WO2013122214A1 - 光学フィルム - Google Patents

Abstract

　光の利用効率を向上し、薄型化が可能な光学シートを実現する。本発明の一態様に係る光学シート（５）は、光の入射側から出射側に向かって、複数の第１プリズム（１３）と、１／４波長板（１１）と、偏光分離素子（１２）とをこの順序で備え、各第１プリズム（１３）は、光が入射する第１面（１３ａ）と、入射した光を出射側に向かって反射させる第２面（１３ｂ）とを有し、面内方向に並ぶ各第１プリズム（１３）の間に、光を反射する第２プリズム（１４）を備える。

Description

光学フィルム

　本発明は、光学フィルム、バックライト、および液晶表示装置に関する。

　現在、一般的な液晶表示装置は、バックライトと液晶パネルとを備え、液晶パネルは、２枚の偏光子とそれらの偏光子に狭持された液晶層とを備える。一般的な液晶表示装置は、液晶分子の配向を電圧制御することにより、画像表示を行う。ここで、バックライトから液晶パネルに入射される光は無偏光状態のため、最初に通過する偏光子によって半分の光が吸収される。

　特許文献１は、偏光子による光の損失を低減させる構成を開示している。特許文献１の構成では、プリズムアレイの入射側に偏光選択反射面を設け、プリズムアレイより光源側に１／４波長板および反射鏡を配置している。光源からの光の通過不可能な偏光は、偏光選択反射面で反射され、反射した先にある１／４波長板および反射鏡に照射される。光利用効率の向上のためには、偏光選択反射面によって反射された偏光を、偏光選択反射面を通過可能な偏光に変化させて、再度偏光選択反射面に照射する必要がある。そのため、特許文献１の構成では、プリズムアレイおよび偏光選択反射面とは離して、光源側に、１／４波長板および反射鏡を設けている。これにより、光源から出射された光の例えばＰ偏光が偏光選択反射面を通過し、Ｓ偏光は反射される。偏光選択反射面で反射されたＳ偏光は、１／４波長板を通過し反射鏡で反射されることによってＰ偏光となって偏光選択反射面に再度照射される。再度照射されたＰ偏光は、偏光選択反射面を通過する。それゆえ、反射された偏光の再利用をすることができる。

日本国公開特許公報「特開平８－１９０００６号公報（１９９６年７月２３日公開）」

　特許文献１の構成では、偏光選択反射面および１／４波長板は屈折率の低い空気と接しているので、偏光選択反射面および１／４波長板のそれぞれの界面で不要な反射光が発生する。それゆえ、偏光再利用の効率が低下する。また、この構成では、プリズムおよび偏光選択反射面と、偏光変換素子（１／４波長板および反射鏡）とが離れているため、バックライトの厚みが大きくなるという問題、および、部材毎に固定手段が必要になるという問題が生じる。

　本発明はかかる現状に鑑みなされたものであり、本発明の一態様によれば、光源からの光の利用効率を向上し、薄型化が可能な光学フィルムを実現することができる。

　本発明に係る光学フィルムは、光学フィルムにおける光の入射側から出射側に向かって、複数の第１プリズムと、第１位相差板と、偏光分離素子とをこの順序で備え、各第１プリズムは、光が入射する第１面と、上記第１面から入射した光を上記出射側に向かって反射させる第２面とを有し、上記光学フィルムの面内方向に並ぶ各第１プリズムの間に、上記偏光分離素子によって上記入射側に反射された光を上記出射側に反射する光反射部を備えることを特徴としている。

　本発明に係る光学フィルムは、光学フィルムにおける光の入射側から出射側に向かって、複数の第１プリズムと、１／４波長板と、偏光分離素子とをこの順序で備え、各第１プリズムは、光が入射する第１面と、上記第１面から入射した光を上記出射側に向かって反射させる第２面とを有し、上記光学フィルムの面内方向に並ぶ各第１プリズムの間に、上記偏光分離素子によって上記入射側に反射された光を上記出射側に反射する光反射部を備えることを特徴としている。

　そのため、上記光学フィルムは、光学フィルムに入射した無偏光状態の光を、偏光分離素子を透過可能な偏光に効率よく変換して出射することができる。また、偏光分離素子および１／４波長板は光学フィルムの中に含まれるので、偏光分離素子および１／４波長板のそれぞれの境界面における屈折率の差を小さくすることができる。そのため、偏光分離素子および１／４波長板のそれぞれの境界面におけるフレネル反射率を小さくすることができる。それゆえ、フレネル反射による光の損失を低減することができる。また、偏光分離素子、１／４波長板、および光反射部は光学フィルムに含まれるので、無偏光状態の光を所定の偏光に変換して出射する光学フィルムを、薄くすることが可能である。また、偏光分離素子、１／４波長板、および光反射部は光学フィルムに含まれるので、各光学部材の位置合わせ等が不要である。また、偏光分離素子、第１位相差板、および光反射部は光学フィルムに含まれるので、積層させて一体製造することも可能である。そのため、液晶表示装置等の光学製品への光学フィルムのアセンブリが容易である。それゆえ、光学フィルムが組み込まれる光学製品の製造コストを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 光学シートの一部を拡大して示す断面図である。 全反射による位相の遅れの一例を示すグラフである。 上記光学シートの断面と、各位置での光強度とを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 光学シートの一部を拡大して示す断面図である。 上記光学シートの断面と、各位置での光強度とを示す図である。 変形例の光学シートの一部を拡大して示す断面図である。 他の変形例の光学シートの一部を拡大して示す断面図である。 さらに他の変形例の光学シートの一部を拡大して示す断面図である。 各光学シートについて、光学シートの前面側から見た、各光学部材の光学軸の向きを示す図である。 図４に示す光学シートにおける光の進行方向を変化させたときの偏光再利用率を示すグラフである。 変形例のバックライトの構成を示す断面図である。 他の変形例のバックライトの構成を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るバックライトの構成を示す斜視図である。 積層されている各光学部材の前面側から見た光学軸等を示す平面図である。 擬似的に同心円状に遅相軸が配列する位相差板の例を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す断面図である。 光学シートの一部を拡大して示す断面図である。 上記光学シートの前面側から見た、各光学部材の光学軸の向きを示す図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

　［実施形態１］
　（液晶表示装置の構成）
　図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１の構成を示す断面図である。なお、図１に、光源６からの光の光路の一例を矢印で示す。液晶表示装置１は、バックライト２と、バックライト２の前面側（ユーザ側）に配置された液晶パネル３とを備える。なお、光源６が配置された一端から他端への方向をｘ方向、背面から前面への方向をｚ方向、ｘ方向およびｚ方向に垂直な方向をｙ方向とする。

　バックライト２は、発光部４と、発光部４の前面側に配置された光学シート（光学フィルム）５とを備える。発光部４は、光源６と、リフレクタ７と、導光板８とを備える。

　ここでは、光源６は、冷陰極蛍光管であるが、これに限らない。白色ＬＥＤ、またはＲＧＢの各色を発光する複数のＬＥＤ等を光源６として使用することができる。また、例えば白色ＬＥＤとして、青色ＬＥＤチップ上に赤色および緑色等の波長のピークを有する複数の蛍光体を塗布したＬＥＤを用いることができる。また、ＬＥＤに限らず、光源６として有機ＥＬを使用し、有機ＥＬを導光板の入射端に配置することもできる。

　光源６から出射される光のうち、代表的な光の波長をλとする。例えば、光源６に含まれる波長範囲（可視光の範囲）の中間の波長（例えば緑色である５５０ｎｍ）を、代表的な波長λとしてもよい。人間の視覚は、緑色の輝度に敏感であるので、緑色の波長を代表的な波長λとすることができる。

　リフレクタ７は、光源６からの光を反射し、導光板８の入射端に集光する。光源６から出射された光は、導光板８の光源６側の側面である入射端から、導光板８の中に入射される。

　導光板８は、入射端から他方の端に向かって、その断面形状がテーパ形状になっている。導光板８の厚みは、入射端から他方の端に向かって薄くなる。ここでは、導光板８は、くさび形の導光板であるが、これに限らない。なお、導光板８の出射面とは反対側の面に、光取り出し用の凹凸を設けることもできる。導光板８の中で入射端から他方の端に向かって反射しながら進む光は、光学シート５側の出射面から光学シート５に対して出射される。導光板８から出射される光の方向は、出射面に垂直な方向に対して、光源６から離れる方向に大きく傾いている。すなわち、導光板８から出射される光は、導光板８の出射面にほぼ平行な角度で、導光板８から出射される。

　光学シート５は、導光板８から出射され背面から入射する無偏光状態の光を直線偏光に変化させて、直線偏光を前面（出射面）から液晶パネル３に対して出射する。光学シート５は、背面側から前面側に向かって（光の入射側から出射側に向かって）、プリズムアレイ９と、位相差板１０と、１／４波長板１１と、偏光分離素子１２とをこの順序で備える。

　光学シート５の背面に設けられたプリズムアレイ９は、光学シート５の面内方向に並ぶ、複数の第１プリズム１３および複数の第２プリズム（光反射部）１４を有する。第１プリズム１３は、第２プリズム１４よりも、その頂角（頂点の角度）が小さいプリズムである。光源６から離れる方向（ｘ方向）に沿って、第１プリズム１３と第２プリズム１４とが、交互に配置されている。光学シート５の構成については、後に詳細に説明する。

　液晶パネル３は、液晶分子の配向状態を制御することにより、光学シート５から出射され背面から入射する光の透過／不透過を調整し、画像を表示する。液晶パネル３は、背面側から前面側に向かって（光の入射側から出射側に向かって）、背面偏光子１５と、複数の画素電極を含むアクティブマトリクス基板１６と、液晶層１７と、共通電極および各画素のカラーフィルタを含むカラーフィルタ基板１８と、前面偏光子１９とをこの順序で備える。偏光分離素子１２の偏光透過軸と、背面偏光子１５の偏光透過軸とは一致する。そのため、光学シート５から液晶パネル３の背面に入射される偏光は、背面偏光子１５に吸収されることがないので、光の利用効率が高い。なお、偏光分離素子１２から出射される光は偏光分離素子１２の偏光透過軸の方向に直線偏光しているので、背面偏光子１５を省略することもできる。また、光学シート５と液晶パネル３とは接していてもよい。

