JP2001332115A - バックライト装置及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源光量の利用効率向上と軽量化が可能なエ
ッジライト方式のバックライト装置を提供し、液晶表示
装置の大画面化を容易にする。 【解決手段】 入射端面７１及び出射面７２を有する導
光体７の入射端面７１に対向して光源４が配置される。
光源４と入射端面７１との間の偏光反射フィルム１は、
光源４からの第１直線偏光を導光体７へ入射させ第２直
線偏光を反射する。反射された第２直線偏光はリフレク
タ５で拡散反射され偏光面回転を受け、第１直線偏光成
分を生じ、これが偏光反射フィルム１を透過する。導光
体７は、入射端面７１から入射する第１直線偏光の偏光
状態を維持しながら伝搬させ出射させる。この機能は、
導光体７が入射端面７１より離れるに従って厚みが薄く
なる厚み変化部７５を有することで実現される。出射面
７２に対向配置されたプリズムシート８を有し、その上
に液晶表示素子３が配置されている

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示のための
照明の技術分野に属するものであり、特に、液晶テレ
ビ、コンピューター用液晶ディスプレイ、ＰＡＬＣ（プ
ラズマ・アドレス・リキッド・クリスタル）等の直線偏
光の状態を画像情報信号に応じて変調する液晶表示方式
を用いた表示装置の背後に配置されるバックライト装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー液晶表示装置は、携帯型ノ
ートパソコンや、カラー液晶パネルを用いた携帯用液晶
テレビや、ビデオ一体型液晶テレビ等の種々の分野で幅
広く使用されてきている。また、情報処理量の増大化、
ニーズの多様化、更にはマルチメディア対応等の要求に
伴って、液晶表示装置の大画面化及び高精細化が盛んに
進められている。

【０００３】現在主流の液晶表示装置においては、液晶
表示素子の背後からの照明を必要とするため、バックラ
イト装置は必要不可欠なデバイスとなっている。バック
ライト装置としては、液晶表示素子の直下に光源を配置
した直下方式のものや、板状の導光体の側端面に対向す
るように光源を配置したエッジライト方式のものがあ
り、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライ
ト方式のものが多用されている。

【０００４】液晶表示素子は、液晶層を１対のガラス基
板の間に保持した素子の光入射側及び光出射側に１対の
偏光板を配置した構成を有する。入射側の偏光板で直線
偏光とされた入射光の偏光状態を液晶層中の液晶分子の
配向状態に応じて変調し、出射側の偏光板を透過する光
の割合を変化させることで表示を行う。しかしながら、
従来のバックライト装置から出射される光は直線偏光で
はないために、液晶表示素子の入射側偏光板により約半
分の光量が吸収され、光の利用効率は低いものであっ
た。

【０００５】近年、光源から発せられる光の利用効率を
向上させることで消費電力の低減を目指したバックライ
ト装置として、特開平１１−３５２４７４号公報に、偏
光反射フィルムを用いたものが提案されている。この特
開平１１−３５２４７４号公報に記載のバックライト装
置では、棒状光源が対向配置される板状導光体の光入射
端面に、第１の直線偏光を透過し該第１の直線偏光と直
交する偏光面を持つ第２の直線偏光を反射するような偏
光反射フィルムを配置している。そして、光源から発せ
られるランダム偏光光のうちの第１の直線偏光のみを偏
光反射フィルムを透過させることで導光体内へと導き、
第２の直線偏光を偏光反射フィルムにより反射させる。
この偏光反射フィルムによる反射光を、光源の周囲の導
光体光入射端面側を除く部分に配置された拡散反射部材
等により反射させ、偏光面を回転させて、第１直線偏光
成分を持つようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、液晶表示装置に
は益々大きな画面が要求されており、この一層の大画面
化を推進すると、大画面に比例した光量を確保するため
にエッジライト型のバックライト装置の光源として消費
電力の大きなものが必要になる。従って、この光源の消
費電力増大を抑制するためには、光源光量の利用効率の
一層の向上が必要となる。

【０００７】しかるに、上記特開平１１−３５２４７４
号公報に記載のバックライト装置では、導光体内へ入射
する光は特定の直線偏光に揃えられているのであるが、
導光体内で繰り返し反射等で導光される際に偏光面の回
転が生ずることがあり、これにより液晶表示素子の入射
側偏光板により吸収される偏光成分が生ずることがある
ため、光の利用効率を十分に高めることができなかっ
た。従って、このバックライト装置は、光源光量の利用
効率の向上の観点からは、更に改良する余地がある。

【０００８】また、液晶表示装置の一層の大画面化を推
進する際には、バックライト装置の重量増加を最小限に
抑えることが要求される。しかるに、上記公報に記載の
バックライト装置では平行平板状の導光体を使用してい
るので、大画面化に伴う重量増大はかなりのものとな
る。

