(57)【要約】      （修正有）【課題】導光板方式のバックライトを有する液晶表示装置のサイズを小さく保ちながら光源が発した光の再利用効率を向上させる。【解決手段】導光板方式のバックライトを有する液晶表示装置において、前記導光板ＬＧは、光源ＬＳが発した光が入射する前記端部と、当該導光板を伝播する光が前記液晶表示パネル側に出射する光取り出し部ＭＰとの間に、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する反射型偏光板ＲＰと、前記反射型偏光板で反射した前記Ｓ偏光を反射させる反射板ＲＦと、前記Ｓ偏光をＰ偏光に変換する偏光変換部材ＱＷとを有し、前記反射型偏光板ＲＰおよび前記反射板ＲＦは、反射面が液晶表示パネルの四辺に対して垂直にならない角度に傾斜しており、かつ、前記光源が発した光のうちの、強度分布でみた主成分の光に含まれる前記Ｓ偏光が前記反射板で反射するように配置されている液晶表示装置。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置された導光板と、前記導光板の端部に配置された複数の光源とを有する液晶表示装置において、
前記光源は、当該光源が発する光のうちの、強度分布でみた主成分の光の進行方向が前記液晶表示パネルの四辺のいずれかに対して概ね平行になるように配置されており、
前記導光板は、前記光源が発した光が入射する前記端部と、当該導光板を伝播する光が前記液晶表示パネル側に出射する光取り出し部との間に、前記光源が発した光のうちのＰ偏光成分を透過しＳ偏光成分を反射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板で反射した前記Ｓ偏光成分の光を反射させる反射板と、前記Ｓ偏光成分の光をＰ偏光に変換する偏光変換部材とを有し、
前記反射型偏光板および前記反射板は、反射面が前記主成分の光の進行方向に対して垂直にならない角度に傾斜しており、かつ、前記主成分の光のうちの前記Ｓ偏光成分を前記偏光変換部材で変換してなる前記Ｐ偏光が前記主成分の光の進行方向と概ね平行な方向に向かうように配置されており、
前記偏光変換部材は、前記反射型偏光板に入射する前の前記主成分の光は通過せず、前記反射型偏光板で反射した光のみが通過する位置に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記偏光変換部材は、四分の一波長板であり、
前記四分の一波長板は、前記反射型偏光板で反射した光が前記反射板で反射して前記光取り出し部に向かう過程で当該四分の一波長板を２回通過する位置に配置されてい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】
前記偏光変換部材は、四分の一波長板であり、
前記四分の一波長板および前記反射板は、前記導光板に近接する側より前記四分の一波長板、前記反射板の順で積層されており、かつ、前記四分の一波長板は、遅相軸が前記導光板の厚さ方向に対して４５度をなす方向を向くように配置されてい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４】
前記反射型偏光板は、前記Ｐ偏光成分および前記Ｓ偏光成分を含む前記主成分の光が通過する部分のみに配置され、前記反射板で反射した光が通過する部分には存在しない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５】
前記偏光変換部材は、二分の一波長板であり、
前記反射型偏光板は、前記Ｐ偏光成分および前記Ｓ偏光成分を含む前記主成分の光が通過する部分のみに配置され、
前記二分の一波長板は、前記反射型偏光板で反射した光が前記反射板で反射して前記光取り出し部に向かう過程で当該二分の一波長板を１回通過する位置に、遅相軸が前記導光板の厚さ方向に対して４５度をなす方向を向くように配置されてい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６】
前記反射偏光板は、屈折率異方性を有する異方性媒体と、屈折率異方性を有しない等方性媒体とを交互に積層した積層体であり、
前記異方性媒体は、層平面内における異常光屈折率と常光屈折率のいずれか一方が前記等方性媒体の屈折率に等しいことを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項７】
液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置された導光板と、前記導光板の端部に配置された複数の光源とを有する液晶表示装置において、
前記光源は、当該光源が発する光のうちの、強度分布でみた主成分の光の進行方向が前記液晶表示パネルの四辺のいずれかに対して概ね平行になるように配置されており、
前記導光板は、前記光源が発した光が入射する前記端部と、当該導光板を伝播する光が前記液晶表示パネル側に出射する光取り出し部との間に、前記光源が発した光を右回りの円偏光と左回りの円偏光に分離して、一方の円偏光を透過し他方の円偏光を反射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板で反射した前記円偏光を反射させる反射板と、前記反射型偏光板を透過した円偏光および前記反射板で反射した円偏光をＰ偏光に変換する偏光変換部材とを有し、
前記反射型偏光板および前記反射板は、反射面が前記主成分の光の進行方向に対して垂直にならない角度に傾斜しており、かつ、前記主成分の光のうちの前記反射型偏光板で反射した前記円偏光を前記偏光変換部材で変換してなる前記Ｐ偏光が前記主成分の光の進行方向と概ね平行な方向に向かうように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
前記反射型偏光板は、光源光の波長域に特性反射を示すコレステリック液晶層の積層体であり、
前記偏光変換部材は、四分の一波長板であり、
当該四分の一波長板は、遅相軸が前記導光板の厚さ方向に対して４５度をなす方向を向くように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記反射型偏光板は、捩れ配向を有する高分子液晶層であり、
当該捩れ配向の捩れ角は９０度であり、かつ、前記光源に近接する面における配向方向が前記導光板の厚さ方向に対して垂直または平行であることを特徴とする請求項７の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記反射型偏光板と前記反射板のうちの少なくとも一方は、前記導光板の前記液晶表示パネルと対向する面で見た平面分布が、入射する光に対して凹面となる曲面状であることを特徴とする請求項１または請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記反射板は、高反射率の金属薄膜であることを特徴とする請求項１または請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記導光板は、結合部導光板と面発光部導光板からなり、
前記結合部導光板と面発光部導光板とは、対向する接合面が同一形状であり、
前記光源は、前記結合部導光板の前記接合面とは異なる端部と近接して配置され、
前記反射型偏光板は、前記結合部導光板または前記面発光部導光板の前記接合部上に形成され、
前記反射板は、前記結合部導光板の前記接合部とは異なる端部に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶表示パネルは、一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、前記液晶層を挟んで配置された一対の偏光板とを有し、
前記一対の偏光板のうちの、前記液晶層と前記導光板との間に配置されたほうの偏光板は、透過軸の方位が前記導光板内における前記主成分の光の進行方向に対して概ね平行であることを特徴とする請求項１または請求項７の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記一対の偏光板は、前記一対の基板および前記液晶層を挟んで配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記液晶表示パネルは、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層に近接する面上に画素電極および共通電極を有し、
前記画素電極と前記共通電極とは、同層にあり、かつ、櫛歯状の平面構造を有し、
前記画素電極および前記共通電極の櫛歯部分は、長手方向が前記主成分の光の進行方向に対して概略平行であることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記液晶表示パネルは、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層に近接する面上に画素電極および共通電極を有し、
前記画素電極と前記共通電極とは、絶縁層を介して積層されており、かつ、前記液晶層に近接する方の電極は櫛歯状の平面構造を有し、
前記櫛歯状の平面構造を有する前記電極の櫛歯部分は、長手方向が前記主成分の光の進行方向に対して概略平行であることを特徴とする請求項１３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、液晶表示装置に関し、特に、導光板方式（エッジライト型またはサイドライト型と呼ぶこともある）のバックライトユニットを有する液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、導光板方式のバックライトユニットを有する液晶表示装置は、たとえば、携帯電話端末などの携帯型情報機器の表示部に用いられている。
【０００３】
携帯型情報機器は、たとえば、通信速度の高速化や、内蔵するメモリ容量の増大に伴い、より大容量の画像情報やコマ数の多い動画が取り扱われる傾向にある。これにともない、携帯型情報機器の表示部として用いられる中小型の液晶表示装置は、高画質化や大画面化が進み、さらには画素数が増大する傾向にある。このうちの画素数については、従来の２４０×３２０×３画素であるＱＶＧＡ（Quarter Video Gate Array）から、４８０×６２０×３画素であるＶＧＡ（Video Gate Array）への増大化が進みつつある。
【０００４】
また、携帯型情報機器の表示部として用いられる中小型の液晶表示装置は、たとえば、電池駆動時間の増大や、屋外視認性を向上するための明るさの向上が求められている。これらの液晶表示装置における画素数の増大は、一般に、開口率の低下を招くので、特に、ＶＧＡ仕様の液晶表示装置では電池駆動時間の増大や明るさの向上が困難である。そのため、近年、液晶表示装置の透過効率の向上が再検討されている。
【０００５】
液晶表示装置の表示原理は、以下のように要約される。液晶表示装置は、主として、液晶表示パネルと、その背後に配置したバックライトから構成される。このとき、液晶表示パネルは、一対の基板と、当該一対の基板の間に挟持された液晶層と、前記液晶層を挟んで配置される一対の偏光板を有する。またこのとき、一対の偏光板は、通常、前記一対の基板および前記液晶層を挟むように配置される。また、液晶表示パネルの表示領域は、上記のように多数の画素からなり、各画素は、画素電極、共通電極、および液晶層を有する。
【０００６】
液晶表示パネルの各画素は、バックライトからの光を遮ることで暗表示を行い、透過させることで明表示を行う。一対の偏光板は、吸収軸が互いに直交するように配置される場合が多い。この場合、バックライト側の偏光板を通過した光の偏光状態が液晶層によって変えられなければ、当該光は、もう一方の偏光板によって完全に吸収されて暗表示となる。また、この場合、バックライト側の偏光板を通過した光の偏光状態が液晶層により偏光状態が変えられれば、当該光は、もう一方の偏光板を透過して明表示となる。
【０００７】
液晶表示装置に用いるバックライトの光は、自然光に近い部分偏光であるため、通常、６割近くが偏光板に吸収される。このことは、液晶表示装置における透過効率の低下の主要因の一つである。
【０００８】
偏光板によるバックライト光の吸収を低減するために、従来の液晶表示装置では、たとえば、反射型偏光板が用いられている。反射型偏光板は、たとえば、偏光板のバックライトに近接する面上に積層して配置され、バックライトの光のうちの偏光板によって吸収される成分をバックライト側に反射する。反射型偏光板で反射した光は、バックライトの導光板やプリズムシートなどで反射して再び反射型偏光板に入射する。この過程において、再び反射型偏光板に入射する光に透過成分が生じていれば、透過成分は反射型偏光板を通過して表示に用いることができる。もし仮に、反射型偏光板で反射した光の全てが反射型偏光板に再入射し、かつ、再入射する光における透過成分の割合が１００％になっていれば、光利用効率は約２倍に向上するはずである。しかしながら、上記の構成の液晶表示装置においては、反射型偏光板による光利用効率の向上が１．３倍程度であった。
【０００９】
また、近年の導光板方式のバックライトには、光利用効率をさらに向上させるために、たとえば、反射型偏光板を光源の近傍に配置したものがある（たとえば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−００７１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
反射型偏光板で反射した光を透過成分に変換するには、導光板の界面での反射や屈折の際に生じる偏光解消に頼むのではなく、偏光変換子を用いて変換すべきである。またこのとき、反射型偏光板で反射した光は、あらかじめ設定した光路にしたがって導き、高い効率で反射型偏光板の方向に反射させるべきである。元来導光板は、その端部に配置された光源から発した光を面状に拡大して、その強度分布を面内で均一にし、かつこれを液晶層側に導く機能を有する。そのため、通常の導光板に、反射型偏光板で反射した光を液晶層側に反射させる機能を追加するのは困難であり、無理に実施すればいずれの機能も低効率になる。
【００１２】
特許文献１の液晶表示装置では、光源と同層に反射板と四分の一波長板を配置し、さらに導光板と光源の間に反射型偏光板を配置している。またこのとき、反射板と反射型偏光板とを密着させず、距離をおいて配置することにより、反射型偏光板で反射した光が、反射板と四分の一波長板に入射する割合を増やしている。
