JP4042687B2

JP4042687B2 - 照明装置及びバックライト装置

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Publication number: JP4042687B2
Application number: JP2003417337A
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Inventors: 正斗畠中; 健雄新井
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Current assignee: Sony Corp
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Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2008-02-06
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Description

本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）のバックライト装置に関し、詳しくは、バックライト装置の光源として用いる照明装置及び上記照明装置を備えたバックライト装置に関する。

液晶表示装置のバックライト装置であるバックライトユニットは、主に、光源と、光源から出射された光を導光して面発光させる導光板とによって形成されている。光源から出射された光は、導光板の一側面から導光板内に導かれ、導光板の一方主面から面発光することで、液晶表示パネルを照明する。導光板から面発光した照明光は、バックライトユニットに構成されている拡散シートやレンズシートを介することで、液晶表示パネル全面に渡って均一な面発光を行うことができる。

光源としては、蛍光管や、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などが用いられ、特に小型化、薄型化された電子機器に搭載する場合は、発光ダイオードが使用されることが多い。例えば、携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラといった携帯可能な小型電子機器に搭載される数インチ程度の液晶表示パネルのバックライト装置では、光源としてチップ型の白色発光ダイオードが光源として用いられている。

また、ＰＣ（Personal Computer）のディスプレイや、テレビジョン受像機といった大画面の液晶表示パネルを照明するためのバックライト装置では、光源として、例えば、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）などの蛍光管が用いられている。

冷陰極蛍光ランプは、消費電力や発光寿命などの点で、発光ダイオードに劣っているといった問題や、蛍光管内に封入する封入ガスとして水銀が使用されることから地球環境に対して好ましくない影響を与える可能性があるといった問題がある。

そこで、上述したような、ＰＣのディスプレイやテレビジョン受像機といった大画面の液晶表示装置を照明するバックライトユニットの光源に、発光ダイオードを用いることが提案されている。バックライトの光源には、白色光を発光することが要求されるが、小画面の液晶表示パネルを照明するバックライトユニットの光源として用いられている白色発光ダイオードは、青色発光ダイオードに蛍光体を塗布することで白色光を得ており、冷陰極蛍光ランプと比較して発光効率が１／６〜１／１０程度と非常に劣っているため、大画面の液晶表示装置に用いることは困難である。

そこで、光の三原色である、赤色、緑色、青色をそれぞれ発光する発光ダイオードを用い、この発光ダイオードから発光された赤色、緑色、青色を混色することで白色光を得る手法が提案されている。このように、白色光を得るために、３つの発光ダイオードを用いることで、十分な輝度を確保するとともに、上述した白色発光ダイオードよりも発光効率の低下を抑制することができる。

図１９を用いて、赤色、緑色、青色をそれぞれ発光する発光ダイオード１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂを光源として用いた、透過型の液晶表示パネル１２０を面発光照射するバックライトユニット１１０について説明をする。なお、発光ダイオード１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂを、個々に区別する必要がない場合には、総称して発光ダイオード１１１と呼ぶ。

バックライトユニット１１０は、光源である発光ダイオード１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂと、光源から発光された光を導光する導光板１１２と、導光板１１２の光出射面上に順に積層される拡散シート１１３、第１のレンズシート１１４、第２のレンズシート１１５とを備えている。なお、図面の煩雑さを避けるため、図１９に示すように、発光ダイオード１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、それぞれ１個ずつしか記載していないが、実際には、面発光照射する液晶表示パネル１２０のインチ数などに応じた数だけ、それぞれ設けられている。

バックライトユニット１１０の光源である発光ダイオード１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂは、それぞれ赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂを発光する。発光ダイオード１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂから発光された赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂは、導光路１１６、反射路１１７を通過することで、自然混色され白色光として導光板１１２に入射する。導光路１１６及び反射路１１７は、発光ダイオード１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂから出射された赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂが自然混色されるのに必要な空間を確保するために設けられている。

図２０に、図１９で示したＡＡ線で切断した断面図を示す。図２０に示すように、赤色光Ｌｒ、緑色光Ｌｇ、青色光Ｌｂを自然混色するのに必要な空間は、導光路１１６の幅Ｗ、反射路１１７の径Ｒを適切に設計することによって規定される。また、導光路１１６、反射路１１７を形成する材料は、入射された光を導光板１１２へ効率的に導光するために要求される屈折率を有する材料である。

導光板１１２に入射した白色光は、導光板１１２内を全反射しながら導光される。導光板１１２の光反射面１１２ｂには、入射された光を効率よく光出射面１１２ｃ方向へ立ち上げるためのプリズムパターンや、ドットパターンなどが形成されており、これらのパターンによって臨界角以内で光出射面１１２ｃの内面に入射した光は、光出射面１１２ｃから出射されることになる。

光出射面１１２ｃから出射した光は、面内光量分布に非常にばらつきがあるため、拡散シート１１３に入射し均一化が計られる。拡散シート１１３から出射された光は、第１のレンズシート１１４、第２のレンズシート１１５に入射され、光出射面１１２ｃの法線方向へ集光するように偏向される。

このように、導光板１１２の光出射面１１２ｃから出射され、拡散シート１１３を介した光を、この第１のレンズシート１１４、第２のレンズシート１１５に通過させることで、バックライトユニット１１０の正面輝度を効率よく向上させることが可能となる。

なお、図１９及び図２０を用いて説明したバックライトユニット１１０の他に、赤色、緑色、青色をそれぞれ発光する発光ダイオードを光源とするバックライト装置は、特許文献１、特許文献２にも記載されている。

実公平７−３６３４７号公報特表２００２−５４０４５８号公報

図１９及び図２０を用いて示したバックライトユニット１１０では、発光ダイオード１１１から発光された赤色、緑色、青色を自然混色するために、導光路１１６や反射路１１７といった部材が、導光板１１２の厚みを増加させる方向に設置して使用されている。

したがって、このようなバックライトユニット１１０を、液晶表示パネル１２０に組み付けて液晶表示装置を構成した場合には、非常に厚みのある表示装置となってしまうといった問題がある。

また、大画面の液晶表示パネルを照明するバックライトユニットの光源として、赤色、緑色、青色のいわゆる光の３原色をそれぞれ発光する発光ダイオードを用いて上記３原色を混色して白色光を得る照明装置を構成した場合、液晶表示パネルの大画面化に伴って、所望の輝度を確保するために照明装置の使用数を増加させる必要があるため照明装置個々の低価格化、光の利用効率の高効率化が要求されている。

これに伴い、使用する発光ダイオードも高価なものではなく特性にばらつきなどがある安価な発光ダイオードを積極的に使用することが要求されるが、このような発光ダイオードを使用した場合、従来の照明装置だと色純度の高い白色光を得ることができないといった問題などがある。

そこで、本発明は、上述したような問題及び要求を解決するために案出されたものであり、赤色、青色、緑色をそれぞれ発光する発光ダイオードを用いたバックライト装置の光源として機能する低価格化、高効率化を実現し、色純度の高い白色光を混色する照明装置及び、この照明装置を用いて薄型化を実現するバックライト装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、第１の原色光を出射する第１の光源と、第２の原色光を出射する第２の光源と、第３の原色光を出射する第３の光源と、上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する第１の光反射面を有する第１の三角プリズムと、上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第２の光反射面を有する第２の三角プリズムと、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光を透過し、上記第１の三角プリズムが有する上記第１の光反射面で反射された上記第１の原色光を反射する第１の波長選択透過反射面と、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光を透過し、上記第２の三角プリズムが有する上記第２の光反射面で反射された上記第２の原色光を反射する第２の波長選択透過反射面とをＸ字状に配し、上記第１の原色光、上記第２の原色光、上記第３の原色光を混色し、白色光として出射するダイクロイックプリズムとを備え、上記ダイクロイックプリズムと、上記第１の三角プリズム及び上記第２の三角プリズムとは、それぞれ空気層を介して近傍に配されることを特徴とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、第１の原色光を出射する第１の光源と、第２の原色光を出射する第２の光源と、第３の原色光を出射する第３の光源と、上記第３の原色光を出射する第４の光源と、上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、上記第４の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第４のレンズと、上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する第１の光反射面を有する第１の三角プリズムと、上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第２の光反射面を有する第２の三角プリズムと、上記第１の光反射面で反射された上記第１の原色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射して、上記第１の振動面に垂直な第２の振動面で振動する直線偏光を透過し、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第１の透過反射面と、上記第１の原色光を透過し、上記第２の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第２の透過反射面とをＸ字状に配した第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２の光反射面で反射された上記第２の原色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射して、上記第２の振動面で振動する直線偏光を透過し、上記第４のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第３の透過反射面と、上記第２の原色光を透過し、上記第１の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、上記第４のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第４の透過反射面とをＸ字状に配した第２のビームスプリッタプリズムと、上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２のビームスプリッタプリズムとの間に配され、上記第１の透過反射面で透過された上記第１の原色光の上記第２の振動面で振動する直線偏光を、上記第１の振動面で振動する直線偏光に変換し、上記第３の透過反射面で透過された上記第２の原色光の上記第２の振動面で振動する直線偏光を、上記第１の振動面で振動する直線偏光に変換する波長板とを備える。

そして、上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第１の三角プリズムとは、空気層を介して近傍に配され、上記第２のビームスプリッタプリズムと、上記第２の三角プリズムとは、空気層を介して近傍に配され、上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２のビームススプリッタプリズムとは、上記波長板及び空気層介して近傍に配され、上記第１のビームスプリッタプリズムは、上記第１の原色光、上記第２の原色光、それぞれの上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第３の原色光の上記第１の振動面及び上記第２の振動面で振動する直線偏光とを混色し、白色光として出射し、上記第２のビームスプリッタプリズムは、上記第１の原色光、上記第２の原色光、それぞれの上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第３の原色光の上記第１の振動面及び上記第２の振動面で振動する直線偏光とを混色し、白色光として出射することを特徴とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、第１の原色光を出射する第１の光源と、第２の原色光を出射する第２の光源と、第３の原色光を出射する第３の光源と、上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する光反射面を有する第１の反射板と、上記第１の反射板が有する上記光反射面で反射された上記第１の原色光を透過し、上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第１の波長選択透過反射面を有する第１のビームスプリッタプレートと、上記第３のレンズを介して出射される第３の原色光を透過し、上記第１のビームスプリッタプレートを介して出射される上記第１の原色光及び上記第２の原色光を反射する第２の波長選択透過反射面を有し、上記第１の原色光、上記第２の原色光、上記第３の原色光を混色して、白色光とする第２のビームスプリッタプレートと、所定の入射角以上の角度で入射した光を反射し、上記入射角以内で入射した光を透過する入射角依存性を示す角度選択透過反射面を有し、上記第２のビームスプリッタプレートの後段に、上記第３のレンズ、上記第２のビームスプリッタプレートが形成する光軸を通過するように配された、上記第２のビームスプリッタプレートで混色された上記白色光を出射する光学プレートとを備えることを特徴とする。

上述の目的を達成するための、本発明に係るバックライト装置は、光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板を備えるバックライト装置であって、第１の原色光を出射する第１の光源と、第２の原色光を出射する第２の光源と、第３の原色光を出射する第３の光源と、上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する第１の光反射面を有する第１の三角プリズムと、上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第２の光反射面を有する第２の三角プリズムと、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光を透過し、上記第１の三角プリズムが有する上記第１の光反射面で反射された上記第１の原色光を反射する第１の波長選択透過反射面と、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光を透過し、上記第２の三角プリズムが有する上記第２の光反射面で反射された上記第２の原色光を反射する第２の波長選択透過反射面とをＸ字状に配し、上記第１の原色光、上記第２の原色光、上記第３の原色光を混色し、白色光として出射するダイクロイックプリズムとを有し、上記ダイクロイックプリズムと、上記第１の三角プリズム及び上記第２の三角プリズムとを、それぞれ空気層を介して近傍に配する照明装置を上記導光板の上記光入射面に対して所定の間隔で複数備えることを特徴とする。

上述の目的を達成するための、本発明に係るバックライト装置は、光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板を備えるバックライト装置であって、第１の原色光を出射する第１の光源と、第２の原色光を出射する第２の光源と、第３の原色光を出射する第３の光源と、上記第３の原色光を出射する第４の光源と、上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、上記第４の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第４のレンズと、上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する第１の光反射面を有する第１の三角プリズムと、上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第２の光反射面を有する第２の三角プリズムと、上記第１の光反射面で反射された上記第１の原色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射して、上記第１の振動面に垂直な第２の振動面で振動する直線偏光を透過し、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第１の透過反射面と、上記第１の原色光を透過し、上記第２の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第２の透過反射面とをＸ字状に配した第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２の光反射面で反射された上記第２の原色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射して、上記第２の振動面で振動する直線偏光を透過し、上記第４のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第３の透過反射面と、上記第２の原色光を透過し、上記第１の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、上記第４のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第４の透過反射面とをＸ字状に配した第２のビームスプリッタプリズムと、上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２のビームスプリッタプリズムとの間に配され、上記第１の透過反射面で透過された上記第１の原色光の上記第２の振動面で振動する直線偏光を、上記第１の振動面で振動する直線偏光に変換し、上記第３の透過反射面で透過された上記第２の原色光の上記第２の振動面で振動する直線偏光を、上記第１の振動面で振動する直線偏光に変換する波長板とを有し、上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第１の三角プリズムとを、空気層を介して近傍に配し、上記第２のビームスプリッタプリズムと、上記第２の三角プリズムとを、空気層を介して近傍に配し、上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２のビームススプリッタプリズムとを、上記波長板及び空気層介して近傍に配し、上記第１のビームスプリッタプリズムが、上記第１の原色光、上記第２の原色光、それぞれの上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第３の原色光の上記第１の振動面及び上記第２の振動面で振動する直線偏光とを混色し、白色光として出射し、上記第２のビームスプリッタプリズムが、上記第１の原色光、上記第２の原色光、それぞれの上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第３の原色光の上記第１の振動面及び上記第２の振動面で振動する直線偏光とを混色し、白色光として出射する照明装置を、上記導光板の上記光入射面に対して所定の間隔で複数備えることを特徴とする。

上述の目的を達成するための、本発明に係るバックライト装置は、光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板を備えるバックライト装置であって、第１の原色光を出射する第１の光源と、第２の原色光を出射する第２の光源と、第３の原色光を出射する第３の光源と、上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する光反射面を有する第１の反射板と、上記第１の反射板が有する上記光反射面で反射された上記第１の原色光を透過し、上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第１の波長選択透過反射面を有する第１のビームスプリッタプレートと、上記第３のレンズを介して出射される第３の原色光を透過し、上記第１のビームスプリッタプレートを介して出射される上記第１の原色光及び上記第２の原色光を反射する第２の波長選択透過反射面を有し、上記第１の原色光、上記第２の原色光、上記第３の原色光を混色し、白色光とする第２のビームスプリッタプレートと、所定の入射角以上の角度で入射した光を反射し、上記入射角以内で入射した光を透過する入射角依存性を示す角度選択透過反射面を有し、上記第２のビームスプリッタプレートの後段に、上記第３のレンズ、上記第２のビームスプリッタプレートが形成する光軸を通過するように配された、上記第２のビームスプリッタプレートで混色された上記白色光を出射する光学プレートとを有する照明装置を、上記導光板の上記光入射面に対して所定の間隔で複数備えることを特徴とする。

本発明によれば、光源から発光される３原色光を混色して白色光が得られるため、液晶表示パネルに対して、色純度の高い白色光を面発光することができる。

また、本発明では、光学手段によって、光源から発光される発散傾向の原色光を平行光にすることができるため、混色手段で白色光に混色される前段の光の導光中に損失してしまう光の成分を抑制することができる。したがって、光源で発光される光の利用効率を大幅に向上させることを可能とする。

