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WO2010010749A1 - バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents

バックライトユニットおよび液晶表示装置 Download PDF

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Publication number
WO2010010749A1
WO2010010749A1 PCT/JP2009/058611 JP2009058611W WO2010010749A1 WO 2010010749 A1 WO2010010749 A1 WO 2010010749A1 JP 2009058611 W JP2009058611 W JP 2009058611W WO 2010010749 A1 WO2010010749 A1 WO 2010010749A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
backlight unit
angle
reflected
grating
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/058611
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
有史 八代
Original Assignee
シャープ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シャープ株式会社 filed Critical シャープ株式会社
Priority to US13/003,577 priority Critical patent/US20110141395A1/en
Publication of WO2010010749A1 publication Critical patent/WO2010010749A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side

Definitions

  • the present invention relates to a backlight unit that supplies light to a liquid crystal display panel or the like, and a liquid crystal display device equipped with the backlight unit.
  • a backlight unit for supplying light to the liquid crystal display panel is also mounted.
  • a backlight unit it is preferable to make light incident on the liquid crystal display panel vertically as much as possible. This is because a large amount of light incident obliquely on the liquid crystal display panel may cause a decrease in luminance and luminance unevenness.
  • the light guide plate 111 includes a diffraction grating dg to emit light from the light source 122 in a desired direction from the top surface 111U (note that the one-dot chain line arrow means light). .
  • the diffracted transmitted light passing through the diffraction grating dg is controlled and travels in a desired direction.
  • the diffraction grating dg has a spectral action of traveling in different directions depending on the light for each specific wavelength range.
  • the diffraction grating dg travels light in various directions such as blue (B), green (G), and red (R), for example. If it becomes like this, the whole light radiate
  • the backlight unit described in Patent Document 1 includes diffracted reflected light drB, drG, drR directly reflected from the diffraction grating dg, as shown in FIG.
  • the diffracted transmitted light dpB, dpG, dpR that has passed through the diffraction grating dg and then returns to the diffraction grating dg again by the reflection sheet 142 is mixed to suppress coloring of the backlight light.
  • this backlight unit utilizes the fact that the spectral action that occurs between the diffraction reflection light and the diffraction transmission light in the diffraction grating is reversed.
  • diffracted and reflected light drB, drG, drR having a color like blue (B), green (G), red (R), and blue (B), green (G ), Diffracted and reflected light drB and diffracted and transmitted light dpR are mixed, and diffracted and reflected light drG and diffracted and transmitted light dpG are mixed in diffracted and transmitted light dpB, dpG, and dpR that are colored like red (R).
  • the diffraction reflection light drR and the diffraction transmission light dpB are mixed.
  • the backlight light that mixes the two light beams of the opposite spectra can suppress unnecessary coloring as compared with the backlight light from the light guide plate 11 including the diffraction grating dg to which no countermeasure is taken. .
  • JP 2006-120521 A paragraphs [0030] [0031], FIG. 3)
  • the backlight light emitted from the backlight unit described in Patent Document 1 is as follows in detail. That is, as shown in FIG. 8, when the diffracted reflected light drB and the diffracted transmitted light dpR are mixed, the mixed color light is violet, and when the diffracted reflected light drG and the diffracted transmitted light dpG are mixed, the mixed color light is green. When the diffracted reflected light drR and the diffracted transmitted light dpB are mixed, the mixed color light is purple.
  • the backlight light from the backlight unit described in Patent Document 1 includes light with purple and green, and cannot be said to be light with sufficiently increased whiteness.
  • An object of the present invention is to provide a backlight unit that generates a relatively high degree of white light even if the light guide plate includes a diffraction grating, and a liquid crystal display device on which the backlight unit is mounted. .
  • the backlight unit includes a light source and a light guide plate that receives light from the light source and multi-reflects the light to be emitted to the outside.
  • a surface that receives light is a light receiving surface
  • a surface that emits light toward the outside is an emission surface
  • a surface that is disposed to face the emission surface is a bottom surface.
  • a diffraction grating including at least three groups of grating pieces (grating pieces group) arranged at different periods is formed on the emission surface, and these three grating pieces groups are light beams having different wavelength ranges.
  • grating pieces group diffracts and reflects only the incident light having a specific range of incident light with an incident angle within a specific range so as to return the light to the traveling side.
  • a refractive optical element is formed on the bottom surface of the light guide plate to reflect the light that is diffracted and reflected back to the exit surface.
  • each of the three lattice piece groups is a part of light that is not totally reflected on the exit surface, and is light of a specific wavelength range corresponding to itself, with an incident angle in a specific range. Is diffracted and reflected in a specific direction (returning to the light traveling side). Then, the light for each specific wavelength region that is diffracted and reflected travels while having a relatively high directivity, and the directivity is the same, and therefore, the light is mixed with a relatively high degree.
  • the mixed light becomes high-quality white light.
  • one is a blue light corresponding lattice piece group corresponding to the blue light wavelength region
  • one is a green light corresponding lattice piece group corresponding to the green light wavelength region
  • one is one. Is preferably a group of lattice pieces corresponding to red light corresponding to the wavelength range of red light.
  • each diffracted and reflected light is reflected by the refractive optical element so as to be perpendicular to the emission surface, for example, the light reaching the emission surface is emitted as it is perpendicular to the emission surface.
  • the light perpendicular to the exit surface of the light guide plate increases, a lens sheet that collects the light becomes unnecessary in the backlight unit.
  • the blue light corresponding lattice piece group, the green light corresponding lattice piece group, and the red light corresponding lattice piece group satisfy the following relational expression (M1).
  • d ⁇ / (2 ⁇ nd ⁇ sin ⁇ ) ... Relational expression (M1)
  • nd refractive index with respect to d line of material forming diffraction grating
  • d arrangement period of grating pieces for diffracting light in each grating piece group
  • ⁇ wavelength of light
  • ⁇ incident angle of light incident on diffraction grating This is the angle when the diffraction reflection angle by the incident light coincides.
  • the total length of the lattice piece is 50 nm or more and 1000 nm or less.
  • ⁇ (°) 0 °, which is an angle that produces a diffracted and reflected light having a diffraction efficiency of 0.5 times or more the diffraction efficiency of the diffracted and reflected light at ⁇ ⁇ An angle within the range of ⁇ ⁇ 10 ° ⁇ (°): The sum of ⁇ and ⁇ , and a diffractive reflection having a diffraction efficiency of 0.5 times or more with respect to the diffraction efficiency of the diffracted reflected light at ⁇ .
  • Light reflection angle ⁇ A (°) A triangular prism in which the refractive optical element rises with respect to the bottom surface. Of the three corners of the triangular prism, the two corners that are in contact with the bottom surface are the ones farther from the light source.
  • Angular angle ⁇ B (°) A triangular prism in which the refractive optical element is raised with respect to the bottom surface. Of the three corners of the triangular prism, two corners that are in contact with the bottom surface, which are closer to the light source This is the angle that the corner has.
  • the backlight unit satisfies the following condition (C3) in order to ensure as much as possible the amount of emitted light perpendicular to the exit surface.
  • C3 the backlight unit satisfies the following condition (C3) in order to ensure as much as possible the amount of emitted light perpendicular to the exit surface.
  • a liquid crystal display device including the above backlight unit and a liquid crystal display panel that receives light from the backlight unit can be said to be the present invention.
  • high-quality white light can be emitted perpendicularly to the emission surface using the diffraction grating included in the emission surface of the light guide plate and the refractive optical element included in the bottom surface.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of the backlight unit included in the liquid crystal display device shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a liquid crystal display device.
  • These are polar coordinate diagrams showing the behavior of reflected light when light having a wavelength of 470 nm is incident on a lattice piece group in which lattice pieces having a total length of 300 nm are densely arranged at an arrangement period of 170 nm.
  • These are polar coordinate diagrams showing the behavior of reflected light when light having a wavelength of 470 nm is incident on a lattice piece group in which lattice pieces having a total length of 300 nm are densely arranged at an arrangement period of 200 nm.
  • polar coordinate diagrams showing the behavior of reflected light when light having a wavelength of 470 nm is incident on a lattice piece group in which lattice pieces having a total length of 300 nm are densely arranged at an arrangement period of 230 nm.
  • polar coordinate diagrams showing the behavior of reflected light when light having a wavelength of 550 nm is incident on a lattice piece group in which lattice pieces having a total length of 300 nm are densely arranged at an arrangement period of 170 nm.
  • polar coordinate diagrams showing the behavior of reflected light when light having a wavelength of 550 nm is incident on a lattice piece group in which lattice pieces having a total length of 300 nm are densely arranged at an arrangement period of 200 nm.
  • polar coordinate diagrams showing the behavior of reflected light when light having a wavelength of 550 nm is incident on a lattice piece group in which lattice pieces having a total length of 300 nm are densely arranged at an arrangement period of 230 nm.
  • polar coordinate diagrams showing the behavior of reflected light when light having a wavelength of 620 nm is incident on a lattice piece group in which lattice pieces having a total length of 300 nm are densely arranged at an arrangement period of 170 nm.
  • polar coordinate diagrams showing the behavior of reflected light when light having a wavelength of 620 nm is incident on a lattice piece group in which lattice pieces having a total length of 300 nm are densely arranged at an arrangement period of 200 nm.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the light guide plate shown in FIG. 1.