【０００９】そこで、本発明の目的は、光源光量の利用
効率の向上と軽量化が可能なエッジライト方式のバック
ライト装置を提供し、これにより液晶表示装置等の偏光
を利用した表示装置の大画面化を容易ならしめることに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、少なくとも１つの光入
射端面及びこれと略直交する光出射面を有する導光体
と、該導光体の光入射端面に対向して配置された光源と
を有するバックライト装置において、前記光源と前記導
光体の光入射端面との間に配置された偏光変換素子を少
なくとも含んでなる偏光変換手段が配置されており、該
偏光変換手段は前記光源から発せられる光のうちの第１
の直線偏光を前記光入射端面から前記導光体へと入射さ
せ且つ前記第１の直線偏光と直交する偏光面を持つ第２
の直線偏光を第１の直線偏光へと変換し前記光入射端面
から前記導光体へと入射させるものであり、前記導光体
は前記光入射端面から入射する前記第１の直線偏光を前
記光出射面に対する偏光状態を維持しながら伝搬させ出
射させる偏光状態維持機能を有することを特徴とするバ
ックライト装置、が提供される。

【００１１】また、本発明によれば、以上の如き目的を
達成するものとして、少なくとも１つの光入射端面及び
これと略直交する光出射面を有する導光体と、該導光体
の光入射端面に対向して配置された光源とを有するバッ
クライト装置において、前記光源と前記導光体の光入射
端面との間に配置された偏光変換素子を少なくとも含ん
でなる偏光変換手段が配置されており、該偏光変換手段
は前記光源から発せられる光のうちの第１の直線偏光を
前記光入射端面から前記導光体へと入射させ且つ前記第
１の直線偏光と直交する偏光面を持つ第２の直線偏光を
第１の直線偏光へと変換し前記光入射端面から前記導光
体へと入射させるものであり、前記導光体は前記光入射
端面より離れるに従って厚みが薄くなる厚み変化部を有
することを特徴とするバックライト装置、が提供され
る。

【００１２】本発明の一態様においては、前記厚み変化
部は前記導光体の全体にわたって存在している。本発明
の一態様においては、前記厚み変化部は前記導光体の光
入射端面に隣接して部分的に存在しており、前記導光体
は前記厚み変化部に連なる厚みが一定の厚み一定部を有
する。本発明の一態様においては、前記導光体の光出射
面は一平面に沿って形成されており、前記厚み変化部で
は前記導光体の光出射面の反対面が前記一平面に対して
傾きをもっている。本発明の一態様においては、前記厚
み変化部では前記導光体の光出射面の反対面が前記一平
面に対し一定の傾きをもっている。本発明の一態様にお
いては、前記厚み変化部では前記導光体の光出射面の反
対面が前記一平面に対し前記光入射端面からの距離に応
じて変化する傾きをもっている。

【００１３】本発明の一態様においては、前記導光体の
光出射面の反対面には光反射面が付設されている。本発
明の一態様においては、前記導光体の光出射面及び／ま
たはその反対面には光出射機構が形成されている。

【００１４】本発明の一態様においては、前記偏光変換
素子は前記第１の直線偏光を透過させ且つ前記第２の直
線偏光を反射させるものであり、前記偏光変換手段は前
記第２の直線偏光を偏光面の回転を伴って反射させる反
射面を含むものである。本発明の一態様においては、前
記偏光変換素子は前記第１の直線偏光を透過させ且つ前
記第２の直線偏光を第１の直線偏光に変換して透過させ
るものである。

【００１５】本発明の一態様においては、前記第１の直
線偏光は前記導光体の光出射面に対してＳ偏光となるも
のである。本発明の一態様においては、前記導光体の光
出射面に対向して配置され前記導光体の光出射面から出
射した光の進行方向を変化させるプリズムシートを有す
る。本発明の一態様においては、前記プリズムシートか
ら出射される偏光光の消光比は３．５以上である。

【００１６】また、本発明によれば、以上のようなバッ
クライト装置と、該バックライト装置の光出射側に配置
された液晶表示素子とを含んでなり、該液晶表示素子は
入射側偏光板と出射側偏光板とを備えており、前記入射
側偏光板は前記第１の偏光が透過するように配置されて
いることを特徴とする液晶表示装置、が提供される。

【００１７】即ち、導光体として偏光状態維持機能を有
するものを使用することで、本発明の目的を達成するこ
とができる。即ち、光入射端面より離れるに従って導光
体の厚みを薄くすることにより、導光体内への入射光の
偏光の状態を良好に維持することができ、これによりバ
ックライト装置の光利用効率を高めることができる。さ
らに、このような導光体を使用することで、光入射端面
から離れるに従って厚みが薄くなるので、導光体の軽量
化が達成され、しかも光入射端では導光体を厚くできる
ので光導入の効率を高めることができる。更に、導光体
からの出射光量を、導光体の厚み分布により調整し、画
面中心部の輝度を周辺部の輝度より緩やかに高めること
もできる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。

【００１９】図１は本発明によるバックライト装置を用
いた液晶表示装置の一実施形態の構成を示す模式的断面
図であり、図２はその部分拡大図である。また、図３
は、本実施形態におけるバックライト装置の光源と導光
体との位置関係を示す平面図であり、図１は図３のＸ−
Ｘ線に対応する断面を示すものである。