　（光学シートの構成）
　図２は、光学シート５の一部を拡大して示す断面図である。また、図２には、各層の光学軸も併せて示す。なお、図２に、導光板８から照射される光の光路の一例を矢印で示す。

　光学シート５は、背面にプリズムアレイ９を備える。プリズムアレイ９の前面側には、位相差板（第２位相差板）１０が配置されている。位相差板１０の前面側には、１／４波長板（第１位相差板）１１が配置されている。１／４波長板１１の前面側には、偏光分離素子１２が配置されている。

　プリズムアレイ９は、複数の第１プリズム１３および複数の第２プリズム１４を有する。光源６から離れる方向（ｘ方向）に沿って、第１プリズム１３と第２プリズム１４とが、交互に配置されている。プリズムアレイ９の形状は、第１プリズム１３が延在する方向（ｙ方向）については一様である。

　第１プリズム１３は、光源６側に、傾斜した第１面１３ａを有し、その反対側に、対称に傾斜した第２面１３ｂを有する。ｙ－ｚ平面に対する第１面１３ａおよび第２面１３ｂの角度は同じで、第１面１３ａおよび第２面１３ｂは、ｙ－ｚ平面に対して互いに対称である。すなわち、第１プリズム１３は、二等辺三角形の断面形状をしたプリズムである。第１プリズム１３は、第２プリズム１４よりも、背が高く、導光板８側に突出している。

　第２プリズム１４は、光源６側に、傾斜した第３面１４ａを有し、その反対側に、対称に傾斜した第４面１４ｂを有する。ｙ－ｚ平面に対する第３面１４ａおよび第４面１４ｂの角度は同じで、第３面１４ａおよび第４面１４ｂはｙ－ｚ平面に対して互いに対称である。すなわち、第２プリズム１４は、二等辺三角形の断面形状をしたプリズムである。第２プリズム１４は、第１プリズム１３よりも、その頂角が大きいプリズムである。第２プリズム１４の頂角を、第１プリズム１３の頂角よりも大きくする理由は、偏光分離素子１２で反射された光を、第２プリズム１４の各面（第３面１４ａおよび第４面１４ｂ）で全反射するためである。

　位相差板１０は、厚み方向に通過した波長λの光に所定の位相差を与える。与える位相差の大きさについては、後で詳述する。位相差板１０の遅相軸は、ｙ方向に沿っている。

　１／４波長板１１は、厚み方向に通過した波長λの光に１／４波長（λ／４）の位相差を与える。１／４波長板１１の遅相軸は、ｘ方向に対して４５°回転している。

　ここで、位相差板１０および１／４波長板１１を通過する光は、厚み方向に完全に平行ではなく、厚み方向から数度（例えば１０°未満）傾いた角度で、位相差板１０および１／４波長板１１を通過する。しかしながら、光の進行方向は厚み方向にほぼ平行であるため、通過した光に与えられる位相差は、光が厚み方向に平行（層に垂直）に通過した場合とほぼ同じとみなすことができる。

　偏光分離素子１２は、ある方向の偏光のみを透過させ、それに垂直な方向の偏光を反射する。偏光分離素子１２として、例えばＤＢＥＦ（登録商標）等を用いることができる。偏光分離素子１２の偏光透過軸（透過する偏光の方向）は、ｘ方向に対して９０°回転している。

　プリズムアレイ９、位相差板１０、１／４波長板１１、および偏光分離素子１２は、光学シート５として一体に形成されている。位相差板１０、１／４波長板１１、および偏光分離素子１２のそれぞれは、互いに接していてもよいし、離れていてもよい。離れている場合、それらの間が、プリズムアレイ９と同じ物質で、または各層の物質と屈折率が近い物質（接着剤）で満たされていることが好ましい。このように構成することで、各層（位相差板１０、１／４波長板１１、および偏光分離素子１２）の界面での反射率を低く抑えることができ、光の利用効率を高めることができる。なお、偏光分離素子１２の界面での反射率が抑えられるのは、偏光透過軸に平行な（透過する方向の）偏光に対してであって、偏光分離素子１２は、偏光透過軸に垂直な（透過しない方向の）偏光に対しては、高い反射率を有する。

　（光学シートにおける光の偏光状態）
　図１および図２を参照しながら、光学シート５に入射された光の振る舞いについて説明する。なお、図２には、各位置における偏光状態を示してある。ここでは、円偏光の回転方向は、光の進行方向に向かって時計回りの場合を右回りとする。

　導光板８の出射面から出射された光は、無偏光状態であり、ｘ方向に近い角度で出射される。そのため、導光板８の出射面から出射された光は、導光板８側に突出した第１プリズム１３の第１面１３ａに照射される。

　第１プリズム１３の第１面１３ａから入射した光は、第１面１３ａで屈折し、第２面１３ｂで反射（全反射）される。これにより、光学シート５に入射した光は、光学シート５の出射面に垂直な方向（ｚ方向）に近い方向に、その向きが変えられる。ここで、第２面１３ｂで反射された光の方向が、ｚ方向に平行ではなく、ｚ方向から少しｘ方向に傾くように、導光板８からの光の出射方向、および第１プリズム１３の角度等を設定する。もし、第２面１３ｂで反射された光の方向がｚ方向に平行であると、偏光分離素子１２で反射された偏光は光路を逆に進み第１面１３ａから出射されてしまうためである。

　第２面１３ｂで反射された光は、位相差板１０および１／４波長板１１を透過する。第２面１３ｂで反射された光は、無偏光状態であるので、位相差板１０および１／４波長板１１によってその偏光状態は変化せず、１／４波長板１１を透過した光も無偏光状態となる。

　１／４波長板１１を通過して偏光分離素子１２に到達した光は、透過する偏光と反射する偏光とに分離される。ここでは、偏光透過軸はｙ方向に沿っているので、偏光分離素子１２は、ｘ－ｚ平面に垂直な方向（ｙ方向）の偏光（Ｓ偏光）を透過し、ｘ－ｚ平面（入射面（plane of incidence））に平行な方向の偏光（Ｐ偏光）を反射する。よって、偏光分離素子１２で反射された光は、Ｐ偏光の直線偏光である。偏光分離素子１２は、Ｐ偏光を第２プリズム１４の第３面１４ａに向かって反射する。一方、透過したＳ偏光は、光学シート２５の出射面から液晶パネル３側に出射される。

　偏光分離素子１２で反射された光は、ほぼ垂直な角度（－ｚ方向に近い角度）で１／４波長板１１に入射する。直線偏光（Ｐ偏光）の光は、遅相軸が４５°回転した１／４波長板１１を通過することにより、円偏光に変化する。

　その後、１／４波長板１１を通過した円偏光の光は、位相差板１０を通過し、第２プリズム１４の第３面１４ａで全反射され、第４面１４ｂで全反射され、再び位相差板１０を通過する。よって、１／４波長板１１を通過した円偏光の光は、再び１／４波長板１１に戻ってくるまでに、位相差板１０による位相差の変化を２回、および、全反射による位相差の変化を２回受ける。円偏光の光が再び１／４波長板１１に戻ってきたときに、円偏光の回転方向（左回り、右回り）が逆になっているように、位相差板１０の位相差を設定する。すなわち、１／４波長板１１を第２プリズム１４側に通過した円偏光に対して、再び１／４波長板１１に戻ってくるまでに、位相差板１０および第２プリズム１４が合計λ／２の位相差（すなわち位相変化量π）を与える。

　ここで、全反射する場合の偏光の変化について説明する。屈折率が高い媒体（屈折率ｎ１：ここでは第２プリズム１４）の中を、屈折率が低い媒体（屈折率ｎ２：ここでは空気）との境界に向かって光が進行するとき、境界への入射角が臨界角θｃより大きい場合、屈折光は観測されず、反射光のみが存在する。この現象を全反射という。

　sinθｃ＝ｎ２／ｎ１＜１
　しかしながら、全反射が生じる境界面では、厳密には屈折率の低い媒体側にエバネッセント光がにじみ出している。エバネッセント光は、境界面通過後、極めて急激に減衰する。このエバネッセント光の影響により、境界面にて入射光路と反射光路との間に位相のずれ（位相の進み）が生じる。この位相のずれはグースヘンシェンシフトと呼ばれる。

　この位相の進みは、Ｐ偏光とＳ偏光とにおいてそれぞれ異なっている。全反射によって生じるＰ偏光の位相の進みδｐおよびＳ偏光の位相の進みδｓは、それぞれ以下の式によって計算することができる。

　ここで、ｎ１は屈折率の高い媒体の屈折率を示し、ｎ２は屈折率の低い媒体の屈折率を示し、θ１は入射角（境界面に入射する光の光路と、境界面に垂直な方向とのなす角度）を示す。

　図３は、全反射による位相の進みの一例を示すグラフである。図３には、全反射によるＰ偏光の位相の進みδｐ、全反射によるＳ偏光の位相の進みδｓ、およびＰ偏光とＳ偏光とに生じる位相差δｐ－δｓを示す。ここでは、ｎ１＝１．５１１、ｎ２＝１とする。このとき、臨界角はθｃ＝４１．４３８°となる。入射角が全反射が起きる臨界角θｃ以上である間、Ｐ偏光とＳ偏光との位相差δｐ－δｓは、０～４５°（０～π／４）の範囲の値になる。すなわち、１回の全反射によって、Ｐ偏光とＳ偏光との間に、０～π／４の範囲の位相差が生じる。よって、第２プリズム１４の第３面１４ａおよび第４面１４ｂにおける２回の全反射によって、Ｐ偏光とＳ偏光との間に、０～π／２の範囲の位相差が生じる。なお、δｐ＞δｓであるので、Ｓ偏光に対してＰ偏光の位相が進む。よって、相対的には、Ｐ偏光に対してＳ偏光の位相が遅れることになる。図２に示す場合、全反射の遅相軸はｙ方向（プリズムが延在する方向）であると表現することができる。