  • These are sectional views of a light guide plate and a light source mounted on a conventional backlight unit.
  • These are sectional drawings of the light-guide plate, light source, and reflective sheet which are mounted in the conventional backlight unit different from FIG.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the liquid crystal display device 69.
  • the liquid crystal display device 69 includes a liquid crystal display panel 59 and a backlight unit 49.
  • an active matrix substrate 51 including a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor) and a counter substrate 52 facing the active matrix substrate 51 are bonded together with a sealant (not shown). Then, liquid crystal (not shown) is injected into the gap between the substrates 51 and 52 (note that the polarizing films 53 and 53 are attached so as to sandwich the active matrix substrate 51 and the counter substrate 52).
  • a switching element such as a TFT (Thin Film Transistor)
  • a counter substrate 52 facing the active matrix substrate 51 are bonded together with a sealant (not shown).
  • this liquid crystal display panel 59 is a non-light emitting display panel, it receives a light (backlight light) from the backlight unit 49 and exhibits a display function. Therefore, if the light from the backlight unit 49 can uniformly irradiate the entire surface of the liquid crystal display panel 59, the display quality of the liquid crystal display panel 59 is improved.
  • the backlight unit 49 includes an LED module (light source module) MJ, the light guide plate 11, and a reflection sheet 42.
  • the LED module MJ emits light, and is mounted on a mounting substrate 21 and an electrode formed on the mounting surface of the mounting substrate 21 to receive a current supplied and emit light (LED (Light Emitting Diode) 22). ,including.
  • LED Light Emitting Diode
  • the LED module MJ preferably includes a plurality of LEDs (point light sources) 22 as light emitting elements in order to secure the light amount, and further preferably the LEDs 22 are arranged in parallel.
  • the direction in which the LEDs 22 are arranged is also referred to as a J direction).
  • the light guide plate 11 is a plate-like member having a side surface 11S and a top surface 11U and a bottom surface 11B positioned so as to sandwich the side surface 11S. And one surface (light-receiving surface 11Sa) of the side surface 11S receives the light from the LED 22 by facing the light emitting end of the LED 22. The received light is multiple-reflected inside the light guide plate 11 and is emitted outward from the top surface (exit surface) 11U as planar light.
  • the side surface 11S facing the light receiving surface 11Sa is referred to as an opposite surface 11Sb, and the direction from the light receiving surface 11Sa to the opposite surface 11Sb is referred to as a K direction (details of the further light guide plate 11 will be described later).
  • the reflection sheet 42 is positioned so as to be covered by the light guide plate 11. Then, one surface of the reflection sheet 42 facing the bottom surface 11B of the light guide plate 11 becomes a reflection surface. Therefore, the reflection surface reflects the light from the LED 22 and the light propagating through the light guide plate 11 so as to return to the light guide plate 11 (specifically, through the bottom surface 11B of the light guide plate 11) without leaking.
  • the reflection sheet 42 and the light guide plate 11 are stacked in this order (the stacking direction is referred to as the L direction.
  • the J direction, the K direction, and the L direction are mutually connected. It is desirable that the relationship be orthogonal.
  • the light from the LED 22 is emitted as planar light (backlight) by the light guide plate 11, and the planar light reaches the liquid crystal display panel 59, and the liquid crystal display panel 59 is imaged by the planar light. Is displayed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the backlight unit 49 shown in FIG. Indicated by arrows, total reflection and other light are indicated by dashed-dotted arrows.
  • a diffraction grating DG in which the grating pieces 13 are densely formed is formed.
  • the diffraction grating DG is designed based on the known RCWA method (strict coupling wave theory) and the following relational expression (M0), and has a relatively high light intensity of diffracted reflected light ( ⁇ 1st order diffracted reflected light).
  • n2 ⁇ sin ⁇ 2 n1 ⁇ sin ⁇ 1 + m ⁇ ⁇ / d (M0)
  • n1 Refractive index of medium on incident side with respect to top surface 11U ⁇ 1 (°): Angle (incident angle) of light incident on top surface 11U with respect to top surface 11U
  • n2 Refractive index of the exit side medium with respect to the top surface 11U ⁇ 2 (°): Angle (reflection angle) of light reflected from the top surface 11U with respect to the top surface 11U d (nm): period interval of diffraction grating DG m: diffraction order
  • the relational expression (M0) can be expressed as the following relational expression (M0 ′).
  • n1 ⁇ sin ⁇ 2 n1 ⁇ sin ⁇ 1 + m ⁇ ⁇ / d (M0 ')
  • the designed diffraction grating DG includes a plurality of rectangular parallelepiped (block-shaped) grating pieces 13 as shown in FIG. 1, and these grating pieces 13 are located on the top surface 11 U of the light guide plate 11. These lattice pieces 13 are arranged at different periods (pitch, arrangement period).
  • the distance from the base to the tip of the grating piece 13, that is, the total length (H) of the grating piece 13 is 300 nm.
  • One patch PH is formed by a group of the lattice piece groups 13gr.B, 13gr.G, and 13gr.R to be arranged (see FIG. 2, the square patch size is about 10 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m).
  • the grating piece groups 13gr.B, 13gr.G, and 13gr.R are alternately arranged along the K direction, which is the direction from the light receiving surface 11Sa to the opposite surface 11Sb. .
  • the light of blue light (wavelength of about 470 nm), green light (wavelength of about 550 nm), and red light (wavelength of about 620 nm) is about 60 ° with respect to the top surface 11U where the patches PH of the diffraction grating DG gather.
  • the light is incident at the incident angle ( ⁇ 1), the light is diffracted and reflected by the diffraction grating DG to become diffracted reflected light, and has a reflection angle ( ⁇ 2) of about 60 ° which is the same as the incident angle.
  • the diffracted and reflected light travels back to the side traveling toward the diffraction grating DG. That is, the diffraction grating DG diffracts and reflects part of the light that reaches itself (light that enters with a specific range of incident angles) so as to return to the side where the light travels.
  • FIG. 3A to FIG. 5C show the results of such diffraction reflection.
  • the polar coordinate center means the incident point of light to the diffraction grating DG located on the top surface 11U, and the angle means the reflection angle of the light reflected from the incident point with respect to the top surface 11U.
  • the reflection angle of light that travels (forwards forward) away from the LED 22 is indicated by “+”, and the reflection angle of light that travels (rearward travels) closer to the LED 22 is indicated by “ ⁇ ”.
  • the dot represents the totally reflected light, and the dot represents the ⁇ 1st order diffracted reflected light.
  • FIGS. 3A to 5C show the behavior of light generated when blue light (wavelength 470 nm) reaches the diffraction grating DG, and FIGS. 4A to 4C show green light (wavelength 550 nm) shows the behavior of light generated when reaching the diffraction grating DG, and FIGS. 5A to 5C show the behavior of the light generated when red light (wavelength 620 nm) reaches the diffraction grating DG.
  • FIG. 3A, FIG. 4A, and FIG. 5A show the behavior of light that occurs when the lattice piece group 13gr.B arranged at a period (arrangement period dB: 170 nm) is reached
  • FIG. 3B, FIG. 4B, and FIG. Fig. 3C, Fig. 4C, and Fig. 5C show the behavior of light that occurs when the lattice piece group 13gr.G arranged at a period (arrangement period dG: 200 nm) is reached.
  • an incident angle ( ⁇ 1 ⁇ 60 °) of about 60 ° is applied to the grating piece group 13gr.B in which blue light is arranged with a period (arrangement period dB: 170 nm).
  • the first-order diffracted and reflected light is generated.
  • the minus first-order diffracted reflected light has a reflection angle ( ⁇ 2 ⁇ 60 °) of about ⁇ 60 °.
  • the blue light is almost totally reflected when it reaches the grating piece groups 13gr.G and 13gr.R arranged at a period other than 170 nm.
  • the green light reaches the grating piece group 13gr.G arranged at a period (arrangement period dG: 200 nm) with an incident angle of about 60 °.
  • dG rangement period
  • the ⁇ 1st order diffracted reflected light has a reflection angle of about ⁇ 60 °.
  • the green light is almost totally reflected when it reaches the grating pieces 13gr.B and 13gr.R arranged at a period other than 200 nm.
  • the red light reaches the grating piece group 13gr.R arranged at a period (arrangement period dR: 230 nm) with an incident angle of about 60 °.
  • dR rangement period
  • the ⁇ 1st order diffracted reflected light has a reflection angle of about ⁇ 60 °.
  • the blue light is almost totally reflected when it reaches the grating pieces 13gr.B and 13gr.G arranged at a period other than 230 nm.
  • white light traveling from the LED 22 is incident on the diffraction grating DG at about 60 ° ( ⁇ 1 ⁇ 60 °), as follows. That is, the blue light, the green light, and the red light included in the white light of the LED 22 return to the side proceeding toward the diffraction grating DG as the ⁇ 1st order diffraction reflected light when entering the diffraction grating DG. And proceed in the same direction ⁇ travel with substantially the same reflection angle ⁇ 2 ( ⁇ 60 °) ⁇ .
  • nd refractive index with respect to d-line of material forming diffraction grating
  • DG dB arrangement period of grating piece 13 of grating piece group 13gr.B that diffracts blue light
  • dG grating piece group 13gr.G of diffracting green light
  • Arrangement period of grating piece dR Arrangement period of grating piece 13 of grating piece group 13gr.R that diffracts red light
  • H Distance from base to tip of grating piece 13 (full length of grating piece 13) It is.
