特許 6202828 液晶表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6202828

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】液晶表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13357 20060101AFI20170914BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20170914BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20170914BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/13357

   F21S2/00 431

   F21Y101:02

【請求項の数】11

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2013-20336(P2013-20336)

(22)【出願日】2013年2月5日

(65)【公開番号】特開2013-190779(P2013-190779A)

(43)【公開日】2013年9月26日

【審査請求日】2015年11月26日

(31)【優先権主張番号】特願2012-33286(P2012-33286)

(32)【優先日】2012年2月17日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】899000079

【氏名又は名称】学校法人慶應義塾

(73)【特許権者】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002897

【氏名又は名称】大日本印刷株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】593153369

【氏名又は名称】日東樹脂工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122471

【弁理士】

【氏名又は名称】籾井 孝文

(72)【発明者】

【氏名】小池 康博

(72)【発明者】

【氏名】淵田 岳仁

(72)【発明者】

【氏名】前澤 昌平

(72)【発明者】

【氏名】武本 博之

(72)【発明者】

【氏名】村上 奈穗

(72)【発明者】

【氏名】中村 瑠奈

(72)【発明者】

【氏名】荒川 文裕

(72)【発明者】

【氏名】山本 浩

(72)【発明者】

【氏名】石川 毅

(72)【発明者】

【氏名】樋口 榮三郎

【審査官】 廣田 かおり

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１７１１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３８９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６８９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７５９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０２６７７６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｆ２１Ｓ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

観察者側に設けられる第１の偏光板と背面側に設けられる第２の偏光板との間に液晶セルを備える液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを背面側から照明する面光源装置と、を備え、
該面光源装置は、光源部と；該光源部からの光を、該光源部に対向する入光面から入射させ、該液晶表示パネルと対向する出光面から、光の導光方向と略平行な面内において該出光面の法線方向から所定の角度をなす方向に最大強度の指向性を有する偏光光を出射する導光板と；を備え、
該第２の偏光板は、吸収型偏光子を含む偏光部と；該偏光部の導光板側に配置され、該導光板側に凸となる柱状の単位プリズムが複数配列されたプリズム部と；を備え、
該導光板から出射される偏光光は、該出光面の法線方向を極角０°、該導光板の導光方向を方位角０°−１８０°方向としたときに、極角５０°〜８０°かつ方位角１３５°〜２２５°、ならびに０°〜４５°および３１５°〜３６０°の範囲における出射光の積分強度Ｌａと、全出射光の積分強度Ｌｔとの比Ｌａ／Ｌｔが０．３以上である、
液晶表示装置。

【請求項2】

前記単位プリズムが、前記光源部側の第１斜面と該光源部から遠い側の第２斜面とを有し、該第１斜面と法線方向とがなす角をφ１とし、該第２斜面と法線方向とがなす角をφ２としたとき、φ１＜φ２である、請求項１に記載の液晶表示装置。

【請求項3】

前記第２の偏光板が、前記偏光部と前記プリズム部との間に偏光選択反射シートをさらに備える、請求項１または２に記載の液晶表示装置。

【請求項4】

前記偏光選択反射シートが、透過軸に平行な方向の屈折率が互いに実質的に等しく、かつ、透過軸に直交する方向の屈折率が互いに異なる２種類の層を含む多層積層体である、請求項３に記載の液晶表示装置。

【請求項5】

前記第２の偏光板において、前記偏光部の透過軸が、前記プリズムの稜線方向に実質的に直交である、請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。

【請求項6】

前記液晶セルが、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層、または、電界が存在しない状態でホメオトロピック配列に配向させた液晶分子を含む液晶層を含む、請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装置。

【請求項7】

前記第２の偏光板が、前記プリズム部の前記偏光部側に該プリズム部を支持する基材部を備え、該基材部が実質的に光学的に等方性を有する、請求項１から６のいずれかに記載の液晶表示装置。

【請求項8】

前記第２の偏光板において、前記偏光部と前記プリズム部とが拡散粘着剤層または拡散接着剤層を介して積層されている、請求項１から７のいずれかに記載の液晶表示装置。

【請求項9】

前記液晶セルと前記第１の偏光板および／または前記第２の偏光板との間に光学補償フィルムをさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載の液晶表示装置。

【請求項10】

観察者側に設けられる第１の偏光板と背面側に設けられる第２の偏光板との間に液晶セルを備える液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを背面側から照明する面光源装置と、を備え、
該面光源装置は、光源部と；該光源部からの光を、該光源部に対向する入光面から入射させ、該液晶表示パネルと対向する出光面から、光の導光方向と略平行な面内において該出光面の法線方向から所定の角度をなす方向に最大強度の指向性を有する光を出射する導光板と；を備え、
該第２の偏光板は、吸収型偏光子を含む偏光部と；該偏光部の導光板側に配置され、該導光板側に凸となる柱状の単位プリズムが複数配列されたプリズム部と；を備え、
該導光板から出射される光は、該出光面の法線方向を極角０°、該導光板の導光方向を方位角０°−１８０°方向としたときに、極角５０°〜８０°かつ方位角１３５°〜２２５°、ならびに０°〜４５°および３１５°〜３６０°の範囲における出射光の積分強度Ｌａと、全出射光の積分強度Ｌｔとの比Ｌａ／Ｌｔが０．３以上である、
液晶表示装置。

【請求項11】

前記単位プリズムが、前記光源部側の第１斜面と該光源部から遠い側の第２斜面とを有し、該第１斜面と法線方向とがなす角をφ１とし、該第２斜面と法線方向とがなす角をφ２としたとき、φ１＜φ２である、請求項１０に記載の液晶表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液晶表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ディスプレイとして、面光源装置を用いた液晶表示装置の普及には目覚ましいものがある。例えば、エッジライト型面光源装置を備える液晶表示装置では、光源から出射された光は、導光板に入射し、導光板の出光面（液晶セル側面）と裏面とで全反射を繰り返しながら伝播する。導光板内を伝播する光の一部は、導光板の裏面等に設けられた光散乱体等により進行方向を変えられて出光面から導光板外へ出射する。導光板の出光面から出射した光は、拡散シート、プリズムシート、輝度向上フィルム等の各種光学シートによって拡散・集光された後、液晶セルの両側に偏光板が配置された液晶パネルに入射する。液晶セルの液晶層の液晶分子は画素ごとに駆動され、入射光の透過および吸収を制御する。その結果、画像が表示される。

【0003】

上記プリズムシートは、代表的には、面光源装置の筐体に嵌め込まれ、導光板の出射面に近接して設けられる。このような面光源装置を用いた液晶表示装置においては、プリズムシートを設置する際や、実使用環境下において当該プリズムシートと導光板とがこすれ、導光板が傷つく場合がある。このような問題を解決するために、プリズムシートを光源側偏光板に一体化する技術が提案されている（特許文献１）。しかし、このようなプリズムシートが一体化された偏光板を用いた液晶表示装置は、積算照度や正面輝度が不十分で暗いという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−２９５７１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、光の利用効率が高く、明るい映像を表示でき、かつ、機械的強度に優れる液晶表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の液晶表示装置は、観察者側に設けられる第１の偏光板と背面側に設けられる第２の偏光板との間に液晶セルを備える液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを背面側から照明する面光源装置と、を備える。面光源装置は、光源部と；該光源部からの光を、該光源部に対向する入光面から入射させ、該液晶表示パネルと対向する出光面から、光の導光方向と略平行な面内において該出光面の法線方向から所定の角度をなす方向に最大強度の指向性を有する偏光光を出射する導光板と；を備える。第２の偏光板は、吸収型偏光子を含む偏光部と；該偏光部の導光板側に配置され、該導光板側に凸となる柱状の単位プリズムが複数配列されたプリズム部と；を備える。導光板から出射される偏光光は、該出光面の法線方向を極角９０°、該導光板の導光方向を方位角０°−１８０°方向としたときに、極角５０°〜８０°かつ方位角１３５°〜２２５°、ならびに０°〜４５°および３１５°〜３６０°の範囲における出射光の積分強度Ｌａと、全出射光の積分強度Ｌｔとの比Ｌａ／Ｌｔが０．３以上である。
１つの実施形態においては、上記第２の偏光板は、上記偏光部と上記プリズム部との間に偏光選択反射シートをさらに備える。
１つの実施形態においては、上記偏光選択反射シートは、透過軸に平行な方向の屈折率が互いに実質的に等しく、かつ、透過軸に直交する方向の屈折率が互いに異なる２種類の層を含む多層積層体である。
１つの実施形態においては、上記第２の偏光板において、上記偏光部の透過軸は、上記プリズムの稜線方向に実質的に直交である。
１つの実施形態においては、上記液晶セルは、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層、または、電界が存在しない状態でホメオトロピック配列に配向させた液晶分子を含む液晶層を含む。
１つの実施形態においては、上記第２の偏光板は、上記プリズム部の上記偏光部側に該プリズム部を支持する基材部を備え、該基材部は実質的に光学的に等方性を有する。
１つの実施形態においては、上記第２の偏光板において、上記偏光部と上記プリズム部とは拡散粘着剤を含む粘着剤層を介して積層されている。
１つの実施形態においては、上記液晶表示装置は、光学補償フィルムをさらに備える。
本発明の別の液晶表示装置は、観察者側に設けられる第１の偏光板と背面側に設けられる第２の偏光板との間に液晶セルを備える液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを背面側から照明する面光源装置と、を備える。面光源装置は、光源部と；該光源部からの光を、該光源部に対向する入光面から入射させ、該液晶表示パネルと対向する出光面から、光の導光方向と略平行な面内において該出光面の法線方向から所定の角度をなす方向に最大強度の指向性を有する光を出射する導光板と；を備える。第２の偏光板は、吸収型偏光子を含む偏光部と；該偏光部の導光板側に配置され、該導光板側に凸となる柱状の単位プリズムが複数配列されたプリズム部と；を備える。導光板から出射される光は、該出光面の法線方向を極角９０°、該導光板の導光方向を方位角０°−１８０°方向としたときに、極角５０°〜８０°かつ方位角１３５°〜２２５°、ならびに０°〜４５°および３１５°〜３６０°の範囲における出射光の積分強度Ｌａと、全出射光の積分強度Ｌｔとの比Ｌａ／Ｌｔが０．３以上である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、光の利用効率が高く、明るい映像を表示でき、かつ、導光板の傷付き防止に優れ、また機械的強度に優れる液晶表示装置を提供できる。その結果、例えば光源の数の削減および／または光源の出力の削減により光源部の消費電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の１つの実施形態による液晶表示装置を説明する概略斜視図である。

【図2】図１の液晶表示装置に用いられる液晶セルの概略断面図である。

【図3】ＶＡモードにおける液晶分子の配向状態を説明する概略断面図である。

【図4】図１の液晶表示装置における面光源装置の構成を説明する概略断面図である。

【図5】図４の面光源装置の導光板の出光側単位光学要素及び裏面側単位光学要素の形状を説明する概略図である。

【図6】導光板及び第２の偏光板のプリズム部からの出射光の様子を示す図である。

【図7】入射角とＰ成分とＳ成分との各種関係を示す図である。

【図8】第２の偏光板のプリズム部の単位プリズムを説明する概略図である。

【図9】単位プリズムの他の実施形態を示す概略図である。

【図10】本発明の１つの実施形態において、導光板から出射する第１指向性光Ｌ１の輝度の強度分布と、第２の偏光板のプリズム部から偏光部へ導かれる第２指向性光Ｌ２の輝度の強度分布を説明する図である。

【図11】本発明の１つの実施形態において、導光板及び第２の偏光板のプリズム部からの出射光の偏光方向と、第１の偏光板の透過軸及び第２の偏光板の透過軸との関係を示す図である。

【図12】単位プリズムの変形形態の形状を示す概略図である。

【図13】実施例で用いた導光板の出光側単位光学要素の形状を説明する概略図である。

【図14】実施例１および比較例２の液晶表示装置について、振動試験後の全画面白表示の状態を比較して示す画像である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面等を参照して、本発明の１つの実施形態について説明する。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、必要に応じて各部の寸法、寸法比および形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
また、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、特許請求の範囲の記載は、シートという記載で統一して使用した。従って、シート、板、フィルムの文言は、適宜置き換えることができるものとする。例えば、プリズムシートは、プリズムフィルムとしてもよいし、プリズム板としてもよい。
さらに、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。

【0010】

図１は、本発明の１つの実施形態による液晶表示装置１を説明する図である。本実施形態の液晶表示装置１は、面光源装置２０と、面光源装置２０により背面から照明される液晶表示パネル１５とを備える。なお、液晶表示装置１には、説明等は省略するが、この他に、液晶表示装置として動作するために必要とされる通常の配線、回路、部材などの機器が備えられている。

【0011】

なお、図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、液晶表示装置１の使用状態において、導光板の光の導光方向に垂直な方向をＸ方向、導光板の光の導光方向をＹ方向、観察画面の法線方向をＺ方向とする。観察者は、観察者側となるＺ２側から背面側となるＺ１側に向けて、液晶表示パネル１５の画面の表示を視認する。また、プリズムシート３０や液晶表示パネル１５の厚み方向（Ｚ方向）においては、Ｚ１側は、光の入射側であり、Ｚ２側は光の出射側となる。

【0012】

液晶表示パネル１５は、透過型の映像表示部であり、観察者側（出射側、Ｚ２側）に配置された第１の偏光板１３と、面光源装置２０側（Ｚ１側）に配置された第２の偏光板１４と、第１の偏光板１３と第２の偏光板１４との間に配置された液晶セル１２とを有している。偏光板は、吸収型偏光子を含む偏光部を備え、吸収型偏光子は、入射した光を直交する二つの偏光成分に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）の偏光成分を透過させ、当該一方の方向に直交する方向（吸収軸と平行な方向）の偏光成分を吸収する機能を有している。本実施形態では、第２の偏光板１４の透過軸及び第１の偏光板１３の透過軸は、液晶表示パネル１５の正面方向（液晶表示装置１の観察画面の正面方向）から見て、実質的に直交している。本実施形態においては、例えば、第１の偏光板１３の透過軸はＸ方向であり、第２の偏光板１４の透過軸はＹ方向である。Ｘ方向は、上記のとおり導光板の光の導光方向に垂直な方向であり、図示例においては画面の左右方向である。Ｙ方向は、上記のとおり導光板の光の導光方向であり、図示例においては画面の上下方向である。第２の偏光板１４の透過軸は、後述する導光板２１の光の導光方向に実質的に平行である。なお、本明細書において、「実質的に直交」および「略直交」という表現は、２つの方向のなす角度が９０°±１０°である場合を包含し、好ましくは９０°±７°であり、さらに好ましくは９０°±５°である。「実質的に平行」および「略平行」という表現は、２つの方向のなす角度が０°±１０°である場合を包含し、好ましくは０°±７°であり、さらに好ましくは０°±５°である。さらに、本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。

