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JP3129444B2 - 導光体、面状光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

導光体、面状光源装置及び液晶表示装置

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JP3129444B2
JP3129444B2 JP09514902A JP51490297A JP3129444B2 JP 3129444 B2 JP3129444 B2 JP 3129444B2 JP 09514902 A JP09514902 A JP 09514902A JP 51490297 A JP51490297 A JP 51490297A JP 3129444 B2 JP3129444 B2 JP 3129444B2
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light guide
light source
incident
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JP09514902A
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丈滋 間宮
優 鈴木
浩 棚瀬
浩造 中村
剛信 畠澤
貴志 渡邉
秀樹 林
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Sekisui Chemical Co Ltd
International Business Machines Corp
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
International Business Machines Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は蛍光灯等の光のような、無偏光（自然偏光）
の光を光源として、所定の面積を有する面から均一に発
光する面状光源装置及びこれに使用する導光体に係わる
ものである。本願発明に係わる面状光源装置及び導光体
は典型的には液晶表示装置のバックライトモジュールに
組み込まれる。
［背景技術］ 従来、面状光源装置の出射光は、光拡散シートやプリ
ズムシート等によって、拡散、集光されるため、画面を
見る人にとっては非常に明るく、見やすいように設計さ
れていた。
しかし、実際にバックライトの出射光のうち100％が
画面を見る人に対して出射されているわけではない。特
に、偏光板は直交するＰ波、Ｓ波の片方だけを透過、も
う片方を吸収するため、略50％の光を損失することにな
る。そこで偏光板での損失を低減するためには、偏光分
離手段と位相変換手段を用いることが行われている。
偏光分離手段と位相変換手段を用いると、偏光板に入
射する光を予め偏光させることができる。従って、偏光
板を通過できるような光に偏光させることによって、光
の利用効率を向上させることができる。
例えば特開平７−64085号公報では、断面が三角状な
いしＷ状の凹凸面（アレイ状部分）を有するプリズムア
レイを設け、その凹凸面に誘電体干渉膜を一層以上積層
して、偏光分離器を形成し、これを導光体の光出射面側
に備えた面状光源装置が提案されている。これによれ
ば、導光体から出射された光は、プリズムアレイと誘電
体干渉膜との界面、あるいは、誘電体干渉膜とそのうえ
に積層された他の誘電体干渉膜との界面でＳ波とＰ波と
に分離され、そのうちの一方の偏光（Ｐ波）は偏光分離
器を通過し、他方の偏光（Ｓ波）は全反射を繰り返して
導光体側に戻され、さらに、その戻された光が再び光拡
散シートや導光体のドット印刷部（光拡散材）に当たっ
て拡散され、その過程で偏光が無偏光になって再利用さ
れることとなる。従って、Ｓ波、Ｐ波の分離は完全では
ないものの、一方の偏光が多く出射されるように工夫さ
れているため、偏光板を透過する光の量を多くすること
ができる。
この技術は導光体から出た光がプリズムアレイに対し
て垂直に入射されることが前提となっているが、導光体
とプリズムアレイとの間に配置された拡散シートを通過
するとこの条件を具備しにくくなる。従って、光の利用
効率が十分ではない。
また、例えば特開平６−27420号公報には、入射光を
偏光ビームスプリッタでＳ波とＰ波とに分離し、このう
ちのＳ波を1/2波長板に通してＰ波に変換した後、コン
デンサレンズで元のＰ波と合成した上で、凹面鏡により
液晶セルに入射させるようにした技術が開示されてい
る。これによれば、入射光に含まれていたＳ波がＰ波に
変換されて元のＰ波と合成された上で、液晶セルに入射
されるので、有効に利用される偏光（この場合はＰ波）
の割合を高めることができる。
この技術ではＳ波とＰ彼とを有効に分離できる点、及
び、Ｓ波をＰ波に変換して元のＰ波と合成する点につい
ては問題ないが、凹面鏡とコンデンサレンズとの間、及
び、凹面鏡と液晶セルとの間にそれぞれ一定の距離を確
保する必要がある。また、ビームスプリッタやコンデン
サレンズ等の高価な光学部品を必要とするため、液晶表
示装置のバックライトに用いるには不向きである。
さらに、これらの先行技術には無偏光がＳ波とＰ波と
に分離された後に媒質を透過する際、せっかく分離した
直線偏光であるＳ波とＰ波が媒質中の位相差によって楕
円偏光や円偏光になってしまう、という問題がある。
以上の問題を解決すべく、本願発明者らの一部は特願
平７−155735号において、従来と異なる全く新規な導光
体及びこれを用いた面状光源装置を開示した。本願発明
はこの出願に開示された発想をさらに改良するものであ
る。
本願発明の目的は光の利用効率が極めて高い導光体を
提供すること、及び、この導光体を用いた面状光源装置
を提供することである。
本願発明の第二の目的は第一の目的に合致する導光体
の原理と同一の原理を用いて、多様な形態の導光体を提
供することである。
本願発明の第三の目的は光源からの距離に依存して面
内輝度分布のばらつきが少ない、より均一な出射強度を
有する面状光源装置を提供することである。
本願発明の第四の目的はより理想的な角度で光源から
導光体に対して光を入射させることが可能な面状光源装
置を提供することである。
本願発明の第五の目的は第一から第四の目的を実現す
る導光体、又は、面状光源装置を用いて、高輝度、か
つ、画質感に優れた液晶表示装置を提供することを目的
とする。
［発明の開示］ 本願発明の上述した課題は、入射光たる自然偏光の入
射面である第一の面と、自然偏光が変調された特定偏光
の出射面である上記第一の面と異なる第二の面とを有す
る導光体であって、屈折率の異なる２種類の材料の界面
