WO2007058203A1 - 面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置 Download PDF

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laser light
light
laser
liquid crystal
light guide
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PCT/JP2006/322745
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Tetsuro Mizushima
Ken'ichi Kasazumi
Kiminori Mizuuchi
Kazuhisa Yamamoto
Shin-Ichi Kadowaki
Tatsuo Itoh
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • G02F1/133621—Illuminating devices providing coloured light

Definitions

  • the present invention relates to a planar illumination device using laser light as a light source and a liquid crystal display device using the same.
  • a liquid crystal display device using a liquid crystal display panel has been widely used as a backlight illumination for a planar lighting device using a cold cathode fluorescent tube as a light source.
  • the cold cathode fluorescent tube used for this uses the light emission of the phosphor, and there is a limit to the color reproduction range that can be displayed. For this reason, various studies have been conducted to reproduce clearer and more natural colors.
  • a planar illumination device for backlight using three-color light emitting diodes (LED elements) of red light (R light), green light (G light), and blue light (B light) has been attracting attention. Yes.
  • a light source using LED elements of three colors of R light, G light, and B light or even more colors has a wider color reproduction range than a cold cathode fluorescent tube, and can achieve high image quality.
  • a light source for display of a liquid crystal display device using LED elements of three colors of R light, G light, and B light a plurality of light sources are grouped into groups, and the display light sources are grouped for each set.
  • a configuration including means for controlling lighting and batch extinction is shown (for example, see Patent Document 1). This configuration enables high-luminance display and low power consumption even for color filter-type liquid crystal display devices that use only the field sequential method.
  • LED elements of three colors, R light, G light, and B light are arranged at the three edges of the light guide, and these lights are guided from the respective edges to correspond to the pixels of each color of the liquid crystal display device.
  • a configuration is also shown in which each light is emitted to a region to be operated (see, for example, Patent Document 2). In this configuration, a color filter can be eliminated.
  • Patent Document 3 As in the example described in Patent Document 3, when a laser is used as a light source, it is important to realize uniform luminance over a large area. If there is a variation in brightness, the displayed image will be very deteriorated even if the color reproduction range is wide. However, in Patent Document 3 in which there are almost no examples of using a laser light source for backlight illumination, nothing is disclosed and disclosed about realizing uniform luminance.
  • Patent Document 1 JP 2004-333583 A
  • Patent Document 2 JP 2003-035904 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-064163
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 01-179908
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 are configurations using light-emitting diodes, and there is no disclosure or suggestion about a configuration or method for performing uniform illumination over a large area using a laser as a light source.
  • a red semiconductor laser is used as a specific example. In this example as well, in order to obtain uniform planar illumination light using a laser. The specific method is not described at all!
  • the integrator lens is reciprocated to prevent generation of speckle noise.
  • the backlight illumination device of the liquid crystal display device is used. Cannot be used as Also, in this method, the suggestion and disclosure of using laser light sources of three colors of R light, G light, and B light should be disclosed.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • a laser light source is used to have a uniform luminance over a large area, a wide color reproduction range, and suppression of speckle noise.
  • An object of the present invention is to provide a planar illumination device and a liquid crystal display device using the same.
  • the planar illumination device of the present invention has a laser light source that emits laser light, a beam scanning unit that deflects and scans the laser light, and a deflection scan that is performed by the beam scanning unit. And a flat plate-like first light guide path (first light guide plate) from which the laser beam is incident on the end surface portion and is emitted from the first main surface force.
  • a planar illumination device having a uniform in-plane light intensity distribution can be obtained even when a laser light source is used. Since the laser light is guided to the first light guide by the force S not scanned by the beam scanning unit, speckle noise can be prevented by providing a diffusion plate or the like in the first light guide.
  • the optical path conversion unit further receives the laser light emitted from the beam scanning unit, converts the optical path of the laser light, and emits the laser light.
  • the first light guide path is an optical path conversion unit.
  • the laser light emitted from the part may be incident from the end face part and emitted from the first main surface.
  • the beam scanning unit can have a simple structure.
  • in-plane light It is also easy to make the intensity distribution more uniform.
  • a flat plate-like second light guide path (second light guide plate) that receives laser light emitted from the beam scanning section and guides the laser light to the optical path conversion section.
