JPH09102209A - 導光板、面光源装置、偏光光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

導光板、面光源装置、偏光光源装置及び液晶表示装置

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JPH09102209A JP7321036A JP32103695A JPH09102209A JP H09102209 A JPH09102209 A JP H09102209A JP 7321036 A JP7321036 A JP 7321036A JP 32103695 A JP32103695 A JP 32103695A JP H09102209 A JPH09102209 A JP H09102209A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射光を効率よく伝送して出射面より垂直性
や平行光性よく出射し、偏光分離手段を介した再入射光
も散乱等のロスの少ない状態で、かつ初期出射光との方
向の一致性よく出射して有効に再利用できる光利用効率
に優れる導光板を得ること。 【解決手段】 出射面（１１）、それに対向する底面
（１２）、及び出射面と底面間の側端面からなる入射面
（１３）を有する板状物からなり、前記の底面に入射面
に沿う方向の斜面からなる凸部又は凹部を周期的に有
し、その斜面が底面との交点と頂点を結ぶ直線に基づい
て長辺面と短辺面からなると共に、その長辺面の出射面
に対する投影面積が短辺面のそれの３倍以上であり、か
つ長辺面が凸部の場合には入射面側に、凹部の場合には
入射面に対向する側端側に位置する導光板。 【効果】 明るくて見やすく低消費電力の液晶表示装置
を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、光の利用効率に優れる導
光板、及びそれを用いた面光源装置と偏光光源装置、並
びにそれらを利用した明るさに優れる液晶表示装置に関
する。
【０００２】
【背景技術】液晶表示装置などに用いうる光の利用効率
に優れる照明システムが要望されている。けだし、ＴＮ
型やＳＴＮ型等の液晶表示装置などに用いる偏光板で
は、自然光の場合、光量の約６０％程度が吸収されて熱
等に変換され、光の利用効率としては３５〜４５％が通
例で、理論的にも５０％を超えることがなく、明るさの
向上には照明システムの改善が必要となるからである。
そのため、光を当該偏光板に偏光として供給して光利用
効率の向上を図りつつ、明るさの向上を図りうる照明シ
ステムの開発が試みられている。
【０００３】従来前記した、光を偏光として供給しうる
照明システムとしては、側面より光を入射させて上面よ
り出射させるようにしたサイドライト型の導光板の底面
に拡散式又は散乱式の反射層を密着付設し、上面にコレ
ステリック液晶相からなる偏光分離手段を設けたものが
知られていた（特開平７−３６０３２号公報）。このシ
ステムは、入射光を偏光分離手段を介した透過光と反射
光として左右の円偏光に分離し、その反射光を底面の反
射層を介し反射させて再出射させ、それにより入射光を
円偏光として出射させて光利用効率の向上を図ることを
目的とする。
【０００４】前記において、底面のドット状等の拡散式
や散乱式の反射層は、フラット面では導光板側面からの
入射光を全反射し上面に出射する能力に乏しいことか
ら、入射光を多重反射や屈折により乱反射させて上面に
出射させるためのものである。しかしながらその場合
に、拡散式の反射層では、出射光の方向がランダムで有
効に利用できる光量に乏しいと共に、偏光分離手段を介
し反射して再入射した円偏光が反射層で拡散反射されて
ランダムな光路を採り、かつ偏光状態も解消されて上面
よりの再出射光として利用されにくく、偏光分離手段を
介した反射光分が出射ロスとなる問題点があった。
【０００５】一方、散乱式の反射層では乱反射性の抑制
によりその分、偏光分離手段を介し再入射した円偏光の
偏光状態をある程度は維持しうるものの、導光板側面か
らの入射光の上面への出射能力は低下し、入射光の散乱
効率を高めて出射効率の向上を図った場合には、偏光分
離手段を介した再入射光が横方向に大きく散乱されて上
面に再出射する光量が低下する問題点があり、実際的に
は主出射方向が出射面に対し６０〜７０度傾斜した方向
であるため、偏光分離手段を介した再入射光を実質的に
利用できず出射効率の向上をはかることは困難であっ
た。
【０００６】前記の出射方向に関しては、導光板の出射
面にプリズムシートを配置して出射方向を出射面に対し
垂直化する提案もあるが、偏光分離手段を介した再入射
方式の場合には、その再入射光の進行方向を大きく変え
る層として機能して出射効率はむしろ低下し、光利用効
率の向上をはかることは困難である。また底面をプリズ
ム構造とし光の入射面に楔を設けて出射光の平行光化を
目的とした導光板の提案もあるが（米国特許明細書第５
３５９６９１号）、偏光分離手段を介した再入射方式の
場合には、底面のプリズム層を介しても光の入射側に位
置する斜面に光が入射しにくくて反射を介した出射効率
の向上効果に乏しく、また光を出射面に対し垂直方向に
出射させる効率、かつその出射光を平行光に制御する能
率にも劣り、総じて光の利用効率に乏しい問題点があっ
た。出射面に対し垂直ないしそれに近い方向に出射する
光が、有効光として利用しやすい。
【０００７】他方、反射鏡と自然光からなる光源とコレ
ステリック液晶相型偏光分離手段からなる、導光板を用
いない偏光光源装置も提案されている（特開平３−４５
９０６号公報）。しかしながら、出射光の平行光化をは
かる構造とした場合、偏光分離手段を介した再入射光が
反射鏡で反射されて再出射光路をとった際に光源に吸収
され、光利用効率の向上効果に乏しい問題点があった。
そのため反射鏡と偏光分離手段の間に拡散板を介在させ
る方式も提案されているが（特開平６−３２４３３３号
公報）、拡散板を介して出射光の光路が散乱し、有効に
利用できる光量が減少すると共に拡散板による吸収ロス
も増大し、かつ再入射光の拡散で偏光状態も解消される
ため、光利用効率の向上効果は大きくない。
【０００８】上記のように、偏光分離手段を介して透過
光と反射光に分離し、その反射光を導光板に再入射させ
て反射を介し再出射させて偏光をうる場合、従来の散乱
反射型導光板では、垂直方向の出射光量や偏光分離手段
を介した分離効率が乏しくて光の利用効率を向上させる
ことが困難であり、また底面プリズム構造の導光板にて
も、初期出射が出射面に対して垂直方向となるように底
面構造を調整すると、偏光分離手段を介した再入射光が
垂直に戻されてその底面構造を介し迷光となり再出射さ
れにくくて再利用効率に乏しく、再出射された成分にあ
っても出射面に対し垂直方向の成分は少ない。
【０００９】前記の底面プリズム構造の導光板における
点は、初期出射が垂直方向以外のときも同様であり、従
って一般的に有効に再利用できる光量に乏しい。さらに
当該再入射光は通例、プリズム面の２回の全反射を介し
て出射面に戻されることとなるが、その場合に導光板が
樹脂からなるものであると偏光変換効率は４５％以下と
なる難点もある。底面がプリズム構造で、厚さを入射面
より漸減させ、かつ出射面を斜面と出射面に平行な平坦
面とで形成した構造の導光板の提案もあるが（米国特許
明細書第５０５０９４６号）、出射光を平行光化するこ
とができず、偏光分離手段を介した再入射光も拡散反射
などで再利用効率に乏しい。
【００１０】
【発明の技術的課題】本発明は、入射光を効率よく伝送
して出射面より垂直性や平行光性よく出射させることが
でき、偏光分離手段を介した再入射光も散乱等のロスの
少ない状態で、かつ初期出射光との方向の一致性よく出
射させて有効に再利用できる光の利用効率に優れる導光
板の開発を課題とする。
【００１１】
【課題の解決手段】本発明は、出射面、それに対向する
底面、及び出射面と底面間の側端面からなる入射面を有
する板状物からなり、前記の底面に入射面に沿う方向の
斜面からなる凸部又は凹部を周期的に有し、その斜面が
底面との交点と頂点を結ぶ直線に基づいて長辺面と短辺
面からなると共に、その長辺面の出射面に対する投影面
積が短辺面のそれの３倍以上であり、かつ長辺面が凸部
の場合には入射面側に、凹部の場合には入射面に対向す
る側端側に位置することを特徴とする導光板を提供する
ものである。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、導光板側面からの入射
伝送光を短辺面を介し出射方向を制御して垂直又はそれ
に近い角度で出射し、入射光を効率よく伝送して垂直性
や平行光性に優れる、従って液晶表示装置等の視認性の
向上に有効な方向の出射光を効率よく形成できる導光板
を得ることができる。また液晶表示装置等に容易に適用
できる実用的サイズで薄型の、かつ出射光の面内均一性
に優れて明暗ムラの少ない導光板を得ることができる。
【００１３】従って前記の導光板を用いて、平行化され
た光を視認に有利な方向に出射し、光利用効率に優れて
明るい面光源装置や偏光光源装置、さらには明るくて見
やすく低消費電力の液晶表示装置を形成することができ
る。特に、偏光分離手段と組合せて偏光光源装置とした
場合には、垂直性や平行光性に優れる出射光に基づいて
偏光分離手段を介した再入射光も散乱等によるロスや角
度変化の少ない状態で、かつ初期出射光との方向の一致
性よく再出射させることができ、偏光として有効に利用
できる光を入射伝送光の利用効率よく得ることができ
る。
【００１４】
【発明の実施形態】本発明の導光板は、出射面、それに
対向する底面、及び出射面と底面間の側端面からなる入
射面を有する板状物からなり、前記の底面に入射面に沿
う方向の斜面からなる凸部又は凹部を周期的に有し、そ
の斜面が底面との交点と頂点を結ぶ直線に基づいて長辺
面と短辺面からなると共に、その長辺面の出射面に対す
る投影面積が短辺面のそれの３倍以上であり、かつ長辺
面が凸部の場合には入射面側に、凹部の場合には入射面
に対向する側端側に位置するものである。
【００１５】本発明による導光板の例を、図１〜図４に
示した。また底面における凸部又は凹部の例を図５
（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｄ）に示した。図１〜
図４において、１１が出射面、１２，１６，１７，１８
が底面、１３が入射面、１４が側面、１５が入射面１３
に対向する側端部である。また図５、図６において、２
１，２２，２３及び２４が凸部、２５，２６，２７及び
２８が凹部であり、３１，３３，３５，３７，４２，４
４，４６及び４８が長辺面を形成する斜面、３２，３
４，３６，３８，４１，４３，４５及び４７が短辺面を
形成する斜面である。
【００１６】本発明の導光板は、出射面、それに対向す
る底面、及び出射面と底面間の側端面からなる入射面を
有する板状物からなる。その板状物は、限定するもので
はないが図例の如く、入射面に対向する側端部の厚さが
入射面のそれよりも薄いもの、就中５０％以下の厚さで
あるものが好ましい。その入射面に対する対向側端部の
