(57)【要約】【課題】  構造が簡単であって部品点数も少なく製造が容易でコストが低減されると共に、液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を十分に照射することが可能な導光板本体、導光板、バックライト及び液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  光出射面５１及び光出射面５１と対向する底面５２を備え、底面５２に断面が三角形状の溝又は／及び突条２３が形成され、溝又は／及び突条２３を構成する傾斜面２４と光出射面５１とがなす交差角度（鋭角）が３９．５〜４７．５°の範囲に設定されている導光板本体７０である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光出射面及び前記光出射面と対向する底面を備え、前記底面に断面が三角形状の溝又は／及び突条が形成され、前記溝又は／及び突条を構成する傾斜面と前記光出射面とがなす交差角度（鋭角）が３９．５〜４７．５°の範囲に設定されている導光板本体。
【請求項２】
前記交差角度は、３９．５〜４７．５°の範囲において２種類以上の異なる角度に設定されている請求項１の導光板本体。
【請求項３】
前記溝又は／及び突条の幅が０．０１〜５ｍｍである請求項１の導光板本体。
【請求項４】
前記溝又は／及び突条は、その長さ方向において不連続に形成されている請求項１の導光板本体。
【請求項５】
前記溝又は／及び突条は、平面視において円弧状に形成されている請求項１に記載の導光板本体。
【請求項６】
断面形状が矩形状である請求項１に記載の導光板本体。
【請求項７】
断面形状が楔形形状である請求項１に記載の導光板本体。
【請求項８】
請求項１に記載の導光板本体と、前記導光板本体の光出射面に対向する偏光分離手段と、を備えた導光板。
【請求項９】
前記偏光分離手段は拡散性ホログラフィック回折素子である請求項８に記載の導光板。
【請求項１０】
前記拡散性ホログラフィック回折素子はレリーフ型の拡散性ホログラフィック回折素子である請求項９に記載の導光板。
【請求項１１】
前記拡散性ホログラフィック回折素子は、前記導光板本体よりも屈折率の大きい材料で構成されている請求項９に記載の導光板。
【請求項１２】
前記偏光分離手段がワイヤーグリッドである請求項８に記載の導光板。
【請求項１３】
前記導光板本体の光入射面及び光出射面を除く残りの面のうち少なくとも一面に対向し、Ｓ偏光成分の少なくとも一部をＰ偏光成分に変換して反射する偏光方向変換手段をさらに備える請求項８に記載の導光板。
【請求項１４】
前記導光板本体の光入射面及び光出射面を除く残りの面のうち少なくとも一面に対向するλ／４位相差板及び鏡面反射板をさらに備え、前記導光板本体と前記鏡面反射板との間に前記λ／４位相差板が配置された請求項８に記載の導光板。
【請求項１５】
前記導光板本体の光入射面及び光出射面を除く残りの面のうち少なくとも一面に対向する拡散反射板をさらに備える請求項８に記載の導光板。
【請求項１６】
請求項８に記載の導光板と、該導光板の端面側に配置された光源とを備えているバックライト。
【請求項１７】
該光源のさらに外側に配置された反射板をさらに備えている請求項１６に記載のバックライト。
【請求項１８】
前記光源として相互に離間して配置された複数個の点光源が用いられると共に、
前記導光板本体の底面において、前記溝又は／及び突条の群が前記各点光源に対応して前記点光源の配置方向に互いに離間して複数形成され、前記各群を構成する溝又は／及び突条は前記対応する各点光源を取り囲む態様でそれぞれ略円弧状に配置されている請求項１６に記載のバックライト。
【請求項１９】
請求項１６に記載のバックライトを用いて構成された液晶表示装置。
【請求項２０】
液晶セルと、
該液晶セルの上下両面側に配置された一対の偏光板と、
前記下側の偏光板の下面側に配置された請求項１６に記載のバックライトとを備えている液晶表示装置。
【請求項２１】
前記導光板底面に形成された溝又は／及び突条の形状、又は、前記導光板底面に形成された溝又は／及び突条の密度、又は、前記導光板底面に形成された溝又は／及び突条の形状及び密度が、前記導光板の底面の位置により相違するように構成された請求項２０に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導光板本体、導光板、バックライト及びこれらを用いて構成された液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置としては、例えば、図８に示すように、液晶表示素子１０１の上下両面に一対の偏光板１０２、１０３が配置されると共に、下側の偏光板１０３の下面側にバックライトが配置された構成のものが公知である。ノートパソコン等多くの液晶表示装置では、薄型化、低消費電力化を図るために、前記バックライトとしてエッジライト型のものが使用されている。
【０００３】
