(57)【要約】【課題】直線偏光成分の光量が大きな照明光を出射できる照明装置を提供する。【解決手段】光源１０と、光源１０からの光を側面から入射させて、表面から出射させる導光板２０と、導光板２０の裏面側に配置される反射手段３０と、を備えた照明装置１であって、導光板２０は、表面の法線に対して傾斜した出射角度で輝度又は光度のピークを有するように光を出射し、前記導光板２０は、複屈折性を有して、輝度又は光度のピークとなる出射角度で出射される光の一部は、導光板２０の表面における臨界角よりも小さな角度で表面に斜めに入射して導光板内に反射された後、導光板２０の裏面側へ向かい導光板の裏面及び反射手段で反射して再び前記表面に戻る際に、Ｐ偏光成分がＳ偏光成分よりも多くなるように偏光成分が変換されて、表面から出射される光である、ことを特徴とする照明装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を側面から入射させて、表面から出射させる導光板と、
前記導光板の裏面側に配置される反射手段と、を備えた照明装置であって、
前記導光板は、前記表面の法線に対して傾斜した出射角度で輝度又は光度のピークを有するように光を出射し、
前記導光板は、複屈折性を有して、
前記出射角度で出射される光の一部は、前記導光板の前記表面における臨界角よりも小さな角度で前記表面に斜めに入射して前記導光板内に反射された後、前記裏面側へ向かい、前記導光板の裏面及び前記反射手段で反射して再び前記表面に戻る際に、Ｐ偏光成分がＳ偏光成分よりも多くなるように偏光成分が変換されて、前記表面から出射される光である、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記光源は、前記導光板内を伝播するように、前記導光板の側面から光を入射させ、
前記導光板の裏面には、所定の角度傾斜した微小な傾斜面を有する傾斜面部が複数箇所に形成されて、
前記傾斜面部は、前記導光板内を伝播する光を、前記臨界角よりも小さな角度で前記表面に入射させるように反射する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
前記反射手段は、層状に形成される反射部材であって、
前記導光板と前記反射部材との間には、透明な媒体が介在するように設けられ、
前記導光板は、前記透明な媒体の厚みと屈折率に応じた複屈折性を有する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置において、
前記透明な媒体は、前記導光板の屈折率よりも小さく空気の屈折率よりも大きな屈折率を有する透明部材である、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置において、
前記透明部材の屈折率は、１．３以上１．４５以下である、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項３に記載の照明装置において、
前記光源は、波長λの光を含み、
前記導光板は、光学異方性を有し、その遅相軸と、前記導光板の前記光源が配置される端面の長手方向となす角度θが４５度よりも大きくなるように、もしくは、その位相差Ｒがλ／４よりも大きくなるように、複屈折性が設けられる、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項５に記載の照明装置において、
前記光源は、波長λの光を含み、
前記導光板は、光学異方性を有し、その遅相軸が前記導光板の前記光源が配置される側面の長手方向となす角度θが、４４°≦θ≦５９°であり、その位相差Ｒがλ／４×０．９８≦Ｒ≦λ／４×１．０８を満たす、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置において、
前記導光板は、その遅相軸は、前記導光板の前記光源が配置される端面の長手方向となす角度θが、５０°≦θ≦５３°であり、その位相差Ｒが、λ／４×１．０２５≦Ｒ≦λ／４×１．０３３を満たす、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項８に記載の照明装置において、
前記導光板の遅相軸は、前記導光板の前記光源が配置される端面の長手方向となす角度θが５２°であり、位相差Ｒが、λ／４×１．０２５≦Ｒ≦λ／４×１．０３３を満たす、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の照明装置において、
前記透明な媒体は、屈折率が略１．０となる空気であって、
前記反射部材と前記導光板の裏面の間に、前記透明な媒体により空隙が形成される、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明装置において、
前記空隙の厚みは、５０ｎｍ以上２４０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の照明装置において、
前記光源は、波長λの光を含み、
前記導光板は一軸異方性を有し、その遅相軸が前記導光板の前記光源が配置される端面の長手方向となす角度θは、６４°≦θ≦７１°であり、位相差Ｒがλ／４×１．３５≦Ｒ≦λ／４×１．７５を満たす、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の照明装置において、
前記傾斜面部は、前記導光板の裏面から凹状に窪んで形成されて、
前記導光板の裏面には、前記導光板と前記反射部材との間における前記空隙を維持するスペーサーが少なくとも１つ形成され、
前記スペーサーは、前記傾斜面部のいずれかと隣接して、該傾斜面部に対して前記光源が配置されている側の反対側に配置される、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の照明装置において、
前記傾斜面部は、前記導光板の裏面から凸状に突出して形成されて、
前記導光板の裏面には、前記導光板と前記反射部材との間における前記空隙を維持するスペーサーが少なくとも１つ形成され、
前記スペーサーは、前記傾斜面部のいずれかと隣接して、該傾斜面部に対して前記光源が配置されている側に配置される、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項２に記載の照明装置において、
前記反射手段は、前記導光板の裏面に密着して層状に形成される反射部材である、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１０に記載の照明装置において、
前記空隙の厚みは、３０ｎｍ未満である、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の照明装置において、
前記光源は、波長λの光を含み、
前記導光板は一軸異方性を有し、その遅相軸が前記導光板の前記光源が配置される端面の長手方向となす角度θが、４３°≦θ≦６０°であり、位相差Ｒがλ／４×０．９≦Ｒ≦λ／４×１．２を満たす、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の照明装置において、
前記導光板の遅相軸は、前記導光板の前記光源が配置される端面の長手方向となす角度θが、５０°≦θ≦５４°であり、位相差Ｒがλ／４×０．９６≦Ｒ≦λ／４×１．０８を満たす、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の照明装置において、
前記導光板の遅相軸は、前記導光板の前記光源が配置される端面の長手方向となす角度θが５２°であり、位相差Ｒがλ／４×１．０２５を満たす、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
請求項２に記載の照明装置において、
前記導光板は、
複屈折性を有する薄板状の透明体と、
前記透明体よりも屈折率が高い高屈折率材と、を含み、
前記導光板の前記表面は、前記薄板状の透明体に前記高屈折率材が層状に形成されて構成される、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の照明装置において、
前記光源は、波長λの光を含み、
前記高屈折率材は、前記導光板の前記表面から前記出射角度で出射する波長λの光に応じた厚みと屈折率を有する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２２】
請求項２に記載の照明装置において、
前記導光板の前記表面の側には、光学シートが配置され、
前記光学シートは、
前記導光板から前記出射角度で出射して、前記導光板側の面に対して所定の入射角で入射するｐ偏光に対して、位相差を生じさせない透明体により構成される基材を含み、
前記光学シートにおける前記導光板側の面、もしくはその反対側の面には、少なくとも２つの斜面を有してその稜線が前記導光板の前記光源が配置される端面の長手方向と平行となるプリズム列が形成される、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の照明装置において、
前記光学シートにおける前記基材を構成する透明体の遅相軸は、前記プリズム列の稜線方向に対して略平行又は略直交する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の照明装置において、
前記光学シートにおける前記基材を構成する透明体は２軸異方性を有し、その遅相軸は、前記プリズム列の稜線方向に対して略平行又は略直交する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２５】
請求項２２に記載の照明装置において、
前記光学シートは、その前記導光板とは反対側の面に前記プリズム列を備えるとともに、前記基材の前記導光板側の面には、前記導光板から出射して、該導光板側の面に所定の角度から入射する光に対して、そのｓ偏光成分を反射して、前記光学シート内を透過する光のｐ偏光成分の割合を高めるｓ偏光増反射手段を備える、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の照明装置において、
前記ｓ偏光増反射手段は、前記出射角度に応じた厚さを有するとともに前記光学シートの基材より屈折率の高い透明材料の層により構成される、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２７】
照明装置と、前記照明装置からの光の透過量を制御して画像を表示する液晶表示パネルと、を備える液晶表示装置であって、
前記照明装置は、
光源と、
前記光源からの光を側面から入射させて、表面から出射させる導光板と、
前記導光板の裏面側に配置される反射手段と、を備え、
前記導光板からは、前記表面の法線に対して所定の角度傾斜した出射角度において輝度又は光度のピークを有するように光が出射され、
前記導光板は、複屈折性を有して、
前記出射角度で出射される光の一部は、前記導光板の前記表面における臨界角よりも小さな角度で前記表面に斜入射して前記導光板内に反射された後、前記表面から前記反射手段を介して前記導光板内を斜めに進行して往復する際に、ｐ偏光成分がｓ偏光成分よりも多くなるように偏光成分が変換されて、前記表面から前記出射角度で出射される光であって、
前記液晶表示パネルの前記照明装置側に配置される偏光板の透過軸は、前記出射角度で出射される光のｐ偏光成分と平行に設けられる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光板を備えた照明装置、さらに当該照明装置をバックライトとして備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置は情報を視覚的に人間に伝えるメディアであり、高度な情報社会となった現代では、人間、社会にとって重要な存在となっている。特に液晶表示装置は近年性能が著しく向上し、携帯電話からパーソナルコンピューターさらには大画面テレビ等の表示装置として採用されている。液晶表示装置は一般に液晶表示パネルと、その背面に配置して液晶表示パネルに光を照射するバックライト（照明装置）とから構成される。
【０００３】
液晶表示パネルは、バックライトから出射する光の透過光量を調節することで画像を表示する。液晶表示パネルとしては、偏光板を備え、液晶層に入射する光の偏光状態を制御することで映像表示を行うものが、比較的低い駆動電圧でコントラスト比の高い映像が得られることから望ましい。このような液晶表示パネルとしては、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、広視野角を特長とするＩＰＳ（In Plane Switching）方式、ＶＡ（Vertical Aligned）方式を用いることができる。いずれの方式であっても、液晶表示パネルは、一対の透明基板と、これら透明基板の間に挟持される液晶層と、各透明基板の液晶層とは反対側の面にそれぞれ配置した一対の偏光板とを有し、液晶層に入射する光の偏光状態を変化させることで光の透過量を制御して画像を表示する。
【０００４】
偏光板は、所定の直線偏光成分を吸収し、これと振動面が直交する直線偏光を透過する機能を有する。このため、液晶表示パネルに照射される光が無偏光の場合には、液晶表示パネルを構成する偏光板が照明光の少なくとも５０％を吸収する。つまり、液晶表示装置では、バックライトから出射する光が無偏光の場合には、照明光の約半分が偏光板で吸収され損失となっている。このため、液晶表示パネルを構成する偏光板がバックライトからの照明光を吸収する割合を減らすことが、より明るい画像、または、低消費電力な液晶表示装置を実現するうえで重要である。
【０００５】
