(57)【要約】  導光板の主面から出射された光の光路と交差するように配置された反射型カラーフィルタと、導光板を挟んで反射型カラーフィルタと反対側に配置されたリサイクル部とを備え、導光板に入射した光のうち、反射型カラーフィルタで反射した光が導光板を経由してリサイクル部で反射して、再び反射型カラーフィルタに戻る。
2009093452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面から入射した光を一方の主面から出射する導光板と、
前記主面から出射された光の光路と交差するように配置され、分光特性の異なる少なくとも２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、
前記導光板を挟んで前記反射型カラーフィルタと反対側に配置されたリサイクル部と、
を備え、
前記導光板に入射した光のうち、前記反射型カラーフィルタで反射した光が前記導光板を経由して前記リサイクル部で反射して、再び前記反射型カラーフィルタに戻ることを特徴とする波長分離装置。
【請求項２】
前記反射型カラーフィルタは、分光特性の異なる２種類の第１フィルタ領域及び第２フィルタ領域を有し、
前記リサイクル部は、前記第１フィルタ領域で反射した光が前記第２フィルタ領域に向けて反射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長分離装置。
【請求項３】
前記導光板の一方の主面と対向する対向面は、
前記導光板の側面から入射した光を前記一方の主面に向けて偏向する偏向溝と、
前記反射型カラーフィルタで反射した光を透過させる平面部とを有し、
前記平面部を通過した光は、前記リサイクル部で反射して再び前記平面部から導光板に入射し、前記一方の主面から出射することを特徴とする請求項１又は２に記載の波長分離装置。
【請求項４】
前記リサイクル部の反射面、前記導光板の前記平面部及び前記反射型カラーフィルタの少なくとも１つは、前記導光板の前記一方の主面に対して傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の波長分離装置。
【請求項５】
前記リサイクル部は、反射シートで構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項６】
前記リサイクル部は、偏光反射シートで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の波長分離装置。
【請求項７】
前記リサイクル部は、前記導光板の前記一方の主面に対して傾斜した複数の反射面を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項８】
前記反射型カラーフィルタは、反射対象となる光の波長以下の間隔で屈折率が周期的に変化する周期構造を有していることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項９】
前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の主面からの光の出射方向に積層された少なくとも３層の光学層を有し、
前記少なくとも３層の光学層は、前記周期構造が形成された反射領域と、全波長の光を透過する透過領域とをそれぞれ有し、
前記周期構造は、各光学層ごとに異なる波長帯域の光を反射するように各光学層ごとに異なる周期に設定され、
前記反射型カラーフィルタには、１つの前記透過領域と少なくとも２つの前記反射領域とが積層された領域として、分光特性の異なる３種類の前記フィルタ領域が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の波長分離装置。
【請求項１０】
前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の主面からの光の出射方向に積層された少なくとも２層の光学層を有し、
前記少なくとも２層の光学層は、波長の異なる少なくとも３種類の光を反射するために周期の異なる少なくとも３種類の周期構造をそれぞれ有し、
前記反射型カラーフィルタには、前記少なくとも３種類の周期構造のうちの１種類を除く少なくとも２種類の周期構造が積層された領域として、分光特性の異なる３種類の前記フィルタ領域が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の波長分離装置。
【請求項１１】
前記反射型カラーフィルタには、前記周期構造が所定の方向に延びる１次元格子が形成された領域として前記フィルタ領域が形成され、
前記１次元格子に偏光の揃った光がＴＥ偏光で入射することを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項１２】
前記反射型カラーフィルタには、前記周期構造が互いに直交する２方向に並ぶ２次元格子が形成された領域として前記フィルタ領域が形成されていることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項１３】
前記反射型カラーフィルタは、屈折率の異なる少なくとも２種類の薄膜を積層した構成を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項１４】
前記反射型カラーフィルタは、
所定の屈折率よりも大きな屈折率を有する薄膜と、前記所定の屈折率以下の屈折率を有する薄膜とが交互に積層した積層構造を有し、
前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの１つであり、前記フィルタ領域ごとに膜厚がそれぞれ異なる欠陥層と、
前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの少なくとも２つの薄膜であり、前記欠陥層の両側に少なくとも１層ずつ積層されるとともに、前記フィルタ領域における膜厚がそれぞれ等しい被覆層とを備えていることを特徴とする請求項８に記載の波長分離装置。
【請求項１５】
前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ少なくとも１層積層された前記被覆層とをそれぞれ有する少なくとも２つの多層膜と、
前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの少なくとも１つの薄膜であり、前記少なくとも２つの多層膜の間に設けられるとともに、前記フィルタ領域ごとに膜厚がそれぞれ等しい接続層とを備え、
前記少なくとも２つの多層膜は、それぞれ前記欠陥層を中心として膜の構造が対称とされていることを特徴とする請求項１４に記載の波長分離装置。
【請求項１６】
前記多層膜は、前記所定の屈折率以下の屈折率を有する前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ積層される前記被覆層とを有する３層膜からなり、
前記積層構造は、３つの前記３層膜と、前記３層膜のそれぞれの間に配置された２つの前記接続層とからなる１１層構造であることを特徴とする請求項１５に記載の波長分離装置。
【請求項１７】
前記多層膜は、前記所定の屈折率よりも大きな屈折率を有する前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ２層ずつ積層された前記被覆層とを有する５層膜からなり、
前記積層構造は、２つの前記５層膜と、前記５層膜の間に配置された１つの前記接続層とからなる１１層構造であることを特徴とする請求項１５に記載の波長分離装置。
【請求項１８】
２つの前記５層膜のそれぞれに含まれる欠陥層は、前記フィルタ領域において互いに略等しい光学膜厚を有することを特徴とする請求項１７記載の波長分離装置。
【請求項１９】
前記各フィルタ領域の反射波長帯域の略中心の波長を設定波長λとしたとき、前記接続層の光学膜厚がλ／４であることを特徴とする請求項１５〜１８の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２０】
前記各フィルタ領域の反射波長帯域の略中心の波長を設定波長λとしたとき、前記被覆層の光学膜厚がλ／４であることを特徴とする請求項１４〜１７の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２１】
前記欠陥層は、前記所定の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の波長分離装置。
【請求項２２】
前記積層構造を構成する複数の薄膜のうち、屈折率の最も大きな薄膜と屈折率の最も小さな薄膜との間の屈折率差は、０．６以上であることを特徴とする請求項１３〜２１に記載の波長分離装置。
【請求項２３】
前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の前記一方の主面上に形成されていることを特徴とする請求項１〜２２の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２４】
前記反射型カラーフィルタは、赤色光、緑色光又は青色光の何れか１色の光を透過し、かつ、前記１色の光以外の光を反射する分光特性を有する３種類の前記フィルタ領域を有し、
前記反射型カラーフィルタには、分光特性の異なる前記フィルタ領域が隣接して配置されていることを特徴とする請求項１〜２３の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２５】
前記反射型カラーフィルタに占める前記フィルタ領域の面積の比率は、前記分光特性ごとに局所的に異なる比率に設定され、
前記反射型カラーフィルタの出射面には、特定の色分布が表示されることを特徴とする請求項１〜２４の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２６】
前記反射型カラーフィルタに占める前記フィルタ領域の面積の比率は、前記分光特性ごとに局所的に異なる比率に設定されていることを特徴とする請求項１〜２４の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２７】
前記反射型カラーフィルタには、前記異なる分光特性が特定の順序で並ぶように前記フィルタ領域が配列され、
前記反射型カラーフィルタと前記リサイクル部の反射面との間の距離は、前記各フィルタ領域の幅と、前記反射型カラーフィルタに対する前記導光板の主面から出射された光の入射角との関数で決まることを特長とする請求項１〜２６の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２８】
前記導光板と前記反射型カラーフィルタとの間に配置された偏光反射シートをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜２７の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２９】
少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、
請求項１〜２８の何れか１項に記載の波長分離装置とを備え、
前記光源から出射された光は、前記導光板の前記側面から入射することを特徴とする面状照明装置。
【請求項３０】
前記光源は、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ出射するレーザ光源を有し、
各波長の前記レーザ光は、それぞれ同じ偏光方向で前記導光板に入射することを特徴とする請求項２９に記載の面状照明装置。
【請求項３１】
前記反射型カラーフィルタは、分光特性の異なる少なくとも３種類のフィルタ領域を有し、
前記分光特性の異なる３種類のフィルタ領域は、それぞれ所定の第１方向に延びるとともに前記第１方向と直交する第２方向に並んでストライプ状に配列されており、
前記光源から出射された光は、前記第１方向に沿って前記導光板の側面に入射することを特徴とする請求項２９又は３０に記載の面状照明装置。
【請求項３２】
前記光源から出射された光は、前記３種類のフィルタ領域の第１方向に対して数度傾けた光路に沿って前記導光板に入射することを特徴とする請求項３１に記載の面状照明装置。
【請求項３３】
特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルを有する液晶パネルと、
前記液晶パネルを背面側から照明するバックライト照明装置を備え、
前記バックライト照明装置として請求項２９〜３２の何れか１項に記載の面状照明装置を用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３４】
少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、
前記光源からの光を波長分離する請求項１１に記載の波長分離装置と、
前記波長分離装置から出射された光が背面側から入射する液晶パネルとを備え、
前記液晶パネルは、
特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルと、
前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側偏光板とを有し、
前記反射型カラーフィルタの一次元格子の伸長方向に沿った軸と、前記内側偏光板の透過軸とは、同一平面上に位置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３５】
前記１次元格子の伸長方向が、前記反射型カラーフィルタにおけるすべての光学層において一致していることを特徴とする請求項３４記載の液晶表示装置。
【請求項３６】
前記複数のサブピクセルは、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ個別に透過させるＲＧＢサブピクセルを有し、
前記面状照明装置は、前記ＲＧＢサブピクセルに対して対応する色の光がそれぞれ略垂直に入射するように、前記光源から出射された光を赤色、緑色及び青色の光に波長分離して出射することを特徴とする請求項３３〜３５の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項３７】
前記液晶パネルは、第１のガラス基板を有し、
前記反射型カラーフィルタは、前記ガラス基板と同材質からなる第２のガラス基板上に形成されていることを特徴とする請求項３３〜３６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項３８】
前記第２のガラス基板は、前記導光板を構成し、
前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の一方の主面上に形成され、
前記導光板は、前記反射型カラーフィルタが形成された面と対向する対向面に設けられた樹脂製の偏向部をさらに備え、
前記偏向部は、前記導光板の側面から入射した光を前記一方の主面に向けて偏向することを特徴とする請求項３７に記載の液晶表示装置。
【請求項３９】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側ガラス基板を備え、
前記反射型カラーフィルタは、前記内側ガラス基板と前記導光板との間に設けられていることを特徴とする請求項３３〜３６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４０】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側ガラス基板を備え、
前記反射型カラーフィルタは、前記内側ガラス基板と前記サブピクセルとの間に設けられていることを特徴とする請求項３３〜３６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４１】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するための拡散シートをさらに備えていることを特徴とする請求項３３〜４０の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４２】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するためのテーパー状の微小導光体が形成された構造シートをさらに備えていることを特徴とする請求項３３〜４１の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４３】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するための球状の微小導光体が形成された構造シートをさらに備えていることを特徴とする請求項３３〜４１の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４４】
前記液晶パネルは、
前記複数のサブピクセルを挟んで前記導光板と反対側に設けられた外側ガラス基板と、
前記外側ガラス基板の前記サブピクセルとは反対側の表面に設けられた外側偏光板とを備え、
前記外側ガラス基板と前記外側偏光板との厚みの和Ｌは、前記外側ガラス基板内の出射光の角度ばらつき角度φと、前記複数のサブピクセルの幅Ｐとの関数で決まる厚み以下であり、かつ、次式を満たすように構成されていることを特徴とする請求項４１〜４３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
Ｌ＜Ｐ／Tanφ
【請求項４５】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルを挟んで前記導光板と反対側に設けられた外側ガラス基板を備え、
前記外側ガラス基板の屈折率は、前記導光板の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項４１〜４３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、液晶テレビや背面照明型の看板などの非自発光型表示装置に用いられる波長分離装置と、これを用いるとともにレーザ光源を使用した高輝度の面状照明装置並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶分子の配向による電気光学効果を利用して背面から照射される光の透過量を制御することにより画像を表示する方式を採用している。一般的な液晶表示装置は、蛍光表示管などにより構成されるバックライトユニットと呼ばれる面状の照明装置を有する。【０００３】
近年、このような液晶表示装置は、大画面化が進み、５０型サイズ以上のテレビジョン用のディスプレイ装置も実用化されてきている。しかしながら、大型化に伴い消費電力も増加することから、液晶表示装置には、低消費電力化を実現する技術開発が望まれているとともに、設置する室内での占有空間をできるだけ少なくするために薄型化も強く望まれている。【０００４】
低消費電力化及び薄型化に対応するため、光源として発光効率の良い発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）やレーザを使用することが検討されている。そして、ＬＥＤを光源とする面状照明装置及びこれを用いた液晶表示装置は、すでに実用化されている。【０００５】
例えば、特許文献１には、導光板の側面に回折光学素子を形成して、その側面からＬＥＤ光を入射し、導光板の一方の主面に形成された傾斜した反射板によりこのＬＥＤ光を立ち上げてもう一方の主面側に配置したプリズムシートを介して輝度ムラの少ない出射光を出射する構成が示されている。【０００６】
また、低消費電力を実現させるため、従来５％程度しかない液晶パネルの透過率を向上させる検討もされている。液晶パネルにおいて透過率を低下させている大きな要因として、偏光板及びカラーフィルタが挙げられる。通常、無偏光の白色光を液晶パネルに入射させると、偏光板で透過光量が１／２になり、カラーフィルタで各フィルタ領域において赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）の何れか１色の光が選択されて前記フィルタ領域を透過するので、透過する光の光量は、さらにその１／３以下になる。【０００７】
偏光板での透過率を向上させる方法として、液晶パネルとバックライトユニットの間に偏光反射シートを挿入する構成が実用化されている。具体的に、前記偏光反射シートは、必要な偏光成分を透過させ、不要な偏光成分を反射させる。そして、偏光反射シートにより反射した光の偏光を回転させることにより有効な偏光成分に変換してリサイクルするようになっている。【０００８】
また、カラーフィルタでの透過率を向上させる方法として、例えば、特許文献２、３、４には、回折格子等の波長分離手段によりＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分離した照射光を、液晶パネルの所定の画素に効率よく集光させる液晶表示装置が提案されている。【０００９】
また、特許文献５には、導光板内部に形成された波長選択性の干渉フィルタ型のミラーにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の波長分離を行い、これらＲ光、Ｇ光、Ｂ光を液晶パネルの所定の画素に効率よく導く構成が提案されている。【００１０】
その他、カラーフィルタ自体の改良も検討されており、従来の吸収型のカラーフィルタとは異なる構造のカラーフィルタが提案されている。例えば、特許文献６では、干渉フィルタの膜構造において一部の膜厚を領域ごとに変え、領域ごとに異なる分光特性となるように構成したカラーフィルタが提案されている。このカラーフィルタにより色再現性が向上するとしている。【００１１】
また、特許文献７では、サブ波長格子を用いたカラーフィルタが提案されている。このサブ波長格子とは、光の波長より細かい周期構造の回折格子であり、このような周期構造に光が入射すると、ある特定の波長だけが共鳴して強く反射するという現象が知られている。ナノスケール（ｎｍスケール）の微小な凹凸のあるモールド（鋳型）を被加工材料に押し付ける製作方法（ナノインプリント）を用いることにより、サブ波長格子が形成された薄型で大面積のカラーフィルタを安価かつ高スループットで作製できるとしている。【００１２】
しかしながら、前記従来の構成では、消費電力を削減する具体的な構成が示されていない、あるいは、効果が不十分である。【００１３】
特許文献１では、ＬＥＤを用いることにより光源の効率は改善しているが、液晶パネルの透過率を改善する構成については具体的な構成が示されていない。【００１４】
また、特許文献２、３、４には、回折を用いて波長分離を行い、液晶パネルの各画素に光を導く構成が示されているが、それぞれ効率を十分に高めることができず、さらなる効率向上が困難である。【００１５】
具体的に、特許文献２、３では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を数度程度の回折角差で分離するためには、格子ピッチを波長の数倍程度まで縮める必要があり、そのように構成すると、回折効率を十分に高めることが困難となる。【００１６】
また、特許文献４では、体積ホログラムを用いているため、所定の角度差で波長分離が可能であるが、体積ホログラムへの入射角が限定されるため、導光板から出射する光の効率が低下する。【００１７】
また、特許文献５は、波長分離を行うミラーを導光板の内部に形成する構成が示されているが、このような構造の導光板は、製造が困難であり、高コストとなることが懸念される。【００１８】
また、特許文献６及び７に記載のカラーフィルタは、従来の吸収型のカラーフィルタの代わりに用いられているだけであり、光利用効率が大きく変わるものではない。どちらも反射型のカラーフィルタとして作用するが、この反射光を有効に利用する構成が示されていない。
【特許文献１】特開２００６−１８５８９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２４１８１２号公報
【特許文献３】特開平９−１１３９０３号公報
【特許文献４】特開平１０−２５３９５５号公報
【特許文献５】特開２００６−１２７２２号公報
【特許文献６】特開２００８−１７０９７９号公報
【特許文献７】特開２００７−４１５５５号公報
【発明の開示】
【００１９】
本発明は、従来の構成と比較して光の利用効率が高く、かつ、消費電力の低い薄型の波長分離装置、これを用いた面状照明装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的としている。
【００２０】
本発明の一局面に係る波長分離装置は、側面から入射した光を一方の主面から出射する導光板と、前記主面から出射された光の光路と交差するように配置され、分光特性の異なる少なくとも２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、前記導光板を挟んで前記反射型カラーフィルタと反対側に配置されたリサイクル部と、を備え、前記導光板に入射した光のうち、前記反射型カラーフィルタで反射した光が前記導光板を経由して前記リサイクル部で反射して、再び前記反射型カラーフィルタに戻る。
【００２１】
本発明の他の局面に係る面状照明装置は、少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、前記波長分離装置とを備え、前記光源から出射された光は、前記導光板の前記側面から入射する。
【００２２】
本発明の他の局面に係る液晶表示装置は、特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルを有する液晶パネルと、前記液晶パネルを背面側から照明するバックライト照明装置を備え、前記バックライト照明装置として前記面状照明装置を用いている。
【００２３】
本発明の他の局面に係る液晶表示装置は、少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、前記光源からの光を波長分離する請求項１１に記載の波長分離装置と、前記波長分離装置から出射された光が背面側から入射する液晶パネルとを備え、前記液晶パネルは、特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルと、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側偏光板とを有し、前記反射型カラーフィルタの一次元格子の伸長方向に沿った軸と、前記内側偏光板の透過軸とは、同一平面上に位置する。
【００２４】
本発明によれば、光の利用効率が高く、かつ、消費電力の低い薄型の波長分離装置、これを用いた面状照明装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、面状照明装置の平面図、（ｃ）は、（ｂ）におけるIＣ−IＣ線断面図をそれぞれ示している。
【図２】図２は、図１の偏向棒を拡大して示す側面図である。
【図３】図３は、図１（ｃ）の一部を拡大して示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１の面状照明装置のリサイクル部の他の形態を示した概略断面図であり、（ａ）は、くさび型の反射構造体を用いた構成例、（ｂ）は、多段型の反射構造体を用いた構成例、（ｃ）は、多段型の反射構造体に偏向溝を設けた構成例をそれぞれ示している。
【図５】図５は、実施の形態１に係る他の面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の全体の斜視図、（ｂ）は、面状照明装置の全体の平面図をそれぞれ示している。
【図６】図６は、実施の形態１に係る導光板として２次元フォトニック結晶を用いた面状照明装置の概略構成図であり、（ａ）は、面状照明装置の平面図、（ｂ）は、上面から見た（ａ）のVIＢ部の拡大斜視図、（ｃ）は、（ｂ）におけるVIＣ−VIＣ線断面図をそれぞれ示している。
【図７】図７は、実施の形態２に係る液晶表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、液晶表示装置の平面図をそれぞれ示している。
【図８】図８は、実施の形態２に係る液晶表示装置の断面図を示す概略図であり、図７（ｂ）におけるVIIIＡ−VIIIＡ線断面図を示している。
【図９】図９は、実施の形態２に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る他の液晶表示装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、液晶表示装置の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る液晶表示装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、液晶表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、液晶表示装置の平面図をそれぞれ示している。
【図１２】図１２は、実施の形態３に係る液晶表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）の構造シート及び拡散シートの斜視図をそれぞれ示している。
【図１３】図１３は、実施の形態３に係る他の液晶表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）の構造シート及び拡散シートの斜視図をそれぞれ示している。
【図１４】図１４は、実施の形態４に係るサブ波長格子の具体的な設計例を示す説明図である。
【図１５】図１５は、実施の形態４に係る面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。
【図１６】図１６は、実施の形態４に係る他の面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。
【図１７】図１７は、図１６に示した反射型カラーフィルタの他の構成を模式的に示した断面図であり、（ａ）は、周期構造が対面する構造の断面図、（ｂ）は、周期構造が基板の両側に配置された構造の断面図をそれぞれ示している。
【図１８】図１８は、実施の形態４に係る反射型カラーフィルタの周期構造の構成例を示した概略図であり、（ａ）は、１次元格子の平面図、（ｂ）は、２次元格子の平面図をそれぞれ示している。
【図１９】図１９は、実施の形態５に係る面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。
【図２０】図２０は、実施の形態５に係る反射型カラーフィルタ１５７の３つの構造例及びその特性を示した説明図であり、（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）は、反射型カラーフィルタの概略構造図、（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）は、それぞれ（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）の各構造の分光特性をそれぞれ示している。
【図２１】図２１は、図２０（ｃ）に示した膜構造の対称性の影響を示した説明図であり、（ａ）は、Ｇ光フィルタの膜構造を示した断面図、（ｂ）は、Ｇ光フィルタの分光特性をそれぞれ示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、面状照明装置の平面図、（ｃ）は、（ｂ）におけるIＣ−IＣ線断面図をそれぞれ示している。【００２９】
なお、図１（ａ）及び（ｂ）においては、面状照明装置の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して示されているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体として一体的に固定されている。【００３０】
また、反射型カラーフィルタ１７は、構成を理解しやすくするために導光板１６と分離して示しているが、実際は図１（ｃ）に示すように、導光板１６の主面１６ｂ上に形成されている。【００３１】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施の形態１に係る面状照明装置１０は、赤色レーザ光（以下、Ｒ光とする）、緑色レーザ光（以下Ｇ光とする）、及び青色レーザ光（以下、Ｂ光とする）を出射するレーザ光源１１と、レーザ光源１１から出射されるＲ光、Ｇ光およびＢ光をまとめてレーザ光１２とするダイクロイックミラー１３と、ミラー１４と、レーザ光１２を線状の平行光に変換して出射する導光棒１５と、導光棒１５から出射したレーザ光１２を側面１６ａから入射し、一方の主面１６ｂから出射する導光板１６と、導光板１６の主面１６ｂ上に配置された反射型カラーフィルタ１７と、導光板１６の主面１６ｂの対向面１６ｃに隣接して配置された高反射率の反射シートで構成されたリサイクルシート１８と、レーザ光源１１に接続された制御部１９と、を備えて構成されている。【００３２】
レーザ光源１１は、Ｒ光を出射する赤色レーザ光源（以下、Ｒ光源とする）１１ａと、Ｇ光を出射する緑色レーザ光源（以下、Ｇ光源とする）１１ｂと、及び、Ｂ光を出射する青色レーザ光源（以下、Ｂ光源とする）１１ｃとを備えている。【００３３】
ここで、各光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃには、コリメートレンズがそれぞれ含まれ、各光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃからは平行光が出射する。このＲ光源１１ａ及びＢ光源１１ｃとしては、例えば、波長６４０ｎｍのＲ光及び波長４４５ｎｍのＢ光を出射する高出力半導体レーザが用いられ、Ｇ光源１１ｂとしては、波長５３５ｎｍのＧ光を出射する半導体レーザ励起の高出力ＳＨＧレーザが用いられている。【００３４】
また、導光棒１５は、光が出射する側面に対して略４５°傾斜した傾斜面を有する複数の偏向溝１５ａが形成され、導光棒１５に入射した光を全反射により略９０°偏向するように構成されている。【００３５】
具体的に、各偏向溝１５ａの深さ寸法は、図２に示すように、レーザ光１２の伝播方向の手前から奥に向かうに従い深く設定されている。したがって、手前側の偏向溝１５ａで反射されなかったレーザ光１２は、前記偏向溝１５ａよりも奥に配置された何れかの偏向溝１５ａで反射する。【００３６】
また、図１（ｃ）に示すように導光板１６の対向面１６ｃには、主面１６ｂに対して略４５°傾斜した傾斜面を有する複数の偏向溝１６ｄが形成されている。偏向溝１６ｄは、側面１６ａから導光板１６に入射した光を全反射させて、主面１６ｂに向けて偏向するように構成されている。【００３７】
また、反射型カラーフィルタ１７は、分光特性の異なる３つのフィルタ領域として、Ｒ光フィルタ１７Ｒと、Ｇ光フィルタ１７Ｇと、Ｂ光フィルタ１７Ｂとを有している。【００３８】
具体的に、Ｒ光フィルタ１７Ｒは、Ｒ光を透過し、かつ、Ｇ光及びＢ光を反射する。Ｇ光フィルタ１７Ｇは、Ｇ光を透過し、かつ、Ｒ光及びＢ光を反射する。Ｂ光フィルタ１７Ｂは、Ｂ光を透過し、かつ、Ｒ光及びＧ光を反射する。この反射型カラーフィルタ１７は、導光板１６の主面１６ｂ上に一体に形成されていてもよい。【００３９】
なお、反射型カラーフィルタの具体構成は、実施の形態４および５に詳しく示すため、本実施の形態では説明を省略する。【００４０】
次に、このように構成された本実施の形態１の面状照明装置１０の動作について具体的に説明する。【００４１】
図１に示すように、Ｒ光源１１ａ、Ｇ光源１１ｂ及びＢ光源１１ｃは、コリメートされたＲ光、Ｇ光及びＢ光をそれぞれ出射する。これらＲ光、Ｇ光及びＢ光は、ダイクロイックミラー１３によりレーザ光１２としてまとめられ、ミラー１４を介して導光棒１５に入射する。導光棒１５に入射したレーザ光１２は、単位面積当たりの光量が均一になるように複数の偏向溝１５ａで反射して、前記導光棒１５から出射する。【００４２】
導光棒１５から出射したレーザ光１２は、導光板１６の側面１６ａから主面１６ｂと略平行な方向に入射し、導光板１６の対向面１６ｃに形成された偏向溝１６ｄで全反射して主面１６ｂに向かって偏向される。この主面１６ｂから出射したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７に入射する。【００４３】