エッジライト型のバックライトとしては、図８に示すように、反射板１０７により集光された光源１１１からの光を導光板１０９の一端面から導光板１０９内に導入して照明する方式が一般的である。そして、前記導光板１０９の底面にシルク印刷等による拡散反射層１１０が形成されると共に、前記導光板１０９から漏れ出た光を無駄なく有効に利用するために導光板１０９の底面側等に反射板１０８が配置される。前記下側の偏光板１０３と導光板１０９の間に、光源１１１の光を有効に利用するために偏光の選択分離を行う輝度向上フィルム１０４が配置され、該輝度向上フィルム１０４の下側に、液晶表示素子の表示に有効な角度範囲内に集光または拡散するためのプリズムシート１０５が配置され、さらにこのプリズムシート１０５の下側にバックライト光のむらを低減するための拡散板１０６が配置された構成のものが用いられていた（図８参照）。
【０００４】
図８に示す構成の液晶表示装置では、輝度向上フィルム及びプリズムシートを用いる構成であることから、構造が複雑化して製造効率が低下すると共に、部品点数が多くなって製造コストが高くなるという問題があった。更に耐久性能も十分ではなかった。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するものとして、液晶表示素子の裏面側に、楔形の導光板、ホログラム、λ／４板、反射板がこの順に配置された構成の液晶表示装置が提案されている（特許文献１参照）。この液晶表示装置では、光源から導光板に入射する光を平行光にし、また回折角がほぼ９０°になるように設計されている。
【特許文献１】特開平１１−２８１９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光源から導光板に入射する光を平行光にすることは非常に技術的困難を伴うものであることから、前記特許文献１に記載の技術では、十分な偏光分離機能が得られない上に、不要偏光成分の再利用を効率的に行うことができないという問題があった。
【０００７】
更に、液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を照射する機能も不十分であった。
【０００８】
この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、構造が簡単であって部品点数も少なく製造が容易でコストが低減されると共に、液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を十分に照射することが可能な導光板本体、導光板、バックライト及び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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
【００１０】
本発明に係る導光板本体は、光出射面及び光出射面と対向する底面を備え、この底面に断面が三角形状の溝又は／及び突条が形成され、当該溝又は／及び突条を構成する傾斜面と光出射面とがなす交差角度（鋭角）が３９．５〜４７．５°の範囲に設定されている。
【００１１】
この発明では、導光板本体の底面の溝又は／及び突条を構成する傾斜面と、光出射面とがなす交差角度（鋭角）が３９．５〜４７．５°の範囲に設定されているから、導光板本体の光出射面から出射される光の拡がり角（角度範囲）を制御することができる。従って、この導光板本体を用いて液晶表示装置を構成すれば、液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を効率良く照射することができる。また、プリズムシートを用いなくても出射光の拡がり角を制御することができるので、構造が簡単であり部品点数も少なくて済み、ひいては従来品よりもさらに薄型のバックライトを提供することが可能となり、また薄型で低消費電力の液晶表示装置を安価で提供することが可能となる。
【００１２】
ここで、交差角度は、３９．５〜４７．５°の範囲において２種類以上の異なる角度に設定されていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、光出射面における出射光の強度ムラを一層少なくすることができ、より均一な面光源を構成できる。
【００１４】
ここで、上述の交差角度は、３９．５〜４４．５°または４５．５〜４７．５°の範囲であることが好ましい。交差角度が４４．５°を超えて４５．５°未満の範囲では、出射光の拡がり角が小さくなる傾向がある。
【００１５】
また、溝又は／及び突条の幅が０．０１〜５ｍｍであることが好ましく、０．０１〜１ｍｍであることがより好ましい。
【００１６】
これによれば、溝又は／及び突条の幅が上述の幅に規定されているから、導光板本体底面における光の回折現象や光の干渉を十分に防止することができる。
【００１７】
また、溝又は／及び突条は、その長さ方向において不連続に形成されていることが好ましい。
【００１８】
これによれば、光出射面における出射光の強度ムラを一層少なくすることができ、より均一な面光源を構成できる。
【００１９】
また、溝又は／及び突条は、平面視において円弧状に形成されていることが好ましい。
【００２０】
これによれば、溝又は／及び突条は平面視において円弧状に形成されているので、光源として点光源を用いる場合であっても、光出射面における出射光の強度ムラを少なくすることができる。
【００２１】
また、導光板本体の断面形状が矩形状であることが好ましい。
【００２２】
これによれば、断面形状が矩形状であるから、導光板本体の製作が容易化される。
【００２３】
また、導光板本体の断面形状が楔形形状であることも好ましい。
【００２４】