液晶表示装置のバックライトには、エッジライト方式（導光体方式）、直下方式（反射板方式）等があり、特に薄型のバックライトを実現する場合にはエッジライト方式が用いられる。
【０００６】
エッジライト方式のバックライトは、導光板と呼ばれる板状の透明板や、導光板の端部に備えられた線状または点状の光源、導光板から出射する光の進行方向を調整するプリズムシートと呼ばれる光学シート、拡散シートなどを備える。導光板は、光源からの光を面状に広げる機能を有する。導光板から出射する光は、一般に、導光板の光出射面（表面）の垂線（法線）方向に対し、６０〜８０度傾いた方向に輝度、又は光度の最大値（ピーク）を有する。また、導光板から出射する光のうち、輝度または光度が最大となる角度（ピーク角度）、及びこの近傍の角度で出射する光は、ｐ偏光成分がｓ偏光成分よりも多い光となることが知られている。
【０００７】
特許文献１には、導光板の表面に高屈折率層を設けることで、ｐ偏光とｓ偏光の反射率の差を増大させ、ｐ偏光成分の割合をさらに増加させる面光源装置が記載されている。この文献ではさらに導光板の表面側（光出射面側）、または裏面側に光学軸が４５°の位相差板を設けることで偏光変換が起こりｐ偏光の割合をさらに増加することができると述べられている。この場合、照明装置からの照明光は偏光の偏りを有するため、液晶表示装置のバックライトに利用することで、光利用効率を改善できると述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０―２０１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
導光板から出射する光は、一般に、導光板の光出射面の垂線（法線）方向に対して６０〜８０度傾いた方向に輝度または光度が最大となる角度（ピーク角度）を有し、このピーク角度、及びこの近傍の角度で出射する光は、ｐ偏光成分がｓ偏光成分よりも多い光となることが知られている。これは、導光板と空気との界面におけるｐ偏光成分とｓ偏光成分の透過率の違いに起因するものと考えられる。
【００１０】
例えば、屈折率が１．５７の透明体から構成される導光板において、導光板の表面（光出射面）から角度７６度（導光板の光出射面の垂線（法線）方向に対する角度）で出射する光について検討すると、計算上、導光板内において無偏光の光は、ｐ偏光に対する偏光度が２３％の光になって導光板から出射する。
【００１１】
ここで、導光板あるいはプリズムシートなどから出射する光の輝度を、検光子（偏光板）を回転させながら、検光子を通して測定したときの最大輝度をImax、最小輝度をIminとすると、偏光度ρは次式式（１）で表される。
【００１２】
【数１】
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【００１３】
本明細書では特に検光子の吸収軸とｐ偏光とが互いに直交するときの輝度をIpmax、互いに平行なときの光の輝度をIpminとし、ｐ偏光に対する偏光度（ｐ偏光の偏光度）ρpを次式式（２）で定義する。
【００１４】
【数２】
2010262813.tif 000004
【００１５】
しかしながら、ｐ偏光の偏光度は実測では約１４％であり、上記の計算上の値である２３％よりも低くなる。これは、空気と導光板との界面で反射して導光板内に戻る光は、出射光とは逆にｐ偏光成分が少なく、ｓ偏光成分が多いことが原因と考えられる。つまり、導光板内を進む光は無偏光、つまりｐ偏光成分とｓ偏光成分が同じ割合であると仮定した場合よりも、実際にはｓ偏光成分がｐ偏光成分よりも多い光であるため、導光板から出射する光は計算値よりもｐ偏光の偏光度が低くなったと考えられる。このため、導光板から出射する光のｐ偏光の偏光度を向上するには導光板内を進むｓ偏光をｐ偏光に効率よく変換することが有効と考えられ、従来は、光学軸（遅相軸）が４５°の位相差板を導光板の表面側（光出射面側）、または裏面側に設けることで偏光変換を起してｐ偏光の割合をさらに増加することが検討されていた。
【００１６】
本願発明者は、導光板において効率よく偏光変換が行われるための複屈折性について検討した。具体的には図５に示すモデルを想定し、導光板２０内部を表面２４側から裏面２５側に向うｓ偏光が、裏面２５及び反射手段３０で反射して再び表面２４に戻る際、どの程度ｐ偏光に変換されるかを評価した。すなわち、導光板の表面２４をｐ偏光強度が０の状態で出発した光について、裏面２５及び反射手段３０で反射して再び表面２４に戻ったときのｐ偏光強度を評価するものであり、ｐ偏光強度が１になれば、ｓ偏光が完全にｐ偏光に変換されることを示す。このｐ偏光強度は、ｐ偏光の光量に関する指標である。
【００１７】
図３１は、従来技術、つまり、導光板が遅相軸角度４５度（または、１３５度）、位相差１／４波長の複屈折性を備える場合の光の進行角度（極角β）とｐ偏光強度の関係を示す。ここで、遅相軸の角度は導光板の光入射面の長手方向を０度とし、反時計回りに定義するものである。この場合において、導光板内を導波する光の主たる進行方向は９０度となり、導光板は、屈折率が１．５７の透明体から構成される。そして、図３１で示すように、導光板に設ける位相差板の遅相軸が４５度の場合、導光板の光出射面の法線方向に対する傾き角度（極角）β＝０度から２５度程度まではｐ偏光強度は０．９５を超えて高い効率で偏光変換ができる。しかし、実際に導光板から出射した際、高い偏光度が得られる光は、導光板内部を進行するときの角度が、極角β＝３５度から３９度の光である。この極角β＝３５°〜３９°は、臨界角よりも小さな角度であり、かつ約３３°となるブリュースター角近傍の角度でもあるため、ｓ偏光とｐ偏光との反射率の差が大きくなる角度の範囲である。つまり、導光板内部の光進行角度のうち、照明装置が高いｐ偏光強度を得て光利用効率を向上するために考慮すべき角度範囲は上記の角度範囲（３５度から３９度）であり、従来技術ではこの角度範囲で進行する光に対して十分な考慮がなされていなかった。このため、図３１で示すように、光進行角度が極角β＝３８度以上において、ｐ偏光強度は０．４以下と低く、高い効率で偏光変換がされていない。
【００１８】
本発明は上記課題を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、導光板から出射する光の偏光度を効率よく高める（ｐ偏光成分の割合を効率よく高める）ことができる導光板を実現することで、所定の直線偏光成分の光量が大きな照明光を出射できる照明装置を提供することにある。また、本発明の別の目的の一つは、このような照明装置を用いて、明るく低消費電力な液晶表示装置を実現することにある。本発明のその他の目的や課題と新規な特徴については、本明細書の記述及び添付図面を参照して明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、光源と、前記光源からの光を側面から入射させて、表面から出射させる導光板と、前記導光板の裏面側に配置される反射手段と、を備えた照明装置であって、前記導光板は、前記表面の法線に対して傾斜した出射角度で輝度又は光度のピークを有するように光を出射し、前記導光板は、複屈折性を有して、前記出射角度で出射される光の一部は、前記導光板の前記表面における臨界角よりも小さな角度で前記表面に斜めに入射して前記導光板内に反射された後、前記裏面側へ向かい、前記裏面及び前記反射手段で反射して再び前記表面に戻る際に、Ｐ偏光成分がＳ偏光成分よりも多くなるように偏光成分が変換されて、前記表面から出射される光である、ことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明にかかる液晶表示装置は、照明装置と、前記照明装置からの光の透過量を制御して画像を表示する液晶表示パネルと、を備える液晶表示装置であって、前記照明装置は、光源と、前記光源からの光を側面から入射させて、表面から出射させる導光板と、前記導光板の裏面側に配置される反射手段と、を備え、前記導光板からは、前記表面の法線に対して所定の角度傾斜した出射角度において輝度又は光度のピークを有するように光が出射され、前記導光板は、複屈折性を有して、前記出射角度で出射される光の一部は、前記導光板の前記表面における臨界角よりも小さな角度で前記表面に斜めに入射して前記導光板内に反射された後、前記裏面側へ向かい、前記裏面及び前記反射手段で反射して再び前記表面に戻る際に、ｐ偏光成分がｓ偏光成分よりも多くなるように偏光成分が変換されて、前記表面から出射される光であって、前記液晶表示パネルの前記照明装置側に配置される偏光板の透過軸は、前記出射角度で出射される光のｐ偏光成分と平行に設けられる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、直線偏光成分の光量が大きな照明光を出射する照明装置を実現することができる。さらに、この照明装置を用いることで、明るく低消費電力な液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置の主要構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る照明装置の断面構造の一部を示す概略断面図である。
【図４】導光板の遅相軸角度の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る照明装置における導光板及び反射手段の一部断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板と反射手段との間の空隙の厚さｄairと、ｐ偏光強度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板と反射手段の断面構造の一部を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板内を進む光の進行角度βとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の遅相軸角度とｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の位相差とｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板と反射手段の構造を示す一部断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板と反射手段の構造を示す一部断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板内を進む光の進行角度βとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の裏面と反射手段との間の空隙の厚さｄairとｐ偏光強度との関係を示すグラフである。
【図１５】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の遅相軸角度θとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態に係る照明装置の導光板の位相差とｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板と反射手段の断面構造の一部を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板内を進む光の進行角度βとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図１９】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の遅相軸角度θとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図２０】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の位相差とｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図２１】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の裏面と反射手段との間に介在する透明部材の厚さとｐ偏光強度との関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板内を進む光の進行角度βとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図２３】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の遅相軸角度θとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図２４】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の位相差とｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図２５】本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板の透明部材の厚さとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図２６】本発明の一実施形態に係る照明装置における導光板の裏面と反射手段との距離と、ｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【図２７】本発明の一実施形態に係る照明装置の一部を示す概略断面図である。
【図２８】本発明の一実施形態に係るプリズムシートの表側の面に形成されるプリズムの形状を示す断面図である。