　なんらかの偏光状態にある光に位相差が与えられるということは、その偏光状態が変化することを意味している。本実施形態では、２回の全反射による位相のずれを補正するために、１／４波長板１１の背面側に位相差板１０を設けている。ただし、全反射による位相の進みを位相差板１０によってキャンセルするのではなく、全反射２回と、位相差板１０の通過２回とによる合計の位相差（Ｓ偏光の遅れ）がλ／２（位相遅れπ）になるように、位相差板１０の位相差を設定する。例えば、１回の全反射によって生じる位相差（Ｓ偏光の遅れ）がλ／１２（位相遅れ３０°）である場合、位相差板１０を１回通過するときの位相差をλ／６（位相遅れ６０°）に設定するのが好ましい。なお、位相差板１０の遅相軸は、プリズムアレイ９の第２プリズム１４が延びる方向に対して平行にする。

　本実施形態のように第２プリズムの屈折率が１．５１１の場合、図３に示すように、全反射による位相差δｐ－δｓは、０～λ／８（０～４５°）の範囲の値になる。このように、図３の全反射による位相差の進みを考慮すれば、位相差板１０の位相差は、λ／４以下λ／８以上（９０°～４５°）の範囲とすることができる。

　また、例えば、全反射による位相差がλ／８（４５°）である場合（図３での入射角が５０°付近である場合）、位相差板１０の位相差をλ／６（６０°）以下λ／１２（３０°）以上とすることもできる。位相差板１０の位相差がλ／６（６０°）である場合、位相差板１０の通過（位相差６０°）２回と全反射（位相差４５°）２回とによる位相差は２１０°となる。この場合、逆回転の円偏光に変換するのに必要な１８０°の位相差に対する差は、３０°である。一方、位相差板１０の位相差がλ／１２（３０°）である場合、位相差板１０の通過（位相差３０°）２回と全反射（位相差４５°）２回とによる位相差は１５０°となる。この場合、逆回転の円偏光に変換するのに必要な１８０°の位相差に対する差は、同じく３０°である。そのため、位相差板１０の位相差がλ／６（６０°）であってもλ／１２（３０°）であっても、偏光分離素子１２を再透過する割合は同じである。理想的な位相差１８０°に対して３０°程度の差であれば、再透過する（再利用可能な）光の割合は高いと言える。

　以上から、位相差板１０の位相差は、λ／４以下λ／１２以上の範囲とすることができる。さらには、位相差板１０の位相差は、λ／６以下λ／１２以上の範囲とすることができる。

　なお、当然のことであるが、位相差板１０の通過２回および全反射２回による位相差の合計は、λ／２（１８０°）に限らず、λ／２＋ｍλ（ｍは整数）であってよい。また、１／４波長板１１の位相差は、λ／４（９０°）に限らず、λ／４＋ｍλ（ｍは整数）であってよい。

　１／４波長板１１を第２プリズム１４側に通過した円偏光は、位相差板１０を通過し第２プリズム１４の第３面１４ａで１回全反射をされた時点で、π／２の位相変化を受けている。すなわち、第３面１４ａで１回全反射された光は、Ｐ偏光に対して４５°傾いた直線偏光（すなわち、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とが同じ直線偏光、または、偏光の向きがｘ－ｚ平面に対して４５°である直線偏光）になる。その後、第２プリズム１４の第４面１４ｂで１回全反射をされ再び位相差板１０を通過した光は、さらにπ／２の位相変化を受ける。位相差板１０を偏光分離素子１２側に通過した時点で、Ｐ偏光の位相の進みがπになり、位相差板１０を偏光分離素子１２側に通過した光は、元の（位相差板１０を第２プリズム１４側に通過した時の）円偏光とは、回転方向が逆の円偏光になる。

　なお、位相差板１０と第２プリズム１４との間においては、光は楕円偏光の状態である。

　位相差板１０を偏光分離素子１２側に通過した円偏光は、その後１／４波長板１１を通過することにより、直線偏光に変換される。円偏光の回転方向が逆になっているので、１／４波長板１１を通過した後の直線偏光の向きは、偏光分離素子１２で反射された時の直線偏光（Ｐ偏光）の向きと垂直になっている。すなわち、１／４波長板１１を通過したこの直線偏光は、Ｓ偏光の直線偏光になっている。

　第２プリズム１４を経由して１／４波長板１１を通過した光は、Ｓ偏光であるので、偏光分離素子１２を透過することができる。偏光分離素子１２を通過したＳ偏光は、光学シート５の出射面から出射され、液晶パネル３に照射される。

　以上により、光学シート５の出射面（液晶パネル３側の面）からはＳ偏光のみが出射される。また、偏光分離素子１２によって第２プリズム１４側に反射されたＰ偏光は、偏光変換素子（１／４波長板１１、位相差板１０、および第２プリズム１４）によってＳ偏光に変換され、光学シート５から出射される。そのため、光学シート５は、発光部４から入射された光を高効率で利用し、Ｓ偏光のみを出射面に対して垂直近い角度で出射することができる。

　本実施形態によれば、プリズムアレイ９、偏光分離素子１２、および偏光変換素子（１／４波長板１１、位相差板１０）の全てを、一体の光学シート５の中に積層させることができる。そのため、各光学部材の位置合わせが不要であり、液晶表示装置１の組立も容易である。よって、液晶表示装置１の製造コストを低減することができる。また、各光学部材を一体の光学シート５として形成できるので、大画面に合わせた大型サイズの光学シート５であっても厚みを薄くすることができる。よって、液晶表示装置１を薄型にすることができる。

　また、本実施形態によれば、各光学部材（偏光分離素子１２、１／４波長板１１、および位相差板１０）がそれぞれ接している、または、各光学部材の間の物質の屈折率がそれらの光学部材の屈折率と同程度（または近い）である。そのため、少なくとも、異なる光学部材の間に空気等が介在する従来技術に比べて、光学シート５の内部では屈折率の変化が小さい。偏光分離素子１２によって反射された偏光（Ｐ偏光）は、屈折率の変化が小さい光学シート５内部において偏光分離素子１２を透過可能な偏光状態に変換される。そのため、各光学部材の界面におけるフレネル反射による光の損失をほぼ０に抑えることができる。よって、光の利用効率を向上させることができる。

　（光利用効率のシミュレーション）
　本実施形態の光学シート５について、光の利用効率を光学シミュレータを用いて計算した。図４は、光学シート５の断面と、各位置での光強度とを示す図である。

　シミュレーションの条件は以下の通りである。外部から（発光部４から）光学シート５の第１プリズム１３に入射する光の角度は、ｘ－ｚ平面に対して平行に、かつ、光学シート５の出射面（水平）に対して８°とした。また、入射する光の波長は５５０ｎｍとした。第１プリズム１３の断面形状は、頂角８０°の二等辺三角形とし、第２プリズム１４の断面形状は、頂角１００°の二等辺三角形とした。偏光分離素子１２、１／４波長板１１、および位相差板１０のそれぞれの光学軸は、図２に示す方向である。すなわち、偏光分離素子１２の偏光透過軸は、ｘ方向に対して垂直な方向とし、１／４波長板１１の遅相軸は、ｘ方向に対して４５°回転した方向とし、位相差板１０の遅相軸は、ｘ方向に対して垂直な方向とした。位相差板１０の厚み方向の位相差（リタデーション）は、１／８波長とした。光学シート５（プリズムアレイ９）の屈折率を１．５とし、外部の屈折率を１とした。なお、シミュレーションに用いた光の波長は単一波長である。シミュレーションは理想的な条件で行った。すなわち、偏光分離素子１２での吸収損失は０％とし、偏光分離素子１２の偏光透過軸に平行な偏光の透過率、および偏光透過軸に垂直な偏光の反射率を、それぞれ１００％とした。

　まず、好ましい位相差板１０の位相差について説明する。光学シート５の第１プリズム１３に入射する光は、第１面１３ａの垂直方向に対して３２°の角度で入射する。スネルの法則より、第１プリズム１３の中に透過した光は、第１面１３ａの垂直方向に対して２０．６８°の角度で進行する。その後、第１プリズム１３の第２面１３ｂで反射（全反射）されて、偏光分離素子１２に入射する。このとき、光は、偏光分離素子１２の境界面の垂直方向に対して９．３°の角度で、偏光分離素子１２に入射する。偏光分離素子１２で反射された偏光は、偏光分離素子１２の境界面の垂直方向（ｚ方向）に対してｘ方向に９．３°傾いて進行し、第２プリズム１４の第３面１４ａに到達する。このとき、光は、第２プリズム１４の第３面１４ａの垂直方向に対して４９．３°傾いて第３面１４ａに入射するため、全反射される。このときの全反射による位相差の変化は、図３より、約４４．５５°と計算される。よって、図４に示す場合では、位相差板１０の厚み方向の位相差を約λ／８（４５°）とすることで、偏光分離素子１２で反射されたＰ偏光のほとんどを、Ｓ偏光に変換することができる。

　次に、上記条件において光学シート５から出射される光の強度について説明する。外部から光学シート５に到達する光の強度を１とする。まず、外部から第１プリズム１３に入射する光は、第１プリズム１３の表面（第１面１３ａ）におけるフレネル反射によって一部が反射される。よって、第１プリズム１３内に屈折した光の強度は０．９５８となる。光学シート５内を通過する光は偏光分離素子１２に到達し、ここで、半分の光（強度０．４７９）がＳ偏光として偏光分離素子１２を通過し、光学シート５の出射面から出射される。一方で、残り半分の光（強度０．４７９）は、Ｐ偏光であり、偏光分離素子１２によって１／４波長板１１側に反射される。

