(57)【要約】【課題】安価な構成でありつつも均一で高輝度なバックライト光を生成するのに適した構成の偏光変換素子を提供すること。【解決手段】所定の入射端面から媒質内部に入射した光束を側面で全反射させて、該媒質内部において、該光束を、光束射出面に平行であり且つ該側面に対して所定の角度をなす第一の方向と第二の方向に交互に繰り返し伝播させる略直方体の導光部材を有し、導光部材の内部に、屈折率の異なる２以上の媒質がなす界面であって、第一の方向に伝播する光束に対して、ブリュースター条件を満たす近傍の角度になるように、該光束射出面に対して傾斜した第一の傾斜界面を含む波状界面が該第一の方向に複数設けられ、第一の傾斜界面によって分離された特定の直線偏光成分を光束射出面から射出させる偏光変換素子を提供する。【選択図】図６
2011002776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面又は下面の少なくとも一面を光束射出面とし、所定の入射端面から媒質内部に入射した光束を側面で全反射させて、該媒質内部において、該光束を、該光束射出面に平行であり且つ該側面に対して所定の角度をなす第一の方向と第二の方向に交互に繰り返し伝播させる略直方体の導光部材を有し、
前記導光部材の内部に、屈折率の異なる２以上の媒質がなす界面であって、前記第一の方向に伝播する前記光束に対して、ブリュースター条件を満たす近傍の角度になるように、該光束射出面に対して傾斜した第一の傾斜界面を含む波状界面が該第一の方向に複数設けられ、
前記第一の傾斜界面によって分離された特定の直線偏光成分を前記光束射出面から射出させることを特徴とする偏光変換素子。
【請求項２】
前記ブリュースター条件を満たす近傍の角度は、前記第一の傾斜界面でのＳ偏光の反射率をＲｓと定義し、該第一の傾斜界面でのＰ偏光の反射率をＲｐと定義し、Ｒｐ／ＲｓをＰＲと定義した場合に、
ＰＲ＜１／３
を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項３】
単一の前記波状界面は、
前記第一の傾斜界面と、
稜線を介して、前記光束射出面に対して前記第一の傾斜界面と異なる角度傾斜した第二の傾斜界面と、
からなり、
前記複数の波状界面は、前記第一の傾斜界面と前記第二の傾斜界面とが交互に形成された界面であることを特徴とする、請求項１又は請求項２の何れか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項４】
前記第二の方向は、前記第一の方向と直交する方向であって、前記第一の傾斜界面と、該第一の傾斜界面に隣接する前記第二の傾斜界面とによって規定されるＶ溝状のスペースの長手方向であることを特徴とする、請求項３に記載の偏光変換素子。
【請求項５】
前記導光部材は、前記波状界面を規定する互いの凹凸面が噛み合わせられた、異なる屈折率を持つ二つの導光素子からなることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項６】
前記導光部材は、一対の導光素子の凹凸面を、該一対の導光素子より高い屈折率を持つ接着剤を介して接着された構成を有し、
前記波状界面は、前記一対の導光素子の各々の前記凹凸面と前記接着剤がなす接着層との界面であることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項７】
前記上面又は前記下面の何れか一方の面を前記光束射出面とし、他方の面を、該他方の面に入射した光束を該光束射出面に向けて反射させる反射面としたことを特徴とする、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項８】
前記光束を射出して前記入射端面に入射させる単一の点光源と、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の変更変換素子と、
を有する液晶表示パネル用バックライト。
【請求項９】
