JP2012063670A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を低減しつつ輝度を向上することができる液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】液晶パネル１０の背面側に配置された偏光板１５の吸収軸方向の直線偏光をバックライト２０の方向に反射し、偏光板１５の透過軸方向の直線偏光を透過する反射型偏光板１６と、導光板２２から出射された光を液晶パネル１０に向けるプリズム列２１ａが形成された光路変換部２１とを有する液晶表示装置１において、バックライト２０は、反射型偏光板１６と光路変換部２１との間に配置された異方性拡散シート３０を有し、異方性拡散シート３０は、吸収軸方向に延伸され、反射型偏光板１６側の面に凹凸形状に形成された凹凸部３１ａを有する屈折率異方性シート３１と、凹凸部３１ａの表面に積層され、等方性の屈折率を有し、該屈折率が屈折率異方性シート３１の延伸方向に垂直な透過軸方向の屈折率と等しい等方性材料部３２とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶パネルの背面から光を照射するバックライトを有する液晶表示装置に関する。

従来、液晶パネルの背面から光を照射するバックライトを有する液晶表示装置は、バックライトから照射される光を用いて液晶パネルに画像を表示している。このような液晶表示装置の液晶パネルは、一対の透明基板と、これら一対の透明基板に挟持された液晶材と、液晶パネルの表面側と背面側とに設けられた一対の偏光板と、を有し、これら一対の偏光板によって液晶材に入射する光の偏光状態を変化させるようにしている。
このため、バックライトから照射する光は、背面側の偏光板によって偏光板の吸収軸方向の直線偏光が吸収されてしまう。そこで、消費電力を低減しつつ輝度を向上するため、背面側の偏光板とバックライトとの間に反射型偏光板を設け、この反射型偏光板によって吸収軸方向の直線偏光をあらかじめバックライトの方向に反射し、再び液晶パネルに反射させて吸収軸方向の直線偏光を再利用する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、吸収軸方向の直線偏光とは、吸収軸方向の振動面をもつ直線偏光と同義である。

特開２００７−２９８６３４号公報

特許文献１に記載された反射型偏光板は、反射型偏光子の光線入射側に散乱フィルムが積層された積層構成を有し、かつ反射型偏光子の透過軸と散乱フィルムのフィルム平面内の所定方向が平行に積層されている。
液晶表示に必要な偏光成分は、該散乱フィルムの所定方向を透過した後、さらに反射型偏光子の透過軸方向を透過する。
一方、液晶表示に不要な偏光成分のうち該散乱フィルムの該所定方向に垂直な方向を透過した直線偏光は、反射型偏光子の透過軸の直交方向で反射されて再び該散乱フィルムに戻され、散乱フィルムのＸ方向に再入射した該偏光成分は反射型偏光子側に後方散乱されて偏光が解消され、再び反射型偏光子に入射する。
反射型偏光子の透過軸方向の直線偏光は透過し、透過軸に直交する直線偏光は再び反射して散乱フィルム方向に戻されるといった過程を繰り返して液晶セル内に入射する光量を増やすようにしている。

しかしながら、特許文献１の反射型偏光板を備えた液晶表示装置では、背面側の偏光板を透過した後に配線等の液晶パネルの背面によってバックライト方向に反射された直線偏光について考慮されておらず、バックライトにおいて透過軸方向の直線偏光であるものの反射型偏光板によって反射された吸収軸方向の直線偏光と同様に偏光を解消されてしまうので、液晶パネルの背面で反射した光の再利用の効率が低下し、結果的に輝度を上げるために電力供給量を上げなければならないという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力を低減しつつ輝度を向上することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる液晶表示装置は、液晶パネルの背面側に配置された偏光板の吸収軸方向の直線偏光をバックライトの方向に反射し、該偏光板の透過軸方向の直線偏光を透過する反射型偏光板と、導光板から出射された光を前記液晶パネルに向けるプリズム列が形成された光路変換部とを有する液晶表示装置において、前記バックライトは、前記反射型偏光板と前記光路変換部との間に配置された異方性拡散シートを有し、前記異方性拡散シートは、前記吸収軸方向に延伸され、前記反射型偏光板側の面に凹凸形状に形成された凹凸部を有する屈折率異方性シートと、前記凹凸部の表面に積層され、等方性の屈折率を有し、該屈折率が前記屈折率異方性シートの延伸方向に垂直な前記透過軸方向の屈折率と等しい等方性材料部と、を有することを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記の発明において、前記異方性拡散シートは、前記吸収軸方向の屈折率と厚み方向の屈折率との差の絶対値が、前記透過軸方向の屈折率と厚み方向の屈折率との差の絶対値よりも大きいことを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記の発明において、前記凹凸部は、厚み方向に直交する底部断面が前記屈折率異方性シートの延伸方向を長手方向とする楕円形状である凸部を複数形成したものであることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記の発明において、前記凹凸部は、ホットエンボス加工によって形成されたものであることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記の発明において、前記異方性拡散シートは、前記等方性材料部の表面に表面形状が平坦な平坦化シートを積層されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記の発明において、前記異方性拡散シートは、複数枚重ねて積層されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置は、上記の発明において、前記凹凸部は、凹凸形状に形成された回折格子であることを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる液晶表示装置は、液晶パネルの背面側に配置された偏光板の吸収軸方向の直線偏光をバックライトの方向に反射し、該偏光板の透過軸方向の直線偏光を透過する反射型偏光板と、導光板から出射された光を前記液晶パネルに向けるプリズム列が形成された光路変換部とを有する液晶表示装置において、前記バックライトは、前記反射型偏光板と前記光路変換部との間に配置された異方性拡散シートを有し、前記異方性拡散シートは、該異方性拡散シートの表面に凹凸形状の回折格子が形成され、該回折格子の溝が前記吸収軸方向と平行になるように配置されることを特徴とする液晶表示装置。