  • the diffraction grating DG causes light having a specific wavelength range corresponding to each period of the grating piece 13 (blue light, green light, red light) to be subjected to ⁇ 1st order diffraction reflection, and further reflects the diffraction reflection thereof. If the traveling direction of each light is the same, blue light, green light, and red light are likely to be mixed. That is, blue light, green light, and red light having excellent directivity are mixed to generate high-quality white light.
  • 60 °, 55 °, and 65 ° are given as some detailed numerical examples with an incident angle of about 60 ° of light incident on the diffraction grating DG.
  • the reflection angles are ⁇ 60 ° reflection angle when the incident angle is 60 °, and 55 ° incident angle. Is a reflection angle of ⁇ 65.56 °, and a reflection angle of ⁇ 55.41 ° when the incident angle is 65 °.
  • the arrangement period (nm) of the grating pieces 13 for diffracting light in each of the grating piece groups 13gr.B, 13gr.G, and 13gr.R is about half the wavelength range of visible light.
  • the total length (H) of the grating piece 13 is determined by correlation with the diffraction efficiency obtained by the RCWA method (strict coupling wave theory) (note that the total length of the grating piece 13 is often 50 nm or more and 1000 nm or less. ).
  • d ⁇ / (2 ⁇ nd ⁇ sin ⁇ ) ... Relational expression (M1)
  • nd Refractive index with respect to the d-line of the material forming the diffraction grating GS d:
  • Arrangement period (nm) of the grating piece 13 that diffracts light ⁇ : wavelength of light (nm)
  • ⁇ Angle (°) when the incident angle of light incident on the diffraction grating GS coincides with the diffraction reflection angle of the incident light It is.
  • the above-described high-quality white light is reflected so as to return to the LED 22 side (reflect back). That is, the light that reaches the diffraction grating DG in the process of traveling toward the opposite surface 11Sb while being subjected to multiple reflection at the light guide plate 11 travels (forward) from the light receiving surface 11Sa to the opposite surface 11Sb, but ⁇ 1 at the diffraction grating DG. The light that is diffracted and reflected next time tries to go in the opposite direction (from the opposite surface 11Sb to the light receiving surface 11Sa; backward).
  • a prism 15 (refractive optical element) is formed on the bottom surface 11B of the light guide plate 11 in order to guide such ⁇ 1st order diffracted reflected light (light diffracted and reflected back by the diffraction grating DG) to the top surface 11U.
  • the prism 15 is a triangular prism, and as shown in FIG. 1, protrudes from the bottom surface 11B of the light guide plate 11, and has two prism side surfaces 15 (a front prism side surface 15Sf and a rear prism side surface 15Sr) with respect to the bottom surface 11B. Tilt.
  • the front prism side surface 15Sf closer to the opposite surface 11Sb of the light guide plate 11 (away from the LED 22) is formed at a position where it can receive the ⁇ 1st order diffracted reflected light from the diffraction grating DG. Is done. Further, the front prism side surface 15Sf is formed to have an inclination capable of reflecting the received first-order diffracted reflected light toward the rear prism side surface 15Sr closer to the light receiving surface 11Sa of the light guide plate 11 (closer to the LED 22). .
  • the rear prism side surface 15Sr is formed at a position where it can receive the ⁇ 1st order diffracted reflected light from the front prism side surface 15Sf. Further, the rear prism side surface 15Sr is formed to have an inclination capable of reflecting the received first-order diffracted reflected light toward the top surface 11U.
  • the rear prism side surface 15Sr is preferably formed to have an inclination capable of reflecting the ⁇ 1st order diffracted reflected light so as to be perpendicular to the top surface 11U.
  • the prism 15 is preferably formed so as to satisfy the following relational expressions (C1) and (C2).
  • ⁇ (°) Angle when the incident angle of the light incident on the diffraction grating GS coincides with the diffraction reflection angle by the incident light
  • ⁇ (°) With respect to the diffraction efficiency of the diffracted reflected light at ⁇
  • the prism 15 is a triangular prism that protrudes from the bottom surface 11B. Of the three corners of the triangular prism, two corners that are in contact with the bottom surface 11B and that are farther from the LED 22 Is the triangular prism that the prism 15 rises from the bottom surface 11B. Of the three corners of the triangular prism, the two corners that are in contact with the bottom surface 11B and closer to the LED 22 The angle that the corner has with respect to the bottom surface 11B.
  • the first-order diffracted reflected light traveling toward the prism 15 has a reflection angle “ ⁇ ” with respect to the top surface 11U.
  • the ⁇ 1st order diffracted reflected light up to the prism 15 is on one side
  • the normal N to the bottom surface 11B (and the top surface 11U) is on one side
  • the bottom surface 11B and the first extended surface E1 of the bottom surface 11B that advances to the prism 15 are on one side.
  • the first virtual triangle includes a “ ⁇ ” angle and a 90 ° angle. Therefore, the remaining angle is “90 ° ⁇ ”.
  • the remaining corner faces the corner formed by the first extended surface E1 and the ⁇ 1st order diffracted reflected light. Therefore, the angle formed by the first extended surface E1 and the ⁇ 1st order diffracted reflected light is also “90 ° ⁇ ”.
  • the angle formed by the folded reflected light is a value obtained by subtracting “ ⁇ A” from the angle formed by the first extended surface E1 which is “90 ° ⁇ ” and the ⁇ 1st order diffracted reflected light (ie, “90 ° ⁇ A ′′).
  • the angle formed between the -1st order diffracted reflected light that is totally reflected and the front prism side surface 15Sf is also "90 ° - ⁇ - ⁇ A".
  • the angle formed by the front prism side surface 15Sf and the rear prism side surface 15Sb is “180 ° ⁇ ( ⁇ A + ⁇ B)” due to the shape of the triangular prism. Then, the angle of the remaining angle in the third virtual triangle, that is, the angle formed between the -1st order diffracted reflected light totally reflected and the rear prism side surface 15Sb is “ ⁇ + 2 ⁇ ⁇ A + ⁇ B ⁇ 90 °”.
  • the ⁇ 1st order diffracted reflected light traveling from the front prism side surface 15Sf is totally reflected by the back prism side surface 15Sb, the ⁇ 1st order diffracted reflected light that has been subjected to the second total reflection and the back prism side surface 15Sb
  • the formed angle is also “ ⁇ + 2 ⁇ ⁇ A + ⁇ B ⁇ 90 °”.
  • the angle facing the “ ⁇ B” angle in the rear prism 15 is “ ⁇ B”.
  • the total value (“ ⁇ + 2 ⁇ ⁇ A + 2” of the angle formed by the second extended surface E2 and the bottom surface 11B and the angle formed by the -1st-order diffracted reflected light that has undergone the second total reflection and the rear prism side surface 15Sb. .Delta.B-90.degree.) Is the exit angle of the -1st order diffracted reflected light that has undergone the second total reflection with respect to the bottom surface 11B (and hence the top surface 11U).
  • the ⁇ 1st order diffracted reflected light of the blue light, green light and red light from the diffraction grating DG reaches the prism 15 while being mixed with a relatively high degree, and further, The light is guided by the prism 15 so as to be perpendicular to the top surface 11U and emitted.
  • a lens sheet that collects light is not necessary in the backlight unit 49, and the cost is reduced.
  • ⁇ A is an angle of 5 ° or more
  • a part of the ⁇ 1st-order diffracted reflected light that travels back from the diffraction grating DG toward the prism 15, particularly the reflection angle ( ⁇ 2) is relatively large.
  • the reflection angle ( ⁇ 2) is relatively large.
  • the front prism side surface 15Sf After the small light is reflected by the front prism side surface 15Sf, it becomes difficult to go to the rear prism reflection surface 15Sb. More specifically, even if light reaching the front prism surface 15Sf is reflected while having a relatively small reflection angle ( ⁇ 2), it proceeds toward the bottom surface 11B without going toward the rear prism surface 15Sb.
  • the light guide plate 11 may be formed of silicon resin.
  • the following conditions (B1) to (B5) are satisfied, even the light guide plate 11 behaves as shown in FIGS. 3A to 5C ⁇ note that conditions (B1) to ( When B5) is satisfied, the relational expression (M1) is also satisfied ⁇ .
  • each of the three lattice piece groups 13gr.B, 13gr.G, and 13gr.R is specified by light of a specific wavelength range corresponding to itself. Light that reaches itself with a range of incident angles (about 60 °) is diffracted and reflected at a reflection angle of about 60 °, which is a specific direction (to return to the light traveling side).
  • the light for each specific wavelength range that is diffracted and reflected travels while having a relatively high directivity, and the directivity is the same, and therefore the light is mixed with a relatively high degree. Therefore, when the light for each wavelength region corresponding to the three primary colors of light is diffracted and reflected, the mixed light becomes high-quality white light. In short, the production of high-quality white light that is the same effect as the light guide plate 11 made of polycarbonate including the diffraction grating DG in the first embodiment is realized.