【0013】

図２を参照すると、本実施形態の液晶セル１２は、一対の基板１２１、１２１’と、当該基板間に挟持された表示媒体としての液晶層１２２とを有する。一般的な構成においては、一方の基板１２１に、カラーフィルター及びブラックマトリクスが設けられており、他方の基板１２１’に、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線及びソース信号を与える信号線と、画素電極及び対向電極とが設けられている。上記基板１２１、１２１’の間隔（セルギャップ）は、スペーサー等によって制御できる。上記基板１２１、１２１’の液晶層１２２と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜等を設けることができる。

【0014】

１つの実施形態においては、液晶層１２２は、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む。このような液晶層（結果として、液晶セル）は、液晶層の遅相軸方向、進相軸方向、及び厚み方向の屈折率をそれぞれ、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚとした場合、代表的には、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの３次元屈折率を示す。なお、本明細書において、ｎｙ＝ｎｚとは、ｎｙとｎｚが完全に同一である場合だけでなく、ｎｙとｎｚとが実質的に同一である場合も包含する。

【0015】

このような３次元屈折率を示す液晶層を用いる駆動モードの代表例としては、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モード、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）モード等が挙げられる。上記ＩＰＳモードは、電圧制御複屈折（ＥＣＢ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）効果を利用し、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を、例えば、金属で形成された対向電極と画素電極とで発生させた基板に平行な電界（横電界ともいう）で応答させる。より具体的には、例えば、テクノタイムズ社出版「月刊ディスプレイ７月号」ｐ．８３〜ｐ．８８（１９９７年版）や、日本液晶学会出版「液晶ｖｏｌ．２Ｎｏ．４」ｐ．３０３〜ｐ．３１６（１９９８年版）に記載されているように、ノーマリーブッラクモードでは、液晶セルの電界無印加時の配向方向と一方の側の偏光子の吸収軸とを一致させて、上下の偏光板を直交配置させると、電界のない状態で完全に黒表示になる。電界があるときは、液晶分子が基板に平行を保ちながら回転動作することによって、回転角に応じた透過率を得ることができる。なお、上記のＩＰＳモードは、Ｖ字型電極又はジグザグ電極等を採用した、スーパー・インプレーンスイッチング（Ｓ−ＩＰＳ）モードや、アドバンスド・スーパー・インプレーンスイッチング（ＡＳ−ＩＰＳ）モードを包含する。

【0016】

上記ＦＦＳモードは、電圧制御複屈折効果を利用し、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を、例えば、透明導電体で形成された対向電極と画素電極とで発生させた基板に平行な電界（横電界ともいう）で応答させるものをいう。なお、ＦＦＳモードにおける横電界は、フリンジ電界ともいう。このフリンジ電界は、透明導電体で形成された対向電極と画素電極との間隔を、セルギャップより狭く設定することによって発生させることができる。より具体的には、ＳＩＤ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）２００１ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．４８４−ｐ．４８７や、特開２００２−０３１８１２号公報に記載されているように、ノーマリーブラックモードでは、液晶セルの電界無印加時の配向方向と、一方の側の偏光子の吸収軸とを一致させて、上下の偏光板を直交配置させると、電界のない状態で完全に黒表示になる。電界があるときは、液晶分子が基板に平行を保ちながら回転動作することによって、回転角に応じた透過率を得ることができる。なお、上記のＦＦＳモードは、Ｖ字型電極又はジグザグ電極等を採用した、アドバンスド・フリンジフィールドスイッチング（Ａ−ＦＦＳ）モードや、ウルトラ・フリンジフィールドスイッチング（Ｕ−ＦＦＳ）モードを包含する。

【0017】

上記の電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を用いる駆動モード（例えば、ＩＰＳモード、ＦＦＳモード）は斜めの階調反転がなく、斜め視野角が広いため、本発明に用いられる正面方向に指向した面光源を用いても斜めからの視認性が優れるという利点がある。

【0018】

別の実施形態においては、液晶層１２２は、電界が存在しない状態でホメオトロピック配列に配向させた液晶分子を含む。電界が存在しない状態でホメオトロピック配列に配向させた液晶分子を用いる駆動モードとしては、例えば、バーティカル・アライメント（ＶＡ）モードが挙げられる。ＶＡモードは、マルチドメインＶＡ（ＭＶＡ）モードを包含する。

【0019】

図３は、ＶＡモードにおける液晶分子の配向状態を説明する概略断面図である。図３（ａ）に示すように、ＶＡモードにおける液晶分子は、電圧無印加時には、液晶分子は基板１２１、１２１’面に略垂直（法線方向）に配向する。ここで、「略垂直」とは、液晶分子の配向ベクトルが法線方向に対して傾いている場合、すなわち、液晶分子がチルト角を有する場合も包含する。当該チルト角（法線からの角度）は、好ましくは１０°以下、さらに好ましくは５°以下、特に好ましくは１°以下である。このような範囲のチルト角を有することにより、コントラストに優れ得る。また、動画表示特性が向上し得る。このような略垂直配向は、例えば、垂直配向膜を形成した基板間に負の誘電率異方性を有するネマチック液晶を配することにより実現され得る。このような状態で一方の基板の面から光を入射させると、第２の偏光板１４を通過して液晶層１２２に入射した直線偏光の光は、略垂直配向している液晶分子の長軸の方向に沿って進む。液晶分子の長軸方向には実質的に複屈折が生じないため入射光は偏光方位を変えずに進み、第２の偏光板と直交する透過軸を有する第１の偏光板１３で吸収される。これにより電圧無印加時において暗状態の表示が得られる（ノーマリブラックモード）。電極間に電圧が印加されると、液晶分子の長軸が基板面に平行に配向する。この状態の液晶分子は、第２の偏光板１４を通過して液晶層に入射した直線偏光の光に対して複屈折性を示し、入射光の偏光状態は液晶分子の傾きに応じて変化する。所定の最大電圧印加時において液晶層１２２を通過する光は、例えばその偏光方位が９０°回転させられた直線偏光となるので、第１の偏光板１３を透過して明状態の表示が得られる。再び電圧無印加状態にすると配向規制力により暗状態の表示に戻すことができる。また、印加電圧を変化させて液晶分子の傾きを制御して第１の偏光板１３からの透過光強度を変化させることにより階調表示が可能となる。ＶＡモードの場合には、斜め方向の中間調の透過率が正面方向の中間調の透過率よりも高いため、本発明に用いられる正面方向に指向した面光源を用いても斜めからみた中間調が明るく、黒つぶれが少ないという利点がある。

【0020】

図４は、本実施形態の面光源装置２０の構成を説明する図である。図４（ａ）には、図１にＡ１−Ａ２で示した線に沿った面光源装置２０の矢視断面図を示し、図４（ｂ）には、図１にＢ１−Ｂ２で示した線に沿った面光源装置２０の矢視断面図を示す。面光源装置２０は、図１に示すように、液晶表示パネル１５の背面側（Ｚ１側）に配置され、液晶表示パネル１５を背面側から照明する照明装置である。面光源装置２０は、図１及び図４に示すように、導光板２１と、光源部１０と、反射シート１１とを備えるエッジライト型の面光源装置（バックライト）である。面光源装置２０は、光源部１０を導光板２１の１つの側面（図１の２１ａまたは２１ｂ）に沿って配置した１灯式と呼ばれる面光源装置であってもよく、光源部１０を導光板２１の対向する２つの側面（図１の２１ａおよび２１ｂ）に沿ってそれぞれ配置した２灯式と呼ばれる面光源装置であってもよい。図４（ａ）に示すように、本実施形態においては２灯式の面光源装置を例示している。

【0021】

導光板２１は、光源部１０から入射した光を、導光板２１内で反射作用等を受けながら光源部１０側とは対向する端部側へ導光し、その導光過程で、徐々に出光面２１ｄ（第２の偏光板１４側の面）から出射する部材である。導光板２１は、基部２２と、出光側単位光学要素部２３と、裏面側単位光学要素部２５とを有している。基部２２は、シート状の部材であり、透光性を有している。

【0022】

出光側単位光学要素部２３は、図１及び図４に示すように、基部２２の第２の偏光板１４（Ｚ２側）の面に形成されている。出光側単位光学要素部２３には、複数の出光側単位光学要素２４が並列されている。出光側単位光学要素２４は、柱状であり、図４（ｂ）に示す断面に現れる断面形状を維持して、光を導光する方向（Ｙ方向）を長手方向とし、この長手方向と直交する方向（Ｘ方向）に複数並列されている。

【0023】

図５は、実施形態の導光板２１の出光側単位光学要素２４及び裏面側単位光学要素２６の形状を説明する図である。図５（ａ）は、図４（ｂ）に示す断面の導光板２１の一部を拡大して示し、図５（ｂ）は、図４（ａ）に示す断面の導光板２１の一部を拡大して示している。図５（ａ）に示すように、出光側単位光学要素２４は、その並列方向に平行であって厚み方向に直交する断面（ＸＺ断面）において、その断面形状が、基部２２の一方の面上に底辺を有し、基部２２から突出する凸状の三角形形状である。本実施形態の出光側単位光学要素２４では、底辺に対向する頂点が曲線状である例を示しているが、曲線状ではなく、尖った角部を有する形態としてもよく、また底辺が曲線状であってもよい。出光側単位光学要素２４は、図５（ａ）に示すように、その並列ピッチがＰａであり、並列方向における基部２２側の幅（すわなち、断面三角形形状の底辺の長さ）がＷａであり、出光側単位光学要素２４の高さ（厚み方向における寸法）がＨａであり、断面三角形状の頂角がθ３、頂角以外の角度がθ１，θ２である。代表的には、並列ピッチＰａは、底辺の長さＷａに等しい。

【0024】

出光側単位光学要素２４の図４（ｂ）及び図５（ａ）に示す断面形状は、次の条件Ａ及び条件Ｂのうちの少なくとも一方を満たすことが好ましい。
条件Ａ：頂角θ３以外の角となる断面三角形形状の基部２２上に位置する底角の角度θ１、θ２が、２５°以上４５°以下である。
条件Ｂ：底辺の長さＷａに対する、高さＨａの比（Ｈａ／Ｗａ）が、０．２以上０．５以下である。
条件Ａ及び条件Ｂの少なくとも一方が満たされる場合、導光板２１から出光する光のうち、出光側単位光学要素２４の並列方向（Ｘ方向）に沿った成分について、偏光性を有しつつ導光板２１の出光面２１ｄの法線方向への集光作用を高めることができる。結果として、導光板から出射される偏光光（第１指向性光Ｌ１：後述）において、所望の出射光分布を得ることができる。
好ましくは、本実施形態の出光側単位光学要素２４は、図４（ｂ），図５（ａ）に現れる断面（出光側単位光学要素２４が並列する方向に沿った断面）において、二等辺三角形形状であり、角度θ１，θ２は等しい。このような形態とすることにより、正面方向輝度を効果的に上昇させること、及び、出光側単位光学要素２４の並列方向（Ｘ方向）に沿った面内での輝度の角度分布に対称性を付与することができる。

【0025】

なお、本願明細書における「三角形形状」とは、厳密な意味での三角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略三角形形状を含む。また同様に、本明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「楕円」、「円」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。

【0026】

図１に示すように、導光板２１の裏面側（Ｚ１側）には、裏面側単位光学要素部２５が形成されている。裏面側単位光学要素部２５には、複数の裏面側単位光学要素２６が並列されて形成されている。裏面側単位光学要素２６は、柱状であり、図４（ａ），図５（ｂ）に示す断面に現れる断面形状を維持して、導光板の光の導光方向に垂直な方向（Ｘ方向）を長手方向とし、導光板の光の導光方向（Ｙ方向）に複数並列されている。この裏面側単位光学要素２６の配列方向は、前述の第２の偏光板１４の透過軸に実質的に平行している。図５（ｂ）に示すように、裏面側単位光学要素２６は、その並列方向（Ｙ方向）に略平行であって厚み方向（Ｚ方向）に直交する断面（ＹＺ面）において、その断面形状が、基部２２の背面側（Ｚ１側）の面上に底辺を有し、基部２２から背面側（Ｚ１側）に突出する凸状の三角形形状（楔形状）である。本実施形態の裏面側単位光学要素２６は、その頂点が鈍角の角を有している例を示したが、これに限らず、例えば、その頂部が裏面側に凸となる曲面状としてもよい。

【0027】

裏面側単位光学要素２６は、図５（ｂ）に示すように、その並列ピッチがＰｂであり、並列方向における基部２２側の幅（すわなち、断面三角形形状の底辺の長さ）がＷｂであり、裏面側単位光学要素２６の高さ（厚み方向における寸法）がＨｂであり、断面三角形状の頂角がθ６、頂角以外の角度がθ４，θ５である。この並列ピッチＰｂは、底辺の長さＷｂに等しい。裏面側単位光学要素２６の断面形状は、配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面において、対称な形状であってもよく、非対称な形状であってもよい。図５（ｂ）では、２灯式面光源装置に用いられる裏面側単位光学要素２６の断面形状を示している。この場合、当該断面形状は、配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面において、対称な形状であることが好ましい。より具体的には、図５（ｂ）に示す裏面側単位光学要素２６の断面形状は、二等辺三角形状であり、底角θ４，θ５が等しくされている。一方、１灯式面光源装置に用いられる場合には、裏面側単位光学要素２６の断面形状は、例えば後述の図６（ｂ）に示すように、非対称な三角形状としてもよい。この場合、底角θ４，θ５は、この裏面側単位光学要素２６の配列方向において、光源部１０側に位置する方の底角が、他方の底角より大きくなることが、効率よく光を導光させ、出射させるという観点から好ましい。このような裏面側単位光学要素２６を設けることにより、光源部１０からの導光板２１内を効率よく導光させ、出射させることができ、裏面側単位光学要素２６の並列方向（Ｙ方向）に沿った面内での明るさの均一性等を向上させることができる。また、導光板２１から出射する光が受ける拡散作用を極力低減できる。