これによれば、導光板本体の断面形状が楔形形状であるので、光の利用効率が増大する。また、導光板本体の断面形状が楔形形状であることで、空きスペースが生まれ、この空きスペースに電気回路等を配置することができるので、液晶表示装置をより薄型化することが可能となる。
【００２５】
本発明に係る導光板は、上述の導光板本体と、導光板本体の光出射面に対向する偏光分離手段と、を備える。
【００２６】
この発明では、偏光分離手段によってＰ偏光等の特定の偏光成分を出射光として得ることができる。
【００２７】
ここで、偏光分離手段として拡散性ホログラフィック回折素子が用いられていることが好ましい。
【００２８】
これによれば、偏光分離手段として拡散性ホログラフィック回折素子が用いられているから、十分な偏光分離機能が得られるものとなる。
【００２９】
また、拡散性ホログラフィック回折素子は、レリーフ型の拡散性ホログラフィック回折素子であることが好ましい。
【００３０】
これによれば、拡散性ホログラフィック回折素子としてレリーフ型のものが用いられており、このレリーフ型ホログラフィック回折素子は、例えばモールド成形やプレス成形等によって容易に製造し得るものであるから、生産性を向上させることができる利点がある。
【００３１】
また、拡散性ホログラフィック回折素子は、導光板本体よりも屈折率の大きい材料で構成されていることが好ましい。
【００３２】
これによれば、ホログラフィック回折素子は、導光板本体よりも屈折率の大きい材料で構成されているので、導光板本体の光出射面より出射される光の拡がり角（角度範囲）が比較的小さい場合でも、該出射光がこの拡散性ホログラフィック回折素子を透過することで出射光の拡がり角が拡がり、これにより液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を効率良く照射することができる。
【００３３】
また、偏光分離手段としてワイヤーグリッドが用いられていることも好ましい。
【００３４】
この場合、偏光分離手段としてワイヤーグリッドが用いられているから、十分な偏光分離機能が得られるものとなる。
【００３５】
また、導光板本体の光入射面である１端面及び光出射面を除く残りの面のうち少なくとも一面に対向し、Ｓ偏光成分の少なくとも一部をＰ偏光成分に変換して反射する偏光方向変換手段をさらに備えることが好ましい。
【００３６】
これによれば、導光板本体の光入射面及び光出射面を除く残りの面のうち少なくとも一面側に、Ｓ偏光成分の少なくとも一部をＰ偏光成分に変換して反射する偏光方向変換手段が配置されているから、Ｓ偏光成分を無駄にすることなくＰ偏光成分に変換した上で照明光として利用できるものとなり、これにより光の利用効率を顕著に向上させることができる。
【００３７】
また、導光板本体の光入射面である１端面及び光出射面を除く残りの面のうち少なくとも一面に対向するλ／４位相差板及び鏡面反射板をさらに備え、導光板本体と鏡面反射板との間にλ／４位相差板が配置されていることも好ましい。
【００３８】
これによれば、導光板本体に対してλ／４位相差板を介して鏡面反射板が配置されており、λ／４位相差板及び鏡面反射板の作用によって、ここに到達したＳ偏光はＰ偏光に変換されて反射されて導光板本体内に再入射されるものとなり、この反射されたＰ偏光は照明光として利用できるので、光の利用効率を向上させることができる。
【００３９】
また、導光板本体の光入射面である１端面及び光出射面を除く残りの面のうち少なくとも一面に対向する拡散反射板をさらに備えることも好ましい。
【００４０】
これによれば、導光板本体の光入射面及び光出射面を除く残りの面のうち少なくとも一面側に拡散反射板が配置されており、この拡散反射板に到達したＳ偏光はその一部がＰ偏光に変換されて反射され、この反射されたＰ偏光は照明光として利用できるので、光の利用効率を向上させることができる。
【００４１】
本発明に係るバックライトは、上述の導光板と、該導光板の端面側に配置された光源とを備えている。
【００４２】
ここで、該光源のさらに外側に配置された反射板をさらに備えていることが好ましい。
【００４３】
これらの発明（バックライト）では、導光板の光出射面から出射される光の拡がり角（角度範囲）を制御することができる。従って、このバックライトを用いて液晶表示装置を構成すれば、液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を効率良く照射することができる。また、プリズムシートを用いなくても出射光の拡がり角を制御できるので、構造が簡単であり部品点数も少なくて済む。従って、従来品よりもさらに薄型のバックライトを提供できる。
【００４４】
ここで、光源として相互に離間して配置された複数個の点光源が用いられると共に、導光板本体の底面において、溝又は／及び突条の群が各点光源に対応して点光源の配置方向に互いに離間して複数形成され、各群を構成する溝又は／及び突条は対応する各点光源を取り囲む態様でそれぞれ略円弧状に配置されていることが好ましい。
【００４５】
これによれば、光源として複数個の点光源を用いる構成において、光出射面における出射光の強度ムラの少ないバックライトを提供できる。
【００４６】
本発明に係る液晶表示装置は、上述のバックライトを用いて構成されている。
【００４７】