前記点光源は、前記第二の方向に伝播する前記光束の一部を前記第一の傾斜界面又は前記第二の傾斜界面で反射させて該光束の偏光方向が回転されるように、広がりを持った光束を前記入射端面に入射させることを特徴とする、請求項４を引用する請求項８に記載の液晶表示パネル用バックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光束を特定の直線偏光に揃える偏光変換素子、及び偏光方向が揃えられた特定の直線偏光によって液晶表示パネルを照明する液晶表示パネル用バックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には、高コントラストかつ高輝度な画像を表示するため、偏光方向が揃えられた特定の直線偏光によって液晶表示パネルを照明する面発光型のバックライトが搭載されている。この種のバックライトの具体的構成例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のバックライトは、線光源である蛍光灯と、該蛍光灯による照明光を面光源に変換する導光体を有している。導光体は、屈折率の異なる複数の媒質を積層した偏平な形状の光学素子であり、媒質の界面で生じる偏光分離作用を利用して、特定の直線偏光だけを射出面から射出させるように構成されている。かかる構成によれば、光束の偏光方向は、バックライトの射出面から射出された時点で既に揃えられている。そのため、液晶表示パネルとバックライトとの間に偏光子を別途配置する必要がなく、光利用効率が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第９７／１４０７５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が低消費電力かつ高輝度な光源として注目され、種々の製品分野において利用されている。液晶表示装置の製品分野においても、低消費電力化及び画質向上を達成するため、複数のＬＥＤを並べたＬＥＤアレイを有するＬＥＤバックライトが一部のハイエンド製品に搭載されている。しかし、ＬＥＤアレイは蛍光灯に比べて非常に高価であるため、ＬＥＤバックライトをミドルレンジ製品やローエンド製品にまで搭載することは現状では難しい。製品単価を下げるためには、ＬＥＤの個数を一つでも削減することが望ましい。ところが、ＬＥＤの個数を削減するほどＬＥＤバックライトの射出面内の輝度分布にムラが現れて、画質が劣化してしまう。そのため、コスト対策としてＬＥＤの個数を安易に削減することはできない。
【０００５】
また、特許文献１には、バックライトの射出面内の輝度分布ムラの軽減に資する構成として、１／４波長板を追加的に組み込んだ構成や、多重に積層された各媒質の膜厚を段階的に又は連続的に変化させた構成が記載されている。しかし、これらの構成を採用しても、結局は、部品点数の増加や構成の複雑化に伴う製造コストの増加が避けられない。すなわち、これらの構成を採用してＬＥＤの個数削減に起因する輝度分布ムラの軽減を試みたとしても、製品単価が必ずしも抑えられるとは限らない。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価な構成でありつつも均一で高輝度なバックライト光を放出可能な液晶表示パネル用バックライト、及び該バックライトに適した構成の偏光変換素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る偏光変換素子は、上面又は下面の少なくとも一面を光束射出面とし、所定の入射端面から媒質内部に入射した光束を側面で全反射させて、該媒質内部において、該光束を、該光束射出面に平行であり且つ該側面に対して所定の角度をなす第一の方向と第二の方向に交互に繰り返し伝播させる略直方体の導光部材を有する。導光部材の内部には、屈折率の異なる２以上の媒質がなす界面であって、第一の方向に伝播する光束に対して、ブリュースター条件を満たす近傍の角度になるように、該光束射出面に対して傾斜した第一の傾斜界面を含む波状界面が該第一の方向に複数設けられている。偏光変換素子は、第一の傾斜界面によって分離された特定の直線偏光成分を液晶表示パネル用のバックライト光として光束射出面から射出させる。