【図２９】２軸異方性の透明体にｐ偏光を入射したときの極角α＝７６°におけるｐ偏光の透過率の計算結果の一例を示す図である。
【図３０】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概略構造を示す断面図である。
【図３１】従来技術の照明装置において、導光板内を進む光の進行角度βとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本発明の一実施形態に係る照明装置が備える主な構成のいくつかについて、その概略を説明する。本実施形態に係る照明装置は、少なくとも、光源と、この光源を一方の側面に備え、当該側面から入射する光を表面（光出射面）から出射させる導光板と、少なくとも２つの斜面を有し、その稜線が一方向（光が入射する導光板の端面に沿った方向）に延びるプリズム列を備える光学シート（以下、プリズムシートとも呼ぶ）と、導光板の裏面（光出射面の反対側の面）の側に設けられる反射手段と、を含んで構成される。
【００２４】
本実施形態に係る照明装置が備える主な構成は、以下の通りである。
【００２５】
（構成１）導光板の光出射面から出射する光のうち、輝度または光度がピーク（或いは最大値）となる光の出射角度が、導光板の光出射面の垂線方向に対し、６０〜８０度傾くような導光板を用いる。
【００２６】
（構成２）導光板の表面では、表面における臨界角よりも小さな入射角度で入射した光は、その一部が反射される。この反射された光は、ｓ偏光成分の割合が高く、導光板内部を斜めに進行して裏面側に向かい、さらに裏面及び反射手段で反射されて再び導光板内部を斜めに進行して再び表面側に到達する。導光板には、複屈折性が備えられて、当該反射された光が、導光板の表面側と裏面側の間を斜めに進行して往復する際に、ｐ偏光成分の割合がｓ偏光成分の割合よりも高くなるように偏光成分が変換される。具体的には、ｓ偏光成分がｐ偏光成分に９０％以上の高い効率で変換されるような複屈折性を備える。
【００２７】
（構成３）反射手段は、導光板の裏面において形成される。具体的には、その反射面を導光板の裏面に直接形成するか、透明な媒体（屈折率が空気よりも大きく導光板よりも小さい透明部材もしくは、空気層による空隙）を介して設置する。空隙を設ける場合には、裏面から３０ｎｍ未満の空隙を設けて設置するか、もしくは、導光板の裏面から５０ｎｍから２４０ｎｍの空隙を設けて設置する。
【００２８】
（構成４）光学シート（プリズムシート）は、輝度または光度がピークとなる出射角度となる導光板からの光が入射した際に、当該光を正面方向（導光板光出射面の垂線方向）に屈折するためのプリズム列を、導光板側の面、または、その反対側の面に備える。さらにプリズムシートは、導光板から出射する輝度や光度がピークとなる出射角度の光が、プリズムシートを通過する際に、位相差を生じさせない透明体で構成される。
【００２９】
（構成５）導光板は、光源からの光を導光する薄板状の透明体を含んで構成されて、さらに導光板の表面には、薄板状の透明体よりも屈折率が高い高屈折率層がさらに形成される。この際、高屈折率層の屈折率をｎｈとし、高屈折率層が表面に形成された導光板において、輝度または光度が最大となる出射角度で出射する光が高屈折率層内を進むときの角度（導光板の光出射面に垂直な方向からの傾き角度）をγとすると、高屈折率層の厚さｄｈは、式（３）を満たすと良い（ｍは整数）。
【００３０】
【数３】
2010262813.tif 000005
【００３１】
上記構成により、本実施形態に係る照明装置は以下の通り作用する。
【００３２】
構成１により、導光板から出射する出射光は、導光板と空気との界面におけるｐ偏光成分とｓ偏光成分の透過率の違いにより、ｐ偏光成分の割合が多い出射光を得ることができる。例えば、輝度のピーク角度（輝度がピークとなる光の出射角度）が７５〜８０°である導光板では、輝度のピーク角度において、ｐ偏光成分の割合が多い出射光を得ることができる。
【００３３】
この際、導光板と空気との界面ではｓ偏光成分の反射が大きい。したがって、輝度のピーク角度に対応する入射角度で導光板の表面に入射した光のうち、反射されて導光板内を進む光は、ｓ偏光成分が多くなる。これに対し、構成２では、導光板内部を表面側から裏面側に向かい、再び表面側に戻る光において、ｓ偏光成分がｐ偏光成分に高い効率で変換される。
【００３４】
構成３は、導光板の裏面において、導光板の表面に向けて光を反射するための構成である。これについては後述する。
【００３５】
構成４により、導光板から出射する輝度または光度がピークとなる角度の光がプリズムシートに入射して、正面方向に出射する際に、この光は偏光状態が維持されて、なるべく変化させられずにプリズムシート内を進行することができる。このため、プリズムシートを通過するｐ偏光は、ｐ偏光の状態が維持される。特にプリズム列を導光板とは反対側の面に備える場合は、プリズムシートに入射する光は、プリズムシートの導光板側の面とその反対側の面の２箇所において空気との界面で屈折する。この屈折の際、ｐ偏光成分の透過率はｓ偏光成分よりも高くなるため、プリズムシートから出射する光は、プリズムシートに入射する光よりもｐ偏光成分が多い光となる。
【００３６】
また、構成５は、輝度または光度がピークとなる角度で導光板から出射する光が、導光板と空気との界面を通過するときのｐ偏光成分の透過率を増加し、ｓ偏光成分の反射率を増加するものである。このため、輝度または光度がピークとなる角度で導光板から出射する光は、よりｐ偏光成分が多い光となる。導光板と空気との界面で反射したｓ偏光成分が、導光板内部でｐ偏光成分へ効率よく変換されることで、ｐ偏光成分の割合がより高い光を出射する導光板を実現することができる。構成１〜３を前提として、その他の構成４〜５の一部、または、全てを備える照明装置を用いることにより、所定の直線偏光成分（ｐ偏光成分）の光量が大きな照明光を得ることができる。
【００３７】
上記では、本発明の一実施形態に係る照明装置が備える主な構成の概略を説明した。以下、本発明の実施の形態について図面を参照してさらに説明するが、種々の変更は可能であり、本発明は、上述及び後述する実施形態の内容に限られるものではない。また、後述するいくつかの例については、組み合わせて用いられることとしてもよい。
【００３８】
[照明装置]
図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置１の主要構成を示す断面図である。また、図２は照明装置１の概略構成を示す平面図である。なお、図２には、以降の説明における方位角θの定義も図示されている。本実施形態に係る照明装置１は、薄型で、所定の偏光成分の割合が大きい照明光を出射することができるものであって、液晶表示装置のバックライトとして好適である。バックライトは、液晶表示パネル（不図示）の表示領域に対して、その背面側から光を照射するので、表示領域を過不足なく照明するため、その光出射面は表示領域とほぼ同じ形状とすることが望ましい。なお、図２においては、後述するプリズムシート５０における稜線方向５１ｄも示される。
【００３９】
照明装置１は、導光板２０と、導光板２０の一方の端面の近傍に配置される光源１０と、導光板２０の裏側に設けられ、光反射手段として機能する反射シート３０と、導光板２０の表側にその略全面を覆うように配置されて光路変換手段として機能するプリズムシート５０と、を含んで構成される。また、必要に応じて、図１で示す照明装置１のように、通過する光を拡散する機能を有する拡散シート４０をプリズムシート５０の表側に配置しても良い。図１においては、導光板２０から出射した光の光路の一例が、一点鎖線で示されている。なお、本明細書では、照明装置１からの光が出射する方向（図１における紙面上側であって液晶表示パネルが配置される側）を表側、その反対方向（図１における紙面下側であって液晶パネルが配置される側の反対側）を裏側と定義する。また、実際に照明装置を構成するには、フレームなどの機械的構造物や、光源を発光させるために必要な電源、配線などの電気的構造物が必要であるが、これらの部分については一般的な手段を用いればよく、本明細書での詳細な説明は省略する。
【００４０】
光源１０は、小型、高発光効率、低発熱といった条件を満たすものを用いると良く、このような光源としては蛍光ランプや発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diodes）が好適である。以下では、光源１０として発光ダイオードを用いる場合を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。光源１０として発光ダイオードを用いる場合、発光ダイオードは点状の光源であるため、導光板２０の端面に必要に応じた個数（図２では３個が図示されているが、本発明はこれに限定されるものではない）を並べて配置する。あるいは、発光ダイオードからの光を線状光源に変換する光学素子を発光ダイオードと導光板２０の間に配置するようにしても良い。いずれにしても光源１０は導光板２０の一つの端面側に配置される。
【００４１】
なお、光源１０としては白色の光を発する発光ダイオードを用いることができる。このような発光ダイオードの一例としては、青色の発光と、この青色の光で励起され黄色の光を発する蛍光体とを組み合わせることで白色発光を実現する発光ダイオードがある。あるいは、青色または紫外線の発光と、この光で励起され発光する蛍光体とを組み合わせることで、青色、緑色及び赤色に発光ピーク波長を有する白色発光を実現する発光ダイオードを用いてもよい。
【００４２】
また、照明装置１を備える表示装置が加法混色によりカラー表示を実現する場合には、光源１０として、赤色、青色、緑色の三原色を発光する発光ダイオードを用いると良い。例えば照明光の照射対象としてカラー液晶表示パネルを用いる場合、液晶表示パネルのカラーフィルタの透過スペクトルに対応した発光ピーク波長を有する光源を用いることで、色再現範囲が広い表示装置が実現できる。あるいは、カラーフィールドシーケンシャルによりカラー表示を実現する場合は、液晶表示パネルに光損失の原因であるカラーフィルタが必要ないため、赤色、青色、緑色の三原色を発光する発光ダイオードを用いることで光の損失が少なく色再現範囲が広い表示装置が実現できる。
【００４３】
光源１０は、配線を通じて電源及び点灯／消灯を制御する制御手段（いずれも不図示）に接続される。
【００４４】
図３は本実施形態に係る照明装置１の断面構造の一部を示す概略断面図である。導光板２０は、光源１０から出射して一方の側面（端面）から入射した光を導波させつつ、その一部を表側に出射させることで、光を面状に出射させる機能を有するものである。このため、導光板２０は可視光に対して透明な略矩形となる板状部材から構成され、端面から入射して導光板２０内を導波する光を表側に出射させるための構造を備える。光源１０によって導光板２０の側面から入射された光は、導光板２０の内部を導波（伝播）する。
【００４５】
導光板２０内で反射を繰り返して導波する光を、表面から出射させる構造としては、例えば導光板２０の裏側の面に、微細な段差や、凹凸形状、レンズ形状などを形成したり、あるいは白色顔料によるドット印刷を施したりするなどの、導光体内を導波する光の進行角度を変える構造により実現することができる。導光板２０の製造コストや導光板２０から出射する光の効率を考慮すると、導光板２０の裏側に導光板２０内を導波する光の進行角度を変化させる微細な形状を形成することが望ましい。ここでいう微細な形状は、導光体内を導波する光の進行角度を変えることができる傾斜面を備えるものであれば良く、段差、凹凸、レンズ状などの形状により実現できる。本実施形態では以下、導光板２０内を導波する光を表側に出射させるための構造として、導光板の裏面に光の進行角度を変えることができる微細な傾斜面を有した傾斜面部２６を備える場合を説明する。
【００４６】
導光板２０は、可視光に対して透明で、複屈折性を備えることが重要であり、その材料として、例えばポリカーボネート系樹脂、環状オレフィン系樹脂などを用いることができる。複屈折性を備える導光板２０としては、例えば、一軸延伸した透明樹脂を基材とし、その表側または裏側の面に導光板内を導波する光を表側に出射させるための微細な構造を転写することで実現できる。或いは、射出成型で導光板２０を形成する場合には、樹脂の流動方向に沿って生じる内部の残留応力を利用することで複屈折性を備えるようにしてもよい。なお、アクリル系樹脂などから構成する光学的に等方な導光板２０の表側または裏側に、位相差フィルムを張り合わせることで複屈折性を備えるようにしても良い。この場合においても、位相差フィルム内を斜めに進行して往復することとなるため、本実施形態で導光板２０を構成する薄板状の透明体に与える複屈折性と同様に、ピーク角度で導光板２０から出射する光のｐ偏光成分をＳ偏光成分よりも増大させるような複屈折性を位相差フィルムに付与すればよい。
【００４７】
導光板２０が有する複屈折性としては、面内に屈折率の異方性を有する一軸異方性であれば良く、その複屈折性の条件は、位相差（一般に屈折率異方性Δｎとその厚さｄの積Δｎｄ）と遅相軸角度で規定できる。なお、導光板２０が備える複屈折性の具体的な条件は、他の構成との関係で最適な条件が異なるので、後述するより具体的な構成の説明で詳述する。また、本発明は、導光板２０が有する複屈折性として２軸異方性を除外するものではない。
【００４８】
ここで、図２に示すように、本実施形態における方位角θは、照明装置１を平面的に見て、導光板２０の端面のうち光源１０を配置する端面の長手方向を０°としてその反時計回り方向の角度として定義する。このため、導光板２０の遅相軸角度は図４に示すとおり、方位角θで定義される。すなわち、光源１０から出射して、導光板２０に入射し、導光板２０内を進む光の主たる進行方向の方位角は９０°となる。
