(57)【要約】【課題】光源からの光の偏光を変換する機能を有して簡便に製造できる導光板を備えることにより、バックライトの光の利用効率を向上させた液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】光源部１５０と、光源部１５０からの光を側方から導光して面状に発光させる発光面を備えた導光板１３０と、発光面に対向する側に下偏光板２３０を備えた液晶パネル２００と、を有する液晶表示装置であって、下偏光板２３０は、導光板１３０が光を導光する導光方位に沿うような方向に透過軸を有し、導光板１３０は、発光面及びその裏面の少なくとも一方において偏光変換手段１３１を有し、偏光変換手段１３１は、導光方位から入射する光を異なる進行方位に反射させて、かつ、該異なる進行方位に反射した光の進行方位を導光方位に近づけるようにさらに反射させることにより、導光方位から進行する光の偏光を変換する、ことを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の光源部と、
前記１又は複数の光源部からの光を側方から導光して面状に発光させる発光面を備えた導光板と、
前記発光面に対向する側に下偏光板を備えた液晶パネルと、を有する液晶表示装置であって、
前記下偏光板は、前記導光板が光を導光する導光方位に沿うような方向に透過軸を有し、
前記導光板は、
前記発光面及びその裏面の少なくとも一方において偏光変換手段を有し、
前記偏光変換手段は、前記導光方位から入射する光を異なる進行方位に反射させて、かつ、該異なる進行方位に反射した光の進行方位を前記導光方位に近づけるようにさらに反射させることにより、前記導光方位から進行する光の偏光を変換する、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された液晶表示装置において、
前記偏光変換手段は、前記導光方位から入射する光を前記異なる進行方位に反射させる斜面と、前記異なる進行方位に反射した光の進行方位を前記導光方位に近づけるようにさらに反射させる斜面との少なくとも２つの斜面を有するプリズムを含んで構成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載された液晶表示装置において、
前記プリズムは、前記少なくとも２つの斜面によって断面が三角形状に形成されて、
前記少なくとも２つの斜面の法線は、前記導光方位とは異なる方位となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項３に記載された液晶表示装置において、
前記プリズムは、前記導光方位に対して垂直となる方位とは異なる方位に延伸する直線溝状の形状である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項３に記載された液晶表示装置において、
前記偏光変換手段は、複数の前記プリズムが列をなして形成されるプリズム列を含み、
前記プリズム列における前記プリズムの各々は、前記導光方位に対して垂直となる方位とは異なる方位に延伸する直線溝状の形状である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項３に記載された液晶表示装置において、
前記プリズムは、断面が二等辺三角形状に形成されて、前記少なくとも２つの斜面が対称に形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項５に記載された液晶表示装置において、
前記プリズムの各々が延伸する方位と、前記導光方位とがなす角度は、１０度以下であって、
断面が三角形状に形成される前記プリズムの頂角ｂは、８０度≦ｂ≦１３０度の範囲にある、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載された液晶表示装置において、
前記頂角ｂは、８０度≦ｂ≦１００度の範囲にある、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項６に記載された液晶表示装置において、
前記頂角ｂは、１１０度≦ｂ≦１３０度の範囲にある、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項３に記載された液晶表示装置において、
前記導光板は、前記発光面及び前記裏面が平滑に形成されて、
前記偏光変換手段が含む前記プリズムは、前記少なくとも２つの斜面が平滑に形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項３に記載された液晶表示装置において、
前記導光板は、前記導光方位に内部を進行する光を、臨界角よりも小さな角度で前記発光面に入射させることにより前記発光面から出射させる複数の出射手段を有する、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載された液晶表示装置において、
前記複数の出射手段は、前記導光方位に内部を進行する光を前記導光方位に反射して、前記発光面に臨界角よりも小さな角度で入射させる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載された液晶表示装置において、
前記複数の出射手段は、前記発光面もしくは前記裏面の複数箇所に断続的に配置される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１１に記載された液晶表示装置において、
前記裏面に、前記偏光変換手段及び前記複数の出射手段が配置される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載された液晶表示装置において、
前記発光面には、前記１又は複数の光源部の配置にしたがって、前記導光方位にそって直線状となる溝状のパターンが形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載された液晶表示装置において、
前記偏光変換手段は、複数の前記プリズムが列をなして形成されるプリズム列を含み、
前記プリズム列における前記プリズムの各々は、前記導光方位に対して垂直となる方位とは異なる方位に延伸する直線溝状の形状であって、
前記複数の出射手段は、前記プリズム列における稜線又は谷線と重複するようにして、それぞれ配置される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載された液晶表示装置において、
前記導光板は、前記裏面に前記偏光変換手段を有し、
前記偏光変換手段は、複数の前記プリズムが列をなして形成される複数のプリズム列を含み、
前記各プリズム列における前記プリズムの各々は、前記導光方位に対して垂直となる方位とは異なる方位に延伸する直線溝状の形状であって、
前記複数のプリズム列は、前記導光方位に沿って断続的に配置されて、
前記複数の出射手段のうちの少なくとも１つは、断続的に配置された前記複数のプリズム列の２つの間に介在するように配置される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１８】
請求項１に記載された液晶表示装置において、
前記下偏光板と前記導光板の間には、偏光反射板が配置されて、
前記偏光反射板は、前記透過軸に直交する方向の偏光成分の光を前記導光板側に反射し、
前記偏光変換手段は、前記導光板の前記裏面に形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項１に記載された液晶表示装置において、
前記導光板は、前記発光面及びその裏面の少なくとも一方において、前記導光方位に内部を進行する光の進行方位を変化させるように少なくとも２回全反射させて、該光の偏光を変換する偏光変換手段を有する、