【0028】

導光板２１の各部の寸法の一例を以下に示す。
出光側単位光学要素２４に関して、底部の幅Ｗａは、２０μｍ〜５００μｍとすることができ、高さＨａは、４μｍ〜２５０μｍ以下とすることができる。また、出光側単位光学要素２４の頂角θ３は、９０°〜１２５°以下とすることができる。
基部２２の厚さは、０．２５ｍｍ〜１０ｍｍとすることができ、導光板２１全体の厚さは、０．３ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。
裏面側単位光学要素２６に関して、底部の幅Ｗｂは、２０μｍ〜５００μｍとすることができ、高さＨｂは、１μｍ〜１０μｍとすることができる。また、裏面側単位光学要素２６の頂角θ６は、１７６．０°〜１７９．６°とすることができる。

【0029】

この導光板２１は、例えば、押し出し成型により、又は、基部２２となる基材上に出光側単位光学要素２４及び裏面側単位光学要素２６を賦型することにより、基部２２と出光側単位光学要素部２３及び裏面側単位光学要素部２５とを一体に製造可能である。押し出し成型によって導光板２１を製造する場合、出光側単位光学要素部２３及び裏面側単位光学要素部２５が、基部２２の母材となる材料と同一の樹脂材料としてもよいし、異なる材料を用いてもよい。

【0030】

導光板２１の基部２２の母材となる材料や、出光側単位光学要素２４，裏面側単位光学要素２６を形成する材料としては、光を効率よく透過させるものであれば、種々の材料を使用することができる。例えば、光学用途として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性及び加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることができ、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレート系やウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化性樹脂等）、ガラス等を用いることができる。

【0031】

光源部１０は、図１および図４（ａ）に示すように、導光板２１の基部２２の板状の対向する２組の側面のうち、出光側単位光学要素２４の長手方向（Ｙ方向）両端となる一組の側面２１ａおよび２１ｂのうち、一方の面又は双方の面に対して対向する位置に、その面に沿って配置される。本実施形態では、図１および図４（ａ）に示すように、導光板２１の２つの側面２１ａおよび２１ｂに面する位置に、側面２１ａおよび２１ｂに沿って光源部１０が設けられる例を示している。この光源部１０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等のように指向性の高い光を出射する発光源が好ましい。本実施形態の光源部１０は、複数の点光源１０ａが配列されて形成されており、この点光源１０ａは、ＬＥＤである。この光源部１０は、不図示の制御装置により各点光源（ＬＥＤ）１０ａの出力、すなわち、各点光源１０ａの点灯及び消灯や、点灯時の明るさ等を、他の点光源の出力から独立して調節可能となっている。

【0032】

導光板２１の裏面側には、反射シート１１が設けられている。この反射シート１１は、導光板２１の裏面側等から放出される光を反射して、導光板２１内に戻す機能を有している。この反射シート１１は、例えば、金属等の高い反射率を有する材料により形成されたシート（例えば、正反射性の銀箔シート、薄い金属板にアルミニウム等を蒸着したもの）、高い反射率を有する材料により形成された薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート（例えば、ＰＥＴ基材に銀を蒸着したもの）、屈折率の異なる２種類以上の薄膜を多層積層することにより鏡面反射性を有するシート、拡散反射性の白色の発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート等を用いることができる。金属等の高い反射率を有する材料により形成されたシート、高い反射率を有する材料により形成された薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等といった、いわゆる鏡面反射を可能とする反射シートを使用することが、集光性や、光の利用効率を向上させるという観点から好ましい。鏡面反射を可能とする反射シートは、光を鏡面反射させることにより、光の指向性を失わさず、その結果、出射光の偏光方向が維持されると推定される。よって、所望の出射光分布の実現に反射シート１１も貢献し得る。

【0033】

図６は、導光板２１から出射し、後述する第２の偏光板１４のプリズム部１４ｂから偏光部１４ａへと導かれる光の様子を示す図である。図６（ａ）は、上記で説明してきた２灯式の場合を説明する図であり、図６（ｂ）は、参考としての１灯式を説明する図である。導光板２１は、上述のような構成を有しており、その出光面２１ｄ（第２の偏光板１４側の面）から出射する光は、所定の方向に最大強度を有する指向性を有し、所定の半値幅を有する偏光光（以下、第１指向性光Ｌ１と称する場合がある）となる。図６（ａ）では、導光板２１の側面２１ａおよび２１ｂに光源部１０が配置されているので、光源部１０からの光の主たる導光方向はＹ方向となる。ここで、導光板２１が上述のような構成を有することにより、導光板２１を伝播する光は、後述する作用により出射方向および偏光状態が制御される。その結果、導光板２１から出射する光は、図６（ａ）に示すように、ＹＺ面内において出光面２１ｄの法線方向に対して側面２１ｂ側へ角度αをなす方向（以下、第１の方向と称する場合がある）に最大強度（ピーク）を有する偏光光となる。本実施形態の角度αは、図示例では約７３°である。導光板を適切に設計することにより、目的に応じて任意の適切な角度αを実現することができる。例えば、角度αは６５°〜８０°であり得る。なお、本発明に用いられる導光板２１においては、１灯式であっても２灯式であっても、出射方向および偏光状態の制御が良好に実現され得る。

【0034】

さらに、本実施形態の導光板２１は、光の導光方向と平行な方向の面内（ＹＺ面内）で振動する偏光成分の比率が高い偏光光を出射する特性を有する。すなわち、第１指向性光は、ＹＺ面内で振動する偏光成分の比率が高い偏光光となる。以下、ＹＺ面内で振動する偏光成分をＰ成分、光の導光方向と平行かつＹＺ面に垂直な平面（ＸＹ平面）で振動する偏光成分をＳ成分と称する場合がある。したがって、Ｐ成分は、その偏光方向（振動方向）が第２の偏光板１４の透過軸方向（Ｙ方向）と略平行となる。後述するように、第２の偏光板１４のプリズム部１４ｂは、第１指向性光の偏光状態を維持しつつ第２の方向（法線方向）に最大強度を有する第２指向性光を第２の偏光板１４の偏光部１４ａに導くので、第２指向性光もまたＰ成分の比率が高い偏光光となる。その結果、第２の偏光板で吸収される光を減らすことができるので、光の利用効率が高く、明るい液晶表示装置を得ることができる。

【0035】

なお、導光板２１が光を導光する原理は、光が光学的に密（屈折率ｎ１）と疎（屈折率ｎ２）の媒質の境界面において入射角θａが下記式１のθｃに達すると全反射を起すことを利用しており、θｃを臨界角という。
ｓｉｎθｃ＝ｎ２／ｎ１ （式１）
導光板２１内を導光する光は、裏面側単位光学要素２６での全反射により出光面２１ｄへの入射角θａが、この臨界角θｃよりも小さくなったときに、導光板２１から出射する。

【0036】

本実施形態では、導光板２１の屈折率及び裏面側単位光学要素２６の底角θ４，θ５を、出光面２１ｄへの入射角θａが臨界角θｃよりも若干小さくなるように設けている。このような形態とすることで、導光板２１から出射する光は、Ｐ成分の多い偏光光として出射される。しかも、入射角θａが特定の小さい領域にされているので、出射角度も特定の小さい領域に限定される。すなわち、第１の方向（出射角αの方向）に最大強度を有し、かつＰ成分の比率の高い偏光光を、第１指向性光Ｌ１として、出光面２１ｄから出射することができる。

【0037】

導光板２１から出射される偏光光（第１指向性光Ｌ１）は、Ｐ成分を好ましくは５２％以上、より好ましくは５５％以上含んでもよい。第１指向性光Ｌ１がこのような性質を有することにより、第２の偏光板で吸収される光を減らすことができ、光の利用効率が高く、明るい液晶表示装置を得ることができる。なお、Ｐ成分の比率の上限は、理想的には１００％であり、１つの実施形態においては６０％であり、別の実施形態においては５７％である。

【0038】

さらに、導光板２１から出射される偏光光（第１指向性光Ｌ１）は、出光面の法線方向を極角９０°、該導光板の導光方向を方位角０°−１８０°方向としたときに、極角５０°〜８０°かつ方位角１３５°〜２２５°、ならびに０°〜４５°および３１５°〜３６０°の範囲における出射光の積分強度Ｌａと、全出射光の積分強度Ｌｔとの比Ｌａ／Ｌｔが０．３以上である。Ｌａ／Ｌｔは、好ましくは０．４以上であり、より好ましくは０．７以上である。言い換えれば、本実施形態においては、上述のように、第１指向性光Ｌ１の出射光分布は、所定の極角および方位角の範囲内で所定の照度比率となるように三次元的に制御されている。このような出射光分布の実現には、導光板の出光側単位光学要素が貢献し得る。第１指向性光Ｌ１がこのような特定の出射光分布を有することにより、ＹＺ平面に沿ってプリズム第２斜面３５において全反射され、正面方向に効果的に偏向され、液晶パネルから出射される光の利用効率が上がり、結果として積算照度および正面輝度が高まるという利点がある。Ｌａ／Ｌｔが０．３未満になると、ＹＺ平面から外れて第２斜面３５に入射する成分の光が多くなり、これらの光は第２斜面３５で全反射されても正面方向に出射されず、一部の光はパネル表面から出射することができず（臨界角以上の角度で入射するため、液晶表示パネルの表面で全反射する）、結果として積算照度および正面輝度が低下する場合がある。すなわち、液晶表示パネルから出射される光の積算照度および正面輝度を上げるには、いかに多くの光をＹＺ平面に沿って第２斜面３５に入射させるかが重要となる。なお、Ｌａ／Ｌｔの理論的上限は、１．０である。

【0039】

１つの実施形態においては、導光板２１から出射される第１指向性光Ｌ１は、非偏光の光であってもよい。Ｌａ／Ｌｔが上記所望の範囲を満足すれば、第１指向性光Ｌ１が偏光であるか非偏光であるかにかかわらず、本発明の効果が得られ得る。

【0040】

本発明においては、第２の偏光板１４は、偏光部１４ａとプリズム部１４ｂとを備える。すなわち、第２の偏光板は、例えば、プリズムシートを一体化したプリズムシート付偏光板として提供され得る。このような構成とすることにより、プリズムシートと偏光板との間の空気層を排除することができるので、液晶表示装置の薄型化に寄与することができる。液晶表示装置の薄型化は、デザインの選択幅を広げるので、商業的な価値が大きい。さらに、このような形態であれば、プリズムシートを面光源装置（実質的には導光板）に取り付ける際のこすれによるプリズムシートの傷つきを回避できるので、そのような傷に起因する表示の濁りを防止することができる。

【0041】

偏光部１４ｂは、代表的には、偏光子と、偏光子の片面または両面に配置された保護層とを有する。偏光子は、代表的には吸収型偏光子である。吸収型偏光子および保護層は、当業界における通常の構成が採用される。以下、偏光子の具体的な特性および材料等の代表例を説明する。

【0042】

上記吸収型偏光子の波長５８９ｎｍの透過率（単体透過率ともいう）は、好ましくは４１％以上であり、より好ましくは４２％以上である。なお、単体透過率の理論的な上限は５０％である。また、偏光度は、好ましくは９９．５％〜１００％であり、更に好ましくは９９．９％〜１００％である。上記の範囲であれば、液晶表示装置に用いた際に正面方向のコントラストをより一層高くすることができる。

【0043】

上記単体透過率及び偏光度は、分光光度計を用いて測定することができる。上記偏光度の具体的な測定方法としては、上記偏光子の平行透過率（Ｈ_０）及び直交透過率（Ｈ_９０）を測定し、式：偏光度（％）＝｛（Ｈ_０−Ｈ_９０）／（Ｈ_０＋Ｈ_９０）｝^１／２×１００より求めることができる。上記平行透過率（Ｈ_０）は、同じ偏光子２枚を互いの吸収軸が平行となるように重ね合わせて作製した平行型積層偏光子の透過率の値である。また、上記直交透過率（Ｈ_９０）は、同じ偏光子２枚を互いの吸収軸が直交するように重ね合わせて作製した直交型積層偏光子の透過率の値である。なお、これらの透過率は、ＪｌＳ Ｚ ８７０１−１９８２の２度視野（Ｃ光源）により、視感度補正を行ったＹ値である。

【0044】

上記吸収型偏光子としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。また、米国特許５，５２３，８６３号等に開示されている二色性物質と液晶性化合物とを含む液晶性組成物を一定方向に配向させたゲスト・ホストタイプのＥ型およびＯ型偏光子、米国特許６，０４９，４２８号等に開示されているリオトロピック液晶を一定方向に配向させたＥ型およびＯ型偏光子等も用いることができる。

【0045】

このような偏光子の中でも、高い偏光度を有するという観点から、ヨウ素を含有するポリビニルアルコール系フィルムによる偏光子が好適に用いられる。偏光子に適用されるポリビニルアルコール系フィルムの材料には、ポリビニルアルコール又はその誘導体が用いられる。ポリビニルアルコールの誘導体としては、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール等が挙げられる他、エチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸や、そのアルキルエステル、アクリルアミド等で変性したものが挙げられる。ポリビニルアルコールの重合度は、１０００〜１００００程度、ケン化度は８０モル％〜１００モル％程度のものが一般に用いられる。