さらにまた、混色手段は、各原色光の光学的性質に基づいて、選択的な透過及び反射をすることで、混色し白色光を得るため、特性にばらつきのある安価な光源、例えば、安価な発光ダイオードを用いた場合でも、混色した白色光の色純度を向上させることを可能とする。

例えば、混色手段に、ダイクロイックプリズム、ビームスプリッタプリズム、ビームスプリッタプレートを用い、上記光学部材に形成した薄膜により選択的な透過及び反射を行う構成とする場合、形成する薄膜の材料、膜厚を変えることで透過条件、反射条件が制御可能となるため、容易に色純度を向上させるような調整をすることが可能となる。

また、導光板の光入射面の厚さを、上記混色手段の白色光出射面に対して大幅に薄くした場合でも、混色手段から出射される白色光を、全て導光板の光入射面に入射されるように導光する光学素子により、光の利用効率を低下させることなく対応することが可能となる。

本発明のバックライト装置を用いて、カラーフィルタを備えた液晶表示パネルを照明した場合、ＣＩＥ色度図におけるＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式の色度範囲の１００〜１２０％程度を再現することができるため、ＮＴＳＣよりも色域の広い色空間であるｓＹＣＣの色再現性範囲に対応することが可能となる。

以下、本発明に係る照明装置及びバックライト装置を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１に、本発明を実施するための最良の形態として示すバックライトユニット３０について説明をする。バックライトユニット３０は、少なくとも、導光板１０と、光源部２０Ａ及び光源部２０Ｂとを備えている。バックライトユニット３０は、大画面の液晶表示パネル、例えば、１７インチのサイズの透過型液晶表示パネルを照明するバックライト装置である。

図１に示す導光板１０は、例えば、縦横比が９：１６で、紙面の奥行き方向に所定の厚みを有する透明導光板である。導光板１０のサイズは、照明する液晶表示パネルのサイズ、例えば、１７インチのサイズの液晶表示パネルに合わせて、同じように１７インチのサイズとされている。

なお、導光板１０のサイズは、バックライトユニット３０が照明する液晶表示パネルによって決まり、本発明を限定するものではない。

導光板１０に用いられる材料としては、アクリル樹脂の他、メタクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂などの透明熱可塑性樹脂が用いられる。導光板１０は、一例として透明度の高いアクリル樹脂などを材料として射出成形される。導光板１０は、光入射面１１Ａ及び１１Ｂから入射された光を導光し、当該導光板１０の一方主面である光出射面１２から出射させる。

導光板１０の光出射面１２に対向する当該導光板１０の他方主面である図示しない光反射面には、細かい凹凸形状、例えば、プリズムパターンやドットパターンなどが形成されており、導光板１０内に導光された光を効率よく光出射面１２方向へ立ち上げるような処理が施されている。この、光反射面に形成されたプリズムパターンやドットパターンによって導光板１０内に入射した光は、光出射面１２から均一な光として出射され、導光板１０は、面発光することになる。

導光板１０の光源としては、図１に示すように導光板１０の横方向の対向する側面である光入射面１１Ａ，１１Ｂに、それぞれに所定の間隔で配列された照明装置２１Ａ_１〜２１Ａ_１２からなる光源部２０Ａと、照明装置２１Ｂ_１〜２１Ｂ_１２からなる光源部２０Ｂとが用いられる。なお、照明装置２１Ａ_１〜２１Ａ_１２、照明装置２１Ｂ_１〜２１Ｂ_１２を個々に区別する必要がない場合には、総称して照明装置２１と呼ぶ。

光源部２０Ａの照明装置２１Ａ_１〜２１Ａ_１２、光源部２０Ｂの照明装置２１Ｂ_１〜２１Ｂ_１２は、全て同一の構成となっており、少なくとも、色の３原色である赤色、緑色、青色をそれぞれ発光する発光ダイオードと、上記発光ダイオードから発光された赤色、緑色、青色を白色光に混色する混色手段とを備えている。照明装置２１の構成については後で詳細に説明をする。

各照明装置２１で混色された白色光は、それぞれ、導光板１０の光入射面１１Ａ又は１１Ｂから入射して導光板１０内を全反射しながら導光され、上述した光反射面に形成されたプリズムパターンやドットパターンによって立ち上げられ光出射面１２から出射される。

図２に、図１に示すＡＡ線で切断した導光板１０の断面図を示す。図１では、図示していないが、導光板１０の光反射面１３の下側には、反射シート１５が配され、光出射面１２の上側には、拡散シート１６、第１のレンズシート１７、第２のレンズシート１８が順に積層されている。

反射シート１５は、導光板１０を全反射しながら導光される光のうち、光反射面１３から導光板１０外に飛び出した光を反射して、再び導光板１０内に戻す働きをしている。これにより、導光板１０外に飛び出して損失してしまう光の成分を抑制することができる。

拡散シート１６は、導光板１０の光出射面１２から出射された光を均一な光に拡散する。また、第１のレンズシート１７、第２のレンズシート１８は、拡散シート１６から出射された光を正面方向へ集光するよう配光制御を行う。

この反射シート１５、拡散シート１６、第１のレンズシート１７、第２のレンズシート１８といったシート類によって、バックライトユニット３０は、十分な正面輝度を獲得することができる。

続いて、照明装置２１の構成について説明をする。照明装置２１は、発光ダイオードが発光する赤色、緑色、青色の光を白色光に混色する混色手段として、波長の違いに応じて選択的に透過、反射をする２つの波長選択透過反射面を有するダイクロイックプリズムを用いた照明装置である。

光源部２０Ａ，光源部２０Ｂの照明装置としては、この照明装置２１以外にも後で詳細に説明をする他の構成の照明装置も適用可能であるため、以下の説明においては、各照明装置を実施例として区別して記載する。まず、実施例１として照明装置２１の構成について説明をする。

｛実施例１｝
図３に示すように、照明装置２１は、発光ダイオード２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、発光ダイオード２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの発光面側に、それぞれ設けられた集光レンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂと、三角プリズム２４，２５と、ダイクロイックプリズム２６とを備えている。三角プリズム２４，２５は、集光レンズ２３Ｒ，２３Ｂの光出射面側に配され、ダイクロイックプリズム２６は、集光レンズ２３Ｇの光出射面側に配される。

なお、発光ダイオード２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ、集光レンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、個々に区別する必要がない場合には、総称して、それぞれ発光ダイオード２２、集光レンズ２３と呼ぶ。

ダイクロイックプリズム２６と、三角プリズム２４，２５は、それぞれ、密着しないように空気層Ａｉｒを介して配されている。図３においては、この空気層Ａｉｒを誇張して示しているが、導光する光の損失を最小とするために、実際はミクロンオーダーの層となっている。この空気層Ａｉｒは、例えば、直径が０．５μｍ程度のプラスチック製のビーズを、三角プリズム２４と、ダイクロイックプリズム２６との間、三角プリズム２５とダイクロイックプリズム２６との間に、それぞれ配することで形成することができる。

このように配される三角プリズム２４，２５、ダイクロイックプリズム２６は、発光ダイオード２２で発光された光を、集光レンズ２３を介して入射し、混色して白色光を得る混色手段である。

発光ダイオード２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を示す波長域の光を発光する。発光ダイオード２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂとして使用できる発光ダイオードは、上記要件を満たせばどのようなものでも使用可能である。例えば、発光する光の指向パターンを特定する発光ダイオードの形状が、ハイドーム（High-Dome）型、ロードーム（Low-Dome）型、フラット（Flat）型などの発光ダイオードを使用することができる。

以下に、一例として、照明装置２１に使用する発光ダイオード２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの仕様を示す。

発光ダイオード２２Ｒ：赤色（発光色）、６２５ｎｍ（中心波長）、High-Dome型（形状）、１Ｗ（消費電力）
発光ダイオード２２Ｇ：緑色（発光色）、５３０ｎｍ（中心波長）、High-Dome型（形状）、３Ｗ（消費電力）
発光ダイオード２２Ｂ：ロイヤルブルー（発光色）、４５５ｎｍ（中心波長）、High-Dome型（形状）、３Ｗ（消費電力）

集光レンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂは、発光ダイオード２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂから発光された赤色、緑色、青色の光をそれぞれ集光し、三角プリズム２４、ダイクロイックプリズム２６、三角プリズム２５に入射させる。発光ダイオード２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂで発光された赤色、緑色、青色の光は、放射状に広がって進む指向性を有した発散光となっているため、各集光レンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂによって屈折させて平行光とする。実際には、数パーセント程度の光は、完全な平行光とはならず、若干の発散傾向を有する光として、集光レンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂから出射される。

この集光レンズ２３が、発光ダイオード２２で発光された発散光を平行光とすることで、後段の三角プリズム２４，２５、ダイクロックプリズム２６で光を導光して白色光に混色する前段で、上記プリズム外に漏れ出でてしまう光を抑制することができる。したがって、発光ダイオード２２で発光された光の光利用効率を向上させることが可能となる。

集光レンズ２３は、球面レンズ或いは非球面レンズであり、材料として、例えば、ＢＫ−７（商品名：ＳＣＨＯＴＴ社）、ＮＢＦＤ１３（商品名：ＨＯＹＡ社）、ＳＦ１（商品名：ＳＣＨＯＯＴ社）といった光学ガラスを用いることができる。

集光レンズ２３の表面には、反射防止膜（ＡＲコート）をコーティングし、レンズ表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。例えば、集光レンズ２３の表面に、ＭｇＦ_２による単層の反射防止コート、或いは、誘電体多層膜によるマルチコートなどをコーティングする。

図４に示すように集光レンズ２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂの光入射面側には、それぞれフレネルレンズ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂを、各集光レンズ２３と一体構成させるように配することもできる。なお、フレネルレンズ２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂは、個々に区別する必要がない場合は、総称して、フレネルレンズ２７と呼ぶ。

フレネルレンズ２７は、同心円状の複数のプリズムを階段状に形成したレンズであり、アクリル樹脂を用いて射出成形される。図４に示すように、このフレネルレンズ２７を、集光レンズ２３の前段に配することで、集光レンズ２３の機能、つまり発散光がコリーメートされるように屈折させることを効果的に行うことができる。

フレネルレンズ２７は、集光レンズ２３が、球面レンズ或いは非球面レンズどちらの場合であっても図４に示すように用いることができる。集光レンズ２３を非球面レンズとし、フレネルレンズ２７を用いた場合には、より効果的に、発散光を平行光とすることが可能となる。

このように、フレネルレンズ２７を、集光レンズ２３と組み合わせて用いる場合には、集光レンズ２３の材料として、高価な光学ガラスに代えて、安価なポリカーボネート樹脂を用いることができる。フレネルレンズ２７と、集光レンズ２３とを組み合わせて用いる場合、ポリカーボネート樹脂で集光レンズ２３を成形しても、光学ガラスで成形した集光レンズ２３を単体で用いる場合と同等の効果を得ることができる。

また、フレネルレンズ２７にも、集光レンズ２３と同様に反射防止膜（ＡＲコート）を施し、レンズ表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。

また、集光レンズ２３は、光入射面がフレネルレンズ２７となるように一体成形することもできる。フレネルレンズ２７のフレネル面の形状も、球面状又は非球面状のどちらにすることも可能である。

再び、図３に戻り、照明装置２１の構成の説明を続ける。三角プリズム２４，２５は、底辺を直角二等辺三角形とする直角プリズムであり、集光レンズ２３Ｒ，２３Ｂの光出射面側にそれぞれ設けられている。三角プリズム２４，２５のそれぞれの斜面２４ｂ，２５ｂには、反射膜が形成されており、光入射面２４ａ，２５ａから入射された光を反射又は全反射して光出射面２４ｃ，２５ｃに導く。

例えば、斜面２４ｂ，２５ｂに、アルミニウム又は銀などを蒸着することで反射膜を形成することができる。斜面２４ｂ，２５ｂに銀を蒸着した場合は、蒸着した銀の酸化を防止するためにＳｉＯ_２などの保護膜を蒸着する。

ダイクロイックプリズム２６は、集光レンズ２３Ｇの光出射面側に設けられた立方体のプリズムである。

ダイクロイックプリズム２６は、発光ダイオード２２Ｇで発光される緑色光の波長帯域以下の可視光を透過させて、それ以外の波長帯域の可視光、つまり発光ダイオード２２Ｒで発光される赤色光を反射させる第１の波長選択透過反射面２８と、上記緑色光の波長帯域以上の可視光を透過させて、それ以外の波長帯域の可視光、つまり発光ダイオード２２Ｒで発光される青色光を反射させる第２の波長選択透過反射面２９とがＸ字状にクロスするように形成されている。

このダイクロイックプリズム２６の第１の波長選択透過反射面２８、第２の波長選択透過反射面２９は、真空蒸着法や、スパッタリング法といった薄膜形成法にて形成された誘電体多層膜である。したがって、使用する各発光ダイオード２２の特性などに応じて、材料や、膜厚などを変えて誘電体多層膜を形成することで、透過及び反射させる波長帯域、つまりカットオフさせる波長帯域を自由に制御することができる。

例えば、発光ダイオード２２Ｒで発光された赤色光の波長帯域と、発光ダイオード２２Ｇで発光された緑色光の波長帯域とは、発光ダイオードの特性上、若干重なってしまう波長帯域が存在する。この重なった波長帯域の光は、人の目には、赤色とも、緑色ともとれない色調を示すことになる。緑色光と、青色光の場合も同様に、重なった波長帯域が存在することになる。

このような、赤色光、緑色光、青色光を混色させて白色光を生成した場合、液晶表示パネルのカラーフィルタを介した光の色純度は、低下してしまうことになる。そこで、この重なった波長帯域をカットオフすることで、輝度は若干下がるものの、色純度を大幅に高めることができる。

なお、各発光ダイオード２２の発光特性を、波長帯域が重ならないように設計することも考えられるが、非常にコストがかかってしまうことになる。したがって、このように、照明装置２１では、ダイクロックプリズム２６の第１の波長選択透過反射面２８、第２の波長選択透過反射面２９を形成する誘電体多層膜を調整することで、色純度を制御できるため、発光ダイオード２２として、特性にバラつきのある安価な発光ダイオードを用いることが可能となる。

また、ダイクロイックプリズム２６の表面には、反射防止膜（ＡＲコート）、例えば、誘電体多層膜によるマルチコートをコーティングし、反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。

このような、ダイクロイックプリズム２６は、発光ダイオード２２Ｇで発光され、集光レンズ２３Ｇを介して入射された緑色光を、第１の波長選択透過反射面２８及び第２の波長選択透過反射面２９で透過させる。

また、ダイクロイックプリズム２６は、発光ダイオード２２Ｒで発光され、集光レンズ２３Ｒ、三角プリズム２４を介して入射された赤色光を第１の波長選択透過反射面２８で反射させる。

さらに、ダイクロイックプリズム２６は、発光ダイオード２２Ｂで発光され、集光レンズ２３Ｂ、三角プリズム２５を介して入射された青色光を、第２の波長選択透過反射面２９で反射させることで、緑色光、赤色光、青色光を混色した白色光を生成し、出射する。

ここで、ダイクロイックプリズム２６と、三角プリズム２４，２５とを、それぞれ、密着しないように空気層Ａｉｒを介して配することの理由について説明をする。なお、三角プリズム２４と、ダイクロイックプリズム２６との間に空気層Ａｉｒを設けることによる効果と、三角プリズム２５と、ダイクロイックプリズム２６との間に空気層Ａｉｒを設けることによる効果は全く同じであるため、三角プリズム２４と、ダイクロイックプリズム２６とを用いた説明のみを行う。

まず、例えば、三角プリズム２４と、ダイクロイックプリズム２６とが密着して配されていることを考える。このような場合、光出射面２４ｃに臨界角以上で入射した光の成分は、光出射面２４ｃで全反射することなく透過して、光入射面２６ｂからダイクロイックプリズム２６に入射する。このような光の成分は、上記臨界角以上を保ったまま、ダイクロイックプリズム２６に入射するため、第１の波長選択透過反射面２８に入射せずに、光出射面２６ｄから赤色光のまま出射してしまうことになり、光の利用効率が低下してしまう原因となっていた。

