(57)【要約】【課題】液晶パネルを背面から照らすバックライト光源を有する液晶表示装置において、光源が発する光を効率よく外部に取り出せるようにする。【解決手段】バックライト光源を有する液晶表示装置であって、当該バックライト光源に対向して配置され、当該バックライト光源から入射する光を直交する偏光成分の一方のみ通過させ他方の方向の偏光を遮蔽する光学スリットと、当該光学スリットに対向して前記バックライト光源の周囲に配備されている反射板とを備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライト光源を有する液晶表示装置であって、
当該バックライト光源に対向して配置され、当該バックライト光源から入射する光を直交する偏光成分の一方のみ通過させ他方の方向の偏光を遮蔽する光学スリットと、
当該光学スリットに対向して前記バックライト光源の周囲に配備されている反射板と
を備えている液晶表示装置。
【請求項２】
前記光学スリットは、
１）互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体の前記バックライト光源に対向する面の上、
２）互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体と前記バックライト光源との間に配備されている拡散シートと、前記バックライト光源に対向する側に配置される前記ガラス体の前記バックライト光源に対向する面との間、
のいずれかの位置に配備されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記光学スリットは、
３）前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板の前記バックライト光源の側、
４）前記バックライト光源と前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板のとの間に配備されている拡散シートを構成する透明光性フィルム上、
５）前記バックライト光源と前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板のとの間に配備されている拡散シートと、当該偏光板との間
のいずれかの位置に配備されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記光学スリットは前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板の偏光軸方向に延びる透光部を有する
ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記バックライト光源の波長は４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を含む領域で、
前記光学スリットは、光を反射する金属薄膜に開口幅５００ｎｍ以下で形成されている透光部を備えている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶パネルを背面から照らすバックライト光源（本明細書、特許請求の範囲の記載において単に「光源」と表すことがある）を有する液晶表示装置に関する。特に、光源が発する光を効率よく外部に取り出せるようにした液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には多くの種類がある。この中で透過型のTFTタイプの液晶表示装置を例に挙げて説明する。TFTタイプ液晶表示装置は携帯電話、カーナビゲーション、ノートパソコン、液晶テレビ等の表示装置として非常に多くの製品に搭載されている。
【０００３】
これらのほとんどが液晶パネルの背面または側面に光源を有し、この光を利用して、液晶の背面から照らして、表示画面を明るくする構造になっている。
【０００４】
液晶の駆動方式は、主にTN（Twisted Nematic）方式、VA（Virtical Alignment）方式、IPS（In-Place-Switching）方式の3種類に大別できる。いずれの方式でも偏光を利用し、液晶に電界をかけることにより、光の強弱のスィッチングを行っている。
【０００５】
TN方式を例に挙げて駆動原理を簡単に説明する。図１に示すとおり、光源1からの光が光源１に対向して配置されている下偏光板２を通ることによりＰ波の偏光のみが下偏光板２を透過する。下偏光板２を通過したＰ波の偏光は液晶6を通ることにより９０度に曲げられる。そして、Ｓ波の偏光のみを通す上偏光板９を通って光が外部に取り出される。Ｐ波、Ｓ波の方向は、例えば、図１にそれぞれ矢印で示している方向になる。
【０００６】
図１中、下偏光板２の上側に配備されている下ガラス７の液晶６側の面及び、上偏光板９の下側に配備されている上ガラス８の液晶６側の面にそれぞれ透明電極（不図示）が配備されている。この透明電極に電圧が加えられると液晶は上下方向に立ち、下偏光板と上偏光板の偏光角が９０度になるので、光が遮断される。このように液晶表示装置は偏光を利用した装置であるので、偏光板は必要不可欠のキー素子になっている。
【０００７】
液晶表示装置のバックライト光源としては、一般的にＣＣＦＬ（冷陰極線管）やＬＥＤが使用されている。ＣＣＦＬは線光源であり、ＬＥＤは点光源である。光源からの光は、Ｐ波やＳ波を含むあらゆる方向の光となっている。