【００２０】これらの図において、７は導光体であり、
該導光体７は図３に示されているように全体として矩形
の板状をなしており、その４つの端面のうちの互いに対
向する１対の端面が光入射端面７１，７１’を形成して
いる。導光体７の上面は１つの仮想平面に沿った光出射
面７２を形成しており、導光体７の下面（光出射面７２
の反対面）７３は上記仮想平面に対して傾きをもってい
る。導光体７は、下面７３の傾きにより厚み変化が形成
される２つの厚み変化部７５，７５’を有する。図１に
示されているように、厚み変化部７５は光入射端面７１
に隣接しており該光入射端面７１より離れるに従って厚
みが薄くなっており、厚み変化部７５’は光入射端面７
１’に隣接しており該光入射端面７１’より離れるに従
って厚みが薄くなっている。

【００２１】導光体の光入射端面７１に対向して棒状の
光源（例えば蛍光ランプ）４が配置されており、該光源
４の光入射端面７１とは反対の側には光源４を覆うよう
にしてリフレクタ５が配置されている。光源４と光入射
端面７１との間には、偏光変換素子たる偏光反射フィル
ム１が配置されている。偏光反射フィルム１は、光入射
端面７１に単に積層配置してもよいし、粘着剤２等によ
り光入射端面７１に貼付してもよい。同様に、導光体の
光入射端面７１’に対向して棒状の光源（例えば蛍光ラ
ンプ）４’が配置されており、該光源４’の光入射端面
７１’とは反対の側には光源４’を覆うようにしてリフ
レクタ５’が配置されている。光源４’と光入射端面７
１’との間には、偏光変換素子たる偏光反射フィルム
１’が配置されている。偏光反射フィルム１’は、光入
射端面７１’に単に積層配置してもよいし、粘着剤２’
等により光入射端面７１’に貼付してもよい。

【００２２】図１における導光体７の右半部（厚み変化
部７５）及びこれに対応して配置されている光源４など
の構成と、導光体７の左半部（厚み変化部７５’）及び
これに対応して配置されている光源４’などの構成とは
実質上同等であるので、以下の説明では右半部について
のみ説明する。

【００２３】導光体の下面７３には光反射面を有する光
反射シート６が付設されている。この光反射シート６
は、下面７３に接着されていてもよいし単に密着配置さ
れていてもよい。

【００２４】導光体の光出射面７２に対向して、該光出
射面７２と平行にプリズムシート８が配置されている。
このプリズムシート８は、導光体の光出射面７２から出
射した光の進行方向を光出射面７２の法線方向の方へと
変化させる作用をなす。プリズムシート８は、それから
出射される偏光光の消光比が３．５以上となるようなも
のが好ましく特に４以上となるようなものが好ましい。

【００２５】プリズムシート８の上方には、該プリズム
シート８と平行になるように液晶表示素子３が配置され
ている。液晶表示素子３は、下側（即ちプリズムシート
８から到来する光が液晶表示素子３に入射する側）に入
射側偏光板３ａが付設されており、上側（即ち液晶表示
素子３から光が出射する側）に出射側偏光板３ｂが付設
されている。この液晶表示装置は、図１における上方か
ら観察される。

【００２６】次に、本実施形態の装置の動作について説
明する。

【００２７】光源４から発せられるランダム偏光光は、
直接ないしリフレクタ５で反射された後に、偏光反射フ
ィルム１に入射する。この偏光反射フィルム１は第１の
直線偏光を透過させ且つ該第１の直線偏光と直交する偏
光面を持つ第２の直線偏光を反射させるもの（例えば住
友３Ｍ社製のＤ−ＢＥＦ：上記特開平１１−３５２４７
４号公報の図２及び明細書段落［００３６］参照）であ
る。従って、第１の直線偏光が偏光反射フィルム１を透
過して光入射端面７１から導光体７内へと入射する。光
源４から発せられた第２の直線偏光は偏光反射フィルム
１で反射せしめられ、光源４またはリフレクタ５に至
り、これにより反射せしめられる。光源４には蛍光体塗
布面が形成されており、またリフレクタ５の内面には拡
散反射剤が塗布されているので、これら蛍光体塗布面ま
たは拡散反射剤塗布面での反射により偏光面の回転が生
じ、反射光は第１の直線偏光の成分を含むものとなる。
従って、この反射光が偏光反射フィルム１に到達すると
第１の直線偏光の成分が該偏光反射フィルム１を透過し
て導光体７内へと入射する。上記反射光のうちの第２の
直線偏光の成分は該偏光反射フィルム１により反射せし
められる。以下、同様にして繰り返し反射を受けること
で、光源４から発せられたランダム偏光光の殆どの光量
は第１の直線偏光とされて導光体内へと入射する。

【００２８】本実施形態では、偏光反射フィルム１と蛍
光ランプ４の蛍光体塗布面やリフレクタ５の拡散反射剤
塗布面などの偏光面回転を伴って反射させる反射面とを
含む偏光変換手段を用いているが、本発明においては、
偏光変換手段として第１の直線偏光を透過させ且つ第２
の直線偏光を第１の直線偏光に変換して透過させる偏光
変換素子を用いてもよい。

【００２９】第１の直線偏光を透過させ且つ該第１の直
線偏光と直交する偏光面を持つ第２の直線偏光を反射さ
せる偏光変換素子としては、住友３Ｍ社製のＤ−ＢＥＦ
のように屈折率の大きな透光性媒体と屈折率の小さな透
光性媒体とを交互に積層した積層構造体の他、光学薄膜
を積層したマクニール偏光子、コレステリック液晶の選
択偏光反射性を使用したもの、薄い透明フィルムを積層
してブリュースター角によって偏光させるもの、複屈折
を持つ有機フィルムを多数枚積層したもの、金属と誘電
体とを交互に積層したもの、薄膜や箔等の光の回折や干
渉を利用するもの、光拡散粒子を用いるもの等が挙げら
れる。

