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【発明の名称】 導光体およびそれを備える照明装置ならびに表示装置
【発明者】 【氏名】角田 行広
【住所又は居所】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
【要約】 【課題】光の利用効率が高い導光体およびそれを備える照明装置ならびに表示装置を提供する。

【解決手段】光源１１０から出射された光を受ける入射面１２１と、入射面１２１から入射した光を出射する出射面１２５と、出射面１２５に対向するプリズム面１２６とを有し、プリズム面１２６を含む第１導光層１２０ａと、第１導光層１２０ａに対向し、出射面１２５を含む第２導光層１２０ｂとから構成されている。第２導光層１２０ｂが出射面１２５に平行な面内に有するリタデーションの値が１５ｎｍ以下である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光源から出射された光を受ける少なくとも１つの側面と、前記少なくとも１つの側面から入射した光を出射する出射面と、前記出射面に対向するプリズム面とを有する導光体であって、前記プリズム面を含む第１導光層と、前記第１導光層に対向し、前記出射面を含む第２導光層とから構成されており、前記第２導光層が前記出射面に平行な面内に有するリタデーションの値が１５ｎｍ以下である、導光体。
【請求項２】 前記第２導光層は、前記出射面に平行な面内に遅相軸を有し、前記遅相軸は前記出射面に平行な面内において実質的にそろっている、請求項１に記載の導光体。
【請求項３】 光源から出射された光を受ける少なくとも１つの側面と、前記少なくとも１つの側面から入射した光を出射する出射面と、前記出射面に対向するプリズム面とを有する導光体であって、前記プリズム面を含む第１導光層と、前記第１導光層に対向し、前記出射面を含む第２導光層とから構成されており、前記第２導光層は、前記出射面に平行な面内に遅相軸を有し、前記遅相軸は前記出射面に平行な面内において実質的にそろっている、導光体。
【請求項４】 前記プリズム面は、互いに略平行に延びる複数の稜線を有し、前記第２導光層が有する前記遅相軸は、前記複数の稜線に略平行または略垂直である、請求項２または３に記載の導光体。
【請求項５】 前記プリズム面を含む前記第１導光層は、前記プリズム面側に形成された複数のプリズムを有するプリズムシートと、前記プリズムシートの前記第２導光層側に設けられた接着層とから構成されており、前記第２導光層は、前記プリズムシートに前記接着層を介して貼り合わされた導光板である、請求項１から４のいずれかに記載の導光体。
【請求項６】 前記第１導光層の厚さｔ1と前記第２導光層の厚さｔ2とが、ｔ1／ｔ2≦０．３０の関係を満たす、請求項１から５のいずれかに記載の導光体。
【請求項７】 前記出射面に、前記出射面での界面反射を抑制する反射抑制処理が施されている、請求項１から６のいずれかに記載の導光体。
【請求項８】 請求項１から７のいずれかに記載の導光体と、前記導光体の前記少なくとも１つの側面に向けて光を出射する少なくとも１つの光源と、を備える照明装置。
【請求項９】 請求項８に記載の照明装置と、前記照明装置に対して前記導光体の前記出射面側に配置され、前記照明装置から出射された光を変調する表示パネルとを備える、表示装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導光体およびそれを備える照明装置ならびに表示装置に関し、特に、反射型液晶表示装置が備える照明装置（フロントライト）に好適に用いられる導光体およびそれを備える照明装置ならびに表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示装置（Liquid Crystal Display）は、薄型で低消費電力であるという特徴を生かして、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどのＯＡ機器、電子手帳などの携帯情報機器、あるいは液晶モニターを備えたカメラー体型ＶＴＲなどに広く用いられている。
【０００３】液晶表示装置に代表される非発光型の表示装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）およびＥＬ（Electro Luminescence）などの自発光型の表示装置とは異なり、自らは発光せずに、外部から照射された光の透過光量や反射光量を制御することによって文字や画像を表示する。
【０００４】上述した液晶表示装置は、透過型と反射型に大別される。
【０００５】透過型の液晶表示装置においては、液晶表示パネルの背後に配置された照明装置（いわゆるバックライト）からの照明光を液晶表示パネルの液晶層で変調することにより表示が行われる。