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、サイドライト型の光源を導光して、液晶パネルに光を供給する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、一般に薄型で軽量・低消費電力であることから、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、携帯電話機、デジタルカメラ、コンピュータ用モニタ、薄型テレビ等、広範囲の電子機器の表示装置として使用されている。
【０００３】
このような液晶表示装置は、ブラウン管やプラズマディスプレイ装置等の自発光の表示装置とは異なり、外部から入射した光の光量を制御して画像等を表示するものである。また、光制御素子として複数色のカラーフィルタを設けることで多色のカラー表示を行うことが可能となっている。
【０００４】
液晶表示装置は、一対の基板の間に液晶層を挟持した液晶セルと、各基板の液晶層とは反対側の面にそれぞれ配置した偏光板とを備えた液晶パネルにおいて、液晶層に電界を印加させることで、液晶層に入射する光の偏光状態を変化させて光の透過量を制御して画像を表示させる。
【０００５】
偏光板は所定の直線偏光成分は吸収し、これと振動面が直交する直線偏光は透過する機能を有する。このため、液晶パネルに照射されるバックライトからの光が無偏光の場合には、少なくとも５０％の照明光が、液晶パネルの入射側の偏光板（下偏光板）に吸収される。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、液晶パネルにおける下偏光板でバックライトからの照明光が吸収される割合を減らすことで、より明るい画像、または、より低消費電力な液晶表示装置が実現される。
【０００６】
液晶表示装置のバックライトにはサイドライト方式（導光体方式）、直下方式（反射板方式）、面状光源方式があり、薄型のバックライトを実現する場合にはサイドライト方式が用いられる。
【０００７】
サイドライト方式の液晶表示装置には、導光板と呼ばれる板状の透明体と、導光板の端部に備えられた線状または点状の光源と、導光板から出射された光源からの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や、拡散シートを備える。導光板は光源からの光を面状に発光させる機能を有するものである。
【０００８】
なお、導光板内で偏光変換する技術として、下記の特許文献１には、導光板内に複屈折層を設ける構成について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０―２０１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術のように、導光板内に残りやすい偏光成分を偏光変換することで、導光板内に残る光が少なくなり、バックライトの光利用効率が上がる。
【００１１】
ここで、導光板は、例えば、透明な樹脂を材料として形成されており、導光板を形成する際に応力等をかけると、導光板自体に複屈折性を持たせられる。導光板自体に付与された複屈折性により、導光板内で光源からの光の偏光を変換するには、導光板の位相差および主屈折率の方向を均一にしつつ、これらの設計をすることとなる。
【００１２】
しかし、製造方法によって、複屈性を有する位相差および主屈折率の方向の制御方法が異なり、また、位相差および主屈折率の方向の面内分布が異なる場合がある。したがって、導光坂内に複屈折性が付与されて、光源からの光の偏光を適正に変換させる導光板を製造することは困難である。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みて、光源からの光の偏光を変換する機能を有して簡便に製造できる導光板を備えることにより、バックライトの光の利用効率を向上させた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明に係る液晶表示装置は、１又は複数の光源部と、前記１又は複数の光源部からの光を側方から導光して面状に発光させる発光面を備えた導光板と、前記発光面に対向する側に下偏光板を備えた液晶パネルと、を有する液晶表示装置であって、前記下偏光板は、前記導光板が光を導光する導光方位に沿うような方向に透過軸を有し、前記導光板は、前記発光面及びその裏面の少なくとも一方において偏光変換手段を有し、前記偏光変換手段は、前記導光方位から入射する光を異なる進行方位に反射させて、かつ、該異なる進行方位に反射した光の進行方位を前記導光方位に近づけるようにさらに反射させることにより、前記導光方位から進行する光の偏光を変換する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る液晶表示装置の一態様では、前記偏光変換手段は、前記導光方位から入射する光を前記異なる進行方位に反射させる斜面と、前記異なる進行方位に反射した光の進行方位を前記導光方位に近づけるようにさらに反射させる斜面との少なくとも２つの斜面を有するプリズムを含んで構成される、ことを特徴としてもよい。
【００１６】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記プリズムは、前記少なくとも２つの斜面によって断面が三角形状に形成されて、前記少なくとも２つの斜面の法線は、前記導光方位とは異なる方位となる、ことを特徴としてもよい。
【００１７】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記プリズムは、前記導光方位に対して垂直となる方位とは異なる方位に延伸する直線溝状の形状である、ことを特徴としてもよい。
【００１８】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記偏光変換手段は、複数の前記プリズムが列をなして形成されるプリズム列を含み、前記プリズム列における前記プリズムの各々は、前記導光方位に対して垂直となる方位とは異なる方位に延伸する直線溝状の形状である、ことを特徴としてもよい。
【００１９】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記プリズムは、断面が二等辺三角形状に形成されて、前記少なくとも２つの斜面が対称に形成される、ことを特徴としてもよい。
【００２０】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記プリズムの各々が延伸する方位と、前記導光方位とがなす角度は、１０度以下であって、断面が三角形状に形成される前記プリズムの頂角ｂは、８０度≦ｂ≦１３０度の範囲にある、ことを特徴としてもよい。
【００２１】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記頂角ｂは、８０度≦ｂ≦１００度の範囲にある、ことを特徴としてもよい。
【００２２】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記頂角ｂは、１１０度≦ｂ≦１３０度の範囲にある、ことを特徴としてもよい。
【００２３】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記導光板は、前記発光面及び前記裏面が平滑に形成されて、前記偏光変換手段が含む前記プリズムは、前記少なくとも２つの斜面が平滑に形成される、ことを特徴としてもよい。
【００２４】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記導光板は、前記導光方位に内部を進行する光を、臨界角よりも小さな角度で前記発光面に入射させることにより前記発光面から出射させる複数の出射手段を有する、ことを特徴としてもよい。
