CN101738657A - 光学片、照明装置及液晶显示装置 - Google Patents

光学片、照明装置及液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种照明装置，包括将从一个侧面入射的光从表面射出的导光板、配置于导光板表面侧的光学片、配置于导光板背面侧的反射片，在光学片的与导光板相反一侧的面上设有棱镜列，该棱镜列具有至少两个斜面，其棱线沿着一个方向延伸，导光板对于在光学片的导光板一侧的面反射后透射过该导光板而在反射片反射、并再次透射过导光板而入射到光学片的光，使其偏振状态发生改变。

Description

光学片、照明装置及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及作为面状光源发挥功能的照明装置、使用该照明装置的光学片以及将该照明装置用作背光源的液晶显示装置。
背景技术
显示装置是向人类传递视觉信息的媒介，在已成为高度发达的信息社会的现代社会中，对于人类和社会而言，显示装置已成为重要的存在。尤其是，近年来液晶显示装置的性能显著提高，它被用作移动电话、个人计算机、以及大画面电视机等的显示装置。液晶显示装置通常由液晶显示板和配置在其背面而对液晶显示板照射光的背光源(照明装置)构成。
液晶显示板通过调节由背光源射出的光的透射光量来显示图像。作为液晶显示板，具有偏振片，通过控制入射到液晶层的光的偏振状态来进行影像显示，这能以较低的驱动电压得到对比度高的影像，因此较为优选。作为这样的液晶显示板，能够采用例如TN(TwistedNematic)方式、STN(Super Twisted Nematic)方式、ECB(ElectricalControlled Birefringence)方式等。还能够采用以广视场角为特点的IPS(In Plane Switching)方式、VA(Vertical Aligned)方式。无论采用哪种方式，液晶显示板都具有一对透明基板、夹持于这些透明基板之间的液晶层、在各透明基板的与液晶层相反一侧的面上分别配置的一对偏振片，通过改变入射到液晶层的光的偏振状态来控制光的透射量，显示图像。
偏振片具有吸收预定的直线偏振成分、使振动面与其正交的直线偏振光透射的功能。因此，在照射到液晶显示板的光无偏振成分时，构成液晶显示板的偏振片吸收照明光的至少50％。也就是说，在液晶显示装置中，在从背光源射出的光无偏振成分时，照明光的大约一半被偏振片吸收而损失。因此，减小构成液晶显示板的偏振片吸收来自背光源的照明光的比例，对于实现更明亮的图像或低耗电的液晶显示装置尤为重要。
液晶显示装置的背光源有边缘背光源方式(导光体方式)、正下方式(反射板方式)、面状光源方式，尤其在要实现薄型背光源时，采用边缘背光源方式。
边缘背光源方式的背光源具有称为导光板的板状透明板、设于导光板端部的线状或点状的光源、用于调整从导光板射出的光的行进方向的称为棱镜片的光学片、漫射片等。导光板具有将来自光源的光漫散为面状的功能。从导光板射出的光通常在相对于导光板的光射出面的垂线(法线)方向倾斜60～80度的方向上具有亮度、光度的最大值(峰值)。公知的是，从导光板射出的光中、在亮度或光度为最大的角度(峰值角度)以及在该附近角度射出的光，p偏振成分比s偏振成分多。
在日本特许第3299087号公报中记载了这样构成的面光源装置，用棱镜片将从导光板射出的p偏振成分较多的光优先导入正面方向。在该例子中，构成棱镜片的各棱镜列具有两个倾斜面，相对地远离光源一侧的斜面的倾斜角使得从导光板射出的p偏振成分较多的光射向正面方向，相对地接近光源一侧的斜面的倾斜角成为从导光板射出的p偏振成分较多的光没有入射的范围的角度。此时，来自面光源装置的照明光具有偏振光的偏斜，因此认为适于液晶显示装置的背光源。
发明内容
众所周知，从导光板射出的光通常在相对于导光板的光射出面的垂线(法线)方向倾斜60～80度的方向上具有亮度或光度的最大值(峰值)，在该峰值角度以及在该附近角度射出的光，p偏振成分比s偏振成分多。认为这是由于导光板与空气的界面处的p偏振成分和s偏振成分的透射率差异而引起的。
为了有效利用从该导光板向倾斜方向射出的p偏振成分较多的光，本发明人对采用了包括具有两个斜面的棱镜列的光学片(以下也称为棱镜片)的照明装置(背光源)进行了研究。此时，棱镜片配置成棱镜列的形成面处于与导光板相反一侧，而且棱镜的棱线方向(棱镜槽的长度方向)配置成与相邻配置光源的导光板的侧面(端面)平行。构成棱镜的两个倾斜面中，相对地远离光源一侧的斜面的倾斜角做成使得从导光板射出的p偏振成分较多的光射向正面方向的角度，相对地接近光源一侧的斜面的倾斜角做成使得从导光板射出的p偏振成分较多的光不处于入射范围的角度。作为棱镜片，采用以比较便宜容易处理的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)膜为基材(基体材料)、在其表面上形成棱镜列而成的棱镜片。该研究结果，本发明人发现，从棱镜片射出的光的p偏振成分的比例相对于导光板射出时的p偏振成分的比例，没有达到预想那样高。
上述的以往例子的技术是通过将从导光板向倾斜方向射出的p偏振成分较多的光射向正面方向来提高p偏振成分的比例。但是，该技术仅是将p偏振成分较多的光射向正面方向，没有增加p偏振光量的绝对量的想法。因此，即使从棱镜片射出的光的p偏振成分的比例变高，也不是p偏振成分的光量本身增加，存在用作液晶显示装置的背光源时，不能充分有助于提高图像明亮度的问题。
本发明是考虑到上述问题而做出的，其目的之一在于提供一种能够提高从导光板射出的光的偏振度(提高p偏振成分比例)的棱镜片，并提供一种能够射出直线偏振成分的光量较大的照明光的照明装置。而且，本发明的目的之一在于使用这样的照明装置来实现明亮且低耗电的液晶显示装置。
本发明的其他目的、课题和新特征，将通过参照本说明书的记述和附图而得以清楚。
本发明为了达到上述目的，采用以下方案。
本发明的照明装置，包括将从一个侧面入射的光从表面射出的导光板、配置于上述导光板表面侧的光学片、配置于上述导光板背面侧的反射片，其特征在于：
在上述光学片的与上述导光板相反一侧的面上设有棱镜列，该棱镜列具有至少两个斜面，棱线在沿着上述一个侧面的方向延伸，
在上述光学片的上述导光板一侧的面上设有s偏振增反射构件，该s偏振增反射构件对从上述导光板射出而向相对于上述导光板表面倾斜预定角度的方向行进的光，使其s偏振成分的反射增加来提高透射过上述光学片的光的p偏振成分的比例。
上述照明装置，可以是：上述导光板对于在上述光学片的上述导光板一侧的面反射后透射过该导光板而在上述反射片反射、并再次透射过上述导光板而入射到上述光学片的光，改变其偏振状态。
上述照明装置，可以是：上述导光板将在上述光学片的上述导光板一侧的面反射的s偏振成分的光的至少一部分在该光被上述反射片反射并再次入射到上述光学片之前的期间将其转换为p偏振成分。
上述照明装置，可以是：上述导光板具有双折射性，其延迟相轴相对于上述一个侧面倾斜。
上述照明装置，可以是：上述预定角度是与从上述导光板射出的光的量相关的指标值为最大的角度。
上述照明装置，可以是：上述s偏振增反射构件由厚度与上述预定角度相应的、折射率比上述光学片的基材折射率高的透明材料的层构成。
上述照明装置，可以是：上述s偏振增反射构件由这样的斜面构成，该斜面相对于形成上述棱镜列的面而朝向使从上述导光板射出的光向上述光学片的入射角增大的方向倾斜。
本发明的另一照明装置，包括将从一个侧面入射的光从表面射出的导光板、配置于上述导光板表面侧的光学片，其特征在于：
上述光学片包括：
棱镜列，其设于与上述光学片的与上述导光板相反一侧的面上，具有至少两个斜面，棱线在沿着上述一个侧面的方向延伸，
基材，由透明体构成，该透明体相对于以预定入射角对上述导光板一侧的面入射的p偏振光不产生相位差。