　偏光分離素子１２によって反射されたＰ偏光は、１／４波長板１１、位相差板１０、および、（第２プリズム１４の）全反射によって偏光状態が変化し、そのほとんどがＳ偏光に変換される。再び偏光分離素子１２に到達した時点では、Ｓ偏光の強度が０．４７８８、Ｐ偏光の強度が０．０００２になっている。よって、Ｓ偏光として強度０．４７８８の光が偏光分離素子１２を通過し、残りの強度０．０００２のＰ偏光は、偏光分離素子１２によって再度１／４波長板１１側に反射される。

　これにより、１回目に光学シート５を透過した強度０．４７９と、２回目に光学シート５を透過した強度０．４７８８とを合算すると、０．９５７８となる。なお、この数値には偏光分離素子１２から外部（空気）へのフレネル反射が考慮されていないため、実際に光学シート５から出射される光の強度は０．９１５８となる。よって、光学シート５は、照射された光のおよそ９１．６％を、所定の方向に偏光した直線偏光として利用可能にすることができる。

　本実施形態の光学シート５から出射される光は、すでに直線偏光であるので、理想的には液晶パネル３の背面偏光子１５での吸収損失は発生しない。

　これに対して、偏光分離素子を用いない従来のバックライトの光を液晶パネルに照射した場合、従来のバックライトの光は無偏光状態であるため、液晶パネルの背面偏光子によって半分の光が吸収され、残りの半分だけが表示に使用される。つまり、従来のバックライトの光では０．５の強度の光だけが使用される。

　本実施形態の光学シート５を用いれば、０．９１５８の強度の光を表示に利用可能である。そのため、本実施形態の液晶表示装置１では、従来のバックライトを備える液晶表示装置に比べて、光利用効率を１．８３倍に向上させることができる。言い換えれば、バックライトの消費電力を従来比０．５４６倍に低減させることが可能となる。

　［実施形態２］
　本発明の別の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材・構成については、同じ符号を付記し、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、光学シートの構成が実施形態１とは異なる。

　図５は、本実施形態に係る液晶表示装置２０の構成を示す断面図である。なお、図５に、光源６からの光の光路の一例を矢印で示す。液晶表示装置２０は、バックライト２２と、バックライト２２の前面側（ユーザ側）に配置された液晶パネル３とを備える。なお、光源６が配置された一端から他端への方向をｘ方向、背面から前面への方向をｚ方向、ｘ方向およびｚ方向に垂直な方向をｙ方向とする。液晶パネル３の構成は実施形態１と同じである。

　バックライト２２は、発光部４と、発光部４の前面側に配置された光学シート（光学フィルム）２５とを備える。発光部４は、光源６と、リフレクタ７と、導光板８とを備える。

　（光学シートの構成）
　光学シート２５は、導光板８から出射され背面から入射する無偏光状態の光を直線偏光に変化させて、直線偏光を前面（出射面）から液晶パネル３に対して出射する。光学シート２５は、背面側から前面側に向かって（光の入射側から出射側に向かって）、プリズムアレイ２６と、１／４波長板１１と、偏光分離素子１２とをこの順序で備える。

　光学シート２５の背面に設けられたプリズムアレイ２６は、複数の第１プリズム１３および複数の光反射部２４を有する。光源６から離れる方向（ｘ方向）に沿って、第１プリズム１３と光反射部２４とが、交互に配置されている。

　図６は、光学シート２５の一部を拡大して示す断面図である。また、図６には、各層の光学軸も併せて示す。なお、図６に、導光板８から照射される光の光路の一例を矢印で示す。

　光学シート２５は、背面にプリズムアレイ２６を備える。プリズムアレイ２６の前面側には、１／４波長板１１が配置されている。１／４波長板１１の前面側には、偏光分離素子１２が配置されている。１／４波長板１１および偏光分離素子１２の構成は、実施形態１と同様である。１／４波長板１１の遅相軸は、ｘ方向に対して４５°回転している。偏光分離素子１２の偏光透過軸（透過する偏光の方向）は、ｘ方向に対して９０°回転している。

　プリズムアレイ２６は、複数の第１プリズム１３および複数の光反射部２４を有する。光源６から離れる方向（ｘ方向）に沿って、第１プリズム１３と光反射部２４とが、交互に配置されている。プリズムアレイ２６の形状は、第１プリズム１３が延在する方向（ｙ方向）については一様である。

　第１プリズム１３は、光源６側に、傾斜した第１面１３ａを有し、その反対側に、対称に傾斜した第２面１３ｂを有する。第１面１３ａおよび第２面１３ｂの角度は同じで、互いに対称である。すなわち、第１プリズム１３は、二等辺三角形の断面形状をしたプリズムである。

　光反射部２４は、偏光分離素子１２側から入射する光を偏光分離素子１２側に反射する反射面である。この反射面は、光学シート２５の出射面に対して平行である。光反射部２４の表面（背面側の面）には、金属膜が蒸着されている。金属膜は、例えば、銀またはアルミニウム等で形成することができる。特に金属膜をアルミニウムで形成する場合、反射率を高めるために、プリズムの材質の面と金属膜との間に増反射膜を設けてもよい。

　なお、金属膜は、第１プリズム１３の第２面１３ｂの表面にも形成されてもよい。この場合、第１プリズム１３の第２面１３ｂでの反射率は、全反射をする場合よりも低下するが、従来のバックライトに比べれば光利用効率は高い。また、金属膜の形成領域を光反射部の平面のみに限定する必要がないので、製造が容易になる。

　プリズムアレイ２６、１／４波長板１１、および偏光分離素子１２は、光学シート２５として一体に形成されている。１／４波長板１１、および偏光分離素子１２のそれぞれは、互いに接していてもよいし、離れていてもよい。離れている場合、それらの間が、プリズムアレイ２６と同じ物質で、または各層の物質と屈折率が近い物質（接着剤）で満たされていることが好ましい。このように構成することで、各層（１／４波長板１１、および偏光分離素子１２）の界面での反射率を低く抑えることができ、光の利用効率を高めることができる。なお、偏光分離素子１２の界面での反射率が抑えられるのは、偏光透過軸に平行な（透過する方向の）偏光に対してであって、偏光分離素子１２は、偏光透過軸に垂直な（透過しない方向の）偏光に対しては、高い反射率を有する。

　（光学シートにおける光の偏光状態）
　図５および図６を参照しながら、光学シート２５に入射された光の振る舞いについて説明する。なお、図６には、各位置における偏光状態を示してある。ここでは、円偏光の回転方向は、光の進行方向に向かって時計回りの場合を右回りとする。

　導光板８の出射面から出射された光は、無偏光状態であり、ｘ方向に近い角度で出射される。そのため、導光板８の出射面から出射された光は、導光板８側に突出した第１プリズム１３の第１面１３ａに照射される。

　第１プリズム１３の第１面１３ａから入射した光は、第１面１３ａで屈折し、第２面１３ｂで反射（全反射）される。これにより、光学シート２５に入射した光は、光学シート２５の出射面に垂直な方向（ｚ方向）に近い方向に、その向きが変えられる。ここで、第２面１３ｂで反射された光の方向が、ｚ方向に平行ではなく、ｚ方向から少しｘ方向に傾くように、導光板８からの光の出射方向、および第１プリズム１３の角度等を設定する。もし、第２面１３ｂで反射された光の方向がｚ方向に平行であると、偏光分離素子１２で反射された偏光は光路を逆に進み第１面１３ａから出射されてしまうためである。

　第２面１３ｂで反射された光は、１／４波長板１１を透過する。第２面１３ｂで反射された光は、無偏光状態であるので、１／４波長板１１によってその偏光状態は変化せず、１／４波長板１１を透過した光も無偏光状態となる。

　１／４波長板１１を通過して偏光分離素子１２に到達した光は、透過する偏光と反射する偏光とに分離される。ここでは、偏光透過軸はｙ方向に沿っているので、偏光分離素子１２は、ｘ－ｚ平面に垂直な方向（ｙ方向）の偏光（Ｓ偏光）を透過し、ｘ－ｚ平面（入射面）に平行な方向の偏光（Ｐ偏光）を反射する。よって、偏光分離素子１２で反射された光は、Ｐ偏光の直線偏光である。偏光分離素子１２は、Ｐ偏光を光反射部２４に向かって反射する。一方、透過したＳ偏光は、光学シート２５の出射面から液晶パネル３側に出射される。

　偏光分離素子１２で反射された光は、ほぼ垂直な角度（－ｚ方向に近い角度）で１／４波長板１１に入射する。直線偏光（Ｐ偏光）の光は、遅相軸が４５°回転した１／４波長板１１を通過することにより、円偏光に変化する。

　その後、１／４波長板１１を通過した円偏光の光は、光反射部２４で反射される。このとき、Ｓ偏光およびＰ偏光のうち、一方の偏光の位相だけがπずれて反射される。そのため、光反射部２４の反射面で反射された光は、入射する際の円偏光の回転方向とは、逆回転の円偏光となる。

　光反射部２４で反射された円偏光は、その後１／４波長板１１を通過することにより、直線偏光に変換される。円偏光の回転方向が逆になっているので、１／４波長板１１を通過した後の直線偏光の向きは、偏光分離素子１２で反射された時の直線偏光（Ｐ偏光）の向きと垂直になっている。すなわち、１／４波長板１１を通過したこの直線偏光は、Ｓ偏光の直線偏光になっている。

　光反射部２４を経由して１／４波長板１１を通過した光は、Ｓ偏光であるので、偏光分離素子１２を透過することができる。偏光分離素子１２を通過したＳ偏光は、光学シート２５の出射面から出射され、液晶パネル３に照射される。

　以上により、光学シート２５の出射面（液晶パネル３側の面）からはＳ偏光のみが出射される。また、偏光分離素子１２によって光反射部２４側に反射されたＰ偏光は、偏光変換素子（１／４波長板１１、および光反射部２４）によってＳ偏光に変換され、光学シート２５から出射される。そのため、光学シート２５は、発光部４から入射された光を高効率で利用し、Ｓ偏光のみを出射面に対して垂直近い角度で出射することができる。