【0046】

上記ポリビニルアルコール系フィルム（未延伸フィルム）は、常法に従って、一軸延伸処理、ヨウ素染色処理が少なくとも施される。さらには、ホウ酸処理、ヨウ素イオン処理を施すことができる。また、上記処理の施されたポリビニルアルコール系フィルム（延伸フィルム）は、常法に従って乾燥されて偏光子となる。

【0047】

一軸延伸処理における延伸方法は特に制限されず、湿潤延伸法と乾式延伸法のいずれも採用できる。乾式延伸法の延伸手段としては、たとえば、ロール間延伸方法、加熱ロール延伸方法、圧縮延伸方法等が挙げられる。延伸は多段で行うこともできる。前記延伸手段において、未延伸フィルムは、通常、加熱状態とされる。通常、未延伸フィルムは３０μｍ〜１５０μｍ程度のものが用いられる。延伸フィルムの延伸倍率は目的に応じて適宜に設定できるが、延伸倍率（総延伸倍率）は２倍〜８倍程度、好ましくは３倍〜６．５倍、さらに好ましくは３．５倍〜６倍である。延伸フィルムの厚さは５μｍ〜４０μｍ程度が好適である。

【0048】

ヨウ素染色処理は、ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素及びヨウ化カリウムを含有するヨウ素溶液に浸漬することにより行われる。ヨウ素溶液は、通常、ヨウ素水溶液であり、ヨウ素及び溶解助剤としてヨウ化カリウムを含有する。ヨウ素濃度は、好ましくは０．０１重量％〜１重量％程度、より好ましくは０．０２重量％〜０．５重量％であり、ヨウ化カリウム濃度は、好ましくは０．０１重量％〜１０重量％程度、より好ましくは０．０２重量％〜８重量％である。

【0049】

ヨウ素染色処理にあたり、ヨウ素溶液の温度は、通常２０℃〜５０℃程度、好ましくは２５℃〜４０℃である。浸漬時間は通常１０秒間〜３００秒間程度、好ましくは２０秒間〜２４０秒間の範囲である。ヨウ素染色処理にあたっては、ヨウ素溶液の濃度、ポリビニルアルコール系フィルムのヨウ素溶液への浸漬温度、浸漬時間等の条件を調整することにより、ポリビニルアルコール系フィルムにおけるヨウ素含有量及びカリウム含有量が所望の範囲になるように調整する。ヨウ素染色処理は、一軸延伸処理の前、一軸延伸処理中、一軸延伸処理の後の何れの段階で行ってもよい。

【0050】

ホウ酸処理は、ホウ酸水溶液へポリビニルアルコール系フィルムを浸漬することにより行う。ホウ酸水溶液中のホウ酸濃度は、２重量％〜１５重量％程度、好ましくは３重量％〜１０重量％である。ホウ酸水溶液中には、ヨウ化カリウムによりカリウムイオン及びヨウ素イオンを含有させることができる。ホウ酸水溶液中のヨウ化カリウム濃度は０．５重量％〜１０重量％程度、さらには１重量％〜８重量％とするのが好ましい。ヨウ化カリウムを含有するホウ酸水溶液は、着色の少ない偏光子、即ち可視光のほぼ全波長域に亘って吸光度がほぼ一定のいわゆるニュートラルグレーの偏光子を得ることができる。

【0051】

ヨウ素イオン処理には、例えば、ヨウ化カリウム等によりヨウ素イオンを含有させた水溶液を用いる。ヨウ化カリウム濃度は０．５重量％〜１０重量％程度、さらには１重量％〜８重量％とするのが好ましい。ヨウ素イオン含浸処理にあたり、その水溶液の温度は、通常１５℃〜６０℃程度、好ましくは２５℃〜４０℃である。浸漬時間は通常１秒〜１２０秒程度、好ましくは３秒〜９０秒間の範囲である。ヨウ素イオン処理の段階は、乾燥工程前であれば特に制限はない。後述の水洗浄後に行うこともできる。

【0052】

上記処理の施されたポリビニルアルコール系フィルム（延伸フィルム）は、常法に従って、水洗浄工程、乾燥工程に供することができる。

【0053】

乾燥工程は、任意の適切な乾燥方法、例えば、自然乾燥、送風乾燥、加熱乾燥等を採用し得る。例えば、加熱乾燥の場合には、乾燥温度は代表的には２０℃〜８０℃、好ましくは２５℃〜７０℃であり、乾燥時間は好ましくは１分〜１０分間程度である。また、乾燥後の偏光子の水分率は好ましくは１０重量％〜３０重量％であり、より好ましくは１２重量％〜２８重量％であり、さらに好ましくは１６重量％〜２５重量％である。水分率が過度に大きいと、偏光板を乾燥する際に、偏光子の乾燥に伴って偏光度が低下する傾向がある。特に５００ｎｍ以下の短波長領域における直交透過率が増大する、すなわち、短波長の光が漏れるために、黒表示が青色に着色する傾向がある。逆に、偏光子の水分率が過度に小さいと、局所的な凹凸欠陥（クニック欠陥）が発生しやすい等の問題を生じる場合がある。

【0054】

次に、プリズム部１４ｂについて説明する。図１及び図４に示すように、プリズム部１４ｂは、第２の偏光板１４の導光板２１側（Ｚ１側）の面（入光面）に設けられている。なお、本実施形態においては、プリズムシートを別部材として提供する場合のようにプリズム部を支持する基材部は必ずしも設ける必要はない。この場合、偏光部の保護層がプリズム部を支持する基材部として機能し得る。プリズム部１４ｂは、導光板２１から出射された偏光光Ｌ１を、その偏光状態を保ったまま、単位プリズム３３内部での全反射等によって、液晶表示装置の略法線方向（図６中の角度βが略９０°）である第２の方向に最大強度を有する偏光光である第２指向性光Ｌ２として、偏光部１４ａに導く。なお、「略法線方向」とは、法線方向から所定の角度内の方向、例えば、法線方向から±１０°の範囲内の方向を包含する。

【0055】

プリズム部１４ｂには、図１及び図４に示すように、複数の単位プリズム３３が偏光部１４ａの入光側（Ｚ１側）の面に、そのシート面に沿って複数並列されて形成されている。単位プリズム３３は、柱状であり、導光板の光の導光方向に直交する方向（Ｘ方向）を長手方向とし、その長手方向に所定の断面形状を維持して延在し、かつ、導光板の光の導光方向（Ｙ方向）に複数並列されている。ここで、シート面とは、各光学シート等において、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであり、本明細書中、及び、特許請求の範囲においても同一の定義として用いている。例えば、第２の偏光板１４のシート面は、第２の偏光板１４全体として見たときにおける、第２の偏光板１４の平面方向となる面であり、プリズム部１４ｂの出光面と平行であり、液晶表示パネル１５の観察面と実質的に平行な面である。

【0056】

単位プリズム３３の長手方向（稜線方向）は、液晶表示装置１を正面方向（Ｚ方向）から見て、偏光部１４ａの透過軸と略直交方向に向いていてもよい。すなわち、液晶表示装置１の表示面と平行な面上において、単位プリズム３３の並列方向は、偏光部１４ａの透過軸と略平行方向に配列していてもよい。また、このとき、単位プリズム３３の長手方向（稜線方向）は、液晶表示装置１を正面方向（Ｚ方向）から見て、導光板２１の出光側単位光学要素２４の長手方向（稜線方向）と略直交する。

【0057】

なお、上述したとおり、本実施形態の液晶表示装置における各部材の稜線方向および／または軸方向は、代表的には互いに略直交または略平行であるが、液晶層のマトリックスならびにプリズムシートおよび導光板の単位光学要素のピッチや配列によっては、互いに干渉してモアレが発生する場合がある。その場合には、単位プリズム３３の稜線方向ならびに／あるいは導光板２１の出光側単位光学要素２４および／または裏面側単位光学要素２６の稜線方向を、液晶表示装置１を正面方向（Ｚ方向）から見て、所定の範囲内で斜めに配置することでモアレを回避することが可能である。斜め配置の範囲としては、好ましくは２０°以下であり、より好ましくは５°以下である。この範囲を超えると、後述する光の指向性に対して影響を与える場合がある。

【0058】

図８は、本実施形態のプリズム部１４ｂを説明する図である。図８では、図４（ａ）に示す断面の一部を拡大して示した図である。図８に示すように、本実施形態の単位プリズム３３は、偏光部１４ａの導光板２１側の面から導光板２１側（Ｚ１側）に突出した形状を有しており、偏光部１４ａのシート面と平行な方向における単位プリズム３３の幅は、偏光部１４ａ（液晶表示パネル）の法線方向（Ｚ方向）に沿って偏光部１４ａから離れるにつれて小さくなっている。

【0059】

本実施形態の単位プリズム３３は、図８に示すように、配列方向（Ｙ方向）に平行かつ厚み方向（Ｚ方向）に平行な断面における断面形状が三角形状であり、いわゆる、三角柱プリズムである。この単位プリズム３３は、図８に示す断面形状が、単位プリズム３３の配列方向において光源部１０側となる第１斜面３４を、他方の第２斜面３５よりも急斜面とした不等辺三角形である。このとき、第１斜面３４とプリズム部１４ｂのシート面の法線Ｆとがなす角（入射面角）をφ１とし、第２斜面３５とプリズム部１４ｂのシート面の法線Ｆとがなす角（反射面角）をφ２とすると、φ１＜φ２である。これは、導光板２１から第１の方向にピークを有して出光する第１指向性光Ｌ１を、液晶表示パネル１５の略法線方向（第２の方向）へ向けるためである。

【0060】

この単位プリズム３３のピッチはＰであり、断面形状において偏光部１４ａ側の幅がＷである。本実施形態のピッチＰは、幅Ｗに等しい。さらに、単位プリズム３３の高さ（厚み方向における単位プリズム３３間の谷底となる点から頂点ｔまでの寸法）がＨである。

【0061】

以下、単位プリズム３３に入射する光の挙動について説明する。なお、図８及び後述の図９では、説明の便宜上、光の挙動としては各光の成分に対応した代表光線を矢印で示し、縦横の寸法比及び各層間の寸法比等は適宜、実寸とは変えて誇張して示している。

【0062】

導光板２１から出射され、第１の方向に最大強度を有する第１指向性光Ｌ１は、空気層（屈折率約１．０）を直進した後、単位プリズム３３の第１斜面３４に入射し、単位プリズム３３内を略直進し、第２斜面３５で全反射され、単位プリズム３３の配列方向においてシート面に対して略直交する方向（第２の方向）に最大強度を有する第２指向性光Ｌ２となって偏光部１４ａに導かれる。このとき、第１指向性光Ｌ１での偏光方向の偏りは、第２指向性光Ｌ２においても維持されている。従って、第２斜面３５で反射された光に、シート面の法線方向に強い指向性を持たせることが可能となり、そのような指向性を持たせなかった場合に比べ、液晶表示パネル１５のブラックマトリックスによる吸収が抑えられ、光の利用効率を向上できる。また、強い指向性を持たせることにより、その光の偏光方向がばらつくこともない。さらに、本実施形態においては、上述のように、第１指向性光Ｌ１の出射光分布が所定の極角および方位角の範囲内で所定の照度比率となるように三次元的に制御されているので、光の利用効率をさらに向上させることができる。なお、第１斜面３４及び第２斜面３５は、平坦面によって構成されるので、形状の精度を確保することが容易となるため、品質管理が容易であり、量産性を向上できる。

【0063】

図８に示す単位プリズム３３の第１斜面３４の傾斜角度は、第１指向性光Ｌ１が最大強度を有する方向（第１の方向、出射角α）によって適宜調整される。一般的には、第１斜面３４とプリズム部の出光面（シート面）に対する法線Ｆとがなす角φ１は、３０°〜３７°である。また、第２斜面３５の各平坦面の傾斜角度は、第１指向性光Ｌ１が内部反射によって、プリズム部の出光面（シート面）の法線方向に最大強度を有する第２指向性光Ｌ２となるように調整される。第２斜面３５の各平坦面が法線Ｆとなす角φ２は、第１指向性光Ｌ１が最大強度を有する所定方向によって適宜調整され、通常３０°〜３７°であり、φ２＞φ１を満たすことが好ましい。単位プリズム３３高さＨは、単位プリズム３３のピッチＰによっても変わるが、ピッチＰが５０μｍの場合、通常、高さＨは、３０μｍ〜４５μｍである。単位プリズム３３のピッチＰは、特に限定されないが、通常１０μｍ〜１００μｍである。

【0064】

単位プリズム３３の頂点ｔは、図８に示すような尖った形状でもよいし、図示しないが頂点ｔ近傍が面取りされた曲面状となっていてもよいし、先端が平坦面となるようにカットされていてもよい。単位プリズム３３の頂点ｔの先端がカットされている場合、単位プリズム３３の高さＨとは、厚み方向における単位プリズム３３間の谷底となる点から先端の平坦面までの高さとする。

【0065】

図９は、単位プリズム３３の他の実施形態を示す図である。図９では、図８と同様の断面における単位プリズム３３の形状を示している。単位プリズム３３は、図９に示すように、第２斜面３５が傾斜角度の異なる複数の平坦面３５ａ，３５ｂを有している形態としてもよい。第２斜面３５の各平坦面３５ａ，３５ｂは、第１斜面３４から入射した第１指向性光Ｌ１（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ）を、各平坦面に到達した成分ごとにプリズム部の出光面に対する略法線方向に最大強度を有する第２指向性光Ｌ２（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）となるように内部反射させる傾斜角度を有しており、その傾斜角度は平坦面ごとに個別に制御可能である。図９に示すように、第２斜面３５の各平坦面のうち、頂点ｔ側（Ｚ１側）の平坦面３５ａと法線Ｆとがなす角（第１反射面角）はφ２であり、第２斜面３５の基材部３１側（Ｚ２側）の平坦面３５ｂと法線Ｆとがなす角（第２反射面角）はφ３である。

