JP2010040415A - バックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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等を提供する。
【解決手段】導光板１１の天面１１Ｕには、特定範囲の入射角をもって到達する光の一部を天面１１Ｕに対して立ち上げつつ外部に回折透過させ、残りの光の一部を天面１１Ｕに回折反射させる天面回折格子ＤＧＵが形成される。また、導光板１１の底面１１Ｂには、互いに異なる周期で配置される格子片１３の群を、３個含む底面回折格子ＤＧＢが形成される。そして、３個の格子片群１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒ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.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒ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。
【選択図】図１

Description

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１５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１５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１６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１６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１６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。

また、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は、導光板１１１の天面１１１Ｕに至るまでに比較的長い光路を有することになる。そのため、回折透過光ｄｐＢ，ｄｐＧ，ｄｐＲの光量は比較的少量にならざるを得ず、バックライト光の輝度が低下しやすい。その上、反射シート１４２が含まれることで、バックライトユニットのコストも増加する。

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受光面、受光面に対向配置する反対面、並びに、受光面および反対面を挟み合う２つの対向面を有する導光板とを含む。

そして、このバックライトユニットにおける導光板では、対向面のうちの一方面には、特定範囲の入射角をもって到達する光の一部を一方面に対して立ち上げつつ外部に回折透過させ、残りの光の一部を対向面のうちの他方面に向けて回折反射させる第１回折格子が形成される。さらに、導光板には、他方面には、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個含む第２回折格子が形成される。

そして、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る。

このようになっていると、導光板の受光面から進行する光が特定範囲入射角をもって一方面に入射した場合に、第１回折格子によって、回折透過光および回折反射光が生じる。ただし、第１回折格子に入射した光の全てが、回折（回折透過および回折反射）するのではなく、一部の光は全反射する。

全反射する光（０次反射光）は、導光板にて一方面から他方面に向かって進行する。そして、その他方面には第２回折格子が形成される。この第２回折格子には、少なくとも３個の格子群が含まれ、各格子群は、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。

すると、このように回折反射する光は、導光板の一方面に戻るように進行する。そのため、一方面には、回折透過、回折反射、および全反射の基になる光が、受光面側から反対面側に向かって進行しつつ入射するとともに、反対面側から受光面側に向かって進行しつつ、他方面から戻ってくる光が入射する。これらの両方の光は、受光面側から反対面側に至るまでの方向（第１方向）において、互いに相違する方向で、一方面に入射する。

そのため、この一方面の第１回折格子にて、各光における分光（色分かれ）が生じる。ただし、第１方向に沿って並ぶ色分かれした光の配置は、両方の光で相違する。例えば、白色光が、赤色光、緑色光、青色光に色分かれするとする。

すると、回折透過、回折反射、および全反射する光の基になる光が、一方面の第１回折格子で回折透過する場合、受光面側から反対面側に向かって、白色光は赤色光、緑色光、青色光に分かれて出射する。一方、反対面側から受光面側に向かって進行しつつ、他方面から一方面に戻ってくる光が、一方面の第１回折格子で回折透過する場合、受光面側から反対面側に向かって、白色光は青色光、緑色光、赤色光に分かれて出射する。

このような現象が生じると、導光板の一方面から出射する光は、完全に色分かれした光ではなく、色分かれした光が混ざり合いつつ出射することになる。そのため、バックライトユニットからの光が、色味を帯びた光ではなく、比較的高い度合いの白色光となる。

なお、このようなバックライトユニットにおける導光板にて、第１回折格子と第２回折格子とは、対向面毎に分かれて形成されていない場合もある。例えば、導光板における対向面のうちの一方面に、到達する光の一部を一方面に対して立ち上げるように回折透過させ、残りの光の一部を対向面のうちの他方面に向けて回折反射させる第１回折格子と、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個含む第２回折格子とが、第１方向に沿って、交互に形成されてもよい。