上述照明装置，可以是：构成上述基材的透明体具有光学各向异性，其延迟相轴相对于上述棱镜列的棱线方向为大致平行或大致正交。
上述照明装置，可以是：构成上述基材的透明体具有双轴各向异性，其延迟相轴相对于上述棱镜列的棱线方向大致平行。
上述照明装置，可以是：上述基材由光学各向同性的透明体构成。
本发明的光学片，其特征在于：包括：
棱镜列，设在一个面上，具有至少两个斜面，棱线沿一个方向延伸，
s偏振增反射构件，设于与形成有上述棱镜列的面相反一侧的面上，对从预定角度向上述相反一侧的面入射的光，使其s偏振成分的反射增加来提高透射过上述光学片的光的p偏振成分的比例。
上述光学片中，可以是：上述s偏振增反射构件由厚度与上述预定角度相应的、折射率比上述光学片的基材折射率高的透明材料的层构成。
上述s偏振增反射构件由相对于形成上述棱镜列的面而朝向增大从与上述棱镜列的棱线方向交叉的方向入射来的光向上述光学片的入射角的方向倾斜的斜面构成。
本发明的另一光学片，其特征在于：包括：
棱镜列，设在一个面上，具有至少两个斜面，棱线沿一个方向延伸，
基材，由透明体构成，该透明体对以预定入射角向与上述一个面相反一侧的面入射的p偏振光不产生相位差。
上述光学片中，可以是：构成上述基材的透明体具有光学各向异性，其延迟相轴相对于上述棱镜列的棱线方向为大致平行或大致正交。
构成上述基材的透明体可以具有双轴各向异性，其延迟相轴相对于上述棱镜列的棱线方向大致平行。
或者，上述光学片中，上述基材可以由光学各向同性的透明体构成。
在之前的光学片中，可以是：在上述棱镜列中，上述棱线的一侧的部分由至少三个斜面构成，从上述光学片的表面观察，该至少三个斜面中的至少一个斜面相对于其他斜面朝相反方向倾斜。
本发明的液晶显示装置，包括照明装置和控制来自上述照明装置的光的透射量来显示图像的液晶显示板，其特征在于：
上述照明装置包括将从一个侧面入射的光从表面射出的导光板、配置于上述导光板表面侧的光学片、配置于上述导光板背面侧的反射片，
在上述光学片的与上述导光板相反一侧的面上设有棱镜列，该棱镜列具有至少两个斜面，棱线在沿着上述一个侧面的方向延伸，
在上述光学片的上述导光板一侧的面上设有s偏振增反射构件，该s偏振增反射构件对从上述导光板射出而向相对于上述导光板表面倾斜预定角度的方向行进的光，使其s偏振成分的反射增加来提高透射过上述光学片的光的p偏振成分的比例，
上述液晶显示板的配置于上述照明装置一侧的偏振片的吸收轴是与上述棱镜列的棱线方向相应的方向。
本发明的另一液晶显示装置，包括照明装置和控制来自上述照明装置的光的透射量来显示图像的液晶显示板，其特征在于：
上述照明装置包括将从一个侧面入射的光从表面射出的导光板、配置于上述导光板表面侧的光学片，
上述光学片包括：棱镜列，其设于与上述光学片的与上述导光板相反一侧的面上，具有至少两个斜面，棱线在沿着上述一个侧面的方向延伸；基材，由透明体构成，该透明体相对于以预定入射角对上述导光板一侧的面入射的p偏振光不产生相位差，
上述液晶显示板的配置于上述照明装置一侧的偏振片的吸收轴是与上述棱镜列的棱线方向相应的方向。
上述以外的技术方案将通过以下的记述而得以清楚。
根据本发明，能够实现射出直线偏振成分的光量较大的照明光的照明装置。而且，使用这样的照明装置能够实现明亮且低耗电的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的照明装置的主要构成的剖视图。
图2是表示本发明的实施方式的照明装置的概略构成的俯视图。
图3是从导光板的表面射出的光的极角(视场角)α的说明图。
图4是表示本发明的实施方式的照明装置的主要部分的剖视放大图。
图5是表示形成于棱镜片的棱镜的一例子的剖视图。
图6是表示对双轴各向异性的透明体入射p偏振光时的、p偏振光的透射率的计算结果的一例子。
图7是表示对双轴各向异性的透明体入射p偏振光时的、p偏振光的透射率的计算结果的另一例子的图。
图8是表示对双轴各向异性的透明体入射p偏振光时的、p偏振光的透射率的计算结果的另一例子的图。
图9是表示对双轴各向异性的透明体入射p偏振光时α＝76°时的p偏振光的透射率的计算结果的一例子的图。
图10是放大了棱镜片一部分的剖视图。
图11是表示棱镜片所具有的s偏振增反射构件的反射率的计算结果的一例子的图。
图12是表示棱镜片所具有的s偏振增反射构件的反射率的计算结果的另一例子的图。
图13是表示棱镜片所具有的s偏振增反射构件的反射率的计算结果的另一例子的图。
图14是表示棱镜片所具有的s偏振增反射构件的反射率的计算结果的另一例子的图。
图15是表示棱镜片所具有的s偏振增反射构件的反射率的计算结果的另一例子的图。
图16是表示棱镜片所具有的s偏振增反射构件的反射率的计算结果的另一例子的图。
图17是表示本发明的实施方式的照明装置的主要构成的概略剖视图。
图18是表示棱镜片的变形例的局部放大剖视图。
图19是表示本发明的实施方式的显示装置的概略构造的剖视图。
具体实施方式
首先，说明本发明的一实施方式的照明装置所具有的主要构成的几个技术方案的概略。本实施方式的照明装置至少包括：光源；在一端面(侧面)配置有该光源、使从该端面入射的光从表面(光射出面)射出的导光板；具有棱镜列的光学片(以下也称为棱镜片)，该棱镜列具有至少两个斜面，且其棱线沿一个方向(沿光入射的导光板的端面的方向)延伸；反射片。
本实施方式的照明装置所具有的主要构成如下所示。
(构成1)使用这样的导光板，从导光板的光射出面射出的光中、亮度或光度为最大值的光的射出角度相对于导光板的光射出面的垂线方向倾斜60～80度。
(2)光学片(棱镜片)在与导光板相反一侧的面(表面)上具有棱镜列，该棱镜列用于在从导光板的光射出面射出的亮度或光度为最大值的光入射了时，使该光向正面方向(导光板的光射出面的垂线方向)折射。而且，棱镜片由在从导光板的光射出面射出的亮度或光度为最大值的光通过棱镜片时不产生相位差的透明体构成。
(构成3)棱镜片的导光板侧的面(背面)构成为：相对于从导光板的光射出面射出的亮度或光度为最大值的光，更多地透射过其p偏振成分，而更多地反射s偏振成分。此时，对于垂直入射到棱镜片的光，不需要使p偏振光和s偏振光的反射率不同。
(构成4)导光板由这样的透明体构成，该透明体使被棱镜片的背面反射、透射过导光板而被反射片反射后再次透射过导光板而射向棱镜片的光改变其偏振状态。例如，导光板做成在除了与配置有光源的端面平行或正交以外的方向上(即，相对于配置有光源的端面倾斜的方向上)具有延迟相轴的各向异性的透明体。
通过以上构成，本实施方式的照明装置发挥如下作用。
根据构成1，作为从导光板射出的射出光，对于导光板的光射出面可得到成为p偏振成分的光多于成为s偏振成分的光的射出光。这是由于导光板与空气的截面处的p偏振成分的s偏振成分的透射率差异而引起的，是公知的。例如，在从亮度的峰值角度(亮度成为最大值的光的射出角度)为75～80°的来自导光板的射出光中，在亮度的峰值角度，能够得到偏振度为约10～20％的p偏振成分比例较多的射出光。
另外，偏振度如以下所示定义。在一边旋转检光器(偏振片)一边通过检光器测量从导光板或棱镜片等射出的光的亮度时，设其最大亮度为Imax，最小亮度为Imin，则偏振度ρ由下式(式(1))表示。ρ＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)…(1)
根据构成2，从导光板射出的亮度或光度成为最大值的角度的光入射到棱镜片，而向正面方向射出时，不需使该光改变偏振状态，就能在棱镜片内行进。因此，通过棱镜片的p偏振光维持p偏振光的状态。入射到棱镜片的光在棱镜片的背面和表面这两处在与空气的界面处折射。在该折射时，p偏振成分的透射率高于s偏振成分的透射率，因此，从棱镜片射出的光多是p偏振成分的光。