【0066】

導光板２１から出射され、第１の方向に最大強度を有する第１指向性光Ｌ１（Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ）は、空気層（屈折率約１．０）を直進した後、単位プリズム３３の第１斜面３４に入射し、単位プリズム３３内を略直進し、第２斜面３５の平坦面３５ａ，３５ｂでそれぞれ反射され、個々の平坦面３５ａ，３５ｂに到達した成分ごとに、単位プリズム３３の配列方向において出光面（シート面）に対して直交する方向（第２の方向）に最大強度を有する第２指向性光Ｌ２（Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ）となって偏光部１４ａに導かれる。なお、隣接する単位プリズム３３によって第１指向性光Ｌ１が遮られるため、第２斜面３５の各平坦面のうち基材部３１側（Ｚ２側）に近い平坦面ほど、第１指向性光Ｌ１のうち、シート面の法線となす角度が小さい成分しか到達しない。図９の実施形態では、第１指向性光Ｌ１は、第２斜面３５に含まれる個々の平坦面に到達する成分ごとにＬ１ａ、Ｌ１ｂと分けて図示している。第１指向性光Ｌ１とは、導光板２１から出射される各光の成分（図９に示す光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ）が合成された光である。従って、図９に示すような単位プリズム３３とした場合には、第２指向性光Ｌ２の指向性をより強めることができる。

【0067】

従って、単位プリズム３３が図９に示すような形態である場合にも、各平坦面３５ａ，３５ｂから反射された各光の成分が合成された光（プリズム部の光出面からの出射光）は、シート面の法線方向に強い指向性を持たせることが可能となり、その光の偏光方向がばらつくこともない。さらに、図９に示すような形態であっても、第１斜面３４及び第２斜面３５は、平坦面によって構成することにより、形状の精度を確保することが容易となるため、品質管理が容易であり、量産性を向上できる。

【0068】

図９に示す形態において、第２斜面３５の各平坦面の傾斜角度は、第１指向性光Ｌ１が内部反射によって、プリズム部の出光面（シート面）の法線方向に最大強度を有する第２指向性光Ｌ２となるように、平坦面ごとに個別に調整される。第２斜面３５の各平坦面の傾斜角度は、単位プリズム３３の頂点ｔに近い平坦面ほど、プリズムシート３０の出光面３０ａ（シート面）に対する法線Ｆとなす角度が大きいことが好ましい。すなわち、図９に示す単位プリズム３３の場合、φ２＞φ３であることが好ましい。これにより、第２指向性光Ｌ２の最大強度のピークをより狭いものとし、第２指向性光Ｌ２の指向性を向上することができ、正面方向における輝度を向上させることができる。さらに、第２斜面３５の各平坦面が法線Ｆとなす角φ２，φ３は、第１指向性光Ｌ１が最大強度を有する所定方向によって適宜調整され、通常３０〜３７度である。

【0069】

図９に示すように、単位プリズム３３の第２斜面３５が２つの平坦面３５ａ，３５ｂからなる場合、第２斜面３５の傾斜角度が変化する各平坦面３５ａ，３５ｂの境界点を設ける位置は、第１指向性光の指向方向によって適宜調整される。この境界点は、単位プリズム３３の高さＨを１００％としたとき、単位プリズム３３の基底面（単位プリズム３３間の谷底となる点が位置する面）からの高さが２０〜８０％の位置に設けられる。

【0070】

なお、単位プリズム３３は、第２斜面３５が複数の平坦面からなる場合、その平坦面の数は、図示したものに限定されず、３つ以上の平坦面からなるものであってもよい。

【0071】

１つの実施形態においては、プリズム部１４ｂの偏光部１４ａ側には、プリズム部を支持する基材部（図示せず）を設けてもよい。基材部を設ける場合、単一材料を押出し成型法等により基材部とプリズム部を一体に形成した単層構成としてもよく、基材部用フィルムまたはシート上にプリズム部を賦形してもよい。なお、便宜上、基材部を設ける場合には、基材部とプリズム部の積層体も単にプリズム部と称する。

【0072】

基材部を構成する材料は、可視光線全波長域に透過性能を有する無色透明のものを使用することが好ましい。また、基材部上に電離放射線硬化性樹脂を用いてプリズムを形成する場合には、さらに電離放射線透過性を有するものが好ましい。例えば、ＴＡＣ（三酢酸セルロース）や、ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ＰＣ樹脂により形成されたフィルムが好ましく、光学的な等方性を付与する観点から未延伸フィルムがより好ましい。また、基材部の厚さは、その扱い易さや強度から２５μｍ〜３００μｍが好ましい。なお、電離放射線とは、紫外線、電子線などの分子を架橋ないし重合しうるエネルギー量子を持つ放射線を意味する。

【0073】

基材部用フィルムまたはシート上にプリズム部を賦形する場合のプリズム部形成用材料と、単一材料を押出し成型して単層構成のプリズム部を形成する場合の形成用材料とは、同様の材料を用いることができる。以下、プリズム部形成用材料及び単層構成のプリズムシート形成用材料を総称してプリズム用材料と称する。プリズム用材料は、例えば、エポキシアクリレート系やウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化性樹脂等）を用いる場合には、２Ｐ法による成型が可能であり、基材上、又は、材料を単独に金型内で硬化させてプリズム部を成型することができる。単層構成のプリズム部を形成する場合には、プリズム用材料として、ＰＣ、ＰＥＴ等のポリエステル樹脂、ＰＭＭＡ、ＭＳ等のアクリル系樹脂、環状ポリオレフィン等の光透過性の熱可塑性樹脂を用いることができる。なお、押出し成形によってプリズムシートを成型する場合、その成型条件により樹脂の分子が配向して複屈折が発生する為、分子が配向しないような条件で成型することが好ましい。

【0074】

基材部は、好ましくは、実質的に光学的に等方性を有する。本明細書において「実質的に光学的に等方性を有する」とは、位相差値が液晶表示装置の光学特性に実質的に影響を与えない程度に小さいことをいう。例えば、基材部の面内位相差Ｒｅは、好ましくは２０ｎｍ以下であり、より好ましくは１０ｎｍ以下である。面内位相差がこのような範囲であれば、導光板から出射した第１指向性光の偏光状態を実質的に変化させることなく（Ｐ成分の比率を維持したまま、かつ、所定の領域の出射光分布を維持したまま）、所定の方向に第２指向性光として出射することができる。なお、面内位相差Ｒｅは、２３℃における波長５９０ｎｍの光で測定した面内の位相差値である。面内位相差Ｒｅは、Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄで表される。ここで、ｎｘは光学部材の面内において屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、ｎｙは当該面内で遅相軸に垂直な方向（すなわち、進相軸方向）の屈折率であり、ｄは光学部材の厚み（ｎｍ）である。

【0075】

基材部は、別の実施形態においては、面内位相差を有していてもよい。基材部の面内位相差Ｒｅは、その厚みによって大きく異なるが、例えば１００ｎｍ〜１００００ｎｍである。

【0076】

さらに、基材部の光弾性係数は、好ましくは−１０×１０^−１２ｍ^２／Ｎ〜１０×１０^−１２ｍ^２／Ｎであり、より好ましくは−５×１０^−１２ｍ^２／Ｎ〜５×１０^−１２ｍ^２／Ｎであり、さらに好ましくは−３×１０^−１２ｍ^２／Ｎ〜３×１０^−１２ｍ^２／Ｎである。光弾性係数がこのような範囲であれば、一般に液晶表示装置が使用されると想定される温度範囲（０℃〜５０℃）および湿度範囲（０％〜９０％）において、基材部の体積変化による応力が生じても面内位相差がほとんど増加せず、また一般的な方法により基材部を固定・貼り付け等を行うことによる応力が印加されても同様に面内位相差がほとんど増加せず、面光源装置から出射された偏光光の特性に悪影響を与えないので、結果として液晶表示装置の光利用効率を損なわないという利点がある。

【0077】

プリズム部の製造方法は、従来公知の方法を適宜用いることができる。例えば、所望の単位プリズム形状を有するプリズム部の賦形型に紫外線硬化性樹脂等のプリズム部形成用材料を入れ、そこに基材部となる基材を重ね、ラミネーター等を用いて基材をプリズム列形成用材料に圧着しながら紫外線等を照射してプリズム部形成用材料を硬化させ、プリズム列の型を剥離又は除去してプリズム部を形成してもよい（例えば、特開２００９−３７２０４号公報の図２参照）。基材部を省略する場合には、当該方法において基材を重ねずにプリズム部形成用材料を硬化させればよい。また、プリズム形状に対し逆凹凸形状の凹部を有する回転するロール凹版にプリズム部形成用材料液を塗工充填し、これに基材部となる部材を供給して版面のプリズム部形成用材料液の上からロール凹版に押圧し、押圧した状態で、紫外線照射等によりプリズム部形成用材料液を硬化させた後に、固化したプリズム部形成用材料を基材とともに回転するロール凹版から剥離すれば、プリズム部は連続製造できる（例えば、特開平５−１６９０１５号公報参照）。また、プリズム部は、前記のような熱可塑性樹脂を用いて押し出し成型法によっても製造可能である。プリズム部を押し出し成型する際の材料としては、上述のプリズムシート形成材料を使用することができる。

【0078】

プリズム部１４ｂにおける偏光方向制御の方法とその効果について述べる。図６に示すように、導光板２１から出射された第１の方向に最大強度を有する第１指向性光Ｌ１は、プリズム部１４ｂの単位プリズム３３の第２斜面３５での全反射等によって第２の方向（液晶表示パネル１５の法線方向（出射角０°、角度β＝９０°））に最大強度を有する第２指向性光Ｌ２として偏光部１４ａに導かれる。この時、例えば、プリズム部１４ｂの屈折率ｎ１が１．５０の場合、空気の屈折率ｎ２は１．０であるので、θｃは、４１°４８′３７″となり、入射角θｂ≧θｃであれば、入射光は全反射する。図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、全反射領域（θｂ≧θｃ）では、Ｐ成分の光とＳ成分の光とでは、入射角θｂにより位相が異なって変化して出射することとなる。このことが出射する偏光光の偏光方向に影響を及ぼす。これに対し、入射角θｂを制御することにより、偏光部１４ａに導かれる光の偏光方向を制御でき、光の利用効率の向上を図ることができる。本実施形態では、単位プリズム３３の第１斜面３４及び第２斜面３５の傾斜角度や屈折率を制御することにより、入射角θｂを制御している。これにより、図７（ｂ）、（ｃ）に示すような全反射領域において、Ｐ成分とＳ成分との位相差を小さくして、偏光光の偏光方向に対する影響を最小限とすることができる。その結果、第１指向性光の偏光状態および出射光分布を実質的に維持しつつ、第２の方向（略法線方向）に第２指向性光を偏光部１４ａに導くことができる。上述の通り、第１指向性光においてはＰ成分の比率が高くかつ上述の特定の出射光分布を有するので、その偏光状態および出射光分布を維持することにより、第２の偏光板１４によって吸収されてしまう光を減らすことができ、液晶表示パネル１５への入射光を有効に利用することが可能となる。

【0079】

第２の偏光板１４においては、偏光部１４ａとプリズム部１４ｂとは、任意の適切な粘着剤層または接着剤層を介して積層（一体化）されている。好ましくは、粘着剤層は拡散粘着剤で構成され、接着剤層は拡散接着剤で構成されている。拡散粘着剤は、粘着剤中に分散した光拡散性微粒子を含む。

【0080】

第２の偏光板１４は、１つの実施形態においては、偏光部１４ａとプリズム部１４ｂとの間に偏光選択反射シート１６をさらに備えてもよい。偏光選択反射シートは、特定の偏光状態（偏光方向）の偏光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する機能を有する。偏光選択反射シートは、第２の偏光板１４の偏光部１４ａの透過軸に平行な偏光方向の光を透過するように配置することにより、第２の偏光板１４に吸収されてしまう光を再利用することができ、利用効率をさらに高めることができ、また、輝度も向上できる。偏光選択反射シートは、代表的には、透過軸に平行な方向の屈折率が互いに実質的に等しく、かつ、透過軸に直交する方向の屈折率が互いに異なる少なくとも２種類の層を含む多層積層体である。例えば、偏光選択反射シートは、透過軸に平行な方向の屈折率がｎａであり、透過軸に直交する方向の屈折率がｎｂである層Ａと、透過軸に平行な方向の屈折率がｎａであり、透過軸に直交する方向の屈折率がｎｃである層Ｂとの交互積層体であり得る。例えば、このような交互積層体の層の総数は、５０〜１０００であり得る。また、偏光選択反射シートは、コレステリック液晶を固定化したフィルムとλ／４板との積層体であってもよい。

【0081】

図１０は、実施形態の導光板２１から出射する第１指向性光Ｌ１の輝度の強度分布と、プリズム部１４ｂから偏光部１４ａに導かれる第２指向性光Ｌ２の輝度の強度分布を説明する図である。図１０（ａ）は、導光板２１から出射される第１指向性光Ｌ１における輝度の強度分布の一例を表す輝度等高線図である。図１０（ｂ）は、プリズム部１４ｂから偏光部１４ａに導かれる第２指向性光Ｌ２における輝度の強度分布の一例を表す輝度等高線図である。この輝度等高線図は、例えば、ＡＵＴＲＯＮＩＣ ＭＥＬＣＨＥＲＳ社製コノスコープなどの配光分布測定装置を用い、導光板２１から出射された光の輝度の強度分布を室温、大気中にて測定して得られる。

【0082】

本実施形態の導光板２１から出射する第１指向性光は、図１０（ａ）に示すように、その大部分が、出光面の法線方向を極角９０°、導光板の導光方向を０°−１８０°方向としたときに、極角５０〜８０°、かつ、方位角１３５〜２２５°ならびに０〜４５°および３１５〜３６０°の範囲に分布している。なお、光源配置が２灯式でなく１灯式である場合は、方位角が０〜４５°および３１５〜３６０°の範囲内には、必ずしも分布している必要はない。なお、第１指向性光Ｌ１は、この範囲の法線となす角に大多数の光が指向されていることが好ましいが、その範囲外の光が存在していてもよい。第１指向性光Ｌ１は、その強度分布の半値幅となる角度（半値幅角）を±５°以上とすることができ、通常±１０〜２０°であり、しかも、ＹＺ面内に振動面を有するような偏光方向を有する光（Ｐ成分）の比率の高い偏光光である。半値幅とは、輝度の最大強度のピークにおいて、最大値を１００％としたときに、この最大値を有する角度から、輝度の強度が５０％となるときの角度までの角度の差を意味し、半値幅が大きいほど指向性は弱くなる。