【００３０】偏光反射フィルム１の屈折率が導光板７よ
り高い場合には、粘着剤２を使用することによって、反
射ロスを低減させ、光の利用効率を向上させることがで
きる。例えば、粘着剤２を使用しない場合には、偏光反
射フィルム１の屈折率が約１．６とすると、その表面で
の反射率は約５％となり、導光体７の屈折率が約１．５
とするとその光入射端面７１での反射率は約４％となる
が、偏光反射フィルム１と導光体７との間の屈折率（例
えば１．５５）の粘着剤２を用いて両者を貼り合わせる
ことで、光入射端面７１での反射ロスを低減することが
でき、光利用効率の向上が可能となる。また、偏光反射
フィルム１の入射面に反射防止機能を付与すれば、その
表面での反射ロスも解消される。

【００３１】導光体７に入射した光は、導光体７の光出
射面７２または下面７３での全反射により内部を導光さ
れ、また、導光体７の光出射面７２及び／または下面７
３に付与された光出射のための機構によって適宜導光体
外へと出射する。導光体７の光出射面７２から出射した
光はプリズムシート８の下面（入光面）に入射し、導光
体７の下面７３から出射しようとする光は光反射シート
６により反射され導光体内へと戻り、該導光体内を導光
される。

【００３２】本発明においては、導光体７の光出射面７
２から出射される出射光は、偏光の状態（第１の直線偏
光の状態）を維持するという観点と高い輝度を得るとい
う観点とから、指向性の高い光であることが好ましい。
この指向性は、導光体７の光入射端面７１と光出射面７
２との双方に垂直な面内において、出射光の光度分布の
半値幅が１０°〜３５°であるようなものが好ましく、
更に出射光の光度分布における最大ピークの方向が光出
射面７２の上記仮想平面の法線の方向に対して５０°〜
８０°であるのが好ましい。このような指向性の高い出
射光を出射させるためには、導光体７の光出射面７２及
びその反対面（下面）の少なくとも一方に上記光出射の
ための機構（指向性光出射機構）を形成することが望ま
しい。

【００３３】このような光出射機構としては、微細な凹
凸パターン、例えばほぼ均一に粗面化した面（粗面）や
複数の微細レンズ単位を配列した面（微細レンズ面）が
挙げられる。これらの微細凹凸パターンは、導光体７の
光入射端面７１と垂直の方向における平均傾斜角（θ
ａ）が０．５°〜９．０°程度のものを用いるのが好ま
しく、更に好ましくは１°〜４°の範囲内のものを用い
る。平均傾斜角（θａ）が０．５°以上のものを用いる
ことによって導光体７からの出射率が小さくなり過ぎな
いようにして輝度を高めることができ、平均傾斜角（θ
ａ）が９．０°以下のものを用いることによって導光体
７からの出射率が大きくなり過ぎないようにして光出射
面内での輝度の均一性を高めることができる。また、微
細な凹凸パターンの平均傾斜角をこの範囲内とすること
により、偏光状態を維持したまま導光体７の光出射面７
２から光を出射させることができる。

【００３４】レンズ単位としては、偏光状態維持の観点
から、導光体７の光入射端面７１が延びる方向に稜線が
向く前記平均傾斜角（底角）を持つ断面三角形状のプリ
ズム列が、特に好ましい。これは、このような方向性の
プリズム列の場合には、光入射端面７１から導光体７内
に入射した第１の直線偏光（Ｓ波またはＰ波）の偏光状
態はプリズム列に対する偏光状態と同一になるので、プ
リズム列から屈折して出射する場合にも同一の偏光状態
が維持されるからである。プリズム列の形状としては、
断面二等辺三角形状、断面鋸歯状などが挙げられるが、
本実施形態のように導光体７の両端面に対向して光源を
配置する場合には、断面二等辺三角形状のものが好まし
い。

【００３５】微細な凹凸パターンが粗面の場合、平均傾
斜角（θａ）は、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従っ
て、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定
方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から
次の（１）式及び（２）式 Δａ＝（１／Ｌ）∫₀ ^L｜（ｄ／ｄｘ）ｆ（ｘ）｜ｄｘ・・・・（１） θａ＝ｔａｎ^-1（Δａ）・・・・（２） を用いて求めることができる。ここで、Ｌは測定長さで
ある。

【００３６】このような微細な凹凸パターンは、略等方
性のものであってもよいし方向性をもつものであっても
よい。方向性をもつ微細な凹凸パターンとしては、前記
のプリズム列の他にレンズ単位としてレンチキュラーレ
ンズ単位を用いたレンチキュラーレンズ等の多数の微細
な凹凸条溝あるいは突起が挙げられ、これら凹凸パター
ンのピッチは例えば１μｍ〜２ｍｍ程度のものが好まし
い。プリズム列単位やレンチキュラーレンズ単位等の方
向は、導光体の光入射端面７１に対して略平行または略
垂直とすることができる。