因此，根据构成1、2，从导光板射出的p偏振成分较多的光在通过棱镜片时不会改变其偏振状态而得以维持。而且，在棱镜片的背面和表面的与空气的界面处的折射时，s偏振成分的透射率低于p偏振成分，因此，射出棱镜片的光与射出导光板时相比，成为p偏振成分的比例更高的光。
构成3，是为了在棱镜片的背面积极地增加s偏振成分的反射。通常，当光从倾斜方向入射到折射率不同的透明体的界面时，s偏振成分的反射大于p偏振成分。由此，从导光板射出的亮度、光度成为最大值的角度的光倾斜入射到棱镜片，因此，在棱镜片背面，该光的s偏振成分的反射大于p偏振成分的反射。根据构成3，对于从导光板射出的亮度、光度成为最大值的角度的光，其s偏振成分在棱镜片背面被更多地反射。s偏振成分更多地被棱镜片的背面反射，由此射出棱镜片的光与射出导光板时相比，成为p偏振成分的比例更高的光。
构成4是用于使在从导光板射出而被棱镜片背面反射后、被反射片反射而再次射向棱镜片的光的偏振状态发生改变的构造。也就是说，通过将从导光板射出而被棱镜片背面反射的s偏振光转换为与s偏振光不同的偏振状态、更优选是转换为p偏振光，从而来实现增加通过棱镜片的p偏振成分的光量。
尤其是组合构成3和构成4时，从导光板射出的光中s偏振成分的大部分被棱镜片背面反射。被棱镜片背面反射的s偏振光经由导光板和反射片而再次入射到棱镜片，但通过导光板时，由于导光板所具有的光学各向异性产生的相位差而其偏振状态发生改变。由此，在棱镜片背面一旦被反射而再次入射到棱镜片的光，是含有p偏振成分的光，通过棱镜片而被用作照明光。也就是说，能够将在棱镜片的背面反射的s偏振光的至少一部分被转换为p偏振光，而用作照明光，因此，能够增加从照明装置射出的光的p偏振成分的光量。
如此，使用以构成1为前提、并具有其他构成2～4的一部分或全部的照明装置，能够得到预定的直线偏振成分(p偏振成分)的光量较大的照明光。
以下，参照附图说明本发明的实施方式，但本发明的实施方式不限于后述的内容，可进行各种改变。对于后述的几个例子，也可以组合使用。
[照明装置]
图1是表示本发明的实施方式的照明装置1的主要构成的剖视图。图2是表示照明装置1的概略构成的俯视图。图2中，图示了以后说明中的方位角θ的定义。本实施方式的照明装置1为薄型装置，能够射出预定偏振成分的比例较大的照明光，适于用作液晶显示装置的背光源。背光源从背面侧对液晶显示板(未图示)的显示区域照射光，因此，为了均匀充分地照明显示区域，其光射出面优选形成为与显示区域大致相同的形状。
照明装置1由导光板20、配置于导光板20一端面附近的光源10、设于导光板20背面并作为光反射构件发挥功能的反射片30、以覆盖其大致整个面的方式配置在导光板20的表面并作为光路转换构件发挥功能的棱镜片50。根据需要，也可以在棱镜片50的表面配置具有使通过的光漫射的功能的漫射片40。在图1中，以点划线表示从导光板20射出的光的光路的一例子。在本说明书中，定义来自照明装置1的光射出的方向(图1中纸面上侧)为表面(正面)，其相反方向(图1中纸面下侧)为背面(反面)。实际要构成照明装置，需要框架等机械构造物、为了使光源发光所必须的电源、配线等电气构造物，但这些部分只要使用通常的手段即可，因此本说明书中省略其详细说明。
光源10使用满足小型、高发光效率、低发热这样的条件的光源即可，作为这种光源，优选荧光灯、发光二极管(LED；Light EmittingDiodes)。以下，说明采用发光二极管作为光源10的情况，但本发明不限于此。在采用发光二极管作为光源10时，发光二极管是点状光源，因此在导光板20的端面排列配置所需个数(图2中图示3个，但本发明不限于此)的发光二极管。或者，也可以在发光二极管与导光板20之间配置用于将来自发光二极管的光转换为线状光源的光源元件。无论哪种情况，光源10都配置在导光板20的一个端面侧。
可以采用发出白色光的发光二极管作为光源10。作为这样的发光二极管的一例子，有通过组合蓝色的发光元件和由该蓝色光激励而发出黄色光的荧光体组合来实现白色发光的发光二极管。或者，也可以使用通过组合蓝色或紫外线的发光元件和由该光激励而发光的荧光体组合来实现对蓝色、绿色和红色具有发光峰值波长的白色发光的发光二极管。
具有照明装置1的显示装置利用加法混色来实现彩色显示时，作为光源10，可以使用发出红色、蓝色、绿色这三原色光的发光二极管。例如使用彩色液晶显示板作为照明光的照射对象时，通过使用具有与液晶显示板的滤色片的透射光谱对应的发光峰值波长的光源，能够实现色再现范围较广的显示装置。或者，利用全色场顺序实现彩色显示时，液晶显示板不需要会造成光损失的滤色片，因此，通过使用发出红色、蓝色和绿色这三原色光的发光二极管，能够实现光损失少且色再现范围较广的显示装置。
光源10通过配线与电源和控制亮灯/灭灯的控制构件(均未图示)连接。
导光板20具有以下功能：对从光源10射出而从一端面入射的光进行导光，并使其一部分向表面射出，从而射出面状的光。因此，导光板20由对于可视光为透明的大致矩形的板状构件构成，具有用于使从端面入射并在导光板20内导光的光向表面射出的构造。作为使在导光板20内导光的光向表面射出的构造，只要使用公知技术即可，例如能够采用在导光板20的背面的面设置微细台阶、凹凸形状、透镜形状等，或实施采用白色颜料的点印刷等的改变在导光体内导波的光的行进角度的构造来实现。考虑到导光板20的制造成本、从导光板20射出的光的效率，优选是在导光板20的背面或表面形成用于改变在导光体内导波的光的行进角度的微细台阶、凹凸形状、透镜形状等。
作为导光板20的材料，只要采用对于可视光透明的树脂材料即可。例如可以使用丙烯酸系树脂、聚碳酸酯系树脂、环状烯烃系树脂。出于后述的理由，优选导光板20具有双折射性。为此，例如将单轴延伸的透明树脂作为基材，在其表面或背面的面转印用于将在导光板20内导波的光向表面射出的微细台阶、凹凸形状等的构造，即可作成导光板20。或者，在采用注塑成型制作导光板20时，可以以不在内部残留应力的方式进行成形等来具有双折射性。
在此，如图2(从表面看照明装置1的俯视图)所示，俯视看照明装置1，设与配置有光源10的导光板20的端面相反一侧的方位为0°，则将其逆时针旋转方向的角度定义为方位角θ。即，方位角0°的方向是从光源10射出的光入射到导光板20内的方向。如图3所示，设导光板20的光射出面(即表面的面)的垂线(法线)方向0°，则将从导光板20的表面射出的光的极角(视场角)α定义为相对于该垂线方向的倾斜。
在本实施方式的照明装置1中采用如下这样的导光板20，即，在来自光源10的光从导光板20的一端面入射时，与从其表面射出的光的量相关的指标值(例如亮度、光度)在方位角θ为大致0°、极角α为60°～80°的方向上成为最大值。通过在导光板背面的面上形成相对于导光板20的光射出面的倾斜角度为0.5～3°左右的多个台阶等，从而能够实现这样的导光板20。
在从导光板20射出的光的亮度或光度为最大值的光的射出角度相对于导光板20的光射出面的垂线(法线)方向倾斜时，以该射出角度射出的光中p偏振成分的比例变大。在此，如图3所示，从导光板20以某一射出角度射出的光L1中、在包括导光板20的光射出面的垂线(法线)和光L1的行进方向的面内含有光的电矢量的振动方向的直线偏振成分定义为p偏振光L1p，电矢量的振动方向与其正交的直线偏振成分定义为s偏振光L1s。如上所述，从导光板20射出的光L1的亮度或光度成为最大值是指光L1的行进方向的方位角θ＝0°时，因此以下着眼于沿该方向行进的光，只要没有特别限制，将在包括导光板20的光射出面的垂线(法线)和方位角θ＝0°方向的面内含有光的电矢量的振动方向的直线偏振成分称为p偏振光，电矢量的振动方向与其正交的直线偏振成分称为s偏振光。如此，在向相对于导光板20的光射出面的垂线方向倾斜的方向上射出的光中，p偏振成分多于s偏振成分是由于在导光板20与空气层(图中记为AIR)的界面处光发生折射时p偏振光和s偏振光的透射率不同而引起的，这是众所周知的。