  • an incident angle of about 60 ° of light incident on the diffraction grating DG is the same as that of the light guide plate 11 made of polycarbonate. That is, when the incident angle of light incident on the diffraction grating DG is 60 °, the reflection angle of the minus first-order diffracted reflected light is ⁇ 60 °, and when the incident angle is 55 °, the reflection angle is ⁇ 65.56 °. When the incident angle is 65 °, the reflection angle becomes ⁇ 55.41 °.
  • the ⁇ 1st-order diffracted reflected light from the diffraction grating DG is emitted perpendicularly to the top surface 11U. become. Therefore, the ⁇ 1st order diffracted reflected light of the blue light, the green light, and the red light from the diffraction grating DG reaches the prism 15 while being mixed with a relatively high degree. Further, the prism 15 causes the top surface 11U to reach the top surface 11U. On the other hand, the light is guided so as to be perpendicular to the light.
  • the top surface 11U is formed with a diffraction grating DG that diffracts and reflects a part of the light reaching the surface of the light guide plate 11 back to the light traveling side, and the bottom surface 11B.
  • a diffraction grating DG that diffracts and reflects a part of the light reaching the surface of the light guide plate 11 back to the light traveling side, and the bottom surface 11B.
  • the refractive index of the material forming the light guide plate 11, the diffraction grating DG, and the prism 15 is not particularly limited, and the shape of the grating piece 13 may be a columnar shape other than a rectangular parallelepiped, a cone shape, or the like. . Further, the arrangement period of the grating pieces 13 is not limited to about half of the wavelength range of visible light, and other arrangement periods may be possible. Of course, the total length of the grating piece 13 is 300 nm as an example, but is not limited thereto.
  • LED22 was mentioned as a light source, it is not limited to this.
  • a linear light source such as a fluorescent tube, or a light source formed of a self-luminous material such as organic EL (Electro-Luminescence) or inorganic EL may be used.
  • the number of grating piece groups 13gr included in the diffraction grating DG is three. However, a larger number of grating piece groups 13gr may be included. If the specific wavelength region required for generating white light by color mixture is four or more, four or more grating piece groups 13gr may be included in the diffraction grating DG accordingly.
  • the prism 15 is given as an example of the optical element that guides the ⁇ 1st-order diffracted reflected light to the top surface 11U.
  • the optical element is not limited to this.
  • it may be a mirror.

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Abstract

　導光板の天面（１１Ｕ）における３個の格子片群（１３ｇｒ.Ｇｒ.Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒ）は、互いに異なる波長域の光に対応しており、各格子片群（１３ｇｒ.Ｇｒ.Ｂ，１３Ｇ，１３Ｒ）は、対応する特定波長域の光で、特定範囲の入射角をもって入射する光だけを、その光の進行してくる側に戻すように回折反射させており、導光板（１１）の底面（１１Ｂ）には、上記の戻るように回折反射する光を、天面（１１Ｕ）に向けて反射させるプリズム（１５）が形成される。

Description

バックライトユニットおよび液晶表示装置
　本発明は、液晶表示パネル等に対して光を供給するバックライトユニット、およびそのバックライトユニットを搭載する液晶表示装置に関する。
　従来、非発光型の液晶表示パネルを搭載する液晶表示装置では、その液晶表示パネルに対して光を供給するバックライトユニットも搭載される。そして、このようなバックライトユニットは、極力、液晶表示パネルに対して垂直に光を入射させるとよい。なぜなら、液晶表示パネルに対して斜めに入射する光が多量に存在すると、輝度低下および輝度ムラの一因になりかねないためである。
しかし、光源の光は、１枚状かつ板状の導光板の側面に入射した後に、多重反射して天面から出射する場合、その天面に対して垂直に出射しにくい。したがって、天面を覆うように位置する液晶表示パネルに対し、光が垂直に入射しにくい。
　そこで、最近では、図７に示すように、導光板１１１は、光源１２２からの光を天面１１１Ｕから所望方向に出射させるべく回折格子ｄｇを含む（なお、一点鎖線矢印は光を意味する）。このようになっていると、回折格子ｄｇを通過する回折透過光は、制御されて所望方向に進行する。ただし、回折格子ｄｇは、特定波長域毎の光に応じて異なる方向に進行させる分光作用を有する。
　そのため、図７に示すように、回折格子ｄｇは、例えば、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）のように色味を帯びた光を種々方向に進行させる。このようになってしまうと、導光板１１１の天面１１１Ｕから出射する光全体が、白色ではなく色付きの光（バックライト光）になってしまい、その光を受ける液晶表示パネルの表示品位が低下する。
　このような色付きのバックライト光の発生を防止するために、特許文献１に記載のバックライトユニットは、図８に示すように、回折格子ｄｇから直接反射する回折反射光ｄｒＢ，ｄｒＧ，ｄｒＲと、回折格子ｄｇを透過した後に反射シート１４２で再び回折格子ｄｇに戻る回折透過光ｄｐＢ，ｄｐＧ，ｄｐＲと、を混ぜ合わせることで、バックライト光の色付きを抑制する。要は、このバックライトユニットは、回折格子における回折反射光と回折透過光とに生じる分光作用が逆になることを利用する。
　すなわち、図８に示すように、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）のように色味を帯びた回折反射光ｄｒＢ，ｄｒＧ，ｄｒＲと、同じく青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）のように色味を帯びた回折透過光ｄｐＢ，ｄｐＧ，ｄｐＲとにおいて、回折反射光ｄｒＢと回折透過光ｄｐＲとが混ざり、回折反射光ｄｒＧと回折透過光ｄｐＧとが混ざり、回折反射光ｄｒＲと回折透過光ｄｐＢとが混ざる。
