏光板，液晶セルおよび出射側の偏光板で構成され、
前記液晶セルはＴＦＴ基板，駆動回路およびカラーフィルタ基板で構成される液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は照明装置及びこれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ，携帯電話等に広汎に用いられる液晶表示装置は、従来の電子線を放出するブラウン管式の表示装置に比較し、フラットパネル・ディスプレイとして、奥行き寸法が短く薄型であることが大きな特徴となっている。
【０００３】
液晶表示装置は透過型と反射型とに大別される。透過型の液晶表示装置では、液晶パネルの背面に照明装置を配置し、照明装置から照射される光を画像に応じて液晶パネルの透過率を変化させることにより画像を表示することでその視認性を高めている。
【０００４】
液晶パネルにおいて、数マイクロメータ程度の狭ギャップを保持した２枚の透明ガラス基板の間に液晶を封入されている。また、それぞれの画素内に透明電極やＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を配置したアクティブマトリクスにより液晶を駆動して、画像に応じた電圧を液晶に印加して偏光状態を制御している。さらに、２枚のガラス基板の外側に配置した偏光板により液晶の偏光状態を光の透過率に変換して画像を表示する。液晶の表示モードとしては、ＴＮ（Twisted Nematic）モードの他に視野角特性に優れるＩＰＳ（横電界駆動方式：In Plane Switching）モードやＶＡ（縦電界駆動方式：Vertical Alignment）モードなどが用いられる。特に、近年急速に普及が進んでいる液晶テレビではＩＰＳ液晶やＶＡ液晶などの広視野角液晶が多く採用されている。
【０００５】
また、液晶表示装置は、携帯電話やゲームやＰＤＡ（Personal Digital Assistant）を始めとする携帯型の情報機器から、液晶テレビ，液晶表示装置を多数並べた大型の広告宣伝用のデジタルサイネージ用情報表示装置に至る幅広い分野に適用されている。これらの液晶表示装置の特徴はいずれも薄型，軽量である。液晶表示装置の厚さとしては、液晶パネル単体は２枚のガラス基板の厚さであり、携帯用では０.５ミリメートル程度、液晶テレビ用途の場合でも２ミリメートル以下である。液晶表示装置の厚さにおいて、光源と電源等の回路基板が大きな割合を占めている。光源は液晶背部に設置することから、バックライトと呼ばれる。光源の種類としては、光源を液晶パネルの直下に配置する直下型光源がある。また、液晶パネル背部に導光板と呼ばれる薄型の透明部材を配置し、この導光板に光源からの光を導入し、液晶パネルが出射する導光板に設けた白色の印刷ドットや凹凸の微小突起などにより均一に光を取り出すサイド型光源がある。
【０００６】
偏光板や赤緑青のうちの画素ごとに単色のみを透過するカラーフィルタを用いることや、画素に設けた電極やＴＦＴなどにより光が遮られることが、液晶表示装置の明るさ低下の一因となっている。
【０００７】
ここで、特許文献１には、光源から導光板への入射効率を高める目的で、光入射部に反射防止膜を設ける方法が記載されている。また、特許文献２には、光源の色調の違いを補正する方法として、液晶パネルと光源の間に酸化膜等による光吸収型のスペクトル変換部を設ける方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１４０９１３号公報
【特許文献２】特開２００８−２８１８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の白色ＬＥＤに使用する黄色蛍光体の発光スペクトルは赤色の光量が不足しがちであることと、液晶パネルの赤色のカラーフィルタ透過後の赤の主波長も所望の波長特性に対し、やや緑色側（短波長側）にシフトする傾向があり、ＬＥＤ単体での色の選択性，制御性の点ではＲＧＢ型ＬＥＤに劣る場合があった。白色ＬＥＤに緑色蛍光体および赤色蛍光体を使用した場合でも同様の問題が生じる。この課題を解決して色純度の高い液晶表示装置を実現するためには、液晶パネルのカラーフィルタと液晶の透過スペクトルを調整するか、または信号処理による色調整により、光利用効率を犠牲にして調整する必要があった。
【００１０】
また、青色については、波長スペクトルがＬＥＤチップの波長特性に依存しており、色調についてはＩｎＧａＮ系のＬＥＤのピーク発光波長である４４０ｎｍから４６０ｎｍの波長領域で問題ないが、蛍光体の塗布量で決まる青と黄色の発光量のバランスは必ずしも十分とはいえず、赤色の光量を十分確保できる量の蛍光体を塗布すると、結果として青色の発光量が不足し、表示装置としての色目を合わせるために、緑のカラーフィルタ、または色補正による減光を余儀なくされる場合があった。
【００１１】
このため、従来の照明装置と白色ＬＥＤを組み合わせた場合には、高い色再現範囲と高いエネルギの利用効率を両立することに限界があった。本発明は必ずしも白色ＬＥＤのみに絞るものではないが、このような色再現性と光利用効率の両立を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）導光板と、前記導光板の側面に配置された光源と、前記導光板の光入射部または光出射部の一方に形成された第一の反射防止膜と、前記導光板の光入射部または光出射部の他方に形成された第二の反射防止膜と、を有し、前記導光板の光入射部に前記光源からの白色光が入射され、前記導光板の光出射部から液晶パネルに前記光源からの白色光が出射され、前記光源は青色ＬＥＤおよび蛍光体で構成され、前記第一の反射防止膜の反射率について極小値となる波長をλ１、前記第二の反射防止膜の反射率について極小値となる波長をλ２、とすると、λ１は赤色領域に存在し、λ２はλ１より小さい照明装置。
（２）上記（１）において、前記第一の反射防止膜は、前記導光板の光出射部に形成され、前記第二の反射防止膜は、前記導光板の光入射部に形成され、λ２は青色領域に存在する照明装置。
（３）上記（１）において、前記第一の反射防止膜は、前記導光板の光出射部に形成され、前記第二の反射防止膜は、前記導光板の光入射部に形成され、λ２は緑色領域に存在する照明装置。
（４）上記（２）において、前記第一の反射防止膜の膜厚は７１ｎｍ以上１７５ｎｍ以下であり、前記第二の反射防止膜の膜厚は４７ｎｍ以上１２５ｎｍ以下である照明装置。
（５）上記（３）において、前記第一の反射防止膜の膜厚は７１ｎｍ以上１７５ｎｍ以下であり、前記第二の反射防止膜の膜厚は５９ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である照明装置。
（６）上記（１）において、前記導光板の光入射部および前記第一の反射防止膜の間にレンズ部が形成され、前記レンズ部は前記第一の反射防止膜および前記導光板に接しており、前記レンズ部は柱状または半球状であり、前記第一の反射防止膜の膜厚は、前記光源に対して前記レンズ部の頂上部より遠い側からレンズ部の頂上部へ向かうほど大きくなる照明装置。
（７）上記（６）において、前記導光板および前記レンズ部は一体成型で形成される照明装置。
（８）上記（１）において、前記第一の反射防止膜の屈折率は前記導光板の屈折率より小さく、前記第二の反射防止膜の屈折率は前記導光板の屈折率より小さく、前記第一の反射防止膜は第一の加水分解性残基を有するケイ素化合物、第一の空隙および第一の無機酸化物微粒子を含み、前記第二の反射防止膜は第二の加水分解性残基を有するケイ素化合物、第二の空隙および第二の無機酸化物微粒子を含み、前記第一の空隙の長軸の長さおよび前記第二の空隙の長軸の長さは５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である照明装置。