　本実施形態によれば、プリズムアレイ２６、偏光分離素子１２、および偏光変換素子（１／４波長板１１、光反射部２４）の全てを、一体の光学シート２５の中に積層させることができる。そのため、各光学部材の位置合わせが不要であり、液晶表示装置２０の組立も容易である。よって、液晶表示装置２０の製造コストを低減することができる。また、各光学部材を一体の光学シート２５として形成できるので、大画面に合わせた大型サイズの光学シート２５であっても厚みを薄くすることができる。よって、液晶表示装置２０を薄型にすることができる。

　また、本実施形態によれば、各光学部材（偏光分離素子１２、および１／４波長板１１）が接している、または、各光学部材の間の物質の屈折率がそれらの光学部材の屈折率と同程度（または近い）である。そのため、少なくとも、異なる光学部材の間に空気等が介在する従来技術に比べて、光学シート５の内部では屈折率の変化が小さい。偏光分離素子１２によって反射された偏光（Ｐ偏光）は、屈折率の変化が小さい光学シート２５内部において偏光分離素子１２を透過可能な偏光状態に変換される。そのため、各光学部材の界面におけるフレネル反射による光の損失をほぼ０に抑えることができる。よって、光の利用効率を向上させることができる。

　（光利用効率のシミュレーション）
　本実施形態の光学シート２５について、光の利用効率を光学シミュレータを用いて計算した。図７は、光学シート２５の断面と、各位置での光強度とを示す図である。

　シミュレーションの条件は以下の通りである。外部から（発光部４から）光学シート２５の第１プリズム１３に入射する光の角度は、ｘ－ｚ平面に対して平行、かつ、光学シート２５の出射面（水平）に対して８°とした。また、入射する光の波長は５５０ｎｍとした。第１プリズム１３の断面形状は、頂角８０°の二等辺三角形とした。光反射部２４の反射面は光学シート２５の出射面と平行である。偏光分離素子１２、および１／４波長板１１のそれぞれの光学軸は、図６に示す方向である。すなわち、偏光分離素子１２の偏光透過軸は、ｘ方向に対して垂直な方向とし、１／４波長板１１の遅相軸は、ｘ方向に対して４５°回転した方向とした。光学シート２５（プリズムアレイ２６）の屈折率を１．５とし、外部の屈折率を１とした。なお、シミュレーションに用いた光の波長は単一波長である。シミュレーションは理想的な条件で行った。すなわち、光反射部２４における反射率を１００％とした。また、偏光分離素子１２での吸収損失は０％とし、偏光分離素子１２の偏光透過軸に平行な偏光の透過率、および偏光透過軸に垂直な偏光の反射率を、それぞれ１００％とした。

　外部から光学シート２５に到達する光の強度を１とする。まず、外部から第１プリズム１３に入射する光は、第１プリズム１３の表面（第１面１３ａ）におけるフレネル反射によって一部が反射される。よって、第１プリズム１３内に屈折した光の強度は０．９５８となる。光学シート５内を通過する光は偏光分離素子１２に到達し、ここで、半分の光（強度０．４７９）がＳ偏光として偏光分離素子１２を通過し、光学シート５の出射面から出射される。一方で、残り半分の光（強度０．４７９）は、Ｐ偏光であり、偏光分離素子１２によって１／４波長板１１側に反射される。

　偏光分離素子１２によって反射されたＰ偏光は、１／４波長板１１、および、（光反射部２４の）反射によって偏光状態が変化し、そのほとんどがＳ偏光に変換される。再び偏光分離素子１２に到達した時点では、Ｓ偏光の強度が０．４７８９、Ｐ偏光の強度が０．０００１になっている。よって、Ｓ偏光として強度０．４７８９の光が偏光分離素子１２を通過する。

　これにより、１回目に光学シート２５を透過した強度０．４７９と、２回目に光学シート２５を透過した強度０．４７８９とを合算すると、０．９５７９となる。なお、この数値には偏光分離素子１２から外部（空気）へのフレネル反射が考慮されていないため、実際に光学シート２５から出射される光の強度は０．９１６３となる。よって、光学シート２５は、照射された光のおよそ９１．６％を、所定の方向に偏光した直線偏光として利用可能にすることができる。

　本実施形態の光学シート２５を用いれば、０．９１６の強度の光を表示に利用可能である。そのため、本実施形態の液晶表示装置２０では、従来のバックライトを備える液晶表示装置（効率０．５）に比べて、光利用効率を１．８３倍に向上させることができる。言い換えれば、バックライトの消費電力を従来比０．５４６倍に低減させることが可能となる。

　［実施形態１、２の変形例］
　本発明の実施形態１、２の変形例について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材・構成については、同じ符号を付記し、その詳細な説明を省略する。

　（光学シート２７）
　図８は、光学シート２７の一部を拡大して示す断面図である。また、図８には、各層の光学軸も併せて示す。なお、図８に、入射する光の光路の一例を矢印で示す。

　光学シート２７は、実施形態１の光学シート５に対して、偏光分離素子１２の偏光透過軸の方向と１／４波長板１１の遅相軸の方向とが異なる。光学シート２７の他の構成は、実施形態１の光学シート５と同じである。

　光学シート２７では、偏光分離素子１２の偏光透過軸は、ｘ方向に沿っている。光学シート２７では、１／４波長板１１の遅相軸は、ｘ方向に対して４５°回転している。光学シート２７では、位相差板１０の遅相軸は、ｙ方向に沿っている。各プリズムは、ｙ方向に沿って延在している、すなわち、プリズムアレイ９は、ｙ方向に沿って一様な形状である。

　光学シート２７では、偏光分離素子１２はＰ偏光を透過するので、出射面からはＰ偏光が出射される。偏光分離素子１２で反射されたＳ偏光は、１／４波長板１１を通過して円偏光になり、位相差板１０と第２プリズム１４の全反射とによって逆回転の円偏光になり、再び１／４波長板１１を通過してＰ偏光に変換される。そして、１／４波長板１１を通過したＰ偏光は、偏光分離素子１２を通過して光学シート２７の出射面から出射される。

　（光学シート２８）
　図９は、光学シート２８の一部を拡大して示す断面図である。また、図９には、各層の光学軸も併せて示す。なお、図９に、入射する光の光路の一例を矢印で示す。

　光学シート２８は、実施形態１の光学シート５に対して、偏光分離素子１２の偏光透過軸の方向と１／４波長板１１の遅相軸の方向とが異なる。光学シート２８の他の構成は、実施形態１の光学シート５と同じである。

　光学シート２８では、偏光分離素子１２の偏光透過軸は、ｘ方向に対して４５°回転している。光学シート２８では、１／４波長板１１の遅相軸は、ｘ方向に対して９０°回転している。光学シート２８では、位相差板１０の遅相軸は、ｙ方向に沿っている。各プリズムは、ｙ方向に沿って延在している、すなわち、プリズムアレイ９は、ｙ方向に沿って一様な形状である。

　光学シート２８では、偏光分離素子１２は、光学シート２８の前面側（ユーザ側）から見てｘ方向から左回りに４５°回転した方向の直線偏光（第１直線偏光とする）を透過する。そのため、光学シート２８では、出射面からは第１直線偏光が出射される。第１直線偏光に垂直な方向の直線偏光（第２直線偏光とする）は、偏光分離素子１２によって反射される。第２直線偏光の偏光方向と１／４波長板１１の遅相軸とは４５°傾いている。偏光分離素子１２で反射された第２直線偏光は、１／４波長板１１を通過して円偏光になり、位相差板１０と第２プリズム１４の全反射とによって逆回転の円偏光になり、再び１／４波長板１１を通過して第１直線偏光に変換される。そして、１／４波長板１１を通過した第１直線偏光は、偏光分離素子１２を通過して光学シート２８の出射面から出射される。

　（光学シート２９）
　図１０は、光学シート２９の一部を拡大して示す断面図である。また、図１０には、各層の光学軸も併せて示す。なお、図１０に、入射する光の光路の一例を矢印で示す。

　光学シート２９は、実施形態１の光学シート５に対して、偏光分離素子１２の偏光透過軸の方向と１／４波長板１１の遅相軸の方向とが異なる。光学シート２９の他の構成は、実施形態１の光学シート５と同じである。

　光学シート２９では、偏光分離素子１２の偏光透過軸は、光学シート２９の前面側から見てｘ方向から右回りに１０°回転している。光学シート２９では、１／４波長板１１の遅相軸は、光学シート２９の前面側から見てｘ方向から左回りに３５°回転している。光学シート２９では、偏光分離素子１２の偏光透過軸と１／４波長板１１の遅相軸とは、４５°傾いている。光学シート２９では、位相差板１０の遅相軸は、ｙ方向に沿っている。各プリズムは、ｙ方向に沿って延在している、すなわち、プリズムアレイ９は、ｙ方向に沿って一様な形状である。

　光学シート２９では、偏光分離素子１２は、光学シート２９の前面側から見てｘ方向から右回りに１０°回転した方向の直線偏光（第３直線偏光とする）を透過する。そのため、光学シート２９では、出射面からは第３直線偏光が出射される。第３直線偏光に垂直な方向の直線偏光（第４直線偏光とする）は、偏光分離素子１２によって反射される。第４直線偏光の偏光方向と１／４波長板１１の遅相軸とは４５°傾いている。偏光分離素子１２で反射された第２直線偏光は、１／４波長板１１を通過して円偏光になり、位相差板１０と第２プリズム１４の全反射とによって逆回転の円偏光になり、再び１／４波長板１１を通過して第３直線偏光に変換される。そして、１／４波長板１１を通過した第３直線偏光は、偏光分離素子１２を通過して光学シート２９の出射面から出射される。