【０００８】
また、液晶パネルには表示画面の光度を均一にすることを目的にして、光を拡散する拡散シートが配備されている。図１の例では省略しているが、拡散シートは、一般に、下偏光板２と光源１の間に配置される。
【０００９】
液晶表示装置の大きな課題の一つが、光源で供給した光の大半が液晶パネルの内部で反射や吸収されて画面の前まで出てこない点にある。従来の液晶表示装置では光源が発する光の中の９５％が液晶パネルの内部で吸収されて無駄になり、画面から出てくるのは、光源が発する光の中の僅か５％程度に過ぎなかった（非特許文献１）。
【００１０】
液晶表示装置の画面を明るくするためには、非常に大きい出力の光源が必要である。この光の９５％が液晶パネルの内部で吸収されて熱に変換される。この熱が原因で発光効率を下げたり、寿命を短くしたりする悪循環となっている。
【００１１】
この主な要因は偏光板の機能によるものである。
【００１２】
現在、液晶用に量産実用化されている偏光板の多くは基材フィルム（ＰＶＡ）にヨウ素や有機染料などの二色性の材料を染色・吸着させ、高度に延伸・配向させることで吸収二色性を出しているものである。
【００１３】
偏光板は自然光を直線偏光に変える素子である。その機能は、入射する光を直交する偏光成分の一方（図１でＰ波の矢印で示している方向の偏光（本明細書において「Ｐ波」と呼ぶ））のみ通過させ、他方（Ｐ波と直交する方向の波で、図１でＳ波の矢印で示している方向の偏光（本明細書において「Ｓ波」と呼ぶ））を吸収により遮蔽するものである。
【００１４】
このような偏光板の光を透過する方向を偏光軸あるいは透過軸とも呼ぶが、この光透過率は理論最大値で５０％である。すなわち、残りの他方向の５０％の光は偏光板に吸収される。この５０％の光が熱になる。
【００１５】
液晶表示装置の画面を明るくするには、まず下偏光板２を通るＰ波を多くし、吸収されるS波をできるだけ減らすことが大切である。
【００１６】
下偏光板２はＳ波を吸収することにより、Ｐ波のみを透過させるので、液晶表示面の光度を上げるためには、下偏光板２に入る手前でＰ波の量を増やすことが重要になる。
【００１７】
下偏光板２を通るＰ波を増やすための従来行われている方法はブリュースター角を利用したものがほとんどである（例えば、特許文献１、２）。
【００１８】
光を透過する屈折率が異なる物質を光が通るとき、Ｐ波を透過し、Ｓ波の一部を反射する性質がある。Ｐ波を完全に透過する光の入射角度がブリュースター角である。この性質を利用しＰ波とＳ波を分離し、Ｐ波を透過し、Ｓ波を再利用してＰ波に変換し、結果として偏光板を通る光量を増やす試みが多く行われている。
【００１９】
屈折率が異なる２つの物質の屈折率ｎ１から屈折率ｎ２に光が入射するとき
ｎ＝ｎ２／ｎ１とし、入射角をφ１とするとＰ波とＳ波の反射率ＲｐとＲｓは次式で与えられる。
【数１】
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【００２０】
上式からＰ波とＳ波の分離を大きくするためには２層の屈折率の差が大きいほどよいことがわかる。このことから透明で屈折率の大きい材料にブリュースター角を付けたものが様々考案されている。ここで使用するプラスチックフィルム材としては、ＰＣ、ノルボルネン、ＰＥＴ、アクリル系樹脂、フォトポリマー、ポリスルホン、ポリスチレンなどが考えられている。
【００２１】
しかし、例えば、屈折率が大きいプラスチックフィルムのポリスチレンでさえ屈折率ｎ＝１．５９であり、大気からポリスチレンへのブリュースター角は５７．８度になる。
【００２２】
上式に当てはめるとブリュースター角におけるＰ波の反射は零であるが、Ｓ波の反射は２０％程度である。
【００２３】
この反射された２０％のＳ波を再利用したいと考え、ポリスチレンフィルムに三角形の凹凸を付け、Ｐ波とＳ波を分離したとしても、反射した２０％のＳ波を再度入射光として戻すのは、容易ではない。
【００２４】
このためフィルムa、フィルムbのように、フィルムを何層も重ねた多層構造にして光度を上げる努力がなされている。この場合、まずフィルムaとフィルムbに屈折率の差をつけることが必要であるが、可視光の透過率がよく、且つ屈折率が大きく異なる材料が存在しない。よって屈折率の差があまり無いため、a、b、a、b、a、b、a、b、・・、a、bの繰り返しで、800層の構造が報告されている（例えば、特許文献３）。このような構造は、複雑で価格が高くなるおそれがある。
【００２５】
従来のブリュースター角を利用した光量増加の手法は数多く報告されているが、よく使われているスリーエム社製DBEFで光量増が約２０％であるとの指摘がある（特許文献４）。
【００２６】
また、スリーエム社の特許出願である特許文献３の記載内容から推測すると特許文献３で提案されるものは１００層以上のフィルム層からなり、フィルム構造の複雑さ、価格の面において改良の余地があるものと思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特許第２９１５３１７号公報
【特許文献２】特開２００４−７８２３４号公報
【特許文献３】特開２００６−３４３７５７号公報
【特許文献４】特許第４０２０９９９号公報
【非特許文献】
【００２８】
【非特許文献１】日経エレクトロニクス２００７．４．９号  第３２頁〜第３３頁