薄型化は、入射面より入射した光（図５、図６の太矢
印）が伝送端としての当該対向側端部に至るまでに、底
面の短辺面に効率よく入射し、その反射を介し出射面よ
り出射して入射光を目的面に効率よく供給できる点で有
利である。またかかる薄型化構造とすることで導光板を
軽量化でき、例えば底面が図２の如き直線面の場合、均
一厚の導光板の約７５％の重量とすることができる。
【００１７】前記板状物の底面は、入射面に沿う方向の
斜面からなる凸部又は凹部を周期的に有するものとされ
る。すなわち、例えば図１及び図５（ａ）又は図６
（ａ）に基づく場合、図１に示した矢印の如く入射面１
３に沿う方向の斜面３１，３２又は４１，４２からなる
凸部２１又は凹部２５を周期的に有する底面とされる。
【００１８】なお前記の凸部又は凹部は、その凸部又は
凹部を形成する斜面の底面との交点を結ぶ直線に基づ
き、斜面の交点（頂点）が当該直線よりも突出している
か（凸）、窪んでいるか（凹）による。すなわち図５、
図６に例示のものに基づく場合、凸部（２１，２２，２
３，２４）又は凹部（２５，２６，２７，２８）を形成
する斜面（３１と３２、３３と３４、３５と３６、３７
と３８、４１と４２、４３と４４、４５と４６、４７と
４８）の底面との交点を結ぶ仮想線で示した直線２０に
基づき、斜面の交点（頂点）が当該直線２０よりも突出
しているか（凸）、窪んでいるか（凹）による。
【００１９】また前記の凸部又は凹部を形成する斜面
は、底面との交点と頂点を結ぶ直線に基づいて長辺面と
短辺面からなるものとされ、かつその長辺面は、出射面
に対する投影面積が短辺面のそれの３倍以上であるもの
とされる。さらにその長辺面は、凸部の場合には入射面
側に、凹部の場合には入射面に対向する側端側に位置す
るように配置される。
【００２０】すなわち前記斜面は、例えば図１及び図５
（ａ）又は図６（ａ）に基づく場合、凸部２１又は凹部
２５を形成する斜面３１と３２、又は４１と４２は、底
面（仮想線２０に相当）との交点と頂点を結ぶ直線（図
５及び図６のｂ，ｃ，ｄの場合には仮想線に相当）に基
づいて長辺面３１，４２と短辺面３２，４１からなるも
のとされ、かつその長辺面３１，４２は、出射面１１に
対する投影面積が短辺面３２，４１のそれの３倍以上で
あるものとされると共に、凸部２１の場合には長辺面３
１が入射面１３の側に、凹部２５の場合には長辺面４２
が入射面に対向する側端側１５に位置するように配置さ
れる。
【００２１】前記により、短辺面に直接入射する伝送光
に加えて、長辺面に入射してその反射を介し短辺面に入
射する伝送光もその短辺面を介した反射にて出射面に供
給（出射）することができ、その分の光利用効率の向上
をはかりうる。また長辺面は、偏光光源装置とした場合
に偏光分離手段で反射された再入射光を再出射させるた
めに機能する部分であり、かかる点より長辺面の出射面
に対する好ましい投影面積は、短辺面のそれの５倍以
上、特に１０〜１００倍である。
【００２２】本発明において導光板の底面の形状は、適
宜に決定することがでる。好ましくは傾斜面として、入
射面よりもその対向側端部を薄型化したものである。そ
の場合、傾斜面の形状は任意に決定してよく、図２に例
示の如き直線面や、図３、図４に例示の如き曲面などの
ように適宜な面形状とすることができる。直線面でない
場合、出射面よりの出射光の出射方向を均一化する点な
どよりは、底面の全位置で平均傾斜角度より５度以内の
範囲にあることが好ましい。
【００２３】底面に設ける凸部又は凹部の形状も、図５
（ａ）〜（ｄ）や図６（ａ）〜（ｄ）に例示した如く直
線状の斜面で形成されている必要はなく、屈折面や湾曲
面等を含む斜面にて形成されていてもよい。また凸部又
は凹部は、底面の全体で凸凹やその形状等が同じである
必要はなく、垂直性に優れる出射光を得る点よりは、入
射側から徐々にその形状や角度が変化する構造が好まし
い。
【００２４】底面における凸部又は凹部は、出射光がそ
の凸部又は凹部を介してストライプ状に放出されるため
小さいほど好ましく、間隔が大きいと明暗ムラを生じて
面全体における明るさの均等性が低下しやすくなる。明
暗ムラの防止による明るさの均等性に優れる出射面を得
る点より好ましい凸部又は凹部の周期は、５００μm以
下、就中４００μm以下、特に５〜３００μmである。な
おその周期が、５μm未満では回折による分散が大きく
て液晶表示装置用のバックライトに不向きとなる。
【００２５】また凸部又は凹部を形成する斜面における
上記した長辺面は、図５、図６に例示の如くその出射面
１１に対する傾斜角θ1が０〜１０度、就中５度以下、
特に２度以下であることが好ましい。かかる傾斜角の範
囲とすることにより、図５（ａ）、図６（ａ）に折線矢
印で例示した如く、当該傾斜角より大きい角度で伝送さ
れる光が長辺面３１，４２に入射して反射され、その場
合に当該長辺面の傾斜角に基づいて出射面１１により平
行な角度で反射されて短辺面３２，４１に入射し、反射
されて出射面１１より出射する。
【００２６】前記の結果、短辺面に入射する光の入射角
を一定化でき、反射角のバラツキを抑制できて出射光の
平行光化をはかることができる。従って、凸部又は凹部
を形成する斜面における長辺面と短辺面の当該傾斜角を
調節することにより、出射光に指向性をもたせることが
でき、それにより出射面に対して垂直方向ないしそれに
近い角度で光を出射させることが可能になる。
【００２７】ちなみにアクリル樹脂からなる導光板で
は、その屈折率（約１．５）に基づいて端面入射光の伝
送される光の最大角は４１．８度であり、導光板の屈折
率が増大するに伴い伝送される光の最大角は小さくな
る。そのため前記長辺面の傾斜角が１０度を超えると、
長辺面の出射面に対する投影面積の割合が減少して長辺
面を介し出射方向を制御しうる伝送光の割合が低下し、
また長辺面を経由して短辺面に入射した伝送光と、短辺
面に直接入射した伝送光との反射角のバラツキが大きく
なり、出射光を平行光化する制御性が低下して出射光の
指向性に乏しくなる。なお当該長辺面の傾斜角が０度で
は、出射光の平行化に不利となるが、本発明においては
許容される。
【００２８】従って従来の導光板の如く、出射効率の向
上を目的に、本発明における短辺面に相当する、伝送光
を反射して出射面に供給する役割の斜面を大きくしてそ
の出射面に対する投影面積比を増やし、そのために他方
の斜面（本発明での長辺面に相当）の傾斜角を２０度以
上とした構造では、この斜面への伝送光の入射確率が極
めて小さくて平行光化をはかりにくく、出射光に垂直性
の指向性をもたせることは困難になる。
【００２９】一方、凸部又は凹部を形成する斜面におけ
る上記した短辺面は、図５、図６に例示の如くその出射
面１１に対する傾斜角θ2が２５〜５０度、就中３０度
以上であることが好ましい。かかる傾斜角の範囲とする
ことにより、図５（ａ）、図６（ａ）に折線矢印で例示
した如く、直接又は長辺面を介して入射する伝送光をそ
の短辺面３２，４１を介し出射面１１に対して垂直又は
それに近い角度に反射して、液晶表示装置等の視認性の
向上に有効に作用する方向の光を効率よく出射させるこ
とができる。短辺面の傾斜角が前記範囲外では垂直方向
とのずれが大きくなり、出射光に垂直性の指向性をもた
せることが困難で、伝送光の出射効率（利用効率）も低
下する。
【００３０】本発明において導光板における入射面の形
状については、特に限定はなく、適宜に決定してよい。
一般には、出射面に対して垂直な面とされるが、例えば
湾曲凹形などの光源の外周等に応じた形状として、入射
光率の向上をはることもできる。また、光源との間に介
在する導入部を有する入射面構造などとすることもでき
る。その導入部は、光源などに応じて適宜な形状とする
ことができる。
【００３１】なお出射面の形状は、フラット面などが一
般的であるが、必要に応じて散乱目的の拡散層を表面に
有する構造などとすることもできる。ただし偏光光源装
置を形成する場合には、底面や出射面、あるいは導光板
の中間層を含む入射面以外の部分に散乱目的の拡散層を
有しない導光板が光の利用効率の点などより好ましい。
従って底面の凸部又は凹部を形成する斜面や出射面は滑
らかであることが好ましい。
【００３２】導光板は、光源の波長領域に応じてそれに
透明性を示す適宜な材料にて形成することができる。ち
なみに可視光域では、例えばポリメチルメタクリレート
の如きアクリル系樹脂、ポリカーボネートやポリカーボ
ネート・ポリスチレン共重合体の如きポリカーボネート
系樹脂、エポキシ系樹脂等で代表される透明樹脂やガラ
スなどがあげられる。なお後記する偏光光源装置を形成
する場合には、複屈折を示さないか、複屈折の小さい材
料で形成した導光板が好ましく用いうる。
【００３３】量産性等の点より導光板の好ましい製造方
法は、熱や紫外線ないし放射線等で重合処理しうる液状
樹脂を、所定の底面形状を形成しうる型に充填ないし流
延して重合処理する方法や、熱可塑性樹脂を所定の底面
形状を形成しうる金型に加熱下に押付て形状を転写する
方法、加熱溶融させた熱可塑性樹脂あるいは熱や溶媒を
介して流動化させた樹脂を所定の形状に成形しうる金型
に充填する方法などがあげられる。
【００３４】本発明の導光板においては、上記した短辺
面と長辺面の面積比や傾斜角、底面の形状や曲率等の制
御に基づいて出射光の角度分布や面内分布等の特性を調
節することができる。ちなみに屈折率が１．５で底面が
曲率を有しない傾斜面であり、初期出射光が垂直に出射
する導光板の場合、長辺面の出射面に対する傾斜角を
６．６度以下とすることで、偏光分離手段を介した再入
射光を１０度以内の角度変化で再出射させることができ
る。またその場合、底面が曲率を有するときには当該傾
斜角が６．６度以下となる部分を上記した所定面積以上
の割合で有することにより、当該再入射光を１０度以内
の角度変化で再出射させることができる。
【００３５】なお本発明において導光板は、例えば光の
伝送を担う導光部に、底面形成用のシートを接着したも
のの如く、異種材料の積層体などとして形成されていて
もよく、１種の材料による一体的単層物として形成され
ている必要はない。導光板の厚さは、使用目的による導
光板のサイズや光源の大きさなどにより適宜に決定する
ことができる。
【００３６】液晶表示装置等に用いる場合の導光板の一
般的な厚さは、その入射面に基づき２０mm以下、就中
０．１〜１０mm、特に０．５〜８mmである。また入射面
と出射面の一般的な面積比は、前者／後者に基づき１／
５〜１／１００、就中１／１０〜１／８０、特に１／１
５〜１／５０である。ちなみに入射面より平行光を入射
させ場合、入射面の厚さに相当する積算厚さの短辺面と
することで入射光の全部を短辺面に入射させることがで
き、その場合、短辺面の傾斜角を４５度、長辺面の傾斜
角を０度とすると入射面／出射面の面積比は１／３０程
度となる。
【００３７】また前記において導光板の屈折率を１．５
とすると、入射伝送光は上記したように４１．８度以内
でり、その角度が小さい光ほど強度が大きいことから、
出射面の投影面積に基づいて短辺面／長辺面の面積比が
１／１５程度にても殆どの入射光を長辺面を介すること
なく短辺面に直接入射させることができ、高い出射効率
を得ることができる。
