CN101743433A - 波长分离装置、使用该波长分离装置的面状照明装置以及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波长分离装置，其中包括被配置成与从导光板的主面射出的光的光路交差的反射型彩色滤光器，以及隔着导光板被配置在与反射型彩色滤光器相反的一侧的循环部，其中，射入导光板的光中被反射型彩色滤光器反射的光经由导光板并由循环部反射，再次返回到反射型彩色滤光器。

Description

波长分离装置、使用该波长分离装置的面状照明装置以及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种用于液晶电视或背面照明型的广告牌等非自发光型显示装置的波长分离装置，以及使用该波长分离装置并使用激光光源的高辉度的面状照明装置和液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置采用通过利用基于液晶分子的取向的电光效应(electrooptic effect)控制从背面照射的光的透射量，来显示图像的方式。一般的液晶显示装置具有由荧光显示管等构成的被称作背光单元(backlight unit)的面状的照明装置。

近年来，这种液晶显示装置向大画面发展，50英寸以上的电视机用的显示器装置也进入实用化。但是，由于伴随着大型化功耗也会增加，因此对于液晶显示装置期待着实现低功耗化的技术开发，并且为了尽量减少在所设置的室内的占用空间，也强烈期待着实现薄型化。

为了应对低功耗化和薄型化，对使用发光效率良好的发光二极管(以下称为LED)或激光作为光源进行了研究。而且，以LED作为光源的面状照明装置以及使用该面状照明装置的液晶显示装置已经被实用化。

例如，日本专利公开公报特开2006-185891号(以下称作“专利文献1”)揭示了如下结构：在导光板的侧面形成衍射光学元件，从其侧面入射LED光，通过在导光板的一主面形成的倾斜的反射板反射该LED光，并通过配置在另一主面一侧的棱镜片(prism sheet)射出辉度不均较少的出射光。

另外，为了实现低功耗，也研究了提高以往仅有约5％的液晶面板的透射率。作为在液晶面板中使透射率下降的一大主要原因，可以举出偏振板和彩色滤光器。通常，如果让无偏振的白色光射入液晶面板，则在偏振板透射光量变为1/2，而通过彩色滤光器，红色光(R光)、绿色光(G光)、蓝色光(B光)的任意一色的光在各滤光区域被加以选择并透过所述滤光区域，所以透过的光的光量进一步变为其1/3以下。

作为提高偏振板中的透射率的方法，在液晶面板与背光单元之间插入偏振反射片(polarization reflection sheet)的结构被实用化。具体而言，所述偏振反射片让需要的偏振成分透过，而反射不需要的偏振成分。而且，通过让由偏振反射片反射的光的偏振旋转，使其转换为有效的偏振成分以便循环(recycling)。

另外，作为提高彩色滤光器中的透射率的方法，例如，日本专利公开公报特开2000-241812号(以下称作“专利文献2”)、特开平9-113903号(以下称作“专利文献3”)、特开平10-253955号(以下称作“专利文献4”)提出一种液晶显示装置，该液晶显示装置使通过衍射光栅等波长分离手段而被分离为R光、G光、B光的照射光高效地聚光于液晶面板的规定的像素。

另外，日本专利公开公报特开2006-12722号(以下称作“专利文献5”)提出如下结构：通过在导光板内部形成的波长选择性的干涉滤光型镜，进行R光、G光、B光的波长分离，并将这些R光、G光、B光高效率地导入液晶面板的规定的像素。

另外，也研究了彩色滤光器自身的改良，提出了其结构与现有的吸收型的彩色滤光器不同的彩色滤光器。例如，日本专利公开公报特开2008-170979号(以下称作“专利文献6”)提出了具有如下结构的彩色滤光器：在干涉滤光器的膜结构中，在每个区域改变一部分膜厚，使得每个区域分别具有不同的光谱特性(spectral characteristic)。通过该彩色滤光器色彩再现性得以提高。

另外，日本专利公开公报特开2007-41555号(以下称作“专利文献7”)提出了使用亚波长光栅(sub-wavelength grating)的彩色滤光器。该亚波长光栅是周期结构比光的波长更细小的衍射光栅，已知有这样一种现象，当光射入这种周期结构时，仅是某指定的波长共振而被强烈反射。通过使用将具有纳米级(nm级)的微小的凹凸的模具(铸型)按压于被加工材料的制作方法(纳米压印(nano-imprinting))，能够廉价且高批量生产地制作形成有亚波长光栅的薄型、大面积的彩色滤光器。

但是，上述现有的结构并没有示出削减功耗的具体结构，或者效果不充分。

在专利文献1中，虽然通过使用LED改善了光源的效率，但是并没有就改善液晶面板的透射率的结构而给出具体结构。

另外，在专利文献2、3、4中，虽然示出了通过衍射进行波长分离，将光导入液晶面板的各像素的结构，但导入各像素的效率没有得到充分提高，因而难以进一步提高效率。

具体而言，在专利文献2、3中，为了以大约数度的衍射角差分离出R光、G光、B光，需要将光栅间距缩小到波长的数倍左右，若采用这样的结构，则难以充分提高衍射效率。

另外，在专利文献4中，虽然由于使用体积全息，能够以规定的角度差进行波长分离，但是由于射向体积全息的入射角被限定，所以从导光板射出的光的效率下降。

另外，虽然专利文献5示出了在导光板的内部形成进行波长分离的镜的结构，但是这种结构的导光板会难以制造，导致高成本。

另外，在专利文献6和7中记载的彩色滤光器仅用来代替现有的吸收型的彩色滤光器，并没有大幅改变光利用效率。虽然都是作为反射型的彩色滤光器而发挥作用，但是都没有示出有效利用该反射光的结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与现有的结构相比光的利用效率高、且功耗低的薄型的波长分离装置、使用该波长分离装置的面状照明装置以及使用该波长分离装置的液晶显示装置。

本发明所提供的一种波长分离装置包括：将从侧面入射的光从其主面射出的导光板；被配置成与从所述主面射出的光的光路交差，具有光谱特性不同的至少两种滤光区域的反射型彩色滤光器；以及隔着所述导光板被配置在与所述反射型彩色滤光器相反的一侧的循环部；其中，射入所述导光板的光中被所述反射型彩色滤光器反射的光经由所述导光板并由所述循环部反射，再次返回到所述反射型彩色滤光器。

本发明所提供的一种面状照明装置包括：射出至少三种不同波长的光的光源，以及所述波长分离装置，其中，从所述光源射出的光从所述导光板的所述侧面入射。

本发明所提供的一种液晶显示装置包括：具有让指定波长的光透过的多个分像素的液晶面板，以及从背面一侧照明所述液晶面板的背光照明装置，其中，作为所述背光照明装置使用本发明所涉及的面状照明装置。

本发明还提供一种液晶显示装置，它包括：射出至少三种不同波长的光的光源；本发明所涉及的对来自所述光源的光进行波长分离的波长分离装置；以及从所述波长分离装置射出的光从背面一侧射入的液晶面板，其中，所述液晶面板具有让指定波长的光透过的多个分像素以及设置在所述多个分像素与所述导光板之间的内侧偏振板，沿着所述反射型彩色滤光器的一维光栅的伸长方向的轴与所述内侧偏振板的透射轴在同一平面上。

根据本发明，能够提供一种光的利用效率高、且功耗低的薄型的波长分离装置、使用该波长分离装置的面状照明装置以及使用该波长分离装置的液晶显示装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1所涉及的面状照明装置的概要结构的图，(a)是示意面状照明装置的整体结构的立体图，(b)是面状照明装置的俯视图，(c)是(b)中的IC-IC线剖视图。

图2是将图1的偏向棒放大表示的侧视图。

图3是将图1(c)的一部分放大表示的图。

图4是表示实施例1的面状照明装置的循环部的其他方式的概要剖视图，(a)是使用楔型的反射结构体的结构例，(b)是使用多阶型的反射结构体的结构例，(c)是在多阶型的反射结构体设置偏向沟的结构例。

图5是表示实施例1所涉及的其他面状照明装置的概要结构的图，(a)是面状照明装置整体的立体图，(b)是面状照明装置整体的俯视图。

图6是实施例1所涉及的使用二维光子晶体作为导光板的面状照明装置的概要结构图，(a)是面状照明装置的俯视图，(b)是从上面看到的(a)的VIB部的放大立体图，(c)是(b)中的VIC-VIC线剖视图。

图7是表示实施例2所涉及的液晶显示装置的概要结构图，(a)是示意液晶显示装置的整体结构的立体图，(b)是液晶显示装置的俯视图。

图8是表示实施例2所涉及的液晶显示装置的剖视图的概要图，是图7(b)中的VIIIA-VIIIA线剖视图。

图9是表示实施例2所涉及的液晶显示装置的概要结构的剖视图。

图10是表示实施例2所涉及的其他的液晶显示装置的概要结构的图，(a)是表示液晶显示装置的概要结构的剖视图，(b)是表示液晶显示装置的概要结构的剖视图。

图11是表示实施例2所涉及的液晶显示装置的概要结构的图，(a)是示意液晶显示装置的整体结构的立体图，(b)是液晶显示装置的俯视图。

图12是表示实施例3所涉及的液晶显示装置的概要结构图，(a)是液晶显示装置的剖视图，(b)是(a)的结构片和扩散片的立体图。

图13是表示实施例3所涉及的其他液晶显示装置的概要结构图，(a)是液晶显示装置的剖视图，(b)是(a)的结构片和扩散片的立体图。

图14是表示实施例4所涉及的亚波长光栅的具体设计例的说明图。

图15是表示实施例4所涉及的面状照明装置的概要结构的图，(a)是面状照明装置的剖视图，(b)是示意反射型彩色滤光器的结构的剖视图。

图16是表示实施例4所涉及的其他面状照明装置的概要结构的图，(a)是面状照明装置的剖视图，(b)是示意反射型彩色滤光器的结构的剖视图。

图17是示意图16所示的反射型彩色滤光器的其他结构的剖视图，(a)是周期结构对面的结构的剖视图，(b)是周期结构被配置在基板两侧的结构的剖视图。

图18是表示实施例4所涉及的反射型彩色滤光器的周期结构的结构例的概要图，(a)是一维光栅的俯视图，(b)是二维光栅的俯视图。

图19是表示实施例5所涉及的面状照明装置的概要结构的图，(a)是面状照明装置的剖视图，(b)是示意反射型彩色滤光器的结构的剖视图。

图20是表示实施例5所涉及的反射型彩色滤光器157的三个结构例及其特性的说明图，(a)、(c)和(e)分别是反射型彩色滤光器的概要结构图，(b)、(d)和(f)分别表示(a)、(c)和(e)的各结构的光谱特性。

图21是表示图20(c)所示的膜结构的对称性影响的说明图，(a)是表示G光滤光器的膜结构的剖视图，(b)表示G光滤光器的光谱特性。

具体实施方式

以下的实施方式是将本发明进行具体化的一例，并不具有限定本发明的技术范围的性质。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，对相同要素标注相同符号，有时省略说明。

(实施例1)

图1是表示本发明的实施例1所涉及的面状照明装置的概要结构的图，(a)是示意面状照明装置的整体结构的立体图，(b)是面状照明装置的俯视图，(c)是(b)中的IC-IC线剖视图。

此外，在图1(a)和(b)中，为了易于理解面装照明装置各部分的各自的结构而将其分离示出，但在实际的结构中，是设置在未图示的底板(base plate)上或缘框内等作为整体而被一体固定。

而且，为了易于理解反射型彩色滤光器17的结构而将其与导光板16分离示出，但实际上如图1(c)所示，是形成在导光板16的主面16b上。

如图1(a)和图1(b)所示，实施例1所涉及的面状照明装置10包括：射出红色激光(以下称为R光)、绿色激光(以下称为G光)和蓝色激光(以下称为B光)的激光光源11；将从激光光源11射出的R光、G光和B光汇集作为激光12的分色镜(dichroic mirror)13；镜14；将激光12转换为线状的平行光并射出的导光棒15；让从导光棒15射出的激光12从侧面16a射入并从主面16b射出的导光板16；被配置在导光板16的主面16b上的反射型彩色滤光器17；邻接导光板16的与主面16b相反的相反面16c而配置的由高反射率的反射片构成的循环片18；以及与激光光源11连接的控制部19。

激光光源11包括：射出R光的红色激光光源(以下称为R光源)11a、射出G光的绿色激光光源(以下称为G光源)11b、以及射出B光的蓝色激光光源(以下称为B光源)11c。

这里，各光源11a、11b、11c中分别包括准直透镜，从各光源11a、11b、11c射出平行光。作为该R光源11a和B光源11c，例如，使用的是射出波长为640nm的R光和波长为445nm的B光的高输出半导体激光器，作为G光源11b，使用的是射出波长为535nm的G光的半导体激光器激励的高输出SHG激光器。