【非特許文献２】神戸製鋼技報Ｖｏｌ５２  Ｎｏ２（Ｓｅｐ，  ２００２）  第２頁〜第２２頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
この発明は、液晶パネルを背面から照らすバックライト光源を有する液晶表示装置において、光源が発する光を効率よく外部に取り出せるようにした液晶表示装置を提供することを目的にしている。
【００３０】
すなわち、光源が発する光を効率よく外部に取り出せるようにした液晶表示装置であって、簡単な構造でＰ波とＳ波を効率良く分離できる液晶表示装置を提案することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
前記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、
バックライト光源を有する液晶表示装置であって、
当該バックライト光源に対向して配置され、当該バックライト光源から入射する光を直交する偏光成分の一方のみ通過させ他方の方向の偏光を遮蔽する光学スリットと、
当該光学スリットに対向して前記バックライト光源の周囲に配備されている反射板と
を備えている液晶表示装置
である。
【００３２】
請求項２記載の発明は、
前記光学スリットは、
１）互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体の前記バックライト光源に対向する面の上、
２）互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体と前記バックライト光源との間に配備されている拡散シートと、前記バックライト光源に対向する側に配置される前記ガラス体の前記バックライト光源に対向する面との間、
のいずれかの位置に配備されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置
である。
【００３３】
請求項３記載の発明は、
前記光学スリットは、
１）前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板の前記バックライト光源の側、
２）前記バックライト光源と前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板のとの間に配備されている拡散シートを構成する透明光性フィルム上、
３）前記バックライト光源と前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板のとの間に配備されている拡散シートと、当該偏光板との間
のいずれかの位置に配備されている
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置
である。
【００３４】
請求項４記載の発明は、
前記光学スリットは前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板の偏光軸方向に延びる透光部を有する
ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置
である。
【００３５】
請求項５記載の発明は、
前記バックライト光源の波長は４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を含む領域で、
前記光学スリットは、光を反射する金属薄膜に開口幅５００ｎｍ以下で形成されている透光部を備えている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の液晶表示装置
である。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、液晶パネルを背面から照らすバックライト光源を有する液晶表示装置において、光源が発する光を効率よく外部に取り出すことができる。
【００３７】
すなわち、光源が発する光を効率よく外部に取り出せるようにした液晶表示装置であって、簡単な構造でＰ波とＳ波を効率良く分離できる。
【００３８】
本発明によれば、シンプルな構造で、安価で、しかも光源の光の利用効率を大幅に増加した液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ＴＮ型液晶の動作原理説明図。
【図２】本発明の液晶表示装置に備えられている光学スリットの透光部と金属薄膜部のパターンの一例を説明する略図。
【図３】本発明の液晶表示装置における光リサイクルの原理を説明する図。
【図４】本発明の液晶表示装置に備えられている光学スリットの透光部（スリット）を形成する時のパターンずれの一例を説明する図。
【図５】本発明の液晶表示装置の他の構造を説明する一部を省略した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明はバックライト光源からの光に含まれるＰ波とＳ波を簡単な構造で効率良く分離できる構造を備えた液晶表示装置である。
【００４１】
本発明のバックライト光源を有する液晶表示装置は、バックライト光源に対向して配置されている光学スリットと、当該光学スリットに対向して前記バックライト光源の周囲に配備されている反射板とを備えている。ここで、前記の光学スリットは、前記バックライト光源から入射する光を直交する偏光成分の一方のみ通過させ他方の方向の偏光を遮蔽するものである。
【００４２】