【００３８】なお前記の場合、傾斜角４５度の短辺面を
介して出射面の法線方向に出射するが、その偏光分離手
段を介した再入射光は、その殆どが長辺面に入射する。
その結果、出射面の投影面積に基づいて短辺面／長辺面
の面積比を１／５としても、理想的には偏光分離手段を
介した再入射光の８３％が長辺面に入射し、かつ反射さ
れてそのまま再出射光として利用することができる。
【００３９】導光板の底面には、必要に応じて反射層、
好ましくは金属反射層を付設することもできる。その例
を図７に示した。２が反射層であり、図例では金属層か
らなる。かかる反射層は、底面からの漏れ光の発生を防
止して出射効率の向上に有効である。また偏光光源装置
の場合には、偏光変換手段としても機能する。
【００４０】前記の偏光変換手段として機能させる場合
には、金属からなる反射層が特に好ましい。かかる金属
反射層によれば、反射時に偏光特性を効率的に反転させ
ることができ、その偏光変換効率が屈折率相違の界面を
介した全反射や拡散反射による場合よりも優れている。
ちなみに金属面に概ね垂直に円偏光が入射すると、円偏
光の左右の変換効率は１００％近い値となり、入射角３
０度位までは９０％以上の変換効率を示す。
【００４１】偏光変換効率の点より好ましい金属反射層
は、アルミニウム、銀、金、銅又はクロムなどからなる
高反射率の金属の少なくとも１種を含有する金属面を有
するものである。導光板の底面との密着性に優れる金属
反射層は、バインダ樹脂による金属粉末の混入塗工層
や、蒸着方式等による金属薄膜の付設層などとして形成
することができる。金属反射層の片面又は両面には、必
要に応じ反射率の向上や酸化防止等を目的とした適宜な
コート層を設けることもできる。
【００４２】本発明による導光板によれば、それを用い
て高精度に平行化された光を視認に有利な垂直性に優れ
る方向に出射し、光源からの光を効率よく利用して明る
さに優れる面光源装置や、偏光光源装置、さらには明る
くて見やすく低消費電力性に優れる液晶表示装置などの
種々の装置を形成することができる。
【００４３】図８、図９に本発明による導光板を有する
面光源装置を例示した。１が導光板、５がそれを用いた
面光源装置である。これは、導光板の入射面１３に対し
て光源５１が配置されており、サイドライト型のバック
ライトなどとして用いうる。光源としては適宜なものを
用いうるが、例えば（冷，熱）陰極管等の線状光源や、
発光ダイオード等の点光源、あるいはその線状又は面状
等のアレイ体などが好ましく用いうる。低消費電力性や
耐久性等の点よりは冷陰極管が特に好ましい。
【００４４】面光源装置の形成に際しては、必要に応じ
て図例の如く、導光板底面の反射層２や、線状光源から
の発散光を導光板の側面に導くために光源を包囲する光
源ホルダ５２、均等な面発光を得るために導光板の出射
面上に配置した拡散層５３や、光の出射方向制御用のプ
リズムシートなどの適宜な補助手段を配置した組合せ体
とすることもできる。
【００４５】反射層については、図９に例示の如く、前
記の反射層２に代えて、あるいはその反射層と共に、導
光板１の底面に沿って反射板５４を設けることもでき
る。導光板の底面に反射板を設ける方式は、長辺面の傾
斜角が同一の場合、偏光分離手段を介した再入射光の再
出射角を小さくできる利点がある。その反射板について
は、導光板で説明した反射層に準じることができ、偏光
光源装置では、金属反射面を有する反射板が好ましく用
いうる。従って反射板としては、金属薄膜を付設した樹
脂シートや金属箔、金属板などの適宜なものを用いるこ
とができる。反射板の表面は、鏡面であることを必須と
せず、小さい角度の複数面や連続曲面などとして全体的
には均一に形成されていてもよい。
【００４６】また反射板としては、特に偏光光源装置等
を形成する場合の反射板としては、再出射光の広がりを
抑制する点などより、平行光を入射させた場合の反射光
の反射角の広がりの半値幅の半角が１０度以内、就中５
度以内のものが好ましい。従って反射板としては、反射
率が高く、反射角の広がりが少なくて、拡散反射を生じ
ない適宜なものを用いうる。凹凸や圧延ロール等による
粗表面を有して反射光の反射角が若干広がるようにした
ものであってもよい。なお光源ホルダとしては、高反射
率金属薄膜を付設した樹脂シートや金属箔などが一般に
用いられる。光源ホルダを導光板の端部に接着剤等を介
して接着する場合には、その接着部分については底面に
おける凸部又は凹部の形成を省略することもできる。ま
た光源ホルダを導光板の底面に延設して反射板を兼ねさ
すこともできる。
【００４７】拡散層の配置は、明暗ムラの発生を防止し
て明るさの均等性により優れる出射面の形成に有利であ
り、微細凹凸面や拡散板などによる適宜な拡散層として
形成することができる。ただし上記したように、偏光光
源装置の形成に用いる場合には、拡散層の配置は好まし
くない。
【００４８】本発明による偏光光源装置は、透過及び反
射による偏光分離手段を併用して、偏光特性を示さない
入射光を高効率に偏光に変換して取出すことを目的と
し、その場合に本発明による導光板は、高精度に平行化
された垂直性に優れる出射光を提供して、偏光分離手段
を介した再入射光を角度変化の少ない状態で初期の出射
光と方向の一致性よく再出射させることを可能とする。
【００４９】図１０、図１１に本発明による偏光光源装
置を例示した。これは、上記した面光源装置５における
導光板１の出射面１１の上方に、透過及び反射による偏
光分離手段６１を配置したものからなる。実施例にて
は、その偏光分離手段として所定の円偏光は透過し所定
外の円偏光は反射するものを用いており、導光板１にお
ける拡散層を有しない出射面１１の直上に配置されてい
る。なお図１１において、偏光分離手段６１の上面に設
けたもの６２は、直線偏光変換手段である。
【００５０】前記の装置によれば、導光板１の出射面よ
り出射した光が偏光分離手段６１に入射し、左右の内の
所定（仮に左）の円偏光は透過し、所定外（右）の円偏
光は反射され、その反射光は、戻り光として導光板に再
入射する。導光板に再入射した光は、底面の反射層等か
らなる反射機能部分で反射されて再び偏光分離手段に入
射し、透過光と反射光（再々入射光）に再度分離され
る。
【００５１】従って、反射光としての再入射光は、偏光
分離手段を透過しうる所定の円偏光となるまで偏光分離
手段と導光板との間に閉じ込められて反射を繰返す。そ
の場合、本発明においては再入射光の利用効率等の点よ
り、可及的に少ない繰返し数で、就中、初回の再入射光
が反射の繰返しなく出射するようにしたものが好まし
い。
【００５２】前記において、本発明による導光板は高精
度に平行化された垂直性に優れる出射光を提供すること
から、偏光分離手段を介した再入射光の多くが長辺面に
入射し、その緩やかな傾斜角に基づいて角度を大きく変
えることなく反射し、その角度変化の少ない反射で初期
の出射光と近似した方向に、従って垂直性よく再出射さ
せることができて、初期出射光と再出射光の方向の一致
性に優れて、偏光特性に優れる光をロスの少ない利用効
率に優れる状態で得ることができる。
【００５３】導光板が金属反射面を有する場合には、再
入射光がそれによる反射反転により高効率に所定の円偏
光に変換され、従って光を効率よく取出すことができ
る。また垂直性に優れる出射光であることより、屈折率
が相違する界面での屈折による光の進行方向の変化が小
さい利点なども有している。
【００５４】上記において従来の導光板では、偏光分離
手段を介した再入射光は、導光板の底面を介した散乱反
射（ドット）又は２回の全反射（プリズム）を介して偏
光分離手段に再入射することとなる。しかし散乱反射式
の場合には、出射光が指向性に乏しく、また散乱光とし
て再入射するため偏光分離手段を介した変換効率は５０
％を超え得ず、光の利用効率を高める効果に乏しい。
【００５５】一方、前記の全反射式の場合にも、例え屈
折率が１．５の導光板としても再入射の偏光分離手段を
介した変換効率は４５％が最大であり、全反射による反
射角度によっては変換効率が大きく低下する。また入射
角が全反射条件を超えると反射は殆ど生じないことなど
により、偏光分離手段を介した再入射光の角度によって
は全く再出射せず、再入射光を再出射光として利用でき
ないために光の利用効率を高める効果は生じにくい。
【００５６】さらに、前記再入射光の再出射不能を防止
するため、導光板の底面を再出射に有利なプリズム構造
とした場合には初期出射光の低下を招き、逆に初期出射
に有利なプリズム構造とした場合には再入射光の再出射
方向が初期出射光とは大きく変化することとなり、偏光
の底面を介した変換効率も低くなって、初期出射と再入
射光の再出射を良好に両立させうるプリズム構造を得る
ことが困難であり、この場合にも光の利用効率を高める
効果は生じにくい。
【００５７】加えて散乱反射式及び全反射式のいずれの
場合にも、偏光分離手段を介した出射光に指向性をもた
せることが困難で、その出射角度も垂直性に乏しく、液
晶表示等の視認性を低下させる、表示に不都合な垂直方
向と角度が大きくずれた、例えば垂直方向に対して４５
度以上の方向の出射光成分を多く含ものとなる。導光板
の出射面にプリズムシートを配置して垂直性を高める補
正をしたとしても、導光板底面の反射面に対しては垂直
方向から大きくずれた角度で入射するため光の再利用効
率を高める効果に乏しい。
【００５８】上記のように従来の導光板では、本発明に
おける如く、導光板を介し高精度に平行化された垂直性
に優れる出射光を形成して、それを偏光分離手段を介し
初期出射光と再入射光に分離し、その再入射光を初期出
射光と出射方向の整合性よく再出射させることは困難で
ある。
【００５９】本発明において偏光光源装置の形成に好ま
しく用いうる導光板は、側面よりの入射光を高い効率で
出射面より出射させ、その出射光が高い指向性、就中、
出射面に対する垂直性に優れる指向性を示すと共に、偏
光分離手段を介した再入射光の再出射効率に優れ、その
再出射光の指向性と出射角度が初期出射光の指向性と出
射角度に可及的に一致しているものである。
【００６０】前記において、再出射光と初期出射光の出
射角度の一致性に乏しく、出射方向が大きく異なるとそ
れらの輝度を加成できず、液晶表示装置等の視認性の向
上に有効利用できないし、むしろ角度の異なる方向に２
つのピーク輝度を示して視認性を低下させる。
【００６１】前記の点より好ましい導光板は、図１２
（ａ）に例示の如く、入射面より入射した光の出射面１
１よりの初期出射光が主に短辺面３２を介して出射され
たもので、その最大光束量の方向θ3が出射面の法線方
向に対して±３０度、就中±２５度、特に±２０度の範
囲内にあるものである。これにより、液晶表示装置の視
認に有用な方向の指向性を有する光を出射光として得る
ことができる。
【００６２】また図１２（ｂ）に例示の如く、前記の初
期出射光の最大出射光量を示す方向の光を出射面上に平
行に配置した平面鏡で反射させた方向と同じ方向の平行
光を出射面より入射させた場合に、その入射光の出射面
への戻り光からなる再出射光が長辺面３１を介して出射
されたものであると共に、初期出射光の光束角度の半値
幅が６０度以内、就中４５度以内、特に３０度以内であ