　すると、このように相反する分光の２つの光を混ぜるバックライト光は、なんらの対策を施していない回折格子ｄｇを含む導光板１１からのバックライト光に比べて、不必要な色付きを抑えられる。
特開２００６－１２０５２１号公報（段落[0030][0031]、図３）
　しかしながら、この特許文献１に記載のバックライトユニットから出射するバックライト光は、詳説すると以下のようになる。すなわち、図８に示すように、回折反射光ｄｒＢと回折透過光ｄｐＲとが混ざると、その混色光は紫色を帯び、回折反射光ｄｒＧと回折透過光ｄｐＧとが混ざると、その混色光は緑色を帯び、回折反射光ｄｒＲと回折透過光ｄｐＢとが混ざると、その混色光は紫色を帯びる。
　つまり、特許文献１に記載のバックライトユニットからのバックライト光は、紫色と緑色とを帯びた光を含み、白色度合いを十分に高めた光とはいえない。
　本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、導光板に回折格子を含めたとしても、比較的高い度合いの白色光を生成するバックライトユニット、およびそのバックライトユニットを搭載する液晶表示装置を提供することにある。
　　バックライトユニットは、光源と、光源からの光を受けるとともに、その光を多重反射させ外部へ出射させる導光板と、を含む。なお、導光板にて、光を受ける面を受光面、外部に向けて光を出射させる面を出射面、出射面に対向配置される面を底面、とする。
　出射面には、互いに異なる周期で配置される格子片の群（格子片群）を、少なくとも３個含む回折格子が形成されており、それら３個の格子片群は、互いに異なる波長域の光に対応する。そして、各格子片群は、対応する特定波長域の光で、特定範囲の入射角をもって入射する光だけを、その光の進行してくる側に戻すように回折反射させる。一方、導光板の底面には、上記の戻るように回折反射する光を、出射面に向けて反射させる屈折光学素子が形成される。
　このようになっていると、３個の格子片群は、各々、出射面にて全反射しない光の一部であり、自身に対応する特定波長域の光で、特定範囲の入射角をもって自身に到達する光を、特定方向に（光の進行してくる側に戻すように）回折反射させる。すると、回折反射する特定波長域毎の光は、比較的高い指向性を有しながら進行することになる上、その指向性は同じなために比較的高い度合いで混ざる。
　したがって、例えば光の三原色に対応する波長域毎の光が、回折反射されていると、混ざる光は高品質な白色光になる。そのためには、３個の格子片群では、１つは青色光の波長域に対応する青色光対応格子片群、１つは緑色光の波長域に対応する緑色光対応格子片群、１つは赤色光の波長域に対応する赤色光対応格子片群であると望ましい。
　その上、各回折反射光が、屈折光学素子により出射面に対して、例えば垂直になるように反射されると、その出射面に到達する光は、そのまま出射面に対して垂直に出射する。このように、導光板の出射面に対して垂直な光が増加すると、光を集光させるようなレンズシートが、このバックライトユニットでは不要になる。
　また、青色光対応格子片群、緑色光対応格子片群、および赤色光対応格子片群が、以下の関係式（Ｍ１）を満たすと望ましい。
　　ｄ＝λ／(２・ｎｄ・sinθ) …　関係式（Ｍ１）
　ただし、
　　　ｎｄ：回折格子を形成する材料が有するｄ線に対する屈折率
　　　ｄ　：各格子片群にて、光を回折させる格子片の配置周期
　　　λ　：光の波長
　　　θ　：回折格子に入射する光の入射角と、その入射する光による回折
　　　　　　反射角とが一致する場合での角度
　である。
　なお、格子片の全長は、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であると望ましい。
　その上、以下の関係式（Ｃ１）および（Ｃ２）が満たされると望ましい。
　　γ＝θ±Δ　　…　関係式（Ｃ１）
　　γ＋２・δＡ＋２・δＢ＝１８０°　…　関係式（Ｃ２）
　ただし、
　　Δ（°）　：　θでの回折反射光の回折効率に対して、０．５倍以上の
　　　　　　　　　回折効率を有する回折反射光を生じさせる角度で、０°
　　　　　　　　　＜Δ＜１０°の範囲内の角度
　　γ（°）　：　θとΔとの和であり、θでの回折反射光の回折効率に対
　　　　　　　　　して、０．５倍以上の回折効率を有する回折反射光の
　　　　　　　　　反射角
　　δＡ（°）：　屈折光学素子が底面に対して隆起する三角プリズムであ
　　　　　　　　　り、その三角プリズムにおける３つの角のうち、底面に
　　　　　　　　　接する２つの角で、光源から離れているほうの角が有す
　　　　　　　　　る角度
　　δＢ（°）：　屈折光学素子が底面に対して隆起する三角プリズムであ
　　　　　　　　　り、その三角プリズムにおける３つの角のうち、底面に
　　　　　　　　　接する２つの角で、光源から近いほうの角が有する角度
　である。
　なお、出射面に対して垂直な出射光量をできるだけ多く確保すべく、バックライトユニットは、以下の条件（Ｃ３）を満たすと望ましい。
　　　δＡ＜５°　…　条件（Ｃ３）
　ところで、以上のようなバックライトユニットと、そのバックライトユニットからの光を受ける液晶表示パネルと、を含む液晶表示装置も本発明といえる。
　本発明によれば、導光板の出射面に含まれる回折格子と底面に含まれる屈折光学素子とを用いて、高品質な白色光を、出射面に対して垂直に出射させられる。
は、図２に示される液晶表示装置に含まれるバックライトユニットのＡ－Ａ’線矢視断面図である。 は、液晶表示装置の分解斜視図である。 は、全長３００ｎｍの格子片を１７０ｎｍの配置周期で密集させた格子片群に、波長４７０ｎｍの光が入射した場合の反射光の挙動を示す極座標図である。 は、全長３００ｎｍの格子片を２００ｎｍの配置周期で密集させた格子片群に、波長４７０ｎｍの光が入射した場合の反射光の挙動を示す極座標図である。 は、全長３００ｎｍの格子片を２３０ｎｍの配置周期で密集させた格子片群に、波長４７０ｎｍの光が入射した場合の反射光の挙動を示す極座標図である。 は、全長３００ｎｍの格子片を１７０ｎｍの配置周期で密集させた格子片群に、波長５５０ｎｍの光が入射した場合の反射光の挙動を示す極座標図である。 は、全長３００ｎｍの格子片を２００ｎｍの配置周期で密集させた格子片群に、波長５５０ｎｍの光が入射した場合の反射光の挙動を示す極座標図である。 は、全長３００ｎｍの格子片を２３０ｎｍの配置周期で密集させた格子片群に、波長５５０ｎｍの光が入射した場合の反射光の挙動を示す極座標図である。 は、全長３００ｎｍの格子片を１７０ｎｍの配置周期で密集させた格子片群に、波長６２０ｎｍの光が入射した場合の反射光の挙動を示す極座標図である。 は、全長３００ｎｍの格子片を２００ｎｍの配置周期で密集させた格子片群に、波長６２０ｎｍの光が入射した場合の反射光の挙動を示す極座標図である。 は、全長３００ｎｍの格子片を２３０ｎｍの配置周期で密集させた格子片群に、波長６２０ｎｍの光が入射した場合の反射光の挙動を示す極座標図である。 は、図１に示される導光板の拡大断面図である。 は、従来のバックライトユニットに搭載される導光板および光源の断面図である。 は、図７とは異なる従来のバックライトユニットに搭載される導光板、光源、および反射シートの断面図である。
　［実施の形態１］
　実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、便宜上、ハッチングや部材符号等を省略する場合もあるが、かかる場合、他の図面を参照するものとする。また、図面上での黒丸は紙面に対し垂直方向を意味する。
　図２は液晶表示装置６９の分解斜視図である。この図に示すように、液晶表示装置６９は、液晶表示パネル５９とバックライトユニット４９とを含む。
　液晶表示パネル５９は、ＴＦＴ（Thin　Film　Transistor）等のスイッチング素子を含むアクティブマトリックス基板５１と、このアクティブマトリックス基板５１に対向する対向基板５２とをシール材（不図示）で貼り合わせる。そして、両基板５１・５２の隙間に液晶（不図示）が注入される（なお、アクティブマトリックス基板５１および対向基板５２を挟むように、偏光フィルム５３・５３が取り付けられる）。
　この液晶表示パネル５９は非発光型の表示パネルなので、バックライトユニット４９からの光（バックライト光）を受光することで表示機能を発揮する。そのため、バックライトユニット４９からの光が液晶表示パネル５９の全面を均一に照射できれば、液晶表示パネル５９の表示品位が向上する。
　バックライトユニット４９は、ＬＥＤモジュール（光源モジュール）ＭＪ、導光板１１、および反射シート４２を含む。
　ＬＥＤモジュールＭＪは光を発するモジュールであり、実装基板２１と、実装基板２１における実装面に形成された電極に実装されることで電流の供給を受け、光を発するＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）２２と、を含む。
　また、ＬＥＤモジュールＭＪは、光量確保のために、発光素子であるＬＥＤ（点状光源）２２を複数含むと望ましく、さらに、ＬＥＤ２２を列状に並列させると望ましい。ただし、図面では便宜上、一部のＬＥＤ２２のみが示されているにすぎない（なお、以降では、ＬＥＤ２２の並ぶ方向をＪ方向とも称する）。
　導光板１１は、側面１１Ｓと、この側面１１Ｓを挟持するように位置する天面１１Ｕおよび底面１１Ｂとを有する板状部材である。そして、側面１１Ｓの一面（受光面１１Ｓａ）は、ＬＥＤ２２の発光端に面することで、ＬＥＤ２２からの光を受光する。受光された光は、導光板１１の内部で多重反射され、面状光として天面（出射面）１１Ｕから外部に向けて出射する。なお、以降では、受光面１１Ｓａに対して対向する側面１１Ｓを反対面１１Ｓｂとし、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに至る方向をＫ方向と称する（さらなる導光板１１の詳細については後述する）。