【０００６】一方、反射型の液晶表示装置は、周囲光（外光）を用いて表示を行うので、バックライトを必要とせず、そのため、軽量、薄型、低消費電力という利点を有しており、さらに、非常に明るい使用環境において視認性が低下することもなく、より鮮明に画像の視認を行うことができる。しかしながら、反射型液晶表示装置は、表示の明るさやコントラスト比が周囲の明るさなどの使用環境によって大きく左右されるという問題を有しており、特に、暗い使用環境においては視認性が極端に低下するという欠点を有している。
【０００７】そのため、反射型液晶表示装置のなかには、十分な強度の周囲光が得られない場合の表示品位を向上するための照明装置を備えたものもあり、液晶表示パネルの前面に配置されるこの照明装置は、透過型液晶表示装置の照明装置が「バックライト」と称されるのに対して、「フロントライト」と称される。
【０００８】フロントライトを備える反射型液晶表示装置は、例えば、特開平１１−５２３７５号公報に開示されている。
【０００９】上記特開平１１−５２３７５号公報に開示されている反射型液晶表示装置においては、フロントライトが有する導光体は、光が出射する出射面に対向する面に形成された帯状の段差部を有し、液晶表示パネルの前面に配置される偏光板の透過軸が、帯状の段差部の延びる方向と平行に配置されている。段差部に入射する光の入射角がブリュースター角に近いと、段差部で反射されて液晶表示パネル側に出射される光は、段差部が延びる方向に平行な方向に振動するＳ偏光を多く含む。上記公報に開示されている反射型液晶表示装置においては、偏光板の透過軸が段差部の延びる方向と平行に配置されているので、導光体の出射面から出射された光の偏光板での吸収が抑制され、光が効率よく液晶表示パネルの液晶層に入射する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特開平１１−５２３７５号公報に開示されている反射型液晶表示装置には、以下のような問題があることを本願発明者は見出した。
【００１１】段差部への光の入射角がブリュースター角近傍となるように段差部を形成することで、段差部で反射された光はＳ偏光を多く含むものの、導光体自身が有するリタデーションのために、この光は導光体から出射するまでの間にその偏光状態を乱されてしまう。そのため、偏光板の透過軸が段差部の延びる方向に平行に配置されていても、実際には、導光体から出射された光の偏光板での吸収を十分には抑制できず、光の利用効率を十分に向上することができない。
【００１２】特に、インジェクション成形などにより段差部が導光体と一体に形成されると、成型時の歪み（例えばインジェクション時の樹脂が流れる方向のばらつきに起因する）によって、導光体は、出射面に平行な面内に比較的大きな値のリタデーションを有し、その値が面内で大きくばらつく。また、導光体が出射面に平行な面内に有する遅相軸や進相軸も面内でばらつく。そのため、段差部で反射された光（Ｓ偏光を多く含む光）は、偏光状態を大きく乱されてしまうので、偏光板での光の吸収が十分には抑制されず、光の利用効率が低下してしまう。
【００１３】図１１に、インジェクション成形により段差部６０２が一体に形成された導光体６００における遅相軸の分布を示す。図１１は、導光体６００を帯状の段差部６０２が形成された面側からみた上面図である。図１１中の矢印ａ〜ｉが遅相軸を示し、矢印６０４がインジェクション成形の際の樹脂の注入方向を示している。図１１に示したように、導光体６００においては、矢印ａ〜ｉで表される遅相軸は出射面に平行な面内でばらついている。
【００１４】また、表１に、導光体６００が出射面に平行な面内に有するリタデーション（Δｎ・ｄ）の値を分光エリプソメーターＭ−２２０（日本分光株式会社製）で可視光の範囲（波長λ＝４５０ｎｍ〜６５０ｎｍ）を用いて測定した結果を示す。なお、表１には、図１１中に矢印ａ〜ｉで遅相軸を示した場所におけるリタデーションの値を示している。
【００１５】
【表１】

【００１６】表１に示したように、導光体６００が有するリタデーションの値は比較的大きく、面内でばらついている。
【００１７】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光の利用効率が高い導光体およびそれを備える照明装置ならびに表示装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明による導光体は、光源から出射された光を受ける少なくとも１つの側面と、前記少なくとも１つの側面から入射した光を出射する出射面と、前記出射面に対向するプリズム面とを有する導光体であって、前記プリズム面を含む第１導光層と、前記第１導光層に対向し、前記出射面を含む第２導光層とから構成されており、前記第２導光層が前記出射面に平行な面内に有するリタデーションの値が１５ｎｍ以下であり、そのことによって上記目的が達成される。