また、本発明に係る他の液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルの上下両面側に配置された一対の偏光板と、前記下側の偏光板の下面側に配置された上述のバックライトとを備えている。
【００４８】
これらの発明（液晶表示装置）では、導光板の光出射面から出射される光の拡がり角（角度範囲）を制御できるので、液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を効率良く照射することができる。また、プリズムシートを用いなくても出射光の拡がり角を制御できるので、構造が簡単であり部品点数も少なくて済む。従って、従来品よりもさらに薄型でかつ低消費電力の液晶表示装置を提供できる。
【００４９】
ここで、導光板底面に形成された溝又は／及び突条の形状、導光板底面に形成された溝又は／及び突条の密度、又は、導光板底面に形成された溝又は／及び突条の形状及び密度が、導光板の底面の位置により異なるように構成されていることが好ましい。
【００５０】
これによれば、バックライトの導光板、下側の偏光板を順に透過した光の下側偏光板面内での光強度分布の均一性を十分に向上させることが容易となる。
【発明の効果】
【００５１】
上述のように本発明によれば、導光板本体の光出射面から出射される光の拡がり角（角度範囲）を制御することができる。従って、この導光板本体を用いたバックライトにより液晶表示装置を構成すれば、液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を効率良く照射することができる。また、プリズムシートを用いなくても出射光の拡がり角を制御することができるので、構造が簡単であり部品点数も少なくて済み、ひいては従来品よりもさらに薄型のバックライトを提供することが可能となり、また薄型で低消費電力の液晶表示装置を安価で提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
この発明の実施形態に係る液晶表示装置を図１に示す。図１において、符号１は液晶表示装置である。液晶表示装置１は、液晶表示素子６０、導光板７０、及び、光源部１６０を備える。導光板７０及び光源部１６０がエッジライト型のバックライト５を構成する。
【００５３】
液晶表示素子６０は、液晶セル２、及び偏光板３、４によって構成されている。液晶セル２の上下両側にそれぞれ偏光板３、４が配置されている。
【００５４】
液晶表示素子６０の下側の偏光板４の下面側に導光板７０が設けられている。導光板７０は、導光板本体１０、偏光分離手段１１、及び偏光方向変換手段１２を備えている。
【００５５】
導光板本体１０は、その上面が光出射面５１とされた板状体であり、偏光板４の下に配置されている。該導光板本体１０の光出射面５１上には偏光分離手段１１が積層一体化されている。本実施形態では、偏光分離手段１１としてレリーフ型の拡散性ホログラフィック回折素子が用いられており、この偏光分離手段１１は、Ｐ偏光を透過させる一方、Ｓ偏光を反射する機能を有する。また、拡散性ホログラフィック回折素子は、導光板本体１０よりも屈折率の大きい材料で構成されている。
【００５６】
導光板本体１０の光入射端面である左端面１０Ｌ側には光源部１６０が配置されている。光源部１６０は、光源６及び反射板７を有している。導光板本体１０の左端面１０Ｌに面して光源６が配置され、光源６のさらに外側に反射板７が配置されている。そして、光源部１６０からの光は左端面１０Ｌから導光板本体１０内に入射する。
【００５７】
図２に示すように、導光板本体１０の底面５２には複数の突条２３が形成されている。突条２３は、２つの傾斜面２４によって形成され、断面が三角形状である。突条２３の各傾斜面２４と、光出射面５１とがなす交差角度（鋭角）（α）は、３９．５〜４７．５°の範囲に設定されている。
【００５８】
突条２３は、図３に示すように、左端面１０Ｌの長さ方向（図面上下方向）に略沿う態様で延ばされている。本実施形態では、突条２３は、その長さ方向に不連続に形成されている。言い換えると、突条２３の途中には複数の平坦部が形成されており、突条２３は、長さ方向に離間して配置された複数の突条素片２３ａから形成されている。また、各突条２３は、光源６側を内側にして曲がる円弧状に形成されている。また、これらの突条２３は、光源６から離れる方向に複数形成されている。
【００５９】
更に、図１及び図２に示すように、導光板本体１０の下面側及び右端面１０Ｒ側には、Ｓ偏光成分の少なくとも一部をＰ偏光成分に変換して反射する偏光方向変換手段１２が配置されている。本実施形態では、偏光方向変換手段１２としてλ／４位相差板１３及び鏡面反射板１４が用いられている。即ち、導光板本体１０の下面側及び右端面１０Ｒ側には、それぞれλ／４位相差板１３を介して鏡面反射板１４が配置されている。
【００６０】