【００１３】
ところで、中小型の液晶表示装置の導光板方式のバックライトに用いる光源は、低電圧で駆動可能でかつ小型であることを特長とする発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が一般的である。発光ダイオードの形状は、一般に立方体状であり、発光面は立方体の一つの面であるが、その発光分布は等方的ではなく、発光面の法線方向で特に強く、法線方向から離れるにつれて急速に弱くなる。
【００１４】
特許文献１の液晶表示装置でも光源に発光ダイオードを用いているが、反射板と反射型偏光板の平面分布については特定されていない。反射板と反射型偏光板をいずれも導光板の四辺に対して平行に配置すれば、発光ダイオードの最も強い発光成分は反射型偏光板で反射された後、反射板および四分の一波長板には向かわずに、発光ダイオードに向かうことになる。発光ダイオード自体は光を反射する機能や偏光状態を変換する機能がないため、発光ダイオードに入射した光は再利用できない。そのため、特許文献１に記載されたような構成の液晶表示装置（バックライト）では、光源（発光ダイオード）が発した光のうちの、最も強い発光成分を再利用できないという問題があった。
【００１５】
なお、上記の構成において光源が発した光の再利用効率を若干でも向上させるには、たとえば、反射板と反射型偏光板との距離を増大させればよい。これにより、光源に向かって反射される発光成分の割合が減少するからである。しかしながら、この場合は、反射板と反射型偏光板との距離を増大した分だけバックライトのサイズが増大し、その結果として、液晶表示装置のサイズが増大するという別の問題が生じる。
【００１６】
以上のように、従来の導光板方式のバックライトを有する液晶表示装置では、液晶表示装置のサイズを小さく保ちながら光源が発した光の再利用効率を向上させることが非常に難しいという問題があった。
【００１７】
本発明の目的は、導光板方式のバックライトを有する液晶表示装置のサイズを小さく保ちながら光源が発した光の再利用効率を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【００１８】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。
【００２０】
（１）液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置された導光板と、前記導光板の端部に配置された複数の光源とを有する液晶表示装置において、前記光源は、当該光源が発する光のうちの、強度分布でみた主成分の光の進行方向が前記液晶表示パネルの四辺のいずれかに対して概ね平行になるように配置されており、前記導光板は、前記光源が発した光が入射する前記端部と、当該導光板を伝播する光が前記液晶表示パネル側に出射する光取り出し部との間に、前記光源が発した光のうちのＰ偏光成分を透過しＳ偏光成分を反射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板で反射した前記Ｓ偏光成分の光を反射させる反射板と、前記Ｓ偏光成分の光をＰ偏光に変換する偏光変換部材とを有し、前記反射型偏光板および前記反射板は、反射面が前記主成分の光の進行方向に対して垂直にならない角度に傾斜しており、かつ、前記主成分の光のうちの前記Ｓ偏光成分を前記偏光変換部材で変換してなる前記Ｐ偏光が前記主成分の光の進行方向と概ね平行な方向に向かうように配置されており、前記偏光変換部材は、前記反射型偏光板に入射する前の前記主成分の光は通過せず、前記反射型偏光板で反射した光のみが通過する位置に配置されている液晶表示装置。
【００２１】
（２）前記（１）の液晶表示装置において、前記偏光変換部材は、四分の一波長板であり、前記四分の一波長板は、前記反射型偏光板で反射した光が前記反射板で反射して前記光取り出し部に向かう過程で当該四分の一波長板を２回通過する位置に配置されている液晶表示装置。
【００２２】
（３）前記（１）の液晶表示装置において、前記偏光変換部材は、四分の一波長板であり、前記四分の一波長板および前記反射板は、前記導光板に近接する側より前記四分の一波長板、前記反射板の順で積層されており、かつ、前記四分の一波長板は、遅相軸が前記導光板の厚さ方向に対して４５度をなす方向を向くように配置されている液晶表示装置。
【００２３】
（４）前記（１）の液晶表示装置において、前記反射型偏光板は、前記Ｐ偏光成分および前記Ｓ偏光成分を含む前記主成分の光が通過する部分のみに配置され、前記反射板で反射した光が通過する部分には存在しない液晶表示装置。
【００２４】
（５）前記（１）の液晶表示装置において、前記偏光変換部材は、二分の一波長板であり、前記反射型偏光板は、前記Ｐ偏光成分および前記Ｓ偏光成分を含む前記主成分の光が通過する部分のみに配置され、前記二分の一波長板は、前記反射型偏光板で反射した光が前記反射板で反射して前記光取り出し部に向かう過程で当該二分の一波長板を１回通過する位置に、遅相軸が前記導光板の厚さ方向に対して４５度をなす方向を向くように配置されている液晶表示装置。
【００２５】
（６）前記（１）の液晶表示装置において、前記反射偏光板は、屈折率異方性を有する異方性媒体と、屈折率異方性を有しない等方性媒体とを交互に積層した積層体であり、前記異方性媒体は、層平面内における異常光屈折率と常光屈折率のいずれか一方が前記等方性媒体の屈折率に等しい液晶表示装置。
【００２６】
（７）液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの背面側に配置された導光板と、前記導光板の端部に配置された複数の光源とを有する液晶表示装置において、前記光源は、当該光源が発する光のうちの、強度分布でみた主成分の光の進行方向が前記液晶表示パネルの四辺のいずれかに対して概ね平行になるように配置されており、前記導光板は、前記光源が発した光が入射する前記端部と、当該導光板を伝播する光が前記液晶表示パネル側に出射する光取り出し部との間に、前記光源が発した光を右回りの円偏光と左回りの円偏光に分離して、一方の円偏光を透過し他方の円偏光を反射する反射型偏光板と、前記反射型偏光板で反射した前記円偏光を反射させる反射板と、前記反射型偏光板を透過した円偏光および前記反射板で反射した円偏光をＰ偏光に変換する偏光変換部材とを有し、前記反射型偏光板および前記反射板は、反射面が前記主成分の光の進行方向に対して垂直にならない角度に傾斜しており、かつ、前記主成分の光のうちの前記反射型偏光板で反射した前記円偏光を前記偏光変換部材で変換してなる前記Ｐ偏光が前記主成分の光の進行方向と概ね平行な方向に向かうように配置されている液晶表示装置。
【００２７】
（８）前記（７）の液晶表示装置において、前記反射型偏光板は、光源光の波長域に特性反射を示すコレステリック液晶層の積層体であり、前記偏光変換部材は、四分の一波長板であり、当該四分の一波長板は、遅相軸が前記導光板の厚さ方向に対して４５度をなす方向を向くように配置されている液晶表示装置。
【００２８】
（９）前記（７）の液晶表示装置において、前記反射型偏光板は、捩れ配向を有する高分子液晶層であり、当該捩れ配向の捩れ角は９０度であり、かつ、前記光源に近接する面における配向方向が前記導光板の厚さ方向に対して垂直または平行である液晶表示装置。
【００２９】
（１０）前記（１）または（７）の液晶表示装置において、前記反射型偏光板と前記反射板のうちの少なくとも一方は、前記導光板の前記液晶表示パネルと対向する面で見た平面分布が、入射する光に対して凹面となる曲面状である液晶表示装置。
【００３０】
（１１）前記（１）または（７）の液晶表示装置において、前記反射板は、高反射率の金属薄膜である液晶表示装置。
【００３１】
（１２）前記（１）または（７）の液晶表示装置において、前記導光板は、結合部導光板と面発光部導光板からなり、前記結合部導光板と面発光部導光板とは、対向する接合面が同一形状であり、前記光源は、前記結合部導光板の前記接合面とは異なる端部と近接して配置され、前記反射型偏光板は、前記結合部導光板または前記面発光部導光板の前記接合面上に形成され、前記反射板は、前記結合部導光板の前記接合面とは異なる端部に形成されている液晶表示装置。
【００３２】
（１３）前記（１）または（７）の液晶表示装置において、前記液晶表示パネルは、一対の基板と、前記一対の基板の間に挟持された液晶層と、前記液晶層を挟んで配置された一対の偏光板とを有し、前記一対の偏光板のうちの、前記液晶層と前記導光板との間に配置されたほうの偏光板は、透過軸の方位が前記導光板内における前記主成分の光の進行方向に対して概ね平行である液晶表示装置。
【００３３】
（１４）前記（１３）の液晶表示装置において、前記一対の偏光板は、前記一対の基板および前記液晶層を挟んで配置されている液晶表示装置。
【００３４】
（１５）前記（１３）の液晶表示装置において、前記液晶表示パネルは、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層に近接する面上に画素電極および共通電極を有し、前記画素電極と前記共通電極とは、同層にあり、かつ、櫛歯状の平面構造を有し、前記画素電極および前記共通電極の櫛歯部分は、長手方向が前記主成分の光の進行方向に対して概略平行である液晶表示装置。
【００３５】
（１６）前記（１３）の液晶表示装置において、前記液晶表示パネルは、前記一対の基板のうちの一方の基板の前記液晶層に近接する面上に画素電極および共通電極を有し、前記画素電極と前記共通電極とは、絶縁層を介して積層されており、かつ、前記液晶層に近接する方の電極は櫛歯状の平面構造を有し、前記櫛歯状の平面構造を有する前記電極の櫛歯部分は、長手方向が前記主成分の光の進行方向に対して概略平行である液晶表示装置。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、液晶表示装置のサイズを小さく保ちながら光源が発した光の利用効率を向上させることができる。そのため、本発明を適用することで、たとえば、従来と同一の消費電力を保ちながらより明るい表示の液晶表示装置、または従来と同一の明るさを保ちながらより消費電力の少ない液晶表示装置が得られる。
【００３７】
したがって、本発明の液晶表示装置を携帯電話などに搭載すると、たとえば、晴天時の屋外など明るい環境下での視認性の向上、または電池による駆動時間の増大などの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による実施例１の液晶表示装置におけるバックライトの概略構成の一例を示す模式斜視図である。
【図２】実施例１の液晶表示装置の主要部の概略構成の一例を示す模式側面図である。
【図３】液晶表示パネルの第２の基板の平面構成の一例を示す模式平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図６】実施例１の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の平面構成の一例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図７】比較例１のバックライトの主要部の概略構成の一例を示す模式斜視図である。
【図８】比較例１のバックライトにおける光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図９】比較例２のバックライトにおける光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図１０】本発明による実施例２の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の一例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図１１】実施例１のバックライトにおける改善の余地の一例を説明するための模式平面図である。
【図１２】本発明による実施例３の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の第一の例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図１３】実施例３の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の第二の例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図１４】実施例３の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の第三の例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図１５】実施例３の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の第四の例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図１６】本発明による実施例４の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の一例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図１７】本発明による実施例５の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の一例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【図１８】本発明による実施例６の液晶表示装置における液晶表示パネルの主要部の概略構成の一例を示す模式断面図である。
【図１９】本発明による実施例７の液晶表示装置における液晶表示パネルの主要部の概略構成の一例を示す模式断面図である。
【図２０】本発明による実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第一の例を示す模式平面図である。
【図２１】実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第二の例を示す模式平面図である。
【図２２】実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第三の例を示す模式平面図である。