が入射光の主たる進行方向に対してブリュースター条件
を満たす角度（θＢ）±10゜で配置されており、かつ、
この界面の方向が一つの導光体中に少なくとも二つ以上
存在し、上述した屈折率の異なる２種類の材料の屈折率
の差が0.001〜1.0であることを特徴とする導光体によっ
て達成できる。通常は入射光は入射面に対して垂直に入
射するために、θＢは略45゜であるが、これは入射光の
入射角度に依存する設計事項である。典型的には、本願
発明に係わる導光体は上に凸の凹凸形状を第一の表面に
複数具備する第一の屈折率を有する第一の透明部材と、
下に凸の凹凸形状を第二の表面に複数具備する第二の屈
折率を有する第二の透明部材とを含み、第一の表面と第
二の表面とは相互に接触して界面を形成している。
また、この導光体を用いて面状光源装置を構成するこ
とができる。面状光源装置は、典型的には、自然光を発
する光源と、該光源に隣接する第一の面を光入射面とし
て有し、光源からの光の特定の偏光のみを第一の面と垂
直な第二の面の法線方向に出射する上述した本願発明に
係わる導光体と、導光体の第一の面に対向する第三の面
に隣接して設けられた第一の光反射機構と、導光体と第
一の反射機構とに介在し、導光体を通過した光の位相を
90゜ずらす偏光変換機構と、導光体の上記第二の面に対
向する第四の面に隣接して設けられた第二の光反射機構
とからなる。
［図面の簡単な説明］ 図１は本願発明に係わる第１の実施例に係わる模式図
である。
図２は入射面からの距離と輝度との相関を示す図であ
る。
図３は本願発明に係わる第３の実施例に係わる模式図
である。
図４は本願発明に係わる第６の実施例に係わる模式図
である。
図５は三角柱の数と輝度との相関を示す図である。
図６は本願発明に係わる第７の実施例に係わる模式図
である。
図７は本願発明に係わる第12の実施例に係わる模式図
である。
図８は本願発明に係わる第14の実施例に係わる模式図
である。
図９は本願発明に係わる第15の実施例に係わる模式図
である。
図10は本願発明に係わる第16の実施例に係わる模式図
である。
図11は本願発明に係わる第17の実施例に係わる模式図
である。
図12は本願発明に係わる第19の実施例に係わる模式図
である。
図13は本願発明に係わる第20の実施例に係わる模式図
である。
図14は本願発明に係わる第21の実施例に係わる模式図
である。
図15は本願発明に係わる第22の実施例に係わる模式図
である。
図16は本願発明に係わる第23の実施例に係わる模式図
である。
図17は本願発明に係わる第24の実施例に係わる模式図
である。
図18は本願発明に係わる第25の実施例に係わる模式図
である。
図19は本願発明に係わる第26の実施例に係わる模式図
である。
図20は本願発明の原理に係わる図である。
図21は入射角の触れ幅が±80゜のときの、出射角のば
らつきを示す。
図22は入射角の触れ幅が±20゜のときの、出射角のば
らつきを示す。
図23は本願発明の原理に係わる図である。
図24は本願発明に係わる第４の実施例に係わる模式図
である。
図25は本願発明に係わる面状光源装置を液晶表示装置
に応用した模式図である。
［発明を実施するための最良の形態］ 本願発明に係わる面状光源装置は（ａ）光源（集光手
段を含む）と（ｂ）偏光分離手段と（ｃ）偏光変換手段
とを要する。本願発明に係わる導光体は、この面状光源
装置に使用され、（ｂ）偏光分離作用を営むものであ
る。
図１（Ａ）に本願発明に係わる基本的な面状光源装置
１の模式図（実施例１）を示す。この図において、
（ａ）光源は一般的には蛍光管５を用いる。蛍光管５は
（ｂ）偏光分離手段である導光体４の入射面4bに対して
光を入射する作用を有する。
蛍光管５を隔てた導光体４の反対側にはランプリフレ
クタ６が配置される。ランプリフレクタ６は蛍光管５か
らの光が導光体４とは異なる方向に逸散することを防止
する。
本願発明に係わる導光体４は（ｂ）偏光分離手段とし
て機能する。この偏光分離作用はブリュースター角の原
理を用いることによって実現する。ここで、ブリュース
ター角とは、異なった屈折率を有する二つの媒質の界面
（以下、媒質界面という）に一定の角度を有する入射光
が入射した場合に、Ｐ波の強度反射率が０になるときの
媒質界面の法線と光の入射方向とがなす角度のことをい
う。
以下、ブリュースター角θＢを導出する過程を簡単に
述べる。このような界面に光が入射された時に、Ｐ波、
Ｓ波のそれぞれの反射は以下の式で与えられる。
ここで、RP、RSはそれぞれＰ波、Ｓ波の強度反射率で
あり、n0、n1はそれぞれ入射側、出射側の屈折率であ
り、θ０、θ１はそれぞれ入射角、出射角を表してい
る。
RPについての（１）式から、RP＝０、つまり、Ｐ波の
出射が０になる入射角θＢの存在が予想される。つま
り、（１）式の分子＝０とおいて、 一方、スネルの法則によれば、n1sinθ１＝n2sinθ０で
あるから、これを展開すると、ブリュースター角θ
Ｂは、 で表すことができる。
この式によれば、例えば、n1はほぼn0と等しくなると
きは、θＢ＝45゜となることがわかる。従って、媒質界
面の角度を入射方向に対して45゜に設定し、二つの媒質
の屈折率を近づければ理想的にはＳ波のうちの一部のみ
が入射方向と垂直な方向に反射され、残りのＳ波と全て
のＰ波が媒質界面を透過することになる。この原理を図
20を用いて以下詳述する。光源から発せられた光は自然
偏光であり、特定の偏光を有しない。自然偏光は導光体
の入射面から略垂直に入射し、屈折率n0を有している媒
質（以下、媒質Ａという）及び屈折率n1を有している媒
質（以下、媒質Ｂという）とが形成する界面に入射され
る。このとき、媒質界面で反射される光は数％程度であ
るが、媒質界面に入射したときの角度がブリュースター
角であれば、上述したブリュースターの法則によって、
媒質界面からはＳ波が入射方向と垂直な方向（導光体の
上面方向）に反射される。他方、媒質界面を通過した光
は反射光の光量分を差し引いた残りのＳ波とＰ波の両方
を含む自然偏光である。この光は進行方向の前方に位置
する次の媒質界面を通過する。次の媒質界面では再びＳ
波のみが数％分離され、導光体上面方向に反射される。
そして、さらに、次の媒質界面へと進行する。このよう
に、入射面から入射した自然光は媒質界面を通過する度
に徐々にＳ波成分を減少させ、導光体の入射面と反対側
の端面に向かう。反対側の端面においては、最終的には
Ｐ波だけが到達する。このようにして、本願発明に係わ
る導光体においては入射光である自然偏光が完全にＳ波
とＰ波とに分離される。このことを導光体の偏光分離機
能という。
本願発明に係わる導光体はなるべく純粋にＳ波のみを
反射すること、光源からの距離に依存することなく均一
な面内強度分布を達成できること、などが要求されてい