図１に示す液晶セル２は、ＩＴＯ（インジウム錫の複合酸化物）、酸化錫等の透明電極の上に、配向膜が形成された上下一対の透明基板（ガラス、プラスチック等）が枠状のシール材を介して接合され、これら両透明基板間における枠状シール材で取り囲まれた領域内に液晶が封入されて構成されている。配向膜としては、従来の液晶表示装置で用いられている配向膜を使用することができ、例えばポリイミド、ポリアミド等の高分子膜の他、酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の無機膜等が挙げられ、これら高分子膜や無機膜は、例えばラビングにより形成することができる。或いは、炭化珪素を斜め蒸着することにより配向膜を形成しても良い。更に、これに酸化ケイ素、酸化チタン等の無機膜を絶縁膜として積層しても良いし、遮光膜、カラーフィルタ等を積層するようにしても良い。また、透明電極と透明基板との間に、アルカリ溶出を防止するための無機膜（酸化ケイ素、酸化アルミニウム等）を積層しても良いし、また遮光膜、カラーフィルタ等を積層するようにしても良い。本実施形態では、液晶セル２として、９０°ツイストのＴＮ型液晶表示素子を用いている。
【００６１】
上下一対の偏光板３，４は、互いにその透過軸を直交させる状態に配置され、またこれら偏光板３，４の透過軸は、液晶セル２における液晶分子の配向方向と平行になるように配置されている。
【００６２】
しかして、液晶表示装置１において、光源６からの光は、図２に示すように、導光板本体１０の左端面１０Ｌから導光板本体１０内に入射する。この時、光源６からの光の一部は、反射板７によって反射されたのち導光板本体１０の左端面１０Ｌから導光板本体１０内に入射する。この入射光は、Ｓ偏光成分、Ｐ偏光成分を有する非偏光である。
【００６３】
導光板本体１０に入射した入射光のうちＰ偏光成分は、図２に示すように、導光板本体１０の底面５２に到達して該底面５２の突条２３の傾斜面２４で正反射されて上方向に反射されたのち光出射面５１を抜けてさらに偏光分離手段１１をそのまま透過して下側偏光板４内へ入射する。この時、導光板本体１０の底面５２に形成された突条２３の傾斜面２４と、光出射面５１とがなす交差角度（α）が３９．５〜４７．５°の範囲に設定されている（図２参照）ので、導光板本体１０の光出射面５１から出射される光の拡がり角（角度範囲）を十分に制御することができ、このように角度制御された光を下側偏光板４内へ入射させることができる。
【００６４】
下側偏光板４の透過軸はＰ偏光成分の偏光方向と合致しているので、下側偏光板４に入射されたＰ偏光は、何ら光の損出を伴うことなく下側偏光板４を透過して液晶セル２内に入射して照明光として利用される。この時、導光板本体１０の光出射面５１から出射された光の拡がり角を十分に制御できているので、液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を十分に照射することができる。
【００６５】
一方、導光板本体１０に入射した入射光のうちＳ偏光成分は、図２に示すように、導光板本体１０の上面である光出射面５１に到達しても偏光分離手段１１の存在によって反射され、導光板本体１０の光出射面５１と底面５２での反射が繰り返された後、導光板本体１０の右端面１０Ｒから出て、偏光方向変換手段１２で反射されて再び導光板本体１０内に入射する。本実施形態では、偏光方向変換手段１２としてλ／４位相差板１３及び鏡面反射板１４を用いているので、導光板本体１０の右端面１０Ｒから出たＳ偏光は、λ／４位相差板１３を透過する際に右回り円偏光に変換され、この右回り円偏光が鏡面反射板１４で反射され、この反射の際に左回り円偏光に変換され、この左回り円偏光が再びλ／４位相差板１３を透過する際にＰ偏光成分に変換され、こうして導光板本体１０の右端面１０Ｒから出たＳ偏光は、λ／４位相差板１３及び鏡面反射板１４によってＰ偏光に変換されて導光板本体１０内に再入射する。再入射したＰ偏光は、導光板本体１０の底面５２の突条２３によって上方向に反射されたのち光出射面５１を抜けてさらに偏光分離手段１１をそのまま透過して下側偏光板４内へ入射する。
【００６６】
また、導光板本体１０に入射したＳ偏光成分の一部は、導光板本体１０の底面５２を透過した後、導光板本体１０の下面側に配置された偏光方向変換手段１２で反射されて再び前記導光板本体１０内に入射する。本実施形態では、偏光方向変換手段１２としてλ／４位相差板１３及び鏡面反射板１４を用いているので、導光板本体１０の下面側から出たＳ偏光は、λ／４位相差板１３を透過する際に右回り円偏光に変換され、この右回り円偏光が鏡面反射板１４で反射され、この反射の際に左回り円偏光に変換され、この左回り円偏光が再びλ／４位相差板１３を透過する際にＰ偏光成分に変換され、こうして導光板本体１０の下面側から出たＳ偏光は、λ／４位相差板１３及び鏡面反射板１４によってＰ偏光に変換されて導光板本体１０内に再入射する。
【００６７】
こうして導光板本体１０内にその右端面１０Ｒ及び下面から再入射したＰ偏光は、導光板本体１０の底面５２の突条２３によって上方向に反射されたのち光出射面５１を抜けてさらに偏光分離手段１１をそのまま透過して下側偏光板４内へ入射する。このようにＳ偏光成分を無駄にすることなくＰ偏光成分に変換して照明光として利用することができるので、光の利用効率を顕著に向上させることができる。この時、前述したように、導光板本体の底面５２に形成された突条２３の傾斜面２４と、光出射面５１とがなす交差角度（α）が３９．５〜４７．５°の範囲に設定されているので、導光板本体１０の光出射面５１から出射される光の拡がり角（角度範囲）を十分に制御することができ、こうして角度制御された光を下側偏光板４内へ入射させることができる。
【００６８】
なお、上記実施形態では、導光板本体１０の底面５２に断面が三角形状の突条２３が形成されているが、この突条２３に代えて断面が三角形状の溝２１を形成するようにしても良い（図４参照）。或いは、導光板本体１０の底面５２に断面が三角形状の突条２３及び断面が三角形状の溝２１が形成された構成を採用しても良い。