另外，导光棒15上形成有具有相对于光射出的侧面大致倾斜45°的倾斜面的多个偏向沟15a，通过全反射射入导光棒15的光而使光大致偏转90°。

具体而言，各偏向沟15a的深度尺寸，如图2所示，被设定为随着激光12的传播方向从眼前向里面而不断加深。因此，未被眼前一侧的偏向沟15a反射的激光12，被配置在比所述偏向沟15a更里面的任意的偏向沟15a反射。

另外，如图1(c)所示，在导光板16的相反面16c上形成具有相对于主面16b大致倾斜45°的倾斜面的多个偏向沟16d。偏向沟16d使从侧面16a射入导光板16的光全反射以偏向主面16b。

另外，反射型彩色滤光器17具有R光滤光器17R、G光滤光器17G以及B光滤光器17B作为光谱特性(spectral characteristic)不同的三个滤光区域。

具体而言，R光滤光器17R让R光透过，且反射G光和B光。G光滤光器17G让G光透过，且反射R光和B光。B光滤光器17B让B光透过，且反射R光和G光。该反射型彩色滤光器17也可以被一体形成在导光板16的主面16b上。

此外，反射型彩色滤光器的具体结构将在实施例4和5中详细记述，因此在本实施例中省略其说明。

接下来，对如此构成的本实施例1的面状照明装置10的动作进行具体说明。

如图1所示，R光源11a、G光源11b和B光源11c分别射出经过准直的R光、G光和B光。这些R光、G光和B光通过分色镜13被汇集而作为激光12，通过镜14射入导光棒15。射入导光棒15的激光12被多个偏向沟15a反射，以便每单位面积的光量变得均匀，并从所述导光棒15射出。

从导光棒15射出的激光12，从导光板16的侧面16a以与主面16b大致平行的方向入射，被形成在导光板16的相反面16c的偏向沟16d全反射而偏向主面16b。从该主面16b射出的激光12射入反射型彩色滤光器17。

射入反射型彩色滤光器17的激光12中，R光20R透过R光滤光器17R，G光20G透过G光滤光器17G，B光20B透过B光滤光器17B，这些光以外的光被反射。以下将透过反射型彩色滤光器17的R光20R、G光20G和B光20B总称为出射光20。

由反射型彩色滤光器17反射的激光12通过导光板16，被循环片18反射，再次通过导光板16回到反射型彩色滤光器17。在这样回到反射型彩色滤光器17的光中，仅射入规定的滤光器17R、17G和17B的对应颜色的光透过滤光器17R、17G和17B，这些以外的光被反射。

被反射型彩色滤光器17再次反射的光，在反射型彩色滤光器17与循环片18之间反复反射的过程中，作为通过R光滤光器17R、G光滤光器17G和B光滤光器17B而被波长分离的出射光20而射出。

因此，通过所述面状照明装置10这样的结构，能够使射入导光板16的激光12在反射型彩色滤光器17的滤光器17R、17G和17B的每一滤光器中波长分离并射出，并且能够使由反射型彩色滤光器17反射的光无损耗地循环并从各滤光器17R、17G和17B均匀地射出。据此，能够实现可进行波长分离、且功耗低的薄型的面状照明装置。

另外，在面状照明装置10中，在反射型彩色滤光器17中设置反射全部R光、G光、B光的镜区域，通过将各滤光器17R、17G、17B的幅度与镜区域的幅度的比率设定为部分不同的比率，即通过将各滤光器17R、17G和17B占反射型彩色滤光器17的面积设为局部不同的面积，能够实现任意的辉度分布和色彩分布。如此构成，由于能够以非常低的功耗且以高色彩再现性照明静止图像，所以能够实现适于广告牌照明等的面状照明装置。

另外，作为导光板16的特性，有时存在基于自光射入的侧面16a起的距离的辉度不均、或导光板中的吸收等造成的色彩不均。因此，通过设定各滤光器17R、17G和17B的幅度以降低该色彩不均，能够使出射面整体均匀从而实现均匀的面状照明装置。进一步，通过将该面状照明装置与液晶面板组合，使各滤光器17R、17G和17B与液晶面板的各像素对应配置，能够实现功耗非常低的薄型的液晶显示装置。

此外，在本实施例中，通过导光板16的偏向沟16d而被偏向的激光12的偏向方向相对于与导光板16的主面16b的正交的方向稍微倾斜。由此，每当激光12在反射型彩色滤光器17与循环片18之间反复反射时，就会被导入反射型彩色滤光器17的不同位置。因此，根据所述面状照明装置10，能够让激光12接连不断地射入各滤光器17R、17G和17B，从而能够使激光12一边循环一边无损耗地被波长分离。

这里，若适当地设定被导光板16的偏向沟16d偏向的角度、循环片18的反射面的倾斜角以及导光板16的厚度，则能够将由规定的滤光器(例如R光滤光器17R)反射的光的大部分导入与上次不同的滤光器(例如G光滤光器17G或B光滤光器17B)。

具体而言，如图3所示，例如，当设激光12射入反射型彩色滤光器17的入射角θ1为1.3°，激光12被滤光区域反射、由循环片18反射并再射入反射型彩色滤光器17时的入射角θ2为0.7°，各滤光器17R、17G和17B的幅度P为200μm时，通过将导光板16的厚度L设为约5.7mm，则能够将被反射型彩色滤光器17反射的激光12导入与上次不同的滤光器。这个关系可由以下的公式表示：

L＝m×P/(Tanθ1+Tanθ2)(m为3的倍数以外的整数)。

通过采用这样的构成，由于能够以较少的循环次数高效率地进行波长分离并射出，所以能够实现低成本、且功耗低的面状照明装置。

此外，若使上述关系式中的m的值接近3的倍数，则能够增加循环次数。如此构成，由于激光12能够在反射型彩色滤光器17与循环片18之间被多次反射，所以能够提高从面状照明装置射出的光的均匀性。

另外，在本实施例中，循环片18的反射面相对于反射型彩色滤光器17倾斜。因此，每当激光12在反射型彩色滤光器17与循环片18之间被反射，激光12射入反射型彩色滤光器17的入射角都接近垂直，若激光12进一步反复被循环反射，则激光12会以向与当初相反的一侧倾斜的方向射入反射型彩色滤光器17，并且在与射入导光板16的方向相反的方向(接近侧面16a的方向)传播。

因此，根据上述结构，通过使激光12在反射型彩色滤光器17与循环片18之间反射并沿着导光板16的主面扩散，能够提高出射光20的面内均匀性。进一步，通过使出射光20在与反射型彩色滤光器17大致垂直的方向射出，也能够减小出射光20的出射角偏差，因此能够实现射出大致平行的光的面状照明装置。此外，如果使用棱镜片或扩散片来调整视野角度，能够实现良好的辉度的角度分布。

或者，在本实施例中，是将循环片18的反射面设成相对于导光板16的主面16b倾斜的平面，但该倾斜面也可以是曲面的一部分，也可以构成扩散面。

另外，在本实施例中，对在循环片18上设置倾斜面的结构进行了说明，但也可以在所述导光板16的相反面16c、或者反射型彩色滤光器17形成相对于所述导光板16的主面16b倾斜的倾斜面。

如此构成，每当激光12在反射型彩色滤光器17与循环片18之间被反复反射，激光12射入反射型彩色滤光器17的入射方向和入射角都变化，由此激光12可均匀地扩散，并且从反射型彩色滤光器17射出的激光12的出射角也在较大的范围扩大，因此能够实现以均匀的辉度分布射出扩散光的面状照明装置。

另外，在本实施例中，示出的是使用循环片18作为循环部的结构，但该循环部也可以使用在底面具有反射涂层的反射结构体。

图4是表示实施例1所涉及的面状照明装置10的循环部的其他方式的概要剖视图，(a)是使用楔型的反射结构体的结构例，(b)是使用多阶型的反射结构体的结构例，(c)是在多阶型的反射结构体设置偏向沟的结构例。

在图4中，与图1(c)的不同之处在于：导光板16的相反面16c与主面16b大致平行地形成、图4(c)中偏向沟16d没有被形成在导光板16、以及采用与循环片18不同的循环片(反射结构体21至23)，而其他的结构要素被标注相同符号，并省略其说明。

在图4(a)中，导光板16为平板，在其相反面16c上形成有偏向沟16d。另外，由透明的基底材料构成的楔形的反射结构体21与导光板16的相反面16c邻接配置。

反射结构体21的与导光板16相反的一侧的面为反射由所述反射型彩色滤光器17反射的激光12的反射面21a。如果采用如此在导光板16的相反面16c安装反射结构体21的结构，能够通过反射结构体21密封偏向沟16d，因此能够抑制在偏向沟16d内附着灰尘。

图4(b)示出的是使用多阶结构的反射结构体22代替图4(a)的反射结构体21的结构。反射结构体22的与导光板16相反的一侧的面为反射由反射型彩色滤光器17反射的激光12的反射面22a。如此构成，与将循环部设为楔型形状时相比较，能够减小最厚的部分的厚度尺寸，并能够自由设定反射面22a的倾斜角，因此设计的自由度得以提高。

图4(c)示出的是邻接平板的导光板的相反面16c而配置的多阶的反射结构体23。在反射结构体23的与导光板16相反的一侧的面上形成有反射由反射型彩色滤光器17反射的激光12的反射面23a、以及与该反射面23a邻接的偏向沟23b。

偏向沟23b使射入导光板16的激光12向主面16b偏向。如此构成，能够构成薄型的面状照明装置，并且能够提高设计的自由度。

另外，在图4(c)所示的实施例中，由于导光板16是平板，所以能够用树脂构成反射结构体21至23，并用玻璃基板构成导光板16。

这里，通过在玻璃基板上形成反射型彩色滤光器17，能够将热膨胀造成的各滤光器17R、17G和17B的错位抑制得较小，所以适于错位精度严格的、例如，大画面的面状照明装置。尤其是，在将面状照明装置与液晶面板组合时，通过使反射型彩色滤光器17所使用的玻璃基板与液晶面板所使用的玻璃基板的热膨胀率一致，能够减小各彩色滤光器17R、17G和17B与液晶面板的分像素的相对错位。

此外，在图1和图4中，示出的是反射型彩色滤光器17的各滤光器17R、17G和17B与导光板16的偏向沟16d对应配置的状态，但这些配置并不需要一定要相对应。

但是，在图1所示的本实施例中，采用的是使用激光光源的结构，但也能够使用LED作为光源。

图5是表示本发明的实施例1所涉及的其他面状照明装置的概要结构的图，(a)是面状照明装置整体的立体图，(b)是面状照明装置整体的俯视图。对与图1相同的结构要素标注相同符号，省略其说明。

如图5(a)和图5(b)所示，面状照明装置30包括：LED光源31；将从LED光源31射出的R光、G光和B光进行准直的准直透镜32；让从LED光源照射的照射光33从侧面16a入射并从主面16b射出的导光板16；被配置在导光板16的主面16b上的反射型彩色滤光器17；以及邻接导光板16的与主面16b相反的相反面16c而配置的循环片18。

LED光源31包括射出R光的红色LED31a、射出G光的绿色LED31b、以及射出B光的蓝色LED31c。

在如此构成的面状照明装置30中，从红色LED31a、绿色LED31b和蓝色LED31c射出的照射光33按各LED31a至31c被准直之后射入导光板16。

射入导光板16的光，与图1所示的结构同样，在反射型彩色滤光器17与循环片18之间反复反射的过程中，作为被各滤光器17R、17G和17B波长分离的出射光20从反射型彩色滤光器17射出。

这样，即使使用LED光源31作为光源，也能够让来自LED光源31的照射光33无损耗地循环而被波长分离，因此能够实现功耗低的薄型的面状照明装置。进一步，通过排列多个LED作为线状的光源，不再需要像导光棒这样的用于将光转换为线状光的光学系统，因此能够实现成本的降低。

另外，作为使用LED光源的其他结构，也可以是在平面上排列多个LED作为面状的照明装置的结构。采用这样的结构，能够利用所谓的区域点亮(local dimming)技术，因此能够进一步提高光利用效率。

此外，虽然本实施例所示的反射型彩色滤光器是波长分离R光、G光、B光三色的光的结构，但是并不需要非得具有三种滤光器17R、17G和17B，通过至少具备两种滤光区域同样能够构成射出三种波长的光的面状照明装置。

例如，通过组合具有两种滤光区域的反射型彩色滤光器与荧光材料，能够得到使三种波长不同的光从各自的区域射出的结构。具体而言，采用射出包含B光的两波长的光的光源，在让被反射型彩色滤光器分离的B光的一部分透过的区域配置荧光材料，对所述B光的一部分进行波长转换。由此，能够分离出B光、B光被波长转换而得到的光、和来自光源的通过反射型彩色滤光器而与B光分离的光这三种光并射出。