そこで、三角プリズム２４と、ダイクロイックプリズム２６とを上述したように空気層Ａｉｒを介して配すると、集光レンズ２３Ｒから出射された赤色光が完全な平行光である場合には、三角プリズム２４の光入射面２４ａより入射された光は、斜面２４ｂで全反射されて光出射面２４ｃに対して垂直な方向に出射してダイクロイックプリズム２６の第１の波長選択透過反射面２８に入射する。

また、集光レンズ２３Ｒから出射された赤色光が、完全な平行光となっておらず、若干発散傾向で三角プリズム２４の光入射面２４ａより入射した場合でも、三角プリズム２４内で全反射及び反射を繰り返して、光出射面２４ｃから出射される。この時、光出射面２４ｃに入射した光のうち、臨界角以上で入射した光の成分は、光出射面２４ｃで全反射され、斜面２４ｂで反射される。斜面２４ｂで反射された光は、ダイクロイックプリズム２６の光入射面２６ｂから入射して、第１の波長選択透過反射面２８に確実に入射されることになり、光出射面２６ｄから出射される白色光に混色されることになる。したがって、ダイクロイックプリズム２６と、三角プリズム２４とを密着させた場合のように、光の利用効率を低下させることなく白色光を生成することができる。

ところで、液晶表示装置の薄型化に伴い、バックライトユニット３０、つまり導光板１０を薄型化することが要求されている。

しかし、光源部２０Ａ，２０Ｂの照明装置２１は、発光ダイオード２２の形状によってほぼ大きさが決定してしまい、混色した白色光を出射する出射口の大きさも、少なくとも、ダイクロイックプリズム２６の光出射面２６ｄの面積分が必要となる。

したがって、この光出射面２６ｄの形状に、導光板１０の厚さを合わせた場合には、導光板１０を薄型化することができなくなり、逆に、導光板１０の厚さを薄型化した場合には、形状が一致しないため光出射面２６ｄから白色光が漏れ出てしまい光の利用効率を大幅に下げてしまうといった問題がある。

そこで、照明装置２１は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、導光板１０との間に、ダイクロイックプリズム２６の光出射面２６ｄの形状と、導光板１０の厚さとを適合させるためのアダプターとして、光学素子３１を備えた構成とすることができる。

図５（ａ）は、導光板１０の光出射面１２を正面とした図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）で示すＢＢ線で切断した際の断面図である。光学素子３１の光入射面３１ａは、ダイクロイックプリズム２６の光出射面２６ｄと同一形状である。光学素子３１の光出射面３１ｂは、一辺が、図５（ａ）に示すダイクロイックプリズム２６の横幅と同じＷで、もう一辺が図５（ｂ）に示す導光板１０の厚さと同じｄとなる長方形である。

このように光学素子３１の光出射面３１ｂの面積は、導光板１０の厚さに応じて、光入射面３１ａの面積よりも小さくなっており、光学素子３１の全体の形状も、光入射面３１ａ側から所定の角度のテーパーで、次第に減少するような台形形状となっている。

図６に示すように、ダイクロイックプリズム２６の光出射面２６ｄから出射された白色光は、この光学素子３１の光入射面３１ａに入射され、所定の角度が付いた光反射面３１ｃ，３１ｄで全反射しながら導光され、光出射面３１ｂを介して導光板１０の光入射面１１Ｂ，１１Ａに入射することになる。

このように、光学素子３１の光反射面３１ｃ，３１ｄで、全反射され、光出射面３１ｂから出射される白色光は、導光板１０の光入射面１１Ａ，１１Ｂに対して垂直な方向よりも若干角度を持ちながら入射されることになる。

導光板１０に入射した白色光は、導光板１０内を全反射しながら導光されるが、上述したように導光板１０の光反射面１３に形成されたドットパターンやプリズムパターンによって光出射面１２側に立ち上げられることになる。このとき、導光板１０の導光方向に対して完全に平行な光の成分は、導光板１０内で全反射されることなく導光されることになる。このような光の成分は、光反射面１３には入射されない、つまり、ドットパターンやプリズムパターンに入射されないため光出射面１２方向へと立ち上げられない。したがって、このような光の成分によって導光板１０の光出射面１２から出射される光の正面輝度が低下してしまうことになる。

そこで、光学素子３１は、ダイクロイックプリズム２６から出射された白色光を、全反射させながら導光し導光板１０に入射させることで、導光板１０の導光方向に完全に平行な光の成分を減少させ、正面輝度を向上させることができる。

光学素子３１を形成する材料としては、ダイクロイックプリズム２６から出射されて、入射した白色光が全反射をするような屈折率に制御された光学ガラスや、白板ガラス、アクリル樹脂などが用いられる。

また、照明装置２１は、この光学素子３１に代えて、図７（ａ），（ｂ）に示すような、２つの反射ミラー３２Ａ，３２Ｂからなる光学素子３２を備えていてもよい。反射ミラー３２Ａ，３２Ｂは、例えば、白板ガラスなどで形成されたプレート状の基板上に、反射膜を形成することでなる反射面３２ａ，３２ｂをそれぞれ備えている。

反射ミラー３２Ａ，３２Ｂの反射面３２ａ，３２ｂには、例えば、アルミニウム又は銀などの反射膜が蒸着される。反射面３２ａ，３２ｂに銀反射膜を蒸着した場合は、蒸着した銀反射膜の酸化を防止するためにＳｉＯ_２などの保護膜を蒸着する。また、反射面３２ａ，３２ｂは、ロール紙にアルミニウム又は銀を蒸着し、蒸着したロール紙を貼り付けることで薄膜を形成するようにしてもよい。アルミニウム又は銀を蒸着したロール紙を用いる場合は、一度に蒸着可能な面積が増加するため大量生産を可能とする。

反射ミラー３２Ａ，３２Ｂは、それぞれが有する反射面３２ａ，３２ｂが、光学素子３１の光反射面３１ｃ，３１ｄと同じ角度になるように配されている。このような、光学素子３２は、ダイクロイックプリズム２６から出射された白色光を、反射又は全反射しながら、導光板１０へと導光する。なお、光学素子３２は、光学素子３１と全く同様の機能を果たすため、詳細な説明は省略をする。

また、照明装置２１は、光学素子３２に代えて、図７（ｃ）に示すように、一方の反射ミラー３３Ｂを、反射面３３ｂが導光板１０の光の導光方向と平行となるように配置し、他方の反射ミラー３３Ａを、ダイクロイックプリズム２６の光出射面２６ｄの形状と、導光板１０の厚さとが適合するような光出射口となるように、反射面３３ａの角度をつけて配置した光学素子３３を備えていてもよい。光学素子３３も、光学素子３１，３２と全く同様の機能を果たすため説明は省略をする。

また、照明装置２１は、光学素子３１に代えて、図８（ａ），（ｂ）に示すような光学素子３４を備えていてもよい。図８（ｂ）に示すように光学素子３４は、同一形状の第１の光学素子３５と、第２の光学素子３６とからなる。

第１の光学素子３５、第２の光学素子３６は、ダイクロイックプリズム２６の光出射面２６ｄから出射される白色光を入射する、光入射面３５ａ，光入射面３６ａを備えている。この光入射面３５ａ，３６ａを組み合わせた形状は、ダイクロイックプリズム２６の光出射面２６ｄの形状と同一となっている。また、第１の光学素子３５，第２の光学素子３６の光出射面３５ｂ，３６ｂの面積は、導光板１０の厚さに応じて、光入射面３５ａ，３６ａの面積よりも小さくなっている。

これに応じて、第１の光学素子３５、第２の光学素子３６のそれぞれの全体の形状も、光入射面３５ａ，３６ａ側から所定の角度のテーパーで、次第に減少するような台形形状となっている。

ダイクロイックプリズム２６の光出射面２６ｄから出射された白色光は、光入射面３５ａ，３６ａから、第１の光学素子３５，第２の光学素子３６にそれぞれ入射し、光反射面３５ｃ，３５ｄ及び光反射面３６ｃ，３６ｄをそれぞれ全反射しながら導光され、光出射面３５ｄ，３６ｄを介して、導光板１０の光入射面１１Ｂ又は１１Ａに入射することになる。

光学素子３４は、第１の光学素子３５，第２の光学素子３６の２つの光学素子を備えているため、光学素子３１と比較して、導光板１０に所定の角度で入射し、光反射面１３に形成されたドットパターンやプリズムパターンに入射する光の成分が大幅に増加することになる。したがって、より効果的に、導光板１０の導光方向に完全に平行な光の成分を減少させ、飛躍的に正面輝度を向上させることができる。

このような光学素子３１、光学素子３２、光学素子３３又は光学素子３４を備える照明装置２１は、図９に示すように導光板１０の光入射面１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ所定の間隔で、導光板１０を介して照明装置２１の白色光出射面同士が対向するように複数配列されることで光源部２０Ａ，２０形成し、それぞれが備える発光ダイオードによって発光された赤色光、緑色光、青色光を混色することで得られる白色光を導光板１０に出射する。

ところで、導光板１０の光入射面１１Ａ及び１１Ｂに、拡散シート、プリズムシートといったシート類を貼り付けることで、導光板１０の光出射面１２から面発光させる白色光の輝度分布を均一にすることができる。

図１０に、光学素子３１を備えた照明装置２１を光源２０Ａ，２０Ｂとした場合に、導光板１０の光入射面１１Ａ，１１Ｂに、拡散シート、プリズムシートといったシート類を貼り付けることで形成した拡散領域５の様子を示す。拡散領域５は、導光板１０の光入射面１１Ａ，１１Ｂにおいて、照明装置２１が備える光学素子３１の光出射面３１ｂが接する位置にシート類を貼り付けることで形成される。したがって、拡散領域５の横幅は光学素子３１の横幅、Ｗと同じになる。

図１１に示すように、拡散領域５は、例えば、拡散シート５ａ、第１のプリズムシート５ｂ、第２のプリズムシート５ｃを、導光板１０の光入射面１１Ａ、１１Ｂに順に貼り付けることで形成される。光学素子３１の光出射面３１ｄから出射された白色光が、拡散領域５に入射すると、拡散領域５によって、導光板１０の横方向にランダムに拡散され、導光板１０内に導光されることになる。

例えば、導光板１０に拡散領域５を設けなかった場合、光学素子３１の光出射面３１ｄから出射された光は、導光板１０の横方向には拡散されにくいため、光出射面１２から出射された光は、均一な面発光をせずに視覚的に認識できる程度の輝度分布を生じた光となってしまう。つまり、光出射面１２から出射される光には、明るい箇所があったり、暗い個所があったりといった輝度ムラ、例えば、ストライプ状の輝度ムラが生じてしまう可能性が高い。

そこで、導光板１０に拡散領域５を設けることで、導光板１０の横方向全体に渡って満遍なく白色光を行き渡らせることが可能となり、このような弊害を抑制することができる。

なお、拡散領域５は、一例として拡散シート５ａと、第１のプリズムシート５ｂと、第２のプリズムシート５ｄとを用いているが、本発明では、このようなシート類の組み合わせに限定されるものではなく、上述した拡散効果が得られれば、どのようなシートを単独或いは組み合わせて用いてもよい。

第１のプリズムシート５ｂ、第２のプリズムシート５ｄとしては、例えば、ＢＥＦＦシリーズ（商品名：住友３Ｍ社）、ＲＢＥＦＦシリーズ（商品名：住友３Ｍ社）、ＤＢＥＦＦシリーズ（商品名：住友３Ｍ社）などといった輝度上昇フィルムが使用可能である。

また、図１０に示すように、拡散領域５が設けられていない導光板１０の光入射面１１Ａ，光入射面１１Ｂ上には、反射領域６が形成されている。反射領域６は、アルミニウムや銀が蒸着された反射シートを貼り付けることで形成されている。

例えば、導光板１０に反射領域６を設けなかった場合、光入射面１１Ａから入射された白色光のうち、光出射面１２から出射されず、対向する光入射面１１Ｂまで導光された白色光が漏れ出てしまうことになる。

反射領域６は、主に対向する光入射面から入射され導光された白色光のうち、未だ光出射面１２から出射されていない光が、導光板１０外へと漏れ出ることを、反射によって抑制しており、発光ダイオード２１で発光された光の利用効率を大幅に向上させることができる。

照明装置２１の導光板１０に対する配置の仕方は、図１又は図９に示すような配置ばかりではなく、図１２に示すように、片方の光入射面、例えば、光入射面１１Ａに対して、所定の間隔で照明装置２１を複数配置するようにしてもよい。つまり、例えば、図９に示す光源部２０Ａだけを用いて、図１２に示すような、バックライトユニット４０とすることもできる。

このとき、上述した拡散領域５、反射領域６は、光入射面１１Ａ上にのみ形成される。また、光入射面１１Ｂ上には、反射領域６と同様に、反射シートを貼り付けることで反射面７を形成することもできる。

反射面７は、光出射面１２で出射されることなく導光板１０内を導光している照明装置２１から出射された白色光、又は反射領域６で反射された白色光を、導光板１０外から漏れ出ることを抑制し、発光ダイオード２２で発光された光の利用効率を向上させている。

また、図１又は図９では、白色光を出射する白色光出射面同士が対向するように配置されていた照明装置２１を、半（２分の１）ピッチだけ、導光板１０の横方向にずらして配置し、白色光を出射する白色光出射面同士が対向しないような配置にすることもできる。このように、導光板１０の対向する光入射面１１Ａ，１１Ｂに対して、照明装置２１の白色光を出射する出射面が半（２分の１）ピッチずれるように配置することで、輝度ムラを低減することが可能となる。

例えば、図１３に示すように、図９で示した光源部２０Ａは、そのままにして、光源部２０Ｂを導光板１０の横方向（ここでは、紙面に向かって右方向）に半（２分の１）ピッチだけずらし、光源部２０Ｃを形成する。このとき半（２分の１）ピッチずらすことによって、照明装置２１を１つ取り除く必要があるため、光源部２０Ｃは、１１個の照明装置２１Ｃ_１〜２１Ｃ_１１で形成されることになる。このように、図１３に示すように、光源部として光源部２０Ａと、光源部２０Ｃとを用いて、バックライトユニット５０とすることもできる。

このとき、上述した拡散領域５、反射領域６を、光入射面１１Ａ及び光入射面１１Ｂに形成することもできる。また、図１２，１３に示したバックライトユニット４０，５０の照明装置２１は、図１に示したバックライトユニット３０のように、光学素子３１、光学素子３２、光学素子３３又は光学素子３４を備えない構成であってもかまわない。

このように、本発明は、照明装置２１の導光板１０に対する配置の仕方に限定されるものではなく、どのような配置でもバックライトユニットを構成することができる。

上述したように、光源部２０Ａ，２０Ｂの照明装置としては、この照明装置２１の他にも、混色手段の構成の違いにより、以下に示す２タイプの照明装置が考えられる。一つ目のタイプは、２つのビームスプリッタプリズムを用いた混色手段によって混色した白色光を出射する照明装置であり、もう一つ目は、波長の違いに応じて選択的に透過、反射をする波長選択透過反射面を有するプレートを用いた混色手段によって混色した白色光を出射する照明装置である。

まず、図１４を用いて、実施例２として、発光ダイオードが発光する赤色、緑色、青色の光を白色光に混色する混色手段に、２つのビームスプリッタプリズムを用いた照明装置６１の構成について説明をする。

｛実施例２｝
図１４に示すように、照明装置６１は、発光ダイオード６２Ｒ，６２Ｇ_１，６２Ｇ_２，６２Ｂと、発光ダイオード６２Ｒ，６２Ｇ_１，６２Ｇ_２，６２Ｂの発光面側に、それぞれ設けられた集光レンズ６３Ｒ，６３Ｇ_１，６３Ｇ_２，６３Ｂと、三角プリズム６４，６５と、ビームスプリッタプリズム６６，６７と、２分の１波長板６８とを備えている。