在此，通过一边旋转检光器(偏振片)一边通过检光器测量从导光板或棱镜片等射出的光的亮度，设测量时的最大亮度为，最小亮度为Imin，则偏振度ρ由下式(式(1))表示。ρ＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)…(1)。在以下中，将检光器的吸收轴与p偏振光相互正交时的亮度设为Ipmax，将二者相互平行时的光的亮度设为Ipmin，则由下式(式(2))定义相对于p偏振光的偏振度(p偏振光的偏振度)ρp。ρp＝(Ipmax-Ipmin)/(Ipmax+Ipmin)…(2)。
以下中，说明的是在方位角θ＝0°时光L1的亮度为最大的角度α为77°、光度为最大的角度α为68°的导光板20的例子，但本发明不限于此。此时，射出角度α＝77°的光的p偏振光的偏振度ρp为约14％，α＝68°的光的p偏振光的偏振度ρp为约7％，可得到p偏振成分较多的射出光。
在导光板20的背面，配置有反射片30作为光的反射构件。反射片30用于通过将向导光板20背面射出的光反射向导光板20侧而有效利用。作为反射片30，可以使用在树脂板或高分子膜等支承基材上形成了具有高反射率的反射面而成的构件。反射面是通过如下等方法而形成，即，通过蒸镀法、溅射法等在支承基材上形成铝、银等反射率高的金属薄膜，或者在支承基材上形成介电质多层膜而成为增反射膜，或者在支承基材上涂覆白色颜料。反射面也可以是通过层叠多层折射率不同的透明介质而起到作为反射构件的功能。
在导光板20的表面以覆盖其整个面的方式形成有棱镜片50。棱镜片50起到使从导光板20射出的光的行进方向改变的光路转换构件的功能。在本实施方式中，棱镜片50还具有提高从导光板20射出并从背面入射到棱镜片50的光的偏振度的功能。
棱镜片50包括多个具有至少两个斜面、且其棱线沿单向延伸的棱镜列。如图2所示，棱镜的棱线方向为与导光板20的配置光源10一侧的端面的长度方向平行的方向(即方位角为大致90°的方向)。棱镜片50配置成其棱镜列的形成面朝向表面。棱镜的形状形成为，在从导光板20射出的亮度或光度为最大值的角度的光入射了时，其行进方向大致向正面方向(导光板的光射出面的垂线方向)折射。棱镜片50由如下这样的透明体构成，即在从导光板20射出的亮度或光度为最大值的角度的光通过棱镜片时，尤其是相对于其p偏振光不产生相位差。
接着，参照图4、图5说明棱镜片50的更具体例子。图4是表示本发明的实施方式的照明装置1的主要部分的剖视图，是在图1的剖视图中尤其放大了棱镜片50和其周边部的说明图。图5是表示形成于棱镜片50表面的面上的棱镜51的详细形状的一例子的剖视图。
作为棱镜片50，考虑到生产率等产业上的实用性，现实中做法是使用以透明膜作为基材52、在其表面上以列状形成棱镜51而成的棱镜片。作为基材52，使用对通过棱镜片50的光的p偏振成分不产生相位差的透明体。这是由于，通过抑制从导光板20射出而通过棱镜片50的p偏振光产生变化而损失p偏振成分，从而使得从棱镜片50射出p偏振成分比例更大的光。
具体而言，例如作为基材52，可以使用三乙酰纤维素膜、无延伸的聚碳酸脂膜等至少几乎没有面内折射率各向异性的光学各向同性的透明体。或者，可以使用使由聚碳酸酯系树脂、烯烃系树脂等构成的膜单向延伸而在面内具有折射率的单轴各向异性的透明体。但是，此时，为了使通过棱镜片50的p偏振光不产生相位差，在配置棱镜片50时，使基材52的延迟相轴的角度为方位角θ＝0°(或180°)，或者θ＝90°(或270°)，这点尤为重要。
作为棱镜片50的基材52，使用比较便宜且容易处理的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)膜在产业上极为有用。但是，由于PET膜具有双轴各向异性，因此在使用PET膜作为基材52时，为了使通过棱镜片50的p偏振光不产生相位差，需要特别安排。
图6、图7和图8是以等高线表示p偏振光(即，在包括方位角θ＝0°的面内含有光的电矢量的振动方向的直线偏振光)入射到假定PET膜的双轴各向异性的透明体(主折射率：nx＝1.68、ny＝1.62、nz＝1.47、厚度50μm)时的、在全方位角(0～360°)和极角0～80°的范围模拟p偏振光透射率的结果的图。图6表示透明体的延迟相轴角度为方位角45°(或215°)的情况，图7表示透明体的延迟相轴角度为方位角0°(或180°)的情况，图8表示透明体的延迟相轴角度为方位角90°(或270°)的情况。
在任意情况下，在以延迟相轴角度上存在的两个光学轴为中心的大致同心圆状存在p偏振光的透射率较低的范围。在采用该透明体作为棱镜片50的基材52时，该p偏振光的透射率较低的范围是相对于通过棱镜片50的p偏振光产生相位差的范围。在采用透明体作为棱镜片50的基材52时，考虑到从到导光板射出的光的角度分布，对于通过棱镜片50的光尤其应该研究的角度范围是方位角θ＝0°±15°、极角α＝60°～80°的范围(图6、图7、图8中点划线所示的范围)。在该范围中，p偏振光的偏振状态的变化最小的就是延迟相轴角度为90°(或270°)的时候。即，棱镜的棱线方向与透明体的延迟相轴角度平行时为最优选的条件。对此，参照图9进一步说明。
图9是表示图6、图7、图8分别所示的模拟结果中、尤其是极角α＝76°时的p偏振光的透射率的图。具体而言，图9表示入射的光的行进方向(方位角)与由相对亮度所表示的光的透射率的关系。图9中，作为透明体的延迟相轴的条件，一并记入了方位角为45°(或215°)、0°(或180°)、90°(或270°)这三种图案。如图所示，在双轴各向异性的透明体中，通过使延迟相轴角度为0°或90°，在以预定的极角向方位角0°方向行进的p偏振光中，不会出现产生相位差而p偏振成分变少。进而使延迟相轴角度为90°，在比包含方位角0°的更广阔的方位角的范围，p偏振光产生的相位差变小，可抑制p偏振光的损失。
在采用透明体作为棱镜片50的基材52时，考虑到从导光板20射出的光的角度分布，对于通过棱镜片50的光尤其应该研究的角度范围是方位角θ＝0°±15°、极角α＝60°～80°的范围。因此，将PET膜那样的双轴各向异性的透明体用作棱镜片50的基材52时，优选使其延迟相轴为方位角0°(或180°)、90°(或270°)，即优选使棱镜51的棱线方向与延迟相轴角度正交或平行。如上所述，若使延迟相轴角度为90°(或270°)，在比包含方位角0°的更广阔的方位角的范围，p偏振光产生的相位差变小，能够使更多的p偏振光从棱镜片50射出。因此，更优选是使棱镜51的棱线方向与延迟相轴角度平行。为了得到更好的效果，优选是使棱镜的棱线方向与延迟相轴角满足上述条件，但考虑到实际产品中会产生偏差而角度偏离，此时允许±5°左右的变动。
在这样使用双轴各向异性的透明体作为棱镜片50的基材52时，延迟相轴角度为0°时和90°时效果上有较大差别，而在使用单轴各向异性的透明体作为棱镜片50的基材52时，延迟相轴角度无论是0°时还是90°时都同样可抑制p偏振光的损失，二者可对照来看。
图5是表示形成在棱镜片50表面的面上的棱镜51的详细形状的以例子的剖视图。在本实施方式中，为了抑制在与棱镜51的棱线正交的方位角改变视场角(极角)时产生的颜色变化，采取以下方案。即，棱镜51的截面形状构成为包括多个具有两种主要倾斜角度的斜面，从棱镜的顶点看，相对远离光源的一侧的部分由至少三个斜面构成，其中至少一个斜面相对于其他斜面从棱镜片50的光射出面看时为相反朝向的倾斜。
