(57)【要約】【課題】発光ダイオードを使用した光源からの光を高演色化、高効率化して、優れた表示を可能とした液晶表示装置と、このような液晶表示装置に使用する光源セットおよび波長カット素子を提供する。【解決手段】液晶表示装置１１を、液晶セル２１と、発光ダイオードを用いた光源３１と、液晶セル２１を挟持するように位置する一対の偏光板２３，２４と、光源からの光を液晶セル２１に照射するための集光部材４１と光干渉膜５１と、を備えるものとし、集光部材４１は光源から入射する光を平行性の高い光として出光側から出射し、光干渉膜５１は集光部材４１から入射する光に対し選択波長反射性を有するものとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に位置する液晶層とカラーフィルタとを有する液晶セルと、該液晶セルを挟持するように位置する一対の偏光板と、発光ダイオードを用いた光源と、該光源からの光を前記液晶セルに照射するための集光部材と光干渉膜と、を備え、  
前記集光部材は前記光源から入射する光を平行性の高い光として出光側から出射し、
前記光干渉膜は前記集光部材から入射する光の所定波長の光を干渉により反射する選択波長反射性を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記光干渉膜は、ホログラム層を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記集光部材は、導光板と、該導光板の出光面側に位置するプリズムシートを有し、前記光源は前記導光板の入光面側に位置し、前記プリズムシートは頂部が前記導光板側に向けて突出している複数の単位プリズムを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光干渉膜において選択波長反射される光の中心波長と、前記カラーフィルタの透過スペクトルの重なり中心波長との差が５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記光干渉膜において選択波長反射されない光の透過率が９５％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記集光部材から出射する光は、前記光干渉膜の入光面に略垂直に入射することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記光干渉膜は、前記液晶セルに対し一方の前記偏光板の外側に位置することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記光干渉膜よりも前記液晶セル側に拡散層を有し、該拡散層は前記光干渉膜に隣接していないことを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】
液晶表示装置用の光源セットにおいて、  
発光ダイオードを用いた光源と導光板とを備え、前記光源は前記導光板の入光面側に位置することを特徴とする光源セット。
【請求項１０】
前記導光板の出光面側にプリズムシートを備え、該プリズムシートは頂部が前記導光板側に向けて突出している複数の単位プリズムを有することを特徴とする請求項９に記載の光源セット。
【請求項１１】
液晶表示装置用の波長カット素子において、  
一方の面が平坦面であり、他方の面には複数の単位プリズムを有するプリズムシートと、該プリズムシートの平坦面に位置する光干渉膜と、を備えることを特徴とする波長カット素子。
【請求項１２】
前記光干渉膜は、ホログラム層であることを特徴とする請求項１１に記載の波長カット素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置、特にバックライトを備える液晶表示装置と、液晶表示装置に使用する光源セットおよび波長カット素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置として、例えば、駆動素子が形成された対向基板とカラーフィルタとを対向配置して周囲を封止し、その間隙に液晶層を充填してなる液晶セルと、この液晶セルを挟持するように配設された一対の偏光板と、液晶セルの一方の面側に配設された光源（バックライト）を備えた構造のものがある。このような構造の液晶表示装置では、赤色パターン、緑色パターン、青色パターンからなる着色層を備えたカラーフィルタが使用され、また、光源として赤、緑、青に発光ピークのある三波長型蛍光管が使用されている。しかし、三波長型蛍光管の発光波長分布と、カラーフィルタの赤色パターン、緑色パターン、青色パターンにおける透過波長分布とが一致せず、表示品質が色純度、明度の低いものになるという問題がある。このため、液晶セルと光源との間にホログラム層を配して、光源の発光成分から不要な波長域の光を選択的に排除するような液晶表示装置が開発されている（特許文献１）。
【０００３】
また、近年、長寿命で、消費電力が低く、また、水銀フリーで環境性の点でも優れるという利点から、液晶表示装置の光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）の使用が急速に拡大している。しかし、このようなＬＥＤを使用した光源の中で、青色ＬＥＤにＹＡＧ系の蛍光体を設けた構造のものは、演色性が低く、Ａｄｏｂｅ規格、ＤＣＩ規格等の高演色規格を満たさないものであり、また、ｓＲＧＢ規格等の標準色域での高効率化についても、カラーフィルタによる透過率改善では限界がある。一方、高演色性の光源として、例えば、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤからなる構造、青色ＬＥＤに赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を設けた構造、青色ＬＥＤに量子ドット（ＱＤ）を設けた構造、あるいは、有機ＬＥＤ等が検討されている。