或者，通过组合具有两种滤光区域的反射型彩色滤光器与其他分离技术，能够得到分离从光源射出的三个波长以上的光的结构。

另外，在可通过两波长的光及其混色进行显示的用途中，能够得到使用射出两波长的光的光源和具有两种滤光区域的反射型彩色滤光器的结构。

在以上的结构中，由于反射型彩色滤光器的滤光区域可以是两种，所以能够使结构简单化，削减制造的工时。例如，当使用通过微细的周期结构仅共振反射指定波长的亚波长光栅(sub-wavelength grating)构成反射型彩色滤光器时，分离三种波长时需要层积两层以上，而分离两波长时只需一层即可，从而能够削减工时。

另外，在通过将一部分膜厚针对每个滤光区域而改变从而实现在每个区域具有不同的光谱特性的干涉滤光器来构成反射型彩色滤光器时，由于要针对每个滤光区域改变膜厚，因此需要反复进行溅射(sputter)与蚀刻(etching)的工序。此时，在制作三种滤光区域时，为了制作出三个台阶需要进行两次蚀刻，而在制作两种滤光区域时，由于只需两个台阶，因此只需进行一次蚀刻即可，从而能够削减工时。

另外，在本实施例中，采用的是让线状的光从侧面16a射入导光板16的结构，但也可以采用让光从导光板的侧面的一处射入的结构。这种结构，例如，能够通过一体形成所述导光棒15与导光板16来实现。

另外，作为让光从导光板的侧面的一处射入的结构，也能够通过使用让折射率不同的材料二维周期排列的光子晶体(photonic crystal)来实现。

图6是本发明的实施例1所涉及的使用二维光子晶体作为导光板的面状照明装置200的概要结构图，(a)是面状照明装置的俯视图，(b)是从上面看到的(a)的VIB部的放大立体图，(c)是(b)中的VIC-VIC线剖视图。

此外，在图6(a)中，为了易于理解结构，省略了反射型彩色滤光器17的图示。

图6所示的面状照明装置200包括：与面内方向(in-plane direction的大小相比厚度十分薄的板状(slab-like)的导光板201、设置在导光板201的一主面(图6的上面)201b上的反射型彩色滤光器17、以及设置在导光板201的另一主面(图6的下面)上的反射结构体205。

导光板201具有：折射率与导光板201的主体不同的异折射率部202被周期地排列的区域、和通过部分增加或减少异折射率部的数目来破坏周期结构的缺陷部分(defectportion)。

在该异折射率部202被周期排列的区域中，形成有光子晶体带隙(photonic bandgap)，由于指定波长的光无法存在，所以在让指定的波长的光射入导光板201时，仅在缺陷部分的附近存在光。因此，在以线状形成缺陷部分时，该线状的缺陷部203成为导波路。另外，以点状形成的点缺陷204成为出射部，聚集在其周围无法存在的光并在与导光板201的主面201b垂直的方向射出光。

此外，异折射率部202通过在导光板201主体上打开贯通孔容易形成。

在该结构中，若激光12从导光板201的入射面201a入射，激光12通过由线状缺陷203形成的导波路传播到导光板201的各个角落，并通过散布在线状缺陷203周边的点缺陷204从导光板201的主面201b以与所述主面201b大致垂直的方向射出。

从导光板201射出的激光12，在反射型彩色滤光器17与反射结构体205的反射面205c之间反复反射，很快透过规定的滤光器17R、17G和17B，从面状照明装置200射出。

如图6(c)所示，例如若将反射结构体205的反射面205c设为圆筒面，激光12在反射结构体205的内部均匀扩散，并能够让出射光20与主面201b大致垂直地射出。

即使如此构成，也能够针对各滤光器17R、17G和17B的每一个实现高效的可波长分离的面状照明装置。另外，在该结构中，能够非常薄地形成导光板，因此能够进一步实现薄型的面状照明装置。

(实施例2)

图7是表示本发明的实施例2所涉及的液晶显示装置的概要结构图，(a)是示意液晶显示装置的整体结构的立体图，(b)是液晶显示装置的俯视图。

此外，在图7(a)和图7(b)中，为了易于理解面装照明装置的各部分的各自的结构而被分离示出，但在实际的结构中，是设置在未图示的底板上或缘框内等作为整体而被一体固定。

如图7(a)和图7(b)所示，本实施例2所涉及的液晶显示装置40包括：液晶面板41、用于从背面一侧照明该液晶面板41的背光照明装置，例如在实施例1中说明的面状照明装置10、以及扩散片(diffusion sheet)48(参考图8)。

另外，图8是表示实施例2所涉及的液晶显示装置40的剖视图的概要图，是从图7(b)中的VIIIA-VIIIA线看到的剖视图。如图8所示，扩散片48与液晶面板41的出射面邻接配置。

在该结构中，本实施例所涉及的面状照明装置10让从激光光源11射出的R光、G光和B光在与导光板16的主面16b平行或者垂直的偏振方向基本一致的状态下，射入导光板16。

另外，导光板16的偏向沟16d沿着与侧面16a平行的方向(与图8的纸面正交的方向)延伸设置，将在与主面16b大致平行的方向射入的激光12大致垂直地反射至所述主面16b。

另外，如图8所示，液晶面板41包括：两枚玻璃基板42、44、设置在玻璃基板42、44之间的液晶层43、形成在玻璃基板42、44的其中之一上的TFT(薄膜晶体管、thin filmtransistor：未图示)、设置在玻璃基板42的与所述液晶层43相反的一侧的表面上的入射侧偏振板46、以及设置在玻璃基板44的与所述液晶层43相反的一侧的表面上的出射侧偏振板47。

该液晶面板41的结构为透射型或者半透射型。具体而言，液晶面板41具有以R分像素45R、G分像素45G和B分像素45B作为一个像素45的多个像素。各分像素45R、45G和45B具备吸收型的彩色滤光器，该吸收型的彩色滤光器分别让R光、G光、B光的任意一色的光透过，并吸收上述以外的波长的光。

这里，液晶面板41的各分像素45R、45G、45B与反射型彩色滤光器17的各滤光器17R、17G、17B的区域分别对应配置。具体而言，各分像素45R、45G、45B按R、G、B的顺序沿横向重复地加以排列，同色的分像素分别被排成沿纵向排列。另一方面，反射型彩色滤光器17的各滤光器17R、17G、17B的区域沿纵向延伸，并按与各分像素45R、45G、45B相同颜色的顺序、以相同间隔沿横向排列，形成条纹状。

扩散片48通过形成在表面上的凹凸形状、或者微透镜阵列(micro-lens array)让从各分像素45R、45G和45B射出的光扩散。另外，扩散片48也可以通过设置在扩散片48的内部的扩散珠的折射或反射来使光扩散。

在如此构成的液晶显示装置40中，以偏振方向基本一致的状态从R光源11a、G光源11b和B光源11c射出的R光、G光和B光按光源分别被准直，通过分色镜13被汇集成激光12。

激光12通过镜14而射入导光棒15，在保持偏振的状态下，通过多个偏向沟15a在与导光板16的侧面16a大致垂直的方向射出，从所述侧面16a射入导光板16。射入导光板16的激光12，通过在相反面16c形成的偏向沟16d而在与导光板16的主面16b大致垂直的方向上反射，从主面16b射出，到达反射型彩色滤光器17。

到达反射型彩色滤光器17的激光12在反射型彩色滤光器17与循环片18之间反复反射的过程中，透过反射型彩色滤光器17的各滤光器17R、17G和17B中的对应的滤光器，作为出射光20射出。

这里，如果射入导光板16的激光12的偏振方向例如为与导光板16的主面16b垂直的方向，则由于偏向沟16d的反射面的法线在与激光12的偏振面相同的面上，所以在被偏向沟16d反射的前后偏振得以保持，从导光板16射出偏振基本一致的光。另外，由于在之后的多重反射的过程中偏振也予以保持，因此出射光20成为偏振基本一致的光，以图7(b)中的左右方向的偏振射出。

此外，即使使射入导光板16的激光的偏振与主面16b平行也能够保持偏振，此时，出射光20以图7(b)中的上下方向的偏振射出。

从反射型彩色滤光器17射出的出射光20以直线偏振射入入射侧偏振板46。此时，如果预先使出射光20的偏振方向与入射侧偏振板46的透射轴一致，由于出射光20的大部分透过入射侧偏振板46，所以能够得到较高的光利用效率。

从液晶面板41的入射侧偏振板46高效率地入射的出射光20射入像素45的各分像素45R、45G和45B，由液晶层43调制并射入各分像素的吸收型彩色滤光器。

此时，出射光20通过与各分像素45R、45G和45B对应配置的反射型彩色滤光器17的各滤光器17R、17G和17B而被分离为R光、G光、B光。由于被分离的R光20R、G光20G和B光20B分别大致垂直地射入液晶面板41，所以分别高效率地射入对应的分像素45R、45G、45B。

这里，在没有进行波长分离的现有的结构中，到达像素45的光中，射入与各波长对应的分像素45R、45G和45B的概率为1/3。而且，由于没有射入规定的分像素的光被吸收型彩色滤光器吸收，所以从各分像素射出的光量为射入的光的1/3以下。

另一方面，在本实施例的结构中，由于规定的波长的光的大部分能够被分别导入各分像素45R、45G和45B，所以与现有的结构相比能够获得2至3倍的透射率。

从各分像素45R、45G和45B射出的出射光20，从出射侧偏振板47与所述出射侧偏振板47的表面大致垂直地射出，通过扩散片48而被扩散，从而视野角度较广的图像得以显示。

此时，由于出射光20大致垂直地通过液晶层43，在液晶面板41的图像显示面扩展视野角度，所以即使从斜向观看也能够得到与正面同等的高对比度。

如上所述，在本实施例中，通过让偏振基本一致的光从面状照明装置10射出，能够使液晶面板41的透射率提高。

另外，根据本实施例，由于也能够省略用于使射入液晶面板41的光的偏振方向基本一致的入射侧偏振板46，所以能够实现功耗低、且低成本的液晶显示装置。

进一步，由于在面状照明装置10中是针对各滤光器17R、17G和17B进行波长分离，并且能够让规定的波长的光分别射入各分像素45R、45G和45B，所以能够降低液晶面板41内部的吸收型彩色滤光器中的损失。

另外，在液晶面板41中也能够省略吸收型彩色滤光器，所以能够进一步实现功耗低、且低成本的液晶显示装置。

而且，通过使用激光光源11a至11c作为光源，能够实现色彩再现范围广、高辉度、且辉度不均较少的薄型的液晶显示装置。进一步，即使从斜向观看也能够得到高对比度。

此外，在本实施例中，是从导光板16大致垂直地射出出射光20，但如果出射光20的出射角的偏差较大，规定的波长的光射入液晶面板41的各分像素45R、45G和45B的比例会下降。

在这种情况下，如图9所示的液晶显示装置50那样，可以在液晶面板41与导光板16之间设置透镜阵列51。这样做，能够使出射光20准直，或者能够让出射光20聚光于各分像素45R、45G和45B，因此能够提高液晶面板41的透射率。

或者，使反射型彩色滤光器17与液晶面板41的像素45的距离接近，也能够提高对各分像素45R、45G和45B的入射效率。例如，如图10所示，可以在液晶面板41的玻璃基板42上形成反射型彩色滤光器17。

图10是表示本发明的实施例2所涉及的其他液晶显示装置的概要结构的图，(a)是表示液晶显示装置60的概要结构的剖视图，(b)是表示液晶显示装置70的概要结构的剖视图。

如图10(a)所示，在液晶显示装置60中，通过在液晶面板41的玻璃基板42的导光板16一侧的面上形成反射型彩色滤光器17，可省略液晶面板41的入射侧偏振板46(参考图8)。玻璃基板42采用与玻璃基板44同质的材料。

如此构成，不仅能提高液晶面板41的透射率，还能够抑制反射型彩色滤光器17的各滤光器17R、17G和17B与液晶面板41的各分像素45R、45G和45B的相对位置由于热膨胀等而错位，因此能够实现可靠性高的液晶显示装置。

另外，如图10(b)所示，在液晶显示装置70中，通过在液晶面板41的玻璃基板42的液晶层43一侧的面上形成反射型彩色滤光器17，可省略液晶面板41的入射侧偏振板46(参考图8)。玻璃基板42采用与玻璃基板44同质的材料。

如此构成，如上所述，能够抑制各滤光器17R、17G和17B与各分像素45R、45G和45B的相对位置由于热膨胀等而错位，因此可靠性提高。

进一步，在液晶显示装置70中，与所述液晶显示装置60相比，通过缩短反射型彩色滤光器17与像素45之间的距离，能够使被反射型彩色滤光器17分离的光几乎全部射入规定的分像素45R、45G和45B，因此能够实现功耗更低的液晶显示装置。