　（光学軸の関係）
　図１１は、光学シート５・２７・２８・２９について、光学シートの前面側から見た、各光学部材の光学軸の向きを示す図である。図１１の（ａ）は、図２の光学シート５の各光学部材の光学軸の向きを示す図である。図１１の（ｂ）は、図８の光学シート２７の各光学部材の光学軸の向きを示す図である。図１１の（ｃ）は、図９の光学シート２８の各光学部材の光学軸の向きを示す図である。図１１の（ｄ）は、図１０の光学シート２９の各光学部材の光学軸の向きを示す図である。図１１の各図には、プリズムの形状が一様である方向（プリズムが延びている方向）と、光学シートへの光線の入射方向とを示している。

　いずれの光学シート５・２７・２８・２９においても、（ｉ）偏光分離素子１２の偏光透過軸と１／４波長板１１の遅相軸との角度は４５°であり、（ｉｉ）プリズムの形状が一様である方向と、位相差板１０の遅相軸とは平行である。上記２つの条件を満たす場合、光の利用効率が高くなる。

　つまり、偏光分離素子１２の偏光透過軸と１／４波長板１１の遅相軸との角度が４５°である場合、偏光分離素子１２で反射された偏光は、１／４波長板１１によって円偏光に変換される。そして、プリズムの形状が一様である方向と、位相差板１０の遅相軸との角度が０°（平行）である場合、入射する円偏光は、位相差板１０および全反射によって、逆向きの円偏光に変換されて戻ってくる。逆向きの円偏光は、１／４波長板１１を通過することにより、偏光分離素子１２の偏光透過軸と同じ向きの直線偏光に変換される。これにより、偏光分離素子１２で反射された偏光は、それとは垂直な方向の偏光に変換されて、再度偏光分離素子１２に入射されることになり、戻ってきた光はほぼ全てが透過される。

　つまり、偏光分離素子１２の偏光透過軸を、液晶パネルの背面偏光子の透過軸と平行にし、上記（ｉ）（ｉｉ）を満たすように１／４波長板１１および位相差板１０を設ければ、非常に高い光利用効率を実現することが可能となる。

　また、実施形態２の光学シート２５のように第２プリズムの代わりに光反射部２４を設ける場合、偏光分離素子１２の偏光透過軸を、液晶パネルの背面偏光子の透過軸と平行にし、上記（ｉ）を満たすように１／４波長板１１を設ければ、非常に高い光利用効率を実現することが可能となる。上記（ｉｉ）の条件は、光反射部２４での反射によって位相差λ／２を与えることと同じことを目的とする。

　（偏光再利用率の角度特性）
　実施形態１では、全反射による位相のずれを位相差板１０によって補正している。しかしながら、光の進行方向がプリズム一様方向（プリズムが延びている方向）と垂直ではない場合（光の進行方向がｘ－ｚ平面と平行ではない場合）、第２プリズム１４への入射角がずれてしまう。また、入射面（入射光路と反射光路とを含む平面）がｘ－ｚ平面から傾いてしまう。図３に示すように、第２プリズム１４への入射角が変化すると、生じる位相差が変化してしまう。また、入射面がｘ－ｚ平面から傾くことでも、ｙ方向の偏光とｙ方向に垂直な方向の偏光との間に生じる位相差が変化してしまう。

　図１２は、図４に示す光学シート５における光の進行方向を変化させたときの偏光再利用率を示すグラフである。ここでの方位角とは、光学シート５の前面から見たときの（ｘ－ｙ平面における）ｘ方向に対する光の進行方向の角度を意味する。偏光再利用率とは、偏光分離素子１２で反射された偏光のうち、偏光分離素子１２を透過する偏光に変換されて戻って来る光の割合を示す。図１２を参照すれば、方位角が大きくなるに従って、徐々に偏光再利用率が低下していくことが分かる。

　それゆえ、全反射を利用する実施形態１では、発光部４から光学シート５へ出射される光の進行方向の角度分布（ｘ－ｚ平面に対する角度）が小さいことが好ましい。よって、実施形態１に用いる光源としては、方位角分布が狭い（ｘ－ｙ平面において指向性の高い）光源を用いることが好ましい。

　一方、実施形態２においては、平面である光反射部２４による反射で円偏光の回転方向を逆にする。金属膜による反射を利用しているために、方位角が変化して、入射角が変化した場合であっても、反射時の位相のずれは大きく変化しない。よって、実施形態２では、方位角が大きい場合であっても、偏光再利用率が大きく低下することはない。

　よって、液晶表示装置に使用する発光部の出射光の方位角分布が広い場合には、実施形態２の光学シート２５を適用すればよく、発光部の出射光の方位角分布が狭い場合には、実施形態１の光学シート５を適用すればよい。

　（バックライトの変形例）
　図１３は、実施形態１の変形例のバックライト３０の構成を示す断面図である。バックライト３０は、光学シート５と、発光部３１とを備える。発光部３１は、板状の導光板３２と、導光板３２の両端に設けられた２つの光源６と２つのリフレクタ７とを備える。導光板３２には、両端の光源からの光が導入されるので、導光板３２の出射光も左右の両方の方向に出射される。

　図１３に示すように、第１プリズム１３が二等辺三角形であるので、光学シート５は、第１プリズム１３の２つの傾斜面（第１面１３ａ、第２面１３ｂ）のいずれから入射する光に対しても、同様の光学的特性を有する。よって、バックライト３０は、両方の光源６からの光を効率的に直線偏光に変換し、前面側に出射することができる。

　図１４は、実施形態２の変形例のバックライト３３の構成を示す断面図である。バックライト３３は、光学シート２５と、発光部３１とを備える。

　光学シート２５の場合も同様に、光学シート２５は、第１プリズム１３の２つの傾斜面（第１面１３ａ、第２面１３ｂ）のいずれから入射する光に対しても、同様の光学的特性を有する。よって、バックライト３３は、両方の光源６からの光を効率的に直線偏光に変換し、前面側に出射することができる。

　［実施形態３］
　本発明の別の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材・構成については、同じ符号を付記し、その詳細な説明を省略する。本実施形態のバックライトは、特に小型の液晶表示装置を備えるスマートフォンおよび携帯電話等の小型携帯端末に適している。

　図１５は、本実施形態に係るバックライト４０の構成を示す斜視図である。図１６は、積層されている各光学部材の前面側から見た光学軸等を示す平面図である。

　バックライト４０は、発光部４１と、発光部４１の前面側に配置された光学シート４２とを備える。発光部４１は、光源４３と、導光板４４とを備える。

　光源４３は、点光源であり、略長方形状の導光板４４の１つの隅に配置されている。光源４３として、ＬＥＤもしくは小型の有機ＥＬ等の光源を用いることができる。光源４３から導光板４４内に導入された光は、導光板４４内を放射状に広がりながら進む。

　導光板４４は、光源４３が配置された１つの隅から他端に向かって、その断面形状がテーパ形状になっている。導光板４４の厚みは、入射端から他方の端に向かって薄くなる。導光板４４から出射される光は、導光板４４の出射面にほぼ平行な角度で、導光板４４から出射される。

　光学シート４２は、導光板４４から出射され背面から入射する無偏光状態の光を直線偏光に変化させて、直線偏光を前面（出射面）から出射する。光学シート４２は、背面側から前面側に向かって（光の入射側から出射側に向かって）、プリズムアレイ４５と、位相差板４６と、１／４波長板４７と、偏光分離素子４８とをこの順序で備える。

　光学シート４２の背面に設けられたプリズムアレイ４５は、複数の第１プリズム１３および複数の第２プリズム（光反射部）１４を有する。第１プリズム１３は、第２プリズム１４よりも、その頂角（頂点の角度）が小さいプリズムである。第１プリズム１３および第２プリズム１４の頂点（稜線）は、光源４３の位置を中心としてそれぞれ同心円状に並んでいる。光学シート４２に入射する光の進行方向は、光源４３から放射状に広がっているので、各プリズムを同心円状の形状にすることにより、第１プリズム１３の第１面１３ａに対して光が常に（前面側から見て）直交する向きに入射する。また、第１プリズム１３および第２プリズム１４は、半径方向に交互に配置される。

　位相差板４６の遅相軸は、図１６に示すように光源４３の位置を中心として、円周方向に沿っており、同心円状に配列している。位相差板４６の遅相軸は、第２プリズム１４が延伸している方向（円周方向）に対して平行であることが好ましいからである。なお、このように遅相軸が同心円状に配列する位相差板は、例えば複数の扇形の位相差板を円周方向に並べて組み合わせることにより、製作することができる。

　図１７は、擬似的に同心円状に遅相軸が配列する位相差板４９の例を示す平面図である。位相差板４９は、３つの扇形状（三角形状）の位相差板部品４９ａ～４９ｃを組み合わせて形成されている。位相差板部品４９ａ～４９ｃは、それぞれ、一方向の遅相軸を有する。ここでは３つの位相差部品から同心円状に遅相軸が配列した位相差板４９を形成する例を示したが、分割の数をさらに増やせば、遅相軸がより同心円状に配列した位相差板４６を得ることができる。

　１／４波長板４７の遅相軸は、偏光分離素子４８の偏光透過軸に対して４５°回転している。

　プリズムアレイ４５、位相差板４６、１／４波長板４７、および偏光分離素子４８は、光学シート４２として一体に形成されている。

　本実施形態のプリズムアレイ４５の第２プリズム１４は、点光源から出射された光の入射面（入射光路と反射光路とを含む平面）に対して垂直な反射面を有する。そのため、光学シート４２は、偏光分離素子４８で反射された直線偏光を、１／４波長板４７、位相差板４６、および第２プリズム１４によって、効率よくそれに直交する直線偏光に変換することができる。よって、光学シート４２は、効率よく偏光を再利用することができる。

