(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、
複数の単位照明装置を有する照明装置と、
前記複数の単位照明装置を個別に制御して前記液晶パネルの表示面が面分割された複数の照明領域を照明するドライバと、を有し、
前記単位照明装置は、少なくとも一対の向かい合う端部の厚さが異なる板状の透明体からなる導光体と、前記導光体の厚さが異なる一対の端部のうち、厚さが大きい方の端部に近接配置した光源とから構成され、前記導光体は厚さが異なる一対の端部のうち、厚さが大きい方の端部には導光体の照射対象側である表面側の幅より、裏面側の幅が大きくなるような突出部を有し、前記突出部は、端面から入射する前記光源の光が全反射を繰り返しながら伝播する構造であり、前記複数の導光体は厚さが異なる一対の端部のうち厚さが小さい方の端部と、厚さが大きい方の端部を、前記突出部が隣り合う導光体の裏面側に配置されるように整列配置されており、前記光源は前記突出部の端面に近接する位置であって、かつ隣り合う導光体の裏面側と成る位置に配置され、さらに、前記光源、或いは前記光源の近傍には光源からの出射光を導光体端面へ導く光学部材を備えた表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の表示装置において、
前記ドライバは、前記複数の照明領域のそれぞれを担当する前記単位照明装置は対応する前記液晶パネルの照明領域の走査が開始されてから、前記照明領域をの走査が終了し、且つ前記液晶パネルの液晶が応答した後に照明光を照射するよう制御する表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光の透過光量を調節することで画像を表示する表示装置の照明に用いる照明装置、及びこれを用いた表示装置に関し、特に大画面化した場合にも薄型，軽量，高輝度、かつ輝度の面内均一性が高い照明光を出射することができる照明装置、及びこれを備えた表示装置に関する。
【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。
【０００３】
表示装置は大別してＣＲＴ（Cathode Ray Tube），ＰＤＰ（Plasma Display Panel） 等発光型の表示装置と、液晶表示装置，ＥＣＤ(Electrochromic Display)，ＥＰＩＤ(Electrophoretic Image Display）等の非発光型の表示装置とに分類できる。
【０００４】
非発光型の表示装置は光の透過（或いは反射）光量を調節することで画像を表示するものであり、この中で特に液晶表示装置は近年性能が著しく向上し、パーソナルコンピュータ等の表示装置として採用されることが多くなった。
【０００５】
一般に液晶表示装置は透過型と反射型とに分類でき、透過型の液晶表示装置では液晶パネルの背面に照明装置を備え、照明装置から照射される光により、その表示画面の視認性を高めている。
【０００６】
液晶パネルは大別してＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動による液晶パネルと、マルチプレックス駆動の液晶パネルとの２方式がある。アクティブマトリクス駆動による液晶パネルとしてはＴＮ(Twisted Nematic)液晶パネルや広視野角を実現したＩＰＳ(In Plan Switching)液晶パネル等がある。また、マルチプレックス駆動の液晶パネルとしてはＳＴＮ(Super Twisted Nematic）液晶パネル等がある。いずれも液晶層をガラス基板で保持し、その両側に偏光板を配置し、液晶層に入射する直線偏光の偏光状態を変調して表示を行うものである。
【０００７】
このような液晶パネルには電極やスイッチング素子、或いは画素間等の非表示部（非開口部）が存在し、表示の明るさ低下の一因となっている。
【０００８】
また、液晶表示装置はいずれも動画を表示すると画像がぼけて劣化してしまうという課題を有している。これは液晶表示装置が１フレーム内で同じ画像を表示し続ける、いわゆるホールド型と呼ばれる表示方式であるために生じるといわれている（非特許文献１)。ここでいう１フレームとは映像信号の１周期の時間のことを意味する。このホールド型の表示による動画像劣化のメカニズムは以下の通り説明される。すなわち、実像では例えば動く物体は時々刻々と動き続け、同じ位置に留まることがない。これに対してホールド型の表示では動く物体であっても１フレームの間は同じ位置に表示され続けるため、１フレームのある瞬間には正しい位置にある画像を表示するが、別の瞬間には実際とは異なる画像が表示され続けることになる。人間の目はそれらを平均化して認知するため画像がぼけてしまう。
【０００９】
この問題に対して照明装置を点滅させることである瞬間のみ画像を表示し、上記のような平均化による画像のぼけをなくして動画像の画質を向上することが報告されている（非特許文献２）。
【００１０】
一方、照明装置としては、エッジライト方式（導光体方式），直下方式（反射板方式），面状光源方式がある（非特許文献３，非特許文献４）。
【００１１】
これらのうち中型以上の液晶表示装置には主にエッジライト方式と、直下方式が用いられている。
【００１２】
エッジライト方式は裏面を処理したアクリル等の透明体からなる導光体と、導光体の端面に配置した例えば蛍光ランプからなる線状光源と、導光体の表面（光出射面）に配置した拡散板から構成される。蛍光ランプ（光源）から出射した光は導光体へ入射し、導光体内を伝播する。導光体内を伝播する光は導光体裏面に施された処理により、進行方向が変わり、導光体表面から出射し、拡散板により照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル表示部等の照光面に照射される。
【００１３】
直下方式は光源を液晶パネル表示部等の照光面直下に配置し、光源の下部には反射板、光源の上部には輝度の均一性を向上するために光源からの距離に応じて透過率を変えた光スクリーンや拡散板を配置した構成となっている。光源からの出射光は、直接、或いは光源下部に配置した反射板で反射した後、光スクリーンや拡散板に入射し、光量分布及び照明光の角度分布が均一化されて、液晶パネル表示部等の照光面に照射される。
【００１４】
また、特許文献１では、拡散板が配置された表面が平面で、裏面が傾斜面をなし、この傾斜面に遮光兼反射部を有する透明導光体を複数個配置し、この導光体の肉厚部の一端であって、かつ隣接する導光体の遮光兼反射部下面となる位置に、光源を配置した構成の照明装置が記載されている。本構成の場合、光源からの出射光のうち、直接導光体に入射した光は導光体の遮光兼反射部で反射し、拡散板を介して照明光として出射する。また、光源からの出射光のうち、導光体に直接入射しなかった光の一部は隣接する導光体裏面に配置した遮光兼反射部で反射した後、導光体に入射し、遮光兼反射部で反射した後、拡散板を介して照明光として出射する。
【００１５】
このような照明装置を備えた液晶表示装置では、消費電力の大部分が照明装置の光源での消費電力であるため、液晶表示装置の低消費電力化、或いは高輝度化のためには光源からの出射光の利用効率を高める必要がある。しかし、上記従来の照明装置からの出射光は非偏光であり、液晶パネルの偏光板において５０％以上が吸収されるため、高い光利用効率は望めなかった。
【００１６】
これに対し、特許文献２に記載の偏光子ではグランジャン構造を有するコレステリック液晶層と、円偏光の回転方向を逆にするミラーとを使用して非偏光である光源からの出射光を特定の偏光に効率よく変換する技術が開示されている。この偏光子は光源と、鏡面反射ミラーと、コレステリック液晶層と、これに積層配置した位相差板（１／４波長板）から構成される。
【００１７】
コレステリック液晶層はヘリカルな分子配列に基づく特異な光学特性を示すもので、ヘリカル軸に平行に入射した光はコレステリック螺旋のピッチに対応する波長において、螺旋の回転方向に対応した回転方向の円偏光は反射し、他方は透過するという選択反射を示すものである。
【００１８】
従って、例えばコレステリック液晶層が右回りの円偏光（以下、右円偏光）は透過し、左回りの円偏光（以下、左円偏光）は反射する場合、非偏光である光源からの出射光のうち右円偏光成分はコレステリック液晶層を透過し、左偏光成分は反射する。コレステリック液晶層を透過した光は位相差板の作用により、所望の直線偏光に変換される。一方、コレステリック液晶層で反射した左円偏光は、鏡面反射ミラーで反射して再びコレステリック液晶層に向かうが、鏡面反射ミラーでの反射の際、円偏光の回転方向が逆の右円偏光となるため今度はコレステリック液晶層を透過し、位相差板の作用により、所望の直線偏光に変換される。すなわち、光源からの出射光は理想的には全て右円偏光となってコレステリック液晶層を透過して、さらに位相差板の作用によって所望の直線偏光に変換できるので、従来、液晶パネルの偏光板で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるというものである。
【００１９】
【非特許文献１】Ishiguro et al，信学技報、ＥＩＤ９６−４,ｐｐ.１９−２６(1996)
【非特許文献２】K.Sueoka et al,ＩＤＲＣ '９７  ｐｐ２０３−２０６(1998)
【非特許文献３】液晶ディスプレイ技術ｐ２５２−２５６  産業図書株式会社  発行日１９９６年１１月８日
【非特許文献４】フルカラー液晶表示技術  ｐ２０１−２０２  株式会社トリケップス  発行日１９９０年２月２６日
【特許文献１】実開昭63−21906 号公報
【特許文献２】特許2,509,372 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記エッジライト方式の照明装置は輝度の均一性が高く、光源（蛍光ランプ）の直径程度の厚さの薄型化が可能であり、さらに熱が液晶へ伝わり難いという特長がある。このため特に薄いことが要求されるノート型パソコン等にはこの方式が採用されている。しかしながら、光源光の利用効率は直下方式よりも低く、高輝度化には不利である。また、エッジライト方式の照明装置を対角２０インチを超えるような大画面に対応させるには光源の数を増やし、導光体を厚くする必要がある。この場合、導光体の１端面に複数の光源を配置することで導光体への光源光の入射効率が低下して、光源光の利用効率がさらに低下すること、及び導光体の厚み増大により、容積が大きくなり、重量が重くなるといった課題がある。
【００２１】
一方、直下方式の照明装置は大画面化への対応が光源の数を増やすといった容易な方法で実現可能であり、光学設計を適切にすることで高輝度が得られ、光源光の利用効率も導光体方式より高くできる。しかし、照明装置の厚さは光源の大きさ（例えば蛍光ランプ直径）の数倍必要となり薄型化できないこと、及びエッジライト方式ほど輝度の面内均一性が良くないといった課題がある。
【００２２】
また、実開昭63−21906 号公報に記載の照明装置では、導光体を必要とする大きさに分割して複数個とし、その各々に光源を配置するとともに、光源の直接光が照明部に至らないよう構成したため、照明面積が大きい場合でも、直下方式よりも均一な照明光が得られ、さらに照光面の面積が大きくなっても、導光体の分割数を増やすことで全体を薄型化することができるというものである。
【００２３】
しかし、上記公報の照明装置では、複数の導光体の結合部についてなんら記載がないが、複数の導光体をただ並べただけでは導光体の継ぎ目において照明光の出射角度分布、及び輝度分布が異なり、実際には照明装置の光出射面全面で均一な照明光を得ることが困難であるという課題がある。さらに上記構成では光源からの出射光の一部は直接導光体へ入射し、他の一部も、隣接する導光体裏面に配置した遮光兼反射部で反射して導光体へ入射するよう構成されるが、その他の光は導光体へ入射する術がないため、有効に利用できず、光源光の利用効率が低いという課題がある。
【００２４】
本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、その目的は、大画面液晶パネルに適用しても薄型，軽量で、高輝度、かつ輝度の面内均一性が高い照明装置を提供することにある。
【００２５】
また、上記の通り、液晶パネルには電極やスイッチング素子、或いは画素間等の表示に寄与しない非開口部が存在し、これら非開口部は液晶パネルの明るさ低下の一因となっていた。アクティブマトリクス駆動の液晶パネルの場合は特にこの非開口部の殆どが金属電極であるため非開口部に入射した光は反射して、照明装置に戻っていた。照明装置に戻った光は、例えば直下方式の照明装置であれば、拡散板、或いは光スクリーン、或いは反射板で反射して再び液晶パネルに照射される。しかし、液晶パネルに再照射される光は拡散板等により、偏光解消、或いは偏光状態が変化するため、液晶パネルの光入射側に配置された偏光板において、再び５０％以上の光が吸収されるので、ほとんど明るさに寄与することはなかった。
【００２６】
そこで、本発明の他の目的は上記目的の達成と同時に開口率の低い液晶パネルであっても液晶パネルの非開口部からの反射光を、偏光を維持した状態で再び液晶パネルに照射することで光の有効利用を図った照明装置、及びこれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【００２７】
さらに、照明装置の光源からの出射光を所望の偏光に変換し、液晶パネルでの光吸収を低減することでより明るく低消費電力な液晶表示装置を提供することにある。
【００２８】
ところで、上記の通り、ホールド型の表示方式である液晶表示装置の動画像の劣化を抑制する方法として照明装置を点滅する方法がある。しかしながら、この方法は液晶パネルの全面を走査して、液晶パネル全面の液晶が応答した後、照明装置を点灯するため走査時間及び液晶の応答時間を著しく上げる必要があった。また、照明装置の点灯時間が短いため従来と同等の輝度を達成するには発光強度を上げる必要があった。
【００２９】
本発明は本実状に鑑みなされたもので、その目的は表示面を独立に面分割照明できる照明装置を提供することにより、動画像を違和感なく表示できる、高輝度な液晶表示装置を提供することにある。
【００３０】
本発明の他の目的は、後述の実施例の説明から明らかになるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記課題を解決する本発明の要旨は以下の通りである。
【００３２】
本発明の表示装置は、液晶パネルと、複数の単位照明装置を有する照明装置と、複数の単位照明装置を個別に制御して液晶パネルの表示面が面分割された複数の照明領域を照明するドライバと、を有し、単位照明装置は、少なくとも一対の向かい合う端部の厚さが異なる板状の透明体からなる導光体と、導光体の厚さが異なる一対の端部のうち、厚さが大きい方の端部に近接配置した光源とから構成され、導光体は厚さが異なる一対の端部のうち、厚さが大きい方の端部には導光体の照射対象側である表面側の幅より、裏面側の幅が大きくなるような突出部を有し、突出部は、端面から入射する光源の光が全反射を繰り返しながら伝播する構造であり、複数の導光体は厚さが異なる一対の端部のうち厚さが小さい方の端部と、厚さが大きい方の端部を、突出部が隣り合う導光体の裏面側に配置されるように整列配置されており、光源は前記突出部の端面に近接する位置であって、かつ隣り合う導光体の裏面側と成る位置に配置され、さらに、光源、或いは光源の近傍には光源からの出射光を導光体端面へ導く光学部材を備えた構成とする。
【発明の効果】
【００３３】
上記の通り、本発明によれば、大型化（大画面化）を図った場合でも、薄型，軽量で、高輝度、かつ面内輝度分布が均一な照明光を出射する照明装置が実現できる。
【００３４】
従って、本発明の照明装置を用いた表示装置では、画面サイズが大きくなっても照明装置の輝度の低下や、厚みが増すといったことがないので、薄型軽量、かつ高輝度で面内輝度分布が均一な高品位表示が得られる表示装置が実現できる。
【００３５】
また、表示パネルとして液晶パネルを使用する場合は、液晶パネルの開口率が低くても液晶パネルの非開口部からの反射光を効率良く再利用することで、より明るい表示が得られる表示装置が実現できる。
【００３６】
さらに、本発明の照明装置は光源から出射する非偏光を所望の直線偏光に効率良く変換した後、液晶パネルに照射できるので、光利用効率が高くなり、低消費電力で、明るい表示が得られる表示装置が実現できる。
【００３７】
また、照明装置を構成する複数の光源の点滅を制御して、液晶パネルを独立に面分割照明することで、動画を違和感なく表示でき、明るい液晶表示装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら幾つかの実施例をもとに説明する。
【００３９】
（実施例１）
図１は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の一例を示す一部概略断面図である。本表示装置は光の透過光量を調節することで画像を表示する液晶パネル２００とその背面に配置した照明装置１００とから構成される。
【００４０】
液晶パネル２００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表示パネル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パネルを用いることができる。
【００４１】
液晶パネル２００の表示モードとしてはＧＨ（Guest Host）モード，ＰＣ（Phase Change）モード，ＴＮ（Twisted Nematic ）モード，ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モード，ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）モード，ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）モード等を用いることができるが、低い駆動電圧で高いコントラスト比が得られる表示モードとして偏光板を用い、液晶層に入射する光の偏光状態を変調することで表示を行うモードを用いることが画質の良い表示装置を実現する上で望ましい。
【００４２】
また、液晶パネル２００は大別してＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆動による液晶パネルと、マルチプレックス駆動の液晶パネルとの２方式があり、液晶層に入射する光の偏光状態を変調して表示を行うものとしては、ＴＮ（Twisted Nematic ）液晶パネルや、広視野角を実現したＩＰＳ（In Plane Switching）液晶パネル，ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Aligned)液晶パネル等のアクティブマトリクス駆動による液晶パネル、或いはＳＴＮ(Super Twisted Nematic）液晶パネル等のマルチプレックス駆動の液晶パネルを用いることができる。