此外，在图10(a)和图10(b)所示的结构中，在液晶面板41中没有设置入射侧的偏振板，而当射入导光板16的激光12的偏振有偏差时，或者由于导光板16的双折射等而使偏振在反复循环反射的过程中旋转时，射入液晶面板41的光的消光比下降，有可能导致对比度下降。

在这种情况下，通过使循环片18为仅反射指定的偏振成分的偏振反射片，能够显示对比度高的高画质的图像。

另外，在本实施例中，是让激光12在反射型彩色滤光器17的各滤光器17R、17G和17B排列的方向射入导光板16，但也可以让激光12在反射型彩色滤光器17的条纹状排列的各滤光器的长度方向射入。

图11是表示本发明的实施例2所涉及的液晶显示装置80的概要结构的图，(a)是示意液晶显示装置的整体结构的立体图，(b)是液晶显示装置的俯视图。

在图11中，与图7所示的结构的不同之处仅在于射入导光板16的激光12的方向。在该实施例中，让激光12沿着相对于导光板16的侧面16a的法线向图8(b)的左右方向倾斜数度的光轴射入导光板16。

在本实施例中，射入导光板16的激光12被偏向沟16d大致垂直地反射。与导光板16的主面16d大致平行地射入导光板16的激光12，由于在被偏向沟16d反射时多少被衍射并稍微扩散，并在导光板16内行进，所以出射光20的出射角相对于激光12射入导光板16的入射方向多少会有偏差。

因此，在如图8所示的反射型彩色滤光器17与液晶面板41的像素45分开配置的结构中，规定的波长的光射入液晶面板41的各分像素45R、45G和45B的比例会下降。

但是，如果采用图11所示的结构，从反射型彩色滤光器17射出的出射光20R、20G和20B的出射角，虽然在激光12的导光板16内的前进方向(图11(b)的上下方向)上有偏差，但在与其正交的方向(图11(b)左右方向)可为平行度高的光。

也就是，到达各分像素45R、45G和45B的出射光20，由于仅在同色的分像素延伸的方向上扩散，所以出射光20能够高效率地射入规定的分像素，从而能够实现功耗更低的液晶显示装置。

另外，由于让激光12数度倾斜地射入导光板16，所以从导光板16射出的激光12在被反射型彩色滤光器17反射然后由循环片18反射后，再次回到反射型彩色滤光器17时，不会回到与上次相同的滤光器17R、17G和17B。

因此，能够以较少的循环次数对光进行波长分离并射出。由此，也能够抑制在循环反射中的少量效率损失，实现功耗极低的液晶显示装置。

另外，如果让激光与反射型彩色滤光器的各滤光器17R、17G和17B的长度方向平行地入射时，由于能够增加循环次数，所以能够射出更均匀的光。

(实施例3)

图12是表示本发明的实施例3所涉及的液晶显示装置90的概要结构图，(a)是液晶显示装置的剖视图，(b)是(a)的结构片和扩散片的立体图。

此外，在图12(b)中，为了易于理解结构片和扩散片各自的结构而将它们分离示出，但在实际的结构中结构片与扩散片贴紧配置。

图12所示的本实施例3的液晶显示装置90与图8所示的液晶显示装置40的不同之处在于，在出射侧偏振板47与扩散片92之间插入结构片91以及设置黑条92a。在图12中，对与所述图8的液晶显示装置40同样的结构标注相同符号，省略说明。

如图12(a)和图12(b)所示，结构片91具有与像素45的R分像素45R、G分像素45G和B分像素45B的各自的位置对应配置的多个锥状的微小导光体91a。

另外，扩散片92包括设置在与结构片91的微小导光体91a的上面部对应的区域以外的部分，用来吸收外光的黑条92a。

如此构成，从液晶面板41射出的出射光20射入结构片91的微小导光体91a。射入微小导光体91a的光的一部分被该微小导光体91a的侧面全反射，从而进路弯曲，通过扩散片92进一步有效地扩散作为视野角度广的图像输出93从液晶显示装置90输出。

在仅由扩散片92扩散的情况下，为了得到广视野角度而需要高度模糊(high haze)，在这种结构中，存在由于外光的反射导致在亮处的对比度下降、所谓反光(outstandingwhite)的问题。

而在本实施例所涉及的液晶显示装置90中，由于通过微小导光体91a来扩散，所以扩散片92的模糊程度可以较小，外光的大部分能够被黑条92a吸收。

因此，根据所述液晶显示装置90，能够实现可显示在亮处的对比度良好、高辉度且视野角度广的图像的液晶显示装置。

此外，图12所示的微小导光体91a的与映像出射面平行的剖面呈长方形的形状，但只要是能够将在微小导光体91a上的入射面没有间隙地加以配置的结构，则也可以是其他形状，例如，也能够采用剖面为三角形或六角形的微小导光体91a。

另外，如果将微小导光体91a的出射面附近的剖面设为圆形，则能够减小扩散的方向的偏斜。

另外，取代排列锥状的微小导光体，结构片91也可以采用形成多个锥状的孔的结构。此时，如果出射光20由锥状孔的侧面反射，则能够得到与本实施例同样的效果。

另外，在本实施例中，将微小导光体91a的形状设为锥形状，但只要是能够较大地扩散大致平行地入射的光，并在出射侧将光汇聚在比入射侧更小的区域的形状，则能够得到与所述微小导光体91a同样的效果。

图13是表示本发明的实施例3所涉及的其他的液晶显示装置100的概要结构图，(a)是液晶显示装置的剖视图，(b)是(a)的结构片和扩散片的立体图。

图13所涉及的液晶显示装置100与图12的液晶显示装置90不同之处在于，图12所示的结构片91被换成结构片94。

在图13(a)和图13(b)中，结构片94采用排列有用球透镜构成的多个微小导光体94a的结构。

扩散片92在与结构片94的微小导光体94a的上面部对应的区域以外的部分设有吸收外光的黑条92a。

另外，微小导光体94a的球透镜在与扩散片92相接的出射面附近聚光。

如此构成，也能够宽广地扩散从液晶面板81射出的光，并抑制外光的反射。

此外，在图12和图13所示的本实施例中，对应各分像素45R、45G和45B设置微小导光体91a、94a，但也可以针对一个分像素设置多个微小导光体。这样做，能够进一步降低视野角度分布的偏差。

另外，如果在微小导光体的内部进一步含有扩散珠等，通过微小导光体可充分扩散，则也可以配设不扩散的透明片来取代扩散片92。如此构成，进一步抑制反光，从而提高亮处对比度。

另外，在本实施例中，从像素45的各分像素射出的出射光20R、20G、20B分别射入各自对应的微小导光体91a，但当从各分像素射出时的出射角有偏差时，出射光20的一部光谱会射入与相邻的分像素对应的微小导光体，产生图像的模糊。

此时，通过抑制出射光20的出射角的偏差，并使出射侧的玻璃基板44和出射侧偏振板47变薄，能够降低图像的模糊，实现高画质的液晶显示装置。

具体而言，例如，如果将各分像素45R、45G和45B的幅度P设为200μm，将出射光20在玻璃基板44内的角度的偏差φ设为±10°，在出射侧偏振板47的出射面的出射光20的扩散可被允许达到大约3P(单侧的突出幅度为P)为止，则较为理想的是从像素45到出射侧偏振板47的出射面的厚度L为1.1mm以下。该关系可表示如下：

L＜P/Tanφ。

另外，出射光20的出射角偏差是在被导光板16的偏向沟16d反射时产生的，但通过将玻璃基板44的折射率设为大于导光板16的折射率，能够明显地减小玻璃基板44内的出射光20的偏差，从而降低图像的模糊。

(实施例4)

在本发明的实施例4所涉及的面状照明装置中，示出了实施例1至3所示的面状照明装置和液晶显示装置所使用的反射型彩色滤光器的具体结构。

本实施例所涉及的反射型彩色滤光器具有微细的周期结构，为通过共振有选择且强烈地反射指定波长的光的衍射光栅。

这种衍射光栅也被称作亚波长光栅，由于由入射的光的波长以下的间隔的光栅构成的周期结构，不会发生高阶衍射光。

而且，当与光栅形状相当的指定的波长的光射入所述周期结构时，在内部产生由多次反射带来的共振，所述指定的波长的光有选择地且强烈地被反射。

图14是表示实施例4所涉及的亚波长光栅的具体设计例的说明图，作为例子示出了具有反射G光的功能的光学层105的结构的剖视图。

图14所示的亚波长光栅包括基板106以及设置在基板106上的光学层105。

光学层105包括设置在所述基板106上的导波层105b以及在该导波层105b上以周期Λ突设的衍射光栅层105a。

例如，当设周期Λ＝365nm，光栅幅度a/周期Λ0.5，光栅高度b＝200nm，导波层105b的厚度c＝100nm，光学层105的折射率n1＝1.73，基板106的折射率n2＝1.4时，如果让激光12以TE偏振107入射，则波长为535nm的G光12G被共振反射能够通过使用RCWA法的模拟(simulation)等得到确认。

这种基于一维光栅形状的共振反射的反射率依赖于偏振方向，在让光以TE偏振入射时会增高。另外，由于共振反射产生的波长幅度较窄，因此使用如激光这样的单一波长的光能够得到较高的反射率。

另外，发生共振反射的波长随着形成周期结构的材质、形状或者折射率可以改变。在本实施例中，通过改变周期结构的光栅周期Λ，分别构成用于共振反射R光、G光、B光的每一种光的亚波长光栅。

图15是表示本发明的实施例4所涉及的面状照明装置110的概要结构的图，(a)是面状照明装置的剖视图，(b)是示意反射型彩色滤光器的结构的剖视图。

在本实施例中，与实施例1至3的不同之处仅在于反射型彩色滤光器117，由于其他的结构要素相同，因此用相同符号加以表示，并省略说明。

如图15(a)和图15(b)所示，实施例4所涉及的面状照明装置110包括在导光板16的主面16b上层积亚波长光栅而构成的反射型彩色滤光器117。

反射型彩色滤光器117包括在导光板16的主面16b上层积的三层光学层114(114R、114G、114B)。

在各光学层114中，分别具有形成由亚微米周期(submicron period)的微细的光栅形状构成的周期结构112(112R、112G、112B)的区域、以及没有形成上述周期结构112的开口部113(113R、113G、113B)的区域。

另外，射入导光板16的激光12有与主面16b平行的偏振方向111。

周期结构112R、112G和112B由周期不同的光栅形状构成，以便分别共振反射不同的波长的光。

具体而言，周期结构112R共振反射包含在激光12中的R光12R。周期结构112G共振反射包含在激光12中的G光12G。周期结构112B共振反射包含在激光12中的B光12B。

另外，作为入射光的激光12的偏振方向111为沿着周期结构112的凹沟的长度方向的偏振(TE偏振)。

开口部113让所有波长的光透过。因此，通过层积开口部113与周期结构112R和112G，能够构成仅让B光20B射出的滤光器117B。另外，通过层积开口部113与周期结构112R和112B，能够构成仅让G光20B射出的滤光器117G。进一步，通过层积开口部113与周期结构112G和112B，能够构成仅让R光20R射出的滤光器117R。

反射型彩色滤光器117的滤光器117R、117G、117B相互邻接配置。

在如此构成的面状照明装置110中，从与实施例1和2同样构成的光源(未图示)射出的激光12以偏振方向111的偏振射入导光板16。

射入导光板16的激光12，被形成在相反面16c的偏向沟16d反射，作为与主面16d大致垂直的光从主面16b射出，到达反射型彩色滤光器117。

到达反射型彩色滤光器117的激光12在反射型彩色滤光器17与循环片18之间反复反射的过程中，从反射型彩色滤光器117的各滤光器117R、117G和117B分别射出对应的波长的光作为出射光20。

接下来，详细说明反射型彩色滤光器117的动作。如图15(b)所示，从导光板16射出的激光12最初射入反射型彩色滤光器117的光学层114B。

在光学层114B中，例如形成由周期为300nm的光栅形状构成的周期结构112B、以及开口部113B，以便共振反射例如波长为445nm的B光112B。因此，由周期结构112B反射B光12B，并让R光12R和G光12G透过，而入射至开口部113B的光全部透过。

同样，在下一个光学层114G中，例如形成由周期为365nm的光栅形状构成的周期结构112G、以及开口部113B，以便共振反射例如波长为535nm的G光12G。因此，由周期结构112G反射G光12G，并让R光12R和B光12B透过，而入射至开口部113B的光全部透过。

而且，在下一个光学层114R中，例如形成由周期为445nm的光栅形状构成的周期结构112R、以及开口部113R，以便共振反射例如波长为640nm的R光12R。因此，由周期结构112R反射R光12R，，并让G光12G和B光12B透过，而入射至开口部113R的光全部透过。