【００２５】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記複数の出射手段は、前記導光方位に内部を進行する光を前記導光方位に反射して、前記発光面に臨界角よりも小さな角度で入射させる、ことを特徴としてもよい。
【００２６】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記複数の出射手段は、前記発光面もしくは前記裏面の複数箇所に断続的に配置される、ことを特徴としてもよい。
【００２７】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記裏面に、前記偏光変換手段及び前記複数の出射手段が配置される、ことを特徴としてもよい。
【００２８】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記発光面には、前記１又は複数の光源部の配置にしたがって、前記導光方位にそって直線状となる溝状のパターンが形成される、ことを特徴としてもよい。
【００２９】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記偏光変換手段は、複数の前記プリズムが列をなして形成されるプリズム列を含み、前記プリズム列における前記プリズムの各々は、前記導光方位に対して垂直となる方位とは異なる方位に延伸する直線溝状の形状であって、前記複数の出射手段は、前記プリズム列における稜線又は谷線と重複するようにして、それぞれ配置される、ことを特徴としてもよい。
【００３０】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記導光板は、前記裏面に前記偏光変換手段を有し、前記偏光変換手段は、複数の前記プリズムが列をなして形成される複数のプリズム列を含み、前記各プリズム列における前記プリズムの各々は、前記導光方位に対して垂直となる方位とは異なる方位に延伸する直線溝状の形状であって、前記複数のプリズム列は、前記導光方位に沿って断続的に配置されて、前記複数の出射手段のうちの少なくとも１つは、断続的に配置された前記複数のプリズム列の２つの間に介在するように配置される、ことを特徴としてもよい。
【００３１】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記下偏光板と前記導光板の間には、偏光反射板が配置されて、前記偏光反射板は、前記透過軸に直交する方向の偏光成分の光を前記導光板側に反射し、前記偏光変換手段は、前記導光板の前記裏面に形成される、ことを特徴としてもよい。
【００３２】
また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記導光板は、前記裏面に、前記導光方位に内部を進行する光の進行方位を変化させるように少なくとも２回全反射させて、該光の偏光を変換する偏光変換手段を有する、ことを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、偏光を変換する機能を有して簡便に製造できる導光板を備えることにより、バックライトの光の利用効率を向上させ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】
【００３４】
【図１】実施形態１に係る液晶表示装置を構成する各部品を分離した様子を示す図である。
【図２】実施形態１に係る面光源の概略構成を示す平面図である。
【図３】導光板の発光面から出射する光Ｌ１の様子を示す図である。
【図４】界面から出射する光の説明図である。
【図５】導光板の内部から界面に入射して出射する光において、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分に生じる位相差の入射角θ１依存性を示す図である。
【図６Ａ】断面が二等辺三角形状のプリズムが裏側に列をなして形成されたプリズム基板に、Ｐ偏光とＳ偏光を入射させる様子を示す図である。
【図６Ｂ】プリズム基板に入射させたＰ偏光とＳ偏光の出射光の偏光度を調べた結果を示す図である。
【図７Ａ】実施形態１に係る導光板の反射シート側を上にした様子を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａにおける７Ｂ−７Ｂ断面を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ａにおける７Ｃ−７Ｃ断面を示す図である。
【図７Ｄ】実施形態１に係る導光板の反射シート側を上にした様子を示す図である。
【図８】稜線がφ＝９０°の方位であってその断面が二等辺三角形状となるプリズムが裏側に列をなして形成されたプリズム基板に、φ＝９０度の方位からＳ偏光を入射させた際の、出射光の偏光度と頂角ｂの関係を調べた結果を示す図である。
【図９】実施形態１に係るプリズムシートの一部を拡大した断面図である。
【図１０Ａ】実施形態２に係る導光板のプリズムシート側の面を上にした様子を示す図である。
【図１０Ｂ】実施形態２に係る導光板の反射シート側の面を上にした様子を示す図である。
【図１１Ａ】実施形態３に係る導光板の反射シート側の面を上にした様子を示す図である。
【図１１Ｂ】実施形態３に係る導光板のプリズムシート側の面を上にした様子を示す図である。
【図１１Ｃ】実施形態３に係る導光板の反射シート側の面を上にした他の様子を示す図である。
【図１２Ａ】実施形態４に係る導光板の反射シード側を上にした様子を示す図である。
【図１２Ｂ】実施形態４に係る導光板のプリズムシート側を上にした様子を示す図である。
【図１３】実施形態５に係る液晶表示装置を構成する各部材を分離した状態の概略図である。
【図１４】実施形態５に係るプリズムシートの断面を拡大した様子を示す図である。
【図１５】実施形態６に係る液晶表示装置を構成する各部品を分離した様子を示す図である。
【図１６】実施形態７に係る液晶表示装置を構成する各部品を分離した様子を示す図である。
【図１７】実施形態７に係るプリズムシートの一部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の各実施形態にかかる液晶表示装置について、図面を参照して説明するが、これらの各実施形態によって本発明は限定されず、その技術的思想の範囲内において異なる形態にて実施されてよい。また、各実施形態の組み合わせた形態も、本発明に含まれるものとする。
【００３６】
［実施形態１］
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置を構成する各部品を分離した様子を示す図である。同図で示すように、本実施形態に係る液晶表示装置は、液晶パネル２００と、面光源（バックライト）１００とを含んで構成される。そして、液晶パネル２００は、液晶セル２２０と、液晶セル２２０の観察者側に設けられる上偏光板２１０と、液晶セル２２０の面光源１００側に設けられる下偏光板２３０を含んで構成され、面光源１００は、拡散シート１１０と、プリズムシート１２０と、導光板１３０と、反射シート１４０と、光源部１５０と、を含んで構成される。
【００３７】
また、図２は、本実施形態に係る面光源１００の概略構成を示す平面図であり、方位角φの定義も併記される。方位角φは、同図で示すように、光源部１５０が配置されている導光板の側面に平行となるように基準（０度）が設けられて、液晶パネル２００側から見て反時計回りに方位角φが定義される。面光源１００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照明装置である。面光源１００は、液晶パネル２００の表示領域にその背面側から光を照射するものであり、表示領域を過不足なく照明するためには、面光源１００の発光面（光射出面）は、表示領域とほぼ同じ形状となるのが望ましい。
【００３８】