【００４３】
ここでは、以下ＴＮ液晶パネルの場合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。
【００４４】
液晶パネル２００は、図示しないカラーフィルター，透明電極及び配光膜が積層形成された第１の透明ガラス基板２０４と、図示しない配光膜及び、画素を形成する透明電極及びこれと接続される電極や薄膜トランジスタ等のスイッチング素子を有する第２の透明ガラス基板２０２と、これら２枚の透明ガラス基板204,２０２の間に枠状のシール剤２０３を介して封入された誘電異方性が正のネマチック液晶からなる液晶層２０８とを有する。液晶層２０８の液晶分子長軸の方向は２枚の透明ガラス基板２０４，２０２上に形成された配向膜にラビング等の配向処理を行うことで配向方向が規定され、透明ガラス基板間で連続的に９０°ねじれた状態となっている。透明ガラス基板２０２の照明光入射面と、透明ガラス基板２０４の光出射面にはそれぞれ偏光板２０１及び偏光板２０５が互いに直交する直線偏光を透過するように配置され、透明ガラス基板２０２及び透明ガラス基板２０４での液晶分子長軸の配向方向は偏光板２０１及び偏光板２０５の直線偏光の透過軸に対して共に平行、もしくは共に直交するように構成する。
【００４５】
偏光板２０１，２０５としては例えば延伸させたポリビニルアルコールにヨウ素を吸収させて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、それぞれ透明ガラス基板２０２及び透明ガラス基板２０４にアクリル系の接着剤により光学的に結合されるよう接着される。
【００４６】
上記構成により、液晶パネル２００背面から入射した光のうち偏光板２０１を透過した直線偏光は、液晶層２０８を通過して偏光板２０５に入射するが、この際、液晶層２０８を透過する光の偏光状態は液晶層２０８に印加する電圧によって変化させることができる。このため画像情報に対応した電圧を透明ガラス基板２０２，２０４上の透明電極に印加し、液晶層２０８に電界を印加することで、液晶層２０８を通過する光の偏光状態を変え、偏光板２０５を透過する光量を制御して光学画像を形成することができる。
【００４７】
次に照明装置１００について説明する。照明装置１００は、整列配置した複数の導光体１０３（図中では１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）と、複数の導光体１０３の一側面（端面）にそれぞれ配置され、その側面（端面）長さに対応した発光長を有する複数の光源１０１（図中では１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）と、複数の光源１０１の導光体１０３方向を除く部分を覆うようにそれぞれ配置した複数のランプカバー１０２（図中では１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ）と、複数の導光体１０３の裏面（液晶パネル２００と反対側の面）に空気層を介してそれぞれ配置した複数の反射板１０４（図中では１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ）と、複数の導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）の表面（液晶パネル２００側の面）側にその全面を覆うように配置した拡散板１０５とから構成される。
【００４８】
すなわち、照明装置１００は、導光体１０３と、導光体１０３の一側面(端面)に配置した光源１０１と、ランプカバー１０２と、導光体１０３の裏面に配置した反射板１０４とから構成される単位照明装置１０００（図中では１０００ａ，１０００ｂ，１０００ｃ）を複数個、整列配置し、その表面側にその全面を覆うように配置した拡散板１０５とから構成される。
【００４９】
ここで、照明装置１００からの照明光の面内輝度分布の均一性を高めるために、単位照明装置は個々の単位照明装置の照明光の面内輝度分布の均一性が高いことはもちろんのこと、複数の単位照明装置を整列配置した際に得られる照明光の面内輝度分布の均一性も高いことが重要である。
【００５０】
これを実現するため、本発明の照明装置は単位照明装置を複数整列配置した際、単位照明装置を構成する複数の導光体の表面側（液晶パネル２００側）の段差、及び継ぎ目を実質的になくすよう構成した。
【００５１】
すなわち、単位照明装置を構成する導光体を一対の向かい合う端面の厚さが異なる板状の透明体から構成し、複数の導光体を整列配置する際に、厚さが大きい端面と厚さが小さい端面とを接合するようにする。また、光源は導光体の厚さが異なる一対の向かい合う端面のうち、厚さが大きい方の端面に近接する位置であって、かつ隣合う導光体の裏面となる位置に配置する。このようにすれば、光源は複数の導光体を整列配置する際の障害とならないので、複数の導光体は、その表面側に段差、及び隙間がない状態で整列配置できる。
【００５２】
さらに、導光体どうしの継ぎ目は光学的に結合するように接続する。ここで、光学的に結合するとは、導光体どうしの界面を導光体を構成する透明体と実質的に同じ屈折率の透明体で満たすことで界面での屈折率差を実質的になくすことを意味し、例えばアクリル系の接着剤により導光体どうしを接着することで実現できる。
【００５３】
本構成によれば単位照明装置を構成する導光体どうしの表面側（液晶パネル２００側）の段差がなく、継ぎ目は光学的にはなくなるので面内輝度分布がより均一な照明装置が実現できる。
【００５４】
次に本照明装置１００を構成する単位照明装置についてより具体的に説明する。図２は照明装置１００を構成する単位照明装置１０００の概要を示す斜視図である。
【００５５】
単位照明装置１０００は導光体１０３と、導光体１０３の１側面（端面）１０３１に配置され、その側面（端面）長さに対応した発光長を有する光源１０１と、光源１０１の導光体１０３端面方向を除く部分を覆うように配置したランプカバー１０２と、導光体１０３の裏面（液晶パネル２００と反対側の面）に空気層を介して配置した反射板１０４とから構成される。導光体１０３は上述の通り、一対の向かい合う端面１０３１と端面１０３２での厚さが異なる断面形状が長方形をした板状の透明体から構成される。また、光源１０１は導光体１０３の厚さの異なる一対の向かい合う端面のうち、厚さが大きい方の端面１３０１に近接した位置であって、複数の導光体１０３を接合した際、障害とならない位置、すなわち端面１０３１の下部領域（液晶パネル２００とは反対側の領域）に配置する。
【００５６】
光源１０１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よく、例えば冷陰極管や熱陰極管等の蛍光ランプ、或いはＬＥＤ（Light Emitting Diodes)を複数個整列配置したものを使用することができる。ここでは、まず管径φ２.６mm の冷陰極蛍光ランプを用いる場合を説明する。ここで使用する冷陰極蛍光ランプとしては、液晶パネル２００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、いわゆる３波長管を用いればよく、例えば波長４５３ｎｍ，５４４ｎｍ，６１１ｎｍに発光ピーク波長を有する冷陰極蛍光ランプを用いることができる。
【００５７】
ここで、上述の通り、光源１０１は導光体１０３の端面１０３１の下部領域に配置する。これは、単位照明装置１０００を複数個整列配置した際、複数の導光体どうしの継ぎ目や、導光体表面側（液晶パネル２００側）の段差をなくすために、光源を隣り合う単位照明装置を構成する導光体の裏面側に配置できるようにするためである。
【００５８】
従って、光源の大きさ（ここでは冷陰極蛍光ランプの直径）をｄとし、導光体１０３の端面１０３１と端面１０３２の厚さをそれぞれｔ1 ，ｔ2 とすると、以下の関係を満たすことが望ましい。
【００５９】
ｔ1＞ｄ＋ｔ2                                            …（数１）
また、光源１０１から出射する光の導光体１０３への入射効率を高めるには、光源発光部の大きさが導光体の光源側の端面１３０１の断面積よりも小さいことが望ましい。
【００６０】
図３は、光源として管径２.６mm の蛍光ランプを用いた場合の、導光体の光源側端面の有効厚さｔ（＝ｔ1−ｔ2）と、導光体から出射する照明光輝度との関係の一例を示す図である。図３から明らかな通り、導光体端面の有効厚さが光源の管径よりも大きければ大きいほどより明るい照明光が得られる。しかしながら、導光体を厚くすると照明装置の厚さや重量が増えるという問題がある。そこで、導光体端面の有効厚さが光源管径の約１.２〜１.５倍で照明光の輝度の上昇が飽和することを鑑みて、光源の大きさ（ここでは冷陰極蛍光ランプの直径）ｄと、導光体の端面１０３１の厚さｔ1と、端面１０３２の厚さｔ2とが以下の関係を満たすようにすることがより望ましい。
【００６１】
１.５＊ｄ＞ｔ1−ｔ2＞１.２＊ｄ                          …（数２）
ここではｔ1 ＝４.５mm，ｔ2 ＝１mm とし、光源１０１の中心位置が導光体の裏面からの高さ１.７５mmに位置するように配置した。
【００６２】
ランプカバー１０２は光源１０１からの出射光を効率良く導光体１０３へ入射させるためのもので、光源１０１の周囲であって、導光体１０３端面部を除く部分に、光源１０１を覆うように間隙をもって配置した、円筒形、或いは楕円筒形等の一部に開口部を有する形状をした反射板、或いは反射フィルムを使用することができる。
【００６３】
具体的にはランプカバー１０２として高分子フィルムの表面に銀や、アルミニウム等の金属薄膜層を蒸着法、或いはスパッタリング法により成膜したものを、高分子フィルムシートやアルミニウム板等の支持板にラミネートしたものを用いることができる。ここでは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）に銀をスパッタリングしたものを厚さ０.２mm のアルミニウム板に接着し、成形したものを用いた。
【００６４】
反射板１０４は、導光体１０３の裏面全面を覆うように配置され、導光体１０３裏面からの光を導光体１０３側へ反射する機能を有する。反射板１０４としては、高い反射率を有する反射面をガラス板，金属板，樹脂板、或い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、或いはスパッタリング法等により成膜したもの、或いは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もの、或いは支持基材上に白色顔料をコートしたもの等を用いることができる。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板として機能するようにしたものを用いてもよい。
【００６５】
ここでは、装置の小型，軽量化のために、支持基材としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用い、反射面として銀の金属薄膜を成膜したものを用いた。
【００６６】
導光体１０３は上述の通り、一対の向かい合う端面１０３１と端面１０３２での厚さが異なる板状の透明なアクリル樹脂から構成され、端面１０３１から入射した光を全反射により内部に閉じ込める構成と、内部を伝播する光の反射角度を変えて、光を液晶パネル２００側へ出射する構造を有するものを用いる。
【００６７】
ここでは、導光体内部を伝播する光の反射角度を変え、光を出射させる構造を、導光体の裏面側（液晶パネル２００と反対側）の面に形成した微細な傾斜面を有する多数の凹凸面、または段差で構成した微小傾斜反射面で実現するものを用いた。
【００６８】
図４は導光体１０３の一例を示す一部断面図である。図４に例示する導光体１０３はその表面１０３Ｃが平坦な面で構成され、その裏面は略平坦な主面１０３Ｂ、及び複数の三角溝の一辺に形成された平坦な微小傾斜反射面１０３Ａとで構成される。導光体１０３の裏面の主面１０３Ｂは光源１０１から出射し、導光体に入射した光３００を導光体の表面１０３Ｃとの間で全反射により伝播し、内部に閉じこめるよう構成される。また、導光体１０３の裏面の微小傾斜反射面103Ａは導光体１０３内を伝播する光の一部を、その反射角度を変えることで導光体１０３の表面１０３Ｃから出射させる機能を有する。微小傾斜反射面１０３Ａはアルミニウム，銀等の金属薄膜、或いは誘電体多層膜により鏡面反射面を構成してもよいが、格別な反射部材を付加して反射面を構成しなくても、空気とアクリル樹脂との屈折率差による反射により十分に機能を果たすことができる。
【００６９】
ここでは、導光体１０３として屈折率１.４９ のアクリル樹脂を用い、導光体裏面の微小傾斜反射面１０３Ａはその長軸方向を光源１０１の長軸方向と平行となるように形成し、微小傾斜反射面１０３Ａの平均ピッチＰ＝２００μｍ，平均高さｈ＝１０μｍ，導光体１０３の表面１０３Ｃに対する平均傾斜角度θ＝４０°とした。
【００７０】
また、導光体１０３裏面の主面１０３Ｂを導光体１０３の表面１０３Ｃに対して傾斜させることで、導光体１０３の光源１０１側の端面１０３１の厚さに対し、これと向かい合う端面１０３２の厚さを薄くなるように構成した。
【００７１】
尚、傾斜反射面１０３Ａの高さｈを光源１０１に近いところでは低く、光源１０１から遠い場所では高くなるよう連続的に変化させる、或いは傾斜反射面１０１ＡのピッチＰ、もしくは傾斜角度θを光源１０１からの距離により連続的に変化させる、或いは導光体１０３の厚さ、即ち導光体の表面１０３Ｃと裏面の主面１０３Ｂとの距離を光源からの距離に応じて非直線的に薄くなるよう構成するなどして、導光体１０３から出射する光の均一性を高めるようにすると良い。この際、複数の導光体を接合したときに、隣り合う導光体から伝播する光も考慮して、輝度の面内均一性が高くなるように構成すると良い。
【００７２】
また、導光体１０３に入射した光を有効に利用するために、導光体１０３の表面と裏面、及び光源側の端面１０３１と、これと対向する端面１０３２を除く側面（端面）には、図示しない反射面を形成し、導光体内に入射した光が漏れないようにすると良い。
【００７３】
本構成によれば、導光体１０３に入射した光源１０１からの出射光３００は導光体１０３の表面１０３Ｃ及び導光体裏面の主面１０３Ｂとの間を全反射を繰り返しながら伝播するが、導光体内を伝播する光のうち、傾斜反射面１０３Ａに至った光は反射角度が変わり導光体表面１０３Ｃで全反射条件をはずれて出射する。導光体１０３から出射した光は傾斜反射面１０３Ａを構成する三角溝状の傾斜部の長手方向（稜線）には広がりを持った光になるが、傾斜反射面１０３Ａの長手方向と垂直な方向には半値角が±１０°程度の略平行化された光が得られる。
【００７４】
尚、導光体１０３の形状は上記機能を満たせば本形状に限定されるものではなく、図５、或いは図６に例示するとおり、その裏面が表面１０３Ｃとの間で導光体に入射した光を全反射により伝播し、閉じこめる構造をなす主面１０３Ｂと、複数の微小傾斜反射面１０３Ａとからなる微細で連続的な波形、或いは階段状の構造となっていても良い。
【００７５】
拡散板１０５は複数の単位照明装置１０００（１０００ａ〜１０００ｃ）の導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）の表面（液晶パネル２００側の面）側にその全面を覆うように配置する。
【００７６】
拡散板１０５は導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）から出射した光の角度分布や、輝度分布を変えて、液晶パネル２００へ照射される照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性を高める機能を有するものである。
【００７７】
拡散板１０５としてはＰＥＴ，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、或いは高分子フィルムの表面に透明体中に透明体とは屈折率の異なる微粒子を混合した拡散層を形成したもの、或い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、或いはアクリル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。
【００７８】
尚、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は、拡散板１０５と導光体表面との距離を大きくすればするほど視認できなくなる。具体的には拡散板１０５の拡散性にもよるが、効率を低下させない現実的な透過率を有する拡散板であれば、拡散板１０５と導光体１０３表面との距離を０.１mm 〜１５mm程度とすれば、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化が視認できなくなり、面内輝度分布の均一性がより高い照明光が得られる。
【００７９】
尚、拡散板１０５はこれがなくても照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性が高ければ必ずしも配置する必要はないが、通常は必要となるものである。
【００８０】
次に本表示装置の動作を説明する。光源１０１（１０１ａ〜１０１ｃ）から出射した光は、直接、或いはランプカバー１０２（１０２ａ〜１０２ｃ）で反射した後、導光体１０３(１０３ａ〜１０３ｃ)に入射する。導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播するが、導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面で全反射条件をはずれて出射する。導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）から出射した光は、拡散板１０５で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル２００に照射される。
【００８１】
液晶パネル２００に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、画像が表示される。
【００８２】
ここで、本発明の照明装置では、導光体の幅、すなわち導光体の光源側端面と、これと対向する端面までの距離を液晶パネル表示部の大きさによらず短く設定することができる。一般に導光体の幅が短くなれば、照明光の面内輝度分布の均一性を高くすることが容易になり、さらに一つの導光体から出射される照明光の輝度を高くすることができる。
【００８３】
つまり、導光体の幅を小さくすることで単位照明装置当たりの照明光の輝度を高くすれば、面内輝度分布の均一性が高く、より高輝度な光を出射する照明装置が実現できる。
【００８４】