（９）上記（１）において、前記第一の加水分解性残基を有するケイ素化合物および前記第二の加水分解性残基を有するケイ素化合物はシリカゾルであり、前記第一の無機酸化物微粒子および前記第二の無機酸化物微粒子は酸化ケイ素である照明装置。
（１０）上記（１）において、前記第一の反射防止膜または前記第二の反射防止膜は塗布で作製される照明装置。
（１１）上記（１）において、前記導光板はアクリル樹脂製である照明装置。
（１２）上記（１）の照明装置と、前記照明装置からの光を視聴者側に拡散させる光学シートと、前記光学シートからの光により画像を表示する液晶パネルと、を有し、前記照明装置の背面側の表面には光取り出し部が設けられ、前記液晶パネルは、入射側の偏光板，液晶セルおよび出射側の偏光板で構成され、前記液晶セルはＴＦＴ基板，駆動回路およびカラーフィルタ基板で構成される液晶表示装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、照明装置及びこれを用いた液晶表示装置における色再現性を向上できる。上記した以外の課題，構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１（ａ）】従来の液晶表示装置の断面図である。
【図１（ｂ）】従来の液晶表示装置の平面図である。
【図２】白色ＬＥＤ光源の発光特性の一例を示す特性図である。
【図３】一実施形態の液晶表示装置の断面図である。
【図４（ａ）】一実施形態の光入射部に形成された反射防止膜の特性を示す特性図である。
【図４（ｂ）】一実施形態の光入射部に形成された反射防止膜の特性を示す特性図である。
【図５（ａ）】一実施形態の光出射部に形成された反射防止膜の特性を示す特性図である。
【図５（ｂ）】一実施形態の光出射部に形成された反射防止膜の特性を示す特性図である。
【図６（ａ）】一実施形態における導光板の光入射部付近の断面構造である。
【図６（ｂ）】一実施形態における導光板の光入射部付近の断面構造である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１に本発明で対象とするサイド型光源方式を用いた従来の液晶表示装置１の簡単な構造図を示す。図１（ａ）は液晶表示装置１の断面図、図１（ｂ）は平面図を示す。図１（ａ）および図１（ｂ）の液晶表示装置１は、楔形の導光板４００と光源３０４とを有するサイド型光源方式である。図１の方式に限らず、透明な光学部材により光を導光する構造であれば全て適用可能である。例えば、直下型とサイド型とのハイブリッド方式などが挙げられる。導光板の形状も、図１（ａ）に示すような１枚構成の導光板から、小サイズの導光板を平面状に複数並べた構成や、導光板の両サイドから光を入射させる平板形状の導光板や、導光板を積層した構成についても適用可能である。
【００１７】
液晶表示装置１は、液晶パネル１００，光学シート２００およびバックライト３００で構成される。光学シート２００に対して液晶パネル１００が存在する側を視聴者側（上方）、バックライト３００が存在する側を背面側（下方）とする。視聴者側から、液晶パネル１００，光学シート２００，バックライト３００の順に積層されている。
【００１８】
液晶パネル１００は、入射側の偏光板１０４，液晶セル１０５および出射側の偏光板１０６などで構成される。また、液晶セル１０５はＴＦＴ基板１０１，駆動回路１０３およびカラーフィルタ基板１０２などで構成される。
【００１９】
バックライト３００は光源３０４および導光板４００で構成される。光源３０４は導光板４００の側面に配置される。光源３０４は、細径の蛍光管やＬＥＤなどが挙げられるが、この限りではない。光源３０４からの光が導光板４００のサイドに導入し、導光板４００に入った光は導光板４００の視聴者側の表面のおよび背面側の表面に設けられた光取り出し手段３０３（光取り出し部）により液晶パネル１００方向に出射する。光取り出し手段３０３として、白色の印刷ドット、微小な凹凸などが挙げられる。導光板４００の下方には、戻り光や光取り出し手段３０３により下方に向かった光を液晶パネル１００側に戻すための反射シート３０２が設けられている。以下、光取り出し手段３０３が微小な光取り出し手段３０３の場合について説明する。
【００２０】
図１（ａ）により、導光板４００に入射した光の伝播について説明する。光源３０４から発光された光は、導光板４００の光入射部４０１においてフレネルの法則に則り導光板４００の内部に導入される光と表面反射により反射される光４０５とに分かれる。このうち、導光板４００内に入射された光は全反射条件が維持されるため、導光板４００と空気との界面での反射を繰り返して、光入射部４０１と反対側の端部（導光板４００に対して光源３０４が存在しない側の側面）に進む。導光板４００に光取り出し手段３０３が存在しない場合、入射部４０１と反対側の端部に進む光の一部は反射して再び導光するが、多くの光は端部から導光板４００の外部へ出射する。しかし、導光板４００の上下に部光取り出し手段３０３を設けることにより、光取り出し手段３０３の傾斜面に達した光は、屈折および反射により光の進行方向が変化し、全反射条件から外れた光が導光板４００の上下に出射される。また、導光板４００の下方に取り出された光は、導光板４００の下方に配置された反射シート３０２により拡散反射され、導光板４００に再入射する。このとき、導光板４００の表面反射により反射光４０６として、導光板４００に再入射する光の一部は再び反射シート３０２側に戻り、一部は迷光となり光損失として反射シート３０２に吸収される。導光板４００内に取り込まれた光の一部は、導光板４００内の全反射条件から外れるため、上方に取り出される。したがって、光取り出し手段３０３の配置密度を光線追跡などにより決定することにより、光源３０４から導光板４００に導入された光の大部分を導光板４００の上方に均一な出射強度で取り出すことができる。
【００２１】
導光板４００から出射される光はフレネルの法則に従って図１（ａ）上の右方向に浅い角度で出射する。この光をプリズムシート２０１や拡散シート２０２などにより上方に等方的に屈折・拡散させ液晶パネル１００に入射させる。液晶パネル１００では、入射側の偏光板１０４によりプリズムシート２０１や拡散シート２０２を通過した無偏光な光を偏光光に変換し、液晶セル１０５に入射する。駆動回路１０３により画像情報に応じた電圧がＴＦＴ基板１０１に印加され、駆動電圧とカラーフィルタ基板１０２内のカラーフィルタによる色選択との組み合わせで輝度が変調される。カラーフィルタ基板１０２を通過した光が出射側の偏光板１０６を通過して画像が表示される。液晶パネル１００としては例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）方式，ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）方式，ＥＣＢ（Electrical Controlled Birefringence）方式などを用いることができる。また、広視野角を特徴とするＩＰＳ（In Plane Switching）方式，ＶＡ（Vertical Alingned）方式を用いることができる。
【００２２】
サイド型光源方式において、導光板４００の光入射部４０１の厚さは光源３０４の発光部の幅の等倍から１.４倍程度とすることで光の入射効率を高くすることができる。したがって、ＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode）などの微小な光源や、細径の蛍光管を用いることにより、導光板の厚さを１ミリメートル以下から数ミリメートルとすることができ、液晶表示装置１を薄くできる。
【００２３】
液晶表示装置１の表示スペクトルは下記式に示すように、各波長λ（単位：ナノメータ；以下ｎｍと表記する）に対する光源３０４，導光板４００，光学シート２００および液晶パネル１００の各波長スペクトルの積により決定される。
【００２４】
Ｂ（λ）＝ＬＳ（λ）×ＬＧ（λ）×ＯＳ（λ）×ＬＣ（λ）            …（１）