しかしながら、赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤからなる構造や、有機ＬＥＤは、制御系が煩雑となるため消費電力、コストが高くなるという問題がある。また、青色ＬＥＤに赤色発光蛍光体と緑色発光蛍光体を設けた構造や、青色ＬＥＤに量子ドット（ＱＤ）を設けた構造は、例えば、水分に対する耐性が低いなど、信頼性の面で不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１２５０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、青色ＬＥＤにＹＡＧ系の蛍光体を設けた構造の光源を使用し、この光源の特定の波長を選択的に排除して、光源の発光波長分布と、カラーフィルタの透過波長分布とを一致させることにより、高演色化を図ることが検討されている。
しかし、例えば、特許文献１に記載されているようなホログラム層を使用した特定波長の光の選択的な排除では、光源の発光波長分布とカラーフィルタの透過波長分布との一致が不十分であったり、光源の特定波長に光の排除が不十分であり、高演色化が十分に達成されないという問題がある。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、発光ダイオードを使用した光源（バックライト）からの光を高演色化、高効率化して、優れた表示を可能とした液晶表示装置と、このような液晶表示装置に使用する光源セットおよび波長カット素子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】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に位置する液晶層とカラーフィルタとを有する液晶セルと、該液晶セルを挟持するように位置する一対の偏光板と、発光ダイオードを用いた光源と、該光源からの光を前記液晶セルに照射するための集光部材と光干渉膜と、を備え、前記集光部材は前記光源から入射する光を平行性の高い光として出光側から出射し、前記光干渉膜は前記集光部材から入射する光の所定波長の光を干渉により反射する選択波長反射性を有するような構成とした。
【０００７】
本発明の他の態様として、干渉膜は、ホログラム層を有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記集光部材は、導光板と、該導光板の出光面側に位置するプリズムシートを有し、前記光源は前記導光板の入光面側に位置し、前記プリズムシートは頂部が前記導光板側に向けて突出している複数の単位プリズムを有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記光干渉膜において選択波長反射される光の中心波長と、前記カラーフィルタの透過スペクトルの重なり中心波長との差が５ｎｍ以下であるような構成とした。
【０００８】
本発明の他の態様として、前記光干渉膜において選択波長反射されない光の透過率が９５％以上であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記集光部材から出射する光は、前記光干渉膜の入光面に略垂直に入射するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記光干渉膜は、前記液晶セルに対し一方の前記偏光板の外側に位置するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記光干渉膜よりも前記液晶セル側に拡散層を有し、該拡散層は前記光干渉膜に隣接していないような構成とした。
【０００９】
本発明の液晶表示装置用の光源セットは、発光ダイオードを用いた光源と導光板とを備え、前記光源は前記導光板の入光面側に位置するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記導光板の出光面側にプリズムシートを備え、該プリズムシートは頂部が前記導光板側に向けて突出している複数の単位プリズムを有するような構成とした。
【００１０】
本発明の液晶表示装置用の波長カット素子は、一方の面が平坦面であり、他方の面には複数の単位プリズムを有するプリズムシートと、該プリズムシートの平坦面に位置する光干渉膜と、を備えるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記光干渉膜は、ホログラム層であるような構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液晶表示装置は、発光ダイオードを使用した光源からの光を高演色化、高効率化して、優れた表示が可能である。
本発明の光源セットは、平行性の高い光を出射可能である。
本発明の波長カット素子は、所望の波長域の光を排除することが可能であるとともに、液晶表示装置に使用したときの薄型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示される液晶表示装置の集光部材を構成する導光板の斜視図である。
【図３】図３は、図１に示される液晶表示装置の集光部材を構成するプリズムシートの斜視図である。
【図４】図４は、単位プリズムの断面形状の一例を説明するための図である。
【図５】図５は、単位プリズムの断面形状の他の例を説明するための図である。
【図６】図６は、単位プリズムの断面形状の他の例を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の液晶表示装置用の光源セットの一実施形態を示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の液晶表示装置用の光源セットの他の実施形態を示す斜視図である。