反射型カラーフィルタ１７に入射したレーザ光１２のうち、Ｒ光２０ＲがＲ光フィルタ１７Ｒを透過し、Ｇ光２０ＧがＧ光フィルタ１７Ｇを透過し、Ｂ光２０ＢがＢ光フィルタ１７Ｂを透過して、これら以外の光は、反射する。以下、反射型カラーフィルタ１７を透過したＲ光２０Ｒ、Ｇ光２０Ｇ及びＢ光２０Ｂを出射光２０と総称する。【００４４】
反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２は、導光板１６を通過し、リサイクルシート１８で反射して、再び導光板１６を通過して反射型カラーフィルタ１７に戻る。このように反射型カラーフィルタ１７に戻った光のうち、所定のフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂに入射した対応する色の光のみがフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂを透過して、それ以外の光は、反射する。【００４５】
反射型カラーフィルタ１７で再び反射した光は、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８の間で反射を繰り返す間に、Ｒ光フィルタ１７Ｒ、Ｇ光フィルタ１７Ｇ及びＢ光フィルタ１７Ｂにより波長分離された出射光２０として出射する。【００４６】
したがって、前記面状照明装置１０のような構成とすることにより、導光板１６に入射したレーザ光１２を反射型カラーフィルタ１７のフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂごとに波長分離して出射させることができるとともに、反射型カラーフィルタ１７で反射した光も無駄なくリサイクルしてフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂごとに均一に出射させることができる。これにより、波長分離可能で、かつ、消費電力の低い薄型の面状照明装置を実現することができる。【００４７】
また、面状照明装置１０において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のすべてを反射するミラー領域を反射型カラーフィルタ１７に設け、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂとミラー領域の幅との比率を部分的に異なるものに設定する、つまり反射型カラーフィルタ１７に占める各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの面積を局所的に異なるものとすることにより、任意の輝度分布及び色分布を実現することができる。このように構成すると、消費電力が非常に低く高い色再現性で静止画像を照明することができるので、看板照明等に適した面状照明装置を実現することができる。【００４８】
また、導光板１６の特性として、光が入射する側面１６ａからの距離に応じた輝度ムラや、導光板での吸収等による色ムラを有する場合がある。そこで、この色ムラを低減するように各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの幅を設定することにより、出射面全体で均一でムラの無い面状照明装置を実現することができる。さらに、この面状照明装置を液晶パネルと組み合わせ、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂを液晶パネルの各画素に対応させて配置することにより、消費電力が非常に低い薄型の液晶表示装置を実現できる。【００４９】
なお、本実施の形態では、導光板１６の偏向溝１６ｄにより偏向されるレーザ光１２の偏向方向は、導光板１６の主面１６ｂに直交する方向に対して僅かに傾いている。これにより、レーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返すたびに、反射型カラーフィルタ１７の異なる位置に導かれることになる。したがって、前記面状照明装置１０によれば、レーザ光１２を各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂに次々に入射することが可能となり、レーザ光１２をリサイクルしながら無駄なく波長分離を行うことができる。【００５０】
ここで、導光板１６の偏向溝１６ｄで偏向する角度、リサイクルシート１８の反射面の傾斜角、および、導光板１６の厚みを適切に設定すると、所定のフィルタ（例えばＲ光フィルタ１７Ｒ）で反射した光の大部分を、前回とは異なるフィルタ（例えばＧ光フィルタ１７Ｇ又はＢ光フィルタ１７Ｂ）に導くことができる。【００５１】
具体的には、図３に示すように、例えば、レーザ光１２の反射型カラーフィルタ１７への入射角θ１を１．３°、レーザ光１２がフィルタ領域で反射され、リサイクルシート１８で反射されて反射型カラーフィルタ１７に再入射するときの入射角θ２を０．７°、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの幅Ｐを２００μm、とした場合、導光板１６の厚みＬを５．７mm程度とすることにより、反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２を前回とは異なるフィルタに導くことができる。この関係は、以下の式によって示される。【００５２】
Ｌ＝ｍ×Ｐ／（Tanθ１＋Tanθ２）  （ｍは３の倍数以外の整数）【００５３】
このような構成とすることにより、少ないリサイクル回数で効率よく波長分離して出射させることができるので、低コストで、かつ、消費電力の低い面状照明装置を実現することができる。【００５４】
なお、上記の関係式のｍの値を３の倍数に近づけた場合、リサイクル回数を増やすことができる。このように構成すると、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間でレーザ光１２を複数回反射させることができるので、面状照明装置から出射する光の均一性を向上させることができる。【００５５】
また、本実施の形態では、リサイクルシート１８の反射面を反射型カラーフィルタ１７に対して傾けている。そのため、レーザ光１２が反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射される度に、レーザ光１２の反射型カラーフィルタ１７への入射角が垂直に近づき、レーザ光１２がリサイクル反射をさらに繰り返すと、レーザ光１２は、当初とは反対側に傾いた方向から反射型カラーフィルタ１７に入射するとともに、導光板１６に入射した方向とは逆の方向（側面１６ａに近づく方向）に伝搬する。【００５６】
したがって、前記構成によれば、レーザ光１２を反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射させて導光板１６の主面に沿って広げることにより、出射光２０の面内均一性を高めることができる。さらに、出射光２０を反射型カラーフィルタ１７に対して略垂直な方向に出射させることにより、出射光２０の出射角ばらつきも小さくすることができるので、略平行な光を出射する面状照明装置を実現できる。なお、プリズムシートや拡散シートを用いて視野角を調整すれば、良好な輝度の角度分布を実現できる。【００５７】
あるいは、本実施の形態では、リサイクルシート１８の反射面を、導光板１６の主面１６ｂに対して傾斜した平面としたが、この傾斜面は、曲面の一部であってもよく、拡散面のように構成してもよい。【００５８】
また、本実施の形態では、リサイクルシート１８に傾斜面を設けた構成について説明したが、前記導光板１６の対向面１６ｃあるいは、反射型カラーフィルタ１７を前記導光板１６の主面１６ｂに対して傾斜した傾斜面に形成してもよい。【００５９】
このように構成すると、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間でレーザ光１２が反射を繰り返す度に、反射型カラーフィルタ１７に対するレーザ光１２の入射方向及び入射角が変わることにより、レーザ光１２が均一に広がるとともに、反射型カラーフィルタ１７からのレーザ光１２の出射角も広い範囲に広がるため、均一な輝度分布で拡散光を出射する面状照明装置を実現できる。【００６０】
また、本実施の形態では、リサイクル部として、リサイクルシート１８を用いた構成を示したが、このリサイクル部は、底面に反射コートを有する反射構造体を用いてもよい。【００６１】
図４は、実施の形態１に係る面状照明装置１０のリサイクル部の他の形態を示した概略断面図であり、（ａ）は、くさび型の反射構造体を用いた構成例、（ｂ）は、多段型の反射構造体を用いた構成例、（ｃ）は、多段型の反射構造体に偏向溝を設けた構成例をそれぞれ示している。【００６２】
図４において、図１（ｃ）と異なるのは、導光板１６の対向面１６ｃが主面１６ｂと略平行に形成されている点、図４（ｃ）において偏向溝１６ｄが導光板１６に形成されていない点、及びリサイクルシート１８とは異なるリサイクルシート（反射構造体２１〜２３）を採用している点であり、その他の構成要素は同じ符号を付し、説明を省略する。【００６３】
図４（ａ）において、導光板１６は、平板で構成され、対向面１６ｃに偏向溝１６ｄが形成されている。また、導光板１６の対向面１６ｃには、透明な基材で構成されたくさび形の反射構造体２１が隣接して配置されている。【００６４】
反射構造体２１の導光板１６と反対側の面は、前記反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２を反射する反射面２１ａとされている。このように導光板１６の対向面１６ｃに反射構造体２１を取り付けた構成とすれば、偏向溝１６ｄを反射構造体２１によって封止できるので、偏向溝１６ｄ内に埃が付着すること等を抑制することができる。【００６５】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の反射構造体２１の代わりに多段構造の反射構造体２２を用いた構成を示している。反射構造体２２の導光板１６と反対側の面は、反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２を反射する反射面２２ａとされている。このように構成すると、リサイクル部をくさび型形状とする場合と比較して、最も厚い部分の厚み寸法を小さくすることができるとともに、反射面２２ａの傾斜角を自由に設定できるため、設計の自由度が向上する。【００６６】
図４（ｃ）は、平板の導光板の対向面１６ｃに隣接して配置された多段の反射構造体２３を示している。反射構造体２３の導光板１６と反対側の面には、反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２を反射する反射面２３ａと、この反射面２３ａに隣接する偏向溝２３ｂとが形成されている。【００６７】
偏向溝２３ｂは、導光板１６に入射したレーザ光１２を主面１６ｂに向けて偏向するように構成されている。このように構成すると、面状照明装置を薄型に構成することができるとともに、設計の自由度を向上することができる。【００６８】
また、図４（ｃ）に示す実施の形態では、導光板１６が平板であるため、反射構造体２１〜２３を樹脂で構成するとともに導光板１６をガラス基板で構成することができる。【００６９】
ここで、ガラス基板上に反射型カラーフィルタ１７を形成することにより、熱膨張による各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの位置ずれを小さく抑えることができるので、位置ずれ精度の厳しい、例えば、大画面の面状照明装置に適している。特に、面状照明装置を液晶パネルと組み合わせる場合には、反射型カラーフィルタ１７に用いられるガラス基板と、液晶パネルに用いられるガラス基板との熱膨張率とを一致させることにより、各カラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂと液晶パネルのサブピクセルとの相対的な位置ずれを小さくすることができる。【００７０】
なお、図１及び図４では、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂと、導光板１６の偏向溝１６ｄとが対応して配置されている状態を示しているが、これらの配置は、必ずしも対応している必要はない。【００７１】
ところで、図１に示した本実施の形態では、レーザ光源を用いる構成としたが、光源にＬＥＤを用いることもできる。【００７２】
図５は、本発明の実施の形態１に係る他の面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の全体の斜視図、（ｂ）は、面状照明装置の全体の平面図をそれぞれ示している。図１と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。【００７３】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、面状照明装置３０は、ＬＥＤ光源３１と、ＬＥＤ光源３１から出射するＲ光、Ｇ光およびＢ光をコリメートするコリメートレンズ３２と、ＬＥＤ光源から照射された照射光３３を側面１６ａから入射させ、主面１６ｂから出射する導光板１６と、導光板１６の主面１６ｂ上に配置された反射型カラーフィルタ１７と、導光板１６の主面１６ｂの対向面１６ｃに隣接して配置されたリサイクルシート１８とを備えて構成されている。【００７４】
ＬＥＤ光源３１は、Ｒ光を出射する赤色ＬＥＤ３１ａと、Ｇ光を出射する緑色ＬＥＤ３１ｂと、Ｂ光を出射する青色ＬＥＤ３１ｃとを備えている。【００７５】
このように構成された面状照明装置３０において、赤色ＬＥＤ３１ａ、緑色ＬＥＤ３１ｂ及び青色ＬＥＤ３１ｃから出射された照射光３３は、各ＬＥＤ３１ａ〜３１ｃごとにコリメートされた上で導光板１６に入射する。【００７６】
導光板１６に入射した光は、図１に示した構成と同様に、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返す間に各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂにより波長分離された出射光２０として反射型カラーフィルタ１７から出射する。【００７７】
このように、光源としてＬＥＤ光源３１を用いても、ＬＥＤ光源３１からの照射光３３を無駄なくリサイクルして波長分離することができるため、消費電力が低い薄型の面状照明装置を実現することができる。さらに、ＬＥＤを多数並べて線状の光源とすることにより、導光棒のような線状の光に変換するための光学系が不要となるので、コストの低減を図ることができる。【００７８】
また、ＬＥＤ光源を用いる別の構成として、ＬＥＤを平面上に多数配列して面状の照明装置とする構成としてもよい。このように構成すると、いわゆるローカルディミング技術を利用できるので、さらに光利用効率を向上させることができる。【００７９】
なお、本実施の形態に示した反射型カラーフィルタはＲ光、Ｇ光、Ｂ光の３色の光を波長分離する構成であるが、３種類のフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂを持つ必要はなく、少なくとも２種類のフィルタ領域を有することにより、３波長の光を出射する面状照明装置を構成することができる。【００８０】
例えば、２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、蛍光材料とを組合せることにより、異なる３波長の光を別々の領域から出射させる構成ができる。具体的には、Ｂ光を含む２波長の光を出射する光源を採用し、反射型カラーフィルタにより分離されたＢ光の一部が透過する領域に蛍光材料を配置して、前記Ｂ光の一部を波長変換する。これにより、Ｂ光と、Ｂ光が波長変換された光と、反射型カラーフィルタでＢ光と分離された光源からの光との３つの光を分離して出射させることができる。【００８１】
あるいは、２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、他の分離手段を組み合わせると、光源から出射する３波長以上の光を分離する構成とすることができる。【００８２】
また、２波長の光及びその混色によって表示が可能な用途において、２波長の光を出射する光源と、２種類のフィルタ領域とを有する反射型カラーフィルタを用いた構成とすることができる。【００８３】
以上のような構成では、反射型カラーフィルタのフィルタ領域が２種類でよいため、構造が簡略化され、製造の工数を削減することができる。例えば、微細な周期構造で特定波長のみを共鳴反射させるサブ波長格子を用いて反射型カラーフィルタを構成する場合には、３波長を分離する場合は２層以上積層する必要があるが、２波長分離の場合は１層で構成でき、工数を削減することができる。【００８４】
また、一部の膜厚をフィルタ領域ごとに変えて、領域ごとに異なる分光特性を実現する干渉フィルタによって、反射型カラーフィルタを構成する場合には、フィルタ領域ごとに膜厚を変えるためにスパッタとエッチングとを繰り返す工程が必要となる。このとき、３種類のフィルタ領域を作製する場合は、３段の段差をつけるためにエッチングが２回必要となるが、２種類のフィルタ領域を作製する場合は、段差が２段で済むため、１回のエッチングを行えばよく、工数を削減することができる。【００８５】
また、本実施の形態では、導光板１６に側面１６ａから線状の光を入射させる構成としたが、導光板の側面の一カ所から光を入射させる構成としてもよい。このような構成は、例えば、前記導光棒１５と導光板１６とを一体に形成することにより実現できる。【００８６】
また、導光板の側面の一カ所から光を入射させる構成としては、屈折率が異なる材料を２次元的に周期配列させたフォトニック結晶を用いて構成することもできる。【００８７】
図６は、本発明の実施の形態１に係る導光板として２次元フォトニック結晶を用いた面状照明装置２００の概略構成図であり、（ａ）は、面状照明装置の平面図、（ｂ）は、上面から見た（ａ）のVIＢ部の拡大斜視図、（ｃ）は、（ｂ）におけるVIＣ−VIＣ線断面図をそれぞれ示している。【００８８】
なお、図６（ａ）では、構成を理解しやすくするために反射型カラーフィルタ１７の図示を省略している。【００８９】
図６に示す面状照明装置２００は、面内方向の大きさに比べて厚さが十分に薄いスラブ状の導光板２０１と、導光板２０１の一方の主面（図６の上面）２０１ｂ上に設けられた反射型カラーフィルタ１７と、導光板２０１の他方の主面（図６の下面）に設けられた反射構造体２０５とを備えている。【００９０】
導光板２０１は、導光板２０１の本体とは屈折率の異なる異屈折率部２０２が周期的に配列された領域と、部分的に異屈折率部の数を増やす、あるいは、減らすことにより周期構造を崩した欠陥部分を有している。【００９１】
この異屈折率部２０２が周期的に配列された領域では、フォトニックバンドギャップが形成され、特定波長の光が存在できないため、導光板２０１に特定の波長の光を入射させると、欠陥部分の近傍にのみ光が存在することになる。したがって、欠陥部分を線状に構成した場合、この線状の欠陥部２０３は、導波路となる。また、点状に形成された点欠陥２０４は、その周囲に存在できない光を集めて導光板２０１の主面２０１ｂと垂直な方向に光を出射する出射部となる。【００９２】
なお、異屈折率部２０２は、導光板２０１の本体に貫通穴を開けることにより、容易に構成できる。【００９３】
この構成において、導光板２０１の入射面２０１ａからレーザ光１２が入射すると、レーザ光１２は、線状欠陥２０３で構成された導波路により導光板２０１の隅々にまで伝搬するとともに、線状欠陥２０３の周辺に点在する点欠陥２０４を介して導光板２０１の主面２０１ｂから前記主面２０１ｂと略垂直な方向に出射する。【００９４】
導光板２０１から出射したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７と反射構造体２０５の反射面２０５ｃとの間で反射を繰り返し、やがて所定のフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂを透過して、面状照明装置２００から出射する。【００９５】
図６（ｃ）に示すように、反射構造体２０５の反射面２０５ｃを例えば円筒面とすると、レーザ光１２が反射構造体２０５の内部で均一に広がるとともに、出射光２０を主面２０１ｂに対して略垂直に出射させることができる。【００９６】
このように構成しても、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂごとに効率よく波長分離可能な面状照明装置が実現できる。また、この構成では、導光板を非常に薄く構成できるので、さらに薄型の面状照明装置が実現できる。【００９７】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、液晶表示装置の平面図をそれぞれ示している。【００９８】
なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）においては、面状照明装置の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して示されているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体として一体的に固定されている。【００９９】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、本実施の形態２に係る液晶表示装置４０は、液晶パネル４１と、この液晶パネル４１を背面側から照明するためのバックライト照明装置、例えば実施の形態１で説明した面状照明装置１０と、拡散シート４８（図８参照）とを備えている。【０１００】
また、図８は、実施の形態２に係る液晶表示装置４０の断面図を示す概略図であり、図７（ｂ）におけるVIIIＡ−VIIIＡ線から見た断面図を示している。図８に示すように、拡散シート４８は、液晶パネル４１の出射面に隣接して配置されている。【０１０１】
この構成において、本実施の形態に係る面状照明装置１０では、レーザ光源１１から出射するＲ光、Ｇ光およびＢ光は、導光板１６の主面１６ｂに対して平行あるいは垂直となる偏光方向に揃えられた状態で、導光板１６に入射するように構成されている。【０１０２】
また、導光板１６の偏向溝１６ｄは、側面１６ａと平行となる方向（図８の紙面と直交する方向）に延びて設けられており、主面１６ｂと略平行となる方向に入射したレーザ光１２を前記主面１６ｂに向けて略垂直に立ち上げるように構成されている。【０１０３】
また、図８に示すように、液晶パネル４１は、２枚のガラス基板４２、４４と、ガラス基板４２、４４の間に設けられた液晶層４３と、ガラス基板４２、４４の一方に形成されたＴＦＴ（thin film transistor：図示せず）と、前記液晶層４３と反対側のガラス基板４２の表面に設けられた入射側偏光板４６と、前記液晶層４３と反対側のガラス基板４４の表面に設けられた出射側偏光板４７とを備えている。【０１０４】
この液晶パネル４１は、透過型又は半透過型の構成とされている。具体的に、液晶パネル４１は、Ｒサブピクセル４５Ｒ、Ｇサブピクセル４５Ｇ及びＢサブピクセル４５Ｂを１つの画素４５とする多数の画素を備えている。各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂは、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光のいずれか１色の光を透過し、それ以外の波長の光を吸収する吸収型のカラーフィルタを備えている。【０１０５】
ここで、液晶パネル４１の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂと、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの領域とは、それぞれ対応して配置されている。具体的に、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂは、Ｒ、Ｇ、Ｂの順で横方向に繰り返されるように配列されるとともに、同色のサブピクセルがそれぞれ縦に並ぶように配列されている。一方、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの領域は、縦方向に延びるとともに、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂと同じ色の順序、かつ、同じ間隔で横方向に配列され、ストライプ状に形成されている。【０１０６】
拡散シート４８は、表面に形成された凹凸形状、又はマイクロレンズアレイにより、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂから出射された光を拡散させる。また、拡散シート４８は、拡散シート４８の内部に設けられた拡散ビーズによる屈折又は反射によって光を拡散させるように構成することもできる。【０１０７】
このように構成された液晶表示装置４０において、偏光方向が揃えられた状態でＲ光源１１ａ、Ｇ光源１１ｂ及びＢ光源１１ｃから出射されたＲ光、Ｇ光及びＢ光は、光源ごとにコリメートされ、ダイクロイックミラー１３によりレーザ光１２としてまとめられる。【０１０８】
レーザ光１２は、ミラー１４を介して導光棒１５に入射し、偏光を保持したまま、複数の偏向溝１５ａにより導光板１６の側面１６ａに対して略垂直となる方向に出射して、前記側面１６ａから導光板１６に入射する。導光板１６に入射したレーザ光１２は、対向面１６ｃに形成された偏向溝１６ｄにおいて導光板１６の主面１６ｂと略垂直となる方向に反射して、主面１６ｂから出射し、反射型カラーフィルタ１７に到達する。【０１０９】
反射型カラーフィルタ１７に到達したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返す間に、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂのうちの対応するフィルタを透過して、出射光２０として出射する。【０１１０】
ここで、導光板１６に入射するレーザ光１２の偏光方向が例えば、導光板１６の主面１６ｂに垂直な方向であるとした場合、偏向溝１６ｄの反射面の法線はレーザ光１２光の偏光面と同一面上にあるため、偏向溝１６ｄでの反射の前後において偏光が保持され、導光板１６からは偏光の揃った光が出射する。また、その後の多重反射の間にも、偏光は、保持されるので、出射光２０は、偏光の揃った光となり、図７（ｂ）における左右方向の偏光で出射する。【０１１１】
なお、導光板１６に入射するレーザ光の偏光を主面１６ｂに平行としても偏光を保持することが可能であり、この場合は、図７（ｂ）における上下方向の偏光で出射光２０は、出射する。【０１１２】
反射型カラーフィルタ１７を出射した出射光２０は、直線偏光で入射側偏光板４６に入射する。このとき、出射光２０の偏光方向と入射側偏光板４６の透過軸とが一致するように構成しておくと、出射光２０の大部分が入射側偏光板４６を透過するので、高い光利用効率が得られる。【０１１３】
液晶パネル４１の入射側偏光板４６から高効率で入射した出射光２０は、画素４５の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに入射し、液晶層４３で変調され、各サブピクセルの吸収型カラーフィルタに入射する。【０１１４】
このとき、出射光２０は、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに対応して配置された反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂによって、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に分離される。分離されたＲ光２０Ｒ、Ｇ光２０Ｇ及びＢ光２０Ｂは、それぞれ液晶パネル４１に対して略垂直に入射するので、対応するサブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂにそれぞれ効率よく入射する。【０１１５】
ここで、波長分離を行わない従来の構成では、画素４５に到達した光のうち、各波長に対応するサブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに入射する確率は、１／３である。そして、所定のサブピクセルに入射しなかった光は、吸収型カラーフィルタで吸収されるので、各サブピクセルから出射する光量は、入射した光の１/３以下となる。【０１１６】
一方、本実施の形態の構成では、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂのそれぞれに所定の波長の光の大部分を導くことができるので、従来の構成と比べると２〜３倍の透過率が得られる。【０１１７】
各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂから出射した出射光２０は、出射側偏光板４７から前記出射側偏光板４７の表面に対して略垂直に出射し、拡散シート４８により拡散され、視野角の広い画像が表示される。【０１１８】
このとき、出射光２０は、液晶層４３を略垂直に通過し、液晶パネル４１の画像表示面で視野角を広げる構成としているので、斜め方向から見ても正面と同等の高いコントラストが得られる。【０１１９】
以上に説明したように本実施の形態では、面状照明装置１０から偏光の揃った光を出射させることにより、液晶パネル４１の透過率を向上させることができる。【０１２０】
また、本実施の形態によれば、液晶パネル４１に入射する光の偏光方向を揃えるための入射側偏光板４６を省略することもできるので、消費電力が低く、かつ、低コストの液晶表示装置を実現できる。【０１２１】
さらに、面状照明装置１０においてフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂごとに波長分離するとともに、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂにそれぞれ所定の波長の光を入射させることができるので、液晶パネル４１内部の吸収型カラーフィルタにおけるロスを低減できる。【０１２２】
また、液晶パネル４１において吸収型カラーフィルタを省略することもできるので、さらに消費電力が低く、かつ低コストの液晶表示装置を実現できる。【０１２３】
そして、光源としてレーザ光源１１ａ〜１１ｃを用いることにより、色再現範囲が広く高輝度で、かつ、輝度ムラが少ない薄型の液晶表示装置が実現できる。さらに、斜め方向から見ても高いコントラストが得られる。【０１２４】
なお、本実施の形態では、導光板１６から略垂直に出射光２０を出射する構成としたが、出射光２０の出射角のばらつきが大きいと、液晶パネル４１の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに所定の波長の光が入射する割合が低下する。【０１２５】
このような場合には、図９に示す液晶表示装置５０のように、液晶パネル４１と導光板１６との間にレンズアレイ５１を設けることができる。このようにすれば、出射光２０をコリメートすることができ、あるいは出射光２０を各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに集光できるため、液晶パネル４１の透過率を向上させることができる。【０１２６】
あるいは、反射型カラーフィルタ１７と液晶パネル４１の画素４５との距離が近づくように構成しても、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂへの入射効率を高めることができる。例えば、図１０に示すように、反射型カラーフィルタ１７を液晶パネル４１のガラス基板４２に形成することができる。【０１２７】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る他の液晶表示装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、液晶表示装置６０の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、液晶表示装置７０の概略構成を示す断面図である。【０１２８】
図１０（ａ）に示すように、液晶表示装置６０では、反射型カラーフィルタ１７を液晶パネル４１のガラス基板４２の導光板１６側の面に形成することにより、液晶パネル４１の入射側偏光板４６（図８参照）を省略している。ガラス基板４２は、ガラス基板４４と同質の材料からなる。【０１２９】
このように構成すると、液晶パネル４１の透過率が向上するだけでなく、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂと、液晶パネル４１の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂとの相対的な位置が熱膨張などでずれるのを抑制することができるため、信頼性の高い液晶表示装置が実現できる。【０１３０】
また、図１０（ｂ）に示すように、液晶表示装置７０では、反射型カラーフィルタ１７を液晶パネル４１のガラス基板４２の液晶層４３側の面に形成することにより、液晶パネル４１の入射側偏光板４６（図８参照）を省略している。ガラス基板４２は、ガラス基板４４と同質の材料からなる。【０１３１】
このように構成すると、上述のように、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂと各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂとの相対的な位置が熱膨張などですれるのを抑制することができるため、信頼性が向上する。【０１３２】
さらに、液晶表示装置７０では、前記液晶表示装置６０と比較して反射型カラーフィルタ１７と、画素４５との間の距離を短くすることにより、反射型カラーフィルタ１７で分離した光をほぼすべて所定のサブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５ｂに入射させることができるため、より消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。【０１３３】
なお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示した構成では、液晶パネル４１において入射側の偏光板を設けない構成としているが、導光板１６に入射するレーザ光１２の偏光にばらつきがある場合、あるいは、導光板１６の複屈折等により、リサイクル反射を繰り返す間に偏光が回転してしまう場合には、液晶パネル４１に入射する光の消光比が低下して、コントラストの低下を招く可能性がある。【０１３４】
このような場合には、リサイクルシート１８を特定の偏光成分のみ反射させる偏光反射シートとすることにより、コントラストの高い高画質の画像を表示することができる。【０１３５】
また、本実施の形態では、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂが並ぶ方向に導光板１６にレーザ光１２を入射させる構成としたが、反射型カラーフィルタ１７のストライプ状に並んだ各フィルタの長手方向にレーザ光１２を入射させる構成としてもよい。【０１３６】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置８０の概略構成を示す図であり、（ａ）は、液晶表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、液晶表示装置の平面図をそれぞれ示している。【０１３７】
図１１において、図７に示した構成と異なるのは、導光板１６に入射させるレーザ光１２の方向のみである。この実施形態では、導光板１６の側面１６ａの法線に対して図８（ｂ）の左右方向に数度傾いた光軸に沿ってレーザ光１２を導光板１６に入射させるようになっている。【０１３８】
本実施の形態では、導光板１６に入射したレーザ光１２を偏向溝１６ｄで略垂直に立ち上げる構成としている。導光板１６の主面１６ｂと略平行となるように導光板１６に入射したレーザ光１２は、偏向溝１６ｄでの反射時に多少回折されて僅かに広がりながら導光板１６内を進行していくため、出射光２０の出射角は、レーザ光１２の導光板１６への入射方向について多少ばらつくことになる。【０１３９】