ただし、３個の格子片群は、上記同様、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る。

このようになっていても、第１回折格子からの０次反射光が、対向面の他方面を介して、特定範囲の入射角で、一方面の第２回折格子に入射すると、その第２回折格子は、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。そして、このように回折反射する光は、他方面を介して一方面に戻るように進行する。

そのため、一方面には、回折透過、回折反射、および全反射（０次反射）の基になる光が、受光面側から反対面側に向かって進行しつつ入射するとともに、反対面側から受光面側に向かって進行しつつ、他方面から戻ってくる光が入射する。すると、第１方向に沿って並ぶ色分かれした光の配置は、両方の光で相違するが、上記同様、導光板の一方面から出射する光は、完全に色分かれした光ではなく、色分かれした光が混ざり合いつつ出射することになる。そのため、バックライトユニットからの光が、色味を帯びた光ではなく、比較的高い度合いの白色光となる。

ところで、第２回折格子における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。

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：第２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 ：第２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。

また、第２回折格子における格子片の全長が、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であると望ましい。

また、導光板の他方面から外部に進行する光を、他方面に戻すように反射させる反射シートが、他方面に覆われるように位置すると望ましい。

なお、以上の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、導光板における一方面には、受光面側から反対面側に向かって進行しつつ入射する光と、反対面側から受光面側に向かって進行しつつ入射する光とが混在する。そして、それらの両方の光が一方面にて色分かれすると、第１方向に沿って並ぶ色分かれした光の配置は、両方の光で相違する。すると、一方面から出射する光は、完全に色分かれした光ではなく、色分かれした光が混ざり合いつつ出射することになる。その結果、バックライトユニットからの光が、色味を帯びた光ではなく、比較的高い度合いの白色光となる。

［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。さらに、光路を示す線は、便宜上重ならないように図示する。

図６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｛なお、天面（対向面の一方）１１Ｕと底面（対向面の他方）１１Ｂとは平行関係にある｝。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の内部で多重反射し、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。また、導光板１１の厚みは０．６ｍｍ程度であり、ＬＥＤ２２の発光端の厚みも０．６ｍｍ程度である（なお、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底面１１Ｂから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６に加えて、図１〜図５および図７Ａ〜図９Ｃを用いて詳説する。まず、導光板１１の底面１１Ｂに形成される回折格子ＤＧ（底面回折格子ＤＧＢ）について、図４、図５、図７Ａ〜図９Ｃを用いて説明する。

図５は、図６に示されるバックライトユニット４９の導光板１１の底面１１Ｂを示す斜視図である。図４は、図６に示されるバックライトユニット４９のＡ−Ａ’線矢視断面図である。そして、これらの図に示すように、導光板１１の底面１１Ｂには、格子片１３を密集させた底面回折格子（第２回折格子）ＤＧＢが形成される。

この底面回折格子ＤＧＢ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（図４の部分拡大図である図３参照）。

ｎ2・sinθ2＝ｎ1・sinθ1＋ｍ・λ／d …（Ｍ０）
ただし、
ｎ1 ：入射面（ここでは底面１１Ｂ）に対する入射側の媒質が有する屈折率
θ1（°） ：底面１１Ｂに入射する光がその底面１１Ｂに対して有する角度（入射角）
ｎ2 ：底面１１Ｂに対する出射側の媒質が有する屈折率
θ2（°） ：底面１１Ｂで反射する光がその底面１１Ｂに対して有する角度（反射角）
d（ｎｍ）：底面回折格子ＤＧＢの周期間隔
X ：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、底面１１Ｂ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’）

設計された底面回折格子ＤＧＢは、図４に示すように、直方体状（ブロック状）の格子片１３を複数含む。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５参照、なお、四角状のパッチサイズは１０μｍ×１０μｍ程度であり、一部のパッチＰＨのみを図示）。なお、パッチＰＨ（ひいては、底面回折格子ＤＧＢ）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（図４参照）。