　反射シート４２は、導光板１１によって覆われるように位置する。そして、導光板１１の底面１１Ｂに面する反射シート４２の一面が反射面になる。そのため、この反射面が、ＬＥＤ２２からの光および導光板１１内部を伝播する光を漏洩させることなく導光板１１（詳説すると、導光板１１の底面１１Ｂを通じて）に戻すように反射させる。
　なお、以上のようなバックライトユニット４９では、反射シート４２および導光板１１は、この順で積み重なる（なお、この積み重なる方向をＬ方向と称する。また、Ｊ方向、Ｋ方向、Ｌ方向は、互いに直交する関係であると望ましい）。そして、ＬＥＤ２２からの光は導光板１１によって面状光（バックライト光）になって出射し、その面状光は液晶表示パネル５９に到達し、その面状光によって、液晶表示パネル５９は画像を表示させる。
　ここで、バックライトユニット４９の導光板１１について、図１を用いて詳説する。図１は、図２に示されるバックライトユニット４９のＡ－Ａ’線矢視断面図であり、後述する－１次回折反射光（天面１１Ｕにて全反射しない光の一部）を破線矢印で示し、全反射およびその他の光を一点鎖線矢印で示す。
　図１に示すように、導光板１１の天面１１Ｕには、格子片１３を密集させた回折格子ＤＧが形成される。そして、この回折格子ＤＧは、既知のＲＣＷＡ法（厳密結合波理論）と以下の関係式（Ｍ０）とに基づいて設計され、比較的高い光強度の回折反射光（－１次回折反射光）を生じさせる。
　　ｎ2・sinθ2＝ｎ1・sinθ1＋ｍ・λ／d …（Ｍ０）
ただし、
　ｎ1 　　　：天面１１Ｕに対する入射側の媒質が有する屈折率
　θ1（°） ：天面１１Ｕに入射する光がその天面１１Ｕに対して有する角
　　　　　　　度（入射角）
　ｎ2 　　　：天面１１Ｕに対する出射側の媒質が有する屈折率
　θ2（°） ：天面１１Ｕで反射する光がその天面１１Ｕに対して有する角
　　　　　　　度（反射角）
　 d（ｎｍ）：回折格子ＤＧの周期間隔
　ｍ 　　　 ：回折次数
　λ（ｎｍ）：光の波長
である（なお、θ1，θ2は、Ｋ方向およびＬ方向で規定されるＫＬ面内方向で計測される角度として考えると、理解が容易になる）。
　なお、天面１１Ｕに対する入射側と出射側とが、導光板１１である場合には、関係式（Ｍ０）は以下の関係式（Ｍ０’）のように表現できる。
　　ｎ1・sinθ2＝ｎ1・sinθ1＋ｍ・λ／d …（Ｍ０’）
　詳説すると、設計された回折格子ＤＧは、図１に示すように、直方体状（ブロック状）の格子片１３を複数含み、それら格子片１３は導光板１１の天面１１Ｕに位置する。そして、これら格子片１３は、異なる周期（ピッチ、配置周期）で配置される。
　例えば、ポリカーボネート（屈折率ｎｄ：１．５９）で形成される導光板１１の場合、格子片１３の根元から先端までの距離、すなわち格子片１３の全長（Ｈ）は３００ｎｍであり、それら格子片１３は、３種類の周期ｄ（ｄＢ，ｄＧ，ｄＲ＝１７０ｎｍ，２００ｎｍ，２３０ｎｍ）で配置される。そして、この各周期ｄ（ｄＢ，ｄＧ，ｄＲ）で配置される格子片１３は、密集するので格子片群１３ｇｒ（１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒ）といえ、さらに、異なる周期で配置される格子片群１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒの集まりで、１つのパッチＰＨが形成される（図２参照、なお、四角状のパッチサイズは１０μｍ×１０μｍ程度）。なお、パッチＰＨ（ひいては回折格子ＧＳ）にて、格子片群１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒは、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに至る方向であるＫ方向に沿って、交互に並ぶ。
　そして、このような回折格子ＤＧのパッチＰＨの集まる天面１１Ｕに対して、青色光（波長４７０ｎｍ程度）、緑色光（波長５５０ｎｍ程度）、赤色光（波長６２０ｎｍ程度）の光が、６０°程度の入射角（θ1）で入射すると、それらの光は回折格子ＤＧにて回折反射して回折反射光となり、入射角と同じ６０°程度の反射角（θ2）を有する。ただし、その回折反射光は、回折格子ＤＧに向かって進行してくる側に戻るように進行する。すなわち、回折格子ＤＧは、自身に到達する光の一部（特定範囲の入射角をもって入射する光）を、その光の進行してくる側に戻すように回折反射させる。
　このような回折反射の結果を示したものが、図３Ａ～図５Ｃである。これらの図では、極座標の中心が、天面１１Ｕに位置する回折格子ＤＧへの光の入射点を意味し、角度は、その入射点から反射する光が有する天面１１Ｕに対する反射角を意味する。なお、角度は、便宜上、ＬＥＤ２２から離れるように進行（前方進行）する光の反射角を“＋”で示し、ＬＥＤ２２に近づくように進行（後方進行）する光の反射角を“－”で示す。また、●ドットは全反射する光を意味し、▲ドットは－１次回折反射光を意味する。
　そして、図３Ａ～図５Ｃにおいて、図３Ａ～図３Ｃは、青色光（波長４７０ｎｍ）が、回折格子ＤＧに到達した場合に生じる光の挙動を示し、図４Ａ～図４Ｃは、緑色光（波長５５０ｎｍ）が、回折格子ＤＧに到達した場合に生じる光の挙動を示し、図５Ａ～図５Ｃは、赤色光（波長６２０ｎｍ）が、回折格子ＤＧに到達した場合に生じる光の挙動を示す。
　また、図３Ａ・図４Ａ・図５Ａは、周期（配置周期ｄＢ：１７０ｎｍ）で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｂに到達した場合に生じる光の挙動を示し、図３Ｂ・図４Ｂ・図５Ｂは、周期（配置周期ｄＧ：２００ｎｍ）で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｇに到達した場合に生じる光の挙動を示し、図３Ｃ・図４Ｃ・図５Ｃは、周期（配置周期ｄＲ：２３０ｎｍ）で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｒに到達した場合に生じる光の挙動を示す。
　図３Ａ～図３Ｃ、特に図３Ａを参照してみると、青色光が周期（配置周期ｄＢ：１７０ｎｍ）で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｂに６０°程度の入射角（θ1≒６０°）をもって到達した場合、全反射する光と－１次回折反射光とが生じる。そして、－１次回折反射光は、－６０°程度の反射角（θ2≒６０°）を有する。一方、図３Ｂおよび図３Ｃを参照してみると、青色光は、１７０ｎｍ以外の周期で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒに到達した場合、ほとんど全反射する。
　次に、図４Ａ～図４Ｃ、特に図４Ｂを参照してみると、緑色光が周期（配置周期ｄＧ：２００ｎｍ）で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｇに６０°程度の入射角もって到達した場合、全反射する光と－１次回折反射光とが生じる。そして、－１次回折反射光は、－６０°程度の反射角を有する。一方、図４Ａおよび図４Ｃを参照してみると、緑色光は、２００ｎｍ以外の周期で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｒに到達した場合、ほとんど全反射する。
　続いて、図５Ａ～図５Ｃ、特に図５Ｃを参照してみると、赤色光が周期（配置周期ｄＲ：２３０ｎｍ）で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｒに６０°程度の入射角もって到達した場合、全反射する光と－１次回折反射光とが生じる。そして、－１次回折反射光は、－６０°程度の反射角を有する。一方、図５Ａおよび図５Ｂを参照してみると、青色光は、２３０ｎｍ以外の周期で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇに到達した場合、ほとんど全反射する。
　以上の図３Ａ～図５Ｃまでの結果を参照すると、以下の条件（Ａ１）～（Ａ５）を満たす場合、ＬＥＤ２２から進行してくる白色光が回折格子ＤＧに６０°程度で入射した場合（θ1≒６０°）、以下のようになる。すなわち、ＬＥＤ２２の白色光に含まれる青色光、緑色光、赤色光は、回折格子ＤＧに入射した場合に、－１次回折反射光として、回折格子ＤＧに向かって進行してくる側に戻るように、かつ、同じ方向に進行する｛反射角θ2（≒６０°）をほぼ同じにして進行する｝。
　　　ｎｄ＝１．５９　　…　条件（Ａ１）
　　　ｄＢ＝１７０ｎｍ　…　条件（Ａ２）
　　　ｄＧ＝２００ｎｍ　…　条件（Ａ３）
　　　ｄＲ＝２３０ｎｍ　…　条件（Ａ４）
　　　Ｈ　＝３００ｎｍ　…　条件（Ａ５）
　　ただし、
　　　ｎｄ：回折格子ＤＧを形成する材料が有するｄ線に対する屈折率
　　　ｄＢ：青色光を回折させる格子片群１３ｇｒ.Ｂの格子片１３の
　　　　　　配置周期
　　　ｄＧ：緑色光を回折させる格子片群１３ｇｒ.Ｇの格子片１３の
　　　　　　配置周期
　　　ｄＲ：赤色光を回折させる格子片群１３ｇｒ.Ｒの格子片１３の
　　　　　　配置周期
　　　Ｈ　：格子片１３の根元から先端までの距離（格子片１３の全長）
　　　　　　である。
　このように、回折格子ＤＧが、自身の格子片１３の周期毎に対応する特定波長域を有する光（青色光、緑色光、赤色光）を－１次回折反射させ、さらに、その回折反射する光毎の進行方向を同じにさせていると、青色光、緑色光、赤色光が混色しやすくなる。つまり、指向性に優れる青色光、緑色光、赤色光が混色し、高品質な白色光が生成される。
　なお、回折格子ＤＧに入射する光の入射角６０°程度の詳細な数値実施例を幾つか挙げると、６０°、５５°、６５°が挙げられる。また、これらの入射角で入射した光が－１次回折反射光として反射する場合、それらの反射角は、入射角６０°の場合には－６０°の反射角、入射角５５°の場合には－６５．５６°の反射角、入射角６５°の場合には－５５．４１°の反射角、になる。