上述两种主要倾斜角度是指从棱镜51的顶点看时相对远离光源一侧的斜面和相对接近光源一侧的斜面的角度，尤其在从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度的光入射到棱镜片50时，使该光向正面方向折射的倾斜角度、和使该光直接几乎不入射的倾斜角度。在本实施方式中，棱镜51是组合5个斜面(SS1～SS5)而成的截面形状。其中，在从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度的光入射到棱镜片50时，该光入射的具有主要倾斜角度的斜面是SS1和SS3。在从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度的光入射到棱镜片50时，该光不入射的具有主要倾斜角度的斜面是SS4。斜面SS2是从导光板射出的光中亮度或光度为最大的角度的光入射的斜面，但斜面SS1和SS3是向不同方向折射光的斜面，斜面SS1和SS3具有相反朝向的倾斜。对于斜面SS5，若棱镜51的顶端为锐角，则在制造上容易产生问题，因此，该斜面SS5是为了避免棱镜51的顶端成为锐角而形成的斜面。
棱镜列的间距以及棱镜的高度实际为几十μm左右。关于棱镜51的具体尺寸和倾斜角度，只要根据棱镜片50的基材52、构成棱镜51的透明体的折射率而驱使选择光学模拟等即可。
例如，在本实施方式中，整个棱镜的宽度w1为35μm，高度h1为约25μm，主要倾斜角度中的、在从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度的光入射到棱镜片时使该光向正面方向折射的斜面的倾斜角度b为约69°，在从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度的光不入射的斜面的倾斜角度a为约58°。其他尺寸是，图5中定义的宽度w2为约6μm，w3为约12μm，高度h2为约13μm，h3为约9μm，h4为约25μm，角度c为80°。
棱镜51的形状为上述所示时，若棱镜片50的基材52的平均折射率为1.65，棱镜51的折射率为1.68，则对于从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度α＝77°的光，从棱镜片50的斜面SS1和SS3射出的光的角度δ为0.5°，大致向照明装置1的正面射出。或者，若基材52的平均折射率为1.65，棱镜51的折射率为1.64，则对于从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度α＝68°的光，从棱镜片50的斜面SS1和SS3射出的光的角度δ为0.2°，大致向正面射出。
从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度的光的一部分入射到棱镜片50并射出时，通过斜面SS2。此时，从导光板20射出的光的大部分向配置有光源10的方位(方位角180°)折射，但通过斜面SS2的一部分光向相反的方位(方位角0°)折射。此时，由于构成棱镜片50的透明体的折射率的波长依赖性而在光折射时产生的颜色变化的一部分被平均化。因此，能够抑制由于透明体的折射率的波长依赖性引起而产生的颜色变化。
作为棱镜51，使用透明的且光学各向同性的透明体，或者使用对于通过的p偏振光不产生有害相位差的透明体。其与棱镜片50的基材52同样，是为了抑制从导光板20射出并通过棱镜片50的p偏振光产生变化而损失p偏振成分，从而由棱镜片50射出p偏振成分比例较大的光。
若满足上述条件，作为构成棱镜51的透明体可以使用紫外线固化树脂、热固化树脂等任一透明体。为了实现所期望的折射率，可以根据需要而含有氧化钛等透明且折射率高的微粒。此时，为了至少减少对于可视波长区域的光的散射，优选微粒的直径为几nm～几十nm左右。
在棱镜片50的背面的面根据需要而设置s偏振增反射构件53。s偏振增反射构件53是为了在从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度的光入射到棱镜片50时反射更多的s偏振成分而设置的。即，与没有s偏振增反射构件53而仅由与导光板20的光射出面平行的平坦基材52形成棱镜片50背面的面的情况相比，s偏振增反射构件53具有对从导光板20以预定角度倾斜射出的光的s偏振成分更多反射的功能。对于垂直入射棱镜片50的光，s偏振光和p偏振光的反射率不需要不同。在此，为了实现对于垂直入射的光更多地反射s偏振成分的构造，例如需要层叠多层折射率各向异性不同的层。此时，认为厚度增加而成本变高。另外，在本实施方式中，s偏振增反射构件53只要是尤其对于从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度的光反射更多s偏振成分的构造即可。即，s偏振增反射构件53只要对于倾斜入射到棱镜片50的光反射更多s偏振成分即可。如后所述，s偏振增反射构件53可通过形成相对于棱镜片50的单层、或改变其表面形状而实现，因此，与相对于垂直入射的光更多地反射s偏振成分的构造相比，可将厚度增加、成本的提高抑制得较小。
图10是放大了棱镜片50一部分的剖视图，表示s偏振增反射构件53的一例子。作为s偏振增反射构件53，可以形成一层比棱镜片50的基材52的折射率高的透明层，其厚度d相对于从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度满足以下条件。即，设s偏振增反射构件53的折射率为ns，以从导光板20射出的光中亮度或光度为最大的角度入射到棱镜片50的光在s偏振增反射构件53内行进的角度(相对于与导光板20的光射出面垂直的方向的倾斜角度)为ε，则厚度(膜厚)d满足式(3)即可。d＝λ/(4·ns·cosε)·(2m+1)…(3)。在此，λ是光的波长，m是0以上的整数。波长λ是可视光的波长，例如使用视感度较高的550nm的值即可。s偏振增反射构件53的膜厚d可以是将m值取为1以上整数而得到的值，但若膜厚d变大，则构成s偏振增反射构件53的透明体的折射率的波长依赖性的影响变大，因此，优选的是将m＝0算出的值作为膜厚d。
图11～图16表示在棱镜片50背面的面形成比棱镜片50的基材52的折射率高的膜作为s偏振增反射构件53时的模拟结果。这些结果是基于基材52的折射率为1.65时的结果。
图11和图12表示作为s偏振增反射构件53形成折射率ns＝1.85的膜时、相对于膜厚d的s偏振光的反射率Rs、p偏振光的反射率Rp以及在棱镜片50的基材52内部的p偏振光的偏振度ρp。图11表示光向棱镜片50的入射角度为77°的情况，图12表示光向棱镜片50的入射角度为68°的情况。在此，s偏振增反射构件53是使氮化硅等无机材料、或紫外线固化树脂等有机材料含有用于提高折射率的氧化钛等透明且折射率高的无机微粒而成的透明材料的膜。含有微粒时，为了至少使对于可视波区域的光的散射变小，优选微粒直径为几nm～几十nm左右。
如图11所示，光向棱镜片50的入射角度为77°时，在没有s偏振增反射构件53的状态下(即d＝0)，p偏振光的反射率Rp为约14％、s偏振光的反射率Rs为约51％，在棱镜片50的基材52内部的p偏振光的偏振度ρp为约27％。与此相反，在形成折射率ns＝1.85的膜作为s偏振增反射构件53时，与该膜厚d相应地棱镜片50背面的光的反射状态发生变化。即，与在棱镜片的背面不形成任何的情况相比，p偏振光的反射率Rp降低，s偏振光的反射率Rs上升，在基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升。尤其是若选择了满足式(3)条件的膜厚d(约87nm)，则p偏振光的反射率Rp降低至约10％，s偏振光的反射率Rs上升至约61％，在基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升至约40％。