  • the second light guide is provided on the second main surface different from the first main surface of the first light guide, and the beam scanning unit and the optical path conversion unit are provided on the second light guide.
  • the beam scanning part is incident on the end face part of the second light guide path, and the optical path conversion part emits the laser light emitted from the end face part of the second light guide path. You can get it! / ...
  • the first light guide path may include a deflection sheet for deflecting the traveling direction of the laser light on the first main surface.
  • the deflection sheet may be a diffusion plate, a lens sheet or a prism sheet! /.
  • the beam scanning unit includes a reflection mirror that reflects the laser light and an angle adjustment mechanism that changes an angle of the reflection mirror, and the angle adjustment mechanism changes the angle of the reflection mirror. Let's make the laser beam deflect and scan.
  • deflection scanning can be performed using a minute reflecting mirror, so that the beam scanning unit can be reduced in size.
  • the luminance of the laser light emitted from one main surface of the first light guide can be made more uniform.
  • a configuration using a hologram optical element, a transflective mirror, or the like can be easily designed.
  • the beam scanning unit includes at least one of a cylindrical lens and a lenticular lens, and at least one of a cylindrical lens and a lenticular lens. And a back-and-forth movement mechanism that reciprocates in a direction parallel to the section, and the deflection scanning is performed by the reciprocating movement of the reciprocating movement mechanism. It may be.
  • the beam scanning unit may be further provided with an optical element for shaping the laser light into a beam spread in a direction parallel to the main surface of the first light guide.
  • the distance of the reciprocating motion of the cylindrical lens or the lenticular lens of the beam scanning unit can be reduced, and the structure of the beam scanning unit can be further simplified.
  • speckle noise can be suppressed by making the laser beam a flat beam and then reciprocating it in the beam scanning section.
  • the optical element that shapes the flat beam may be a lens arranged in front of a cylindrical lens or a lenticular lens.
  • the beam scanning unit includes a vertical angle vibration mechanism that vibrates an emission angle of the laser light in a direction perpendicular to the first main surface of the first light guide, and the deflection scanning is performed by the vertical angle vibrator. You may make it perform by the vibration of the output angle by a structure.
  • the optical path conversion unit may further include an optical element that makes the traveling direction of the incident laser light substantially parallel.
  • the first light guide path further includes a plurality of hologram optical elements arranged at a set pitch, and the hologram optical element is a laser incident on the first light guide path. Color separation of the laser light may be performed by diffracting the light based on the wavelength of the laser light.
  • the hologram optical element constitutes a plurality of columns extending in a direction perpendicular to the propagation direction of the laser light in the first light guide, and the laser light in the first light guide is Along the propagation direction, the diffraction efficiencies of the columns of the hologram optical element may be varied so as to change at a set ratio for each column.
  • the laser light source includes at least a red laser beam, a green laser beam,
  • a light source that emits blue laser light may be included, and the laser light source may combine the red laser light, the green laser light, and the blue laser light and emit them to the beam scanning unit.
  • one beam scanning unit can be provided. Even in this case, illumination light having various colors other than red, green and blue can be taken out from one main surface of the first light guide if the time for emitting the laser light of each color is different. be able to.
  • the laser light source includes a light source that emits laser light having different wavelengths including at least red laser light, green laser light, and blue laser light, and the beam scanning units are Let's make each of the laser beams with different wavelengths be deflected and scanned individually.
  • each beam source is provided for each color light source, so that the color to be emitted by the first light guide path force can be freely selected.
  • the beam scanning unit deflects and scans laser beams having different wavelengths, and the laser beams having different wavelengths that have been deflected and scanned in the first light guide path at the same time. Even if it propagates in different areas.
  • the color emitted from one main surface of the first light guide can be selected for each location.
  • the first light guide path includes at least the same number of sub light guide paths as the types of wavelengths included in the laser beams having different wavelengths, and the plurality of sub light guide paths are set.
  • the semi-transmissive mirror forms a plurality of columns extending in a direction perpendicular to the propagation direction of the laser light in the first light guide, and the propagation direction of the laser light in the first light guide
  • the reflectance of the transflective mirror columns may be changed stepwise for each column.