【００６９】
この発明では、突条２３、溝２１のいずれを採用する場合においても、これら突条２３を構成する２つの傾斜面２４や、溝２１を構成する２つの傾斜面２２は光出射面５１に対して特定範囲の角度で傾斜して配置される必要がある。即ち、導光板本体１０の底面５２の溝２１を構成する傾斜面２２や突条２３を構成する傾斜面２４と、光出射面５１とがなす交差角度（鋭角）（α）は３９．５〜４７．５°の範囲、好ましくは、３９．５〜４４．５°または４５．５〜４７．５°の範囲に設定される必要がある。なお、交差角度（α）とは、傾斜面２４、２２の延長面と光出射面５１とがなす角度（鋭角）を意味するものである（図２及び図４参照）。
【００７０】
交差角度αを特定の角度範囲に限定する理由について図５を参照して説明する。
【００７１】
図５は、図１に示した構成のバックライト５を用いて導光板本体の光出射面５１に到達する光（反射光）の相対光強度がどのようになるか、交差角度（α）を種々変えてコンピュータによりシミュレーション計算した結果を示すグラフである。このコンピュータシミュレーションにおいて、光源６としては光強度の角度分布が正規分布に従う光源を用いるものとし、導光板本体１０の左端面１０Ｌ（光入射面）から入射した光が底面５２で正反射して光出射面５１に達する光量を見積もった。この時、空気中における光源の光強度の角度分布の半値幅を４５°としてシミュレーション計算した。
【００７２】
図５において、縦軸の「入射角」とは、光出射面５１に到達した光の方向と、光出射面５１に対する法線方向（垂直方向）とがなす角度のことである。また、図５において、実線はＰ偏光の反射光による光強度分布を示し、破線はＳ偏光の反射光による光強度分布を示す。
【００７３】
そして、図５において、（ａ）は交差角度αが４８°、（ｂ）は交差角度αが４７°、（ｃ）は交差角度αが４６°、（ｄ）は交差角度αが４４°、（ｅ）は交差角度αが４０°、（ｆ）は交差角度αが３９°の場合である。
【００７４】
即ち、交差角度（α）が４７．５°を超えると、図５（ａ）に示すように相対光強度が小さくなる、即ち液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を効率良く照射することができない（光の利用効率が低下する）。一方、交差角度（α）が３９．５°未満では、図５（ｆ）に示すように光出射面５１に対して法線方向（垂直な方向）から大きくずれた出射光が増加する、即ち出射光の拡がり角の制御が困難になる。これに対し、交差角度（α）が３９．５〜４７．５°の範囲に設定されている場合には、図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）から明らかなように、光の拡がり角が十分に制御された光が効率良く得られるものとなり、従って液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を十分に照射することができる。特に、交差角度（α）が３９．５〜４４．５°または４５．５〜４７．５°の範囲に設定されている場合には、光の拡がり角が極めて十分に制御された光が効率良く得られるので、液晶表示素子の表示面に対して表示に有効な角度範囲の光を極めて十分に照射することができる。中でも、交差角度（α）は、４０〜４４°または４６〜４７°の範囲に設定されているのが好ましい。なお、交差角度（α）が４４．５°を超えて４５．５°未満の範囲では出射光の拡がり角が小さくなる傾向があるが、本発明の実施は可能である。
【００７５】
この発明において、交差角度（α）は、３９．５〜４７．５°の範囲、好ましくは、３９．５〜４４．５°または４５．５〜４７．５°の範囲において２種類以上の異なる角度に設定されるのが好ましい。具体的には、例えば交差角度が４２°に規定された突条と、交差角度が４６．５°に規定された突条とが交互に並列的に配置された構成や、交差角度が４２°に規定された溝、交差角度が４３°に規定された溝及び交差角度が４６°に規定された溝がこの順に並列的に配置された構成等を例示できる。また、一つの溝や突条において一方の傾斜面の交差角度αと他方の傾斜面の交差角度αとを異ならせることもできる。このような構成を採用すれば、光出射面における出射光の強度ムラを低減できる利点がある。
【００７６】
溝２１の幅、突条２３の幅は、いずれも０．０１〜５ｍｍの範囲に設定されるのが好ましく、０．０１〜１ｍｍの範囲に設定されることがより好ましい。０．０１ｍｍ未満では導光板本体１０の底面５２での光の回折現象や光の干渉現象が生じやすくなるので好ましくないし、５ｍｍを超えると交差角度αの規定範囲との関係から溝の深さや突条の高さを必然的に大きくしなければならなくなり、ひいては導光板本体１０の厚さを増大させなければならず、薄型化を図るのが困難になるので好ましくない。また、幅が５ｍｍを超えると、モアレなどのムラが発生しやすくなるので好ましくない。
【００７７】