如图12所示，光向棱镜片50的入射角度为68°时，在没有s偏振增反射构件53的状态下，p偏振光的反射率Rp为约2％、s偏振光的反射率Rs为约32％，在基材52内部的p偏振光的偏振度ρp为约18％。与此相反，在形成折射率ns＝1.85的膜作为s偏振增反射构件53时，与该膜厚d相应地棱镜片50背面的光的反射状态发生变化。即，与在棱镜片的背面不形成任何的情况相比，p偏振光的反射率Rp降低，s偏振光的反射率Rs上升，在棱镜片50的基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升。尤其是若选择了满足式(3)条件的膜厚d(约86nm)，则p偏振光的反射率Rp降低至约0.6％，s偏振光的反射率Rs上升至约44％，在基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升至约28％。
此时，从导光板20射出的p偏振成分较多的光入射到棱镜片50时的p偏振成分的损失(反射)减少，s偏振成分被更多地反射。因此，作为从棱镜片50向表面射出的光，与从导光板20射出时相比，可得到p偏振成分比例更高的光。
图13和图14表示作为s偏振增反射构件53形成折射率ns＝2.0的膜时、相对于膜厚d的s偏振光的反射率Rs、p偏振光的反射率Rp以及在棱镜片50的基材52内部的p偏振光的偏振度ρp。图13表示光向棱镜片50的入射角度为77°的情况，图14表示光向棱镜片50的入射角度为68°的情况。作为折射率ns＝2.0的s偏振增反射构件53，可以使用使氮化硅等无机材料、或紫外线固化树脂等有机材料含有用于提高折射率的氧化钛等透明且折射率高的无机微粒而成的膜。含有微粒时，为了至少使对于可视波区域的光的散射变小，优选微粒直径为几nm～几十nm左右。
如图13所示，光向棱镜片50的入射角度为77°时，若选择了满足式(3)条件的膜厚d(约79nm)，则p偏振光的反射率Rp降低至约7％，s偏振光的反射率Rs上升至约67％，在棱镜片50的基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升至约48％。如图14所示，光向棱镜片50的入射角度为68°时，若选择了满足式(3)条件的膜厚d(约78nm)，则p偏振光的反射率Rp降低至约0.1％，s偏振光的反射率Rs上升至约52％，在基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升至约35％。
图15和图16表示作为s偏振增反射构件53形成折射率ns＝2.35的膜时、相对于膜厚d的s偏振光的反射率Rs、p偏振光的反射率Rp以及在棱镜片50的基材52内部的p偏振光的偏振度ρp。图15表示光向棱镜片50的入射角度为77°的情况，图16表示光向棱镜片50的入射角度为68°的情况。作为折射率2.35的s偏振增反射构件53，可以使用氧化钛、硫化锌等。
如图15所示，光向棱镜片50的入射角度为77°时，若选择了满足式(3)条件的膜厚d(约64nm)，则p偏振光的反射率Rp降低至约2.5％，s偏振光的反射率Rs上升至约77％，在棱镜片50的基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升至约61％。如图16所示，光向棱镜片50的入射角度为68°时，若选择了满足式(3)条件的膜厚d(约64nm)，则p偏振光的反射率Rp降低至约1.1％，s偏振光的反射率Rs上升至约64％，在基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升至约47％。
如此，在形成一层比棱镜片50的基材52的折射率高的材料作为s偏振增反射构件53时，用作s偏振增反射构件53的透明体的折射率ns变高，则入射棱镜片50时的p偏振成分的损失(反射)减少，s偏振成分被更多反射，因此，作为透射棱镜片50的光，可得到p偏振成分比例较大的光。尤其是，提高棱镜片50背面的最外表面的折射率，从而能够对于从导光板20射出的光中的亮度或光度为最大的角度满足偏振角的条件的状态或接近偏振角条件的状态，来消除或极端减小在棱镜片50背面的p偏振成分的反射损失。
在棱镜片50背面反射的s偏振光经由导光板20和反射片30再次入射到棱镜片50，但在通过导光板20时，因导光板20所具有的光学各向异性而产生的相位差，导致其偏振状态发生变化。该光成为含有p偏振成分的光，通过棱镜片50而被用作照明光。即，在棱镜片50背面反射的s偏振光的至少一部分被转换为p偏振光，可用作照明光，因此，可以增加p偏振成分的光量。
但是，用作s偏振增反射构件53的透明体的折射率ns变高时，则p偏振光和s偏振光的反射率相对于膜厚d的偏差而发生的变动变大，因此，制造上的余量变小。因此，现实中用作s偏振增反射构件53的透明体的折射率相对于棱镜片50的基材52在0.2～0.7的范围变大。
如图1和图4所示，可以在棱镜片50的表面根据需要而配置漫射片40。漫射片40具有将从棱镜片50射出的光漫射、从而来扩大射出角度的分布或提高亮度的面内均匀性的功能。作为漫射片40可以使用：在PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)等透明高分子膜的表面上形成有凹凸而成的材料；或者在高分子膜的表面上形成在透明介质中混合有与该透明介质的折射率不同的透光性的微粒而成的漫射层而成的材料；或者使气泡混入板或膜内部而使其具有漫射性而成的材料；或者在丙烯酸树脂等透明构件中分散白色颜料而成的乳白色构件等。为了不对棱镜片50的棱镜形成面造成损伤，可以使漫射片40具有棱镜片50的保护层的功能。
在使用PET、PC这样的具有光学各向异性的膜作为漫射片40时，其延迟相轴的角度为方位角θ＝0°(或180°)、或90°(或270°)，从而来维持从棱镜片50射出的p偏振光的状态，这对于实现预定的直线偏振成分的光量较大的照明光尤为重要。
接着，参照图4、图10和图17说明本发明的照明装置1的工作。图17是表示照明装置1的主要构成的概略剖视图，表示被棱镜片50反射后由反射片30反射而再次入射到棱镜片50的光的光路的一例子。
从光源10射出而入射到导光板20的光，在导光板20内导波，被通过设于导光板20的表面或背面的微小台阶、凹凸形状或透镜形状等而形成的微小倾斜面反射而行进方向发生了变化的光中，以偏离全反射条件的角度(临界角)以下的角度入射到导光板20表面的面的光从导光板20的表面射出。
从导光板20射出的光L1例如亮度和光度成为最大的角度分别为77°和68°，这些光各自的p偏振光的偏振度ρp为约14％和约7％，成为p偏振成分较多的光。
从导光板20射出的光L1向棱镜片50入射，但此时，通过形成于棱镜片50背面的面的s偏振增反射构件53，将p偏振成分的反射抑制得较低，s偏振成分被更多地反射。作为一例子，若设棱镜片50的基材52的折射率为1.65，s偏振增反射构件53为折射率2.35、膜厚d为约64nm的层，则光向棱镜片50的入射角度α＝77°时，p偏振光的反射率Rp为约2.5％，s偏振光的反射率Rs为约77％，在棱镜片50的基材52内部的p偏振光的偏振度ρp为约61％。另外，当光向棱镜片50的入射角度α＝68°时，p偏振光的反射率Rp为约1.1％，s偏振光的反射率Rs为约64％，在棱镜片50的基材52内部的p偏振光的偏振度ρp为约47％。即，从导光板20射出而入射到棱镜片50内的光L3成为比从导光板射出的光L1的p偏振成分多的光，另外，在棱镜片50的背面的面反射的光L2成为s偏振成分较大的光。
入射到棱镜片50的光L3通过棱镜片50的基材52、构成棱镜51的透明体而到达棱镜51的斜面。此时，基材52和棱镜51是相对于沿光的行进方向尤其是方位角0°的方向行进的p偏振光不产生相位差的透明体，因此，光L3以至少抑制了p偏振成分损失的状态到达棱镜51的斜面。
在棱镜50内行进的光L3中入射到棱镜的斜面SS1和SS3的光被折射而向正面方向射出。此时，由于棱镜51和空气层AIR的界面处的p偏振光和s偏振光的透射率差异，从棱镜片50射出的光L4成为p偏振成分更多的光。在棱镜片50内行进的光L3中入射到棱镜的斜面SS2的光从棱镜片50射出时，向与从斜面SS1和斜面SS3射出的光不同的方向折射。因此，由于构成棱镜片50的透明体的折射率的波长依赖性引起的、相应于光折射角度的颜色变化的一部分被抵消，因此得到缓和。即，在与棱镜51的棱线方向正交的方位角(0°和180°)，改变视场角(极角)时产生的颜色变化被平均化而得以抑制。