  • the liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device having a liquid crystal display panel and a backlight illumination device that also illuminates the liquid crystal display panel with a back side force
  • the backlight illumination device is a laser beam.
  • a laser light source that emits light, a beam scanning unit that deflects and scans the laser light, and a laser beam that is deflected and scanned by the beam scanning unit is incident on the end surface portion and is emitted from the first main surface to the flat first guide
  • the first main surface of the first light guide path of the backlight illuminating device and the liquid crystal display panel are closely arranged, and the laser light emitted from the first main surface is liquid crystal A liquid crystal display device that illuminates a display panel.
  • a liquid crystal display device including a backlight illumination device having a uniform luminance over a large area using a laser light source can be obtained. Furthermore, since the color purity of the wavelength of the laser light source is good, the displayable color reproduction range is widened, and a clearer and natural color tone can be reproduced. In addition, since the laser light source has high efficiency for light emission, low power consumption is possible.
  • the knock light illuminating device further includes an optical path conversion unit that receives the laser light emitted from the beam scanning unit, converts the optical path of the laser light, and emits the first light guide.
  • the optical path may be such that the laser beam emitted from the optical path conversion unit is incident on the end surface force and emitted from the first main surface force.
  • the backlight illumination device can be downsized even when the liquid crystal display panel has a large-screen display surface.
  • the knocklight illumination device further includes a flat plate-like second light guide path that receives the laser light emitted from the beam scanning section and guides the laser light to the optical path conversion section.
  • the second light guide is provided by being laminated on a second main surface different from the first main surface of the first light guide, and the beam scanning unit and the optical path conversion unit are end surfaces of the second light guide.
  • the beam scanning unit is incident near the end surface of the second light guide, and the optical path conversion unit receives the laser light emitted from the end surface of the second light guide.
  • the laser light is not blocked by dust or the like, so that uniform luminance can be stably maintained.
  • the first light guide path may include a deflection sheet for deflecting the traveling direction of the laser light on the first main surface.
  • the deflection sheet may include at least one of a diffusing plate, a lens sheet, and a prism sheet.
  • the optical path of the laser beam that is scanned and incident on the diffusion plate or the like changes in optical angle at various angles, so that speckle noise can be reduced.
  • the optical path conversion unit may further include an optical element that substantially parallelizes the traveling direction of the incident laser light.
  • the second main surface of the first light guide path of the knocklight illumination device reflects the laser light and emits the first main surface force of the laser light to have a concavo-convex surface. May be included.
  • the beam scanning unit includes a reflection mirror that reflects the laser light and an angle adjustment mechanism that changes an angle of the reflection mirror, and the angle adjustment mechanism changes the angle of the reflection mirror. Let's make the laser beam deflect and scan.
  • the reflecting mirror can be manufactured in a very minute shape using, for example, microelectromechanical force-calc system (MEMS) technology, and the beam scanning unit
  • MEMS microelectromechanical force-calc system
  • the beam scanning unit further includes a vertical angle vibration mechanism that vibrates the emission angle of the laser beam in the vertical direction with respect to the first main surface of the first light guide,
  • the scanning may be executed by the oscillation of the emission angle by the vertical angle vibration mechanism.
  • the beam scanning unit includes at least one of a cylindrical lens and a lenticular lens, and at least one of the cylindrical lens and the lenticular lens in a direction parallel to the end surface portion of the first light guide path.
  • the reciprocating mechanism for reciprocating, the deflection scanning may be executed by the reciprocating motion of the reciprocating mechanism.
  • the liquid crystal display panel includes a pixel, and the pixel includes a plurality of sub-pixels that display different colors for each pixel to form a color image, and the first light guide path
  • the sub-pixel may include a rising element that emits laser light corresponding to the color displayed by the sub-pixel as well as the first principal surface force.
  • the first light guide path further includes a plurality of hologram optical elements arranged at a pitch corresponding to the column of pixels included in the liquid crystal display panel, and the pixels of the liquid crystal display panel are A red pixel portion that displays red, a green pixel portion that displays green, and a blue pixel portion that displays blue.
  • the hologram optical element converts laser light incident on the first light guide path into laser light.