さらに、複数の単位照明装置１０００を整列配置した状態、すなわち、照明装置１００としても単位照明装置１０００（１０００ａ〜１０００ｃ）を構成する複数の導光体の表面側の段差はなく、継ぎ目は光学的にない状態で整列配置されているので輝度の面内均一性が高い照明光を得ることができる。
【００８５】
また、画面サイズが大きくなっても単位照明装置の数を増やすことで対応できるため、照明装置の厚さが厚くなることはない。
【００８６】
従って、本発明の照明装置では光源，導光体，ランプカバー，反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化（大画面化）を図った場合でも、薄型軽量で、高輝度、かつ面内輝度分布が均一な照明光を出射することができる。さらにこの照明装置を用いることで薄型軽量、かつ高輝度で面内輝度分布が均一な高品位表示が得られる表示装置が実現できる。
【００８７】
尚、本実施例に係る照明装置を用いる場合は、以下の理由から図７に示す構成とすることが望ましい。図７は本実施例の照明装置、及びこれを用いた表示装置を示す概略斜視図である。本実施例に係る導光体は微小傾斜反射面に金属薄膜等の格別な反射面を形成しない場合、導光体から出射する照明光の輝度が最も高くなる方向は導光体の表面垂線方向から数度傾いた方向となる。すなわち、図７に示す通り、単位照明装置を構成する導光体と光源の位置関係が、光源からの出射光が入射すべき導光体に対し、光源が表示面下方向に位置するように配置すると、表示輝度が最も高くなる方向が表示面垂線２００Ａに対して上方に５〜１０°傾いた方向となる。このことは一般の表示装置、特にコンピュータ用のモニターでは、下方から観察することはほとんどなく、上方からの視認性の向上が求められている折り、限られた光を観察者の方向へ効率よく分配する上で非常に有効である。つまり、本実施例では限られた光を有効に配光し、効率良く利用できる。
【００８８】
尚、本実施例では単位照明装置の数が３つの場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく単位照明装置の数を任意に増やすことで幅広い画面サイズに対応可能となることはいうまでもないだろう。
【００８９】
また、上記実施例では導光体の裏面の構造として、微小傾斜反射面を形成する場合を説明したが、導光体の裏面に白色顔料インク等による拡散反射面をパターニングしたものを用いても良い。この際、拡散反射面の面積比率は液晶パネルに照射される光量の均一化のために、光源１０１からの距離に対応して変化させると良い。
【００９０】
この場合も上記実施例と同様な効果が得られる。
【００９１】
すなわち、光源，導光体，ランプカバー，反射板からなる単位照明装置を複数整列配置することにより、大型化（大画面化）を図った場合でも、薄型で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。
【００９２】
（実施例２）
図８は本発明の照明装置、及び表示装置の他の実施例を示す一部概略断面図である。本実施例は上記実施例の一部を変形したもので、上記実施例と同様な機能を有する部分については同じ符号をつけ、同一部分については詳細な説明は省略する。
【００９３】
上記実施例では、単位照明装置を構成する複数の導光体を光学的に結合するようにしたが、本実施例では初めから単位照明装置を構成すべき複数の導光体を一体成形した導光体を用いる。
【００９４】
図９は本実施例の導光体の斜視図である。図９に示すとおり、はじめから複数の導光体を一体成形したような導光体１０３を用いれば、単位照明装置を実現すべき複数の導光体の表面側の段差、及び継ぎ目は完全になくなるため、面内輝度分布がより均一な照明光を得ることができる。さらに、部品点数が減るため、生産性が上がりコストが下がるといった効果も期待できる。
【００９５】
（実施例３）
次に本発明に係る照明装置、及び表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。
【００９６】
図１０は本発明の照明装置、及び表示装置の他の実施例を示す一部概略断面図であり、図１１は本実施例の照明装置１００の一部概略断面図、図１２は本実施例の単位照明装置１０００を構成する導光体の概略斜視図である。
【００９７】
本実施例は（実施例１）で説明した照明装置１００の一部を変形したもので、上記実施例と同様な機能を有する部分については同じ符号をつけ、同一部分については詳細な説明は省略する。
【００９８】
図１０、及び図１１に示すとおり、本実施例は実施例１（図１）で説明した照明装置において、単位照明装置１０００（１０００ａ〜１０００ｃ）を構成する複数の導光体１０３(１０３ａ〜１０３ｃ)の光源光が入射する部分が、導光体接合部分よりも突出し、この突出部１０３Ｌ及び光源１０１(１０１ｂ，１０１ｃ)が隣り合う導光体の裏面に配置される構造となっている。
【００９９】
従って、単位照明装置１０００を構成する導光体１０３は図１２に示す通り、裏面側（液晶パネル２００と反対側）の幅Ｌｒが、表面側（液晶パネル側）の幅Ｌｓよりも長くなっており、導光体１０３の光源光が入射する端面１０３１１と、隣り合う導光体との接合端面１０３１２とで段差が形成されている。
【０１００】
導光体１０３の突出部１０３Ｌは表面，裏面ともに略平坦面となっており、端面１０３１１から入射する光源光が全反射を繰り返しながら伝播する構造となっている。また、突出部１０３Ｌを除いた部分は実施例１（図４〜図６）で説明した導光体と同様、その表面は平坦な面で構成され、裏面には複数の微小傾斜反射面が構成される。
【０１０１】
ここで、一般に導光体から出射する照明光は光源に近い部分ではその光量が多くなり、輝度の面内分布の均一化を図る際の障害となることがある。本実施例ではこの輝度分布不均一の原因となる導光体の光源近傍部分を突出させ、隣り合う導光体の裏面に配置することで、実際の照明には輝度の面内均一性の高い部分のみを利用するようにして、輝度の面内分布の均一性がより高い照明光を得るようにしたものである。
【０１０２】
上記の通り、光源１０１、及び導光体１０３の突出部１０３Ｌは隣り合う導光体の裏面に配置する。これは、単位照明装置１０００を複数個整列配置した際、複数の導光体の継ぎ目や、導光体表面側（液晶パネル２００側）の段差をなくし、さらに光源を導光体の実際に照明に寄与する部分から隔てることでより均一な照明光を得るためである。
【０１０３】
ここで、導光体１０３は光源１０１を隣り合う導光体の裏面に配置しても、導光体表面側（液晶パネル２００側）の段差が生じないようにするために、光源光の入射側の厚さに対して、これと向かい合う端面１０３２の厚さが薄くなるように構成する。つまり、導光体１０３裏面の主面は導光体１０３の表面に対して傾斜している。この端面１０３１２近傍での傾斜角度をβとした場合、端面10312,端面１０３２の厚さをそれぞれｔ13，ｔ2 、突出部１０３Ｌの突出長さをＬ1 とすると、導光体表面側（液晶パネル２００側）の導光体どうしの継ぎ目に段差が生じないようにするためには以下の関係を満たすことが望ましい。
【０１０４】
ｔ13＞Ｌ1＊tanβ＋ｔ2                                   …（数３）
また、光源１０１から出射する光の導光体１０３への入射効率を高めるには、端面１０３１１の厚さが光源の管径よりも大きければ大きいほどより明るい照明光が得られる。しかしながら、導光体を厚くすると照明装置の厚さや重量が増えるという問題がある。そこで、導光体端面の有効厚さが光源管径の約１.２〜１.５倍で、照明光の輝度の上昇が飽和してくることを鑑みて、光源の大きさ（ここでは冷陰極蛍光ランプの直径）ｄと、導光体の端面１０３１１の厚さｔ12が以下の関係を満たすようにすることがより望ましい。
【０１０５】
１.５＊ｄ＞ｔ12＞１.２＊ｄ                              …（数４）
ここでは、光源１０１として管径ｄ＝２.６mmの蛍光ランプを用い、ｔ12＝３.５mm，ｔ13＝１.５mm，ｔ2＝１mmとし、光源１０１の中心位置が導光体の裏面からの高さ１.７５mmに位置するように配置した。
【０１０６】
また、突出部１０３Ｌの突出長さＬ1 は長いほど導光体から出射される照明光の面内輝度分布の均一性は高まるが、突出長さＬ1 が長くなると照明装置が厚くなる等して装置が大型化するという問題が生じる。このため本実施例ではＬ1 ＝８mm以上とすれば輝度の面内均一性がほぼ飽和してくることを鑑みて、ここではＬ1 ＝８mmとした。
【０１０７】
本構成によれば、導光体１０３に入射した光源１０１からの出射光は導光体１０３の突出部１０３Ｌを全反射を繰り返しながら通過して、さらに導光体内を伝播していく。導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の微小傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面から出射する。
【０１０８】
この際、導光体から出射し、実際に液晶パネルの照明に寄与する照明光には光源近傍の輝度が高く、輝度分布が不均一な部分は含まれないので、面内輝度分布が均一な照明光が得られる。
【０１０９】
導光体から出射した光は、拡散板１０５で照明光の角度分布や、面内輝度分布が均一化された後、液晶パネル２００に照射される。
【０１１０】
液晶パネル２００に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、画像が表示される。
【０１１１】
本実施例においても上記実施例１と同様、光源，導光体，ランプカバー，反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化（大画面化）を図った場合でも、薄型，軽量で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現できる。また、このような照明装置を用いることで、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示が得られる様々な画面サイズの表示装置を実現することができる。
【０１１２】
また、本実施例では、特に導光体の輝度が高くなってしまう光源近傍部分と、実際に液晶パネルの表示に寄与する照明光を出射する部分とが隔てられているため、単位照明装置からの照明光はより面内輝度分布の均一性が高くなる。
【０１１３】
従って、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は拡散板１０５と導光体１０３表面との距離が上記実施例１の場合より、短くても視認できなくなるのでより薄型の照明装置、及び表示装置が実現できる。
【０１１４】
尚、上記説明では導光体表面側（液晶パネル２００側）の導光体どうしの継ぎ目に段差が生じないようにするためには（数式３）の関係を満たすことが望ましいと述べた。
【０１１５】
しかし、図１３に示す通り、導光体１３０の端面１０３１１から、端面１０３１２へ至る面１０３１３を、隣り合う導光体１３０裏面の傾斜形状と略等しくすべく、以下の関係を満たせば、導光体継ぎ目の段差をなくすことができるで、この条件を満たすようにしても良い。
【０１１６】
ｔl3＞ｔr＋ｔ2                              …（数５）
ここで、ｔr は反射板１０４の厚さである。
【０１１７】
ところで、図１３に示す照明装置の導光体として、図９を参照して説明したような複数の導光体をはじめから一体成形した導光体を用いても良い。
【０１１８】
この場合、単位照明装置を実現するべき複数の導光体どうしの表面側の段差、及び継ぎ目は完全にないため、面内輝度分がより均一な照明光を得ることができる。さらに部品点数が減るため、コストが下がるといった効果が期待できる。
【０１１９】
しかし、図１３に示す導光体の形状の場合、突出部や隙間を射出成形で一体成形することが難しく、生産性が悪くなるという課題がある。
【０１２０】
ここで、図１３に示した照明装置の別の実施形態を図３２を用いて説明する。
【０１２１】
図３２に示す照明装置は導光体が一枚の平板状導光体３２３１と、突出部３２３３が付いた複数の楔状導光体３２３２から構成される。複数の楔状導光体３２３２は突出部３２３３が隣り合う楔状導光体の裏面に配置されるよう整列配置され、かつ平板状導光体３２３１に例えばアクリル系の透明接着剤により、光学的に結合されており、外観上は図１３を参照して説明した照明装置と同じ形状となっている。
【０１２２】
尚、符号３２３４は平板状導光体３２３１と突出部付き楔状導光体３２３２の接合面である。
【０１２３】
本実施の形態では、特に導光体の表面側が一枚の平板状導光体３２３１で構成されるため、単位照明装置を実現する複数の導光体どうしの表面側の段差、及び継ぎ目はないので、面内輝度分がより均一な照明光を得ることができるという効果がある。
【０１２４】
また、平板状導光体３２３１、及び楔状導光体３２３２は別個に作成すれば容易に成形できるため、一体成形する場合のように生産性が低下するということはない。
【０１２５】
（実施例４）
次に本発明に係る照明装置、及び表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。
【０１２６】
本実施例は（実施例１）で説明した照明装置、及び表示装置の構成部材の一部の機能をより限定することで新たな効果を得るもので、上記実施例と同様な機能を有する部分については同じ符号をつけ、同一部分については詳細な説明は省略する。
【０１２７】
図１４は本発明の照明装置、及び表示装置の他の実施例を示す一部概略断面図である。本表示装置は光の透過光量を調節することで画像を表示する表示パネル２００とその背面に配置した照明装置１００とから構成される。
【０１２８】
表示パネルとしては実施例１と同様の液晶パネルを用いると良い。ここで、液晶パネル２００には、電極やスイッチング素子、或いは画素間（画素と画素の隙間）が存在し、これらの部分は非表示部（非開口部２０６）となり、画像の明るさに寄与しない。つまり、このような液晶パネルでは光損失の原因となる非開口部２０６が必然的に存在する。
【０１２９】
これら非開口部２０６は画像の明るさに寄与しないが、殆どが金属電極であるため光を反射する。一般に金属電極としてはＣｒを用いることが多いが、本実施例の液晶パネルではＣｒ（クロム）合金の他にＡｌ（アルミニウム）合金を用いることで非開口部２０６での光の反射率を高めた。具体的には本実施例に係る液晶パネル２００ではＣｒとＡｌの液晶パネル２００背面側から見た際の面積比率をＣｒ：Ａｌ＝１：１.４ とした。こうすることで金属電極としてＣｒのみを用いた場合の反射率５４％を、反射率７４％まで高めることができた。
【０１３０】
照明装置１００は、（実施例１）で説明した照明装置と同様、整列配置した複数の導光体１０３（図中では１０３ａ〜１０３ｃ）と、複数の導光体１０３の一側面（端面）にそれぞれ配置され、その側面（端面）長さに対応した発光長を有する複数の光源１０１（図中では１０１ａ〜１０１ｃ）と、複数の光源１０１の導光体１０３端面方向を除く部分を覆うようにそれぞれ配置した複数のランプカバー１０２（図中では１０２ａ〜１０２ｃ）と、複数の導光体１０３の裏面（液晶パネル２００と反対側の面）に空気層を介してそれぞれ配置した複数の反射板１０４（図中では１０４ａ〜１０４ｃ）と、複数の導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）の表面（液晶パネル２００側の面）側にその全面を覆うように配置した拡散板１０５とから構成される。
【０１３１】
すなわち、照明装置１００は、導光体１０３と、導光体１０３の一側面(端面)に配置した光源１０１と、ランプカバー１０２と、導光体１０３の裏面に配置した反射板１０４とから構成される単位照明装置１０００（図中では１０００ａ〜１０００ｃ）を複数個、整列配置し、その表面側にその全面を覆うように配置した拡散板１０５とから構成される。
【０１３２】
次に本実施例特有の部分について詳述する。
【０１３３】
本実施例の反射板１０４は、実施例１と同様、導光体１０３の裏面全面を覆うように配置され、導光体１０３裏面からの光を導光体１０３側へ反射する機能を有する。本実施例では特に反射光の偏光状態が維持される反射面を有する反射板を用いる。ここで述べる偏光状態を維持する反射面とは少なくとも垂直入射光に対しては直線偏光は直線偏光のまま反射し、円偏光はその回転方向が逆の円偏光として反射する反射面のことである。
【０１３４】
このような反射板１０４としては、ガラス板，金属板，樹脂板、或いは高分子フィルム等の支持基材上に偏光が維持される反射面を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、或いはスパッタリング法等により成膜したもの、或いは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もの、或い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板として機能するようにしたものを用いることができる。
【０１３５】
ここでは、装置の小型，軽量化のために、支持基材としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用い、反射面として銀の金属薄膜を成膜したものを用いた。
【０１３６】
導光体１０３としては(実施例１)で図４〜図６を参照して説明した導光体を用いることができる。すなわち、一対の向かい合う端面１０３１と、端面１０３２との厚さが異なる板状の透明体であって、端面１０３１から入射した光を全反射により内部に閉じ込める構成と、内部を伝播する光の方向を導光体の裏面（液晶パネル２００と反対側）に形成した微細な傾斜面を有する多数の凹凸面、または段差により構成される微小傾斜反射面により変えて、液晶パネル２００側へ出射する構成としたものを用いることができる。
【０１３７】
この際、導光体１０３を構成する透明体は後述の理由から光学的に等方であることが重要である。光学的に等方な透明体としては、ガラスや、射出成形により形成したアクリル樹脂を用いることができる。ここで、ガラスは一般にアクリル樹脂よりも比重が大きいので、同じ体積であれば重くなり、さらに加工や成形がアクリル樹脂ほど容易ではないので、導光体としてはアクリル樹脂を用いるとよいだろう。
【０１３８】
ここでは導光体１０３として屈折率１.４９ のアクリル樹脂を射出成形により形成したものを用い、導光体裏面の微小傾斜反射面１０３Ａはその長軸方向を光源１０１の長軸方向と平行となるように形成し、微小傾斜反射面１０３Ａの平均ピッチＰ＝２００μｍ，平均高さｈ＝１０μｍ，導光体１０３の表面１０３Ｃに対する平均傾斜角度θ＝４０°とした。
【０１３９】
また、導光体１０３裏面の主面１０３Ｂを導光体１０３の表面１０３Ｃに対して傾斜させることで、導光体１０３の光源１０１側の端面１０３１の厚さに対し、これと向かい合う端面１０３２の厚さを薄くなるように構成した。