【００１９】前記第２導光層は、前記出射面に平行な面内に遅相軸を有し、前記遅相軸は前記出射面に平行な面内において実質的にそろっていることが好ましい。
【００２０】あるいは、本発明による導光体は、光源から出射された光を受ける少なくとも１つの側面と、前記少なくとも１つの側面から入射した光を出射する出射面と、前記出射面に対向するプリズム面とを有する導光体であって、前記プリズム面を含む第１導光層と、前記第１導光層に対向し、前記出射面を含む第２導光層とから構成されており、前記第２導光層は、前記出射面に平行な面内に遅相軸を有し、前記遅相軸は前記出射面に平行な面内において実質的にそろっており、そのことによって上記目的が達成される。
【００２１】前記プリズム面は、互いに略平行に延びる複数の稜線を有し、前記第２導光層が有する前記遅相軸は、前記複数の稜線に略平行または略垂直であることが好ましい。
【００２２】前記プリズム面を含む前記第１導光層は、前記プリズム面側に形成された複数のプリズムを有するプリズムシートと、前記プリズムシートの前記第２導光層側に設けられた接着層とから構成されており、前記第２導光層は、前記プリズムシートに前記接着層を介して貼り合わされた導光板であることが好ましい。
【００２３】前記第１導光層の厚さｔ1と前記第２導光層の厚さｔ2とが、ｔ1／ｔ2≦０．３０の関係を満たすことが好ましい。
【００２４】前記出射面に、前記出射面での界面反射を抑制する反射抑制処理が施されていることが好ましい。
【００２５】本発明による照明装置は、上記構成を有する導光体と、前記導光体の前記少なくとも１つの側面に向けて光を出射する少なくとも１つの光源と、を備えており、そのことによって上記目的が達成される。
【００２６】本発明による表示装置は、上記構成を有する照明装置と、前記照明装置に対して前記導光体の前記出射面側に配置され、前記照明装置から出射された光を変調する表示パネルとを備えており、そのことによって上記目的が達成される。
【００２７】以下、本発明の作用を説明する。
【００２８】本発明による導光体においては、出射面を含む第２導光層が出射面に平行な面内に有するリタデーションの値が１５ｎｍ以下であるので、第２導光層はその内部を通過する光にほとんど位相差を与えず、第２導光層を通過する光がその偏光状態を乱されることが抑制される。従って、プリズム面で反射された光はその偏光状態をほとんど乱されずに出射面から出射する。そのため、表示装置が備える偏光板での光の吸収が抑制されるので、光を表示装置に効率よく入射させることができる。
【００２９】あるいは、本発明による導光体においては、出射面を含む第２導光層の遅相軸が出射面に平行な面内で実質的にそろっているので、第２導光層の遅相軸を所定の向きにすると、第２導光層はその内部を通過する光にほとんど位相差を与えず、第２導光層を通過する光がその偏光状態を乱されることが抑制される。従って、プリズム面で反射された光はその偏光状態をほとんど乱されずに出射面から出射する。そのため、表示装置が備える偏光板での光の吸収が抑制されるので、光を表示装置に効率よく入射させることができる。
【００３０】プリズム面が、互いに略平行に延びる複数の稜線を有しているときには、第２導光層を通過する光の偏光状態の乱れを抑制するためには、第２導光層の遅相軸は、この稜線に略平行または略垂直であることが好ましい。
【００３１】プリズム面を含む第１導光層が、プリズム面側に形成された複数のプリズムを有するプリズムシートと、プリズムシートの第２導光層側に設けられた接着層とから構成されており、第２導光層が、プリズムシートに接着層を介して貼り合わされた導光板である構成を採用すると、第２導光層を構成する導光板にはプリズムなどの特別な構造を作り込む必要がない。そのため、導光板を押出し成形により形成することが容易であり、第２導光層が出射面に平行な面内に有するリタデーションの値を１５ｎｍ以下としたり、第２導光層の遅相軸を出射面に平行な面内で実質的にそろえたりすることが容易である。また、このような構成を採用すると、製造工程においてプリズム面に欠点が発生した場合に、プリズムシートを交換することによって対応できるので、導光体の生産性を向上することができる。
【００３２】第１導光層の厚さｔ1と第２導光層の厚さｔ2とが、ｔ1／ｔ2≦０．３０の関係を満たしていると、入射面から第１導光層に入射する光量が、入射面から第２導光層に入射する光量に比べて十分に少なくなるので、第１導光層と第２導光層との間に屈折率差が存在している場合であっても、明暗縞の発生を抑制できる。より高品位の表示を行う観点からは、ｔ1／ｔ2≦０．２５であることがより好ましく、ｔ1／ｔ2≦０．１０であることがさらに好ましい。ｔ1／ｔ2の値が小さいほど、明暗縞の発生を抑制する効果が高いが、ｔ1／ｔ2の値が０．０１未満であると、導光体の作製が困難である場合があるので、作製の容易さも鑑みると、第１導光層１２０ａの厚さｔ1と第２導光層の厚さｔ2とが０．０１≦ｔ1／ｔ2≦０．３０の関係を満足することが好ましい。