【図２３】実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第四の例を示す模式平面図である。
【図２４】実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第五の例を示す模式平面図である。
【図２５】実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第六の例を示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００４０】
図１乃至図５は、本発明による実施例１の液晶表示装置における主要部の概略構成の一例を説明するための模式図である。
図１は、本発明による実施例１の液晶表示装置におけるバックライトの概略構成の一例を示す模式斜視図である。図２は、実施例１の液晶表示装置の主要部の概略構成の一例を示す模式側面図である。図３は、液晶表示パネルの第２の基板の平面構成の一例を示す模式平面図である。図４は、図３のＡ−Ａ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ’線における液晶表示パネルの断面構成の一例を示す模式断面図である。
【００４１】
実施例１の液晶表示装置は、たとえば、図１に示すように、結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２とからなる導光板ＬＧを有する。また、結合部導光板ＬＧ１の端部には光源ＬＳが配置されている。光源ＬＳは、たとえば、白色発光ダイオードであり、光源ＬＳが発する光は、強度分布で見た主成分が、導光板ＬＧの長辺方向（ｙ方向）と平行な方向に進行する。
【００４２】
また、結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２との接合部には、反射型偏光板ＲＰを有し、反射型偏光板ＲＰは、光源ＬＳからの光が入射する部分が、導光板ＬＧの長辺に対して垂直ではなく、垂直方向（ｘ方向）に対して斜めに配置されている。また、結合部導光板ＬＧ１の端部には、四分の一波長板ＱＷと反射板ＲＦを有し、これらもまた導光板の長辺の垂直方向（ｘ方向）に対して斜めに配置されている。
【００４３】
また、面発光部導光板ＬＧ２の底部には、光取出し構造ＭＰが多数設けられており、図１にはその一部を示している。光取出し構造ＭＰは、面発光部導光板ＬＧ２内を伝播する光を導光板ＬＧの外側に出射させるためのものである。このとき、光取出し構造ＭＰは、たとえば、図１に示したように、中空でかつプリズム状の突起であり、傾斜面を光源ＬＳ側に有し、この傾斜面で反射した光は導光板ＬＧの外側に出射する。光源ＬＳの発光面からその法線方向に発した光（強度分布で見た主成分の光）に着目すると、導光板ＬＧ内には、たとえば、第一の光路ＯＰ１と第二の光路ＯＰ２がある。第一の光路ＯＰ１は反射型偏光板ＲＰを通過しており、第二の光路ＯＰ２は反射型偏光板ＲＰで反射した後、四分の一波長板ＱＷを通過し、反射板ＲＦで反射し、再び四分の一波長板ＱＷを通過している。本発明の液晶表示装置に用いるバックライトは、このような第一の光路ＯＰ１と第二の光路ＯＰ２を有することを特徴とする。
【００４４】
また、実施例１では、携帯電話の表示部などに用いられる小型の液晶表示装置に本発明を適用した場合を想定しているため、導光板ＬＧ（結合部導光板ＬＧ１）の一端に２個の光源ＬＳを配置している。光源ＬＳ（発光ダイオード）が発する光は、発光分布に異方性を有し、発光面の法線方向に極大を有するが、発光分布の広がりにより、面発光部導光板ＬＧ２の液晶表示パネルと重畳する部分において光源ＬＳからの光の分布はほぼ均一になる。また、導光板ＬＧを伝播する光は、光源ＬＳから遠ざかるにつれて強度が低下する。そのため、光取出し構造ＭＰは、光の強度が大きい光源ＬＳの近傍ではより疎に分布し、光の強度が小さい光源ＬＳから離れた部分ではより密に分布するように配置する。これにより、導光板ＬＧの外側に向けて出射する光の強度を均一化している。
【００４５】
実施例１の液晶表示装置における導光板ＬＧの構成および光源ＬＳからの光の偏光状態の変化に関する詳細な説明は、後述する。
【００４６】
このような導光板方式のバックライトを有する実施例１の液晶表示装置は、たとえば、図２に示すように、面発光部導光板ＬＧ２の上側に液晶表示パネルＬＣＰが配置され、面発光部導光板ＬＧ２と液晶表示パネルＬＣＰとの間に、液晶表示パネルＬＣＰに近接する側より第一のプリズムシートＰＳ１と第二のプリズムシートＰＳ２が積層されている。第一のプリズムシートＰＳ１および第二のプリズムシートＰＳ２は、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）の液晶表示パネルＬＣＰと対向する面から出射した光の進行方向を、液晶表示パネル１の平面法線方向（ｚ方向）に向ける機能を有し、それぞれ、液晶表示パネルＬＣＰと対向する面上に、断面が三角錐状で平面分布がストライプ状の突起構造を備える。このとき、第一のプリズムシートＰＳ１における突起構造のストライプは導光板の長辺方向（ｙ方向）に平行であり、第二のプリズムシートＰＳ２における突起構造のストライプは導光板の短辺方向（ｘ方向）に平行である。
【００４７】
なお、実施例１の液晶表示装置では、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）と液晶表示パネルＬＣＰとの間に配置するプリズムシートを一枚にすることも可能である。プリズムシートを一枚にした場合は、液晶表示パネルＬＣＰに向かう光源光の角度分布が狭くなるが、液晶表示装置全体の厚さを低減できる。また、プリズムシートに設ける突起構造は、導光板と対向する面上に配置することも可能である。また、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）と液晶表示パネルＬＣＰとの間には、プリズムシートに加えて光拡散板などを積層することも可能であり、光拡散板を配置することにより液晶表示パネルＬＣＰに向かう光源光の角度分布を拡大する効果が得られる。
【００４８】
また、液晶表示パネルＬＣＰは、第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２との間に図示していない液晶層があり、第一の基板ＳＵ１、液晶層、および第二の基板ＳＵ２は、第一の偏光板ＰＬ１と第２の偏光板ＰＬ２で挟まれている。
【００４９】
実施例１の液晶表示装置における液晶表示パネルＬＣＰは、たとえば、図３乃至図５に示すような構成であり、第一の基板ＳＵ１は、液晶層ＬＣＬと対向する面上に、ブラックマトリクスＢＭ、カラーフィルタＣＦ、平坦化膜ＬＬ、および第一の配向膜ＡＬ１が順次積層されている。
【００５０】
第一の基板ＳＵ１は、たとえば、厚さが約０．４ｍｍのホウケイサンガラスでなるガラス基板である。ブラックマトリクスＢＭは、たとえば、黒色樹脂または遮光性の金属膜をパターニングして形成された遮光膜である。カラーフィルタＣＦは、たとえば、赤色を呈する顔料を含むレジスト、緑色を呈する顔料を含むレジスト、および青色を呈する顔料を含むレジストの３種類のレジストがあり、１つの画素は、上記３種類のレジストのうちの１つを有する。またこのとき、カラーフィルタＣＦは、たとえば、走査信号線ＧＬの延在方向（ｘ方向）で連続する３つの画素が、赤色を呈する顔料を含むレジストを有する画素、緑色を呈する顔料を含むレジストを有する画素、および青色を呈する顔料を含むレジストを有する画素になるように配置される。平坦化膜ＬＬは、たとえば、アクリル系樹脂であり、透明性に優れ、下地の凹凸を平坦化すると共に溶液の浸透を防止する機能を有する。第一の配向膜ＡＬ１は、たとえば、ポリイミド系の有機高分子膜であり、ラビング法で配向処理されており、近接する液晶層ＬＣＬの液晶分子に対して、約１．５度のプレチルト角を付与する水平配向膜である。
【００５１】
一方、第二の基板ＳＵ２は、液晶層ＬＣＬと対向する面上に、たとえば、走査信号線ＧＬ、第一の絶縁膜ＧＩＬ、映像信号線ＳＬ、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子、第二の絶縁膜ＳＣＩＬ、共通電極ＣＥ、第三の絶縁膜ＰＣＩＬ、画素電極ＰＥ、および第二の配向膜ＡＬ２が順次積層されている。
【００５２】
第二の基板ＳＵ２は、第一の基板ＳＵ１と同様にホウケイサンガラス製のガラス基板である。また、第二の配向膜ＡＬ２は、第一の配向膜ＡＬ１と同様の水平配向膜である。
【００５３】
走査信号線ＧＬと、映像信号線ＳＬおよびＴＦＴ素子のソース電極ＳＥとは、それぞれ、たとえば、アルミニウムなどの金属膜をエッチングして形成された配線である。また、ＴＦＴ素子のゲート電極は走査信号線ＧＬと一体形成されており、ドレイン電極は映像信号線ＳＬと一体形成されている。画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとは、いずれもＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電膜をエッチングして形成された電極であり、層厚は、それぞれ、約８０ｎｍである。このとき、共通電極ＣＥは、たとえば、走査信号線ＧＬの延在方向に沿って並んだ複数の画素で共有される帯状の電極である。また、画素電極ＰＥは、コンタクトホールＣＨによりソース電極ＳＥと接続している。またこのとき、画素電極ＰＥの平面形状は、図３に示したような櫛歯状であり、櫛歯部分の先端に見られる三角形状の平面構造は、外部から押し圧力を加えた際に、異常配向の発生を抑制する機能を有する。
【００５４】
第１の絶縁膜ＧＩＬ、第二の絶縁膜ＳＣＩＬ、および第三の絶縁膜ＰＣＩＬは、たとえば、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜、あるいは酸窒化シリコン膜などの絶縁膜である。このとき、共通電極ＣＥと画素電極ＰＥとの間に介在する第三の絶縁層ＰＣＩＬの膜厚は、たとえば、約２５０ｎｍである。
【００５５】
また、液晶層ＬＣＬは、室温を含む広い温度範囲でネマチック相を示し、誘電率異方性が正で、かつ高抵抗の液晶材料を用いる。このような液晶材料は、液晶温度範囲が広いことから、使用環境の温度変化が広範に渡るモバイル用途にも適用可能である。また、誘電率異方性が正の液晶材料は、負の液晶材料に比較してより低粘度であるため、後者を用いた場合に比較してより高速応答の表示が可能になる。高抵抗なことから、ＴＦＴ素子がオフとなる保持期間中における電圧低下が十分に少なく、保持期間中に透過率を維持し、かつフリッカの発生を防ぐことができる。
【００５６】
図３乃至図５に示したような構成の画素を有する液晶表示パネルＬＣＰは、いわゆるＩＰＳ（In-Plane Switching）方式であり、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電位差が生じると、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間にフリンジ電界と呼ばれるアーチ状の電気力線が形成される。このとき、電気力線は液晶層ＬＣＬを通っており、液晶層ＬＣＬには、基板平面に対して平行な成分を有する横電界が印加される。これにより、電圧印加時に液晶配向方向が主に層平面内で回転するように変化する。
【００５７】
液晶層ＬＣＬの厚さ方向（ｚ方向）に電界を印加するＶＡ（Vertically Aligned）方式、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）方式、ＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）方式などの液晶表示パネルの場合、電界印加に伴う液晶層ＬＣＬの配向変化は、液晶分子のチルト角の変化が主であるが、ＩＰＳ方式の液晶表示パネルではチルト角の変化が少ない。そのため、ＩＰＳ方式の液晶表示パネルでは、電界印加にともなうリタデーションの実効値の変化が少なく、広い視角範囲において階調再現性に優れた表示が得られる。
【００５８】
また、図３乃至図５に示したような構成の液晶表示パネルＬＣＰの場合、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとが重畳する部分が多数存在するが、この部分は液晶層ＬＣＬに対して並列に結合しているため、保持期間中に液晶層ＬＣＬに印加される電圧値を一定に保つ透明保持容量として機能する。透明保持容量の電気容量は画素電極ＰＥと共通電極ＣＥの重畳部の面積に比例するとともに第三の絶縁膜ＰＣＩＬの誘電率に比例し、かつ、第三の絶縁膜ＰＣＩＬの膜厚に反比例する。透明保持容量が充分であれば、フリッカや輝度傾斜などの視認性低下に繋がる現象が生じない。
【００５９】
また、第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２の間のギャップ（間隙）は、たとえば、第一の基板ＳＵ１側に配置した柱状スペーサ（図示しない）によって均一に維持される。柱状スペーサは、たとえば、台形回転体（円錐台形）であり、底辺の直径が約１０μｍである。第一の基板ＳＵ１と第二の基板ＳＵ２の間のギャップに液晶材料を真空封入して、前述の液晶層ＬＣＬとする。液晶層ＬＣＬはホモジニアス配向で、その配向方向は以下のような理由から、走査信号線ＧＬに対して５度傾くように設定する。このとき、電圧印加時の電界方向と配向方向のなす角度が８５度と充分に大きいため、電圧印加時に十分な液晶配向方向の回転が生じ、高透過率が得られる。
【００６０】
また、第一の偏光板ＰＬ１と第二の偏光板ＰＬ２は、それぞれ、配向処理されたヨウ素系色素を含み、その２色性により自然光を偏光に変換する。第一の偏光板ＰＬ１および第二の偏光板ＰＬ２は、入射した光の吸収率が最大となる方位と最小となる方位を、それぞれ吸収軸と透過軸と呼び、吸収軸と透過軸に平行な偏光成分はそれぞれ吸収成分、透過成分と呼ぶ。第一の偏光板ＰＬ１と第二の偏光板ＰＬ２は、その平面法線方向から観察したときに互いの吸収軸が直交しており、かつ、第二の偏光板ＰＬ２の吸収軸が電界無印加時の液晶配向方向に平行になるように配置する。第一の偏光板ＰＬ１と第二の偏光板ＰＬ２をこのような配置にすることで、電圧無印加時を暗表示にできる。
【００６１】
なお、実施例１の液晶表示装置における液晶表示パネルＬＣＰは、図３乃至図５に示したような構成のものに限らず、従来の透過型または半透過型の液晶表示装置で用いられてる種々の液晶表示パネルのいずれかであればよい。