本発明にかかる液晶表示装置は、前記反射型偏光板で反射して前記バックライトの方向に戻る前記吸収軸方向の直線偏光が、前記等方性材料部と、前記屈折異方性シートとの屈折率の差によって、前記凹凸部の表面で散乱して偏光を解消する。また、前記液晶パネルの背面側の偏光板を透過した後に前記液晶パネルの配線等の液晶パネルの背面によって前記バックライト方向に反射された前記透過軸方向の直線偏光が、屈折率異方性シートの前記透過軸方向の屈折率と前記等方性材料部の屈折率とが等しいため、散乱せず前記透過軸方向の偏光を維持したまま前記異方性拡散シートを透過するので、前記液晶パネルの背面で反射した光の再利用効率を向上させ、結果的に消費電力を低減しつつ輝度を向上することができる。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の全体構成を示した模式図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置の斜視図である。 図３は、図１に示した屈折率異方性シートの正面図である。 図４は、異方性拡散シートにて偏光を維持したまま透過する直線偏光と、散乱して偏光を解消される直線偏光とを示した図である。 図５は、本発明の実施の形態１の変形例１を示した図である。 図６は、本発明の実施の形態１の変形例２を示した図である。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例３を示した図である。 図８は、本発明の実施の形態１の変形例４を示した図である。 図９は、本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置の全体構成を示した模式図である。 図１０は、異方性拡散シートにて偏光を維持したまま透過する直線偏光と、回折して偏光を解消される直線偏光とを示した図である。 図１１は、本発明の実施の形態２の変形例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる液晶表示装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置１の全体構成を示した模式図である。図２は、図１に示した液晶表示装置１の斜視図である。図３は、図１に示した屈折率異方性シート３１の正面図である。図４は、異方性拡散シート３０にて偏光を維持したまま透過する直線偏光Ｒ２と、散乱して偏光を解消される直線偏光Ｒ３とを示した図である。なお、図１〜４で背面側偏光板１５の透過軸方向をＹ軸とし、背面側偏光板１５の吸収軸方向をＸ軸とし、ＸＹ軸平面の法線方向をＺ軸としている。
液晶表示装置１は、アクティブマトリクス方式であり、液晶表示パネル１０と、バックライト２０と、図示しない制御部とを有する。

液晶パネル１０は、一対の透明基板である第１の透明基板１１および第２の透明基板１２と、これら一対の透明基板に挟持される液晶材１３と、一対の偏光板である表面側偏光板１４および背面側偏光板１５と、反射型偏光板１６とを有する。

第１の透明基板１１は、ガラス材等からなり、可視光に対して透明な板状の基板である。第１の透明基板１１は、液晶材１３側の表面にカラーフィルタ１７が形成され、カラーフィルタ１７の表面には図示しない配向膜が形成されている。

第２の透明基板１２は、ガラス材等からなり、可視光に対して透明な板状の基板である。第２の透明基板１２は、マトリクス状に配置された複数の画素を形成する図示しない電極、信号線１２ａ、図示しない薄膜トランジスタ等が液晶材１３側の表面に形成されている。また、第２の透明基板１２は、図示しない配向膜が液晶材１３と接する面に形成されている。