【０１４０】
尚、微小傾斜反射面１０３Ａの高さｈを光源１０１に近いところでは低く、光源１０１から遠い場所では高くなるよう連続的に変化させる、或いは微小傾斜反射面１０１ＡのピッチＰ、もしくは傾斜角度θを光源１０１からの距離により連続的に変化させる、或いは導光体１０３の厚さ、即ち導光体の表面１０３Ｃと裏面の主面１０３Ｂとの距離を光源からの距離に応じて非直線的に薄くなるよう構成するなどして、導光体１０３から出射する光の均一性を高めるようにすると良い。この際、複数の導光体を接合したときに、隣り合う導光体から伝播する光も考慮して、輝度の面内均一性が高くなるように構成すると良い。
【０１４１】
拡散板１０５は複数の単位照明装置１０００（１０００ａ〜１０００ｃ）の導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）の表面（液晶パネル２００側の面）側にその全面を覆うように配置する。
【０１４２】
拡散板１０５は導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）から出射した光の角度分布や、輝度分布を変えて、液晶パネル２００へ照射される照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性を高める機能を有するものである。
【０１４３】
本実施例では特に、入射した光をその偏光状態を略維持した状態で拡散する機能を有するものを使用する。このような拡散板としては光学的に等方な透明基材上に、例えば複数の球状透明ビーズを面状に密に並べ、透明な樹脂で固定するなどした拡散層を形成したもの、或いは光学的に等方な透明基材上に形成したホログラム拡散板、或いはＳＰＩＥ Ｖol.１５３６ Optical Materials Technology for Energy Efficiency and Solar Energy Conversion X(１９９１）pp１３８−１４８に記載のＬＣＧ(light control glass）等を使用することができる。
【０１４４】
図１５及び図１６に偏光維持機能を有する拡散板１０５の一例を示す。図１５は拡散板１０５の一部斜視図であり、図１６は拡散板１０５の一部断面図である。
【０１４５】
この拡散板１０５はガラス、或いはキャスティング法（溶液流延法）により成膜したポリカーボネートフィルムや、トリアセチルセルロースフィルム等のポリマーフィルム、或いは射出成形により形成した脂環式アクリル樹脂（商品名オプトレッツ：日立化成製）等からなる光学的に等方な透明基材１５０１の一表面に、ガラス或いは樹脂からなる光学的に等方な球状透明ビーズ１５０２を面状に密に一層分だけ並べ、アクリル系、或いはポリエステル系等の透明接着樹脂１５０３により、固定したものである。
【０１４６】
透明ビーズ１５０２は直径数μｍ〜数百μｍの物を使用することができるが、拡散性能の制御、及び面内での均一性を図るためにできるだけ粒径の揃ったものを使用することが望ましい。
【０１４７】
図１６に示すとおり、この偏光維持拡散板１０５は透明ビーズ１５０２に入射した光１５０４が透明ビーズ１５０２界面での屈折作用により収束，発散することで拡散板として機能するもので、その拡散性は透明ビーズ１５０２の屈折率を変えることで任意に設計することが可能である。
【０１４８】
また、図示したものと異なり、透明ビーズ１５０２全体を透明接着樹脂1503で覆ったものを使用しても良い。この場合、透明ビーズ１５０２と透明樹脂１５０３の屈折率が異なることが必要であるが、透明ビーズ１５０２は屈折率１.５〜２.０のものが比較的容易に入手可能であり、透明接着樹脂１５０３は屈折率１.４ 〜１.６ のものが比較的容易に入手できるので、これらを適当に組み合わせることで所望の拡散性が得られる偏光維持拡散板を構成することができる。
【０１４９】
さらに、図１７に示すように透明ビーズ１５０２の層を複数重ねることで所望の拡散性を得るようにした偏光維持拡散板１０５を使用することもできる。
【０１５０】
上記偏光維持拡散板は従来の多重散乱による拡散板と異なり、屈折作用を利用し、少ない界面で散乱性を得ているため、光の損失が少なく、さらに偏光状態へ与える影響が少ないため、偏光状態を略維持する拡散板として機能する。
【０１５１】
一方、ホログラム拡散板を偏光維持拡散板１０５として使用する場合は、ガラス、或いはキャスティング法（溶液流延法）により成膜したポリカーボネートフィルムや、トリアセチルセルロースフィルム等の光学的に等方な透明基材上にフォトポリマーを塗布し、公知の技術である２光束干渉によって所望の散乱特性となるように記録したものを用いることができる。また、所望のホログラムパターンを計算機によって算出し、電子ビーム等によって描画，作製するＣＧＨ（Computer Generated Hologram）を用いてもよい。
【０１５２】
ホログラム材料としてはアクリル系のフォトポリマーを用いることが耐久性等の面から望ましく、また、高い回折効率が得られるという点で体積位相型のホログラムの使用が望ましい。
【０１５３】
白色光に対応するためには、光源１０１からの出射光の３原色に対応した輝線スペクトルにホログラムの中心回折波長を対応させればよく、例えば露光光源として赤色用にはＨｅ−Ｎｅレーザー、緑色用にはＡｒ＋Ｄｙｅレーザー、青色用にはＡｒレーザーを用いて作製したホログラムを用いればよい。この際、各波長で個別に露光した複数のホログラムを積層して用いてもよいが、１枚に複数の波長で多重露光したものを用いてもよい。
【０１５４】
また、光学的に等方な透明基材上に透明な紫外線硬化樹脂等によりホログラムパターンを形成するといった方法で作成したレリース型のホログラムにより量産性が高い偏光維持機能を有するホログラム拡散板を実現してもよい。
【０１５５】
尚、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は、拡散板１０５と導光体表面との距離を大きくすればするほど視認できなくなる。具体的には拡散板１０５の拡散性にもよるが、現実的な拡散板であれば、拡散板１０５と導光体１０３表面との距離を０.１mm 〜１５mm程度とすれば、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は視認できなくなり、面内輝度分布の均一性が高い照明光が得られる。
【０１５６】
尚、拡散板１０５はこれがなくても照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性が高ければ必ずしも配置する必要はないが、通常は必要となるものである。
【０１５７】
次に本表示装置の動作を図１４を参照しながら説明する。光源１０１（１０１ａ〜１０１ｃ）から出射した光は、直接、或いはランプカバー１０２（１０２ａ〜１０２ｃ）で反射した後、導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）に入射する。導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の微小傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面で全反射条件をはずれて出射する。導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）から出射した光は、拡散板１０５で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル２００に照射される。
【０１５８】
液晶パネル２００に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、画像が表示される。
【０１５９】
本実施例においても上記実施例と同様の効果が得られる。すなわち、光源，導光体，ランプカバー，反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化（大画面化）を図った場合でも、薄型軽量で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。
【０１６０】
また、上記の通り、液晶パネル２００には電極やスイッチング素子、或いは画素間等の非表示部（非開口部）２０６が存在する。これら非開口部２０６は画像の明るさに寄与しないが、殆どが金属電極であるため光を反射する。
【０１６１】
従って、液晶パネル２００に照射された光のうち、その開口部２０７に入射した光３０１はそのまま表示に利用されるが、液晶パネル２００の非開口部２０６に入射した光３０２は表示に寄与せず、反射して照明装置１００に戻る。
【０１６２】
照明装置１００に戻った光３０２は拡散板１０５、及び導光体１０３を透過し、反射板１０４に向かう。反射板１０４に向かった光は反射して、導光体１０３、及び拡散板１０５を介して再び液晶パネル２００に照射される。この際、本実施例では拡散板１０５，導光体１０３の透過、及び反射板１０４での反射では光の偏光状態は大きく変化しない。このため液晶パネル２００に再び照射された光３０２は、初めに液晶パネル２００の非開口部２０６で反射された時の偏光状態をほぼ維持しているため、偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与できる。すなわち、本実施例の表示装置では、従来、液晶パネル２００の非開口部２０６で遮光され表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用することができるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果がある。
【０１６３】
具体的には開口率７０％の液晶パネル２００を用いたとき、反射板１０４及び拡散板１０５に偏光維持機能がない場合に対して約２％輝度が向上した。また、開口率４０％の液晶パネル２００を用いたときは、同じく約１５％輝度が向上した。つまり、本実施例の照明装置及びこれを用いた表示装置では、液晶パネルとして開口率の低いものを用いた場合にその効果がより顕著に現れる。
【０１６４】
尚、本実施例では金属電極としてＣｒ合金とＡｌ合金を併用したが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち理想的には電極の少なくとも液晶パネル２００の背面側はＡｌ，Ａｇ等の反射率の高い金属を用いる、或いは、非開口部２０６の液晶パネル背面側に誘電体多層膜等による反射面を形成するなどして、非開口部２０６に入射する光を高い反射率で照明装置側へ反射するようにして、非開口部２０６での光吸収による光損失を最小限に留めることが望ましい。
【０１６５】
（実施例５）
次に本発明に係る照明装置、及び表示装置の他の実施例を図面を参照しながら説明する。
【０１６６】
図１８は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の他の実施例を示す一部概略断面図である。
【０１６７】
本実施例は（実施例４）で説明した照明装置、及び表示装置において、液晶パネル２００と、照明装置１００を構成する導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）との間に、偏光分離手段としてのコレステリック液晶層１０６と、位相差板（１／４波長板）１０７とを液晶パネル２００側から位相差板１０７，コレステリック液晶層１０６の順に配置したもので、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。
【０１６８】
コレステリック液晶層１０６は配向処理された２枚のガラス基板間に低分子コレステリック液晶を収めた液晶セルや、高分子コレステリック液晶層をガラス或いは透明性樹脂等の光学的に等方で透明な基板上に形成したものを使用する。コレステリック液晶層１０６はヘリカルな分子配列に基づく特異な光学特性を示すもので、ヘリカル軸に平行に入射した光がコレステリック螺旋の回転方向に応じて一方の回転方向の円偏光は反射し、他方は透過するという選択反射を示すものである。従って、コレステリック液晶層１０６に入射する主光束がヘリカル軸と平行となるようにするため、コレステリック液晶層１０６のヘリカル軸は、液晶パネル２００の表示面に対して垂直となるように構成する。また、選択反射の波長域は分子配列のピッチによって決るので、白色に対応するためには可視波長域全域で選択反射が起こる、或いは光源１０１の３原色に対応した輝線スペクトル波長において選択反射が起こるようにするためピッチの異なる複数のコレステリック液晶層を積層して用いることが必要である。尚、可視波長域全域で選択反射を得るためにピッチの異なるコレステリック液晶層を複数層重ねる代わりに  Asia Display 95 Digest p735 に記載されているようなピッチを連続的に変化させたコレステリック液晶層を用いてもよい。
【０１６９】
位相差板１０７はコレステリック液晶層１０６を透過した円偏光を、液晶パネル２００の背面側（照明光入射側）の偏光板２０１を透過する直線偏光、すなわち偏光板２０６の透過軸と電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光に変換するもので、可視波長域において１／４波長板として機能するものを用いる。位相差板１０７としては可視波長域において高い透過率を有する延伸した高分子フィルム、例えばポリビニルアルコール，ポリカーボネート，ポリサルフォン，ポリスチレン，ポリアリレート等を用いることができる。この他にも雲母や水晶または分子軸を一方向に揃えて配向した液晶層等を用いることができる。
【０１７０】
尚、一般に位相差板を構成する材質の屈折率の波長依存性（波長分散）により、一種類の位相差板で可視波長の全域に対し１／４波長板として機能する位相差板を構成することは困難であるが、波長分散の異なる少なくとも２種類の位相差板をその光学軸を直交するように貼り合わせることで広い波長域で１／４波長板として機能する位相差板を構成して使用するようにすればよい。
【０１７１】
次に本実施例の照明装置、及びこれを用いた表示装置の動作を説明する。
【０１７２】
光源１０１（１０１ａ〜１０１ｃ）から出射した光は、直接、或いはランプカバー１０２（１０２ａ〜１０２ｃ）で反射した後、導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）に入射する。導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の微小傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面で全反射条件をはずれて出射する。導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）から出射した光は、拡散板１０５で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、コレステリック液晶層１０６に入射する。
【０１７３】
上記の通り、コレステリック液晶層１０６はコレステリック螺旋の回転方向に対応して一方の回転方向の円偏光は反射し、他方は透過するという選択反射を示すもので、ここでは右回り円偏光（以下、右円偏光）は透過し、左回り円偏光（以下、左円偏光）は反射する場合を説明する。
【０１７４】
光源１０１（１０１ａ〜１０１ｃ）から出射し、導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を介して、コレステリック液晶層１０６に入射した光は非偏光であるが、このうち、右円偏光成分はコレステリック液晶層１０６を透過し、左円偏光成分は反射する。コレステリック液晶層１０６を透過した光３０１Ａは位相差板１０７の作用により、偏光板２０１の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光に変換された後、液晶パネル２００に入射する。一方、コレステリック液晶層１０６で反射した光３０１Ｂは拡散板１０５、及び導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を通過し、反射板１０４で反射して、再びコレステリック液晶層１０６へ向かう。この際、拡散板１０５、及び導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を通過する光は偏光の状態に大きな影響を受けることがなく、さらに反射板１０４で反射した光は円偏光の回転方向が逆の円偏光となる。このため、初めにコレステリック液晶層１０６で反射した光３０１Ｂは、反射板１０４での反射の際、右円偏光となり、今度はコレステリック液晶層３０１Ｂを透過し、位相差板１０７の作用により、偏光板２０１の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光に変換された後、液晶パネル２００に入射する。
【０１７５】
従って、光源１０１からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル２００に照射されることになる。ここで、所望の直線偏光とは液晶パネル２００の照明光入射側の偏光板２０１を透過する直線偏光のことをいう。
【０１７６】
液晶パネル２００では画像情報に応じて照明光の透過光量が制御され、画像が表示される。この際、液晶パネル２００に入射した光３０１Ａ，３０１Ｂは偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。つまり、従来、液晶パネル２００の偏光板２０１で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。実際にはコレステリック液晶層１０６及び位相差板１０７を有しない照明装置を用いた場合に対して、同じ消費電力で表示面の輝度は約４５％向上した。
【０１７７】
尚、言うまでもないが、本実施例においても上記実施例と同様の効果が得られる。すなわち、光源，導光体，ランプカバー，反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化（大画面化）を図った場合でも、薄型軽量で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。
【０１７８】