三角プリズム６４，６５は、集光レンズ６３Ｒ，６３Ｂの光出射面側に配され、ビームスプリッタプリズム６６，６７は、集光レンズ６３Ｇ_１，６３Ｇ_２の光出射面側に配される。

なお、発光ダイオード６２Ｒ，６２Ｇ_１，６２Ｇ_２，６２Ｂ、集光レンズ６３Ｒ，６３Ｇ_１，６３Ｇ_２，６３Ｂは、個々に区別する必要がない場合には、総称して、それぞれ発光ダイオード６２、集光レンズ６３と呼ぶ。

三角プリズム６４と、ビームスプリッタプリズム６６とは、密着しないように空気層Ａｉｒを介して配されている。また、三角プリズム６５、ビームスプリッタプリズム６７も、密着しないように空気層Ａｉｒを介して配されている。図１４においては、この空気層Ａｉｒを誇張して示しているが、導光層する光の損失を最小とするために、実際はミクロンオーダーの層となっている。この空気層Ａｉｒは、例えば、直径が０．５μｍ程度のプラスチック製のビーズを、三角プリズム６４と、ビームスプリッタプリズム６６との間、三角プリズム６５と、ビームスプリッタプリズム６７との間にそれぞれ配することで形成することができる。

また、２分の１波長板６８は、ビームスプリッタプリズム６６と、ビームスプリッタプリズム６７との間に、ビームスプリッタプリズム６６又はビームスプリッタプリズム６７のいずれかに備え付ける。なお、図１４では、この２分の１波長板６８を、ビームスプリッタプリズム６７側に備え付けるようにしている。また、図１４に示すように、２分の１波長板６８が備え付けられたビームスプリッタプリズム６７と、ビームスプリッタプリズム６８とも、密着しないように空気層Ａｉｒを介して配される。

このように配される三角プリズム６４，６５、ビームスプリッタプリズムプリズ６６，６７は、発光ダイオード６２で発光された光を、集光レンズ６３を介して入射し、混色して白色光を得る混色手段である。

なお、三角プリズム６４，６５、ビームスプリッタプリズム６６，６７を配する際に設ける空気層Ａｉｒの効果については、図１に示す照明装置２１において、三角プリズム２４と、ダイクロイックプリズム２６との間に設ける空気層Ａｉｒの効果について説明した理由と全く同じであるため説明を省略する。

発光ダイオード６２Ｒ，６２Ｂは、それぞれ赤色、青色を示す波長域の光を発光する。また、発光ダイオード６２Ｇ_１，６２Ｇ_２は、どちらも緑色を示す波長域の光を発光する。

発光ダイオード６２Ｒ，６２Ｇ_１，６２Ｇ_２，６２Ｂとして使用できる発光ダイオードは、上記要件を満たせばどのようなものでも使用可能である。例えば、発光する光の指向パターンを特定する発光ダイオードの形状が、ハイドーム（High-Dome）型、ロードーム（Low-Dome）型、フラット（Flat）型などの発光ダイオードを使用することができる。

以下に、一例として、照明装置６１に使用する発光ダイオード６２Ｒ，６２Ｇ_１，６２Ｇ_２，６２Ｂの仕様を示す。

発光ダイオード６２Ｒ：赤色（発光色）、６２５ｎｍ（中心波長）、Low-Dome型（形状）、１Ｗ（消費電力）
発光ダイオード６２Ｇ_１：緑色（発光色）、５３０ｎｍ（中心波長）、Low-Dome型（形状）、３Ｗ（消費電力）
発光ダイオード６２Ｇ_２：緑色（発光色）、５３０ｎｍ（中心波長）、Low-Dome型（形状）、３Ｗ（消費電力）
発光ダイオード６２Ｂ：ロイヤルブルー（発光色）、４５５ｎｍ（中心波長）、Low-Dome型（形状）、３Ｗ（消費電力）

集光レンズ６３Ｒ，６３Ｇ_１，６３Ｇ_２，６３Ｂは、発光ダイオード６２Ｒ，６２Ｇ_１，６２Ｇ_２，６２Ｂから発光された赤色、緑色、緑色、青色の光をそれぞれ集光し、三角プリズム６４、ビームスプリッタプリズム６６，６７、三角プリズム６５に入射させる。発光ダイオード６２Ｒ，６２Ｇ_１，６２Ｇ_２，６２Ｂで発光された赤色、緑色、緑色、青色の光は、放射状に広がって進む指向性を有した発散光となっているため、各集光レンズ６３Ｒ，６３Ｇ_１，６３Ｇ_２，６３Ｂによって屈折させて平行光とする。実際には、数パーセント程度の光は、完全な平行光とはならず、若干の発散傾向を有する光として集光レンズ６３Ｒ，６３Ｇ_１，６３Ｇ_２，６３Ｂから出射される。

この集光レンズ６３が、発光ダイオード６２で発光された発散光を平行光とすることで、後段の三角プリズム６４，６５、ビームスプリッタプリズム６６，６７で赤色光、緑色光、青色光を導光して白色光に混色する前段で、上記プリズム外に漏れ出てしまう光を抑制することができる。したがって、発光ダイオード６２で発光された光の光利用効率を向上させることが可能となる。

集光レンズ６３は、球面レンズ或いは非球面レンズであり、材料として、例えば、ＢＫ−７（商品名：ＳＣＨＯＴＴ社）、ＮＢＦＤ１３（商品名：ＨＯＹＡ社）、ＳＦ１（商品名：ＳＣＨＯＯＴ社）といった光学ガラスを用いることができる。

集光レンズ６３の表面には、反射防止膜（ＡＲコート）をコーティングし、レンズ表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。例えば、集光レンズ６３の表面に、ＭｇＦ_２による単層の反射防止コート、或いは、誘電体多層膜によるマルチコートなどをコーティングする。

図１５に示すように集光レンズ６３Ｒ，６３Ｇ_１，６３Ｇ_２，６３Ｂの光入射面側には、それぞれフレネルレンズ６９Ｒ，６９Ｇ_１，６９Ｇ_２，６９Ｂを、各集光レンズ６３と一体構成させるように配することもできる。なお、フレネルレンズ６９Ｒ，６９Ｇ_１，６９Ｇ_２，６９Ｂは、個々に区別する必要がない場合は、総称して、フレネルレンズ６９と呼ぶ。

フレネルレンズ６９は、同心円状の複数のプリズムを階段状に形成したレンズであり、アクリル樹脂を用いて射出成形される。図１５に示すように、このフレネルレンズ６９を、集光レンズ６３の前段に配することで、集光レンズ６３の機能、つまり発散光がコリーメートされるように屈折させることを効果的に行うことができる。

フレネルレンズ６９は、集光レンズ６３が、球面レンズ或いは非球面レンズどちらの場合であっても図１５に示すように用いることができる。集光レンズ６３を非球面レンズとし、フレネルレンズ６９を用いた場合には、より効果的に、発散光を平行光とすることが可能となる。

このように、フレネルレンズ６９を、集光レンズ６３と組み合わせて用いる場合には、集光レンズ６３の材料として、高価な光学ガラスに代えて、安価なポリカーボネート樹脂を用いることができる。フレネルレンズ６９と、集光レンズ６３とを組み合わせて用いる場合、ポリカーボネート樹脂で集光レンズ６３を成形しても、光学ガラスで成形した集光レンズ６３を単体で用いる場合と同等の効果を得ることができる。

また、フレネルレンズ６９にも、集光レンズ６３と同様に反射防止膜（ＡＲコート）を施し、レンズ表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。

また、集光レンズ６３は、光入射面がフレネルレンズ６９となるように一体成形することもできる。フレネルレンズ６９のフレネル面の形状も、球面状又は非球面状のどちらにすることも可能である。

再び、図１４に戻り、照明装置６１の構成の説明を続ける。三角プリズム６４，６５は、底辺を直角二等辺三角形とする直角プリズムであり、集光レンズ６３Ｒ，６３Ｂの出射面側にそれぞれ設けられている。三角プリズム６４，６５のそれぞれの斜面６４ｂ，６５ｂには、反射膜が形成されており、光入射面６４ａ，６５ａから入射された光を反射又は全反射して光出射面６４ｃ，６５ｃに導く。

例えば、斜面６４ｂ，６５ｂに、アルミニウム又は銀などを蒸着することで反射膜を形成することができる。斜面６４ｂ，６５ｂに銀を蒸着した場合は、蒸着した銀の酸化を防止するためにＳｉＯ_２などの保護膜を蒸着する。

ビームスプリッタプリズム６６，６７は、それぞれ集光レンズ６３Ｇ_１，６３Ｇ_２の光出射面側に設けられた立方体のプリズムである。

ビームスプリッタプリズム６６は、発光ダイオード６２Ｇ_１で発光される緑色光の波長帯域以上の可視光を透過させて、それ以外の波長帯域の可視光、つまり発光ダイオード６２Ｂで発光される青色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、第１の振動面に垂直な第２の振動面で振動する直線偏光を透過する第１の透過反射面６６Ｂと、発光ダイオード６２Ｇ_１で発光される緑色光の波長帯域以下の可視光を透過させて、それ以外の波長帯域の可視光、つまり発光ダイオード６２Ｒで発光される赤色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、第２の振動面で振動する直線偏光を透過する第２の透過反射面６６ＲとがＸ字状にクロスするように形成されている。

本発明の実施の形態では、説明のため便宜上、第１の振動面で振動する直線偏光をＳ型の直線偏光、Ｓ偏光とし、第２の振動面で振動する直線偏光をＰ型の直線偏光、Ｐ偏光とする。

第１の透過反射面６６Ｂと、第２の透過反射面６６Ｒとは、発光ダイオード６２Ｇ_１で発光される緑色光のそれぞれ直交する直線偏光であるＳ偏光及びＰ偏光をどちらも透過する。

ビームスプリッタプリズム６７は、発光ダイオード６２Ｇ_２で発光される緑色光の波長帯域以下の可視光を透過させて、それ以外の波長帯域の可視光、つまり発光ダイオード６２Ｒで発光される赤色光のＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する第１の透過反射面６７Ｒと、発光ダイオード６２Ｇ_２で発光される緑色光の波長帯域以上の可視光を透過させて、それ以外の波長帯域の可視光、つまり発光ダイオード６２Ｂで発光される青色光のＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する第２の透過反射面６７ＢとがＸ字状にクロスするように形成されている。

第１の透過反射面６７Ｒと、第２の透過反射面６７Ｂとは、発光ダイオード６２Ｇ_２で発光される緑色光のそれぞれ直交する直線偏光であるＳ偏光及びＰ偏光をどちらも透過する。

このビームスプリッタプリズム６６の第１の透過反射面６６Ｂ、第２の透過反射面６６Ｒ、ビームスプリッタ６７の第１の透過反射面６７Ｒ、第２の透過反射面６７Ｂは、真空蒸着法や、スパッタリング法といった薄膜形成法にて形成された誘電体多層膜である。したがって、使用する発光ダイオード６２の特性などに応じて、積層する膜構成や材料、膜厚などを変えて誘電体多層膜を形成することで、透過及び反射させる波長帯域を、つまりカットオフさせる波長帯域を自由に制御することができる。

これにより、各発光ダイオード６２から発光される赤色光、緑色光、青色光において重なってしまう波長領域をカットオフすることで、照明装置６１から出射する白色光の色純度を高めることができる。

なお、各発光ダイオード６２の発光特性を、波長帯域が重ならないよう設計することも考えられるが、非常にコストがかかってしまうことになる。したがって、このように、照明装置６１では、ビームスプリッタプリズム６６の第１の透過反射面６６Ｂ、第２の透過反射面６６Ｒ、ビームスプリッタ６７の第１の透過反射面６７Ｒ、第２の透過反射面６７Ｂを形成する誘電体多層膜を調整することで、色純度を制御できるため、発光ダイオード６２に、特性にバラつきのある安価な発光ダイオードを用いることが可能となる。

また、ビームスプリッタプリズム６６，６７の表面には、反射防止膜（ＡＲコート）、例えば、誘電体多層膜によるマルチコートをコーティングし、反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。

２分の１波長板６８は、ビームスプリッタプリズム６６の第２の透過反射面６６Ｒで透過された赤色光のＰ偏光を、Ｐ偏光と垂直な振動面で振動する直線偏光であるＳ偏光に変換する。また、２分の１波長板６８は、ビームスプリッタ６７の第１の透過反射面６７Ｂで透過された青色光のＰ偏光をＳ偏光に変換する。

ビームスプリッタプリズム６６は、発光ダイオード６２Ｇ_１で発光され、集光レンズ６３Ｇ_１を介して入射された緑色光を、第１の透過反射面６６Ｂ及び第２の透過反射面６６Ｒで透過させる。

また、ビームスプリッタプリズム６６は、発光ダイオード６２Ｒで発光され、集光レンズ６３Ｒ、三角プリズム６４を介して入射された赤色光のＳ偏光を、第２の透過反射面６６Ｒで反射させる。

さらに、ビームスプリッタプリズム６６は、発光ダイオード６２Ｂで発光され、集光レンズ６３Ｂ、三角プリズム６５、ビームスプリッタ６７、２分の１波長板６８を介して入射された青色光のＳ偏光を、第１の透過反射面６６Ｂで反射させることで、緑色光、赤色光のＳ偏光、青色光のＳ偏光を混色した白色光を生成し、出射する。

ビームスプリッタプリズム６７は、発光ダイオード６２Ｇ_２で発光され、集光レンズ６３Ｇ_２を介して入射された緑色光を、第１の透過反射面６７Ｒ及び第２の透過反射面６７Ｂで透過させる。

また、ビームスプリッタプリズム６７は、発光ダイオード６２Ｂで発光され、集光レンズ６３Ｂ、三角プリズム６５を介して入射された青色光のＳ偏光を、第２の透過反射面６７Ｂで反射させる。

さらに、ビームスプリッタプリズム６７は、発光ダイオード６２Ｒで発光され、集光レンズ６３Ｒ、三角プリズム６４、ビームスプリッタ６６、２分の１波長板６８を介して入射された赤色光のＳ偏光を、第１の透過反射面６７Ｒで反射させることで、緑色光、青色光のＳ偏光、赤色光のＳ偏光を混色した白色光を生成し、出射する。

このような照明装置６１においても、図５乃至図８を用いて説明した、照明装置２１を導光板１０の厚さに適合させる光学素子３１，３２，３３又は３４を用いることができる。照明装置６１は、白色光を第１のビームスプリッタプリズム６６と、第２のビームスプリッタプリズム６７から出射するため、それぞれに光学素子３１，３２，３３又は３４のいずれか与えるようにしてもよい。また、第１のビームスプリッタプリズム６６、第２のビームスプリッタプリズム６７の白色光出射面を１つと考え、これに対応した光学素子３１，３２，３３又は３４を用いるようにしてもよい。

このように、照明装置６１が、光学素子３１，３２，３３又は３４を備えることで、導光板１０の光出射面１２から面発光される白色光の正面輝度を飛躍的に向上させることができる。

続いて、図１６を用いて、実施例３として、発光ダイオードが発光する赤色、緑色、青色の光を白色光に音色する混色手段に、波長選択透過反射面を有するプレートを用いた照明装置７１の構成について説明をする。

｛実施例３｝
図１６に示すように、照明装置７１は、発光ダイオード７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂと、発光ダイオード７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂの発光面側にそれぞれ設けられた集光レンズ７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂと、集光レンズ７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂの光出射面側にそれぞれ設けられた平板状の反射ミラー７４、平板状のビームスプリッタプレート７５，７６と、平板状の反射ミラー７７，７８と、平板状の光学プレート７９とを備えている。