表面側偏光板１４は、第１の透明基板１１の液晶材１３とは反対側の面に配置されている。表面側偏光板１４は、所定方向の直線偏光を吸収し、これと振動面が直交する直線偏光を透過する。すなわち、表面側偏光板１４は、所定の直線偏光を吸収する吸収軸と、この吸収される直線偏光に対して振動面が直交する直線偏光を透過する透過軸とを有する。

背面側偏光板１５は、第２の透明基板１２の液晶材１３とは反対側の面、すなわち液晶パネル１０の背面側に配置されている。背面側偏光板１５は、所定方向の直線偏光を吸収し、これと振動面が直交する直線偏光を透過する。すなわち、背面側偏光板１５は、所定の直線偏光を吸収する吸収軸と、この吸収される直線偏光に対して振動面が直交する直線偏光を透過する透過軸とを有する。また、背面側偏光板１５は、吸収軸方向が表面側偏光板１４の吸収軸方向に対して直交するように配置されている。すなわち、表面側偏光板１４と背面側偏光板１５とはクロスニコルに配置されている。

反射型偏光板１６は、背面側偏光板１５の液晶材１３側の面とは反対側の面に貼り付けられている。反射型偏光板１６は、背面側偏光板１５の透過軸方向の直線偏光を透過し、背面側偏光板１５の吸収軸方向の直線偏光を反射するものである。

バックライト２０は、液晶パネル１０の表示領域に光を照射するためのものである。このバックライト２０には、エッジライト方式を用いている。バックライト１１は、異方性拡散シート３０、プリズムシート２１、導光板２２、反射シート２３および光源２４を有する。

異方性拡散シート３０は、反射型偏光板１６とプリズムシート２１との間に配置される。異方性拡散シート３０は、屈折率異方性シート３１および等方性材料部３２を有する。屈折率異方性シート３１は、一軸延伸のＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）からなるシートであり、背面側偏光板１５の吸収軸方向に延伸されている。この屈折率異方性シート３１は、Ｘ、ＹおよびＺ軸方向それぞれの屈折率を屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚとした場合、｜ｎｘ−ｎｚ｜＞｜ｎｙ−ｎｚ｜となるようにしている。

なお、本発明の実施の形態１の屈折率異方性シート３１は、一軸異方性を有するシートである。このため、Ｘ、ＹおよびＺ軸方向それぞれの屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚは、ｎｘ＝ｎｅ、ｎｙ＝ｎｚ＝ｎ０となる。ここで、屈折率ｎｅは異常光線屈折率を示し、屈折率ｎ０は常光線屈折率を示している。屈折率ｎｅおよび屈折率ｎ０のそれぞれは、例えば、ｎ０＝１．５３、ｎｅ＝１．７１に設定される。

また、屈折率異方性シート３１は、凹凸部３１ａを有する。凹凸部３１ａは、反射型偏光板１６から反射した直線偏光を散乱するために屈折率異方性シート３１の表面上に形成した凹凸形状部分である。凹凸部３１ａは、図３に示すように、厚み方向に直交する底部断面がＸ軸方向を長手方向とする楕円形状である凸部を複数形成した部分である。この凹凸部３１ａは、ホットエンボス加工によって形成される。ここで、ホットエンボス加工とは、通常ホットエンボスと呼ばれる加熱した版を樹脂フィルムに押し当てながらパターン転写する方法である。

等方性材料部３２は、屈折率異方性シート３１の凹凸部３１ａの表面に形成され、凹凸部３１ａによる凹凸形状の表面を平坦化する層である。等方性材料部３２は、等方性の屈折率ｎｔを有し、この屈折率ｎｔが屈折率異方性シート３１の屈折率ｎｙ（＝屈折率ｎ０）と等しいものである。

プリズムシート２１は、異方性拡散シート３０と導光板２２との間に配置され、光路変換部として、導体板２２から出射される光の方向を液晶パネル１０の背面の正面方向に向けるものである。プリズムシート２１は、プリズム列部２１ａおよびベースフィルム部２１ｃを有する。
プリズム列部２１ａは、プリズム列としてベースフィルム部２１ｃの表面に複数のプリズム２１ｂを列で設けた部分である。各プリズム２１ｂは、段を形成された斜面Ｓを有する。プリズム列部２１ａは、各プリズム２１ｂの稜線Ｌが光源２４からの光が入射する導光板２２の端面の辺に沿った方向に延びるように並んで配置されている。すなわち、プリズム列部２１ａは、各プリズム２１ｂの稜線ＬがＸ軸方向に平行になるように並んで配置されている。