そのため、図８に示すような、反射型カラーフィルタ１７と液晶パネル４１の画素４５とが離れて配置された構成では、液晶パネル４１の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに所定の波長の光が入射する割合が低下する。【０１４０】
しかし、図１１に示すような構成とすると、反射型カラーフィルタ１７を出射する出射光２０Ｒ、２０Ｇ及び２０Ｂの出射角は、レーザ光１２の導光板１６内の進行方向（図１１（ｂ）の上下方向）ではばらつくが、それと直交する方向（図１１（ｂ）左右方向）では平行度の高い光とすることができる。【０１４１】
つまり、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに到達した出射光２０は、同色のサブピクセルが延びる方向にのみ広がっているため、所定のサブピクセルに効率よく出射光２０を入射させることができ、さらに消費電力の低い液晶表示装置が実現できる。【０１４２】
また、レーザ光１２を導光板１６へ数度傾けて入射させるので、導光板１６から出射したレーザ光１２が、反射型カラーフィルタ１７で反射し、リサイクルシート１８で反射した後に、再び反射型カラーフィルタ１７に戻る際に、前回と同じフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂに戻らないように構成できる。【０１４３】
したがって、少ないリサイクル回数で波長分離を行い出射させることができる。これにより、リサイクル反射中に失われる僅かな効率ロスも抑制し、極めて消費電力の低い液晶表示装置が実現できる。【０１４４】
また、レーザ光１２を反射型カラーフィルタの各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの長手方向に平行に入射させる場合には、リサイクル回数を増やすことができるため、より均一な光を出射させることができる。【０１４５】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３に係る液晶表示装置９０を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）の構造シート及び拡散シートの斜視図をそれぞれ示している。【０１４６】
なお、図１２（ｂ）においては、構造シート及び拡散シートは、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して示されているが、実際の構成では構造シートと拡散シートとが密着して配置されている。【０１４７】
図１２に示す本実施の形態３の液晶表示装置９０は、出射側偏光板４７と拡散シート９２の間に構造シート９１が挿入されている点、及びブラックストライプ９２ａを設けている点で図８に示した液晶表示装置４０と異なる。図１２において、前記図８の液晶表示装置４０と同様の構成について、同じ符号を付し説明を省略する。【０１４８】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、構造シート９１は、画素４５のＲサブピクセル４５Ｒ、Ｇサブピクセル４５Ｇ及びＢサブピクセル４５Ｂのそれぞれの位置に対応して配置された複数のテーパー状の微小導光体９１ａを有している。【０１４９】
また、拡散シート９２は、構造シート９１の微小導光体９１ａの上面部に対応する領域以外の部分に設けられ、外光を吸収するブラックストライプ９２ａを備えている。【０１５０】
このように構成すると、液晶パネル４１から出射した出射光２０は、構造シート９１の微小導光体９１ａに入射する。微小導光体９１ａに入射した光の一部は、この微小導光体９１ａの側面で全反射して進路を曲げられ、拡散シート９２でさらに効果的に拡散されて視野角の広い画像出力９３として液晶表示装置９０から出力される。【０１５１】
拡散シート９２のみで拡散させる場合、広視野角を得るために高いヘーズが必要であり、このような構成では、外光の反射により明所でのコントラストの低下、いわゆる白浮きの課題を有していた。【０１５２】
一方、本実施の形態に係る液晶表示装置９０では、微小導光体９１ａを通すことにより拡散させているので、拡散シート９２のヘーズは、小さくてもよく、外光の大部分をブラックストライプ９２ａで吸収させることができる。【０１５３】
したがって、前記液晶表示装置９０によれば、明所でのコントラストが良く、高輝度で視野角が広い画像を表示できる液晶表示装置を実現することができる。【０１５４】
なお、図１２に示した微小導光体９１ａは、映像出射面に平行な断面が長方形となる形状のものであるが、微小導光体９１ａへの入射面を隙間なく配置できる構成であれば、他の形でもよく、例えば、断面が三角形や六角形の微小導光体９１ａとすることもできる。【０１５５】
また、微小導光体９１ａの出射面付近の断面を円形とすると、拡散する方向の偏りを低減することができる。【０１５６】
また、構造シート９１は、テーパー状の微小導光体を配列する代わりに、テーパー状の穴を多数形成した構成とすることもできる。この場合、テーパ穴の側面で出射光２０が反射するように構成すると、本実施の形態と同様な効果が得られる。【０１５７】
また、本実施の形態において、微小導光体９１ａの形状をテーパー形状としたが、略平行に入射する光を大きく拡散させるとともに、出射側で入射側より小さい領域に絞り込める形状であれば、前記微小導光体９１ａと同様の効果が得られる。【０１５８】
図１３は、本発明の実施の形態３に係る他の液晶表示装置１００を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）の構造シート及び拡散シートの斜視図をそれぞれ示している。【０１５９】
図１３に係る液晶表示装置１００は、図１２に示す構造シート９１が構造シート９４に置換されている点で、図１２の液晶表示装置９０と異なる。【０１６０】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）において、構造シート９４は、ボールレンズで構成された複数の微小導光体９４ａが配列された構成とされている。【０１６１】
拡散シート９２は、構造シート９４の微小導光体９４ａの上面部に対応する領域以外の部分に外光を吸収するブラックストライプ９２ａが設けられている。【０１６２】
また、微小導光体９４ａのボールレンズは、拡散シート９２と接する出射面近傍で集光するように構成されている。【０１６３】
このように構成しても、液晶パネル８１から出射した光を広く拡散させるとともに、外光の反射を抑えることができる。【０１６４】
なお、図１２及び図１３に示した本実施の形態では、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに対応して微小導光体９１ａ、９４ａを設ける構成としているが、１つのサブピクセルに対して微小導光体を複数設けてもよい。このようにすれば、視野角分布のばらつきをさらに低減することができる。【０１６５】
また、微小導光体の内部にさらに拡散ビーズを含有するなど、微小導光体で十分に拡散するように構成した場合、拡散シート９２に代えて、拡散のない透明なシートを配設することもできる。このように構成すると、さらに白浮きが抑えられて明所コントラストが向上する。【０１６６】
また、本実施の形態において、画素４５で各サブピクセルから出射した出射光２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、それぞれ対応する微小導光体９１ａに入射することとしているが、各サブピクセルから出射する際の出射角にばらつきがある場合には、出射光２０の一部の光は、隣のサブピクセルに対応する微小導光体に入射して画像のボケを生じさせる。【０１６７】
この場合、出射光２０の出射角のばらつきを抑えるとともに、出射側のガラス基板４４及び出射側偏光板４７を薄くすることにより、画像のボケを低減し、高画質な液晶表示装置を実現することができる。【０１６８】
具体的に、例えば、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂの幅Ｐを２００μm、出射光２０のガラス基板４４内の角度のばらつきφを±１０°とし、出射側偏光板４７の出射面での出射光２０の広がりを３Ｐ（片側のはみ出し幅Ｐ）まで許容できるとすると、画素４５から出射側偏光板４７の出射面までの厚みＬは、１．１mm以下であることが望ましい。この関係は、以下のように表すことができる。
Ｌ＜Ｐ／Tanφ【０１６９】
また、出射光２０の出射角ばらつきは、導光板１６の偏向溝１６ｄで立ち上げる際に生じるが、ガラス基板４４の屈折率を導光板１６の屈折率よりも大きくすることにより、見かけ上ガラス基板４４内の出射光２０のばらつきを小さくして、画像のボケを低減することもできる。【０１７０】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る面状照明装置では、実施の形態１〜３で示した面状照明装置及び液晶表示装置に用いられる反射型カラーフィルタの具体構成を示す。【０１７１】
本実施の形態に係る反射型カラーフィルタは、微細な周期構造を有し、特定の波長の光を共鳴により選択的に強く反射する回折格子で構成されている。【０１７２】
このような回折格子は、サブ波長格子とも呼ばれ、入射する光の波長以下の間隔の格子で構成された周期構造により高次回折光が発生しないように構成されている。【０１７３】
そして、格子形状に見合った特定の波長の光が前記周期構造に入射すると、内部で多重反射による共鳴が起き、前記特定の波長の光が選択的に強く反射される。【０１７４】
図１４は、実施の形態４に係るサブ波長格子の具体的な設計例を示す説明図であり、例としてＧ光を反射する機能をもつ光学層１０５の構造の断面図を示している。【０１７５】
図１４に示すサブ波長格子は、基板１０６と、基板１０６上に設けられた光学層１０５とを備えている。【０１７６】
光学層１０５は、前記基板１０６上に設けられた導波層１０５ｂと、この導波層１０５ｂ上に周期Λで突設された回折格子層１０５ａとを備えている。【０１７７】
例えば、周期Λ＝３６５ｎｍ、格子幅ａ／周期Λ＝０．５、格子高さｂ＝２００ｎｍ、導波層１０５ｂの厚さｃ＝１００ｎｍ、光学層１０５の屈折率ｎ１＝１．７３、基板１０６の屈折率ｎ２＝１．４としたとき、ＴＥ偏光１０７でレーザ光１２を入射させると、波長５３５ｎｍのＧ光１２Ｇのみが共鳴反射することが、ＲＣＷＡ法を用いたシミュレーション等で確認できる。【０１７８】
このような１次元格子形状による共鳴反射の反射率は、偏光方向に依存し、ＴＥ偏光で光を入射させた場合に高くなる。また、共鳴反射が生じる波長幅は、狭いため、レーザ光のように単一波長の光を用いる方が高い反射率が得られる。【０１７９】
また、共鳴反射を起こす波長は、周期構造を形成する材質、形状又は屈折率により変えることが可能である。本実施の形態では、周期構造の格子周期Λを変えることにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれを共鳴反射させるためのサブ波長格子をそれぞれ構成している。【０１８０】
図１５は、本発明の実施の形態４に係る面状照明装置１１０の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。【０１８１】
本実施の形態において実施の形態１〜３と異なるのは、反射型カラーフィルタ１１７のみであり、その他の構成要素は同じであるため、同じ符号で示し説明を省略する。【０１８２】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、本実施の形態４に係る面状照明装置１１０は、導光板１６の主面１６ｂ上にサブ波長格子を積層して構成された反射型カラーフィルタ１１７を備えている。【０１８３】
反射型カラーフィルタ１１７は、導光板１６の主面１６ｂ上に積層された３層の光学層１１４（１１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂ）を備えている。【０１８４】
各光学層１１４には、それぞれサブミクロン周期の微細な格子形状からなる周期構造１１２（１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ）が形成された領域と、前記周期構造１１２が形成されていない開口部１１３（１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ）の領域とを有している。【０１８５】
また、導光板１６に入射するレーザ光１２は、主面１６ｂに平行な偏光方向１１１とされている。【０１８６】
周期構造１１２Ｒ、１１２Ｇ及び１１２Ｂは、それぞれ異なる波長の光を共鳴反射するように周期の異なる格子形状で構成されている。【０１８７】
具体的に、周期構造１１２Ｒは、レーザ光１２に含まれるＲ光１２Ｒを共鳴反射する。周期構造１１２Ｇは、レーザ光１２に含まれるＧ光１２Ｇを共鳴反射する。周期構造１１２Ｂは、レーザ光１２に含まれるＢ光１２Ｂを共鳴反射する。【０１８８】
また、入射光であるレーザ光１２の偏光方向１１１は、周期構造１１２の凹溝の長手方向に沿った方向の偏光（ＴＥ偏光）とされている。【０１８９】
開口部１１３は、全ての波長の光を透過させる。したがって、開口部１１３と、周期構造１１２Ｒ及び１１２Ｇとを積層することにより、Ｂ光２０Ｂのみを出射させるフィルタ１１７Ｂを構成することができる。また、開口部１１３と、周期構造１１２Ｒ及び１１２Ｂとを積層することにより、Ｇ光２０Ｂのみを出射させるフィルタ１１７Ｇを構成することができる。さらに、開口部１１３と、周期構造１１２Ｇ及び１１Ｂとを積層することにより、Ｒ光２０Ｒを出射させるフィルタ１１７Ｒを構成することができる。【０１９０】
反射型カラーフィルタ１１７のフィルタ１１７Ｒ、１１７Ｇ、１１７Ｂは、互いに隣接するように配置されている。【０１９１】
このように構成された面状照明装置１１０は、実施の形態１及び２と同様に構成された光源（図示せず）から出射されたレーザ光１２が、偏光方向１１１の偏光で導光板１６に入射する。【０１９２】
導光板１６に入射したレーザ光１２は、対向面１６ｃに形成された偏向溝１６ｄで反射して、主面１６ｂに略垂直な光として主面１６ｂから出射し、反射型カラーフィルタ１１７に到達する。【０１９３】
反射型カラーフィルタ１１７に到達したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返す間に、反射型カラーフィルタ１１７の各フィルタ１１７Ｒ、１１７Ｇ及び１１７Ｂのそれぞれから対応する波長の光が出射光２０として出射する。【０１９４】
次に、反射型カラーフィルタ１１７の動作を詳しく説明する。図１５（ｂ）に示すように、導光板１６から出射したレーザ光１２は、最初に反射型カラーフィルタ１１７の光学層１１４Ｂに入射する。【０１９５】
光学層１１４Ｂには、例えば波長４４５ｎｍのＢ光１２Ｂのみが共鳴反射するように、例えば周期３００ｎｍの格子形状からなる周期構造１１２Ｂと、開口部１１３Ｂとが形成されている。したがって、周期構造１１２ＢでＢ光１２Ｂが反射するとともにＲ光１２Ｒ及びＧ光１２Ｇが透過し、開口部１１３Ｂに入射した光は、すべて透過する。【０１９６】
同様に、次の光学層１１４Ｇには、例えば波長５３５ｎｍのＧ光１２Ｇのみが共鳴反射するように、例えば周期３６５ｎｍの格子形状からなる周期構造１１２Ｇと、開口部１１３Ｂとが形成されている。したがって、周期構造１１２ＧでＧ光１２Ｇが反射するとともにＲ光１２Ｒ及びＢ光１２Ｂが透過し、開口部１１３Ｂに入射した光は、すべて透過する。【０１９７】
さらに、その次の光学層１１４Ｒには、例えば波長６４０ｎｍのＲ光１２Ｒのみが共鳴反射するように、例えば周期４４５ｎｍの格子形状からなる周期構造１１２Ｒと、開口部１１３Ｒとが形成されている。したがって、周期構造１１２ＲでＲ光１２Ｒが反射するとともにＧ光１２Ｇ及びＢ光１２Ｂが透過し、開口部１１３Ｒに入射した光は、すべて透過する。【０１９８】
つまり、レーザ光１２がフィルタ１１７Ｂに入射すると、レーザ光１２Ｒ、１２Ｇ及び１２Ｂの全てが開口部１１３Ｂを透過するとともに、レーザ光１２Ｒ及び１２Ｇが光学層１１４Ｇ、１１４Ｒで反射し、Ｂ光１２Ｂのみが出射する。【０１９９】
また、レーザ光１２がフィルタ１１７Ｇに入射すると、光学層１１４ＢでＢ光１２Ｂが反射するとともに、Ｒ光１２Ｒ及び１２Ｇ光が開口部１１３Ｇを透過し、光学層１１４ＲでＲ光１２Ｒが反射されてＧ光１２Ｇのみが出射する。【０２００】
さらに、レーザ光１２がフィルタ１１７Ｒに入射すると、光学層１１４ＢでＢ光１２Ｂが反射するとともに、光学層１１４ＧでＧ光１２Ｇが反射するので、Ｒ光１２Ｒのみが出射する。【０２０１】
したがって、このような構成とすることにより、レーザ光１２をＲ光１２Ｒ、Ｇ光１２Ｇ及びＢ光１２Ｂに分離し、それぞれ所定の領域１１７Ｒ、１１７Ｇ、１１７Ｂから効率よく出射させることができる。これにより、効率よく波長分離を行える面状照明装置が実現できる。【０２０２】
また、面状照明装置１１０を液晶表示装置のバックライトとして利用した場合、液晶パネルの入射側の偏光板の透過軸と、周期構造１１２の格子の長手方向とを一致させることにより、偏光板でのロスが低減でき、極めて消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。【０２０３】
ここで、開口部１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの幅を同一、もしくは光源の光量に対応した一定の比率とすると、反射型カラーフィルタ１１７を透過する光は混色されて白色となるが、開口部１１３Ｒ、１１３Ｇ及び１１３Ｂの幅の比率を局所的に変えることにより、反射型カラーフィルタ１１７から出射された光の混色により生じる色を所望の色とすることができる。【０２０４】
さらに、Ｒ光１２Ｒ、Ｇ光１２Ｇ及びＢ光１２Ｂを反射する領域も加えると、任意の輝度分布や色分布を表示することができる面状照明装置を実現することができる。したがって、鮮やかな色彩を表示する薄型の看板等に応用できる。【０２０５】
また、面状照明装置がもともと有している輝度ムラや色ムラを補正して均一な照明を作り出すこともできるので、液晶ディスプレイ用のバックライトとしても有用である。【０２０６】
なお、図１５に示す例では、開口部１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂを互いに重ならないように配置するとともに、独立したフィルタ１１７Ｒ、１１７Ｇ及び１１７Ｂからそれぞれ出射光２０Ｒ、２０Ｂ及び２０Ｂを出射することによりフルカラーを表示するように構成しているが、開口部１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂを重ねて、同じ領域内で混色するように構成してもよい。【０２０７】
また、反射型カラーフィルタ１１７のような積層構造は、例えば特開２００７−６９４４３に開示されているナノインプリントを用いた方法により作製することが可能であり、精度が良く、量産性に優れ、低コストで作製できる。【０２０８】
図１６は、本発明の実施の形態４に係る他の面状照明装置１２０の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。【０２０９】
本実施の形態において図１５に示した構成と異なるのは、反射型カラーフィルタ１２７のみであり、その他の構成要素は同じであるため、同じ符号で示し説明を省略する。【０２１０】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）において、反射型カラーフィルタ１２７は、光学層１２４を備えている。光学層１２４は、互いに積層された２つの光学層１２４ａ及び１２４ｂを有している。【０２１１】
各光学層１２４ａ及び１２４ｂは、それぞれサブミクロン周期の微細な格子形状からなる周期構造１１２を有している。また、光学層１２４ａ、１２４ｂには、それぞれ少なくとも３種の異なる周期の周期構造１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂが形成されている。【０２１２】
そして、各光学層１２４ａ及び１２４ｂは、異なる周期構造１１２Ｒ、１１２Ｇ及び１１２Ｂが重なるように互いに積層され、このように２種類の周期構造が重ねられた領域がフィルタ１２７Ｒ、１２７Ｇ、１２７Ｂを構成している。【０２１３】
具体的に、フィルタ１２７Ｒに対応する光学層１２４ａ上の領域には、周期構造１１２Ｂが形成され、光学層１２４ｂ上の領域には周期構造１１２Ｇが形成されている。【０２１４】
フィルタ１２７Ｇに対応する光学層１２４ａ上の領域には、周期構造１１２Ｒが形成され、光学層１２４ｂ上の領域には、周期構造１１２Ｂが形成されている。【０２１５】
フィルタ１２７Ｂに対応する光学層１２４ａ上の領域には、周期構造１１２Ｇが形成され、光学層１２４ｂ上の領域には、周期構造１１２Ｒが形成されている。【０２１６】
また、周期構造１１２（１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ）は、それぞれ特定波長の入射光と共鳴反射するように構成されている。【０２１７】
フィルタ１２７Ｒは、Ｇ光１２Ｇ及びＢ光１２Ｂを反射するとともに、残りのＲ光１２Ｒのみを透過させる。【０２１８】
フィルタ１２７Ｇは、Ｒ光１２Ｒ及びＢ光１２Ｂを反射するとともに、残りのＧ光１２Ｇのみを透過させる。【０２１９】
フィルタ１２７Ｂは、Ｒ光１２Ｒ及びＧ光１２Ｇを反射するとともに、残りのＢ光１２Ｂのみを透過させる。【０２２０】
すなわち、図１５に示した構成と同じ光学的な機能を持つ反射型カラーフィルタ１２７を、図１５に示す構成よりも１層少ない構成で実現することができる。そのため、工数が削減でき、低コスト化が図れる。【０２２１】
また、この構成では、フィルタ１２７Ｒ、１２７Ｇ、１２７Ｂの幅の比率を変えることにより、特定の色を表示することが可能となる。ただし、図１５に示す構成と異なり、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のすべてを反射できる領域が形成できないため、黒表示はできない。【０２２２】
なお、図１６（ｂ）に示した反射型カラーフィルタ１２７は、サブミクロン周期の周期構造１１２を積層した構造としたが、周期構造が対面するように２つの光学層を積層する構成、あるいは、同一の基板の両側に周期構造を形成する構成としても、同様な機能を持つ反射型カラーフィルタが実現できる。【０２２３】
図１７は、図１６に示した反射型カラーフィルタ１２７の他の構成を模式的に示した断面図であり、（ａ）は、周期構造が対面する構造の断面図、（ｂ）は、周期構造が基板の両側に配置された構造の断面図をそれぞれ示している。【０２２４】
図１７（ａ）のように構成すると、種類の異なる周期構造同士が対面するように各光学層１２４ａ及び１２４ｂを位置合わせすることが必要となるが、それぞれの周期構造を単層で製作できるので、ロール工法などの利用により大面積化が容易になる。【０２２５】
また、図１７（ｂ）のように構成すると、ロール工法を利用して基板の両面に同時に周期構造を形成することが可能になり、工数が削減でき、大面積化にも対応できる。【０２２６】
なお、図１５〜図１７に示した実施の形態では、導光板１６に偏光の揃った光を入射させる構成としたが、導光板１６への入射光をランダム偏光とし、導光板１６と反射型カラーフィルタとの間に偏光反射シートを配置することにより、反射型カラーフィルタへの入射光がＴＥ偏光となるように構成してもよい。このように構成すれば、光源にＬＥＤを用いることが可能であり、設計の自由度が向上する。【０２２７】
なお、図１５〜図１７に示した反射型カラーフィルタの各光学層の周期構造は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタ領域が並ぶ方向に、屈折率の異なる部分が並ぶ格子構造としていたが、各フィルタ領域が並ぶ方向と直交する方向に格子が周期的に並ぶ構造としてもよく、上面からみて２次元的に格子が周期的に並ぶ構造としても良い。【０２２８】
図１８は、実施の形態４に係る反射型カラーフィルタの周期構造の構成例を示した概略図であり、（ａ）は、別の１次元格子の平面図、（ｂ）は、２次元格子の平面図をそれぞれ示している。【０２２９】
図１８（ａ）に示す反射型カラーフィルタ１３７の光学層１３４には、各フィルタ１３７Ｒ、１３７Ｇ及び１３７Ｂが並ぶ方向と直交する方向に固有の周期で格子が並ぶ周期構造１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂが形成されている。【０２３０】
また、この反射型カラーフィルタ１３７に入射する光は、偏光が方向１３１（各フィルタ１３７Ｒ、１３７Ｇ及び１３７Ｂが延びる方向）となるように構成されている。【０２３１】
なお、サブ波長格子が図１８（ａ）のような１次元格子で構成される場合には、光が入射する方向により共鳴反射を起こす入射角の範囲にも大きな差がある。【０２３２】
一般には、格子形状に沿った方向（図１８の左右方向）から入射する光に対しては、共鳴反射を起こす入射角度の範囲は広く、それと直交する方向から入射する場合には有効な入射角の範囲は狭い。【０２３３】
この狭い方の有効な入射角範囲は構成にもよるが数度程度であるため、導光板の構成に合わせて格子の方向を適切に設定する必要がある。具体的に、図１５（ａ）に示す面状照明装置１１０では、導光板１６から出射するレーザ光１２の出射角ばらつきは、図中左右方向が偏向溝１６ｄでの回折等の影響で大きく、それと直交する方向では小さく抑えることができる。【０２３４】
このような構成では、図１８（ａ）のように入射光のばらつきの大きい方向に延びる格子を形成することにより、共鳴反射を生じさせることができる光の入射角のばらつきの範囲を広げることができるので、光の利用効率を向上させることができる。【０２３５】
また、図１８（ｂ）に示す反射型カラーフィルタ１４７の光学層１４４には、各フィルタ１４７Ｒ、１４７Ｇ、１４７Ｂ内に２次元的な格子構造からなる周期構造１４２Ｒ、１４２Ｇ、１４２Ｂが形成されている。【０２３６】
このように構成すると、各フィルタ１４７Ｒ、１４７Ｇ及び１４７Ｂにおける共鳴反射についての入射光の偏光方向の依存性及び入射方向の依存性が小さくなるため、反射型カラーフィルタを配置する場所の自由度が向上する。【０２３７】
例えば、液晶パネル内部の吸収型カラーフィルタは、液晶層で偏光が変調された光が入射するため、１次元のサブ波長格子で構成された偏光依存性のあるフィルタを用いると光の利用効率が低下するが、図１８（ｂ）に示した偏光方向の依存性の小さい構造とすることにより、このような場所に配置することができる。【０２３８】
なお、本実施の形態４では、回折格子層１０５ａ（図１４参照）が間欠的に並ぶ格子形状からなる周期構造を有する反射型カラーフィルタについて例示したが、屈折率の異なる部分が周期的に並ぶ構成であれば、格子形状に限定されることはない。つまり、前記周期構造を屈折率分布により構成した場合においても、本実施の形態４と同様の効果を得ることができる。【０２３９】
また、本実施の形態４では、矩形の回折格子層１０５ａが並ぶ格子形状について説明したが、矩形に限定されることはなく、例えば、三角形、台形等の回折格子層を採用することもできる。【０２４０】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る面状照明装置では、実施の形態１〜３で示した面状照明装置及び液晶表示装置に用いられる反射型カラーフィルタの具体構成を示す。【０２４１】
本実施の形態の反射型カラーフィルタは、屈折率の異なる二種類の薄膜を反射対象となる光の波長の１／４程度の周期で交互に積層した周期構造を有している。この周期構造により、反射型カラーフィルタには、前記反射対象となる光の存在が許されないフォトニックバンドギャップが形成されている。【０２４２】
さらに、反射型カラーフィルタは、前記周期構造の周期を乱す欠陥層が一部に設けられていることによって、反射帯域中に特定の波長の光のみを透過させるようになっている。【０２４３】
つまり、本実施の形態に係る反射型カラーフィルタは、いわゆるフォトニック結晶技術を用いた積層型干渉フィルタである。【０２４４】
図１９は、本発明の実施の形態５に係る面状照明装置１５０の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。【０２４５】
本実施の形態において実施の形態１〜４と異なるのは反射型カラーフィルタ１５７のみであり、その他の構成要素は同じであるため、同じ符号で示し説明を省略する。【０２４６】
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、本実施の形態５に係る面状照明装置１５０は、導光板１６の主面１６ｂ上に多層膜１５４で構成された反射型カラーフィルタ１５７を備えている。【０２４７】
多層膜１５４は、屈折率の異なる二種類の薄膜を周期的に積層して構成されている。また、多層膜１５４は、フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ及び１５７Ｂごとに厚みの異なる欠陥層１５４ａを有し、各フィルタ領域１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂから欠陥層１５４ａの厚みに応じた特定の波長の光のみが透過するように構成されている。【０２４８】
ここで、多層膜１５４の膜構造は、必要とする光学仕様に応じていくつかの適した構造が考えられる。そこで、特定波長に対して高い透過率を持つとともに、それ以外の波長に対して高い反射率を実現できる膜構造の例を図２０に示す。【０２４９】
図２０は、実施の形態５に係る反射型カラーフィルタ１５７の３つの構造例及びその特性を示した説明図であり、（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）は、反射型カラーフィルタの概略構造図、（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）は、それぞれ（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）の各構造の分光特性をそれぞれ示している。【０２５０】
なお、図２０（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）の分光特性において、縦軸が透過率を表わし、横軸が透過光の波長を表している。また、本実施の形態に係る反射型カラーフィルタは、可視光の波長帯で吸収が少なくなり、透過しない光を実質的に反射するように構成されている。したがって、例えば透過率５％は、反射率９５％を意味する。【０２５１】
図２０（ａ）の構造において、反射型カラーフィルタ１５７は、低屈折率材料（例えば二酸化珪素（ＳｉＯ2））で構成された低屈折率層２２１ａ、２２１ｂ、２２３ａ及び２２３ｂと、高屈折率材料（例えば二酸化チタン（ＴｉＯ2））で構成された高屈折率層２２２ａ、２２２ｂ、２２４ａ及び２２４ｂと、高屈折率材料で構成された欠陥層２２５とを積層した構成とされている。【０２５２】
各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域の膜構造は、それぞれ欠陥層２２５を中心として対称となるように構成されている。【０２５３】
欠陥層２２５を除く各層２２１ａ、２２１ｂ、２２２ａ、２２２ｂ、２２３ａ、２２３ｂ、２２４ａ及び２２４ｂの厚みは、それぞれ物理膜厚に屈折率を乗じて得られる光学膜厚が設定波長（例えば５３５ｎｍ）の１／４に略等しくなるように構成されており、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域において、同じ膜厚となるように構成されている。【０２５４】
一方、欠陥層２２５は、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域において、それぞれ異なる厚みを持ち、特定の波長の光が透過するように設定されている。【０２５５】
また、図２０（ｃ）の構造において、反射型カラーフィルタ１５７は、５層膜２３８と、５層膜２３９と、これら５層膜２３８と５層膜２３９との間に設けられ、各５層膜２３８及び２３９を接続する接続層２３７とを備えている。【０２５６】
５層膜２３８は、低屈折率材料からなる低屈折率層２３１ａ、２３１ｂと、高屈折率材料からなる高屈折率層２３２ａ、２３２ｂと、高屈折率材料からなる欠陥層２３３とを積層した構成を有する。【０２５７】
５層膜２３９は、前記５層膜２３８と同様の構成を有している。具体的に、５層膜２３９は、低屈折率材料からなる低屈折率層２３４ａ、２３４ｂと、高屈折率材料からなる高屈折率層２３５ａ、２３５ｂと、高屈折率材料からなる欠陥層２３６とを積層した構成を有する。【０２５８】
この構造においても、５層膜２３８、２３９の欠陥層２３３、２３６を除く各層２３１ａ、２３１ｂ、２３２ａ、２３２ｂ、２３４ａ、２３４ｂ、２３５ａ及び２３５ｂの厚みは、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域で同じ厚みであり、それぞれの物理膜圧に屈折率を乗じて得られる光学膜厚が設定波長の１／４となるように構成されている。【０２５９】
また、各５層膜２３８、２３９の膜構造は、欠陥層２３３、２３６を中心として、それぞれ対称に構成されている。【０２６０】
図２０（ｅ）の構造において、反射型カラーフィルタ１５７は、３層膜２５１と、３層膜２５２と、３層膜２５３と、３層膜２５１と３層膜２５２との間に設けられ、３層膜２５１、２５２を接続する接続層２４７と、３層膜２５２と３層膜２５３との間に設けられ、３層膜２５２、２５３を接続する接続層２４８とを備えている。【０２６１】
３層膜２５１は、高屈折率材料からなる高屈折率層２４１ａ、２４１ｂと、低屈折率材料からなる欠陥層２４２とを積層して構成されている。【０２６２】
３層膜２５２は、高屈折率材料からなる高屈折率層２４３ａ、２４３ｂと、低屈折率材料からなる欠陥層２４４とを積層して構成されている。【０２６３】
３層膜２５３は、高屈折率材料からなる高屈折率層２４５ａ、２４５ｂと、低屈折率材料からなる欠陥層２４６とを積層して構成されている。【０２６４】
この構造においても、３層膜２５１、２５２、２５３の欠陥層２４２、２４４、２４６を除く各層２４１ａ、２４１ｂ、２４３ａ、２４３ｂ、２４５ａ及び２４５ｂの厚みは、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域で同じ厚みであり、それぞれの物理膜圧に屈折率を乗じて得られる光学膜厚が設定波長の１／４となるように構成されている。【０２６５】
また、各３層膜２５１、２５２及び２５３の膜構造は、それぞれ欠陥層２４２、２４４、２４６を中心として、それぞれ対称に構成されている。【０２６６】
この構造において、欠陥層２４２と２４６の光学厚みは同じであるが、欠陥層２４２、２４６に対して欠陥層２４４の厚みは必ずしも一致していなくてもよい。【０２６７】
つまり、理論上は、欠陥層２４２、２４４及び２４６の厚みを一致させることが特定波長の光の透過率を最大とするための条件となるが、実際に欠陥層２４２、２４４及び２４６の厚みを一致させると、反射波長帯域の一部の波長について透過率が若干低下する傾向がある。そして、欠陥層２４４の厚みを欠陥層２４２、２４６の厚みに対し若干変化させることにより、前記透過率の低下を抑制できることが確認されているため、このように設定することが好ましい。【０２６８】
図２０（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）に示した反射型カラーフィルタ１５７の特徴は、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域においてそれぞれ厚みの異なる欠陥層の両側に、高屈折率層あるいは低屈折率層を積層し、欠陥層を中心に対称な構造となるように膜構造を構成していることである。【０２６９】
また、反射型カラーフィルタ１５７の特徴は、高屈折率層及び低屈折率層の光学厚みを設定波長の１／４に略等しくすることである。【０２７０】
さらに、反射型カラーフィルタ１５７の特徴は、同様の構造の多層膜を、接続層を介して複数連結して構成することである。【０２７１】
なお、図２０（ｃ）及び（ｅ）に示した構造において、接続層２３７、２４７及び２４８の光学厚みも設定波長に対して１／４波長であることが望ましい。【０２７２】
また、低屈折率材料の一例として二酸化珪素を例示し、高屈折率材料の一例として二酸化チタンを例示しているが、これらに限定されるものでなく、屈折率差の大きな材料であれば他の材料でも良い。【０２７３】