図１において、本実施形態にかかる面光源１００では、導光板１３０の側面に光入射面が形成されて、当該光入射面から光を入射させるように、その近傍に光源部１５０が配置される。また、導光板１３０の裏側には反射シート１４０が、導光板１３０の上側には、プリズムシート１２０と拡散シート１１０が配置される。また、液晶パネル２００は上偏光板２１０と下偏光板２３０と、上偏光板２１０と下偏光板２３０に挟持された液晶セル２２０で構成されている。
【００３９】
上偏光板２１０と下偏光板２３０の吸収軸の方向は、互いに直交するように設けられるとともに、下偏光板２３０の透過軸は、面光源１００の導光方位と概ね平行になるように設けられる。ここで、導光方位とは、光源部１５０の主光線が伝播する方位であって、本実施形態では、光源部１５０が設けられた導光板１３０の側面に対して垂直となる方位であって、本実施形態における導光方位は方位角φ＝９０度となる方向である。後述のように、導光方位と平行な偏光成分よりも導光方位と垂直な偏光成分が、導光板１３０の発光面で反射される割合が多いため、導光板１３０は、導光方位の偏光成分の割合が大きい照明光を発光面において出射し、下偏光板２３０の透過軸が導光方位に沿う方向にそろえられる。なお、導光板１３０から強く出射される偏光が有効に下偏光板２３０を透過できるようにすればよく、必ずしも下偏光板２３０の透過軸と導光方位を一致させる必要はない。下偏光板２３０の透過軸と導光方位との角度を４５度以下とすれば効果が得られるものであり、望ましくは２０度以下、さらには１０度以下とすれば導光板１３０から強く出射される偏光を有効に活用することができ、下偏光板２３０の透過軸が導光方位に沿っているとみなすことができる。
【００４０】
液晶セル２２０は、カラーフィルタを備える第１の基板とマトリクス状に配列したアクティブマトリクス素子等を備える第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板に挟持された液晶層と、前記アクティブマトリクス素子及び液晶層を駆動するためのドライバＩＣと、信号源及び電源をドライバＩＣ等に供給するためのフレキシブルプリント基板とを含んで構成されている（これらは図１において不図示）。また、照明装置１００や液晶パネル２００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や配線などの電気的構造物が必要であるが、これら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。
【００４１】
光源部１５０には、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。本実施形態における光源部１５０は、発光ダイオードと、当該発光ダイオードを封止するプラスティックボディの形状により矩形状に形成される。そして、導光方位となる方位角９０度の方向には、他の方向よりも高い指向性を有するように、光源部１５０から光が放射される。また、本実施形態では、光源部１５０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。光源部１５０として発光ダイオードを用いる場合には、発光ダイオードは点状の光源であるため、導光板１３０の端面に必要に応じた光源部１５０の個数（図１では３個だが本発明はこれに限定されるものではない）が並べられてよい。また、発光ダイオードからの光を導光方向に指向性の強い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１３０の間に配置するようにしても良い。
【００４２】
また、光源部１５０の光源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。白色の発光を実現する発光ダイオードとしては、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を用いることができる。あるいは、青色または紫外線の発光と、この発光する光で励起され発光する蛍光体と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ることができる。また、面光源１００を備える液晶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、光源部１５０の光源として、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パネルを用いる場合、液晶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部１５０を用いることで、色再現範囲が広い液晶表示装置が実現できる。また、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、光損失の原因であるカラーフィルタを液晶パネル２００に設ける必要がないため、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。光源部１５０は、配線を通じて電源と点灯、消灯を制御する制御手段（いずれも不図示）とに接続される。
【００４３】
また、反射シート１４０は、本実施形態に係る反射手段として用いられて、樹脂板や高分子フィルムの支持基材にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属薄膜を蒸着やスパッタリング等により成膜されたもの、増反射膜となるように誘電体多層膜を形成したもの、或いは支持基材上に白色顔料をコートしたもの等が用いられる。また、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を用いてもよい。反射シート１４０は、導光板１３０の裏面（液晶パネル２００が配置されている側の反対の面）に配置されて、導光板１３０の裏側から出射する光を導光板１３０内に反射して戻す機能を有している。
【００４４】
ここで、面光源１００を液晶パネル２００側から観察した場合の平面図（図２）において、方位角φを説明する。液晶パネル２００側から面光源１００をみて、光源部１５０が設置されている方向が時計の６時の方向、反対側の方向が１２時の方向として、そのときの３時の方向がφ＝０°と定義される。つまり、光源部１５０を設置している方向はφ＝２７０°、その反対側はφ＝９０°となる。
【００４５】
導光板１３０は、光源部１５０から出射して、その光入射面から入射した光を導波させつつ、その一部を表側の発光面から出射させることで、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１３０は可視光に対して透明な板状部材から構成されている。そして、導光板１３０は、光入射面から入射して導光板１３０内において発光面と裏面とで全反射して導波される光を、表側の発光面に出射させるための構造である出射手段が、導光板１３０のプリズムシート１２０側または反射シート１４０側のどちらか一方の面に備えている。この出射手段は、臨界角よりも小さな角度で発光面に入射させるように、導光板内部を導波する光を反射するものである。本実施形態における出射手段は、発光面に対して所定の角度（０．５〜３度）傾斜した斜面が、導光板１３０の裏面の少なくとも一部に形成されることによって構成される。導光板１３０の裏面に形成される場合には、出射手段は裏面全体が上記の角度で傾斜することによって構成されても良いし、上記の角度で傾斜した斜面が、断続的あるいは局所的に配置されることによって構成されても良い。出射手段として形成される所定の角度で傾斜した斜面は、発光面や裏面に対して陥没して形成されても、突出して形成されてもよく、当該斜面の法線は、φ＝２７０度の方位に傾斜する。このような出射手段が導光板に形成されることにより面光源１００の指向性を向上できる。
【００４６】