プリズム２１ｂは、導光板２２から出射してプリズムシート２１に入射した光の進行方向を液晶パネル１０の背面の正面方向に屈折するように形成されている。このプリズムシート２１は、プリズム２１ｂの斜面Ｓに段を設けているので、プリズム材料の屈折率の波長分散による色付きを低減する機能を有する。

ベースフィルム部２１ｃは、プリズムシート２１の基部となるフィルムである。例えば、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）からなる。ベースフィルム部２１ｃは、可視光に対して透明なフィルムである。このベースフィルム部２１ｃは、その光学軸を、背面側偏光板１５の透過軸に対して略平行あるいは略垂直にして配置される。

このようなプリズムシート２１によれば、プリズム２１ｂの稜線Ｌに対して垂直方向の偏光がより強く出射されるため、背面側偏光板１５の透過軸に対してプリズム２１ｂの稜線Ｌが垂直となるようにしている。これによって、背面側偏光板１５を透過する光量が大きくなるようにしている。また、プリズムシート２１は一枚で、偏光方向（吸収軸方向、透過軸方向）に稜線Ｌが垂直あるいは平行になるようにしているので、液晶パネル１０の背面で反射して戻ってきた偏光が崩れにくい。なお、プリズムシート２１は、一枚に限らず、複数のプリズムシート２１を用いてもよい。この場合、プリズムシート２１は、プリズム２１ｂの稜線Ｌが平行になるように配置する。

導光板２２は、光源２４によって端面から入射する光を表面から面状に出射させるものである。導光板２２は、プリズムシート２１と反射シート２３との間に配置される。導光板２２は、合成樹脂等からなり、可視光に対して透明な板状部材である。

反射シート２３は、導光板２２から出射される光を導光板２２に反射して戻すものである。反射シート２３は、合成樹脂シートの表面に高い反射率の反射面２３ａが形成されたものである。この反射面２３ａは、例えば、合成樹脂シートの表面に銀等の反射率の高い金属を蒸着によって成膜することによって形成される。この反射シート２３は、反射面２３ａを導光板２２の液晶パネル１０側の面と反対側の面に対向して配置されている。

光源２４は、例えば白色光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ）によって実現される。光源２４は、導体板２２の端面に複数個設けられる。なお、光源２４は、必要に応じてその個数を調整するとよい。

図示しない制御部は、ＣＰＵ等によって実現され、液晶パネル１０およびバックライト２０を含む液晶表示装置１の各部と電気的に接続され、液晶表示装置１全体の動作を制御するものである。また、この制御部は、外部システムから入力された映像データを一時的に保持するメモリ等を有するものである。

このようなバックライト２０によって、図４に示すように、反射型偏光板１６で反射してバックライト２０の方向に戻るＸ軸方向（吸収軸方向）の直線偏光Ｒ３は、等方性材料３２に入射する。この等方性材料３２の表面は平坦であるため、直線偏光Ｒ３は、散乱を抑えられて等方性材料３２に入射される。

その後、直線偏光Ｒ３は、等方性材料部３２と屈折異方性シート３１との境界に入り、等方性材料部３２と、屈折異方性シート３１との屈折率の差｜ｎｘ−ｎｔ｜によって、凹凸部３１ａの表面で散乱して偏光を解消する。ここで、凹凸部３１ａは厚み方向に直交する底部断面がＸ軸方向を長手方向とする楕円形状である凸部を複数形成したものであるので、反射型偏光板１６を反射した直線偏光Ｒ３は、Ｘ軸方向に対して垂直方向により強く散乱する。この実施の形態１の液晶表示装置１のようにバックライト２０にプリズムシート２１を用いたものは、プリズム２１ｂの稜線Ｌに垂直方向の視野角が狭くなるものの、凹凸部３１ａによってプリズム２１ｂの稜線Ｌに垂直方向により強く光を散乱させるようにして視野角を拡大させている。

また、背面側偏光板１５を透過した後に液晶パネル１０の配線１２ａ等の液晶パネル１０の背面によってバックライト２０方向に反射されたＹ軸方向（透過軸方向）の直線偏光Ｒ２は、等方性材料３２に入射する。この等方性材料３２の表面は平坦であるため、直線偏光Ｒ２は、散乱を抑えられて等方性材料３２に入射される。