屈折率差は、反射型カラーフィルタ１５７の反射帯域の幅に影響する。各フィルタにおいて所定の波長以外の光を反射させるためには、各フィルタを構成する各層の屈折率の最大値と最小値との差が概ね０．６以上であることが必要である。【０２７４】
図２０（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）は、それぞれ図２０（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）に示した構造の分光特性を示している。【０２７５】
図２０（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）中、分光特性２２０ｒ、２３０ｒ及び２４０ｒは、Ｒ光フィルタ１５７Ｒの分光特性を示し、分光特性２２０ｇ、２３０ｇ及び２４０ｇは、Ｇ光フィルタ１５７Ｇの分光特性を示し、分光特性２２０ｂ、２３０ｂ及び２４０ｂは、Ｂ光フィルタ１５７Ｂの分光特性を示している。【０２７６】
図２０（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）に示すように、図２０（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）の各構造について以下のことが分かる。【０２７７】
Ｒ光フィルタ１５７Ｒ（分光特性２２０ｒ、２３０ｒ、２４０ｒ）は、Ｒ光（波長６４０ｎｍ）を透過するとともに、Ｇ光（波長５３５ｎｍ）及びＢ光（波長４４５ｎｍ）を反射する特性を有している。【０２７８】
Ｇ光フィルタ１５７Ｇ（分光特性２２０ｇ、２３０ｇ、２４０ｇ）は、Ｇ光（波長５３５ｎｍ）を透過するとともに、Ｒ光（波長６４０ｎｍ）及びＢ光（波長４４５ｎｍ）を反射する特性を有している。【０２７９】
Ｂ光フィルタ１５７Ｂ（分光特性２２０ｂ、２３０ｂ、２４０ｂ）は、Ｂ光（波長４４５ｎｍ）を透過するとともに、Ｒ光（波長６４０ｎｍ）及びＧ光（波長５３５ｎｍ）を反射する特性を有している。【０２８０】
次に、このように構成された本実施の形態５の面状照明装置１５０の動作について具体的に説明する。反射型カラーフィルタ１５７は、図２０（ａ）、図２０（ｃ）又は図２０（ｅ）に示した構造で構成されている。【０２８１】
図１９および図２０に示した本実施の形態の面状照明装置１５０では、実施の形態１及び２と同様に構成された光源（図示せず）から出射されたレーザ光１２を、導光板１６に対し略平行に入射させる。【０２８２】
導光板１６に入射したレーザ光１２は、導光板１６の対向面１６ｃに形成された偏向溝１６ｄで反射して、主面１６ｂに対し略垂直な方向に偏向された上で、主面１６ｂから出射し、反射型カラーフィルタ１５７に到達する。【０２８３】
反射型カラーフィルタ１５７に到達したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１５７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返す間に、反射型カラーフィルタ１５７の各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ及び１５７Ｂにより波長分離された出射光２０として出射する。【０２８４】
前記面状照明装置１５０によれば、導光板１６に入射したレーザ光１２を反射型カラーフィルタ１５７のフィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ及び１５７Ｂごとに波長を分離して出射させることができ、さらに反射型カラーフィルタ１５７で反射した光も無駄なくリサイクルして均一に出射させることができる。【０２８５】
したがって、波長分離が可能で、消費電力の低い薄型の面状照明装置を実現することができる。このような面状照明装置を液晶パネルと組み合わせることにより、非常に消費電力の低い薄型の液晶表示装置を実現できる。【０２８６】
ここで、図２０のように構成した反射型カラーフィルタ１５７は、各層の光学膜厚の誤差及びレーザ光１２の入射角等により透過光の波長帯域がずれる傾向がある。【０２８７】
したがって、図２０（ｂ）に示すように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれについて透過する光の波長幅の狭い図２０（ａ）の構造は、各層の光学膜厚の誤差及びレーザ光１２の入射角の誤差が小さく、光源の波長誤差も小さい場合に用いることが好ましい。【０２８８】
一方、光源の波長あるいは光学膜厚の誤差が大きい、あるいは、入射角度にばらつきがある場合には、図２０（ｃ）あるいは図２０（ｅ）の構造が適している。これらの構造は、透過波長帯の幅が広いので、透過波長がずれても効率への影響が小さい。【０２８９】
通常、図２０（ａ）の構造で欠陥層以外の層数を増やすと、透過波長の波長幅は狭くなる。一方、欠陥層以外の層数を減らすと透過波長の波長幅は広がるが、透過波長以外の透過率が上がり、リサイクルされる光の効率が低下する。【０２９０】
図２０（ｃ）及び（ｅ）の構造は、中央に欠陥層を配置した対称な構造の２又は３の多層膜を接続層を挟んで連結することにより、所定の波長での高い透過率とそれ以外の波長での高い反射率とを両立しながら、透過波長の波長幅を広げて誤差に強い構成を実現している。【０２９１】
ここで、図２０（ｃ）及び（ｅ）の構造は、全体としても対称な構造となっていることが望ましい。【０２９２】
すなわち、多層膜を２つ連結する図２０（ｃ）の構造では、２つの５層膜２３８及び２３９に含まれる欠陥層２３３及び２３６は、同じ光学厚みとなるように構成することが好ましい。【０２９３】
また、多層膜を３つ連結する図２０（ｅ）の構造では、両側の多層膜２５１及び２５３の欠陥層２４２及び２４６を同じ光学厚みとし、中央の多層膜２５２の欠陥層２４４の厚みは、欠陥層２４２及び２４６と同じでなくてもよい。【０２９４】
このように全体として対称な構成とすることにより、多層膜を複数連結しても所定の波長の透過率を高く設定することができる。【０２９５】
図２１は、図２０（ｃ）に示した膜構造の対称性の影響を示した説明図であり、（ａ）は、Ｇ光フィルタの膜構造を示した断面図、（ｂ）は、Ｇ光フィルタの分光特性をそれぞれ示している。【０２９６】
図２１（ａ）及び図２１（ｂ）において、分光特性２６１は、Ｇ光フィルタ１５７Ｇの膜構造が接続層２３７を中心に対称な場合、すなわち、欠陥層２３３と欠陥層２３６との光学厚みが等しい場合の特性を示している。【０２９７】
また、分光特性２６２は、欠陥層２３３と欠陥層２３６との光学厚みが５％ずれた場合の特性を示している。【０２９８】
図２１（ｂ）から分かるように、２つの欠陥層２３３と欠陥層２３６との光学厚みが一致している方が所定の波長において高い透過率が得られる。【０２９９】
なお、欠陥層は、高屈折率材料で構成しても、低屈折率材料で構成してもよい。ただし、欠陥層を高屈折率の材料で構成すると、入射角に対する分光特性の波長のずれを小さくすることができるので、反射型カラーフィルタ１５７へのレーザ光１２の入射角のばらつきが大きい場合には、欠陥層を高屈折率材料で構成するのが望ましい。【０３００】
また、欠陥層の形成には３種類の厚みを形成するために２回のエッチングを行う等、多くの工数が必要となる。このため、欠陥層を含む多層膜を多数連結した構成とすると、非常に多くの工数が必要となる。このような場合は、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ及び１５７Ｂの領域ごとにマスクして領域ごとにスパッタ等で成膜していくことによりエッチング工程を減らすことができる。【０３０１】
実施の形態４、５で説明した本発明の実施の形態の反射型カラーフィルタは、周期的な屈折率分布による反射、及び、周期構造の中に欠陥をつくることにより特定波長が透過することを利用したものである。【０３０２】
このような屈折率分布により所望の分光特性が得られるように構成したフォトニック結晶は、本発明の実施の形態に示したもの以外にも多数あり、このようなフォトニック結晶を利用した反射型カラーフィルタを用いても、本発明と同様な効果が得られる。【０３０３】
なお、本発明の実施の形態１〜５に示した全ての構成は、どのように組み合わせてもよく、それぞれ本発明固有の効果を発揮する。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更を行うことができ、同様の効果が得られることは言うまでもない。【０３０４】
以上のように、本発明は、液晶パネルの各画素にＲＧＢ光を分離して導く新たな構成を提案し、従来の構成と比較して光の利用効率が高く、かつ、消費電力の低い薄型の液晶表示装置を実現することができる。【０３０５】
具体的に、本発明に係る波長分離装置は、フォトニック結晶構造を利用した反射型のカラーフィルタを用いて導光板出射光をフィルタ領域ごとに波長選択して出射させるとともに、反射型カラーフィルタで反射した光をリサイクルすることにより、導光板に入射した光の大部分をフィルタ領域ごとに波長分離することができる。【０３０６】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。【０３０７】
本発明の一局面に係る波長分離装置は、側面から入射した光を一方の主面から出射する導光板と、前記主面から出射された光の光路と交差するように配置され、分光特性の異なる少なくとも２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、前記導光板を挟んで前記反射型カラーフィルタと反対側に配置されたリサイクル部と、を備え、前記導光板に入射した光のうち、前記反射型カラーフィルタで反射した光が前記導光板を経由して前記リサイクル部で反射して、再び前記反射型カラーフィルタに戻る。【０３０８】
本発明によれば、導光板に入射した光のうち、反射型カラーフィルタで反射した光が導光板を経由して上記リサイクル部で反射して、再び上記反射型カラーフィルタに戻すことができるので、上記導光板に入射した光をフィルタ領域で効率よく波長分離することができる。さらに、本発明では、光を多重反射させた後、出射させるのでムラのない均一な光を出射させることができる薄型の波長分離装置を実現することができる。【０３０９】
したがって、前記波長分離装置とレーザ光源とを組み合わせた面状照明装置を、液晶表示装置のバックライトとして用いるとともに、波長分離したそれぞれの光を液晶パネルの対応する画素に導くことにより、消費電力が極めて低く、かつ輝度ムラの少ない薄型の液晶表示装置を実現することができる。【０３１０】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、分光特性の異なる２種類の第１フィルタ領域及び第２フィルタ領域を有し、前記リサイクル部は、前記第１フィルタ領域で反射した光が前記第２フィルタ領域に向けて反射するように構成されていることが好ましい。【０３１１】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタのフィルタ領域に入射した光のうち、第１フィルタ領域の透過波長に合致しない光を第２フィルタ領域に導くことができるので、導光板に入射した光を無駄なくリサイクルして波長分離を行うことができる。【０３１２】
前記波長分離装置において、前記導光板の一方の主面と対向する対向面は、前記導光板の側面から入射した光を前記一方の主面に向けて偏向する偏向溝と、前記反射型カラーフィルタで反射した光を透過させる平面部とを有し、前記平面部を通過した光は、前記リサイクル部で反射して再び前記平面部から導光板に入射し、前記一方の主面から出射することが好ましい。【０３１３】
前記構成によれば、導光板の底面に偏向溝を成形することにより、導光板の側面から入射した光を導光板の一方の主面に偏向することができるので、低コストの導光板を実現できる。【０３１４】
前記波長分離装置において、前記リサイクル部の反射面、前記導光板の前記平面部及び前記反射型カラーフィルタの少なくとも１つは、前記導光板の前記一方の主面に対して傾斜していることが好ましい。【０３１５】
前記構成によれば、導光板に入射した光が、反射型カラーフィルタとリサイクルシートの間で反射を繰り返しながら均一に広げられるので、面内における均一性の高い出射光が得られる。【０３１６】
前記波長分離装置において、前記リサイクル部は、反射シートで構成されていることが好ましい。【０３１７】
前記構成によれば、簡単な構成を用いて入射光のリサイクルをすることができるので、低コスト化を図ることができる。【０３１８】
前記波長分離装置において、前記リサイクル部は、偏光反射シートで構成されていることが好ましい。【０３１９】
前記構成によれば、リサイクル部と反射型カラーフィルタの間で反射を繰り返す間に偏光が回転しても、所定の偏向成分の光のみを出射させることができる。【０３２０】
前記波長分離装置において、前記リサイクル部は、前記導光板の前記一方の主面に対して傾斜した複数の反射面を有することが好ましい。【０３２１】
前記構成によれば、より効率よく光をリサイクルすることができる。【０３２２】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、反射対象となる光の波長以下の間隔で屈折率が周期的に変化する周期構造を有していることが好ましい。【０３２３】
前記構成によれば、所定の波長の光の透過率が高く、かつ、前記所定の波長以外の光の反射率も高い反射型カラーフィルタを実現することができるので、光利用効率の高い波長分離装置を実現することができる。【０３２４】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の主面からの光の出射方向に積層された少なくとも３層の光学層を有し、前記少なくとも３層の光学層は、前記周期構造が形成された反射領域と、全波長の光を透過する透過領域とをそれぞれ有し、前記周期構造は、各光学層ごとに異なる波長帯域の光を反射するように各光学層ごとに異なる周期に設定され、前記反射型カラーフィルタには、１つの前記透過領域と少なくとも２つの前記反射領域とが積層された領域として、分光特性の異なる３種類の前記フィルタ領域が形成されていることが好ましい。【０３２５】
前記構成によれば、高い光利用効率で波長の異なる３の光をフィルタ領域ごとに分離して出射させることができる。【０３２６】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の主面からの光の出射方向に積層された少なくとも２層の光学層を有し、前記少なくとも２層の光学層は、波長の異なる少なくとも３種類の光を反射するために周期の異なる少なくとも３種類の周期構造をそれぞれ有し、前記反射型カラーフィルタには、前記少なくとも３種類の周期構造のうちの１種類を除く少なくとも２種類の周期構造が積層された領域として、分光特性の異なる３種類の前記フィルタ領域が形成されていることが好ましい。【０３２７】
前記構成によれば、高い光利用効率で波長の異なる３の光をフィルタ領域ごとに分離して出射させることができる。さらに、前記構成によれば、光学層の層数を減らせるので、工数が削減でき、低コスト化を図ることができる。【０３２８】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタには、前記周期構造が所定の方向に延びる１次元格子が形成された領域として前記フィルタ領域が形成され、前記１次元格子に偏光の揃った光がＴＥ偏光で入射することが好ましい。【０３２９】
前記構成によれば、１次元格子による共鳴反射を効率的に機能させることができる。【０３３０】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタには、前記周期構造が互いに直交する２方向に並ぶ２次元格子が形成された領域として前記フィルタ領域が形成されていることが好ましい。【０３３１】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタによる共鳴反射について、入射光の偏光依存性が無くなるため、反射型カラーフィルタを配置する場所の自由度が向上する。例えば、前記波長分離装置を液晶パネルのバックライトとして利用する場合、液晶パネル内の吸収型カラーフィルタの代わりに前記反射型カラーフィルタを用いることができ、光利用効率の向上および低コスト化を図ることができる。【０３３２】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、屈折率の異なる少なくとも２種類の薄膜を積層した構成を有することが好ましい。【０３３３】
前記構成によれば、特定の波長の光の透過率が高く、前記特定の波長以外の光の反射率も高い反射型カラーフィルタを実現することができるので、光利用効率の高い波長分離装置を得ることができる。したがって、前記波長分離装置を用いることにより、低消費電力の面状照明装置及び液晶表示装置を実現することができる。【０３３４】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、所定の屈折率よりも大きな屈折率を有する薄膜と、前記所定の屈折率以下の屈折率を有する薄膜とが交互に積層した積層構造を有し、前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの１つであり、前記フィルタ領域ごとに膜厚がそれぞれ異なる欠陥層と、前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの少なくとも２つの薄膜であり、前記欠陥層の両側に少なくとも１層ずつ積層されるとともに、前記フィルタ領域における膜厚がそれぞれ等しい被覆層とを備えていることが好ましい。【０３３５】
前記構成によれば、特定の波長の光を透過させるとともに前記特定の波長の光以外の光を反射するバンドパス特性を有する誘電体多層膜の反射型カラーフィルタを比較的少ない層数で実現することができ、量産性に優れる。【０３３６】
前記波長分離装置において、前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ少なくとも１層積層された前記被覆層とをそれぞれ有する少なくとも２つの多層膜と、前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの少なくとも１つの薄膜であり、前記少なくとも２つの多層膜の間に設けられるとともに、前記フィルタ領域ごとに膜厚がそれぞれ等しい接続層とを備え、前記少なくとも２つの多層膜は、それぞれ前記欠陥層を中心として膜の構造が対称とされていることが好ましい。【０３３７】
前記構成によれば、比較的少ない層数で透過波長帯の広い反射型カラーフィルタを形成することができる。これにより、光学膜厚の誤差、入射角の誤差又は光源の波長誤差が生じても、効率が大きく変わらない波長分離構造を実現することができる。【０３３８】
前記多層膜は、前記所定の屈折率以下の屈折率を有する前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ積層される前記被覆層とを有する３層膜からなり、前記積層構造は、３つの前記３層膜と、前記３層膜のそれぞれの間に配置された２つの前記接続層とからなる１１層構造であることが好ましい。【０３３９】
前記構成によれば、光学膜厚の誤差、入射角の誤差又は光源の波長誤差が生じても、効率が大きく変わらない波長分離構造を実現することができる。【０３４０】
前記波長分離装置において、前記多層膜は、前記所定の屈折率よりも大きな屈折率を有する前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ２層ずつ積層された前記被覆層とを有する５層膜からなり、前記積層構造は、２つの前記５層膜と、前記５層膜の間に配置された１つの前記接続層とからなる１１層構造であることが好ましい。【０３４１】
前記構成によれば、光学膜厚の誤差、入射角の誤差又は光源の波長誤差の影響を抑制しつつ、欠陥層を増やすことによる工数の大幅な増加も抑えたバランスのよい波長分離構造が実現できる。【０３４２】
前記波長分離装置において、２つの前記５層膜のそれぞれに含まれる欠陥層は、前記フィルタ領域において互いに略等しい光学膜厚を有することが好ましい。【０３４３】
前記構成によれば、所定の波長帯における透過率の低下を抑制することができる。【０３４４】
前記波長分離装置において、前記各フィルタ領域の反射波長帯域の略中心の波長を設定波長λとしたとき、前記接続層の光学膜厚がλ／４であることが好ましい。【０３４５】
前記構成によれば、特定の波長帯域の光に対して高い透過率が得られるとともに、前記特定の波長帯域以外の波長帯の光について高い反射率を得ることができる。【０３４６】
前記波長分離装置において、前記各フィルタ領域の反射波長帯域の略中心の波長を設定波長λとしたとき、前記被覆層の光学膜厚がλ／４であることが好ましい。【０３４７】
前記構成によれば、特定の波長帯の光に対して高い透過率が得られるとともに、前記特定の波長帯以外の波長帯の光について高い反射率を得ることができる。【０３４８】
前記波長分離装置において、前記欠陥層は、前記所定の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなることが好ましい。【０３４９】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタに対する光の入射角に依存して分光効率が変化するのを緩和することができる。【０３５０】
前記波長分離装置において、前記積層構造を構成する複数の薄膜のうち、屈折率の最も大きな薄膜と屈折率の最も小さな薄膜との間の屈折率差は、０．６以上であることが好ましい。【０３５１】
前記構成によれば、各フィルタ領域において反射する光の反射帯域を広げることが出来るため、各フィルタ領域において不要な波長の光が漏れて効率のロスとなるのを低減することができる。【０３５２】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の前記一方の主面上に形成されていることが好ましい。【０３５３】
前記構成によれば、薄型で量産性のある波長分離装置を実現することができる。【０３５４】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、赤色光、緑色光又は青色光の何れか１色の光を透過し、かつ、前記１色の光以外の光を反射する分光特性を有する３種類の前記フィルタ領域を有し、前記反射型カラーフィルタには、分光特性の異なる前記フィルタ領域が隣接して配置されていることが好ましい。【０３５５】
前記構成によれば、赤色光、緑色光又は青色光の混色により任意の色の光を出射することができる。【０３５６】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタに占める前記フィルタ領域の面積の比率は、前記分光特性ごとに局所的に異なる比率に設定され、前記反射型カラーフィルタの出射面には、特定の色分布が表示されることが好ましい。【０３５７】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタの出射面に任意の色分布を表示することができるため、例えば、前記波長分離装置を看板などの静止画のバックライト照明に用いた場合、光の利用効率が高く、かつ、消費電力の低いバックライト照明を実現することができる。【０３５８】
前記反射型カラーフィルタに占める前記フィルタ領域の面積の比率は、前記分光特性ごとに局所的に異なる比率に設定されていることが好ましい。【０３５９】
前記構成によれば、輝度ムラ、色ムラの少ない均一な光を出射させることができる。【０３６０】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタには、前記異なる分光特性が特定の順序で並ぶように前記フィルタ領域が配列され、前記反射型カラーフィルタと前記リサイクル部の反射面との間の距離は、前記各フィルタ領域の幅と、前記反射型カラーフィルタに対する前記導光板の主面から出射された光の入射角との関数で決まることが好ましい。【０３６１】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタで反射したリサイクル光を所定のフィルタ領域まで容易に導いて出射させることができるので、リサイクル部での反射回数を減らすことにより、反射型カラーフィルタとリサイクル部との間で反射を繰り返す間に失われる光量を低減することができるためさらに光利用効率を高めることができる。【０３６２】
前記波長分離装置において、前記導光板と前記反射型カラーフィルタとの間に配置された偏光反射シートをさらに備えていることが好ましい。【０３６３】
前記構成によれば、リサイクル部と反射型カラーフィルタの間で反射を繰り返す間に偏光が回転しても、所定の偏向成分の光のみを出射させることができる。したがって、前記波長分離装置を、例えば液晶パネルのバックライトとして利用する場合、波長分離装置から液晶パネルに所定の偏光成分の光のみが出射するので、液晶パネルの入射側の偏光板を省略してもコントラストの低下が生じない。これにより低コスト化を図ることができる。【０３６４】
本発明の他の局面に係る面状照明装置は、少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、前記波長分離装置とを備え、前記光源から出射された光は、前記導光板の前記側面から入射する。【０３６５】
本発明によれば、消費電力を抑えつつ波長分離が可能な面状照明装置を実現することができる。【０３６６】
前記面状照明装置において、前記光源は、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ出射するレーザ光源を有し、各波長の前記レーザ光は、それぞれ同じ偏光方向で前記導光板に入射することが好ましい。【０３６７】
前記構成によれば、偏光方向の揃った３色の光を出射する面状照明装置を実現することができる。前記面状照明装置を液晶表示装置に用いた場合、液晶パネルに対する光の透過率を向上することができる。また、前記面状照明装置では、単一波長の光を出射するレーザ光源を用いているため、透過する波長幅の狭い反射型カラーフィルタを用いても、高い効率でフィルタ領域にレーザ光を透過させることができる。さらに、レーザ光を使用しているので、前記面状照明装置を液晶表示装置のバックライトとして利用した場合、色再現性にも優れた液晶表示装置を実現できる。【０３６８】
前記面状照明装置において、前記反射型カラーフィルタは、分光特性の異なる少なくとも３種類のフィルタ領域を有し、前記分光特性の異なる３種類のフィルタ領域は、それぞれ所定の第１方向に延びるとともに前記第１方向と直交する第２方向に並んでストライプ状に配列されており、前記光源から出射された光は、前記第１方向に沿って前記導光板の側面に入射することが好ましい。【０３６９】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタから出射される出射光の平行度は、各フィルタ領域が並ぶ方向について向上する。したがって、前記面状照明装置を液晶表示装置のバックライトとして利用した場合、反射型カラーフィルタから出射された光を、より効率よく所定のサブピクセルに入射させることができ、消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。【０３７０】
前記面状照明装置において、前記光源から出射された光は、前記３種類のフィルタ領域の第１方向に対して数度傾けた光路に沿って前記導光板に入射することが好ましい。【０３７１】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタで反射するとともに前記リサイクル部で反射して戻ってきた光が前記反射型カラーフィルタに再度入射するのを抑制することができるので、少ないリサイクル回数で波長分離を行い出射させることができる。これにより、リサイクル反射中に失われる僅かな効率ロスも抑制し、極めて低消費電力の面状照明装置を実現することができる。【０３７２】
本発明の他の局面に係る液晶表示装置は、特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルを有する液晶パネルと、前記液晶パネルを背面側から照明するバックライト照明装置を備え、前記バックライト照明装置として前記面状照明装置を用いている。【０３７３】
本発明によれば、輝度ムラのない画像を表示することができるとともに、消費電力が低く、かつ、量産性の高い薄型の液晶表示装置を実現することができる。【０３７４】
本発明の他の局面に係る液晶表示装置は、少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、前記光源からの光を波長分離する波長分離装置と、前記波長分離装置から出射された光が背面側から入射する液晶パネルとを備え、前記液晶パネルは、特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルと、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側偏光板とを有し、前記反射型カラーフィルタの一次元格子の伸長方向に沿った軸と、前記内側偏光板の透過軸とは、同一平面上に位置する。【０３７５】
本発明によれば、輝度ムラのない画像を表示することができるとともに、消費電力が低く、かつ、量産性の高い薄型の液晶表示装置を実現することができる。さらに、本発明によれば、液晶表示パネルの内側偏光板での効率のロスを低減でき、光利用効率の高い液晶表示装置を実現することができる。【０３７６】
前記液晶表示装置において、前記１次元格子の伸長方向が、前記反射型カラーフィルタにおけるすべての光学層において一致していることが好ましい。【０３７７】
前記構成によれば、前記光源から出射された光を全ての光学層にＴＥ偏光で入射させることができるので、光利用効率を向上することができる。【０３７８】
前記液晶表示装置において、前記複数のサブピクセルは、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ個別に透過させるＲＧＢサブピクセルを有し、前記面状照明装置は、前記ＲＧＢサブピクセルに対して対応する色の光がそれぞれ略垂直に入射するように、前記光源から出射された光を赤色、緑色及び青色の光に波長分離して出射することが好ましい。【０３７９】
前記構成によれば、波長分離された赤色、緑色及び青色の光を、液晶パネルのＲＧＢサブピクセルに効率よく導くことができるため、消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。また、前記構成では、液晶パネルのＲＧＢサブピクセルを垂直に光が透過するため、コントラストを高めることができる。【０３８０】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、第１のガラス基板を有し、前記反射型カラーフィルタは、前記ガラス基板と同材質からなる第２のガラス基板上に形成されていることが好ましい。【０３８１】
前記構成によれば、液晶パネルの各サブピクセルの位置と、反射型カラーフィルタの各フィルタ領域の位置とが、熱膨張によりずれるのを抑制することができる。【０３８２】
前記液晶表示装置において、前記第２のガラス基板は、前記導光板を構成し、前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の一方の主面上に形成され、前記導光板は、前記反射型カラーフィルタが形成された面と対向する対向面に設けられた樹脂製の偏向部をさらに備え、前記偏向部は、前記導光板の側面から入射した光を前記一方の主面に向けて偏向することが好ましい。【０３８３】
前記構成によれば、液晶パネルの各サブピクセルの位置と、反射型カラーフィルタの各フィルタ領域の位置とが、熱膨張によりずれるのを抑制することができるだけでなく、反射型カラーフィルタを形成するための第２のガラス基板を導光板としても兼用できるので、薄型に構成できる。【０３８４】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側ガラス基板を備え、前記反射型カラーフィルタは、前記内側ガラス基板と前記導光板との間に設けられていることが好ましい。【０３８５】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタを形成することのみを目的とするガラス基板を省略することができるので、コストの低減を図ることができる。【０３８６】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側ガラス基板を備え、前記反射型カラーフィルタは、前記内側ガラス基板と前記サブピクセルとの間に設けられていることが好ましい。【０３８７】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタを形成することのみを目的とするガラス基板を省略することができる。さらに、前記構成によれば、反射型カラーフィルタと各サブピクセルとを近接させることができるので、波長分離した光をより効率よく各サブピクセルに入射させることができる。【０３８８】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するための拡散シートをさらに備えていることが好ましい。【０３８９】
前記構成によれば、高輝度で視野角が広い画像を表示できるので、斜め方向からみたコントラストの高い液晶表示装置を実現することができる。【０３９０】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するためのテーパー状の微小導光体が形成された構造シートをさらに備えていることが好ましい。【０３９１】
前記構成によれば、輝度ムラが少なく視野角が広い画像を表示できるとともに、明所コントラストのよい液晶表示装置が実現できる。【０３９２】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するための球状の微小導光体が形成された構造シートをさらに備えていることが好ましい。【０３９３】
前記構成によれば、輝度ムラが少なく視野角が広い画像を表示できるとともに、明所コントラストのよい液晶表示装置が実現できる。【０３９４】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルを挟んで前記導光板と反対側に設けられた外側ガラス基板と、前記外側ガラス基板の前記サブピクセルとは反対側の表面に設けられた外側偏光板とを備え、前記外側ガラス基板と前記外側偏光板との厚みの和Ｌは、前記外側ガラス基板内の出射光の角度ばらつき角度φと、前記複数のサブピクセルの幅Ｐとの関数で決まる厚み以下であり、かつ、Ｌ＜Ｐ／Tanφを満たすように構成されていることが好ましい。【０３９５】
前記構成によれば、前記各サブピクセルから出射された光を拡散させる構成において、各サブピクセルから出射される光の出射角にばらつきがある場合であっても、前記液晶パネルに表示される画像のボケを抑制することができる。【０３９６】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルを挟んで前記導光板と反対側に設けられた外側ガラス基板を備え、前記外側ガラス基板の屈折率は、前記導光板の屈折率よりも大きいことが好ましい。【０３９７】
前記構成によれば、外側ガラス基板の屈折率が導光板の屈折率よりも大きくされているため、導光板からの光の出射角にばらつきがある場合であっても、外側ガラス基板からの光の出射角のばらつきを見かけ上小さくすることができ、画像のボケを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０３９８】
本発明によれば、導光板に入射したレーザ光を液晶パネルの各画素に輝度ムラなく均一に入射させることができるので、消費電力が低く薄型の波長分離装置、面状照明装置及び液晶表示装置を簡単な構成で実現でき、有用である。【０３９９】
また、本発明によれば、量産性のある面状照明装置を実現することができるとともに、色再現性がよく高輝度で視野角が広い液晶表示装置を実現することができ、有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月20日(2009.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶テレビや背面照明型の看板などの非自発光型表示装置に用いられる波長分離装置と、これを用いるとともにレーザ光源を使用した高輝度の面状照明装置並びに液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶分子の配向による電気光学効果を利用して背面から照射される光の透過量を制御することにより画像を表示する方式を採用している。一般的な液晶表示装置は、蛍光表示管などにより構成されるバックライトユニットと呼ばれる面状の照明装置を有する。