  • the laser light may be color-separated by diffracting based on the wavelength of the laser light, and laser light having different wavelengths may be incident on each of the red pixel portion, the green pixel portion, and the blue pixel portion.
  • the hologram optical element forms a plurality of columns extending in a direction perpendicular to the propagation direction of the laser light in the first light guide path, and extends in the propagation direction of the laser light in the first light guide path. Accordingly, the diffraction efficiency of the columns of the hologram optical element may be varied so as to change at a set ratio for each column.
  • the laser light source includes at least a light source that emits red laser light, green laser light, and blue laser light, and the laser light source includes red laser light, green laser light, and blue laser light.
  • the light is combined and emitted to the beam scanning unit. May be.
  • the laser light source includes a light source that emits laser light having different wavelengths including at least red laser light, green laser light, and blue laser light, and the beam scanning unit has laser light having different wavelengths. Each of these may be individually deflected and scanned.
  • the beam scanning unit scans the laser beams having different wavelengths in a biased manner, and the laser beams having different wavelengths that have been deflected and scanned in the first light guide path at the same time. It may be configured to propagate in different areas.
  • the liquid crystal display panel includes a plurality of pixels, and the pixels receive the laser beam having the first wavelength included in the laser beams having different wavelengths at the first time. At the second time, laser light having a second wavelength included in laser light having different wavelengths may be incident so that one pixel displays a plurality of colors.
  • the first light guide path includes at least the same number of sub light guide paths as the types of wavelengths included in the laser light having different wavelengths
  • the pixels of the liquid crystal panel are red A red pixel portion that displays green, a green pixel portion that displays green, and a blue pixel portion that displays blue
  • the plurality of sub light guide paths include a plurality of semi-transmissive mirrors arranged at a set pitch, Each of the plurality of sub light guides propagates only the laser light having the same wavelength, and the semi-transmissive mirror reflects a part of the laser light incident on the first light guide and reflects the first light of the first light guide.
  • the laser light emitted from the first principal surface and emitted from the first principal surface force may be configured to enter the red pixel portion, the green pixel portion, and the blue pixel portion of the pixel.
  • the semi-transmissive mirror forms a plurality of rows extending in a direction perpendicular to the propagation direction of the laser light in the first light guide, and propagates the laser light in the first light guide.
  • the reflectance of the columns of the transflective mirrors may change step by step for each column.
  • the liquid crystal display panel includes a pixel, and at least one of the diffusion plate, the lens sheet, and the prism sheet is shifted downstream from the pixel in the traveling direction of the laser light.
  • a planar illumination device includes a laser light source that emits laser light, and a flat plate-shaped first light guide that is incident from the end surface portion and is emitted from the first main surface.
  • a first light guide plate wherein the first light guide path includes a plurality of hologram optical elements arranged at a set pitch, and the hologram optical element receives laser light incident on the first light guide path.
  • the laser beam may be color separated by diffracting.
  • the hologram optical element forms a plurality of columns extending in a direction perpendicular to the propagation direction of the laser light in the first light guide, and propagates the laser light in the first light guide. Along the direction, the diffraction efficiency of the columns of the hologram optical element may be varied to change at a set ratio for each column.
  • the first light guide path of the planar illumination device includes a plurality of sub light guide paths at least as many as the types of wavelengths included in the laser beams having different wavelengths.
  • the light guide path includes a plurality of semi-transmissive mirrors arranged at a set pitch, and the plurality of secondary light guide paths each propagate only laser light having the same wavelength, and the semi-transmissive mirror is the first light guide mirror. A part of the laser light incident on the optical path may be reflected to emit the first principal surface force of the first light guide.
  • the semi-transmissive mirror forms a plurality of columns extending in a direction perpendicular to the propagation direction of the laser light in the first light guide, and propagates the laser light in the first light guide.
  • the reflectivity of the rows of transflective mirrors may change step by step for each row.
  • an optical element that makes laser light substantially parallel and enters the first light guide may be used. Efficient color separation is achieved by making the laser beam substantially parallel. It is possible to
  • the liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device having a liquid crystal display panel and a backlight illumination device for illuminating the liquid crystal display panel with a back side force.
  • the backlight illumination device emits laser light.