【0083】

プリズム部１４ｂから偏光部１４ａに導かれる第２指向性光Ｌ２は、図１０（ｂ）に示すように、単位プリズム３３の偏向作用により、シート面の法線方向に最大強度を有しており、その半値幅を第１指向性光Ｌ１の半値幅よりも小さくすることができる。また、本実施形態のプリズム部１４ｂは、導光板２１から出射した光を、その単位プリズム３３の光学作用により、出光面からの光の半値幅角を±２０°以下とすることができ、より好適な形態とすることにより、半値幅角±１０°以下とすることができる。プリズム部１４ｂの出光面からの光は、その半値幅が小さいほど、正面方向における輝度が向上し、かつ、指向性の広がりによる偏光方向のばらつきも小さくなる。上述のように、本実施形態においては、上述の導光板２１およびプリズム部１４ｂを備えることにより、プリズム部１４ｂから偏光部１４ａに導かれる光を、液晶表示パネルの法線方向に、半値幅角±２０°以下となるような指向性の高い光、略平行光とすることができ、しかも、その光を、第２の偏光板１４の偏光部１４ａの透過軸に略平行な方向、すなわちＹＺ面内に振動面を有するような偏光方向を有する光（Ｐ成分）の比率の高い光とすることができる。その結果、第２の偏光板１４によって吸収されてしまう光を減らすことができ、面光源装置からの光を有効に利用することが可能となる。

【0084】

図１１は、導光板からの出射される偏光光を利用した構成の場合の、本実施形態の導光板２１及びプリズム部１４ｂからの光の偏光方向と、第１の偏光板１３の透過軸及び第２の偏光板１４の偏光部１４ａの透過軸との関係を示す図である。上述のように、導光板２１から出射する光（第１指向性光）はＰ成分の比率が高く、その主たる偏光方向は、図１１（ａ）に示すように、ほぼ矢印Ｄ１方向（Ｙ方向）である。また、導光板２１から出射した光は、プリズム部１４ｂにより、その強度のピーク方向を偏向されて偏光部１４ａに導かれる。このとき、単位プリズム３３の界面での全反射によって偏向され、しかも、プリズム部は基材部を有していないか、有していても複屈折性を有していない部材であるので、プリズム部１４ｂから偏光部１４ａへ導かれる光（第２指向性光）の偏光方向は、図１１（ｂ）に示すように、ほぼ矢印Ｄ２方向（Ｙ方向）である。すなわち、第２の偏光板１４のプリズム部１４ｂから偏光部１４ａに導かれる光は、主として矢印Ｄ２方向の偏光方向を有する偏光光である。

【0085】

第２の偏光板１４の透過軸は、図１１（ｃ）に示すように、ほぼ矢印Ｄ３方向（Ｙ方向）である。この第２の偏光板１４の透過軸の方向Ｄ３は、裏面側単位光学要素２６の配列方向及び単位プリズム３３の配列方向に略平行な方向（Ｙ方向）である。また、第１の偏光板１３の透過軸は、図１１（ｄ）に示すように、ほぼ矢印Ｄ４方向（Ｘ方向）である。従って、第２の偏光板１４のプリズム部１４ｂから偏光部１４ａに導かれる光の主たる偏光方向Ｄ２と、第２の偏光板１４の透過軸Ｄ３は、平行である。また、第１の偏光板１３の透過軸Ｄ４は、第２の偏光板１４の透過軸Ｄ３に直交しており、電界印加された液晶セル１２によって９０°偏光方向が回転した光の偏光方向に略平行である。さらに、第２の偏光板１４のプリズム部１４ｂから偏光部１４ａに導かれる光は、その半値幅が従来のものに比べて狭く、指向性の高いものとなっているので、偏光方向のばらつき等が小さい。よって、第２の偏光板１４で吸収される光（偏光光）の量を大幅に低減でき、光の利用効率が向上する。

【0086】

以上のように、本実施形態によれば、導光板２１から出射した偏光光におけるＰ成分の比率が高く、第１の方向に最大強度を有する第１指向性光Ｌ１の出射方向を、プリズム部１４ｂにより第２の方向（液晶表示装置１の画面正面方向）に偏向し、かつ、その偏光状態を維持し、第２の偏光板１４の偏光部１４ａの透過軸と平行な偏光方向を有する偏光光を多く含む光として偏光部１４ａに導く。さらに、第１の偏光板１３の透過軸は、第２の偏光板１４の透過軸に直交しており、電界印加された液晶セル１２によって９０°偏光方向が回転した光の偏光方向に略平行である。従って、液晶表示パネル１５の透過率を最大とすることができ、液晶表示装置１の光の利用効率を向上でき、明るい映像を表示できる。さらに、本実施形態においては、第１指向性光Ｌ１の出射光分布が所定の極角および方位角の範囲内で所定の照射比率となるように三次元的に制御されているので、光の利用効率をさらに向上させることができる。

【0087】

ここまで、本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明の技術的思想から逸脱することなく種々の改変を行い得ることは当業者に明らかである。本発明は、そのような改変をすべて包含する。以下、可能な改変のうちいくつかの代表例を説明する。以下に説明する可能な改変の形態および説明を省略する当業者に自明の改変の形態を適宜組み合わせてもよいことは言うまでもない。

【0088】

（１）プリズム部１４ｂの単位プリズム３３は、その配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面おいて、その断面形状が、頂点を通りシート面に直交する直線に対して非対称である形態に限らず、上記断面形状が二等辺三角形状のように対称な形態としてもよい。断面形状が二等辺三角形の単位プリズムとする場合、導光板２１からの出射光の照度分布（出射光分布）を、実施形態に示したプリズム部１４ｂよりも、より狭い分布とすることが、集光性を高める観点から好ましい。さらに、図１２に示すように、断面形状が、頂点を通りシート面に直交する直線に対して対称な多角形形状としてもよい。このような断面形状が対称な形状の単位プリズム３３を備えるプリズム部は、２灯式の面光源装置にも適用できる。

【0089】

図１２に示す単位プリズム３３の変形形態について簡単に説明する。この単位プリズム３３Ｃは、第１斜面３４Ｃ及び第２斜面３５Ｃの両方が複数の平坦面を有しており、その断面形状が、その頂点ｔを通りシート面に直交する線に対して対称な形状となっている。単位プリズム３３Ｃは、傾斜角度が異なる２つの平坦面３４ａ，３４ｂからなる第１斜面３４Ｃと、傾斜角度が異なる２つの平坦面３５ａ，３５ｂからなる第２斜面３５Ｃを有する略三角柱形状（多角形形状）である。このとき、単位プリズム３３Ｃは、第１斜面３４Ｃが側面２１ａ側、第２斜面３５Ｃが側面２１ｂ側となるように配置される。図１２に示す単位プリズム３３Ｃに対して、側面２１ａ，２１ｂから入射した光は、導光板２１内を導光し、導光板２１から第１指向性光として出射される。この第１指向性光は、第１斜面３４Ｃの平坦面３４ａ，３４ｂ、第２斜面３５Ｃの平坦面３５ａ，３５ｂから入射する。単位プリズム３３Ｃでは、第１斜面３４Ｃの各平坦面３４ａ，３４ｂの傾斜角度は、上述したように導光板２１からの第１指向性光が入射可能な角度であり、かつ、第２斜面３５Ｃから入射した光をシート面の法線方向に最大強度を有する第２指向性光として反射することができる角度でもある。さらに、第２斜面３５Ｃの各平坦面３５ａ，３５ｂの傾斜角度は、第１斜面３４Ｃから入射した光をシート面の法線方向に最大強度を有する第２指向性光として反射することができる角度であり、かつ、導光板２１からの第１指向性光が入射可能な角度である。第１斜面３４Ｃの各平坦面３４ａ，３４ｃの傾斜角度の好ましい条件は、上述した図６や図７（ａ）に示す第２斜面３５の各平坦面において好ましい条件と同様である。単位プリズム３３をこのような形態とすることにより、２灯式の面光源装置を備える液晶表示装置においても、光の利用効率を向上し、明るい映像を表示できる。なお、上記のような形状に限らず、単位プリズム３３は、三角形の頂点部が短い上底となる台形であってもよいし、少なくとも一方の斜面が導光板２１側に凸となる曲面状であってもよい。

【0090】

（２）導光板２１は、基部２２の厚さが略一定である形態に限らず、１つの側面側に光源部１０を設ける場合（すなわち、１灯式である場合）は、光源部１０を設ける側の側面２１ａ側が最も厚く、対向する側面２１ｂ側に向かうにつれて徐々に薄くなるテーパ形状であってもよい。このような形態とすることにより、光の利用効率と輝度の均一性を高めることができる。また、光源部１０を導光板２１の両側面２１ａ，２１ｂに配置した２灯式面光源装置の場合は、裏面側を中央部が薄くなるアーチ状のものとしたもの等であってもよい。さらに、導光板２１は、特開２００７−２２０３４７号公報、特開２０１１−９０８３２号公報、特開２００４−２１３０１９号公報、特開２００８−２６２９０６号公報等に記載の裏面側単位光学要素２６や出光側単位光学要素２４等を備えた形態としてもよい。

【0091】

（３）第２の偏光板１４において偏光部１４ａとプリズム部１４ｂとの積層（一体化）に通常の粘着剤を用いる場合には、必要に応じて、例えばプリズム部と偏光部との間に、偏光を乱さない程度に光拡散機能を付与するために光拡散層を設けてもよい。光拡散層は、例えば、光拡散性微粒子が透光性樹脂に分散した層等を用いることができる。

【0092】

（４）液晶表示装置は、目的に応じて、任意の適切な位置に任意の適切な光学シートをさらに有していてもよい。例えば、液晶表示装置は、導光板２１と第２の偏光板１４との間に、光拡散シート、レンズアレイシート等を有していてもよい。光拡散シートを設けることにより、液晶表示装置の視野角を広げることができる。

【0093】

（５）液晶表示装置は、目的に応じて、任意の適切な位置に任意の適切な光学補償フィルム（本明細書において、異方性光学素子、位相差フィルム、補償板とも称する場合がある）をさらに有していてもよい。光学補償フィルムの配置位置、使用枚数、複屈折性（屈折率楕円体）等は、液晶セルの駆動モード、所望の特性等に応じて適切に選択され得る。

【0094】

例えば、液晶セルがＩＰＳモードである場合には、液晶表示装置は、液晶セル１２と第１の偏光板１３または第２の偏光板１４との間に配置された、ｎｘ_１＞ｎｙ_１＞ｎｚ_１を満たす第１の異方性光学素子と、該第１の異方性光学素子と液晶セルとの間に配置された、ｎｚ_２＞ｎｘ_２＞ｎｙ_２の関係を満たす第２の異方性光学素子と、を備えてもよい。第２の光学異方性素子は、ｎｚ_２＞ｎｘ_２＝ｎｙ_２を満たす、いわゆるポジティブＣプレートであってもよい。該第１の異方性光学素子の遅相軸と該第２の異方性光学素子の遅相軸とは直交しても平行であってもよく、視野角と生産性を考慮すると平行であることが好ましい。さらに、このとき、好ましい位相差範囲としては、
６０ｎｍ＜Ｒｅ_１＜１４０ｎｍ
１．１＜Ｎｚ_１＜１．７
１０ｎｍ＜Ｒｅ_２＜７０ｎｍ
―１２０ｎｍ＜Ｒｔｈ_２＜―４０ｎｍ
ここで、Ｒｅは異方性光学素子の面内位相差であり、上記で定義したとおりである。Ｒｔｈは異方性光学素子の厚み方向の位相差であり、Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ_１＋ｎｙ_２）／２−ｎｚ_２｝×ｄ_２で表される。ＮｚはＮｚ係数であり、Ｎｚ＝（ｎｘ_１−ｎｚ_１）／（ｎｘ_１−ｎｙ_１）で表される。ここで、ｎｘおよびｎｙは、上記で定義したとおりである。ｎｚは、光学部材（ここでは、第１の異方性光学素子または第２の異方性光学素子）の厚み方向の屈折率である。なお、添え字の「１」および「２」は、それぞれ第１の異方性光学素子および第２の異方性光学素子を表す。
あるいは、第１の異方性光学素子がｎｘ_１＞ｎｚ_１＞ｎｙ_１を満たし、かつ第２の異方性光学素子が、ｎｘ_２＝ｎｙ_２＞ｎｚ_２を満たす、いわゆるネガティブＣプレートであってもよい。なお、本明細書においては、例えば「ｎｘ＝ｎｙ」は、ｎｘとｎｙが厳密に等しい場合のみならず、ｎｘとｎｙが実質的に等しい場合も包含する。本明細書において「実質的に等しい」とは、液晶表示装置の全体的な光学特性に実用上の影響を与えない範囲でｎｘとｎｙが異なる場合も包含する趣旨である。したがって、本実施形態におけるネガティブＣプレートは、二軸性を有する場合を包含する。
第２の異方性光学素子は、目的や所望の特性に応じて省略されてもよい。

【0095】

液晶セルがＩＰＳモードである場合には、液晶表示パネルは、いわゆるＯモードであってもよく、いわゆるＥモードであってもよい。「Ｏモードの液晶表示パネル」とは、液晶セルの光源側に配置された偏光子の吸収軸方向と、液晶セルの初期配向方向とが実質的に平行であるものをいう。「Ｅモードの液晶パネル」とは、液晶セルの光源側に配置された偏光子の吸収軸方向と、液晶セルの初期配向方向とが実質的に直交するものをいう。「液晶セルの初期配向方向」とは、電界が存在しない状態で、液晶層に含まれる液晶分子が配向した結果生じる液晶層の面内屈折率が最大となる方向をいう。Ｏモードの場合は、上記異方性光学素子は第１の偏光板と液晶セルの間に配置され得、Ｅモードの場合は、上記異方性光学素子は第２の偏光板と液晶セルの間に配置され得る。