その後、直線偏光Ｒ２は、等方性材料部３２と屈折異方性シート３１との境界に入り、屈折率異方性シート３１のＹ軸方向の屈折率ｎｙと等方性材料部３２の屈折率ｎｔとが等しいため、散乱せずＹ軸方向の偏光を維持したまま異方性拡散シート３０を透過する。なお、背面側偏光板１５を透過した後に液晶パネル１０背面で反射した光をより多く再利用する場合は、液晶パネル１０の非開口部に金属膜等の反射率の高い膜を設けるようにするとよい。
バックライト２０に直線偏光を入射した場合に，入射偏光と同じ方向の偏光で反射してきた光の輝度をＩｐ、入射偏光とは垂直方向の偏光で反射してきた輝度をＩｃとしたときに，偏光解消度αを
α＝Ｉｃ／Ｉｐ ・・・（１）
で定義すると，反射型偏光板から反射された直線偏光は偏光解消度αが大きいことが望ましく、液晶パネル１０の背面によってバックライト２０方向に反射された直線偏光は偏光解消度αが小さいことが望ましい。反射型偏光板による光再利用の効果を有効に得るためには，反射型偏光板から反射された直線偏光の偏光解消度αは０．７以上、さらには０．８以上とすることが望ましい。一方、液晶パネル１０の背面によってバックライト２０方向に反射された直線偏光を有効に再利用するためには、この方向の直線偏光の偏光解消αを０．５以下、さらには０．４以下とすることが望ましい。

本発明の実施の形態１の液晶表示装置１では、反射型偏光板１６で反射してバックライト２０の方向に戻る吸収軸方向の直線偏光は、等方性材料部３２と、屈折異方性シート３１との屈折率の差によって、凹凸部３１ａの表面で散乱して偏光を解消する。また、液晶パネル１０の背面側偏光板１５を透過した後に液晶パネル１０の配線１２ａ等の液晶パネル１０の背面によってバックライト２０方向に反射された透過軸方向の直線偏光は、屈折率異方性シート３０の透過軸方向の屈折率と等方性材料部３２の屈折率とが等しいため、散乱せず透過軸方向の偏光を維持したまま異方性拡散シート３０を透過するので、液晶パネル１０の背面で反射した光の再利用の効率を向上させ、結果的に消費電力を低減しつつ輝度を向上することができる。

また、本発明の実施の形態１の液晶表示装置１では、ホットエンボス加工によって凹凸部３１ａを形成し、この凹凸部３１ａによって光を散乱させるようにしていので、マトリックス相に微粒子等の散乱相を分散させた材料を延伸したフィルムによって光を散乱させるようにしたもの、すなわち微粒子の均一な分散、凝集、ボイドの発生の抑制を図りながら屈折率の調整を行わなければならないものに比して屈折率の調整を容易に行うことができる。

また、本発明の実施の形態１では、屈折率異方性シート３１が厚み方向に直交する底部断面がＸ軸方向を長手方向とする楕円形状である凸部を複数形成されているので、反射型偏光板１６を反射した直線偏光をＸ軸方向に対して垂直方向により強く拡散させることができる。従って、バックライト２０がプリズムシート２１を光路変換手段に用いる場合においても視野角を拡大することができる。

また、本発明の実施の形態１では、異方性拡散シート３０によって液晶パネル１０に照射される光を散乱させるため、プリズムシート２１の周期性が原因となるモアレの発生を低減することができる。

なお、本発明の実施の形態１では、凹凸部３１ａが厚み方向に直交する底部断面がＸ軸方向を長手方向とする楕円形状である凸部を形成したものを例示したが、これに限らない。すなわち、光を散乱する凹凸形状に形成されていればよい。例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向の半径が等しい半球形状の凸部を形成するようにしてもよく，Ｘ軸方向につながった形状としてもよい。

次に、本発明の実施の形態１の変形例１について説明する。図５は、本発明にかかる実施の形態１の変形例１を示した図である。本発明の実施の形態１の変形例１では、等方性材料部３２の表面に表面形状が平坦な平坦化シート４０を積層している。この平坦化シート４０は、屈折率が等方性のシートを用いることが好ましい。なお、平坦化シート４０として、屈折率異方性のシートを用いる場合、平坦化シート４０は、その光学軸を屈折率異方性シート３１の光学軸と平行になるように配置する。このように等方性材料部３２の表面に平坦化シート４０を貼り合わせることによって、等方性材料部３２を薄くすることができ、かつ異方性拡散シート３０の液晶パネル１０側の表面をより平坦化して、表面での光の散乱をより低減することができる。