从棱镜片50射出的光L4通过漫射片40时，射出角度的分布被扩大，或者提高了亮度的面内均匀性而从漫射片40射出。
另一方面，在棱镜片50的背面的面被反射的s偏振成分较大的光L2的一部分通过导光板20而被反射片30反射后，再次通过导光板20而入射到棱镜片50。此时，导光板20具有适当的双折射性，因此，在棱镜片50的背面的面被反射的s偏振光的至少一部分被转换为p偏振光。该被转换为p偏振光的光再次入射到棱镜片，从而不仅是在棱镜片50内行进的光L3中的p偏振成分的比例，还能够增大p偏振光光量的绝对量。
如上所述，作为这样的导光板20可以使用如下这样的材料：例如采用单轴延伸的聚碳酸酯系树脂或者环状烯烃系树脂作为基材，并转印了由用于将在导光板20内导波的光向表面射出的微细台阶、凹凸形状、透镜形状等构成的微细倾斜面。
导光板20只要是在由棱镜片50背面的面反射的光L2通过导光板20时改变其s偏振光的偏振状态的构件即可，更优选是将通过反射片30的反射而再次向棱镜片50入射的光转换为p偏振光的构件。因此，例如导光板20可以作成，其延迟相轴角度为方位角θ＝30°～60°、厚度为t、折射率各向异性为ΔnL时，延迟ΔnLt的值为100～150nm。
考虑到在棱镜片50的背面反射而通过导光板20后向反射片30入射的光再次向棱镜片50反射，配置于导光板20背面的反射片30优选是镜面反射光的类型。作为镜面反射的反射片30，可以使用在树脂板或高分子膜等支承基材上形成具有高反射率的反射面而成的构件。反射面可使用如下等：通过蒸镀法或溅射法等在支承基材上形成铝、银等反射率高的金属薄膜而成，或者在支承基材上形成介电质多层膜而成为增反射膜。也可以使用通过层叠多层折射率不同的透明介质而起到镜面反射构件功能的构件。
如上所述，在本实施方式的照明装置1中，对于从导光板20射出的p偏振成分角度的光L1，棱镜片50的背面处对p偏振成分的反射较小，对s偏振成分的反射较大。对于入射到棱镜片50的光，通过如上方法来极力抑制p偏振光的损失而用作照明光。另一方面，在棱镜片50的背面反射的s偏振光在通过导光板20时其偏振状态发生变化，再次入射到棱镜片50时至少其一部分被转换为p偏振光。因此，本实施方式的照明装置1能够射出p偏振成分的比例和光量都较大的照明光。
[棱镜片的变形例]
接着，参照附图说明本实施方式的照明装置1所具有的棱镜片50的变形例。图18是表示棱镜片50的变形例的图，是局部放大剖视图。该变形例中的棱镜片50具有与上述的由一层透明材料构成的s偏振增反射构件53不同构造的s偏振增反射构件54，并改变了构成棱镜51的透明体的折射率，除此之外的构造与上述的棱镜片50相同，因此对于具有相同功能的构件标注相同的附图标记，省略其重复说明。
本变形例中的棱镜片50的s偏振增反射构件54，通过在棱镜片50的背面形成微细台阶而得到，更具体而言，是通过相对于导光板20的光射出面的倾斜角度φ的微细斜面而实现。该微细斜面有效增大从导光板20导出而入射到棱镜片50的光L1的入射角度。即，相对于从导光板20射出的光的射出角度α，向棱镜片50的入射角度为α+φ。
倾斜角度φ的斜面通过增大向棱镜片50入射的光L1的入射角度来增大s偏振光的反射率，除此之外，通过选择适当的值而能够比上述的例子减小构成棱镜51的透明体的折射率。例如倾斜角度φ为4.5°时，棱镜片50的基材52的折射率如上述例子相同为1.65时，对于向棱镜片50入射的入射角度α＝77°的光，即使将棱镜51的折射率作成小于上述例子的1.6，也能够使从棱镜片50射出的光向正面方向射出。能够利用更小折射率的材料，从而扩大材料的选择范围，因此在产业上有利。
棱镜片50的基材52的折射率为1.65时，相对于向棱镜片50的入射角度α＝77°的光，在没有s偏振增反射构件54的状态下，p偏振光的反射率Rp为约14％、s偏振光的反射率Rs为约51％，在基材52内部的p偏振光的偏振度ρp为约27％。与此相反，在形成倾斜角度φ＝4.5°的斜面作为s偏振增反射构件54时，与在棱镜片50的背面不形成任何的情况相比，p偏振光的反射率Rp也增加，s偏振光的反射率Rs上升，在基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升。具体而言，p偏振光的反射率Rp上升至约28％，s偏振光的反射率Rs上升至约64％，在基材52内部的p偏振光的偏振度ρp上升至约33％。
在本变形例中，也是从导光板20射出的p偏振成分较多的光在入射棱镜片50时其s偏振成分被更多地反射，因此作为从棱镜片50射出的光，可得到比从导光板20射出的光p偏振成分的比例更高的光。
被棱镜片50背面反射的s偏振光的一部分经由导光板20和反射片30而再次入射到棱镜片50，但通过导光板20时，由于导光板20所具有的光学各向异性产生的相位差而其偏振状态发生改变。该光是含有p偏振成分的光，通过棱镜片50而被用作照明光。也就是说，能够将在棱镜片50的背面反射的s偏振光的至少一部分转换为p偏振光，而用作照明光，因此，能够增加p偏振成分的光量。
由微细斜面构成的s偏振增反射构件54需要考虑到存在由于与棱镜列的关系而产生干涉条纹的情况。为了抑制干涉条纹，使s偏振增反射构件54的微细斜面的间距与棱镜51的间距不同。例如，优选是作为s偏振增反射构件54的微细斜面的间距为棱镜51的间距的1/5左右。
[液晶显示装置]
接着，说明本发明的一实施方式的液晶显示装置的例子。图19是表示本实施方式的液晶显示装置的概略构造的剖视图。
本实施方式的液晶显示装置由通过基于图像信息控制光的透射光量来显示图像的显示板、和从背面照明该显示板的照明装置1构成。作为显示板，可以使用通过调节入射的光的透射光量来显示图像的显示板，尤其是可以使用长寿命且可矩阵显示的液晶显示板。具体而言，液晶显示板2可以是与照明装置1组合来调整来自照明装置1的光的透射光量而显示影像的透射型显示板，或者半透半反型液晶显示板。液晶显示板有无源驱动方式、有源驱动方式等各种方式，其详细构成、工作是公知的，在此省略其说明。
作为液晶显示板2，具有偏振片，通过控制入射到液晶层的光的偏振状态来进行影像显示，以比较低的驱动电压获得对比度高的影像，因此优选。作为液晶显示板，例如可以使用TN(Twisted Nematic)方式、STN(Super Twisted Nematic)方式、ECB(Electrical ControlledBirefringence)方式等。还能够采用以广视场角为特点的IPS(In PlaneSwitching)方式、VA(Vertical Aligned)方式。液晶显示板2可以是应用了上述方式的半透半反型液晶显示板。以下，说明的是液晶显示板2采用有源矩阵方式时的概要，但本发明不限定于此。
液晶显示板2具有由平坦、透明且光学各向同性的玻璃、或塑料构成的第一透明基板110和第二透明基板111。第一透明基板110层叠有滤色片、由聚酰亚胺系高分子构成的取向膜(均未图示)。第二透明基板111上形成有以矩阵状配置的形成多个像素的电极、信号电极、扫描电极、由薄膜晶体管等构成的开关元件、取向膜等(均未图示)。
两张透明基板110、111以其取向膜形成面相面对、并通过未图示的间隔物设有一定间隙的状态，被框状的密封件300粘接其周围而在内部形成空间。在该空间封入液晶并封闭，从而设置液晶层200。构成液晶层200的液晶分子的长轴的取向方向由对形成于两张透明基板110、111上的取向膜所施加的取向处理而规定。