　なお、以上のような現象を総括すると、－１次回折反射光は、回折格子ＧＳへの入射方向（入射角）と真逆方向（反射角）に反射される場合に、回折効率が高くなる。そこで、関係式（Ｍ０’）において、θ1＝－θ2＝θ（θ：後述参照）、ｍ=－１とすることができ、以下の関係式（Ｍ１）も導き出される。
　また、各格子片群１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒにて、光を回折させる格子片１３の配置周期（ｎｍ）は、可視光の波長域の半分程度の長さである。また、格子片１３の全長（Ｈ）はＲＣＷＡ法（厳密結合波理論）により求められる回折効率との相関により決定される（なお、格子片１３の全長は、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが多い）。
　　ｄ＝λ／(２・ｎｄ・sinθ) …　関係式（Ｍ１）
　ただし、
　　　ｎｄ：回折格子ＧＳを形成する材料が有するｄ線に対する屈折率
　　　ｄ　：各格子片群１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒにて、
　　　　　　光を回折させる格子片１３の配置周期（ｎｍ）
　　　λ　：光の波長（ｎｍ）
　　　θ　：回折格子ＧＳに入射する光の入射角と、その入射する光に
　　　　　　よる回折反射角とが一致する場合での角度（°）
　である。
　ところで、以上の高品質な白色光は、図１に示すように、ＬＥＤ２２側に戻るように反射進行する（後方反射する）。すなわち、導光板１１にて、多重反射しながら反対面１１Ｓｂに向かう過程で回折格子ＤＧに到達する光は、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに（前方に）向かうが、回折格子ＤＧにて－１次回折反射する光は、逆向きに（反対面１１Ｓｂから受光面１１Ｓａに；後方に）向かおうとする。
　そこで、このような－１次回折反射光（回折格子ＤＧにて後方回折反射する光）を天面１１Ｕに導くべく、導光板１１の底面１１Ｂには、プリズム１５（屈折光学素子）が形成される。このプリズム１５は、三角プリズムであり、図１に示すように、導光板１１の底面１１Ｂから隆起するとともに、２つのプリズム側面１５（前方プリズム側面１５Ｓｆ・後方プリズム側面１５Ｓｒ）を底面１１Ｂに対して傾斜させる。
　これらの２つのプリズム側面１５のうち、導光板１１の反対面１１Ｓｂに近いほう（ＬＥＤ２２から離れるほう）の前方プリズム側面１５Ｓｆは、回折格子ＤＧからの－１次回折反射光を受光できる位置に形成される。さらに、この前方プリズム側面１５Ｓｆは、受光する－１次回折反射光を、導光板１１の受光面１１Ｓａに近いほう（ＬＥＤ２２に近いほう）の後方プリズム側面１５Ｓｒに向けて反射できる傾斜に形成される。
　後方プリズム側面１５Ｓｒは、前方プリズム側面１５Ｓｆからの－１次回折反射光を受光できる位置に形成される。さらに、この後方プリズム側面１５Ｓｒは、受光する－１次回折反射光を天面１１Ｕに向けて反射できる傾斜に形成される。
　特に、望ましくは、後方プリズム側面１５Ｓｒは、天面１１Ｕに対して垂直になるように－１次回折反射光を反射できる傾斜に形成されるとよい。そのためには、以下の関係式（Ｃ１）および（Ｃ２）を満たすように、プリズム１５が形成されるとよい。
　　γ＝θ±Δ　　…　関係式（Ｃ１）
　　γ＋２・δＡ＋２・δＢ＝１８０°　…　関係式（Ｃ２）
　ただし、
　　θ（°）　：　回折格子ＧＳに入射する光の入射角と、その入射する光
　　　　　　　　　による回折反射角とが一致する場合での角度
　　Δ（°）　：　θでの回折反射光の回折効率に対して、０．５倍以上の
　　　　　　　　　回折効率を有する回折反射光を生じさせる角度で、０°
　　　　　　　　　＜Δ＜１０°の範囲内の角度
　　γ（°）　：　θとΔとの和であり、θでの回折反射光の回折効率に対
　　　　　　　　　して、０．５倍以上の回折効率を有する回折反射光の反
　　　　　　　　　射角
　　δＡ（°）：　プリズム１５が底面１１Ｂから隆起する三角プリズムで
　　　　　　　　　あり、その三角プリズムにおける３つの角のうち、底面
　　　　　　　　　１１Ｂに接する２つの角で、ＬＥＤ２２から離れている
　　　　　　　　　ほうの角が底面１１Ｂに対して有する角度
　　δＢ（°）：　プリズム１５が底面１１Ｂから隆起する三角プリズムで
　　　　　　　　　あり、その三角プリズムにおける３つの角のうち、底面
　　　　　　　　　１１Ｂに接する２つの角で、ＬＥＤ２２から近いほうの
　　　　　　　　　角が底面１１Ｂに対して有する角度
　である。
　この関係式（Ｃ１）および（Ｃ２）について、図６の拡大断面図を用いて説明する。なお、図面での破線矢印は、図１同様に、－１次回折反射光を示す。
　まず、プリズム１５に向かってくる－１次回折反射光が、天面１１Ｕに対して“γ”という反射角を有する。すると、プリズム１５に至るまでの－１次回折反射光を一辺、底面１１Ｂ（および天面１１Ｕ）に対する法線Ｎを一辺、底面１１Ｂおよびプリズム１５に進出する底面１１Ｂの第１延長面Ｅ１を一辺、とする第１仮想三角形では、“γ”の角と９０°の角とが含まれる。そのため、残りの角の角度は、“９０°－γ”になる。また、この残りの角は、第１延長面Ｅ１と－１次回折反射光との成す角に向かい合う。そのため、この第１延長面Ｅ１と－１次回折反射光との成す角の角度も、“９０°－γ”になる。
　すると、前方プリズム側面１５Ｓｆを一辺、前方プリズム側面１５Ｓｆに向かってくる－１次回折反射光を一辺、第１延長面Ｅ１を一辺、とする第２仮想三角において、前方プリズム側面１５Ｓｆと－１次回折反射光との成す角度は、“９０°－γ”となる第１延長面Ｅ１と－１次回折反射光との成す角の角度から“δＡ”を差し引いた値になる（すなわち“９０°－γ－δＡ”となる）。
　その上、前方プリズム側面１５Ｓｆに入射する－１次回折反射光が全反射すると、その全反射する－１次回折反射光を一辺、前方プリズム側面１５Ｓｆを一辺、後方プリズム側面１５Ｓｂを一辺、とする第３仮想三角において、全反射する－１次回折反射光と前方プリズム側面１５Ｓｆとの成す角度も、“９０°－γ－δＡ”となる。
　また、この第３仮想三角において、前方プリズム側面１５Ｓｆと後方プリズム側面１５Ｓｂとの成す角度は、三角プリズムの形状から、“１８０°－（δＡ＋δＢ）”となる。すると、この第３仮想三角での残りの角の角度、すなわち、全反射する－１次回折反射光と後方プリズム側面１５Ｓｂとの成す角度は、“γ＋２・δＡ+δＢ－９０°”となる。
　そして、前方プリズム側面１５Ｓｆから進行してくる－１次回折反射光が後方プリズム側面１５Ｓｂにて全反射すると、その２回目の全反射をした－１次回折反射光と、後方プリズム側面１５Ｓｂとの成す角度も、“γ＋２・δＡ+δＢ－９０°”となる。また、後方プリズム側面１５Ｓｂを延長させた第２延長面Ｅ２と底面１１Ｂとの成す角度のうち、後方プリズム１５における“δＢ”の角度と向かい合う角度は、“δＢ”となる。
　すると、第２延長面Ｅ２と底面１１Ｂとの成す角の角度と、２回目の全反射をした－１次回折反射光と後方プリズム側面１５Ｓｂとの成す角度と、の合計値（“γ＋２・δＡ＋２・δＢ－９０°”）が、２回目の全反射をした－１次回折反射光の底面１１Ｂ（ひいては天面１１Ｕ）に対する出射角となる。そのため、この合計値である“γ＋２・δＡ＋２・δＢ－９０°”という角度が９０°になれば、回折格子ＤＧからの－１次回折反射光が天面１１Ｕに対して垂直に出射することになる。
　すなわち、“γ＋２・δＡ＋２・δＢ－９０°＝９０°”から導き出される“関係式（Ｃ１）；γ＋２・δＡ＋２・δＢ＝１８０°”を満たすように、プリズム１５が設計されると、回折格子ＤＧからの－１次回折反射光が天面１１Ｕに対して垂直に出射することになる。
　そして、このようになっていれば、回折格子ＤＧからの青色光、緑色光、および赤色光の－１次回折反射光が、比較的高い度合いで混色しつつプリズム１５に到達し、さらに、そのプリズム１５により、天面１１Ｕに対して垂直になるように導かれて出射する。その結果、例えば、光を集光させるようなレンズシートが、このバックライトユニット４９では不要になり、コストが抑制される。
　ところで、プリズム１５の数値実施例を挙げると以下のようになる。
　　δＡ＝４°
　　δＢ＝５８．５°
　　Ｆ　＝１０μｍ
　　　ただし、
　　　　Ｆ：導光板１１の底面１１Ｂに接するプリズム１５の幅（プリズム
　　　　　　１５のＫ方向の長さ；図１参照）
　　　である。
　なお、δＡが５°以上の角度であると、回折格子ＤＧからプリズム１５に向かって戻るように進行してくる－１次回折反射光のうちの一部、特に反射角（θ2）が比較的小さい光は、前方プリズム側面１５Ｓｆにて反射した後、後方プリズム反射面１５Ｓｂに向かいにくくなる。詳説すると、比較的小さい反射角（θ2）を有しながら前方プリズム面１５Ｓｆに到達する光が反射しても、後方プリズム面１５Ｓｂに向かうことなく、底面１１Ｂに向かって進行する。
　このような光の光量が増加してしまうと、後方プリズム側面１５Ｓｂに到達する光量が減ることになるので、天面１１Ｕから立ち上がるようにして出射する光量が減少することになる。そのため、以下の条件（Ｃ３）が満たされると望ましい。
　　δＡ＜５°　…　条件（Ｃ３）
　なお、プリズム１５を透過してしまった－１次回折反射光が存在したとしても、その光は、反射シート４２によって、導光板１１の底面１１Ｂに戻される。
　［その他の実施の形態］
　ところで、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
　例えば、以上では、導光板１１の材料の一例として、上記の条件（Ａ１）～（Ａ５）および関係式（Ｍ１）を満たすポリカーボネートが挙げられていた。しかし、これに限定されるものではない。例えば、導光板１１は、シリコン樹脂で形成されていてもよい。特に、以下の条件（Ｂ１）～（Ｂ５）が満たされれば、その導光板１１であっても、図３Ａ～図５Ｃで示されるように、光が挙動する｛なお、条件（Ｂ１）～（Ｂ５）が満たされていると、関係式（Ｍ１）も満たされる｝。