ところで、液晶パネル２００に照射された光のうち、液晶パネル２００の非開口部２０６に入射した光３０２Ａは初めは表示に寄与せず、反射して照明装置１００に向かう。照明装置１０６に向かった光は位相差板１０７を透過する際、その作用を受けて右円偏光となり、コレステリック液晶層１０６を透過する。コレステリック液晶層１０６を透過した光は拡散板１０５及び導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を通過し、反射板１０４（１０４ａ〜１０４ｃ）で反射して左円偏光となる。左円偏光となった光３０２Ａはコレステリック液晶層１０６で反射され、再び拡散板１０５及び導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を通過し、反射板１０４（１０４ａ〜１０４ｃ）で反射して、右円偏光になる。右円偏光となった光３０２Ａは今度はコレステリック液晶層１０６を透過し、位相差板１０７の作用により、偏光板２０１の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光に変換された後、液晶パネル２００に再入射する。液晶パネル２００に再入射した光３０２Ａは偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。従って、初め液晶パネル２００の非開口部２０６で反射して表示に寄与できなかった光も再利用できるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果もある。
【０１７９】
尚、上記説明では拡散板１０５はコレステリック液晶層１０６の背面に配置したが、拡散板１０５の位置は液晶パネル２００と、導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）との間であればどこでも良く、上記実施例に限定されるものではない。
【０１８０】
（実施例６）
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図１９は本発明の照明装置、及びこれを用いた液晶表示装置の一例を示す一部概略断面図である。本実施例は（実施例５）で説明した照明装置、及びこれを用いた表示装置において、コレステリック液晶層１０６と、位相差板１０７の代わりに、位相差板１０８と、直線偏光分離素子１０９を液晶パネル２００側から直線偏光分離素子１０９，位相差板１０８の順に配置したもので、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。
【０１８１】
直線偏光分離素子１０９は、これに入射する光のうち特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射する機能を有するもので、その構成は種々考えられる。
【０１８２】
例えば、国際出願の国際公開番号：ＷＯ９５／２７９１９に記載の異なる複屈折性高分子フィルムを交互に複数層積層した複屈折反射型偏光フィルムや、SID92 Digest p427 に記載の頂角が略９０度のプリズムアレイを２枚重ね、その重ね合わせ部に誘電体多層膜による偏光分離面を形成したものを使用することができる。
【０１８３】
尚、直線偏光分離素子１０９の直線偏光の透過軸は、液晶パネル２００の背面側の偏光板２０１の直線偏光の透過軸と一致するように配置する。
【０１８４】
位相差板１０８は直線偏光分離素子１０９で反射、或いは透過した直線偏光を円偏光に変換する機能を有するもので、可視波長域において１／４波長板として機能するものである。位相差板１０８としては可視波長域において透明で透過率の高い延伸した高分子フィルム、例えばポリビニルアルコール，ポリカーボネート，ポリサルフォン，ポリスチレン，ポリアリレート等を用いることができる。この他にも雲母や水晶または分子軸を一方向に揃えて配向した液晶層等を用いることができる。
【０１８５】
尚、一般に位相差板を構成する材質の屈折率の波長依存性（波長分散）から、一種類の位相差板で可視波長の全域に対し１／４波長板として機能する位相差板を構成することは困難であるが、波長分散の異なる少なくとも２種類の位相差板をその光学軸を直交するように貼り合わせることで広い波長域で１／４波長板として機能する位相差板を構成することができる。
【０１８６】
次に本実施例の照明装置、及びこれを用いた表示装置の動作を説明する。
【０１８７】
光源１０１（１０１ａ〜１０１ｃ）から出射した光は、直接、或いはランプカバー１０２（１０２ａ〜１０２ｃ）で反射した後、導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）に入射する。導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体内を伝播する光のうち、導光体裏面の傾斜反射面に至った光は反射角度が変わり導光体表面で全反射条件をはずれて出射する。導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）から出射した光は、拡散板１０５で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、位相差板１０８を透過して、直線偏光分離素子１０９に入射する。上記の通り、直線偏光分離素子１０９は、液晶パネル２００の背面側の偏光板２０１の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射するものである。
【０１８８】
従って、導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）から出射し、拡散板１０５及び位相差板１０８を通過して、直線偏光分離素子１０９に入射した光のうち、偏光板２０１の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光成分は直線偏光分離素子１０９を透過し、これと直交する直線偏光成分は反射する。直線偏光分離素子１０９を透過した光３０１Ｃはそのまま液晶パネル２００に照射される。一方、直線偏光分離素子１０９で反射した光３０１Ｄは位相差板１０８の作用により円偏光（ここでは以下、左円偏光と成る場合について説明する）となり、拡散板１０５、及び導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を通過し、反射板１０４で反射して、再び位相差板１０８へ向かう。この際、拡散板１０５，導光体１０３を通過する光は偏光の状態に大きな影響を受けることがなく、さらに反射板１０４で反射した光は円偏光の回転方向が逆の円偏光となる。
【０１８９】
このため、直線偏光分離素子１０９で反射して、位相差板１０８を透過した光３０１Ｄ（左円偏光）は、反射板１０４での反射の際、右円偏光となり、再び位相差板１０８を透過する際、その作用により、直線偏光分離素子１０９を透過する直線偏光となるため、今度は直線偏光分離素子１０９を透過して液晶パネル２００に照射される。
【０１９０】
従って、光源１０１からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル２００に照射されることになる。ここで、所望の直線偏光とは液晶パネル２００の照明光入射側の偏光板２０１を透過する直線偏光のことをいう。
【０１９１】
液晶パネル２００では画像情報に応じて照明光の透過光量が制御され、画像が表示される。この際、液晶パネル２００に入射した光３０１Ｃ，３０１Ｄは偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。つまり、従来、液晶パネル２００の偏光板２０１で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。実際には位相差板108及び直線偏光分離手段１０９を有しない照明装置を用いた場合に対して、同じ消費電力で表示面の輝度は約４９％向上した。
【０１９２】
尚、言うまでもないが、本実施例においても上記実施例と同様の効果が得られる。すなわち、光源，導光体，ランプカバー，反射板からなる単位照明装置を複数個整列配置することにより、大型化（大画面化）を図った場合でも、薄型軽量で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。
【０１９３】
ところで、液晶パネル２００に照射された光のうち、液晶パネル２００の非開口部２０６に入射した光３０２Ｂは初めは表示に寄与せず、反射して照明装置１００に向かう。照明装置１００に向かった光は直線偏光分離素子１０９を透過し、位相差板１０８を透過する際、その作用を受けて右円偏光となる。位相差板１０８を透過した光は拡散板１０５及び導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を透過し、反射板１０４（１０４ａ〜１０４ｃ）で反射して左円偏光となる。左円偏光となった光３０２Ｂは位相差板１０８を透過する際、その作用を受けて、直線偏光分離素子１０９で反射する直線偏光となり、直線偏光分離素子１０９で反射する。直線偏光分離素子１０９で反射した光３０２Ｂは、位相差板１０８を通過する際、その作用を受けて左円偏光となり、再び拡散板１０５、及び導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を透過して、反射板１０４で反射する際、右円偏光になる。右円偏光となった光３０２Ｂは、再び導光体１０３(１０３ａ〜103c)、及び拡散板１０５を透過し、位相差板１０８を透過する際、その作用により、今度は直線偏光分離素子１０９を透過する直線偏光となるため、直線偏光分離素子１０９を透過して液晶パネル２００に照射される。液晶パネル２００に再入射した光３０２Ｂは偏光板２０１の直線偏光透過軸と、電気ベクトルの振動方向が一致した直線偏光であるため、偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。つまり、液晶パネル２００の非開口部２０６で反射して表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用できるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果もある。
【０１９４】
尚、上記説明では拡散板１０５は位相差板１０８の背面に配置したが、偏拡散板１０５の位置は液晶パネル２００と、導光体１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）との間であればどこでも良く、上記実施例に限定されるものではない。
【０１９５】
（実施例７）
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図２０は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の一例を示す一部概略断面図である。本実施例は（実施例４）で説明した単位照明装置１０００を構成する光源１０１と、光源１０１が隣接配置される導光体１０３の端面との間に直線偏光分離素子７０１を配置したものであり、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。
【０１９６】
照明装置１００は、（実施例４）で説明した照明装置と同様、整列配置した複数の導光体１０３と、複数の導光体１０３の一側面（端面）にそれぞれ配置され、その側面（端面）長さに対応した発光長を有する複数の光源１０１と、複数の光源１０１の導光体１０３方向を除く部分を覆うようにそれぞれ配置した複数のランプカバー１０２と、複数の導光体１０３の裏面（液晶パネル２００と反対側の面）に空気層を介してそれぞれ配置した複数の反射板１０４と、複数の導光体１０３の表面（液晶パネル２００側の面）側にその全面を覆うように配置した拡散板１０５とを有する。本実施例ではさらに、光源１０１が隣接配置される導光体１０３の端面と、光源１０１の間に直線偏光分離素子７０１を配置した。
【０１９７】
つまり、照明装置１００は、導光体１０３と、導光体１０３の一側面（端面）に配置した光源１０１と、ランプカバー１０２と、導光体１０３の裏面に配置した反射板１０４と、直線偏光分離素子７０１とから構成される単位照明装置1000を複数個整列配置し、その表面側にその全面を覆うように配置した拡散板１０５とから構成される。
【０１９８】
単位照明装置１０００はこれを構成する導光体を一対の向かい合う端面の厚さが異なる板状の透明体から構成し、複数の導光体を整列配置する際には、厚さが大きい端面と厚さが小さい端面とを表面側の段差、及び光学的に継ぎ目がないように接合する。光源は導光体の厚さが異なる一対の向かい合う端面のうち、厚さが大きい方の端面に近接する位置であって、なおかつ隣合う導光体の裏面となる位置に配置する。また、導光体１０３の光源光が入射する端面部分、すなわち、導光体の厚さが異なる一対の向かい合う端面のうち、厚さが大きい方の端面であって、導光体どうしの接合部を除く部分に直線偏光分離素子７０１を配置する。
【０１９９】
本実施例の反射板１０４は、導光体１０３の裏面全面を覆うように空気層を介して配置され、導光体１０３の方向から来る光を導光体１０３側へ反射する機能を有し、さらに反射光の偏光状態が維持される反射面を有する反射板を用いる。
【０２００】
ここで述べる偏光状態を維持する反射面とは少なくとも垂直入射光に対しては直線偏光は直線偏光のまま反射し、円偏光はその回転方向が逆の円偏光として反射する反射面のことである。
【０２０１】
反射板１０４としては（実施例４）で説明した反射板１０４を用いることができ、例えばＰＥＴフィルムからなる支持基材上に銀薄膜をスパッタリング法により成膜したものものを用いることができる。
【０２０２】
導光体１０３は（実施例４）と同様で図４〜図６を参照して説明した導光体を用いることができる。すなわち、一対の向かい合う端面の厚さが異なる板状の透明体であって、厚さが厚い端面から入射した光を全反射により内部に閉じ込める構成と、内部を伝播する光の方向を導光体の裏面（液晶パネル２００と反対側）に形成した微細な傾斜面を有する多数の凹凸面、または段差により構成される微小傾斜反射面により変えて、液晶パネル２００側へ出射する構成としたものを用いることができる。
【０２０３】
この際、導光体１０３を構成する透明体は後述の理由から光学的に等方であることが必要である。光学的に等方な透明体としては、ガラスや、射出成形により形成したアクリル樹脂を用いることができる。ここで、ガラスは一般にアクリル樹脂よりも比重が大きいので、同じ体積であれば重くなり、さらに加工や成形がアクリル樹脂ほど容易ではないので、導光体としてはアクリル樹脂を用いるとよい。
【０２０４】
ここでは導光体１０３として、特に低複屈折性の材料である脂環式アクリル樹脂（商品名オプトレッツ：日立化成製）を射出成形により形成したものを用いた。導光体裏面の微小傾斜反射面１０３Ａはその長軸方向を光源１０１の長軸方向と平行となるように形成し、微小傾斜反射面１０３Ａの平均ピッチＰ＝２００μｍ，平均高さｈ＝１０μｍ，導光体１０３の表面１０３Ｃに対する平均傾斜角度θ＝４０°とした。
【０２０５】
また、導光体１０３は光源１０１側の端面１０３１の厚さに対し、これと向かい合う端面１０３２の厚さが連続的に薄くなるように構成した。
【０２０６】
尚、微小傾斜反射面１０３Ａの高さｈを光源１０１に近いところでは低く、光源１０１から遠い場所では高くなるよう連続的に変化させる、或いは微小傾斜反射面１０１ＡのピッチＰ、もしくは傾斜角度θを光源１０１からの距離により連続的に変化させる、或いは導光体１０３の厚さ、即ち導光体の表面１０３Ｃと裏面の主面１０３Ｂとの距離を光源からの距離に応じて非直線的に薄くなるよう構成するなどして、導光体１０３から出射する光の均一性を高めるようにすると良い。
【０２０７】
拡散板１０５は複数の単位照明装置１０００を構成する複数の導光体１０３の表面（液晶パネル２００側の面）側にその全面を覆うように配置する。
【０２０８】
拡散板１０５は導光体１０３から出射した光の角度分布や、輝度分布を変えて、液晶パネル２００へ照射される照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性を高める機能を有するものである。
【０２０９】
本実施例では特に、入射した光をその偏光状態を略維持した状態で拡散する機能を有するものを使用する。このような拡散板としては（実施例４）で説明した拡散板を用いれば良い。例えば、トリアセチルセルロースフィルムの上にガラス或いは樹脂からなる光学的に等方な球状透明ビーズを面状に並べ、アクリル系の透明接着樹脂により、固定したものを用いることができる。
【０２１０】
尚、単位照明装置の接合部分での照明光の面内輝度分布の変化は、拡散板１０５と導光体表面との距離を大きくすればするほど視認できなくなる。具体的には拡散板１０５の拡散性にもよるが、現実的な拡散板であれば、拡散板１０５と導光体１０３表面との距離を０.１mm 〜１５mm程度とすれば、単位照明装置を接合した継ぎ目での照明光の面内輝度分布の変化は視認できなくなり、面内輝度分布の均一性が高い照明光が得られる。また、拡散板１０５はこれがなくても照明光の角度分布や、面内輝度分布の均一性が高ければ必ずしも配置する必要はないが、通常は必要となるものである。
【０２１１】
直線偏光分離素子７０１は、これに入射した光のうち特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射する機能を有するものである。その構成は種々考えられ、例えば、国際出願の国際公開番号：ＷＯ９５／２７９１９に記載の異なる複屈折性高分子フィルムを交互に複数層積層した複屈折反射型偏光フィルムや、SID92 Digest p427 に記載の頂角が略９０度のプリズムアレイを２枚重ね、その重ね合わせ部に誘電体多層膜による偏光分離面を形成した板状のものを使用することができる。
【０２１２】
また、この他に、コレステリック液晶層と、位相差板を積層配置したものも直線偏光分離素子７０１として使用することができる。この場合、光源１０１側から導光体１０３の端面に向かって、コレステリック液晶層，位相差板の順に積層配置する。
【０２１３】
コレステリック液晶層は上述の通り、これに入射した光のうち一方の回転方向の円偏光は反射し、他方は透過するという選択反射を示すものである。白色に対応するために可視波長域全域で選択反射が起こる、或いは光源１０１の３原色に対応した輝線スペクトルの波長において選択反射が起こるようにするためピッチの異なる複数のコレステリック液晶層を積層して用いる。或いはAsia Display 95 Digest p735に記載されているようなピッチを連続的に変化させたコレステリック液晶層を用いるとよい。
【０２１４】
位相差板はコレステリック液晶層を透過した円偏光を、直線偏光に変換するもので、可視波長域において１／４波長板として機能するものを用いる。位相差板としては可視波長域において高い透過率を有する延伸した高分子フィルム、例えばポリビニルアルコール，ポリカーボネート，ポリサルフォン，ポリスチレン，ポリアリレート等を用いることができる。この他にも雲母や水晶または分子軸を一方向に揃えて配向した液晶層等を用いることができる。
【０２１５】
直線偏光分離素子７０１の直線偏光の透過軸は、これを透過した直線偏光が導光体１０３の裏面に形成された微小傾斜反射面に対してｓ偏光成分となるように配置する。すなわち、図２０において、導光体１０３裏面の微小傾斜反射面を構成する三角溝の長手方向が紙面垂線方向であれば、直線偏光分離素子７０１の直線偏光の透過軸も紙面垂線方向となるように配置する。