  • the first main surface of the first light guide path of the backlight illuminating device comprising: a laser light source; and a flat plate-shaped first light guide path that emits laser light from the end surface portion and exits from the first main surface
  • the liquid crystal display panel are closely arranged, and the laser light emitted from the first main surface is a liquid crystal display device that illuminates the liquid crystal display panel.
  • the liquid crystal display panel includes a pixel, and the pixel includes a plurality of sub-pixels that display different colors for each pixel to form a color image, and the first light guide path is a sub-pixel with respect to the sub-pixel.
  • the laser beam corresponding to the color displayed by the pixel is configured to include a rising element that emits the first principal surface force.
  • the first light guide path further includes a plurality of hologram optical elements arranged at a pitch corresponding to the column of pixels included in the liquid crystal display panel, and the pixels of the liquid crystal display panel Includes a red pixel portion that displays red, a green pixel portion that displays green, and a blue pixel portion that displays blue.
  • the hologram optical element converts laser light incident on the first light guide path into laser light.
  • the laser light may be color-separated by diffracting on the basis of the wavelength, and laser light having different wavelengths may be incident on each of the red pixel portion, the green pixel portion, and the blue pixel portion.
  • the holographic optical element forms a plurality of columns extending in a direction perpendicular to the propagation direction of the laser light in the first light guide, and the propagation direction of the laser light in the first light guide The diffraction efficiency of the columns of the holographic optical element may be varied so as to change at a set ratio for each column.
  • the first light guide path includes at least the same number of sub light guide paths as the types of wavelengths included in the laser light having different wavelengths
  • the pixels of the liquid crystal panel are red A red pixel portion that displays green, a green pixel portion that displays green, and a blue pixel portion that displays blue
  • the plurality of sub light guide paths include a plurality of semi-transmissive mirrors arranged at a set pitch, Each of the plurality of sub light guides propagates only the laser light having the same wavelength, and the semi-transmissive mirror reflects a part of the laser light incident on the first light guide and reflects the first light of the first light guide.
  • the laser beam emitted from the principal surface of 1 and emitted by the first principal surface force It is good also as a structure which injects into a red pixel part, a green pixel part, and a blue pixel part.
  • the semi-transmissive mirror forms a plurality of rows extending in a direction perpendicular to the propagation direction of the laser light in the first light guide, and propagates the laser light in the first light guide.
  • the reflectance of the columns of the transflective mirrors may change step by step for each column.
  • an optical element that makes laser light substantially parallel and enters the first light guide may be used. By making the laser beam substantially parallel, color separation can be performed efficiently.
  • the laser beam is deflected and scanned at a set deflection scanning angle, so that it has a uniform luminance over a large area and has a speckle. Noise can also be reduced. Furthermore, since the laser light source has good color purity, it is possible to realize a liquid crystal display device with good color reproducibility and high image quality. Furthermore, since the laser emission efficiency is high, the overall power consumption can be reduced, and the liquid crystal display device can be further improved in image quality and power consumption.
  • planar illumination device and the liquid crystal display device of the present invention that realize a large screen display can maintain a uniform luminance in the surface even when the light source is deteriorated, so that each color pixel of the liquid crystal display device can be maintained.
  • power saving is achieved.
  • FIG. 1A is a plan view showing a planar illumination device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B Schematic of the cross section cut along line A-A in Fig. 1A
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an angle change of laser light when a lens sheet is used in the planar illumination device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device using the planar illumination device according to the first embodiment of the present invention as a backlight illumination device.
  • FIG. 3B Schematic diagram of a partially enlarged section of FIG.
  • FIG. 4A is a plan view showing an outline of a configuration of a planar lighting device according to a second embodiment of the present invention.
  • Fig. 4B Schematic of the cross section cut along line BB in Fig. 4A.
  • the laser beam beam is scanned for each of the R light, G light, and B light, and each color light is scanned at the same time.