る。この条件を具備すべく、導光体を構成している透明
樹脂シートの凹凸面における各凸部は三角柱状とする
か、あるいは三角柱の各頂部をアール状にしたような形
状とする。前者の場合は凹凸面の表面側の断面形状は全
体として三角波状またはＷ状となり、後者の場合は略サ
インカーブ状となる。各凸部の形状として三角柱を採用
する場合には、その断面三角形の斜面角度は30゜〜60゜
とする。その理由は、光源から出る光はある程度の広が
りをもっているため、ブリュースター角になる角度が１
つに定まらないからである。ただし、光源からの光（リ
フレクタによって反射された後の光を含む、以下同様）
が一番多く導光体に入射する角度は入射面（光源が配置
されている側の側端面）に垂直な方向であり、また導光
体からはその光出射面側に備えられる液晶表示装置に向
けて光を出射する必要があるため、導光体を構成する２
種類の媒質、すなわち透明樹脂シートとこれに積層され
る透明樹脂との界面における積層角度は略45゜に設定し
ておくことが望ましい。また、ブリュースター角が45゜
となる２種類の媒質の屈折率差（Δｎ）は０であるが、
その場合は界面が存在しなくなるため反射自体が生じな
くなってしまう。そこで、Δｎ＞0.001となるような屈
折率を有する媒質Ａ、Ｂを選択するのが望ましい。ま
た、Δｎ＜1.0であることが製造技術上及び現実性の観
点からは要求される。以上から好適なΔｎは0.001＜ｎ
＜1.0より好ましくは、0.001＜ｎ＜0.2であると考えら
れる。
導光体に対するこのような考え方を具体化したものが
図１（Ｂ）に示す導光体４である（実施例１）。３辺が
1mm、1mm、 で頂角が90゜の直角二等辺三角形の断面形状を有する三
角柱2aを片面に多数並設してなるシート状物２を、透明
なアクリル樹脂（屈折率ｎ＝1.49）で形成するととも
に、その三角柱2aと略同一形状の三角柱3aを片面に多数
並設してなる別のシート状物３を、透明な光硬化性樹脂
（屈折率ｎ＝1.53）で形成し、そのアクリル樹脂製シー
ト状物２の三角柱2aと光硬化性樹脂製シート状物３の三
角柱3aとを、前者が上に凸（Δ）、後者が下に凸（▽）
となるようにして交互にかみ合わせた状態で配置して、
幅16.5cm、長さ21.5cm、厚み の１枚の板状物を作製したのち、この板状物の両側端部
（三角柱2a、3aの長さ方向に沿って延びる両側端部）の
斜面部分が当該板状物の表面に対して垂直な端面形状と
なるように同斜面部分を加工することにより、１枚の導
光体４を作製した。こうして得られた導光体４に対して
光は側端面4bから入射し、光硬化性樹脂製シート状物３
側の平坦面4aから出射される。以下、前者を入射面（4
b）、後者を出射面（4a）と定義する。
ここで、液晶表示装置のバックライトとして使用する
ためには出射角（出射面の法線と出射方向のなす角）は
なるべく０゜に集中していることが望ましい。この出射
角度分布は光源からの入射角度の分布に依存する。従っ
て、光源からの入射光の入射面と垂直な方向に対する角
度（入射角）のばらつきがどの程度までであれば、許容
できるかということも一つの問題である。この点につい
て、図21及び図22に入射角のばらつきと出射角のばらつ
きとの依存性を示す。図21及び図22では縦軸は出射面
（導光体の上面）からの出射強度を示し、横軸は出射角
度を示す。図21及び図22はそれぞれ光源から発した入射
光の入射角のばらつきが±80゜、±20゜の場合を示す。
これらの図によると、±80゜もの入射角のばらつきがあ
ると、出射角の中心が０゜よりもマイナス側にずれてし
まうので光源として不適である。一方、±20゜程度の入
射角のばらつきでは、出射角の中心はほぼ０゜にとどま
っており、かつ、Ｐ波の混入も許容できる程度に少な
く、理想的な光源として使用することができることがわ
かる。
以上のようなデータに基づくと、媒質界面とブリュー
スター角θＢとの一致はさほど厳密でなくてもかまわな
い。例えば、±20゜の入射角のばらつきを許容できると
考えると、媒質界面はθＢ±15゜程度、好ましくは、θ
Ｂ±10゜程度であれば十分である。この程度の精度であ
れば、図22に示すようにＰ波が出射光に混入する割合は
わずかであり、光の利用効率の低下は顕著ではない。
実施例１に係わる図１（Ａ）では集光部材は示されて
いない。しかし、光源５から発した光の入射角のばらつ
きを低減するために光源５と導光体４との間に集光部材
を配置することが推奨される。集光部材は蛍光灯が線状
光源であり、拡散光であるために、この光のベクトルを
なるべく同じ方向に揃えるためのものである。導光体へ
の入射方向が均一でないと、２つの媒質の角度を正確に
調整して導光体の入射面に垂直な方向からの光に対して
ブリュースター角を満たすような角度としても、入射光
の角度のふれのために十分な効率で偏光分離作用ができ
なくなる。集光手段は典型的には光源である蛍光灯と偏
光分離手段との間に配置された表面凹凸形状の透明樹脂
シートを１枚以上配置したものが好ましい。集光手段は
例えば光源と反対側の表面に頂角40〜100゜の三角形状
の凹凸が施されたプリズムアレイや、かまぼこ状のシリ
ンドリカルレンズ等があげられる。集光部材の具体例は
後述するいくつかの実施例で開示する。
図１（Ａ）を参照して、入射面4bと反対側の導光体の
側端面4cに隣接して1/4波長板７と反射シート8aが配置
される。反射シート8aは蛍光管５から導光体４に入射さ
れＳ波が除去されＰ成分のみが残った光を反射して、側
面4c側から再度導光体４に入射する。
導光体４と反射シート8aとの間には（ｃ）偏光変換手
段として機能する1/4波長板７が配置される。導光体４
中の媒質界面を順次透過したＰ波は、1/4波長板７を通
過したのちに反射手段8aで反射され、側端面4cから出射
され再び1/4波長板７を通過するから、結局は1/2波長板
を通過したことと等価な位相変換がなされ位相が90゜ず
れる。こうして側端面4cから出射したＰ波は1/4波長板
７でＳ波に変換され、導光体の側端面4cから導光体４内
に再び入射される。側端面4cから導光体４に再び入射し
た光は図23に示すように、媒質界面でブリュースターの
法則によりＳ波の一部が導光体下面側に反射され、導光
体下面に設置された反射シート8bによって反射されて出
射面4aから出射される。
以上が本願発明に係わる導光体及び面状光源装置の基
本的な原理である。この方式によれば、光源５から入射
された光をほぼ100％利用することができる。従って、
本願発明に係わる面状光源装置を液晶表示装置に用いれ
ば、少ない電力消費量でより大きな透過率を実現でき
る。
ところで、この導光体を液晶表示装置用の面状光源装
置として用いるためには、導光体の出射面から出射され
る光の強度分布が面内でなるべく均一であることが望ま