り、再出射光の最大光束量の方向と初期出射光の最大光
束量の方向との角度シフトθ4が２０度以内、就中１５
度以内、特に１０度以内であると共に（ピーク輝度の一
致性）、再出射光の光束量の６７％以上、就中７５％以
上、特に８０％以上が初期出射光の最大光束量の方向に
対する立体半角１５度以内にあるものである。
【００６３】前記により、最大光束量方向の一致性によ
る初期出射光と再出射光のピーク輝度の一致度を高めて
輝度の向上を図り、かつ初期出射光と再出射光の当該半
値幅の和以内にピーク輝度角度のズレを抑制して上記し
た２つのピーク輝度の発生を防止しつつ輝度の高い範囲
を広くすることができる。また当該半値幅とすることで
液晶表示装置の視認に有用な方向の指向性を有する光を
出射させることができる。
【００６４】なお前記の角度シフトは、最大光束量の方
向、すなわちピーク輝度に基づくがその光束量の角度に
多少の広がりは許容されるものの、その角度は小さいほ
ど好ましい。さらに前記の立体半角１５度以内に再出射
光の光束量の約２／３以上が存在することの条件は、初
期出射光と再出射光における指向性の高度の一致を得て
光量に優れる明るい視認を得るためのものであり、散乱
層や拡散層を伴う導光板では乱反射や光路の大幅な乱れ
のために達成が困難な条件である。
【００６５】前記の特性を有する導光板は、上記した底
面における短辺面や長辺面の条件等を満足させることに
より得ることができる。ちなみに水平な出射面に平行な
入射光を仮定すると、傾斜角を４５度とした拡散や減衰
のない短辺面を介して出射面の法線方向に初期出射光を
出射でき、かつ散乱や大角度の屈折がない、出射面にほ
ぼ平行な長辺面や金属反射板を介して偏光分離手段によ
る再入射光を初期出射光とほぼ同じ方向に出射させるこ
とができる。またその場合、上記したように出射面の面
積が入射面の３０倍程度の導光板とすることで、出射面
に対する長辺面の投影面積を短辺面のそれの約３０倍と
することができる。
【００６６】本発明において偏光光源装置を形成するた
めの偏光分離手段としては、上記した左右の円偏光に分
離するものの如く、透過と反射を介して偏光特性が相違
する状態の光に分離しうる適宜な手段を用いうる。本発
明においては、完全な分離機能を有することは要しない
が、透過又は反射により分離された偏光中に含まれる他
の状態の偏光が少ないほど好ましい。
【００６７】好ましく用いうる偏光分離手段としては、
コレステリック液晶相を有する層、就中コレステリック
相を呈する液晶ポリマーからなる層を有するシートや当
該層をガラス板等の上に展開したシート、あるいはコレ
ステリック相を呈する液晶ポリマーからなるフィルムな
どがあげられる。
【００６８】コレステリック液晶相によれば左右の円偏
光を透過・反射によりいずれか一方に選択的に分離で
き、コレステリック液晶を含む均一配向の液晶相は散乱
のない反射光を提供する。またコレステリック液晶相
は、視角変化に対する光学特性の変化が小さくて視野角
の広さに優れ、特に斜め方向からも直接観察される直視
型液晶表示装置等の形成に適している。
【００６９】偏光分離手段は、単層物又は２層以上の重
畳物として形成することができる。重畳化は、分離機能
の広波長域化や斜め入射光の波長シフトに対処する点等
より有利であり、その場合には所定外の円偏光として反
射する光の中心波長が異なる組合せで重畳することが好
ましい。すなわち単層のコレステリック液晶層では通
例、選択反射性（円偏光二色性）を示す波長域に限界が
あり、その限界は約１００nmの波長域に及ぶ広い範囲の
場合もあるが、その波長範囲でも液晶表示装置等に適用
する場合に望まれる可視光の全域には及ばないから、そ
のような場合に選択反射性の異なるコレステリック液晶
層を重畳させて円偏光二色性を示す波長域を拡大させる
ことができる。
【００７０】ちなみにコレステリック液晶層の場合、そ
の液晶相に基づく選択反射の中心波長が３００〜９００
nmのものを同じ偏光方向の円偏光を反射する組合せで、
かつ選択反射の中心波長が異なる、就中それぞれ５０nm
以上異なる組合せで用いて、その２〜６種類を重畳する
ことで可視光域等の広い波長域をカバーできる偏光分離
手段を効率的に形成することができる。前記の同じ偏光
方向の円偏光を反射するもの同士の組合せで重畳物とす
る点は、各層で反射される円偏光の位相状態を揃えて各
波長域で異なる偏光状態となることを防止し、利用でき
る状態の偏光の増量を目的とする。
【００７１】従って偏光分離手段としては、それが所定
外の円偏光として反射しうる光の波長域が導光板に基づ
く出射光の波長域と可及的に一致したものが好ましく用
いうる。当該出射光に輝線スペクトル等の主波長がある
場合には、その１種又は２種以上の主波長に対してコレ
ステリック液晶相等に基づく反射光の波長を一致させる
ことが偏光分離の効率性等の点より次善策となり、必要
重畳数の減少化等による偏光分離手段の薄層化にも有利
である。その場合、反射光の波長の一致の程度は、導光
板の１種又は２種以上の主波長光に対してそれぞれ２０
nm以内の範囲とすることが好ましい。
【００７２】なおコレステリック液晶としては、適宜な
ものを用いてよく、特に限定はない。位相差の大きいコ
レステリック液晶分子ほど選択反射の波長域が広くな
り、層数の軽減や大視野角時の波長シフトに対する余裕
などの点より好ましく用いうる。また重さや自立性等の
点よりは液晶ポリマーが好ましく用いうる。ちなみにコ
レステリック液晶系の液晶ポリマーとしては、例えばポ
リエステル等の主鎖型液晶ポリマー、アクリル主鎖やメ
タクリル主鎖、シロキサン主鎖等からなる側鎖型液晶ポ
リマー、低分子カイラル剤含有のネマチック系液晶ポリ
マー、キラル成分導入の液晶ポリマー、ネマチック系と
コレステリック系の混合液晶ポリマーなどがあげられ
る。取扱い性の点より、ガラス転移温度が３０〜１５０
℃の液晶ポリマーが好ましく用いうる。
【００７３】液晶ポリマーによるコレステリック液晶層
の形成は、従来の配向処理に準じた方法で行いうる。ち
なみにその例としては、基板上にポリイミドやポリビニ
ルアルコール等の膜を形成してレーヨン布等でラビング
処理したものやＳｉＯの斜方蒸着層等からなる適宜な配
向膜の上に液晶ポリマーを展開してガラス転移温度以
上、等方相転移温度未満に加熱し、液晶ポリマー分子が
グランジャン配向した状態でガラス転移温度未満に冷却
してガラス状態とし、当該配向が固定化された固化層を
形成する方法などがあげられる。
【００７４】前記の基板としては、例えばトリアセチル
セルロースやポリビニルアルコール、ポリイミドやポリ
アリレート、ポリエステルやポリカーボネート、ポリス
ルホンやポリエーテルスルホン、エポキシ系樹脂の如き
プラスチックからなるフイルム、あるいはガラス板など
の適宜なものを用いうる。基板上に形成した液晶ポリマ
ーの固化層は、基板との一体物としてそのまま偏光分離
手段に用いうるし、基板より剥離してフィルム等からな
る偏光分離手段として用いることもできる。フィルムか
らなる基板との一体物として形成する場合には、偏光の
状態変化の防止性などの点より、位相差が可及的に小さ
いフィルムを用いることが好ましい。なお偏光分離手段
は、導光板の出射面に直接設けることもできる。
【００７５】液晶ポリマーの展開は、加熱溶融方式によ
ってもよいし、溶剤による溶液として展開することもで
きる。その溶剤としては、例えば塩化メチレンやシクロ
ヘキサノン、トリクロロエチレンやテトラクロロエタ
ン、Ｎ−メチルピロリドンやテトラヒドロフランなどの
適宜なものを用いうる。展開は、バーコーターやスピナ
ー、ロールコーター、グラビア印刷方式などの適宜な塗
工機にて行うことができる。展開に際しては、必要に応
じ配向膜を介したコレステリック液晶層の重畳方式など
も採ることができる。
【００７６】コレステリック液晶層の厚さは、配向の乱
れや透過率低下の防止、選択反射性（円偏光二色性を示
す波長範囲）などの点より、０．５〜１００μm、就中
１〜７０μm、特に１〜５０μmが好ましい。コレステリ
ック液晶層、ないし偏光分離手段の形成に際しては、安
定剤や可塑剤、あるいは金属類などからなる種々の添加
剤を必要に応じて配合することができる。
【００７７】本発明において用いる偏光分離手段は、例
えば低分子量体からなるコレステリック液晶層をガラス
やフィルム等の透明基材で挾持したセル形態、液晶ポリ
マーからなるコレステリック液晶層を透明基材で支持し
た形態、コレステリック液晶層の液晶ポリマーのフィル
ムからなる形態、それらの形態物を適宜な組合せで重畳
した形態などの適宜な形態とすることができる。その場
合、コレステリック液晶層をその強度や操作性などに応
じて１層又は２層以上の支持体で保持することもでき
る。２層以上の支持体を用いる場合には、偏光の状態変
化を防止する点などより例えば無配向のフィルムや、配
向しても複屈折の小さいトリアセテートフィルムなどの
如く位相差が可及的に小さいものが好ましく用いうる。
【００７８】なお偏光分離手段は、上記の分離性能の均
一化や斜め入射光の波長シフトに対処する点等より平坦
な層として形成されていることが好ましく、重畳物の場
合にも各層は平坦なものであることが好ましい。コレス
テリック液晶層の重畳には、製造効率や薄膜化などの点
より液晶ポリマーの使用が特に有利である。
【００７９】本発明において図１１に例示の如く、偏光
分離手段６１の上方に直線偏光変換手段６２を有する場
合、偏光分離手段より出射した円偏光は、直線偏光変換
手段に入射して位相変化を受ける。その場合、位相変化
が１／４波長に相当する波長の光は直線偏光に変換さ
れ、他の波長光は楕円偏光に変換される。変換されたそ
の楕円偏光は、前記の直線偏光に変換された光の波長に
近いほど扁平な楕円偏光となる。かかる結果、偏光板を
透過しうる直線偏光成分を多く含む状態の光が直線偏光
変換手段より出射される。
【００８０】前記の如く、偏光分離手段上に必要に応じ
て配置する直線偏光変換手段は、偏光分離手段より出射
した偏光を直線偏光成分の多い状態に変換することを目
的とするものである。直線偏光成分の多い状態に変換す
ることにより、偏光板を透過しやすい光とすることがで
きる。この偏光板は、例えば液晶表示装置の場合、液晶
セルに対する視野角の変化で発生する偏光特性の低下を
防止して表示品位を維持する光学素子や、より高度な偏
光度を実現してよりよい表示品位を達成する光学素子な
どとして機能するものである。
【００８１】すなわち前記において、偏光板を用いず
に、偏光分離手段よりの出射偏光をそのまま液晶セルに
入射させて表示を達成することは可能であるが、偏光板
を介することで前記した表示品位の向上等をはかりうる
ことから必要に応じて偏光板が用いられる場合がある。
【００８２】前記の場合に、偏光板に対する透過率の高
いほど表示の明るさの点より有利であり、その透過率は
偏光板の偏光軸（透過軸）と一致する偏光方向の直線偏
光成分を多く含むほど高くなるので、それを目的に直線
偏光変換手段を介して偏光分離手段よりの出射偏光を所
定の直線偏光に変換するものである。
【００８３】ちなみに通例のヨウ素系偏光板に自然光や
円偏光を入射させた場合、その透過率は約４３％程度で
あるが、直線偏光を偏光軸を一致させて入射させた場合