【０００３】
近年、このような液晶表示装置は、大画面化が進み、５０型サイズ以上のテレビジョン用のディスプレイ装置も実用化されてきている。しかしながら、大型化に伴い消費電力も増加することから、液晶表示装置には、低消費電力化を実現する技術開発が望まれているとともに、設置する室内での占有空間をできるだけ少なくするために薄型化も強く望まれている。
【０００４】
低消費電力化及び薄型化に対応するため、光源として発光効率の良い発光ダイオード（以下、ＬＥＤとする）やレーザを使用することが検討されている。そして、ＬＥＤを光源とする面状照明装置及びこれを用いた液晶表示装置は、すでに実用化されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、導光板の側面に回折光学素子を形成して、その側面からＬＥＤ光を入射し、導光板の一方の主面に形成された傾斜した反射板によりこのＬＥＤ光を立ち上げてもう一方の主面側に配置したプリズムシートを介して輝度ムラの少ない出射光を出射する構成が示されている。
【０００６】
また、低消費電力を実現させるため、従来５％程度しかない液晶パネルの透過率を向上させる検討もされている。液晶パネルにおいて透過率を低下させている大きな要因として、偏光板及びカラーフィルタが挙げられる。通常、無偏光の白色光を液晶パネルに入射させると、偏光板で透過光量が１／２になり、カラーフィルタで各フィルタ領域において赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、青色光（Ｂ光）の何れか１色の光が選択されて前記フィルタ領域を透過するので、透過する光の光量は、さらにその１／３以下になる。
【０００７】
偏光板での透過率を向上させる方法として、液晶パネルとバックライトユニットの間に偏光反射シートを挿入する構成が実用化されている。具体的に、前記偏光反射シートは、必要な偏光成分を透過させ、不要な偏光成分を反射させる。そして、偏光反射シートにより反射した光の偏光を回転させることにより有効な偏光成分に変換してリサイクルするようになっている。
【０００８】
また、カラーフィルタでの透過率を向上させる方法として、例えば、特許文献２、３、４には、回折格子等の波長分離手段によりＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分離した照射光を、液晶パネルの所定の画素に効率よく集光させる液晶表示装置が提案されている。
【０００９】
また、特許文献５には、導光板内部に形成された波長選択性の干渉フィルタ型のミラーにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の波長分離を行い、これらＲ光、Ｇ光、Ｂ光を液晶パネルの所定の画素に効率よく導く構成が提案されている。
【００１０】
その他、カラーフィルタ自体の改良も検討されており、従来の吸収型のカラーフィルタとは異なる構造のカラーフィルタが提案されている。例えば、特許文献６では、干渉フィルタの膜構造において一部の膜厚を領域ごとに変え、領域ごとに異なる分光特性となるように構成したカラーフィルタが提案されている。このカラーフィルタにより色再現性が向上するとしている。
【００１１】
また、特許文献７では、サブ波長格子を用いたカラーフィルタが提案されている。このサブ波長格子とは、光の波長より細かい周期構造の回折格子であり、このような周期構造に光が入射すると、ある特定の波長だけが共鳴して強く反射するという現象が知られている。ナノスケール（ｎｍスケール）の微小な凹凸のあるモールド（鋳型）を被加工材料に押し付ける製作方法（ナノインプリント）を用いることにより、サブ波長格子が形成された薄型で大面積のカラーフィルタを安価かつ高スループットで作製できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−１８５８９１号公報
【特許文献２】特開２０００−２４１８１２号公報
【特許文献３】特開平９−１１３９０３号公報
【特許文献４】特開平１０−２５３９５５号公報
【特許文献５】特開２００６−１２７２２号公報
【特許文献６】特開２００８−１７０９７９号公報
【特許文献７】特開２００７−４１５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、前記従来の構成では、消費電力を削減する具体的な構成が示されていない、あるいは、効果が不十分である。
【００１４】
特許文献１では、ＬＥＤを用いることにより光源の効率は改善しているが、液晶パネルの透過率を改善する構成については具体的な構成が示されていない。
【００１５】
また、特許文献２、３、４には、回折を用いて波長分離を行い、液晶パネルの各画素に光を導く構成が示されているが、それぞれ効率を十分に高めることができず、さらなる効率向上が困難である。
【００１６】
具体的に、特許文献２、３では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を数度程度の回折角差で分離するためには、格子ピッチを波長の数倍程度まで縮める必要があり、そのように構成すると、回折効率を十分に高めることが困難となる。
【００１７】
また、特許文献４では、体積ホログラムを用いているため、所定の角度差で波長分離が可能であるが、体積ホログラムへの入射角が限定されるため、導光板から出射する光の効率が低下する。
【００１８】
また、特許文献５は、波長分離を行うミラーを導光板の内部に形成する構成が示されているが、このような構造の導光板は、製造が困難であり、高コストとなることが懸念される。
【００１９】
また、特許文献６及び７に記載のカラーフィルタは、従来の吸収型のカラーフィルタの代わりに用いられているだけであり、光利用効率が大きく変わるものではない。どちらも反射型のカラーフィルタとして作用するが、この反射光を有効に利用する構成が示されていない。
【００２０】
本発明は、従来の構成と比較して光の利用効率が高く、かつ、消費電力の低い薄型の波長分離装置、これを用いた面状照明装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の一局面に係る波長分離装置は、側面から入射した光を一方の主面から出射する導光板と、前記主面から出射された光の光路と交差するように配置され、分光特性の異なる少なくとも２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、前記導光板を挟んで前記反射型カラーフィルタと反対側に配置されたリサイクル部と、を備え、前記導光板に入射した光のうち、前記反射型カラーフィルタで反射した光が前記導光板を経由して前記リサイクル部で反射して、再び前記反射型カラーフィルタに戻る。
【００２２】
本発明の他の局面に係る面状照明装置は、少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、前記波長分離装置とを備え、前記光源から出射された光は、前記導光板の前記側面から入射する。
【００２３】
本発明の他の局面に係る液晶表示装置は、特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルを有する液晶パネルと、前記液晶パネルを背面側から照明するバックライト照明装置を備え、前記バックライト照明装置として前記面状照明装置を用いている。
【００２４】
本発明の他の局面に係る液晶表示装置は、少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、前記光源からの光を波長分離する請求項１１に記載の波長分離装置と、前記波長分離装置から出射された光が背面側から入射する液晶パネルとを備え、前記液晶パネルは、特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルと、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側偏光板とを有し、前記反射型カラーフィルタの一次元格子の伸長方向に沿った軸と、前記内側偏光板の透過軸とは、同一平面上に位置する。
【００２５】
本発明によれば、光の利用効率が高く、かつ、消費電力の低い薄型の波長分離装置、これを用いた面状照明装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光の利用効率が高く、かつ、消費電力の低い薄型の波長分離装置、これを用いた面状照明装置及びこれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、面状照明装置の平面図、（ｃ）は、（ｂ）におけるIＣ−IＣ線断面図をそれぞれ示している。
【図２】図２は、図１の偏向棒を拡大して示す側面図である。
【図３】図３は、図１（ｃ）の一部を拡大して示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１の面状照明装置のリサイクル部の他の形態を示した概略断面図であり、（ａ）は、くさび型の反射構造体を用いた構成例、（ｂ）は、多段型の反射構造体を用いた構成例、（ｃ）は、多段型の反射構造体に偏向溝を設けた構成例をそれぞれ示している。
【図５】図５は、実施の形態１に係る他の面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の全体の斜視図、（ｂ）は、面状照明装置の全体の平面図をそれぞれ示している。
【図６】図６は、実施の形態１に係る導光板として２次元フォトニック結晶を用いた面状照明装置の概略構成図であり、（ａ）は、面状照明装置の平面図、（ｂ）は、上面から見た（ａ）のVIＢ部の拡大斜視図、（ｃ）は、（ｂ）におけるVIＣ−VIＣ線断面図をそれぞれ示している。
【図７】図７は、実施の形態２に係る液晶表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、液晶表示装置の平面図をそれぞれ示している。
【図８】図８は、実施の形態２に係る液晶表示装置の断面図を示す概略図であり、図７（ｂ）におけるVIIIＡ−VIIIＡ線断面図を示している。
【図９】図９は、実施の形態２に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係る他の液晶表示装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、液晶表示装置の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る液晶表示装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、液晶表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、液晶表示装置の平面図をそれぞれ示している。
【図１２】図１２は、実施の形態３に係る液晶表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）の構造シート及び拡散シートの斜視図をそれぞれ示している。
【図１３】図１３は、実施の形態３に係る他の液晶表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）の構造シート及び拡散シートの斜視図をそれぞれ示している。
【図１４】図１４は、実施の形態４に係るサブ波長格子の具体的な設計例を示す説明図である。
【図１５】図１５は、実施の形態４に係る面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。
【図１６】図１６は、実施の形態４に係る他の面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。
【図１７】図１７は、図１６に示した反射型カラーフィルタの他の構成を模式的に示した断面図であり、（ａ）は、周期構造が対面する構造の断面図、（ｂ）は、周期構造が基板の両側に配置された構造の断面図をそれぞれ示している。
【図１８】図１８は、実施の形態４に係る反射型カラーフィルタの周期構造の構成例を示した概略図であり、（ａ）は、１次元格子の平面図、（ｂ）は、２次元格子の平面図をそれぞれ示している。
【図１９】図１９は、実施の形態５に係る面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。
【図２０】図２０は、実施の形態５に係る反射型カラーフィルタ１５７の３つの構造例及びその特性を示した説明図であり、（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）は、反射型カラーフィルタの概略構造図、（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）は、それぞれ（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）の各構造の分光特性をそれぞれ示している。
【図２１】図２１は、図２０（ｃ）に示した膜構造の対称性の影響を示した説明図であり、（ａ）は、Ｇ光フィルタの膜構造を示した断面図、（ｂ）は、Ｇ光フィルタの分光特性をそれぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、面状照明装置の平面図、（ｃ）は、（ｂ）におけるIＣ−IＣ線断面図をそれぞれ示している。
【００３１】
なお、図１（ａ）及び（ｂ）においては、面状照明装置の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して示されているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体として一体的に固定されている。
【００３２】
また、反射型カラーフィルタ１７は、構成を理解しやすくするために導光板１６と分離して示しているが、実際は図１（ｃ）に示すように、導光板１６の主面１６ｂ上に形成されている。
【００３３】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、実施の形態１に係る面状照明装置１０は、赤色レーザ光（以下、Ｒ光とする）、緑色レーザ光（以下Ｇ光とする）、及び青色レーザ光（以下、Ｂ光とする）を出射するレーザ光源１１と、レーザ光源１１から出射されるＲ光、Ｇ光およびＢ光をまとめてレーザ光１２とするダイクロイックミラー１３と、ミラー１４と、レーザ光１２を線状の平行光に変換して出射する導光棒１５と、導光棒１５から出射したレーザ光１２を側面１６ａから入射し、一方の主面１６ｂから出射する導光板１６と、導光板１６の主面１６ｂ上に配置された反射型カラーフィルタ１７と、導光板１６の主面１６ｂの対向面１６ｃに隣接して配置された高反射率の反射シートで構成されたリサイクルシート１８と、レーザ光源１１に接続された制御部１９と、を備えて構成されている。
【００３４】
レーザ光源１１は、Ｒ光を出射する赤色レーザ光源（以下、Ｒ光源とする）１１ａと、Ｇ光を出射する緑色レーザ光源（以下、Ｇ光源とする）１１ｂと、及び、Ｂ光を出射する青色レーザ光源（以下、Ｂ光源とする）１１ｃとを備えている。
【００３５】
ここで、各光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃには、コリメートレンズがそれぞれ含まれ、各光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃからは平行光が出射する。このＲ光源１１ａ及びＢ光源１１ｃとしては、例えば、波長６４０ｎｍのＲ光及び波長４４５ｎｍのＢ光を出射する高出力半導体レーザが用いられ、Ｇ光源１１ｂとしては、波長５３５ｎｍのＧ光を出射する半導体レーザ励起の高出力ＳＨＧレーザが用いられている。
【００３６】
また、導光棒１５は、光が出射する側面に対して略４５°傾斜した傾斜面を有する複数の偏向溝１５ａが形成され、導光棒１５に入射した光を全反射により略９０°偏向するように構成されている。
【００３７】
具体的に、各偏向溝１５ａの深さ寸法は、図２に示すように、レーザ光１２の伝播方向の手前から奥に向かうに従い深く設定されている。したがって、手前側の偏向溝１５ａで反射されなかったレーザ光１２は、前記偏向溝１５ａよりも奥に配置された何れかの偏向溝１５ａで反射する。
【００３８】
また、図１（ｃ）に示すように導光板１６の対向面１６ｃには、主面１６ｂに対して略４５°傾斜した傾斜面を有する複数の偏向溝１６ｄが形成されている。偏向溝１６ｄは、側面１６ａから導光板１６に入射した光を全反射させて、主面１６ｂに向けて偏向するように構成されている。
【００３９】
また、反射型カラーフィルタ１７は、分光特性の異なる３つのフィルタ領域として、Ｒ光フィルタ１７Ｒと、Ｇ光フィルタ１７Ｇと、Ｂ光フィルタ１７Ｂとを有している。
【００４０】
具体的に、Ｒ光フィルタ１７Ｒは、Ｒ光を透過し、かつ、Ｇ光及びＢ光を反射する。Ｇ光フィルタ１７Ｇは、Ｇ光を透過し、かつ、Ｒ光及びＢ光を反射する。Ｂ光フィルタ１７Ｂは、Ｂ光を透過し、かつ、Ｒ光及びＧ光を反射する。この反射型カラーフィルタ１７は、導光板１６の主面１６ｂ上に一体に形成されていてもよい。
【００４１】
なお、反射型カラーフィルタの具体構成は、実施の形態４および５に詳しく示すため、本実施の形態では説明を省略する。
【００４２】
次に、このように構成された本実施の形態１の面状照明装置１０の動作について具体的に説明する。
【００４３】
図１に示すように、Ｒ光源１１ａ、Ｇ光源１１ｂ及びＢ光源１１ｃは、コリメートされたＲ光、Ｇ光及びＢ光をそれぞれ出射する。これらＲ光、Ｇ光及びＢ光は、ダイクロイックミラー１３によりレーザ光１２としてまとめられ、ミラー１４を介して導光棒１５に入射する。導光棒１５に入射したレーザ光１２は、単位面積当たりの光量が均一になるように複数の偏向溝１５ａで反射して、前記導光棒１５から出射する。
【００４４】
導光棒１５から出射したレーザ光１２は、導光板１６の側面１６ａから主面１６ｂと略平行な方向に入射し、導光板１６の対向面１６ｃに形成された偏向溝１６ｄで全反射して主面１６ｂに向かって偏向される。この主面１６ｂから出射したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７に入射する。
【００４５】
反射型カラーフィルタ１７に入射したレーザ光１２のうち、Ｒ光２０ＲがＲ光フィルタ１７Ｒを透過し、Ｇ光２０ＧがＧ光フィルタ１７Ｇを透過し、Ｂ光２０ＢがＢ光フィルタ１７Ｂを透過して、これら以外の光は、反射する。以下、反射型カラーフィルタ１７を透過したＲ光２０Ｒ、Ｇ光２０Ｇ及びＢ光２０Ｂを出射光２０と総称する。
【００４６】
反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２は、導光板１６を通過し、リサイクルシート１８で反射して、再び導光板１６を通過して反射型カラーフィルタ１７に戻る。このように反射型カラーフィルタ１７に戻った光のうち、所定のフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂに入射した対応する色の光のみがフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂを透過して、それ以外の光は、反射する。
【００４７】
反射型カラーフィルタ１７で再び反射した光は、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８の間で反射を繰り返す間に、Ｒ光フィルタ１７Ｒ、Ｇ光フィルタ１７Ｇ及びＢ光フィルタ１７Ｂにより波長分離された出射光２０として出射する。
【００４８】
したがって、前記面状照明装置１０のような構成とすることにより、導光板１６に入射したレーザ光１２を反射型カラーフィルタ１７のフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂごとに波長分離して出射させることができるとともに、反射型カラーフィルタ１７で反射した光も無駄なくリサイクルしてフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂごとに均一に出射させることができる。これにより、波長分離可能で、かつ、消費電力の低い薄型の面状照明装置を実現することができる。
【００４９】
また、面状照明装置１０において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のすべてを反射するミラー領域を反射型カラーフィルタ１７に設け、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂとミラー領域の幅との比率を部分的に異なるものに設定する、つまり反射型カラーフィルタ１７に占める各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの面積を局所的に異なるものとすることにより、任意の輝度分布及び色分布を実現することができる。このように構成すると、消費電力が非常に低く高い色再現性で静止画像を照明することができるので、看板照明等に適した面状照明装置を実現することができる。
【００５０】
また、導光板１６の特性として、光が入射する側面１６ａからの距離に応じた輝度ムラや、導光板での吸収等による色ムラを有する場合がある。そこで、この色ムラを低減するように各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの幅を設定することにより、出射面全体で均一でムラの無い面状照明装置を実現することができる。さらに、この面状照明装置を液晶パネルと組み合わせ、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂを液晶パネルの各画素に対応させて配置することにより、消費電力が非常に低い薄型の液晶表示装置を実現できる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、導光板１６の偏向溝１６ｄにより偏向されるレーザ光１２の偏向方向は、導光板１６の主面１６ｂに直交する方向に対して僅かに傾いている。これにより、レーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返すたびに、反射型カラーフィルタ１７の異なる位置に導かれることになる。したがって、前記面状照明装置１０によれば、レーザ光１２を各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂに次々に入射することが可能となり、レーザ光１２をリサイクルしながら無駄なく波長分離を行うことができる。
【００５２】
ここで、導光板１６の偏向溝１６ｄで偏向する角度、リサイクルシート１８の反射面の傾斜角、および、導光板１６の厚みを適切に設定すると、所定のフィルタ（例えばＲ光フィルタ１７Ｒ）で反射した光の大部分を、前回とは異なるフィルタ（例えばＧ光フィルタ１７Ｇ又はＢ光フィルタ１７Ｂ）に導くことができる。
【００５３】
具体的には、図３に示すように、例えば、レーザ光１２の反射型カラーフィルタ１７への入射角θ１を１．３°、レーザ光１２がフィルタ領域で反射され、リサイクルシート１８で反射されて反射型カラーフィルタ１７に再入射するときの入射角θ２を０．７°、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの幅Ｐを２００μm、とした場合、導光板１６の厚みＬを５．７mm程度とすることにより、反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２を前回とは異なるフィルタに導くことができる。この関係は、以下の式によって示される。
【００５４】
Ｌ＝ｍ×Ｐ／（Tanθ１＋Tanθ２）  （ｍは３の倍数以外の整数）
【００５５】
このような構成とすることにより、少ないリサイクル回数で効率よく波長分離して出射させることができるので、低コストで、かつ、消費電力の低い面状照明装置を実現することができる。
【００５６】
なお、上記の関係式のｍの値を３の倍数に近づけた場合、リサイクル回数を増やすことができる。このように構成すると、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間でレーザ光１２を複数回反射させることができるので、面状照明装置から出射する光の均一性を向上させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、リサイクルシート１８の反射面を反射型カラーフィルタ１７に対して傾けている。そのため、レーザ光１２が反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射される度に、レーザ光１２の反射型カラーフィルタ１７への入射角が垂直に近づき、レーザ光１２がリサイクル反射をさらに繰り返すと、レーザ光１２は、当初とは反対側に傾いた方向から反射型カラーフィルタ１７に入射するとともに、導光板１６に入射した方向とは逆の方向（側面１６ａに近づく方向）に伝搬する。
【００５８】
したがって、前記構成によれば、レーザ光１２を反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射させて導光板１６の主面に沿って広げることにより、出射光２０の面内均一性を高めることができる。さらに、出射光２０を反射型カラーフィルタ１７に対して略垂直な方向に出射させることにより、出射光２０の出射角ばらつきも小さくすることができるので、略平行な光を出射する面状照明装置を実現できる。なお、プリズムシートや拡散シートを用いて視野角を調整すれば、良好な輝度の角度分布を実現できる。
【００５９】
あるいは、本実施の形態では、リサイクルシート１８の反射面を、導光板１６の主面１６ｂに対して傾斜した平面としたが、この傾斜面は、曲面の一部であってもよく、拡散面のように構成してもよい。
【００６０】
また、本実施の形態では、リサイクルシート１８に傾斜面を設けた構成について説明したが、前記導光板１６の対向面１６ｃあるいは、反射型カラーフィルタ１７を前記導光板１６の主面１６ｂに対して傾斜した傾斜面に形成してもよい。
【００６１】
このように構成すると、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間でレーザ光１２が反射を繰り返す度に、反射型カラーフィルタ１７に対するレーザ光１２の入射方向及び入射角が変わることにより、レーザ光１２が均一に広がるとともに、反射型カラーフィルタ１７からのレーザ光１２の出射角も広い範囲に広がるため、均一な輝度分布で拡散光を出射する面状照明装置を実現できる。
【００６２】
また、本実施の形態では、リサイクル部として、リサイクルシート１８を用いた構成を示したが、このリサイクル部は、底面に反射コートを有する反射構造体を用いてもよい。
【００６３】
図４は、実施の形態１に係る面状照明装置１０のリサイクル部の他の形態を示した概略断面図であり、（ａ）は、くさび型の反射構造体を用いた構成例、（ｂ）は、多段型の反射構造体を用いた構成例、（ｃ）は、多段型の反射構造体に偏向溝を設けた構成例をそれぞれ示している。
【００６４】
図４において、図１（ｃ）と異なるのは、導光板１６の対向面１６ｃが主面１６ｂと略平行に形成されている点、図４（ｃ）において偏向溝１６ｄが導光板１６に形成されていない点、及びリサイクルシート１８とは異なるリサイクルシート（反射構造体２１〜２３）を採用している点であり、その他の構成要素は同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６５】
図４（ａ）において、導光板１６は、平板で構成され、対向面１６ｃに偏向溝１６ｄが形成されている。また、導光板１６の対向面１６ｃには、透明な基材で構成されたくさび形の反射構造体２１が隣接して配置されている。
【００６６】
反射構造体２１の導光板１６と反対側の面は、前記反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２を反射する反射面２１ａとされている。このように導光板１６の対向面１６ｃに反射構造体２１を取り付けた構成とすれば、偏向溝１６ｄを反射構造体２１によって封止できるので、偏向溝１６ｄ内に埃が付着すること等を抑制することができる。
【００６７】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の反射構造体２１の代わりに多段構造の反射構造体２２を用いた構成を示している。反射構造体２２の導光板１６と反対側の面は、反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２を反射する反射面２２ａとされている。このように構成すると、リサイクル部をくさび型形状とする場合と比較して、最も厚い部分の厚み寸法を小さくすることができるとともに、反射面２２ａの傾斜角を自由に設定できるため、設計の自由度が向上する。
【００６８】
図４（ｃ）は、平板の導光板の対向面１６ｃに隣接して配置された多段の反射構造体２３を示している。反射構造体２３の導光板１６と反対側の面には、反射型カラーフィルタ１７で反射したレーザ光１２を反射する反射面２３ａと、この反射面２３ａに隣接する偏向溝２３ｂとが形成されている。
【００６９】
偏向溝２３ｂは、導光板１６に入射したレーザ光１２を主面１６ｂに向けて偏向するように構成されている。このように構成すると、面状照明装置を薄型に構成することができるとともに、設計の自由度を向上することができる。
【００７０】
また、図４（ｃ）に示す実施の形態では、導光板１６が平板であるため、反射構造体２１〜２３を樹脂で構成するとともに導光板１６をガラス基板で構成することができる。
【００７１】
ここで、ガラス基板上に反射型カラーフィルタ１７を形成することにより、熱膨張による各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの位置ずれを小さく抑えることができるので、位置ずれ精度の厳しい、例えば、大画面の面状照明装置に適している。特に、面状照明装置を液晶パネルと組み合わせる場合には、反射型カラーフィルタ１７に用いられるガラス基板と、液晶パネルに用いられるガラス基板との熱膨張率とを一致させることにより、各カラーフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂと液晶パネルのサブピクセルとの相対的な位置ずれを小さくすることができる。
【００７２】
なお、図１及び図４では、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂと、導光板１６の偏向溝１６ｄとが対応して配置されている状態を示しているが、これらの配置は、必ずしも対応している必要はない。
【００７３】
ところで、図１に示した本実施の形態では、レーザ光源を用いる構成としたが、光源にＬＥＤを用いることもできる。
【００７４】
図５は、本発明の実施の形態１に係る他の面状照明装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の全体の斜視図、（ｂ）は、面状照明装置の全体の平面図をそれぞれ示している。図１と同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００７５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、面状照明装置３０は、ＬＥＤ光源３１と、ＬＥＤ光源３１から出射するＲ光、Ｇ光およびＢ光をコリメートするコリメートレンズ３２と、ＬＥＤ光源から照射された照射光３３を側面１６ａから入射させ、主面１６ｂから出射する導光板１６と、導光板１６の主面１６ｂ上に配置された反射型カラーフィルタ１７と、導光板１６の主面１６ｂの対向面１６ｃに隣接して配置されたリサイクルシート１８とを備えて構成されている。
【００７６】
ＬＥＤ光源３１は、Ｒ光を出射する赤色ＬＥＤ３１ａと、Ｇ光を出射する緑色ＬＥＤ３１ｂと、Ｂ光を出射する青色ＬＥＤ３１ｃとを備えている。
【００７７】
このように構成された面状照明装置３０において、赤色ＬＥＤ３１ａ、緑色ＬＥＤ３１ｂ及び青色ＬＥＤ３１ｃから出射された照射光３３は、各ＬＥＤ３１ａ〜３１ｃごとにコリメートされた上で導光板１６に入射する。
【００７８】
導光板１６に入射した光は、図１に示した構成と同様に、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返す間に各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂにより波長分離された出射光２０として反射型カラーフィルタ１７から出射する。
【００７９】
このように、光源としてＬＥＤ光源３１を用いても、ＬＥＤ光源３１からの照射光３３を無駄なくリサイクルして波長分離することができるため、消費電力が低い薄型の面状照明装置を実現することができる。さらに、ＬＥＤを多数並べて線状の光源とすることにより、導光棒のような線状の光に変換するための光学系が不要となるので、コストの低減を図ることができる。
【００８０】
また、ＬＥＤ光源を用いる別の構成として、ＬＥＤを平面上に多数配列して面状の照明装置とする構成としてもよい。このように構成すると、いわゆるローカルディミング技術を利用できるので、さらに光利用効率を向上させることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態に示した反射型カラーフィルタはＲ光、Ｇ光、Ｂ光の３色の光を波長分離する構成であるが、３種類のフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂを持つ必要はなく、少なくとも２種類のフィルタ領域を有することにより、３波長の光を出射する面状照明装置を構成することができる。
【００８２】
例えば、２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、蛍光材料とを組合せることにより、異なる３波長の光を別々の領域から出射させる構成ができる。具体的には、Ｂ光を含む２波長の光を出射する光源を採用し、反射型カラーフィルタにより分離されたＢ光の一部が透過する領域に蛍光材料を配置して、前記Ｂ光の一部を波長変換する。これにより、Ｂ光と、Ｂ光が波長変換された光と、反射型カラーフィルタでＢ光と分離された光源からの光との３つの光を分離して出射させることができる。
【００８３】
あるいは、２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、他の分離手段を組み合わせると、光源から出射する３波長以上の光を分離する構成とすることができる。
【００８４】
また、２波長の光及びその混色によって表示が可能な用途において、２波長の光を出射する光源と、２種類のフィルタ領域とを有する反射型カラーフィルタを用いた構成とすることができる。
【００８５】
以上のような構成では、反射型カラーフィルタのフィルタ領域が２種類でよいため、構造が簡略化され、製造の工数を削減することができる。例えば、微細な周期構造で特定波長のみを共鳴反射させるサブ波長格子を用いて反射型カラーフィルタを構成する場合には、３波長を分離する場合は２層以上積層する必要があるが、２波長分離の場合は１層で構成でき、工数を削減することができる。
【００８６】
また、一部の膜厚をフィルタ領域ごとに変えて、領域ごとに異なる分光特性を実現する干渉フィルタによって、反射型カラーフィルタを構成する場合には、フィルタ領域ごとに膜厚を変えるためにスパッタとエッチングとを繰り返す工程が必要となる。このとき、３種類のフィルタ領域を作製する場合は、３段の段差をつけるためにエッチングが２回必要となるが、２種類のフィルタ領域を作製する場合は、段差が２段で済むため、１回のエッチングを行えばよく、工数を削減することができる。
【００８７】
また、本実施の形態では、導光板１６に側面１６ａから線状の光を入射させる構成としたが、導光板の側面の一カ所から光を入射させる構成としてもよい。このような構成は、例えば、前記導光棒１５と導光板１６とを一体に形成することにより実現できる。
【００８８】
また、導光板の側面の一カ所から光を入射させる構成としては、屈折率が異なる材料を２次元的に周期配列させたフォトニック結晶を用いて構成することもできる。