【００３７】導光体７に微細な凹凸パターンとして粗面
を形成する加工方法としては、特に限定されるものでは
ないが、例えば、フッ酸などを用いた化学エッチングに
よって粗面を形成した金型やガラスビーズ等の微粒子を
吹きつけて粗面化した金型などを用いて射出成形法、加
熱プレス法等によって導光体表面に粗面を転写する方法
や、印刷法等によって透明な粒子を塗布または付着させ
て表面に微細な凹凸を形成する方法などが挙げられる。

【００３８】本発明においては、導光体７内を伝搬する
光（上記第１の直線偏光）は、導光体の光出射面７２に
対して電場の振動方向が平行な偏光波（Ｓ波）であるこ
とが好ましい。Ｓ波であれば、導光体７の光出射面７２
及び下面７３での反射率をＰ波より大きくすることがで
きる。偏光反射フィルム１をその偏光透過軸の方向を考
慮して配置することによって、主としてＳ波を導光体７
に導入させることができる。

【００３９】本実施形態においては、導光体７に対して
第１の直線偏光をその偏光面の方向を光出射面７２に対
して維持しながら伝搬させ出射させる偏光維持機能を持
たせるために、光入射端面７１から離れるに従って厚み
が薄くなる厚み変化部７５を設けている。この厚み変化
部７５の厚み変化を形成する下面７３の形状は、図１に
示す断面において変曲点のない曲面（図１に示されてい
るような平面を含む）とすることが好ましい。本発明に
おいて、下面７３の傾斜角θは５°以下とするのが好ま
しく、例えば０．５°〜５°、より好ましくは１°〜４
°である。

【００４０】上記のように、光源４から入射端面７１を
通して導光体７内に入射した第１の直線偏光は、光出射
面７２及び下面７３による全反射を繰り返して導光体７
内を伝搬する。ところで、一般的には全反射は直線偏光
を楕円偏光に変換してしまう。しかしながら、本実施形
態においては、光入射端面７１より離れるに従って薄く
なる厚み変化部７５が形成されていることにより、導光
体内での反射面（光出射面７２及び下面７３）に対する
入射角が小さくなり、全反射による位相変化を受けずに
導光体７から出射する光が増加し、この出射光は偏光状
態が維持される。また、導光体７から出射せず全反射に
より再び導光体中を伝搬する光についても、入射角が小
さくなるので位相変化が小さくなる。下面７３からの出
射光は、光反射シート６によって反射され、導光体７中
へと再入射する。この時には屈折作用を受けるが、偏光
状態は維持される。また、光出射面７２からの出射光
も、屈折を受けるが、偏光状態は維持される。

【００４１】以上の理由により、光入射端面７１からあ
る程度離れて厚みが薄くなった導光体部位においては、
反射面での入射角が十分に小さくなるために、殆どの光
が全反射による位相変化を受けずに導光体７から出射す
るようになり、出射光の偏光状態が維持される。このよ
うな厚み一定部を有する導光体７の例を図４に示す。図
４は、図１と同様な断面での導光体形状を示すものであ
る。導光体７は左右両側の厚み変化部７５，７５’と、
これらの間に位置する厚み一定部７６とを有する。導光
体７の左右方向寸法はＷ１であり、厚み変化部７５，７
５’の左右方向寸法はＷ２であり、厚み一定部７６の左
右方向寸法はＷ３であり、導光体７の左右両端の厚みは
Ｔ１であり、厚み一定部７６の厚みはＴ２である。図１
の実施形態は、Ｗ３＝０の場合に相当する。厚み変化部
７５，７５’における下面７３の傾斜角θは、例えば５
°以下とするのが好ましく、例えば０．５°〜５°、よ
り好ましくは１°〜４°である。また、Ｗ１とＴ１とＴ
２とは、 ４×１０^-3Ｗ１＜（Ｔ１−Ｔ２）＜４．４×１０^-2Ｗ１ の関係式を満たすように設定することが好ましい。

【００４２】図５に、下面７３が円筒状凹面形状をなす
導光体７の例を示す。図５は、図１と同様な断面での導
光体形状を示すものであり、厚み変化部７５，７５’で
は導光体７の光出射面の反対面が光出射面に対し光入射
端面からの距離に応じて変化する傾きをもっている。図
５において、導光体７の左右方向寸法はＷ１であり、導
光体７の左右両端の厚みはＴ１であり、導光体７の中央
部の最小厚みはＴ３である。また、下面７３の曲率半径
はＲである。曲率半径Ｒは、 ０≦｛Ｒ−［Ｒ² −（Ｗ１／２ｃｏｓθ）² ］^1/2 ｝ ≦１／４Ｗ１ｔａｎθ の関係式を満たすように設定することが好ましい。

【００４３】本発明において、導光体７としては、ガラ
スや合成樹脂等の透明板状体を使用することができる。
合成樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカー
ボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂等の高透明性の種々
の合成樹脂を用いることができ、これらの樹脂を押出成
形、射出成形等の通常の成形方法で所要の形状の板状体
に成形することによって、導光体７を製造することがで
きる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱
性、力学的特性、成形加工性に優れており、導光体材料
として適している。