溝２１、突条２３の平面視形状は、特に限定されず、例えば円弧状、波形等の曲線状や、直線状等が挙げられる。なお、図３に示す構成では、長さ方向に不連続に延ばされた各突条２３，２３，２３，２３，２３は、各突条２３において不連続に形成された突条素片２３ａがそれぞれ同一の円弧（線）上にある形態で配置されているが、特にこのような配置形態に限定されるものではなく、例えばこれら長さ方向に不連続に延ばされた突条２３，２３，２３，２３，２３における突条素片２３ａがそれぞれ異なる円弧（線）上にあるように（僅かにずれた状態に）、言い換えると、各突条２３において不連続に形成された各突条素片２３ａが、各突条２３における長さ方向（例えば円弧や直線に沿う方向）と交差する方向に互いにずれて配置されても良い。平面視形状が直線状である場合についても同様であり、長さ方向に不連続に延ばされた突条２３…における各突条素片２３ａが必ずしも同一直線上に配置されている必要はない。溝２１を採用する場合にも同様である。
【００７８】
光源６として点光源（例えば発光ダイオード）を採用する場合には、溝２１、突条２３は、いずれも平面視において図３に示すような円弧状に形成されるのが好ましい。即ち、光源６側を内側にして曲がる円弧状に形成されるのが好ましい。このような構成を採用すれば、光源として点光源を採用した場合でも光出射面における出射光の強度ムラを少なくできる。
【００７９】
また、光源６として２個の点光源を用いる場合には、図６に示すように、導光板本体１０の底面５２において、一方の点光源６Ａからの光の入射方向の前方領域に該点光源６Ａを取り囲むようにして（略中心にして）円弧状に突条２３…を配置せしめて第１の突条群７１を構成すると共に、他方の点光源６Ｂからの光の入射方向の前方領域に該点光源６Ｂを取り囲むようにして（略中心にして）円弧状に突条２３…を配置せしめて第２の突条群７２を構成するのが好ましい。
【００８０】
光源６として３個以上の点光源を用いる場合もこれと同様の構成を採用するのが好ましい。勿論、このような構成においても突条群に代えて溝群を採用しても良いことは言うまでもない。
【００８１】
溝２１又は／及び突条２３を導光板本体１０の底面５２に形成するに際し、該底面５２に平坦面が残存しないような形態（溝や突条がその幅方向に連続して形成された形態）が採用されても良いが、光出射面における出射光の強度ムラを少なくする観点から、溝２１又は／及び突条２３は、導光板本体１０の底面５２に平坦面が残存するような形態で配置されるのが好ましい。即ち、溝２１又は／及び突条２３は、その幅方向において不連続に形成されるのが好ましい（図１、２、４参照）。
【００８２】
さらに、導光板本体１０の底面において溝２１や突条２３が形成される密度は、面内で不均一としても良い。例えば、図７に示すように、溝２１又は／及び突条２３の個数密度が、光源６から離れるにしたがって高くなるようにすることができる。この場合には、下側の偏光板４を通って液晶表示素子６０側に透過した光の強度分布が、偏光板４の出射面内において実用上充分に均一になるように調整することが容易である。
【００８３】
また、導光板本体１０の底面において形成される溝２１や突条２３の形状を、面内で互いに異ならせても良い。例えば、光源６からの距離に応じて、底面の各位置に形成される各溝２１又は／及び突条２３の形状、例えば、交差角度α、溝の深さ、突条の高さ等を異ならせることもできる。例えば、溝２１又は／及び突条２３の交差角度αが、光源６から離れるにしたがって大きくなるようにすることができる。この場合にも、下側の偏光板４を通って液晶表示素子６０側に透過した光の強度分布が、偏光板４の面内において実用上充分に均一になるように調整することが容易となる。さらに、底面内において、溝２１又は／及び突条２３の密度、及び、溝２１又は／及び突条２３の形状の両方を異ならせても良い。
【００８４】
上記実施形態では、偏光方向変換手段１２を導光板本体１０の下面側及び右端面側に配置しているが、特にこのような配置形態に限定されるものではなく、偏光方向変換手段１２は、導光板本体１０の光入射面である左端面１０Ｌ及び光出射面５１を除く残りの四面のうち少なくとも一面側に配置されていれば良い。
【００８５】
また、上記実施形態では、偏光方向変換手段１２としてλ／４位相差板１３及び鏡面反射板１４が用いられているが、特にこのようなものに限定されるものではない。偏光方向変換手段１２として拡散反射板を用いた構成を採用しても良い。即ち、導光板の光入射面である左端面１０Ｌ及び光出射面５１を除く残りの四面のうち少なくとも一面側に、拡散反射板が配置された構成を採用しても良い。この場合には、導光板本体１０から出たＳ偏光は、この拡散反射板１２で拡散反射されて、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分を含む非偏光になっている。即ち、導光板本体１０から出たＳ偏光の一部は、拡散反射板１２によってＰ偏光に変換されて導光板本体１０内に再入射する。
【００８６】
また、上記実施形態では、光源６は、導光板本体１０の一端面側にのみ配置された構成が採用されているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば光源６は導光板本体１０の４つの端面のうち任意の２つの端面側または３つの端面側に配置されていても良いし、或いは４端面の全ての端面側に配置されていても良い。光源６を導光板本体１０の２つの端面側に配置する場合には対向する２つの端面側にそれぞれ配置する構成を採用するのが好ましい。
【００８７】