次に、本発明の実施の形態１の変形例２について説明する。図６は、本発明にかかる実施の形態１の変形例２を示した図である。本発明の実施の形態１の変形例２では、屈折率異方性シート３１と等方性材料部３２とを複数枚重ねて積層するようにしている。すなわち、異方性拡散シート３０を複数枚重ねて積層するようにしている。このように、異方性拡散シート３１を複数枚重ねて積層することによって、反射型偏光板１６で反射した透過軸方向の直線偏光をより散乱させて偏光を解消することができる。

次に、本発明の実施の形態１の変形例３について説明する。図７は、本発明にかかる実施の形態１の変形例３を示した図である。本発明の実施の形態１の変形例３では、液晶表示装置１が、プリズムシート２１に代えて逆プリズムシート５０を有している。逆プリズムシート５０は、導光板２２から出射された光を全反射して液晶パネル１０の背面の正面方向に向ける。液晶パネル１０からの反射光、すなわち反射型偏光板１６からの反射光、あるいは背面側偏光板１５を透過した後の液晶パネル１０の配線１２ａ等からの反射光は、逆プリズムシート５０で全反射して導光板２２に戻るため、逆プリズムシート５０による偏光の解消度合いを小さく抑えることができる。
なお、この逆プリズムシート５０についてもプリズムシート２１と同様に、プリズムの稜線Ｌに対して垂直方向の視野角が狭く、また稜線Ｌに対して垂直方向の偏光が強くなる傾向があるため、背面側偏光板１５の透過軸、異方性拡散シート３０の光学軸の方向を実施の形態１と同様にするとよい。

次に、本発明の実施の形態１の変形例４について説明する。図８は、本発明にかかる実施の形態１の変形例４を示した図である。本発明の実施の形態１の変形例４では、液晶表示装置１が、プリズムシート２１に代えてプリズムシート６０を有する。このプリズムシート６０は、Ｘ軸方向に直交する断面が頂角９０度の直角三角形形状のプリズム６０ｂが列をなして形成されたプリズム列部６０ａを有する。また、液晶表示装置１が拡散シート６１を有する。

拡散シート６１は、光を拡散させるとともに、光の方向を液晶パネル１０背面の正面方向に向ける機能を有する。拡散シート６１は、プリズムシート６０と導光板２２との間に配置されている。このように拡散シート６１を設けることによって、液晶パネル１０背面の正面方向に輝度のピークを向けるようにしている。拡散シート６１は、拡散シート６１での偏光の解消度合いを小さくするため、拡散シート６１の光学軸をプリズムシート６０のプリズム６０ｂの稜線Ｌに平行または垂直になるように配置する。
なお、プリズムシート６０は複数設けても構わない。例えば、二枚のプリズムシート６０をプリズム６０ｂの稜線Ｌをクロスにして配置する場合、プリズム６０ｂの稜線Ｌが背面側偏光板１５の透過軸、又は吸収軸に平行になるように配置する。この場合、液晶パネル１０に近い側のプリズム６０ｂの稜線Ｌが背面側偏光板１５の吸収軸方向となり、遠い側のプリズム６０ｂの稜線Ｌが背面側偏光板１５の透過軸方向となるように配置することが好ましい。

（実施の形態２）
次に、本発明にかかる実施の形態２の液晶表示装置について説明する。図９は、本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置２の全体構成を示した模式図である。図１０は、異方性拡散シート７０にて偏光を維持したまま透過する直線偏光Ｒ２と、回折して偏光を解消される直線偏光Ｒ３とを示した図である。
本発明の実施の形態１の液晶表示装置１では、凹凸部３１ａによって光を散乱させることによって偏光を解消するものを示したが、この実施の形態２の液晶表示装置２は、光を回折させることによって偏光を解消するようにしている。
液晶表示装置２は、実施の形態１の液晶表示装置１の異方性拡散シート３０に代わって異方性拡散シート７０を有する。この異方性拡散シート７０は、凹凸部３１ａに代わって凹凸形状に形成された回折格子７０ａが屈折率異方性シート３１に形成されている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

回折格子７０ａは、図１０に示すように、Ｘ軸方向に直交する断面が三角形形状の回折格子である。回折格子７０ａは、反射型偏光板１６から反射した偏光を回折させることによって、光の進行方向を変えるものである。