しい。これを示すために、図２では導光体の上面から出
射されるＳ波による輝度を縦軸にとり、光源が入射され
る面からの距離を横軸にとる。図２中、実線で示すの
が、何ら輝度分布を均一化する手段を施すことなく測定
した値である。「行きの光」とあるのは、光源５から導
光体４の入射面4bに入射された光によるＳ波の輝度であ
り、「帰りの光」とあるのは、反射シート8aから反射さ
れ、1/4波長板７によって偏光変換がなされ端面4cから
導光体４に再度入射された光のうち、導光体４によって
分離されたＳ波に係わる導光体の上面に出射される輝度
である。「出光特性」はこれらの二つの光を合成したも
のであり、導光体の中央部でやや輝度が低い領域が観察
される。
このような中央部での輝度の低下を補償するためには
いくつかの方法が考えられる。例えば、本願発明の一つ
の実施例によれば、中央部の領域に関しては媒質界面の
面積を増大するべく、導光体を形成するシートの表面に
設けられた三角柱界面の密度を増大させるとともに、シ
ートの板厚を薄くすることが考えられる。媒質界面の面
積を中央部で相対的に増大させると、分離されるＳ波が
その面積に応じて増加し、結果的に均一な面内分布を有
する出射光が得られる。
また、他の実施例によれば、この問題点は二つの媒体
の屈折率差Δｎを導光体４の端部と中央部とで連続的、
又は、段階的に変化させることにより解決される。導光
体４の端部でのΔｎよりも導光体４の中央部でのΔｎを
大きくすることにより、Ｓ波の反射率が中央部で大きく
なる結果、結果的に均一な面内分布を有する出射光が得
られる。
以下の実施例においては、上述した実施例１の変形例
を多数記載するとともに、その評価結果を開示する。
（実施例２） 実施例２では実施例１と相似形状のものを異なった材
質で試作した。つまり、シート状物２を、透明なアクリ
ル樹脂（屈折率ｎ＝1.49）で形成し、シート状物３をト
リアリルイソシアネートとチオール成分から成る透明な
光硬化性樹脂組成物（屈折率ｎ＝1.58）で形成したこ
と、及び配列される三角柱の断面形状を、３辺が の直角二等辺三角形としたこと以外は、実施例１と同様
のものを導光体として利用した面状光源装置である。
（実施例３） 実施例３としては図３（Ａ）に示すように、実施例１
における導光体４をその厚み方向に２枚積層したものを
試作した。この積層体を導光体14として用いた、面状光
源装置11（図３（Ｂ）参照）を評価した。図３（Ａ）に
示す実施例３における面状光源装置11については、実施
例１と同一の部分は同一の付番を付す。図３（Ｂ）につ
いての他の部分の詳細は図１（Ａ）と共通であるので、
説明を割愛する。
以上の実施例においては面内の輝度分布を均一にする
ための方策がなされていない。しかし、本願発明に係わ
る面状光源装置を液晶ディスプレイ用のバックライトと
して用いるためには面内の輝度分布が均一になる必要が
ある。以下の３つの実施例はこの点を考慮したものであ
る。
（実施例４） 実施例４を図24に示す。実施例４は媒質Ａ、Ｂを交互
に積層し、一定の角度の媒質界面を作り出している。ま
た、媒質401a、401bの厚さは段階的、又は、連続的に変
化する。つまり、これらの厚さは端面4a、4cで最も厚
く、中央部で最も薄くなっている。このように、媒質の
厚さを変化させるのは、媒質界面の密度を中央部で増大
することによって表面輝度の面内分布の均一を果たすた
めである。
より具体的には、5.0mm×16cmの短冊状のポリカーボ
ネート（PC）板（ｎ＝1.5865）147枚を厚さ1.0mmのもの
を６枚、0.5mmのものを19枚、0.1mmのものを45枚、0.2m
mのものを26枚、0.5mmのものを19枚、1.0mmのものを６
枚、この順に配置するとともに、各PC板の間にスペーサ
ーとしてポリメチルメタクリレート（PMMA）フィルムを
挟む。但し、このPMMAフィルムの厚みはキャステイング
法により以下の式をおおむね満足するものとする。
（dPC＋dPMMA）＝1.24（0.965n-1＋0.965147-n）mm ここで、dPC、dPMMAはそれぞれPC板、PMMAフィルムの
厚さ、n:（１≦ｎ≦146）は上記積層体の第ｎ層を表
す。このように板材とスペーサーを交互に配置したもの
を略45度に傾けながら保持できる治具に固定し、短辺側
の両端部を熱融着して固定することにより略45゜の界面
を得た。その後、スペーサーフイルムを抜き取り、信越
化学社製のシリコン系熱硬化樹脂（ｎ＝1.4125）の中に
浸済する。PC板をシリコン樹脂層ごと真空オーブン内に
入れ、減圧することでシリコン樹脂をPC板間の隙間に入
れる。この作業は樹脂の脱気も兼ねている。その後、サ
ンプルをオーブンで100℃、５時間熱して樹脂を硬化さ
せる。これを16cm×10cm×3mmの直方体に切り出し、６
面の鏡面研磨をしながら、板厚2.5mmの導光板として仕
上げた。この導光板の界面と向かい合った辺（界面の向
きは図示したように、出射面側が手前、裏面側が向こう
になるようにする）に光源となる蛍光管（外径3mm、長
さ16cm）を配し、蛍光管のまわりにはPETフィルムに銀
を蒸着したランプリフレクターを設置した。また、蛍光
管と反対側の端面には1/4波長板を設置しその外側に銀
を蒸着した反射シートを設置した。導光板の裏面及び、
光の進行方向に直交する残りの２端面にも同様に反射シ
ートを設置した。ここで用いられた1/4波長板は、ポリ
カーボネートを１軸延伸したもの（レターデーション26
0nm、厚み65um）である。こうして得た面状光源装置を
本発明品の実施例４とする。
（実施例５） 実施例５は実施例３の面状光源装置11において、その
導光体14を形成している下に凸の三角柱3aを構成する光
硬化性樹脂の屈折率ｎを、導光体14の入射面4aから反対
側の側端面4cにかけて、1.50（端部）＝＞1.53（中央
部）＝＞1.50（端部）というように段階的に変化させた
こと以外は、実施例３と同様とした。これは、２つの媒
質の屈折率の差Δｎを段階的に変化させて、面内輝度分
布を均一にしようとする意図である。
なお、この場合の導光体は次のようにして作製した。
まず、三角柱を多数並設してなる形状を有するＶ溝型の
金型に光硬化性樹脂を充填し、その上に透明基材（ポリ
エチレンテレフタレート）を敷き、その上から光を照射
することにより、片面に三角柱を多数並設してなる導光
体用のシート状物を形成する。次に、金型から透明基材
ごとシート状物をはずして各三角柱間の溝部分に屈折率
の異なる光硬化性の樹脂を充填する。このとき、シート
状物の一側端面（導光体において入射面となるべき端
面）に近い側から、三角柱の屈折率に近い屈折率を有す
る光硬化性樹脂（ｎ＝1.50）を充填し、徐々にその屈折
率を高くしていく。そして、シート状物の中央部に三角
柱の屈折率と最も屈折率差のある光硬化性樹脂（ｎ＝1.