また、上記実施形態では、液晶セル２としてＴＮ型液晶表示素子を用いたが、特にこのような型のものに限定されるものではなく、例えばスーパー・ツイステッド・ネマティック（ＳＴＮ）型の液晶表示素子を用いても良い。或いは、偏光成分を直接利用するその他の動作モードの液晶表示素子を用いるようにしても良い。また、ＳＴＮ型液晶表示素子に位相差板や他の液晶セルを積層することによって色を白黒化したＦＳＴＮ型液晶表示素子、ＤＳＴＮ型液晶表示素子を用いても良い。更に、これら液晶表示素子にカラーフィルタを組み合わせてカラー化したカラーＳＴＮ型液晶表示素子を用いるようにしても良い。
【００８８】
この発明において、導光板本体１０としては、実施形態のように光出射面５１と底面５２とが平行状に形成されたもの（断面が矩形状のもの）を用いても良いし、光出射面５１と底面５２とが非平行状に配置されて断面が楔形に形成されたものを用いても良い。また、導光板本体１０の構成材料としては、特に限定されるものではないが、アクリル系樹脂が好適に用いられる。
【００８９】
また、光源６としては、特に限定されないが、例えば点光源、線光源等を例示できる。点光源としては例えば発光ダイオード等が挙げられる。
【００９０】
また、偏光分離手段１１としては、特に限定されるものではないが、例えば拡散性ホログラフィック回折素子、ワイヤーグリッド等を例示できる。
【００９１】
ホログラフィック回折素子としては、特に限定されないが、例えばアクリル系、ポリビニルカルバゾール系等のフォトポリマー、重クロム酸ゼラチン、光レジスト、銀塩等、種々の感光材料を用いることができる。リップマンタイプの体積・位相型のホログラフィック回折素子を用いても良いが、量産性に優れる点で、レリーフ型のホログラフィック回折素子を用いるのが好ましい。即ち、レリーフ型のホログラフィック回折素子は、例えばモールド成形やプレス成形等によって容易に製造し得るものであるから、生産性を向上できる。
【００９２】
ワイヤーグリッドは、金属の線を間隔をあけて並列配置したものであり、例えば導光板本体１０の光出射面の全面に金属を蒸着したのちエッチング処理することにより製作することができる。また、ワイヤーグリッドは、米国特許第６１２２１０３号公報に記載された方法で製作することもできる。
【００９３】
この発明で用いるホログラフィック回折素子１１は、例えば、フランク・ウィロースキー（Frank Wyrowski），オロフ・ブリンドール（Olof Bryngdahl）共著，「イタラティブ  フーリエトランスフォーム  アルゴリズム  アプライド  ツー  コンピューター  ホログラフィー（Iterative Fourier - transform algorithm applied to computer Holography）」，ジャーナル  オブ  オプティカル  ソサイエティー  オブ  アメリカ（J. Opt. Soc. Am. A），第５巻，第７号，米国，米国光学会（The Optical Society of America），１９８８年７月，ｐ．１０５８−１０６５に記載された方法でパターンを作製することができる。作成したパターンの数値データに基づいて、例えば特開２００１−３３７５８４号公報に記載されているように電子線描画装置を用いて原版を作成し、この原版を用いてホログラフィック回折素子１１を量産することができる。
【００９４】
さらに、偏光分離手段１１は、導光板本体の光出射面から離れていても良い。
【００９５】
さらに、この発明に係る導光板本体、導光板、バックライト、液晶表示装置は、上記実施形態のものに特に限定されるものではなく、種々設計変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】この発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す側面図である。
【図２】導光板における偏光方向変換手段、偏光分離手段等による作用を説明する模式的側面図である。
【図３】導光板本体及び反射板の底面図である。
【図４】導光板の変形例を示す模式的側面図である。
【図５】図１に示した構成のバックライトを用いて導光板の光出射面に到達する光の相対光強度をシミュレーション計算した結果を示すグラフであり、（ａ）は交差角度αが４８°、（ｂ）は交差角度αが４７°、（ｃ）は交差角度αが４６°、（ｄ）は交差角度αが４４°、（ｅ）は交差角度αが４０°、（ｆ）は交差角度αが３９°の場合をそれぞれ示す。
【図６】導光板本体の変形例を示す底面図である（反射板の底面図も併せて示す）。
【図７】導光板の変形例を示す模式的側面図である。
【図８】従来の液晶表示装置の側面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１…液晶表示装置、２…液晶セル、３…偏光板（上側）、４…偏光板（下側）、５…バックライト、６…光源、７…反射板、１０…導光板本体、１０Ｌ…導光板本体の光入射端面、１０Ｒ…導光板本体の右端面、１１…偏光分離手段、１２…偏光方向変換手段、１３…λ／４位相差板、１４…鏡面反射板、２１…溝、２２…傾斜面、２３…突条、２４…傾斜面、５１…導光板本体の光出射面、５２…導光板本体の底面、６０…液晶表示素子、７０…導光板、１６０…光源部。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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