なお、発光ダイオード７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂ、集光レンズ７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂは、個別に区別する必要がない場合には、総称して、それぞれ発光ダイオード７２、集光レンズ７３と呼ぶ。

反射ミラー７４、ビームスプリッタプレート７５、ビームスプリッタプレート７６は、それぞれ、集光レンズ７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂの後段に、集光レンズ７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂの光軸に対して、それぞれの主面が４５度の傾きをなすように配される。図１６に示すように反射ミラー７４と、ビームスプリッタプレート７５と、ビームスプリッタプレート７６とは、上述の傾きを保ちながら互いに平行に配されることになる。

反射ミラー７７は、反射面７７ａが集光レンズ７３方向を向き、反射プレート７４と１３５度、ビームスプリッタプレート７５と４５度の傾きをなすように配される。

また、反射ミラー７８は、反射面７８ａが、集光レンズ７３Ｂの光軸と垂直となるように、ビームスプリッタプレート７６方向を向き、ビームスプリッタプレート７６と４５度の傾きをなすように配される。

光学プレート７９は、光学面７９ａが集光レンズ７３方向を向き、ビームスプリッタプレート７５と１３５度、ビームスプリッタプレート７６と４５度の傾きをなすように配される。

発光ダイオード７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を示す波長域の光を発光する。発光ダイオード７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂとして使用できる発光ダイオードは、上記要件を満たせばどのようなものでも使用可能である。例えば、例えば、発光する光の指向パターンを特定する発光ダイオードの形状が、ハイドーム（High-Dome）型、ロードーム（Low-Dome）型、フラット（Flat）型などの発光ダイオードを使用することができる。

以下に、一例として、照明装置７１に使用する発光ダイオード７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂの仕様を示す。

発光ダイオード７２Ｒ：赤色（発光色）、６２５ｎｍ（中心波長）、Flat型（形状）、１Ｗ（消費電力）
発光ダイオード７２Ｇ：緑色（発光色）、５３０ｎｍ（中心波長）、Flat型（形状）、３Ｗ（消費電力）
発光ダイオード７２Ｂ：ロイヤルブルー（発光色）、４５５ｎｍ（中心波長）、Flat型（形状）、１Ｗ（消費電力）

集光レンズ７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂは、発光ダイオード７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂから発光された赤色、緑色、青色の光をそれぞれ集光し、反射ミラー７４、ビームスプリッタプレート７５、ビームスプリッタプレート７６に入射させる。発光ダイオード７２Ｒ，７２Ｇ，７２Ｂで発光された赤色、緑色、青色の光は、放射状に広がって進む指向性を有した発散光となっているため、各集光レンズ７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂによって屈折させて平行光とする。実際には、数パーセント程度の光は、完全な平行光とはならず、若干の発散傾向を有する光として集光レンズ７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂから出射される。

この集光レンズ７３が、発光ダイオード７２で発光された発散光を平行光とすることで、後段の反射ミラー７４、ビームスプリッタプレート７５、ビームスプリッタプレート７６で赤色光、緑色光、青色光を導光して白色光に混色する前段で、上記ミラー及びプレートから漏れ出てしまう光を抑制させることができる。したがって、発光ダイオード７２で発光された光の利用効率を向上させることが可能となる。

集光レンズ７３は、球面レンズ或いは非球面レンズであり、材料として、例えば、ＢＫ−７（商品名：ＳＣＨＯＴＴ社）、ＮＢＦＤ１３（商品名：ＨＯＹＡ社）、ＳＦ１（商品名：ＳＣＨＯＯＴ社）といった光学ガラスを用いることができる。

集光レンズ７３の表面には、反射防止膜（ＡＲコート）をコーティングし、レンズ表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。例えば、集光レンズ７３の表面に、ＭｇＦ_２による単層の反射防止コート、或いは、誘電体多層膜によるマルチコートなどをコーティングする。

図１７に示すように集光レンズ７３Ｒ，７３Ｇ，７３Ｂの光入射面側には、それぞれフレネルレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂを、各集光レンズ７３と一体構成させるように配することもできる。なお、フレネルレンズ８０Ｒ，８０Ｇ，８０Ｂは、個々に区別する必要がない場合は、総称して、フレネルレンズ８０と呼ぶ。

フレネルレンズ８０は、同心円状の複数のプリズムを階段状に形成したレンズであり、アクリル樹脂を用いて射出成形される。図１７に示すように、このフレネルレンズ８０を、集光レンズ７３の前段に配することで、集光レンズ７３の機能、つまり発散光がコリーメートされるように屈折させることを効果的に行うことができる。

フレネルレンズ８０は、集光レンズ７３が、球面レンズ或いは非球面レンズどちらの場合であっても図１７に示すように用いることができる。集光レンズ７３を非球面レンズとし、フレネルレンズ８０を用いた場合には、より効果的に、発散光を平行光とすることが可能となる。

このように、フレネルレンズ８０を、集光レンズ７３と組み合わせて用いる場合には、集光レンズ７３の材料として、高価な光学ガラスに代えて、安価なポリカーボネート樹脂を用いることができる。フレネルレンズ８０と、集光レンズ７３とを組み合わせて用いる場合、ポリカーボネート樹脂で集光レンズ７３を成形しても、光学ガラスで成形した集光レンズ７３を単体で用いる場合と同等の効果を得ることができる。

また、フレネルレンズ８０にも、集光レンズ７３と同様に反射防止膜（ＡＲコート）を施し、レンズ表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。

また、集光レンズ７３は、光入射面がフレネルレンズ８０となるように一体成形することもできる。フレネルレンズ８０のフレネル面の形状も、球面状又は非球面状のどちらにすることも可能である。

再び、図１６に戻り、照明装置７１の構成の説明を続ける。反射ミラー７４は、例えば、白板ガラスなどで形成されたプレート状の基板上に、反射膜を形成することでなる反射面７４ａを備えている。反射ミラー７４は、上述したように集光レンズ７３Ｒの出射面側に、集光レンズ７３Ｒの光軸に対して、主面である反射面７４ａが４５度の傾きをなすように配されている。

反射ミラー７４の反射面７４ａには、例えば、アルミニウム又は銀などの反射膜が蒸着される。反射面７４ａに銀反射膜を蒸着した場合は、蒸着した銀反射膜の酸化を防止するためにＳｉＯ_２などの保護膜を蒸着する。また、反射面７４ａは、ロール紙にアルミニウム又は銀を蒸着し、蒸着したロール紙を貼り付けることで薄膜を形成するようにしてもよい。アルミニウム又は銀を蒸着したロール紙を用いる場合は、一度に蒸着可能な面積が増加するため大量生産を可能とする。

反射ミラー７４の反射面７４ａは、集光レンズ７３Ｒから出射された赤色光を反射又は全反射して、ビームスプリッタプレート７５に出射する。

ビームスプリッタプレート７５，７６は、上述したようにそれぞれ集光レンズ７３Ｇ，７３Ｂの光出射面側に、集光レンズ７３Ｇ，７３Ｂの光軸に対して、主面が４５度の傾きをなすように配されている。

ビームスプリッタプレート７５は、発光ダイオード７２Ｒで発光され、集光レンズ７３Ｒを介し、反射ミラー７４で反射された赤色光の波長帯域の可視光を透過させる波長選択透過面７５ａと、波長選択透過面７５ａを透過した上記赤色光を、さらに透過させ、発光ダイオード７２Ｇで発光され、集光レンズ７３Ｇを介して入射された緑色光の波長帯域の可視光を反射する波長選択透過反射面７５ｂとを備えている。

ビームスプリッタプレート７６は、発光ダイオード７２Ｂで発光され、集光レンズ７３Ｂを介して入射された青色光の波長帯域の可視光を透過させる波長選択透過面７６ａと、波長選択透過面７６ａを介して透過した上記青色光を、さらに透過させ、ビームスプリッタプレート７５から出射された、上記発光ダイオード７２Ｒ，７２Ｇで発光された赤色光、緑色光とを反射させる波長選択透過反射面７６ｂとを備えている。

この、ビームスプリッタプレート７５の波長選択透過面７５ａ、波長選択透過反射面７５ｂ、ビームスプリッタプレート７６の波長選択透過面７６ａ、波長選択透過反射面７６ｂは、真空蒸着法や、スパッタリング法といった薄膜形成法にて形成された誘電体多層膜である。したがって、使用する発光ダイオード７２の特性などに応じて、積層する膜構成や材料、膜厚などを変えて誘電体多層膜を形成することで透過又は反射させる波長帯域、つまりカットオフさせる波長帯域を自由に制御することができる。

これにより、各発光ダイオード７２から発光される赤色光、緑色光、青色光において重なってしまう波長領域をカットオフすることで、照明装置７１から出射する白色光の色純度を高めることができる。

なお、各発光ダイオード７２の発光特性を、波長帯域が重ならないよう設計することも考えられるが、非常にコストがかかってしまうことになる。したがって、このように、照明装置７１では、ビームスプリッタプレート７５の波長選択透過面７５ａ、波長選択透過反射面７５ｂ、ビームスプリッタプレート７６の波長選択透過面７６ａ、波長選択透過反射面７６ｂを形成する誘電体多層膜を調整することで、色純度を制御できるため、発光ダイオード７２に、特性にバラつきのある安価な発光ダイオードを用いることが可能となる。

このように、ビームスプリッタプレート７６の波長選択透過面７６ａで青色光が透過され、波長選択透過反射面７６ｂで赤色光、緑色光が反射されることで、この青色光、赤色光、緑色光は白色光に混色されることになる。

反射ミラー７７，７８は、例えば、板金などで形成されたプレート状の基板上に、それぞれ反射膜を形成することでなる反射面７７ａ，７８ａを備えている。

反射ミラー７７は、集光レンズ７３Ｒから出射された赤色光のうち、平行光とならずに発散傾向で出射され、反射ミラー７４の反射面７４ａに入射しなかった光、さらには、反射ミラー７４の反射面７４ａで反射されたがビームスプリッタプレート７５に入射されなかった光を反射して、ビームスプリッタプレート７５の波長選択透過面７５ａに入射させる。

反射ミラー７８は、集光レンズ７３Ｂから出射された青色光のうち、平行光とならずに発散傾向で出射され、ビームスプリッタプレート７６に入射されなかった光を反射して、ビームスプリッタプレート７６の波長選択透過面７６ａに入射させる。

反射ミラー７７，７８の反射面７７ａ，７８ａには、例えば、アルミニウム又は銀などの反射膜が蒸着される。反射面７７ａ，７８ａに銀反射膜を蒸着した場合は、蒸着した銀反射膜の酸化を防止するためにＳｉＯ_２などの保護膜を蒸着する。また、反射面７７ａは、ロール紙にアルミニウム又は銀を蒸着し、蒸着したロール紙を貼り付けることで薄膜を形成するようにしてもよい。アルミニウム又は銀を蒸着したロール紙を用いる場合は、一度に蒸着可能な面積が増加するため大量生産を可能とする。

光学プレート７９は、例えば、光学ガラスや、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）といったアクリル樹脂などで形成されたプレート状の基板上に、光学薄膜を形成することでなる光学面７９ａを備えている。光学面７９ａは、当該光学面７９ａに入射された光の入射角に応じて、入射光を透過させるのか、あるいは入射光を反射させるのかが決まる入射角依存性を有している。光学面７９ａは、当該光学面７９ａへ入射する光の入射角が所定の値より大きい場合に、入射した光を反射し、それ以外の場合に透過する。

例えば、ビームスプリッタプレート７６から出射される、赤色光、緑色光、青色光が混色されることで得られる白色光は、入射角０度及びその近傍の角度にて光学面７９ａに入射することになる。光学プレート７９の光学面７９ａは、これらの白色光を透過して、出射させる。

一方、ビームスプリッタプレート７５を透過した赤色光、ビームスプリッタプレート７５で反射された緑色光のうち発散傾向で出射された光は、光学プレート７９の光学面７９ａに、上述した白色光よりも大きな入射角で入射することになる。光学プレート７９の光学面７９ａは、これらの赤色光、緑色光を反射して、ビームスプリッタプレート７６の波長選択透過反射面７６ｂに入射させる。

光学プレート７９の光学面７９ａで反射され、ビームスプリッタプレート７６の波長選択透過反射面７６ｂに入射した赤色光、緑色光は反射され、波長選択透過面７６ａを透過した青色光と混色されて白色光となる。

このように、入射角によって透過又は反射させる光学プレート７９の光学面７９ａは、ビームスプリッタプレート７６から漏れ出てしまう赤色光、緑色光の成分を有効利用するため、発光ダイオード７２から発光される光の利用効率を向上させることを可能とする。

光学プレート７９の光学面７９ａは、真空蒸着法や、スパッタリング法といった薄膜形成法にて形成された誘電体多層膜である。また、光学プレート７９の光学面７９ａには、反射防止膜（ＡＲコート）を施し、表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。

ビームスプリッタプレート７５は、発光ダイオード７２Ｒで発光され、集光レンズ７３、反射ミラー７４を介して入射された赤色光を波長選択透過面７５ａ及び波長選択透過反射面７５ｂで透過させる。

また、ビームスプリッタプレート７５は、発光ダイオード７２Ｇで発光され、集光レンズ７３Ｇを介して入射された緑色光を波長選択透過反射面７５ｂで反射させる。

ビームスプリッタプレート７６は、発光ダイオード７２Ｂで発光され、集光レンズ７３Ｂを介して入射された青色光を波長選択透過面７６ａ及び波長選択透過反射面７６ｂで透過させ、ビームスプリッタプレート７５で透過された赤色光、反射された緑色光を波長選択透過反射面７６ｂで反射させることで、青色光、赤色光、緑色光を混色した白色光を生成し、出射する。

このような照明装置７１においても、図５乃至図８を用いて説明した、照明装置２１を導光板１０の厚さに適合させる光学素子３１，３２，３３又は３４を用いることができる。
照明装置７１においては、光学素子３１，３２，３３又は３４は、光学プレート７９の後段に設けられることになる。

このように、照明装置７１が、光学素子３１，３２，３３又は３４を備えることで、導光板１０の光出射面１２から面発光される白色光の正面輝度を飛躍的に向上させることができる。

照明装置７１は、照明装置２１、照明装置６１のように高価な光学部材であるプリズム類を使用していないため、もっとも安価に構成できる照明装置である。例えば、光の利用効率が高く、且つ、低コストで照明装置を作製するには、図１７に示すように、集光レンズ７３と、フレネルレンズ８０とを用いた照明装置７１とするとよい。

上述したように、照明装置７１は、フレネルレンズ８０を使用することで、集光レンズを形成する材料を安価なポリカーボネート樹脂とすることができるため、非常に低価格で作製することができる。

また、図１６、図１７を用いて説明した、照明装置７１は、発光ダイオードが発光する赤色、緑色、青色の光を白色光に混色する混色手段として、波長選択透過反射面を有するプレートを用いているが、同じように、波長選択透過反射面を有するプレートを用いて図１８に示す照明装置８１のような構成とすることもできる。以下に、実施例４として、この照明装置８１の構成について説明をする。

｛実施例４｝
図１８に示すように、照明装置は、発光ダイオード８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂと、発光ダイオード８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂの発光面側にそれぞれ設けられた集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂと、集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂの光出射面側に設けられた光学プレート８４と、上記光学プレート８４を介して、集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂの光出射面側にそれぞれ設けられた平板状の反射ミラー８５と、平板状のビームスプリッタプレート８６，８７と、平板状の反射ミラー８８，８９と、平板状の光学プレート９０とを備えている。

なお、発光ダイオード８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂ、集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂは、個別に区別する必要がない場合には、総称して、それぞれ発光ダイオード８２、集光レンズ８３と呼ぶ。

反射ミラー８５、ビームスプリッタプレート８６、ビームスプリッタプレート８７は、それぞれ光学プレート８４を介して、集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂの後段に、集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂの光軸に対して、それぞれの主面が４５度の傾きをなすように配される。図１８に示すように反射ミラー８５と、ビームスプリッタプレート８６と、ビームスプリッタプレート８７とは、上述の傾きを保ちながら互いに平行に配されることになる。