【００４９】
図５は、導光板２０及び反射手段３０の一部断面図である。図５の図中左側には不図示の光源１０が配置される。また、図５では、導光板２０の表側から出射する光の極角α（出射角度α）は、導光板２０の光出射面（すなわち表側の面）の垂線（法線）方向を０°とし、当該垂線方向からの傾きとして定義する。同様に導光板内を進む光の極角β（進行角度β）についても、導光板２０の光出射面（すなわち表側の面）の垂線（法線）方向を０°とし、当該垂線方向からの傾きとして定義する。
【００５０】
本実施形態に係る照明装置１においては、光源１０からの光が導光板２０の一方の端面から入射する場合に、その表側から出射する光の量に関する指標値（例えば輝度や光度）が、方位角θがほぼ９０°で出射角度αが６５°〜８０°の方向において最大値となるような導光板２０を用いる。このような導光板２０は、その裏側の面に導光板２０の光出射面に対する傾斜角度が０．５〜３°程度となる傾斜面を有した傾斜面部２６を複数箇所に形成することで実現できる。なお、傾斜面部２６によって局所的に段差となる部分が裏面において形成され、傾斜面部２６と他の傾斜面部２６との間隔・ピッチが数十μｍから百数十μｍとなるように形成される。
【００５１】
導光板２０から出射する光の輝度や光度がピーク（最大値）となる光の出射角度が、導光板２０の光出射面の垂線（法線）方向に対して傾いている場合、当該出射角度で出射する光は、ｐ偏光成分の割合が大きくなる。ここで、図５に例示されるように、導光板２０から、出射角度αで出射する光Ｌ１のうち、導光板２０の光出射面の垂線（法線）と光Ｌ１の進行方向とを含む面内に光の電気ベクトルの振動方向が含まれる直線偏光成分がｐ偏光成分として、このｐ偏光成分と電気ベクトルの振動方向が直交する直線偏光成分がｓ偏光成分として定義され、ｓ偏光成分は紙面に対して垂直となる。なお、前述したように、導光板２０から出射する光Ｌ１の輝度や光度が最大値となるのは、光Ｌ１の進行方向の方位角θ＝９０°の場合なので、以下ではこの方向に進む光に着目することとする。そして、特にことわりが無い限り、導光板２０の光出射面の垂線（法線）と方位角θ＝９０°方向を含む面内に光の電気ベクトルの振動方向が含まれる直線偏光をｐ偏光、これと電気ベクトルの振動方向が直交する直線偏光をｓ偏光とする。このように、導光板２０の光出射面の垂線方向に対して傾いた方向に出射する光において、ｐ偏光成分がｓ偏光成分よりも多くなるのは、導光板２０と空気層（図中ＡＩＲと表記）との界面で光が屈折する際にｐ偏光とｓ偏光の透過率が異なることに起因するものであって、一般的に知られていることである。
【００５２】
本実施形態では、導光板２０として、平均屈折率が1.5705のポリカーボネートを使用し、方位角θ＝９０°において、光Ｌ１の輝度が最大となる出射角度αが７６°、光度が最大となる出射角度αが６８°である導光板２０の例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、導光板２０としては屈折率が１．４６〜１．６程度の透明体を利用することができる。本実施形態における導光板２０の場合、出射角度α＝７６°の光においては、導光板２０と空気（ＡＩＲ）との界面を光が通過する際、そのｐ偏光とｓ偏光の透過率の違いから出射光のｐ偏光の偏光度ρpは約２３％となる。より具体的には、ｐ偏光はその８８％が透過し、ｓ偏光は４５％しか透過しないため、導光板２０と空気との界面で反射して導光板２０内に残る光はｓ偏光成分がｐ偏光成分の約４．６倍となる。
【００５３】
さらに図３に示すとおり、導光板２０は、薄板状の透明体と、該透明体よりも高屈折率の部材を含んで構成されて、導光板２０の表面には、層状に高屈折率の部材（以下、高屈折率層２１と呼ぶ）が形成される。高屈折率層２１が設けられることで、導光板２０から出射する光のｐ偏光成分を増加することができる。高屈折率層２１はその厚さｄｈが、導光板２０から出射する光の輝度または光度が最大となる角度に対して以下の条件を満たすように形成すると良い。つまり、高屈折率層２１の屈折率をｎｈとし、導光板２０から出射する光のうち輝度または光度が最大となる角度で出射する光が高屈折率層２１内を進む角度（導光板２０の光出射面に垂直な方向からの傾き角度）をγとすると、厚さｄｈは、上述した式（３）を満たせば良い。この上述した式（３）では、λは光の波長、ｍは０以上の整数である。波長λは、可視光の波長であって、例えば視感度が高い５５０ｎｍの値を用いればよい。なお、高屈折率層２１の厚さｄｈは、ｍの値を1以上の整数として得られる値であってもよいが、厚さｄｈが大きくなると、高屈折率層２１を構成する透明体の屈折率の波長依存性の影響が大きくなるため、ｍ＝０として算出される厚さｄｈを選択することが望ましい。
【００５４】
【表１】
2010262813.tif 000006
【００５５】
また、表１は、出射角度α＝７６°の光に対する高屈折率層２１の材質及びその屈折率と、最適な厚さの関係を示すものである。表１においては、さらに各条件において、導光板の屈折率を1.5705とした場合に、導光板と空気との界面でのｐ偏光の透過率（表中、ｐ透過率）、ｓ偏光の反射率（表中、ｓ反射率）を併記している。尚、以後の説明では、特にことわりがない場合、導光板の（平均）屈折率は1.5705の場合についての説明である。
【００５６】
表１で示すように、高屈折率層２１を形成すると、ｐ偏光成分は透過率が向上し、ｓ偏光成分は反射率が向上するため、導光板２０から出射する光はよりｐ偏光成分の割合が多い光となる。高屈折率層２１はその屈折率が高くなると、さらにその効果が大きくなる。高屈折率層２１として比較的安価に実現可能なのは紫外線硬化樹脂だが、屈折率を他の材料よりも高くすることが難しい。一方、ＳｉＮ，Ｔａ２Ｏ５,ＴｉＯ２，ＺｎＳなどの材料は屈折率が高くできるため大きな効果が得られるがコストが高くなる。このため、実際に適用する場合にはコストと効果のバランスでその製品にあった条件を選択すればよい。
【００５７】
ここで、図３のように高屈折率層２１を形成した場合であっても、導光板２０に適切な複屈折性が無い場合には、実際に導光板２０から出射する光のｐ偏光成分の量は、導光板２０と空気との界面のｐ偏光とｓ偏光の反射の違いから予測される値よりも低くなる。これは、導光板２０と空気との界面で反射して導光板２０内に残る光はｓ偏光成分がｐ偏光成分よりも多いので、導光板２０内を導波する光はｓ偏光成分が多い光となっているためと考えられる。例えば、高屈折率層２１として、屈折率２．０の層を形成した場合には、ｐ偏光はその９５％が透過し、ｓ偏光は３２％しか透過しない。このため、導光板２０と空気との界面で反射して導光板２０内に残る光は、ｓ偏光成分がｐ偏光成分の１３．６倍となる。従って、導光板２０から出射する光のｐ偏光成分の量を増やすには、導光板２０内に残るｓ偏光をｐ偏光に効率よく変換することが極めて有効と考えられる。
【００５８】
また、導光板２０の裏側には、反射手段３０が配置される。反射手段３０は、導光板２０の裏側へ出射する光を導光板２０側へ反射して戻す機能を有し、導光板２０の裏側へ出射する光を有効利用するために用いられる。反射手段３０としては、高い反射率を有する反射面を、樹脂板または高分子フィルム等の支持基材上に形成した反射部材を用いることができる。反射部材における反射面は、支持基材上にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着法やスパッタリング法等により成膜したり、支持基材上に増反射膜となるように誘電体多層膜を形成したり、あるいは支持基材上に光反射性の塗料をコートするなどの方法で形成することができる。また、反射面は、屈折率の異なる透明媒体を複数層積層することで反射手段３０として機能するようにしたものであってもよい。
【００５９】
ここで特に、導光板２０は、複屈折性が付与されて、導光板２０内に残るｓ偏光がｐ偏光に効率よく変換される。本願発明者らは導光板２０内に残るｓ偏光をｐ偏光に効率よく変換するため、図５において、導光板２０内部を表面２４側から裏面２５側に向うｓ偏光が、裏面２５及び反射手段３０で反射して再び表面２４に戻る際（図中、実線で示す光路）に、どの程度ｐ偏光に変換されるかをシミュレーションにより検討した。具体的には導光板２０の表面２４をｐ偏光強度が０（換言するとｓ偏光強度が１）の状態で出発した光が、裏面２５及び反射手段３０で反射して再び表面２４に戻ったときのｐ偏光の強度で評価した。つまり、この評価において、ｐ偏光強度が１になれば、ｓ偏光が完全にｐ偏光に変換されることを示す。
【００６０】
以下においては、本願発明者らが検討した、導光板２０とその裏面に配置する反射手段３０の各形態と、これに対応する導光板２０の複屈折性の条件についてさらに述べる。
【００６１】
[導光板とその裏面に配置する反射手段の形態１]
図６は、導光板２０と反射手段３０との間の空隙ｄair（図５参照）と、ｐ偏光強度との関係を示すグラフであり、導光板２０内を進む光の進行角度β＝３８度の場合を示す。尚、β＝３８度に進む光は、導光板２０から出射する際の出射角度αが約７６度となる光であって輝度のピーク角度に進む光である。本実施形態において、輝度、或いは光度のピーク角度の近傍となる出射角度は、導光板２０内部から表面２４に入射する入射角度βが３５度〜３９度の範囲に概ね対応し、この３５度〜３９度の範囲を特に考慮すべき角度範囲としている。また、図６のグラフは、波長５５０ｎｍの光において導光板２０の複屈折性の条件が、位相差１４１ｎｍ、遅相軸角度５２度の場合を示しており、位相差１３７．５ｎｍ、遅相軸角度４５度の場合についても併記した。
【００６２】
尚、導光板２０の複屈折性の条件である位相差１４１ｎｍ、遅相軸角度５２度は、導光板２０内を進む光の進行角度βのうち、特に考慮すべき角度範囲であるβ＝３５〜３９度で進む光に対し、導光板２０の表面２４から裏面２５に向かうｓ偏光が、裏面２５において略円偏光となる条件である。そして略円偏光となった光が、裏面２５から進行角度βで進行して再び表面２４に戻ることにより、ｐ偏光に変換される。
【００６３】
図６で示すように、空隙ｄairが０に近づく程、ｐ偏光強度が高くなっており、ｓ偏光のｐ偏光への変換効率が高まることが分かる。従って、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との空隙ｄairは０とすることが望ましい。
【００６４】
ここで、図７は、本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板２０と反射手段３０の一部断面図である。本実施形態では同図で示すように、導光板２０の裏面２５と反射手段３０の間には空隙を設けずに、導光板２０と反射手段３０とを密着させた構造となっている（形態１）。このため、導光板２０の裏面に形成する光の進行角度を変えるための微細な傾斜面部２６は、導光板２０の内側に凹む構造で形成される。
【００６５】
このような構造は、導光板２０の裏面２５に反射手段３０を直接形成する、或いは、導光板２０の屈折率と同等の透明な接着剤もしくは粘着剤（不図示）を介して反射手段３０を導光板２０の裏面２５に固定することで実現できる。反射手段３０としては鏡面反射する反射部材を用いる。
【００６６】
具体的には、導光板２０の裏面２５に反射手段３０を直接形成する場合には、反射手段３０はアルミニウム、銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着法やスパッタリング法等により導光板２０の裏面に成膜することで実現できる。或いは、増反射膜となるように誘電体多層膜を形成したり、光反射性の塗料をコートするなどの方法で形成することができる。
【００６７】
また、導光板２０の裏面２５に反射手段３０を固定する場合の反射手段３０としては、具体的には、高い反射率を有して鏡面反射する面を、樹脂板または高分子フィルム等の支持基材上に形成したものを用いることができる。反射面は、支持基材上にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着法やスパッタリング法等により成膜したり、支持基材上に増反射膜となるように誘電体多層膜を形成したり、あるいは支持基材上に光反射性の塗料をコートするなどの方法で形成することができる。また、反射面は、屈折率の異なる透明媒体を複数層積層することで反射手段として機能するようにしたものであってもよい。このような反射手段３０は導光板２０の裏面２５との間に実質的に空隙がない状態を実現するため、導光板２０と同等の屈折率を有する透明な粘着剤、もしくは接着剤として機能する材料を導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間に充填すれば良い。
【００６８】
図８は、導光板２０内を進む光（波長５５０ｎｍ）の進行角度βとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。図８のグラフ中で、太線及び細線で示されたデータは、導光板２０の複屈折性の条件として、位相差１４１ｎｍ、遅相軸角度５２度の場合（太線）と、位相差１３７．５ｎｍ、遅相軸角度４５度の場合（細線）のｐ偏光強度を示しており、いずれの場合も、導光板２０と反射手段３０との間には空隙を設けない図７に示すような構造である場合である。また、図８のグラフにおいては、従来技術の場合（点線）についても併記した。
【００６９】
図８に示すとおり、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との空隙ｄairを０とし、導光板２０の複屈折性の条件を位相差１４１ｎｍ、遅相軸角度５２度とすることで、導光板２０内を進む光の進行角度βにおいて考慮すべき角度範囲である３５度から３９度では、ｐ偏光強度がほぼ１．０となり、極めて高い効率でｓ偏光からｐ偏光への変換を実現できる。このため、導光板２０から出射する光はよりｐ偏光が多い光となり、所望の直線偏光成分が多い光を出射する照明装置を実現することができる。