【０００８】
ここで、前述のブリュースター条件を満たす近傍の角度は、第一の傾斜界面でのＳ偏光の反射率をＲｓと定義し、第一の傾斜界面でのＰ偏光の反射率をＲｐと定義し、Ｒｐ／ＲｓをＰＲと定義した場合に、
ＰＲ＜１／３
を満たすことが望ましい。
【０００９】
単一の波状界面は、例えば第一の傾斜界面と、稜線を介して、光束射出面に対して第一の傾斜界面と異なる角度傾斜した第二の傾斜界面とからなるものとしてもよい。かかる場合、第一の傾斜界面と第二の傾斜界面とが交互に形成された界面が複数の波状界面と定義される。
【００１０】
第二の方向は、第一の方向と直交する方向であって、第一の傾斜界面と、該第一の傾斜界面に隣接する第二の傾斜界面とによって規定されるＶ溝状のスペースの長手方向としてもよい。
【００１１】
導光部材は、波状界面を規定する互いの凹凸面が噛み合わせられた、異なる屈折率を持つ二つの導光素子で構成されてもよい。或いは、一対の導光素子の凹凸面を、該一対の導光素子より高い屈折率を持つ接着剤を介して接着された構成としてもよい。後者の構成によれば、波状界面は、一対の導光素子の各々の凹凸面と接着剤がなす接着層との界面と定義される。
【００１２】
また、導光部材は、上面又は下面の何れか一方の面が光束射出面であり、他方の面が入射光束を該光束射出面に向けて反射させる反射面としてもよい。
【００１３】
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る液晶表示パネル用バックライトは、光束を射出して入射端面に入射させる単一の点光源と、上記の何れかに記載の変更変換素子とを有する。
【００１４】
点光源は、第二の方向に伝播する光束の一部を第一の傾斜界面又は第二の傾斜界面で反射させて該光束の偏光方向が回転されるように、広がりを持った光束を入射端面に入射させてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、安価な構成でありつつも均一で高輝度なバックライト光を放出可能な液晶表示パネル用バックライト、及び該バックライトに適した構成の偏光変換素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態の液晶表示パネル用バックライトの概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態の下部透過性部材の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の下部透過性部材の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態の偏光変換素子の構成を示す切断面図である。
【図６】本発明の実施形態の偏光変換素子を液晶表示パネル側から臨んだ偏光変換素子の上面図である。
【図７】本発明の実施形態の偏光変換素子を図６中Ｄ−Ｄ線で切断したときの切断面を示す図である。
【図８】本発明の実施形態の第一反射界面に対する光束の入射角と、第一反射界面での各偏光の反射率又は透過率との関係を示す図である。
【図９】別の実施形態の偏光変換素子を液晶表示パネル側から臨んだ偏光変換素子の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の液晶表示装置について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の液晶表示装置１の概略構成を示す側面図である。液晶表示装置１は、例えばノートＰＣ（Personal Computer）やＤＳＣ（Digital Still Camera）、ビデオカメラ等に実装されている。なお、図１をはじめとする本実施形態の各図においては、説明の便宜上、液晶表示装置１を構成する光学部品のみを図示し、電気回路や筐体等の他の構成の図示は省略する。
【００１９】