【図９】図９は、本発明の液晶表示装置用の波長カット素子の一実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部材の寸法、部材間の大きさの比等は、必ずしも現実のものと同一とは限らず、また、同じ部材等を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比が異なって表される場合もある。
【００１４】
［液晶表示装置］
図１は、本発明の液晶表示装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１において、液晶表示装置１１は、液晶セル２１と、この液晶セル２１を挟持するように位置する下偏光板２３、上偏光板２４と、上偏光板２４に設けられた拡散層２６と、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた光源３１と、この光源３１からの光を液晶セル２１に照射するための集光部材４１と光干渉膜５１と、を備えている。集光部材４１は、光源３１から入射する光を平行性の高い光として出光側から出射し、光干渉膜８１は、入射する光に対し選択波長反射性を有している。
【００１５】
（液晶セル）
液晶表示装置１１を構成する液晶セル２１は、一対の支持基板と、この支持基板の周辺部をシール部材により封止して間隙部分に封入された液晶化合物からなる液晶層と、液晶層の液晶分子の配向を一画素毎に電場によって制御するための電極と、カラーフィルタとを有している。
液晶セル２１を構成する支持基板は、無アルカリガラス、石英ガラス、パイレックス（登録商標）ガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジット材、あるいは透明樹脂フィルム、光学用樹脂板等の可撓性を有する透明なフレキシブル材を用いることができる。このような支持基板には、液晶層の液晶分子の配向に使用する配向膜が形成されており、この配向膜は、ポリイミド系、ポリアミド系、ポリウレタン系およびポリ尿素系等の有機化合物により形成することができる。
【００１６】
液晶層の駆動方式は、ＴＮ方式、ＳＴＮ方式、ＩＰＳ方式、ＯＣＢ方式、ＭＶＡ方式等の駆動方式を用いることができ、液晶層に用いる液晶化合物は、駆動方式に応じて特定の結晶配列が可能な液晶化合物を適宜選択して使用することができる。また、電極は、駆動方式に適合するような形態をとることができ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）等、および、その合金等を用いて、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の一般的な成膜方法により形成することができる。
液晶セル２１を構成するカラーフィルタは、例えば、透明基板の一方の面に配設された遮光層と、赤色パターン、緑色パターンおよび青色パターンで構成される着色層と、を備えている。
【００１７】
（偏光板）
下偏光板２３、上偏光板２４としては、例えば、ポリビニルアルコールフィルムに２色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を透明基材に吸着配向させたもの等、公知の偏光板を使用することができる。
【００１８】
（拡散層）
拡散層２７は、上偏光板２４の透過光に高視野角性を付与するものであり、従来公知の拡散素子を拡散層として使用することができる。拡散素子としては、例えば、表面に微細な凹凸形状を付与した素子、透明材料内部に屈折率の異なる微粒子を分散した素子、散乱光と参照光を干渉させて記録したホログラム素子等が挙げられる。
【００１９】
（光源）
液晶表示装置１１を構成する光源３１は、ＬＥＤを用いた光源であり、例えば、複数個のＬＥＤを線状等に配列したものである。このような光源３１として、青色ＬＥＤとＹＡＧ系の蛍光体を組み合わせた白色光源、青色ＬＥＤと赤色／緑色発光蛍光体を組み合わせた白色光源、青色ＬＥＤと量子ドット（ＱＤ）を組み合わせた白色光源等が挙げられる。このような光源３１を構成する青色ＬＥＤ、ＹＡＧ系の蛍光体としては、従来公知の青色ＬＥＤ、ＹＡＧ系の蛍光体を使用することができる。また、青色ＬＥＤと組み合わせる赤色／緑色発光蛍光体の赤色発光蛍光体としては、例えばＭｎ4+賦活蛍光体を使用することができ、緑色発光蛍光体としては、Ｅｕ賦活β型サイアロン蛍光体、Ｍｎ賦活γ−ＡｌＯＮ等を使用することができる。さらに、青色ＬＥＤと組み合わせる量子ドットとしては、例えばＣｄＳｅ量子ドット、ＩｎＰ量子ドット、Ｐｌａｔｅｌｅｔ量子ドット等を使用することができる。
【００２０】
（集光部材）
液晶表示装置１１を構成する集光部材４１は、光源３１から入射する光を平行性の高い光として出光側から出射するものである。このような集光部材４１は、導光板５１と、導光板５１の出光面５１ａと反対側に位置する反射シート６１と、導光板５１の出光面５１ａ側に位置するプリズムシート７１を有している。
【００２１】
（導光板）
図２は、図１に示される液晶表示装置１１の集光部材４１を構成する導光板５１の斜視図である。導光板５１は、光散乱剤（図示せず）を含んだ基部５２と、この基部５２の平坦面５２ｂに位置し、光散乱剤を含まない出光側層５４を備えている。基部５２は、平板形状であり、一の側端面は光源３１からの光Ｌ１が入射する入光面５２ａとなっている。また、この入光面５２ａと直交する平坦面５２ｂ上に出光側層５４が位置し、平坦面５２ｂと対向する面５２ｃは、段差部５７によって接続された斜面５６で構成されている。
【００２２】