53）を充填し、再び反対側の側端面に向かって徐々に屈
折率を低くしていき、端部で屈折率がｎ＝1.50になるよ
う段階的に変化させていく。最後に光を照射して導光体
を形成する。以上のようにして得られた面状光源装置を
実施例５とした。
（実施例６） 実施例６は実施例１における導光体４に代えて、図４
（Ａ）に示すような導光体24を有する面状光源装置21を
作製した。この導光体24の特徴は、三角柱22aの斜面の
面積が導光体24の端部と中央部では異なることである。
この場合、まず直角二等辺三角形の断面形状を有するサ
イズの異なる三角柱22aを片面に多数並設してなるシー
ト状物を、透明なアクリル系樹脂（屈折率ｎ＝1.49）で
形成する。このとき、シート状物の一端部（図中の左端
部）→中央部→他端部の順番に三角柱22aの斜面面積が
5:3:5の比率で変化するように、各三角柱のサイズを設
定する。そして、各三角柱間のＶ状の溝部分に、それら
の三角柱を構成しているアクリル樹脂に対して屈折率が
0.04だけ異なる光硬化性アクリル型接着剤を充填・硬化
させることにより、三角柱22aの表面側に光硬化性アク
リル型接着剤23からなる平坦な光出射面（図中の上面）
を有する導光体24を作製する。さらに、この導光体24に
対し、実施例１と同様にして光源５、ランプリフレクタ
６、1/4波長板７、反射シート８をそれぞれ所定の状態
に配置する。こうして得られた面状光源装置21を実施例
６とした。この実施例においては、面内輝度分布の均一
化を図るために、三角柱の斜面面積を変えることによっ
て、媒質面積の密度を導光体24の端部と中央部で変化さ
せている。
実施例６の変形例としては図４（Ｂ）に示すようなも
のが考えられる。この変形例は導光体の中央部の厚さを
三角柱の高さに沿って漸次減少せしめたものである。こ
のような形状をとることによって、媒質界面を通過しな
いで導光体を伝わる光がなくなり、より一層の光の利用
効率の向上が望める。
三角柱22aの斜面面積を上述のように変化させる理由
およびその変化比率の決定方法は以下の通りである。直
角二等辺三角形を断面とする三角柱22aの高さ、つまり
三角形断面と直交する方向の長さは、光出射面側から導
光体を見たときの導光体の短辺または長辺のサイズによ
るが、いま導光体の画面サイズが10.4インチであるとす
るとその入射面側の短辺の長さは約16.5cmとなる。一
方、三角柱22aにおける断面三角形の高さ方向の変化率
については、次のようにして計算で求める。
まず、三角柱22a間に充填された媒質（光硬化性アク
リル型接着剤）23から三角柱22aの媒質に光が透過、反
射するするときのＳ波の反射率Rsは、 Rs＝［（n1cos i−n2cos r）／（n1cos i＋n2cos r）］２ で与えられる。ここで、n1、n2は各媒質の屈折率、ｉは
入射角および反射角、ｒは屈折角である。
本実施例では各媒質の屈折率はそれぞれ1.49（アクリ
ル系樹脂）、1.53（光硬化性アクリル型接着剤）であ
る。また、光は三角柱22aの斜面に入射するため、その
入射角は45゜である。そこで、スネルの屈折の法則を示
す次式 sinθ2/sinθ２＝n1/n2 （θ１は入射角、θ２は屈折角）に上記値を代入する
と、 θ２＝43.5゜となる。
一方、θ２＝ｒであるから、上記反射率Rsの式に個々
の値を代入すると、入射角ｉ＝45゜より、Ｓ波の反射率
はRs＝0.07％となる。
次に、Ｓ波は導光体中の媒質界面ごとにRSずつ減少し
ていくため、通過していくＳ波の光量Tsは次式で与えら
れる。
Ts＝0.95×（１−0.0007）ｎ（％） ただし、0.95は空気中から導光体に入射するときの反
射による損失、ｎは界面数である。
この場合、Ｓ波は全て界面で反射して導光体出射面か
らの出射光として利用したいのであるが、実際には材料
による光の吸収が存在するために、利用できない光が生
じる。この利用できないＳ波を５％と仮定し、上記Tsを
導出する式に代入すると、 Ts＝0.05＝0.09×0.9993n となり、これから界面数ｎ＝3216となる.1個の三角柱に
ついて媒質界面は２つあるので、全ての三角柱の数は、
3216/2＝1608となる。
この1608個の三角柱から反射する光の輝度は、図５の
グラフに示すようになり、この輝度と反射率とは比例す
る。したがって、この場合の出光特性は、図２の実線に
示したように導光体中央部が暗いものとなる。
そこで、出光特性が画面内で均一になるように、光を
反射する三角柱の斜面面積を輝度の逆数の比率で変化さ
せる。すなわち、上述したように導光体を形成している
各三角柱の斜面面積を、入射面側、中央部、反対州の端
部に向けて5:3:5の比率で順次連続的に変化させる。こ
の結果、図２の破線に示すように、大幅な面内輝度分布
の均一化が実現できるようになる。
（実施例７） 実施例７は図６に示すように、３辺が1mm、1mm、 で頂角が90゜の直角二等辺三角形の断面形状を有する三
角柱32aを片面にそれぞれ多数並設してなる一対のシー
ト状物を透明なアクリル系樹脂（屈折率ｎ＝1.49）で形
成するとともに、それらのシート状物32a、32a間の隙間
に充填する透明樹脂33を光硬化性樹脂（屈折率ｎ＝1.5
3）で形成して、幅16.5cm、長さ21.5cm、厚み の１枚の板状物を作製したのち、この板状物の両側端の
斜面部分を垂直端面形状に加工することにより１枚の導
光体34を作製し、この導光体34に対し、実施例１と同様
にして光源５、ランプリフレクタ６、1/4波長板７、反
射シート８をそれぞれ所定の状態に配置する。こうして
得られた面状光源装置31を実施例７とした。実施例７の
特徴は、今までの実施例のように一つの単位の導光体が
二層構造となっているのではなく、例えば、媒質Ｂが二
つの媒質Ａからなる層に挟持されて、媒質界面を形成す
る三層構造となっている点である。
（実施例８） 一対のシート状物32a、32aを透明なアクリル樹脂（屈
折率ｎ＝1.49）で形成するとともに、それらのシート状
物32a、32aの隙間に充填する透明樹脂33をトリアリルイ
ソシアネートとチオール成分から成る透明な光硬化性樹
脂組成物（屈折率ｎ＝1.58）で形成したこと、及び配列
される三角柱の断面形を、３辺が の直角二等辺三角形としたこと以外は、実施例７の場合
と同様にして得られた面状光源装置31を実施例８とし
た。
（実施例９） 実施例７における導光体34をその厚み方向に２枚積層
し、これを本実施例における導光体として用いたこと以
外は、実施例７の場合と同様にして面状光源装置を作製
した。こうして得られた面状光源装置を実施例９とし
た。
（実雄例10） 実施例８における導光体34をその厚み方向に２枚積層
し、これを本実施例における導光体として用いたこと以
外は、実施例９の場合と同様にして面状光源装置を作製
した。こうして得られた面状光源装置を実施例10とし
た。
（実施例11） 実施例９の面状光源装置において、その導光体を形成
している三角柱を構成する透明なアクリル系樹脂の屈折
率を、導光体の入射面（蛍光管側の側端面）から反対側
の側端面（1/4波長板側の側端面）にかけて、1.50（側
端部）→1.53（中央部）→1.50（側端部）というように
段階的に変化させたこと以外は、実施例９と同様とし
た。なお、上記屈折率を段階的に変化させる方法は、実
施例５の場合に準ずる。こうして得られた面状光源装置
を実施例11とした。