　　　ｎｄ＝１．３　　　…　条件（Ｂ１）
　　　ｄＢ＝２１０ｎｍ　…　条件（Ｂ２）
　　　ｄＧ＝２４５ｎｍ　…　条件（Ｂ３）
　　　ｄＲ＝２７０ｎｍ　…　条件（Ｂ３）
　　　Ｈ　＝３００ｎｍ　…　条件（Ｂ５）
　すなわち、このようなシリコン樹脂製の導光板１１であっても、３個の格子片群１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒは、各々、自身に対応する特定波長域の光で、特定範囲の入射角（６０°程度）をもって自身に到達する光を、特定方向である６０°程度の反射角にして（光の進行してくる側に戻すように）回折反射させる。
　すると、回折反射する特定波長域毎の光は、比較的高い指向性を有しながら進行することになる上、その指向性は同じなために比較的高い度合いで混ざる。そのため、光の三原色に対応する波長域毎の光が、回折反射されている場合、混ざる光は高品質な白色光になる。要は、実施の形態１での回折格子ＤＧを含むポリカーボネート製の導光板１１と、同じ作用効果である高品質な白色光の生成が実現する。
　なお、このようなシリコン樹脂製の導光板１１であっても、回折格子ＤＧに入射する光の入射角６０°程度の詳細な数値実施例は、ポリカーボネート製の導光板１１と同様である。すなわち、回折格子ＤＧに入射する光の入射角が６０°の場合には－１次回折反射光の反射角は－６０°、入射角が５５°の場合には反射角は－６５．５６°、入射角が６５°の場合には反射角は－５５．４１°になる。
　また、このようなシリコン製の導光板１１でも、関係式（Ｃ１）および（Ｃ２）が満たされると、回折格子ＤＧからの－１次回折反射光が天面１１Ｕに対して垂直に出射することになる。そのため、回折格子ＤＧからの青色光、緑色光、および赤色光の－１次回折反射光が、比較的高い度合いで混色しつつプリズム１５に到達し、さらに、そのプリズム１５により、天面１１Ｕに対して垂直になるように導かれて出射する。
　要は、各回折反射光が、プリズム１５により天面１１Ｕ対して垂直になるように反射させられると、導光板１１から出射する光は、その導光板１１に対して垂直という指向性をもつことになる。その結果、このようなシリコン製の導光板１１を搭載するバックライトユニット４９であっても、光を集光させるようなレンズシートを省略でき、コストが抑制される。
　総括すると、導光板１１において、天面１１Ｕには、自身の面に到達する光の一部を、その光の進行してくる側に戻すように回折反射させる回折格子ＤＧが形成され、底面１１Ｂには、その戻るように回折反射する光を、天面１１Ｕに向けて反射させるプリズム１５が形成されていれば、種々の条件は問わない。
　したがって、導光板１１、回折格子ＤＧ、およびプリズム１５を形成する材料の屈折率は、特に限定されることはなく、格子片１３の形状も、直方体以外の円柱状、錐体状等もあり得る。また、格子片１３の配置周期も可視光の波長域の半分程度の長さに限らず、その他の配置周期もあり得る。もちろん、格子片１３の全長も、３００ｎｍを一例として挙げたが、これに限定されるものではない。
　なお、以上のシリコン樹脂製のプリズム１５の数値実施例を挙げると、以下のようになる。
　　δＡ＝３°
　　δＢ＝５９．５°
　　Ｆ　＝１０μｍ
　また、上記した条件（Ｃ３）ではなく、以下の条件（Ｃ４）が満たされると望ましい。この条件（Ｃ４）が満たされると、条件（Ｃ３）が満たされた場合と同様の作用効果が奏ずる。
　　δＡ＜４°　…　条件（Ｃ４）
　また、ポリカーボネート製およびシリコン樹脂製のプリズム１５の数値実施例から、以下の条件式（Ｃ５）も導ける。すなわち、この条件式（Ｃ５）が満たされると、プリズム１５が、回折格子ＤＧから進行してくる－１次回折反射光を天面１１Ｕに対して垂直に出射させられる。
　　δＡ＋δＢ＝６２．５°　…　条件式（Ｃ５）
　なお、以上では、光源としては、ＬＥＤ２２が挙げられたが、これに限定されるものではない。例えば、蛍光管のような線上光源、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）または無機ＥＬのような自発光材料で形成される光源であってもかまわない。
　また、以上では、回折格子ＤＧに含まれる格子片群１３ｇｒの個数は、３個であったが、これを超える個数の格子片群１３ｇｒが含まれていてもかまわない。混色による白色光の生成に要する特定波長域が４個以上であれば、それに応じて４個以上の格子片群１３ｇｒが回折格子ＤＧに含まれてもかまわない。
　また、以上では、－１次回折反射光を天面１１Ｕに導く光学素子として、プリズム１５が一例として挙げられたが、これに限定されるものではない。例えば、ミラーであってもかまわない。
　　　１１　　　　 導光板
　　　１１Ｂ　　　 導光板の底面
　　　１１Ｕ　　　 導光板の天面（出射面）
　　　１１Ｓ　　　 導光板の側面
　　　１１Ｓａ　　 導光板の受光面
　　　１１Ｓｂ　　 受光面に対向配置する導光板の側面である反対面
　　　１３　　　　 格子片
　　　１３ｇｒ.Ｂ　青色光に対応する格子片群（青色光対応格子片群）
　　　１３ｇｒ.Ｇ　緑色光に対応する格子片群（緑色光対応格子片群）
　　　１３ｇｒ.Ｒ　赤色光に対応する格子片群（赤色光対応格子片群）
　　　ＰＨ　　 　　回折格子パッチ
　　　ＤＧ　　 　　回折格子
　　　１５　　 　　プリズム（屈折光学素子）
　　　１５Ｓ　　 　プリズムの側面
　　　１５Ｓｆ　 　前方プリズム側面（光源から離れているほうのプリズム
　　　　　　　　　 側面）
　　　１５Ｓｒ　 　後方プリズム側面（光源から近いほうのプリズム側面）
　　　２１　　　 　実装基板
　　　２２　　 　　ＬＥＤ（光源）
　　　４２　　　 　反射シート
　　　４９　　　 　バックライトユニット
　　　５９　　　 　液晶表示パネル
　　　６９　　　 　液晶表示装置

Claims (7)

  1. 　光源と、
    　上記光源からの光を受けるとともに、その光を多重反射させ外部へ出射させる導光板と、
    を含むバックライトユニットにあって、
    　上記導光板にて、上記光を受ける面を受光面、外部に向けて上記光を出射させる面を出射面、上記出射面に対向配置される面を底面、とすると、
    　上記出射面には、互いに異なる周期で配置される格子片の群を、少なくとも３個含む回折格子が形成されており、
    　上記の３個の格子片群は、互いに異なる波長域の光に対応しており、
    　各格子片群は、対応する特定波長域の光で、特定範囲の入射角をもって入射する光だけを、その光の進行してくる側に戻すように回折反射させており、
    　上記底面には、上記の戻るように回折反射する光を、上記出射面に向けて反射させる屈折光学素子が形成されるバックライトユニット。
  2. 　上記の３個の格子片群では、１つは青色光の波長域に対応する青色光対応格子片群、１つは緑色光の波長域に対応する緑色光対応格子片群、１つは赤色光の波長域に対応する赤色光対応格子片群である請求項１に記載のバックライトユニット。
  3. 　上記の青色光対応格子片群、緑色光対応格子片群、および赤色光対応格子片群が、以下の関係式（Ｍ１）を満たす請求項２に記載のバックライトユニット。
    　　ｄ＝λ／(２・ｎｄ・sinθ) …　関係式（Ｍ１）
    　ただし、
    　　　ｎｄ：回折格子を形成する材料が有するｄ線に対する屈折率
    　　　ｄ　：各格子片群にて、光を回折させる格子片の配置周期
    　　　λ　：光の波長
    　　　θ　：回折格子に入射する光の入射角と、その入射する光に
    　　　　　　よる回折反射角とが一致する場合での角度
    　である。
  4. 　上記格子片の全長が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である請求項２または３に記載のバックライトユニット。
  5. 　以下の関係式（Ｃ１）および（Ｃ２）を満たす請求項３または４に記載のバックライトユニット。
    　　γ＝θ±Δ　　…　関係式（Ｃ１）
    　　γ＋２・δＡ＋２・δＢ＝１８０°　…　関係式（Ｃ２）
    　ただし、
    　　Δ（°）　：　上記θでの回折反射光の回折効率に対して、
    　　　　　　　　　０．５倍以上の回折効率を有する回折反射光を生
    　　　　　　　　　じさせる角度で、０°＜Δ＜１０°の範囲内の角
    　　　　　　　　　度
    　　γ（°）　：　上記θと上記Δとの和であり、上記θでの回折反
    　　　　　　　　　射光の回折効率に対して、０．５倍以上の回折効
    　　　　　　　　　率を有する回折反射光の反射角
    　　δＡ（°）：　屈折光学素子が底面に対して隆起する三角プリズ
    　　　　　　　　　ムであり、その三角プリズムにおける３つの角の
    　　　　　　　　　うち、底面に接する２つの角で、光源から離れて
    　　　　　　　　　いるほうの角が有する角度
    　　δＢ（°）：　屈折光学素子が底面に対して隆起する三角プリズ
    　　　　　　　　　ムであり、その三角プリズムにおける３つの角の
    　　　　　　　　　うち、底面に接する２つの角で、光源から近いほ
    　　　　　　　　　うの角が有する角度
    　である。
  6. 　以下の条件（Ｃ３）を満たす請求項５に記載のバックライトユニット。
    　　　δＡ＜５°　…　条件（Ｃ３）
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のバックライトユニットと、
    　上記バックライトユニットからの光を受ける液晶表示パネルと、
    を含む液晶表示装置。
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