回折格子７０ａは、格子溝Ｄの方向が、プリズム２１ｂの稜線Ｌの方向と同じ方向に配置される。これにより、反射型偏光板１６で反射した直線偏光はプリズム２１ｂの稜線Ｌの方向に垂直な方向に回折されるので、プリズム２１ｂの稜線Ｌに垂直な方向では視野角が狭くなるものの、回折格子７０ａによって視野角を拡大させている。
このように回折格子７０ａを配置した場合、回折格子７０ａは、格子溝Ｄの方向が背面側偏光板１５の透過軸に対して垂直方向となるので、反射型偏光板１６で反射した直線偏光は、回折格子７０ａに対して主にＴＥ偏光として入射する。このため、回折格子７０ａは、ＴＥ偏光の０次の回折効率が小さく、高次の次数に回折するように格子定数、格子溝深さを設定する。

このようなバックライト８０によって、図１０に示すように、反射型偏光板１６で反射してバックライト２０の方向に戻るＸ軸方向（吸収軸方向）の直線偏光Ｒ３は、等方性材料３２に入射する。この等方性材料３２の表面は平坦であるため、直線偏光Ｒ３は、散乱を抑えられて等方性材料３２に入射される。

その後、直線偏光Ｒ３は、等方性材料部３２と屈折異方性シート３１との境界に入り、等方性材料部３２と、屈折異方性シート３１との屈折率の差｜ｎｘ−ｎｔ｜によって回折格子７０ａの表面で回折して偏光を解消する。回折格子７０ａは、格子溝Ｄの方向が、プリズム２１ｂの稜線Ｌの方向と同じ方向に配置されているので、反射型偏光板１６を反射した直線偏光をＸ軸方向に対して垂直方向に回折させる。

また、背面側偏光板１５を透過した後に液晶パネル１０の配線１２ａ等の液晶パネル１０の背面によってバックライト８０方向に反射されたＹ軸方向（透過軸方向）の直線偏光Ｒ２は、等方性材料３２に入射する。この等方性材料３２の表面は平坦であるため、直線偏光Ｒ２は、散乱を抑えられて等方性材料３２に入射される。

その後、直線偏光Ｒ２は、等方性材料部３２と屈折異方性シート３１との境界に入り、屈折率異方性シート３１のＹ軸方向の屈折率ｎｙと等方性材料部３２の屈折率ｎｔとが等しいため、回折せずＹ軸方向の偏光を維持したまま異方性拡散シート７０を透過する。

本発明の実施の形態２の液晶表示装置２では、反射型偏光板１６で反射してバックライト２０の方向に戻る吸収軸方向の直線偏光は、等方性材料部３２と、屈折異方性シート３１との屈折率の差によって、回折格子７０ａの表面で回折して偏光を解消する。また、液晶パネル１０の背面側偏光板１５を透過した後に液晶パネル１０の配線１２ａ等の液晶パネル１０の背面によってバックライト２０方向に反射された透過軸方向の直線偏光は、屈折率異方性シート７０の透過軸方向の屈折率と等方性材料部３２の屈折率とが等しいため、散乱せず透過軸方向の偏光を維持したまま異方性拡散シート７０を透過するので、液晶パネル１０の背面で反射した光の再利用効率を向上させ、結果的に消費電力を低減しつつ輝度を向上することができる。

次に、本発明の実施の形態２の変形例について説明する。図１１は、本発明にかかる実施の形態２の変形例を示した図である。本発明の実施の形態２の変形例では、異方性拡散シート７０が等方性材料部３２を有しない構成である。すなわち、異方性拡散シート９０が回折格子７０ａを形成された屈折異方性シート３１のみの構成となっている。
回折格子７０ａは、ＴＭ偏光とＴＥ偏光とで回折効率が異なるため、０次の回折効率が小さく高次の回折効率の高い偏光方向を反射型偏光板１６によって反射した偏光の方向と一致させる。
屈折率異方性シート３１は、回折格子７０ａで回折した光の偏光を崩さないように、遅相軸、進相軸のどちらかを回折格子７０ａの溝Ｄに垂直にする。なお、屈折率異方性シート３１は、等方性の屈折率を有するシートを用いてもよい。
また、回折格子７０ａは、格子定数の値を光の波長以下に小さくすると、その波長以上の光はＴＥ偏光の高次の回折効率が高くなり、ＴＭ偏光は高次の回折効率が小さくなる。この場合、回折格子７０ａは、反射型偏光板１６で反射した吸収軸方向の直線偏光は回折格子７０ａに対してＴＥ偏光として入射するように配置する。すなわち、回折格子７０ａの溝Ｄが吸収軸方向と平行になるように屈折率異方性シート３１を配置する。