【００３３】出射面に、出射面での界面反射を抑制する反射抑制処理が施されていると、出射面での界面反射が抑制され、出射面から出射する光量を多くすることができる。そのため、表示装置の照明装置に用いる場合には、コントラスト比が高く明るい表示が実現される。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明による実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３５】図１に、本発明による実施形態の表示装置である反射型液晶表示装置１０００を模式的に示す。反射型液晶表示装置１０００は、反射型液晶表示パネル２００と、反射型液晶表示パネル２００の観察者側に設けられた照明装置（フロントライト）１００とを有している。
【００３６】反射型液晶表示パネル２００は、図１に示すように、ＴＦＴ基板２００ａと、ＴＦＴ基板２００ａに対向する対向基板２００ｂと、これらの間に設けられた液晶層２０３および反射板２０４とを有している。
【００３７】ＴＦＴ基板２００ａ上には、スイッチング素子としての複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ；不図示）と、各ＴＦＴに電気的に接続された絵素電極（不図示）とが形成されている。絵素電極は、反射板２０４としても機能する反射電極であってもよい。
【００３８】対向基板２００ｂは、液晶層２０３とは反対側の表面に設けられた円偏光板（偏光層とλ／４板の積層）２０１と、液晶層２０３側の表面に形成されたカラーフィルタ層および対向電極（いずれも不図示）とを有している。
【００３９】反射型液晶表示素子２００においては、図２に示すように、円偏光板（偏光層２０１Ａとλ／４板２０１Ｂの積層）２０１を介して液晶層２０３に入射した照明光５０が、液晶層２０３を通過して反射板２０４で反射されて再び液晶層２０３を通過する課程でその偏光状態を液晶層２０３によって変調されることによって光量が制御され、そのことによって画像の表示が行われる。
【００４０】以下、反射型液晶表示パネル２００の動作原理をより詳しく説明する。偏光層（例えば偏光板）２０１Ａの透過軸２０１ａは、λ／４板２０１Ｂの遅相軸２０１ｂと４５°の角度をなすように配置されており、照明光５０のうち、偏光層２０１Ａを通過した直線偏光がλ／４板２０１Ｂで円偏光に変換されて液晶層２０３に入射する。
【００４１】液晶層２０３がこの光を変調しない（偏光状態を乱さない）場合、反射板２０４で反射する際に円偏光の回転方向が逆転するので、円偏光は再びλ／４板２０１Ｂを通過すると偏光層２０１Ａの透過軸２０１ａに直交する直線偏光となり、偏光層２０１Ａで吸収される。従って、この場合には黒表示が行われる。
【００４２】これに対して、液晶層２０３が円偏光を変調する場合、例えば、液晶層２０３に入射した円偏光の偏光状態が保存されるように変調する場合には、液晶層２０３から出射した円偏光は、λ／４板２０１Ｂを通過すると偏光層２０１Ａの透過軸２０１ａに平行な直線偏光となり、偏光層２０１Ａを透過する。従って、この場合には白表示が行われる。
【００４３】なお、本実施形態では、偏光層２０１Ａの透過軸２０１ａは、図２に示したように、絵素の繰り返し方向（あるいは絵素を規定する辺に平行な方向）に対して１５°の角度で傾斜するように配置するが、勿論、透過軸２０１ａの角度はこれに限定されず、液晶材料や配向方向、あるいは視野角特性等を考慮して適宜決定される。
【００４４】照明装置１００は、光源１１０と、導光体１２０とを有する。光源１１０として、本実施形態では、ＣＣＦＴ（冷陰極管）を用いる。勿論、ＬＥＤ（発光ダイオード）や、ＬＥＤと線状導光体とを組み合わせた線状光源、あるいは有機ＥＬ素子などを用いてもよい。光源１１０を囲むように、反射部材（例えば拡散反射シート）１１２が設けられており、光源１１０から出射された光は導光体１２０に効率的に入射する。
【００４５】図１、図３および図４を参照しながら、導光体１２０の構造と機能を説明する。図３は、導光体１２０を模式的に示す上面図であり、図４は、導光体１２０が有するプリズム１２６ａと偏光層２０１Ａの透過軸２０１ａとの配置関係を説明するための斜視図である。
【００４６】導光体１２０は、光源１１０からの光を受ける入射面（第１側面）１２１と、入射面１２１に対向する第２側面１２２と、入射面１２１と第２側面１２２との間に位置し互いに対向する第３側面１２３および第４側面１２４と、反射型液晶表示パネル２００側に配置された出射面１２５と、出射面１２５に対向するプリズム面１２６とを有する。出射面１２５は、ここでは、入射面１２１に略直交するように配置されている。