　また、バックライト４０は、点光源（光源４３）を利用するので、小型化することが容易である。

　なお、実施形態２のプリズムアレイ２６の第１プリズム１３および光反射部２４を、本実施形態のように同心円状に並ぶ形状にして光学シートを構成することもできる。

　［実施形態４］
　本発明の別の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した図面と同じ機能を有する部材・構成については、同じ符号を付記し、その詳細な説明を省略する。本実施形態では、光学シートの構成が実施形態１とは異なる。

　図１８は、本実施形態に係る液晶表示装置５０の構成を示す断面図である。なお、図１８に、光源６からの光の光路の一例を矢印で示す。液晶表示装置５０は、バックライト５２と、バックライト５２の前面側（ユーザ側）に配置された液晶パネル３とを備える。なお、光源６が配置された一端から他端への方向をｘ方向、背面から前面への方向をｚ方向、ｘ方向およびｚ方向に垂直な方向をｙ方向とする。

　液晶パネル３の背面偏光子１５の偏光透過軸と、偏光分離素子１２の偏光透過軸とは一致する。本実施形態では、液晶パネル３の背面偏光子１５の偏光透過軸は、ｘ方向に対して４５°回転している。

　バックライト５２は、発光部４と、発光部４の前面側に配置された光学シート（光学フィルム）５５とを備える。発光部４は、光源６と、リフレクタ７と、導光板８とを備える。

　（光学シートの構成）
　光学シート５５は、導光板８から出射され背面から入射する無偏光状態の光を直線偏光に変化させて、直線偏光を前面（出射面）から液晶パネル３に対して出射する。光学シート５５は、背面側から前面側に向かって（光の入射側から出射側に向かって）、プリズムアレイ９と、位相差板５６と、偏光分離素子１２とをこの順序で備える。

　図１９は、光学シート５５の一部を拡大して示す断面図である。また、図１９には、各層の光学軸も併せて示す。なお、図１９に、導光板８から照射される光の光路の一例を矢印で示す。図２０は、光学シート５５の前面側から見た、各光学部材の光学軸の向きを示す図である。

　光学シート５５は、背面にプリズムアレイ９を備える。プリズムアレイ９の前面側には、位相差板（第１位相差板）５６が配置されている。位相差板５６の前面側には、偏光分離素子１２が配置されている。偏光分離素子１２の構成は、実施形態１と同様である。ただし、偏光分離素子１２の偏光透過軸（透過する偏光の方向）は、ｘ方向に対して４５°回転している。

　プリズムアレイ９は、複数の第１プリズム１３および複数の第２プリズム１４を有する。光源６から離れる方向（ｘ方向）に沿って、第１プリズム１３と第２プリズム１４とが、交互に配置されている。プリズムアレイ９の形状は、第１プリズム１３が延在する方向（ｙ方向）については一様である。第１プリズム１３および第２プリズム１４の構成は実施形態１と同様である。

　位相差板５６は、厚み方向に通過した波長λの光に所定の位相差を与える。与える位相差の大きさについては、後で詳述する。位相差板５６の遅相軸は、ｙ方向に沿っている。

　偏光分離素子１２は、ある方向の偏光のみを透過させ、それに垂直な方向の偏光を反射する。偏光分離素子１２の偏光透過軸（透過する偏光の方向）は、ｘ方向に対して４５°回転している。

　プリズムアレイ９、位相差板５６、および偏光分離素子１２は、光学シート５として一体に形成されている。位相差板５６、および偏光分離素子１２のそれぞれは、互いに接していてもよいし、離れていてもよい。離れている場合、それらの間が、プリズムアレイ９と同じ物質で、または各層の物質と屈折率が近い物質（接着剤）で満たされていることが好ましい。このように構成することで、各層（位相差板５６、および偏光分離素子１２）の界面での反射率を低く抑えることができ、光の利用効率を高めることができる。なお、偏光分離素子１２の界面での反射率が抑えられるのは、偏光透過軸に平行な（透過する方向の）偏光に対してであって、偏光分離素子１２は、偏光透過軸に垂直な（透過しない方向の）偏光に対しては、高い反射率を有する。

　（光学シートにおける光の偏光状態）
　図１８および図１９を参照しながら、光学シート５５に入射された光の振る舞いについて説明する。なお、図１９には、各位置における偏光状態を示してある。

　導光板８の出射面から出射された光は、無偏光状態であり、ｘ方向に近い角度で出射される。そのため、導光板８の出射面から出射された光は、導光板８側に突出した第１プリズム１３の第１面１３ａに照射される。

　第１プリズム１３の第１面１３ａから入射した光は、第１面１３ａで屈折し、第２面１３ｂで反射（全反射）される。これにより、光学シート５５に入射した光は、光学シート５５の出射面に垂直な方向（ｚ方向）に近い方向に、その向きが変えられる。ここで、第２面１３ｂで反射された光の方向が、ｚ方向に平行ではなく、ｚ方向から少しｘ方向に傾くように、導光板８からの光の出射方向、および第１プリズム１３の角度等を設定する。もし、第２面１３ｂで反射された光の方向がｚ方向に平行であると、偏光分離素子１２で反射された偏光は光路を逆に進み第１面１３ａから出射されてしまうためである。

　第２面１３ｂで反射された光は、位相差板５６を透過する。第２面１３ｂで反射された光は、無偏光状態であるので、位相差板５６によってその偏光状態は変化せず、位相差板５６を透過した光も無偏光状態となる。

　位相差板５６を通過して偏光分離素子１２に到達した光は、透過する偏光と反射する偏光とに分離される。偏光分離素子１２の偏光透過軸はｘ方向に対して４５°回転している。ここでは、偏光分離素子１２の偏光透過軸が沿った方向をｕ方向とし、ｘ－ｙ平面においてｕ方向に垂直な方向をｖ方向とする。ｕ方向はｘ方向に対して４５°回転しており、ｖ方向はｘ方向に対して逆に４５°回転している。偏光分離素子１２は、ｕ方向に平行な偏光を透過し、ｕ方向に垂直（ｖ方向に平行）な偏光を反射する。よって、偏光分離素子１２で反射された光は、ｖ方向に平行な偏光（ｖ方向偏光）である。偏光分離素子１２は、ｖ方向偏光を第２プリズム１４の第３面１４ａに向かって反射する。一方、透過したｕ方向に平行な偏光は、光学シート５５の出射面から液晶パネル３側に出射される。

　その後、偏光分離素子１２で反射された光（ｖ方向偏光）は、位相差板５６を通過し、第２プリズム１４の第３面１４ａで全反射され、第４面１４ｂで全反射され、再び位相差板５６を通過する。よって、偏光分離素子１２で反射された光は、再び偏光分離素子１２に戻ってくるまでに、位相差板５６による位相差の変化を２回、および、全反射による位相差の変化を２回受ける。ここで、偏光分離素子１２で反射された直線偏光（ｖ方向偏光）が、再び偏光分離素子１２に戻ってきたときに、垂直な方向であるｕ方向に平行な直線偏光になっているように、位相差板５６の位相差を設定する。

　このとき、偏光分離素子１２で反射された光は偏光分離素子１２から位相差板５６に進行する向きに対してｖ方向偏光となっている。一方で、第２プリズム１４で全反射され、再び偏光分離素子１２に戻ってくる光は、進行方向が反転している。そのため、再び偏光分離素子１２に戻ってくる光がｕ方向に平行な直線偏光となる為には、ｘ成分とｙ成分との間に加えられる位相差がｍλ（ｍは整数）である必要がある。すなわち、偏光分離素子１２で反射されたｖ方向偏光に対して、再び偏光分離素子１２に戻ってくるまでに、位相差板５６および第２プリズム１４がｘ成分とｙ成分との間で合計λの位相差（すなわち位相変化量２π、すなわち位相変化量０）を与える。ここでは、ｘ成分に対するｙ成分の位相遅延が２πになるように、位相差板５６の位相差および遅相軸を設定している。すなわち、ｖ方向偏光をＰ偏光とＳ偏光とに分けたとき、Ｐ偏光に対してＳ偏光の位相遅延が２πになるように、全反射の位相変化を考慮して位相差板５６の位相差を決定すればよい。

　例えば、１回の全反射で発生する（Ｐ偏光とＳ偏光との間の）位相差が、実施形態１と同様の約４４．５５°である場合、位相差板５６の位相差を約３λ／８（１３５°）とすることで、偏光分離素子１２で反射されたｖ方向偏光のほとんどを、ｕ方向に平行な直線偏光に変換することができる。

　よって、第２プリズム１４で２回全反射された後、位相差板５６を偏光分離素子１２側に通過した光は、ｕ方向に平行な直線偏光に変換されている。

　第２プリズム１４を経由して位相差板５６を通過した光は、ｕ方向に平行な直線偏光であるので、偏光分離素子１２を透過することができる。偏光分離素子１２を通過したｕ方向に平行な直線偏光は、光学シート５５の出射面から出射され、液晶パネル３に照射される。

　以上により、光学シート５５の出射面（液晶パネル３側の面）からはｕ方向に平行な直線偏光のみが出射される。また、偏光分離素子１２によって第２プリズム１４側に反射されたｖ方向偏光は、偏光変換素子（位相差板５６、および第２プリズム１４）によってｕ方向に平行な直線偏光に変換され、光学シート５５から出射される。そのため、光学シート５５は、発光部４から入射された光を高効率で利用し、直線偏光（ｕ方向に平行な直線偏光）のみを出射面に対して垂直近い角度で出射することができる。

　本実施形態によれば、プリズムアレイ９、偏光分離素子１２、および偏光変換素子（位相差板５６）の全てを、一体の光学シート５５の中に積層させることができる。そのため、各光学部材の位置合わせが不要であり、液晶表示装置５０の組立も容易である。よって、液晶表示装置５０の製造コストを低減することができる。また、各光学部材を一体の光学シート５５として形成できるので、大画面に合わせた大型サイズの光学シート５５であっても厚みを薄くすることができる。よって、液晶表示装置５０を薄型にすることができる。