そして、導光板１３０は、可視光に対して透明な樹脂材料を用いて形成されて、例えばアクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、環状オレフィン系樹脂を用いられる。そして導光板１３０には、導波される光の偏光状態を変換する機能が偏光変換手段として設けられる。偏光変換手段は、導光板１３０のプリズムシート１２０側または反射シート１４０側のいずれに備えるようにしてもよく、本実施形態では反射シート１４０側となる裏面において、出射手段と共に備えられる。この偏光変換手段について、以下において詳細に説明する。
【００４７】
まず、図３は、導光板１３０の発光面から出射する光Ｌ１の様子を示す図であり、同図において、光Ｌ１の極角(視野角)θは、導光板１３０の光出射面の垂線(法線)方向を０°して定義される。本実施形態にかかる面光源１００では、発光面から出射する光の輝度または光度が最大値となる方向が、方位角φがほぼ９０°であって、極角（視野角）θが＝６０〜８０°の導光板１３０を用いる。導光板から出射する光のうち、輝度又は光度が最大となる出射角度（ピーク角度）及びこの近傍の角度で出射する光は、導光方向と平行な方向であるφ＝９０°方向の偏光成分よりも、導光方向と垂直な方向であるφ＝０°方向の偏光成分が、導光板の発光面で反射される割合が大きくなる。光の輝度や光度が最大値となる光の出射角度θが、導光板１３０の光出射面の垂線（法線）方向に対して傾いている場合、導光方向と平行方向であるφ＝９０°方向の偏光成分の割合が大きい出射光が得られる。このように、導光板１３０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、導光方向と平行方向であるφ＝９０°方向の偏光成分が導光方向と垂直方向であるφ＝０°方向の偏光成分よりも多くなるのは、導光板１３０と空気との界面で光が屈折する際にφ＝９０°方向の偏光成分とφ＝０°方向の偏光成分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。
【００４８】
ここで導光板１３０、あるいはプリズムシート１２０などから出射する光の輝度を、検光子(偏光板)を回転しながら、検光子を通して測定したときの最大輝度Imax、最小輝度Iminとすると、偏光度Ｐは式（１）で表される。
【００４９】
【数１】
2011107248.tif 000003
【００５０】
また、図４は、導光板１３０の界面(発光面)３２０からの出射光Ｌを示す。同図においては、界面の光出射面の垂線(法線)３３０と、界面３２０から出射する光Ｌの進行方向とを含む平面が、入射面３１０として示される。そして入射面３１０の面内に光Ｌの電気ベクトルの振動方向が含まれる直線偏光がＰ偏光３３１とされ、さらに、Ｐ偏光３３１と電気ベクトルの振動方向と直交する直線偏光がＳ偏光３３２とされることが一般的に知られている。この図４、及び、後述する図５、図６においては、Ｐ偏光方向を、光Ｌの電気ベクトルの振動方向が含まれて入射面に平行となる方向、Ｓ偏光方向をその電気ベクトルの振動方向と直交して入射面に垂直となる方向として説明する。そして、本明細書において特に断りがない場合には、φ＝９０度の方位となる偏光方向をＰ偏光方向として、これに垂直となるφ＝０度の方位となる偏光方向をＳ偏光方向として説明する。
【００５１】
図５は、導光板１３０の内部から発光面等の界面に入射して、当該界面から出射する光において、入射面に対して平行となるＰ偏光成分と、これに垂直となるＳ偏光成分に生じる位相差（Ｐ偏光成分の位相角の進みδpおよびＳ偏光成分の位相角の進みδsの差）の入射角θ１依存性を示す。図５に示すように、特性線４０１は、媒質nが１.５９のときの光の入射角に対するＰ偏光成分の位相角の進みδpを示しており、特性線４０２は入射角に対するＳ偏光成分の位相角の進みδsを示している。
【００５２】
入射角θ１が全反射角(臨界角)θcのとき、または、入射角θ１が９０°のとき、Ｐ偏光、Ｓ偏光ともに位相角の進みは等しいが、その変化様相は異なっている。特性線４０３はＰ偏光とＳ偏光の位相差δ(＝δp−δs)を表している。つまり、界面への入射角θ１によって、反射される光の位相変化量がＰ偏光、Ｓ偏光間とで異なり、入射角θc〜９０°内で連続的に変化し、特に、入射角θ１が全反射角θc以上９０°未満で全反射される際に、Ｐ偏光とＳ偏光の位相差δが生じることとなる。
【００５３】
すなわち、位相角の進みδp、δsは、全反射の際における入反射角θ１と、導光板屈折率nLGと空気の屈折率と依存する。ここで、入射光と反射光が進行する方位が共通する場合、具体的には、導光板１３０内部をφ＝９０度方向に入射光が進行して界面３２０においてφ＝９０度方向に全反射する場合において、当該入射光がφ＝０度方向のＳ偏光成分（あるいはＰ偏光成分）のみであれば、位相進みが生じるに過ぎず、Ｓ偏光成分がＰ偏光成分に変換はされない。（これは、界面３２０を位相差板としてみたときの遅相軸が０°もしくは９０°に相当するためである。）一方、導光板１３０内部において、入射光が全反射して異なる方位に進行する反射光となる場合、具体的には、導光板１３０内部をφ＝９０度方向に入射光が進行してφ＝９０度以外の方位に全反射する場合には、当該入射光のφ＝０度方向の偏光成分は、その一部がφ＝９０度方向の偏光成分に変換されることとなる。
【００５４】
図６Ａは、頂角が９０度の断面が二等辺三角形状のプリズムが裏側に列をなして形成されたプリズム基板４１０に、Ｐ偏光となる直線偏光４１１と、Ｓ偏光となる直線偏光４１２を入射させる様子を示す図である。以下においては、プリズム基板４１０の内部において進行する光が、進行する方位を変化させて全反射されることにより偏光変換が生じる旨について説明する。同図においては、Ｐ偏光４１１およびＳ偏光４１２は、プリズム基板４１０に形成されたプリズムの稜線に対して平行となる方位から入射して、プリズム基板４１０内を進行して、その裏面に設けられた二等辺三角形状のプリズムの斜面に全反射されてプリズム基板４１０から出射する様子が示される。プリズム基板４１０内に入射したＰ偏光４１１およびＳ偏光４１２は、まず、二等辺三角形状のプリズムのいずれかの斜面において、Ｐ偏光４１１及びＳ偏光４１２が進行してきた方位とは異なる方位に全反射される。そして、Ｐ偏光４１１及びＳ偏光４１２は、当該斜面と向かい合って形成された斜面に到達することにより、当該進行してきた方位と同一の方位に戻すように全反射されて、プリズム基板４１０から出射されることとなる。
【００５５】
上述したように、プリズム基板４１０の二等辺三角形状のプリズムの斜面において、Ｐ偏光４１１及びＳ偏光４１２が異なる方位に全反射されることにより、これらの偏光成分が変換される。図６Ｂは、プリズム基板４１０に入射させたＰ偏光４１１とＳ偏光４１２の出射光の偏光度を調べた結果を示す図である。特性線４２１は、図６Ａのプリズム基板４１０にＰ偏光方向の直線偏光４１１を入射させた時の出射光の偏光度を、特性線４２２は、Ｓ偏光方向の直線偏光４１２を入射させた時の出射光の偏光度を示す。尚、図６Ｂに示す偏光度Ｐ’は、以下の式（２）でその定義を示すものとし、偏光度Ｐ’はＰ偏光の強度IpとＳ偏光の強度Isで決まる。Ｐ’＝１のときはＰ偏光方向の完全直線偏光、Ｐ’＝−１はＳ偏光方向の完全直線偏光を示す。
【００５６】
【数２】
2011107248.tif 000004
【００５７】
プリズム基板４１０に、Ｓ偏光方向の直線偏光４１２を、入射角θ１を６０度〜８０度の範囲で入射させると、偏光度は−０.０６〜０.４である。したがって、Ｐ’＝−１のＳ偏光方向の直線偏光４１２を、図６Ａに示されるようなプリズム基板４１０に入射させることにより、二等辺三角形状のプリズムの斜面に２回全反射されて、偏光変換が生じることとなる。
【００５８】