【００４４】プリズムシート８は、図２に示されている
ように、下側（導光体７からの出射光が入射する側）
に、光源４と平行な方向あるいはこれに対して１５°以
下の角度を有する方向に互いに平行に延びる多数のプリ
ズム列８１が形成されている。このプリズム列８１は、
断面の形状が略三角形状の表面を有するプリズム列が好
ましい。プリズムシート８への入射光の大半は、図２に
示されているように、プリズム列８１の全反射作用によ
って進行方向を変換される。プリズム列のプリズム頂角
φは５０°〜８０°であるのが好ましく、この角度範囲
内であれば、入射光を目的の方向（例えば導光体の光出
射面７２の法線方向の近傍）に効率よく全反射で進行方
向変換させて上側面から出射させることができる。プリ
ズム頂角φは、より好ましくは５５°〜７５°の範囲で
ある。

【００４５】本発明においては、プリズムシート８の代
わりに、導光体７からの出射光を目的とする方向に変換
できる他の進行方向変換手段を使用することができる。
このような進行方向変換手段として、例えば円弧形状そ
の他の断面形状を有するレンチキュラーレンズ列を光入
射側に設けたレンチキュラーレンズシートや、ホログラ
ムレンズシート、フライアイレンズシートなどが挙げら
れる。

【００４６】プリズムシート８は、光透過率の高い合成
樹脂から構成することができる。このような合成樹脂と
しては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ
ート系樹脂、塩化ビニル系樹脂が例示できる。

【００４７】導光体７及びプリズムシート８の表面に粗
面の表面構造（光出射機構）やプリズム列などの表面構
造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面
構造を有する型部材を用いて熱成形してもよいし、スク
リーン印刷、押出成形、射出成形等によって同時に形状
賦形してもよいが、熱または光硬化性樹脂組成物を用い
て前記の合成樹脂板上に表面構造を形成することもでき
る。

【００４８】以上のようなバックライト装置は、該バッ
クライト装置の光出射側に液晶表示素子を配置して液晶
表示装置を構成するのに利用され、その際、入射側偏光
板と出射側偏光板とを備えた液晶表示素子の入射側偏光
板は第１の偏光が透過するように配置される。

【００４９】

【実施例】以下、実施例により、本発明を説明する。な
お、以下の実施例において、消光比の測定は、次のよう
にして行った。

【００５０】消光比の測定 Ｓ波とＰ波とについて、図３を参照して説明する。光源
（蛍光ランプ）４，４’から出射された光は、導光体７
に入射した後に図３のＸ−Ｘ線方向に導光され、図２に
示されているように光出射面７２から出射してプリズム
シート８により光出射面法線の方向に進行方向を変換さ
れる。このプリズムシート８からの出射光について、光
出射面７２に対する関係からＳ波及びＰ波の区別をす
る。即ち、プリズムシート８からの出射光について、ラ
ンプと平行の方向に偏光面を持つ光をＳ波とし、Ｓ波と
直交する偏光面を持つ光をＰ波とする。

【００５１】Ｓ波輝度とは、プリズムシート上に偏光板
を載せ、この偏光板の偏光透過軸方向を図３のＳ波方向
に合わせて（光源４と平行の方向）、偏光板から出射す
る光の輝度を測定した時の値である。Ｐ波輝度とは、プ
リズムシート上に偏光板を載せ、この偏光板の偏光透過
軸方向を図３のＰ波方向に合わせて（光源４と垂直の方
向）、偏光板から出射する光の輝度を測定した時の値で
ある。Ｓ波輝度値をＰ波輝度値で除して得られた値を消
光比とする。

【００５２】［実施例１］アクリル樹脂板（三菱レイヨ
ン（株）製：アクリライト）の一方の面に平均傾斜角３
°のマット粗面を転写したものをサイズ５５０ｍｍ×９
５０ｍｍに切り出し、他方の面を平滑面のままで形状変
化させて図１の実施形態の導光体を作製した。この導光
体は、図４に示される寸法が次のとおりでのものであっ
た：Ｗ１＝５５０ｍｍ，Ｗ２＝２７５ｍｍ，Ｗ３＝０ｍ
ｍ，Ｔ１＝１５ｍｍ，Ｔ２＝５ｍｍ，θ＝２．１°。図
１に示した実施形態と同様にして、この導光体の長さ９
５０ｍｍの辺（長辺）に対応する両端面に対向するよう
にして、該長辺に沿って偏光変換素子（住友３Ｍ社製：
Ｄ−ＢＥＦ）を透過する偏光の偏光面の方向が該長辺の
方向になるように端面に貼付し、この偏光変換素子の貼
付された端面に対向するように前記長辺方向と平行に光
源としての管径１６ｍｍの蛍光ランプを配置した。ま
た、導光体の下面には光反射シートを設置した。以上の
構成を枠体に組み込んだ。

【００５３】一方、ポリエステルフィルム（厚さ５０μ
ｍ）の一方の面上にアクリル系紫外線硬化性樹脂を用い
て頂角６３°でピッチ５０μｍのプリズム列配列を形成
したプリズムシートを作製した。このプリズムシート
を、上記導光体の光出射面側に頂角６３°のプリズム列
が向くようにし且つプリズム稜線が導光体の光入射端面
と平行になるようにして、導光体上に載置した。