図１に示されるように、液晶表示装置１は、液晶表示パネル用バックライト１０を有している。液晶表示パネル用バックライト１０は、白色光を放出する単一のＬＥＤ１０１を有している。ＬＥＤ１０１から放出された白色光は、コリメートレンズ１０３を介して平行光束に変換されて、偏光変換素子１１１の内部に入射する。偏光変換素子１１１は、詳しくは後述するが、所定の偏光分離機能を有している。偏光変換素子１１１は、当該偏光分離機能によって入射光束をＳ偏光に揃えて、光束射出面１１３から均一な輝度分布で射出する。光束射出面１１３から射出された光束（図１中矢印）は、液晶表示パネル２０に入射する。液晶表示パネル２０は、図示省略された画像処理回路からの画像データに基づいて液晶の配向を画素単位で制御して入射光束を変調する。なお、以降においては、液晶表示装置１の構成を説明するにあたり、便宜上、液晶表示パネル用バックライト１０と液晶表示パネル２０とが積層される方向をＺ方向と定義し、Ｚ方向に直交しかつ互いに直交する二方向をＸ方向、Ｙ方向と定義する。
【００２０】
図２は、液晶表示パネル用バックライト１０の概略構成を示す斜視図である。図２に示されるように、偏光変換素子１１１は、ＬＥＤ１０１から放出される白色光に対して透過性を有する上部透過性部材１１５と下部透過性部材１１７を有している。上部透過性部材１１５、下部透過性部材１１７は、偏平で略矩形状をなし、互いに異なる屈折率ｎ１、ｎ２を有している。上部透過性部材１１５、下部透過性部材１１７の矩形外形状は、液晶表示パネル２０の有効表示領域のアスペクト比（１６：９又は１７：１０或いは４：３）に対応している。上部透過性部材１１５、下部透過性部材１１７はそれぞれ、矩形の頂点の一つを切り欠いてなされた切り欠き端面１１５ｈ、１１７ｈを有している。切り欠き端面１１５ｈと１１７ｈは、ＬＥＤ１０１から放出された白色光を偏光変換素子１１１の内部に入射させる入射端面１１９ｈを構成している。なお、説明の便宜上、上部透過性部材１１５の長辺側の（Ｘ方向に平行な）端面に符号１１５ｂを、短辺側の（Ｙ方向に平行な）端面に符号１１５ｃを、それぞれ付す。また、下部透過性部材１１７の長辺側の（Ｘ方向に平行な）端面に符号１１７ｂを、短辺側の（Ｙ方向に平行な）端面に符号１１７ｃを、それぞれ付す。また、長辺側端面１１５ｂと長辺側端面１１７ｂとからなる端面に符号１１９ｂを、短辺側端面１１５ｃと短辺側端面１１７ｃとからなる端面に符号１１９ｃを、それぞれ付す。
【００２１】
図３は、下部透過性部材１１７の構成を示す斜視図である。図３に示されるように、下部透過性部材１１７には、波状の凹凸面１１７ａが形成されている。図４（ａ）は、凹凸面１１７ａを上方（図３中矢印Ａ方向）から臨む下部透過性部材１１７の上面図である。図４（ａ）に示されるように、凹凸面１１７ａは、長辺側端面１１７ｂ（又は短辺側端面１１７ｃ）に対して４５°（又は１３５°）なす方向に延びた、互いに平行な稜線１１７ｄ、谷線１１７ｅを有している。なお、図４（ａ）においては、図説の便宜上、凹凸面１１７ａの稜線１１７ｄを実線で、凹凸面１１７ａの谷線１１７ｅを破線で、それぞれ示す。また、Ｘ、Ｙ方向の軸をＺ方向の軸を中心に時計回りに４５°回転させた軸をそれぞれ、Ｘ’、Ｙ’方向の軸と定義する。別の表現によれば、Ｘ’方向は、稜線１１７ｄ又は谷線１１７ｅと直交する方向と定義され、Ｙ’方向は、稜線１１７ｄ又は谷線１１７ｅと平行な方向と定義される。
【００２２】
図４（ｂ）は、下部透過性部材１１７を稜線１１７ｄ又は谷線１１７ｅと直交する図４（ａ）中Ｂ−Ｂ線で切断したときの切断面を示す図である。図４（ｂ）に示されるように、凹凸面１１７ａには、下部透過性部材１１７の底面１２１に対して４５°傾斜した傾斜面１１７ｆ、１１７ｇが交互に形成されている。傾斜面１１７ｆ、１１７ｇの各面形状は、下部透過性部材１１７の矩形外形、稜線１１７ｄ、及び谷線１１７ｅによって規定されている。
【００２３】