【００４７】プリズム面１２６には、複数のプリズム１２６ａが形成されており、プリズム面１２６は鋸歯状の断面構造を有する。プリズム１２６ａは、伝搬面１２６ａ１と反射面１２６ａ２とを有している。伝搬面１２６ａ１と反射面１２６ａ２とが接する稜線１２６ｒは、本実施形態では、図３および図４に示したように、偏光層２０１Ａの透過軸２０１ａに平行であり、絵素の繰り返し方向に対して１５°傾斜している。
【００４８】また、導光体１２０は、プリズム面１２６を含む第１導光層１２０ａと、第１導光層１２０ａに対向し、出射面１２５を含む第２導光層１２０ｂとから構成されている。第１導光層１２０ａおよび第２導光層１２０ｂは、出射面１２５の法線方向に沿ってそれぞれ所定の厚さを有している。第１導光層１２０ａは、導光体１２０内部に入射した光を出射面１２５に向けて反射する機能を有し、光反射層として機能する。また、第２導光層１２０ｂは、導光体１２０内部に入射した光を伝搬する機能を有し、光伝搬層として機能する。
【００４９】光源１１０から出射され入射面１２１から導光体１２０内に入射した光は、図１に示したように、プリズム面１２６の（プリズム１２６ａの）伝搬面１２６ａ１と出射面１２５とで全反射を繰り返しながら、第２側面１２２に向けて伝搬する。導光体１２０内を伝搬する光の一部は、プリズム面１２６の（プリズム１２６ａの）反射面１２６ａ２で反射され、出射面１２５から反射型液晶表示パネル２００に向けて出射される。反射型液晶表示パネル２００によって反射された光は、出射面１２５から再び導光体１２０に入射し、導光体１２０内を通過した後、プリズム面１２６から観察者側に出射され、表示に用いられる。
【００５０】ここで、図１と図５（ａ）および（ｂ）とを参照しながら導光体１２０のより具体的な構成を説明する。図５（ａ）は、照明装置１００を模式的に示す断面図であり、図５（ｂ）は、導光体１２０が有するプリズム面１２６を拡大して模式的に示す断面図である。
【００５１】本実施形態では、導光体１２０は、図５（ａ）に示すように、複数のプリズム１２６ａを有するプリズムシート１２７と、導光板１２８と、プリズムシート１２７と導光板１２８との間に設けられた接着層１２９とから構成されている。プリズムシート１２７と接着層１２９とが第１導光層１２０ａに相当し、導光板１２８が第２導光層１２０ｂに相当する。
【００５２】また、導光体１２０の出射面１２５には、出射面１２５での界面反射を抑制する反射抑制処理が施されている。反射抑制処理は、具体的には、厚さが約０．００１ｍｍのＭｇＦ2膜およびＳｉＯ2膜が交互に積層された反射抑制膜１３０を蒸着法を用いて形成することによって施されている。反射抑制膜１３０は、薄膜の干渉作用によって界面反射を抑制する機能を有しているので、導光体１２０の出射面１２５での界面反射が約４％から約１％に低減され、表示の明るさおよびコントラスト比が向上する。
【００５３】プリズムシート１２７として、ここでは、屈折率が１．５１のアートンからなるシートに複数のプリズム１２６ａを転写形成することによって形成されたプリズムシート１２７を用いる。プリズムシート１２７を、ロール金型へシート材料を挿入することにより作製すると、生産性が向上するという利点が得られる。プリズムシート１２７が有するプリズム１２６ａの形状は、導光体１２０の内部に入射する光を出射面１２５に向けて有効に出射できるように設定される。ここでは、プリズム１２６ａのピッチＰを０．２５３ｍｍ、伝搬面１２６ａ１が出射面１２５に対してなす角βを２．１°、反射面１２６ａ２が出射面１２５に対してなす角αを４３．７°とする。勿論、プリズム１２６ａの形状は例示したものに限定されず、プリズムシートの材料の屈折率に応じて適宜選択される。また、光源１１０から遠ざかるにつれて反射面１２６ａ２の傾斜角αを大きくすると、照明光の強度分布がより均一となり、より均一な照明を行うことができる。
【００５４】導光板１２８としては、ここでは、屈折率が１．４９のアクリル樹脂を用いて押出し成形により形成した導光板１２８を用いる。このようにして形成された導光板１２８の出射面１２５に平行な面内におけるリタデーション（位相差Δｎ・ｄ）を可視光の範囲（波長４００ｎｍから７００ｎｍの範囲）で測定したところ、０．１０ｎｍから０．１３ｎｍであった。リタデーションの測定には、分光エリプソメーターＭ−２２０（日本分光株式会社製）を用いた。なお、ここでは、平行平板状の導光板１２８を用いるが、導光板１２８の形状はこれに限定されず、光源１１０から遠ざかるにつれて厚さが薄くなる楔型であってもよい。導光板１２８の形状が楔形であると、照明光の強度分布がより均一となり、より均一な照明を行うことができる。
【００５５】上述したプリズムシート１２７と導光板１２８とを貼り合わせる接着層１２９としては、ここでは、屈折率が１．５１のアクリル樹脂からなる接着層１２９を用いる。
【００５６】また、本実施形態では、プリズムシート１２７および接着層１２９の厚さの合計、すなわち、第１導光層１２０ａの厚さｔ1を０．２０ｍｍとし、導光板１２８の厚さ、すなわち、第２導光層１２０ｂの厚さｔ2を０．８０ｍｍとする。