前記のバックライト光源に対向して配置される光学スリットは、光の反射率がよい金属薄膜に透光部（スリット）を設けたものにすることができる。前記の金属薄膜に形成されている透光部（スリット）は、前記バックライト光源から入射する光を直交する偏光成分の一方のみ通過させ、他方の方向の偏光を遮蔽するものである。すなわち、前記バックライト光源から入射する光における直交する偏光成分の中の一方の偏光成分の光をより多く透過するものである。
【００４３】
前記の光学スリットを透過する偏光成分の一方をＰ波とし、Ｐ波以外は出来るだけ反射させることを目的として、バックライト光源から入射する光を直交する偏光成分の一方であるＰ波のみ通過させ、他方の方向の偏光であるＳ波を遮蔽する光学スリットをバックライト光源に対向して配置したものである。
【００４４】
前記光学スリットが透過させる光をＰ波とし、遮蔽する光をＰ波に直交する方向の波であるＳ波とする。これにより、互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体に、前記バックライト光源の側から入るＰ波を多くすることができる。
【００４５】
一方、Ｐ波に直交する方向の波であるＳ波の光は、バックライト光源方向に向けて前記光学スリットの金属薄膜で反射される。この反射した光を前記反射板で再反射させて利用する。
【００４６】
このような光学スリットをバックライト光源に対向して配置することにより、簡単な構造でＰ波とＳ波を効率良く分離する。そして、互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体に入射する光量を増加させる。これによって、バックライト光源が発する光を効率よく外部に取り出せるようにした。
【００４７】
また、前記光学スリットの金属薄膜によって反射された、前記バックライト光源から前記光学スリットに入射した光の直交する偏光成分の中のＳ波の光を、前記光学スリットに対向させて光源の周囲に配備している反射板によって反射し、リサイクルする。これによって従来に比べて液晶表示装置の画面の明るさを改善した。
【００４８】
前記の光学スリットを形成する場所は、
１）互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体の前記バックライト光源に対向する面の上、
２）互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体と前記バックライト光源との間に配備されている拡散シートと、前記バックライト光源に対向する側に配置される前記ガラス体の前記バックライト光源に対向する面との間、
のいずれかの位置にすることができる。
【００４９】
ここで、互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体は、図１を用いて説明した構造における下ガラス７に該当する。
【００５０】
なお、前記の拡散シートは、液晶パネルの表示画面の光度を均一にすることを目的にして、従来から、下偏光板と光源との間に配置されていたものである。
【００５１】
本発明の液晶照明装置においては前述したように光学スリットが偏光作用を有するので、従来の液晶照明装置に採用されていた下偏光板を使用しない形態にすることができる。
【００５２】
例えば、前記の１）、２）いずれの場合であっても従来の液晶照明装置に採用されていた下偏光板を使用しない形態にすることができる。
【００５３】
なお、従来の液晶照明装置に採用されていた下偏光板を使用する場合には、次のいずれかの位置に光学スリットを配備することができる。
【００５４】
３）前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板の前記バックライト光源の側、
４）前記バックライト光源と前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板のとの間に配備されている拡散シートを構成する透明光性フィルム上、
５）前記バックライト光源と前記バックライト光源に対向して配置されている偏光板のとの間に配備されている拡散シートと、当該偏光板との間。
【００５５】
ここで、バックライト光源に対向して配置されている偏光板は、図１を用いて説明した構造における下偏光板２に該当する。
【００５６】
なお、このようにバックライト光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）も採用されている場合、前記光学スリットはバックライト光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）の偏光軸方向に延びる透光部を有する形態になる。
【００５７】
すなわち、この場合、前記光学スリットは前記バックライト光源から入射する光を直交する偏光成分の一方である前記下偏光板の偏光軸方向の偏光成分のみ通過させ、直交する偏光成分の他方の方向の偏光を遮蔽するものになる。
【００５８】
バックライト光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）を透過するＰ波以外は出来るだけ反射させることを目的として、光源と当該光源に対向して配置されている偏光板（下偏光板）との間に、Ｐ波に平行な光学スリットを形成するものである。
【００５９】