基部５２の平坦面５２ｂ上に位置する出光側層５４は、表面５４ａが導光板５１の出光面５１ａをなすものであり、この表面５４ａと対向する平坦面５４ｂは、基部５２の平坦面５２ｂに当接している。出光側層５４の表面５４ａには、複数の単位形状要素５５が形成されている。この単位形状要素５５は、その長手方向（図２に矢印ａで示す方向）が基部５２の入光面５２ａを含む面に対して垂直であり、基部５２の入光面５２ａの長手方向（図２に矢印ｂで示す方向）に沿って配列している。各単位形状要素５５は、三角柱の単位プリズムであり、長手方向と直交する方向における断面形状が三角形状である。導光板５１では、光源３１から基部５２の入光面５２ａに入射した光Ｌを、所定方向の輝度が高い第１の指向性光Ｌ１（図１参照）として導光板５１の出光面５１ａから出射するために、各単位形状要素５５の断面形状は、例えば、頂角がθaである頂部５５ａを挟むニ辺の長さが等しい二等辺三角形状とすることができる。
ここで、本願明細書における三角形状とは、厳密な意味での三角形状のみではなく、製造技術における限界や成形時の誤差等を含む略三角形状、さらには、三角形状と概ね同一の光学的機能を期待し得る略三角形状を含むものである。例えば、１０μｍ程度以下の角Ｒのような面取り加工を頂部に施された略三角形状も含まれる。
【００２３】
基部５２の面５２ｃは、光源３１から基部５２の入光面５２ａに入射した光Ｌを、基部５２の平坦面５２ｂ方向に導光するような構造となっている。すなわち、入光面５２ａから基部５２内に入射した光Ｌのうち、面５２ｃに斜めに向かう光は、段差５７に入射することなく、一部は斜面５６で全反射され、基部５２の平坦面５２ｂ方向に導光される。したがって、斜面５６の傾斜角度θb（面５２ｃと対向する位置にある面５２ｂと平行な面が斜面５６となす角度）は、このような導光が可能なように適宜設定することができる。このような斜面５６、段差部５７は、基部５２の入光面５２ａの長手方向（図２に矢印ｂで示す方向）と平行に延設されている。また、斜面５６で全反射されずに基部５２の面５２ｃから放出される光を基部５２内に戻すために、反射シート６１が設けられている。このような反射シート６１は、特に限定されず、例えば、正反射性の銀箔シート、薄い金属板にアルミニウム等の金属を蒸着したもの、拡散反射性の白色の樹脂シート等を使用することができる。
尚、図示例では、光源３１からの光が基部５２の一方の側端面である入光面５２ａから入射するが、基部５２の他方の側端面５２ｄの近傍にも光源を設け、対向する２方向から導光板５１に光を入射してもよい。この場合、基部５２の面５２ｃの形状は、上記のような斜面５６、段差部５７を有するものではなく、両方向からの光に対して同等の導光をなすような形状、例えば、波形形状、平坦面形状等とすることができる。
【００２４】
このような基部５２、出光側層５４用の材料としては、例えば、紫外線または電子線硬化型樹脂材料、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート等のアクリル樹脂、ガラス、石英等の光透過性材料が挙げられる。紫外線または電子線硬化型樹脂材料としては、例えば、分子中に（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、エポキシ基、チオール基等の重合性基を有するポリマーおよび／または単量体等を用いることができ、具体的には、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、シリコン（メタ）アクリレート等の多官能プレポリマー、トリチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の多官能単量体等を主成分とする高架橋型のものを使用することができる。
また、光散乱剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等の透明物質からなり、平均粒径が０．５〜１００μｍ程度の粒子を用いることができる。
【００２５】
（プリズムシート）
図３は、図１に示される液晶表示装置１１の集光部材４１を構成するプリズムシート７１の斜視図である。プリズムシート７１は、入光面７１ｂ側から入射した光の進行方向を変化させて出光面７１ａ側から出射させ、光干渉膜８１の入光面８１ｂに所望の角度で、好ましくは略垂直に入射させるものである。すなわち、上記のような導光板５１の出光面５１ａから出射される第１の指向性光Ｌ１は、光干渉膜８１の入光面８１ｂに略垂直に入射せずに、特定の角度範囲で斜めに入射する。一方、後述する光干渉膜８１が具備する選択波長反射性は、角度依存性があり、光干渉膜８１の入光面８１ｂへの入射が斜めになるほど、すなわち、光干渉膜８１の入光面８１ｂへの入射角が大きくなるほど、選択波長反射の中心波長が短波長側にシフトすることとなり、所望の波長域の光を選択的に排除することは困難となる。このため、プリズムシート７１により、平行性の高い光を光干渉膜８１の入光面８１ｂに対して略垂直に入射させることが重要となる。尚、光干渉膜８１の入光面８１ｂに略垂直とは、光干渉膜８１の入光面８１ｂへの入射角が０°〜１０°の範囲であることを意味する。
【００２６】
このようなプリズムシート７１は、図１に示すように、頂部７２ａが導光板５１側に向けて突出している複数の単位プリズム７２を有し、これらの単位プリズム７２は、導光板５１の導光方向に沿って配列されている。したがって、単位プリズム７２は、導光板５１の出光側層５４を構成する複数の単位形状要素５５の長手方向（図２に矢印ａで示す方向）に沿って配列されている。