【００６２】
図６は、実施例１の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の平面構成の一例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【００６３】
光は電磁波の一種であるが、液晶表示装置における光と偏光板との相互作用を考える際には、光の電気ベクトルに着目する。電気ベクトルは光の進行方向（等位相面に対して垂直な方向）に対して垂直な面内に存在する。液晶表示装置のバックライトが発する光や、その利用効率について考える際には、光は電気ベクトルの振動方向の異なる光の混合として考えるべきである。これにより、光には以下の２つの極限的な状態が想定される。一つは完全偏光であり、電気ベクトルの振動方向が完全に同一な光である。もう一つは自然光であり、あらゆる振動方向の光が均一に混合した光である。しかしながら、一般に光は部分偏光と呼ばれる完全偏光と自然光の中間の状態、すなわち振動方向の異なる光が不均一に混合した状態であり、たとえば、液晶表示装置に用いられる偏光板を通過した光は完全偏光ではなく、透過成分を主にした完全偏光に近い部分偏光である。このような部分偏光は、単に偏光と呼ぶことが多いので、本明細書でも偏光板を通過した光は偏光と呼んでいる。
【００６４】
実施例１の液晶表示装置における導光板は、結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２とを有し、これらの導光板ＬＧ１，ＬＧ２の接合部に反射型偏光板ＲＰを介在させている。
【００６５】
反射型偏光板ＲＰには、その内部を通過する可視光の波長の二分の一に厚さが等しい２種類の高分子膜を交互に積層した構成のものを用いた。なお、２種類の高分子膜は、一方が面内の屈折率異方性のある高分子膜であり、他方が屈折率異方性のない高分子膜である。また、屈折率異方性のある高分子膜は、異常光屈折率ｎｅまたは常光屈折率ｎｏが、屈折率異方性のない高分子膜の屈折率に等しい。このとき、仮に、常光屈折率ｎｏが、屈折率異方性のない高分子膜の屈折率に等しいとすると、常光屈折率ｎｏに振動方向が平行な偏光に対しては、反射型偏光板ＲＰの内部において常に一定の屈折率となるため、当該偏光成分は反射型偏光板ＲＰを透過する。またこのとき、異常光屈折率ｎｅに振動方向が平行な偏光に対しては、反射型偏光板ＲＰの内部において波長と同周期で屈折率が変動するため、当該偏光成分は反射型偏光板ＲＰで反射する。このように、反射型偏光板ＲＰは、振動方向が直交する二つの偏光成分のうちの一方の偏光成分を透過し、他方の偏光成分を反射する。
【００６６】
また、反射型偏光板ＲＰには、たとえば、ワイヤーグリッド型偏光板を用いることもできる。ワイヤーグリッド型偏光板は、ストライプ状にパターンニングされた金属薄膜であり、ストライプ方向に振動方向を有する偏光成分を反射し、ストライプ方向に垂直な振動方向を有する偏光成分を透過する性質を有する。このとき、ストライプ構造のピッチは、可視領域の波長以下である。ワイヤーグリッド型偏光板を反射型偏光板ＲＰとして用いる場合は、ストライプ構造を導光板平面内に平行になるように配置することにより、Ｐ偏光成分を透過し、かつ、Ｓ偏光成分を反射することができる。ワイヤーグリッド型偏光板は、たとえば、面発光部導光板ＬＧ２の断面（接合面）に直接形成しても良いし、透明樹脂膜上にワイヤーグリッド型偏光板を形成し、これを面発光部導光板ＬＧ２の断面に貼り付けてもよい。
【００６７】
光源ＬＳが発した光のうちの最も強度の大きい成分、言い換えると発光面の法線方向（ｙ方向）に向けて発した主成分は、たとえば、図６に示すように、結合部導光板ＬＧ１を伝播して反射型偏光板ＲＰに入射する。このとき、光源ＬＳが発する光は、いわゆる自然光であるため、結合部導光板ＬＧ１を伝播する光は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を含む。このＰ偏光成分とＳ偏光成分を含む光が反射型偏光板ＲＰに入射すると、入射した光のうちのＰ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は反射する。反射型偏光板ＲＰを透過したＰ偏光は、第一の光路ＯＰ１で面発光部導光板ＬＧ２を伝播し、光取出し構造ＭＰの傾斜面で反射すると液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する。
【００６８】
なお、Ｐ偏光は、導光板内を伝播する光が導光板の外に出射する際に、導光板と空気界面の法線（ｚ軸）と当該界面に入射する光線が作る平面内に振動方向を有する偏光成分であり、Ｓ偏光は、Ｐ偏光に対して垂直な偏光成分である。Ｓ偏光は導光板面内に平行な振動成分からなり、Ｐ偏光は導光板面内に垂直な振動成分を含む。
【００６９】
このとき、反射型偏光板ＲＰのうちの、光源ＬＳからの光が入射する部分は、図６に示したように、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）の長辺方向と垂直な方向（ｘ方向）に対して角度αだけ傾いている。そのため、反射型偏光板ＲＰで反射したＳ偏光成分は、当該光を発した光源ＬＳの方向ではなく、２個の光源ＬＳの間に配置された四分の一波長板ＱＷに向かい、当該四分の一波長板ＱＷを通過する過程で円偏光（右回りの円偏光ＣＰＬ１）になって反射板ＲＦに入射する。
【００７０】
この右回りの円偏光ＣＰＬ１は、反射板ＲＦでした後、再び四分の一波長板ＱＷを通過するが、その過程でＰ偏光に変換される。四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦによりＰ偏光に変換された光は、反射型導光板ＲＰを透過して第二の光路ＯＰ２で面発光部導光板ＬＧ２を伝播し、光取出し構造ＭＰの傾斜面で反射すると液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する。
【００７１】
四分の一波長板ＱＷには、シクロオレフィン系有機高分子を用いた。シクロオレフィン系有機高分子は、二重結合部位が少ないため、近紫外域に吸収を有しない。そのため、シクロオレフィン系有機高分子を用いた四分の一波長板ＱＷは、可視光域における透明度が高く、かつ耐候性に優れるという特長を有し、高輝度の光源ＬＳ（発光ダイオード）の近傍に配置してその光を照射しても劣化が生じにくいという利点がある。また、反射板ＲＦには、高分子膜を基材とし、その表面にアルミ膜を形成したものを用いた。
【００７２】
また、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦは、図６に示したように、反射型偏光板ＲＰの傾斜部分と概ね平行に配置し、変換されたＰ偏光の進行方向（第二の光路ＯＰ２）が、光源ＬＳが発した光の法線方向成分におけるＰ偏光成分の進行方向（第一の光路ＯＰ１）、すなわち導光板ＬＧの長辺方向（ｙ方向）と概ね平行になるようにする。
【００７３】
またこのとき、反射型偏光板ＲＰの角度αや、結合部導光板ＬＧ１の端部から反射型偏光板ＲＰの最遠部までの距離Ｕは、一方の光源ＬＳが発した光の第一の光路ＯＰ１および第二の光路ＯＰ２と、他方の光源ＬＳが発した光の第一の光路ＯＰ１および第二の光路ＯＰ２とが、等間隔Ｗになるようにすることが望ましい。
【００７４】
このように、実施例１の液晶表示装置では、反射型偏光板ＲＰを傾けて配置したことにより、光源ＬＳの発光面からその法線方向に向けて発光した主成分の光のうちの反射型偏光板ＲＰで反射した成分が、当該光源ＬＳには戻らずに、光源ＬＳの近傍に配置されている四分の一波長板ＱＷと反射板ＲＦの方向に向かう。そのため、実施例１の液晶表示装置では、光源ＬＳが発する光のうちの最も発光強度の強い成分（主成分の光）におけるＳ偏光成分をＰ偏光に変換することができる。また、実施例１の液晶表示装置では、四分の一波長板ＱＷと反射板ＲＦもまた導光板ＬＧの短辺方向（ｘ方向）に対して傾いており、かつ、反射型偏光板ＲＰと平行であるため、ここで反射された光は再び導光板ＬＧの長辺に対して平行方向に向かう。反射型偏光板ＲＰを通過したＰ偏光成分の進行方向（第一の光路ＯＰ１）と、変換されたＰ偏光の進行方向（第二の光路ＯＰ２）は互いに平行になるため、面発光部導光板ＬＧ２を伝播するＰ偏光は、ほぼ均一に分布する。
【００７５】
また、面発光部導光板ＬＧ２を伝播する光が光取出し構造ＭＰで反射して導光板の外側に出射する際には、Ｓ偏光成分よりもＰ偏光成分のほうが出射しやすい。Ｐ偏光成分は、導光板と空気界面における反射率が小さいため導光板ＬＧの外側に出やすい。これに対して、Ｓ偏光成分は当該反射率が大きいため大部分が導光板ＬＧ内に戻されるので、導光板ＬＧの外側に出にくい。以上のような理由から、光源ＬＳが発した光の利用効率を高めるためには、光源ＬＳが発した光を、振動方向が導光板ＬＧの厚さ方向に対して平行なＰ偏光にすれば良い。
【００７６】
実施例１のバックライトでは、以上のような方法で、光源ＬＳが発した光のＳ偏光成分をＰ偏光に変換し、光の利用効率を向上させる。
【００７７】
また、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）内での偏光状態の変化に着目すると、当該導光板内を伝播する光は、図１に示したように、導光板界面で反射を繰り返すうちに光取出し構造ＭＰに入射し、光取出し構造ＭＰで反射されて導光板ＬＧの外側に向かう。また、導光板ＬＧの外側に出射した光は、図２に示したように、第二のプリズムシートＰＳ２および第一のプリズムシートＰＳ１で屈折して液晶表示パネルＬＣＰの法線方向（ｚ方向）に向かう。このとき、導光板内での光の進行方向が導光板ＬＧの長辺に平行であり、かつ導光板ＬＧが等方性もしくは異方性であっても、その光軸が長辺にあれば、いずれの反射、屈折においてもＰ偏光成分のみが生じ、Ｓ偏光成分は発生しない。したがって、プリズムシートＰＳ２，ＰＳ１を通過して液晶表示パネルＬＣＰの法線方向に向かう光の振動方向は液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向に平行になる。
【００７８】
このことから、上記のバックライトと組合わせる液晶表示パネルＬＣＰの第二の偏光板ＰＬ２の透過軸を、液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向に平行、もしくはこれに近い角度に設定すれば、バックライトから光は、第二の偏光板ＰＬ２を極めて高い効率で透過する。
【００７９】
映像信号線ＳＬと走査信号線ＧＬは、通常、液晶表示パネルＬＣＰの長辺もしくは短辺に対して平行に配置するため、個々の画素の形状は長方形になる。一画素あたりの書き込み時間をより長くしようとすると走査信号線ＧＬの数を低減させるため、走査信号線ＧＬの延在方向は、液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向に平行になる。映像信号線ＳＬは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色の副画素に対応するため走査信号線ＧＬの３倍の数があり、その結果各画素の長辺は液晶表示パネル１の短辺に平行になる。液晶表示パネルＬＣＰが実施例１のようなＩＰＳ方式の場合には、画素電極ＰＥ（櫛歯電極）の櫛歯部分の長手方向を液晶表示パネルＬＣＰの長辺もしくは短辺に対して平行にすれば、画素内においてフリンジ電界が分布しない無効領域を低減できる。
【００８０】
また、櫛歯電極の方向に対して液晶層ＬＣＬの配向方向を、前述のように５度傾ける場合は、第二の偏光板ＰＬ２の透過軸が液晶表示パネルＬＣＰの長辺もしくは短辺となす角も５度に設定する。このとき、バックライトからの光の振動方向は、前述のように、液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向に平行になるので、第二の偏光板ＰＬ２の透過軸に対してバックライトからの光の振動方向は完全に平行にならず、５度だけずれることになる。しかしながら、この程度のずれであれば、バックライトから光は、第二の偏光板ＰＬ２を十分に高い効率で透過できる。これは、バックライトからの光は完全偏光でかつ直線偏光であり、第二の偏光板ＰＬ２が完全偏光板であるものと仮定し、バックライトからの光の振動方向が第二の偏光板ＰＬ２の透過軸となす角をθとすると、バックライトからの光が第二の偏光板ＰＬ２を透過する効率は、ｃｏｓ２θに比例するからであり、θ＝０°の理想的な場合に対して、θ＝５°の場合の透過効率の低減は約１％である。したがって、第二の偏光板ＰＬ２に入射するバックライトからの光の偏光状態がその透過軸に対して完全に平行な直線偏光にならずに、５度程度のずれがあっても、十分な透過率向上効果が得られる。なお、完全偏光板とは、吸収成分の透過率が０％であり、透過成分の透過率が１００％である理想的な偏光板のことである。
【００８１】
また、結合部導光板ＬＧ１および面発光部導光板ＬＧ２は、いずれもアクリルなどの透明樹脂製であり、通常、射出成型により形成される。このとき、射出成型における透明樹脂の流動方向は、主に導光板の長辺方向となるようにしており、これにより光源ＬＳからの光の進行方向は、透明樹脂の流動方向と平行になる。具体的には、透明樹脂の注入口を導光板の短辺に相当する部位に多数設ける。透明樹脂は、注入口を中心に放射状に広がるが、隣接する注入口が十分に近ければ、隣接する注入口からの透明樹脂とぶつかり、流動方向が導光板の長辺方向に向けられる。また、射出成型で形成した場合は、たとえば、透明樹脂を構成する高分子鎖が流動方向を向いた状態で固体化することにより、導光板に複屈折が生じることがあるが、流動方向が導光板の長辺方向であれば、光源ＬＳからの光は導光板の遅相軸に対して平行に伝播するため、光源ＬＳからの光の偏光状態が導光板の複屈折によって変化することはない。したがって、反射型偏光板ＲＰを透過したＰ偏光は、面発光部導光板ＬＧ２内を伝播して導光板ＬＧの外側に出射するまで、その偏光状態が良好に維持される。
【００８２】
また、結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２は、近接面（向かい合わせる面）を同一の形状にし、反射型偏光板ＲＰを挟んで一体化する。結合部導光板ＬＧ１は光源ＬＳ（たとえば、白色発光ダイオード）に近接する側に平坦面と傾斜面を有し、光源ＬＳはこのうち平坦面に接するように配置する。一方、傾斜面上には、結合部導光板ＬＧ１に近接する側より、四分の一波長板ＱＷ、反射板ＲＦの順に積層する。光源ＬＳは、図２に示したように、フレキシブル基板ＦＰ上に固定しており、図示しないフレームにより、面発光部導光板ＬＧ２、結合部導光板ＬＧ１、およびフレキシブル基板ＦＰの３者を一体化している。