【0096】

また例えば、液晶セルがＶＡモードである場合には、液晶表示装置は、偏光板として円偏光板を用いてもよい。すなわち、第１の偏光板は、偏光子の液晶セル側にλ／４板として機能する異方性光学素子を備えてもよく、第２の偏光板は、偏光子の液晶セル側にλ／４板として機能する異方性光学素子を備えてもよい。第２の偏光板は、上記異方性光学素子と偏光子との間に、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率の関係を有する別の異方性光学素子を備えてもよい。さらに、該液晶セルの位相差波長分散値（Ｒｅｃｅｌｌ［４５０］／Ｒｅｃｅｌｌ［５５０］）をαｃｅｌｌとし、上記第１の偏光板および第２の偏光板の異方性光学素子の平均位相差波長分散値（Ｒｅ（λ／４）［４５０］／Ｒｅ（λ／４）［５５０］）をα（λ／４）としたときに、α（λ／４）／αｃｅｌｌが０．９５〜１．０２であることが好ましい。さらに、第１の偏光板の偏光子の吸収軸と上記異方性光学素子の遅相軸とのなす角は、実質的に４５度または実質的に１３５度であることが好ましい。加えて、上記異方性光学素子のＮｚ係数は、１．１＜Ｎｚ≦２．４の関係を満たすことが好ましく、上記別の異方性光学素子のＮｚ係数は、−２≦Ｎｚ≦−０．１の関係を満たすことが好ましい。

【0097】

液晶セルがＶＡモードである場合には、液晶表示装置はまた、偏光板として直線偏光板を用いてもよい。すなわち、第１の偏光板は、偏光子の液晶セル側にλ／４板以外の異方性光学素子を備えてもよく、第２の偏光板は、偏光子の液晶セル側にλ／４板以外の異方性光学素子を備えてもよい。上記第１の偏光板および第２の偏光板の異方性光学素子は、それぞれ、１枚であってもよく、２枚以上であってもよい。このような直線偏光板における異方性光学素子は、液晶セルの複屈折や斜め方向から見た場合の偏光子の吸収軸のみかけ上のなす角がずれること等に起因する光漏れを複屈折によって補償するものであり、その光学特性は目的等に応じて任意の適切なものを用いることができる。例えば、上記異方性光学素子は、好ましくはｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を満足し得る。より具体的には、異方性光学素子の面内位相差Ｒｅは、好ましくは２０ｎｍ〜２００ｎｍであり、より好ましくは３０ｎｍ〜１５０ｎｍであり、さらに好ましくは４０ｎｍ〜１００ｎｍである。異方性光学素子の厚み方向の位相差Ｒｔｈは、好ましくは１００ｎｍ〜８００ｎｍであり、より好ましくは１００ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは１５０ｎｍ〜３００ｎｍである。異方性光学素子のＮｚ係数は、好ましくは１．３〜８．０である。

【0098】

（６）導光板２１は、光散乱材を含んでいてもよい。例えば、導光板２１の基部２２は、略均一に分散された光散乱材（光拡散性粒子：図示せず）を含んでいてもよい。光散乱材は、基部２２内を進む光に対し、反射や屈折等によって、その光の進路方向を変化させ、拡散（散乱）させる機能を有している。光散乱材は、基部２２の母材とは異なる屈折率を有した材料により形成された粒子としてもよいし、光に対して反射作用を有する材料により形成された粒子を用いてもよい。光散乱材の材質、平均粒径、屈折率等は、導光板２１から出射する出射光に要求される指向性の強さに応じて適切に調整することができる。例えば、光散乱材の材質、平均粒径、屈折率等は、特許第３８７４２２２に記載の範囲を採用することができる。特許第３８７４２２２の記載は、その全体が本明細書に参考として援用される。光散乱材を形成する材料としては、例えば、シリカ（二酸化珪素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、アクリル樹脂、ＰＣ樹脂、シリコーン系樹脂等の透明物質からなる粒子が挙げられる。この形態においては、図１、図４および図５に示すような裏面側単位光学要素２６を設けることが好ましい。

【0099】

（７）なお、通常の液晶表示装置においては、偏光サングラスをかけたまま液晶表示装置を観察する場合を考慮して、垂直方向の偏光成分を透過し、水平方向の偏光成分を吸収するように第１の偏光板を配置することが一般的である。しかし、本発明では光源装置の偏光成分を利用するように第１の偏光板および第２の偏光板を配置した場合、第１の偏光板の透過軸が偏光サングラスの透過軸と略直交する場合がある。そのため、本発明では第１の偏光板の視認側に、偏光状態もしくは偏光軸角度を部分的もしくは全面的に変化させるもしくは解消させる光学部材（例えば、λ／４板、λ／２板もしくは高位相差フィルム、散乱素子等）を用いてもよい。

【0100】

（８）第２指向性光がＰ成分の偏光を多く含み、第２の偏光板の透過軸と一致させることで、光利用効率を向上させてもよいことを説明してきた。すなわち、本発明によれば、導光体のＹＺ平面と第２の偏光板の透過軸とが平行になるように、したがって第２の偏光板の吸収軸がＹＺ平面と直交するように液晶表示パネルを配置することにより、光利用効率の向上を実現してもよい。しかし、上記のとおり、第１の偏光板の方位角によっては、偏光サングラスを用いた場合のように問題が生じる場合があり得る。そこで、液晶表示パネルに用いられる偏光板の吸収軸角度を自由に設定するために、λ／２板を用いることができる。具体的には、第２の偏光板の偏光部とプリズム部との間にλ／２板を配置することにより、偏光方向を最適に変化させて用いることができる。この場合、λ／２板は、偏光選択反射シートとプリズム部との間に配置してもよく、偏光選択反射シートと偏光部との間に配置してもよい。λ／２板が偏光選択反射シートとプリズム部との間に配置される場合には、λ／２板の遅相軸が偏光選択反射シートの透過軸の方向と導光板のＹＺ平面の方向との間の方向となるように配置され得る。この場合、λ／２板は、好ましくは、その遅相軸が偏光選択反射シートの透過軸の角度（方向）と導光板のＹＺ平面の角度（方向）との平均の角度となるように配置され得る。λ／２板が偏光選択反射シートと偏光部との間に配置される場合には、偏光選択反射シートの透過軸はＹＺ平面と平行になるように配置され得、かつ、λ／２板の遅相軸は第２の偏光板（実質的には、偏光部）の透過軸の方向と偏光選択反射シートの透過軸の方向との間の方向になるように配置され得る。この場合、λ／２板は、好ましくは、その遅相軸が第２の偏光板（実質的には、偏光部）の透過軸の角度（方向）と偏光選択反射シートの透過軸の角度（方向）との平均の角度になるように配置され得る。

【実施例】

【0101】

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。実施例における試験および評価方法は以下のとおりである。また、特に明記しない限り、実施例における「部」および「％」は重量基準である。

【0102】

（１）液晶表示装置の正面輝度
液晶表示装置の正面輝度値は、液晶表示装置を全画面白表示となるようにし、ＡＵＴＲＯＮＩＣ ＭＥＬＣＨＥＲＳ社製コノスコープにて測定し、５００ｃｄ／ｍ^２以上を◎、２００ｃｄ／ｍ^２以上を○、２００ｃｄ／ｍ^２未満を×とした。なお、正面輝度が２００ｃｄ／ｍ^２以下となると、正面から見た時の画像が暗くなり、視認性が損なわれる。
（２）液晶表示装置の積算照度
液晶表示装置の積算照度は、液晶表示装置を全画面白表示となるようにし、ＡＵＴＲＯＮＩＣ ＭＥＬＣＨＥＲＳ社製コノスコープにて極角０°〜８０°における全方位の輝度を測定し、これらの測定値を角度積分し、算出した。算出値が、４５０ｌｘ以上となる場合を◎、３５０ｌｘ以上となる場合を○、３５０ｌｘ未満となる場合を×とした。なお、積算照度が３５０ｌｘ以下となると、あらゆる角度から見た時の画像が暗くなり、視認性が損なわれる。
（３）機械的強度
実施例および比較例で得られた液晶表示装置の機械的強度を「ＭＩＬ−ＳＴＤ−８１０Ｆ ５１４．５Ｃａｔｅｇｏｒｙ２４」に準じて評価した。具体的には、２０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ：０．０４Ｇ^２／Ｈｚ、１０００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ：−６ｄＢ／オクターブの条件で、上下、前後、左右の軸において各１時間ずつ振動させた。振動試験の後に、液晶表示装置を全画面白表示となるようにして、目視にて観察し、外観欠点（５０μｍ以上）が生じなかったものを◎、１〜２個生じたものを○、３個以上生じたものを×とした。
（４）面光源からの出射特性
導光板の出射特性を面光源の光源配置と平行方向に出射した光の半値幅角で表示した。測定方法としては、実施例および比較例で得られた面光源装置について、前述したＥＺコントラストを用いて面光源の中央部分からの出射分布を測定し、ピーク輝度の１／２の値の輝度を示す面光源の光源配置と平行方向の角度幅として表示した。
また、ＬａおよびＬｔは、ＥＺコントラストを用いて測定した出射分布を、極角１°おき、方位角１°おきの測定値として取り出し後、輝度をcos（極角）で補正後に、ＬａおよびＬｔに対応する角度範囲を積分して求めた。なお、全方位、全極角範囲で積分すると照度に相当する。
（５）位相差値および三次元屈折率
平行ニコル回転法を原理とする位相差計［王子計測機器（株）製、製品名「ＫＯＢＲＡ−ＷＰＲ」］を用いて、２３℃における波長５９０ｎｍの光で測定した。正面（法線）方向及びフィルムを４０°傾けた際の位相差値を測定し、これらの値から、面内屈折率が最大となる方向、それと直交する方向、およびフィルムの厚み方向の屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを装置付属のプログラムにより算出した。これらの値及び厚み（ｄ）から、面内位相差値：Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ、及び、厚み方向の位相差値：Ｒｔｈ＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）×ｄを求めた。なお、フィルムを４０°傾けた際の位相差値測定において、第２の光学素子（ポジティブ二軸プレート）は進相軸中心、その他に関しては遅相軸中心でフィルムを傾斜させて測定した。なお、三次元屈折率の計算に際して必要となるフィルムの厚みは、アンリツ製デジタルマイクロメーター「ＫＣ−３５１Ｃ型」を使用して測定した。また、屈折率はアッベ屈折率計［アタゴ（株）製、製品名「ＤＲ−Ｍ４」］を用いて測定した。

【0103】

＜実施例１＞
（Ａ）導光板の作製
光散乱材を含有したアクリル樹脂を用いて、基部となるシート上に出光側単位光学要素および裏面側単位光学要素を賦型することにより、図１および図４に示すような導光板を作製した。ここで、裏面側単位光学要素は、図４（ａ）とは異なり、１灯式の面光源装置に適応した形状（断面形状が配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面において非対称な形状を有する楔形状プリズム柱状）であった。裏面側単位光学要素の稜線方向は、光源部の点光源の配列方向（Ｘ方向）と平行とした。出光側単位光学要素は、図１３に示すように二等辺三角柱形状に類似した形状（底角θ１＝θ２＝４５°；プリズム先端部分を、ピッチを１００％とした時に５０％の部分を頂角１４０°のプリズムとした断面が五角形のプリズム形状）であり、その稜線方向は、裏面側単位光学要素の稜線方向に直交する方向（Ｙ方向）とした。この導光板から出射される偏光光は、導光板の出光面の法線方向を極角９０°、該導光板の導光方向を方位角０°−１８０°方向としたときに、極角５０°〜８０°かつ方位角０°〜４５°、１３５°〜２２５°および３１５°〜３６０°の範囲における出射光の積分強度Ｌａと、全出射光の積分強度Ｌｔとの比Ｌａ／Ｌｔが０．８２であった。以下、この導光板を便宜上「両面プリズムＡ」と称する場合がある。

【0104】

（Ｂ）反射シート
反射シートとして、基材（ＰＥＴシート）の表面に銀を蒸着した銀反射シートを用いた。

【0105】

（Ｃ）点光源
点光源としてＬＥＤ光源を用い、これを複数配列して光源部とした。

【0106】

（Ｄ）面光源装置の作製
上記の導光板、反射シートおよび点光源を図１に示すような配置で組み立てて、面光源装置を作製した。なお、本実施例および以下で示す実施例および比較例で用いた面光源装置は、図１および図４に示す面光源装置とは異なり、すべて１灯式である。