【００５７】上述したように、本実施形態においては、導光体１２０を構成する第２導光層１２０ｂが出射面１２５に平行な面内に有するリタデーションの値が０．１０ｎｍ〜０．１３ｎｍであるので、第２導光層１２０ｂはその内部を通過する光にほとんど位相差を与えず、第２導光層１２０ｂを通過する光がその偏光状態を乱されることが抑制される。従って、プリズム面１２６で反射された光（稜線１２６ｒに平行な光（Ｓ偏光）を多く含む光）は、その偏光状態をほとんど乱されずに出射面１２５から出射する。そのため、出射面１２５から出射される光の偏光層（典型的には透過軸２０１ａが稜線１２６ｒと平行になるように配置されている）２０１Ａでの吸収が抑制され、出射面１２５から出射された光は、反射型液晶表示パネル２００の液晶層２０３に効率よく入射する。
【００５８】このように、第２導光層１２０ｂのリタデーションの値を例示したような比較的小さな値とすることによって、光を反射型液晶表示パネル２００に効率よく入射させることができ、光の利用効率が高い導光体１２０が提供されるが、第２導光層１２０ｂのリタデーションの値は、例示したものに限定されない。
【００５９】図６に、第２導光層１２０ｂが出射面１２５に平行な面内に有するリタデーション（Δｎ・ｄ）の値と、偏光層２０１Ａを透過する光量との関係を示す。なお、図６では、第２導光層２０１Ａがリタデーションを有していない（リタデーションの値が０）ときに偏光層２０１Ａを透過する光量を１．００とし、偏光層２０１Ａを透過する光量を波長λ＝４５０ｎｍ、λ＝５５０ｎｍおよびλ＝６５０ｎｍの場合について相対輝度で示している。
【００６０】図６に示したように、第２導光層１２０ｂ（導光板１２８）が出射面１２５に平行な面内に有するリタデーションの値が１５ｎｍ以下であると、視感度が高い波長５５０ｎｍにおける光量の低下を１％未満とすることができるので、光の利用効率を十分高くすることができ、明るい表示が実現される。これに対して、インジェクション成形により形成された図１１に示したような従来の導光体６００では、リタデーションの値は、λ＝５５０ｎｍの光に対して１６．６ｎｍ〜５９．８ｎｍ程度であり、光量の低下は１３％程度である。従って、第２導光層１２０ｂのリタデーションの値が１５ｎｍ以下であると、従来の導光体６００に比べて約１０％以上明るさを向上することが可能になる。
【００６１】第２導光層１２０ｂのリタデーションの値を１５ｎｍ以下とするには、例えば、本実施形態のように、第２導光層１２０ｂを、第１導光層１２０ａを構成する部材とは別体の導光板１２８で構成し、この導光板１２８を押出し成形により形成すればよい。第１導光層１２０ａの部材とは別体で第２導光層１２０ｂを構成すると、光を伝搬させる機能を担う第２導光層１２０ｂには特別な構造体（例えばプリズムなど）を作り込む必要がないので、第２導光層１２０ｂを単純な平板状（直方体状）の導光板１２８で構成でき、押出し成形で形成することが容易である。押出し成形により導光板１２８を形成すると、インジェクション成形する場合とは異なり、樹脂の流れ方向のばらつきが少なく、成形時の歪みが小さいので、遅相軸が面内でそろった導光板１２８が得られる。また、押出し成形により導光板１２８を形成すると、リタデーションの値が小さい導光板１２８が得られる。これは、押出し成形の場合には、成型時の温度および圧力が低いので、導光板に残留するリタデーションの値が小さくなるためと考えられる。
【００６２】また、上述のように、導光体１２０が、プリズムシート１２７と、導光板１２８と、これらを接着する接着層１２９とから構成されていると、導光体１２０の生産性を向上することができる。この理由を以下に説明する。
【００６３】一般に、プリズムを備える導光体は、生産工程において金型などの欠点（例えば、金型上の傷や曇り、あるいは転写条件の不整合によるプリズムの変形、傷、曇りなど）の影響を受けやすく、プリズム上に小さな欠点が発生することがある。プリズム上に発生する欠点は、照明時の輝点や黒点として観察されるので、表示装置の表示品位を著しく低下させる。図１１に示したような、インジェクション成形によりプリズムが一体成形された導光体６００のプリズムに欠陥が発生した場合には、導光体６００そのものを利用できなくなることになり、生産歩留まりが著しく低下することがある。
【００６４】これに対して、図５（ａ）などに示したように、導光体１２０が、プリズムシート１２７と、導光板１２８と、これらを接着する接着層１２９とから構成されていると、プリズム１２６ａに欠点が発生した場合には、プリズムシート１２７のみを交換することによって導光体１２０を再び利用することができるので、生産歩留まりを向上することが可能になり、導光体１２０の生産性が向上する。