【００８３】
また、実施例１の液晶表示装置では、図２に示したように、液晶表示パネルＬＣＰに重畳する部分において導光板（面発光部導光板ＬＧ２）の厚さを低減し、光源ＬＳに近接する部分においてより厚くし、両者の中間において厚さが連続的に変化しているが、これは液晶表示装置を薄型化するためである。面発光部導光板ＬＧ２において厚さが連続的に変化し、結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２の接合部は一定の厚さでかつ光源ＬＳに近接する部分と同じ厚さである。結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２の接合部をより厚くすることにより、両者を安定的に保持できる。また、反射型偏光板ＲＰで反射した光は、導光板の上端もしくは下端で反射されずに直接、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦに入射する割合が増大するため、導光板ＬＧをこのような形状にすることで、偏光変換を高効率化できる。
【００８４】
このように、実施例１の液晶表示装置は、光源ＬＳが発した光のうちのＳ偏光成分をＰ偏光に変換するとともに、第二の偏光板ＰＬ２の透過軸をその振動方向に概略平行になるように設定したことにより、第二の偏光板ＰＬ２においてバックライトからの光を高効率で透過でさせることができる。その結果として、実施例１の液晶表示装置では、たとえば、同一の消費電力でより高輝度の表示を実現することができる。
【００８５】
（比較例１）
図７および図８は、比較例１のバックライトの主要部の概略構成の一例を示す模式図である。
図７は、比較例１のバックライトの主要部の概略構成の一例を示す模式斜視図である。図８は、比較例１のバックライトにおける光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【００８６】
比較例１のバックライトは、たとえば、図７および図８に示すように、反射型偏光板ＲＰ、四分の一波長板ＱＷ、および反射板ＲＦを、導光板ＬＧの短辺方向（ｘ方向）に対して平行になるように配置している。このとき、比較例１のバックライトにおいて、実施例１のバックライトと異なる点は、反射型偏光板ＲＰ、四分の一波長板ＱＷ、および反射板ＲＦの傾きのみであり、光源ＬＳ、導光板ＬＧの材料、光取出し構造ＭＰの形状や数などは同じにしている。このような比較例１のバックライトを用いた液晶表示装置の輝度は、実施例１の液晶表示装置の輝度に比較して低下した。
【００８７】
比較例１のバックライトにおいても、光源ＬＳが発した光は、図７に示すように、結合部導光板ＬＧ１を伝播して反射型偏光板ＲＰに入射する。このとき、光源ＬＳの発光面の法線方向に向けて発した光のうちのＳ偏光成分は、反射型偏光板ＲＰで反射し、光源ＬＳに戻ってしまう。光源ＬＳ（発光ダイオード）は、それ自体に光を反射する機能や偏光状態を変換する機能がないため、光源ＬＳに戻る光（Ｓ偏光成分）は再利用できない。そのため、比較例１のバックライトでは、光源ＬＳから発した光のうちの、最も強い発光成分を再利用できない。すなわち、比較例１のバックライトは、実施例１のバックライトにおける第二の光路ＯＰ２の光を生成することができないので、その分だけ液晶表示装置の輝度が低くなる。
【００８８】
また、光源ＬＳが発する光には、たとえば、発光面の法線方向に対して左方向に傾い成分なども含まれる。このように、発光面の法線方向に対して傾いて発した光のＳ偏光成分は、反射型偏光板ＲＰで反射した後、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦがある方向に向かうため、当該Ｓ偏光成分はＰ偏光に変換し、光路ＯＰ２Ｌで伝播させることが可能である。
【００８９】
しかしながら、光源ＬＳとして用いる白色発光ダイオードは、発光分布が等方的ではなく、発光面の法線方向で特に強く、法線方向から傾くにつれて急速に弱くなる。すなわち、図８に示した光路ＯＰ１Ｌ，ＯＰ２Ｌの光は、Ｐ偏光であるものの、その強度は主成分の光のＰ偏光成分、すなわち第一の光路ＯＰ１の光の強度に比べて低い。したがって、比較例１のバックライトでは、十分な利用効率の向上が得られない。
【００９０】
比較例１のバックライトの構成は、たとえば、特許文献１などで開示されている従来の反射型偏光板を有するバックライトの構成に相当する。したがって、上記の比較からも、実施例１のバックライトを有する液晶表示装置は、従来のバックライトを有する液晶表示装置よりも光の利用効率が高いといえる。
【００９１】
（比較例２）
図９は、比較例２のバックライトにおける光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【００９２】
比較例１のバックライトは、前述のように、光源ＬＳの発光面の法線方向に対して傾いている光のＳ偏光成分をＰ偏光に変換できる。そこで、比較例２のバックライトでは、たとえば、図９に示すように、結合部導光板ＬＧ１の端部（光源ＬＳの発光面）と反射型偏光板ＲＰとの距離Ｕを、比較例１のバックライトよりも長くしている。
【００９３】
比較例２のバックライトは、反射型偏光板ＲＰと反射板ＲＦが互いに平行である点は比較例１と同様であるが、結合部導光板ＬＧ１の端部と反射型偏光板ＲＰとの距離Ｕを拡大したことにより、反射型偏光板ＲＰで反射された光（Ｓ偏光成分）が光源ＬＳに向かう割合が比較例１に比べて減少する。そのため、比較例２のバックライトは、比較例１よりも法線方向により近い発光成分も反射型偏光板ＲＰで反射した後に四分の一波長板ＱＷと反射板ＲＦがある方向に向うので、Ｐ偏光に変換可能なＳ偏光成分が増える。
【００９４】
しかしながら、比較例２のバックライトにおいても、最も強い発光成分が光源ＬＳに向けて反射され、これを再利用できないことには変わりないので、光源光全体では充分な利用効率の向上が得られない。そのため、比較例２のバックライトを有する液晶表示装置の輝度は、比較例１のバックライトを有する液晶表示装置の輝度と比較して若干向上したが、実施例１の液晶表示装置の輝度と比較すると依然として低かった。
【００９５】
また、比較例２のバックライトは、結合部導光板ＬＧ１の端部から反射型偏光板ＲＰまでの距離Ｕを拡大したことにより、液晶表示パネルＬＣＰと重ねたときに、はみ出す量が多くなる。したがって、比較例２のバックライトを有する液晶表示装置は、実施例１の液晶表示装置に比べて幅が増大した。
【００９６】
以上説明したように、実施例１の液晶表示装置は、液晶表示装置のサイズを小さく保ちながら、光源ＬＳが発した光の利用効率を向上させることができる。そのため、実施例１の液晶表示装置は、たとえば、従来と同一の消費電力を保ちながらより明るい表示を実現することができる。また、実施例１の液晶表示装置は、たとえば、従来と同一の明るさを保ちながら低消費電力を少なくすることができる。したがって、実施例１の液晶表示装置を、たとえば、携帯電話などの携帯型情報機器に搭載すると、たとえば、晴天時の屋外など明るい環境下での視認性の向上、または電池による駆動時間の増大などの効果が得られる。
【実施例２】
【００９７】
図１０は、本発明による実施例２の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の一例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【００９８】
実施例２の液晶表示装置は、基本的には、実施例１の液晶表示装置と同じ構成であるため、液晶表示装置の全体的な構成の説明は省略する。実施例２の液晶表示装置において、実施例１と異なる点は、たとえば、図１０に示すように、バックライトの結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２との間に介在させる反射型偏光板ＲＰの配置方法のみである。
【００９９】
実施例２の液晶表示装置では、結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２との間に反射型偏光板ＲＰを配置するときに、光源ＬＳからの光のうちの主成分の光が通過する部分のみに反射型偏光板ＲＰを配置し、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦにより変換されたＰ偏光が通る部分には配置しない。
【０１００】
このとき、結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２との間のうちの、反射型偏光板ＲＰを配置しない部分は、たとえば、結合部導光板ＬＧ１および面発光部導光板ＬＧ２と同じ材料、または結合部導光板ＬＧ１および面発光部導光板ＬＧ２と屈折率が概ね等しい透明樹脂を充填する。
【０１０１】
実施例２のバックライトにおいても、光源ＬＳが発した光のうちの最も強度の大きい成分、言い換えると発光面の法線方向（ｙ方向）に向けて発した主成分の光は、たとえば、図１０に示すように、結合部導光板ＬＧ１を伝播して反射型偏光板ＲＰに入射する。このとき、光源ＬＳが発する光は、いわゆる自然光であるため、結合部導光板ＬＧ１を伝播する光は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を含む。このＰ偏光成分とＳ偏光成分を含む光が反射型偏光板ＲＰに入射すると、入射した光のうちのＰ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は反射する。反射型偏光板ＲＰを透過したＰ偏光は、第一の光路ＯＰ１で面発光部導光板ＬＧ２を伝播し、光取出し構造ＭＰの傾斜面で反射すると液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する。
【０１０２】
一方、反射型偏光板ＲＰで反射したＳ偏光成分は、実施例１と同様に、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦによりＰ偏光に変換され、面発光部導光板ＬＧ２に向かう。四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦにより変換されたＰ偏光は、第二の光路ＯＰ２で面発光部導光板ＬＧ２を伝播し、光取出し構造ＭＰの傾斜面で反射すると液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する。
【０１０３】
ところで、反射型偏光板ＲＰは、完全偏光板ではないので、透過軸に対して平行な振動成分を１００％透過するわけではない。そのため、実施例１のように、変換されたＰ偏光が反射型偏光板ＲＰを透過してから面発光部導光板ＬＧ２を伝播する構成になっていると、反射型偏光板ＲＰを透過した分、第二の光路ＯＰ２で伝播するＰ偏光の強度が低下する。
【０１０４】
これに対し、実施例２のバックライトの場合、変換されたＰ偏光は、反射型偏光板ＲＰを透過することなく面発光部導光板ＬＧ２に到達し、第二の光路ＯＰ２で伝播する。したがって、実施例２のバックライトは、実施例１のバックライトに比べて光利用効率をさらに向上させることができる。
【実施例３】
【０１０５】
図１１は、実施例１のバックライトにおける改善の余地の一例を説明するための模式平面図である。
【０１０６】
実施例１の液晶表示装置のバックライトは、光源ＬＳから発した光のうちの、発光面の法線方向に向けて発した光成分におけるＳ偏光成分をＰ偏光に変換することで、光の利用効率を向上させている。
【０１０７】
ところで、光源ＬＳが白色発光ダイオードの場合、光源ＬＳが発した光は放射状に広がる。そのため、光源ＬＳが発した光が反射型偏光板ＲＰに入射するときには、たとえば、図１１に示すように、法線方向から離れるにつれて反射型偏光板ＲＰに入射する角度が変化する。したがって、反射型偏光板ＲＰが平面状であれば、反射型偏光板ＲＰで反射された光（Ｓ偏光成分）はより広い範囲に反射される。
【０１０８】
このとき、発光面の法線方向に対して左側に傾いて発した光の一部は、図１１に示したように、反射型偏光板ＲＰで反射した後、光源ＬＳに入射するので、これをＰ偏光に変換することはできない。またこのとき、発光面の法線方向に対して右側に傾いて発した光の一部は、図１１に示したように、反射型偏光板ＲＰで反射された後、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦが存在しない方向に向かうので、これをＰ偏光に変換することはできない。これらの発光成分は、発光面の法線方向の発光成分に比較して強度が弱いものの、これらの発光成分におけるＳ偏光成分をＰ偏光に変換できないということは、光の利用効率の低下の原因になる。
【０１０９】
また、反射型偏光板ＲＦで反射した光は、これを通過する光に比較して光路が長いため、より拡散する。そのため、光の進行方向が法線方向からずれると、導光板下面のプリズム状突起（光取出し構造ＭＰ）で反射される際や、その後プリズムシートＰＳ２，ＰＳ１で反射される際にＳ偏光成分が発生する。前述のように、Ｓ偏光成分は導光板の外部に透過しにくい。また、Ｓ偏光成分は、その振動方向の方位が第二の偏光板ＰＬ２の吸収軸角度に近いため、導光板の外部に透過したとしても第二の偏光板ＰＬ２により吸収される。
【０１１０】
このように、実施例１または実施例２のバックライトは、従来のバックライトに比べると光の利用効率が高いものの、さらに利用効率を高めるための改善の余地がある。
【０１１１】
図１２乃至図１５は、本発明による実施例３の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の構成例および光の偏光状態の変化を説明するための模式図である。