各単位プリズム７２は、三角柱の単位プリズムであり、長手方向と直交する方向における断面形状が三角形状である。この単位プリズム７２の三角形状の断面は、導光板５１から入光面７１ｂに入射した第１の指向性光Ｌ１の進行方向を変化させて、第２の指向性光Ｌ２として出光面７１ａ側から出射させ、光干渉膜８１の入光面８１ｂに略垂直に入射させるように、適宜設定することができる。例えば、単位プリズム７２の断面形状は、図４に示すように、頂部７２ａを挟む二つの斜面である第１の斜面７３ａ、第２の斜面７３ｂが共に単一の平坦面であるような三角形状とすることができる。この場合、プリズムシート７１の法線Ｖに対する第１の斜面７３ａの角度θ１、第２の斜面７３ｂの角度θ２は、単位プリズム７２の第１の斜面７３ａに入射した第１の指向性光Ｌ１が、単位プリズム７２内で第２の斜面７３ｂで反射されて、第２の指向性光Ｌ２として法線Ｖに沿った方向で出光面７１ａから出射されるように設定することができる。
【００２７】
また、導光板５１から出射される第１の指向性光Ｌ１の指向性にバラツキが存在するような場合には、例えば、図５に示すように、頂部７２ａを挟む二つの斜面である第１の斜面７３ａを単一の平坦面とし、第２の斜面７３ｂを複数の平坦面からなるような三角形状とすることができる。図示例では、第２の斜面７３ｂは、２種の平坦面７３ｂ′、７３ｂ″からなっている。この場合、プリズムシート７１の法線Ｖに対する第１の斜面７３ａの角度θ１、第２の斜面７３ｂを構成する平坦面７３ｂ′の角度θ２′、平坦面７３ｂ″の角度θ２″は、単位プリズム７２の第１の斜面７３ａに入射した第１の指向性光Ｌ１が、単位プリズム７２内で第２の斜面７３ｂの平坦面７３ｂ′、７３ｂ″で反射されて、第２の指向性光Ｌ２として法線Ｖに沿った方向で出光面７１ａから出射されるように設定することができる。
【００２８】
また、上述のように、光源を２個設け、対向する２方向から導光板５１に光を入射する場合であって、導光板５１から出射される第１の指向性光Ｌ１の指向性にバラツキが存在するような場合には、例えば、図６に示すように、頂部７２ａを挟む二つの斜面である第１の斜面７３ａおよび第２の斜面７３ｂを、複数の平坦面からなるような三角形状とすることができる。図示例では、第１の斜面７３ａは、２種の平坦面７３ａ′、７３ａ″からなり、第２の斜面７３ｂは、２種の平坦面７３ｂ′、７３ｂ″からなっている。この場合、プリズムシート７１の法線Ｖに対する第１の斜面７３ａを構成する平坦面７３ａ′の角度θ１′、平坦面７３ａ″の角度θ１″、第２の斜面７３ｂを構成する平坦面７３ｂ′の角度θ２′、平坦面７３ｂ″の角度θ２″は、単位プリズム７２の第１の斜面７３ａおよび第２の斜面７３ｂに入射した第１の指向性光Ｌ１が、単位プリズム７２内で第１の斜面７３ａの平坦面７３ａ′、７３ａ″、および、第２の斜面７３ｂの平坦面７３ｂ′、７３ｂ″で反射されて、第２の指向性光Ｌ２として法線Ｖに沿った方向で出光面７１ａから出射されるように設定することができる。
【００２９】
このようなプリズムシート７１は、例えば、紫外線または電子線硬化型樹脂材料、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート等のアクリル樹脂、ガラス、石英等の光透過性材料を用いて作製することができる。紫外線または電子線硬化型樹脂材料としては、例えば、分子中に（メタ）アクリロイル基、（メタ）アクリロイルオキシ基、エポキシ基、チオール基等の重合性基を有するポリマーおよび／または単量体等を用いることができ、具体的には、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、シリコン（メタ）アクリレート等の多官能プレポリマー、トリチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等の多官能単量体等を主成分とする高架橋型のものを使用することができる。
【００３０】
（光干渉膜）
液晶表示装置１１を構成する光干渉膜８１は、集光部材４１から入射する第２の指向性光Ｌ２（図１参照）に対し選択波長反射性を発現して、所望の波長域帯の光を除去（カット）するものである。このような光干渉膜８１としては、基材フィルム上に、干渉現象を利用して所望の波長帯域の光を特定方向に回折（反射）する構造を有したものを備えたものが使用可能である。このような構造としては、格子構造を有するものや光学多層膜構造を有するものが該当し、誘電体多層膜、コレステリック液晶、体積ホログラム等が挙げられ、これらの光干渉膜が選択的に回折（反射）する光の波長が選択波長となる。本明細書では、光干渉膜８１について、後述するように、第２の指向性光Ｌ２から除去する所望の波長帯域を比較的容易に調整可能な体積ホログラムを例にして説明する。光干渉膜８１において選択波長反射される光の中心波長は、カラーフィルタの透過スペクトルの重なり中心波長との差が５ｎｍ以下であることが好適であり、この差が５ｎｍを超える場合は、演色性が高い優れた表示品質が得られないおそれがある。
【００３１】
例えば、カラーフィルタの青色パターンの透過スペクトルと緑色パターンの透過スペクトルとの重なり中心波長がλBGであり、カラーフィルタの緑色パターンの透過スペクトルと赤色パターンの透過スペクトルとの重なり中心波長がλGRである場合、光干渉膜８１において選択波長反射される光の中心波長は、λBG±５ｎｍ、λGR±５ｎｍであることが好ましい。尚、カラーフィルタの透過スペクトルは、大塚電子（株）製  ＬＣＦ−１１００を用いて測定することができる。また、光干渉膜８１において選択波長反射される光の中心波長は、光干渉膜８１における透過スペクトルを上記と同様に測定することにより算出することができる。また、光干渉膜８１において選択波長反射されない波長領域の光の透過率は、８０％以上、好ましくは９５％以上であることが好ましい。
【００３２】