【００５４】以上のようにして作製されたバックライト
装置の輝度及び消光比の光出射の面内での分布を求め
た。その結果をそれぞれ図６及び図７に示す。尚、測定
範囲は導光体の半分の領域（図３のＸ−Ｘ線方向の中心
から一方の側の領域）のみとした。他方の側の領域につ
いては、構成上の対称性から同等の結果が得られると考
えられるからである。以下の実施例及び比較例において
も、同様である。

【００５５】［実施例２］アクリル樹脂板（三菱レイヨ
ン（株）製：アクリライト）の一方の面に平均傾斜角３
°のマット粗面を転写したものをサイズ５５０ｍｍ×９
５０ｍｍに切り出し、他方の面を平滑面のままで形状変
化させて導光体を作製した。この導光体は、図５に示さ
れる寸法が次のとおりでのものであった：Ｗ１＝５５０
ｍｍ，Ｔ１＝１５ｍｍ，Ｔ２＝５ｍｍ，Ｒ＝３００ｍ
ｍ。以下、実施例１と同様にして、バックライト装置を
作製した。

【００５６】以上のようにして作製されたバックライト
装置の輝度及び消光比の光出射の面内での分布を求め
た。その結果をそれぞれ図６及び図７に示す。Ｘ−Ｘ線
に沿った断面の導光体厚みを中央に向かって逆Ｕ字形の
曲線状にすると、Ｐ波については実施例１と比較して輝
度分布が比較的なだらかになる。

【００５７】［実施例３］アクリル樹脂板（三菱レイヨ
ン（株）製：アクリライト）の一方の面に平均傾斜角３
°のマット粗面を転写したものをサイズ５５０ｍｍ×９
５０ｍｍに切り出し、他方の面を平滑面のままで形状変
化させて導光体を作製した。この導光体は、図４に示さ
れる寸法が次のとおりでのものであった：Ｗ１＝５５０
ｍｍ，Ｗ２＝１８０ｍｍ，Ｗ３＝１９０ｍｍ，Ｔ１＝１
５ｍｍ，Ｔ２＝５ｍｍ，θ＝３．２°。以下、実施例１
と同様にして、バックライト装置を作製した。

【００５８】以上のようにして作製されたバックライト
装置の輝度及び消光比の光出射の面内での分布を求め
た。その結果をそれぞれ図６及び図７に示す。Ｘ−Ｘ線
に沿った断面の中央部に厚み一定部を設けることで、中
央部の輝度分布が均一でなだらかな逆Ｕ字状の輝度分布
になる。

【００５９】［比較例１］アクリル樹脂板（三菱レイヨ
ン（株）製：アクリライト）の一方の面に平均傾斜角３
°のマット粗面を転写したものをサイズ５５０ｍｍ×９
５０ｍｍに切り出し、他方の面を平滑面のままで且つ形
状変化させることなく平行平板状の導光体を作製した。
以下、実施例１と同様にして、バックライト装置を作製
した。

【００６０】以上のようにして作製されたバックライト
装置の輝度及び消光比の光出射の面内での分布を求め
た。その結果をそれぞれ図６及び図７に示す。この比較
例のものは、実施例１のものより消光比が低い。

【００６１】［比較例２］偏光変換素子（住友３Ｍ社
製：Ｄ−ＢＥＦ）を透過する偏光の偏光面の方向が導光
体の長辺の方向と直交する方向になるように貼付するこ
とを除いて、実施例１と同様にして、バックライト装置
を作製した。

【００６２】以上のようにして作製されたバックライト
装置の輝度及び消光比の光出射の面内での分布を求め
た。その結果をそれぞれ図６及び図７に示す。この比較
例のものは、実施例１のものより消光比が低い。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、偏光状
態維持機能を有する導光体によって光利用効率の高いバ
ックライト装置が得られる。この偏光状態維持機能は、
光入射端面より離れるに従って厚みが薄くなる厚み変化
部を持つ導光体により実現することができ、これによれ
ば、光入射端で導光体を厚くして光源から導光体への光
入射効率を高めることができることに加えて、導光体の
中央部を薄くすることで導光体の軽量化が可能となる。
従って、本発明によれば、光源光量の利用効率の向上と
軽量化が可能なエッジライト方式のバックライト装置が
提供され、これにより液晶表示装置等の偏光を利用した
表示装置の大画面化が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバックライト装置を用いた液晶表
示装置の一実施形態の構成を示す模式的断面図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】本発明によるバックライト装置を用いた液晶表
示装置の一実施形態におけるバックライト装置の光源と
導光体との位置関係を示す平面図である。

【図４】導光体の形状の例を示す図である。

【図５】導光体の形状の例を示す図である。

【図６】バックライト装置の輝度の分布の測定結果を示
す図である。

【図７】バックライト装置の消光比の分布の測定結果を
示す図である。

【符号の説明】

１，１’ 偏光反射フィルム ２，２’ 粘着剤 ３ 液晶表示素子 ３ａ，３ｂ 偏光板 ４，４’ 光源（蛍光ランプ） ５ リフレクタ ６ 光反射シート ７ 導光体 ７１，７１’ 光入射端面 ７２ 光出射面 ７３ 下面 ７５，７５’ 厚み変化部 ８ プリズムシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６Ｊ Ｇ０９Ｆ 9/00 ３３６ Ｆ２１Ｙ 103:00 // Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者 千葉 一清 神奈川県川崎市多摩区登戸3816番地 三菱 レイヨン株式会社東京技術・情報センター 内 (72)発明者 中山 三男 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA52 AA55 BA01 2H091 FA07X FA07Z FA14Z FA21Z FA23Z FA41Z FA42Z FD06 GA17 5G435 AA03 BB12 BB15 EE27 FF03 FF05 FF08 GG03 GG24 GG26 LL04 LL07 LL08