ここで本実施形態において導光板１３０の裏面に形成される偏光変換手段１３１は、導光板１３０に導光される光の進行方位を変化させるように傾斜した斜面を含むプリズムとして形成される。この斜面は、導光方位（φ＝±９０度の方位）とは異なる方位を向いて形成され、当該斜面における法線は導光方位とは異なる方位となっている。このため、φ＝９０度（もしくはφ＝−９０度）の方位に、導光板１３０内部を進行する光は、当該斜面に全反射させられる際に進行方位も変化させられて、その偏光成分が変換されることとなる。
【００５９】
図７Ａ〜Ｄは、本実施形態に係る導光板１３０の裏面と発光面の様子を示す図である。同図で示すように、導光板１３０の裏面には、少なくとも２つの斜面を有して断面が三角形状となる複数のプリズムが配置されている。当該２つの斜面は、導光板１３０内部を進行して導光方位から入射する光を、導光方位とは異なる進行方位に変化させるように形成されている。２つの斜面のうちの一方に導光方位から入射した光は、異なる進行方位に変化させられて、他方の斜面に入射する。他方の斜面に入射した光は、進行方位を導光方位に近づけるように再び反射されてプリズムから出射する。このため当該２つの斜面の法線は、導光方位とは異なる方位に傾斜している。また、プリズムが直線溝状となる場合には、導光方位に対して垂直となる方位（方位角＝０°）とは異なる方位に延伸し、直線溝状に延伸する方位と導光方位とが為す角度を３０度以下（本実施形態では、プリズムが延伸する方位を６０°≦φ≦１２０°）にするのが好適であり、当該角度は１０度以下（本実施形態では、プリズムが延伸する方位を８０°≦φ≦１００°）にするのがさらに望ましい。本実施形態では、プリズムが直線溝状に形成されることで、稜線もしくは谷線が形成され、稜線もしくは谷線が一方向に延びる複数のプリズムが列をなして形成される。そして、当該プリズムのそれぞれは、頂角ｂをなすように配置された２つの斜面を有しており、当該２つの斜面が、等しい大きさの傾斜角度で傾斜している。具体的には、導光板１３０の裏面には、断面が二等辺三角形状の複数のプリズムが列をなしたプリズム列が偏光変換手段１３１として配置されている。この偏光変換手段１３１は、プリズムの頂角ｂやプリズムの稜線又は谷線の方位角φ（直線溝状となるプリズムが延伸する方位）を調節することにより、導光板１３０内部を進行する光の偏光状態を制御でき、Ｐ偏光とＳ偏光の相対位相をずらす位相子としての機能を有する。本実施形態におけるプリズム列の各プリズムには、裏面に対して等しい傾斜角度で頂角をなすように傾斜した１対の斜面が形成され、一方の斜面によって進行する方位を変化させられた光は、もう一方の斜面によって進行する方位を元に戻すように全反射される。このように、少なくとも２回全反射させて、導光方位に進行する光の進行方位を戻すようにすることで、偏光変換の効率が向上する。なお、導光板１３０に偏光変換手段１３１として形成されるプリズム列の各プリズムは、３以上の複数の斜面や平面を含んでいてもよいし、当該プリズムにおける２つの斜面が異なる傾斜角度で傾斜していてもよい。これらの場合であっても、法線が傾斜する方位が、導光方位とはならないように斜面が形成されたプリズムであれば、導光方位に進行する光を偏光変換させる機能を有することとなる。
【００６０】
また、導光板１３０内を導波する光を発光面に出射させるための構造である出射手段１３２も、反射シート１４０側となる導光板１３０の裏面に設けられる。本実施形態における出射手段１３２は、図７Ｂで示すように、導光板の外から見てプリズム列における谷線上に設けられて、傾斜角度が０.５〜３度となる傾斜面が複数箇所に形成されて実現される。図７Ｂおよび図７Ｃは、図７Ａにおける断面７Ｂ―７Ｂ、断面７Ｃ―７Ｃの様子をそれぞれ示す図であり、これらで示されるように、導光板１３０内部からみて稜線または谷線となる位置（もしくはその両方の位置）において、これらと重複するようにして出射手段１３２が突起（又は陥没）して規則的にまたは連続的に配置される。出射手段１３２は、導光方位に進行する光を臨界角よりも小さな角度で発光面に入射させて、主にＰ偏光成分が発光面から出射して、Ｓ偏光成分は再び裏面に向けて反射することとなる。裏面に到達したＳ偏光成分の光は、偏光変換手段１３１のプリズムに全反射させられることにより、その一部がＰ偏光成分の光に変換される。
【００６１】
図７Ｄは、本実施形態に係る導光板１３０の発光面の様子を示す図であり、光源部１５０によって生じる光源のムラを解消するための表面加工がなされている。光源部１５０による輝度のムラは、φ＝０度、１８０度の方位に生じる傾向にあるため、導光方位に垂直となる方位の輝度の分布の均一性を向上させるように形状が加工されている。このため、発光面には、φ＝９０度となる導光方位に沿って直線状となる溝状の加工が光源部１５０の配置に応じてなされる。
【００６２】
図８は、稜線がφ＝９０°の方位であって、断面が二等辺三角形状となるプリズムが裏側に列をなして形成されたプリズム基板に、表側から、Ｓ偏光となる直線偏光がφ＝９０度の方位から入射する場合の、プリズム頂角ｂと出射光の偏光度との関係を示すグラフである。同図においては、入射角度が６２度、及び７６度の場合がプロットされているが、これらは、稜線がφ＝９０°の方位の二等辺三角形状のプリズムを裏面に有する導光板１３０から、Ｓ偏光の光が、出射角度６２度および７６度で発光面から出射する場合に対応し、それらが偏光変換される度合いを示している。なお、出射角度６２度および７６度の光は、上記したような、導光板１３０から出射する光の輝度や光度がピークとなる６０〜８０度の出射角度に対応している。なお、本実施形態のように、断面が二等辺三角形状に形成されたプリズムを有する導光板１３０の場合において、偏光変換手段１３１への光線の入射角がθc以上９０°未満となると全反射する。全反射すると、図５の特性線４０３に示されるＰ偏光とＳ偏光の位相差δが有限となるので、上記のような方位φの稜線や頂角ｂとなるプリズム列を設けることで、導光板１５０内に残っているφ=０°の方向のＳ偏光成分が、φ=９０°の方向のＰ偏光成分に変換されることとなる。
【００６３】
図８に示されるように、頂角ｂが９０度よりも大きくなる角度において、φ＝９０度の方位から導光板１３０の発光面に入射するＳ偏光（偏光度：Ｐ’＝−１）の偏光度Ｐ’が大きくなるため、偏光変換機能が高くなる。そして、プリズムの頂角ｂが１００度≦ｂ≦１３０度の形状である場合、導光板１３０内部を進行するＳ偏光が、角度６２度で導光板１３０より出射した際の偏光度がＰ’＝０．９以上となり、導光板１３０における偏光変換手段１３１による偏光変換機能が高くなる。さらに、プリズムの頂角ｂが１１０度≦ｂ≦１３０度の形状である場合、導光板１３０内部を進行するＳ偏光が、角度６２度、７６度とも導光板１３０より出射した際の偏光度がＰ’＝０．８以上となり、導光板１３０における偏光変換手段１３１による偏光変換機能が高くなるためさらに望ましい。なお、このような頂角ｂの角度設定の範囲は、プリズムの稜線が８０度≦φ≦１００度（もしくは、２６０度≦φ≦２８０度）となる範囲の方位であってもほぼ同様に成立する。
【００６４】
また、プリズムの頂角ｂが８０度≦ｂ≦１００度であって、稜線の方位角が８０度≦φ≦１００度（もしくは、２６０度≦φ≦２８０度）の形状である場合には、導光方向（φ＝９０°）から偏光変換手段１３１の一方の斜面に入射した光が他方の斜面で反射され、再びほぼ導光方向に出射される。そのため、偏光変換手段１３１による光線進行方向の変化が小さく、発光面に形成する溝状形状等にとって光源の輝度ムラの解消が容易となる。図８で示されるように、この場合、導光板１３０内部を進行するＳ偏光が、出射角度７６度で出射する場合の偏光度Ｐ’は−０．４〜０．６の範囲であり偏光変換効率はピークよりは低くなるものの偏光変換効果は得られるものである。したがって、導光板１３０の偏光変換効果を得るとともに光源輝度の面内均一性を向上する場合にはプリズムの頂角ｂを８０度≦ｂ≦１００度の範囲にとることが有効である。
【００６５】
図７の各図に示されるような導光板１３０を用いると、導光板１３０内のφ=０°の方向の偏光成分をφ=９０°の方向の偏光成分に変換する効果があり、発光面から出射角６１°で出射するように発光面に入射する光の偏光度Ｐは、０％から１６％に向上し、出射角７６°の場合は１４％から２５％に向上する。