光干渉膜８１を構成する体積ホログラム層では、ホログラム形成用感光材料の露光に用いた光の波長に対応した選択波長反射性が発現される。但し、ホログラムを記録するレーザー光は、一般的に特定の波長のみを発振するため、本発明のように、所望の波長の光を反射させるホログラムを得るには、特開平６−４３７９９号公報や特許第４１２１７６７５号に記載されているように、ホログラム記録された干渉縞の間隔を特定の処理を施すことで膨潤、収縮させる方法や、特許第４５９６４４５号に記載された方法のように、物体光と参照光との角度を適宜調整することで再生角度、再生波長を調整する方法等により、所望の波長の光を反射（回折）するホログラムを得る方法が好適に使用される。そして、このように得られた２種の体積ホログラム層を基材フィルムに積層した光干渉膜８１は、中心波長がλBG±５ｎｍ、λGR±５ｎｍである選択波長反射性を具備するものとなる。
尚、光干渉膜８１は、カラーフィルタの青色パターンの透過スペクトルと緑色パターンの透過スペクトルとの重なり中心波長λBG、あるいは、カラーフィルタの緑色パターンの透過スペクトルと赤色パターンの透過スペクトルとの重なり中心波長λGRのいずれか一方に対応した選択波長反射性を具備するものであってもよい。
【００３３】
このような光干渉膜８１が具備する選択波長反射性には、角度依存性がある。例えば、選択波長反射される光の中心波長がλBG±５ｎｍである体積ホログラム層を形成した場合、体積ホログラム層に対する入射角が大きくなるほど、選択波長反射される光の中心波長が短波長側に移行し、入射角がある角度以上となると、選択波長反射される光の中心波長がλBG±５ｎｍの範囲から外れてしまい、所望の波長以外の光をカットすることとなる。したがって、光干渉膜８１が具備する選択波長反射性を最大限に発現させるためには、光干渉膜８１の入光面８１ｂに略垂直に入射させることが重要となる。
【００３４】
体積ホログラム層を形成するためのホログラム形成用感光材料としては、例えば、銀塩材料、重クロム酸ゼラチン乳剤、光重合性樹脂、光架橋性樹脂等の公知の体積ホログラム用の感光材料を使用することができる。また、このようなホログラム形成用感光材料を用いた体積ホログラム層の形成は、従来公知の反射型ホログラムの形成方法と同様とすることができる。
体積ホログラム層を形成する基材フィルムは、例えば、ポリエステル系樹脂フィルム、ビニル系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、イミド系樹脂フィルム、スチレン系樹脂フィルム、セルロース系フィルム等を挙げることができる。また、基材フィルムは未延伸フィルムであってもよいが、強度を向上させる目的で、一軸延伸または二軸延伸したフィルムが好ましい。基材フィルムの厚みは、例えば、２．５〜８００μｍ程度の範囲で適宜設定することができる。
【００３５】
このような光干渉膜８１は、上記の下偏光板２３と上偏光板２４との間に位置しなことが好ましい。一対の偏光板の間に光干渉膜８１が存在すると、光干渉膜により偏光解消が生じて液晶セルによる精確なスイッチング動作が阻害され、光の漏れによるコントラスト低下が発生し、表示品質が低下するおそれがある。
上述のような本発明の液晶表示装置は、発光ダイオードを使用した光源３１（バックライト）からの光が、集光部材４１によって平行性の高い光として高い効率で光干渉膜８１に入射され、この光は光干渉膜８１が具備する選択波長反射性によって高演色化されるので、優れた表示が可能である。
上述の実施形態は例示であり、本発明の液晶表示装置は、これらに限定されるものではない。例えば、拡散層は、液晶セル２１よりも光干渉膜８１側に位置するものであってもよい。この場合、拡散層と光干渉膜８１とが隣接するように積層することは避けた方が好ましい。拡散層と光干渉膜８１とが隣接すると、光干渉膜８１の選択波長反射性が低下したり、選択波長反射性を必要としない波長領域に選択波長反射性が現れるなどの不具合が生じるおそれがある。
【００３６】
［光源セット］
図７は、本発明の液晶表示装置用の光源セットの一実施形態を示す斜視図である。図７において、光源セット１０１は、発光ダイオードを用いた光源１１１と、導光板１２１と、を備えている。
光源セット１０１を構成する光源１１１は、ＬＥＤを用いた光源であり、例えば、複数個のＬＥＤを線状等に配列したものである。このような光源１１１として、青色ＬＥＤとＹＡＧ系の蛍光体を組み合わせた光源、青色ＬＥＤと赤色／緑色発光蛍光体を組み合わせた光源、青色ＬＥＤと量子ドット（ＱＤ）を組み合わせた光源等が挙げられる。このような光源１１１を構成する青色ＬＥＤ、ＹＡＧ系の蛍光体としては、従来公知の青色ＬＥＤ、ＹＡＧ系の蛍光体を使用することができる。また、青色ＬＥＤと組み合わせる赤色／緑色発光蛍光体の赤色発光蛍光体としては、例えばＭｎ4+賦活蛍光体を使用することができ、緑色発光蛍光体としては、Ｅｕ賦活β型サイアロン蛍光体、Ｍｎ賦活γ−ＡｌＯＮ等を使用することができる。さらに、青色ＬＥＤと組み合わせる量子ドットとしては、例えばＣｄＳｅ量子ドット、ＩｎＰ量子ドット、Ｐｌａｔｅｌｅｔ量子ドット等を使用することができる。
【００３７】
光源セット１０１を構成する導光板１２１は、光散乱剤（図示せず）を含んだ基部１２２と、この基部１２２の平坦面１２２ｂに位置し、光散乱剤を含まない出光側層１２４を備えている。基部１２２は、平板形状であり、一の側端面が光源１１１からの光が入射する入光面１２２ａとなっている。また、この入光面１２２ａと直交する平坦面１２２ｂ上に出光側層１２４が位置し、平坦面１２２ｂと対向する面１２２ｃは、段差部１２７によって接続された斜面１２６で構成されている。このような導光板１２１は、上述の液晶表示装置１１を構成する導光板５１と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
また、光源セット１０１は、導光板１２１を構成する基部１２２の面１２２ｃ側に位置するように反射シート１３１を有するものであってもよい。図７では、反射シート１３１を二点鎖線で示している。この反射シート１３１は、上述の液晶表示装置１１を構成する反射シート６１と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