【００７０】
尚、ｐ偏光強度は０．９以上であれば、実用上有益な効果が得られるため、本発明はその範囲を除外するものではない。従って、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との空隙ｄairを０とすれば、導光板２０の複屈折性の条件が位相差１３７．５ｎｍ、遅相軸角度４５度であっても導光板内を進む光の進行角度βのうち、特に考慮すべき角度範囲（３５度から３９度）においてｐ偏光強度を０．９以上とすることができる。
【００７１】
図９は波長５５０ｎｍの光において、導光板２０と反射手段３０との間の空隙ｄairを０とし、導光板２０の位相差を１４１ｎｍとしたときの、導光板２０の遅相軸角度θとｐ偏光強度の関係を示すグラフであり、導光板２０の位相差１３７．５ｎｍの場合についても併記した。
【００７２】
この場合、導光板２０の遅相軸角度の最適条件は約５２度である。ｐ偏光輝度が０．９９以上であれば最適条件とほぼ同等の効果得られるため、導光板２０と反射手段３０との間の空隙ｄairが０となる場合の遅相軸角度の望ましい範囲は５０度から５４度の範囲である。また、ｐ偏光強度は０．９以上であれば、実用上有益な効果が得られるため、導光板２０と反射手段３０との間の空隙ｄairが０となる場合の導光板２０の遅相軸角度の範囲は４３度から６０度である。なお、本実施形態においては、導光方向であるθ＝９０度の方位角において約６４度から約８０度の角度範囲の中から出射する輝度又は光度がピークとなる光に着目している。遅相軸の方位は、この輝度又は光度のピークとなる光線の方位角（光の主たる進行方向）に対して、時計回り又は反時計回りに３８度となる方位（図４の定義における遅相軸角度では５２度又は１２８度）が最適条件であり、３６度から４０度の範囲となる方位が望ましい範囲、３０度から４７度となる範囲が実用上有益な効果が得られる範囲となる。
【００７３】
図１０は波長５５０ｎｍの光において、導光板２０と反射手段３０との間の空隙ｄairを０とし、導光板２０の遅相軸角度を５２度としたときの、導光板２０の位相差とｐ偏光強度の関係を示すグラフであり、導光板２０の遅相軸角度４５度の場合についても併記した。
【００７４】
この場合、導光板２０の位相差の最適条件は約１４１ｎｍである。この値は比視感度が高く、この評価で着目している波長５５０ｎｍに対し、１/４波長×１．０２５という値である。また、ｐ偏光輝度が０．９９以上であれば最適条件とほぼ同等の効果が得られるため、導光板２０と反射手段３０との間の空隙ｄairが０となる場合の位相差の望ましい範囲は約１３２ｎｍから約１４９ｎｍの範囲である。この範囲はこの評価で着目している波長５５０ｎｍに対し、１／４波長×０．９６から１／４波長×１．０８の範囲である。また、ｐ偏光強度は０．９以上であれば、実用上有益な効果が得られるため、空隙ｄairが０となる場合の導光板２０の位相差の範囲は１／４波長×０．９から１／４波長×１．２の範囲内（約１２４ｎｍから約１６５ｎｍの範囲内）である。
【００７５】
尚、導光板２０の遅相軸角度が４５度の場合は、どのような位相差にしても、ｐ偏光強度は０．９５を超えることができず、最高の偏光変換効率を実現することができない。しかしながら、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との空隙を０にすれば、実用上有益な効果が得られるｐ偏光強度０．９以上を達成することができる。
【００７６】
尚、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間に空隙が存在しても、この空隙が３０ｎｍ未満であれば、反射手段３０と導光板２０とが密着して形成される場合と同様に導光板２０の遅相軸角度や位相差を設けることで、同様の効果が得られる。
【００７７】
[導光板とその裏面に配置する反射手段の形態２]
上記形態１では、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との空隙が０であり、導光板２０の裏面２５に密着して反射手段３０が設けられる。
【００７８】
この場合において、導光板２０内を全反射することにより導波していた光は、導光板２０の裏面２５において、反射手段３０の反射率に応じた損失を生じる。つまり、全反射で導波する光は、全反射が原理的には反射率１００％となるため、反射による損失は生じないが、反射手段３０での反射は、一般に反射率が１００％未満であり、反射において光の損失を生じる。
【００７９】
そこで、図１１及び図１２で示すように、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間に、一定の厚みの空隙を設けるようにしてもよい（形態２）。図１１、及び図１２は、いずれも本発明の一実施形態に係る照明装置１の導光板２０と反射手段３０の構造を示す一部断面図であり、導光板２０の裏面２５と反射手段３０の間に一定の空隙３５を設ける構造となっている。
【００８０】
図１１は、導光板２０の裏面に形成する光の進行角度を変えるための微細な傾斜面部２６が導光板２０の内側に凹む構造となる場合を示し、必要に応じて導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間の空隙３５を一定に保つための突起部を、スペーサー２８として配置する。スペーサー２８は導光板２０の裏面２５側に導光板２０と一体成形することができ、スペーサー２８の位置は、傾斜面部２６に隣接し、さらに傾斜面部２６からみて光源１０とは反対側となるに位置に設けることが望ましい。この場合、スペーサー２８は、導光板２０内を導波する光に対して、傾斜面部２６の陰となる部分に配置できるため、スペーサー２８を備えることによる光学性能への悪影響を抑制できる。
【００８１】
導光板２０の裏面２５に配置する反射手段３０は高い反射率を有し、鏡面反射する面を、支持基材上に形成した反射部材を用いることができる。反射面は、支持基材上にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着法やスパッタリング法等により成膜したり、支持基材上に増反射膜となるように誘電体多層膜を形成したり、あるいは支持基材上に光反射性の塗料をコートするなどの方法で形成することができる。或いは、反射面として、屈折率の異なる透明媒体を複数層積層することで反射手段３０として機能するようにしたものであってもよい。
【００８２】
支持基材としては、樹脂板または高分子フィルム等を用いることができるが、導光板の裏面２５と反射手段３０との空隙を一定に保つために、支持基材としてガラス板や金属板など、表面の平坦性が高くて変形し難い材質を選択することが望ましい。
【００８３】
図１２は、本発明の一実施形態に係る照明装置の導光板２０と反射手段３０の構造を示す一部断面図である。
【００８４】
図１２は、導光板２０の裏面２５に形成する光の進行角度を変えるための微細な傾斜面部２６が導光板２０の外側に張り出す構造となっている場合を示し、必要に応じて導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間の空隙３５を一定に保つためのスペーサー２８を配置する。スペーサー２８は、導光板２０の裏面側に導光板２０と一体成形することができ、その位置は、傾斜面部２６に隣接し、さらに傾斜面部２６からみて光源１０と同じ側となるに位置に設けることが望ましい。このため、導光板２０の裏面の微細な傾斜面部２６が導光板２０の外側に張り出す構造の場合には、傾斜面部２６と一体的に形成されて、スペーサー２８が裏面２５から凸状にせり出して平坦な部分を形成し、当該平坦な部分から、光源１０が配置されている側の反対側の方向に裏面２５に連なる斜面が形成されることにより、傾斜面部２６が形成される。
【００８５】
この場合、スペーサー２８は導光板２０内を導波する光のうち、傾斜面部２６の斜面に入射する光を妨げにくい位置に配置できるため、スペーサー２８を備えることによる光学性能への悪影響を抑制できる。
【００８６】
図１３は、図１１または図１２に示す照明装置のように、導光板の裏面２５と反射手段３０との間に一定の空隙３５を設けた照明装置１において、導光板２０内を進む光（波長５５０ｎｍ）の進行角度βとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。図１３におけるグラフの中で太線で示されたデータは、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との空隙３５の厚さｄairを１４０ｎｍとし、導光板２０の複屈折性の条件を位相差２１０ｎｍ、遅相軸角度６８度とする場合である。尚、図１３のグラフでは比較のため、従来技術の場合（点線）についても併記した。
【００８７】
図１３に示すとおり、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間に一定の空隙１４０ｎｍを設け、導光板の複屈折性の条件を位相差２１０ｎｍ、遅相軸角度６８度とすることで、考慮すべき角度範囲（入射角度β＝３５度から３９度）におけるｐ偏光強度が０．９以上となり、高い効率でｓ偏光からｐ偏光への変換を実現できる。このため、導光板２０から出射する光はよりｐ偏光が多い光となり、所望の直線偏光成分が多い光を出射する照明装置を実現することができる。
【００８８】
つまり、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間に空隙が存在しても、この空隙を一定の厚さに制御し、導光板２０の複屈折性が適切な条件を満たせば、導光板２０内を進む光のうち、考慮すべき角度（入射角度β＝３５度〜３９度）で進む光が、導光板２０の表面２４から裏面２５側へ向かい、再び表面２４に戻る際、ｓ偏光成分がｐ偏光成分により高い効率で変換される。このため、導光板２０から出射する光はよりｐ偏光が多い光となり、所望の直線偏光成分が多い光を出射する照明装置１を実現することができる。
【００８９】
図１４は、導光板２０内を進む光（波長５５０ｎｍ）において、導光板２０の表面２４から裏面２５側へ向かうｓ偏光が、再び表面２４に戻る際のｐ偏光強度と、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間の空隙３５の厚さｄairとの関係を示すグラフである。この際、導光板２０の複屈折性の条件は導光板の位相差が２１０ｎｍ、遅相軸角度が６８度である。
【００９０】
以下においては、導光板２０内を進む光の進行角度βのうち、特に重要なβ＝３６度から３８度に着目する。β＝３６度に進む光は、導光板から出射する際の角度αが約６７度となる光であり、光度のピーク角度に相当する。また、β＝３８度に進む光は、導光板２０から出射する際の出射角度αが約７６度となる光であり、輝度のピーク角度に相当する。
【００９１】
図１４に示すとおり、導光板２０内を進む光の進行角度のうち、特に考慮すべき角度β＝３６度と３８度において、実用上有益な効果が得られるｐ偏光強度０．９以上を満たすには、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間の空隙３５の厚さｄairは５０ｎｍ（０．０５μｍ）から２４０ｎｍ（０．２４μｍ）の範囲にすることが必要である。
【００９２】
図１５は、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間の空隙３５の厚さｄair＝１４０ｎｍ、導光板２０の位相差２１０ｎｍの条件において、導光板２０の遅相軸角度θとｐ偏光強度の関係を示すグラフであり、導光板２０内を進む光（波長５５０ｎｍ）の角度β＝３６度と３８度の場合について示している。
【００９３】
この場合、導光板２０の遅相軸角度の最適条件は約６８度である。導光板２０内を進む光の進行角度のうち、特に考慮すべき角度β＝３６度と３８度において、実用上有益な効果が得られるｐ偏光強度０．９以上を満たす導光板の遅相軸角度の範囲は６４度から７１度である。
【００９４】
図１６は、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間の空隙３５の厚さｄair＝１４０ｎｍであって、導光板２０の遅相軸角度６８度となる条件において、導光板２０の位相差とｐ偏光強度の関係を示すグラフであり、導光板２０内を進む光（波長５５０ｎｍ）の角度β＝３６度と３８度の場合について示している。
【００９５】
この場合、導光板２０の位相差の最適条件は約２１０ｎｍである。この値は比視感度が高く、この評価で着目している波長５５０ｎｍに対し、１/４波長×１．５３という値である。
【００９６】
導光板２０内を進む光の進行角度のうち、特に考慮すべき角度β＝３６度と３８度において、実用上有益な効果が得られるｐ偏光強度０．９以上を満たす導光板の位相差の範囲は１８６ｎｍから２４０ｎｍである。この範囲はこの評価で着目している波長５５０ｎｍに対し、１／４波長×１．３５から１／４波長×１．７５の範囲である。
【００９７】
このようにして導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間に、一定の厚みの空隙が存在する場合に、裏面２５における反射による損失を少なくしつつ、ｐ偏光の偏光度が高い光を出射する導光板２０を実現することができる。
【００９８】
[導光板とその裏面に配置する反射手段の形態３]