図５は、偏光変換素子１１１をＸ’方向と平行な図２中Ｃ−Ｃ線で切断したときの切断面を示す図である。上部透過性部材１１５には、凹凸面１１７ａと噛み合う波状の凹凸面（符号１１５ａを付す）が形成されている。凹凸面１１５ａと凹凸面１１７ａとが噛み合わせられたとき（別の表現によれば、凹凸面１１５ａと凹凸面１１７ａの対向する各傾斜面同士が密着されたとき）、図５に示されるように、上部透過性部材１１５と下部透過性部材１１７との間に波状の反射界面１２３が形成される。反射界面１２３は、光束射出面１１３又は底面１２１に対して４５°傾斜した第一反射界面１２３ａと第二反射界面１２３ｂとを交互に有している。第一反射界面１２３ａは、凹凸面１１７ａの傾斜面１１７ｆと、該傾斜面１１７ｆに密着する凹凸面１１５ａの傾斜面とがなす界面である。第二反射界面１２３ｂは、凹凸面１１７ａの傾斜面１１７ｇと、該傾斜面１１７ｇに密着する凹凸面１１５ａの傾斜面とがなす界面である。なお、反射界面１２３は、屈折率の異なる２以上の媒質が隣接する面であって、面各部の法線ベクトルがある１つの面（法線面）に収まるように屈曲して形成された１以上の波状の面と定義される。
【００２４】
図６は、偏光変換素子１１１を液晶表示パネル２０側から臨んだ偏光変換素子１１１の上面図である。図６においては、図説の便宜上、第一反射界面１２３ａ又は第二反射界面１２３ｂを規定する反射界面１２３の屈曲部分の線（凹凸面１１５ａ又は１１７ａの稜線又は谷線と一致する線）を破線で示す。
【００２５】
図６に示されるように、ＬＥＤ１０１から放出された光束２００は、入射端面１１９ｈから偏光変換素子１１１の内部に入射する。偏光変換素子１１１の内部に入射した光束２００は、無偏光であり、図５に示されるように、第一反射界面１２３ａと第二反射界面１２３ｂとがなすＶ溝状の空間１２５を、図５の紙面と直交するＶ溝空間１２５の長手方向（凹凸面１１５ａ又は１１７ａの稜線又は谷線と平行な方向であり、以下においては、説明の便宜上、「平行伝播方向」と記す。）に沿って伝播する。
【００２６】
平行伝播方向に伝播された光束２００は、図６に示されるように、端面１１９ｂに入射角４５°で入射する。ここで、上部透過性部材１１５又は下部透過性部材１１７から空気への臨界角は４５°未満である。そのため、端面１１９ｂに入射した光束２００は、図６に示されるように、端面１１９ｂで全反射されて、稜線１１７ｄ又は谷線１１７ｅと直交する方向（以下、説明の便宜上、「直交伝播方向」と記す。）に伝播する。
【００２７】
図７は、偏光変換素子１１１をＸ’方向と平行な図６中Ｄ−Ｄ線で切断したときの切断面を示す図である。直交伝播方向に伝播される光束２００は、図７に示されるように、第一反射界面１２３ａ又は第二反射界面１２３ｂに入射する。本実施形態においては、第一反射界面１２３ａに対する光束２００の入射角がブリュースター角近傍になるように、上部透過性部材１１５及び下部透過性部材１１７の材料が選択されて、かつ反射界面１２３の形状が設計されている。すなわち、第一反射界面１２３ａの各面は、偏光分離機能を有しており、光束２００からＳ偏光成分を一部（図７中符号２００ａを付された光束である。）取り出して反射させて光束射出面１１３から射出させると共に、残りの光束を透過させる。
【００２８】
Ｓ偏光成分を光束射出面１１３から効率良く取り出して液晶表示パネル２０に入射させるためには、光束射出面１１３から略垂直な方向にＳ偏光成分を射出させる必要がある。そのために最適なブリュースター角は４５°である。ここで、図８に、ｎ１＝１．５、ｎ２＝１．６のときの第一反射界面１２３ａに対する光束２００の入射角と、第一反射界面１２３ａでのＳ偏光の反射率Ｒｓ、透過率Ｔｓ、Ｐ偏光の反射率Ｒｐ、透過率Ｔｐ、及び各直線偏光の比ＰＲ（＝Ｒｐ／Ｒｓ）との関係をグラフにして示す。図８においては、反射率Ｒｓ及びＲｐは値が小さいため１０倍にして示されている。図８に示されるように、かかる条件下では、ブリュースター角は約４６．８°である。このときの反射率Ｒｓは約０．３％である。すなわち、第一反射界面１２３ａの各面においては、光束２００からごく一部のＳ偏光成分が反射されて、光束射出面１１３から略垂直な方向に射出される。
【００２９】