也就是，当激光12射入滤光器117B时，激光12R、12G和12B全部透过开口部113B，并且激光12R和12G被光学层114G、114R反射，而仅有B光12B被射出。

另外，当激光12射入滤光器117G时，由光学层114B反射B光12B，并且R光12R和G光12G透过开口部113G，而R光12R被光学层114R反射，仅有G光12G被射出。

进一步，当激光12射入滤光器117R时，由于B光12B被光学层114B反射，而G光12G由光学层114G反射，所以仅有R光12R被射出。

因此，通过这种结构，能够将激光12分离为R光12R、G光12G和B光12B，并让它们分别从规定的区域117R、117G、117B高效率地射出。由此，能够实现可高效率地进行波长分离的面状照明装置。

另外，在利用面状照明装置110作为液晶显示装置的背光时，通过使液晶面板的入射侧的偏振板的透射轴与周期结构112的光栅的长度方向一致，能够降低偏振板中的损失，实现功耗极低的液晶显示装置。

在此，如果将开口部113R、113G、113B的幅度设为相同、或者设为与光源的光量对应的一定比率，透过反射型彩色滤光器117的光会被混色而变为白色，而通过局部地改变开口部113R、113G和113B的幅度比率，能够使从反射型彩色滤光器117射出的光的混色所形成的颜色为所希望的颜色。

进一步，再加上反射R光12R、G光12G和B光12B的区域，能够实现可显示任意的辉度分布或色彩分布的面状照明装置。因此，能够用于显示鲜艳色彩的薄型的广告牌等。

另外，由于也能够修正面状照明装置原来具有的辉度不均或颜色不均以实现均匀的照明，因此作为液晶显示器用的背光也极为有用。

此外，在图15所示的例子中，是将开口部113R、113G、113B配置成互不重叠，并且通过从独立的滤光器117R、117G和117B分别射出出射光20R、20G和20B来显示全色(full color)，但也可以将开口部113R、113G、113B重叠，在相同区域内进行混色。

另外，像反射型彩色滤光器117这样的层积结构，可以通过例如日本专利公开公报特开2007-69443所公开的使用纳米压印(nano-imprinting)的方法来制作，能够以良好的精度、优异的批量生产性、低成本制作。

图16是表示本发明的实施例4所涉及的其他的面状照明装置120的概要结构的图，(a)是面状照明装置的剖视图，(b)是示意反射型彩色滤光器的结构的剖视图。

本实施例与图15所示的结构的不同之处仅在于反射型彩色滤光器127，由于其他的结构要素相同，因此用相同符号加以表示，并省略说明。

在图16(a)和图16(b)中，反射型彩色滤光器127包括光学层124。光学层124具有互相层积的两个光学层124a和124b。

各光学层124a和124b分别具有由亚微米周期的微细的光栅形状构成的周期结构112。另外，在光学层124a、124b中，分别形成至少三种不同周期的周期结构112R、112G、112B。

而且，各光学层124a和124b被相互层积，以使不同的周期结构112R、112G和112B重叠，两种周期结构被如此重叠的区域构成滤光器127R、127G、127B。

具体而言，在与滤光器127R对应的光学层124a上的区域中形成周期结构112B，在光学层124b中的区域中形成周期结构112G。

在与滤光器127G对应的光学层124a上的区域中形成周期结构112R，在光学层124b中的区域中形成周期结构112B。

在与滤光器127B对应的光学层124a上的区域中形成周期结构112G，在光学层124b上的区域中形成周期结构112R。

另外，周期结构112(112R、112G、112B)分别共振反射指定波长的入射光。

滤光器127R反射G光12G和B光12B，而让剩余的R光12R透过。

滤光器127G反射R光12R和B光12B，而让剩余的G光12G透过。

滤光器127B反射R光12R和G光12G，而让剩余的B光12B透过。

即，能够以比图15所示的结构少一层的结构实现具有与图15所示的结构相同的光学功能的反射型彩色滤光器127。因此，能够削减工时，实现低成本化。

另外，在该结构中，通过改变滤光器127R、127G、127B的幅度的比率，能够显示指定的颜色。但是，与图15所示的结构不同，由于无法形成能够反射所有R光、G光、B光的区域，所以无法进行黑色显示。

此外，图16(b)所示的反射型彩色滤光器127为层积了亚微米周期的周期结构112的结构，但层积两个光学层使得周期结构相对面的结构，或者在同一基板的两侧形成周期结构的结构，也能够实现具有同样功能的反射型彩色滤光器。

图17是示意图16所示的反射型彩色滤光器127的其他结构的剖视图，(a)是周期结构相对面的结构的剖视图，(b)是周期结构被配置在基板两侧的结构的剖视图。

若采用图17(a)的结构，需要将各光学层124a和124b进行对位，以使种类不同的周期结构彼此对面，但由于能够以单层制作各自的周期结构，所以通过利用滚动工艺(rolling method)等易于增大面积。

另外，若采用图17(b)的结构，能够利用滚动工艺在基板的两面同时形成周期结构，从而能够削减工时，也能够应对大面积化。

此外，在图15至图17所示的实施例中，是让偏振基本一致的光射入导光板16，但也可以使射向导光板16的入射光为随机偏振，通过在导光板16与反射型彩色滤光器之间配置偏振反射片，使射向反射型彩色滤光器的入射光变为TE偏振。如此构成，能够使用LED作为光源，提高设计的自由度。

此外，图15至图17所示的反射型彩色滤光器的各光学层的周期结构是折射率不同的部分在R、G、B的各滤光区域排列的方向上排列的光栅结构，但也可以是光栅在与各滤光区域排列的方向正交的方向上周期性排列的结构，还可以是从上面来看光栅二维周期性排列的结构。

图18是表示实施例4所涉及的反射型彩色滤光器的周期结构的结构例的概要图，(a)是另外的一维光栅的俯视图，(b)是二维光栅的俯视图。

在图18(a)所示的反射型彩色滤光器137的光学层134上，形成有光栅在与各滤光器137R、137G和137B排列的方向正交的方向上以固有的周期排列的周期结构132R、132G、132B。

另外，射入该反射型彩色滤光器137的光的偏振为方向131(各滤光器137R、137G和137B延伸的方向)。

此外，亚波长光栅为图18(a)所示的一维光栅时，根据光入射的方向，产生共振反射的入射角的范围也具有较大的差异。

一般而言，对于从沿着光栅形状的方向(图18的左右方向)入射的光，产生共振反射的入射角度的范围较广，而从与其正交的方向入射时有效的入射角的范围较窄。

由于该较窄的情况下的有效的入射角范围也取决于结构而约为数度，所以需要配合导光板的结构适当地设定光栅的方向。具体而言，在图15(a)所示的面状照明装置110中，从导光板16射出的激光12的出射角偏差，在图中左右方向由于偏向沟16a中的衍射等的影响而较大，在与其正交的方向能够抑制得较小。

在这种结构中，通过形成像图18(a)那样沿入射光的偏差大的方向延伸的光栅，能够扩大可使共振反射产生的光的入射角的偏差的范围，因此能够提高光的利用效率。

另外，在图18(b)所示的反射型彩色滤光器147的光学层144上，在各滤光器147R、147G、147B内形成由二维光栅结构构成的周期结构142R、142G、142B。

如此构成，则由于各滤光器147R、147G和147B中的共振反射的入射光的偏振方向的依赖性和入射方向的依赖性减小，所以配置反射型彩色滤光器的场所的自由度提高。

例如，液晶面板内部的吸收型彩色滤光器，由于在液晶层偏振被调制的光射入，所以若使用由一维的亚波长光栅构成的具有偏振依赖性的滤光器，光的利用效率会下降，而通过采用图18(b)所示的偏振方向的依赖性较小的结构，则能够配置在这样的场所。

此外，在本实施例4中，举例说明了具有由衍射光栅层105a(参照图14)间隔地排列的光栅形状构成的周期结构的反射型彩色滤光器，但只要是折射率不同的部分周期性排列的结构，并不限定于光栅形状。也就是，通过折射率分布构成所述周期结构时，也能够得到与本实施例4同样的效果。

另外，在本实施例4中，说明了矩形的衍射光栅层105a排列的光栅形状，但并不限定于矩形，例如也可以采用三角形、梯形等衍射光栅层。

(实施例5)

在本发明的实施例5所涉及的面状照明装置中，示出了用于实施例1至3所示的面状照明装置和液晶显示装置的反射型彩色滤光器的具体结构。

本实施例的反射型彩色滤光器具有以作为反射对象的光的波长的约1/4的周期交互层积了折射率不同的两种薄膜的周期结构。通过该周期结构，在反射型彩色滤光器上形成不允许作为所述反射对象的光的存在的光子带隙(photonic band gap)。

进一步，反射型彩色滤光器，通过在一部分设置打乱所述周期结构的周期的欠陷层，让指定的波长的光在反射带域中透过。

也就是，本实施例所涉及的反射性彩色滤光器为所谓使用光子晶体技术的层积型干涉滤光器。

图19是表示本发明的实施例5所涉及的面状照明装置150的概要结构的图，(a)是面状照明装置的剖视图，(b)是示意反射型彩色滤光器的结构的剖视图。

在本实施例中，与实施例1至4的不同之处仅在于反射型彩色滤光器157，由于其他的结构要素相同，因此用相同符号加以表示，并省略说明。

如图19(a)和图19(b)所示，本实施例5所涉及的面状照明装置150包括具有形成在导光板16的主面16b上的多层膜154的反射型彩色滤光器157。

多层膜154通过周期性层积折射率不同的两种薄膜而形成。另外，多层膜154具有在各滤光器157R、157G和157B厚度不同的欠陷层154a，仅让与欠陷层154a的厚度相对应的指定的波长的光从各滤光区域157R、157B、157B透过。

在此，多层膜154的膜结构按照需要的光学规格可以考虑几种适当的结构。因此，在图20中示出了对指定波长具有高透射率，而对上述以外的波长能够实现高反射率的膜结构的例子。

图20是表示实施例5所涉及的反射型彩色滤光器157的三个结构例及其特性的说明图，(a)、(c)和(e)分别是反射型彩色滤光器的概要结构图，(b)、(d)和(f)分别表示(a)、(c)和(e)的各结构的光谱特性。

此外，在图20(b)、图20(d)和图20(f)的光谱特性中，纵轴表示透射率，横轴表示透射光的波长。另外，本实施例所涉及的反射型彩色滤光器，在可见光的波长带域吸收减少，实质上反射不透射的光。因此，例如透射率5％意味着反射率95％。

在图20(a)的结构中，反射型彩色滤光器157的结构为，层积了采用低折射率材料(例如二氧化硅(SiO2))的低折射率层221a、221b、223a和223b；采用高折射率材料(例如二氧化钛(TiO₂))的高折射率层222a、222b、224a和224b；以及采用高折射率材料的欠陷层225。

各滤光器157R、157G、157B的区域的膜结构分别以欠陷层225为中心而对称。

除了欠陷层225以外的各层221a、221b、222a、222b、223a、223b、224a和224b的厚度，各自的物理膜厚与折射率相乘得到的光学膜厚大致等于设定波长(例如535nm)的1/4，在各滤光器157R、157G、157B的区域中为相同的膜厚。

另一方面，欠陷层225被设定成在各滤光器157R、157G、157B的区域中分别具有不同的膜厚，让指定的波长的光透过。

另外，在图20(c)的结构中，反射型彩色滤光器157包括：五层膜238、五层膜239、以及设置在这些五层膜238与五层膜239之间以连接各五层膜238和239的连接层237。

五层膜238具有层积了采用低折射率材料的低折射率层231a、231b、采用高折射率材料的高折射率层232a、232b、以及采用高折射率材料的欠陷层233的结构。

五层膜239具有与所述五层膜238同样的结构。具体而言，五层膜239具有层积了采用低折射率材料的低折射率层234a、234b、采用高折射率材料的高折射率层235a、235b、以及采用高折射率材料的欠陷层236的结构。

在该结构中，五层膜238、239的除了欠陷层233、236以外的各层231a、231b、232a、232b、234a、234b、235a和235b的厚度在各滤光器157R、157G、157B的区域为相同的厚度，各自的物理膜厚与折射率相乘得到的光学膜厚为设定波长的1/4。

另外，各五层膜238、239的膜结构分别以欠陷层233、236为中心而对称。

在图20(e)的结构中，反射型彩色滤光器157包括：三层膜251、三层膜252、三层膜253、设置在三层膜251与三层膜252之间连接三层膜251、252的连接层247、以及设置在三层膜252与三层膜253之间连接三层膜252、253的连接层248。