上記の導光板２０と反射手段３０の形態１及び形態２では、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との空隙を０にする場合と、一定の距離（厚み）の空隙を設ける場合について説明した。形態２の場合は、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間に、一定の距離の空隙を設けるため、導光板２０内を進む光は全反射を繰り返しながら進むことが可能となり、損失の低減が期待できる。ただし、この場合は、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との間の空隙の距離は、高い精度で管理する必要がある。
【００９９】
図１７は、本発明の一実施形態に係る照明装置１の導光板２０と反射手段３０の構造を示す一部断面図である。同図で示すように、導光板２０の裏面２５と反射手段３０の間には、その屈折率が導光板２０よりも小さく、空気よりも大きい透明部材３７を設けてもよい（形態３）。
【０１００】
導光板２０の裏面には、導光板２０内を進む光の進行角度を変えるための微細な傾斜面部２６が備えられる。傾斜面部２６は、傾斜面部２６での反射における損失を抑えるため、導光板の内側に凹む構造とし、透明部材３７との間に空隙３６を設けることが望ましい。
【０１０１】
透明部材３７は可視光の吸収が小さく、その屈折率が導光板２０よりも小さく、空気より大きいものを選択する。これは、導光板２０の裏面と反射手段３０との間に導光板２０よりも屈折率が低い透明部材を設けると、導光板２０内を進む光の一部が導光板２０の裏面と透明部材との界面で全反射するため、反射手段での反射による光の損失が抑制できるからである。一方、空気よりも屈折率が高い透明部材を設けると、導光板２０裏面と反射手段３０との間の距離の変動に対する偏光変換効率の変動が抑制され、より安定した高い偏光変換効率が実現できるからである。
【０１０２】
例えば、導光板２０として屈折率１．５７０５のポリカーボネートを用いる場合、透明部材３７の屈折率ｎｔｍとしては、１＜ｎｔｍ＜１．５７０５の範囲から選択する。
【０１０３】
尚、透明部材３７の屈折率は、その値が小さくなると、導光板２０裏面と反射手段３０との距離の変動（つまり、透明部材３７の厚さの変動）に対する偏光変換効率の変化が大きくなる。一方、透明部材３７の屈折率が大きくなると、導光板２０内を進む光が反射手段３０で反射する確率が高くなるため、導光板２０内を進む光の損失が大きくなる。
【０１０４】
つまり、導光板２０内を進む光の損失と、偏光変換効率の安定性との間にはトレードオフの関係がある。このトレードオフ関係は、導光板２０の面積や厚みにより状況が変わるため、一概に最適な屈折率ｎｔｍを決めることはできない。但し、現実的な材料の使用を考慮すると、低い方の屈折率はフッ素系材料の使用を考慮すると１.３程度となる。また、高いほうの屈折率については導光板２０として屈折率が１．４６〜１．６程度のアクリル系樹脂を用いる場合を考慮すると、透明部材３７の屈折率ｎｔｍとしては、１．３≦ｎｔｍ≦１．４５の範囲から選択することが現実的である。また、反射手段３０としては高い反射率を有し、鏡面反射する面を、樹脂板または高分子フィルム等の支持基材上に形成した反射部材を用いることができる。反射面は、支持基材上にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着法やスパッタリング法等により成膜したり、支持基材上に増反射膜となるように誘電体多層膜を形成したり、あるいは支持基材上に光反射性の塗料をコートする等により形成することができる。また、反射面は、屈折率の異なる透明媒体を複数層積層することで反射手段３０として機能するようにしたものであってもよい。
【０１０５】
反射手段３０は導光板２０の裏面２５に透明部材３７を介して設置する。この透明部材３７として、導光板２０よりも屈折率が低い透明な粘着剤、もしくは接着剤として機能する透明材料を用いることにより、導光板２０の裏面２５に反射手段３０を固定するとよい。
【０１０６】
或いは、導光板２０の裏面２５に予め形成した透明部材３７上に反射手段３０を直接形成しても良い。この場合、反射手段３０はアルミニウム、銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着法やスパッタリング法等により透明部材３７上に成膜することで実現できる。或いは、増反射膜となるように誘電体多層膜を形成したり、光反射性の塗料をコートするなどの方法で形成することができる。
【０１０７】
図１８は導光板２０内を進む光（波長５５０ｎｍ）の進行角度βとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。図１８において太線及び細線で示されたデータは、図１７において説明した構造において、透明部材３７の屈折率が１．４、導光板の屈折率が１．５７０５の場合であり、点線は従来技術の場合である。また、導光板２０の複屈折性の条件としては、位相差１４１ｎｍ、遅相軸角度５２度の場合と、位相差１３７．５ｎｍ、遅相軸角度４５度の場合を、図１８においてそれぞれ太線と細線で示す。
【０１０８】
図１８に示すとおり、透明部材３７の屈折率を１．４とし、導光板２０の複屈折性の条件を位相差１４１ｎｍ、遅相軸角度５２度とすることで、導光板２０内を進む光の進行角度βのうち、考慮すべき角度範囲である３５度から３９度では、ｐ偏光強度がほぼ１．０となり、極めて高い効率でｓ偏光からｐ偏光への変換を実現できる。このため、導光板２０から出射する光はよりｐ偏光が多い光となり、所望の直線偏光成分が多い光を出射する照明装置１を実現することができる。
【０１０９】
尚、ｐ偏光強度は０．９以上であれば、実用上有益な効果が得られるため、本発明はその範囲を除外するものではない。従って、透明部材３７の屈折率を１．４とすれば、導光板２０の複屈折性の条件が位相差１３７．５ｎｍ、遅相軸角度４５度であっても導光板２０内を進む光の進行角度βのうち、特に考慮すべき角度範囲（３５度から３９度）においてｐ偏光強度を０．９以上とすることができる。
【０１１０】
図１９は波長５５０ｎｍの光において、透明部材３７の屈折率を１．４とし、導光板２０の位相差を１３７．５ｎｍとしたときの、光の進行角度β＝３８°の光に対する導光板２０の遅相軸角度θとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【０１１１】
図１９の場合、導光板２０の遅相軸角度の最適条件は約５２度である。ｐ偏光輝度が０．９９以上であれば最適条件とほぼ同等の効果得られるため、屈折率が１．４である透明部材３７が反射手段３０と導光板２０の間に介在するときの、導光板２０の遅相軸角度の望ましい範囲は５０度から５３度の範囲である。また、ｐ偏光強度は０．９以上であれば、実用上有益な効果が得られるため、この場合の屈折率が１．４である透明部材３７が反射手段３０と導光板２０の間に介在するときの導光板２０の遅相軸角度で実用上有益な効果が得られる範囲は４４度から５９度である。
【０１１２】
図２０は波長５５０ｎｍの光において、透明部材３７の屈折率を１．４とし、導光板２０の遅相軸角度を５２度としたときの、光の進行角度β＝３８°の光に対する導光板２０の位相差とｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【０１１３】
図２０の場合、導光板２０の位相差の最適条件は１４１〜１４２ｎｍである。この値は比視感度が高く、この評価で着目している波長５５０ｎｍに対し、１/４波長×１．０２５から１/４波長×１．０３３という値である。また、ｐ偏光輝度が０．９９以上であれば最適条件とほぼ同等の効果得られるため、導光板２０の位相差の望ましい範囲は約１３５．５ｎｍから１４９ｎｍの範囲である。この範囲はこの評価で着目している波長５５０ｎｍに対し、１／４波長×０．９８から１／４波長×１．０８の範囲である。
【０１１４】
図２１は、波長５５０ｎｍの光において、透明部材３７の屈折率を１．４とし、導光板の遅相軸角度を５２度、位相差を１４２ｎｍとしたときの、光の進行角度β＝３８°の光に対する透明部材３７の厚さとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。かかる条件の下では、図示の通り、透明部材３７の厚さ、すなわち、導光板の裏面２５と反射手段３０との距離が変動しても、ｐ偏光強度の値は０．９９以上を維持する。つまり、導光板の裏面２５と反射手段３０との距離について特別な管理をしなくても、高い効率でｓ偏光からｐ偏光への変換を実現できる。このため、例えば、製造上のばらつきで、導光板２０の裏面２５と反射手段３０との距離が変動しても、導光板２０から出射する光としてｐ偏光が多い光がより安定的に得られるため、所望の直線偏光成分が多い光を出射する照明装置をより確実に生産することができる。
【０１１５】
尚、透明部材３７の屈折率は導光板２０の屈折率に近ければ近い程、その厚さの違いによるｐ偏光強度の変動は小さくなる。このため、例えば透明部材３７の屈折率が１．４５の場合は、遅相軸角度を５２度、位相差を１４１〜１４２ｎｍとすれば、透明部材３７の厚さによらず、ｐ偏光強度が０．９９以上となり高い効果が得られる。つまり、透明部材３７の屈折率が１．４５の場合にも、透明部材３７の屈折率が１．４の場合と同様の遅相軸角度及び位相差の条件で高い偏光変換の効果が得られる。
【０１１６】
図２２は、導光板内を進む光（波長５５０ｎｍ）の進行角度βとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。図２２は、図１７で説明した構造において、透明部材３７の屈折率が１．３、導光板の屈折率が１．５７０５の場合の光の進行角度とｐ偏光強度の関係であり、比較のため従来技術についても併記した（点線）。また図２２において、導光板の複屈折性の条件としては、位相差１４１ｎｍ、遅相軸角度５２度の場合（太線）と、位相差１３７．５ｎｍ、遅相軸角度４５度の場合（細線）を示す。
【０１１７】
図２２に示すとおり、透明部材３７の屈折率を１．３とし、導光板の複屈折性の条件を位相差１４１ｎｍ、遅相軸角度５２度とすることで、導光板内を進む光の進行角度βのうち、考慮すべき角度範囲である３５度から３９度の角度範囲では、ｐ偏光強度が高い値となり、高い効率でｓ偏光からｐ偏光への変換を実現できる。このため、導光板２０から出射する光はよりｐ偏光が多い光となり、所望の直線偏光成分が多い光を出射する照明装置を実現することができる。
【０１１８】
尚、ｐ偏光強度は０．９以上であれば、実用上有益な効果が得られるため、本発明はその範囲を除外するものではない。従って、透明部材３７の屈折率を１．３とすれば、導光板２０の複屈折性の条件が位相差１３７．５ｎｍ、遅相軸角度４５度であっても導光板２０内を進む光の進行角度βのうち、特に考慮すべき角度範囲（３５度から３９度）においてｐ偏光強度を０．９以上とすることができる。
【０１１９】
図２３は、波長５５０ｎｍの光において、透明部材３７の屈折率を１．３とし、導光板２０の位相差を１３７．５ｎｍとしたときの、光の進行角度β＝３８°の光に対する導光板２０の遅相軸角度θとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【０１２０】
この場合、導光板２０の遅相軸角度の最適条件は５１〜５２度である。ｐ偏光強度が０．９以上であれば、実用上有益な効果が得られるため、形態３の導光板２０の遅相軸角度の範囲は４４度から５９度である。
【０１２１】
図２４は波長５５０ｎｍの光において、透明部材３７の屈折率を１．３とし、導光板２０の遅相軸角度を５２度としたときの、光の進行角度β＝３８°の光に対する導光板２０の位相差とｐ偏光強度の関係を示すグラフである。
【０１２２】
この場合、導光板２０の位相差の最適条件は１４１〜１４２ｎｍである。この値は比視感度が高く、この評価で着目している波長５５０ｎｍに対し、１/４波長×１．０２５から１/４波長×１．０３３という値である。以上により、透明部材３７の屈折率が１．４もしくは１．３のいずれの場合においても、導光板２０において遅相軸角度と位相差を同様に設定することで、ｐ偏光強度が高い光が得られる。
【０１２３】
図２５は、波長５５０ｎｍの光において、透明部材３７の屈折率を１．３とし、導光板の遅相軸角度を５２度、位相差を１４１ｎｍとしたときの、光の進行角度β＝３８°の光に対する透明部材３７の厚さとｐ偏光強度の関係を示すグラフである。図２５で示す通り、上記の条件では、透明部材３７の厚さ、すなわち、導光板の裏面２５と反射手段３０との距離が変動しても、ｐ偏光強度の値は０．９７以上を維持する。つまり、透明部材３７を介在させることにより導光板の裏面２５と反射手段３０との距離について特別な管理をしなくても、高い効率でｓ偏光からｐ偏光への変換を実現できる。このため、例えば、製造上のばらつきで、導光板の裏面２５と反射手段３０との距離が変動しても、導光板２０から出射する光としてｐ偏光が多い光がより安定的に得られるため、所望の直線偏光成分が多い光を出射する照明装置をより確実に生産することができる。
【０１２４】
図２６は、波長５５０ｎｍ、進行角度β＝３８°の光において、導光板２０の裏面と反射手段３０との距離と、ｐ偏光強度の関係を示すグラフである。図２６では、透明部材３７の屈折率を１．３、導光板２０の遅相軸角度を５２度、位相差を１４１ｎｍの場合を太線で、透明部材３７の屈折率を１．４、導光板の遅相軸角度を５２度、位相差を１４２ｎｍの場合を細線で示し、比較のための従来技術の場合を鎖線で示している。鎖線で示される従来技術の場合は、導光板２０の裏面と反射手段３０の間が空気層であり、導光板２０の遅相軸角度を４５度、位相差を１３７．５ｎｍである。
【０１２５】