  • FIG. 11A A plan view conceptually showing the structure of a liquid crystal display device using the planar illumination device according to the seventh embodiment of the present invention as a backlight illumination device
  • FIG. 11B Schematic of the cross section cut along the CC line in FIG. 11A
  • FIG. 12A Partial sectional view of the liquid crystal display device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • ⁇ 12B Partial sectional view of a modification of the liquid crystal display device according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 13A A plan view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device using the planar illumination device according to the eighth embodiment of the present invention as a backlight illumination device
  • FIG. 13B Schematic of the cross section cut along line D—D in FIG. 13A
  • Planar illumination device backlight illumination device
  • Laser light source
  • the present invention is a planar illumination device that uses a laser light source as a light source, has a uniform luminance on a large display surface, has a wide color reproduction range, and can suppress speckle noise.
  • a liquid crystal display device using the planar illumination device is provided.
  • the planar illumination device of the present invention uses a laser light source having very high luminance as a light source. Therefore, the laser light source includes a very small number of light sources.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are diagrams showing a planar illumination device that works on the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a plan view showing an outline of the configuration
  • FIG. 1B is a schematic view of a cross section taken along line AA in FIG. 1A.
  • the planar lighting device 1 of the first embodiment also has the following constituent forces.
  • the planar light source device 1 includes laser light sources 12a, 12b, and 12c.
  • the laser light source 12 has three light sources that emit three primary colors of a red light (R light) source 12a, a green light (G light) source 12b, and a blue light (B light) source 12c.
  • the planar illumination device 1 is emitted from the laser light sources 12a to 12c. Is provided with a flat plate-like first light guide plate (first light guide path) 24 that is incident on one end surface portion 24d and exits from one main surface.
  • a beam scanning unit 16 that deflects and scans the laser beam in a direction parallel to the first light guide plate 24 and reciprocally set in advance is provided.
  • the beam scanning unit 16 can include a cylindrical lens 16b having a predetermined NA.
  • the planar illumination device 1 includes an optical path conversion unit 22 that converts the optical path of the laser light emitted from the beam scanning unit 16, and a laser that is deflected and scanned by the beam scanning unit 16.
  • a second light guide plate (second light guide) 20 that guides light to the optical path conversion unit 22 is provided.
  • the second light guide plate 20 is desirably provided by being laminated on the other main surface of the first light guide plate 24. It is desirable that the beam scanning unit 16 is disposed in the vicinity of the one end surface 20a side of the second light guide plate 20, and the optical path conversion unit 22 is disposed on the other end surface 20b opposite to the one end surface 20a. .
  • a diffusion plate 24c is disposed as a deflection sheet for deflecting the traveling direction of the laser light. Furthermore, in the first embodiment, in order to uniformly diffuse and reflect the incident laser beam on the other main surface of the first light guide plate 24 and enter the one main surface, for example, a minute dot A reflective layer 24a having a pattern (uneven shape) is provided.
  • a prism pattern or a scattering surface on the other main surface of the light guide plate.
  • it cooperates with the deflection surface of one principal surface to make the diffusion pattern more random and further reduce speckle noise.
  • the optical path conversion unit 22 for example, a reflector, a triangular prism, or the like can be used. Further, the optical path changing unit 22 allows the laser light to be incident on the first light guide plate 24 without omission and according to the incident angle scanned by the beam scanning unit 16 in order to obtain a more uniform planar illumination light. Therefore, a minute uneven shape may be provided on the inner surface so as to adjust the angle or to scatter the incident light. By performing such processing, the laser light incident on the first light guide plate 24 can be made substantially parallel light, and uniform illumination can be achieved.
  • the cylindrical calf having the same NA as the NA of the cylindrical lens of the beam scanning unit 16 is used.
  • a Renel lens surface is provided in the optical path conversion unit 22.
  • a scattering surface having a minute concavo-convex pattern force is provided on another surface of the optical path conversion unit 22 for uniformization and speckle noise reduction.
  • the laser light from the laser light source 12 including the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c is collimated and, for example, combined by the dichroic mirror 14, and then enters the beam scanning unit 16.
  • the beam scanning unit 16 is further provided with an optical element (not shown) that shapes the laser light emitted from the laser light source 12 into a flat beam, and the cylindrical lens 16b. The laser light incident on is made into a flat beam.
  • the beam scanning unit 16 includes a reflection mirror 16a, a cylindrical lens 16b, and a reciprocating mechanism 16c that reciprocates the cylindrical lens 16b in a direction parallel to one end surface portion 24d of the first light guide plate 24. ing.