には８０％を超える透過率を得ることができ、従って光
の利用効率が大幅に向上して明るさに優れる液晶表示な
どが可能となる。またかかる偏光板では、９９．９％に
達する偏光度も容易に達成でき、偏光分離手段単独では
かかる高偏光度の達成は困難で、特に斜めからの入射光
に対する偏光度が低下しやすい。
【００８４】直線偏光変換手段としては、その偏光特性
に応じて適宜なものを用いうる。円偏光の場合には、そ
の位相を変化させうる位相差層が好ましく用いうる。そ
の位相差層としては、偏光分離手段より出射した円偏光
を、１／４波長の位相差に相当して直線偏光を多く形成
しうると共に、他の波長の光を前記直線偏光と可及的に
パラレルな方向に長径方向を有し、かつ可及的に直線偏
光に近い扁平な楕円偏光に変換しうるものが好ましい。
直線偏光変換手段は、偏光分離手段、あるいは液晶セル
の偏光板と一体的に設けることもできる。
【００８５】前記の如き位相差層を用いることにより、
その出射光の直線偏光方向や楕円偏光の長径方向が偏光
板の透過軸と可及的に平行になるように配置して、偏光
板を透過しうる直線偏光成分の多い状態の光を得ること
ができる。位相差層は、適宜な材質で形成でき、透明で
均一な位相差を与えるものが好ましい。一般には位相差
層の形成に、位相差板が用いられる。
【００８６】位相差層にて付与する位相差は、偏光分離
手段より出射される円偏光の波長域などに応じて適宜に
決定しうる。ちなみに可視光域では波長範囲や変換効率
等の点より、殆どの位相差板がその材質特性より正の複
屈折の波長分散を示すものであることも加味して、その
位相差が小さいもの、就中１００〜２００nm、特に１０
０〜１６０nmの位相差を与えるものが好ましく用いうる
場合が多い。
【００８７】位相差板は、１層又は２以上の重畳層とし
て形成することができる。１層からなる位相差板の場合
には、複屈折の波長分散が小さいものほど波長毎の偏光
状態の均一化をはかることができて好ましい。一方、位
相差板の重畳化は、波長域における波長特性の改良に有
効であり、その組合せは波長域などに応じて適宜に決定
してよい。
【００８８】なお可視光域を対象に２層以上の位相差板
とする場合、上記の如く１００〜２００nmの位相差を与
える層を１層以上の奇数層として含ませることが直線偏
光成分の多い光を得る点より好ましい。１００〜２００
nmの位相差を与える層以外の層は、通例２００〜４００
nmの位相差を与える層で形成することが波長特性の改良
等の点より好ましいが、これに限定するものではない。
【００８９】位相差板は、例えばポリカーボネート、ポ
リスルホン、ポリエステル、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリアミド、ポリビニールアルコール等からなるフ
ィルムを延伸処理してなる複屈折性シートなどとして得
ることができる。発光強度や発光色を広い視野角で均一
に維持する点よりは、位相差層の面内における位相差の
誤差が小さいほど好ましく、就中、その誤差が±１０nm
以下であることが好ましい。
【００９０】位相差層に設定する位相差や光学軸の方向
は、目的とする直線偏光の振動方向などに応じて適宜に
決定することができる。ちなみに１３５nmの位相差を与
える位相差層の場合、円偏光の向きに応じて光学軸に対
し振動方向が＋４５度又は−４５度の直線偏光（波長５
４０nm）が得られる。なお位相差層が２層以上からなる
場合、特にその外部側表面層を１００〜２００nmの位相
差を与える層が占める場合にはその層に基づいて配置角
度に設定することが好ましい。
【００９１】上記のように本発明による偏光光源装置
は、偏光分離手段による反射光（再入射光）を偏光変換
による出射光として再利用することで反射ロス等を防止
し、その出射光を必要に応じ位相差層等を介して直線偏
光成分をリッチに含む光状態に変換することで偏光板を
透過しやすくして吸収ロスを防止し、光利用効率の向上
をはかりうるようにしたものである。この方式により、
理想的には偏光板を透過する光量を約２倍に増量しうる
が、光源として利用する点よりは、偏光板を透過しうる
直線偏光成分を６５％以上、就中７０％以上含むことが
好ましい。
【００９２】本発明による導光板、ないしそれを用いた
面光源装置や偏光光源装置は、上記の如く光の利用効率
に優れ明るくて垂直性に優れる光を提供し、大面積化等
も容易であることより液晶表示装置等におけるバックラ
イトシステムなどとして種々の装置に好ましく適用する
ことができる。その場合、偏光状態を可及的に維持しう
る拡散板などを偏光光源装置上に配置することも可能で
ある。
【００９３】図１３に本発明による面光源装置５をバッ
クライトシステムに用いた液晶表示装置７を例示した。
また、図１４に本発明による偏光光源装置６をバックラ
イトシステムに用いた液晶表示装置８を例示した。７１
が下側の偏光板、７２が液晶セル、７３が上側の偏光
板、７４が拡散板である。下側の偏光板７１や拡散板７
４は、必要に応じて設けられる。
【００９４】液晶表示装置は一般に、液晶シャッタとし
て機能する液晶セルとそれに付随の駆動装置、偏光板、
バックライト、及び必要に応じての補償用位相差板等の
構成部品を適宜に組立てることなどにより形成される。
本発明においては、上記した本発明による導光板、ない
しそれを用いた面光源装置や偏光光源装置を用いる点を
除いて特に限定はなく、従来に準じて形成することがで
きる。特に、直視型の液晶表示装置を好ましく形成する
ことができる。
【００９５】従って用いる液晶セルについては特に限定
はなく、適宜なものを用いうる。偏光光源装置を用いる
場合には、偏光状態の光を液晶セルに入射させて表示を
行うものに有利に用いられ、例えばツイストネマチック
液晶やスーパーツイストネマチック液晶を用いた液晶セ
ル等に好ましく用いうるが、非ツイスト系の液晶や二色
性染料を液晶中に分散させたゲストホスト系の液晶、あ
るいは強誘電性液晶を用いた液晶セルなどにも用いう
る。液晶の駆動方式についても特に限定はない。
【００９６】なお高度な直線偏光の入射による良好なコ
ントラスト比の表示を得る点よりは偏光板として、特に
バックライト側の偏光板として、例えばヨウ素系や染料
系の吸収型直線偏光子などの如く偏光度の高いものを用
いたものが好ましい。また液晶表示装置の形成に際して
は、例えば視認側の偏光板の上に設ける拡散板やアンチ
グレア層、反射防止膜、保護層や保護板、あるいは液晶
セルと偏光板の間に設ける補償用の位相差板などの適宜
な光学素子を適宜に配置することができる。
【００９７】前記の補償用位相差板は、複屈折の波長依
存性などを補償して視認性の向上等をはかることを目的
とするものである。本発明においては、視認側又は／及
びバックライト側の偏光板と液晶セルの間等に必要に応
じて配置される。なお補償用の位相差板としては、波長
域などに応じて適宜なものを用いることができ、１層又
は２層以上の重畳層として形成されていてよい。
【００９８】液晶表示装置に用いる導光板は、出射面よ
り垂直ないしそれに近い方向に光を出射するものが好ま
しく用いうるが、その出射光が垂直方向よりズレる場合
は、プリズムシート等を介して出射方向を修正すること
ができる。その場合には、偏光状態を可及的に変化させ
ないものが好ましく用いうる。
【００９９】本発明において、上記した導光板や面光源
装置、あるいは偏光光源装置や液晶表示装置を形成する
光学素子ないし部品は、全体的又は部分的に積層一体化
されて固着されていてもよいし、分離容易な状態に配置
したものであってもよい。なお面光源装置の上面には種
々の拡散板などを配置しうるが、偏光光源装置の場合に
は偏光特性を維持しうる拡散板などがその上面に配置し
うる。
【０１００】
【実施例】
参考例１ アクリル系の主鎖を有するガラス転移温度が５７℃の側
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、ガラス板のポリイ
ミドラビング処理面にスピンコート方式で成膜後、１３
０℃で３０秒間加熱後さらに１１０℃で２分間加熱して
急冷し、鏡面状の選択反射状態を呈する偏光分離板を得
た。これは、４２０〜５０５nmの波長範囲で良好な選択
反射性を示し、この領域で９０％以上を正反射方向に選
択反射するものであった。
【０１０１】参考例２ アクリル系の主鎖を有するガラス転移温度が６４℃の側
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、ガラス板のポリイ
ミドラビング処理面にスピンコート方式で成膜後、１５
０℃で３０秒間加熱後さらに１３０℃で２分間加熱して
急冷し、鏡面状の選択反射状態を呈する偏光分離板を得
た。これは、５００〜５９０nmの波長範囲で良好な選択
反射性を示し、この領域で９０％以上を正反射方向に選
択反射するものであった。
【０１０２】参考例３ アクリル系の主鎖を有するガラス転移温度が７５℃の側
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、ガラス板のポリイ
ミドラビング処理面にスピンコート方式で成膜後、１７
０℃で３０秒間加熱後さらに１４５℃で２分間加熱して
急冷し、鏡面状の選択反射状態を呈する偏光分離板を得
た。これは、５９５〜７０５nmの波長範囲で良好な選択
反射性を示し、この領域で９０％以上を正反射方向に選
択反射するものであった。
【０１０３】参考例４ 参考例１、参考例２及び参考例３で得た偏光分離板を積
層して重畳型の偏光分離板を得た。これは、４２０〜７
０５nmの波長範囲で良好な選択反射性を示し、この領域
で９０％以上を正反射方向に選択反射するものであっ
た。
【０１０４】参考例５ ガラス板に代えてトリアセチルセルロースフィルムを基
板に用いたほかは参考例１、参考例２又は参考例３に準
じて偏光分離板を得、かつそれらを用いて参考例４に準
じて重畳型の偏光分離板を得た。この場合、その選択反
射特性は各参考例の場合と同じであった。
【０１０５】実施例１ 透明なエポキシ系樹脂を離型処理した金属金型に注入
し、１００℃で２時間加熱後さらに１５０℃で３時間加
熱して硬化処理し、徐冷して導光板を得た。この導光板
は、幅１９５mm、奥行１５０mm、入射面の厚さ５mm、そ
の対向端の厚さ１mm、出射面は平坦、底面は入射面から
その対向端に向かって平面に近い下側に突出した湾曲面
（図３）の全面に入射面に平行な凹部（図６ａ）を有効
幅１８５mmにて２２５μmピッチで有し、その凹部は表
１に示したように出射面への投影幅が短辺面で２５μ
m、長辺面で２００μm（投影面積比：短辺面／長辺面＝
１／８）、高さ２０μm、出射面に対する角度が短辺面
で４０．２度（θ2）、長辺面で−４．２度（θ1）のも
のである。
【０１０６】前記の凹部は、表面形状測定装置で測定し
たものである。凹部の横断面における仮想底辺を基準辺
として、頂点（短辺面と長辺面の交点）からの基準辺に
対する法線で分割される左右の辺の長さに基づいて短辺
面と長辺面の出射面への投影幅を決定し、頂点と基準辺
間の法線長さにより高さを決定した。なお出射面に対す
る角度の、短辺面と長辺面とでの±の符号の逆転は、出
射面を基準とした場合に計測方向が逆転することを意味