【０２１６】
次に本実施例の照明装置の動作を図２０を参照しながら、本照明装置を構成する一単位照明装置１００に着目して説明する。
【０２１７】
光源１０１から出射した光３０００は、直接、或いはランプカバー１０２で反射した後、直線偏光分離素子７０１に入射する。この際、光源１０１からの出射光３０００は非偏光であるため、直線偏光分離素子７０１に入射した光のうち、約半分に相当する特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射する。
【０２１８】
直線偏光分離素子７０１で反射した光３００２は、光源１０１、或いはランプカバー１０２で反射して再び直線偏光分離素子７０１に入射する。直線偏光分離素子７０１に再入射した光は、光源１０１、或いはランプカバー１０２での反射の際、偏光状態が変化、或いは偏光が解消しているので、その約半分に相当する特定の直線偏光成分が透過し、これと異なる偏光成分は再び反射する。この動作を繰り返す間に光源１０１から出射した光の６５％程度が特定の直線偏光となって直線偏光分離素子７０１を通過する。
【０２１９】
直線偏光分離素子７０１を透過した光３００１は導光体１０３に入射する。導光体１０３に入射した光３００１は導光体１０３内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体１０３内を伝播する光のうち、導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに至った光は反射角度が変わり導光体表面１０３Ｃで全反射条件をはずれて出射する。
【０２２０】
この際、導光体１０３に入射する光は直線偏光分離素子７０１を透過した光なので、その大部分が導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光、或いはｓ偏光成分が多い光であり、さらに導光体１０３は光学的に略等方であるため、導光体１０３内を伝播する光は偏光状態が維持されるので、微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光、或いはｓ偏光成分が多い光である。
【０２２１】
ここで、一般に誘電体、或いは導体からなる反射面に対して斜めに入射する光は、その光が反射面に対してｓ偏光、或いはｐ偏光の直線偏光であれば、反射光は入射光と同じ直線偏光である。
【０２２２】
従って、導光体１０３内を伝播し、微小傾斜反射面１０３Ａに至る光のうち、微小傾斜反射面に対してｓ偏光である光は、ｓ偏光のまま光の進行方向が変わり、導光体１０３から出射する。
【０２２３】
つまり、導光体１０３から出射する光は導光体１０３裏面の傾斜反射面103Aに対して、ｓ偏光成分が多い光、つまり、電気ベクトルの振動方向が導光体１０３裏面の微小傾斜面１０３Ａの長手方向と平行な略直線偏光の照明光が得られる。
【０２２４】
ここで、導光体内を伝播する光を微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光となる直線偏光とすることで以下の効果が得られる。
【０２２５】
図２１は微小傾斜反射面１０３Ａに格別な反射面を形成しない場合の光入射角度と反射率の関係をｐ偏光とｓ偏光について示した図である。すなわち、微小傾斜反射面１０３Ａでの反射が導光体と空気との屈折率差により生じる場合を示す。
【０２２６】
図２１より明らかな通り、ｐ偏光に対して、ｓ偏光の反射率は高く、例えば入射角度３０°ではｓ偏光の反射率がｐ偏光の反射率に対して１０％，入射角度４０°では３０％程度高くなる。つまり、微小傾斜反射面１０３Ａで反射し、導光体から出射する照明光はｓ偏光の反射率が高いため、初めから導光体に入射する光をｓ偏光とすることで、より効率良く特定の直線偏光が得られる。
【０２２７】
導光体１０３から出射した光は、拡散板１０５で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル２００に照射される。この際、拡散板１０５は偏光状態を維持するため、液晶パネル２００には所定の直線偏光が照射される。
【０２２８】
尚、本実施例の照明装置では、導光体の幅、すなわち導光体の光源側端面と、これと対向する端面までの距離を液晶パネル表示部の大きさによらず短く設定することができる。導光体の幅が短くなれば、導光体内部を伝播する光の伝播距離は短くなる。このため、アクリル樹脂のように微量の屈折率異方性がある透明体を導光体として用いた場合でも、本発明の照明装置であれば光の伝播距離が短くできるため、偏光状態の変化が小さくすみ、所定の直線偏光成分が多い照明光を効率良く出射する照明装置が実現できる。
【０２２９】
次に液晶パネル２００について説明する。上述の通り、本実施例の照明装置では電気ベクトルの振動方向が導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａ（を構成する三角溝）の長手方向と平行な電気ベクトルの振動方向を有する直線偏光成分が多い照明光が得られる。従って、照明装置を構成する際、光源１０１の長手方向を液晶パネル２００の表示面左右方向と平行な方向に配置し、導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａを構成する三角溝の長手方向もこれと平行となるよう構成すると、照明装置からの照明光は表示面左右方向に平行な方向に振動方向を有する直線偏光となる。
【０２３０】
液晶パネル２００としては上記実施例と同様、ＴＮ液晶パネルを用いることができる。しかし、一般にＴＮ液晶パネルでは視野角の左右対称性を得るために、偏光板２０１、及び偏光板２０５の直線偏光の透過軸を表示面左右方向に対し、４５°（或いは１３５°）傾けて配置する。このため、折角特定の直線偏光、すなわち表示面左右方向に平行な方向に振動方向を有する直線偏光を出射する照明装置１００を用いても照明光が効率よく利用できない。
【０２３１】
従って、本実施例では偏光板２０１を直線偏光の透過軸を表示面左右方向と一致させても視野角等に悪影響を与えない表示モードを用いることが必要である。
【０２３２】
このような表示モードを用いた液晶パネルとしては、くの字電極により配向分割を実現するＩＰＳ(In Plane Switching)液晶パネルや、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Aligned）液晶パネルを用いることができる。
【０２３３】
本実施例では以下、図２０、及び図２２を参照しながら液晶パネル２００としてＩＰＳ液晶パネル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。
【０２３４】
図２２は本実施例の液晶パネル２００の１画素の構成を示す正面図である。液晶パネル２００の１画素は透明ガラス基板２０２上に形成したアルミナ膜が被覆されたＡｌ合金からなる共通電極２００３及び走査信号電極２００４と、これらの上層に図示しないＳｉＮからなるゲート絶縁膜を介して形成されたＡｌ／Ｃｒからなる映像信号電極２００１及び画素電極２００２と、これら電極と図示しない非晶質Ｓｉ（ａ−Ｓｉ）膜，ｎ型ａ−Ｓｉ膜、等により形成したスイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）２００６を有する。
【０２３５】
さらにこれらの上層にはＳｉＮからなる保護層が形成され、その上に配向膜を介して液晶層２０８が形成される。
【０２３６】
また、画素電極２００２は共通電極２００３と一部重なり合い、保持容量を形成する。
【０２３７】
共通電極２００３、及び画素電極２００２は一画素を４つの領域に分割しており、互いに略一定の間隙を保ちながら、くの字型をつなげた形、すなわちジクザク型になっている。共通電極２００３、および画素電極２００２の液晶パネル２００表示部上下方向に対するくの字の傾き角度αは＋１０°と、−１０°とする。
【０２３８】
液晶層２０８を構成する液晶としては、ここでは正の誘電異方性を有する液晶を用い、２枚の透明ガラス基板２０２，２０４上に形成された配向膜に配向処理を行うことで液晶分子長軸の方向を規定した。液晶層２０８の液晶配向方向は、２枚の透明ガラス基板２０２，２０４間で捩じれのない、いわゆるホモジニアス配向であり、液晶分子長軸の方向を液晶パネル２００表示部左右方向と直交するように配向した。
【０２３９】
図２３は液晶パネル２００表示部左右方向を基準とした場合の各部材の条件を示す図であり、本実施例の偏光板２０５，偏光板２０１の直線偏光の透過軸，液晶層２０８の液晶分子長軸の配向方向、及び導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａ（を構成する三角溝）の長手方向を示す。
【０２４０】
図示の通り、本実施例の表示装置では、液晶パネル２００の観察者側の偏光板２０５の直線偏光の透過軸は、表示面左右方向と９０°を成し、液晶層２０８の液晶分子長軸の方向も表示面左右方向と９０°を成すよう配置する。液晶パネル２００の照明光入射側の偏光板２０１の直線偏光の透過軸は、表示面左右方向と平行とし、照明装置を構成する導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａの長手方向も表示面左右方向と平行となるよう構成した。
【０２４１】
本構成により、本実施例の液晶パネル２００は、液晶層２０８へ電圧が印加されないとき、暗表示となり、液晶層２０８への印加電圧を高くすると明表示となる、いわゆるノーマリークローズの表示特性が得られる。
【０２４２】
ここで、液晶パネル２００には、電極やスイッチング素子等が存在し、これらの部分は非表示部（非開口部２０６）となり、画像の明るさに寄与しない。これら非開口部２０６は画像の明るさに寄与しないが、殆どが金属電極であるため光を反射する。本実施例の液晶パネルではＣｒ（クロム）合金の他にＡｌ（アルミニウム）合金を用いることで非開口部２０６での光の反射率を高めた。具体的には本実施例に係る液晶パネル２００ではＣｒとＡｌの液晶パネル２００背面側から見た際の面積比率をＣｒ：Ａｌ＝１：１.４ とした。こうすることで金属電極としてＣｒのみを用いた場合の反射率５４％を、反射率７４％まで高めることができた。
【０２４３】
次に本表示装置の動作を図２０を参照しながら説明する。
【０２４４】
本実施例の照明装置１００では、上述の通り、非偏光である光源１０１からの出射光の６５％程度が特定の直線偏光となって直線偏光分離素子７０１を通過し、導光体１０３に入射する。導光体１０３に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、そのうち導光体１０３裏面の傾斜反射面１０３Ａに至った光は反射角度が変わり導光体表面１０３Ｃで全反射条件をはずれて出射する。導光体１０３から出射した光は導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対して、ｓ偏光成分が多い光、つまり、電気ベクトルの振動方向が導光体１０３裏面の微小傾斜面１０３Ａの長手方向と平行な直線偏光成分の多い照明光が得られる。
【０２４５】
導光体１０３から出射した光は、拡散板１０５で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル２００に照射される。この際、拡散板１０５は偏光状態を維持するため、導光体１０３からの出射光の偏光状態は維持されたまま液晶パネル２００に到達する。液晶パネル２００に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、観察者に画像が表示される。
【０２４６】
この際、液晶パネル２００の照明光入射側の偏光板２０１の直線偏光の透過軸は、照明装置を構成する導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａの長手方向と平行となるよう構成したので、照明光の大部分は液晶パネル２００の照明装置側の偏光板２０１でほとんど吸収されることなく表示に寄与する。
【０２４７】
つまり、光源１０１からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル２００に照射され、偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。従って、従来、液晶パネル２００の偏光板２０１で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。
【０２４８】
尚、上記の通り、液晶パネル２００には電極やスイッチング素子等の非開口部２０６が存在する。これら非開口部２０６は画像の明るさに寄与しないが、殆どが金属電極であるため光を反射する。
【０２４９】
従って、液晶パネル２００に照射された光のうち、その開口部２０７に入射した光３０００１Ａはそのまま表示に利用されるが、液晶パネル２００の非開口部２０６に入射した光３００１Ｂは表示に寄与せず、反射して照明装置１００に戻る。
【０２５０】
照明装置１００に戻った光３００１Ｂは拡散板１０５、及び導光体１０３を透過し、反射板１０４で反射して、再び導光体１０３、及び拡散板１０５を透過して液晶パネル２００に照射される。この際、本実施例では拡散板１０５と導光体１０３の透過、及び反射板１０４での反射では光の偏光状態は維持され大きく変化しない。このため液晶パネル２００に再び照射された光３００１Ｂは、初めに液晶パネル２００の非開口部２０６で反射された時の偏光状態をほぼ維持しているため、偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与できる。すなわち、本実施例の表示装置では、従来、液晶パネル２００の非開口部２０６で遮光され表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用することができるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果がある。
【０２５１】
ここで、（実施例５）、及び（実施例６）で説明した照明装置では、本実施例と同様、非偏光である光源光を所望の直線偏光に変換する機能を有するが、液晶パネル２００の非開口部２０６からの戻り光は、導光体１０３裏面の反射板１０４での２回の反射、及び導光体１０３及び拡散板１０５を２往復透過した後、液晶パネルに照射される。
【０２５２】
一方、本実施例では、非偏光である光源光を所望の直線偏光に変換する機能を有するとともに、液晶パネル２００の非開口部２０６からの戻り光は、導光体１０３裏面の反射板１０４で一回反射した後、導光体１０３及び拡散板１０５を１往復透過しただけで、再び液晶パネル２００に照射される。
【０２５３】
このため、非開口部２０６からの戻り光の反射板１０４、及び導光体１０３や拡散板１０５での損失や、偏光状態の乱れは小さくなり、非開口部２０６からの戻り光をより効率良く再利用することができる。
【０２５４】
つまり、本実施例の照明装置及びこれを用いた表示装置では、液晶パネルとして開口率の低いものを用いた場合にその効果がより顕著に現れるので、液晶パネルとしてＩＰＳ液晶パネル等の比較的開口率の低い液晶パネル、或いは高精細化により低開口率となった液晶パネルとの組み合わせが好適である。
【０２５５】
尚、本実施例では金属電極としてＣｒ合金とＡｌ合金を併用したが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち理想的には電極の少なくとも液晶パネル２００の背面側はＡｌ，Ａｇ等の反射率の高い金属を用いる、或いは、非開口部２０６の液晶パネル背面側に誘電体多層膜等による反射面を形成するなどして、非開口部２０６に入射する光を高い反射率で照明装置側へ反射するようにして、非開口部２０６での光吸収による光損失を最小限に留めることが望ましい。
【０２５６】
ところで、（実施例６）では液晶パネル表示部と同程度以上の面積の直線偏光分離素子が必要であった。これに対し、本実施例で使用する直線偏光分離素子は、導光体の特定端面を覆う分だけで良いので、導光体の構成にもよるが（実施例６）に比べてその使用面積は１／５〜１／２０と少なくなる。直線偏光分離素子は一般に高価なため、直線偏光分離素子の使用量を減らすことで装置が低コスト化できるといった効果もある。
【０２５７】
また、述べるまでもないが、本実施例においても上記実施例と同様の効果が得られる。すなわち、光源，導光体，ランプカバー，反射板からなる単位照明装置を複数整列配置することにより、大型化（大画面化）を図った場合でも、薄型で、かつ面内輝度分布が均一で、高輝度な光を出射する照明装置が実現でき、より明るく、輝度の面内均一性が高い高品位な表示ができる表示装置を実現することができる。
【０２５８】
（実施例８）
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図２４は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の一例を示す一部概略断面図である。
【０２５９】
本実施例は（実施例７）で説明した照明装置において、光源１０１と、これが隣接配置される導光体１０３の端面に配置した直線偏光分離素子７０１との間に光収束部１０３Ｍを配置したものであり、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。
【０２６０】
光収束部１０３Ｍは光源１０１からの発散光を収束する機能を有し、光源光をより平行光に近い状態にして直線偏光分離素子７０１に入射させるための手段である。
【０２６１】
光収束部１０３Ｍは光源１０１と直線偏光分離素子７０１との間であって、隣合う導光体の裏面となる位置に配置される。光収束部１０３Ｍはアクリル樹脂，ガラス等の透明体から構成され、光源１０１側から、導光体１０３側へ向かってその断面積が大きくなる、テーパー形状となっている。
【０２６２】
また、光収束部１０３Ｍの光源側の端面と、直線偏光分離素子７０１側の端面を除く面には空気層を介して反射板１０４１を配置する。
【０２６３】
光収束部１０３Ｍの設計は既に熟知されているためその詳細は省略するが、光収束部１０３Ｍの光源側の端面は光源光の入射効率を高くするために、光源101の管径の１.２〜１.５倍程度の厚さとすれば良いだろう。
【０２６４】
次に本実施例の照明装置の動作を図２４を参照しながら、本照明装置を構成する一単位照明装置１００に着目して説明する。
【０２６５】
光源１０１から出射した光３０００は、直接、或いはランプカバー１０２で反射した後、光収束部１０３Ｍに入射する。光収束部１０３Ｍに入射した光は、光収束部１０３Ｍの表面，裏面、及び側面での反射により収束され、直線偏光分離素子７０１に入射する。
【０２６６】