（実施例12） 実施例５で得られた導光体を用い、図７に示すよう
に、光源５と導光体４との間に、頂角90度の断面三角形
状の凹凸が賦形されたポリカーボネートを主文とするシ
ート状物９を、凹凸面導光体４側に向くように２枚、稜
線が直交するように配設したこと以外は、実施例１と同
様にして得られた面状光源装置を実施例12とした。この
シート状物９は集光部材としての機能を有し、光源から
入射面への光の角度を垂直方向に集中する作用を営む。
（実施例13） 実施例11で得られた導光体を用いたこと以外は、実施
例12と同様にして得られた面状光源装置を実施例13とし
た。
（実施例14） 実施例14を図８（Ａ）に示す。屈折率1.53の紫外線硬
化樹脂を主成分とするプリズムシート83a（頂角90゜ピ
ッチ500um、シート厚の550um）を、同シートと同様の凹
凸面が形成されているガラス製の型上に、屈折率1.49の
紫外線硬化樹脂を主成分とする硬化性樹脂組成物82aを
介して配置し、金型とプリズムシート間の距離を均一に
500umに保ちつつガラス金型側から光を照射し硬化させ
ることで、屈折率1.53のプリズムシート82a上に屈折率
1.49の連続した略Ｗ字状の第２のプリズム層83aが形成
される。同様にして屈折率1.53の第３のプリズム層82b
を形成し、その上に屈折率1.49の第４のプリズム層83b
を形成する。次に頂上部の凹凸面を屈折率1.53の樹脂層
82cで埋めて平滑化し出光面を形成する。その後、端部
を直方体（100×150×約1mm）となるように切り落とし
その端面を光学境面となるように研磨する。側端面の外
側には蛍光管５（管径2.6mm）を配置し、さらにランプ
リフレクター６（銀シート）で覆う。蛍光管５を配置し
た側端面と反対側の側端面には1/4波長板７を配置し、
さらにその外側に銀反射シート８を配置する。その他の
側端面および出光面以外の面には銀反射シート８を配置
する。こうして得た面状光源装置を本発明品の実施例14
とする。
図８（Ｂ）に本実施例の変形例をしめす。この例にお
いては、例えば、第２のプリズム層83aと第４のプリズ
ム層83bの三角柱の頂点が互いに接するような関係とな
っている。このような配置の関係でも図８（Ａ）に示し
たものと同様に、有効な媒質界面が形成されるので、作
用効果は変わらない。
（実施例15） 実施例15を図９に示す。屈折率1.49の連続した略Ｗ字
状のプリズム層93の厚みを10um、屈折率1.53のプリズム
層92a、92bの厚みを500umとし、作成される導光体の厚
みが約1.0mmとなるように略Ｗ字状のプリズム層を、屈
折率1.49の層93と屈折率1.53の層92とで交互に７回積層
し、最後に最上部の凹凸面を屈折率1.53の樹脂層92cで
埋めて平滑化し出光面を形成して、全体が９段の積層体
とする。最下段のプリズムシートは屈折率1.53、頂角90
゜、ピッチ200um、シート厚120umを用いた。それ以外
は、上記実施例11と同様にて作成した面状光源装置を本
発明品の実施例15とする。
（実施例16） 実施例16を図10に示す。プリズムのピッチを200um、
順次交互に積層される屈折率1.49の層102と屈折率1.53
の層103の厚みを100umとし、作成される導光体の厚みが
約1.0mmとなるように全体が10段の積層体とする。最上
部の凹凸面は屈折率1.49の樹脂で埋めて平滑化し出光面
を形成する。最下段のプリズムシートは屈折率1.53、頂
角90゜、ピッチ200um、シート厚120umを用いた。それ以
外は、上記実施例14と同様にして作成した面状光源装置
を本発明品の実施例16とする。
（実施例17） 実施例17を図11に示す。プリズムのピッチを200um、
順次交互に積層される屈折率1.49の層と屈折率1.53の層
の厚みをそれぞれ屈折率1.49の層113が5um、屈折率1.53
の層112が100umとし、作成される導光体の厚みが約1.00
mmとなるように交互に17回積層し、最後に最上部の凹凸
面を屈折率1.53の樹脂で埋めて平滑化し出光面を形成し
て、全体が19段の積層体114とする。最下段のプリズム
シートは屈折率1.53、頂角90゜、ピッチが200um、シー
ト厚120umを用いた。それ以外は、上記実施例11と同様
にして作成した面状光源装置を本発明品の実施例14とす
る。
（実施例18） 実施例３、４、15、17に記載の導光板において、構成
する材料のうち一方の材料の屈折率を1.49に固定し、も
う一方の材料の屈折率を、導光体の入射面（蛍光管側の
側端面）から反対側の側端面（1/4波長板側の側端面）
にかけて、1.50（側端部）→1.53（中央部）→1.50（側
端部）というように段階的に変化させたこと以外は、そ
れぞれの実施例３、４、15、17に従う５つの面状光源装
置を作成し、それぞれを本発明品の実施例18a、18b、18
c、18d、とする。
（実施例19） 実施例19を図12に示す。実施例18で得られた導光板を
用い、光源と導光板の間に、頂角90度の断面三角形状の
凹凸が賦形された、ポリカーボネートを主成分とするシ
ート状物201、202を凹凸面が導光板側を向くように２
枚、稜線が直交するように配置した。この２枚のシート
状物201、202はこのように組み合わせることによって、
集光部材として作用する。この点以外は、実施例18と同
様にして得られた面状光源装置をそれぞれ本発明品の実
施例19a、19b、19c、19d、とする。
（実施例20） 実施例20を図13に示す。実施例19で得られた面状光源
装置において、導光板中を透過してきた第２の偏光の偏
波面を回転させ再び導光板中へ再入射させるのに用いら
れる1/4波長板と反射シートの代わりに、頂角90゜の断
面三角形状の凹凸が賦形されたポリカーボネートを主成
分とするシート状物203をその頂点は光源の方向に向
け、かつ、その稜線が導光板中を透過してきた第２の偏
光の偏波面に対して45゜傾くように配置したこと以外
は、実施例19と同様にして得られた面状光源装置をそれ
ぞれ本発明品の実施例20a、20b、20c、20dとする。
（実施例21） 実施例12を図14に示す。実施例17で得られた面状光源
装置において、導光板の光出射面の基面に当たる底面に
配置されている反射シートの代わりに、頂角がおおむね
90゜の断面三角形状の凹凸が賦形されたポリカーボネー
トを主成分とするシート状物204をその頂点が導光板の
方を向くように配置したこと以外は、実施例19と同様に
してえられた面状光源装置をそれぞれ本発明品の実施例
21a、21b、21c、21d、とする。
上記実施例１〜21の他にも、本発明の実施例として各
種のものが考えられる。そのような例を図15〜図18に示
す。なお、これらの図で、実施例１の場合と同一ないし
略同一の構成を有する部分、すなわち蛍光管５、ランプ
リフレクタ６、1/4波長板７、反射シート８について
は、図１と同じ符号を付してその説明を省略する。
このうち、図15に示した面状光源装置41は、導光体44
において上に凸の三角柱42aの頂部を角状ではなくアー
ル状に形成し、それらの間のＶ波部分を光硬化性樹脂43
で埋めたものである（実施例22）。
また、図16に示した面状光源装置51は、導光体54にお
いて各三角柱52aの基端側（導光体裏面側の位置する
側）に一定の厚みを有するシート部分52bを設けたもの
である（実施例23）。この場合、プリズムシートを利用