【００８９】
図６は、本発明の実施の形態１に係る導光板として２次元フォトニック結晶を用いた面状照明装置２００の概略構成図であり、（ａ）は、面状照明装置の平面図、（ｂ）は、上面から見た（ａ）のVIＢ部の拡大斜視図、（ｃ）は、（ａ）におけるVIＣ−VIＣ線断面図をそれぞれ示している。
【００９０】
なお、図６（ａ）では、構成を理解しやすくするために反射型カラーフィルタ１７の図示を省略している。
【００９１】
図６に示す面状照明装置２００は、面内方向の大きさに比べて厚さが十分に薄いスラブ状の導光板２０１と、導光板２０１の一方の主面（図６の上面）２０１ｂ上に設けられた反射型カラーフィルタ１７と、導光板２０１の他方の主面（図６の下面）に設けられた反射構造体２０５とを備えている。
【００９２】
導光板２０１は、導光板２０１の本体とは屈折率の異なる異屈折率部２０２が周期的に配列された領域と、部分的に異屈折率部の数を増やす、あるいは、減らすことにより周期構造を崩した欠陥部分を有している。
【００９３】
この異屈折率部２０２が周期的に配列された領域では、フォトニックバンドギャップが形成され、特定波長の光が存在できないため、導光板２０１に特定の波長の光を入射させると、欠陥部分の近傍にのみ光が存在することになる。したがって、欠陥部分を線状に構成した場合、この線状の欠陥部２０３は、導波路となる。また、点状に形成された点欠陥２０４は、その周囲に存在できない光を集めて導光板２０１の主面２０１ｂと垂直な方向に光を出射する出射部となる。
【００９４】
なお、異屈折率部２０２は、導光板２０１の本体に貫通穴を開けることにより、容易に構成できる。
【００９５】
この構成において、導光板２０１の入射面２０１ａからレーザ光１２が入射すると、レーザ光１２は、線状欠陥２０３で構成された導波路により導光板２０１の隅々にまで伝搬するとともに、線状欠陥２０３の周辺に点在する点欠陥２０４を介して導光板２０１の主面２０１ｂから前記主面２０１ｂと略垂直な方向に出射する。
【００９６】
導光板２０１から出射したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７と反射構造体２０５の反射面２０５ｃとの間で反射を繰り返し、やがて所定のフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂを透過して、面状照明装置２００から出射する。
【００９７】
図６（ｃ）に示すように、反射構造体２０５の反射面２０５ｃを例えば円筒面とすると、レーザ光１２が反射構造体２０５の内部で均一に広がるとともに、出射光２０を主面２０１ｂに対して略垂直に出射させることができる。
【００９８】
このように構成しても、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂごとに効率よく波長分離可能な面状照明装置が実現できる。また、この構成では、導光板を非常に薄く構成できるので、さらに薄型の面状照明装置が実現できる。
【００９９】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、液晶表示装置の平面図をそれぞれ示している。
【０１００】
なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）においては、面状照明装置の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して示されているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体として一体的に固定されている。
【０１０１】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、本実施の形態２に係る液晶表示装置４０は、液晶パネル４１と、この液晶パネル４１を背面側から照明するためのバックライト照明装置、例えば実施の形態１で説明した面状照明装置１０と、拡散シート４８（図８参照）とを備えている。
【０１０２】
また、図８は、実施の形態２に係る液晶表示装置４０の断面図を示す概略図であり、図７（ｂ）におけるVIIIＡ−VIIIＡ線から見た断面図を示している。図８に示すように、拡散シート４８は、液晶パネル４１の出射面に隣接して配置されている。
【０１０３】
この構成において、本実施の形態に係る面状照明装置１０では、レーザ光源１１から出射するＲ光、Ｇ光およびＢ光は、導光板１６の主面１６ｂに対して平行あるいは垂直となる偏光方向に揃えられた状態で、導光板１６に入射するように構成されている。
【０１０４】
また、導光板１６の偏向溝１６ｄは、側面１６ａと平行となる方向（図８の紙面と直交する方向）に延びて設けられており、主面１６ｂと略平行となる方向に入射したレーザ光１２を前記主面１６ｂに向けて略垂直に立ち上げるように構成されている。
【０１０５】
また、図８に示すように、液晶パネル４１は、２枚のガラス基板４２、４４と、ガラス基板４２、４４の間に設けられた液晶層４３と、ガラス基板４２、４４の一方に形成されたＴＦＴ（thin film transistor：図示せず）と、前記液晶層４３と反対側のガラス基板４２の表面に設けられた入射側偏光板４６と、前記液晶層４３と反対側のガラス基板４４の表面に設けられた出射側偏光板４７とを備えている。
【０１０６】
この液晶パネル４１は、透過型又は半透過型の構成とされている。具体的に、液晶パネル４１は、Ｒサブピクセル４５Ｒ、Ｇサブピクセル４５Ｇ及びＢサブピクセル４５Ｂを１つの画素４５とする多数の画素を備えている。各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂは、それぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光のいずれか１色の光を透過し、それ以外の波長の光を吸収する吸収型のカラーフィルタを備えている。
【０１０７】
ここで、液晶パネル４１の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂと、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの領域とは、それぞれ対応して配置されている。具体的に、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂは、Ｒ、Ｇ、Ｂの順で横方向に繰り返されるように配列されるとともに、同色のサブピクセルがそれぞれ縦に並ぶように配列されている。一方、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂの領域は、縦方向に延びるとともに、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂと同じ色の順序、かつ、同じ間隔で横方向に配列され、ストライプ状に形成されている。
【０１０８】
拡散シート４８は、表面に形成された凹凸形状、又はマイクロレンズアレイにより、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂから出射された光を拡散させる。また、拡散シート４８は、拡散シート４８の内部に設けられた拡散ビーズによる屈折又は反射によって光を拡散させるように構成することもできる。
【０１０９】
このように構成された液晶表示装置４０において、偏光方向が揃えられた状態でＲ光源１１ａ、Ｇ光源１１ｂ及びＢ光源１１ｃから出射されたＲ光、Ｇ光及びＢ光は、光源ごとにコリメートされ、ダイクロイックミラー１３によりレーザ光１２としてまとめられる。
【０１１０】
レーザ光１２は、ミラー１４を介して導光棒１５に入射し、偏光を保持したまま、複数の偏向溝１５ａにより導光板１６の側面１６ａに対して略垂直となる方向に出射して、前記側面１６ａから導光板１６に入射する。導光板１６に入射したレーザ光１２は、対向面１６ｃに形成された偏向溝１６ｄにおいて導光板１６の主面１６ｂと略垂直となる方向に反射して、主面１６ｂから出射し、反射型カラーフィルタ１７に到達する。
【０１１１】
反射型カラーフィルタ１７に到達したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返す間に、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂのうちの対応するフィルタを透過して、出射光２０として出射する。
【０１１２】
ここで、導光板１６に入射するレーザ光１２の偏光方向が例えば、導光板１６の主面１６ｂに垂直な方向であるとした場合、偏向溝１６ｄの反射面の法線はレーザ光１２光の偏光面と同一面上にあるため、偏向溝１６ｄでの反射の前後において偏光が保持され、導光板１６からは偏光の揃った光が出射する。また、その後の多重反射の間にも、偏光は、保持されるので、出射光２０は、偏光の揃った光となり、図７（ｂ）における左右方向の偏光で出射する。
【０１１３】
なお、導光板１６に入射するレーザ光の偏光を主面１６ｂに平行としても偏光を保持することが可能であり、この場合は、図７（ｂ）における上下方向の偏光で出射光２０は、出射する。
【０１１４】
反射型カラーフィルタ１７を出射した出射光２０は、直線偏光で入射側偏光板４６に入射する。このとき、出射光２０の偏光方向と入射側偏光板４６の透過軸とが一致するように構成しておくと、出射光２０の大部分が入射側偏光板４６を透過するので、高い光利用効率が得られる。
【０１１５】
液晶パネル４１の入射側偏光板４６から高効率で入射した出射光２０は、画素４５の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに入射し、液晶層４３で変調され、各サブピクセルの吸収型カラーフィルタに入射する。
【０１１６】
このとき、出射光２０は、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに対応して配置された反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂによって、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に分離される。分離されたＲ光２０Ｒ、Ｇ光２０Ｇ及びＢ光２０Ｂは、それぞれ液晶パネル４１に対して略垂直に入射するので、対応するサブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ、４５Ｂにそれぞれ効率よく入射する。
【０１１７】
ここで、波長分離を行わない従来の構成では、画素４５に到達した光のうち、各波長に対応するサブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに入射する確率は、１／３である。そして、所定のサブピクセルに入射しなかった光は、吸収型カラーフィルタで吸収されるので、各サブピクセルから出射する光量は、入射した光の１/３以下となる。
【０１１８】
一方、本実施の形態の構成では、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂのそれぞれに所定の波長の光の大部分を導くことができるので、従来の構成と比べると２〜３倍の透過率が得られる。
【０１１９】
各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂから出射した出射光２０は、出射側偏光板４７から前記出射側偏光板４７の表面に対して略垂直に出射し、拡散シート４８により拡散され、視野角の広い画像が表示される。
【０１２０】
このとき、出射光２０は、液晶層４３を略垂直に通過し、液晶パネル４１の画像表示面で視野角を広げる構成としているので、斜め方向から見ても正面と同等の高いコントラストが得られる。
【０１２１】
以上に説明したように本実施の形態では、面状照明装置１０から偏光の揃った光を出射させることにより、液晶パネル４１の透過率を向上させることができる。
【０１２２】
また、本実施の形態によれば、液晶パネル４１に入射する光の偏光方向を揃えるための入射側偏光板４６を省略することもできるので、消費電力が低く、かつ、低コストの液晶表示装置を実現できる。
【０１２３】
さらに、面状照明装置１０においてフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂごとに波長分離するとともに、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂにそれぞれ所定の波長の光を入射させることができるので、液晶パネル４１内部の吸収型カラーフィルタにおけるロスを低減できる。
【０１２４】
また、液晶パネル４１において吸収型カラーフィルタを省略することもできるので、さらに消費電力が低く、かつ低コストの液晶表示装置を実現できる。
【０１２５】
そして、光源としてレーザ光源１１ａ〜１１ｃを用いることにより、色再現範囲が広く高輝度で、かつ、輝度ムラが少ない薄型の液晶表示装置が実現できる。さらに、斜め方向から見ても高いコントラストが得られる。
【０１２６】
なお、本実施の形態では、導光板１６から略垂直に出射光２０を出射する構成としたが、出射光２０の出射角のばらつきが大きいと、液晶パネル４１の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに所定の波長の光が入射する割合が低下する。
【０１２７】
このような場合には、図９に示す液晶表示装置５０のように、液晶パネル４１と導光板１６との間にレンズアレイ５１を設けることができる。このようにすれば、出射光２０をコリメートすることができ、あるいは出射光２０を各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに集光できるため、液晶パネル４１の透過率を向上させることができる。
【０１２８】
あるいは、反射型カラーフィルタ１７と液晶パネル４１の画素４５との距離が近づくように構成しても、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂへの入射効率を高めることができる。例えば、図１０に示すように、反射型カラーフィルタ１７を液晶パネル４１のガラス基板４２に形成することができる。
【０１２９】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る他の液晶表示装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は、液晶表示装置６０の概略構成を示す断面図であり、（ｂ）は、液晶表示装置７０の概略構成を示す断面図である。
【０１３０】
図１０（ａ）に示すように、液晶表示装置６０では、反射型カラーフィルタ１７を液晶パネル４１のガラス基板４２の導光板１６側の面に形成することにより、液晶パネル４１の入射側偏光板４６（図８参照）を省略している。ガラス基板４２は、ガラス基板４４と同質の材料からなる。
【０１３１】
このように構成すると、液晶パネル４１の透過率が向上するだけでなく、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂと、液晶パネル４１の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂとの相対的な位置が熱膨張などでずれるのを抑制することができるため、信頼性の高い液晶表示装置が実現できる。
【０１３２】
また、図１０（ｂ）に示すように、液晶表示装置７０では、反射型カラーフィルタ１７を液晶パネル４１のガラス基板４２の液晶層４３側の面に形成することにより、液晶パネル４１の入射側偏光板４６（図８参照）を省略している。ガラス基板４２は、ガラス基板４４と同質の材料からなる。
【０１３３】
このように構成すると、上述のように、各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂと各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂとの相対的な位置が熱膨張などですれるのを抑制することができるため、信頼性が向上する。
【０１３４】
さらに、液晶表示装置７０では、前記液晶表示装置６０と比較して反射型カラーフィルタ１７と、画素４５との間の距離を短くすることにより、反射型カラーフィルタ１７で分離した光をほぼすべて所定のサブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５ｂに入射させることができるため、より消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。
【０１３５】
なお、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示した構成では、液晶パネル４１において入射側の偏光板を設けない構成としているが、導光板１６に入射するレーザ光１２の偏光にばらつきがある場合、あるいは、導光板１６の複屈折等により、リサイクル反射を繰り返す間に偏光が回転してしまう場合には、液晶パネル４１に入射する光の消光比が低下して、コントラストの低下を招く可能性がある。
【０１３６】
このような場合には、リサイクルシート１８を特定の偏光成分のみ反射させる偏光反射シートとすることにより、コントラストの高い高画質の画像を表示することができる。
【０１３７】
また、本実施の形態では、反射型カラーフィルタ１７の各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂが並ぶ方向に導光板１６にレーザ光１２を入射させる構成としたが、反射型カラーフィルタ１７のストライプ状に並んだ各フィルタの長手方向にレーザ光１２を入射させる構成としてもよい。
【０１３８】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る液晶表示装置８０の概略構成を示す図であり、（ａ）は、液晶表示装置の構成全体を模式的に示す斜視図、（ｂ）は、液晶表示装置の平面図をそれぞれ示している。
【０１３９】
図１１において、図７に示した構成と異なるのは、導光板１６に入射させるレーザ光１２の方向のみである。この実施形態では、導光板１６の側面１６ａの法線に対して図１１（ｂ）の左右方向に数度傾いた光軸に沿ってレーザ光１２を導光板１６に入射させるようになっている。
【０１４０】
本実施の形態では、導光板１６に入射したレーザ光１２を偏向溝１６ｄで略垂直に立ち上げる構成としている。導光板１６の主面１６ｂと略平行となるように導光板１６に入射したレーザ光１２は、偏向溝１６ｄでの反射時に多少回折されて僅かに広がりながら導光板１６内を進行していくため、出射光２０の出射角は、レーザ光１２の導光板１６への入射方向について多少ばらつくことになる。
【０１４１】
そのため、図８に示すような、反射型カラーフィルタ１７と液晶パネル４１の画素４５とが離れて配置された構成では、液晶パネル４１の各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに所定の波長の光が入射する割合が低下する。
【０１４２】
しかし、図１１に示すような構成とすると、反射型カラーフィルタ１７を出射する出射光２０Ｒ、２０Ｇ及び２０Ｂの出射角は、レーザ光１２の導光板１６内の進行方向（図１１（ｂ）の上下方向）ではばらつくが、それと直交する方向（図１１（ｂ）左右方向）では平行度の高い光とすることができる。
【０１４３】
つまり、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに到達した出射光２０は、同色のサブピクセルが延びる方向にのみ広がっているため、所定のサブピクセルに効率よく出射光２０を入射させることができ、さらに消費電力の低い液晶表示装置が実現できる。
【０１４４】
また、レーザ光１２を導光板１６へ数度傾けて入射させるので、導光板１６から出射したレーザ光１２が、反射型カラーフィルタ１７で反射し、リサイクルシート１８で反射した後に、再び反射型カラーフィルタ１７に戻る際に、前回と同じフィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂに戻らないように構成できる。
【０１４５】
したがって、少ないリサイクル回数で波長分離を行い出射させることができる。これにより、リサイクル反射中に失われる僅かな効率ロスも抑制し、極めて消費電力の低い液晶表示装置が実現できる。
【０１４６】
また、レーザ光１２を反射型カラーフィルタの各フィルタ１７Ｒ、１７Ｇ及び１７Ｂの長手方向に平行に入射させる場合には、リサイクル回数を増やすことができるため、より均一な光を出射させることができる。
【０１４７】
（実施の形態３）
図１２は、本発明の実施の形態３に係る液晶表示装置９０を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）の構造シート及び拡散シートの斜視図をそれぞれ示している。
【０１４８】
なお、図１２（ｂ）においては、構造シート及び拡散シートは、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して示されているが、実際の構成では構造シートと拡散シートとが密着して配置されている。
【０１４９】
図１２に示す本実施の形態３の液晶表示装置９０は、出射側偏光板４７と拡散シート９２の間に構造シート９１が挿入されている点、及びブラックストライプ９２ａを設けている点で図８に示した液晶表示装置４０と異なる。図１２において、前記図８の液晶表示装置４０と同様の構成について、同じ符号を付し説明を省略する。
【０１５０】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、構造シート９１は、画素４５のＲサブピクセル４５Ｒ、Ｇサブピクセル４５Ｇ及びＢサブピクセル４５Ｂのそれぞれの位置に対応して配置された複数のテーパー状の微小導光体９１ａを有している。
【０１５１】
また、拡散シート９２は、構造シート９１の微小導光体９１ａの上面部に対応する領域以外の部分に設けられ、外光を吸収するブラックストライプ９２ａを備えている。
【０１５２】
このように構成すると、液晶パネル４１から出射した出射光２０は、構造シート９１の微小導光体９１ａに入射する。微小導光体９１ａに入射した光の一部は、この微小導光体９１ａの側面で全反射して進路を曲げられ、拡散シート９２でさらに効果的に拡散されて視野角の広い画像出力９３として液晶表示装置９０から出力される。
【０１５３】
拡散シート９２のみで拡散させる場合、広視野角を得るために高いヘーズが必要であり、このような構成では、外光の反射により明所でのコントラストの低下、いわゆる白浮きの課題を有していた。
【０１５４】
一方、本実施の形態に係る液晶表示装置９０では、微小導光体９１ａを通すことにより拡散させているので、拡散シート９２のヘーズは、小さくてもよく、外光の大部分をブラックストライプ９２ａで吸収させることができる。
【０１５５】
したがって、前記液晶表示装置９０によれば、明所でのコントラストが良く、高輝度で視野角が広い画像を表示できる液晶表示装置を実現することができる。
【０１５６】
なお、図１２に示した微小導光体９１ａは、映像出射面に平行な断面が長方形となる形状のものであるが、微小導光体９１ａへの入射面を隙間なく配置できる構成であれば、他の形でもよく、例えば、断面が三角形や六角形の微小導光体９１ａとすることもできる。
【０１５７】
また、微小導光体９１ａの出射面付近の断面を円形とすると、拡散する方向の偏りを低減することができる。
【０１５８】
また、構造シート９１は、テーパー状の微小導光体を配列する代わりに、テーパー状の穴を多数形成した構成とすることもできる。この場合、テーパ穴の側面で出射光２０が反射するように構成すると、本実施の形態と同様な効果が得られる。
【０１５９】
また、本実施の形態において、微小導光体９１ａの形状をテーパー形状としたが、略平行に入射する光を大きく拡散させるとともに、出射側で入射側より小さい領域に絞り込める形状であれば、前記微小導光体９１ａと同様の効果が得られる。
【０１６０】
図１３は、本発明の実施の形態３に係る他の液晶表示装置１００を示す概略構成図であり、（ａ）は、液晶表示装置の断面図、（ｂ）は、（ａ）の構造シート及び拡散シートの斜視図をそれぞれ示している。
【０１６１】
図１３に係る液晶表示装置１００は、図１２に示す構造シート９１が構造シート９４に置換されている点で、図１２の液晶表示装置９０と異なる。
【０１６２】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）において、構造シート９４は、ボールレンズで構成された複数の微小導光体９４ａが配列された構成とされている。
【０１６３】
拡散シート９２は、構造シート９４の微小導光体９４ａの上面部に対応する領域以外の部分に外光を吸収するブラックストライプ９２ａが設けられている。
【０１６４】
また、微小導光体９４ａのボールレンズは、拡散シート９２と接する出射面近傍で集光するように構成されている。
【０１６５】
このように構成しても、液晶パネル８１から出射した光を広く拡散させるとともに、外光の反射を抑えることができる。
【０１６６】
なお、図１２及び図１３に示した本実施の形態では、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂに対応して微小導光体９１ａ、９４ａを設ける構成としているが、１つのサブピクセルに対して微小導光体を複数設けてもよい。このようにすれば、視野角分布のばらつきをさらに低減することができる。
【０１６７】
また、微小導光体の内部にさらに拡散ビーズを含有するなど、微小導光体で十分に拡散するように構成した場合、拡散シート９２に代えて、拡散のない透明なシートを配設することもできる。このように構成すると、さらに白浮きが抑えられて明所コントラストが向上する。
【０１６８】
また、本実施の形態において、画素４５で各サブピクセルから出射した出射光２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、それぞれ対応する微小導光体９１ａに入射することとしているが、各サブピクセルから出射する際の出射角にばらつきがある場合には、出射光２０の一部の光は、隣のサブピクセルに対応する微小導光体に入射して画像のボケを生じさせる。
【０１６９】
この場合、出射光２０の出射角のばらつきを抑えるとともに、出射側のガラス基板４４及び出射側偏光板４７を薄くすることにより、画像のボケを低減し、高画質な液晶表示装置を実現することができる。
【０１７０】
具体的に、例えば、各サブピクセル４５Ｒ、４５Ｇ及び４５Ｂの幅Ｐを２００μm、出射光２０のガラス基板４４内の角度のばらつきφを±１０°とし、出射側偏光板４７の出射面での出射光２０の広がりを３Ｐ（片側のはみ出し幅Ｐ）まで許容できるとすると、画素４５から出射側偏光板４７の出射面までの厚みＬは、１．１mm以下であることが望ましい。この関係は、以下のように表すことができる。
Ｌ＜Ｐ／Tanφ
【０１７１】
また、出射光２０の出射角ばらつきは、導光板１６の偏向溝１６ｄで立ち上げる際に生じるが、ガラス基板４４の屈折率を導光板１６の屈折率よりも大きくすることにより、見かけ上ガラス基板４４内の出射光２０のばらつきを小さくして、画像のボケを低減することもできる。
【０１７２】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る面状照明装置では、実施の形態１〜３で示した面状照明装置及び液晶表示装置に用いられる反射型カラーフィルタの具体構成を示す。
【０１７３】
本実施の形態に係る反射型カラーフィルタは、微細な周期構造を有し、特定の波長の光を共鳴により選択的に強く反射する回折格子で構成されている。
【０１７４】
このような回折格子は、サブ波長格子とも呼ばれ、入射する光の波長以下の間隔の格子で構成された周期構造により高次回折光が発生しないように構成されている。
【０１７５】
そして、格子形状に見合った特定の波長の光が前記周期構造に入射すると、内部で多重反射による共鳴が起き、前記特定の波長の光が選択的に強く反射される。
【０１７６】
図１４は、実施の形態４に係るサブ波長格子の具体的な設計例を示す説明図であり、例としてＧ光を反射する機能をもつ光学層１０５の構造の断面図を示している。
【０１７７】
図１４に示すサブ波長格子は、基板１０６と、基板１０６上に設けられた光学層１０５とを備えている。
【０１７８】
光学層１０５は、前記基板１０６上に設けられた導波層１０５ｂと、この導波層１０５ｂ上に周期Λで突設された回折格子層１０５ａとを備えている。
【０１７９】
例えば、周期Λ＝３６５ｎｍ、格子幅ａ／周期Λ＝０．５、格子高さｂ＝２００ｎｍ、導波層１０５ｂの厚さｃ＝１００ｎｍ、光学層１０５の屈折率ｎ１＝１．７３、基板１０６の屈折率ｎ２＝１．４としたとき、ＴＥ偏光１０７でレーザ光１２を入射させると、波長５３５ｎｍのＧ光１２Ｇのみが共鳴反射することが、ＲＣＷＡ法を用いたシミュレーション等で確認できる。
【０１８０】
このような１次元格子形状による共鳴反射の反射率は、偏光方向に依存し、ＴＥ偏光で光を入射させた場合に高くなる。また、共鳴反射が生じる波長幅は、狭いため、レーザ光のように単一波長の光を用いる方が高い反射率が得られる。
【０１８１】
また、共鳴反射を起こす波長は、周期構造を形成する材質、形状又は屈折率により変えることが可能である。本実施の形態では、周期構造の格子周期Λを変えることにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれを共鳴反射させるためのサブ波長格子をそれぞれ構成している。
【０１８２】
図１５は、本発明の実施の形態４に係る面状照明装置１１０の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。
【０１８３】
本実施の形態において実施の形態１〜３と異なるのは、反射型カラーフィルタ１１７のみであり、その他の構成要素は同じであるため、同じ符号で示し説明を省略する。
【０１８４】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、本実施の形態４に係る面状照明装置１１０は、導光板１６の主面１６ｂ上にサブ波長格子を積層して構成された反射型カラーフィルタ１１７を備えている。
【０１８５】
反射型カラーフィルタ１１７は、導光板１６の主面１６ｂ上に積層された３層の光学層１１４（１１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂ）を備えている。
【０１８６】
各光学層１１４には、それぞれサブミクロン周期の微細な格子形状からなる周期構造１１２（１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ）が形成された領域と、前記周期構造１１２が形成されていない開口部１１３（１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂ）の領域とを有している。
【０１８７】
また、導光板１６に入射するレーザ光１２は、主面１６ｂに平行な偏光方向１１１とされている。
【０１８８】
周期構造１１２Ｒ、１１２Ｇ及び１１２Ｂは、それぞれ異なる波長の光を共鳴反射するように周期の異なる格子形状で構成されている。
【０１８９】
具体的に、周期構造１１２Ｒは、レーザ光１２に含まれるＲ光１２Ｒを共鳴反射する。周期構造１１２Ｇは、レーザ光１２に含まれるＧ光１２Ｇを共鳴反射する。周期構造１１２Ｂは、レーザ光１２に含まれるＢ光１２Ｂを共鳴反射する。
【０１９０】
また、入射光であるレーザ光１２の偏光方向１１１は、周期構造１１２の凹溝の長手方向に沿った方向の偏光（ＴＥ偏光）とされている。
【０１９１】
開口部１１３は、全ての波長の光を透過させる。したがって、開口部１１３と、周期構造１１２Ｒ及び１１２Ｇとを積層することにより、Ｂ光２０Ｂのみを出射させるフィルタ１１７Ｂを構成することができる。また、開口部１１３と、周期構造１１２Ｒ及び１１２Ｂとを積層することにより、Ｇ光２０Ｇのみを出射させるフィルタ１１７Ｇを構成することができる。さらに、開口部１１３と、周期構造１１２Ｇ及び１１Ｂとを積層することにより、Ｒ光２０Ｒを出射させるフィルタ１１７Ｒを構成することができる。
【０１９２】
反射型カラーフィルタ１１７のフィルタ１１７Ｒ、１１７Ｇ、１１７Ｂは、互いに隣接するように配置されている。
【０１９３】
このように構成された面状照明装置１１０は、実施の形態１及び２と同様に構成された光源（図示せず）から出射されたレーザ光１２が、偏光方向１１１の偏光で導光板１６に入射する。
【０１９４】
導光板１６に入射したレーザ光１２は、対向面１６ｃに形成された偏向溝１６ｄで反射して、主面１６ｂに略垂直な光として主面１６ｂから出射し、反射型カラーフィルタ１１７に到達する。
【０１９５】
反射型カラーフィルタ１１７に到達したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返す間に、反射型カラーフィルタ１１７の各フィルタ１１７Ｒ、１１７Ｇ及び１１７Ｂのそれぞれから対応する波長の光が出射光２０として出射する。
【０１９６】
次に、反射型カラーフィルタ１１７の動作を詳しく説明する。図１５（ｂ）に示すように、導光板１６から出射したレーザ光１２は、最初に反射型カラーフィルタ１１７の光学層１１４Ｂに入射する。
【０１９７】
光学層１１４Ｂには、例えば波長４４５ｎｍのＢ光１２Ｂのみが共鳴反射するように、例えば周期３００ｎｍの格子形状からなる周期構造１１２Ｂと、開口部１１３Ｂとが形成されている。したがって、周期構造１１２ＢでＢ光１２Ｂが反射するとともにＲ光１２Ｒ及びＧ光１２Ｇが透過し、開口部１１３Ｂに入射した光は、すべて透過する。
【０１９８】
同様に、次の光学層１１４Ｇには、例えば波長５３５ｎｍのＧ光１２Ｇのみが共鳴反射するように、例えば周期３６５ｎｍの格子形状からなる周期構造１１２Ｇと、開口部１１３Ｇとが形成されている。したがって、周期構造１１２ＧでＧ光１２Ｇが反射するとともにＲ光１２Ｒ及びＢ光１２Ｂが透過し、開口部１１３Ｇに入射した光は、すべて透過する。
【０１９９】
さらに、その次の光学層１１４Ｒには、例えば波長６４０ｎｍのＲ光１２Ｒのみが共鳴反射するように、例えば周期４４５ｎｍの格子形状からなる周期構造１１２Ｒと、開口部１１３Ｒとが形成されている。したがって、周期構造１１２ＲでＲ光１２Ｒが反射するとともにＧ光１２Ｇ及びＢ光１２Ｂが透過し、開口部１１３Ｒに入射した光は、すべて透過する。
【０２００】
つまり、レーザ光１２がフィルタ１１７Ｂに入射すると、レーザ光１２Ｒ、１２Ｇ及び１２Ｂの全てが開口部１１３Ｂを透過するとともに、レーザ光１２Ｒ及び１２Ｇが光学層１１４Ｇ、１１４Ｒで反射し、Ｂ光１２Ｂのみが出射する。
【０２０１】
また、レーザ光１２がフィルタ１１７Ｇに入射すると、光学層１１４ＢでＢ光１２Ｂが反射するとともに、Ｒ光１２Ｒ及び１２Ｇ光が開口部１１３Ｇを透過し、光学層１１４ＲでＲ光１２Ｒが反射されてＧ光１２Ｇのみが出射する。
【０２０２】
さらに、レーザ光１２がフィルタ１１７Ｒに入射すると、光学層１１４ＢでＢ光１２Ｂが反射するとともに、光学層１１４ＧでＧ光１２Ｇが反射するので、Ｒ光１２Ｒのみが出射する。
【０２０３】
したがって、このような構成とすることにより、レーザ光１２をＲ光１２Ｒ、Ｇ光１２Ｇ及びＢ光１２Ｂに分離し、それぞれ所定の領域１１７Ｒ、１１７Ｇ、１１７Ｂから効率よく出射させることができる。これにより、効率よく波長分離を行える面状照明装置が実現できる。
【０２０４】
また、面状照明装置１１０を液晶表示装置のバックライトとして利用した場合、液晶パネルの入射側の偏光板の透過軸と、周期構造１１２の格子の長手方向とを一致させることにより、偏光板でのロスが低減でき、極めて消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。
【０２０５】
ここで、開口部１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂの幅を同一、もしくは光源の光量に対応した一定の比率とすると、反射型カラーフィルタ１１７を透過する光は混色されて白色となるが、開口部１１３Ｒ、１１３Ｇ及び１１３Ｂの幅の比率を局所的に変えることにより、反射型カラーフィルタ１１７から出射された光の混色により生じる色を所望の色とすることができる。
【０２０６】
さらに、Ｒ光１２Ｒ、Ｇ光１２Ｇ及びＢ光１２Ｂを反射する領域も加えると、任意の輝度分布や色分布を表示することができる面状照明装置を実現することができる。したがって、鮮やかな色彩を表示する薄型の看板等に応用できる。