【0107】

（Ｅ）第２の偏光板の作製
（Ｅ−１）ＩＰＳ用補償板付偏光板の作製
（Ｅ−１−１）第１の異方性光学素子の作製
環状ポリオレフィン系ポリマーを主成分とする市販の高分子フィルム［オプテス社製、
商品名「ゼオノアフィルム ＺＦ１４−１３０（厚み：６０μｍ、ガラス転移温度：１３
６℃）」］を、テンター延伸機を用いて、温度１５８℃で、フィルム幅が元のフィルム幅
の３．０倍となるように幅方向に固定端一軸延伸した（横延伸工程）。得られたフィルム
は、搬送方向に進相軸を有するネガティブ二軸プレートであった。このネガティブ二軸プ
レートの正面位相差は１１８ｎｍ、Ｎｚ係数は１．１６であった。
（Ｅ−１−２）第２の異方性光学素子の作製
スチレン−無水マレイン酸共重合体（ノヴァ・ケミカル・ジャパン社製、製品名「ダイ
ラーク Ｄ２３２」）のペレット状樹脂を、単軸押出機とＴダイを用いて、２７０℃で押出し、シート状の溶融樹脂を冷却ドラムで冷却して厚み１００μｍのフィルムを得た。このフィルムを、ロール延伸機を用いて、温度１３０℃、延伸倍率１．５倍で、搬送方向に自由端一軸延伸して、搬送方向に進相軸を有する位相差フィルムを得た（縦延伸工程）。得られたフィルムを、テンター延伸機を用いて、温度１３５℃で、フィルム幅が前記縦延伸後のフィルム幅の１．２倍となるように幅方向に固定端一軸延伸して、厚み５０μｍの二軸延伸フィルムを得た（横延伸工程）。得られたフィルムは、搬送方向に進相軸を有するポジティブ二軸プレートであった。このポジティブ二軸プレートの正面位相差Ｒｅは２０ｎｍ、厚み位相差Ｒｔｈは−８０ｎｍであった。
（Ｅ−１−３）ＩＰＳ用補償板付偏光板の作製
メチロールメラミン５０重量部を純水に溶解し、固形分濃度３．７重量％の水溶液を調製し、この水溶液１００重量部に対して、正電荷を有するアルミナコロイド（平均粒子径１５ｎｍ）を固形分濃度１０重量％で含有する水溶液を調製した。アセトアセチル基を有するポリビニルアルコール系樹脂（平均重合度１２００、ケン化度９８．５％、アセトアセチル化度５モル％）１００重量部に対して、この水溶液１８重量部を加え、アルミナコロイド含有接着剤を調製した。得られたアルミナコロイド含有接着剤を、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（コニカミノルタ社製、製品名「ＫＣ４ＵＷ」、厚み：４０μｍ）の片面に塗布した。一方、ポリビニルアルコールを主成分とする高分子フィルム［クラレ製、商品名「９Ｐ７５Ｒ（厚み：７５μｍ、平均重合度：２，４００、ケン化度９９．９モル％）」］を水浴中に１分間浸漬させつつ搬送方向に１．２倍に延伸した後、ヨウ素濃度０．３重量％の水溶液中で１分間浸漬することで、染色しながら、搬送方向に、全く延伸していないフィルム（原長）を基準として３倍に延伸し、ホウ酸濃度４重量％、ヨウ化カリウム濃度５重量％の水溶液中に浸漬しながら、搬送方向に、原長基準で６倍に延伸し、７０℃で２分間乾燥することにより、偏光子を作製した。得られた偏光子の片面に、上記のＴＡＣフィルム／アルミナコロイド含有接着剤の積層体を、両者の搬送方向が平行となるようにロール・トゥー・ロールで積層した。続いて、偏光子の反対側の面に、上記アルミナコロイド含有接着剤を片面に塗布した第１の異方性光学素子を、両者の搬送方向が平行となるようにロール・トゥー・ロールで積層した。その後、５５℃で６分間乾燥させて、波長５８９ｎｍの単体透過率が４３．２％の偏光板（第１の光学異方性素子／偏光子／ＴＡＣフィルム）を得た。この偏光板の第１の光学異方性素子表面に、第２の光学異方性素子を、アクリル系粘着剤（厚み５μｍ）を介して、これらの搬送方向が平行となるようにロール・トゥー・ロールで積層することにより、ＩＰＳ用補償板付偏光板を得た。
（Ｅ−２）第２の偏光板の作製
基材部としてトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（富士写真フイルム社製、製品名「フジタックＺＲＦ８０Ｓ」、厚み：８０μｍ）を用いた。当該ＴＡＣを配置した所定の金型に、プリズム用材料としての紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂を充填し、紫外線を照射してプリズム用材料を硬化させることにより、図８に示すようなプリズムシートを作製した。基材部の面内位相差Ｒｅ＝０ｎｍおよび厚み位相差Ｒｔｈ＝５ｎｍであり、実質的に光学的に等方性を有していた。単位プリズムは、三角柱プリズムであり、配列方向に平行かつ厚み方向に平行な断面形状が不等辺三角形状であり、光源部側の第１斜面が、他方の第２斜面よりも急斜面（φ１＜φ２）であった（図８参照）。
一方、上記（Ｅ−１）で得られたＩＰＳ用補償板付偏光板を、上記のプリズムシートおよび偏光選択反射シートと貼り合わせることにより、第２の光学異方性素子／第１の光学異方性素子／偏光子／ＴＡＣフィルム／偏光選択反射シート／プリズムシート（プリズム部）の構成を有するプリズムシート付偏光板（第２の偏光板）を作製した。なお、偏光選択反射シートとして、透過軸に平行な方向の屈折率が互いに実質的に等しく、かつ、透過軸に直交する方向の屈折率が互いに異なる２種類の層を含む多層積層体（３Ｍ社製、製品名「ＡＰＦ−Ｖ２」）を用いた。また、プリズム部の単位プリズムの稜線方向と偏光板の透過軸とは直交し、偏光板の透過軸と偏光選択反射シートの透過軸は平行になるように一体化した。
（Ｆ）液晶表示装置の作製
ＩＰＳモードの液晶表示装置（Ａｐｐｌｅ社製、商品名「ｉＰａｄ２」）から液晶表示パネルを取り出し、当該液晶表示パネルから偏光板等の光学部材を取り除き、液晶セルを取り出した。液晶セルは、その両表面（それぞれのガラス基板の外側）を洗浄して用いた。この液晶セルの上側（視認側）に市販の偏光板（日東電工社製、製品名「ＣＶＴ１７６４ＦＣＵＨＣ」）を第１の偏光板として貼り付けた。さらに、偏光サングラスをかけて液晶表示装置を観察した際の視認性を向上させるために、第１の偏光板の上にλ／４板（カネカ社製、商品名「ＵＴＺフィルム＃１４０」）を、その遅相軸が第１の偏光板の吸収軸と４５°の角度をなすようにアクリル系粘着剤を介して貼り付けた。また、液晶セルの下側（光源側）に上記（Ｅ）で得られたプリズムシート付偏光板を第２の偏光板としてアクリル系粘着剤を介して貼り付けて、液晶表示パネルを得た。このとき、それぞれの偏光板の透過軸が互いに直交するように貼り付けた。この液晶表示パネルに上記（Ｄ）で作製した面光源装置を組み込み、図１に示すような液晶表示装置を作製した。なお、面光源装置は、導光板の出光側単位光学要素の稜線方向と第２の偏光板のプリズム部の単位プリズムの稜線方向とが直交するようにして組み込んだ。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。さらに、振動試験（機械的強度試験）後の液晶表示装置の全画面白表示の状態を、比較例２と比較して図１４に示す。

【0108】

＜実施例２＞
反射シートを白色のＰＥＴシートとし、導光板から出射される偏光光のＬａ／Ｌｔが０．４２となるようにしたこと以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。

【0109】

＜比較例１＞
反射シートを白色のＰＥＴシートとし、かつ、裏面側にドット状の光拡散層が形成された導光板を用いた。この導光板は、裏面側単位光学要素および出光側単位光学要素を有さず、導光板の光散乱層は、光源部から遠ざかるに従って、そのドットの大きさが大きくなるようなグラデーションパターンを有していた。この導光板から出射される偏光光のＬａ／Ｌｔが０．２６であったこと以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。

【0110】

＜比較例２＞
プリズムシートを第２の偏光板とは別部材として提供したこと以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例１の（Ｅ−２）で得られたプリズムシートを（Ｄ）の面光源装置に組み込み、かつ、第２の偏光板として実施例１の（Ｅ−１）で得られたＩＰＳ用補償板付偏光板を用いたこと以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。さらに、振動試験（機械的強度試験）後の液晶表示装置を全画面白表示の状態を、比較例２と比較して図１４に示す。

【0111】

＜実施例３＞
図８に示すようなプリズムシートの代わりに図９に示すようなプリズムシートを用いて第２の偏光板を作製したこと以外は実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。なお、用いたプリズムシートの単位プリズムは、第２斜面が傾斜角度の異なる２つの平坦面を有する不等辺四角形状であり、第２斜面において単位プリズムの頂点に近い平坦面がプリズムシートの出光面（シート面）に対する法線となす角度が大きかった（φ２＞φ３：図９参照）。

【0112】

＜実施例４＞
ＩＰＳ液晶セルの上側（視認側）に、上記（Ｅ−１）で得られたＩＰＳ用補償板付き偏光板を第１の偏光板として貼りつけた。この際、ＴＡＣフィルムが視認側に、第２の光学補償フィルムが液晶セル側となるようにした。一方、第２の偏光板を以下のようにして作製した。プリズムシートの基材部として二軸延伸ＰＥＴフィルム（東洋紡社製、品名「Ａ４３００」、厚み：１２５μｍ）を用いた。この延伸ＰＥＴフィルムの面内位相差Ｒｅは６０００ｎｍであった。このプリズムシートを用い、基材部（延伸ＰＥＴフィルム）の遅相軸が偏光部の透過軸と３０°の角度をなすようにし、市販の偏光板（日東電工社製、製品名「ＣＶＴ１７６４ＦＣＵＨＣ」）を上記プリズムシートおよび偏光選択反射シートと貼り合せることにより、第２の偏光板を作製した。このような第１および第２の偏光板を用いたこと、および、導光板の出光側単位光学要素の稜線方向と第２の偏光板のプリズム部の単位プリズムの稜線方向とが直交するようにして面光源装置を組み込んだこと以外は実施例３と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。

【0113】

＜実施例５＞
出光側単位光学要素の断面形状が異なる導光板（以下、両面プリズムＢと称する場合がある）を、実施例１の両面プリズムＡと同様にして作製した。具体的には、両面プリズムＢにおいては、出光側単位光学要素は、断面が直角二等辺三角柱形状（底角θ１＝θ２＝４５°、頂角９０°）のプリズム形状であり、その稜線方向は、裏面側単位光学要素の稜線方向に直交する方向（Ｙ方向）とした。この両面プリズムＢを両面プリズムＡの代わりに導光板として用いたこと以外は実施例４と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。なお、この導光板から出射される偏光光のＬａ／Ｌｔは０．７８であった。

【0114】

＜実施例６＞
出光側単位光学要素の断面形状が異なる導光板（以下、両面プリズムＣと称する場合がある）を、実施例１の両面プリズムＡと同様にして作製した。具体的には、両面プリズムＣにおいては、出光側単位光学要素は、断面が二等辺三角柱形状（底角θ１＝θ２＝２０°、頂角１４０°）のプリズム形状であり、その稜線方向は、裏面側単位光学要素の稜線方向に直交する方向（Ｙ方向）とした。この両面プリズムＣを両面プリズムＡの代わりに導光板として用いたこと以外は実施例４と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。なお、この導光板から出射される偏光光のＬａ／Ｌｔは０．８６であった。

【0115】

＜実施例７＞
出光側単位光学要素の断面形状が異なる導光板（以下、両面プリズムＤと称する場合がある）を、実施例１の両面プリズムＡと同様にして作製した。具体的には、両面プリズムＤにおいては、出光側単位光学要素は、断面が二等辺三角柱形状に類似した形状（底角θ１＝θ２＝２０°、頂角１４０°の二等辺三角形の底辺部分が断面曲線状とされた形状）のプリズム形状であり、その稜線方向は、裏面側単位光学要素の稜線方向に直交する方向（Ｙ方向）とした。この両面プリズムＤを両面プリズムＡの代わりに導光板として用いたこと以外は実施例４と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。なお、この導光板から出射される偏光光のＬａ／Ｌｔは０．８８であった。

【0116】

＜実施例８＞
プリズムシートの基材部としてＴＡＣフィルムの代わりにアクリル系樹脂フィルム（面内位相差Ｒｅ＝３ｎｍ、厚み方向位相差Ｒｔｈ＝１０ｎｍ、厚み＝４０μｍ）を用いて第２の偏光板を作製したこと以外は実施例３と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。なお、このアクリル系樹脂フィルムは、以下のようにして作製した：特開２０１０−２８４８４０号公報の製造例１に記載のイミド化ＭＳ樹脂１００重量部およびトリアジン系紫外線吸収剤（アデカ社製、商品名：Ｔ−７１２）０．６２重量部を、２軸混練機にて２２０℃にて混合し、樹脂ペレットを作製した。得られた樹脂ペレットを、１００．５ｋＰａ、１００℃で１２時間乾燥させ、単軸の押出機にてダイス温度２７０℃でＴダイから押出してフィルム状に成形した（厚み１６０μｍ）。さらに当該フィルムを、その搬送方向に１５０℃の雰囲気下に延伸し（厚み８０μｍ）、次いでフィルム搬送方向と直交する方向に１５０℃の雰囲気下に延伸して、厚み４０μｍのフィルムを得た。

【0117】

＜実施例９＞
ＩＰＳモードの液晶表示装置の代わりにＭＶＡモードの液晶表示装置（ＳＯＮＹ社製、商品名「ＫＤＬ２０Ｊ３０００」）から液晶表示パネルを取り出し、このパネルの液晶セルを用いたこと以外は実施例３と同様にして液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置を上記（１）〜（４）の評価に供した。結果を表１に示す。

【0118】

【表1】

【0119】

＜評価＞
表１から明らかなように、本発明の実施例の液晶表示装置は、機械的強度と積算照度および正面輝度（明るさ）とを良好なレベルで両立できる。一方、導光板からの偏光光の出射光分布が本発明とは異なる比較例１の液晶表示装置は積算照度および正面輝度（明るさ）が不十分である。さらに、図１４からも明らかなように、第２の偏光板とプリズムシートを別部材として用いた比較例２の液晶表示装置は、機械的強度試験後の外観が著しく劣った。

【産業上の利用可能性】

【0120】

本発明の液晶表示装置は、携帯情報端末（ＰＤＡ），携帯電話，時計，デジタルカメラ，携帯ゲーム機などの携帯機器、パソコンモニター，ノートパソコン，コピー機などのＯＡ機器、ビデオカメラ，液晶テレビ，電子レンジなどの家庭用電気機器、バックモニター，カーナビゲーションシステム用モニター，カーオーディオなどの車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニターなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター，医療用モニターなどの介護・医療機器などの各種用途に用いることができる。

【符号の説明】

【0121】

１ 液晶表示装置
１０ 光源部
１０ａ 点光源
１１ 反射板
１２ 液晶セル
１３ 第１の偏光板
１４ 第２の偏光板
１４ａ 偏光部
１４ｂ プリズム部
１５ 液晶表示パネル
２０ 面光源装置
２１ 導光板
２４ 出光側単位光学要素
２６ 裏面側単位光学要素
３３ 単位プリズム
３４ 第１斜面
３５ 第２斜面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】