できるので、簡単に作製できるという利点がある。同図
に示した導光体54の機能は実施例１のものと同様である
が、シート部分52bは偏光分離機能を有しないので、そ
の意味ではロスとなる。
さらに、図17に示した面状光源装置61は、導光体64の
構成部材としてフレネルレンズを利用したもので、導光
体64において上に凸の三角柱62aの断面形状が二等辺三
角形ではなく不等辺三角形となっているが、これも実施
例１と略同様の効果が得られる（実施例24）。
また、図18に示した面状光源装置71は、導光体74を構
成するシート状物における各凹凸73a、72aの断面形状を
三角形ではなく台形としたものであるが、その台形の斜
面部分（界面）が三角形の斜面部分と同じ機能を来たす
ので、実施例１のものと全く同一の効果が得られる（実
施例25）。
さらに、考えられる新規な導光体の構造としては図19
に示すような面状光源装置301がある（実施例26）。図1
9に示すもの導光体304は、媒質Ａからなる四辺形断面を
有する長いブロック302を媒質Ｂからなる樹脂等の接着
剤303によって貼り合せたものである。この実施例にお
いても、媒質Ａに係わる屈折率1.49の層と媒質Ｂに係わ
る屈折率1.53の層の厚みをそれぞれ5um、100um、とし
た。
実施例26に示したものの製造方法の一つとしては以下
のような方法が考えられる。すなわち、媒質Ｂの四角柱
を多数用意し、これを媒質Ａのモノマー溶液中に浸漬し
て、図19に示したような構造を形成する。その後、これ
を取り出して、媒質Ａを光硬化させることによって形状
を保持させる。これを所望の板状に取り出して導光体と
する。媒質Ａのモノマーとしては例えば、アクリル樹脂
系が用いられる。
実施例の評価に当たっては、以下の比較例を参照のた
めに用いる。
（比較例１） 表面（光出射面とは反対側に位置する面）にドット印
刷パターンを有するアクリル樹脂製導光体（100mm×150
mm×1mm）を用い、その入射面となる一側面に蛍光管を
配置して、その背後をランプリフレクタで覆うととも
に、導光体の裏面側に拡散反射シートを設ける一方、導
光体の光出射面側には光拡散シート（ビーズコーティン
グタイプ）を設け、さらに同シートの上に、頂角がほぼ
90゜のプリズムを多数形成してなる２枚のプリズムシー
トを当核プリズムの稜線が互いに直交するように積層し
た状態で配置する。こうして得られた面状光源装置を比
較例１とした。
（比較例２） 比較例１のものの導光体の厚さを2mmとしたものを用
いた。
（比較例３） 次のようにして得られる面状光源装置（特開平７−64
085号公報に記載の面状光源装置）を比較例２とした。
すなわち、サイズが128mm×225mm×2.8である透明なア
クリル樹脂製導光板（屈折率ｎ＝1.49）を用い、この導
光体の一側端に2W冷陰極放電管を密着させてその背後を
ランプカバーで覆うとともに、その導光体の裏面に光拡
散材として白色インクの印刷を施した上でアルミニウム
反射面を設ける。そして、導光体の光射出面側に、表面
にエンボス加工が施された拡散板（偏光手段）と、ポリ
カーボネート製のプリズムアレイとをこの順番に配置す
る。この場合のプリズムアレイは、断面形状が上に凸の
二等辺三角形（頂角90゜）である柱状プリズムを多数形
成し、それらのプリズム表面に偏光分離面となる所定厚
みの誘電体干渉膜（単層のTiO2膜）を成膜した構造であ
る。
実施例１〜21e及び、比較例１、２、３に係わる面状
光源装置を評価した結果を表１に示す。なお、比較項目
としては以下のようなものである。
（１） 輝度測定・・面状光源装置の上に偏光板を光学
軸を揃えて設置し、偏光板を通過する光の輝度を画面中
央で測定する。
（２） 透過光量・・面状光源装置の上に偏光板を光学
軸を揃えて設置し、その状態で偏光板を透過する光の透
過量を測定した。
（３） Ｓ波比率・・面状光源装置の正面方向（導光体
の光出射面に立てた外向きの法線方向）におけるＳ波と
Ｐ波との比率、すなわち（S/（Ｓ＋Ｐ））×100（％）
を求めた。
（４） 面内の均一性・・面状光源装置の光出射面内
に、15個の測定点を取り、その各点において正面輝度を
測定して、それぞれの最大輝度と最小輝度との比率、す
なわち（最大輝度／最小輝度）×100（％）を求め、得
られた比率が10％以内のものを良好とし、10％を越える
ものを不良とした。
同表から、本発明の実施例によると、比較例（従来技
術）を上回る光の有効利用を実現できることがわかる。
これは導光板の斜面で反射した光の多くＳ波成分のみと
なり、Ｓ波が最も透過するように配置した偏光板での光
の吸収が抑えられたためである。比較例１、２では、偏
光板を透過する前の状態においては明るいが、偏光方向
が揃っていないために半分以上の光が吸収され、結果と
して導光板透過後の輝度が低くなったものと考えられ
る。比較例３では、偏光分離斜面に当たる光の角度がラ
ンダムであるため、ブリュースター角に一致しない光に
よるロスが多く生じたと考えられる。
また、光源から出る光は基本的には散乱光であるた
め、正面が最も強度はあるが、いろいろな角度成分を有
している。実施例12、13のように、頂角90度の断面三角
形状の凹凸が賦形されたシート状物を凹凸面が導光体側
を向くように２枚、校線が直交するように配置すると、
正面を向いた成分で１〜３％ロスするが、正面以外を向
いたいろいろな角度成分の光を正面に向けることができ
るので、トータルとして10〜20％正面を向いた光の量を
増加させることができる。これにより、導光体中で、屈
折率の異なる２種の樹脂によって形成される斜面に対し
てブリュースター角に近い角度で当たる光の量が増加
し、結果として面状光源装置としての光量も増加するこ
ととなる。
以上に開示された導光体、面状光源装置の液晶表示装
置への応用例を示す。面状光源装置１は例えば、実施例
１に開示した導光体４、光源５、リフレクタ６、1/4波
長板７、反射シート８によって構成される。これらの説
明は上述したとおりである。面状光源装置１の出射面側
には液晶セル400が設置される。液晶セル400に対して、
面状光源装置１から発した光（矢印）は、偏光板402a
と、TFT405及び配線層404が形成されたガラス基板403と
を通過して、液晶409が封入されている液晶層410に進入
する。液晶層はガラス基板403上に形成されたTFT405、
配線層404によって画素ごとにその配向を制御され、変
調を受ける。変調された光は上部ガラス基板406を透過
し、偏光板402bによって遮断／透過する。従って、画素
ごとに透過率が決定され、意味のあるパターンで画面上
に図形、文字等が表示できる。
上部ガラス基板406には必要に応じて、ブラックマト
リクス層、カラーフィルター層が形成される（図示せ
ず）。本願発明に係わる導光体、面状光源装置によれ
ば、光源から発した光のうちほとんど100％の光を利用
することができる。従って、低消費電力で明るい画像を
得ることができる。
［産業上の利用可能性］ 以上のように、本願発明に係わる導光体を用いた面状
光源装置によれば、導光体から直接所要の偏光を出射さ
せることができるので、従来においては液晶表示装置の
光入射側の偏光板に吸収されていた光の割合を減らすこ
とができる。これにより、ビームスプリッターやコンデ
ンサーレンズ等の高価な光学部品を用いなくても、光利
用効率に優れた面状光源装置を実現できる。