三层膜251通过层积采用高折射率材料的高折射率层241a、241b、以及采用低折射率材料的欠陷层242而形成。

三层膜252通过层积采用高折射率材料的高折射率层243a、243b、以及采用低折射率材料的欠陷层244。

三层膜253通过层积采用高折射率材料的高折射率层245a、245b、以及采用低折射率材料的欠陷层246。

在该结构中，三层膜251、252、253的除了欠陷层242、244、246以外的各层241a、241b、243a、243b、245a和245b的厚度在各滤光器157R、157G、157B的区域为相同的厚度，各自的物理膜厚与折射率相乘得到的光学膜厚为设定波长的1/4。

另外，各三层膜251、252和253的膜结构分别以欠陷层242、244、246为中心分别对称。

在该结构中，欠陷层242与246的光学厚度相同，而欠陷层244的厚度与欠陷层242、246并不一定一致。

也就是，理论上，使欠陷层242、244和246的厚度一致是用于使指定波长的光的透射率达到最大的条件，但实际上如果使欠陷层242、244和246的厚度一致，则对于反射波长带域的一部分波长，透射率会有若干下降的倾向。而且，由于通过使欠陷层244的厚度相对于欠陷层242、246的厚度发生若干变化，能够抑制所述透射率的下降这一事实得以确认，因此这样设定较为理想。

图20(a)、图20(c)和图20(e)所示的反射型彩色滤光器157的特征在于：在各滤光器157R、157G、157B的区域中，在厚度不同的各欠陷层的两侧，层积高折射率层或低折射率层，并以欠陷层为中心对称的结构来构成膜结构。

另外，反射型彩色滤光器157的特征还在于：高折射率层和低折射率层的光学厚度大致等于设定波长的1/4。

进一步，反射型彩色滤光器157的特征还在于：通过连接层连结多个具有同样结构的多层膜。

此外，在图20(c)和图20(e)所示的结构中，较为理想的是，连接层237、247和248的光学厚度相对于设定波长也为1/4波长。

另外，作为低折射率材料的一例例举了二氧化硅，作为高折射率材料的一例例举了二氧化钛，但并不限定于这些，只要是折射率差异大的材料，也可以是其他材料。

折射率差异影响反射型彩色滤光器157的反射带域的幅度。为了让各滤光器反射规定的波长以外的光，构成各滤光器的各层的折射率的最大值与最小值的差需要大概为0.6以上。

图20(b)、图20(d)和图20(f)分别表示图20(a)、图20(c)和图20(e)所示的结构的光谱特性。

在图20(b)、图20(d)和图20(f)中，光谱特性220r、230r和240r表示R光滤光器157R的光谱特性，光谱特性220g、230g和240g表示G光滤光器157G的光谱特性，光谱特性220b、230b和240b表示B光滤光器157B的光谱特性。

如图20(b)、图20(d)和图20(f)所示，关于图20(a)、图20(c)和图20(e)所示的各结构可知以下内容。

R光滤光器157R(光谱特性220r、230r、240r)具有让R光(波长640nm)透过，而反射G光(波长535nm)和B光(波长445nm)的特性。

G光滤光器157G(光谱特性220g、230g、240g)具有让G光(波长535nm)透过，而反射R光(波长640nm)和B光(波长445nm)的特性。

B光滤光器157B(光谱特性220b、230b、240b)具有让B光(波长445nm)透过，而反射R光(波长640nm)和G光(波长535nm)的特性。

接下来，对如此构成的本实施例5的面状照明装置150的动作进行具体说明。反射型彩色滤光器157为图20(a)、图20(c)或图20(e)所示的结构。

在图19和图20所示的本实施例的面状照明装置150中，让从与实施例1和2同样构成的光源(未图示)射出的激光12，与导光板16大致平行地入射。

射入导光板16的激光12，被形成在导光板16的相反面16c的偏向沟16d反射，在被偏向与主面16b大致垂直的方向后，从主面16b射出，到达反射型彩色滤光器157。

到达反射型彩色滤光器157的激光12，在反射型彩色滤光器157与循环片18之间反复反射的过程中，作为被反射型彩色滤光器157的各滤光器157R、157G和157B波长分离的出射光20射出。

根据上述的面状照明装置150，能够将射入导光板16的激光12在反射型彩色滤光器157的各滤光器157R、157G和157B中进行波长分离后射出，进一步，被反射型彩色滤光器157反射的光也能无损耗地循环并均匀地射出。

因此，能够实现可波长分离、功耗低的薄型的面状照明装置。通过将这种面状照明装置与液晶面板组合，能够实现功耗非常低的薄型的液晶显示装置。

在此，如图20那样构成的反射型彩色滤光器157，由于各层的光学膜厚的误差和激光12的入射角等，透射光的波长带域会有错位的倾向。

因此，较为理想的是，如图20(b)所示，对于R光、G光、B光的各光，透射的光的波长宽度较窄的图20(a)的结构，在各层的光学膜厚的误差和激光12的入射角的误差较小，光源的波长误差也较小的情况下加以使用。

另一方面，当光源的波长或光学膜厚的误差较大，或者，入射角度有偏差时，图20(c)或图20(e)的结构比较合适。这些结构由于透射波长带域的幅度较宽，所以即使透射波长错位对效率的影响也较小。

通常，在图20(a)的结构中，若增加欠陷层以外的层数，透射波长的波长幅度会变窄。另一方面，当减少欠陷层以外的层数时，透射波长的波长幅度变宽，但透射波长以外的透射率会提高，从而循环的光的效率下降。

图20(c)和(e)的结构，通过将在中央配置了欠陷层的对称结构的两个或三个多层膜连结在连接层的两侧，使规定的波长的高透射率与上述以外的波长的高反射率并存，并扩大透射波长的波长幅度以实现误差适应性强的结构。

在此，较为理想的是，图20(c)和图20(e)的结构作为整体也为对称结构。

即，较为理想的是，在连结两个多层膜的图20(c)的结构中，包含在两个五层膜238和239中的欠陷层233和236具有相同的光学厚度。

另外，在连结三个多层膜的图20(e)的结构中，可以将两侧的多层膜251和253的欠陷层242和246设为相同的光学厚度，而中央的多层膜252的欠陷层244的厚度可以与欠陷层242和246不同。

通过这样作为整体设成对称结构，即使连结多个多层膜，也能够将规定的波长的透射率设定得较高。

图21是表示图20(c)所示的膜结构的对称性影响的说明图，(a)是G光滤光器的膜结构的剖视图，(b)是G光滤光器的光谱特性。

在图21(a)和图21(b)中，光谱特性261表示当G光滤光器157G的膜结构以连接层237为中心对称时，即，欠陷层233与欠陷层236的光学厚度相等时的特性。

另外，光谱特性262表示欠陷层233与欠陷层236的光学厚度相差5％时的特性。

由图21(b)可知，两个欠陷层233与欠陷层236的光学厚度一致时在规定的波长中能够得到较高的透射率。

此外，欠陷层可以用高折射率材料构成，也可以用低折射率材料构成。但是，由于用高折射率的材料构成欠陷层时，能够减小光谱特性对于入射角的波长的偏离，所以在激光12射向反射型彩色滤光器157的入射角的偏差较大时，用高折射率材料构成欠陷层较为理想。

另外，欠陷层的形成需要为了形成三种厚度而进行两次蚀刻等较多的工时。因此，连结多个包含欠陷层的多层膜时，需要非常多的工时。这种情况下，通过对各滤光器157R、157G和157B的每个区域进行掩膜(mask)而在每个区域以溅射等方式进行成膜，能够减少蚀刻工序。

在实施例4、5中说明的本发明的实施例的反射型彩色滤光器，利用了基于周期性的折射率分布的反射，以及通过在周期结构中形成缺陷来让指定波长透过。

这种具有通过折射率分布来得到所希望的光谱特性的结构的光子晶体，除了本发明的实施例所示的以外还有很多，使用利用了这种光子晶体的反射型彩色滤光器也能够得到与本发明同样的效果。

此外，本发明的实施例1至5所示的所有结构可以进行任意组合，都能发挥本发明固有的效果。另外，当然，在不脱离本发明的精神的范围内可以进行各种变更，能够得到同样的效果。

如上所述，本发明提出分离RGB光并导入液晶面板的各像素的新的结构，与现有的结构相比较能够实现光的利用效率高，且功耗低的薄型的液晶显示装置。

具体而言，本发明所涉及的波长分离装置，使用利用了光子晶体结构的反射型的彩色滤光器，在各滤光区域对导光板的出射光进行波长选择并射出，并通过循环被反射型彩色滤光器反射的光，能够在各滤光区域对射入导光板的大部分的光进行波长分离。

此外，上述的具体实施方式主要包括具有以下结构的发明。

本发明所涉及的波长分离装置，包括：将从侧面入射的光从其主面射出的导光板；被配置成与从所述主面射出的光的光路交差，具有光谱特性不同的至少两种滤光区域的反射型彩色滤光器；以及隔着所述导光板被配置在与所述反射型彩色滤光器相反的一侧的循环部，其中，射入所述导光板的光中被所述反射型彩色滤光器反射的光经由所述导光板并由所述循环部反射，再次返回到所述反射型彩色滤光器。

根据本发明，射入导光板的光中被反射型彩色滤光器反射的光经由导光板并由上述循环部反射，能够再次回到上述反射型彩色滤光器，所以能够在滤光区域高效率地对射入上述导光板的光进行波长分离。进一步，在本发明中，使光多次反射后再射出，因此能够实现可射出没有不均的均匀的光的薄型的波长分离装置。

因此，通过将组合了所述波长分离装置与激光光源的面状照明装置作为液晶显示装置的背光来使用，并将被波长分离的各个光导入液晶面板的对应的像素，能够实现功耗极低、且辉度不均较少的薄型的液晶显示装置。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器具有两种光谱特性不同的第一滤光区域和第二滤光区域，所述循环部将由所述第一滤光区域反射的光反射至所述第二滤光区域。

根据所述结构，在射入反射型彩色滤光器的滤光区域的光中，与第一滤光区域的透射波长不合的光被导入第二滤光区域，因此能够无损耗地循环射入导光板的光并对其进行波长分离。

在所述波长分离装置中，所述导光板的与其主面相反的相反面具有：让从所述导光板的侧面入射的光偏向所述主面的偏向沟；以及让被所述反射型彩色滤光器反射的光透过的平面部，其中，通过所述平面部的光，被所述循环部反射再次从所述平面部射入导光板，并从所述主面射出。较为理想的是，

根据所述结构，通过在导光板的底面形成偏向沟，能够让从导光板的侧面入射的光偏向导光板的主面，所以能够实现低成本的导光板。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述循环部的反射面、所述导光板的所述平面部、以及所述反射型彩色滤光器的至少其中之一相对于所述导光板的所述主面倾斜。

根据所述结构，由于射入导光板的光一边在反射型彩色滤光器与循环片之间反复反射一边均匀地扩散，所以能够得到在面内的均匀性高的出射光。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述循环部为反射片。

根据所述结构，由于能够使用简单的结构进行入射光的循环，所以能够实现低成本化。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述循环部为偏振反射片。

根据所述结构，在循环部与反射型彩色滤光器之间反复反射的过程中，即使偏振旋转，也能够仅使规定的偏振成分的光射出。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述循环部具有相对于所述导光板的所述主面倾斜的多个反射面。

根据所述结构，能够以更高的效率让光循环。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器的折射率具有以作为反射对象的光的波长以下的间隔周期性变化的周期结构。

根据所述结构，由于能够实现规定的波长的光的透射率高、且所述规定的波长以外的光的反射率也高的反射型彩色滤光器，所以能够实现光利用效率高的波长分离装置。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器具有在来自所述导光板的主面的光的出射方向上层积的至少三层光学层，所述至少三层光学层分别具有形成有所述周期结构的反射区域、以及让全波长的光透过的透射区域，所述周期结构被设定成在各光学层分别为不同的周期，以便在各光学层分别反射不同的波长带域的光，在所述反射型彩色滤光器中，光谱特性不同的三种所述滤光区域用一个所述透射区域和至少两个所述反射区域层积而成的区域而形成。

根据所述结构，能够以高的光利用效率在各滤光区域对波长不同的三种光进行分离并射出。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器具有在来自所述导光板的主面的光的出射方向上层积的至少两层光学层，所述至少两层光学层分别具有周期不同的至少三种周期结构，以便反射波长不同的至少三种光，在所述反射型彩色滤光器中，光谱特性不同的三种所述滤光区域用所述至少三种周期结构中除了一种以外的至少两种周期结构层积而成的区域而形成。

根据所述结构，能够以高的光利用效率在各滤光区域对波长不同的三种光进行分离并射出。进一步，根据所述结构，能够减少光学层的层数，因此能够削减工时，实现低成本化。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，在所述反射型彩色滤光器中，所述滤光区域用形成有所述周期结构沿规定的方向延伸的一维光栅的区域而形成，对准的偏振光以TE偏振射入所述一维光栅。

根据所述结构，能够有效率地使一维光栅的共振反射发挥功能。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，在所述反射型彩色滤光器中，所述滤光区域用形成有所述周期结构在相互正交的两个方向上排列的二维光栅的区域而形成。