【００６５】なお、第１導光層１２０ａと第２導光層１２０ｂとを別体で構成する場合、第１導光層１２０ａと第２導光層１２０ｂとの屈折率の差に起因して照明光に明暗縞が発生することがある。例えば、導光体１２０内部を伝搬する光を効率よく第１導光層１２０ａで反射させるためには、第１導光層１２０ａの屈折率が第２導光層１２０ｂの屈折率よりも高いことが好ましいが、第１導光層１２０ａの屈折率が第２導光層１２０ｂの屈折率よりも高いと、図７に示すように、第１導光層１２０ａに入射する光と、第２導光層１２０ｂに入射する光との間で強度差が生じてしまう。そのため、光源１１０近傍では、明部と暗部とが発生し、明暗縞として観察されることがある。
【００６６】明暗縞の発生を抑制するためには、第２導光層の厚さｔ2に対する第１導光層１２０ａの厚さｔ1の比ｔ1／ｔ2を小さくすることが好ましい。ｔ1／ｔ2の値が小さいほど、入射面１２１から第１導光層１２０ａに入射する光量が、入射面１２１から第２導光層１２０ｂに入射する光量に比べて十分に少なくなるので、暗部の幅を狭くすることができ、明暗縞を視認しにくくできるからである。
【００６７】表２に、ｔ1／ｔ2の値と、明暗縞の発生する様子との関係を示す。表１中に示す◎は、明暗縞が発生しないことを示し、○は、薄い明暗縞が発生するものの表示には影響しないことを示している。また、△は、明暗縞が発生するものの表示には影響しないことを示し、×は、濃い明暗縞が発生して表示に影響を及ぼすことを示している。
（表２）
ｔ1／ｔ2 明暗縞の発生０．０１ ◎０．１０ ◎０．２０ ○０．２５ ○０．３０ △０．３５ ×０．４０ ×表２からわかるように、第１導光層１２０ａの厚さｔ1と、第２導光層の厚さｔ2とがｔ1／ｔ2≦０．３０の関係を満たしていると、照明光に現れる明暗縞の発生が抑制され、高品位の表示を行うことができる。より高品位の表示を行う観点からは、ｔ1／ｔ2≦０．２５であることがより好ましく、ｔ1／ｔ2≦０．１０であることがさらに好ましい。ｔ1／ｔ2の値が小さいほど、明暗縞の発生を抑制する効果が高いが、ｔ1／ｔ2の値が０．０１未満であると、導光体１２０の作製が困難であることがあるので、作製の容易さなども鑑みると、第１導光層１２０ａの厚さｔ1と第２導光層の厚さｔ2とが０．０１≦ｔ1／ｔ2≦０．３０の関係を満足することが好ましいともいえる。上述したように、本実施形態では、第１導光層１２０ａの厚さｔ1が０．２０ｍｍであり、第２導光層１２０ｂの厚さｔ2が０．８０ｍｍであり、ｔ1／ｔ2＝０．２５であるので、明暗縞の発生が抑制され、高品位の表示を行うことができる。
【００６８】また、本実施形態では、図４に示すように、偏光層２０１Ａの透過軸２０１ａは、プリズム面１２６が有する稜線１２６ｒに平行になるように配置されている。このように、プリズム面１２６の稜線１２６ｒと偏光層２０１Ａの透過軸２０１ａとが平行であると、導光体１２０から出射する照明光をもっとも効率よく反射型液晶表示装置２００の液晶層２０３に入射させることができる。図８に、偏光層２０１Ａの透過軸２０１ａとプリズム面１２６の稜線１２６ｒとがなす角度θと、偏光層２０１Ａを透過する光量との関係を示す。
【００６９】図８に示したように、光量は、透過軸２０１ａと稜線１２６ｒとがほぼ平行である場合（θ＝０°）にもっとも多く、角度θが大きくなるにつれて少なくなる。そのため、明るい表示を行う観点からは、透過軸２０１ａと稜線１２６ｒとがほぼ平行であることが好ましい。勿論、これに限定されず、プリズム面１２６の周期構造と絵素の周期構造との干渉によるモアレ縞の発生を抑制するために、プリズム面１２６の稜線１２６ｒを偏光層２０１Ａの透過軸２０１ａに対して傾けて配置してもよい。
【００７０】なお、導光体１２０を構成するプリズムシート１２７、導光板１２８および接着層１２９の材料は、例示したものに限定されず、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂などの熱可塑性の透明樹脂や、エポキシ樹脂、アリルジグリコールカーボネイト樹脂等の熱硬化性の透明樹脂や、各種のガラスあるいは各種の無機材料を用いることができる。
【００７１】上述の説明においては、第２導光層１２０ｂのリタデーションを１５ｎｍ以下とすることによって、光の利用効率を向上できることを説明した。
【００７２】本願発明者は、図９（ａ）および（ｂ）に示す導光体１２０’のように、第２導光層１２０ｂの遅相軸ＳＡ（あるいは進相軸）が、出射面１２５に平行な面内において実質的にそろっている構成とすることによっても、光の利用効率を向上することができることを見出した。図９（ａ）に示したように、第２導光層１２０ｂの遅相軸が面内で実質的にそろっていると、プリズム面１２６の稜線１２６ｒを第２導光層１２０ｂの遅相軸に対して略平行（あるいは略垂直）に配置した場合に、第２導光層１２０ｂはプリズム面１２６の稜線１２６ｒに平行に振動する偏光にほとんど位相差をあたえない。そのため、プリズム面１２６で反射された光（プリズム面１２６の稜線１２６ｒに平行に振動するＳ偏光を多く含む光）の偏光状態の乱れが抑制されるので、光の利用効率を向上することができる。