ここで、直線偏光分離素子７０１は、これに入射した光のうち特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は反射する機能を有するものである。直線偏光分離素子７０１としては上記の通り、国際出願の国際公開番号：ＷＯ９５／２７９１９に記載の異なる複屈折性高分子フィルムを交互に複数層積層した複屈折反射型偏光フィルムや、SID92 Digest p427 に記載の頂角が略９０度のプリズムアレイを２枚重ね、その重ね合わせ部に誘電体多層膜による偏光分離面を形成したもの、或いはコレステリック液晶層と、位相差板を積層配置したものを用いることができる。
【０２６７】
これらはいずれも垂直、或いは垂直に近い角度で入射する光に対しては効率よく機能を果すが、斜めから入射する光に対しては機能が低下する。
【０２６８】
本実施例では光源から出射した光を光収束部１０３Ｍで収束することで、直線偏光分離素子７０１に垂直に入射する光の割合を増やして直線偏光分離素子７０１が有効に機能する光の割合を高めたものである。
【０２６９】
非偏光である光源１０１からの出射光３０００は光収束部１０３Ｍで収束された後、直線偏光分離素子７０１に入射する。直線偏光分離素子７０１に入射した光は、直線偏光分離素子７０１に垂直に入射する光の割合が多いので、効率良く特定の直線偏光成分として透過し、これと異なる偏光成分は反射する。
【０２７０】
直線偏光分離素子７０１で反射した光３００４は、光収束部１０３Ｍの外側に配置した反射板１０４１、或いは光源１０１やランプカバー１０２で反射して再び直線偏光分離素子７０１に向かう。
【０２７１】
直線偏光分離素子７０１に再入射する光は、反射板１０４１，光源１０１、或いはランプカバー１０２での反射の際、偏光状態が変化、或いは偏光が解消しているので、その約半分に相当する特定の直線偏光成分は透過し、これと異なる偏光成分は再び反射する。この動作を繰り返す間に光源１０１から出射した非偏光の７０％程度が特定の直線偏光となって直線偏光分離素子７０１を通過する。
【０２７２】
直線偏光分離素子７０１を透過した光３００３は導光体１０３に入射する。導光体１０３に入射した光３００３は導光体１０３内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体１０３内を伝播する光のうち、導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに至った光は反射角度が変わり導光体表面１０３Ｃで全反射条件をはずれて出射する。
【０２７３】
この際、導光体１０３内を伝播する光は直線偏光分離素子７０１を透過した光なので、その大部分が導光体１０３裏面の傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光、或いはｓ偏光成分が多い光であり、導光体１０３から出射する光も導光体１０３裏面の傾斜反射面１０３Ａに対して、ｓ偏光成分が多い光、つまり、電気ベクトルの振動方向が導光体１０３裏面の微小傾斜面１０３Ａの長手方向と平行な直線偏光成分が多い光となる。
【０２７４】
次に本表示装置の動作を図２４を参照しながら説明する。
【０２７５】
本実施例の照明装置１００では、上述の通り、非偏光である光源１０１からの出射光の７０％程度が特定の直線偏光となって直線偏光分離素子７０１を通過し、導光体１０３に入射する。導光体１０３に入射した光は導光体内を全反射を繰り返しながら伝播し、そのうち導光体１０３裏面の傾斜反射面１０３Ａに至った光は反射角度が変わり導光体表面１０３Ｃで全反射条件をはずれて出射する。導光体１０３から出射した光は導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対して、ｓ偏光成分が多い光なので、電気ベクトルの振動方向が導光体１０３裏面の微小傾斜面１０３Ａの長手方向と平行な直線偏光成分の多い照明光が得られる。
【０２７６】
導光体１０３から出射した光は、拡散板１０５で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル２００に照射される。この際、拡散板１０５は偏光状態を維持するため、導光体１０３からの出射光の偏光状態は維持されたまま液晶パネル２００に到達する。液晶パネル２００に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、観察者に画像が表示される。
【０２７７】
この際、液晶パネル２００の照明装置側の偏光板２０１の直線偏光の透過軸は、照明装置を構成する導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａの長手方向と平行となるよう構成したので、照明光の大部分は液晶パネル２００の照明装置側の偏光板２０１でほとんど吸収されることなく表示に寄与する。
【０２７８】
つまり、光源１０１からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル２００に照射され、偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。従って、従来、液晶パネル２００の偏光板２０１で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。
【０２７９】
尚、液晶パネル２００に照射された光のうち、その開口部２０７に入射した光３００３Ａはそのまま表示に利用されるが、液晶パネル２００の非開口部２０６に入射した光３００３Ｂは表示に寄与せず、反射して照明装置１００に戻る。
【０２８０】
照明装置１００に戻った光３００３Ｂは拡散板１０５、及び導光体１０３を透過し、反射板１０４で反射して、再び導光体１０３、及び拡散板１０５を透過して液晶パネル２００に照射される。この際、本実施例では拡散板１０５と導光体１０３の透過、及び反射板１０４での反射では光の偏光状態は維持され大きく変化しない。このため液晶パネル２００に再び照射された光３００３Ｂは、初めに液晶パネル２００の非開口部２０６で反射された時の偏光状態をほぼ維持しているため、偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与できる。すなわち、本実施例の表示装置では、従来、液晶パネル２００の非開口部２０６で遮光され表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用することができるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果がある。
【０２８１】
本実施例においても非偏光である光源光を所望の直線偏光に変換する機能を有するとともに、液晶パネル２００の非開口部２０６からの戻り光は、導光体１０３裏面の反射板１０４で一回反射した後、導光体１０３及び拡散板１０５を１往復透過しただけで、再び液晶パネル２００に照射される。このため、非開口部２０６からの戻り光の反射板１０４、及び導光体１０３や拡散板１０５での吸収や、偏光状態の乱れが小さく、非開口部２０６からの戻り光をより効率良く再利用することができる。
【０２８２】
従って、本実施例の照明装置及びこれを用いた表示装置では、液晶パネルとして開口率の低いものを用いた場合にその効果がより顕著に現れるので、液晶パネルとしてＩＰＳ液晶パネル等の比較的開口率の低い液晶パネル、或いは高精細化により低開口率となった液晶パネルとの組み合わせが好適である。
【０２８３】
また、本実施例では特に光源と、導光体との間に光収束部を設けたため、以下の効果が得られる。すなわち、光源近傍の輝度が高い部分と、液晶パネルの表示に寄与する照明光を出射する部分とが光収束部により隔てられているため、単位照明装置からの照明光の面内輝度分布の均一性はより高くなる。
【０２８４】
さらに、光収束部によって光源から出射し、直線偏光分離素子に入射する光を収束することで、直線偏光分離素子の機能が高められるため、所定の直線偏光をより効率の良く出射する照明装置が実現できるので、より明るく低所費電力の表示装置が実現できる。
【０２８５】
（実施例９）
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図２５は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の一例を示す一部概略断面図である。
【０２８６】
本実施例は（実施例７）で説明した照明装置において、導光体１０３の近傍に配置した光源と、光源を覆うように配置したランプカバーと、導光体１０３の端面に配置した直線偏光分離素子７０１の代わりに、複数の整列配置したＬＥＤ（Light Emitting Diodes）５０１と、LED501からの出射光を収束し、平行化するレンズ５０２と、LED501からの出射光を所定の直線偏光に変換する偏光変換手段５１０を配置したものであり、上記実施例と同一の部分には同じ符号をつけ、詳細な説明は省略する。
【０２８７】
照明装置１００は、整列配置した複数の導光体１０３と、複数の導光体１０３の裏面（液晶パネル２００と反対側の面）に空気層を介して配置した複数の反射板１０４と、複数の導光体１０３の表面（液晶パネル２００側の面）側にその全面を覆うように配置した拡散板１０５とを有し、さらに導光体１０３の一端面に複数の整列配置したLED501と、LED501からの出射光を平行化するレンズ５０２と、LED501からの出射光を所定の直線偏光に変換する偏光変換手段５１０とを配置したものである。
【０２８８】
図２６は照明装置を液晶パネル側から観たときの、複数の整列配置したLED501と、LED501からの出射光を平行化するレンズ５０２と、LED501からの出射光を所定の直線偏光に変換する偏光変換手段５１０の概略構成を示す一部断面図である。
【０２８９】
本実施例の照明装置では光源として白色発光のＬＥＤを用いる。
【０２９０】
白色発光のＬＥＤとしてはＧａＮ系青色発光ＬＥＤチップの表面にＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体を塗布し、青色発光と、青色光により発生する蛍光とが混ざりあい白色光となるもの、或いは、ＺｎＳｅ基板にＺｎｘＣｄ１−ｘＳを活性層にした青色発光ＬＥＤを形成し、青色発光と青色光によりＺｎＳｅ基板で発生する黄色の蛍光とが混ざり合い白色光となるもの等を用いることができる。
【０２９１】
或いは、赤色，緑色，青色に発光する３つの単色発光ＬＥＤ素子の発光色の混ざり合いにより白色光を実現したものを用いることができる。
【０２９２】
レンズ５０２はLED501から出射する拡散光を収束し、平行化する機能を有するもので複数のLED501に対し、１対１に対応して配置する。
【０２９３】
尚、市販の透明レンズを備えたＬＥＤランプの中には指向性が強い、すなわち平行性の高い出射光が得られるものがあるので、これをLED501とレンズ５０２を一体化したものとして使用しても良い。
【０２９４】
具体的には品名NSPW500BS(日亜化学工業製）等を用いることができる。この場合、半値角が約±１０°の指向性が高い出射光が得られる。
【０２９５】
偏光変換手段５１０は、偏光分離プリズムアレイ５０９と、偏光分離プリズムアレイ５０９から出射する光の偏光状態を揃える位相差板５０４とから構成される。
【０２９６】
偏光分離プリズムアレイ５０９はLED501から出射した光を反射と透過により電気ベクトルの振動方向が互いに直交する２種類の直線偏光に分離する偏光分離面５０３と、偏光分離面５０３で反射した光を偏光分離面５０３を透過した光の方向と同じ方向へ反射する反射面５０５とを断面形状が平行四辺形の柱状の透光性部材５０６を介して交互に複数配列したものである。
【０２９７】
透光性部材５０６は光源の発光スペクトルに対して透明で複屈折性のない材料、例えばＢＫ−７等の硝材、或いはアクリル樹脂等から構成される。透光性部材５０６はその断面形状が内角４５°の平行四辺形である柱状の透明体であり、これを順次接合することで板状の外観を形成するもので、透光性部材５０６の接合界面には偏光分離面５０３、及び反射面５０５が交互に形成される。
【０２９８】
偏光分離面５０３は透光性部材５０６に形成した誘電体多層膜、或いは国際出願の国際公開番号：ＷＯ９５／２７９１９に記載されている様な異なる複屈折性高分子フィルムを交互に複数層積層した複屈折反射型偏光フィルムを透光性部材５０６の接合界面に挟み込むことで実現すれば良い。本実施例の偏光分離面５０３は偏光分離面５０３に対してｐ偏光となる直線偏光は透過し、ｓ偏光となる直線偏光は反射するよう構成する。
【０２９９】
反射面５０５は偏光分離面５０３で反射した光を偏光分離面５０３を透過した光と同じ方向に反射するもので、偏光分離面５０３と同じ誘電体多層膜、或いはＡｌ，Ａｇ等の金属薄膜等の鏡面反射面により実現すれば良い。
【０３００】
位相差板５０４は偏光分離プリズムアレイ５０９から出射する光を、導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光となる直線偏光に揃える機能を有する。本実施例では、偏光分離プリズムアレイ５０９の偏光分離面５０３を透過した光は導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光であり、偏光分離面５０３で反射し、さらに反射面５０４で反射した光は導光体103裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｐ偏光である。
【０３０１】
このため、位相差板５０４として、導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｐ偏光である直線偏光をｓ偏光に変換する機能を有するものを用い、偏光分離プリズムアレイ５０９の光出射面のうち、偏光分離面５０３及び反射面５０５で反射した光が通過する部分に配置する。
【０３０２】
つまり、位相差板５０４としては、光源の発光スペクトルに対し１／２波長板として機能するものを用いる。１／２波長位相差板としては光源の発光スペクトルに対して高い透過率を有する延伸した高分子フィルム、例えばポリビニルアルコール，ポリカーボネート，ポリサルフォン，ポリスチレン，ポリアリレート等を用いることができる。この他にも雲母や水晶または分子軸を一方向に揃えて配向した液晶層等を用いることができる。
【０３０３】
尚、一般に位相差板を構成する透明体には屈折率の波長依存性（波長分散）があり、白色光のように波長帯域が広い光に対しては一種類の位相差板では十分な性能が得られない。そこで、２種類の波長分散が異なる位相差板をその光学軸をずらして張り合わせることで、広い波長帯域に対応した１／２波長板を実現するようにするとよい。
【０３０４】
図示のとおり、LED501、及びコリメートレンズ５０２は偏光分離プリズムアレイ５０９を構成する複数の透光性部材５０６の光入射面の中心位置であって、LED501から出射する光の進行方向に対応した接合界面に偏光分離面５０３が形成されている位置に配置する。つまり、複数のLED501、及びコリメートレンズ５０２は透光性部材５０６の光入射面の幅ひとつ分の間隔をあけながら列状に配置される。また、位相差板５０４は、偏光分離プリズム５０１の光出射面のうち、偏光分離面５０３で反射し、さらに反射面５０５で反射した光が通過する透光性部材５０６の光出射面に透光性部材５０６の光出射面ひとつ分の幅の間隔をあけながら配置される。
【０３０５】
偏光変換手段５１０は導光体１０３の端面に光学的に結合するように接続される。すなわち、偏光変換手段５１０と導光体１０３を、導光体１０３及び偏光分離プリズム５０１を構成する透光性部材５０６の屈折率に近い透明接着剤により結合する。
【０３０６】
液晶パネル２００は、照明光入射側の偏光板２０１の直線偏光透過軸が導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａ（を構成する三角溝）の長手方向と平行になるように配置した液晶パネルを用いるとよい。本実施例では（実施例７）で説明した配向分割したＩＰＳ(In Plane Switching）液晶パネルを用いる。
【０３０７】
次に図面を参照しながら本表示装置の動作を説明する。
【０３０８】
LED501から出射した発散光３００５はレンズ５０２の作用により収束し、平行化された後、偏光分離プリズムアレイ５０９に入射する。偏光プリズムアレイ５０９に入射した光は偏光分離面５０３において、電気ベクトルの振動方向が直交する異なる２種類の直線偏光に、それぞれ反射光と透過光として分離される。
【０３０９】
偏光分離面５０３を透過した光は導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光であり、偏光分離面５０３で反射した光は導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｐ偏光である。
【０３１０】
偏光分離面５０３を透過した光３００５Ａは導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光のまま導光体１０３に入射する。
【０３１１】
一方、偏光分離面５０３で反射した光は、さらに反射面５０５で反射して、その進行方向が偏光分離面５０１を透過した光と同方向となり、位相差板５０４に入射する。位相差板５０４に入射した光３００５Ｂは位相差板５０４を透過する際、位相差板５０４の作用を受けて、電気ベクトルの振動方向が９０°回転した直線偏光、すなわち導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光となって導光体１０３に入射する。
【０３１２】
つまり、光源であるLED501から出射した非偏光は、特定の直線偏光（導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光）に変換された後、導光体１０３に入射する。
【０３１３】
導光体１０３に入射した光３００５Ａ及び３００５Ｂは導光体１０３内を全反射を繰り返しながら伝播し、導光体１０３内を伝播する光のうち、導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに至った光は反射角度が変わり導光体表面１０３Ｃで全反射条件をはずれて出射する。
【０３１４】
この際、導光体１０３内を伝播する光は導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光、或いはｓ偏光成分が多い光であり、微小傾斜反射面１０３Ａに対してｓ偏光である光は、ｓ偏光のまま光の進行方向が変わり、導光体１０３から出射する。
【０３１５】
つまり、導光体１０３から出射する光は導光体１０３裏面の傾斜反射面103Ａに対して、ｓ偏光成分が多い光であるため、照明装置１００からは電気ベクトルの振動方向が導光体１０３裏面の微小傾斜面１０３Ａの長手方向と平行な直線偏光成分が多い照明光が得られることになる。
【０３１６】