第一反射界面１２３ａを透過した光束２００は、第二反射界面１２３ｂに入射する。第二反射界面１２３ｂに入射した光束２００は、その一部のＳ偏光成分（図７中下方向矢印で示されて符号２００ｂを付された光束である。）が反射されて底面１２１に入射すると共に、残りが透過されて次の第一反射界面１２３ａに入射する。底面１２１には、反射板１２７（図１参照）が貼り付けられており、或いは反射膜コーティングが施されている。よって、底面１２１に入射したＳ偏光成分は反射して（図７中上方向矢印で示されて符号２００ｃを付された光束である。）、第二反射界面１２３ｂに再度入射する。第二反射界面１２３ｂに再度入射したＳ偏光成分の一部（図７中符号２００ｄを付された光束である。）は、第二反射界面１２３ｂを透過して光束射出面１１３から略垂直な方向に射出される。なお、別の実施形態では、液晶表示パネル用バックライト１０の薄型化、製造コストや部品点数の削減等のため、反射板１２７を有さない構成としてもよく、或いは底面１２１に反射膜コーティングが施されていない構成としてもよい。
【００３０】
光束２００のＳ偏光成分は、直交伝播方向に伝播される間、第一反射界面１２３ａ又は第二反射界面１２３ｂの各面において上述した反射又は透過を繰り返すことにより、光束射出面１１３から略垂直な方向にごく僅かな量ずつ射出される。図７において、全ての第一反射界面１２３ａ、第二反射界面１２３ｂを透過した光束２００は、端面１１９ｃに入射角４５°で入射する。そのため、光束２００は、図６に示されるように、端面１１９ｃで全反射されて、再び、偏光変換素子１１１の内部を平行伝播方向に伝播する。
【００３１】
光束２００は、コリメートレンズ１０３により平行光束に変換されているものの、厳密には平行光束といえず多少（例えば５°〜１０°程度）の広がりを持っている。そのため、平行伝播方向に伝播される光束２００の一部は、第一反射界面１２３ａ又は第二反射界面１２３ｂに角度をもって入射して反射されて、偏光方向が回転される。ここで、平行伝播方向に伝播される光束２００は、Ｓ偏光成分が反射界面１２３の偏光分離機構によって光束射出面１１３から射出され減少された状態にある。そのため、光束２００が平行伝播方向に伝播される間、Ｐ偏光成分からＳ偏光成分に変換される成分は、Ｓ偏光からＰ偏光に変換される成分に比べて多い。結果的に、直交伝播方向の伝播時に減少されたＳ偏光成分は、平行伝播方向を伝播する間に補われることとなる。Ｓ偏光成分が補われた光束２００は、端面１１９ｂで全反射されて、再び、偏光変換素子１１１の内部を直交伝播方向に伝播する。Ｓ偏光成分は、その後も同様に、第一反射界面１２３ａ又は第二反射界面１２３ｂの各面における上述した反射又は透過の繰り返しにより、光束射出面１１３から略垂直な方向にごく僅かな量ずつ射出される。Ｐ偏光成分の殆どは、直交伝播方向と平行伝播方向の伝播が繰り返されるうちにＳ偏光成分に変換される瞬間があり、その時に、反射界面１２３の偏光分離機構によって光束射出面１１３から射出されて、液晶表示パネル２０のバックライト光として利用される。このように、本実施形態の偏光変換素子１１１においてはＰ偏光成分も有効利用されるため、高い（５０％以上の）光利用効率が達成される。
【００３２】
従来型の偏光変換素子では、一方の偏光成分を有効利用できないため、理論上最大となる光利用効率が５０％に限られていた。本実施形態の偏光変換素子１１１においては、それを遙かに上回る７５％以上の光利用効率が保障されている。具体的には、バックライト光として利用可能なＳ偏光の反射率Ｒｓと、利用不可なＰ偏光の反射率Ｒｐとの比を３：１に、すなわち次の条件式
ＰＲ＜１／３
が満たされるように、上部透過性部材１１５及び下部透過性部材１１７の材料が選択されて、かつ反射界面１２３の形状が設計されている。別の表現によれば、第一反射界面１２３ａに対する光束２００の入射角（「θ１」と記す）がブリュースター角近傍になるように、各透過性部材の材料が選択されて、かつ反射界面１２３の形状が設計されている。なお、本実施形態（ｎ１＝１．５、ｎ２＝１．６）においては、入射角θ１が次の条件
２８．３°＜θ１＜６６．０°