反射ミラー８８は、反射面８８ａが集光レンズ８３方向を向き、反射プレート８５と１３５度、ビームスプリッタプレート８６と４５度の傾きをなすように配される。反射ミラー８８は、照明装置７１が備える反射ミラー７７よりも大きな形状であり、集光レンズ８３Ｒを覆う程度の面積を有している。

また、反射ミラー８９は、反射面８９ａが、集光レンズ８３Ｂの光軸と垂直となるように、ビームスプリッタプレート８７方向を向き、ビームスプリッタプレート８７と４５度の傾きをなすように配される。

光学プレート９０は、光学面９０ａが集光レンズ８３方向を向き、ビームスプリッタプレート８６と１３５度、ビームスプリッタプレート８７と４５度の傾きをなすように配される。

発光ダイオード８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂは、それぞれ赤色、緑色、青色を示す波長域の光を発光する。発光ダイオード８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂとして使用できる発光ダイオードは、上記要件を満たせばどのようなものでも使用可能である。例えば、発光する光の指向パターンを特定する発光ダイオードの形状が、ハイドーム（High-Dome）型、ロードーム（Low-Dome）型、フラット（Flat）型などの発光ダイオードを使用することができる。

以下に、一例として、照明装置８１に使用する発光ダイオード８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂの仕様を示す。

発光ダイオード８２Ｒ：赤色（発光色）、６２５ｎｍ（中心波長）、Low-Dome型（形状）、１Ｗ（消費電力）
発光ダイオード８２Ｇ：緑色（発光色）、５３０ｎｍ（中心波長）、Low-Dome型（形状）、３Ｗ（消費電力）
発光ダイオード８２Ｂ：ロイヤルブルー（発光色）、４５５ｎｍ（中心波長）、Low-Dome型（形状）、１Ｗ（消費電力）

集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂは、発光ダイオード８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂから発光された赤色、緑色、青色の光をそれぞれ集光し、光学プレート８４を介して、反射ミラー８５、ビームスプリッタプレート８６、ビームスプリッタプレート８７に入射させる。

発光ダイオード８２Ｒ，８２Ｇ，８２Ｂで発光された赤色、緑色、青色の光は、放射状に広がって進む指向性を有した発散光となっているため、各集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂによって屈折させて平行光とする。実際には、数パーセント程度の光は、完全な平行光とはならず、若干の発散傾向を有する光として集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂから出射される。

この集光レンズ８３が、発光ダイオード８２で発光された発散光を平行光とすることで、後段の反射ミラー８５、ビームスプリッタプレート８６、ビームスプリッタプレート８７で赤色光、緑色光、青色光を導光して白色光に混色する前段で、上記ミラー及びプレートから漏れ出てしまう光を抑制させることができる。したがって、発光ダイオード８２で発光された光の利用効率を向上させることが可能となる。

集光レンズ８３は、球面レンズ或いは非球面レンズであり、材料として、例えば、ＢＫ−７（商品名：ＳＣＨＯＴＴ社）、ＮＢＦＤ１３（商品名：ＨＯＹＡ社）、ＳＦ１（商品名：ＳＣＨＯＯＴ社）といった光学ガラスを用いることができる。

集光レンズ８３の表面には、反射防止膜（ＡＲコート）をコーティングし、レンズ表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。例えば、集光レンズ８３の表面に、ＭｇＦ_２による単層の反射防止コート、或いは、誘電体多層膜によるマルチコートなどをコーティングする。

また、図１８に示すように、集光レンズ８３Ｒ，８３Ｇ，８３Ｂの光入射面側に、それぞれフレネルレンズ９３Ｒ，９３Ｇ，９３Ｂを形成することもできる。フレネルレンズ９３は、同心円状の複数のプリズムを階段状に形成したレンズである。なお、フレネルレンズ９３Ｒ，９３Ｇ，９３Ｂは、個々に区別する必要がない場合は、総称して、フレネルレンズ９３と呼ぶ。

図１８に示すように、このフレネルレンズ９３を、集光レンズ８３の光入射面に形成することで、集光レンズ８３の機能、つまり発散光がコリーメートされるように屈折させることを効果的に行うことができる。

集光レンズ８３の光入射面に形成するフレネルレンズ９３は、集光レンズ８３が、球面レンズ或いは非球面レンズどちらの場合であっても図１８に示すように形成することができる。また、フレネルレンズ９３のフレネル面の形状も、球面状又は非球面状のどちらにすることも可能である。

集光レンズ８３を非球面レンズとし、光入射面側にフレネルレンズ９３を形成する場合には、より効果的に、発散光を平行光とすることが可能となる。

このように、集光レンズ８３の光入射面側にフレネルレンズ９３を形成すると、集光レンズ８３の材料として、高価な光学ガラスに代えて、安価なポリカーボネート樹脂を用いることができる。光入射面側にフレネルレンズ９３が形成されている場合、ポリカーボネート樹脂で集光レンズ８３を成形しても、光学ガラスで成形した集光レンズ８３を単体で用いる場合と同等の効果を得ることができる。

また、フレネルレンズ９３にも、反射防止膜（ＡＲコート）を施し、レンズ表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。

反射ミラー８５は、例えば、白板ガラスなどで形成されたプレート状の基板上に、反射膜を形成することでなる反射面８５ａを備えている。反射ミラー８５は、上述したように集光レンズ８３Ｒの出射面側に、集光レンズ８３Ｒの光軸に対して、主面である反射面８５ａが４５度の傾きをなすように配されている。

反射ミラー８５の反射面８５ａには、例えば、アルミニウム又は銀などの反射膜が蒸着される。反射面８５ａに銀反射膜を蒸着した場合は、蒸着した銀反射膜の酸化を防止するためにＳｉＯ_２などの保護膜を蒸着する。また、反射面８５ａは、ロール紙にアルミニウム又は銀を蒸着し、蒸着したロール紙を貼り付けることで薄膜を形成するようにしてもよい。アルミニウム又は銀を蒸着したロール紙を用いる場合は、一度に蒸着可能な面積が増加するため大量生産を可能とする。

また、上述したように配置させても自立できる程度の厚み、例えば、２００μｍ〜３００μｍ程度の厚さの透明フィルム上に、上述した反射膜を蒸着して反射ミラー８５を形成することもできる。

さらに、また、上述したいずれの場合においても、蒸着した金属反射膜の反射率を高めるために、金属反射膜上に増反射膜を蒸着するようにしてもよい。

反射ミラー８５の反射面８５ａは、集光レンズ８３Ｒから出射された赤色光を反射又は全反射して、ビームスプリッタプレート８６に出射する。

ビームスプリッタプレート８６，８７は、上述したようにそれぞれ集光レンズ８３Ｇ，８３Ｂの光出射面側に、集光レンズ８３Ｇ，８３Ｂの光軸に対して、主面が４５度の傾きをなすように配されている。

ビームスプリッタプレート８６は、発光ダイオード８２Ｒで発光され、集光レンズ８３Ｒを介し、反射ミラー８５で反射された赤色光の波長帯域の可視光を透過させる波長選択透過面８６ａと、波長選択透過面８６ａを透過した上記赤色光を、さらに透過させ、発光ダイオード８２Ｇで発光され、集光レンズ８３Ｇを介して入射された緑色光の波長帯域の可視光を反射する波長選択透過反射面８６ｂとを備えている。

ビームスプリッタプレート８７は、発光ダイオード８２Ｂで発光され、集光レンズ８３Ｂを介して入射された青色光の波長帯域の可視光を透過させる波長選択透過面８７ａと、波長選択透過面８７ａを介して透過した上記青色光を、さらに透過させ、ビームスプリッタプレート８６から出射された、上記発光ダイオード８２Ｒ，８２Ｇで発光された赤色光、緑色光とを反射させる波長選択透過反射面８７ｂとを備えている。

この、ビームスプリッタ８６の波長選択透過面８６ａ、波長選択透過反射面８６ｂ、ビームスプリッタ８７の波長選択透過面８７ａ、波長選択透過反射面８７ｂは、真空蒸着法や、スパッタリング法といった薄膜形成法にて形成された誘電体多層膜である。したがって、使用する発光ダイオード８２の特性などに応じて、積層する膜構成や材料、膜厚などを変えて誘電体多層膜を形成することで透過又は反射させる波長帯域、つまりカットオフさせる波長帯域を自由に制御することができる。

これにより、各発光ダイオード８２から発光される赤色光、緑色光、青色光において重なってしまう波長領域をカットオフすることで、照明装置８１から出射する白色光の色純度を高めることができる。

なお、各発光ダイオード８２の発光特性を、波長帯域が重ならないよう設計することも考えられるが、非常にコストがかかってしまうことになる。したがって、このように、照明装置８１では、ビームスプリッタプレート８６の波長選択透過面８６ａ、波長選択透過反射面８６ｂ、ビームスプリッタプレート８７の波長選択透過面８７ａ、波長選択透過反射面８７ｂを形成する誘電体多層膜を調整することで、色純度を制御できるため、発光ダイオード８２に、特性にバラつきのある安価な発光ダイオードを用いることが可能となる。

このように、ビームスプリッタ８７の波長選択透過面８７ａで青色光が透過され、波長選択透過反射面８７ｂで赤色光、緑色光が反射されることで、この青色光、赤色光、緑色光は白色光に混色されることになる。

反射ミラー８８は、例えば、板金などで形成されたプレート状の基板上に、反射膜を形成することでなる反射面８８ａ，８８ｂを備えている。

反射ミラー８８は、反射面８８ａによって、集光レンズ８３Ｒから出射された赤色光のうち、平行光とならずに発散傾向で出射され、反射ミラー８５の反射面８５ａに入射しなかった光、さらには、反射ミラー８５の反射面８５ａで反射されたがビームスプリッタプレート８６に入射されなかった光を反射して、ビームスプリッタプレート８６の波長選択透過面８６ａに入射させる。

反射ミラー８８の反射面８８ｂは、照明装置８１を、導光板１０に組み付けた際に、導光板１０の光入射面１１Ａ又は１１Ｂ側に配置されることになる。この反射面８８ｂは、図１０で説明した、導光板１０の光入射面１１Ａ又は１１Ｂに形成する反射領域６と同じ効果を与えることができる。

つまり、反射面８８ｂは、導光板１０に入射し、導光された白色光のうち、未だ光出射面１２から出射されていない光が、導光板１０外へ漏れ出ることを反射によって抑制し、発光ダイオード８２で発光された光の利用効率を大幅に向上させることができる。

反射ミラー８９は、例えば、板金などで形成されたプレート状の基板上に、それぞれ反射膜を形成することでなる反射面８９ａを備えている。

反射ミラー８９は、集光レンズ８３Ｂから出射された青色光のうち、平行光とならずに発散傾向で出射され、ビームスプリッタプレート８７に入射されなかった光を反射して、ビームスプリッタプレート８７の波長選択透過面８７ａに入射させる。

反射ミラー８８，８９の反射面８８ａ，８８ｂ，８９ａには、例えば、アルミニウム又は銀などの反射膜が蒸着される。反射面８８ａ，８８ｂ，８９ａに銀反射膜を蒸着した場合は、蒸着した銀反射膜の酸化を防止するためにＳｉＯ_２などの保護膜を蒸着する。また、反射面８８ａ，８８ｂ，８９ａは、ロール紙にアルミニウム又は銀を蒸着し、蒸着したロール紙を貼り付けることで薄膜を形成するようにしてもよい。アルミニウム又は銀を蒸着したロール紙を用いる場合は、一度に蒸着可能な面積が増加するため大量生産を可能とする。

光学プレート９０は、例えば、光学ガラスや、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）といったアクリル樹脂などで形成されたプレート状の基板上に、光学薄膜を形成することでなる光学面９０ａを備えている。光学面９０ａは、当該光学面９０ａに入射された光の入射角に応じて、入射光を透過させるのか、あるいは入射光を反射させるのかが決まる入射角依存性を有している。光学面９０ａは、当該光学面９０ａへ入射する光の入射角が所定の値より大きい場合に、入射した光を反射し、それ以外の場合に透過する。

例えば、ビームスプリッタプレート８７から出射される、赤色光、緑色光、青色光が混色されることで得られる白色光は、入射角０度及びその近傍の角度にて光学面９０ａに入射することになる。光学プレート９０の光学面９０ａは、これらの白色光を透過して、出射させる。

一方、ビームスプリッタプレート８６を透過した赤色光、ビームスプリッタプレート８６を反射した緑色光のうち発散傾向で出射された光は、光学プレート９０の光学面９０ａに、上述した白色光よりも大きな入射角で入射することになる。光学プレート９０の光学面９０ａは、これらの赤色光、緑色光を反射して、ビームスプリッタプレート８７の波長選択透過反射面８７ｂに入射させる。

光学プレート９０の光学面９０ａで反射され、ビームスプリッタプレート８７の波長選択透過反射面８７ｂに入射した赤色光、緑色光は反射され、波長選択透過面８７ａを透過した青色光と混色されて白色光となる。

このように、入射角によって透過又は反射させる光学プレート９０の光学面９０ａは、ビームスプリッタプレート８７から漏れ出てしまう赤色光、緑色光の成分を有効利用するため、発光ダイオード８２から発光される光の利用効率を向上させることを可能とする。

光学プレート９０の光学面９０ａは、真空蒸着法や、スパッタリング法といった薄膜形成法にて形成された誘電体多層膜である。また、光学プレート９０の光学面９０ａには、反射防止膜（ＡＲコート）を施し、表面の反射を低下させ、透過率を上げるようにしてもよい。

光学プレート９０の光出射面９０ｂには、図１０，１１で説明した導光板１０の光入射面１１Ａ又は１１Ｂに形成する拡散領域５を、同じ様に形成することができる。この照明装置８１の拡散領域は、例えば、光出射面９０ｂに第１のプリズムシート９１と、第２のプリズムシート９２とを貼り付けることで形成され、混色された白色光を、導光板１０の面方向に拡散させる拡散効果を与えることができる。本発明では、このようなシート類の組み合わせに限定されるものではなく、上述した拡散効果が得られれば、どのようなシートを単独或いは組み合わせて用いてもよい。

第１のプリズムシート９１、第２のプリズムシート９３としては、例えば、ＢＥＦＦシリーズ（商品名：住友３Ｍ社）、ＲＢＥＦＦシリーズ（商品名：住友３Ｍ社）、ＤＢＥＦＦシリーズ（商品名：住友３Ｍ社）などといった輝度上昇フィルムが使用可能である。

ビームスプリッタプレート８６は、発光ダイオード８２Ｒで発光され、集光レンズ８３、光学プレート８４、反射ミラー８５を介して入射された赤色光を波長選択透過面８６ａ及び波長選択透過反射面８６ｂで透過させる。

また、ビームスプリッタプレート８６は、発光ダイオード８２Ｇで発光され、集光レンズ８３Ｇ、光学プレート８４を介して入射された緑色光を波長選択透過反射面８６ｂで反射させる。

ビームスプリッタプレート８７は、発光ダイオード８２Ｂで発光され、集光レンズ８３Ｂ、光学プレート８４を介して入射された青色光を波長選択透過面８７ａ及び波長選択透過反射面８７ｂで透過させ、ビームスプリッタプレート８６で透過された赤色光、緑色光を波長選択透過反射面８７ｂで反射させることで、青色光、赤色光、緑色光を混色した白色光を生成し、出射する。

このような照明装置８１においても、図５乃至図８を用いて説明した、照明装置２１を導光板１０の厚さに適合させる光学素子３１，３２，３３又は３４を用いることができる。
照明装置８１においては、光学素子３１，３２，３３又は３４は、第１のプリズムシート９１、第２のプリズムシート９２が貼り付けられた光学プレート９０の光出射面９０ｂの後段に設けられることになる。