そして、このようなパッチＰＨ（すなわち底面回折格子ＤＧＢ）の集まる底面１１Ｂ、詳説すると、マトリックス状に集まるパッチＰＨを含む底面１１Ｂ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、それらの光は底面回折格子ＤＧＢ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、底面回折格子ＤＧＢに向かって進行してくる側に戻るように進行する（図３の破線矢印参照）。すなわち、底面回折格子ＤＧＢ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７Ａ〜図９Ｃである。これらの図では、極座標の中心が、底面１１Ｂに位置する底面回折格子ＤＧＢ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底面１１Ｂ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“−”で示すこともある。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７Ａ〜図９Ｃにおいて、図７Ａ〜図７Ｃは、青色光（波長４７０ｎｍ）が、底面回折格子ＤＧＢに入射した場合に生じる光の挙動を示し、図８Ａ〜図８Ｃは、緑色光（波長５５０ｎｍ）が、底面回折格子ＤＧＢに入射した場合に生じる光の挙動を示し、図９Ａ〜図９Ｃは、赤色光（波長６２０ｎｍ）が、底面回折格子ＤＧＢに入射した場合に生じる光の挙動を示す。

また、図７Ａ・図８Ａ・図９Ａは、周期（配置周期ｄＢ：１７０ｎｍ）で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｂに入射した場合に生じる光の挙動を示し、図７Ｂ・図８Ｂ・図９Ｂは、周期（配置周期ｄＧ：２００ｎｍ）で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｇに入射した場合に生じる光の挙動を示し、図７Ｃ・図８Ｃ・図９Ｃは、周期（配置周期ｄＲ：２３０ｎｍ）で配置された格子片群１３ｇｒ.Ｒに入射した場合に生じる光の挙動を示す。

図７Ａ〜図７Ｃ、特に図７Ａ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°）をもって入射した場合、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７Ｂおよび図７Ｃ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に入射した場合、ほとんど全反射する。

次に、図８Ａ〜図８Ｃ、特に図８Ｂ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入射した場合、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８Ａおよび図８Ｃ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に入射した場合、ほとんど全反射する。

続いて、図９Ａ〜図９Ｃ、特に図９Ｃ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入射した場合、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９Ａおよび図９Ｂ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に入射した場合、ほとんど全反射する。

以上の図７Ａ〜図９Ｃ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底面回折格子ＤＧＢ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、底面回折格子ＤＧＢに入射した場合に、−１次回折反射光として、底面回折格子ＤＧＢ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：底面回折格子ＤＧＢ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。

なお、底面回折格子ＤＧＢ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。

また、以上のような現象を総括すると、−１次回折反射光は、底面回折格子ＤＧＢ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。

ｄ＝λ／(２・ｎｄ・sinθ) … 関係式（Ｍ１）
ただし、
ｎｄ：底面回折格子ＤＧＢ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 ：底面回折格子ＤＧＢ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（°）

なお、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）。

次に、導光板１１の天面１１Ｕについて説明する。図４および図６に示すように、導光板１１の天面１１Ｕに、格子片１４を密集させた回折格子（天面回折格子）ＤＧＵが形成される（なお、この天面回折格子ＤＧＵで形成されるパッチのサイズは、天面１１Ｕの面サイズよりも若干狭いサイズである）。

詳説すると、図２（図４の部分拡大図）に示すように、天面１１Ｕに入射する光の少なくとも一部を、−１次回折透過光（一点鎖線矢印参照）および−１次回折反射光（二点鎖線矢印参照）にさせる天面回折格子ＤＧＵが形成される（なお、回折されない光は０次反射光となる；実線矢印参照）。そして、これらの−１次回折透過光および−１次回折反射光には、望ましい挙動が存在する。

天面回折格子（第１回折格子）ＤＧＵによる−１次回折透過光は、液晶表示パネル５９に向かって進行する（なお、導光板１１の天面１１Ｕと液晶表示パネル５９とは平行関係にある）。そして、液晶表示パネル５９に到達する光は、その液晶表示パネル５９に対してほぼ垂直に入射すると望ましい。そのため、天面１１Ｕから出射する−１次回折透過光も、その天面１１Ｕに対してほぼ垂直（天面１１Ｕに対する出射角がほぼ０°）になると望ましい。つまり、天面回折格子ＤＧＵは、−１次回折透過光を、天面１１Ｕに対してほぼ垂直に出射させるように設計されると望ましい。