ここで、Ｂ（λ）は液晶表示装置１の表示スペクトル、ＬＳ（λ）は光源３０４の発光スペクトル、ＬＧ（λ）は導光板４００の透過スペクトル、ＯＳ（λ）光学シート２００の透過スペクトル、ＬＣ（λ）は液晶パネル１００の透過スペクトルを示す。上記の各特性を調整して所望の表示スペクトルを得る。通常は、光源３０４及び液晶パネル１００の透過スペクトルを決める主たる要素のカラーフィルタの特性を調整する。
【００２５】
各色のおおよその波長領域は次の通りである。赤色領域は６００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下、緑色領域は５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下、青色領域は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とする。また、各色の主波長を赤（６１０ｎｍ），緑（５５５ｎｍ），青（４６０ｎｍ）とすることで良好な色再現性と白色を得ることができる。光源３０４として、赤緑青の３色のＬＥＤチップをパッケージに搭載したＲＧＢ型ＬＥＤ、ＩｎＧａＮ系（Indium Gallium Nitride：窒化インディウムガリウム）の青色のＬＥＤチップの上に黄色単体の蛍光体を塗布した白色ＬＥＤ、青色のＬＥＤチップの上に緑および赤の２系統の蛍光体を塗布した白色ＬＥＤなどがある。ＲＧＢ型ＬＥＤは波長スペクトルの選択性に優れている。一方、白色ＬＥＤは発光効率，生産，温度変化，湿度変化に対して安定性に優れている。特に、ＹＡＧ系（Yttrium・Aluminum・Garnet：イットリウム・アルミニウム・ガーネット系）の黄色蛍光体を用いた白色ＬＥＤは最も発光効率が高く、安定性にも優れているといわれている。以下の説明では、青色ＬＥＤとＹＡＧ系の黄色蛍光体とを組み合わせたＬＥＤを白色ＬＥＤと称する。
【００２６】
図２に、白色ＬＥＤの発光スペクトル５１０を示す。図２のように、白色ＬＥＤに使用する黄色蛍光体の発光スペクトルは赤色の光量が不足しており、赤の主波長も所望の波長特性に対し、やや緑色側（短波長側）にシフトする傾向がある。つまり、ＬＥＤ単体での色の選択性および制御性において、白色ＬＥＤはＲＧＢ型ＬＥＤに劣ると考えられる。白色ＬＥＤを用いる場合、色純度の高い液晶表示装置を実現するためには、液晶パネルのカラーフィルタおよび液晶の透過スペクトルを調整する、信号処理による色調整などにより、光利用効率を犠牲にして調整する必要があった。
【００２７】
また、液晶表示装置１を液晶テレビに適用する場合、入力信号に対する表示色の忠実性と必要な色再現範囲（これらを総じて色の再現性と言う）とを満足する必要がある。このため、赤緑青の３原色表示における各色座標や、白色表示おける色座標を所望の値とすることが重要である。しかし、光源の色調，液晶表示モード、それぞれのカラーフィルタの特性などにより、色の再現性は大きく変化する。液晶テレビの設計において、これらの組み合わせを最適化しても所望の色再現性が得られない場合には、信号処理により色目の調整を行う。信号処理による色調整波は全て減算処理となるため、光源の光利用効率が犠牲になる。
【００２８】
さらに、青色領域の波長スペクトルはＬＥＤチップの波長特性に依存している。ＩｎＧａＮ系のＬＥＤのピーク発光波長は４４０ｎｍ以上４６０ｎｍ以下であることから、青色の色調については、液晶パネルの青色カラーフィルタとの組み合わせにより高い色純度の表示が可能である。しかし、蛍光体の塗布量で決まる青色および黄色の発光量のバランスは必ずしも十分とはいえない。黄色の発光から液晶パネルの赤フィルタにより色純度の高い赤色の光量を十分確保できる量の蛍光体をＬＥＤに塗布すると青色の発光量が不足するとともに、緑色の発光量が過多となる場合があった。ここで、表示装置としての色目を合わせるために、緑のカラーフィルタまたは色補正により減光する場合があった。このため、高い色再現範囲と高いエネルギの利用効率を両立することに限界があった。
【００２９】
上記の色再現範囲の問題は、青色ＬＥＤに緑の蛍光体および赤の蛍光体を塗布した白色ＬＥＤなどの、青色ＬＥＤに特定の蛍光体を組み合わせて白色光を出射する白色ＬＥＤでも成り立つ。ただし、青色ＬＥＤに緑の蛍光体および赤の蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤに比べて、青色ＬＥＤに黄色蛍光体を組み合わせた白色ＬＥＤの方が色再現範囲の問題は大きい。緑色領域および赤色領域の相対輝度が低いからである。
【００３０】
そこで、図３のように導光板４００の光入射部４０１に第一の反射防止膜４０３を形成し、導光板４００の光出射部４０２に第二の反射防止膜４０４を形成する。導光板４００の光出射部４０２に突起が存在する場合、突起の上に反射防止膜が形成される。導光板４００の光入射部４０１に第二の反射防止膜４０４を形成し、導光板４００の光出射部４０２に第一の反射防止膜４０３を形成してもよい。なお、本発明の効果が得られるのであれば、導光板４００の光入射部４０１や導光板４００の光出射部４０２だけでなく、導光板４００の側面（紙面法線方向）に反射防止膜が形成されていてもよい。また、導光板４００の側面に反射防止膜を形成させない、つまり、導光板４００の光入射部４０１および光出射部４０２のみに反射防止膜を形成してもよい。
【００３１】
また、タンデム方式を使用する場合、隣接する導光板４００を重なることになる。導光板４００の重なり部分は光の導光部であるので、導光板４００に入った光は全反射条件を満たしながら伝播していく。よって、導光板４００の重なり部分に、反射防止膜が存在していても存在していなくても良い。導光板４００の重なり部分に反射防止膜がない方が、導光板４００を進む光の利用効率を向上できる。
【００３２】
導光板４００および第一の反射防止膜４０３または第二の反射防止膜４０４の間に別の層などを形成しても良いし、導光板４００に接するように第一の反射防止膜４０３または第二の反射防止膜４０４を導光板４００に直接形成してもよい。別の層としては、導光板４００および反射防止膜を接着させる接着層が挙げられる。接着層の屈折率は導光板４００の屈折率と同等であることが望ましい。第一の反射防止膜４０３または第二の反射防止膜４０４と導光板４００が接することにより、層と層との間に存在する界面を少なくできる。導光板４００に接するように第一の反射防止膜４０３または第二の反射防止膜４０４を導光板４００に直接形成する場合、例えば、後述する第一の反射防止膜４０３または第二の反射防止膜４０４の塗布形成により実現できる。
【００３３】
現行の光学部品に用いられる反射防止膜はほとんどが蒸着により形成するため、真空プロセスが必要である。また、反射防止膜には多層型と単層型があり、多層型の方が反射防止性能には優れるものの製造工程が増えるため、できれば単層のものが切望されている。以下に、単層型の反射防止膜の設計指針を概説する。
【００３４】
導光板に用いられる部材としては、アクリル樹脂（屈折率は１.４９），ＰＥＴ樹脂（屈折率は１.５６），環状ポリオレフィン系樹脂（屈折率１.５３）等の透明なものが挙げられる。導光板の屈折率をｎ1、空気の屈折率をｎ0としたとき、反射率Ｒは下記式で表される。
【００３５】
Ｒ＝｛（ｎ1−ｎ0）／（ｎ1＋ｎ0）｝2                                 …（２）
なお空気の屈折率ｎ0は通常１.０であるため式（２）は下記のようになる。
【００３６】
Ｒ＝｛（ｎ1−１）／（ｎ1＋１）｝2                                 …（３）
式（３）にガラス，アクリル樹脂，ＰＥＴ樹脂の屈折率を当てはめると、それぞれの導光板の片面における反射率は、ガラスが３.９％以上４.０％以下、アクリル樹脂が３.９％、ＰＥＴ樹脂が４.８％となる。この反射率を抑えるために、導光板の表面に適正な膜厚で単層構造の反射防止膜を設ける。この場合、反射率Ｒ′は、空気層の屈折率ｎ0，導光板の屈折率ｎ1，反射防止膜の屈折率ｎ2とすると、