この場合も、前記光学スリットは、光の反射率がよい金属薄膜に透光部（スリット）が形成されているものにすることができ、当該透光部（スリット）は、光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）の偏光軸方向（光透過方向）の光をより多く透過するように形成される。すなわち、下偏光板の偏光軸方向に並行に延びる透光部（スリット）を備えている光学スリットによって下偏光板の偏光軸方向の光を透過し、当該偏光軸に直交する方向の光を反射するものである。
【００６０】
これにより、光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）の偏光軸方向の光は、前記光学スリットを透過させて下偏光板に入射させる。一方、光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）の偏光軸方向に直交する方向の光は、バックライト光源方向に向けて前記光学スリットの金属薄膜で反射される。
【００６１】
前記光学スリットの金属薄膜によって反射された、下偏光板の偏光軸方向に直交する方向の光は、前記光学スリットに対向させて光源の周囲に配備されている反射板によって反射され、リサイクルして利用する。
【００６２】
こうして、光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）を透過する光量を増加させ、従来に比べで液晶表示装置の画面の明るさを改善するものである。
【００６３】
光学スリットを光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）の光源側に形成する場合、次のようにする事ができる。
【００６４】
下偏光板は一般的に偏光子を保護層で挟んだ構造になっている。偏光子はヨウ素で染色したＰＶＡ（ポリビニルアルコール）製フィルムを一軸延伸加工することによって偏光特性を持たせたものである。
【００６５】
保護層には、例えば、ＴＡＣフィルムが使用されている。これは、薄く強度面で弱い偏光子を両面からＴＡＣフィルムで挟むことによって強度を保つものである。なお、ＴＡＣフィルムの代わりにＰＥＴフィルムやその他の可視光の透過率がよいプラスチックフィルムが用いられることもある。
【００６６】
下偏光板の光源側の保護層（例えば、ＴＡＣフィルム）に可視光に対する反射率がよい金属薄膜を形成する。この金属薄膜の形成は、例えば、可視光に対する反射率がよいアルミニウム、銀またはこれらの合金（例えば、Ａｌ−Ｎｄや、Ａｇ−Ｎｄ等）などを蒸着するものである。
【００６７】
Ａｌなどの蒸着には、真空蒸着（抵抗加熱、イオンビーム、クラスターイオンビーム、高周波加熱等の方式）、イオンプレーティング、スパッタリング等を用いことができる。いずれもロールからロールへと長尺で連続生産可能な蒸着装置が利用できる。
【００６８】
Ａｌなどの金属薄膜の膜厚は５０ｎｍ〜５００ｎｍにすることができる。薄すぎると光が金属薄膜を一部透過するおそれがある。一方、厚過ぎると狭いスリットが形成し辛くなるからである。かかる観点から望ましい膜厚は１００ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００６９】
透光部となるスリットは前記のようにして形成した可視光に対して高い反射率を持つ金属薄膜を、写真食刻法を用いて、エッチングやリフトオフ等により形成することができる。
【００７０】
前記のようにして形成した可視光に対して高い反射率を持つ金属薄膜は反射層を形成する。この反射層は、酸化やＵＶ光やガスで変色し反射率が低下することがあるので、反射率が低下しないようコーティングを施すことが望ましい。無機物のコーティングとしてはＳｉＯ２やＳｉ２Ｏ３などを採用できる。有機物コーティングとしては、透明な樹脂、例えば、エポキシ、ウレタン、シリコーン樹脂をコーティングすることができる。
【００７１】
また、ブルーレイディスクのようにプラスチックフィルムを張り合わせて反射膜保護することでも可能である。
【００７２】
写真食刻によって透光部となるスリットを形成する場合、スリットのマスクの位置合わせ精度はそれほど厳密でなくても良く、基本的にスリットが下偏光板の偏光方向に平行であればよい。
【００７３】
図４に示すごとく、スリットとスリットのつなぎ部分もそれほど厳密でなくともよい。すなわち半導体のパターン合わせのような精度は必要ない。
【００７４】
そこで、小さなマスクを用いてステップアンドリピートで液晶テレビのような大きなスリットを形成しても実用上の問題はない。
【００７５】
光源からの光の波長としては４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視光を含む領域を使用する。
【００７６】
光源からの光の波長より狭い透光部(スリット)を設けたとき透光部(スリット)に平行な光は透過し易いが、透光部(スリット)に直角な光は通り難くなる。本発明の液晶表示装置ではこの性質を利用してＰ波とＳ波を分離することができる。
【００７７】
なお、光学スリットを構成する金属薄膜の幅と、透光部の幅（すなわち、スリット幅）は同等かまたは透光部の幅が広い方が望ましい。
【００７８】
人間の視感度の最も良い波長は５５０ｎｍ前後であり、液晶表示装置の明るさを決める最も重要な波長も５５０ｎｍ前後となる。しかし、ＬＥＤ光源の場合の緑色は５２５ｎｍ前後であるので、スリット幅(透光部の幅)を５００ｎｍ以下にするのが望ましい。