また、天面回折格子ＤＧＵによる−１次回折反射光は、導光板１１の内部を進行する。そして、この−１次回折反射光が、導光板１１の材料の有する臨界角内の入射角で底面１１Ｂに入射すれば、そのまま底面１１Ｂを透過する。そして、その−１次回折反射光は、反射シート４２によって、再び底面１１Ｂを経て導光板１１内部へと進行する。

このような天面回折格子ＤＧＵによる−１次回折反射光が、底面１１Ｂから出射した後に再び導光板１１戻り、そのまま天面１１Ｕに向かって進行した場合、天面１１Ｕに対してほぼ垂直に入射すると（天面１１Ｕに対する入射角がほぼ０°だと）、その−１次回折反射光は天面１１Ｕに対してほぼ垂直に出射する。そこで、−１次回折反射光を天面１１Ｕに対してほぼ垂直に進行させるように、天面回折格子ＤＧＵが設計されると望ましい。

以上のような−１次回折透過光および−１次回折反射光の挙動を実現させるために、適した天面回折格子ＤＧＵは、関係式（Ｍ０）｛または関係式（Ｍ０’）｝に基づいて設計される。なお、上記の関係式（Ｍ０）と比較すると、下記関係式（Ｍ０）では、入射面が異なる。

ｎ2・sinθ2＝ｎ1・sinθ1＋ｍ・λ／d …（Ｍ０）
ただし、
ｎ1 ：入射面（ここでは天面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）：天面回折格子ＤＧＵの周期間隔
X ：回折次数
λ（ｎｍ）：光の波長
である。

ただし、天面回折格子ＤＧＵにて回折されない光、すなわち、０次反射光は、底面１１Ｂに向かって進行する。そして、この０次反射光が、図３に示すように、６０°程度の入射角（θ1≒６０°）で底面１１Ｂの底面回折格子ＤＧＢに入射すると、その底面回折格子ＤＧＢに向かって進行してくる側に戻るように反射する（なお、この反射を後方反射とも称する）。

そこで、この後方反射の現象を極力考慮しつつ、上記の−１次回折透過光および−１次回折反射光の挙動を、概ね実現させる天面回折格子ＤＧＵの格子片１４の配置周期（ｄｕ）は、４００ｎｍと導き出される。なお、−１次回折透過光および−１次回折反射光の回折効率は、格子片１４の全長に依存する。そこで、天面回折格子ＤＧＵにおける格子片１４の全長は、２００ｎｍとする。

詳説すると、天面１１Ｕに対してほぼ垂直に進行させる−１次回折透過光および−１次回折反射光を生じさせるポリカーボネート製の天面回折格子ＤＧＵにおける格子片１４の配置周期（ｄｕ）は、以下の具体的数値と関係式（Ｍ０）とによって求められる。

◆−１次回折透過光の場合 ◆−１次回折反射光の場合
ｎ1＝１．５９ ｎ1＝１．５９
ｎ2＝１（空気） ｎ2＝１．５９
θ1＝６０°程度 θ1＝６０°程度
θ2＝０° θ2＝０°
X＝−１ X＝−１
λ＝波長４７０ｎｍ λ＝波長４７０ｎｍ
または波長５５０ｎｍ または波長５５０ｎｍ
または波長６２０ｎｍ または波長６２０ｎｍ

以上を踏まえると、導光板１１は、特定範囲の入射角（６０°程度）をもって天面１１Ｕに入射する光の一部を、その天面１１Ｕに対して立ち上げつつ外部に回折透過させる一方、残りの光の一部を底面１１Ｂに向けて回折反射させる天面回折格子ＤＧＵを含む。なお、特定範囲の入射角をもって天面１１Ｕに入射した光の一部（−１次回折透過もせず−１次回折反射もしない光の一部）は、特定範囲の入射角と同じ角度で全反射する。