【００７３】本願明細書において、「遅相軸が出射面に平行な面内において実質的にそろっている」とは、面内での遅相軸の平均方向に平行に振動する偏光に対して第２導光層１２０ｂがほとんど位相差を与えない程度に、遅相軸が面内で均一な状態をいう。具体的には、面内での遅相軸の平均方向からの遅相軸のずれが４°以下であること、すなわち、遅相軸のゆらぎが４°以下であることをいう。
【００７４】図１０に、遅相軸が透過軸２０１ａとなす角度θ’と、偏光層２０１Ａを透過する光量との関係を示す。図１０では、第２導光層１２０ｂのリタデーションΔｎ・ｄと波長λとの比Δｎ・ｄ／λが１／５、１／４、１／３および１／２の場合について偏光層２０１Ａを透過する光量を相対輝度で示している。
【００７５】図１０に示したように、遅相軸が透過軸２０１ａとなす角度が０°以上４°以下、あるいは８６°以上９０°以下であると、光量の低下を１％未満とすることができる。従って、遅相軸のゆらぎが４°以下であれば、プリズム面１２６の稜線１２６ｒを第２導光層１２０ｂの遅相軸に対して略平行（あるいは略垂直）にしたときに、プリズム面１２６で反射された光の偏光状態の乱れを十分に抑制することができるので、光の利用効率を十分向上することができる。
【００７６】なお、図９（ａ）および（ｂ）に示した導光体１２０’のように、第２導光層１２０ｂの遅相軸が面内において実質的にそろっていると、第２導光層１２０ｂのリタデーションが１５ｎｍを超えていても、光の利用効率を向上できる。逆に、図１に示した導光体１２０のように、第２導光層１２０ｂのリタデーションが１５ｎｍ以下であれば、第２導光層１２０ｂの遅相軸が面内においてそろっていなくても、光の利用効率を向上することができる。なお、図６では、第２導光層１２０ｂ（導光板１２８）が有する遅相軸が、プリズムシート１２７に形成されたプリズム１２６ａの稜線１２６ｒに対してほぼ４５°の角度をなすように配置された場合を示している。
【００７７】上述の説明においては、第２導光層１２０ｂの遅相軸が出射面１２５に平行な面内において実質的にそろっていれば光の利用効率を向上できることを説明したが、上述の説明において、第２導光層１２０の「遅相軸」を、第２導光層の「進相軸」（第２導光層１２０ｂが出射面１２５に平行な面内に有する進相軸）と言い換えても上述の説明に異なるところはない。第２導光層１２０ｂの遅相軸と進相軸とは所定の角度で交差する（典型的には互いに直交する）ので、第２導光層１２０ｂの遅相軸が面内で実質的にそろっていれば、第２導光層１２０ｂの進相軸も面内で実質的にそろっているといえるからである。つまり、出射面１２５に平行な面内における第２導光層１２０ｂの複屈折の主軸が実質的にそろっていれば、光の利用効率を向上できる。
【００７８】第２導光層１２０ｂの遅相軸（あるいは進相軸）を面内でそろえるためには、例えば、既に述べたように、第２導光層１２０ｂを構成する導光板１２８を押出し成形によって形成すればよい。押出し成形により導光板１２８を形成すると、押出し方向と遅相軸（あるいは進相軸）の方向とがほぼ一致するので、プリズムシート１２７の稜線１２６ｒの方向が押出し方向に一致するように、プリズムシート１２７を切り出して貼り付けることによって、プリズムシート１２７の稜線１２６ｒと第２導光層１２０ｂの遅相軸（あるいは進相軸）とが一致した導光体１２０が得られる。
【００７９】本実施形態の導光体１２０のように、第２導光層１２０ｂを構成する導光板１２８を押出し成形によって形成すれば、第２導光層１２０ｂのリタデーションが１５ｎｍ以下であり、かつ、第２導光層１２０ｂの遅相軸（あるいは進相軸）が、出射面１２５に平行な面内において実質的にそろっている導光体１２０を容易に得ることができる。
【００８０】なお、本実施形態では、導光体１２０が有する側面のうちの一つの側面が光源１１０からの光を受ける場合について説明したが、勿論、複数の光源からの光を複数の側面で受ける構成としてもよい。
【００８１】
【発明の効果】本発明によると、プリズム面で反射された光の偏光状態の乱れが抑制されるので、光の利用効率が高い導光体が提供される。本発明による導光体は、照明装置や表示装置に好適に用いることができる。
【出願人】 【識別番号】０００００５０４９
【氏名又は名称】シャープ株式会社
【住所又は居所】大阪府大阪市阿倍野区長池町２２番２２号
【出願日】 平成１４年５月１６日（２００２．５．１６）
【代理人】 【識別番号】１０００７７９３１
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘 （外３名）
【公開番号】 特開２００３−３３１６２３（Ｐ２００３−３３１６２３Ａ）
【公開日】 平成１５年１１月２１日（２００３．１１．２１）
【出願番号】 特願２００２−１４１５７１（Ｐ２００２−１４１５７１）