　また、本実施形態によれば、各光学部材（偏光分離素子１２、および位相差板５６）がそれぞれ接している、または、各光学部材の間の物質の屈折率がそれらの光学部材の屈折率と同程度（または近い）である。そのため、少なくとも、異なる光学部材の間に空気等が介在する従来技術に比べて、光学シート５５の内部では屈折率の変化が小さい。偏光分離素子１２によって反射された偏光（ｖ方向偏光）は、屈折率の変化が小さい光学シート５５内部において偏光分離素子１２を透過可能な偏光状態に変換される。そのため、各光学部材の界面におけるフレネル反射による光の損失をほぼ０に抑えることができる。また、本実施形態によれば、実施形態１に比べて、１／４波長板を設ける必要がない。そのため、光学シート５５内部でのフレネル反射による損失をさらに低減することができる。よって、光の利用効率を向上させることができる。また、光学シート５５の製造をより簡単に行うことができる。

　なお、偏光分離素子の透過軸と第２プリズムの延びる方向とが４５°ではない場合、偏光分離素子と位相差板との間に１／２波長板を設けて、偏光分離素子で反射されて１／２波長板を通過した光（直線偏光）の偏光方向が第２プリズムの延びる方向に対して４５°回転するようにしてもよい。

　〔まとめ〕
　本発明の一態様に係る光学フィルムは、光学フィルムにおける光の入射側から出射側に向かって、複数の第１プリズムと、第１位相差板と、偏光分離素子とをこの順序で備え、各第１プリズムは、光が入射する第１面と、上記第１面から入射した光を上記出射側に向かって反射させる第２面とを有し、上記光学フィルムの面内方向に並ぶ各第１プリズムの間に、上記偏光分離素子によって上記入射側に反射された光を上記出射側に反射する光反射部を備える。

　上記の構成によれば、偏光分離素子によって反射された偏光は、光学フィルム内の第１位相差板および光反射部によって偏光分離素子を透過可能な偏光に変換される。そのため、上記光学フィルムは、光学フィルムに入射した無偏光状態の光を、偏光分離素子を透過可能な偏光に効率よく変換して出射することができる。また、偏光分離素子および第１位相差板は光学フィルムの中に含まれるので、偏光分離素子および第１位相差板のそれぞれの境界面における屈折率の差を小さくすることができる。そのため、偏光分離素子および第１位相差板のそれぞれの境界面におけるフレネル反射率を小さくすることができる。それゆえ、フレネル反射による光の損失を低減することができる。また、偏光分離素子、第１位相差板、および光反射部は光学フィルムに含まれるので、無偏光状態の光を所定の偏光に変換して出射する光学フィルムを、薄くすることが可能である。また、偏光分離素子、第１位相差板、および光反射部は光学フィルムに含まれるので、各光学部材の位置合わせ等が不要である。また、偏光分離素子、第１位相差板、および光反射部は光学フィルムに含まれるので、積層させて一体製造することも可能である。そのため、液晶表示装置等の光学製品への光学フィルムのアセンブリが容易である。それゆえ、光学フィルムが組み込まれる光学製品の製造コストを低減することができる。

　上記第１位相差板は、１／４波長板とすることもできる。

　上記光反射部は、光を反射する第３面および第４面を有する第２プリズムであり、上記第３面と上記第４面との間の角度は、上記第１面と上記第２面との間の角度よりも大きく、上記光学フィルムは、上記１／４波長板と上記第２プリズムとの間に、第２位相差板を備える構成とすることもできる。

　上記第２位相差板は、入射する光の代表的な波長λに関して、λ／４以下λ／１２以上の位相差を生じさせる構成とすることもできる。上記第２位相差板は、入射する光の代表的な波長λに関して、λ／６以下λ／１２以上の位相差を生じさせる構成とすることもできる。

　上記第２位相差板の遅相軸は、上記第２プリズムが延びている方向に対して平行である構成とすることもできる。

　上記第２位相差板の２回の通過と、上記第３面および上記第４面の全反射とによる合計の位相変化量がπである構成とすることもできる。

　上記光反射部は、上記偏光分離素子によって上記入射側に反射された光を、上記第３面および上記第４面のそれぞれで全反射して、上記出射側に反射する構成とすることもできる。

　上記光反射部は、光を反射する第３面および第４面を有する第２プリズムであり、上記第１位相差板の２回の通過と、上記第３面および上記第４面の全反射とによる合計の位相変化量が２πである構成とすることもできる。

　上記第１位相差板の遅相軸は上記第２プリズムが延びている方向に対して平行であり、上記偏光分離素子の偏光透過軸は、上記第２プリズムが延びている方向に対して４５°回転している構成とすることもできる。

　上記第１プリズムおよび上記光反射部が並ぶ方向に沿った断面における上記第１プリズムの形状が二等辺三角形である構成とすることもできる。

　各第１プリズムの上記第１面および上記第２面は、上記偏光分離素子の面に垂直な方向に対して、対称である構成とすることもできる。

　上記光反射部は、上記偏光分離素子と平行な反射面を有する構成とすることもできる。

　上記光反射部は、光を反射する金属膜を有する構成とすることもできる。

　上記複数の第１プリズムおよび上記光反射部は、同心円状に形成されている構成とすることもできる。
（１６）
　上記光学フィルムは、上記第１位相差板と上記偏光分離素子との間に１／２波長板を備え、上記光反射部は、光を反射する第３面および第４面を有する第２プリズムであり、上記第１位相差板の２回の通過と、上記第３面および上記第４面の全反射とによる合計の位相変化量が２πであり、上記偏光分離素子で反射されて上記１／２波長板を通過した光の偏光方向が、上記第２プリズムが延びている方向に対して４５°回転しているように、上記偏光分離素子および上記１／２波長板が配置されている構成とすることもできる。
（１７）
　本発明の一態様に係るバックライトは、上記光学フィルムと、上記光学フィルムの入射側に配置される発光部とを備え、上記発光部は、上記光学フィルムの上記第１面に向かって光を照射する。
（１８）
　上記発光部は、光源と、導光板とを備える構成とすることもできる。
（１９）
　本発明の一態様に係る液晶表示装置は、上記バックライトと、上記バックライトの光の出射側に配置される液晶パネルとを備える。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　本発明は、液晶表示装置の光学シート、およびバックライトに利用することができる。

１、２０、５０　　液晶表示装置
２、２２、３０、３３、４０、５２　　バックライト
３　　液晶パネル
４、３１、４１　　発光部
５、２５、２７、２８、２９、４２、５５　　光学シート
６、４３　　光源
７　　リフレクタ
８、３２、４４　　導光板
９、２６、４５　　プリズムアレイ
１０、４６、４９　　位相差板（第２位相差板）
５６　　位相差板（第１位相差板）
１１、４７　　１／４波長板（第１位相差板）
１２、４８　　偏光分離素子
１３　　第１プリズム
１３ａ　第１面
１３ｂ　第２面
１４　　第２プリズム（光反射部）
１４ａ　第３面
１４ｂ　第４面
１５　　背面偏光子
１６　　アクティブマトリクス基板
１７　　液晶層
１８　　カラーフィルタ基板
１９　　前面偏光子
２４　　光反射部

Claims (15)

1. 　光学フィルムにおける光の入射側から出射側に向かって、複数の第１プリズムと、第１位相差板と、偏光分離素子とをこの順序で備え、
   　各第１プリズムは、光が入射する第１面と、上記第１面から入射した光を上記出射側に向かって反射させる第２面とを有し、
   　上記光学フィルムの面内方向に並ぶ各第１プリズムの間に、上記偏光分離素子によって上記入射側に反射された光を上記出射側に反射する光反射部を備えることを特徴とする光学フィルム。
2. 　上記第１位相差板は、１／４波長板であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
3. 　上記光反射部は、光を反射する第３面および第４面を有する第２プリズムであり、
   　上記第３面と上記第４面との間の角度は、上記第１面と上記第２面との間の角度よりも大きく、
   　上記１／４波長板と上記第２プリズムとの間に、第２位相差板を備えることを特徴とする請求項２に記載の光学フィルム。
4. 　上記第２位相差板は、入射する光の代表的な波長λに関して、λ／４以下λ／１２以上の位相差を生じさせることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルム。
5. 　上記第２位相差板は、入射する光の代表的な波長λに関して、λ／６以下λ／１２以上の位相差を生じさせることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルム。
6. 　上記第２位相差板の遅相軸は、上記第２プリズムが延びている方向に対して平行であることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の光学フィルム。
7. 　上記第２位相差板の２回の通過と、上記第３面および上記第４面の全反射とによる合計の位相変化量がπであることを特徴とする請求項６に記載の光学フィルム。
8. 　上記光反射部は、上記偏光分離素子によって上記入射側に反射された光を、上記第３面および上記第４面のそれぞれで全反射して、上記出射側に反射することを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の光学フィルム。
9. 　上記光反射部は、光を反射する第３面および第４面を有する第２プリズムであり、
   　上記第１位相差板の２回の通過と、上記第３面および上記第４面の全反射とによる合計の位相変化量が２πであることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
10. 　上記第１位相差板の遅相軸は上記第２プリズムが延びている方向に対して平行であり、
    　上記偏光分離素子の偏光透過軸は、上記第２プリズムが延びている方向に対して４５°回転していることを特徴とする請求項９に記載の光学フィルム。
11. 　上記第１プリズムおよび上記光反射部が並ぶ方向に沿った断面における上記第１プリズムの形状が二等辺三角形であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学フィルム。
12. 　各第１プリズムの上記第１面および上記第２面は、上記偏光分離素子の面に垂直な方向に対して、対称であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光学フィルム。
13. 　上記光反射部は、上記偏光分離素子と平行な反射面を有することを特徴とする請求項２に記載の光学フィルム。
14. 　上記光反射部は、光を反射する金属膜を有することを特徴とする請求項２または１３に記載の光学フィルム。
15. 　上記複数の第１プリズムおよび上記光反射部は、同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１から８、１３および１４のいずれか一項に記載の光学フィルム。

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