さらに、導光板１１の底面１１Ｂには、互いに異なる周期で配置される格子片１３の群（１３ｇｒ.Ｂ、１３ｇｒ.Ｇ、１３ｇｒ.Ｒ）を、少なくとも３個含む底面回折格子ＤＧＢが形成される。なお、３個の格子片群１３ｇｒ.Ｂ、１３ｇｒ.Ｇ、１３ｇｒ.Ｒ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.Ｂ、１３ｇｒ.Ｇ、１３ｇｒ.Ｒは、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。

ここで、以上のような底面回折格子ＤＧＢおよび天面回折格子ＤＧＵを含む導光板１１における光の挙動を、図１〜図３を用いて詳説する。なお、図１では、便宜上、天面１１Ｕからの−１次回折反射光は省略する。

図２に示すように、導光板１１の受光面１１Ｓａから進入するＬＥＤ２２の光が、天面回折格子ＤＧＵに対して６０°程度の入射角で入射すると、その光は、少なくとも、０次反射光（実線矢印参照）、−１次回折透過光（一点鎖線矢印参照）、および−１次回折反射光（二点鎖線矢印参照）になる。０次反射光は、回折されず全反射するため、天面１１Ｕに対して６０°程度の出射角をもって底面１１Ｂに向かう（なお、このような出射角はスネルの法則から明らかである）。

一方、天面回折格子ＤＧＵに対して６０°程度の入射角で入射する光の一部が−１次回折透過光になると、その−１次回折透過光は、天面回折格子ＤＧＵによって、天面１１Ｕに対してほぼ垂直で透過する（図２参照）。ただし、図１に示すように、この回折透過によって白色光に分光（色分かれ）が生じる。具体的には、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって、白色光は赤色光αＲ、緑色光αＧ、青色光αＢに分かれて出射する。

また、図２に示すように、天面回折格子ＤＧＵに対して６０°程度の入射角で入射する光の一部が、−１次回折反射光になると、その−１次回折反射光は、天面回折格子ＤＧＵによって、天面１１Ｕに対してほぼ垂直で反射する。そのため、この−１次回折反射光は、底面１１Ｂに対してほぼ垂直に入射し、そのまま底面１１Ｂを透過する。

そして、この−１次回折反射光は、反射シート４２に到達することで反射し、底面１１Ｂに対してほぼ垂直に入射する。要は、一旦、底面１１Ｂから出射した−１次回折反射光は、再び導光板１１内部へ戻ってくる。さらに、このようにして導光板１１に戻ってきた−１次回折反射光は、天面１１Ｕに対してほぼ垂直に入射し、０次透過光として、天面１１Ｕに対してほぼ垂直になって外部に出射する。

以上のように、天面回折格子ＤＧＵによる−１次回折透過光および−１次回折反射光は、導光板１１から外部に出射するが、天面回折格子ＤＧＵでの０次反射光は、天面１１Ｕと平行関係にある底面１１Ｂに対して、６０°程度の入射角で入射するように進行する。そして、この底面１１Ｂには、６０°程度の入射角をもって入射しようとする光の一部を、その光の進行してくる側に戻すように回折反射させる底面回折格子ＤＧＢが含まれる。

そのため、図１に示すように、ＬＥＤ２２の白色光に含まれる青色光、緑色光、赤色光が、底面回折格子ＤＧＢに入射した場合に、−１次回折反射光として、底面回折格子ＤＧＢ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。すると、そのような−１次回折反射光は、天面１１Ｕに向かって進むことになり、その天面１１Ｕにて、色毎に異なる方向で回折透過される。具体的には、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって、白色光は青色光βＢ、緑色光βＧ、赤色光βＲに分かれて出射する。

すると、天面回折格子ＤＧＵにて、回折透過される光の色毎の順番が、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって進行する光と、反対面１１Ｓｂから受光面１１Ｓａに向かって進行する光とで異なる。