このような光源セット１０１は、光源１１１から導光板１２１に入射した光を、所定方向に最大強度を有する指向性の高い光として、導光板１２１の出光面１２１ａから出射することができる。
【００３８】
また、光源セット１０１は、導光板１２１の出光面１２１ａから出射される光の強度分布が大きく、指向性が不十分な場合、図８に示すように、導光板１２１の出光面１２１ａ側に位置するプリズムシート１４１を有するものであってもよい。このプリズムシート１４１は、上述の液晶表示装置１１を構成するプリズムシート７１と同様とすることができ、ここでの説明は省略する。
このような本発明の光源セットは、液晶表示装置に使用することにより、液晶表示装置を構成する光干渉膜や液晶セルに平行性の高い光を照射することが可能である。
上述の実施形態は例示であり、本発明の光源セットは、これらに限定されるものではない。
【００３９】
［波長カット素子］
図９は、本発明の液晶表示装置用の波長カット素子の一実施形態を示す斜視図である。図９において、波長カット素子２０１は、一方の面２１１ａが平坦面であり、他方の面２１１ｂには複数の単位プリズム２１２を有するプリズムシート２１１と、このプリズムシート２１１の平坦面２１１ａに位置する光干渉膜２２１と、を備えている。
波長カット素子２０１を構成するプリズムシート２１１は、複数の単位プリズム２１２を有する面２１１ｂから入射した光の進行方向を変化させて平坦面２１１ａ側から出射させ、この平坦面２１１ａに位置する光干渉膜２２１に所望の角度で、好ましくは略垂直に入射させるものである。尚、光干渉膜２２１に対して略垂直とは、光干渉膜２２１への入射角が０°〜１０°の範囲であることを意味する。
波長カット素子２０１を構成するプリズムシート２１１が有する複数の単位プリズム２１２は、三角柱の単位プリズムであり、長手方向と直交する方向における断面形状が三角形状である。この単位プリズム２１２の三角形状の断面は、プリズムシート２１１の面２１１ｂに入射した光を進行方向を所望の方向に変化させるように、適宜設定することができる。具体的には、上述の本発明の液晶表示装置を構成するプリズムシート７１の単位プリズム７２と同様に、断面形状を設定することができる。
【００４０】
また、プリズムシート２１１の平坦面２１１ａに位置する光干渉膜２２１は、プリズムシート２１１の平坦面２１１ａにホログラム形成用感光材料を塗布し、このホログラム形成用感光材料に参照光と物体光を二方向から照射し露光して形成したホログラム層であってよい。また、光干渉膜２２１は、基材フィルムにホログラム形成用感光材料を塗布し、このホログラム形成用感光材料に参照光と物体光を二方向から照射し露光してホログラムを形成したものであってよく、この光干渉膜２２１をプリズムシート２１１の平坦面２１１ａにラミネートして波長カット素子２０１としてもよい。
このような光干渉膜２２１は、体積ホログラムであり、ホログラム形成用感光材料の露光に用いた光の波長に対応した選択波長反射性を具備している。したがって、波長カット素子２０１に入射し、プリズムシート２１１を透過して光干渉膜２２１に入射した光は、光干渉膜２２１が具備する選択波長反射性に対応した特定の波長領域の光がカットされることとなる。
また、波長カット素子２０１に入射した光から、２以上の特定の波長領域の光をカットしたい場合、光干渉膜２２１を選択波長反射性が異なる体積ホログラムが積層されたものとすることができる。
【００４１】
このような本発明の波長カット素子は、所望の波長域の光を排除することが可能である。また、プリズムシート２１１と光干渉膜２２１が一体であるため、構成層の数が少なく、液晶表示装置に使用したときの薄型化が可能であるとともに、光の利用効率が高いものとなる。
上述の実施形態は例示であり、本発明の波長カット素子は、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４２】
次に、実施例を示して本発明を更に詳細に説明する。
［実施例１］
まず、以下のようにして、図８に示されるような光源セットを作製した。
（光源）
４５０ｎｍに発光ピークを有する青色ＬＥＤとを組み合わせた白色ＬＥＤ（発光部の寸法：１．６ｍｍ×０．８ｍｍ）を、０．８ｍｍの辺が隣り合うように２ｍｍピッチで一列に配列して光源を構成した。
【００４３】
（導光板）
図８に示されるような導光板を準備した。この導光板の基部の材質は、光散乱剤を含有するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）であり、斜面の角度θb（図２参照）は０．６°とした。また、導光板の出光側層は、アクリル系紫外線硬化型樹脂を用いて形成し、三角柱の単位プリズム（単位形状要素）の断面形状は、頂度θa（図２参照）が９０°である二等辺三角形とした。
また、この導光板の基部の斜面、段差が設けられている面側には、厚さ２５０μｍの白色ポリエステルシートを反射シートとして配置した。
さらに、図８示されるように、導光板の側端面に上記の光源を配置した。
【００４４】
（プリズムシート）
プリズムシートは、厚さ１２５μｍのポリエステルシート上に、アクリル系紫外線硬化型樹脂を用いて三角柱の単位プリズムを複数形成して作製した。単位プリズムの断面は、導光板から光が入射する側の斜面が法線となす角度θ１（図４参照）が３３°、反対側の斜面が法線となす角度θ２（図４参照）が３４°となるような三角形状とした。
このプリズムシートを、図８に示されるように、単位プリズムの頂部が導光板に向くように配置し、光源セットを作製した。
【００４５】
次に、光干渉膜を以下のようにして作製した。
厚さ５０μｍのポリエステルシート上に、下記組成のホログラム形成用感光材料を乾燥後の膜厚が１０μｍになるように塗布した。
（ホログラム形成用感光材料の組成）