【００６６】
プリズムシート１２０は、少なくとも２つの斜面を有し、その稜線が一方向に伸びるプリズム列を備える。プリズムシート１２０は、図９に示すようにプリズム１２１と基材１２２で構成されている。
【００６７】
プリズムシートの基材１２２は例えば、透明なフィルムで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。また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たせた透明体を用いることができる。ただし、これらのフィルムは１軸異方性を有するため、プリズムシート１２０を通過する偏光方向がφ＝９０°である偏光成分に位相差が生じないようにするためにフィルムの遅相軸を０°もしくは９０°にするのが望ましい。
【００６８】
更にポリカーボネート系樹脂やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用いることも有効である。ただし、ＰＥＴフィルムは２軸異方性を有するため、１軸異方性をもつフィルムと同様にプリズムシートを通過する偏光方向がφ＝９０°である偏光成分に位相差が生じないようにするのが望ましい。対策としては前記と同様にフィルムの遅相軸を０°もしくは９０°に配置するようにすれば良い。
【００６９】
プリズム１２１の形状は、例えば、図９のような左右の斜面が非対称形状であるとしてもよい。本実施形態では、図９のようなプリズム形状を有するプリズムシート１２０で説明する。このプリズム１２１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で構成されており、プリズム１２１の頂点からみて、相対的に光源から遠い側の斜面が少なくとも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１２０の光出射面からみて逆向きの傾きを有する。プリズム稜線と直交する方位角において視野角（極角）を変えたときに生じる色の変化を抑制するためである。本実施形態のプリズムシート１２０は、導光板１３０からの光線を１回透過で取り出すため、導光板１３０に戻る光量が少ない。プリズムシート１２０を透過する光線は偏光が崩れにくく、プリズムシート１２０の界面において更に偏光度が強まって出射される。尚、本実施形態の場合、図９のような、左右非対称であるプリズム形状を有するプリズムシートであるが、プリズムシート１２０は、この形状に限定されず他の形状であってもよい。
【００７０】
拡散シート１１０はポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)や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する方法等で作成される。
【００７１】
以上説明した実施形態１の構成を用いると、プリズムシート１２０に入射する光における偏光方向がφ＝９０°である偏光成分の割合および光量が増える効果が得られる。したがって、下偏光板の透過軸をこの偏光方向φ＝９０°（導光方向に略平行）に近く配置することにより、面光源１００から照射した光の下偏光板２３０での吸収による光損失が少なくなり、液晶パネル２００における面光源１００出射光の光利用効率が向上することとなる。また、反射シート１４０側の面を図７Ａに示すような形状にすれば、金型を形成しやすく、射出形成のように型が必要な製造方法でも、偏光変換手段１３１、出射手段１３２の形成が容易になる。なお、本実施形態においては、偏光変換手段１３１のプリズム列において、導光板１３０の外側から見て谷線上に出射手段１３２を設けたが、導光板１３０の外側から見て稜線上に出射手段１３２を設けてもよく、出射手段１３２が偏光変換手段１３１のプリズム列における稜線若しくは谷線に重複して形成されればよい。また、本実施形態に係る偏光変換手段１３１におけるプリズムの発光面や裏面、光源部１５０からの光入射面においては、乱反射をなるべく生じさせないように平滑に加工される。具体的には、発光面、裏面、光入射面、及び、偏光変換手段１３１や出射手段１３２は、粗面として加工されるのではなく、それぞれ平滑な面で加工される。なお、本実施形態では出射手段１３２を、導光方位に内部を進行する光の進行する方位を保ちつつ発光面への入射角度を臨界角よりも小さくするように反射している。しかし、出射手段１３２で形成される傾斜面の法線を導光方位に対してずれるようにすること等により、導光方位に進行する光の方位を変化させつつ臨界角よりも小さくするように反射させてもよい。この場合には、出射手段１３２において導光方位に進行する光の極角だけでなく、方位角も変化して偏光成分も変換されることとなる。
【００７２】
［実施形態２］
次に、本発明に係る液晶表示装置の実施形態２について説明する。
【００７３】
本実施形態では、導光板１３０の偏光変換手段１３１のプリズムとプリズムとの間に傾斜のない平坦な面が配置されていることと、出射手段１３２の形状等で実施形態１と異なっている。その他の構成は実施形態１とほぼ同様になっており、実施形態１とほぼ同様である点については説明を省略する。
【００７４】
図１０Ａは、本実施形態に係る導光板１３０のプリズムシート１２０側の面を上にした様子を示す図であり、図１０Ｂは、本実施形態に係る導光板１３０の反射シート１４０側の面を上にした様子を示す図である。図１０Ａで示されるように、偏光変換手段１３１は、少なくとも２つの斜面を含むプリズムが列をなして構成され、偏光変換手段１３１は反射シート１４０側に配置される。そして、偏光変換手段１３１における２つのプリズムの間には、平らな面が設けられている。また、図１０Ａで示されるように、出射手段１３２は、光入射面を有する側面と平行な方向に延びて、発光面に対して０．５〜３度で傾斜した斜面が、断続的あるいは規則的に配置されることによって構成される。図１０Ａのように、平らな部分を２つのプリズムの間に配置にすることにより、平らな部分により光がまっすぐ進むことができる。したがって、光源部１５０側と、光源部１５０側とは反対側の光量が均一になるため、光源部１５０による光の面内分布のばらつきが抑制でき、面光源１００の輝度が向上する。なお、このような平らな面は、本実施形態では、凸型となる２つのプリズム間の谷間に形成されるが、凸型となるプリズムの頂部に形成されてもよい。
【００７５】
［実施形態３］
次に、本発明に係る液晶表示装置の実施形態３について説明する。
【００７６】
本実施形態では、導光板１３０の出射手段１３２及び偏光変換手段１３１が反射シート１４０側にあり、光源のムラを消す形状がプリズムシート１２０側にある点で実施形態１と共通している。そして、実施形態１では偏光変換手段１３１であるプリズム列の間に出射手段１３２が導光板１３０の外側からみた場合の谷線と重複して設けられるのに対して、実施形態３では、プリズム列が導光方位において断続的に複数箇所に配置されて、出射手段１３２は、断続的に配置された各プリズム列の間において形成される。この点で実施形態３は、実施形態１及び２と異なっているが、その他の構成は実施形態１及び２とほぼ同様になっており、実施形態１及び２とほぼ同様である点については説明を省略する。
【００７７】
図１１Ａは、本実施形態に係る導光板１３０の反射シート１４０側の面を上にした様子を示す図であり、図１１Ｂは、本実施形態に係る導光板１３０のプリズムシート１４０側の面を上にした様子を示す図である。図１１Ａで示されるように、偏光変換形状１３１と出射手段１３２は、反射シート１４０側に配置されて導光方位に交互となるように並べられている。図１１Ａのような配置にすることにより、プリズムシート１２０側に光源のムラを消す形状１３３をつけることが可能となり、光源部１５０による光の面内分布のばらつきが抑制でき、面光源１００の輝度が向上する。