Ｒ′＝｛（ｎ22−ｎ0×ｎ1）／（ｎ22＋ｎ0×ｎ1）｝2                   …（４）
から求められる。空気の屈折率ｎ0は通常１.０であるため、
Ｒ′＝｛（ｎ22−ｎ1）／（ｎ22＋ｎ1）｝2                             …（５）
となり、ｎ22＝ｎ1のとき、すなわちｎ2＝√ｎ1のとき、理論的に反射率は０％になる。
【００３７】
導光板がアクリル樹脂で形成される場合、反射防止膜の屈折率を１.２２前後にすることにより反射率Ｒ′を抑制できる。ここで、屈折率が１.３４程度のフッ素系の樹脂、無機材料のうち特に低屈折率で知られ、屈折率が１.３８程度のフッ化マグネシウムでは、単層で十分な反射防止を得ることは極めて困難であった。
【００３８】
ここで、導光板の表面に無機酸化物粒子，バインダーおよび空隙で構成される反射防止膜を形成する。空隙は不定形であり、長軸の長さが５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。反射防止膜の屈折率はバインダーの屈折率より小さい。また、空隙を持たない無機酸化物粒子を用いているため、物理的強度に優れ、アクリルや環状ポリオレフィン系樹脂等の導光板への密着性が高い。この反射防止膜を導光板の表面に形成することにより、導光板等に入る光の反射が少なくなり、光透過性が高くなる。また、空隙も反射防止膜中に均一に存在しておらず、導光板および反射防止膜の界面よりも反射防止膜の導光板が存在しない側の表面に局在している。このため、膜厚に多少の差異があっても反射防止機能が発揮されるとともに、その機能は広い波長域の光に対して得られる。
【００３９】
理論上の膜厚ｔは入射する光の波長λ、光が入射する媒体（導光板及び反射防止膜の屈折率）をｎとしたとき、ｔ＝ｎλ／４となる場合に反射率が極小になる。
【００４０】
反射防止膜に入射する光が可視光領域であるとして、反射防止膜の屈折率を１.０以上１.７以下の範囲で考える。可視光の波長領域を３８０ｎｍ以上７６０ｎｍ以下とする。ここで、１.０は空気の屈折率を考慮しており、１.７はＰＥＴ樹脂の屈折率を考慮している。この場合、反射防止膜の最小膜厚は３８０ｎｍ／（４×１.５６）＝６１ｎｍとなる。反射防止膜の膜厚が６１ｎｍ未満の場合、可視光線が反射防止膜の面内垂直方向に入射すると、反射率を抑制する範囲からはずれる。それに対して、反射防止膜の面内斜め方向から入射する光線に対しては実効的な光路長が長くなるので、短波長側の反射率を抑制できる。入射角６０度程度まで想定すると、反射防止膜の膜厚を４５ｎｍ以上にすることが好ましい。一方、反射防止膜の最大膜厚は７６０ｎｍ／（４×１.０）＝１９０ｎｍである。したがって、反射防止膜の膜厚を１９０ｎｍ以下にすることが好ましい。
【００４１】
また、人間の視感度の最も高い５５５ｎｍ波長において、屈折率１.５の導光板の反射光を理論的に０％にできる膜厚は１１６ｎｍである。反射防止膜がない場合の導光板の反射率は約４％である。したがって、反射防止膜の膜厚を９０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下にすることにより、反射率を４％以下にできる。導光板の面に対して反射防止膜の膜厚を均一にすることにより、波長ピークの鋭い反射防止膜を形成できる。
【００４２】
同様の計算から、赤色領域に対応する膜厚は７１ｎｍ以上１７５ｎｍ以下、好ましくは７１ｎｍ以上１０３ｎｍ以下とすればよい。緑色領域に対応する膜厚は５９ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、好ましくは６４ｎｍ以上９３ｎｍ以下とすればよい。青色領域に対応する膜厚は４７ｎｍ以上１２５ｎｍ以下、好ましくは５１ｎｍ以上７５ｎｍ以下とすればよい。以上のように膜厚を設定することで、反射防止膜としての効果を発揮する。
【００４３】
以上を考慮して、第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４の透過スペクトルのピーク波長を液晶表示装置の色バランス上不足している波長領域に合わせることにより、液晶表示装置の色バランスの調整を高効率に実現することができる。具体的には、例えば、第一の反射防止膜４０３の反射率において極小値となる波長λ１（透過スペクトルのピーク波長）は赤色領域に存在し、第二の反射防止膜４０４の反射率において極小値となる波長λ２はλ１より小さい波長領域に存在すればよい。このとき、波長λ１における第一の反射防止膜４０３の反射率および波長λ２における第二の反射防止膜４０４の反射率は０％以上４.５％未満、さらには０.７％以上４.５％未満、さらには０.７％以上２.５％未満が望ましい。
【００４４】
また、第一の反射防止膜４０３の透過スペクトルおよび第二の反射防止膜４０４の透過スペクトルの積が緑色波長領域に極小値を有することにより、液晶表示装置の色バランスの調整を高効率に実現することができる。
【００４５】
また、第一の反射防止膜４０３の透過スペクトルのピーク波長または第二の反射防止膜４０４の透過スペクトルのピーク波長と、光源の出射光強度において極大値を示す波長を一致させることにより、液晶表示装置の色バランスの調整を高効率に実現することができる。
【００４６】
また、ＬＥＤに単色の蛍光体を塗布した擬似白色光源を用いた場合、第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４の一方の透過スペクトルのピーク波長が青色領域に存在し、他方の透過スペクトルのピーク波長が赤色領域に存在することにより、青色の光量不足と赤色の色純度不足を抑制できる。このとき、第一の反射防止膜４０３の透過スペクトルのピーク波長が青色領域、第二の反射防止膜４０４の透過スペクトルのピーク波長が赤色領域に存在することにより、有機材料を用いた導光板における短波長側の伝播における減衰を補うことができる。
【００４７】
また、第一の反射防止膜４０３の透過スペクトルのピーク波長と、第二の反射防止膜４０４の透過スペクトルのピーク波長を表示色の輝度半値の波長領域の外側に調整することにより、液晶表示装置の色バランスの調整を高効率に実現することができる。
【００４８】
なお、反射防止膜としての性能は多少落ちるものの、波長選択性の観点から透過スペクトルに二つの透過ピークを持たせる場合には、ｔ＝（２ｎ＋１）λ／４となる膜厚を選択することができる。例えば、第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４の一方の透過スペクトルのピーク波長を緑色領域に存在させ、他方の透過スペクトルのピーク波長が赤色領域に存在させる。
【００４９】
以下に、本発明に用いる反射防止膜について詳細に説明する。
【００５０】
（１）塗料材料
反射防止膜の作製に用いられる塗料材料はバインダー，無機酸化物微粒子および溶媒を含む。以下の反射防止膜を導光板に適用することにより、反射防止膜の剥れや導光板のソリを抑制できる。
【００５１】
（１−１）バインダー
バインダーとしては、透明性の高い有機系の高分子材料（数平均分子量５０００以上），無機系の高分子材料，高分子化可能な材料などが挙げられる。導光板が樹脂で形成される場合、バインダーとして有機系の材料を選択すると、用いる溶媒によって導光板が膨潤，変形あるいは溶解することがある。そのため、バインダーとしては、有機系の材料より硬度が高い傾向にある無機系の材料を用いることが望ましい。バインダーとして無機系の材料を用いる場合、低屈折率の材料用いる方が望ましい。低屈折率の材料としてはケイ素系の材料などが好適である。
【００５２】
有機系の高分子材料としては、熱可塑性の高分子材料が挙げられる。具体的には、アクリル樹脂，ポリスチレン，スチレン−アクリル共重合体，ポリエステル樹脂，ポリ塩化ビニル，エチレン−酢酸ビニル共重合体，ポリエチレンテレフタレート樹脂，ポリ塩化ビニリデン樹脂，ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。上記のうち併用できる材料が１種または２種以上バインダーに含まれていてもよい。