図１２は、本発明による実施例３の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の第一の例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。図１３は、実施例３の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の第二の例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。図１４は、実施例３の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の第三の例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。図１５は、実施例３の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の第四の例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【０１１２】
実施例３の液晶表示装置では、光源ＬＳの発光面の法線方向に対して傾いた方向に進行する光のＳ偏光成分の利用効率を高めるために、たとえば、図１２に示すように、反射型偏光板ＲＰのうちの、光源ＬＳからの光のうちの主成分の光が通過する部分を、光源ＬＳ側（入射する光）に対して凹になる曲面状にする。これにより、反射型偏光板ＲＰで反射した光は、広がらずに四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦに向かう。このように、反射型偏光板ＲＰで反射した光（Ｓ偏光成分）の角度分布を狭めることにより、光源ＬＳへの再入射や、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦが存在しない方向への反射を防ぐことができる。
【０１１３】
また、図１２に示した構成のバックライトの場合、反射型偏光板ＲＰで反射した光の角度分布が狭まるので、その分、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦにより変換されたＰ偏光の角度分布が狭くなり、光路ＯＰ２Ｌ，ＯＰ２Ｒの進行方向と第二の光路ＯＰ２の進行方向とのずれが小さくなる。したがって、図１２に示した構成のバックライトは、前述のような法線方向からのずれにより発生するＳ偏光成分の量を低く抑えることができ、第２の偏光板ＰＬ２での吸収などによる利用効率の低下を抑えることができる。
【０１１４】
なお、図１２に示した構成は、実施例１の構成を基にしており、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦにより変換されたＰ偏光は、反射型偏光板ＲＰを通過してから面発光部導光板ＬＧ２を伝播する。このとき、当該変換されたＰ偏光は、反射型偏光板ＲＰを通過する際に強度が低下するので、図１２に示した構成のバックライトの場合、その分だけ光の利用効率が低下する。
【０１１５】
この光の利用効率の低下を防ぐためには、実施例２の構成を基にし、たとえば、図１３に示すように、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦにより変換されたＰ偏光が通過する部分に反射型偏光板ＲＰを配置しないようにすればよい。
【０１１６】
また、図１２および図１３に示した構成では、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦが平面状であるため、反射板ＲＦで反射した光の角度分布が広くなる。そのため、図１２および図１３に示した構成の場合、実施例１および実施例２の構成に比べて光の利用効率が高くなるものの、さらに利用効率を高めるための改善の余地があるといえる。
【０１１７】
反射板ＲＦで反射した光の角度分布の拡がりを抑えるには、たとえば、図１４に示すように、四分の一波長板ＱＷと反射板ＲＦの平面分布も、結合部導光板ＬＧ１側（入射する光）に対して凹になる曲面状にすればよい。このようにすることで、光路ＯＰ２Ｌ，ＯＰ２Ｒの進行方向と第二の光路ＯＰ２の進行方向とのずれがさらに小さくなる。
【０１１８】
また、図１４に示した構成は、実施例１の構成を基にしており、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦにより変換されたＰ偏光は、反射型偏光板ＲＰを通過してから面発光部導光板ＬＧ２を伝播する。このとき、当該変換されたＰ偏光は、反射型偏光板ＲＰを通過する際に強度が低下するので、図１４に示した構成のバックライトの場合、その分だけ光の利用効率が低下する。
【０１１９】
この光の利用効率の低下を防ぐためには、実施例２の構成を基にし、たとえば、図１５に示すように、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦにより変換されたＰ偏光が通過する部分に反射型偏光板ＲＰを配置しないようにすればよい。
【０１２０】
なお、実施例３のバックライトにおいて、反射型偏光板ＲＰの曲面部や、四分の一波長板ＱＷおよび反射板ＲＦの曲面部の曲率は、適宜変更可能であり、光源ＬＳの配置間隔や、結合部導光板ＬＧ１の端部から反射型偏光板ＲＰの最遠部までの距離などに応じて最適化すればよいことはもちろんである。
【０１２１】
以上説明したように、実施例３の液晶表示装置は、反射型偏光板ＲＰで反射した光のうちの、光源ＬＳにもどる光などの再利用できない発光成分を低減するとともに、導光板の長辺に対して平行に伝播する成分を増やすことにより、光利用効率をさらに向上でき、より高輝度の表示をすることが実現できる。
【実施例４】
【０１２２】
図１６は、本発明による実施例４の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の一例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【０１２３】
実施例４の液晶表示装置は、基本的には、実施例１の液晶表示装置と同じ構成であるため、液晶表示装置の全体的な構成の説明は省略する。実施例４の液晶表示装置において、実施例１と異なる点は、たとえば、図１６に示すように、バックライトの結合部導光板ＬＧ１と面発光部導光板ＬＧ２との間に反射型偏光板ＲＰおよび二分の一波長板ＨＷを介在させ、結合部導光板ＬＧ１の端部には反射板ＲＦのみを配置する点である。
【０１２４】
このとき、反射型偏光板ＲＰは、実施例２のバックライトと同様に、光源ＬＳからの光のうちの主成分の光が通過する部分のみに配置する。また、二分の一波長板ＨＷは、反射型偏光板ＲＰおよび反射板ＲＦで反射した光が通過する部分に配置する。またこのとき、二分の一波長板ＨＷは、遅相軸方位が導光板ＬＧの厚さ方向（ｚ方向）に対して４５度傾くように配置する。
【０１２５】
実施例４のバックライトにおいても、光源ＬＳが発した光のうちの最も強度の大きい成分、言い換えると発光面の法線方向（ｙ方向）に向けて発した主成分の光は、たとえば、図１６に示すように、結合部導光板ＬＧ１を伝播して反射型偏光板ＲＰに入射する。このとき、光源ＬＳが発する光は、いわゆる自然光であるため、結合部導光板ＬＧ１を伝播する光は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を含む。このＰ偏光成分とＳ偏光成分を含む光が反射型偏光板ＲＰに入射すると、入射した光のうちのＰ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は反射する。反射型偏光板ＲＰを透過したＰ偏光は、第一の光路ＯＰ１で面発光部導光板ＬＧ２を伝播し、光取出し構造ＭＰの傾斜面で反射すると液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する。
【０１２６】
一方、反射型偏光板ＲＰで反射した光（Ｓ偏光成分）は、反射板ＲＦで反射した後、Ｓ偏光の状態のまま、二分の一波長板ＨＷに入射する。このとき、二分の一波長板ＨＷに入射する光（Ｓ偏光）の振動方向は、二分の一波長板ＨＷの遅相軸に対し４５度をなすため、二分の一波長板ＨＷを通過する過程でその振動方向が９０度回転し、Ｐ偏光に変換されて出射する。二分の一波長板ＨＷにより変換されたＰ偏光は、第二の光路ＯＰ２で面発光部導光板ＬＧ２を伝播し、光取出し構造ＭＰの傾斜面で反射すると液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する。
【０１２７】
このように、図１６に示したような構成のバックライトは、実施例１乃至実施例３の四分の一波長板ＱＷを用いたバックライトと同様に、光源ＬＳが発した光のＳ偏光成分をＰ偏光に変換して面発光部導光板ＬＧ２内を伝播させることができる。したがって、図１６に示したような構成のバックライトを有する実施例４の液晶表示装置は、光源が発した光の利用効率を向上させることができる。
【０１２８】
また、実施例１乃至実施例３のバックライトでは、四分の一波長板ＱＷと反射板ＲＦとを積層して配置しており、反射型偏光板ＲＰで反射した光をＳ偏光からＰ偏光に変換する過程で、当該光は四分の一波長板ＱＷを二回通過する。これに対し、実施例４のバックライトでは、反射型偏光板ＲＰで反射した光をＳ偏光からＰ偏光に変換する過程で、当該光は二分の一波長板ＨＷを一回だけ通過する。このように、実施例４のバックライトは、Ｓ偏光をＰ偏光に変換する際に波長板を通過する回数が少ないので、たとえば、使用時間の増大にともなう二分の一波長板ＨＷの劣化がより少ないという利点がある。
【実施例５】
【０１２９】
図１７は、本発明による実施例５の液晶表示装置におけるバックライトの主要部の概略構成の一例および光の偏光状態の変化を示す模式平面図である。
【０１３０】
実施例５の液晶表示装置は、基本的には、実施例１の液晶表示装置と同じ構成であるため、液晶表示装置の全体的な構成の説明は省略する。実施例５の液晶表示装置において、実施例１と異なる点は、たとえば、図１７に示すように、バックライトの面発光部導光板ＬＧ２と反射型偏光板ＲＰとの間に四分の一波長板ＱＷを介在させ、結合部導光板ＬＧ１の端部には反射板ＲＦのみを配置する点である。
【０１３１】
このとき、反射型偏光板ＲＰおよび四分の一波長板ＱＷは、それぞれ、光源ＬＳからの光のうちの主成分の光が通過する部分および反射板ＲＦで反射した光が通過する部分の両方に配置する。またこのとき、四分の一波長板ＱＷは、遅相軸方位が導光板の厚さ方向（ｚ方向）に対して４５度傾くように配置する。
【０１３２】
また、実施例５のバックライトでは、反射型偏光板ＲＰに高分子コレステリック液晶層を用いた。高分子コレステリック液晶層は、捩れ構造を有しかつその捩れ構造のピッチが層内を捩れの軸に平行に通過する可視波長光の波長に等しい場合に、入射した光を右回りと左回りの円偏光に分解するとともに、自身の捩れ方向と同じ回転方向の円偏光成分を反射する性質を有する。実施例５のバックライトでは、反射型偏光板ＲＰとして、捩れ構造が右捩れの高分子コレステリック液晶層を用い、かつこれを実施例１と同様の位置に配置した。
【０１３３】
また、四分の一波長板ＱＷは、実施例１で挙げたシクロオレフィン系有機高分子を用い、反射型偏光板ＲＰと面発光部導光板ＬＧ２との間に配置した。
【０１３４】
実施例５のバックライトにおいても、光源ＬＳが発した光のうちの最も強度の大きい成分、言い換えると発光面の法線方向（ｙ方向）に向けて発した主成分の光は、たとえば、図１７に示すように、結合部導光板ＬＧ１を伝播して反射型偏光板ＲＰに入射する。このとき、光源ＬＳが発する光は、いわゆる自然光であるため、結合部導光板ＬＧ１を伝播する光は、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方を含む。このＰ偏光成分とＳ偏光成分を含む光が反射型偏光板ＲＰ（高分子コレステリック液晶層）に入射すると、入射した光は右回りの円偏光ＣＰＬ１および左回りの円偏光ＣＰＬ２に分離される。このとき、左回りの円偏光ＣＬＰ２は、反射型偏光板ＲＰを透過し、四分の一波長板ＱＷに入射する。四分の一波長板ＱＷの遅相軸方位は、導光板の厚さ方向に対して４５度を成すため、入射した左回りの円偏光ＣＰＬ２は、振動方向が導光板の厚さ方向である直線偏光、すなわちＰ偏光に変換されて面発光部導光板ＬＧ２側に出射する。このとき、面発光部導光板ＬＧ２に出射したＰ偏光は、第一の光路ＯＰ１で面発光部導光板ＬＧ２を伝播し、光取出し構造ＭＰの傾斜面で反射すると液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する。
【０１３５】
一方、右回りの円偏光ＣＰＬ１は、反射型偏光板ＲＰで反射し、反射板ＲＦに向かう。反射板ＲＦに向かう右回りの円偏光ＣＰＬ１は、反射板ＲＦで反射する際に、回転方向が反転して左回りの円偏光ＣＰＬ２になり、反射型偏光板ＲＰに向かう。このとき、左回りの円偏光ＣＰＬ２は、偏光状態が維持された状態で反射型偏光板ＲＰを通過し、四分の一波長板ＱＷを通過する過程でＰ偏光に変換されて面発光部導光板ＬＧ２に出射する。このとき、面発光部導光板ＬＧ２に出射したＰ偏光は、第二の光路ＯＰ２で面発光部導光板ＬＧ２を伝播し、光取出し構造ＭＰの傾斜面で反射すると液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する。
【０１３６】
このように、反射型偏光板ＲＰに高分子コレステリック液晶層を用いた場合でも、光源ＬＳからの光のＳ偏光成分をＰ偏光に変換することができる。
【０１３７】
また、実施例５のバックライトでは、反射型偏光板ＲＰとして、捩れ構造が右捩れの高分子コレステリック液晶層を用いたが、これに限らず、捩れ構造が左捩れの高分子コレステリック液晶層を用いても、同様にして光源ＬＳからの光のＳ偏光成分をＰ偏光に変換することができる。ただしこの場合は、四分の一波長板ＱＷの遅相軸方位角を、右捩れの場合から９０度変える必要がある。
【０１３８】
ところで、高分子コレステリック液晶層が上記性質を示す波長域は、その複屈折値に比例するが、複屈折値の最も大きい場合でも１００ｎｍ程度である。したがって、捩れ構造のピッチの異なる高分子コレステリック液晶層を複数積層すれば、可視波長全域の光に対して上記のように作用させることが可能である。また、捩れ構造のピッチの異なる高分子コレステリック液晶層を複数積層する代わりに、捩れのピッチを連続的に変化させた高分子コレステリック液晶層を用いても、同様の効果が得られる。
【０１３９】
高分子コレステリック液晶層は、低分子の光重合性液晶にカイラル材を混合した溶液を水平配向処理した基材の上に塗布し、これに光照射して重合化することにより作成できる。そのため、この過程を複数回繰り返せば、捩れのピッチが異なる高分子コレステリック液晶層を複数積層できる。このとき、基材に柔軟性のあるプラスチック薄膜を用いれば、結合部導光板の接合部上に積層可能である。また、高分子コレステリック液晶層を積層するときには、基材を用いる代わりに、結合部導光板ＬＧ１の接合部上に低分子の光重合性液晶を直接塗布して、これを光重合して作成することも可能である。