根据所述结构，对于反射型彩色滤光器的共振反射，由于没有入射光的偏振依赖性，所以配置反射型彩色滤光器的场所的自由度得以提高。例如，利用所述波长分离装置作为液晶面板的背光时，能够使用所述反射型彩色滤光器代替液晶面板内的吸收型彩色滤光器，从而能够实现光利用效率的提高和低成本化。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器具有层积了折射率不同的至少两种薄膜的结构。

根据所述结构，由于能够实现指定的波长的光的透射率高、所述指定的波长以外的光的反射率也高的反射型彩色滤光器，所以能够实现光利用效率高的波长分离装置。因此，通过使用所述波长分离装置，能够实现低功耗的面状照明装置和液晶显示装置。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器包括：由具有比规定的折射率大的折射率的薄膜与具有所述规定的折射率以下的折射率的薄膜交互层积而形成的层积结构；构成所述层积结构的多层薄膜中的其中之一，其每个所述滤光区域的膜厚各不相同的欠陷层，构成所述层积结构的多层薄膜中的至少两层薄膜，在所述欠陷层的两侧分别被层积至少一层的被覆层，并且所述被覆层在所述滤光区域的膜厚均相等。

根据所述结构，能够以较少的层数实现具有让指定的波长的光透过，并反射所述指定的波长的光以外的光的带通特性的电介质多层膜的反射型彩色滤光器，批量生产性优异。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器包括：分别具有所述欠陷层以及在所述欠陷层的两侧分别被层积至少一层的所述被覆层的至少两个多层膜；以及作为所述层积结构的多层薄膜中的至少其中之一的薄膜，被设置在所述至少两个多层膜之间，并且在每个所述滤光区域其膜厚均相等的连接层，其中，所述至少两个多层膜的膜的结构分别以所述欠陷层为中心对称。

根据所述结构，能够以较少的层数形成透射波长带域较宽的反射型彩色滤光器。由此，即使产生光学膜厚的误差、入射角的误差或者光源的波长误差，也能够实现效率不会大幅变化的波长分离结构。

较为理想的是，所述多层膜为三层膜，该三层膜包括具有所述规定的折射率以下的折射率的所述欠陷层，以及分别在所述欠陷层的两侧被层积的所述被覆层，所述层积结构为包括三个所述三层膜以及在所述三层膜之间配置的两个所述连接层的十一层结构。

根据所述结构，即使产生光学膜厚的误差、入射角的误差或者光源的波长误差，也能够实现效率不会大幅变化的波长分离结构。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述多层膜为五层膜，该五层膜包括具有比所述规定的折射率大的折射率的所述欠陷层，以及分别被层积在所述欠陷层的两侧的两层的所述被覆层，所述层积结构为包括两个所述五层膜以及在所述五层膜之间配置的一个所述连接层的十一层结构。

根据所述结构，能够实现既抑制光学膜厚的误差、入射角的误差或者光源的波长误差的影响，又抑制增加欠陷层造成的工时的大幅增加的平衡性好的波长分离装置。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，包含在两个所述五层膜的各五层膜中的欠陷层，在所述滤光区域中具有彼此基本相等的光学膜厚。

根据所述结构，能够抑制规定的波长带域中的透射率的下降。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，将所述各滤光区域的反射波长带域的基本中心的波长设为设定波长λ时，所述连接层的光学膜厚为λ/4。

根据所述结构，对指定的波长带域的光能够得到高透射率，对所述指定的波长带域以外的波长带域的光能够得到高反射率。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，将所述各滤光区域的反射波长带域的基本中心的波长设为设定波长λ时，所述被覆层的光学膜厚为λ/4。

根据所述结构，对指定的波长带的光能够得到高透射率，对所述指定的波长带域以外的波长带域的光能够得到高反射率。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述欠陷层采用具有比所述规定的折射率高的折射率的材料。

根据所述结构，能够缓和光谱效率依赖于光对于反射型彩色滤光器的入射角而产生变化。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，构成所述层积结构的多层薄膜之中，折射率最大的薄膜与折射率最小的薄膜之间的折射率差为0.6以上。

根据所述结构，由于能够在各滤光区域中扩大反射的光的反射带域，所以能够减少在各滤光区域不需要的波长的光泄漏而造成的效率的损失。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器形成在所述导光板的所述主面上。

根据所述结构，能够实现薄型且能批量生产的波长分离装置。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器具有三种所述滤光区域，该三种所述滤光区域具有让红色光、绿色光或蓝色光的任意一色的光透过，且反射所述一色的光以外的光的光谱特性，在所述反射型彩色滤光器中，光谱特性不同的所述滤光区域被邻接配置。

根据所述结构，能够通过红色光、绿色光或蓝色光的混色射出任意颜色的光。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，所述滤光区域占所述反射型彩色滤光器的面积的比率，按各所述光谱特性被设定为局部不同的比率，在所述反射型彩色滤光器的出射面，指定的色彩分布被加以显示。

根据所述结构，由于能够在反射型彩色滤光器的出射面显示任意的色彩分布，所以例如，将所述波长分离装置用作广告牌等静止画面的背光照明时，能够实现光的利用效率高、且功耗低的背光照明。

较为理想的是，所述滤光区域占所述反射型彩色滤光器的面积的比率，按各所述光谱特性被设定为局部不同的比率。

根据所述结构，能够使辉度不均、色彩不均较少的均匀的光射出。

在所述波长分离装置中，较为理想的是，在所述反射型彩色滤光器中，所述滤光区域被按不同的光谱特性以指定的顺序排列，所述反射型彩色滤光器与所述循环部的反射面之间的距离，由所述各滤光区域的幅度与从所述导光板的主面射出的光相对于所述反射型彩色滤光器的入射角的函数来确定。

根据所述结构，能够使被反射型彩色滤光器反射的循环光容易地导入到规定的滤光区域并射出，因此，由于通过减少循环部的反射次数，能够降低在反射型彩色滤光器与循环部之间反复反射的过程中失去的光量，所以能够进一步提高光利用效率。

在所述波长分离装置中，较为理想的是还包括配置在所述导光板与所述反射型彩色滤光器之间的偏振反射片。

根据所述结构，在循环部与反射型彩色滤光器之间反复反射的过程中，即使偏振旋转，也能够仅使规定的偏振成分的光射出。因此，利用所述波长分离装置作为例如液晶面板的背光时，由于从波长分离装置到液晶面板仅射出规定的偏振成分的光，所以即使省略液晶面板的入射侧的偏振板，也不会产生对比度的下降。由此能够实现低成本化。

本发明还提供一种面状照明装置，它包括：射出至少三种不同波长的光的光源；以及所述波长分离装置，其中，从所述光源射出的光从所述导光板的所述侧面入射。

根据本发明，能够实现抑制功耗并可进行波长分离的面状照明装置。

在所述面状照明装置中，较为理想的是，所述光源具有分别射出红色、绿色和蓝色激光的激光光源，各波长的所述激光分别以相同的偏振方向射入所述导光板。

根据所述构成，能够实现射出偏振方向基本一致的三色的光的面状照明装置。将所述面状照明装置用作液晶显示装置时，能够提高液晶面板的光的透射率。另外，在所述面状照明装置中，由于使用射出单一波长的光的激光光源，所以即使使用透射的波长幅度窄的反射型彩色滤光器，也能够以高效率让激光透过滤光区域。进一步，由于使用激光，所以在利用所述面状照明装置作为液晶显示装置的背光时，能够实现色彩再现性优异的液晶显示装置。

在所述面状照明装置中，较为理想的是，所述反射型彩色滤光器具有光谱特性不同的至少三种滤光区域，所述光谱特性不同的三种滤光区域分别沿规定的第一方向延伸，并且在与所述第一方向正交的第二方向上排列而被排列为条纹状，从所述光源射出的光沿着所述第一方向射入所述导光板的侧面。

根据所述结构，从反射型彩色滤光器射出的出射光的平行度，在各滤光区域排列的方向上提高。因此，利用所述面状照明装置作为液晶显示装置的背光时，能够让从反射型彩色滤光器射出的光更高效率地射入规定的分像素，从而能够实现功耗低的液晶显示装置。

在所述面状照明装置中，较为理想的是，从所述光源射出的光沿着相对于所述三种滤光区域的第一方向倾斜数度的光路射入所述导光板。

根据所述结构，能够抑制由反射型彩色滤光器反射，由所述循环部反射回来的光再次射入所述反射型彩色滤光器，所以能够以较少的循环次数进行波长分离并射出。据此，也能够抑制在循环反射中失去的少量效率损失，实现功耗极低的面状照明装置。

本发明还提供一种液晶显示装置，包括：具有让指定波长的光透过的多个分像素的液晶面板；以及从背面一侧照明所述液晶面板的背光照明装置，其中，使用所述面状照明装置作为所述背光照明装置。

根据本发明，能够显示没有辉度不均的图像，并能够实现功耗低、且批量生产性高的薄型的液晶显示装置。

本发明还提供另一种液晶显示装置，包括：射出至少三种不同波长的光的光源；对来自所述光源的光进行波长分离的波长分离装置；以及从所述波长分离装置射出的光从背面一侧射入的液晶面板，其中，所述液晶面板具有让指定波长的光透过的多个分像素以及设置在所述多个分像素与所述导光板之间的内侧偏振板，沿着所述反射型彩色滤光器的一元光栅的伸长方向的轴与上述内侧偏振板的透射轴在同一平面上。

根据本发明，能够显示没有辉度不均的图像，并能够实现功耗低、且批量生产性高的薄型的液晶显示装置。进一步，根据本发明，能够降低液晶显示面板的内侧偏振板的效率的损失，能够实现光利用效率高的液晶显示装置。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述一维光栅的伸长方向在所述反射型彩色滤光器的所有的光学层中一致。

根据所述结构，由于能够使从所述光源射出的光以TE偏振射入所有光学层，所以能够提高光利用效率。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述多个分像素具有分别让红色、绿色和蓝色的光单独透过的RGB分像素，所述面状照明装置将从所述光源射出的光波长分离为红色、绿色和蓝色的光后射出，以使对应的颜色的光分别基本上垂直地射入所述RGB分像素。

根据所述结构，由于能够将波长分离后的红色、绿色和蓝色的光高效率地导入液晶面板的RGB分像素，所以能够实现功耗低的液晶显示装置。另外，在所述结构中，由于光垂直地透过液晶面板的RGB分像素，所以能够提高对比度。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述液晶面板具有第一玻璃基板，所述反射型彩色滤光器形成在采用与所述第一玻璃基板相同材质的第二玻璃基板上。

根据所述结构，能够抑制液晶面板的各分像素的位置与反射型彩色滤光器的各滤光区域的位置由于热膨胀而错位。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述第二玻璃基板构成所述导光板，所述反射型彩色滤光器形成在所述导光板的主面上，所述导光板还包括被设置在与形成有所述反射型彩色滤光器的面相反的相反面上的树脂制的偏向部，所述偏向部让从所述导光板的侧面入射的光偏向所述主面。

根据所述结构，不仅能够抑制液晶面板的各分像素的位置与反射型彩色滤光器的各滤光区域的位置由于热膨胀而错位，而且能够将用于形成反射型彩色滤光器的第二玻璃基板兼用作为导光板，所以能够薄型化。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述液晶面板包括设置在所述多个分像素与所述导光板之间的内侧玻璃基板，所述反射型彩色滤光器设置在所述内侧玻璃基板与所述导光板之间。

根据所述结构，能够省略仅以形成反射型彩色滤光器为目的的玻璃基板，所以能够实现成本的降低。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述液晶面板包括设置在所述多个分像素与所述导光板之间的内侧玻璃基板，所述反射型彩色滤光器设置在所述内侧玻璃基板与所述分像素之间。

根据所述结构，能够省略仅以形成反射型彩色滤光器为目的的玻璃基板。进一步，根据所述结构，由于能够使反射型彩色滤光器与各分像素接近，所以能够使波长分离后的光更高效率地射入各分像素。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述液晶面板还包括用于扩散从所述多个分像素射出的光的扩散片。

根据所述结构，能够显示以高辉度显示视野角度广的图像，能够实现从斜向观看的对比度高的液晶显示装置。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述液晶面板还包括形成有用于扩散从所述多个分像素射出的光的锥状的微小导光体的结构片。

根据所述结构，能够显示辉度不均较少且视野角度广的图像，并能够实现亮处对比度好的液晶显示装置。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述液晶面板还包括形成有用于扩散从所述多个分像素射出的光的球状的微小导光体的结构片。