を満たす限り、７５％以上の光利用効率が保障されることを言い添えておく。別の実施形態によれば、例えばｎ１＝１．５、ｎ２＝１．５５とした場合には、入射角θ１が次の条件
２７．９°＜θ１＜６４．４°
を満たす限り、７５％以上の光利用効率が保障される。
【００３３】
本実施形態の偏光変換素子１１１は、点光源（ここでは単一のＬＥＤ１０１）から放出された光束２００を偏光変換素子１１１の内部において直交伝播方向と平行伝播方向に繰り返し伝播させるのに適した構成となっている。すなわち、偏光変換素子１１１の内部に入射した光束２００は、点光源から放出されたにも拘わらず偏光変換素子１１１の内部の隅々にまで伝播されて、偏光変換素子１１１の全域に分布した反射界面１２３の偏光分離機能によって光束射出面１１３の全域から射出されることとなる。また、偏光変換素子１１１の内部を伝播する光束２００の導光長は、従来型の偏光変換素子での導光長（例えば偏光変換素子の長辺方向の往復距離相当）より遙かに長い。よって、本実施形態に示されるように、光束射出面１１３の各領域から一度に射出される光量を抑えることにより、より一層多くの領域からＳ偏光成分を射出させることができ、輝度分布ムラが良好に抑えられる。
【００３４】
すなわち、本実施形態の偏光変換素子１１１によれば、偏光変換素子の構造を複雑化させたり部品点数を増加させたりすること無く、バックライト光の輝度分布ムラが良好に抑えられる。また、液晶表示パネル用バックライト１０は、光源としてＬＥＤアレイを必要としない安価な構成でありつつも均一で高輝度なバックライト光を放出する。
【００３５】
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば液晶表示パネル用バックライト１０は、ＬＥＤ１０１の代替として、単一の白色レーザ光源を有した構成としてもよい。
【００３６】
偏光変換素子１１１は、上部透過性部材１１５の凹凸面１１５ａと下部透過性部材１１７の凹凸面１１７ａとを接着した三層構造（上部透過性部材１１５、接着層、下部透過性部材１１７）としてもよい。上部透過性部材１１５と下部透過性部材１１７は同一の屈折率ｎ１を有し、接着剤は屈折率ｎ２を有する。かかる実施形態によれば、凹凸面１１５ａと接着層との間、凹凸面１１７ａと接着層との間のそれぞれに、反射界面１２３と同一の偏光分離機能を有する界面が構成される。この実施形態においても、安価な構成でありつつも均一で高輝度なバックライト光を放出する液晶表示パネル用バックライトが提供される。
【００３７】
図９は、別の実施形態の偏光変換素子１１１を液晶表示パネル２０側から臨んだ、図６と同様の偏光変換素子１１１の上面図である。別の実施形態の偏光変換素子１１１は、上面側から臨んだときに矩形外形の一部が突出した形状を有している。突出形状の一端面には、入射端面１１９ｈが形成されている。ＬＥＤ１０１、コリメートレンズ１０３の各光学部品は、入射端面１１９ｈに対向する位置であって、端面１１９ｂを延長した一対の仮想的な延長面１１９ｂ’に規定されるスペースに配置される。そのため、液晶表示パネル用バックライト１０の高さ寸法が、偏光変換素子１１１の高さ寸法Ｈによって規定されることとなる。よって、別の実施形態によれば、高さ寸法が抑えられた小型な液晶表示パネル用バックライト１０が提供される。
【符号の説明】
【００３８】
１  液晶表示装置
１０  液晶表示パネル用バックライト
２０  液晶表示パネル
１０１  ＬＥＤ
１１１  偏光変換素子
１１５  上部透過性部材
１１７  下部透過性部材
【図１】
2011002776.tif 000003
【図２】
2011002776.tif 000004
【図３】
2011002776.tif 000005
【図４】
2011002776.tif 000006
【図５】
2011002776.tif 000007
【図６】
2011002776.tif 000008
【図７】
2011002776.tif 000009
【図８】
2011002776.tif 000010
【図９】
2011002776.tif 000011