【０１４０】
また、四分の一波長板ＱＷは、面発光部導光板ＬＧ２の接合部上に積層し、反射型偏光板ＲＰは結合部導光板ＬＧの接合部上に積層する。これにより、両者を組合わせた際に四分の一波長板ＱＷと反射型偏光板ＲＰとが近接し、かつ後者が光源ＬＳに近接するように配置することができる。
【実施例６】
【０１４１】
図１８は、本発明による実施例６の液晶表示装置における液晶表示パネルの主要部の概略構成の一例を示す模式断面図である。
【０１４２】
実施例１では、本発明の液晶表示装置に用いる液晶表示パネルＬＣＰの一例として、図３乃至図５に示したような構成のＩＰＳ方式の液晶表示パネルを挙げている。しかしながら、本発明の液晶表示装置はバックライトの導光板ＬＧの構成に特徴があり、液晶表示パネルＬＣＰの構成は、前述のように、従来の透過型または半透過型の液晶表示パネルのいずれかであればよい。そこで、実施例６では、本発明の液晶表示装置に用いることが可能な液晶表示パネルＬＣＰの別の構成例として、ＶＡ方式の液晶表示パネルを挙げる。
【０１４３】
ＶＡ方式の液晶表示パネルＬＣＰは、たとえば、図１８に示すように、第一の偏光板ＰＬ１と第一の基板ＳＵ１との間に第一の四分の一波長板ＱＷ１を有し、第二の偏光板ＰＬ２と第二の基板ＳＵ２との間に第二の四分の一波長板ＱＷ２を有する。このとき、第一の四分の一波長板ＱＷ１および第二の四分の一波長板ＱＷ２は、遅相軸が基板法線方向（ｚ軸上）から見て互いに直交し、かつ、第一の偏光板ＰＬ１および第二の偏光板ＰＬ２の透過軸に対して４５度を成すように配置する。
【０１４４】
なお、実施例６の液晶表示装置は、実施例１乃至実施例５のバックライトのいずれかを有する。そのため、実施例１で述べたように、第二の偏光板ＰＬ２に入射するバックライトからの光は、液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向に振動方向を有する直線偏光である。したがって、ＶＡ方式の液晶表示パネルＬＣＰの場合も、第二の偏光板ＰＬ２を、その透過軸が液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向を向くように配置する。これにより、ＶＡ方式の液晶表示パネルＬＣＰを有する実施例６の液晶表示装置は、バックライトからの光を高効率で利用することが可能になる。
【０１４５】
また、ＶＡ方式の液晶表示パネルＬＣＰでは、共通電極ＣＥを第一の基板ＳＵ１の液晶層近接面に配置する。また、画素電極は画素形状と同等の長方形の形状にし、第二の基板ＳＵ２の液晶層近接面に配置する。
【０１４６】
また、ＶＡ方式の液晶表示パネルＬＣＰでは、第一の配向膜ＡＬ１と第二の配向膜ＡＬ２を垂直配向膜とし、液晶層ＬＣＬの液晶分子の長軸方向が、基板平面に対して概ね垂直になるようにする。またこのとき、液晶層ＬＣＬに用いる液晶材料の誘電率異方性は負であり、配向方向の誘電率はその垂直方向よりも小さい。
【０１４７】
垂直配向した負の誘電率異方性の液晶層ＬＣＬに縦電界を印加すると、液晶分子のチルト角が低減し、液晶層ＬＣＬの配向は任意の方位角に傾斜する。このとき、熱揺らぎの影響を排除して方位角を特定するために、画素内に配向制御構造ＰＴを配置する。実施例５では、配向制御構造ＰＴを第一の基板ＳＵ１の液晶層近接面、より詳細には共通電極ＣＥと第一の配向膜ＡＬ１の間に配置した。その平面形状は線状でかつ画素の長辺方向に並行であり、画素を二等分するように分布する。配向制御構造ＰＴは、柱状スペーサと同様に透明有機膜からなり、線状にパターンニングした後に加熱して溶融状態にすることにより、その断面形状を概略２次曲線状にする。このとき、配向制御構造ＰＴの周辺にある液晶分子は、配向制御構造ＰＴの表面に対して垂直になるように配向するため、配向制御構造ＰＴの近傍では液晶層ＬＣＬの配向が基板法線に対して若干傾斜する。また、配向制御構造ＰＴの近傍では電界方向が基板法線方向に対して若干傾斜する。これらの効果により、配向制御構造ＰＴに対して垂直になるように、電圧印加時の液晶層ＬＣＬの方位角が定まり、かつ、配向制御構造ＰＴの右側と左側でチルト角が反転する。
【０１４８】
このようなＶＡ方式の液晶表示パネルＬＣＰは、一画素内にチルト角が反転した２つの領域がほぼ等しい面積で生じることにより、当該２つの領域の視角依存性が相殺されるため、一画素の示す視角特性が向上する。また、液晶層ＬＣＬに入射する光は、第二の四分の一波長板ＱＷ２の作用により円偏光になっているため、液晶配向がいずれの方位を向いても、その位相差により透過光の偏光状態を変更できる。そのため、ＶＡ方式の液晶表示パネルＬＣＰでは、明表示時には配向制御構造ＰＴの中心部を除く画素の広い領域で透過率が向上する。
【０１４９】
また、ＶＡ方式の液晶表示パネルＬＣＰにおいて配向制御構造ＰＴを配置するときには、たとえば、配向制御構造ＰＴを円形とし、一画素内に２個以上配置しても良い。この場合、一画素内の画素電極ＰＥは、配向制御構造ＰＴと同数の副画素電極で構成し、各副画素電極の平面形状は正方形状、もしくはこれに近い長方形状とし、配向制御構造ＰＴを中心に分布させる。またこのとき、各副画素電極間の導通を確保するために、各副画素電極を画素中心部において連結する。この場合、電圧印加時に液晶層ＬＣＬの配向方向は、配向制御構造ＰＴを中心にして回転対称に分布する。そのため、視角特性の方位角依存性が相殺され、前述の線状の配向制御構造ＰＴを用いた場合に比較して視角特性が向上する。
【実施例７】
【０１５０】
図１９は、本発明による実施例７の液晶表示装置における液晶表示パネルの主要部の概略構成の一例を示す模式断面図である。
【０１５１】
実施例７では、本発明の液晶表示装置に用いることが可能な液晶表示パネルＬＣＰのさらに別の構成例として、ＴＮ方式の液晶表示パネルを挙げる。
【０１５２】
ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰは、たとえば、図１９に示すように、第一の偏光板ＰＬ１と第一の基板ＳＵ１との間に第一の視角拡大フィルムＷＶ１を有し、第二の偏光板ＰＬ２と第二の基板ＳＵ２との間に第二の視角拡大フィルムＷＶ２を有する。
【０１５３】
また、ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰでは、共通電極ＣＥを第一の基板ＳＵ１の液晶層近接面に配置する。また、画素電極は画素形状と同等の長方形の形状にし、第二の基板ＳＵ２の液晶層近接面に配置する。
【０１５４】
また、ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰでは、第一の配向膜ＡＬ１と第二の配向膜ＡＬ２を実施例１と同様の水平配向膜とし、ラビング法で配向処理して、前者と後者の配向方向をそれぞれ液晶表示パネルＬＣＰの短辺方向、長辺方向とした。すなわち、第一の配向膜ＡＬ１と第二の配向膜ＡＬ２は、配向方向が互いに９０度をなすようにした。このとき、液晶層ＬＣＬは第一の配向膜ＡＬ１と第二の配向膜ＡＬ２の配向方向にしたがい、捩れ配向となる。またこのとき、液晶材料の誘電率異方性は正であり、配向方向の誘電率はその垂直方向よりも大きい。またさらに、液晶層ＬＣＬは、旋光性物質であるカイラル材を添加して自発的に捩れ配向となるようにし、捩れ配向を安定化した。
【０１５５】
このような液晶表示パネルＬＣＰは、電圧無印加時には第二の偏光板ＰＬ２を通過した直線偏光の振動方向が液晶層ＬＣＬのねじれに沿って回転するため、第一の偏光板ＰＬ１を透過して明表示となる。また、液晶層ＬＣＬに電圧を印加すると、液晶層ＬＣＬのチルト角が増大し、十分な電圧値において垂直配向に近い状態になる。このとき、液晶層ＬＣＬは光学的に等方性になり、暗表示となる。
【０１５６】
なお、実施例７の液晶表示装置は、実施例１乃至実施例５のバックライトのいずれかを有する。そのため、実施例１で述べたように、第二の偏光板ＰＬ２に入射するバックライトからの光は、液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向に振動方向を有する直線偏光である。したがって、ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰの場合も、第二の偏光板ＰＬ２を、その透過軸が液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向を向くように配置する。これにより、ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰを有する実施例７の液晶表示装置は、バックライトからの光を高効率で利用することが可能になる。
【０１５７】
また、ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰは、視角特性を向上するため、たとえば、第一の偏光板ＰＬ１と第一の基板ＳＵ１との間に第一の視角補償層を配置し、第二の偏光板ＰＬ２と第二の基板ＳＵ２との間に第二の視角補償層を配置しても良い。ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰは、中間調表示において液晶層ＬＣＬが大きなチルト角を示すが、これにより、液晶層ＬＣＬのリタデーションΔｎｄが視角方向と共に大きく変化する。そのため、ＴＮ方式は、一般に、ＩＰＳ方式に比較して視角特性が低い。第一の視角補償層、第二の視角補償層は、大きなチルト角を有する高分子液晶層から構成される。また、これらは法線方向から観察した場合に、近接する液晶層ＬＣＬの配向方向に対して高分子液晶層の配向方向が平行になり、かつ、近接する液晶層ＬＣＬのチルト角に対して、チルト角の符号が逆になるように配置する。これにより、ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰは、液晶層ＬＣＬの有するリタデーションΔｎｄの視角変化が補償され、視角特性が向上する。
【０１５８】
また、第一の配向膜ＡＬ１と第二の配向膜ＡＬ２の配向方向をそれぞれ液晶表示パネルＬＣＰの短辺方向、長辺方向とすると、視角特性は両者の中間、すなわち液晶表示パネルＬＣＰの四辺に対して４５度傾いた軸を対称軸とする左右対称になる。しかしながら、視角特性は、液晶表示パネルＬＣＰの水平方向において左右対称となるのがより好ましい。そのためには、実施例７の液晶表示装置（液晶表示パネルＬＣＰ）における光学異方性部材の軸方向、すなわち第一の偏光板ＰＬ１および第二の偏光板ＰＬ２の透過軸の方向、および液晶層ＬＣＬの軸方向を４５度回転すれば良い。液晶層ＬＣＬの軸方向を４５度回転するには、第一の配向膜ＡＬ１と第二の配向膜ＡＬ２の配向処理方向を４５度回転させればよい。また、第一の視角補償層と第二の視角補償層を有する場合には、これらの軸（配向方向）も同時に４５度回転する。これにより、ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰの視角特性は、水平方向において左右対称になる。
【０１５９】
しかしながら、上記のように光学異方性部材の軸方向を４５度回転させた場合、第二の偏光板ＰＬ２の透過軸と、これに入射するバックライトからの光の振動方向の成す角はおよそ４５度になり、バックライトからの光の利用効率が低下して明るさが低下する。前述のように、バックライトからの光が第二の偏光板ＰＬ２を透過する際の透過効率は、ｃｏｓ２θに比例するが、θ＝０°の理想的な場合に対する、θ＝４５°の場合の透過効率は約５０％であり、透過効率は約半分に低減する。視角特性の左右対称と、バックライトからの光の利用効率の向上とを両立するには、たとえば、第二の偏光板ＰＬ２とバックライトとの間に、二分の一波長板を配置すればよい。このとき、二分の一波長板は、より具体的には、第二の偏光板ＰＬ２のバックライト側に積層して配置する。またこのとき、二分の一波長板は、その遅相軸が第二の偏光板ＰＬ２の透過軸とバックライト光の振動方向の成す角を二等分する方位になるように配置する。このようにすると、バックライトからの光は、二分の一波長板を通過する過程で振動方向が４５度回転し、第二の偏光板ＰＬ２の透過軸に対して平行になる。これにより、ＴＮ方式の液晶表示パネルＬＣＰの視角特性を水平方向において左右対称にする場合でも、光の利用効率を高くすることができる。
【実施例８】
【０１６０】
実施例１乃至実施例５に挙げたバックライトの構成は、たとえば、携帯電話などの表示部に用いられる小型の液晶表示装置への適用を想定した構成であり、光源ＬＳが２個の場合を示している。
【０１６１】
しかしながら、本発明の導光板方式のバックライトは、これに限らず、たとえば、ノートブック型コンピュータやカーナビゲーションシステムの表示部に用いられるような液晶表示装置にも適用できる。その場合、導光板（結合部導光板ＬＧ１）の端部に配置する光源ＬＳの数は、２個に限らず、３個以上になることもある。また、携帯電話の表示部に用いられる液晶表示装置も、近年、大画面化が進んでおり、たとえば、十分な輝度や面輝度の均一性を確保するために３個以上の光源ＬＳを必要とする場合がある。
【０１６２】
そこで、実施例８では、光源ＬＳの数を３個以上にした液晶表示装置の構成例のいくつかについて、簡単に説明する。
【０１６３】
図２０は、本発明による実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第一の例を示す模式平面図である。
【０１６４】
携帯電話の表示部に用いる液晶表示装置は、近年、大画面化が進んでおり、表示領域の対角の寸法が、たとえば、３インチから４インチ程度になってきている。また、ＰＤＡなどの携帯型情報端末の表示部に用いる液晶表示装置も、表示領域の対角の寸法が、たとえば、４インチ程度である。そのため、これらの液晶表示装置では、たとえば、光源ＬＳを４個用いることがある。
【０１６５】
導光板（結合部導光板ＬＧ１）の端部に４個の光源ＬＳを配置するときには、たとえば、図２０に示すように、実施例２で挙げた構成（図１０に示した構成）が、結合部導光板ＬＧ１の短辺方向（ｘ方向）に沿って二組並ぶようにすればよい。
【０１６６】