図２６で示す通り、透明部材３７の厚さ（すなわち、導光板の裏面２５と反射手段３０との距離）が変動しても、ｐ偏光強度の値は高い値を維持している。このため、例えば透明部材３７の屈折率が１．３という低い値であっても、従来技術と比べれば、ｓ偏光からｐ偏光への変換を極めて高いレベルで安定的に実現できる。
【０１２６】
尚、導光板の裏面２５と反射手段３０との間に透明部材３７を設けた場合、導光板２０内を進む光の一部は導光板２０の裏面と透明部材３７との界面で全反射するため、導光板の裏面に直接反射手段３０を設ける場合よりも光の損失が抑制される。また、透明部材３７の屈折率が１．３、つまり導光板との屈折率差が約０．２７であれば、図２５に例示するとおり、ｐ偏光強度は透明部材３７の厚みに関わらず０．９７以上と高い値を維持する。このため、高い偏光変換効率を安定して得るためには透明部材３７の屈折率と、導光板２０の屈折率の差は０．２７以下とすることが望ましい。
【０１２７】
以上において、導光板２０及び反射手段３０の形態１〜３について説明した。本実施形態では導光板２０の裏面に反射手段３０が直接形成される（形態１）としているが、光の損失低減や製造の観点からは形態３が望ましい。導光板２０の複屈折性は、上述したように導光板２０内を斜めに進行する光に着目して与えられている。したがって、遅相軸が、光源が配置されている側面の長手方向と反時計回りに（あるいは時計回りに）４５度以上の角度をなすように、もしくは、位相差が、着目する波長の１／４よりも大きくなるように付与される。また、この遅相軸角度及び位相差については、反射手段３０と導光板２０の裏面２５との間隔や、間に介在する透明媒体の屈折率に応じて設定される。なお、上記では視感度の高い５５０ｎｍの波長の光線に着目して（すなわちλ＝５５０ｎｍとして）位相差を決定しているが、光源１０が有する発光分布や分光特性においてピークとなる波長に着目して、位相差を決定してよい。なお、上記では導光板２０の表面２４及び裏面２５は互いに平行となるように形成されて、例えば図５で示すように、表面２４に対する入射角度β及び裏面２５に対する入射角度βが等しい角度となるため、これらを進行角度βとして説明している。しかし、表面２４に対して裏面がわずかに傾斜することで楔状に形成されていてもよい。この場合には表面２４に対する入射角度βと裏面２５に対する入射角度βが図５で示すような同じ角度には厳密にはならないが、裏面２５の表面２４に対する傾斜がわずかなものであるため、上述したのと同様に、導光板２０に複屈折性を備えさせるようにすることでｐ偏光強度を高くすることが出来る。
【０１２８】
［導光板の表面側に形成されるプリズムシート]
次に導光板２０よりも表面側の構造について説明する。図１で示すように、導光板２０の表側には、その全面を覆うようにプリズムシート５０が配置される。プリズムシート５０は、導光板２０から出射する光の進行方向を変化させる光路変換手段として機能する。また、本実施形態においてプリズムシート５０は、導光板２０から出射し、プリズムシート５０の裏側から当該プリズムシート５０に入射する光の偏光度を高める機能も有する。
【０１２９】
プリズムシート５０は、少なくとも２つの斜面を有し、その稜線が一方向に延びるプリズム列を複数備えている。図２に例示する通り、プリズムの稜線の方向は、導光板２０の光源１０が配置される側の端面の長手方向と平行な方向（すなわち、方位角が０°の方向）である。また、プリズムシート５０は、プリズム列の形成面が表側（液晶表示パネル側）を向くように配置される。プリズムの形状は、導光板２０から出射する、輝度または光度がピークとなる角度の光が入射した際に、その進行方向がほぼ正面方向（導光板２０の光出射面の垂線方向）に屈折するように、形成される。さらにプリズムシート５０は、導光板２０から出射する輝度または光度がピークとなる角度の光がプリズムシート５０を通過する際、特にそのｐ偏光に対して位相差を生じさせない透明体により構成する。
【０１３０】
次に、プリズムシート５０のより具体的な例について、図２７及び図２８を参照して説明する。図２７は、本発明の一実施形態に係る照明装置１の一部を示す概略断面図であり、図１の断面図において特にプリズムシート５０、及びその周辺部を拡大した説明図である。また、図１８は、本発明の一実施形態に係るプリズムシート５０の表側の面に形成されるプリズム５１の詳細な形状の一例を示す断面図である。
【０１３１】
プリズムシート５０としては、透明なフィルムを基材５２とし、その表面にプリズム５１を列状に形成したものを用いることが生産性など産業上の有用性を考慮すると現実的である。基材５２としては、プリズムシート５０を通過する光のｐ偏光成分に位相差が生じない透明体を用いる。これは、導光板２０から出射し、プリズムシート５０を通過するｐ偏光に変化が生じてｐ偏光成分が損失することを抑制するためである。
【０１３２】
具体的には、例えば基材５２として、トリアセチルセルロースフィルムや無延伸のポリカーボネートフィルムなど、少なくとも面内の屈折率異方性がほとんどない光学的に等方な透明体を用いることができる。あるいは、ポリカーボネート系樹脂やオレフィン系樹脂などからなるフィルムを一方向に延伸することで面内に屈折率の一軸異方性を持つ透明体を用いることができる。但し、この場合は、プリズムシート５０を通過するｐ偏光に位相差が生じないようにするため、プリズムシート５０を配置する際、基材５２の遅相軸の角度を方位角θ＝０°、またはθ＝９０°とすることが重要である。
【０１３３】
プリズムシート５０の基材５２としては、比較的安価で取り扱いやすいＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いることが産業上は極めて有用である。ただし、ＰＥＴフィルムは２軸異方性を有するため、ＰＥＴフィルムを基材５２として用いる場合、プリズムシート５０を通過するｐ偏光に位相差が生じないようにするために特別の配慮が必要となる。
【０１３４】
図２９は、ＰＥＴフィルムを想定する２軸異方性の透明体（主屈折率：ｎｘ＝１．６８、ｎｙ＝１．６２、ｎｚ＝１．４７、厚さ５０μｍ）にｐ偏光（すなわち、方位角θ＝９０°方向を含む面内に光の電気ベクトルの振動方向が含まれる直線偏光）を入射したときの、極角α＝７６°におけるｐ偏光の透過率のシミュレーション結果である。具体的に、図２９は、入射する光の進行方向（方位角）と、相対輝度により表される光の透過率と、の関係を示している。また、図２９には、透明体の遅相軸角度の条件として方位角１３５°、０°、及び９０°の３種類のパターンを併記した。同図に示されるように、２軸異方性の透明体では、遅相軸角度を０°または９０°とすることで、所定の極角で方位角９０°方向に進むｐ偏光において、位相差が生じてｐ偏光成分が少なくなるということがない。さらに、遅相軸角度を０°とすることで、方位角９０°を含むより広い方位角の範囲で、ｐ偏光に生じる位相差が小さくなり、ｐ偏光の損失が抑制される。
【０１３５】
透明体をプリズムシート５０の基材５２として用いる場合、導光板２０から出射する光の角度分布を考慮すると、プリズムシート５０を通過する光として特に検討すべき角度範囲は、方位角θ＝０°±１５°、視野角α＝６０°〜８０°の範囲である。このため、プリズムシート５０の基材５２としてＰＥＴフィルムのような２軸異方性の透明体を用いる場合は、その遅相軸角度を方位角０°、または９０°とする、すなわち、プリズム５１の稜線方向と遅相軸角度を平行、または直交にすることが望ましい。さらに、上記の通り、遅相軸角度を０°とすれば、方位角９０°を含んだより広い方位角範囲でｐ偏光に生じる位相差が小さくなり、より多くのｐ偏光をプリズムシート５０から出射させることができるようになるため、プリズム５１の稜線方向と遅相軸角度は平行にすることがより望ましい。なお、より高い効果を得るには、プリズムの稜線方向と遅相軸角度は上記条件に一致させることが望ましいが、実際の製品ではばらつきが生じて角度がずれることが考えられ、この場合は±５°程度の変動であれば許容される。
【０１３６】
このようにプリズムシート５０の基材５２として２軸異方性の透明体を用いる場合に、遅相軸角度が０°のときと９０°のときで効果に大きな差が生じることは、プリズムシート５０の基材５２として一軸異方性の透明体を用いる場合に、遅相軸角度が０°であっても９０°のときと同様にｐ偏光の損失が抑制されることと対照的である。
【０１３７】
図２８は、プリズムシート５０の表側の面に形成されるプリズム５１の詳細な形状の一例を示す断面図である。本実施形態では、プリズム５１の稜線と直交する方位角において視野角α（極角α）を変えたときに生じる色の変化を抑制するために、以下の手段を採用する。つまり、プリズム５１の断面形状は２種類の主たる傾斜角度を備える複数の斜面を含んで構成されており、プリズムの頂点からみて相対的に光源から遠い側の部分が、少なくとも３つの斜面から構成され、そのうちの少なくとも一つの斜面は他の斜面に対してプリズムシート５０の光出射面からみて逆向きの傾きを有する。
【０１３８】
上記２種類の主たる傾斜角度とは、プリズム５１の頂点からみて、相対的に光源から遠い側の斜面と、近い側の斜面の角度であり、特に導光板２０から出射する光のうち輝度や光度がピークとなる角度の光がプリズムシート５０に入射したとき、この光を正面方向に屈折させる傾斜角度と、この光が直接はほとんど入射しない傾斜角度のことである。本実施形態では、プリズム５１は５つの斜面（ＳＳ１〜ＳＳ５）を組み合わせた断面形状をしている。このうち、導光板２０から出射する輝度や光度が最大となる角度の光がプリズムシート５０に入射したとき、この光が入射する主たる傾斜角度を有する斜面がＳＳ１とＳＳ３である。また、導光板２０から出射する輝度や光度が最大となる角度の光がプリズムシート５０に入射したとき、この光が入射しない主たる傾斜角度を有する斜面がＳＳ４である。斜面ＳＳ２は、導光板２０から出射する輝度や光度がピークとなる角度の光が入射する斜面ではあるが、斜面ＳＳ１及びＳＳ３とは異なる方向に光を屈折するものであり、斜面ＳＳ１及びＳＳ３とは逆向きの傾きを有する。また、斜面ＳＳ５は、プリズム５１の先端が鋭角になると製造上、不具合が生じやすくなるので、プリズム５１の先端が鋭角になることを回避するために形成する斜面である。
【０１３９】
プリズム列のピッチ、及び、プリズムの高さとしては、数十μｍ程度が実用的である。プリズム５１の具体的な寸法及び傾斜角度は、プリズムシート５０の基材５２やプリズム５１を構成する透明体の屈折率に応じて、光学シミュレーション等を駆使して選択すれば良い。
【０１４０】
また、本実施形態では、プリズム全体の幅ｗ１は３５μｍ、高さｈ１は約２５μｍであり、主たる傾斜角度のうち、導光板２０から出射する光のうち輝度や光度が最大（ピーク）となる角度の光がプリズムシートに入射したとき、この光を正面方向に屈折させる斜面の傾斜角度ｂは約６９°、導光板２０から出射する光のうち輝度や光度がピークとなる角度の光が入射しない斜面の傾斜角度ａは約５８°とする。このほかの寸法は、図１８の図中で定義する幅ｗ２が約６μｍ、ｗ３が約１２μｍ、高さｈ２が約１３μｍ、ｈ３が約９μｍ、ｈ４が約２５μｍ、角度ｃが８０°である。
【０１４１】
プリズム５１の形状を上記の通りとした場合、プリズムシート５０の基材５２の平均屈折率を１．６５とし、プリズム５１の屈折率を１．６８とすれば、導光板２０から出射する光のうち角度α＝７７°の光に対し、プリズムシート５０の斜面ＳＳ１及びＳＳ３から出射する光の角度δは０．５°となり、ほぼ照明装置１の正面に出射する。あるいは、基材５２の平均屈折率を１．６５とし、プリズム５１の屈折率を１．６４とすれば、導光板２０から出射する光の光度が最大となる角度α＝６８°の光に対し、プリズムシート５０の斜面ＳＳ１及びＳＳ３から出射する光の角度δは０．２°となり、ほぼ正面に出射する。
【０１４２】
なお、導光板２０から出射する輝度及び光度が最大値となる角度の光の一部は、プリズムシート５０に入射して、出射する際、斜面ＳＳ２を通過する。この際、導光板２０から出射する光の大部分は、光源１０を配置した方位（方位角２７０°）に向かって屈折するが、斜面ＳＳ２を通過する一部の光は逆の方位（方位角９０°）に向かって屈折する。この場合、プリズムシート５０を構成する透明体の屈折率の波長依存性に起因して、光の屈折の際に生じる色の変化の一部が平均化される。従って、透明体の屈折率の波長依存性に起因して生じるので、このような色の変化を抑制することができる。
【０１４３】
プリズム５１としては、透明で光学的に等方な透明体、あるいは、これを通過するｐ偏光に対し、有害な位相差を生じさせない透明体を用いる。これはプリズムシート５０の基材５２と同様、導光板２０から出射して、プリズムシート５０を通過するｐ偏光に変化が生じてｐ偏光成分が損失することを抑制することで、プリズムシート５０からよりｐ偏光成分の割合が大きい光を出射するためである。
【０１４４】
上記要件を満たすものであれば、プリズム５１を構成する透明体としては紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂など、いずれの透明体を用いても良い。また、所望の屈折率を実現するために、必要に応じて、酸化チタンなどの透明で屈折率が高い微粒子を含有させても良い。この場合は、少なくとも可視波長域の光に対する散乱が小さくなるように、微粒子の直径は数ｎｍ〜数十ｎｍ程度とすることが望ましい。
【０１４５】