し、短辺面の計測方向を正方向としたことによる。
【０１０７】実施例２ 実施例１に準じた導光板の底面に銀の薄膜を厚めに真空
蒸着して反射層を設けたものを得た。
【０１０８】実施例３ 異なる形状の金型を用いて実施例１に準じ導光板を得、
その底面に実施例２に準じて銀の蒸着薄膜からなる反射
層を設けた。この導光板は、幅１９５mm、奥行１５０m
m、入射面の厚さ５mm、その対向端の厚さ１mm、出射面
は平坦、底面は入射面からその対向端に向かって徐々に
曲率が大きくなり、入射面から５５mmの位置で厚さが最
大となる下側に突出した湾曲面（図４）の全面に入射面
に平行な凹部（図６ａ）を有効幅１８５mmにて有し、そ
の凹部は表１に示したように入射面から離れるほど短辺
面の傾斜が大きくなり、長辺面のそれが小さくなってそ
の投影面積比が徐々に小さくなるものである。
【０１０９】実施例４ 異なる形状の金型を用いて実施例１に準じ導光板を得、
その底面に実施例２に準じて銀の蒸着薄膜からなる反射
層を設けた。この導光板は、幅１９５mm、奥行１５０m
m、入射面の厚さ５mm、その対向端の厚さ１mm、出射面
は平坦、底面は入射面からその対向端に向かって平面に
近い下側に突出した湾曲面（図３）で、入射面から２５
mmの位置で厚さが最大となり、その全面に入射面に平行
な凹部（図６ａ）を有効幅１８５mmにて有し、その凹部
は表１に示したように入射面から離れるほど短辺面の傾
斜が大きくなり、長辺面のそれが小さくなってその投影
面積比が徐々に小さくなるものである。
【０１１０】実施例５ 実施例１に準じて得た導光板の底面における凹部を研磨
除去して楔形とし、別途に形成した片面に凹部を有する
底面シートを、屈折率をほぼ一致させた接着剤にて接着
固定し、その凹部底面に実施例２に準じて銀の蒸着薄膜
からなる反射層を設けて導光板を得た。この導光板は、
幅１５０mm、奥行１５０mm、入射面の厚さ５mm、その対
向端の厚さ１mm、出射面及び底面が実施例１にほぼ準じ
た凹部（表１）を有効幅１３０mmにて有するものであ
る。
【０１１１】なお前記の底面シートは、ウレタンアクリ
レート樹脂１００重量部に重合開始剤１重量部と塩化メ
チレン５０重量部を添加して脱泡、乾燥後、所定の型に
流し込みポリエステルフィルムでカバーして紫外線を照
射し、重合処理して得たものである。
【０１１２】実施例６ 底面に反射層を付設しないほかは実施例５に準じて導光
板（表１）を得た。
【０１１３】実施例７ 底面に反射層を付設しないほかは実施例４に準じて導光
板（表２）を得た。
【０１１４】実施例８ 異なる形状の金型を用いて実施例１に準じ導光板を得
た。この導光板は、幅１９５mm、奥行１５０mm、入射面
とその対向端の厚さが５mmの均一厚形態物で、出射面が
平坦、底面の全面に入射面に平行な凹部を有効幅１８５
mmにてほぼ均一に有し、その凹部は表２に示したような
短辺面と長辺面からなるものである。
【０１１５】比較例１ 片面に頂角９０度、斜面角４５度の三角プリズムを幅方
向に有するポリメチルメタクリレート板と、楔形のポリ
メチルメタクリレート板とを屈折率をほぼ一致させた接
着剤にて接着固定して導光板を得た。この導光板は、幅
２００mm、奥行１５０mm、入射面の厚さ５mm、その対向
端の厚さ１mm、出射面は平坦、底面は表２に示した特性
のプリズム構造を２００μmピッチで有する前記板から
なるものである。
【０１１６】比較例２ 比較例１に準じた導光板の底面に銀の薄膜を厚めに真空
蒸着して反射層を設けたものを得た（表２）。
【０１１７】比較例３ 異なる形状の金型を用いて実施例１に準じ導光板を得、
その底面に実施例２に準じて銀の蒸着薄膜からなる反射
層を設けた。この導光板は、幅１９５mm、奥行１５０m
m、入射面の厚さ５mm、その対向端の厚さ１mm、出射面
は平坦、底面は入射面からその対向端に向かって平面に
近い下側に突出した湾曲面（図３）で、その全面に表２
に示した特性の凹部を有効幅１８５mmにて入射面に平行
に有するものである。
【０１１８】比較例４ メチルメタクリレート５０重量部、トリエチレングリコ
ールジメタクリレート５重量部、平均粒径１５μmの酸
化チタン粉末２５重量部、過酸化ベンゾイル１重量部、
パーロイルＴＣＰ１重量部、及び塩化メチレン１００重
量部を混合して乾燥窒素吹き込み後に脱泡し、それを幅
８０mm、奥行１４０mm、厚さ５mmのポリメチルメタクリ
レート板の片面に塗布し、塩化メチレンの揮発後に表面
をセパレータでカバーして５０℃で２時間加熱後さらに
７０℃で２時間加熱してセパレータを剥がし、その後８
０℃で２時間加熱して、完全な隠蔽性を示す拡散反射層
を有する導光板を得た（表２）。
【０１１９】比較例５ 底面に反射層を設けないほかは比較例３に準じて導光板
を得た（表２）。
【０１２０】比較例６ 幅８０mm、奥行１４０mm、厚さ５mmのポリメチルメタク
リレート板の片面を４００番のサンドペーパで均質に粗
面化してスリガラス状の底面を形成して導光板を得た
（表２）。
【０１２１】
【表１】
【０１２２】
【表２】
【０１２３】実施例９ 実施例１で得た導光板の入射面に直径３mmの冷陰極管を
配置し、銀蒸着のポリエステルフィルムからなる光源ホ
ルダにて冷陰極管を包囲し、導光板の底面に銀蒸着のポ
リエステルフィルムからなる反射シートを配置してサイ
ドライト型の面光源装置を得た。
【０１２４】実施例１０ 実施例２で得た導光板の入射面に直径３mmの冷陰極管を
配置し、銀蒸着のポリエステルフィルムからなる光源ホ
ルダにて冷陰極管を包囲てサイドライト型の面光源装置
を得た。
【０１２５】実施例１１ 実施例３で得た導光板を用いたほかは実施例１０に準じ
て面光源装置を得た。
【０１２６】実施例１２ 実施例４で得た導光板を用いたほかは実施例１０に準じ
て面光源装置を得た。
【０１２７】実施例１３ 実施例５で得た導光板を用いたほかは実施例１０に準じ
て面光源装置を得た。
【０１２８】実施例１４ 実施例６で得た導光板を用いたほかは実施例９に準じて
面光源装置を得た。
【０１２９】実施例１５ 実施例７で得た導光板を用いたほかは実施例９に準じて
面光源装置を得た。
【０１３０】実施例１６ 実施例８で得た導光板を用いたほかは実施例９に準じて
面光源装置を得た。
【０１３１】比較例７ 比較例１で得た導光板を用いたほかは実施例９に準じて
面光源装置を得た。
【０１３２】比較例８ 比較例２で得た導光板を用いたほかは実施例１０に準じ
て面光源装置を得た。
【０１３３】比較例９ 比較例３で得た導光板を用いたほかは実施例１０に準じ
て面光源装置を得た。
【０１３４】比較例１０ 比較例４で得た導光板を用いたほかは実施例１０に準じ
て面光源装置を得た。
【０１３５】比較例１１ 導光板の出射面にプリズムシートを配置したほかは比較
例１０に準じて面光源装置を得た。
【０１３６】比較例１２ 比較例５で得た導光板を用いたほかは実施例９に準じて
面光源装置を得た。
【０１３７】比較例１３ 比較例６で得た導光板を用いたほかは実施例１０に準じ
て面光源装置を得た。
【０１３８】比較例１４ 導光板の出射面にプリズムシートを配置したほかは比較
例１３に準じて面光源装置を得た。
【０１３９】評価試験１ 実施例９〜１３、比較例７〜１１で得た面光源装置の光
源を点灯し、導光板の幅方向の中央部に沿って入射面よ
り１０mmの位置を開始点として３０mmずつ隔てた位置に
おける出射面での、垂直方向及び光源側（マイナス方
向）とその反対側（プラス方向）における３０度傾斜方
向の表面輝度を、色彩色差計（ミノルタ社製、ＣＳ−１
００）を用いて暗室中にて調べた。前記の結果を表３、
表４、表５に示した。
【０１４０】
【表３】
【０１４１】
【表４】
【０１４２】
【表５】
【０１４３】表３〜表５より、実施例の面光源装置は比
較例のものに比べて垂直方向の表面輝度と発光の均一性
に優れていることがわかる。また比較例の面光源装置で
は垂直方向から大きく傾いた方向に光が強く出射してお
り、３０度以上の傾斜方向にも強く出射していることが
観測されたのに対し、実施例では垂直方向の指向性に優
れていることがわかる。
【０１４４】さらに、入射面に対向する端面からの漏光
が実施例３（厚さ１mm）では２３０cd／ｍ2であったの
に対し、比較例４（厚さ５mm）では９４０cd／ｍ2と高
く、これは厚さの相違を考慮した場合、実施例３の約２
０倍の光が出射面より出射されずに端面からの漏光とし
てロスされていることを示している。なおこの場合、入
射面に対向する端面に拡散シートを配置して測定した。
これは、直接光源から導光板を抜ける光と、それ以外の
ロス光を合成するためである。
【０１４５】評価試験２ 実施例９，１０，１４〜１６、比較例７，１０〜１４で
得た面光源装置の上に偏光板（日東電工社製、Ｇ１２２
０ＤＵＮ）を配置して光源を点灯し、導光板の幅方向の
中央部に沿って入射面より３０mm、７０mm、１１０mmの
位置における出射面での、最大輝度方向の角度とその表
面輝度を暗室中にて調べた。また入射面より７０mmの位
置における出射面での、垂直方向（集光性が最も高い方
向）の出射光束量の半値幅を調べた。前記の結果を表
６、表７に示した。
【０１４６】
【表６】
【０１４７】
【表７】
【０１４８】表６，表７より、実施例の面光源装置は比
較例のものに比べて最大出射方向の表面輝度と発光の均
一性に優れていることがわかる。また比較例１０の面光
源装置では出射光の半値幅が大きくて光の指向性に乏し
いが、実施例では半値幅が小さくて狭い範囲に出射光が
集中し、指向性に優れていることがわかる。
【０１４９】評価試験３ 実施例９，１４〜１６、比較例７，１０〜１４で得た偏
光板配置の面光源装置について、入射面より７０mmの位
置に基づき、評価試験２において最大輝度方向を示した
角度より光を入射させた場合（入射角）における出射面
での、再出射光の最大輝度方向の角度（出射角）、及び
その出射角の方向を中心に立体角１５度又は１度の範囲
における再出射光量をゴニオフォトメータ（村上色彩社
製、ＧＰ−２００）にて測定し、入射光量に対する割合
を調べた。前記の結果を表８に示した。
【０１５０】
【表８】
【０１５１】表９より、最大輝度方向に基づき偏光分離
手段を介した場合の再入射光が実施例では初期出射光に
対し２０度以内のシフトで再出射し、しかもその再出射
光が最大輝度方向に集中して高度な指向性を有している
ことがわかる。一方、比較例では当該シフトが２０度を
超えるか、再出射光が少なく指向性にも劣ることがわか
る。
【０１５２】実施例１７ 実施例９で得た面光源装置における導光板の出射面に参
考例４で得た偏光分離板を配置して偏光光源装置を得
た。
【０１５３】実施例１８ 実施例１０で得た面光源装置を用いたほかは実施例１７
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１５４】実施例１９ 実施例１１で得た面光源装置を用いたほかは実施例１７
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１５５】実施例２０ 実施例１２で得た面光源装置を用いたほかは実施例１７
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１５６】実施例２１ 実施例１３で得た面光源装置を用いたほかは実施例１７