【００７９】
例えば、図２に示すごとく金属薄膜１０で形成した６００ｎｍピッチで透光部１１が３００ｎｍの場合、透光部 (スリット)１１に直角方向（Ｓ方向）の３００ｎｍ以上の長波長の光は透光部 (スリット)１１を通り難くなり、大部分が反射される。一方、透光部 (スリット)１１に平行な光（Ｐ方向）は透過する。
【００８０】
透光部 (スリット)１１の加工のし易さやＰ波とＳ波の分離の効率から考えて１００ｎｍ〜４００ｎｍのスリット幅(透光部幅)が望ましい。なお、ブルーレイのＤＶＤで３２０ｎｍのトラックピッチを使用しているのでこの程度の加工は容易である。
【００８１】
そこで、例えば、下偏光板２の光源１側の面にアルミニウムを蒸着しエッチングして、図２のごとく２５０ｎｍ幅の透光部となる透光部（スリット）１１を形成する。
【００８２】
光源と下偏光板のとの間に配備されている拡散シートを構成する透光性フィルム上に光学スリットを形成する場合は、拡散シートを構成する透光性フィルム上に前述したように蒸着によって可視光に対する反射率がよい金属薄膜を形成し、写真食刻法によりここに透光部(スリット)を形成する。
【００８３】
互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中のバックライト光源に対向する側に配置されるガラス体（すなわち、下ガラス）のバックライト光源に対向する面の上に光学スリットを形成する場合は、例えば、次のようにする。
【００８４】
前述したように透光性フィルムを用意し、これに、前述したように蒸着によって可視光に対する反射率がよい金属薄膜を形成し、写真食刻法によりここに透光部となるスリットを形成する。これを、金属薄膜が光源の側に向かうようにして、例えば、接着剤を使用して下ガラスのバックライト光源に対向する面に貼り付ける。
【００８５】
互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の前記バックライト光源に対向する側に配置されるガラス体（下ガラス）と前記バックライト光源との間に配備されている拡散シートと、前記バックライト光源に対向する側に配置される前記ガラス体（下ガラス）の前記バックライト光源に対向する面との間に光学スリットを形成する場合は、拡散シートとは別に透光性フィルムを用意し、これに、前述したように蒸着によって可視光に対する反射率がよい金属薄膜を形成し、写真食刻法によりここに透光部となるスリットを形成する。
【００８６】
光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）と光源との間に配備されている拡散シートと、光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）との間に光学スリットを形成する場合にも、下偏光板の保護層、拡散シートとは別に透光性フィルムを用意し、これに、前述したように蒸着によって可視光に対する反射率がよい金属薄膜を形成し、写真食刻法によりここに透光部となるスリットを形成する。
【００８７】
光学スリットを
１）互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の光源に対向する側に配置されるガラス体（下ガラス）の光源に対向する面の上、
２）互いに対向して配置されていて間に液晶を備えている２枚のガラス体の中の光源に対向する側に配置されるガラス体（下ガラス）と光源との間に配備されている拡散シートと、光源に対向する側に配置される前記ガラス体（下ガラス）の光源に対向する面との間、
のいずれの位置に配備する場合もであっても、光学スリットを構成する金属薄膜は光源側に対向して配置する。
【００８８】
この金属薄膜は、光源からの光の反射層になる。そして、透光部であるスリットはバックライト光源からの光における直交する偏光成分の一方であるＰ波の偏光方向に平行な方向に形成する。
【００８９】
従来の液晶照明装置に採用されていた、バックライト光源に対向して配置されている偏光板（すなわち、下偏光板）を使用し、光学スリットを
３）下偏光板の光源側、
４）光源と下偏光板のとの間に配備されている拡散シートを構成する透明光性フィルム上、
５）光源と下偏光板のとの間に配備されている拡散シートと、下偏光板との間
のいずれかの位置に配備する場合も、光学スリットを構成する金属薄膜は光源側に対向して配置する。
【００９０】
この金属薄膜は、光源からの光の反射層になる。そして、透光部であるスリットは下偏光板の偏光方向（Ｐ波方向）に平行な方向、すなわち、光源からの光における直交する偏光成分の一方であるＰ波の偏光方向に平行な方向に形成する。
【００９１】
前述した光学スリットに対向させて光源の周囲に配備される反射板１３は、図３のごとく光源１が配備されている樹脂フィルムの表面に、可視光に対する反射率がよい金属薄膜（例えば、アルミニウム、銀またはこれらの合金（例えば、Ａｌ−Ｎｄや、Ａｇ−Ｎｄ等）などを蒸着して形成することができる。
【００９２】
図３を用いて、拡散シート１２と、下ガラス７の光源１に対向する面との間に光学スリットが配備されている場合であって、従来の液晶照明装置に採用されていた下偏光板２が使用されている構造からなる本発明の液晶表示装置における光リサイクルの原理を説明すると以下のようになる。
【００９３】