・ポリメチルメタクリレート樹脂（分子量：２０万）      …  ５００質量部
・3,9-ジエチル-3′-カルボキシルメチル-2,2′-チアカルボキシ
アニン沃素塩                                        …      ５質量部
・ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート  …    ６０質量部
・2,2′-ビス[4-(アクリロキシジエトキシ)フェニル]プロパン
…  ８００質量部
・ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル          …  ８００質量部
【００４６】
上記の塗布膜とミラーとを対向して貼り合せた後、５０μｍのポリエステルシート側から入射角４０°にて波長５３２ｎｍのレーザー光を用いて体積ホログラムを撮影して記録した。このように作製した光干渉膜１の選択波長反射の中心波長は５９０ｎｍであった。この光干渉膜１の作製後、上記のミラーは除去した。
また、上記と同様の塗布膜とミラーとを対向して貼り合せた後、５０μｍのポリエステルシート側から入射光２０°にて波長４８８ｎｍのレーザー光を用いて体積ホログラムを撮影して記録した。このように作製した光干渉膜２の選択波長反射の中心波長は５００ｎｍであった。この光干渉膜２の作製後、上記のミラーは除去した。
次に、上記のように作製した光干渉膜１の体積ホログラム層上に、光干渉膜２のポリエステルシート側を貼着して、光干渉膜とした。
一方、青色パターンの透過スペクトルと緑色パターンの透過スペクトルとの重なり中心波長λBGが５００ｎｍであり、緑色パターンの透過スペクトルと赤色パターンの透過スペクトルとの重なり中心波長λGRが５９０ｎｍであるカラーフィルタを準備した。
このカラーフィルタ上に酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる共通透明電極（厚み０．１５μｍ）を形成した。
【００４７】
また、対向基板を定法にしたがって洗浄した後、対向基板上の所定の複数の個所に駆動素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成し、各ＴＦＴのドレイン電極に接続するように対向電極（厚み０．１５μｍ）を酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）により形成した。
次に、上記のカラーフィルタの共通透明電極を覆うように、また、対向基板上の対向電極を覆うようにポリイミド樹脂塗料（ＪＳＲ（株）製  ＪＡＬＳ−２０４）を塗布、乾燥して配向膜（厚み０．５μｍ）を設け、配向処理を施した。
次いで、これらのカラーフィルタと対向基板を対向させ、間隙に液晶（メルク社製  ＭＬＣ−２０３８）を封入して液晶セルを構成し、この液晶セルのカラーフィルタと対向基板の外側にそれぞれ偏光板を貼設した。
次に、一方の偏光板に上記の光干渉膜を介して上記の光源セットを配置した。これにより、図１〜図４に示されるような液晶表示装置（試料１）を作製した。
【００４８】
［実施例２］
ＹＡＧ系蛍光体に代えて、赤色発光蛍光体であるＭｎ4+賦活Ｋ2ＳｉＦ6蛍光体と緑色発光蛍光体であるＥｕ賦活β型サイアロン蛍光体を１：２．６の重量比率で混合した赤色／緑色発光蛍光体を使用した他は、実施例１と同様にして、光源を作製した。
また、５０μｍのポリエステルシート側から入射角３８°にて波長５３２ｎｍのレーザー光を用いて体積ホログラムを撮影して記録した他は、実施例１における光干渉膜の製造と同様にして、選択波長反射の中心波長が５８５ｎｍである光干渉膜を作製した。
実施例１の液晶表示装置の光源、光干渉膜に代えて、上記の光源、光干渉膜を使用した他は、実施例１と同様にして、液晶表示装置（試料２）を作製した。
【００４９】
［比較例］
２種の体積ホログラム層からなる光干渉膜を設けない他は、実施例１と同様にして、液晶表示装置（比較試料）を作製した。
【００５０】
＜評  価＞
作製した３種の液晶表示装置（試料１、試料２、比較試料）について、液晶セルを透過する光のＣＩＥ色度座標における赤色、緑色、青色、および、これらの３色を合成して形成される白色のｘｙ色度とＹ値（明度）を顕微分光装置（オリンパス（株）製  ＯＳＰ−ＳＰ２０００）を用いて測定した。また、色再現範囲の指標であるＮＴＳＣ比を求めた。結果を下記の表１に示した。
【００５１】
【表１】
2016008998.tif 000003
表１に示されるように、試料１、試料２の液晶表示装置では、比較試料の液晶表示装置に比べて色純度、輝度が高く、また、ＮＴＳＣ比も高いことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
発光ダイオード光源を使用する液晶表示装置の製造において有用である。
【符号の説明】
【００５３】
２１…液晶セル
３１…光源
４１…集光部材
５１…導光板
７１…プリズムシート
８１…光干渉膜
１０１…光源セット
１１１…光源
１２１…導光板
１４１…プリズムシート
２０１…波長カット素子
２１１…プリズムシート
２２１…光干渉膜
【図１】
2016008998.tif 000004
【図２】
2016008998.tif 000005
【図３】
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【図４】
2016008998.tif 000007
【図５】
2016008998.tif 000008
【図６】
2016008998.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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