また、本願発明の導光体及びこれを用いた面状光源装
置によれば光の利用効率が極めて高い導光体を提供する
ことができる。
さらに、本願発明の導光体及びこれを用いた面状光源
装置によれば光源からの距離に依存して面内輝度分布の
ほらつきが少ない、より均一な出射強度を有する面状光
源装置を提供することができる。
これらの効果は、本願発明に係わる面状光源装置に対
して、より理想的な角度で光源から導光体に対して光を
入射させる点を開示したいくつかの実施例に基づけば、
一層顕著になることが期待される。
本願発明に係わる導光体、及びこれを用いた面状光源
装置によれば、高輝度、かつ、画質感に優れた液晶表示
装置を提供することができる。この液晶表示装置は光の
利用効率に優れるので、低消費電力であり、携帯型のパ
ーソナルコンピュータに最適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 優 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 大和事業所 内 (72)発明者 棚瀬 浩 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 大和事業所 内 (72)発明者 中村 浩造 埼玉県蓮田市黒浜3535 積水化学工業株 式会社内 (72)発明者 畠澤 剛信 京都府京都市南区上鳥羽上調子町２−２ 積水化学工業株式会社内 (72)発明者 渡邉 貴志 京都府京都市南区上鳥羽上調子町２−２ 積水化学工業株式会社内 (72)発明者 林 秀樹 京都府京都市南区上鳥羽上調子町２−２ 積水化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−84253（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−186904（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−322213（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−333210（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−239414（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−95106（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13357 G02B 5/30 G02B 27/28

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入射光たる自然偏光の入射面である第一の
    面と、上記自然偏光が変調された特定偏光の出射面であ
    る上記第一の面と異なる第二の面とを有する導光体であ
    って、 上記導光体は、複数の三角柱を並べた凹凸形状を第一の
    表面に具備する第一の屈折率を有する第一の透明部材
    と、複数の三角柱を並べた凹凸形状を第二の表面に具備
    する第二の屈折率を有する第二の透明部材とを含み、上
    記第一の表面と上記第二の表面とが係合する界面が上記
    入射光の主たる進行方向に面しており、 上記界面の凹凸の一方の斜面が上記入射光の主たる進行
    方向に対してブリュースター条件を満たす角度（θＢ）
    に対して±10゜以内の誤差範囲で配置されており、 上記界面の凹凸の他方の斜面も上記入射光に対してブリ
    ュースター条件を満たす角度（θＢ）に対して±10゜以
    内の誤差範囲で配置されており、 上記屈折率の異なる２種類の材料の屈折率の差が0.001
    〜0.2であることを特徴とする導光体。
  2. 【請求項２】上記θＢが45゜であることを特徴とする、
    請求項１の導光体。
  3. 【請求項３】上記三角柱の頂部が丸みを帯びている請求
    項１の導光体。
  4. 【請求項４】上記導光体は、上記第一の透明部材及び上
    記第二の透明部材とに接触して介在し、上記界面を形成
    する第二の屈折率を有する第三の透明部材を含む、請求
    項１の導光体。
  5. 【請求項５】上記導光体は、上記第一の透明部材及び上
    記第二の透明部材との間に介在する少なくとも一層の第
    二の屈折率を有する第三の透明部材を含む、請求項２の
    導光体。
  6. 【請求項６】両端部における上記屈折率の差が中央部に
    おける上記屈折率の差よりも小さくしたことを特徴とす
    る、請求項１の導光体。
  7. 【請求項７】両端部における上記界面の密度が中央部に
    おける上記界面の密度よりも小さくしたことを特徴とす
    る、請求項１の導光体。
  8. 【請求項８】自然偏光を発する光源と、該光源に隣接す
    る第一の面を光入射面として有し、上記自然偏光の特定
    の偏光成分のみを上記第一の面と垂直な第二の面の法線
    方向に出射する導光体と、上記導光体の上記第一の面に
    対向する第三の面に隣接して設けられた第一の光反射機
    構と、上記導光体と上記第一の反射機構との間に介在
    し、上記導光体を通過した光の位相を90゜ずらす偏光変
    換機構と、上記導光体の上記第二の面に対向する第四の
    面に隣接して設けられた第二の光反射機構とを具備する
    面状光源装置であって、 上記導光体は、複数の三角柱を並べた凹凸形状を第一の
    表面に具備する第一の屈折率を有する第一の透明部材
    と、複数の三角柱を並べた凹凸形状を第二の表面に具備
    する第二の屈折率を有する第二の透明部材とを含み、上
    記第一の表面と上記第二の表面とが係合する界面が上記
    入射光の主たる進行方向に面しており、 上記界面の凹凸の一方の斜面が上記入射光の主たる進行
    方向に対してブリュースター条件を満たす角度（θＢ）
    に対して±10゜以内の誤差範囲で配置されており、 上記界面の凹凸の他方の斜面も上記入射光に対してブリ
    ュースター条件を満たす角度（θＢ）に対して±10゜以
    内の誤差範囲で配置されており、 上記屈折率の異なる２種類の材料の屈折率の差が0.001
    〜0.2であることを特徴とする面状光源装置。
  9. 【請求項９】上記自然偏光を発する光源と上記導光体と
    の間に介在し、上記光源からの光を上記第一の面の法線
    方向に集光するための集光部材を具備する請求項８の面
    状光源装置。
  10. 【請求項１０】上記三角柱の頂部が丸みを帯びている請
    求項８または９の面状光源装置。
  11. 【請求項１１】請求項８または請求項９に記載の面状光
    源装置と、上記第二の面に対向して配置された液晶セル
    であって、複数の互いに対向する平行透明基板間に液晶
    を封入し所定の電圧を印加することによって上記液晶の
    配向を画素ごとに調節して光を変調する液晶セルと、上
    記液晶セルを透過した変調光を遮断／透過する偏光板
    と、上記液晶セルの上記画素ごとに制御された所定電圧
    を印加する電圧印加機構と、を含む液晶表示装置。
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