【００７８】
なお、反射シート１４０側の面を図１１Ｃに示すように偏光変換手段１３１と出射手段１３２とを、隙間がなくなるようにつなげると偏光変換手段１３１の断面からの光漏れが抑制できる。
【００７９】
［実施形態４］
本発明に係る液晶表示装置の実施形態４について図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて説明する。図１２Ａは、実施形態４に係る導光板１３０の反射シート１４０側の面を上にした様子を示す図であり、図１２Ｂは、実施形態４に係る導光板１３０のプリズムシート１２０側の面を上にした様子を示す図である。すなわち、実施形態４は、導光板１３０における偏光変換手段１３１のプリズム列が発光面において形成されて、出射手段１３２が導光板１３０の裏面に配置されている点で実施形態１〜３と異なっているが、その他の構成は実施形態１〜３とほぼ同様になっており、実施形態１〜３とほぼ同様である点については説明を省略する。発光面において偏光変換手段１３１のプリズム列が配置されることにより、偏光変換が生じて面光源１００の光利用効率が向上する。
【００８０】
導光板１３０の発光面に偏光変換手段１３１が存在する場合であっても、実施形態１の場合と同様に、Ｐ偏光成分の高い光が導光板１３０から出射して、Ｓ偏光成分の高い光が導光板１３０内に残されやすくなり、残されたＳ偏光成分の光が偏光変換手段１３１によって２回全反射されて偏光変換される。導光板１３０内に残されて偏光変換された光は、出射手段１３２で全反射されることで臨界角よりも小さな角度で発光面に対して入射し、Ｐ偏光成分の高い光が効率的に出射されることとなる。
【００８１】
［実施形態５］
本発明に係る液晶表示装置の実施形態５について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、実施形態５に係る液晶表示装置を構成する各部品を分離した様子を示す図である。すなわち、実施形態５は、面光源１００を構成する部材の構成数や、２枚のプリズムシート１２０、１６０が用いられている点や、拡散シート１７０が用いられている点で、上記の実施形態１〜４と異なるが、その他の点ではほぼ同様である。以下の説明においては、実施形態１〜４とほぼ同様となる点についての説明は、省略するものとする。図１３で示すように、プリズムシート１２０、１６０の稜線方向は、互いに直交するように配置されている。
【００８２】
図１４は、実施形態５に係るプリズムシート１２０又は１６０の断面を拡大した様子を示す図である。同図で示すように、プリズム１２１の形状は左右の斜面が対称形状であり、つまり、形状が二等辺三角形であるプリズムを用いる。実施形態５における面光源１００は、導光板１３０の発光面より出射した光を拡散シート１７０、プリズムシート１６０、１２０によって、出射光線の極角θを徐々に小さくするようにして、液晶パネル２００に対して垂直となる方向に近づけていく（立ち上げる）。また、プリズムシート１２０、１６０によって光が集光される。すなわち、導光板１３０より出射した光の立ち上げ、および光の集光するための光学シートの枚数が、上記の実施形態１〜４とは異なっている。
【００８３】
面光源１００の正面出射に寄与する導光板１３０出射時の光の方位角φは、９０°（又は２７０°）であり、導光板１３０出射時にピーク輝度を有する方位角と一致する。φ＝９０°の出射光は、φ＝９０度の偏光方向の割合が高い。この方位角における偏光度を、偏光変換手段１３１によりさらに向上させることにより、面光源１００の光利用効率を向上することができる。
【００８４】
［実施形態６］
本発明に係る液晶表示装置の実施形態６について、図１５を用いて説明する。図１５は、実施形態６に係る液晶表示装置を構成する各部品を分離した様子を示す図である。実施形態６は、液晶パネル２００と拡散シート１１０の間に反射偏光フィルム１８０が挿入されている点等で実施形態５と異なる。
【００８５】
反射偏光フィルム１８０の透過軸は、下偏光板２３０の透過軸とほぼ同じ方向であり、反射偏光フィルム１８０は、透過軸と垂直方向の偏光を反射する。したがって、実施形態５よりも、導光板１３０への戻り光の光量は多くなる。下偏光板２３０の透過軸と直交する偏光方向の光である戻り光は、導光板１３０で偏光変換されて、下偏光板２３０の透過軸と平行な成分を多くして再び反射偏光フィルム１８０に向かうようにさせる。このようにすることで、面光源１００の光利用効率が向上する。
【００８６】
反射偏光フィルム１８０には、ＤＢＥＦやＢＥＦ−ＲＰが多く用いられている。実施形態６は、反射偏光フィルム１８０を設けること等の上述した点以外については、実施形態５とほぼ同様であるため、説明を省略する。なお、実施形態５においては、実施形態５と同様にプリズムシート１２０、１６０や拡散シート１７０を設けているが、プリズムシートが１枚である実施形態１〜５においても反射偏光フィルム１８０を同様に、設けるようにしてもよい。また、反射偏光フィルム１８０は、実施形態６では拡散フィルム１１０と下偏光板２３０との間に配置されているが、下偏光板２３０と導光板１３０の間であれば、他の場所に配置してもよい。
【００８７】
［実施形態７］
本発明に係る液晶表示装置の実施形態７について、図１６、図１７を用いて説明する。図１６は、実施形態７に係る液晶表示装置を構成する各部品を分離した様子を示す図である。実施形態７の構成では、面光源１００を構成する部材の構成数およびプリズムシート１２０の形状が実施形態１〜４と異なる。これ以外の点では、実施形態１と同様であり、説明がほぼ同様となる部分に関しては省略する。
【００８８】
図１７は、実施形態７に係るプリズムシート１２０の一部を拡大した断面図である。実施形態７では、プリズムシート１２０のプリズムは基材１２２の導光板１３０側に設けられており、この点において実施形態１〜４とは異なっている。導光板１３０より出射した光は、プリズム１２１に入射し、入射したプリズム斜面とは反射側の斜面で全反射して正面（液晶パネル２００の法線方向）に立ち上げられる。拡散シート１１０によって面内均一性、光源の輝度視野角の拡大を図る。拡散シート１１０は、プリズムシート１２０から出射される光の偏光状態をなるべく変えない特性を持つことが望ましい。
【００８９】
実施形態７の構成では、導光板１３０からの光線を１回透過で取り出すため、導光板１３０に戻る光量が少ない。したがって、プリズムシート１２０を透過する光線は偏光が崩れにくく、界面において更に偏光度が強まって出射される。したがって、導光板１３０より出射される光の偏光度を向上することにより面光源１００の偏光度が向上し、下偏光板２３０で吸収される光が少なくなり、面光源１００の光利用効率が向上する。
【符号の説明】
【００９０】
１００  面光源、１１０  拡散シート、１２０  プリズムシート、１２１  プリズム、１２２  基材、１３０  導光板、１３１  偏光変換手段、１３２  出射手段、１３３  光源のムラを消す形状、１４０  反射シート、１５０  光源部、１６０  プリズムシート、１７０  拡散シート、１８０  反射偏光フィルム、２００  液晶パネル、２１０  上偏光板、２２０  液晶セル、２３０  下偏光板、３１０  入射面、３２０  反射面、３３０  界面の光出射面の法線、３３１  Ｐ偏光、３３２  Ｓ偏光、４１０  プリズム基板、４１１  Ｐ偏光方向の直線偏光、４１２  Ｓ偏光方向の直線偏光。
【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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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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