このとき、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）から液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する光は、前述のように、その振動方向が液晶表示パネルＬＣＰの短辺方向と概ね平行な直線偏光である。そのため、液晶表示パネルＬＣＰの第二の偏光板ＰＬ２の透過軸ＰＬＴ２を液晶表示パネルＬＣＰの短辺方向と平行にし、第一の偏光板ＰＬ１の透過軸ＰＬＴ１を透過軸ＰＬＴ２と垂直にすることで、バックライトからの光の利用効率を高めることができる。
【０１６７】
なお、４個の光源ＬＳを用いる場合は、図２０に示した構成に限らず、たとえば、実施例１、および実施例３乃至実施例５で挙げた構成のいずれかを二組並べてもよいことはもちろんである。
【０１６８】
図２１は、実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第二の例を示す模式平面図である。
【０１６９】
導光板（結合部導光板ＬＧ１）の端部に４個の光源ＬＳを配置するときに、図２０に示したような配置にすると、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）を伝播する光は、中央部および両端部を伝播する光が反射型偏光板ＲＰを１回透過しただけの光（第一の光路ＯＰ１で伝播する光）であり、中央部と端部との間を伝播する光が反射型偏光板ＲＰで反射した後でＰ偏光に変換された光（第二の光路ＯＰ２で伝播する光）である。そのため、このような配置の場合、たとえば、中央部および両端部における輝度と、中央部と端部との間の部分における輝度の違いによる面輝度の均一性の低下が懸念される。
【０１７０】
また、導光板（結合部導光板ＬＧ１）の端部に４個の光源ＬＳを配置するときに、図２０に示したような配置にすると、中央に配置される２個の光源ＬＳの距離が近くなるので、たとえば、当該２個の光源ＬＳの放熱性が低下し、長時間使用したときの温度上昇による発光効率の低下が懸念される。
【０１７１】
そのため、導光板（結合部導光板ＬＧ１）の端部に４個の光源ＬＳを配置するときには、たとえば、図２１に示すように、光源ＬＳが等間隔で並ぶように、反射型偏光板ＲＰ、四分の一波長板ＱＷ、および反射板ＲＦの配置を変更してもよい。
【０１７２】
このような構成にすると、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）を伝播する光は、反射型偏光板ＲＰを１回透過しただけの光（第一の光路ＯＰ１で伝播する光）と、反射型偏光板ＲＰで反射した後でＰ偏光に変換された光（第二の光路ＯＰ２で伝播する光）とが交互に並ぶ。そのため、たとえば、反射型偏光板ＲＰを１回透過しただけの光の強度と反射型偏光板ＲＰで反射した後でＰ偏光に変換された光の強度との差による面輝度の均一性の低下が目立ちにくくなると考えられる。また、このように光源ＬＳを等間隔で配置することにより、隣接する光源ＬＳの干渉を防ぎ、放熱性の低下を抑えることができる。
【０１７３】
なお、光源ＬＳが等間隔に並ぶようにする場合も、光源ＬＳからの光のＳ偏光成分をＰ偏光に変換するための構成は、図２１に示した構成に限らず、実施例１乃至実施例５で挙げた構成のいずれかであればよい。
【０１７４】
図２２は、実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第三の例を示す模式平面図である。
【０１７５】
導光板方式のバックライトを有する液晶表示装置は、たとえば、ノートブック型コンピュータやカーナビゲーションシステムの表示部などにも用いられる。これらの液晶表示装置は、対角の寸法がさらに大きいので、十分な輝度や面輝度の均一性を確保するためには、さらに多くの光源ＬＳが必要になる。
【０１７６】
また、ノートブック型コンピュータの表示部などに用いられる液晶表示装置は、通常、画面（表示領域）が横長であり、走査信号線ＧＬの延在方向が液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向になる。
【０１７７】
そのため、ノートブック型コンピュータの表示部などに用いられる液晶表示装置の導光板に本発明を適用する場合は、たとえば、図２２に示すように、液晶表示パネルＬＣＰの２つの長辺のそれぞれに沿って複数の光源ＬＳを配置する。このとき、反射型偏光板ＲＰ、四分の一波長板ＱＷ、および反射板ＲＦは、図２１に示した配置方法を適用し、光源ＬＳが等間隔で並ぶようにする。
【０１７８】
図２２に示した構成では、光源光の進行方向（第一の光路ＯＰ１および第二の光路ＯＰ２）と、液晶表示パネルＬＣＰの長辺および短辺との関係が、実施例１乃至実施例５で挙げた構成とは逆になっている。そのため、図２２に示した構成の場合、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）から液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する光は、その振動方向が液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向（ｘ方向）と概ね平行な直線偏光である。したがって、このような構成の液晶表示装置の場合は、液晶表示パネルＬＣＰの第二の偏光板ＰＬ２の透過軸ＰＬＴ２を液晶表示パネルＬＣＰの長辺方向と平行にし、第一の偏光板ＰＬ１の透過軸ＰＬＴ１を透過軸ＰＬＴ２と垂直にすることで、バックライトからの光の利用効率を高めることができる。
【０１７９】
図２３は、実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第四の例を示す模式平面図である。
【０１８０】
図２２に示したバックライトの構成では、導光板の２つの長辺に配置されている光源ＬＳ、反射型偏光板ＲＰ、四分の一波長板ＱＷ、および反射板ＲＦが、長辺方向（ｘ方向）を対称軸とした上下対称になっている。
【０１８１】
しかしながら、導光板の２つの長辺のそれぞれに光源ＬＳを配置するときには、たとえば、図２３に示すように、導光板の２つの長辺に配置されている光源ＬＳ、反射型偏光板ＲＰ、四分の一波長板ＱＷ、および反射板ＲＦが、導光板の中心の法線方向（ｚ方向）を対称軸とした１８０度回転対称であってもよい。
【０１８２】
図２４は、実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第五の例を示す模式平面図である。
【０１８３】
図２２に示したバックライトの構成では、導光板の上側の長辺に配置された光源ＬＳからの第一の光路ＯＰ１と、下側の長辺に配置された光源ＬＳからの第一の光路ＯＰ１とのｘ方向の位置が一致している。
【０１８４】
しかしながら、導光板の２つの長辺のそれぞれに光源ＬＳを配置するときには、たとえば、図２４に示すように、導光板の上側の長辺に配置された光源ＬＳからの第一の光路ＯＰ１と、下側の長辺に配置された光源ＬＳからの第一の光路ＯＰ１とのｘ方向の位置が、第一の光路ＯＰ１と第二の光路ＯＰ２との間隔Ｗの半分Ｗ／２だけずれるように配置してもよい。
【０１８５】
図２５は、実施例８の液晶表示装置における主要部の概略構成の第六の例を示す模式平面図である。
【０１８６】
図２２乃至図２４に示したバックライトの構成では、導光板の２つの長辺のそれぞれに沿って光源ＬＳを配置している。
【０１８７】
しかしながら、ノートブック型コンピュータの表示部などに用いられる液晶表示装置の導光板に本発明を適用する場合は、このような配置に限らず、たとえば、図２５に示すように、液晶表示パネルＬＣＰの２つの短辺のそれぞれに沿って複数の光源ＬＳを配置してもよい。このとき、反射型偏光板ＲＰ、四分の一波長板ＱＷ、および反射板ＲＦは、図２１に示した配置方法を適用し、光源ＬＳが等間隔で並ぶようにする。
【０１８８】
このような構成にすると、光の進行方向（第一の光路ＯＰ１および第二の光路ＯＰ２）と、液晶表示パネルＬＣＰの長辺と短辺と関係が、実施例１乃至実施例５で挙げた構成と同じになる。そのため、図２５に示した構成の場合、導光板（面発光部導光板ＬＧ２）から液晶表示パネルＬＣＰ側に出射する光は、その振動方向が液晶表示パネルＬＣＰの短辺方向（ｘ方向）と概ね平行な直線偏光である。したがって、このような構成の液晶表示装置の場合は、液晶表示パネルＬＣＰの第二の偏光板ＰＬ２の透過軸ＰＬＴ２を液晶表示パネルＬＣＰの短辺方向と平行にし、第一の偏光板ＰＬ１の透過軸ＰＬＴ１を透過軸ＰＬＴ２と垂直にすることで、バックライトからの光の利用効率を高めることができる。
【０１８９】
なお、実施例８で挙げた図２０乃至図２５のバックライトの構成は、３個以上の光源ＬＳを用いる場合のバックライトの構成の一例である。すなわち、３個以上の光源ＬＳを用いる導光板方式のバックライトに本発明を適用する際には、上記の図示した構成に限らず、実施例１乃至実施例５で説明したような構成のいずれかを適用すればよいことはもちろんである。
【０１９０】
さて、本発明に関わる導光板方式のバックライトを有する液晶表示装置は、上記のように、主として、携帯型情報機器の表示部に用いられるものであり、屋外で使用されることも多い。
【０１９１】
屋外では、光源（太陽や照明装置）などから直接照射される光の他に、たとえば、道路や水面などからの反射光がある。これらの反射光は、たとえば、自動車の運転や釣りの際の妨げになるが、いずれも水平な面からの反射光であるため、振動方向が水平面内にある直線偏光である。近年、これらの直線偏光を除くために、吸収軸を水平方向に有する偏光板を備えた偏光サングラスが普及している。
【０１９２】
したがって、本発明を適用した液晶表示装置には、たとえば、偏光サングラスをかけた観察者も観察可能なことも要求される。すなわち、本発明を適用した液晶表示装置のうちの、屋外での使用が想定される液晶表示装置では、使用者側に面する第一の偏光板ＰＬ１の透過軸ＰＬＴ１が、水平方向から充分に傾いていることが望ましく、水平方向に対して垂直であれば理想的である。
【０１９３】
本発明を大画面の液晶表示装置に適用した場合、その用途としては、たとえば、街頭広告用の表示装置などが考えられる。これらの表示装置は、液晶表示パネルＬＣＰの長辺が水平になるように設置することが想定される。そのため、これらの表示装置を、偏光サングラスをかけた観察者でも観察できるようにするには、当該観察者が観察する第一の偏光板ＰＬ１の透過軸ＰＬＴ１の方向が長辺に対して垂直になるようにすることが望ましい。したがって、液晶表示パネルＬＣＰの長辺が水平になるように設置する液晶表示装置に本発明を適用する場合は、バックライトの構成を、たとえば、図２５に示すような構成にすることが望ましい。
【０１９４】
また、大画面の液晶表示装置は、たとえば、複数枚の液晶表示パネルを並べて１つの大画面（表示領域）を構成することもある。そのような液晶表示装置は、液晶表示パネルＬＣＰの短辺が水平になるように設置することもある。この場合、偏光サングラスをかけた観察者でも観察できるようにするには、当該観察者が観察する第一の偏光板ＰＬ１の透過軸ＰＬＴ１の方向が長辺に対して平行になるようにすることが望ましい。したがって、液晶表示パネルＬＣＰの長辺が水平になるように設置する液晶表示装置に本発明を適用する場合は、バックライトの構成を、たとえば、図２２に示すような構成にすることが望ましい。
【０１９５】
このように、実施例８の液晶表示装置は、使用する際の液晶表示パネルＬＣＰの向きに応じて光源ＬＳを配置する辺を選択することで、偏光サングラスをかけた観察者にも観察可能となる。
【０１９６】
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。
【０１９７】
たとえば、実施例１では、導光板ＬＧ（面発光部導光板ＬＧ２）に設ける光取出し構造ＭＰの一例として、図１に示したようなプリズム状の突起を挙げているが、当該光取出し構造ＭＰは、これに限らず、たとえば、凸曲面状または凹曲面状の突起であってもよい。また、光取出し構造ＭＰは、たとえば、第１の光路ＯＰ１および第２の光路ＯＰ２に対して概ね垂直な方向に延びるストライプ状の反射溝であってもよい。
【０１９８】
また、液晶表示パネルＬＣＰは、たとえば、第一の基板ＳＵ１と第一の偏光板ＰＬ１との間、および第二の基板ＳＵ２と第二の偏光板ＰＬ２との間に、それぞれ、１層乃至複数層の位相差板を配置した構成であってもよい。
【０１９９】
また、前記実施例で挙げた液晶表示パネルＬＣＰは、第一の基板ＳＵ１、第二の基板ＳＵ２、および液晶層ＬＣＬを挟むように、第一の偏光板ＰＬ１および第二の偏光板ＰＬ２を配置している。しかしながら、第一の偏光板ＰＬ１および第二の偏光板ＰＬ２は、液晶層ＬＣＬを挟むように配置されていればよいので、たとえば、第二の偏光板ＰＬ２が、第二の基板ＳＵ２と液晶層ＬＣＬとの間に配置されていてもよい。
【０２００】
またさらに、液晶表示パネルＬＣＰは、たとえば、液晶層ＬＣＬに青色相を有する液晶材料やキュービック対称性を有する液晶材料などを用い、第一の配向膜ＡＬ１および第２の配向膜ＡＬ２を有さないものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】
本発明の液晶表示装置を携帯電話やデジタルカメラなどのモバイル機器の表示部に用いれば、高輝度で視認性に優れた画像表示が得られ、かつ、バッテリーの消費量を抑えることができる。また、本発明の液晶表示装置を大型テレビやコンピュータ用の大型ディスプレイなどに用いれば、同一の消費電力でより高輝度の表示が得られる。
【符号の説明】
【０２０２】
ＬＧ  導光板
ＬＧ１  結合部導光板
ＬＧ２  面発光部導光板
ＭＰ  光取出し構造
ＬＳ  光源
ＲＰ  反射型偏光板
ＱＷ  四分の一波長板
ＲＦ  反射板
ＯＰ１  第一の光路
ＯＰ２  第二の光路
ＬＣＰ  液晶表示パネル
ＰＳ１  第一のプリズムシート
ＰＳ２  第二のプリズムシート
ＳＵ１  第一の基板
ＳＵ２  第二の基板
ＰＬ１  第一の偏光板
ＰＬ２  第二の偏光板
ＬＣＬ  液晶層
ＧＬ  走査信号線
ＳＬ  映像信号線
ＰＥ  画素電極
ＣＥ  共通電極
ＡＬ１  第一の配向膜
ＡＬ２  第二の配向膜
ＨＷ  二分の一波長板
ＣＰＬ１  右回りの円偏光
ＣＰＬ２  左回りの円偏光
ＱＷ１  第一の四分の一波長板
ＱＷ２  第二の四分の一波長板
ＷＶ１  第一の視角拡大フィルム
ＷＶ２  第二の視角拡大フィルム
ＰＬＴ１  （第一の偏光板の）透過軸
ＰＬＴ２  （第二の偏光板の）透過軸
【図１】
2010217288.tif 000003
【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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