このように、照明装置８１が、光学素子３１，３２，３３又は３４を備えることで、導光板１０の光出射面１２から面発光される白色光の正面輝度を飛躍的に向上させることができる。

上述したように、図１４乃至図１８を用いて説明した照明装置６１、照明装置７１、照明装置８１と、導光板１０とを用いてバックライトユニットを構成する場合、照明装置２１を導光板１０に対して配置する図９、図１２、図１３のいずれの配置レイアウトも適用可能である。このとき、光入射面１１Ａ、光入射面１１Ｂ上に形成する拡散領域５、反射領域６、反射面７も同様に形成可能であるため、輝度ムラが抑制されて均一な面発光を可能とし、各照明装置が備える発光ダイオードで発光される光の利用効率を大幅に向上させることができる。

このような、照明装置２１，６１，７１又は８１を用いてバックライトユニットを構成し、カラーフィルタを備えた液晶表示パネルを照明した場合、ＣＩＥ色度図におけるＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式の色度範囲の１００〜１２０％程度を再現することができるため、ＮＴＳＣよりも色域の広い色空間であるｓＹＣＣの色再現性範囲に対応することが可能となる。

なお、本発明は、上述したような、導光板の側面から光を入射する、いわゆるエッジライト式のバックライトユニットに限定されるものではなく、例えば、導光板を拡散板として、照明装置を直下に配置する直下型のバックライトユニットにも適用することが可能である。

本発明を実施するための最良の形態として示すバックライトユニットの構成について説明するための図である。同バックライトユニットの縦断面図を示した図である。同バックライトユニットが備える照明装置について説明するための図である。同バックライトユニットが備える照明装置において、フレネルレンズを付加した場合について説明するための図である。照明装置に光学素子を与えた構成について説明するための図であり、（ａ）は、バックライトユニットの要部正面図、（ｂ）は、バックライトユニットの縦断面図である。照明装置に光学素子を与えた際の効果について説明するために用いる図である。照明装置に与える光学素子を反射ミラーで構成した場合について説明するための図であり、（ａ）は、バックライトユニットの要部正面図、（ｂ）、（ｃ）は、縦断面図である。照明装置に与える光学素子のさらに別な例について説明するための図であり、（ａ）は、バックライトユニットの要部正面図、（ｂ）は、縦断面図である。照明装置に光学素子を与えた場合のバックライトユニットを示した図である。導光板の光入射面に形成する拡散領域、反射領域について説明するための図である。導光板の光入射面に形成する拡散領域の効果について説明するための図である。照明装置を導光板に配置してバックライトユニットを構成する際の一例を示した図である。照明装置を導光板に配置してバックライトユニットを構成する際のさらに別な例を示した図である。緑色光を発光する光源を２つ用いた照明装置の構成について説明するための図である。同照明装置において、フレネルレンズを付加した場合について説明するための図である。波長選択透過反射板を用いた照明装置の構成について説明するための図である。同照明装置において、フレネルレンズ付加した場合について説明するための図である。波長選択透過反射板を用いた照明装置の別な構成について説明するための図である。従来の技術として示すバックライトユニットの構成を示した図である。同バックライトユニットの縦断面図である。

符号の説明

１０導光板、２１，６１，７１，８１照明装置、２２，６２，７２，８２発光ダイオード、２３、６３，７３，８３集光レンズ、２４，２５，６４，６５三角プリズム、２６ダイクロイックプリズム、３０バックライトユニット、３１，３２，３３,３４光学素子、６６，６７ビームスプリッタプリズム、６８波長板、７４反射ミラー、７５，７６ビームスプリッタプレート、８５反射ミラー、８６，８７ビームスプリッタプレート