詳説すると、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって進行するＬＥＤ２２の光で、天面１１Ｕに入射し、天面回折格子ＤＧＵで色分かれしつつ回折透過する光では、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって、白色光は赤色光αＲ、緑色光αＧ、青色光αＢに分かれて出射する。

一方、底面回折格子ＤＧＢによる後方反射によって、反対面１１Ｓｂから受光面１１Ｓａに向かって進行するＬＥＤ２２の光で、天面１１Ｕに入射し、天面回折格子ＤＧＵで色分かれしつつ回折透過する光では、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって、白色光は青色光βＢ、緑色光βＧ、赤色光βＲに分かれて出射する。

このような現象が生じる場合、図１に示すように、赤色光αＲと青色光βＢとが混色し、緑色光αＧと緑色光βＧとが混色し、青色光αＢと赤色光βとが混色する。すると、これら光は、全体的に白色化した後に、比較的高い指向性をもって天面１１Ｕから出射する。そのため、例えば、光を拡散させるような拡散シートが、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。

ただし、白色光がより確実に液晶表示パネル５９に入射するために、導光板１１の天面１１Ｕと液晶表示パネル５９との間に、比較的低ヘイズな拡散シートが介在してもよい（逆に、比較的高ヘイズな拡散シートは不要ともいえる）。

［実施の形態２］
実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１で用いた部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付記し、その説明を省略する。

実施の形態１のバックライトユニット４９では、導光板１１の天面１１Ｕと底面１１Ｂとに回折格子ＤＧ（ＤＧＵ・ＤＧＢ）が形成されていた。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、導光板１１の天面１１Ｕのみに回折格子ＤＧが形成されていてもよい。そこで、このような天面１１Ｕのみに回折格子ＤＧを含む導光板１１を搭載するバックライトユニット４９について、図１０〜図１４を用いて詳説する。

図１４は液晶表示装置６９の分解斜視図であり、図１３は図１４に示されるバックライトユニット４９のＢ−Ｂ’線矢視断面図である。これらの図に示すように、導光板１１の天面１１Ｕのみに、回折格子ＤＧ（ＤＧ１・ＤＧ２）が形成される。ただし、回折格子ＤＧは、上記した天面回折格子ＤＧＵに相当する第１回折格子ＤＧ１と、底面回折格子ＤＧＢに相当する第２回折格子ＤＧ２と、を含む。

詳説すると、図１４に示すように、格子片１４の集まる第１回折格子ＤＧ１は、Ｊ方向に延び、そのＪ方向における導光板１１の長さよりも若干短い長手と、Ｋ方向に延び、そのＫ方向における導光板１１の長さよりもかなり短い短手と、を有する。そのため、この第１回折格子ＤＧ１は、矩形状のパッチＰＨ１となる。

一方、第２回折格子ＤＧ２は、底面回折格子ＤＧＢと同様、格子片群１３ｇｒ.Ｂ，１３ｇｒ.Ｇ，１３ｇｒ.Ｒを、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べる。そして、この第２回折格子ＤＧ２は、底面回折格子ＤＧＢ同様に、パッチＰＨ（便宜上、パッチＰＨ２とも称する）である。ただし、そのパッチＰＨ２は、第１回折格子ＤＧ１のパッチＰＨ１に隣り合いつつ、Ｊ方向に沿って列状に並ぶ。

さらに、Ｋ方向における第１回折格子ＤＧ１と第２回折格子ＤＧ２との並びは、繰り返す。すなわち、Ｋ方向において、第１回折格子ＤＧ１と第２回折格子ＤＧ２とは交互に並ぶ。

このような導光板１１であると、例えば図１２（図１３の部分拡大図）に示すように、天面１１Ｕの第２回折格子ＤＧ２に対して６０°程度で入射した光の一部（要は、第２回折格子ＤＧ２で占められる天面１１Ｕに対して６０°程度の入射角で入射する光の一部）は、その天面１１Ｕに対して６０°程度の反射角をもって後方反射（−１次回折反射）する。すなわち、その光（破線矢印参照）は、天面１１Ｕの第２回折格子ＤＧ２に向かって進行してくる側に戻すように回折反射されることになるので、天面１１Ｕに平行関係にある底面１１Ｂに対して６０°程度の入射角をもって入射する。