導光体１０３から出射した光は、拡散板１０５で光量分布、及び照明光の角度分布が均一化された後、液晶パネル２００に照射される。この際、拡散板１０５は偏光状態を維持するため、導光体１０３からの出射光の偏光状態は維持されたまま液晶パネル２００に到達する。液晶パネル２００に照射された光は画像情報に応じて透過光量が制御され、観察者に画像が表示される。
【０３１７】
上記の通り、液晶パネル２００の照明装置側の偏光板２０１の直線偏光の透過軸は、照明装置を構成する導光体１０３裏面の微小傾斜反射面１０３Ａの長手方向と平行となるよう構成したので、照明光の大部分は液晶パネル２００の照明装置側の偏光板２０１でほとんど吸収されることなく表示に寄与する。
【０３１８】
つまり、光源５０１からの非偏光である出射光は効率よく所望の直線偏光に変換された後、液晶パネル２００に照射され、偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与する。従って、従来、液晶パネル２００の偏光板２０１で吸収され、無駄となっていた光を有効に利用することができるため、明るく低消費電力な表示装置が実現できる。
【０３１９】
尚、液晶パネル２００に照射された光のうち、その開口部２０７に入射した光３００５Ｃはそのまま表示に利用されるが、液晶パネル２００の非開口部２０６に入射した光３００５Ｄは表示に寄与せず、反射して照明装置１００に戻る。
【０３２０】
照明装置１００に戻った光３００５Ｄは拡散板１０５、及び導光体１０３を透過し、反射板１０４で反射して、再び導光体１０３、及び拡散板１０５を透過して液晶パネル２００に照射される。この際、本実施例では拡散板１０５と導光体１０３の透過、及び反射板１０４での反射では光の偏光状態は維持され大きく変化しない。このため液晶パネル２００に再び照射された光３００５Ｄは、初めに液晶パネル２００の非開口部２０６で反射された時の偏光状態をほぼ維持しているため、偏光板２０１で殆ど吸収されることなく表示に寄与できる。すなわち、本実施例の表示装置では、従来、液晶パネル２００の非開口部２０６で遮光され表示に寄与できなかった光を大きな損失のない状態で再利用することができるため、開口率の低い液晶パネルであっても明るい表示が得られるという効果がある。
【０３２１】
本実施例においても非偏光である光源光を所望の直線偏光に変換する機能を有するとともに、液晶パネル２００の非開口部２０６からの戻り光は、導光体１０３裏面の反射板１０４で一回反射した後、導光体１０３及び拡散板１０５を１往復透過しただけで、再び液晶パネル２００に照射される。このため、非開口部２０６からの戻り光の反射板１０４、及び導光体１０３や拡散板１０５での吸収や、偏光状態の乱れが小さく、非開口部２０６からの戻り光をより効率良く再利用することができる。
【０３２２】
従って、本実施例の照明装置及びこれを用いた表示装置では、液晶パネルとして開口率の低いものを用いた場合にその効果がより顕著に現れるので、液晶パネルとしてＩＰＳ液晶パネル等の比較的開口率の低い液晶パネル、或いは高精細化により低開口率となった液晶パネルとの組み合わせが好適である。
【０３２３】
また、本発明の照明装置では、導光体の幅、すなわち導光体の光源側端面と、これと対向する端面までの距離を液晶パネル表示部の大きさによらず短く設定することができる。導光体の幅が短くなれば、導光体内部を伝播する光の伝播距離は短くなる。このため、アクリル樹脂のように微量の屈折率異方性がある透明体を導光体として用いた場合でも、本発明の照明装置であれば光の伝播距離が短くできるため、偏光状態の変化が小さくてすみ、所定の直線偏光成分が多い照明光を効率良く出射する照明装置が実現できる。
【０３２４】
また、本実施例では光源としてＬＥＤを用いることで以下の効果が得られる。すなわち、ＬＥＤは発光部の大きさが蛍光ランプに比べて極めて小さいので、レンズ等の光学部材により光の指向性を高めることが容易である。ここで、一般に非偏光の光を所定の偏光状態に変換する効率は、指向性の高い光の方が高い。つまり、光源としてＬＥＤを用いることで光源から出射した非偏光を所望の偏光（液晶パネル光入射側の偏光板で吸収されない直線偏光）に効率良く変換できるので、光源光の利用効率をより高めることができる。
【０３２５】
また、ＬＥＤは蛍光ランプで必要となるインバーターが不要となり、機器本体の小型化に有利である。さらに、ＬＥＤは水銀をほとんど使用しないので環境にやさしいという特長もある。
【０３２６】
（実施例１０）
次に本発明に係る他の照明装置及びこれを用いた表示装置の実施例を図面を用いて説明する。図２７は本発明の照明装置、及びこれを用いた表示装置の概略構成を示す一部斜視図であり、図２８は本実施例の表示装置の全体構成を示したものである。
【０３２７】
本実施例は液晶パネル２００と、液晶パネル２００の表示面を独立に面分割照明できる照明装置１００とから構成される。すなわち、液晶パネル２００の表示面を上下方向に３等分した領域ａ〜ｃを、照明装置１００を構成する３つの単位照明装置１０００ａ〜１０００ｃによりそれぞれ独立に照明するよう構成し、液晶パネル２００の表示動作に対応して、照明装置１００を構成する３つの単位照明装置１０００ａ〜１０００ｃの点灯，消灯を個別に制御するように構成したものである。
【０３２８】
本実施例の照明装置１００は基本的に上記実施例で説明したものを用いると良い。ここでは以下、光源として冷陰極蛍光ランプを用いる場合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。また、上記実施例と共通な部分については詳細な説明は省略する。
【０３２９】
液晶パネル２００には走査ドライバ（走査電極駆動回路）３，映像ドライバ（画素電極駆動回路）４が接続されており、照明装置１００には電源回路５，照明ドライバ（照明制御回路）６が接続される。また、走査ドライバ（走査電極駆動回路）３，映像ドライバ（画素電極駆動回路）４、及び照明ドライバ（照明制御回路）６には液晶コントローラ１が接続される。
【０３３０】
この構成において、液晶パネル２００の表示動作に対応して、動画像のぼけ防止を目的として照明ドライバ６が照明装置１００を構成する複数の単位照明装置１０００ａ〜１０００ｃを個別に制御して、液晶パネル２００の表示面を面分割照明する。
【０３３１】
液晶パネル２００は、液晶の応答時間が９ｍｓ以下の応答速度の速いものを用いる。応答時間の速い液晶パネルとしては強誘電性液晶を用いたもの、或いはＯＣＢ(Optically Compensated Bend)モードを用いたものなどがある。また、ＴＮ液晶パネルや、ＩＰＳ液晶パネルといったものでも、低粘度の液晶材料を用い、液晶層を狭ギャップ化することで、上記要件を満たすものが実現できる。
【０３３２】
本実施例では、液晶パネル２００として液晶層のギャップが約２μｍ、中間調での応答時間が９ｍｓ、ノーマリークローズ特性のＩＰＳ液晶パネル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。
【０３３３】
液晶コントローラ１は外部から信号を取り込み、液晶パネル２００に表示するデータと、水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを出力する。液晶コントローラ１は入力される信号によってその構成が異なる。ここではまず、液晶コントローラ１にアナログ信号が入力される場合について説明する。この場合、アナログ信号は液晶パネル２００で表示すべき信号と、１画素毎の映像信号の開始を示す映像開始信号が重畳されている。液晶コントローラ１はＡ／Ｄ変換器を内蔵し、重畳されたアナログ信号から映像信号を取り出してＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換してデータとして出力する。また、アナログ信号の映像開始信号を垂直同期信号ＶＳＹＮＣとして出力するとともに、Ａ／Ｄ変換器でのサンプリングクロックを水平同期信号ＨＳＹＮＣとして出力する。
【０３３４】
液晶コントローラ１に入力される信号がデジタル信号である場合は、この信号は外部の演算処理装置によって生成されたデータが入力される。この場合、外部の演算処理装置は垂直同期信号ＶＳＹＮＣ、水平同期信号ＨＳＹＮＣに基づいて演算を実行するため、液晶コントローラ１はデータ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力とするので、この入力したデータ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ、垂直同期信号ＶＳＹＮＣをそのまま出力する。
【０３３５】
液晶コントローラ１から出力された垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣは走査ドライバ３に入力される。走査ドライバ３ではシフトレジスタ８によって液晶パネル２００の走査電極毎の信号を生成し、レベルシフト回路９によってそれぞれの走査電極毎の信号のレベルを決定し、走査電極の信号を出力する。
【０３３６】
映像ドライバ４は、液晶コントローラ１から出力されたデータと、水平同期信号ＨＳＹＮＣ，垂直同期信号ＶＳＹＮＣを入力する。データはシフトレジスタ１０に入力され１ライン分のデータとしてライン目盛り１１に入力される。次にレベルシフト回路１２によってレベルが決定され、Ｄ／Ａ変換器１３によってアナログ信号に変換される。変換されたアナログ信号は液晶パネル２００のそれぞれの画素電極への信号として出力される。
【０３３７】
次に照明装置１００を構成する単位照明装置１０００ａ〜１０００ｃを個別に制御する照明ドライバ６について説明する。
【０３３８】
照明ドライバ６は電源回路５、及び単位照明装置１０００ａ〜１０００ｃの光源１０１ａ〜１０１ｃに接続され、動画表示の場合に発生するぼけを防止するために、照明装置１００を構成する単位照明装置１０００ａ〜１０００ｃの点灯，消灯を個別に制御するものである。
【０３３９】
図２９は照明ドライバ６の構成を示したものである。照明ドライバ６はカウンタ６１，６２，６３、パルス発生器６４，６５，６６、スイッチ６７，６８，６９、インバーター７０，７１，７２から構成される。カウンタ６１〜６３はそれぞれ水平同期信号ＨＳＹＮＣを入力し、この水平同期信号ＨＳＹＮＣのパルスの数をカウントする。また、カウンタ６１は垂直同期信号ＶＳＹＮＣを、カウンタ６２はカウンタ６１の出力信号を、カウンタ６３はカウンタ６２の出力信号を、それぞれのカウントを開始するための信号として入力する。パルス発生器６４〜６６は、それぞれカウンタ６１〜６３の出力を受けとると予め定めた時間の間、Ｈｉレベルの信号を出力する。スイッチ６７〜６９はパルス発生器６４〜６６からの信号がＨｉレベルのときにＯＮ状態となり、これにより電源回路からの電力がインバーター７０〜７２に入力され、光源１０１ａ〜１０１ｃが個別に点灯する。
【０３４０】
図３０は垂直同期信号ＶＳＹＮＣ，水平同期信号ＨＳＹＮＣ，インバーター７０〜７２の出力を示したものである。
【０３４１】
ここでは、垂直同期信号ＶＳＹＮＣの周期を１６.６ｍｓ 、水平同期信号ＨＳＹＮＣの周期を１５μｓとし、また、８００×６００画素の液晶パネル２００の表示面全面を走査するのに９ｍｓかかる場合について説明する。
【０３４２】
本実施例では照明装置１００は液晶パネル２００の表示面を３つの照明領域に分割して照明する３つの単位照明装置から構成されており、それぞれの照明領域を担当する単位照明装置は対応する液晶パネル２００の表示面の走査が開始されてから、その領域の走査が終了し、かつ液晶が応答した後に照明光を照射するよう制御する。そのために液晶パネル２００の領域ｃでは走査が開始されてから１２ｍｓ後、４.６ｍｓ の間、照明光が照射される。また、領域ｂでは１５ｍｓ後、４.６ｍｓ の間照明光が照射され、領域ａでは１８ｍｓ後、４.６ｍｓ の間照明光が照射される。
【０３４３】
これを実現するためにカウンタ６１は８００個の水平同期信号をカウントしたときに出力信号を出力する。同様にカウンタ６２はカウンタ６１が出力信号を出力した後に２００個の水平同期信号をカウントしたときに出力信号を出力し、カウンタ６３はカウンタ６２が出力信号を出力した後に２００個の水平同期信号をカウントしたときに出力信号を出力する。また、各パルス発生器６４〜６６はそれぞれのカウンタの出力信号を受けて４.６ｍｓ の間、Ｈｉレベルの信号を出力するようにする。
【０３４４】
図３１はこの場合の液晶パネル２００表示面の透過率と、照明装置１００の輝度との関係を示したものである。液晶パネルの透過率は各領域の平均値を示したものである。このように照明装置１００を構成する単位照明装置１０００ａ〜１０００ｃは液晶パネルの照明光を照射すべき領域の液晶が応答し、所望の透過率となった後、点灯し、一定時間照明した後、消灯するように制御される。
【０３４５】
このような条件で静止画を視角速度１０°／ｓの速度で動かした動画を表示させても特に画像のぼけはまったく感じられないものとすることができる。すなわち、動画を違和感なく表示できる液晶表示装置を簡便に提供できる。
【０３４６】
本実施例では特に液晶パネルの表示面が全面応答するまでの時間だけ照明装置の点灯を待つ必要がない。つまり、より小さな表示領域が応答するより短い待機時間で照明装置を点灯するため、より長い時間照明光が照射でき、より明るい画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０３４７】
【図１】本発明の照明装置の一実施例を示す一部概略断面図である。
【図２】本発明の照明装置を構成する単位照明装置の概略構成を示す一部斜視図である。
【図３】導光体の光入射部端面の有効厚さと、照明装置の輝度との関係の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る導光体の一例を示す部分断面図である。
【図５】本発明に係る導光体の一例を示す部分断面図である。
【図６】本発明に係る導光体の一例を示す部分断面図である。
【図７】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す概略斜視図である。
【図８】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図９】本発明に係る導光体の一実施例を示す概略斜視図である。
【図１０】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図１１】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図１２】本発明に係る導光体の一実施例を示す概略斜視図である。
【図１３】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図１５】本発明に係る偏光維持拡散板の一例を示す一部斜視図である。
【図１６】本発明に係る偏光維持拡散板の一例を示す一部断面図である。
【図１７】本発明に係る偏光維持拡散板の一例を示す一部断面図である。
【図１８】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図１９】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図２０】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図２１】本発明に係る導光体の裏面に形成された微小傾斜反射面の光入射角度と反射率の関係を示す図である。
【図２２】本発明に係る液晶パネルの一画素の一例を示す正面図である。
【図２３】本発明に係る液晶パネルの構成の説明図である。
【図２４】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図２５】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図２６】本発明に係る偏光変換手段の一例を示す一部断面図である。
【図２７】本発明の照明装置及びこれを用いた表示装置の一実施例を示す概略斜視図である。
【図２８】本発明の表示装置の概略構成図である。
【図２９】本発明にかかる照明ドライバの概略構成図である。
【図３０】本発明にかかる照明ドライバの動作説明図である。
【図３１】本発明の表示装置の液晶パネル透過率と、照明装置の輝度の関係の一例を示す説明図である。
【図３２】本発明の照明装置の一実施例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【０３４８】
１…液晶コントローラ、３…走査ドライバ、４…映像ドライバ、５…電源回路、６…照明ドライバ、８，１０…シフトレジスタ、９，１２…レベルシフト回路、１１…ラインメモリ、１３…Ｄ／Ａ変換器、６１，６２，６３…カウンタ、６４，６５，６６…パルス発生器、６７，６８，６９…スイッチ、７０，７１，７２…インバータ、１００…照明装置、１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…光源、１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ…ランプカバー、１０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ…導光体、１０３Ａ…導光体裏面の微小傾斜反射面、１０３Ｂ…導光体裏面の主面、１０３Ｃ…導光体表面、１０３Ｌ…導光体の突出部、１０３Ｍ…光収束部、１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ…反射板、１０５…拡散板、１０６…コレステリック液晶層、１０７，１０８，５０４…位相差板、１０９…直線偏光分離素子、２００…液晶パネル、２００Ａ…液晶パネルの表示面垂線、２０１，２０５…偏光板、２０２，２０４…透明ガラス基板、２０３…シール剤、２０６…非開口部、２０７…開口部、２０８…液晶層、５０１…ＬＥＤ、５０２…レンズ、５０３…偏光分離面、５０５…反射面、５０６…透光性部材、５０９…偏光分離プリズムアレイ、５１０…偏光変換手段、７０１…直線偏光分離素子、１０００，１０００ａ，１０００ｂ，１０００ｃ…単位照明装置、１０３１，１０３２…導光体の端面、１５０１…透明基材、１５０２…透明ビーズ、１５０３…透明接着樹脂、２００１…映像信号電極、２００２…画素電極、２００３…共通電極、２００４…走査信号電極、３２３１…平板状導光体、３２３２…突出部付き楔状導光体、３２３３…突出部、３２３４…接合面、１０３１１…光源光が入射する導光体の端面、１０３１２…隣り合う導光体との接合端面。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【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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【図３２】
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