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの光入射端面及びこれと
   略直交する光出射面を有する導光体と、該導光体の光入
   射端面に対向して配置された光源とを有するバックライ
   ト装置において、 前記光源と前記導光体の光入射端面との間に配置された
   偏光変換素子を少なくとも含んでなる偏光変換手段が配
   置されており、該偏光変換手段は前記光源から発せられ
   る光のうちの第１の直線偏光を前記光入射端面から前記
   導光体へと入射させ且つ前記第１の直線偏光と直交する
   偏光面を持つ第２の直線偏光を第１の直線偏光へと変換
   し前記光入射端面から前記導光体へと入射させるもので
   あり、前記導光体は前記光入射端面から入射する前記第
   １の直線偏光を前記光出射面に対する偏光状態を維持し
   ながら伝搬させ出射させる偏光状態維持機能を有するこ
   とを特徴とするバックライト装置。
2. 【請求項２】 少なくとも１つの光入射端面及びこれと
   略直交する光出射面を有する導光体と、該導光体の光入
   射端面に対向して配置された光源とを有するバックライ
   ト装置において、 前記光源と前記導光体の光入射端面との間に配置された
   偏光変換素子を少なくとも含んでなる偏光変換手段が配
   置されており、該偏光変換手段は前記光源から発せられ
   る光のうちの第１の直線偏光を前記光入射端面から前記
   導光体へと入射させ且つ前記第１の直線偏光と直交する
   偏光面を持つ第２の直線偏光を第１の直線偏光へと変換
   し前記光入射端面から前記導光体へと入射させるもので
   あり、前記導光体は前記光入射端面より離れるに従って
   厚みが薄くなる厚み変化部を有することを特徴とするバ
   ックライト装置。
3. 【請求項３】 前記厚み変化部は前記導光体の全体にわ
   たって存在していることを特徴とする、請求項２に記載
   のバックライト装置。
4. 【請求項４】 前記厚み変化部は前記導光体の光入射端
   面に隣接して部分的に存在しており、前記導光体は前記
   厚み変化部に連なる厚みが一定の厚み一定部を有するこ
   とを特徴とする、請求項２に記載のバックライト装置。
5. 【請求項５】 前記導光体の光出射面は一平面に沿って
   形成されており、前記厚み変化部では前記導光体の光出
   射面の反対面が前記一平面に対して傾きをもっているこ
   とを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載のバッ
   クライト装置。
6. 【請求項６】 前記厚み変化部では前記導光体の光出射
   面の反対面が前記一平面に対し一定の傾きをもっている
   ことを特徴とする、請求項５に記載のバックライト装
   置。
7. 【請求項７】 前記厚み変化部では前記導光体の光出射
   面の反対面が前記一平面に対し前記光入射端面からの距
   離に応じて変化する傾きをもっていることを特徴とす
   る、請求項５に記載のバックライト装置。
8. 【請求項８】 前記導光体の光出射面の反対面には光反
   射面が付設されていることを特徴とする、請求項１〜７
   のいずれかに記載のバックライト装置。
9. 【請求項９】 前記導光体の光出射面及び／またはその
   反対面には光出射機構が形成されていることを特徴とす
   る、請求項１〜８のいずれかに記載のバックライト装
   置。
10. 【請求項１０】 前記偏光変換素子は前記第１の直線偏
    光を透過させ且つ前記第２の直線偏光を反射させるもの
    であり、前記偏光変換手段は前記第２の直線偏光を偏光
    面の回転を伴って反射させる反射面を含むものであるこ
    とを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のバッ
    クライト装置。
11. 【請求項１１】 前記偏光変換素子は前記第１の直線偏
    光を透過させ且つ前記第２の直線偏光を第１の直線偏光
    に変換して透過させるものであることを特徴とする、請
    求項１〜９のいずれかに記載のバックライト装置。
12. 【請求項１２】 前記第１の直線偏光は前記導光体の光
    出射面に対してＳ偏光となるものであることを特徴とす
    る、請求項１〜１１のいずれかに記載のバックライト装
    置。
13. 【請求項１３】 前記導光体の光出射面に対向して配置
    され前記導光体の光出射面から出射した光の進行方向を
    変化させるプリズムシートを有することを特徴とする、
    請求項１〜１２のいずれかに記載のバックライト装置。
14. 【請求項１４】 前記プリズムシートから出射される偏
    光光の消光比は３．５以上であることを特徴とする、請
    求項１３に記載のバックライト装置。
15. 【請求項１５】 請求項１〜１４のいずれかに記載のバ
    ックライト装置と、該バックライト装置の光出射側に配
    置された液晶表示素子とを含んでなり、該液晶表示素子
    は入射側偏光板と出射側偏光板とを備えており、前記入
    射側偏光板は前記第１の偏光が透過するように配置され
    ていることを特徴とする液晶表示装置。