Claims

第１の原色光を出射する第１の光源と、
第２の原色光を出射する第２の光源と、
第３の原色光を出射する第３の光源と、
上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、
上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、
上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、
上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する第１の光反射面を有する第１の三角プリズムと、
上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第２の光反射面を有する第２の三角プリズムと、
上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光を透過し、上記第１の三角プリズムが有する上記第１の光反射面で反射された上記第１の原色光を反射する第１の波長選択透過反射面と、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光を透過し、上記第２の三角プリズムが有する上記第２の光反射面で反射された上記第２の原色光を反射する第２の波長選択透過反射面とをＸ字状に配し、上記第１の原色光、上記第２の原色光、上記第３の原色光を混色し、白色光として出射するダイクロイックプリズムとを備え、
上記ダイクロイックプリズムと、上記第１の三角プリズム及び上記第２の三角プリズムとは、それぞれ空気層を介して近傍に配されることを特徴とする照明装置。
光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板の上記光入射面に対して、上記ダイクロイックプリズムによって混色された上記白色光を入射する際、上記ダイクロイックプリズムから出射される上記白色光が、全て上記導光板の上記光入射面に入射されるように、上記白色光を導光する光学素子を備えることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
上記光学素子は、上記ダイクロイックプリズムの上記白色光を出射する出射面と同一形状であり、上記出射面から出射された上記白色光を入射する白色光入射面と、
上記白色光入射面に対向して配された、少なくとも一辺が上記導光板の厚さと同じ長さとなる白色光出射面と、
所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記白色光入射面から入射された上記白色光を、上記白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の反射面とを有する光学ブロックであることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
上記光学素子は、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記ダイクロイックプリズムの出射面から出射された上記白色光を、上記導光板の上記光入射面へと反射させながら導光する一対の反射ミラーであることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
上記光学素子は、第１の光学ブロックと、第２の光学ブロックとを上記導光板の厚さ方向に並べた光学ブロックであり、
上記第１の光学ブロックは、上記ダイクロイックプリズムの出射面から出射された上記白色光を入射する第１の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第１の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第１の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第１の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第１の反射面とを有し、
上記第２の光学ブロックは、上記ダイクロイックプリズムの上記出射面から出射された上記白色光を入射する第２の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第２の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第２の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第２の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第２の反射面とを有し、
上記第１の白色光入射面と、上記第２の白色光入射面とによって形成される当該光学ブロックの白色光入射面は、上記ダイクロイックプリズムの上記出射面と同一形状であり、
上記第１の白色光出射面と、上記第２の白色光出射面とは、上記導光板の上記光入射面内に収まるように配されることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズは、それぞれ球面又は非球面の集光レンズであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズは、それぞれ光入射面側にフレネルレンズを備えていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
上記第１の光源、上記第２の光源、上記第３の光源は、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
第１の原色光を出射する第１の光源と、
第２の原色光を出射する第２の光源と、
第３の原色光を出射する第３の光源と、
上記第３の原色光を出射する第４の光源と、
上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、
上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、
上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、
上記第４の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第４のレンズと、
上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する第１の光反射面を有する第１の三角プリズムと、
上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第２の光反射面を有する第２の三角プリズムと、
上記第１の光反射面で反射された上記第１の原色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射して、上記第１の振動面に垂直な第２の振動面で振動する直線偏光を透過し、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第１の透過反射面と、
上記第１の原色光を透過し、上記第２の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第２の透過反射面とをＸ字状に配した第１のビームスプリッタプリズムと、
上記第２の光反射面で反射された上記第２の原色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射して、上記第２の振動面で振動する直線偏光を透過し、上記第４のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第３の透過反射面と、
上記第２の原色光を透過し、上記第１の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、上記第４のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第４の透過反射面とをＸ字状に配した第２のビームスプリッタプリズムと、
上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２のビームスプリッタプリズムとの間に配され、上記第１の透過反射面で透過された上記第１の原色光の上記第２の振動面で振動する直線偏光を、上記第１の振動面で振動する直線偏光に変換し、上記第３の透過反射面で透過された上記第２の原色光の上記第２の振動面で振動する直線偏光を、上記第１の振動面で振動する直線偏光に変換する波長板とを備え、
上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第１の三角プリズムとは、空気層を介して近傍に配され、
上記第２のビームスプリッタプリズムと、上記第２の三角プリズムとは、空気層を介して近傍に配され、
上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２のビームススプリッタプリズムとは、上記波長板及び空気層介して近傍に配され、
上記第１のビームスプリッタプリズムは、上記第１の原色光、上記第２の原色光、それぞれの上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第３の原色光の上記第１の振動面及び上記第２の振動面で振動する直線偏光とを混色し、白色光として出射し、
上記第２のビームスプリッタプリズムは、上記第１の原色光、上記第２の原色光、それぞれの上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第３の原色光の上記第１の振動面及び上記第２の振動面で振動する直線偏光とを混色し、白色光として出射することを特徴とする照明装置。
光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板の上記光入射面に対して、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムによって混色された上記白色光を入射する際、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムから出射される上記白色光が、全て上記導光板の上記光入射面に入射されるように、上記白色光を導光する光学素子を備えることを特徴とする請求項９記載の照明装置。
上記光学素子は、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの上記白色光を出射する出射面と同一形状であり、上記出射面から出射された上記白色光を入射する白色光入射面と、上記白色光入射面に対向して配された、少なくとも一辺が上記導光板の厚さと同じ長さとなる白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記白色光入射面から入射された上記白色光を、上記白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の反射面とを有する光学ブロックであることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
上記光学素子は、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの出射面から出射された上記白色光を、上記導光板の上記光入射面へと反射させながら導光する一対の反射ミラーであることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
上記光学素子は、第１の光学ブロックと、第２の光学ブロックとを上記導光板の厚さ方向に並べた光学ブロックであり、
上記第１の光学ブロックは、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの出射面から出射された上記白色光を入射する第１の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第１の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第１の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第１の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第１の反射面とを有し、
上記第２の光学ブロックは、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの上記出射面から出射された上記白色光を入射する第２の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第２の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第２の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第２の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第２の反射面とを有し、
上記第１の白色光入射面と、上記第２の白色光入射面とによって形成される当該光学ブロックの白色光入射面は、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの上記出射面と同一形状であり、
上記第１の白色光出射面と、上記第２の白色光出射面とは、上記導光板の上記光入射面内に収まるように配されることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズ、上記第４のレンズは、それぞれ球面又は非球面の集光レンズであることを特徴とする請求項９記載の照明装置。
上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズ、上記第４のレンズは、それぞれ光入射面側にフレネルレンズを備えていることを特徴とする請求項９記載の照明装置。
上記第１の光源、上記第２の光源、上記第３の光源、上記第４の光源は、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ：LightEmittingDiode）であることを特徴とする請求項９記載の照明装置。
第１の原色光を出射する第１の光源と、
第２の原色光を出射する第２の光源と、
第３の原色光を出射する第３の光源と、
上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、
上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、
上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、
上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する光反射面を有する第１の反射板と、
上記第１の反射板が有する上記光反射面で反射された上記第１の原色光を透過し、上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第１の波長選択透過反射面を有する第１のビームスプリッタプレートと、
上記第３のレンズを介して出射される第３の原色光を透過し、上記第１のビームスプリッタプレートを介して出射される上記第１の原色光及び上記第２の原色光を反射する第２の波長選択透過反射面を有し、上記第１の原色光、上記第２の原色光、上記第３の原色光を混色して、白色光とする第２のビームスプリッタプレートと、
所定の入射角以上の角度で入射した光を反射し、上記入射角以内で入射した光を透過する入射角依存性を示す角度選択透過反射面を有し、上記第２のビームスプリッタプレートの後段に、上記第３のレンズ、上記第２のビームスプリッタプレートが形成する光軸を通過するように配された、上記第２のビームスプリッタプレートで混色された上記白色光を出射する光学プレートとを備えることを特徴とする照明装置。
光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板の上記光入射面に対して、上記第２のビームスプリッタプレートによって混色され、上記光学プレートから出射された上記白色光を入射する際、上記光学プレートから出射される上記白色光が、全て上記導光板の上記光入射面に入射されるように、上記白色光を導光する光学素子を備えることを特徴とする請求項１７記載の照明装置。
上記光学素子は、上記光学プレートの上記白色光を出射する出射面と同一形状であり、
上記出射面から出射された上記白色光を入射する白色光入射面と、上記白色光入射面に対向して配された、少なくとも一辺が上記導光板の厚さと同じ長さとなる白色光出射面と、
所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記白色光入射面から入射された上記白色光を、上記白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の反射面とを有する光学ブロックであることを特徴とする請求項１８記載の照明装置。
上記光学素子は、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記光学プレートの出射面から出射された上記白色光を、上記導光板の上記光入射面へと反射させながら導光する一対の反射ミラーであることを特徴とする請求項１８記載の照明装置。
上記光学素子は、第１の光学ブロックと、第２の光学ブロックとを上記導光板の厚さ方向に並べた光学ブロックであり、
上記第１の光学ブロックは、上記光学プレートの出射面から出射された上記白色光を入射する第１の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第１の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第１の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第１の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第１の反射面とを有し、
上記第２の光学ブロックは、上記光学プレートの上記出射面から出射された上記白色光を入射する第２の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第２の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第２の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第２の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第２の反射面とを有し、
上記第１の白色光入射面と、上記第２の白色光入射面とによって形成される当該光学ブロックの白色光入射面は、上記光学プレートの上記出射面と同一形状であり、
上記第１の白色光出射面と、上記第２の白色光出射面とは、上記導光板の上記光入射面内に収まるように配されることを特徴とする請求項１８記載の照明装置。
上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズは、それぞれ球面又は非球面の集光レンズであることを特徴とする請求項１７記載の照明装置。
上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズは、それぞれ光入射面側にフレネルレンズを備えていることを特徴とする請求項１７記載の照明装置。
上記第１のビームスプリッタプレートに入射されなかった上記第１の原色光を、上記第１のビームスプリッタプレートへ入射する方向に反射する第２の反射板と、
上記第２のビームスプリッタプレートに入射されなかった上記第３の原色光を、上記第２のビームスプリッタプレートへ入射する方向に反射する第３の反射板とを備えることを特徴とする請求項１７記載の照明装置。
光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板の上記光入射面に対して、上記第２のビームスプリッタプレートによって混色され、上記光学プレートから出射された上記白色光を入射する場合において、上記第２の反射板は、上記白色光を、上記導光板外に漏れ出ないよう導光板内へ向けて反射する反射面を有することを特徴とする請求項２４記載の照明装置。
上記第１の光源、上記第２の光源、上記第３の光源は、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）であることを特徴とする請求項１７記載の照明装置。
光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板の上記光入射面に対して、上記第２のビームスプリッタプレートによって混色され、上記光学プレートから出射された上記白色光を入射する場合において、上記光学プレートの上記白色光を出射する出射面上に、上記第２のビームスプリッタによって混色された上記白色光の指向性を上記導光板の面方向に拡散させる拡散領域を設けることを特徴とする請求項１７記載の照明装置。
上記拡散領域を、プリズムシートを貼り付けることで形成することを特徴とする請求項２７記載の照明装置。
上記第１の反射板は、反射膜を蒸着することで上記第１の原色光を反射する上記光反射面が形成されたフィルムであることを特徴とする請求項１７記載の照明装置。
光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板を備えるバックライト装置であって、
第１の原色光を出射する第１の光源と、
第２の原色光を出射する第２の光源と、
第３の原色光を出射する第３の光源と、
上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、
上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、
上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、
上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する第１の光反射面を有する第１の三角プリズムと、
上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第２の光反射面を有する第２の三角プリズムと、
上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光を透過し、上記第１の三角プリズムが有する上記第１の光反射面で反射された上記第１の原色光を反射する第１の波長選択透過反射面と、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光を透過し、上記第２の三角プリズムが有する上記第２の光反射面で反射された上記第２の原色光を反射する第２の波長選択透過反射面とをＸ字状に配し、上記第１の原色光、上記第２の原色光、上記第３の原色光を混色し、白色光として出射するダイクロイックプリズムとを有し、
上記ダイクロイックプリズムと、上記第１の三角プリズム及び上記第２の三角プリズムとを、それぞれ空気層を介して近傍に配する照明装置を、上記導光板の上記光入射面に対して所定の間隔で複数備えることを特徴とするバックライト装置。
上記照明装置は、上記導光板の上記光入射面に対して、上記ダイクロイックプリズムによって混色された上記白色光を入射する際、上記ダイクロイックプリズムから出射される上記白色光が、全て上記導光板の上記光入射面に入射されるように、上記白色光を導光する光学素子を有することを特徴とする請求項３０記載のバックライト装置。
上記光学素子は、上記ダイクロイックプリズムの上記白色光を出射する出射面と同一形状であり、上記出射面から出射された上記白色光を入射する白色光入射面と、上記白色光入射面に対向して配された、少なくとも一辺が上記導光板の厚さと同じ長さとなる白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記白色光入射面から入射された上記白色光を、上記白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の反射面とを有する光学ブロックであることを特徴とする請求項３１記載のバックライト装置。
上記光学素子は、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記ダイクロイックプリズムの出射面から出射された上記白色光を、上記導光板の上記光入射面へと反射させながら導光する一対の反射ミラーであることを特徴とする請求項３１記載のバックライト装置。
上記光学素子は、第１の光学ブロックと、第２の光学ブロックとを上記導光板の厚さ方向に並べた光学ブロックであり、
上記第１の光学ブロックは、上記ダイクロイックプリズムの出射面から出射された上記白色光を入射する第１の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第１の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第１の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第１の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第１の反射面とを有し、
上記第２の光学ブロックは、上記ダイクロイックプリズムの上記出射面から出射された上記白色光を入射する第２の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第２の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第２の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第２の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第２の反射面とを有し、
上記第１の白色光入射面と、上記第２の白色光入射面とによって形成される当該光学ブロックの白色光入射面は、上記ダイクロイックプリズムの上記出射面と同一形状であり、
上記第１の白色光出射面と、上記第２の白色光出射面とは、上記導光板の上記光入射面内に収まるように配されることを特徴とする請求項３１記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズは、それぞれ球面又は非球面の集光レンズであることを特徴とする請求項３０記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズは、それぞれ光入射面側にフレネルレンズを備えていることを特徴とする請求項３０記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記第１の光源、上記第２の光源、上記第３の光源は、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ：LightEmittingDiode）であることを特徴とする請求項３０記載のバックライト装置。
上記導光板の上記光入射面は、対向する一対の側面であることを特徴とする請求項３０記載のバックライト装置。
上記導光板の上記対向する一対の上記側面を上記光入射面とする場合に、一方の上記光入射面に対して上記所定の間隔で配置される複数の上記照明装置と、他方の上記光入射面に上記所定の間隔で配置される複数の上記照明装置とは、それぞれが備える上記白色光を出射する白色光出射面が、上記導光板を介して対向することなく２分の１ピッチずれるように配されることを特徴とする請求項３８記載のバックライト装置。
上記導光板の上記光入射面は、一つの側面であることを特徴とする請求項３０記載のバックライト装置。
上記導光板の上記光入射面上に、上記照明装置のダイクロイックプリズムによって混色された上記白色光の指向性を上記導光板の面方向に拡散させる拡散領域を設けることを特徴とする請求項３０記載のバックライト装置。
上記拡散領域を、拡散シート、プリズムシートを重ねて貼り付けることで形成することを特徴とする請求項４１記載のバックライト装置。
上記光入射面上の上記拡散領域が設けられた個所以外に、上記導光板内を導光する上記白色光が上記導光板外に漏れ出ないよう導光板内へ向けて反射させる反射領域を設けることを特徴とする請求項４１記載のバックライト装置。
上記反射領域を、当該個所に反射シートを貼り付けることで形成することを特徴とする請求項４３記載のバックライト装置。
光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板を備えるバックライト装置であって、
第１の原色光を出射する第１の光源と、
第２の原色光を出射する第２の光源と、
第３の原色光を出射する第３の光源と、
上記第３の原色光を出射する第４の光源と、
上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、
上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、
上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、
上記第４の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第４のレンズと、
上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する第１の光反射面を有する第１の三角プリズムと、
上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第２の光反射面を有する第２の三角プリズムと、
上記第１の光反射面で反射された上記第１の原色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射して、上記第１の振動面に垂直な第２の振動面で振動する直線偏光を透過し、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第１の透過反射面と、
上記第１の原色光を透過し、上記第２の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、上記第３のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第２の透過反射面とをＸ字状に配した第１のビームスプリッタプリズムと、
上記第２の光反射面で反射された上記第２の原色光の第１の振動面で振動する直線偏光を反射して、上記第２の振動面で振動する直線偏光を透過し、上記第４のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第３の透過反射面と、
上記第２の原色光を透過し、上記第１の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光を反射し、上記第４のレンズを介して出射される上記第３の原色光の上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第２の振動面で振動する直線偏光とを透過する第４の透過反射面とをＸ字状に配した第２のビームスプリッタプリズムと、
上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２のビームスプリッタプリズムとの間に配され、上記第１の透過反射面で透過された上記第１の原色光の上記第２の振動面で振動する直線偏光を、上記第１の振動面で振動する直線偏光に変換し、上記第３の透過反射面で透過された上記第２の原色光の上記第２の振動面で振動する直線偏光を、上記第１の振動面で振動する直線偏光に変換する波長板とを有し、
上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第１の三角プリズムとを、空気層を介して近傍に配し、
上記第２のビームスプリッタプリズムと、上記第２の三角プリズムとを、空気層を介して近傍に配し、
上記第１のビームスプリッタプリズムと、上記第２のビームススプリッタプリズムとを、上記波長板及び空気層介して近傍に配し、
上記第１のビームスプリッタプリズムが、上記第１の原色光、上記第２の原色光、それぞれの上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第３の原色光の上記第１の振動面及び上記第２の振動面で振動する直線偏光とを混色し、白色光として出射し、
上記第２のビームスプリッタプリズムが、上記第１の原色光、上記第２の原色光、それぞれの上記第１の振動面で振動する直線偏光と、上記第３の原色光の上記第１の振動面及び上記第２の振動面で振動する直線偏光とを混色し、白色光として出射する照明装置を、上記導光板の上記光入射面に対して所定の間隔で複数備えることを特徴とするバックライト装置。
上記照明装置は、上記導光板の上記光入射面に対して、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムによって混色された上記白色光を入射する際、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムから出射される上記白色光が、全て上記導光板の上記光入射面に入射されるように、上記白色光を導光する光学素子を有することを特徴とする請求項４５記載のバックライト装置。
上記光学素子は、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの上記白色光を出射する出射面と同一形状であり、上記出射面から出射された上記白色光を入射する白色光入射面と、上記白色光入射面に対向して配された、少なくとも一辺が上記導光板の厚さと同じ長さとなる白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記白色光入射面から入射された上記白色光を、上記白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の反射面とを有する光学ブロックであることを特徴とする請求項４６記載のバックライト装置。
上記光学素子は、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの出射面から出射された上記白色光を、上記導光板の上記光入射面へと反射させながら導光する一対の反射ミラーであることを特徴とする請求項４６記載のバックライト装置。
上記光学素子は、第１の光学ブロックと、第２の光学ブロックとを上記導光板の厚さ方向に並べた光学ブロックであり、
上記第１の光学ブロックは、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの出射面から出射された上記白色光を入射する第１の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第１の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第１の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第１の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第１の反射面とを有し、
上記第２の光学ブロックは、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの上記出射面から出射された上記白色光を入射する第２の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第２の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第２の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第２の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第２の反射面とを有し、
上記第１の白色光入射面と、上記第２の白色光入射面とによって形成される当該光学ブロックの白色光入射面は、上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムの上記出射面と同一形状であり、
上記第１の白色光出射面と、上記第２の白色光出射面とは、上記導光板の上記光入射面内に収まるように配されることを特徴とする請求項４６記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズ、上記第４のレンズは、それぞれ球面又は非球面の集光レンズであることを特徴とする請求項４５記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズ、上記第４のレンズは、それぞれ光入射面側にフレネルレンズを備えていることを特徴とする請求項４５記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記第１の光源、上記第２の光源、上記第３の光源は、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ：LightEmittingDiode）であることを特徴とする請求項４５記載のバックライト装置。
上記導光板の上記光入射面は、対向する一対の側面であることを特徴とする請求項４５記載のバックライト装置。
上記導光板の上記対向する一対の上記側面を上記光入射面とする場合に、一方の上記光入射面に対して上記所定の間隔で配置される複数の上記照明装置と、他方の上記光入射面に上記所定の間隔で配置される複数の上記照明装置とは、それぞれが備える上記白色光を出射する白色光出射面が、上記導光板を介して対向することなく２分の１ピッチずれるように配されることを特徴とする請求項５３記載のバックライト装置。
上記導光板の上記光入射面は、一つの側面であることを特徴とする請求項４５記載のバックライト装置。
上記導光板の上記光入射面上に、上記照明装置の上記第１のビームスプリッタプリズム及び上記第２のビームスプリッタプリズムによって混色された上記白色光の指向性を上記導光板の面方向に拡散させる拡散領域を設けることを特徴とする請求項４５記載のバックライト装置。
上記拡散領域を、拡散シート、プリズムシートを重ねて貼り付けることで形成することを特徴とする請求項５６記載のバックライト装置。
上記光入射面上の上記拡散領域が設けられた個所以外に、上記導光板内を導光する上記白色光が上記導光板外に漏れ出ないよう導光板内へ向けて反射させる反射領域を設けることを特徴とする請求項５６記載のバックライト装置。
上記反射領域を、当該個所に反射シートを貼り付けることで形成することを特徴とする請求項５８記載のバックライト装置。
光入射面から入射された光を一方主面である光出射面及び他方主面である光反射面とで全反射して導光し、上記光出射面から面発光させる導光板を備えるバックライト装置であって、
第１の原色光を出射する第１の光源と、
第２の原色光を出射する第２の光源と、
第３の原色光を出射する第３の光源と、
上記第１の光源から出射される上記第１の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第１のレンズと、
上記第２の光源から出射される上記第２の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第２のレンズと、
上記第３の光源から出射される上記第３の原色光に含まれる発散光を屈折させて平行光にする第３のレンズと、
上記第１のレンズを介して出射される上記第１の原色光を反射する光反射面を有する第１の反射板と、
上記第１の反射板が有する上記光反射面で反射された上記第１の原色光を透過し、上記第２のレンズを介して出射される上記第２の原色光を反射する第１の波長選択透過反射面を有する第１のビームスプリッタプレートと、
上記第３のレンズを介して出射される第３の原色光を透過し、上記第１のビームスプリッタプレートを介して出射される上記第１の原色光及び上記第２の原色光を反射する第２の波長選択透過反射面を有し、上記第１の原色光、上記第２の原色光、上記第３の原色光を混色し、白色光とする第２のビームスプリッタプレートと、
所定の入射角以上の角度で入射した光を反射し、上記入射角以内で入射した光を透過する入射角依存性を示す角度選択透過反射面を有し、上記第２のビームスプリッタプレートの後段に、上記第３のレンズ、上記第２のビームスプリッタプレートが形成する光軸を通過するように配された、上記第２のビームスプリッタプレートで混色された上記白色光を出射する光学プレートとを有する照明装置を、上記導光板の上記光入射面に対して所定の間隔で複数備えることを特徴とするバックライト装置。
上記照明装置は、上記導光板の上記光入射面に対して、上記第２のビームスプリッタプレートによって混色され、上記光学プレートから出射された上記白色光を入射する際、上記光学プレートから出射される上記白色光が、全て上記導光板の上記光入射面に入射されるように、上記白色光を導光する光学素子を有することを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。
上記光学素子は、上記光学プレートの上記白色光を出射する出射面と同一形状であり、上記出射面から出射された上記白色光を入射する白色光入射面と、上記白色光入射面に対向して配された、少なくとも一辺が上記導光板の厚さと同じ長さとなる白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記白色光入射面から入射された上記白色光を、上記白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の反射面とを有する光学ブロックであることを特徴とする請求項６１記載のバックライト装置。
上記光学素子は、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記光学プレートの出射面から出射された上記白色光を、上記導光板の上記光入射面へと反射させながら導光する一対の反射ミラーであることを特徴とする請求項６１記載のバックライト装置。
上記光学素子は、第１の光学ブロックと、第２の光学ブロックとを上記導光板の厚さ方向に並べた光学ブロックであり、
上記第１の光学ブロックは、上記光学プレートの出射面から出射された上記白色光を入射する第１の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第１の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第１の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第１の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第１の反射面とを有し、
上記第２の光学ブロックは、上記光学プレートの上記出射面から出射された上記白色光を入射する第２の白色光入射面と、上記白色光入射面に対して対向して配された、少なくとも一辺の長さが上記導光板の厚さ以下となる第２の白色光出射面と、所定の傾きを持って上記導光板の厚さ方向に配された、上記第２の白色光入射面から入射された上記白色光を、上記第２の白色光出射面へと全反射させながら導光する一対の第２の反射面とを有し、
上記第１の白色光入射面と、上記第２の白色光入射面とによって形成される当該光学ブックの白色光入射面は、上記光学プレートの上記出射面と同一形状であり、上記第１の白色光出射面と、上記第２の白色光出射面とは、上記導光板の上記光入射面内に収まるように配されることを特徴とする請求項６１記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズは、それぞれ球面又は非球面の集光レンズであることを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記第１のレンズ、上記第２のレンズ、上記第３のレンズは、それぞれ光入射面側にフレネルレンズを備えていることを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。
上記照明装置は、上記第１のビームスプリッタプレートに入射されなかった上記第１の原色光を、上記第１のビームスプリッタプレートへ入射する方向に反射する第２の反射板と、上記第２のビームスプリッタプレートに入射されなかった上記第３の原色光を、上記第２のビームスプリッタプレートへ入射する方向に反射する第３の反射板とを備えることを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。
上記第２の反射板は、上記導光板内を導光する上記白色光を、上記導光板外に漏れ出ないよう導光板内へ向けて反射する反射面を有することを特徴とする請求項６７記載の照明装置。
上記照明装置が有する上記第１の光源、上記第２の光源、上記第３の光源は、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ：LightEmittingDiode）であることを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。
上記導光板の上記光入射面は、対向する一対の側面であることを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。
上記導光板の上記対向する一対の上記側面を上記光入射面とする場合に、一方の上記光入射面に対して上記所定の間隔で配置される複数の上記照明装置と、他方の上記光入射面に上記所定の間隔で配置される複数の上記照明装置とは、それぞれが備える上記白色光を出射する白色光出射面が、上記導光板を介して対向することなく２分の１ピッチずれるように配されることを特徴とする請求項７０記載のバックライト装置。
上記導光板の上記光入射面は、一つの側面であることを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。
上記導光板の上記光入射面上に、上記照明装置の上記第２のビームスプリッタによって混色された上記白色光の指向性を上記導光板の面方向に拡散させる拡散領域を設けることを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。
上記拡散領域を、拡散シート、プリズムシートを重ねて貼り付けることで形成することを特徴とする請求項７３記載のバックライト装置。
上記光入射面上の上記拡散領域が設けられた個所以外に、上記導光板内を導光する上記白色光が上記導光板外に漏れ出ないよう導光板内へ向けて反射させる反射領域を設けることを特徴とする請求項７３記載のバックライト装置。
上記反射領域を、当該個所に反射シートを貼り付けることで形成することを特徴とする請求項７５記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記光学プレートの上記白色光を出射する出射面上に、上記第２のビームスプリッタによって混色された上記白色光の指向性を上記導光板の面方向に拡散させる拡散領域を設けることを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。
上記拡散領域を、プリズムシートを貼り付けることで形成することを特徴とする請求項７７記載のバックライト装置。
上記照明装置が有する上記第１の反射板は、反射膜を蒸着することで上記第１の原色光を反射する上記光反射面が形成されたフィルムであることを特徴とする請求項６０記載のバックライト装置。