さらに、この底面１１Ｂに入射する光は、導光板１１の天面１１Ｕに向かいつつ入射面１１Ｓａに戻るように反射する。すると、この戻るように底面１１Ｂから反射する光は、後方反射を生じさせた第２回折格子ＤＧ２から入射面１１Ｓａに近い第１回折格子ＤＧ１で占められる天面１１Ｕに対して、６０°程度の入射角をもって入射する。なお、このような現象が生じるように、第１回折格子ＤＧ１と第２回折格子ＤＧ２とのＫ方向における配置周期が設計される。

ところで、後方反射する光は、第２回折格子ＤＧ２で占められる天面１１Ｕに対して６０°程度で入射する光（実線矢印参照）が基になる。そして、その基になる光が底面１１Ｂからの全反射光であり、さらに、その底面１１Ｂからの全反射光の基になる光が、第１回折格子ＤＧ１で占められる天面１１Ｕからの全反射光（０次反射光）であれば、それらの基になる光は、各々、底面１１Ｂまたは天面１１Ｕに対して６０°程度の反射角を有する。つまり、図１２に示すように、第１回折格子ＤＧ１で占められる天面１１Ｕでの０次反射光が、６０°程度の反射角を有すればよい。

なお、この０次反射光の基になる第１回折格子ＤＧ１に入射する光（天面１１Ｕに対して６０°程度の入射角で入射する光）は、図１１（図１３の部分拡大図）に示すように、−１次回折透過光（一点鎖線矢印参照）および−１次回折反射光（二点鎖線矢印参照）にもなる。そして、この−１次回折透過光および−１次回折反射光は、図２の場合と同様に、底面１１Ｂおよび天面１１Ｕに対してほぼ垂直になって進行する。

以上のような導光板１１であれば、図１０に示すような現象が生じる（なお、図１０は図１３の部分拡大図を参照。ただし、−１次回折反射光は、便宜上、省略する）。まず、ＬＥＤ２２の白色光の一部が、天面１１Ｕの第１回折格子ＤＧ１によって、−１次回折透過光として天面１１Ｕから出射した場合（図１１参照）、その白色光は、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって、赤色光αＲ、緑色光αＧ、青色光αＢ、に分かれて出射する。

一方で、ＬＥＤ２２の白色光の一部は、０次反射光（実線矢印参照）として底面１１Ｂに向かい、その底面１１Ｂにて全反射し、天面１１Ｕの第２回折格子ＤＧ２に入射する。すると、その光は、第２回折格子ＤＧ２によって、後方反射する（破線矢印参照）。そして、この後方反射する光は、底面１１Ｂにて全反射した後に、天面１１Ｕの第１回折格子ＤＧ１に入射する。

つまり、天面１１Ｕの第２回折格子ＤＧ２による−１次回折反射光（後方反射光）は、底面１１Ｂを経て、第１回折格子ＤＧ１で占められる天面１１Ｕに入射する。そして、その光は、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって、青色光βＢ、緑色光βＧ、赤色光βＲ、に分かれて出射する。

すると、第１回折格子ＤＧ１にて、回折透過される光の色毎の順番が、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって進行する光と、反対面１１Ｓｂから受光面１１Ｓａに向かって進行する光とで異なる。

詳説すると、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって進行するＬＥＤ２２の光で、第１回折格子ＤＧ１で占められる天面１１Ｕに入射し、その第１回折格子ＤＧ１で色分かれしつつ回折透過する光では、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって、白色光は赤色光αＲ、緑色光αＧ、青色光αＢに分かれて出射する。

一方、第２回折格子ＤＧ２による後方反射によって、反対面１１Ｓｂから受光面１１Ｓａに向かって進行するＬＥＤ２２の光で、第１回折格子ＤＧ１で占められる天面１１Ｕに入射し、その第１回折格子ＤＧ１で色分かれしつつ回折透過する光では、受光面１１Ｓａから反対面１１Ｓｂに向かって、白色光は、青色光βＢ、緑色光βＧ、赤色光βＲに分かれて出射する。