【００５３】
有機系の高分子化可能な材料としては、熱硬化性の高分子材料が挙げられる。具体的には、脂肪族骨格のポリアミック酸誘導体等が挙げられる。
【００５４】
無機系の高分子材料としては、加水分解性残基を有するケイ素化合物（一般名はシリカゾル），加水分解性残基を有するチタン化合物（一般名はチタニアゾル）等が挙げられる。シリカゾルはアルコキシシランが分子量数千程度に重合した化合物であり、チタニアゾルはアルコキシチタンが分子量数千程度に重合した化合物である。シリカゾルおよびチタニアゾルはアルコール系の溶媒に可溶である。シリカゾルまたはチタニアゾルを加熱することにより酸化ケイ素または酸化チタンのバインダーを形成できる。
【００５５】
加水分解性残基を有するケイ素化合物の一つとしてシリカゾルが挙げられる。シリカゾルは加熱によって酸化ケイ素に変化する。形成される酸化ケイ素の光透過性が高いため、画像表示装置に用いる反射防止膜には好適である。また、シリカゾルはアクリルやポリカーボネート等の樹脂よりも酸化ケイ素微粒子を反射防止膜の内部に分散させやすい。酸化ケイ素微粒子を反射防止膜の内部で分散させることにより、酸化ケイ素微粒子の凝集による反射防止膜の濁りを防止し、入射光の散乱および光の透過率の低下を抑制できる。  
【００５６】
シリカゾルの一般的な調製方法は以下の通りである。テトラアルコキシシランを弱酸性条件で加温するとアルコキシ基が加水分解して水酸基となる。この水酸基が近傍のアルコキシシラン基と反応しケイ素−酸素−ケイ素の結合を形成しながら分子量が大きくなる。シリカゾルの一般的な平均分子量は数千である。シリカゾルの平均分子量が数百と低い場合、その後の加熱で酸化ケイ素の膜を形成する際、シリカゾルの一部が揮発する。一方、シリカゾルの平均分子量が数万以上と高い場合、用いる溶媒に難溶となるため、塗料化したときにシリカゾルが析出する。
【００５７】
シリカゾルを作製する際用いられるテトラアルコキシシランとしてはテトラメトキシシラン，テトラエトキシシラン，テトラプロポキシシラン，テトライソプロポキシシラン，テトライソブトキシシラン，テトラブトキシシラン等が挙げられる。これ以外にはアルコキシシラン基の代わりに塩素基を有するケイ素化合物、例えば四塩化ケイ素等も挙げられる。上記のうち併用できる材料が１種または２種以上シリカゾルの作製に用いてもよい。
【００５８】
シリカゾル以外に加水分解性残基を有するケイ素化合物としては、テトラアルコキシシラン以外に、アミノ基やクロル基，メルカプト基等を有する化合物を含まれる。具体的には３−アミノプロピルトリエトキシシラン，３−アミノプロピルトリメトキシシラン，Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン，３−クロロプロピルトリメトキシシラン，３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン，３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン，ビニルトリメトキシシラン，ビニルトリエトキシシラン，３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン，３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン，３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。上記のうち併用できる材料が１種または２種以上加水分解性残基を有するケイ素化合物として含まれていてもよい。
【００５９】
無機系の高分子化可能な材料としては、アミノ基，クロル基，メルカプト基等を有するアルコキシシラン等が挙げられる。具体的には、３−アミノプロピルトリエトキシシラン，３−アミノプロピルトリメトキシシラン，Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン，３−クロロプロピルトリメトキシシラン，３−クロロプロピルメチルジメトキシシラン，３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン，ビニルトリメトキシシラン，ビニルトリエトキシシラン，３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン，３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン，３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。上記のうち併用できる材料が１種または２種以上無機系の高分子化可能な材料として含まれていてもよい。
【００６０】
第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４について、材料が異なるバインダーを用いてもよい。具体的には、第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４として、有機系の高分子材料および無機系の高分子材料，アクリル樹脂およびポリエステル樹脂，ケイ素化合物およびチタン化合物，テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシラン，アミノ基を有するアルコキシシランおよびクロル基を有するアルコキシシランが挙げられる。第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４について、材料が同じバインダーを用いてもよい。
【００６１】
（１−２）無機酸化物粒子
無機酸化物粒子としては酸化ケイ素，酸化アルミニウム，酸化チタン，酸化セリウム等の無色あるいは白色の粒子が挙げられる。反射防止膜の平坦性を高める点で、無機酸化物粒子の短軸が反射防止膜の平均膜厚以下になることが望ましい。低屈折率の反射防止膜を得るには、比較的屈折率の低い酸化ケイ素（屈折率は１.４４以上１.７０以下），酸化アルミニウム（屈折率は１.７０以上１.９０以下）等が好適である。酸化ケイ素粒子について以下に詳細を記述する。
【００６２】
酸化ケイ素微粒子の形状が球形の場合、酸化ケイ素微粒子の平均粒子径を反射防止膜に入射した光の波長の１／２以下にすることにより、反射防止膜に入射した光の散乱を抑制できる。このため、この範囲で入射光の散乱を抑制するために、酸化ケイ素微粒子の平均粒子径を１９０ｎｍ以下にすることが望ましい。酸化ケイ素微粒子の平均粒子径が１９０ｎｍ以上になると、入射した光が散乱するため反射防止膜が濁って見え、ディスプレイ関係への適用に不具合を生じる場合がある。平均粒子径は半導体レーザを用いた粒度分布測定装置で計測される。
【００６３】
酸化ケイ素微粒子が鎖状の場合も、上記と同様の理由で酸化ケイ素微粒子の太さ（延伸方向に対して垂直な断面における太さ）を１９０ｎｍ以下にすることが望ましい。その際、酸化ケイ素微粒子の短軸の長さは膜厚よりも小さくすることがなお、酸化ケイ素微粒子の粒子径が小さいほど、反射防止膜の透明性は向上する。そのため、酸化ケイ素微粒子の短軸の平均粒子径１００ｎｍ以下にすることが望ましい。なお、酸化ケイ素微粒子について、粒子径の異なるものあるいは形状の異なるものを複数種類用いても構わない。例えば、棒状あるいは鎖状の粒子を用いる場合、光の透過率を下げないため粒子の短軸を１００ｎｍ以下、透過率の減少を１％以下とするには粒子の短軸を４０ｎｍ以下にすることが望ましい。
【００６４】
無機酸化物粒子に対するバインダーである加水分解性残基を有するケイ素化合物及び溶媒への分散性が不十分だと、凝集により大きな二次粒子になってしまい、反射防止膜が濁って見えてしまう。そこで、酸化ケイ素微粒子を良好に分散できる溶媒を使用することが望ましい。しかし、導光板の種類によってはそのような溶媒を使用できない場合も考えられる。