第一透明基板110和第二透明基板111的与液晶层200相反一侧的面上分别配置有第一偏振片210和第二偏振片211。作为第一偏振片210和第二偏振片211，可以使用例如在使延伸的聚乙烯醇吸附碘而赋予偏振功能的膜的两面实施三乙酰纤维素的保护层而成的结构。第一偏振片210和第二偏振片211可以分别通过未图示的透明的粘结剂而固定在第一透明基板110和第二透明基板111上。在偏振片和透明基板之间可以根据液晶显示板2的液晶显示模式而含有未图示的适当的相位差层。
液晶显示板2在第二透明基板111和第一透明基板110重叠的区域内具有通过调节来自照明装置1的光的透射量来形成二维图像的显示区域。第二透明基板111比第一透明基板110大，在第二透明基板111的靠第一透明基板110一侧的面上、即未覆盖第一透明基板110的区域，具有用于将图像信号等影像信息作为电信号而从外部接收的区域。即，液晶显示板2在第二透明基板111上、即不与第一透明基板110重叠的区域上具有挠性印刷电路板(FPC)400，通过该FPC400与外部电连接。该区域上还可以根据需要而安装起到驱动器功能的半导体芯片(未图示)。
作为照明装置1，使用如上所述的本发明实施方式的照明装置。在此，液晶显示板2所具有的第一偏振片210和第二偏振片211各自的直线偏振光的吸收轴的朝向根据构成照明装置1的棱镜片50的棱镜51的棱线方向而确定。具体例子而言，液晶显示板2的配置于照明装置1侧的第二偏振片211的吸收轴，从俯视看，是与棱镜51的棱线方向平行的朝向，配置于相反侧的第一偏振片210的吸收轴，是与棱镜51的棱线方向正交的朝向。
在该构成中，从照明装置1射出的光照射到液晶显示板2。照射到液晶显示板2的光中通过了第二偏振片211的光，通过液晶层200而入射到第一偏振片210。此时，对液晶层施加与从影像信息产生部(未图示)传来的影像所对应的电场，能够改变液晶分子的方向。通过该作用，通过液晶层200的光的偏振状态发生变化，透射过第一偏振片210的光的量得以控制，显示与从外部输入的影像信息相应的图像。
在此，如上所述，从照明装置1射出的光是在相对于构成照明装置1的棱镜片50的棱镜51的棱线方向正交的方向上具有电矢量的振动面的直线偏振光(p偏振光)较多的光。因此，使液晶显示板2的配置于照明装置1侧的第二偏振片211的吸收轴如上所述那样与棱镜51的棱线方向平行的朝向，能够减少由第二偏振片211吸收而损失的光量。即提高了液晶显示板2对从照明装置1射出的光的透射率，具有能够实现更明亮图像显示的效果。或者，若是相同明亮度的图像显示，则具有使照明装置(背光源)的功率按照透射率提高的程度而相应降低的效果。

Claims (21)

1.一种光学片，其特征在于，包括：
棱镜列，其被设在一个面上且具有至少两个斜面，其棱线沿一个方向延伸；和
s偏振增反射构件，其被设在与形成上述棱镜列的面相反一侧的面上，对从预定角度向上述相反一侧的面入射的光，使其s偏振成分的反射增加来提高透射过上述光学片的光的p偏振成分的比例。
2.根据权利要求1所述的光学片，其特征在于，
上述s偏振增反射构件由厚度与上述预定角度相应的、折射率比上述光学片的基材折射率高的透明材料的层构成。
3.根据权利要求1所述的光学片，其特征在于，
上述s偏振增反射构件由向以下方向倾斜的斜面构成：使从与上述棱镜列的棱线方向交叉的方向面向形成上述棱镜列的面而入射的光入射到上述光学片的入射角增大的方向。
4.一种光学片，其特征在于，包括：
棱镜列，其被设在一个面上且具有至少两个斜面，其棱线沿一个方向延伸；和
基材，其由透明体构成，该透明体对以预定入射角向与上述一个面相反一侧的面入射的p偏振光不产生相位差。
5.根据权利要求4所述的光学片，其特征在于，
构成上述基材的透明体具有光学各向异性，其延迟相轴相对于上述棱镜列的棱线方向大致平行或大致正交。
6.根据权利要求5所述的光学片，其特征在于，
构成上述基材的透明体具有双轴各向异性，其延迟相轴相对于上述棱镜列的棱线方向大致平行。
7.根据权利要求4所述的光学片，其特征在于，
上述基材由光学各向同性的透明体构成。
8.根据权利要求4所述的光学片，其特征在于，
在上述棱镜列中，上述棱线的一侧的部分由至少三个斜面构成，从上述光学片的表面观察，该至少三个斜面中的至少一个斜面相对于其他斜面朝相反方向倾斜。
9.一种照明装置，包括：
将从一个侧面入射的光从表面射出的导光板；
配置在上述导光板的表面侧的光学片；以及
配置在上述导光板的背面侧的反射片，
其特征在于，
在上述光学片的与上述导光板相反一侧的面上设有棱镜列，该棱镜列具有至少两个斜面，且其棱线在沿着上述一个侧面的方向上延伸，
在上述光学片的上述导光板一侧的面上设有s偏振增反射构件，该s偏振增反射构件对从上述导光板射出而向相对于上述导光板的表面倾斜了预定角度的方向行进的光，使其s偏振成分的反射增加来提高透射上述光学片的光的p偏振成分的比例。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，
上述导光板对在上述光学片的上述导光板一侧的面上反射之后透射该导光板而在上述反射片上反射，并再次透射上述导光板而入射到上述光学片的光，改变其偏振状态。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于，
上述导光板将在上述光学片的上述导光板一侧的面上反射的s偏振成分的光的至少一部分，在该光在上述反射片上反射并再次入射到上述光学片之前的期间转换为p偏振成分。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其特征在于，
上述导光板具有双折射性，其延迟相轴相对于上述一个侧面倾斜。
13.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，
上述预定角度是与从上述导光板射出的光的量相关的指标值为最大的角度。
14.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，
上述s偏振增反射构件由厚度与上述预定角度相应的、折射率比上述光学片的基材折射率高的透明材料的层构成。
15.根据权利要求9所述的照明装置，其特征在于，
上述s偏振增反射构件由向以下方向倾斜的斜面构成：使从上述导光板向形成上述棱镜列的面射出的光入射到上述光学片的入射角增大的方向。
16.一种照明装置，包括：
将从一个侧面入射的光从表面射出的导光板；和
配置在上述导光板的表面侧的光学片，
其特征在于，
上述光学片包括：
棱镜列，其被设在与上述导光板相反一侧的面上且具有至少两个斜面，其棱线在沿着上述一个侧面的方向上延伸；和
基材，其由透明体构成，该透明体对以预定入射角向上述导光板一侧的面入射的p偏振光不产生相位差。
17.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，
构成上述基材的透明体具有光学各向异性，其延迟相轴相对于上述棱镜列的棱线方向大致平行或大致正交。
18.根据权利要求17所述的照明装置，其特征在于，
构成上述基材的透明体具有双轴各向异性，其延迟相轴相对于上述棱镜列的棱线方向大致平行。
19.根据权利要求16所述的照明装置，其特征在于，
上述基材由光学各向同性的透明体构成。
20.一种液晶显示装置，包括：
权利要求9所述的照明装置；和
控制来自上述照明装置的光的透射量来显示图像的液晶显示板，
其特征在于，
上述液晶显示板的配置在上述照明装置一侧的偏振片的吸收轴朝向与上述棱镜列的棱线方向相应的方向。
21.一种液晶显示装置，包括：
权利要求16所述的照明装置；和
控制来自上述照明装置的光的透射量来显示图像的液晶显示板，
其特征在于，
上述液晶显示板的配置在上述照明装置一侧的偏振片的吸收轴朝向与上述棱镜列的棱线方向相应的方向。
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