根据所述结构，能够显示辉度不均较少且视野角度较广的图像，并能够实现亮处对比度好的液晶显示装置。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述液晶面板包括：设置在隔着所述多个分像素与所述导光板相反的一侧的外侧玻璃基板，以及被设置在所述外侧玻璃基板的与所述分像素相反的一侧的表面的外侧偏振板，所述外侧玻璃基板与所述外侧偏振板的厚度之和L为由所述外侧玻璃基板内的出射光的角度偏差角度φ与所述多个分像素的幅度P的函数确定的厚度以下，且满足L＜P/Tanφ。

根据所述结构，在扩散从所述各分像素射出的光的结构中，即使从各分像素射出的光的出射角有偏差时，也能够抑制在所述液晶面板显示的图像的模糊。

在所述液晶显示装置中，较为理想的是，所述液晶面板包括被设置在隔着所述多个分像素与所述导光板相反的一侧的外侧玻璃基板，所述外侧玻璃基板的折射率大于所述导光板的折射率。

根据所述结构，由于外侧玻璃基板的折射率大于导光板的折射率，所以即使来自导光板的光的出射角有偏差时，也能够明显缩小来自外侧玻璃基板的光的出射角的偏差，从而能够抑制图像的模糊。

产业上的利用可能性

根据本发明，由于能够让射入导光板的激光没有辉度不均地均匀射入液晶面板的各像素，所以能够以简单的结构实现功耗低、薄型的波长分离装置、面状照明装置和液晶显示装置，因此极为有用。

另外，根据本发明，能够实现具有批量生产性的面状照明装置，并能够实现色彩再现性好、高辉度且视野角度广的液晶显示装置，因此极为有用。

Claims (45)

1.一种波长分离装置，其特征在于包括：

导光板，将从侧面入射的光从其主面射出；

反射型彩色滤光器，被配置成与从所述主面射出的光的光路交差，具有光谱特性不同的至少两种滤光区域；以及

循环部，隔着所述导光板被配置在与所述反射型彩色滤光器相反的一侧，其中，

射入所述导光板的光中被所述反射型彩色滤光器反射的光，经由所述导光板在所述循环部被反射，再次返回到所述反射型彩色滤光器。

2.根据权利要求1所述的波长分离装置，其特征在于：

所述反射型彩色滤光器，具有两种光谱特性不同的第一滤光区域和第二滤光区域，

所述循环部，将由所述第一滤光区域反射的光反射至所述第二滤光区域。

3.根据权利要求1或2所述的波长分离装置，其特征在于：所述导光板的与其主面相对的相反面具有，

让从所述导光板的侧面入射的光偏向所述主面的偏向沟；和

让被所述反射型彩色滤光器反射的光透过的平面部，其中，

通过所述平面部的光，被所述循环部反射再次从所述平面部射入导光板，并从所述主面射出。

4.根据权利要求3所述的波长分离装置，其特征在于：所述循环部的反射面、所述导光板的所述平面部以及所述反射型彩色滤光器的至少其中之一，相对于所述导光板的所述主面倾斜。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：所述循环部为反射片。

6.根据权利要求5所述的波长分离装置，其特征在于：所述循环部为偏振反射片。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：所述循环部具有相对于所述导光板的所述主面倾斜的多个反射面。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：所述反射型彩色滤光器的折射率具有以作为反射对象的光的波长以下的间隔周期性变化的周期结构。

9.根据权利要求8所述的波长分离装置，其特征在于：

所述反射型彩色滤光器具有在来自所述导光板的主面的光的出射方向上层积的至少三层光学层，

所述至少三层光学层分别具有形成有所述周期结构的反射区域以及使全波长的光透过的透射区域，

所述周期结构被设定成在各光学层分别为不同的周期，以便在各光学层分别反射不同的波长带域的光，

在所述反射型彩色滤光器中，光谱特性不同的三种所述滤光区域用一个所述透射区域和至少两个所述反射区域层积而成的区域而形成。

10.根据权利要求8所述的波长分离装置，其特征在于：

所述反射型彩色滤光器具有在来自所述导光板的主面的光的出射方向上层积的至少两层光学层，

所述至少两层光学层分别具有周期不同的至少三种周期结构，以反射波长不同的至少三种光，

在所述反射型彩色滤光器中，光谱特性不同的三种所述滤光区域用所述至少三种周期结构中除了一种以外的至少两种周期结构层积而成的区域而形成。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：

在所述反射型彩色滤光器中，所述滤光区域用形成有所述周期结构沿规定的方向延伸的一维光栅的区域而形成，

对准的偏振光以TE偏振射入所述一维光栅。

12.根据权利要求8至10中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：在所述反射型彩色滤光器中，所述滤光区域用形成有所述周期结构在相互正交的两个方向上排列的二维光栅的区域而形成。

13.根据权利要求1至7中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：所述反射型彩色滤光器具有层积了折射率不同的至少两种薄膜的结构。

14.根据权利要求8所述的波长分离装置，其特征在于，所述反射型彩色滤光器包括：

由具有比规定的折射率大的折射率的薄膜与具有所述规定的折射率以下的折射率的薄膜交互层积而形成的层积结构，

构成所述层积结构的多层薄膜中的其中之一，其每个所述滤光区域的膜厚为各不相同的欠陷层，

构成所述层积结构的多层薄膜中的至少两层薄膜，在所述欠陷层的两侧分别层积至少一层的被覆层，并且所述被覆层在所述滤光区域的膜厚均相等。

15.根据权利要求14所述的波长分离装置，其特征在于所述反射型彩色滤光器包括：

分别具有所述欠陷层以及分别在所述欠陷层的两侧被层积至少一层的所述被覆层的至少两个多层膜；以及

作为构成所述层积结构的多层薄膜中的至少其中之一的薄膜为被设置在所述至少两个多层膜之间、并且在每个所述滤光区域其膜厚均相等的连接层，其中，

所述至少两个多层膜为分别以所述欠陷层为中心而对称的膜结构。

16.根据权利要求15所述的波长分离装置，其特征在于：

所述多层膜为三层膜，该三层膜包括具有所述规定的折射率以下的折射率的所述欠陷层以及分别被层积在所述欠陷层的两侧的所述被覆层，

所述层积结构为包括三个所述三层膜以及在所述三层膜之间配置的两个所述连接层的十一层结构。

17.根据权利要求15所述的波长分离装置，其特征在于：

所述多层膜为五层膜，该五层膜包括具有比所述规定的折射率大的折射率的所述欠陷层以及分别被层积在所述欠陷层的两侧的两层的所述被覆层，

所述层积结构为包括两个所述五层膜以及在所述五层膜之间配置的一个所述连接层的十一层结构。

18.根据权利要求17所述的波长分离装置，其特征在于：包含在两个所述五层膜的各五层膜中的欠陷层，在所述滤光区域具有彼此基本相等的光学膜厚。

19.根据权利要求15至18中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：将所述各滤光区域的反射波长带域的基本中心的波长设为设定波长λ时，所述连接层的光学膜厚为λ/4。

20.根据权利要求14至17中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：将所述各滤光区域的反射波长带域的基本中心的波长设为设定波长λ时，所述被覆层的光学膜厚为λ/4。

21.根据权利要求14或15所述的波长分离装置，其特征在于：所述欠陷层采用具有比所述规定的折射率高的折射率的材料。

22.根据权利要求13至21所述的波长分离装置，其特征在于：构成所述层积结构的多层薄膜中，折射率最大的薄膜与折射率最小的薄膜之间的折射率差为0.6以上。

23.根据权利要求1至22中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：所述反射型彩色滤光器被形成在所述导光板的所述主面上。

24.根据权利要求1至23中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：

所述反射型彩色滤光器具有三种所述滤光区域，该三种所述滤光区域具有让红色光、绿色光或蓝色光的任意一色的光透过，且反射所述一色的光以外的光的光谱特性，

在所述反射型彩色滤光器中，光谱特性不同的所述滤光区域被邻接配置。

25.根据权利要求1至24中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：

所述滤光区域占所述反射型彩色滤光器的面积的比率，按各所述光谱特性被设定为局部不同的比率，

在所述反射型彩色滤光器的出射面，指定的色彩分布被加以显示。

26.根据权利要求1至24中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：所述滤光区域占所述反射型彩色滤光器的面积的比率，按各所述光谱特性被设定为局部不同的比率。

27.根据权利要求1至26中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于：

在所述反射型彩色滤光器中，所述滤光区域被按不同的光谱特性以指定的顺序排列，

所述反射型彩色滤光器与所述循环部的反射面之间的距离，由所述各滤光区域的幅度与从所述导光板的主面射出的光相对于所述反射型彩色滤光器的入射角的函数来确定。

28.根据权利要求1至27中的任一项所述的波长分离装置，其特征在于还包括：配置在所述导光板与所述反射型彩色滤光器之间的偏振反射片。

29.一种面状照明装置，其特征在于包括：

射出至少三种不同波长的光的光源；和

如权利要求1至28中的任一项所述的波长分离装置，其中，

从所述光源射出的光从所述导光板的所述侧面入射。

30.根据权利要求29所述的面状照明装置，其特征在于：

所述光源具有分别射出红色、绿色和蓝色激光的激光光源，

各波长的所述激光分别以相同的偏振方向射入所述导光板。

31.根据权利要求29或30所述的面状照明装置，其特征在于：

所述反射型彩色滤光器具有光谱特性不同的至少三种滤光区域，

所述光谱特性不同的三种滤光区域分别沿规定的第一方向延伸，并在与所述第一方向正交的第二方向上排列从而被配列成条纹状，

从所述光源射出的光沿着所述第一方向射入所述导光板的侧面。

32.根据权利要求31所述的面状照明装置，其特征在于：从所述光源射出的光沿着相对于所述三种滤光区域的第一方向倾斜数度的光路射入所述导光板。

33.一种液晶显示装置，其特征在于包括：

具有让指定波长的光透过的多个分像素的液晶面板；和

从背面一侧照明所述液晶面板的背光照明装置，其中，

作为所述背光照明装置使用如权利要求29至32中的任一项所述的面状照明装置。

34.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

射出至少三种不同波长的光的光源；

如权利要求11所述的对来自所述光源的光进行波长分离的波长分离装置；以及

从所述波长分离装置射出的光从背面一侧射入的液晶面板，其中，

所述液晶面板具有让指定波长的光透过的多个分像素和设置在所述多个分像素与所述导光板之间的内侧偏振板，

沿着所述反射型彩色滤光器的一维光栅的伸长方向的轴与所述内侧偏振板的透射轴在同一平面上。

35.根据权利要求34所述的液晶显示装置，其特征在于：所述一维光栅的伸长方向在所述反射型彩色滤光器的所有光学层中一致。

36.根据权利要求33至35中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述多个分像素具有分别让红色、绿色和蓝色的光单独透过的RGB分像素，

所述面状照明装置将从所述光源射出的光波长分离为红色、绿色和蓝色的光后射出，以使对应的颜色的光分别基本上垂直地射入所述RGB分像素。

37.根据权利要求33至36中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述液晶面板具有第一玻璃基板，

所述反射型彩色滤光器形成在采用与所述第一玻璃基板相同材质的第二玻璃基板上。

38.根据权利要求37所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述第二玻璃基板构成所述导光板，

所述反射型彩色滤光器形成在所述导光板的主面上，

所述导光板还包括被设置在与形成有所述反射型彩色滤光器的面相反的相反面上的树脂制的偏向部，

所述偏向部让从所述导光板的侧面射入的光偏向所述主面。

39.根据权利要求33至36中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述液晶面板包括被设置在所述多个分像素与所述导光板之间的内侧玻璃基板，

所述反射型彩色滤光器被设置在所述内侧玻璃基板与所述导光板之间。

40.根据权利要求33至36中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述液晶面板包括被设置在所述多个分像素与所述导光板之间的内侧玻璃基板，

所述反射型彩色滤光器被设置在所述内侧玻璃基板与所述分像素之间。

41.根据权利要求33至40中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：所述液晶面板还包括用于扩散从所述多个分像素射出的光的扩散片。

42.根据权利要求33至41中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：所述液晶面板还包括形成有用于扩散从所述多个分像素射出的光的锥状的微小导光体的结构片。

43.根据权利要求33至41中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于：所述液晶面板还包括形成有用于扩散从所述多个分像素射出的光的球状的微小导光体的结构片。

44.根据权利要求41至43中的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，所述液晶面板包括：

被设置在隔着所述多个分像素与所述导光板相反的一侧的外侧玻璃基板；和

被设置在所述外侧玻璃基板的与所述分像素相反的一侧的表面的外侧偏振板，

所述外侧玻璃基板与所述外侧偏振板的厚度之和L，在由所述外侧玻璃基板内的出射光的角度偏差角度φ与所述多个分像素的幅度P的函数确定的厚度以下，且满足L＜P/Tanφ。

45.根据权利要求41至43中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：

所述液晶面板包括被设置在隔着所述多个分像素与所述导光板相反的一侧的外侧玻璃基板，

所述外侧玻璃基板的折射率大于所述导光板的折射率。

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