【００６５】
そこで、そのような場合には反射防止膜に分散剤を添加する。具体的には、非イオン性の分散剤が好適である。イオン性の分散剤を使用した場合、イオン性の分散剤の一部が加水分解性残基を有するケイ素化合物の重合を促進してしまう場合がある。このため、導光板への塗布前に塗料の粘度が著しく高まり、場合によってはゲル状あるいは完全に固体まで硬化してしまい、塗布が難しくなる。また、分散剤を用いた場合、反射防止膜の強度が低下する傾向があるので、分散剤を使用しない、または、少量を使用することが望ましい。少量とは使用している無機酸化物粒子の重量の５重量％以下の重量をいう。
【００６６】
酸化ケイ素微粒子としては予め分散剤に分散しているコロイダルシリカが好適である。コロイダルシリカ中の微粒子は表面に水酸基を多数有しているため、親水性が高い。また、コロイダルシリカを用いた反射防止膜は親水性であると同時に極めて抵抗が低い。具体的には１×１０10Ω以上１０×１０10Ω以下程度である。この値はガラス，アクリル樹脂，ポリカーボネート樹脂，ＰＥＴ樹脂等の百万分の１以上１万分の１以下である。そのため、反射防止膜にチリ等の埃が付着しにくい。画像形成装置に反射防止膜を用いた場合、乾燥した室内でも長時間表面にチリが付着しにくい。
【００６７】
更に、微粒子の表面に水酸基が多く存在するため、通常のガラス板等に比べてアルコキシシラン基を有する化合物を多く結合できる。例えば、アルコキシシラン基を有するパーフルオロポリエーテル化合物系あるいはパーフルオロアルキル化合物系の撥液剤が挙げられる。そのため、通常のガラス板等に比べて撥液性を向上できる。また、後述するアルコキシシラン基を有するパーフルオロポリエーテル化合物系あるいはパーフルオロアルキル化合物系の撥液剤を表面に結合させることにより、撥液性を持たせることも可能である。
【００６８】
コロイダルシリカに含まれる酸化ケイ素微粒子は不定形である。真球の酸化ケイ素微粒子と不定形の酸化ケイ素微粒子とを比較した場合、反射防止膜における存在割合を同じとすれば、不定形の酸化ケイ素微粒子の方が反射防止膜の屈折率を低減しやすい。
【００６９】
酸化ケイ素微粒子は反射防止膜の保持体としての機能は極めて低い。そのため、バインダーとしてのシリカゾルがなければ反射防止膜としての形状を保つことは難しく、反射防止膜は単なる粉体状態となる。そのため、反射防止膜の物理的強度を高めるためには、酸化ケイ素微粒子の反射防止膜中での存在割合は小さい方が好適である。球状の酸化ケイ素微粒子を用いた場合に比べて鎖状の酸化ケイ素微粒子を用いた方が屈折率の低い膜を形成できる。反射防止膜中では球状の酸化ケイ素微粒子に比べて鎖状の酸化ケイ素微粒子の方が空隙を形成しやすいと考えられる。
【００７０】
酸化ケイ素微粒子以外に屈折率の小さい酸化アルミニウム微粒子（屈折率：１.７３以上１.７６以下）が挙げられる。アルミナゾル（加水分解性残基を有するアルミニウム化合物）を用いた場合、アルミナゾルに含まれる酸化アルミニウム微粒子の表面には水酸基が多数存在するため、低抵抗率の反射防止膜を形成できる。
【００７１】
第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４について、材料が異なる無機酸化物粒子を用いてもよい。具体的には、第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４として、酸化ケイ素および酸化アルミニウムなどが挙げられる。第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４について、材料が同じ無機酸化物粒子を用いてもよい。
【００７２】
（１−３）溶媒
塗料の溶媒はバインダーを溶解あるいは一様に分散できるものが有効である。ただし、導光板が樹脂の場合、ケトン系，エーテル系またはエステル系溶媒は基板を膨潤，変形，溶解させる場合がある。バインダーとして加水分解性残基を有するケイ素化合物および無機酸化物微粒子として酸化ケイ素微粒子を有する塗料を用いた場合、アルコール系の溶媒を用いることが望ましい。アルコール系の溶媒として具体的には、エタノール，ｎ−プロパノール，イソプロパノール，ｎ−ブタノール，イソブタノール，tert−ブタノール，ｎ−ペンタノール，イソペンタノール，tert−ペンタノール等が挙げられる。アルコール系の溶媒はポリカーボネート，アクリル等で形成される導光板を膨潤，変形，溶解させにくい。また、アルコール溶媒として炭素数の大きなアルコールを用いた場合、沸点が高くなる傾向がある。また、溶媒に用いる材料の分子構造については枝分かれが多くなるほど沸点は低くなる傾向がある。後述する製膜の際、熱硬化の温度より溶媒の沸点が若干低い方が屈折率の低い反射防止膜を形成しやすい。これは、溶媒の気化に伴って、反射防止膜の内部に発生する空隙の反射防止膜に占める体積が増えるためである。
【００７３】
第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４について、材料が異なる溶媒を用いてもよい。具体的には、第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４として、エタノールおよびｎ−プロパノールなどが挙げられる。第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４について、材料が同じ溶媒を用いてもよい。
【００７４】
（１−４）分散剤
無機酸化物粒子が凝集すると入射してくる光を散乱する。これにより、透過率が低下するあるいは膜が濁る。特に、無機酸化物粒子の平均粒子径が６０ｎｍ以上の場合、無機酸化物粒子の凝集体の長軸が１００ｎｍ以上になり、可視領域の光の透過性を妨げてしまうそこで、反射防止膜を形成する塗料に分散剤を添加することで粒子の凝集を抑制する。
【００７５】
平均粒子径が６０ｎｍの酸化ケイ素粒子を用いた場合、分散剤を添加しない塗料で反射防止膜を形成すると、波長５５０ｎｍの光の透過率は９７％であった。それに対して、塗料中にポリアルキレングリコール鎖を有する分散剤を反射防止膜の固形分の１重量％加えたところ、光の透過率は９９％に向上した。なお、ポリアルキレングリコール鎖を有する分散剤の代わりに末端がスルホン酸アンモニウム塩構造の分散剤を用いても同様の効果を確認できた。
【００７６】
分散剤の添加量としては反射防止膜の固形分の０.１重量％以上５重量％以下程度が望ましい。ただし、無機酸化物粒子の添加割合等によって分散剤の添加量を適宜制御してもよい。分散剤としては非イオン性，イオン性の界面活性剤等が挙げられる。
【００７７】
（ｉ）非イオン性の界面活性剤
非イオン性の界面活性剤としてはポリアルキレングリコール鎖を有する化合物が挙げられる。ポリアルキレングリコール鎖は親水性であり、無機酸化物粒子表面の水酸基，酸素原子等に吸着、或いは近傍に局在化する。一方、界面活性剤におけるポリアルキレングリコール鎖以外の部分は溶媒に親和性のある構造、例えばアルキル鎖，アルキレン鎖等が望ましい。
【００７８】
ポリエチレングリコール鎖としてユニット内の炭素数が３以下であることが望ましい。具体的には、ユニットとなる繰り返し構造が、オキシエチレンユニット，オキシプロピレンユニット等が望ましい。ユニット内の炭素数が４以上の場合、親水性が下がる傾向があるため、分散剤の添加量を大きくする必要がある。その場合、添加した分散剤によって反射防止膜内の空隙が塞がれ、反射防止膜の屈折率が低くならない可能性がある。
【００７９】
（ii）イオン性の界面活性剤
イオン性の界面活性剤としては、アニオン部位がスルホン酸イオン，カルボン酸イオンとなっているものが望ましい。カチオン部位として、アルカリ金属イオン，アルカリ土類金属イオンなどが望ましい。具体的には、ナトリウムイオン，カリウムイオン，リチウムイオン，マグネシウムイオン，カルシウムイオン，その他アンモニウムイオン等が挙げられる。