なお、本発明の液晶表示装置は、光源１に対向して配置され、光源１から入射する光を直交する偏光成分の一方のみ通過させ他方の方向の偏光を遮蔽する光学スリットと、当該光学スリットに対向して光源１の周囲に配備されている反射板１３とを備えている点に特徴を有する。その他の構造は、図１を用いて説明したＴＮ型液晶の動作原理説明図に例示されている従来の構造と同一である。そこで、図３では、光源１と光源１に対向して配置されている下偏光板２の間の構造のみ説明し、図１の説明で使用された構造部材と共通する構造部材には共通する符号を付けてその説明を省略している。
【００９４】
図２図示のように形成された光学スリットの金属薄膜１０は光を反射するので、これを反射部とすると、反射部幅（金属薄膜１０の幅）と透過部幅（透光部１１の幅）の比率が１：１の場合、Ｐ波の１／２が透過し、１／２が反射される。また、Ｓ波の可視光領域の光はほとんど反射される。そこで、全体の光の約７５％が反射される。
【００９５】
反射された光は拡散シート１２で偏光方向が変り、一部は反射し、一部は透過する。この透過した光が反射板１３に当り、再び拡散シート１２を通り偏光方向を変えながら、透光部（スリット）１１を介してから下偏光板２へと向う。
【００９６】
図３中、符号１４で示すものは、Ｓ波が光学スリットで反射され、リサイクルされてＰ波に変り下偏光板２を透過する光路の一例である。
【００９７】
このようにして反射光を効率よくリサイクルすることにより、従来に比べで液晶表示装置の画面の明るさを大幅に改善することが出来る。
【実施例１】
【００９８】
光学スリットを下偏光板２の光源１側に形成する場合について説明する。
【００９９】
下偏光板２の偏光子を挟んでいる保護層（ＴＡＣフィルム）に、Ａｌをスパッタリングで約２００ｎｍ蒸着し、ＥＢ用フォトレジストを２００〜４００ｎｍの厚さでコーティングして、ＥＢ描画を行う。ＥＢ描画をＸ線回折格子を利用して行うことにより、ピッチ６００ｎｍで透光部（スリット）１１の幅３００ｎｍを容易に描画できる。
【０１００】
描画後現像、エッチングの工程を経て、３００ｎｍの透光部（スリット）１１を形成する。
【０１０１】
なお、精度はラフでよい。可視光４００ｎｍ以上のＳ波をカットすればよいので、透光部（スリット）１１の幅は３００±１００ｎｍでも使用可能である。また多少のフォトリソの欠陥はＬＣＤのパネル全体の明るさの均一性に影響を与えるものでなければよいので、半導体製造時のような精度は必要ない。
【０１０２】
なお、この実施例では蒸着金属としてＡｌを使った場合について述べたが、Ａｇの場合も同様にしてスリットを形成できる。
【０１０３】
ただし、ＡｌやＡｇの薄膜は温度が上がると結晶粒が大きくなる、あるいはマイグレーションが生じ光の反射率が低下する可能性がある。この場合、Ｎｄ等の金属を添加し合金にするとかなり改善される事が報告されている。よって、蒸着金属として、Ａｌ−ＮｄやＡｇ−Ｎｄ等の合金を用いることも非常に有効な方法である(非特許文献２)。
【０１０４】
なお、可視光の光透過率がよいＳｉ２Ｏ３の誘電体膜や透明樹脂をコーティングすることにより、蒸着した金属の表面を保護することができる。蒸着した金属が露出した状態では、酸化や大気中のガス等で反射率が劣化するおそれがある場合に有効である。これらの表面保護の方法に関してはＣＤやＤＶＤでいろいろな方法が考案され、実用化されているものを用いることができる。
【実施例２】
【０１０５】
拡散シート１２と下偏光板２との間に光学スリットを形成する場合について説明する。なお、拡散シート１２は従来の液晶表示装置の場合と同じく光源１と下偏光板２との間に配備されているものである。
【０１０６】
透光性フィルム、例えば、５０〜１００μｍ厚のＰＥＴフィルムに実施例１と同様の方法で透光部（スリット）１１を形成し、表面保護膜をつける。そして、下偏光板２の偏光軸に透光部（スリット）１１を合わせて貼り付けるか、配置する。
【０１０７】
ＰＥＴフィルムの替わりに他の透明なプラスチックフィルを用いてもよい。またガラスを使用してもよい。
【０１０８】
光学スリットを構成する金属薄膜１０の表面保護膜として、無機物であるシリコン酸化膜や窒化膜をＣＶＤ法によってつけるか、有機フィルムをコーティングまたはラミネートするか、あるいは無機と有機の両方を組み合わせても良い。
【０１０９】
光源１と下偏光板２のとの間に配備されている拡散シート１２と、下偏光板２との間に光学スリットを形成する方法がもっとも簡易な方法である。
【０１１０】
下偏光板２や拡散シート１２に金属薄膜１０、透光部（スリット）１１を形成する方法に比較するとあまり制限がないからである。
【０１１１】
すなわち、透明シートに金属薄膜１０と、透光部（スリット）１１とを形成し下偏光板２と拡散シート１２の間に入れるのは、透明シートの材料の選択に自由度があり、また透光部（スリット）１１を形成するプロセスにおいて、下偏光板２や拡散シート１２への影響等を考慮する必要がないのでやり易い。
【０１１２】
次に、光学スリットの透光部と金属薄膜部のパターンを説明している図２及び、光源１と光源１に対向して配置されている下偏光板２の間に光学スリットが形成されている本発明の液晶表示装置における光リサイクルの原理を説明する図３を参照しながら本発明による作用、機能について説明する。
【０１１３】
光学スリットを構成する透光部（スリット）１１の幅（すなわち、光を通す幅）と、光を反射する金属薄膜１０の幅をそれぞれ１：１とした場合で計算する。