なお、本発明の実施の形態１，２では、屈折率異方性シート３１が一軸異方性のシートであるものを例示したが、これに限らず、屈折率異方性シート３１は、Ｘ、ＹおよびＺ軸方向それぞれの屈折率を屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚとした場合、｜ｎｘ−ｎｚ｜＞｜ｎｙ−ｎｚ｜の関係を満たせばよい。例えば、二軸異方性のシートであってもよい。

なお、本発明の実施の形態１，２では、屈折率異方性シート３１は、一軸延伸のＰＥＴを用いるものを例示したがＰＥＴに限定されない。例えば、一軸延伸のＰＥＮ（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｎｉｔｒｉｌｅ）を用いてもよい。この場合、屈折率ｎｅおよび屈折率ｎ０のそれぞれは、例えば、ｎ０＝１．５６、ｎｅ＝１．８６に設定される。

なお，本発明の実施の形態１，２では、背面側偏光板１５の透過軸をＹ軸，背面側偏光板１５の吸収軸をＸ軸とし、Ｘ軸とＹ軸が導光板２２の端面の辺に対して平行ないし垂直に配置するものを例示したが、Ｘ軸とＹ軸が導光板２２の端面の辺に対して実効的に平行または垂直とみなせる程度に傾きを有していてもよい。Ｘ軸とＹ軸が導光板２２の端面の辺と角度が０°以上で，１５°以下ないし１０°以下，或いは９０°以下で７５°以上ないし８０°以上であれば実効的に平行または垂直とみなすことができる。

なお、本発明の実施の形態１，２によってこの発明が限定されるものではない。

１、２ 液晶表示装置
１０ 液晶表示パネル
１１ 第１の透明基板
１２ 第２の透明基板
１２ａ 配線
１３ 液晶材
１４ 表面側偏光板
１５ 背面側偏光板
１６ 反射型偏光板
１７ カラーフィルタ
２０，８０ バックライト
２１，６０ プリズムシート
２１ａ，６０ａ プリズム列部
２１ｂ，６０ｂ プリズム
２１ｃ ベースフィルム部
２２ 導光板
２３ 反射シート
２４ 光源
３０，７０，９０ 異方性拡散シート
３１ 屈折率異方性シート
３１ａ 凹凸部
３２ 等方性材料部
４０ 平坦化シート
５０ 逆プリズムシート
６１ 拡散シート
７０ａ 回折格子

Claims (8)

1. 液晶パネルの背面側に配置された偏光板の吸収軸方向の直線偏光をバックライトの方向に反射し、該偏光板の透過軸方向の直線偏光を透過する反射型偏光板と、導光板から出射された光を前記液晶パネルに向けるプリズム列が形成された光路変換部とを有する液晶表示装置において、
   前記バックライトは、
   前記反射型偏光板と前記光路変換部との間に配置された異方性拡散シートを有し、
   前記異方性拡散シートは、
   前記吸収軸方向に延伸され、前記反射型偏光板側の面に凹凸形状に形成された凹凸部を有する屈折率異方性シートと、
   前記凹凸部の表面に積層され、等方性の屈折率を有し、該屈折率が前記屈折率異方性シートの延伸方向に垂直な前記透過軸方向の屈折率と等しい等方性材料部と、
   を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記異方性拡散シートは、
   前記吸収軸方向の屈折率と厚み方向の屈折率との差の絶対値が、前記透過軸方向の屈折率と厚み方向の屈折率との差の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記凹凸部は、
   厚み方向に直交する底部断面が前記屈折率異方性シートの延伸方向を長手方向とする楕円形状である凸部を複数形成したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記凹凸部は、
   ホットエンボス加工によって形成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
5. 前記異方性拡散シートは、
   前記等方性材料部の表面に表面形状が平坦な平坦化シートを積層されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
6. 前記異方性拡散シートは、
   複数枚重ねて積層されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
7. 前記凹凸部は、
   凹凸形状に形成された回折格子であることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
8. 液晶パネルの背面側に配置された偏光板の吸収軸方向の直線偏光をバックライトの方向に反射し、該偏光板の透過軸方向の直線偏光を透過する反射型偏光板と、導光板から出射された光を前記液晶パネルに向けるプリズム列が形成された光路変換部とを有する液晶表示装置において、
   前記バックライトは、前記反射型偏光板と前記光路変換部との間に配置された異方性拡散シートを有し、
   前記異方性拡散シートは、
   該異方性拡散シートの表面に凹凸形状の回折格子が形成され、該回折格子の溝が前記吸収軸方向と平行になるように配置されることを特徴とする液晶表示装置。

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