プリズムシート５０の裏側の面には、必要に応じてｓ偏光増反射手段５３が設けられる。ｓ偏光増反射手段５３は、導光板２０から出射する光のうち、少なくとも輝度や光度が最大値となる角度の光がプリズムシート５０に入射する際に、ｓ偏光成分をより多く反射するために設けられる。すなわち、ｓ偏光増反射手段５３は、ｓ偏光増反射手段５３がなく、プリズムシート５０の裏側の面が導光板２０の光出射面と平行で平坦な基材５２だけで形成される場合と比較して、導光板２０から所定の角度傾いて出射する光のｓ偏光成分をより多く反射する機能を有する。なお、プリズムシート５０に垂直に入射する光に対しては、ｓ偏光とｐ偏光とで反射率が異なる必要は無い。ここで、垂直に入射する光に対してｓ偏光成分をより多く反射するような構造を実現するには、例えば屈折率異方性が異なる層を複数積層する必要がある。この場合は厚みが増加し、コストが高くなることが考えられる。一方、本実施形態では、ｓ偏光増反射手段５３は、特に導光板２０から出射する光のうち、少なくとも輝度や光度が最大値となる角度の光に対して、ｓ偏光成分をより多く反射する構造であればよい。つまり、ｓ偏光増反射手段５３は、プリズムシート５０に斜めに入射する光に対してｓ偏光成分をより多く反射すれば良い。ｓ偏光増反射手段５３は、後述のとおり、プリズムシート５０に対する単層の形成、またはその表面形状の変更により実現が可能なため、垂直に入射する光に対してｓ偏光成分をより多く反射する構造よりも厚みの増加やコストの上昇を小さく抑えられる。
【０１４６】
ｓ偏光増反射手段５３としては、プリズムシート５０の基材５２よりも屈折率が高い透明な層を一層、その厚さｄｓが、導光板２０から出射する光の輝度または光度が最大となる角度に対して以下の条件を満たすように形成すると良い。つまり、ｓ偏光増反射手段５３の屈折率をｎsとし、導光板２０から出射する光のうち輝度または光度が最大となる角度でプリズムシート５０に入射した光がｓ偏光増反射手段５３内を進む角度（導光板２０の光出射面に垂直な方向からの傾き角度）をεとすると、厚さ（膜厚）ｄは、式（４）を満たせば良い。
【０１４７】
【数４】
2010262813.tif 000007
【０１４８】
ここで、λは光の波長、ｍは整数である。波長λは、可視光の波長であって、例えば視感度が高い５５０ｎｍの値を用いればよい。なお、ｓ偏光増反射手段５３の膜厚ｄｓは、ｍの値を１以上の整数として得られる値であってもよいが、膜厚ｄが大きくなると、ｓ偏光増反射手段５３を構成する透明体の屈折率の波長依存性の影響が大きくなるため、ｍ＝０として算出される値を膜厚ｄｓとして選択することが望ましい。
【０１４９】
尚、ｓ偏光増反射手段５３としては、導光板の表側に形成する高屈折率層と同じ材料を用いることができる。ｓ偏光増反射手段５３として、プリズムシート５０の基材５２よりも屈折率が高い材料を一層、形成する場合、ｓ偏光増反射手段５３として用いる透明体の屈折率ｎｓが高くなると、プリズムシート５０入射時のｐ偏光成分の損失（反射）は低減し、ｓ偏光成分はより多く反射されるため、プリズムシート５０を透過する光としてはｐ偏光成分の割合がより高い光が得られるようになる。特に、プリズムシート５０の裏側の最表面の屈折率を高くすることで、導光板２０から出射する光のうち、輝度や光度が最大となる角度に対して、ブリュースター角の条件を満たす状態、あるいはブリュースター角の条件により近い状態にして、プリズムシート５０裏面でのｐ偏光成分の反射損失を無くすか、あるいは極めて小さくすることができる。
【０１５０】
また、プリズムシート５０裏面で反射したｓ偏光は、導光板２０及び反射手段３０を経由して再びプリズムシート５０に入射するが、導光板２０を通過する際、導光板２０が備える複屈折性により、その偏光状態が変化する。この光はｐ偏光成分を含む光となり、プリズムシート５０を通過して照明光として利用される。つまり、プリズムシート５０の裏面で反射するｓ偏光の少なくとも一部がｐ偏光に変換され、照明光として利用できるため、ｐ偏光成分の光量を増加することができる。
【０１５１】
ただし、ｓ偏光増反射手段５３として用いる透明体の屈折率ｎｓが高くなると、膜厚ｄのばらつきに対するｐ偏光及びｓ偏光の反射率の変動が大きくなるため、製造上のマージンは小さくなる。したがって、ｓ偏光増反射手段５３として用いる透明体の屈折率はプリズムシート５０の基材５２に対して、０．２から０．７の範囲で大きくすることが現実的である。
【０１５２】
なお、図１で示すように、プリズムシート５０の表側には必要に応じて拡散シート４０を配置しても良い。拡散シート４０はプリズムシート５０を出射した光を拡散することで、出射角度の分布を広げる、あるいは、輝度の面内均一性を高める機能を有する。拡散シート４０としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の透明な高分子フィルムの表面に凹凸を形成したもの、あるいは透明媒体中に当該透明媒体とは屈折率の異なる透光性の微粒子を混合した拡散層を高分子フィルムの表面に形成したもの、あるいは板もしくはフィルム内部に気泡を混入して拡散性を持たせたもの、あるいはアクリル樹脂等の透明部材中に白色顔料を分散させた乳白色部材等が使用できる。また、プリズムシート５０のプリズム形成面は傷が付きやすいため、拡散シート４０をプリズムシート５０の保護層として機能させても良い。
【０１５３】
なお、拡散シート４０としてＰＥＴやＰＣといった光学異方性を有するフィルムを使用する場合は、その遅相軸の角度を方位角θ＝０°、または９０°とすることで、プリズムシート５０を出射するｐ偏光の状態を維持するようにすることが、所定の直線偏光成分の光量が大きい照明光を実現するために重要である。
【０１５４】
[液晶表示装置]
上記においては、図１で示すような、光源１０と、導光板２０と、反射手段３０と、プリズムシート５０と拡散シート４０とを含む照明装置について説明した。以下においては、この照明装置をバックライトとして用いて、導光板２０等の表面側に液晶表示パネルを配置することによって構成される液晶表示装置について説明する。
【０１５５】
図３０は、本実施形態に係る液晶表示装置の概略構造を示す断面図である。
【０１５６】
本実施形態に係る液晶表示装置は、画像情報に基づき光の透過光量を制御することで画像を表示する液晶表示パネル２と、これを背面から照明する照明装置１とから構成される。液晶表示パネル２としては、入射する光の透過光量を調節することで画像を表示する液晶表示パネル２を用いることができ、特に長寿命でマトリクス表示が可能な液晶表示パネル２を用いることができる。具体的に、液晶表示パネル２は、照明装置１と組み合わせて、照明装置１からの光の透過光量を調整することで映像を表示する透過型、あるいは半透過反射型の液晶表示パネル２であってよい。なお、液晶表示パネル２にはパッシブ駆動方式やアクティブ駆動方式など各種の方式があるが、これらの詳細な構成や動作については周知であるのでここではその説明は省略する。
【０１５７】
液晶表示パネル２としては、偏光板を備え、液晶層に入射する光の偏光状態を制御することで映像表示を行う方式が、比較的低い駆動電圧でコントラスト比の高い映像が得られることから望ましい。このような液晶表示パネルとしては例えば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、広視野角を特長とするＩＰＳ（In Plane Switching）方式、ＶＡ（Vertical Aligned）方式を用いることができる。また、液晶表示パネル２は、上記方式を応用した半透過反射型の液晶表示パネルであってもよい。以下では、液晶表示パネル２としてアクティブマトリクス方式のものを用いる場合の概要を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１５８】
液晶表示パネル２は、平坦かつ透明で光学的に等方なガラス、あるいはプラスチックからなる第１の透明基板１１０及び第２の透明基板１１１を有する。第１の透明基板１１０には、カラーフィルタや、ポリイミド系高分子からなる配向膜（いずれも不図示）が積層されている。第２の透明基板１１１には、マトリクス状に配置した複数の画素を形成する電極、信号電極、走査電極、薄膜トランジスタ等からなるスイッチング素子、配向膜など（いずれも不図示）が形成されている。
【０１５９】
２枚の透明基板１１０、１１１はその配向膜形成面を向かい合わせ、図示しないスペーサ−により一定の間隙を設けた状態で枠状のシール材３００によりその周囲を接着されることで、内部に空間を形成する。この空間に液晶を封入し、封止することで液晶層２００が設けられる。液晶層２００を構成する液晶分子の長軸の配向方向は、２枚の透明基板１１０、１１１上に形成された配向膜に施される配向処理により規定される。
【０１６０】
第１の透明基板１１０及び第２の透明基板１１１の液晶層２００とは反対側の面には、それぞれ第１の偏光板２１０及び第２の偏光板２１１が配置される。第１の偏光板２１０及び第２の偏光板２１１としては、例えば延伸したポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させることにより偏光機能を付与した膜の両面に、トリアセチルセルロースの保護層を施したものを用いることができる。なお、第１の偏光板２１０及び第２の偏光板２１１は、それぞれ第１の透明基板１１０及び第２の透明基板１１１に、図示しない透明な接着剤により固定すると良い。なお、偏光板と透明基板との間には、液晶表示パネル２の液晶表示モードに応じて、図示しない適切な位相差層を含んでもよい。
【０１６１】
液晶表示パネル２は、第２の透明基板１１１と第１の透明基板１１０とが重なる領域内に、照明装置１からの光の透過量を変調することで２次元画像を形成する表示領域を備える。第２の透明基板１１１は第１の透明基板１１０よりも大きな基板であり、第２の透明基板１１１の第１の透明基板１１０側の面上であって、第１の透明基板１１０に覆われない領域には画像信号などの映像情報を電気的信号として外部から受け取るための領域を有する。つまり、液晶表示パネル２は、第２の透明基板１１１上であって、第１の透明基板１１０が重なっていない領域にフレキシブルプリント回路板（ＦＰＣ）４００を備え、このＦＰＣ４００を介して外部と電気的に接続される。また、この領域には必要に応じてドライバとして機能する半導体チップ（不図示）が実装されてもよい。
【０１６２】
ここで、液晶表示パネル２が備える第１の偏光板２１０及び第２の偏光板２１１のそれぞれの直線偏光の吸収軸の向きは、照明装置１を構成するプリズムシート５０におけるプリズム５１の稜線方向に応じて定められることとする。具体例として、液晶表示パネル２の照明装置１側に配置する第２の偏光板２１１の吸収軸は、平面的に見て、プリズム５１の稜線方向に対して平行な向きとし、その反対側に配置する第１の偏光板２１０の吸収軸は、プリズム５１の稜線方向に対して直交する向きとする。
【０１６３】
この構成において、照明装置１から出射した光は液晶表示パネル２に照射される。液晶表示パネル２に照射される光のうち第２の偏光板２１１を通過した光は、液晶層２００を通過して第１の偏光板２１０に入射する。この際、映像情報発生部（不図示）から伝えられる映像情報に対応した電界を液晶層に印加することで液晶分子の方向を変えることが出来る。この作用により液晶層２００を通過する光の偏光状態が変化して、第１の偏光板２１０を透過する光の量が制御され、外部から入力される映像情報に応じた画像が表示される。
【０１６４】
ここで、照明装置１から出射する光は、上記の通り、照明装置１を構成するプリズムシート５０におけるプリズム５１の稜線方向に対し、直交する方向に電気ベクトルの振動面を有する直線偏光（ｐ偏光）が多い光である。このため、液晶表示パネル２の照明装置１側に配置される第２の偏光板２１１の吸収軸を、上述したようにプリズム５１の稜線方向と平行にすると、第２の偏光板２１１で吸収され、損失となる光の量を小さくすることができる。つまり、照明装置１から出射する光に対する液晶表示パネル２の透過率が向上するので、より明るい画像表示を実現できるという効果がある。あるいは、同じ明るさの画像表示であれば、透過率が向上する分、照明装置（バックライト）の電力が下げられるという効果がある。
【符号の説明】
【０１６５】
１  照明装置（バックライト）、２  液晶表示パネル、１０  光源、２０  導光板、２１  高屈折率層、２２  光入射面、２４  表面、２５  裏面、２６  傾斜面部、  ２８  スペーサー、３０  反射手段（反射シート）、３５  空隙、３７  透明部材、４０  拡散シート、５０  プリズムシート、５１  プリズム、５２  基材、５３  ｓ偏光増反射手段、１１０  第１の透明基板、１１１  第２の透明基板、２００  液晶層、２１０  第１の偏光板、２１１  第２の偏光板。
【図１】
2010262813.tif 000008
【図２】
2010262813.tif 000009
【図３】
2010262813.tif 000010
【図４】
2010262813.tif 000011
【図５】
2010262813.tif 000012
【図６】
2010262813.tif 000013
【図７】
2010262813.tif 000014
【図８】
2010262813.tif 000015
【図９】
2010262813.tif 000016
【図１０】
2010262813.tif 000017
【図１１】
2010262813.tif 000018
【図１２】
2010262813.tif 000019
【図１３】
2010262813.tif 000020
【図１４】
2010262813.tif 000021
【図１５】
2010262813.tif 000022
【図１６】
2010262813.tif 000023
【図１７】
2010262813.tif 000024
【図１８】
2010262813.tif 000025
【図１９】
2010262813.tif 000026
【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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