【００８０】
（２）成膜方法
本発明における反射防止膜は、前処理，塗布および過熱によって形成される。単層プロセスでも形成できるが、多層プロセスで形成しても良い。
【００８１】
（２−１）前処理
前処理では塗料を均一に基板に付着させるため、導光板を洗浄し、導光板の濡れ性を向上させる。
【００８２】
（ｉ）導光板の洗浄
導光板の洗浄では導光板に付着している汚れを良く溶かすあるいは良く除去できる溶媒または洗浄剤を用いる。但し、導光板が樹脂、たとえば、アクリルやポリカーボネートの場合は、導光板の表面を溶解することによる曇りを発生させるような溶媒（テトラヒドロフラン，ジオキサン等）よりもメタノール，エタノール，ブタノール等のアルコール系溶媒が望ましい。
【００８３】
（ii）導光板の濡れ性向上
導光板の濡れ性を向上することで塗料が均一に塗布されるため、反射防止膜の膜厚にばらつきが少なくなる。また、導光板と反射防止膜との密着性が向上するので、反射防止膜の強度向上に繋がる。導光板の濡れ性を向上させるためには、プラズマ照射による表面改質法と、酸，塩基溶媒等を用いて導光板の表面を化学的に改質する方法が挙げられる。
【００８４】
（２−２）塗布方法
塗布はスピンコート，ディップコート，バーコート，アプリケーターによるコート，スプレーコート，フローコート等が適用可能であるが、この限りでない。適切な膜厚に制御するために、塗料の濃度，塗布方法の条件を適正化する必要がある。
【００８５】
スピンコートの場合、回転数および回転時間が膜厚に影響を与える。特に、回転数の影響が大きく、回転数を高めるほど膜厚は薄くなる傾向がある。
【００８６】
ディップコートの場合、浸漬時間および引き上げ速度が膜厚に影響する。特に、引き上げ速度の影響が大きく、引き上げ速度を小さくするほど膜厚は薄くなる傾向にある。
【００８７】
バーコートの場合、番数が膜厚に影響する。アプリケーターによるコートの場合、ギャップの大きさが膜厚に影響する。スプレーコートの場合、スプレーと被塗布物との相対移動速度が膜厚に影響する。フローコートの場合、導光板を保持する際の角度と用いる塗料の使用量などが膜厚に影響する。
【００８８】
（２−３）加熱
塗布工程後、溶媒を揮発させるあるいはバインダーによっては重合を進行させるために加熱を行う。加熱温度を溶媒の沸点以上にすることで反射防止膜内に気泡が発生し、空隙として反射防止膜中に残り、反射防止膜の屈折率を低減できる。
【００８９】
加熱温度は導光板の耐熱温度以下とする必要があり、また、バインダーとして熱硬化性の材料を用いた場合には熱硬化温度以上にする必要がある。そのため、これらの要求を満たすよう溶媒の選定，導光板の選定，バインダー材料の選定を行う必要がある。
【００９０】
更に、加熱後の冷却で反射防止膜と基板との体積収縮率に差があると、反射防止膜の剥離，導光板の変形等が起こる可能性がある。したがって、導光板と反射防止膜とは、材質の似通ったものあるいは線熱膨張係数の近いものを選択することが望ましい。バインダーとしてシリカゾル、無機酸化物粒子として酸化ケイ素微粒子を用いた場合、加熱により形成される反射防止膜は酸化ケイ素となるので、線熱膨張係数が酸化ケイ素に近いガラスあるいは石英が導光板材料として好適である。ただし、本発明の如く反射防止膜中に空隙を有する場合には、空隙が反射防止膜と導光板との間の応力を緩和させるため、アクリル樹脂，ＰＥＴ樹脂，環状ポリオレフィン系樹脂を基板として用いた場合にも、膜の剥離，導光板の変形等を抑制できる。
【００９１】
以下に具体的な実施例を示して、本願発明の内容をさらに詳細に説明する。以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。
【実施例１】
【００９２】
図３に本実施形態における液晶表示装置１の断面構造を示す。図１に示す従来の液晶表示装置１との相違点は、導光板４００の光入射部４０１に第一の反射防止膜４０３を形成し、導光板４００の光出射部４０２に第二の反射防止膜４０４を形成した点である。光入射部の第一の反射防止膜４０３の透過スペクトルのピーク波長を青色領域に、光出射部の第二の反射防止膜４０４の透過スペクトルのピーク波長を赤色領域に設定した反射防止膜を設けたことが異なる。第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４の作成方法を説明する。
【００９３】
（１）光入射部の低屈折率コート膜の作成
（１−１）洗浄
５０mm角のアクリル樹脂製導光板４００を水の入っている水槽に入れ、水槽の内部を超音波洗浄器で振動させた後、蒸留水でリンスして、導光板４００の表面の汚れを除去する。
【００９４】
（１−２）コート膜用塗料調製
シリカゾル溶液（２重量部）、酸化ケイ素の５重量％分散液（３５重量部）および水（８０重量部）を混合し、反射防止膜を形成するための塗料（以下、コート膜用塗料とする）を調製した。シリカゾル溶液の主溶媒は水であり、シリカゾル溶液にはアルコキシシラン重合物が１０重量％含有されていた。酸化ケイ素の長軸の平均長さは６０ｎｍであった。
【００９５】
（１−３）コート膜用塗料の塗布
コート膜用塗料を（１−１）の洗浄を施した導光板４００にディップコートで塗布する。塗布にはディップ槽を用いたが、光入射部４０１以外にはコート膜用塗料が付着しないように、導光板４００の光入射部４０１のみを浸漬した。所望の膜厚を得るために、ディップ槽から導光板４００を引き上げるスピードを調整した。塗布されたコート膜用塗料は目視ではコート上にほぼ均一に広がった。
【００９６】
また、簡易的な方法として光入射部４０１以外の導光板４００の表面をカプトンテープなどで保護し、スプレーコートにより導光板４００にコート膜用塗料を塗布したところ、ディップコートの場合とほぼ同様の特性が得られた。なお、実際の製造装置においてはマスキング板を用いて、光入射部４０１以外に塗料が付着しないよう塗布する必要がある。
【００９７】
（１−４）加熱
ディップコート後、速やかに導光板４００を９０℃に制御した恒温槽中にいれ、１０分間加熱する。これによりシリカゾルが酸化ケイ素に変化し、熱硬化が完了する。こうして導光板４００の光入射部４０１表面に第一の反射防止膜４０３が形成される。
【００９８】
（１−５）効果の検証と従来例との比較
導光板４００に形成された第一の反射防止膜４０３の膜厚と屈折率を顕微エリプソメトリィで測定したところ、それぞれ約１１０ｎｍと１.２５であった。
【００９９】
図４（ａ）に第一の反射防止膜４０３を形成した導光板４００の光入射部４０１の反射率を波長に対して測定した結果を示し、図４（ｂ）に導光板４００の光入射部４０１の透過率を示す。５０１は従来の光入射部の反射特性を示す。５０２は、本実施例の光入射部の反射特性を示す。５０３は、本実施例の光入射部の透過特性を示す。光入射部４０１の透過率は、導光板４００内の複雑な光伝播や吸収の影響を考慮することが難しいことから、透過率１００％から光入射部４０１の反射率を差し引いた数字とした。図４（ａ）には、比較のため、第一の反射防止膜４０３を塗布しない導光板４００の光入射部４０１の反射率の測定結果を併記する。第一の反射防止膜４０３を設けた導光板４０１の反射率の極小値は波長約４５０ｎｍにおいて約０.７％であった。第一の反射防止膜４０３が無いアクリル樹脂製導光板４００の反射率の極小値は波長約７３０ｎｍにおいて約４.５％であり、形成した膜が反射防止機能と波長選択性を有していることを確認した。
【０１００】
（２）光出射部の低屈折率コート膜の作成
（２−１）洗浄
新たなアクリル樹脂製導光板４００を用意し、水の入っている水槽に入れ、内部を超音波洗浄器で振動させた後、蒸留水でリンスして、導光板４００の表面の汚れを除去する。
【０１０１】
（２−２）コート膜用塗料調製
シリカゾル溶液（２重量部）、酸化ケイ素の５重量％分散液（３５重量部）および水（８０重量部）を混合し、反射防止膜を形成するための塗料（以下、コート膜用塗料とする）を調製した。シリカゾル溶液の主溶媒は水であり、シリカゾル溶液にはアルコキシシラン重合物が１０重量％含有されていた。酸化ケイ素の長軸の平均長さは約６０ｎｍであった。