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１５７】比較例１５ 比較例７で得た面光源装置を用いたほかは実施例１７に
準じて偏光光源装置を得た。
【０１５８】比較例１６ 比較例８で得た面光源装置を用いたほかは実施例１７に
準じて偏光光源装置を得た。
【０１５９】比較例１７ 比較例９で得た面光源装置を用いたほかは実施例１７に
準じて偏光光源装置を得た。
【０１６０】比較例１８ 比較例１０で得た面光源装置を用いたほかは実施例１７
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１６１】比較例１９ 比較例１１で得た面光源装置を用いたほかは実施例１７
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１６２】評価試験４ 実施例１７〜２１、比較例１５〜１９で得た偏光光源装
置について、上記した評価試験１による面光源装置に準
じて表面輝度を調べた。前記の結果を表９、表１０、表
１１に示した。
【０１６３】
【表９】
【０１６４】
【表１０】
【０１６５】
【表１１】
【０１６６】表９〜表１１より、実施例の偏光面光源装
置は比較例のものに比べ格別に表面輝度に優れているこ
とがわかる。また偏光分離板を設けない場合との比較に
おいて、比較例では表面輝度が半分程度と著しく低下し
ているのに対し、実施例ではその低下の小さいことがわ
かる。
【０１６７】前記の特性は、実施例では偏光分離板を介
した再入射光がその導光板を介して偏光変換された後、
垂直性よく効率的に所定の円偏光として再出射されてい
ることを示し、比較例ではその効果の小さいことを示し
ている。特に比較例３の導光板は実施例に類似し、面光
源装置のレベルでは実施例に比較的近似した輝度を示し
ていたが、偏光面光源装置レベルになると輝度の増加が
殆ど認められず、実施例の場合と比較して大きな輝度差
が発生しており、実施例と比較例における作用効果の差
の大きいことを示している。
【０１６８】実施例２２ 実施例９で得た面光源装置における導光板の出射面に参
考例５で得た偏光分離板と、位相差が１３５nmの位相差
板と、偏光板（Ｇ１２２０ＤＵＮ）を順次配置して偏光
光源装置を得た。なお偏光板は最大輝度を示すように回
転調節した。
【０１６９】実施例２３ 実施例１０で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１７０】実施例２４ 実施例１４で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１７１】実施例２５ 実施例１５で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１７２】実施例２６ 実施例１６で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１７３】比較例２０ 比較例７で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２に
準じて偏光光源装置を得た。
【０１７４】比較例２１ 比較例１０で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１７５】比較例２２ 比較例１１で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１７６】比較例２３ 比較例１２で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１７７】比較例２４ 比較例１３で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１７８】比較例２５ 比較例１４で得た面光源装置を用いたほかは実施例２２
に準じて偏光光源装置を得た。
【０１７９】評価試験５ 実施例２２〜２６、比較例２０〜２５で得た偏光光源装
置について、上記した評価試験２による面光源装置に準
じて各位置における出射面での、最大輝度方向の角度と
その表面輝度、及び実施例９，１０，１４〜１６、比較
例７，１０〜１４の場合との出射光量の比を調べた。前
記の結果を表１２，表１３に示した。
【０１８０】
【表１２】
【０１８１】
【表１３】
【０１８２】表１２，表１３より、実施例の偏光面光源
装置は面光源装置の場合と同様に比較例のものに比べ格
別に表面輝度に優れていることがわかる。また偏光分離
板を設けない場合との比較において、実施例では光量が
大きく増大していることがわかるが、比較例では比較例
２１を除く全般で光量比は１に近く殆ど偏光分離板によ
る光量の増大効果がないことがわかる。
【０１８３】特に比較例２０では偏光分離板の配置で光
量が部分的に低下することを示している。また比較例２
３では短辺面の形状が実施例に近く偏光分離板を配置し
ない場合には、比較的良好な出射特性を示したが、偏光
分離板の配置による改善効果は発生せず実施例の場合の
光量とに大差が生じた。さらに比較例２１では光量比が
良好でも光量そのものに乏しく、これは光量を減少させ
て偏光分離板による輝度の向上がはかられており、プリ
ズムシートを付加した比較例２２にても改善効果に乏し
く照明システムとしては実用性に乏しい。一方、比較例
２４では最大輝度方向の傾きが大きく、散乱による分散
も大きくて指向性に乏しい。
【０１８４】前記の特性は、実施例では偏光分離板を介
した再入射光が初期出射光と方向の一致性よく再出射さ
れていることを示し、比較例ではその効果の小さいこと
を示している。従って偏光分離板を用いた偏光光源装置
では、導光板出射光の半値幅、偏光分離板を介した再入
射光の再出射光と初期出射光とのシフト量、及び出射光
量等が照明システムとしての性能に大きく影響すること
がわかり、本発明により優秀な照明システムが得られる
ことがわかる。
【０１８５】実施例２７ 実施例９で得た面光源装置における導光板の出射面に、
スーパーツイストネマチック液晶セルを配置して液晶表
示装置を得た。この液晶セルは、その両面に位相差板を
設けてノーマリーホワイトの白黒モードに調整したもの
である。
【０１８６】実施例２８ 実施例１０で得た面光源装置を用いたほかは実施例２７
に準じて液晶表示装置を得た。
【０１８７】実施例２９ 実施例１１で得た面光源装置を用いたほかは実施例２７
に準じて液晶表示装置を得た。
【０１８８】実施例３０ 実施例１２で得た面光源装置を用いたほかは実施例２７
に準じて液晶表示装置を得た。
【０１８９】実施例３１ 実施例１３で得た面光源装置を用いたほかは実施例２７
に準じて液晶表示装置を得た。
【０１９０】比較例２６ 比較例７で得た面光源装置を用いたほかは実施例２７に
準じて液晶表示装置を得た。
【０１９１】比較例２７ 比較例８で得た面光源装置を用いたほかは実施例２７に
準じて液晶表示装置を得た。
【０１９２】比較例２８ 比較例９で得た面光源装置を用いたほかは実施例２７に
準じて液晶表示装置を得た。
【０１９３】比較例２９ 比較例１０で得た面光源装置を用いたほかは実施例２７
に準じて液晶表示装置を得た。
【０１９４】比較例３０ 比較例１１で得た面光源装置を用いたほかは実施例２７
に準じて液晶表示装置を得た。
【０１９５】評価試験６ 実施例２７〜３１、比較例２６〜３０で得た液晶表示装
置について、その非選択状態における表面輝度を上記評
価試験１による面光源装置に準じて調べた。ただし測定
位置は、導光板の入射面より３０mm、７０mm、１１０mm
の位置とした。前記の結果を表１４、表１５、表１６に
示した。
【０１９６】
【表１４】
【０１９７】
【表１５】
【０１９８】
【表１６】
【０１９９】表１４〜表１６より、実施例の液晶表示装
置は比較例のものに比べ表面輝度に優れていることがわ
かる。
【０２００】実施例３２ 実施例１７で得た偏光光源装置における偏光分離板の上
面に、ポリカーボネートからなる位相差が１３０nmの位
相差板と、その光学軸に対し偏光軸を４５度交叉させた
偏光板（日東電工社製、Ｇ１２２９ＤＵ）を順次配置
し、その上にスーパーツイストネマチック液晶セルを配
置してノーマリーホワイトの白黒モードに調整した液晶
表示装置を得た。なお前記の偏光板を配置する際にそれ
を回転させたところ、９０度回転毎に出射強度が変化
し、位相差板を介した出射光が偏光していることが確認
できた。
【０２０１】実施例３３ 実施例１８で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
２に準じて液晶表示装置を得た。
【０２０２】実施例３４ 実施例１９で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
２に準じて液晶表示装置を得た。
【０２０３】実施例３５ 実施例２０で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
２に準じて液晶表示装置を得た。
【０２０４】実施例３６ 実施例２１で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
２に準じて液晶表示装置を得た。
【０２０５】比較例３１ 比較例１５で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
２に準じて液晶表示装置を得た。
【０２０６】比較例３２ 比較例１６で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
２に準じて液晶表示装置を得た。
【０２０７】比較例３３ 比較例１７で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
２に準じて液晶表示装置を得た。
【０２０８】比較例３４ 比較例１８で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
２に準じて液晶表示装置を得た。
【０２０９】比較例３５ 比較例１９で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
２に準じて液晶表示装置を得た。
【０２１０】評価試験７ 実施例３２〜３６、比較例３１〜３５で得た液晶表示装
置について、その非選択状態における表面輝度を上記の
評価試験６による液晶表示装置の場合に準じて調べた。
前記の結果を表１７、表１８、表１９に示した。
【０２１１】
【表１７】
【０２１２】
【表１８】
【０２１３】
【表１９】
【０２１４】表１７〜表１９より、実施例の液晶表示装
置は比較例のものに比べ表面輝度に優れていることがわ
かる。また面光源装置を用いたときよりも輝度の向上し
ていることがわかり、偏光分離板を介した偏光化にて輝
度を向上させうることがわかる。
【０２１５】上記の結果より総合的に、本発明による導
光板にて水平型の入射光を効率よく垂直型の出射光に方
向変換して、垂直性と平行光性に優れる光を光利用効率
よく発生する面光源装置を得ることができ、その光を偏
光分離手段を介し偏光化して、明るくて見やすい高表示