【０２０７】
また、面状照明装置がもともと有している輝度ムラや色ムラを補正して均一な照明を作り出すこともできるので、液晶ディスプレイ用のバックライトとしても有用である。
【０２０８】
なお、図１５に示す例では、開口部１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂを互いに重ならないように配置するとともに、独立したフィルタ１１７Ｒ、１１７Ｇ及び１１７Ｂからそれぞれ出射光２０Ｒ、２０Ｂ及び２０Ｂを出射することによりフルカラーを表示するように構成しているが、開口部１１３Ｒ、１１３Ｇ、１１３Ｂを重ねて、同じ領域内で混色するように構成してもよい。
【０２０９】
また、反射型カラーフィルタ１１７のような積層構造は、例えば特開２００７−６９４４３に開示されているナノインプリントを用いた方法により作製することが可能であり、精度が良く、量産性に優れ、低コストで作製できる。
【０２１０】
図１６は、本発明の実施の形態４に係る他の面状照明装置１２０の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。
【０２１１】
本実施の形態において図１５に示した構成と異なるのは、反射型カラーフィルタ１２７のみであり、その他の構成要素は同じであるため、同じ符号で示し説明を省略する。
【０２１２】
図１６（ａ）及び図１６（ｂ）において、反射型カラーフィルタ１２７は、光学層１２４を備えている。光学層１２４は、互いに積層された２つの光学層１２４ａ及び１２４ｂを有している。
【０２１３】
各光学層１２４ａ及び１２４ｂは、それぞれサブミクロン周期の微細な格子形状からなる周期構造１１２を有している。また、光学層１２４ａ、１２４ｂには、それぞれ少なくとも３種の異なる周期の周期構造１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂが形成されている。
【０２１４】
そして、各光学層１２４ａ及び１２４ｂは、異なる周期構造１１２Ｒ、１１２Ｇ及び１１２Ｂが重なるように互いに積層され、このように２種類の周期構造が重ねられた領域がフィルタ１２７Ｒ、１２７Ｇ、１２７Ｂを構成している。
【０２１５】
具体的に、フィルタ１２７Ｒに対応する光学層１２４ａ上の領域には、周期構造１１２Ｂが形成され、光学層１２４ｂ上の領域には周期構造１１２Ｇが形成されている。
【０２１６】
フィルタ１２７Ｇに対応する光学層１２４ａ上の領域には、周期構造１１２Ｒが形成され、光学層１２４ｂ上の領域には、周期構造１１２Ｂが形成されている。
【０２１７】
フィルタ１２７Ｂに対応する光学層１２４ａ上の領域には、周期構造１１２Ｇが形成され、光学層１２４ｂ上の領域には、周期構造１１２Ｒが形成されている。
【０２１８】
また、周期構造１１２（１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂ）は、それぞれ特定波長の入射光と共鳴反射するように構成されている。
【０２１９】
フィルタ１２７Ｒは、Ｇ光１２Ｇ及びＢ光１２Ｂを反射するとともに、残りのＲ光１２Ｒのみを透過させる。
【０２２０】
フィルタ１２７Ｇは、Ｒ光１２Ｒ及びＢ光１２Ｂを反射するとともに、残りのＧ光１２Ｇのみを透過させる。
【０２２１】
フィルタ１２７Ｂは、Ｒ光１２Ｒ及びＧ光１２Ｇを反射するとともに、残りのＢ光１２Ｂのみを透過させる。
【０２２２】
すなわち、図１５に示した構成と同じ光学的な機能を持つ反射型カラーフィルタ１２７を、図１５に示す構成よりも１層少ない構成で実現することができる。そのため、工数が削減でき、低コスト化が図れる。
【０２２３】
また、この構成では、フィルタ１２７Ｒ、１２７Ｇ、１２７Ｂの幅の比率を変えることにより、特定の色を表示することが可能となる。ただし、図１５に示す構成と異なり、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のすべてを反射できる領域が形成できないため、黒表示はできない。
【０２２４】
なお、図１６（ｂ）に示した反射型カラーフィルタ１２７は、サブミクロン周期の周期構造１１２を積層した構造としたが、周期構造が対面するように２つの光学層を積層する構成、あるいは、同一の基板の両側に周期構造を形成する構成としても、同様な機能を持つ反射型カラーフィルタが実現できる。
【０２２５】
図１７は、図１６に示した反射型カラーフィルタ１２７の他の構成を模式的に示した断面図であり、（ａ）は、周期構造が対面する構造の断面図、（ｂ）は、周期構造が基板の両側に配置された構造の断面図をそれぞれ示している。
【０２２６】
図１７（ａ）のように構成すると、種類の異なる周期構造同士が対面するように各光学層１２４ａ及び１２４ｂを位置合わせすることが必要となるが、それぞれの周期構造を単層で製作できるので、ロール工法などの利用により大面積化が容易になる。
【０２２７】
また、図１７（ｂ）のように構成すると、ロール工法を利用して基板の両面に同時に周期構造を形成することが可能になり、工数が削減でき、大面積化にも対応できる。
【０２２８】
なお、図１５〜図１７に示した実施の形態では、導光板１６に偏光の揃った光を入射させる構成としたが、導光板１６への入射光をランダム偏光とし、導光板１６と反射型カラーフィルタとの間に偏光反射シートを配置することにより、反射型カラーフィルタへの入射光がＴＥ偏光となるように構成してもよい。このように構成すれば、光源にＬＥＤを用いることが可能であり、設計の自由度が向上する。
【０２２９】
なお、図１５〜図１７に示した反射型カラーフィルタの各光学層の周期構造は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各フィルタ領域が並ぶ方向に、屈折率の異なる部分が並ぶ格子構造としていたが、各フィルタ領域が並ぶ方向と直交する方向に格子が周期的に並ぶ構造としてもよく、上面からみて２次元的に格子が周期的に並ぶ構造としても良い。
【０２３０】
図１８は、実施の形態４に係る反射型カラーフィルタの周期構造の構成例を示した概略図であり、（ａ）は、別の１次元格子の平面図、（ｂ）は、２次元格子の平面図をそれぞれ示している。
【０２３１】
図１８（ａ）に示す反射型カラーフィルタ１３７の光学層１３４には、各フィルタ１３７Ｒ、１３７Ｇ及び１３７Ｂが並ぶ方向と直交する方向に固有の周期で格子が並ぶ周期構造１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂが形成されている。
【０２３２】
また、この反射型カラーフィルタ１３７に入射する光は、偏光が方向１３１（各フィルタ１３７Ｒ、１３７Ｇ及び１３７Ｂが延びる方向）となるように構成されている。
【０２３３】
なお、サブ波長格子が図１８（ａ）のような１次元格子で構成される場合には、光が入射する方向により共鳴反射を起こす入射角の範囲にも大きな差がある。
【０２３４】
一般には、格子形状に沿った方向（図１８の左右方向）から入射する光に対しては、共鳴反射を起こす入射角度の範囲は広く、それと直交する方向から入射する場合には有効な入射角の範囲は狭い。
【０２３５】
この狭い方の有効な入射角範囲は構成にもよるが数度程度であるため、導光板の構成に合わせて格子の方向を適切に設定する必要がある。具体的に、図１５（ａ）に示す面状照明装置１１０では、導光板１６から出射するレーザ光１２の出射角ばらつきは、図中左右方向が偏向溝１６ｄでの回折等の影響で大きく、それと直交する方向では小さく抑えることができる。
【０２３６】
このような構成では、図１８（ａ）のように入射光のばらつきの大きい方向に延びる格子を形成することにより、共鳴反射を生じさせることができる光の入射角のばらつきの範囲を広げることができるので、光の利用効率を向上させることができる。
【０２３７】
また、図１８（ｂ）に示す反射型カラーフィルタ１４７の光学層１４４には、各フィルタ１４７Ｒ、１４７Ｇ、１４７Ｂ内に２次元的な格子構造からなる周期構造１４２Ｒ、１４２Ｇ、１４２Ｂが形成されている。
【０２３８】
このように構成すると、各フィルタ１４７Ｒ、１４７Ｇ及び１４７Ｂにおける共鳴反射についての入射光の偏光方向の依存性及び入射方向の依存性が小さくなるため、反射型カラーフィルタを配置する場所の自由度が向上する。
【０２３９】
例えば、液晶パネル内部の吸収型カラーフィルタは、液晶層で偏光が変調された光が入射するため、１次元のサブ波長格子で構成された偏光依存性のあるフィルタを用いると光の利用効率が低下するが、図１８（ｂ）に示した偏光方向の依存性の小さい構造とすることにより、このような場所に配置することができる。
【０２４０】
なお、本実施の形態４では、回折格子層１０５ａ（図１４参照）が間欠的に並ぶ格子形状からなる周期構造を有する反射型カラーフィルタについて例示したが、屈折率の異なる部分が周期的に並ぶ構成であれば、格子形状に限定されることはない。つまり、前記周期構造を屈折率分布により構成した場合においても、本実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【０２４１】
また、本実施の形態４では、矩形の回折格子層１０５ａが並ぶ格子形状について説明したが、矩形に限定されることはなく、例えば、三角形、台形等の回折格子層を採用することもできる。
【０２４２】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る面状照明装置では、実施の形態１〜３で示した面状照明装置及び液晶表示装置に用いられる反射型カラーフィルタの具体構成を示す。
【０２４３】
本実施の形態の反射型カラーフィルタは、屈折率の異なる二種類の薄膜を反射対象となる光の波長の１／４程度の周期で交互に積層した周期構造を有している。この周期構造により、反射型カラーフィルタには、前記反射対象となる光の存在が許されないフォトニックバンドギャップが形成されている。
【０２４４】
さらに、反射型カラーフィルタは、前記周期構造の周期を乱す欠陥層が一部に設けられていることによって、反射帯域中に特定の波長の光のみを透過させるようになっている。
【０２４５】
つまり、本実施の形態に係る反射型カラーフィルタは、いわゆるフォトニック結晶技術を用いた積層型干渉フィルタである。
【０２４６】
図１９は、本発明の実施の形態５に係る面状照明装置１５０の概略構成を示す図であり、（ａ）は、面状照明装置の断面図、（ｂ）は、反射型カラーフィルタの構造を模式的に示す断面図をそれぞれ示している。
【０２４７】
本実施の形態において実施の形態１〜４と異なるのは反射型カラーフィルタ１５７のみであり、その他の構成要素は同じであるため、同じ符号で示し説明を省略する。
【０２４８】
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、本実施の形態５に係る面状照明装置１５０は、導光板１６の主面１６ｂ上に多層膜１５４で構成された反射型カラーフィルタ１５７を備えている。
【０２４９】
多層膜１５４は、屈折率の異なる二種類の薄膜を周期的に積層して構成されている。また、多層膜１５４は、フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ及び１５７Ｂごとに厚みの異なる欠陥層１５４ａを有し、各フィルタ領域１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂから欠陥層１５４ａの厚みに応じた特定の波長の光のみが透過するように構成されている。
【０２５０】
ここで、多層膜１５４の膜構造は、必要とする光学仕様に応じていくつかの適した構造が考えられる。そこで、特定波長に対して高い透過率を持つとともに、それ以外の波長に対して高い反射率を実現できる膜構造の例を図２０に示す。
【０２５１】
図２０は、実施の形態５に係る反射型カラーフィルタ１５７の３つの構造例及びその特性を示した説明図であり、（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）は、反射型カラーフィルタの概略構造図、（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）は、それぞれ（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）の各構造の分光特性をそれぞれ示している。
【０２５２】
なお、図２０（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）の分光特性において、縦軸が透過率を表わし、横軸が透過光の波長を表している。また、本実施の形態に係る反射型カラーフィルタは、可視光の波長帯で吸収が少なくなり、透過しない光を実質的に反射するように構成されている。したがって、例えば透過率５％は、反射率９５％を意味する。
【０２５３】
図２０（ａ）の構造において、反射型カラーフィルタ１５７は、低屈折率材料（例えば二酸化珪素（ＳｉＯ2））で構成された低屈折率層２２１ａ、２２１ｂ、２２３ａ及び２２３ｂと、高屈折率材料（例えば二酸化チタン（ＴｉＯ2））で構成された高屈折率層２２２ａ、２２２ｂ、２２４ａ及び２２４ｂと、高屈折率材料で構成された欠陥層２２５とを積層した構成とされている。
【０２５４】
各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域の膜構造は、それぞれ欠陥層２２５を中心として対称となるように構成されている。
【０２５５】
欠陥層２２５を除く各層２２１ａ、２２１ｂ、２２２ａ、２２２ｂ、２２３ａ、２２３ｂ、２２４ａ及び２２４ｂの厚みは、それぞれ物理膜厚に屈折率を乗じて得られる光学膜厚が設定波長（例えば５３５ｎｍ）の１／４に略等しくなるように構成されており、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域において、同じ膜厚となるように構成されている。
【０２５６】
一方、欠陥層２２５は、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域において、それぞれ異なる厚みを持ち、特定の波長の光が透過するように設定されている。
【０２５７】
また、図２０（ｃ）の構造において、反射型カラーフィルタ１５７は、５層膜２３８と、５層膜２３９と、これら５層膜２３８と５層膜２３９との間に設けられ、各５層膜２３８及び２３９を接続する接続層２３７とを備えている。
【０２５８】
５層膜２３８は、低屈折率材料からなる低屈折率層２３１ａ、２３１ｂと、高屈折率材料からなる高屈折率層２３２ａ、２３２ｂと、高屈折率材料からなる欠陥層２３３とを積層した構成を有する。
【０２５９】
５層膜２３９は、前記５層膜２３８と同様の構成を有している。具体的に、５層膜２３９は、低屈折率材料からなる低屈折率層２３４ａ、２３４ｂと、高屈折率材料からなる高屈折率層２３５ａ、２３５ｂと、高屈折率材料からなる欠陥層２３６とを積層した構成を有する。
【０２６０】
この構造においても、５層膜２３８、２３９の欠陥層２３３、２３６を除く各層２３１ａ、２３１ｂ、２３２ａ、２３２ｂ、２３４ａ、２３４ｂ、２３５ａ及び２３５ｂの厚みは、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域で同じ厚みであり、それぞれの物理膜圧に屈折率を乗じて得られる光学膜厚が設定波長の１／４となるように構成されている。
【０２６１】
また、各５層膜２３８、２３９の膜構造は、欠陥層２３３、２３６を中心として、それぞれ対称に構成されている。
【０２６２】
図２０（ｅ）の構造において、反射型カラーフィルタ１５７は、３層膜２５１と、３層膜２５２と、３層膜２５３と、３層膜２５１と３層膜２５２との間に設けられ、３層膜２５１、２５２を接続する接続層２４７と、３層膜２５２と３層膜２５３との間に設けられ、３層膜２５２、２５３を接続する接続層２４８とを備えている。
【０２６３】
３層膜２５１は、高屈折率材料からなる高屈折率層２４１ａ、２４１ｂと、低屈折率材料からなる欠陥層２４２とを積層して構成されている。
【０２６４】
３層膜２５２は、高屈折率材料からなる高屈折率層２４３ａ、２４３ｂと、低屈折率材料からなる欠陥層２４４とを積層して構成されている。
【０２６５】
３層膜２５３は、高屈折率材料からなる高屈折率層２４５ａ、２４５ｂと、低屈折率材料からなる欠陥層２４６とを積層して構成されている。
【０２６６】
この構造においても、３層膜２５１、２５２、２５３の欠陥層２４２、２４４、２４６を除く各層２４１ａ、２４１ｂ、２４３ａ、２４３ｂ、２４５ａ及び２４５ｂの厚みは、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域で同じ厚みであり、それぞれの物理膜圧に屈折率を乗じて得られる光学膜厚が設定波長の１／４となるように構成されている。
【０２６７】
また、各３層膜２５１、２５２及び２５３の膜構造は、それぞれ欠陥層２４２、２４４、２４６を中心として、それぞれ対称に構成されている。
【０２６８】
この構造において、欠陥層２４２と２４６の光学厚みは同じであるが、欠陥層２４２、２４６に対して欠陥層２４４の厚みは必ずしも一致していなくてもよい。
【０２６９】
つまり、理論上は、欠陥層２４２、２４４及び２４６の厚みを一致させることが特定波長の光の透過率を最大とするための条件となるが、実際に欠陥層２４２、２４４及び２４６の厚みを一致させると、反射波長帯域の一部の波長について透過率が若干低下する傾向がある。そして、欠陥層２４４の厚みを欠陥層２４２、２４６の厚みに対し若干変化させることにより、前記透過率の低下を抑制できることが確認されているため、このように設定することが好ましい。
【０２７０】
図２０（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）に示した反射型カラーフィルタ１５７の特徴は、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ、１５７Ｂの領域においてそれぞれ厚みの異なる欠陥層の両側に、高屈折率層あるいは低屈折率層を積層し、欠陥層を中心に対称な構造となるように膜構造を構成していることである。
【０２７１】
また、反射型カラーフィルタ１５７の特徴は、高屈折率層及び低屈折率層の光学厚みを設定波長の１／４に略等しくすることである。
【０２７２】
さらに、反射型カラーフィルタ１５７の特徴は、同様の構造の多層膜を、接続層を介して複数連結して構成することである。
【０２７３】
なお、図２０（ｃ）及び（ｅ）に示した構造において、接続層２３７、２４７及び２４８の光学厚みも設定波長に対して１／４波長であることが望ましい。
【０２７４】
また、低屈折率材料の一例として二酸化珪素を例示し、高屈折率材料の一例として二酸化チタンを例示しているが、これらに限定されるものでなく、屈折率差の大きな材料であれば他の材料でも良い。
【０２７５】
屈折率差は、反射型カラーフィルタ１５７の反射帯域の幅に影響する。各フィルタにおいて所定の波長以外の光を反射させるためには、各フィルタを構成する各層の屈折率の最大値と最小値との差が概ね０．６以上であることが必要である。
【０２７６】
図２０（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）は、それぞれ図２０（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）に示した構造の分光特性を示している。
【０２７７】
図２０（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）中、分光特性２２０ｒ、２３０ｒ及び２４０ｒは、Ｒ光フィルタ１５７Ｒの分光特性を示し、分光特性２２０ｇ、２３０ｇ及び２４０ｇは、Ｇ光フィルタ１５７Ｇの分光特性を示し、分光特性２２０ｂ、２３０ｂ及び２４０ｂは、Ｂ光フィルタ１５７Ｂの分光特性を示している。
【０２７８】
図２０（ｂ）、（ｄ）及び（ｆ）に示すように、図２０（ａ）、（ｃ）及び（ｅ）の各構造について以下のことが分かる。
【０２７９】
Ｒ光フィルタ１５７Ｒ（分光特性２２０ｒ、２３０ｒ、２４０ｒ）は、Ｒ光（波長６４０ｎｍ）を透過するとともに、Ｇ光（波長５３５ｎｍ）及びＢ光（波長４４５ｎｍ）を反射する特性を有している。
【０２８０】
Ｇ光フィルタ１５７Ｇ（分光特性２２０ｇ、２３０ｇ、２４０ｇ）は、Ｇ光（波長５３５ｎｍ）を透過するとともに、Ｒ光（波長６４０ｎｍ）及びＢ光（波長４４５ｎｍ）を反射する特性を有している。
【０２８１】
Ｂ光フィルタ１５７Ｂ（分光特性２２０ｂ、２３０ｂ、２４０ｂ）は、Ｂ光（波長４４５ｎｍ）を透過するとともに、Ｒ光（波長６４０ｎｍ）及びＧ光（波長５３５ｎｍ）を反射する特性を有している。
【０２８２】
次に、このように構成された本実施の形態５の面状照明装置１５０の動作について具体的に説明する。反射型カラーフィルタ１５７は、図２０（ａ）、図２０（ｃ）又は図２０（ｅ）に示した構造で構成されている。
【０２８３】
図１９および図２０に示した本実施の形態の面状照明装置１５０では、実施の形態１及び２と同様に構成された光源（図示せず）から出射されたレーザ光１２を、導光板１６に対し略平行に入射させる。
【０２８４】
導光板１６に入射したレーザ光１２は、導光板１６の対向面１６ｃに形成された偏向溝１６ｄで反射して、主面１６ｂに対し略垂直な方向に偏向された上で、主面１６ｂから出射し、反射型カラーフィルタ１５７に到達する。
【０２８５】
反射型カラーフィルタ１５７に到達したレーザ光１２は、反射型カラーフィルタ１５７とリサイクルシート１８との間で反射を繰り返す間に、反射型カラーフィルタ１５７の各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ及び１５７Ｂにより波長分離された出射光２０として出射する。
【０２８６】
前記面状照明装置１５０によれば、導光板１６に入射したレーザ光１２を反射型カラーフィルタ１５７のフィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ及び１５７Ｂごとに波長を分離して出射させることができ、さらに反射型カラーフィルタ１５７で反射した光も無駄なくリサイクルして均一に出射させることができる。
【０２８７】
したがって、波長分離が可能で、消費電力の低い薄型の面状照明装置を実現することができる。このような面状照明装置を液晶パネルと組み合わせることにより、非常に消費電力の低い薄型の液晶表示装置を実現できる。
【０２８８】
ここで、図２０のように構成した反射型カラーフィルタ１５７は、各層の光学膜厚の誤差及びレーザ光１２の入射角等により透過光の波長帯域がずれる傾向がある。
【０２８９】
したがって、図２０（ｂ）に示すように、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれについて透過する光の波長幅の狭い図２０（ａ）の構造は、各層の光学膜厚の誤差及びレーザ光１２の入射角の誤差が小さく、光源の波長誤差も小さい場合に用いることが好ましい。
【０２９０】
一方、光源の波長あるいは光学膜厚の誤差が大きい、あるいは、入射角度にばらつきがある場合には、図２０（ｃ）あるいは図２０（ｅ）の構造が適している。これらの構造は、透過波長帯の幅が広いので、透過波長がずれても効率への影響が小さい。
【０２９１】
通常、図２０（ａ）の構造で欠陥層以外の層数を増やすと、透過波長の波長幅は狭くなる。一方、欠陥層以外の層数を減らすと透過波長の波長幅は広がるが、透過波長以外の透過率が上がり、リサイクルされる光の効率が低下する。
【０２９２】
図２０（ｃ）及び（ｅ）の構造は、中央に欠陥層を配置した対称な構造の２又は３の多層膜を接続層を挟んで連結することにより、所定の波長での高い透過率とそれ以外の波長での高い反射率とを両立しながら、透過波長の波長幅を広げて誤差に強い構成を実現している。
【０２９３】
ここで、図２０（ｃ）及び（ｅ）の構造は、全体としても対称な構造となっていることが望ましい。
【０２９４】
すなわち、多層膜を２つ連結する図２０（ｃ）の構造では、２つの５層膜２３８及び２３９に含まれる欠陥層２３３及び２３６は、同じ光学厚みとなるように構成することが好ましい。
【０２９５】
また、多層膜を３つ連結する図２０（ｅ）の構造では、両側の多層膜２５１及び２５３の欠陥層２４２及び２４６を同じ光学厚みとし、中央の多層膜２５２の欠陥層２４４の厚みは、欠陥層２４２及び２４６と同じでなくてもよい。
【０２９６】
このように全体として対称な構成とすることにより、多層膜を複数連結しても所定の波長の透過率を高く設定することができる。
【０２９７】
図２１は、図２０（ｃ）に示した膜構造の対称性の影響を示した説明図であり、（ａ）は、Ｇ光フィルタの膜構造を示した断面図、（ｂ）は、Ｇ光フィルタの分光特性をそれぞれ示している。
【０２９８】
図２１（ａ）及び図２１（ｂ）において、分光特性２６１は、Ｇ光フィルタ１５７Ｇの膜構造が接続層２３７を中心に対称な場合、すなわち、欠陥層２３３と欠陥層２３６との光学厚みが等しい場合の特性を示している。
【０２９９】
また、分光特性２６２は、欠陥層２３３と欠陥層２３６との光学厚みが５％ずれた場合の特性を示している。
【０３００】
図２１（ｂ）から分かるように、２つの欠陥層２３３と欠陥層２３６との光学厚みが一致している方が所定の波長において高い透過率が得られる。
【０３０１】
なお、欠陥層は、高屈折率材料で構成しても、低屈折率材料で構成してもよい。ただし、欠陥層を高屈折率の材料で構成すると、入射角に対する分光特性の波長のずれを小さくすることができるので、反射型カラーフィルタ１５７へのレーザ光１２の入射角のばらつきが大きい場合には、欠陥層を高屈折率材料で構成するのが望ましい。
【０３０２】
また、欠陥層の形成には３種類の厚みを形成するために２回のエッチングを行う等、多くの工数が必要となる。このため、欠陥層を含む多層膜を多数連結した構成とすると、非常に多くの工数が必要となる。このような場合は、各フィルタ１５７Ｒ、１５７Ｇ及び１５７Ｂの領域ごとにマスクして領域ごとにスパッタ等で成膜していくことによりエッチング工程を減らすことができる。
【０３０３】
実施の形態４、５で説明した本発明の実施の形態の反射型カラーフィルタは、周期的な屈折率分布による反射、及び、周期構造の中に欠陥をつくることにより特定波長が透過することを利用したものである。
【０３０４】
このような屈折率分布により所望の分光特性が得られるように構成したフォトニック結晶は、本発明の実施の形態に示したもの以外にも多数あり、このようなフォトニック結晶を利用した反射型カラーフィルタを用いても、本発明と同様な効果が得られる。
【０３０５】
なお、本発明の実施の形態１〜５に示した全ての構成は、どのように組み合わせてもよく、それぞれ本発明固有の効果を発揮する。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更を行うことができ、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０３０６】
以上のように、本発明は、液晶パネルの各画素にＲＧＢ光を分離して導く新たな構成を提案し、従来の構成と比較して光の利用効率が高く、かつ、消費電力の低い薄型の液晶表示装置を実現することができる。
【０３０７】
具体的に、本発明に係る波長分離装置は、フォトニック結晶構造を利用した反射型のカラーフィルタを用いて導光板出射光をフィルタ領域ごとに波長選択して出射させるとともに、反射型カラーフィルタで反射した光をリサイクルすることにより、導光板に入射した光の大部分をフィルタ領域ごとに波長分離することができる。
【０３０８】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０３０９】
本発明の一局面に係る波長分離装置は、側面から入射した光を一方の主面から出射する導光板と、前記主面から出射された光の光路と交差するように配置され、分光特性の異なる少なくとも２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、前記導光板を挟んで前記反射型カラーフィルタと反対側に配置されたリサイクル部と、を備え、前記導光板に入射した光のうち、前記反射型カラーフィルタで反射した光が前記導光板を経由して前記リサイクル部で反射して、再び前記反射型カラーフィルタに戻る。
【０３１０】
本発明によれば、導光板に入射した光のうち、反射型カラーフィルタで反射した光が導光板を経由して上記リサイクル部で反射して、再び上記反射型カラーフィルタに戻すことができるので、上記導光板に入射した光をフィルタ領域で効率よく波長分離することができる。さらに、本発明では、光を多重反射させた後、出射させるのでムラのない均一な光を出射させることができる薄型の波長分離装置を実現することができる。
【０３１１】
したがって、前記波長分離装置とレーザ光源とを組み合わせた面状照明装置を、液晶表示装置のバックライトとして用いるとともに、波長分離したそれぞれの光を液晶パネルの対応する画素に導くことにより、消費電力が極めて低く、かつ輝度ムラの少ない薄型の液晶表示装置を実現することができる。
【０３１２】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、分光特性の異なる２種類の第１フィルタ領域及び第２フィルタ領域を有し、前記リサイクル部は、前記第１フィルタ領域で反射した光が前記第２フィルタ領域に向けて反射するように構成されていることが好ましい。
【０３１３】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタのフィルタ領域に入射した光のうち、第１フィルタ領域の透過波長に合致しない光を第２フィルタ領域に導くことができるので、導光板に入射した光を無駄なくリサイクルして波長分離を行うことができる。
【０３１４】
前記波長分離装置において、前記導光板の一方の主面と対向する対向面は、前記導光板の側面から入射した光を前記一方の主面に向けて偏向する偏向溝と、前記反射型カラーフィルタで反射した光を透過させる平面部とを有し、前記平面部を通過した光は、前記リサイクル部で反射して再び前記平面部から導光板に入射し、前記一方の主面から出射することが好ましい。
【０３１５】
前記構成によれば、導光板の底面に偏向溝を成形することにより、導光板の側面から入射した光を導光板の一方の主面に偏向することができるので、低コストの導光板を実現できる。
【０３１６】
前記波長分離装置において、前記リサイクル部の反射面、前記導光板の前記平面部及び前記反射型カラーフィルタの少なくとも１つは、前記導光板の前記一方の主面に対して傾斜していることが好ましい。
【０３１７】
前記構成によれば、導光板に入射した光が、反射型カラーフィルタとリサイクルシートの間で反射を繰り返しながら均一に広げられるので、面内における均一性の高い出射光が得られる。
【０３１８】
前記波長分離装置において、前記リサイクル部は、反射シートで構成されていることが好ましい。
【０３１９】
前記構成によれば、簡単な構成を用いて入射光のリサイクルをすることができるので、低コスト化を図ることができる。
【０３２０】
前記波長分離装置において、前記リサイクル部は、偏光反射シートで構成されていることが好ましい。
【０３２１】
前記構成によれば、リサイクル部と反射型カラーフィルタの間で反射を繰り返す間に偏光が回転しても、所定の偏向成分の光のみを出射させることができる。
【０３２２】
前記波長分離装置において、前記リサイクル部は、前記導光板の前記一方の主面に対して傾斜した複数の反射面を有することが好ましい。
【０３２３】
前記構成によれば、より効率よく光をリサイクルすることができる。
【０３２４】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、反射対象となる光の波長以下の間隔で屈折率が周期的に変化する周期構造を有していることが好ましい。
【０３２５】
前記構成によれば、所定の波長の光の透過率が高く、かつ、前記所定の波長以外の光の反射率も高い反射型カラーフィルタを実現することができるので、光利用効率の高い波長分離装置を実現することができる。
【０３２６】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の主面からの光の出射方向に積層された少なくとも３層の光学層を有し、前記少なくとも３層の光学層は、前記周期構造が形成された反射領域と、全波長の光を透過する透過領域とをそれぞれ有し、前記周期構造は、各光学層ごとに異なる波長帯域の光を反射するように各光学層ごとに異なる周期に設定され、前記反射型カラーフィルタには、１つの前記透過領域と少なくとも２つの前記反射領域とが積層された領域として、分光特性の異なる３種類の前記フィルタ領域が形成されていることが好ましい。
【０３２７】
前記構成によれば、高い光利用効率で波長の異なる３の光をフィルタ領域ごとに分離して出射させることができる。
【０３２８】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の主面からの光の出射方向に積層された少なくとも２層の光学層を有し、前記少なくとも２層の光学層は、波長の異なる少なくとも３種類の光を反射するために周期の異なる少なくとも３種類の周期構造をそれぞれ有し、前記反射型カラーフィルタには、前記少なくとも３種類の周期構造のうちの１種類を除く少なくとも２種類の周期構造が積層された領域として、分光特性の異なる３種類の前記フィルタ領域が形成されていることが好ましい。
【０３２９】
前記構成によれば、高い光利用効率で波長の異なる３の光をフィルタ領域ごとに分離して出射させることができる。さらに、前記構成によれば、光学層の層数を減らせるので、工数が削減でき、低コスト化を図ることができる。
【０３３０】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタには、前記周期構造が所定の方向に延びる１次元格子が形成された領域として前記フィルタ領域が形成され、前記１次元格子に偏光の揃った光がＴＥ偏光で入射することが好ましい。
【０３３１】
前記構成によれば、１次元格子による共鳴反射を効率的に機能させることができる。
【０３３２】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタには、前記周期構造が互いに直交する２方向に並ぶ２次元格子が形成された領域として前記フィルタ領域が形成されていることが好ましい。
【０３３３】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタによる共鳴反射について、入射光の偏光依存性が無くなるため、反射型カラーフィルタを配置する場所の自由度が向上する。例えば、前記波長分離装置を液晶パネルのバックライトとして利用する場合、液晶パネル内の吸収型カラーフィルタの代わりに前記反射型カラーフィルタを用いることができ、光利用効率の向上および低コスト化を図ることができる。
【０３３４】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、屈折率の異なる少なくとも２種類の薄膜を積層した構成を有することが好ましい。
【０３３５】
前記構成によれば、特定の波長の光の透過率が高く、前記特定の波長以外の光の反射率も高い反射型カラーフィルタを実現することができるので、光利用効率の高い波長分離装置を得ることができる。したがって、前記波長分離装置を用いることにより、低消費電力の面状照明装置及び液晶表示装置を実現することができる。
【０３３６】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、所定の屈折率よりも大きな屈折率を有する薄膜と、前記所定の屈折率以下の屈折率を有する薄膜とが交互に積層した積層構造を有し、前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの１つであり、前記フィルタ領域ごとに膜厚がそれぞれ異なる欠陥層と、前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの少なくとも２つの薄膜であり、前記欠陥層の両側に少なくとも１層ずつ積層されるとともに、前記フィルタ領域における膜厚がそれぞれ等しい被覆層とを備えていることが好ましい。
【０３３７】
前記構成によれば、特定の波長の光を透過させるとともに前記特定の波長の光以外の光を反射するバンドパス特性を有する誘電体多層膜の反射型カラーフィルタを比較的少ない層数で実現することができ、量産性に優れる。
【０３３８】