【０１０２】
（２−３）コート膜用塗料の塗布
コート膜用塗料を（２−１）の洗浄を施した導光板４００にディップコートで塗布した。膜厚の調整は上記（１）の形成と同様とした。塗布されたコート膜用塗料は目視ではコート上にほぼ均一に広がった。
【０１０３】
（２−４）加熱
ディップコート後、速やかに導光板４００を９０℃に制御した恒温槽中にいれ、１０分間加熱する。これによりシリカゾルが酸化ケイ素に変化し、熱硬化が完了する。こうして、導光板４００の光出射部４０２表面に第二の反射防止膜４０４が形成される。
【０１０４】
（２−５）効果の検証と従来例との比較
導光板４００に形成された第二の反射防止膜４０４の膜厚と屈折率とをエリプソメトリィで測定したところ、それぞれ約１５０ｎｍと１.２５であった。
【０１０５】
図５（ａ）に光出射部４０２に第二の反射防止膜４０４を形成した導光板４００の反射率を波長に対して測定した結果を示し、図５（ｂ）に導光板４００に入射した光を１００％とした時の、出射効率を示す。５０４は、本実施例の光入射部の反射特性を示す。５０５は、本実施例の光出射部の透過特性を示す。出射効率の測定には、積分球を用いて測定した。比較のため、導光板４００の光出射部４０２に第二の反射防止膜４０４を塗布しない導光板４００の測定結果を併記する。その結果、第二の反射防止膜４０４を設けた導光板４００の反射率の極小値は波長約６４０ｎｍにおいて約０.７％であった。第二の反射防止膜４０４が無いアクリル樹脂製導光板４００の反射率の極小値は波長約７３０ｎｍにおいて約４.５％であり、形成した膜が反射防止機能と波長選択性を有していることを確認した。また、出射効率も第二の反射防止膜４０４を付与した導光板４００が波長６３０ｎｍを極大値として全体に高くなった。
【０１０６】
さらに、導光板４００としての総合特性を検証するため、導光板４００に第一の反射防止膜４０３および第二の反射防止膜４０４を形成した。第一の反射防止膜４０３は青色付近の反射率が極小値を示すように、第一の反射防止膜４０３の膜厚を約１００ｎｍ付近に調整した。また、第二の反射防止膜４０４は波長６３０ｎｍを中心とする赤色付近の反射率が極小値を示すように第二の反射防止膜４０４の膜厚を約１５０ｎｍ付近に調整した。上記の導光板４００およびＬＥＤ光源３０４を組み合わせてバックライト３００とした。また、バックライト３００，光学シート２００および液晶パネル１００組み合わせて液晶表示装置１を作製した。液晶表示装置１の赤緑青の単色表示における、色度座標を従来構成の導光板と本実施形態になる導光板を用いて測定した。その結果、赤色と青色の色純度が向上すると共に、全体として光利用効率が約５〜１０％向上した。
【実施例２】
【０１０７】
本実施例の基本構造は図１に示す実施例の導光板とほぼ同様であるが、光入射部の反射防止膜の膜厚をｔ＝３λ／４ｎまたはｔ＝５λ／４ｎとなるように、成膜条件を調整したことが異なる。具体的には、反射防止膜の屈折率が１.２５の時は、膜厚３９５ｎｍとすることにより、反射率が極小となる波長として、３λ／４ｎに対応して６５８ｎｍ，５λ／４ｎに対応して３９５ｎｍを得た。同様に、反射防止膜の屈折率が１.３０の場合には、膜厚３８０ｎｍ前後とすることにより、反射率が極小となる波長として、３λ／４ｎに対応して６５８ｎｍ，５λ／４ｎに対応して３９５ｎｍを得た。一方、光出射部の反射防止膜は実施形態１と同様に、赤色領域を光透過率が向上する構成とした。
【０１０８】
本実施形態では、光入射部の透過スペクトルの極小値を緑色領域に設定、すなわち、液晶パネルの赤と青のカラーフィルタを透過する光量の増大に的を絞って導光板の光利用効率を増大させた。これにより、反射防止膜を形成しない従来例に対し、液晶パネルの緑色のカラーフィルタを透過する光の割合に対し、赤のカラーフィルタ及び青のカラーフィルタを透過する割合を大幅に増大させることが可能となる。これにより、液晶表示装置の色再現性確保のために犠牲となっていた光利用効率を５〜１０％程度向上することができた。また、液晶パネルの赤色の色純度を上げることも同時に実現できた。
【実施例３】
【０１０９】
図６（ａ）および図６（ｂ）に本実施形態における導光板の光入射部付近の断面構造を示す。本実施例の基本構造は図１に示す実施例の導光板４００の光入射部４０１とほぼ同様であるが、導光板４００の光入射部に柱状または半球状等のレンズ部６００を形成するとともに、この光入射部に第一の反射防止膜４０３を形成する。レンズ部６００の形状について、数学的に厳密な柱状または半球状を要求するものではない。図６（ａ）のように、レンズ部６００を離散的に配置することにより、導光板４００から戻ってきた光がレンズ部６００に戻らず、再度導光板４００側に反射されて光利用効率が向上する。また、レンズ部６００を導光板４００の光入射部４０１全面に配置することにより、位置ずれや設計変更に対応しやすくなる。
【０１１０】
導光板４００の光入射部４０１および第一の反射防止膜４０３の間にレンズ部６００が形成されている。レンズ部６００は第一の反射防止膜４０３および導光板４００に接している。導光板４００およびレンズ部６００を一体成型してもよいし、導光板４００とは別にレンズ部６００を形成しても良い。導光板４００およびレンズ部６００を一体成型することにより、導光板４００およびレンズ部６００の界面による影響を低減できる。
【０１１１】
第一の反射防止膜４０３の膜厚は光源３０４に対してレンズ部の頂上部より遠い側からレンズ形状の頂上部に向かうほど厚くなっている。図６（ａ）に示すように、導光板４００の光入射部４０１をレンズアレイ形状とすることで、導光板４００内への光の取り込み効率が向上することと、柱状レンズアレイの場合には、レンズの長手方向と直行する方向への光の拡散が促進され、特に光源に近接する領域の導光板内の光取り出しの均一性が向上することが知られている。
【０１１２】
ＬＥＤ等の光源は導光板４００の光入射部のレンズ部６００に対し、近接して配置されるため、レンズの頂上部では、ほぼ垂直に入射する光成分が多くなるが、レンズの底部に近づくほど浅い角度で光が入射するようになる。すなわち、反射防止膜中を通過する光の実効的な光路長はレンズの頂上部ほど短くなる。これに対応して、レンズ上の反射防止膜の膜厚を制御することにより、反射防止膜中を通過する光の実質的な光路長がレンズの場所に寄らず一定となるため、反射率の極小値がシャープに低下させることが可能となり、所望の波長の光透過率を向上させることができる。
【０１１３】
膜厚の制御には塗料の粘度を多少高く設定して塗布するとともに、自然乾燥時に加え強制乾燥を付加する方法などが有効であった。
【０１１４】
本実施形態によれば、レンズアレイによる光の利用効率向上および導光板からの光の取り出しの均一性向上に加え、本発明になる反射防止膜による光の利用効率向上と色純度の向上を実現できる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  液晶表示装置
１００  液晶パネル
１０１  ＴＦＴ基板
１０２  カラーフィルタ基板
１０３  駆動回路
１０４  偏光板
１０５  液晶セル
１０６  偏光板
２００  光学シート
２０１  プリズムシート
２０２  拡散シート
３００  バックライト
３０２  反射シート
３０３  光取り出し手段
３０４  光源
４００  導光板
４０３  第一の反射防止膜
４０４  第二の反射防止膜
５０１  従来の光入射部の反射特性
５０２  一実施例の光入射部の反射特性
５０３  一実施例の光入射部の透過特性
５０４  一実施例の光出射部の反射特性
５０５  一実施例の光出射部の透過特性
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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