品位の液晶表示装置を形成できることがわかる。
【０２１６】実施例３７ 実施例２２で得た偏光光源装置の上にスーパーツイスト
ネマチック液晶セルを配置し、その上に位相差板を配置
してノーマリーホワイトの白黒モードに調整した液晶表
示装置を得た。
【０２１７】実施例３８ 実施例２３で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２１８】実施例３９ 実施例２４で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２１９】実施例４０ 実施例２５で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２２０】実施例４１ 実施例２６で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２２１】比較例３６ 比較例２０で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２２２】比較例３７ 比較例２１で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２２３】比較例３８ 比較例２２で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２２４】比較例３９ 比較例２３で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２２５】比較例４０ 比較例２４で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２２６】比較例４１ 比較例２５で得た偏光光源装置を用いたほかは実施例３
７に準じて液晶表示装置を得た。
【０２２７】評価試験８ 実施例３７〜４１、比較例３６〜４１で得た液晶表示装
置について、その非選択状態における最大輝度方向の角
度とその表面輝度を上記した評価試験２の場合に準じて
調べた。前記の結果を表２０、表２１に示した。
【０２２８】
【表２０】
【０２２９】
【表２１】
【０２３０】表２０，２１より、実施例の液晶表示装置
は比較例のものに比べ表面輝度に優れていることがわか
る。反射板として鏡面反射板に代えて、マット加工のポ
リエステルフィルムにアルミニウム薄膜からなる蒸着反
射層を設けてなり、平行光を入射したときの反射光の半
値幅が１０度以内の反射板を用いた場合にも、上記と同
様の傾向を示し、実施例では明るい出射特性を示す面光
源装置が得られ、偏光分離手段を配置した場合にも出射
光量は約１．４倍増加した。しかし、比較例に準じた場
合には明るい出射特性を示す面光源装置は得られず、偏
光分離手段を配置した場合の出射光量の増大も約１．２
以下であった。
【０２３１】さらに反射板として多孔質ポリエステル製
の白色の拡散反射板を用いた場合にも、上記と同様の傾
向を示し、実施例では明るい出射特性を示す面光源装置
が得られ、偏光分離手段を配置した場合にも出射光量は
約１．４倍増加した。しかし、比較例に準じた場合には
明るい出射特性を示す面光源装置は得られず、偏光分離
手段を配置した場合の出射光量の増大も約１．２〜１．
２５であった。
【０２３２】上記より、本発明によれば明るい出射特性
を示す導光板や面光源装置が得られ、偏光分離手段を用
いて光利用効率に優れる偏光光源装置を得ることができ
て、明るくて表示品位に優れる液晶表示装置が得られる
ことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】導光板例の斜視説明図
【図２】他の導光板例の側面説明図
【図３】さらに他の導光板例の側面説明図
【図４】さらに他の導光板例の側面説明図
【図５】凸部例の側面説明図
【図６】凹部例の側面説明図
【図７】さらに他の導光板例の側面説明図
【図８】面光源装置例の側面説明断面図
【図９】他の面光源装置例の側面説明断面図
【図１０】偏光光源装置例の側面説明断面図
【図１１】他の偏光光源装置例の側面説明断面図
【図１２】初期出射光と再出射光の側面説明図
【図１３】液晶表示装置例の側面説明断面図
【図１４】他の液晶表示装置例の側面説明断面図
【符号の説明】
１：導光板 １１：出射面 １２，１６，１７，１８：底面 ２１，２２，２３，２４：底面における凸部 ２５，２６，２７，２８：底面における凹部 ３１，３３，３５，３７，４２，４４，４６，４８：長
辺面 ３２，３４，３６，３８，４１，４３，４５，４７：短
辺面 １３：入射面 ２：反射層 ５：面光源装置 ５１：光源 ５２：光源ホルダ ５３：拡散層 ５４：反射板 ６：偏光光源装置 ６１：偏光分離手段 ６２：直線偏光変換手段 ７，８：液晶表示装置 ７１，７４：偏光板 ７２：液晶セル ７３：拡散層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大須賀 達也 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 亀山 忠幸 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 出射面、それに対向する底面、及び出射
    面と底面間の側端面からなる入射面を有する板状物から
    なり、前記の底面に入射面に沿う方向の斜面からなる凸
    部又は凹部を周期的に有し、その斜面が底面との交点と
    頂点を結ぶ直線に基づいて長辺面と短辺面からなると共
    に、その長辺面の出射面に対する投影面積が短辺面のそ
    れの３倍以上であり、かつ長辺面が凸部の場合には入射
    面側に、凹部の場合には入射面に対向する側端側に位置
    することを特徴とする導光板。
  2. 【請求項２】 請求項１において、板状物が入射面に対
    向する側端部の厚さが入射面のそれよりも薄いものから
    なり、凸部又は凹部の周期が５００μm以下で、長辺面
    の出射面に対する傾斜角が０〜１０度、短辺面のそれが
    ２５〜５０度であり、かつ長辺面の出射面に対する投影
    面積が短辺面のそれの５倍以上である導光板。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２において、板状物が入射
    面に対向する側端部の厚さが入射面のそれの５０％以下
    のものからなり、長辺面の出射面に対する投影面積が短
    辺面のそれの１０倍以上である導光板。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３において、底面に反射層を
    有する導光板。
  5. 【請求項５】 請求項４において、反射層がアルミニウ
    ム、銀、金、銅又はクロムの少なくとも１種を含有する
    金属反射層からなる導光板。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５において、入射面より入射
    した光の出射面よりの初期出射光の光束角度の半値幅が
    ６０度以内であり、かつその初期出射光の最大出射光量
    を示す方向の光を出射面上に平行に配置した平面鏡で反
    射させた方向と同じ方向の平行光を出射面より入射させ
    た場合に、その入射光の出射面への戻り光からなる再出
    射光の最大光束量の方向と、前記初期出射光の最大光束
    量の方向との角度シフトが２０度以内であると共に、再
    出射光の光束量の６７％以上が初期出射光の最大光束量
    の方向に対する立体半角１５度以内にある導光板。
  7. 【請求項７】 請求項６において、初期出射光が主に短
    辺面を介して出射されたものであり、再出射光が主に長
    辺面を介して出射されたものであると共に、初期出射光
    の光束角度の半値幅が３０度以内であり、かつ再出射光
    の最大光束量の方向と初期出射光のそれとの角度シフト
    が１０度以内である導光板。
  8. 【請求項８】 請求項６又は７において、初期出射光の
    最大光束量の方向が出射面の法線方向に対して±３０度
    の範囲内にある導光板。
  9. 【請求項９】 請求項１〜８に記載の導光板を有するこ
    とを特徴とする面光源装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９において、導光板の底面に沿
    って反射板を有する面光源装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０において、反射板が金属反
    射面を有するものである面光源装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１０又は１１において、反射板
    が平行光を入射させた場合の反射光の反射角の広がりの
    半値幅の半角が１０度以内のものである面光源装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１２において、反射板が平行光
    を入射させた場合の反射光の反射角の広がりの半値幅の
    半角が５度以内のものである面光源装置。
  14. 【請求項１４】 請求項９〜１３に記載の面光源装置
    と、その導光板の入射面に配置された光源と、出射面に
    配置された、透過及び反射による偏光分離手段とからな
    ることを特徴とする偏光光源装置。
  15. 【請求項１５】 請求項１４において、偏光分離手段が
    コレステリック液晶相を有して円偏光を選択的に分離す
    るものである偏光光源装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１５において、コレステリック
    液晶相を示す層が液晶ポリマーからなる偏光光源装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１４〜１６において、偏光分離
    手段の上側に直線偏光変換手段を有する偏光光源装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１７において、直線偏光変換手
    段が位相差層である偏光光源装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１８において、位相差層が位相
    差板の単層物又は重畳物からなり、その中に１００〜２
    ００nmの位相差を与える位相差板を１枚又は２枚以上有
    するものである偏光光源装置。
  20. 【請求項２０】 請求項１〜８に記載の導光板を有する
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  21. 【請求項２１】 請求項９〜１３に記載の面光源装置を
    有することを特徴とする液晶表示装置。
  22. 【請求項２２】 請求項１４〜１９に記載の偏光光源装
    置を有することを特徴とする液晶表示装置。
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