前記波長分離装置において、前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ少なくとも１層積層された前記被覆層とをそれぞれ有する少なくとも２つの多層膜と、前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの少なくとも１つの薄膜であり、前記少なくとも２つの多層膜の間に設けられるとともに、前記フィルタ領域ごとに膜厚がそれぞれ等しい接続層とを備え、前記少なくとも２つの多層膜は、それぞれ前記欠陥層を中心として膜の構造が対称とされていることが好ましい。
【０３３９】
前記構成によれば、比較的少ない層数で透過波長帯の広い反射型カラーフィルタを形成することができる。これにより、光学膜厚の誤差、入射角の誤差又は光源の波長誤差が生じても、効率が大きく変わらない波長分離構造を実現することができる。
【０３４０】
前記多層膜は、前記所定の屈折率以下の屈折率を有する前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ積層される前記被覆層とを有する３層膜からなり、前記積層構造は、３つの前記３層膜と、前記３層膜のそれぞれの間に配置された２つの前記接続層とからなる１１層構造であることが好ましい。
【０３４１】
前記構成によれば、光学膜厚の誤差、入射角の誤差又は光源の波長誤差が生じても、効率が大きく変わらない波長分離構造を実現することができる。
【０３４２】
前記波長分離装置において、前記多層膜は、前記所定の屈折率よりも大きな屈折率を有する前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ２層ずつ積層された前記被覆層とを有する５層膜からなり、前記積層構造は、２つの前記５層膜と、前記５層膜の間に配置された１つの前記接続層とからなる１１層構造であることが好ましい。
【０３４３】
前記構成によれば、光学膜厚の誤差、入射角の誤差又は光源の波長誤差の影響を抑制しつつ、欠陥層を増やすことによる工数の大幅な増加も抑えたバランスのよい波長分離構造が実現できる。
【０３４４】
前記波長分離装置において、２つの前記５層膜のそれぞれに含まれる欠陥層は、前記フィルタ領域において互いに略等しい光学膜厚を有することが好ましい。
【０３４５】
前記構成によれば、所定の波長帯における透過率の低下を抑制することができる。
【０３４６】
前記波長分離装置において、前記各フィルタ領域の反射波長帯域の略中心の波長を設定波長λとしたとき、前記接続層の光学膜厚がλ／４であることが好ましい。
【０３４７】
前記構成によれば、特定の波長帯域の光に対して高い透過率が得られるとともに、前記特定の波長帯域以外の波長帯の光について高い反射率を得ることができる。
【０３４８】
前記波長分離装置において、前記各フィルタ領域の反射波長帯域の略中心の波長を設定波長λとしたとき、前記被覆層の光学膜厚がλ／４であることが好ましい。
【０３４９】
前記構成によれば、特定の波長帯の光に対して高い透過率が得られるとともに、前記特定の波長帯以外の波長帯の光について高い反射率を得ることができる。
【０３５０】
前記波長分離装置において、前記欠陥層は、前記所定の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなることが好ましい。
【０３５１】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタに対する光の入射角に依存して分光効率が変化するのを緩和することができる。
【０３５２】
前記波長分離装置において、前記積層構造を構成する複数の薄膜のうち、屈折率の最も大きな薄膜と屈折率の最も小さな薄膜との間の屈折率差は、０．６以上であることが好ましい。
【０３５３】
前記構成によれば、各フィルタ領域において反射する光の反射帯域を広げることが出来るため、各フィルタ領域において不要な波長の光が漏れて効率のロスとなるのを低減することができる。
【０３５４】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の前記一方の主面上に形成されていることが好ましい。
【０３５５】
前記構成によれば、薄型で量産性のある波長分離装置を実現することができる。
【０３５６】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタは、赤色光、緑色光又は青色光の何れか１色の光を透過し、かつ、前記１色の光以外の光を反射する分光特性を有する３種類の前記フィルタ領域を有し、前記反射型カラーフィルタには、分光特性の異なる前記フィルタ領域が隣接して配置されていることが好ましい。
【０３５７】
前記構成によれば、赤色光、緑色光又は青色光の混色により任意の色の光を出射することができる。
【０３５８】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタに占める前記フィルタ領域の面積の比率は、前記分光特性ごとに局所的に異なる比率に設定され、前記反射型カラーフィルタの出射面には、特定の色分布が表示されることが好ましい。
【０３５９】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタの出射面に任意の色分布を表示することができるため、例えば、前記波長分離装置を看板などの静止画のバックライト照明に用いた場合、光の利用効率が高く、かつ、消費電力の低いバックライト照明を実現することができる。
【０３６０】
前記反射型カラーフィルタに占める前記フィルタ領域の面積の比率は、前記分光特性ごとに局所的に異なる比率に設定されていることが好ましい。
【０３６１】
前記構成によれば、輝度ムラ、色ムラの少ない均一な光を出射させることができる。
【０３６２】
前記波長分離装置において、前記反射型カラーフィルタには、前記異なる分光特性が特定の順序で並ぶように前記フィルタ領域が配列され、前記反射型カラーフィルタと前記リサイクル部の反射面との間の距離は、前記各フィルタ領域の幅と、前記反射型カラーフィルタに対する前記導光板の主面から出射された光の入射角との関数で決まることが好ましい。
【０３６３】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタで反射したリサイクル光を所定のフィルタ領域まで容易に導いて出射させることができるので、リサイクル部での反射回数を減らすことにより、反射型カラーフィルタとリサイクル部との間で反射を繰り返す間に失われる光量を低減することができるためさらに光利用効率を高めることができる。
【０３６４】
前記波長分離装置において、前記導光板と前記反射型カラーフィルタとの間に配置された偏光反射シートをさらに備えていることが好ましい。
【０３６５】
前記構成によれば、リサイクル部と反射型カラーフィルタの間で反射を繰り返す間に偏光が回転しても、所定の偏向成分の光のみを出射させることができる。したがって、前記波長分離装置を、例えば液晶パネルのバックライトとして利用する場合、波長分離装置から液晶パネルに所定の偏光成分の光のみが出射するので、液晶パネルの入射側の偏光板を省略してもコントラストの低下が生じない。これにより低コスト化を図ることができる。
【０３６６】
本発明の他の局面に係る面状照明装置は、少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、前記波長分離装置とを備え、前記光源から出射された光は、前記導光板の前記側面から入射する。
【０３６７】
本発明によれば、消費電力を抑えつつ波長分離が可能な面状照明装置を実現することができる。
【０３６８】
前記面状照明装置において、前記光源は、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ出射するレーザ光源を有し、各波長の前記レーザ光は、それぞれ同じ偏光方向で前記導光板に入射することが好ましい。
【０３６９】
前記構成によれば、偏光方向の揃った３色の光を出射する面状照明装置を実現することができる。前記面状照明装置を液晶表示装置に用いた場合、液晶パネルに対する光の透過率を向上することができる。また、前記面状照明装置では、単一波長の光を出射するレーザ光源を用いているため、透過する波長幅の狭い反射型カラーフィルタを用いても、高い効率でフィルタ領域にレーザ光を透過させることができる。さらに、レーザ光を使用しているので、前記面状照明装置を液晶表示装置のバックライトとして利用した場合、色再現性にも優れた液晶表示装置を実現できる。
【０３７０】
前記面状照明装置において、前記反射型カラーフィルタは、分光特性の異なる少なくとも３種類のフィルタ領域を有し、前記分光特性の異なる３種類のフィルタ領域は、それぞれ所定の第１方向に延びるとともに前記第１方向と直交する第２方向に並んでストライプ状に配列されており、前記光源から出射された光は、前記第１方向に沿って前記導光板の側面に入射することが好ましい。
【０３７１】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタから出射される出射光の平行度は、各フィルタ領域が並ぶ方向について向上する。したがって、前記面状照明装置を液晶表示装置のバックライトとして利用した場合、反射型カラーフィルタから出射された光を、より効率よく所定のサブピクセルに入射させることができ、消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。
【０３７２】
前記面状照明装置において、前記光源から出射された光は、前記３種類のフィルタ領域の第１方向に対して数度傾けた光路に沿って前記導光板に入射することが好ましい。
【０３７３】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタで反射するとともに前記リサイクル部で反射して戻ってきた光が前記反射型カラーフィルタに再度入射するのを抑制することができるので、少ないリサイクル回数で波長分離を行い出射させることができる。これにより、リサイクル反射中に失われる僅かな効率ロスも抑制し、極めて低消費電力の面状照明装置を実現することができる。
【０３７４】
本発明の他の局面に係る液晶表示装置は、特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルを有する液晶パネルと、前記液晶パネルを背面側から照明するバックライト照明装置を備え、前記バックライト照明装置として前記面状照明装置を用いている。
【０３７５】
本発明によれば、輝度ムラのない画像を表示することができるとともに、消費電力が低く、かつ、量産性の高い薄型の液晶表示装置を実現することができる。
【０３７６】
本発明の他の局面に係る液晶表示装置は、少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、前記光源からの光を波長分離する波長分離装置と、前記波長分離装置から出射された光が背面側から入射する液晶パネルとを備え、前記液晶パネルは、特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルと、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側偏光板とを有し、前記反射型カラーフィルタの一次元格子の伸長方向に沿った軸と、前記内側偏光板の透過軸とは、同一平面上に位置する。
【０３７７】
本発明によれば、輝度ムラのない画像を表示することができるとともに、消費電力が低く、かつ、量産性の高い薄型の液晶表示装置を実現することができる。さらに、本発明によれば、液晶表示パネルの内側偏光板での効率のロスを低減でき、光利用効率の高い液晶表示装置を実現することができる。
【０３７８】
前記液晶表示装置において、前記１次元格子の伸長方向が、前記反射型カラーフィルタにおけるすべての光学層において一致していることが好ましい。
【０３７９】
前記構成によれば、前記光源から出射された光を全ての光学層にＴＥ偏光で入射させることができるので、光利用効率を向上することができる。
【０３８０】
前記液晶表示装置において、前記複数のサブピクセルは、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ個別に透過させるＲＧＢサブピクセルを有し、前記面状照明装置は、前記ＲＧＢサブピクセルに対して対応する色の光がそれぞれ略垂直に入射するように、前記光源から出射された光を赤色、緑色及び青色の光に波長分離して出射することが好ましい。
【０３８１】
前記構成によれば、波長分離された赤色、緑色及び青色の光を、液晶パネルのＲＧＢサブピクセルに効率よく導くことができるため、消費電力の低い液晶表示装置を実現することができる。また、前記構成では、液晶パネルのＲＧＢサブピクセルを垂直に光が透過するため、コントラストを高めることができる。
【０３８２】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、第１のガラス基板を有し、前記反射型カラーフィルタは、前記ガラス基板と同材質からなる第２のガラス基板上に形成されていることが好ましい。
【０３８３】
前記構成によれば、液晶パネルの各サブピクセルの位置と、反射型カラーフィルタの各フィルタ領域の位置とが、熱膨張によりずれるのを抑制することができる。
【０３８４】
前記液晶表示装置において、前記第２のガラス基板は、前記導光板を構成し、前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の一方の主面上に形成され、前記導光板は、前記反射型カラーフィルタが形成された面と対向する対向面に設けられた樹脂製の偏向部をさらに備え、前記偏向部は、前記導光板の側面から入射した光を前記一方の主面に向けて偏向することが好ましい。
【０３８５】
前記構成によれば、液晶パネルの各サブピクセルの位置と、反射型カラーフィルタの各フィルタ領域の位置とが、熱膨張によりずれるのを抑制することができるだけでなく、反射型カラーフィルタを形成するための第２のガラス基板を導光板としても兼用できるので、薄型に構成できる。
【０３８６】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側ガラス基板を備え、前記反射型カラーフィルタは、前記内側ガラス基板と前記導光板との間に設けられていることが好ましい。
【０３８７】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタを形成することのみを目的とするガラス基板を省略することができるので、コストの低減を図ることができる。
【０３８８】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側ガラス基板を備え、前記反射型カラーフィルタは、前記内側ガラス基板と前記サブピクセルとの間に設けられていることが好ましい。
【０３８９】
前記構成によれば、反射型カラーフィルタを形成することのみを目的とするガラス基板を省略することができる。さらに、前記構成によれば、反射型カラーフィルタと各サブピクセルとを近接させることができるので、波長分離した光をより効率よく各サブピクセルに入射させることができる。
【０３９０】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するための拡散シートをさらに備えていることが好ましい。
【０３９１】
前記構成によれば、高輝度で視野角が広い画像を表示できるので、斜め方向からみたコントラストの高い液晶表示装置を実現することができる。
【０３９２】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するためのテーパー状の微小導光体が形成された構造シートをさらに備えていることが好ましい。
【０３９３】
前記構成によれば、輝度ムラが少なく視野角が広い画像を表示できるとともに、明所コントラストのよい液晶表示装置が実現できる。
【０３９４】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するための球状の微小導光体が形成された構造シートをさらに備えていることが好ましい。
【０３９５】
前記構成によれば、輝度ムラが少なく視野角が広い画像を表示できるとともに、明所コントラストのよい液晶表示装置が実現できる。
【０３９６】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルを挟んで前記導光板と反対側に設けられた外側ガラス基板と、前記外側ガラス基板の前記サブピクセルとは反対側の表面に設けられた外側偏光板とを備え、前記外側ガラス基板と前記外側偏光板との厚みの和Ｌは、前記外側ガラス基板内の出射光の角度ばらつき角度φと、前記複数のサブピクセルの幅Ｐとの関数で決まる厚み以下であり、かつ、Ｌ＜Ｐ／Tanφを満たすように構成されていることが好ましい。
【０３９７】
前記構成によれば、前記各サブピクセルから出射された光を拡散させる構成において、各サブピクセルから出射される光の出射角にばらつきがある場合であっても、前記液晶パネルに表示される画像のボケを抑制することができる。
【０３９８】
前記液晶表示装置において、前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルを挟んで前記導光板と反対側に設けられた外側ガラス基板を備え、前記外側ガラス基板の屈折率は、前記導光板の屈折率よりも大きいことが好ましい。
【０３９９】
前記構成によれば、外側ガラス基板の屈折率が導光板の屈折率よりも大きくされているため、導光板からの光の出射角にばらつきがある場合であっても、外側ガラス基板からの光の出射角のばらつきを見かけ上小さくすることができ、画像のボケを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０４００】
本発明によれば、導光板に入射したレーザ光を液晶パネルの各画素に輝度ムラなく均一に入射させることができるので、消費電力が低く薄型の波長分離装置、面状照明装置及び液晶表示装置を簡単な構成で実現でき、有用である。
【０４０１】
また、本発明によれば、量産性のある面状照明装置を実現することができるとともに、色再現性がよく高輝度で視野角が広い液晶表示装置を実現することができ、有用である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面から入射した光を一方の主面から出射する導光板と、
前記主面から出射された光の光路と交差するように配置され、分光特性の異なる少なくとも２種類のフィルタ領域を有する反射型カラーフィルタと、
前記導光板を挟んで前記反射型カラーフィルタと反対側に配置されたリサイクル部と、
を備え、
前記導光板に入射した光のうち、前記反射型カラーフィルタで反射した光が前記導光板を経由して前記リサイクル部で反射して、再び前記反射型カラーフィルタに戻ることを特徴とする波長分離装置。
【請求項２】
前記反射型カラーフィルタは、分光特性の異なる２種類の第１フィルタ領域及び第２フィルタ領域を有し、
前記リサイクル部は、前記第１フィルタ領域で反射した光が前記第２フィルタ領域に向けて反射するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長分離装置。
【請求項３】
前記導光板の一方の主面と対向する対向面は、
前記導光板の側面から入射した光を前記一方の主面に向けて偏向する偏向溝と、
前記反射型カラーフィルタで反射した光を透過させる平面部とを有し、
前記平面部を通過した光は、前記リサイクル部で反射して再び前記平面部から導光板に入射し、前記一方の主面から出射することを特徴とする請求項１又は２に記載の波長分離装置。
【請求項４】
前記リサイクル部の反射面、前記導光板の前記平面部及び前記反射型カラーフィルタの少なくとも１つは、前記導光板の前記一方の主面に対して傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の波長分離装置。
【請求項５】
前記リサイクル部は、反射シートで構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項６】
前記リサイクル部は、偏光反射シートで構成されていることを特徴とする請求項５に記載の波長分離装置。
【請求項７】
前記リサイクル部は、前記導光板の前記一方の主面に対して傾斜した複数の反射面を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項８】
前記反射型カラーフィルタは、反射対象となる光の波長以下の間隔で屈折率が周期的に変化する周期構造を有していることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項９】
前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の主面からの光の出射方向に積層された少なくとも３層の光学層を有し、
前記少なくとも３層の光学層は、前記周期構造が形成された反射領域と、全波長の光を透過する透過領域とをそれぞれ有し、
前記周期構造は、各光学層ごとに異なる波長帯域の光を反射するように各光学層ごとに異なる周期に設定され、
前記反射型カラーフィルタには、１つの前記透過領域と少なくとも２つの前記反射領域とが積層された領域として、分光特性の異なる３種類の前記フィルタ領域が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の波長分離装置。
【請求項１０】
前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の主面からの光の出射方向に積層された少なくとも２層の光学層を有し、
前記少なくとも２層の光学層は、波長の異なる少なくとも３種類の光を反射するために周期の異なる少なくとも３種類の周期構造をそれぞれ有し、
前記反射型カラーフィルタには、前記少なくとも３種類の周期構造のうちの１種類を除く少なくとも２種類の周期構造が積層された領域として、分光特性の異なる３種類の前記フィルタ領域が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の波長分離装置。
【請求項１１】
前記反射型カラーフィルタには、前記周期構造が所定の方向に延びる１次元格子が形成された領域として前記フィルタ領域が形成され、
前記１次元格子に偏光の揃った光がＴＥ偏光で入射することを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項１２】
前記反射型カラーフィルタには、前記周期構造が互いに直交する２方向に並ぶ２次元格子が形成された領域として前記フィルタ領域が形成されていることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項１３】
前記反射型カラーフィルタは、屈折率の異なる少なくとも２種類の薄膜を積層した構成を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項１４】
前記反射型カラーフィルタは、
所定の屈折率よりも大きな屈折率を有する薄膜と、前記所定の屈折率以下の屈折率を有する薄膜とが交互に積層した積層構造を有し、
前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの１つであり、前記フィルタ領域ごとに膜厚がそれぞれ異なる欠陥層と、
前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの少なくとも２つの薄膜であり、前記欠陥層の両側に少なくとも１層ずつ積層されるとともに、前記フィルタ領域における膜厚がそれぞれ等しい被覆層とを備えていることを特徴とする請求項８に記載の波長分離装置。
【請求項１５】
前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ少なくとも１層積層された前記被覆層とをそれぞれ有する少なくとも２つの多層膜と、
前記積層構造を構成する複数の薄膜のうちの少なくとも１つの薄膜であり、前記少なくとも２つの多層膜の間に設けられるとともに、前記フィルタ領域ごとに膜厚がそれぞれ等しい接続層とを備え、
前記少なくとも２つの多層膜は、それぞれ前記欠陥層を中心として膜の構造が対称とされていることを特徴とする請求項１４に記載の波長分離装置。
【請求項１６】
前記多層膜は、前記所定の屈折率以下の屈折率を有する前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ積層される前記被覆層とを有する３層膜からなり、
前記積層構造は、３つの前記３層膜と、前記３層膜のそれぞれの間に配置された２つの前記接続層とからなる１１層構造であることを特徴とする請求項１５に記載の波長分離装置。
【請求項１７】
前記多層膜は、前記所定の屈折率よりも大きな屈折率を有する前記欠陥層と、前記欠陥層の両側にそれぞれ２層ずつ積層された前記被覆層とを有する５層膜からなり、
前記積層構造は、２つの前記５層膜と、前記５層膜の間に配置された１つの前記接続層とからなる１１層構造であることを特徴とする請求項１５に記載の波長分離装置。
【請求項１８】
２つの前記５層膜のそれぞれに含まれる欠陥層は、前記フィルタ領域において互いに略等しい光学膜厚を有することを特徴とする請求項１７記載の波長分離装置。
【請求項１９】
前記各フィルタ領域の反射波長帯域の略中心の波長を設定波長λとしたとき、前記接続層の光学膜厚がλ／４であることを特徴とする請求項１５〜１８の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２０】
前記各フィルタ領域の反射波長帯域の略中心の波長を設定波長λとしたとき、前記被覆層の光学膜厚がλ／４であることを特徴とする請求項１４〜１７の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２１】
前記欠陥層は、前記所定の屈折率よりも高い屈折率を有する材料からなることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の波長分離装置。
【請求項２２】
前記積層構造を構成する複数の薄膜のうち、屈折率の最も大きな薄膜と屈折率の最も小さな薄膜との間の屈折率差は、０．６以上であることを特徴とする請求項１３〜２１に記載の波長分離装置。
【請求項２３】
前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の前記一方の主面上に形成されていることを特徴とする請求項１〜２２の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２４】
前記反射型カラーフィルタは、赤色光、緑色光又は青色光の何れか１色の光を透過し、かつ、前記１色の光以外の光を反射する分光特性を有する３種類の前記フィルタ領域を有し、
前記反射型カラーフィルタには、分光特性の異なる前記フィルタ領域が隣接して配置されていることを特徴とする請求項１〜２３の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２５】
前記反射型カラーフィルタに占める前記フィルタ領域の面積の比率は、前記分光特性ごとに局所的に異なる比率に設定され、
前記反射型カラーフィルタの出射面には、特定の色分布が表示されることを特徴とする請求項１〜２４の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２６】
前記反射型カラーフィルタに占める前記フィルタ領域の面積の比率は、前記分光特性ごとに局所的に異なる比率に設定されていることを特徴とする請求項１〜２４の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２７】
前記反射型カラーフィルタには、前記異なる分光特性が特定の順序で並ぶように前記フィルタ領域が配列され、
前記反射型カラーフィルタと前記リサイクル部の反射面との間の距離は、前記各フィルタ領域の幅と、前記反射型カラーフィルタに対する前記導光板の主面から出射された光の入射角との関数で決まることを特長とする請求項１〜２６の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２８】
前記導光板と前記反射型カラーフィルタとの間に配置された偏光反射シートをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜２７の何れか１項に記載の波長分離装置。
【請求項２９】
少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、
請求項１〜２８の何れか１項に記載の波長分離装置とを備え、
前記光源から出射された光は、前記導光板の前記側面から入射することを特徴とする面状照明装置。
【請求項３０】
前記光源は、赤色、緑色及び青色のレーザ光をそれぞれ出射するレーザ光源を有し、
各波長の前記レーザ光は、それぞれ同じ偏光方向で前記導光板に入射することを特徴とする請求項２９に記載の面状照明装置。
【請求項３１】
前記反射型カラーフィルタは、分光特性の異なる少なくとも３種類のフィルタ領域を有し、
前記分光特性の異なる３種類のフィルタ領域は、それぞれ所定の第１方向に延びるとともに前記第１方向と直交する第２方向に並んでストライプ状に配列されており、
前記光源から出射された光は、前記第１方向に沿って前記導光板の側面に入射することを特徴とする請求項２９又は３０に記載の面状照明装置。
【請求項３２】
前記光源から出射された光は、前記３種類のフィルタ領域の第１方向に対して数度傾けた光路に沿って前記導光板に入射することを特徴とする請求項３１に記載の面状照明装置。
【請求項３３】
特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルを有する液晶パネルと、
前記液晶パネルを背面側から照明するバックライト照明装置を備え、
前記バックライト照明装置として請求項２９〜３２の何れか１項に記載の面状照明装置を用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３４】
少なくとも３つの異なる波長の光を出射する光源と、
前記光源からの光を波長分離する請求項１１に記載の波長分離装置と、
前記波長分離装置から出射された光が背面側から入射する液晶パネルとを備え、
前記液晶パネルは、
特定波長の光を透過させる複数のサブピクセルと、
前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側偏光板とを有し、
前記反射型カラーフィルタの一次元格子の伸長方向に沿った軸と、前記内側偏光板の透過軸とは、同一平面上に位置することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３５】
前記１次元格子の伸長方向が、前記反射型カラーフィルタにおけるすべての光学層において一致していることを特徴とする請求項３４記載の液晶表示装置。
【請求項３６】
前記複数のサブピクセルは、赤色、緑色及び青色の光をそれぞれ個別に透過させるＲＧＢサブピクセルを有し、
前記面状照明装置は、前記ＲＧＢサブピクセルに対して対応する色の光がそれぞれ略垂直に入射するように、前記光源から出射された光を赤色、緑色及び青色の光に波長分離して出射することを特徴とする請求項３３〜３５の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項３７】
前記液晶パネルは、第１のガラス基板を有し、
前記反射型カラーフィルタは、前記ガラス基板と同材質からなる第２のガラス基板上に形成されていることを特徴とする請求項３３〜３６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項３８】
前記第２のガラス基板は、前記導光板を構成し、
前記反射型カラーフィルタは、前記導光板の一方の主面上に形成され、
前記導光板は、前記反射型カラーフィルタが形成された面と対向する対向面に設けられた樹脂製の偏向部をさらに備え、
前記偏向部は、前記導光板の側面から入射した光を前記一方の主面に向けて偏向することを特徴とする請求項３７に記載の液晶表示装置。
【請求項３９】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側ガラス基板を備え、
前記反射型カラーフィルタは、前記内側ガラス基板と前記導光板との間に設けられていることを特徴とする請求項３３〜３６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４０】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルと前記導光板との間に設けられた内側ガラス基板を備え、
前記反射型カラーフィルタは、前記内側ガラス基板と前記サブピクセルとの間に設けられていることを特徴とする請求項３３〜３６の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４１】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するための拡散シートをさらに備えていることを特徴とする請求項３３〜４０の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４２】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するためのテーパー状の微小導光体が形成された構造シートをさらに備えていることを特徴とする請求項３３〜４１の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４３】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルから出射される光を拡散するための球状の微小導光体が形成された構造シートをさらに備えていることを特徴とする請求項３３〜４１の何れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項４４】
前記液晶パネルは、
前記複数のサブピクセルを挟んで前記導光板と反対側に設けられた外側ガラス基板と、
前記外側ガラス基板の前記サブピクセルとは反対側の表面に設けられた外側偏光板とを備え、
前記外側ガラス基板と前記外側偏光板との厚みの和Ｌは、前記外側ガラス基板内の出射光の角度ばらつき角度φと、前記複数のサブピクセルの幅Ｐとの関数で決まる厚み以下であり、かつ、次式を満たすように構成されていることを特徴とする請求項４１〜４３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
Ｌ＜Ｐ／Tanφ
【請求項４５】
前記液晶パネルは、前記複数のサブピクセルを挟んで前記導光板と反対側に設けられた外側ガラス基板を備え、
前記外側ガラス基板の屈折率は、前記導光板の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項４１〜４３に記載の液晶表示装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009093452.tif 000024
【図２】
2009093452.tif 000025
【図３】
2009093452.tif 000026
【図４】
2009093452.tif 000027
【図５】
2009093452.tif 000028
【図６】
2009093452.tif 000029
【図７】
2009093452.tif 000030
【図１４】
2009093452.tif 000031
【図１５】
2009093452.tif 000032
【図１６】
2009093452.tif 000033
【図１７】
2009093452.tif 000034
【図１８】
2009093452.tif 000035
【図２１】
2009093452.tif 000036
【図８】
2009093452.tif 000037
【図９】
2009093452.tif 000038
【図１０】
2009093452.tif 000039
【図１１】
2009093452.tif 000040
【図１２】
2009093452.tif 000041
【図１３】
2009093452.tif 000042
【図１９】
2009093452.tif 000043
【図２０】
2009093452.tif 000044
【国際調査報告】
2009093452.tif 000045
2009093452.tif 000046