【０１１４】
光源１からの光波の内、１／２がＰ波、１／２がＳ波として、まず、１／２のＰ波の半分は透光部１１を通り下偏光板２に入る。残りの１／２のＰ波とＳ波が反射されリサイクルされる。一部が拡散シート１２にあたって反射し、残りは反射板１３にあたって反射される。
【０１１５】
このようにして反射して再び光学スリットに向かった光のうち、１／４が透光部１１通り、残りが再び反射されリサイクルされる。これが繰り返される。
【０１１６】
計算を簡略化するために光学スリットを構成する金属薄膜１０および反射板１３の金属薄膜は同じ金属を使用し、その反射率をＲとし、それ以外の光の吸収による損失がないと仮定する。この場合、下偏光板２を透過する光の全光量Ｓの光源１の全光量に対する比率は、光源の全光量を1とすると、下記のようにる。
【０１１７】
S=1/4+3/4*R２*1/4+3/4*3/4*R２* R２*1/4+3/4*3/4*3/4*R２* R２* R２*1/4・・+（3/4* R２）n*1/4
=1/4｛1+（3/4* R２）+（3/4* R２）2+（3/4* R２）3+・・・+（3/4* R２）（n-1）｝
ここで、r=3/4* R２とすると
S=1/4（1+ｒ+ｒ２+ｒ3+・・・+ｒ（n-1））となり、
0<r<1なのでS=1/4*｛1/（1-ｒ）｝となる。
【０１１８】
金属薄膜１０の反射係数は５５０ｎｍの波長に対し、Ａｌで９１．６％、Ａｇで９７．９％である。
【０１１９】
これを元に上記式に当てはめて計算すればＳ（Ａｌ）＝０．６７３、Ｓ(Ａｇ)＝０．８９となる。
【０１２０】
従来、光源の５０％すなわち０．５しか下偏光板２を透過できなかったのが、金属薄膜１０としてＡｇを用いれば、理論上、従来に比べて、０．８９／０．５＝１．７８、すなわち８０％近い効率アップが可能になる。
【０１２１】
上記の計算は光学スリットの透光部１１と反射層を構成する金属薄膜１０の幅の比率が１：１で計算した結果である。透光部１１の幅の比率を大きくした方が効率が良くなる。
【０１２２】
例えば、透光部１１の幅の比率を上げて２：１とした場合、S=1/3*｛1/（1-ｒ）｝となり、r=2/3* R２となる。Ａｇの場合で、S=0.923となり、さらに効率がアップする。
【０１２３】
なお、光学スリットを設けることにより、表示面の明るさにむらが生じるおそれに関しては次のようになる。
【０１２４】
光学スリットは透明フィルムに金属を蒸着して形成するが、使用される透明フィルムの厚さは一般的に４０μｍ以上ある。光学スリットにおける透光部１１の幅が５００ｎｍ以下で、ピッチが１μｍ以下であれば光が回折して回り込み、表示面での明るさの均一性は充分使用可能な範囲であることが確認できている。
【実施例３】
【０１２５】
図５は、実施例１、２では使用されていた下偏光板２を使用しない場合の本発明の液晶表示装置の一例を説明するものである。なお、図１、図３の説明で使用された構造部材と共通する構造部材には共通する符号を付けてその説明を省略している。
【０１２６】
実施例２及び実施例１で説明したようにして透光性フィルムを用意し、これに蒸着によって可視光に対する反射率がよい金属薄膜１０を形成し、写真食刻法によりここに透光部（スリット）１１を形成する。これを、金属薄膜１０が光源１の側に向かうようにして、接着剤を使用して下ガラス７の光源１に対向する面に貼り付ける。
【０１２７】
透光部（スリット）１１が形成されている金属薄膜１０からなる光学スリットに光源１から入射する光の直交する偏光成分のうちＰ波のみが通過して下ガラス７に入射し、Ｓ波は反射される。
【０１２８】
金属薄膜１０で反射されたＳ波は反射板１３で再反射されてリサイクルされる。
【０１２９】
こうして、下ガラス７に、光源１の側から入るＰ波を多くし、下ガラス７に入射する光量を増加させ、簡単な構造でＰ波とＳ波を効率良く分離し、光源１が発する光を効率よく外部に取り出せる。
【０１３０】
なお、図示していないが、光源１と、下ガラス７の光源１に対向する面との間に配備されている拡散シート１２と、下ガラス７の光源１に対向する面との間に、透光部（スリット）が形成されている金属薄膜１０を光源１側に向けて配置する形態にすることもできる。
【０１３１】
この場合は、実施例２で説明したように、透明シートに金属薄膜１０と、透光部（スリット）１１とを形成し、下ガラス７の光源１に対向する面と拡散シート１２の間に入れる形態にすることができる。
【０１３２】
本発明の液晶表示装置では光学スリット自身が偏光作用を有しているので、この実施例のように下偏光板２を使用しなくても、下偏光板２を使用した場合と同様の作用・効果を発揮させることができる。
【０１３３】
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態、実施例について説明したが、本発明は係る実施形態、実施例に限定されるものではない。特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１  光源
２  下偏光板
１０  金属薄膜
１１  透光部（スリット）
１２  拡散シート
１３  反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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