このような現象が生じる場合、実施の形態１同様に、赤色光αＲと青色光βＢとが混色し、緑色光αＧと緑色光βＧとが混色し、青色光αＢと赤色光βとが混色する。すると、これら光は、全体的に白色化した後に、比較的高い指向性をもって天面１１Ｕから出射する。そのため、例えば、光を拡散させるような拡散シートが、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。

［その他の実施の形態］
なお、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７Ａ〜図９Ｃ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。

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、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、蛍光管のような線状光源、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。

は、図４に示されるバックライトユニットを部分拡大しており、光路を主体的に示す断面図である。 は、図４に示されるバックライトユニットを部分拡大しており、光路を主体的に示す断面図である。 は、図４に示されるバックライトユニットを部分拡大しており、光路を主体的に示す断面図である。 は、図６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、底面側からみた導光板、およびＬＥＤモジュールの斜視図である。 は、液晶表示装置の分解斜視図である。 では、（Ａ）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り、（Ｂ）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り、（Ｃ）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。 では、（Ａ）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り、（Ｂ）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り、（Ｃ）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。 では、（Ａ）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り、（Ｂ）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り、（Ｃ）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１３に示されるバックライトユニットを部分拡大しており、光路を主体的に示す断面図である。 は、図１３に示されるバックライトユニットを部分拡大しており、光路を主体的に示す断面図である。 は、図１３に示されるバックライトユニットを部分拡大しており、光路を主体的に示す断面図である。 は、図１４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Ｂ−Ｂ’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、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１５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。

符号の説明

１１ 導光板
１１Ｂ 導光板の底面（対向面のうちの他方面）
１１Ｕ 導光板の天面（対向面のうちの一方面）
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
ＤＧ 回折格子
ＰＨ 回折格子パッチ
ＤＧＢ 底面回折格子（第２回折格子）
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）
ＤＧＵ 天面回折格子（第１回折格子）
１４ 格子片
ＤＧ１ 第１回折格子
ＰＨ１ パッチ
ＤＧ２ 第２回折格子
ＰＨ２ パッチ
２１ 実装基板
２２ ＬＥＤ（光源）
４２ 反射シート
Ｊ ＬＥＤの並び方向
Ｋ 導光板の受光面から反対面に至るまでの方向（第１方向）
Ｍ 部材の重なり方向
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受光面、上記受光面に対向配置する反対面、並びに、上記受光面および上記反対面を挟み合う２つの対向面を有する導光板と、
   を含むバックライトユニットにあって、
   上記対向面のうちの一方面には、特定範囲の入射角をもって到達する光の一部を上記一方面に対して立ち上げつつ外部に回折透過させ、残りの光の一部を上記対向面のうちの他方面に向けて回折反射させる第１回折格子が形成されており、
   上記他方面には、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個含む第２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るバックライトユニット。
2. 光源と、
   上記光源からの光を受ける受光面、上記受光面に対向配置する反対面、並びに、上記受光面および上記反対面を挟み合う２つの対向面を有する導光板と、
   を含むバックライトユニットにあって、
   上記受光面から上記反対面に至るまでの方向を第１方向とすると、
   上記対向面のうちの一方面には、
   到達する光の一部を上記一方面に対して立ち上げつつ外部に回折透過させ、残りの光の一部を上記対向面のうちの他方面に向けて回折反射させる第１回折格子と、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個含む第２回折格子とが、上記第１方向に沿って、交互に形成されており、
   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るバックライトユニット。
3. 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または２に記載のバックライトユニット。
4. 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３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：第２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 ：第２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。
5. 上記第２回折格子における格子片の全長が、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である請求項３または４に記載のバックライトユニット。
6. 上記導光板の他方面から外部に進行する光を、上記他方面に戻すように反射させる反射シートが、上記他方面に覆われるように位置する請求項１〜５のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
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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