  • the cylindrical lens 16 b can be reciprocated, and laser light can be incident on the first light guide plate 24 with uniform light intensity. Furthermore, speckle noise can be suppressed by this reciprocating motion. Since such reciprocating motion is a simple operation, it can be easily performed by using, for example, a piezoelectric element. It is also a common configuration that uses a voice coil.
  • the laser light source 12, the dichroic mirror 14, and the beam stray section 16 are stored together in the storage section 18, and the force storage section 18 is not particularly required.
  • the laser light source 12, the first light guide plate 24, and the like are housed in the housing 26, but in FIG. 1A, the surface of the housing 26 and the surface of the housing portion 18 are cut out.
  • the laser light is incident with uniform light intensity over the entire length direction of the optical path changing unit 22.
  • speckle noise can be suppressed by diffusing the laser beam and reciprocating it with the cylindrical lens 16b.
  • the planar lighting device 1 having uniform light intensity within one main surface of the first light guide plate 24 and suppressing speckle noise.
  • the first light guide plate 24 and the second light guide plate 20 may be made of a transparent resin material that is transparent and excellent in optical characteristics and moldability.
  • a transparent resin material that is transparent and excellent in optical characteristics and moldability.
  • the diffusion plate 24c provided on one main surface side of the first light guide plate 24 emits more uniform planar illumination light from the one main surface side of the first light guide plate 24. It is provided to make it.
  • a prism sheet or a lens sheet may be further provided on the surface of the diffusion plate 24c.
  • another diffuser plate may be provided on the surface of such a prism sheet or lens sheet.
  • the laser beam deflected and scanned has a different angular distribution with respect to each scanning position (angle). It can be emitted from the illumination direction of the planar illumination device 1 as a beam having a different phase distribution.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the above contents.
  • the incident laser beam 30 is incident on the lens sheet 28 while being scanned.
  • the emitted laser beam 32 has a different angle (phase) distribution with respect to the scanning position (angle). Therefore, it is possible to suppress speckle noise in addition to making the luminance of the illumination uniform.
  • the material of the diffusion plate 24c and the lens sheet 28 is also transparent, and a resin material having excellent optical characteristics and moldability can be used.
  • a resin material having excellent optical characteristics and moldability can be used.
  • the diffusion plate 24c and the lens sheet 28 are preferably provided directly on the surface of the first light guide plate 24. By doing so, the emission of the substantially parallel laser light from the main surface of the first light guide plate 24 is promoted, and the laser light can be directly emitted at an angle close to the main surface.
  • the plastic resin material included in the first light guide plate 24 has a refractive index different from that of the plastic resin material without providing the diffusion plate 24c or in addition to the diffusion plate 24c.
  • a diffusion region for diffusing laser light may be formed by dispersing the resin beads. This diffusion region transmits part of the laser light and diffuses part of it. Therefore, it is possible to obtain planar illumination light with a more uniform principal surface force of the first light guide plate 24.
  • FIGS. 3A and 3B show a backlight illumination of the planar illumination device 1 that is useful for the first embodiment. It is a figure which shows the structure of the liquid crystal display device used as an apparatus.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display device
  • FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing an enlarged part of FIG. 3A.
  • the liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel 34 and a backlight illumination device that illuminates the liquid crystal display panel 34 from the back side.
  • the backlight illumination device includes: The planar lighting device 1 described above is included.
  • One main surface of the first light guide plate 24 of the planar lighting device 1 and the liquid crystal display panel 34 may be arranged in close contact with each other.
  • a diffusion plate 24 c is disposed between one main surface of the first light guide plate 24 and the liquid crystal display panel 34.
  • the liquid crystal display panel 34 is a transmissive or transflective configuration, for example, a TFT active matrix type liquid crystal display panel. As shown in FIG. 3B, a large number of pixels 34d including a red pixel portion (R subpixel), a green pixel portion (G subpixel), and a blue pixel portion (B subpixel) are provided in the display area. Driven. A liquid crystal 34b is provided between the two glass substrates 34a and 34c, and a TFT (not shown) for driving the liquid crystal 34b is formed on one of the glass substrates 34a and 34c. .
  • the liquid crystal display panel 3 4 can be a conventional one, so a detailed description is omitted.
  • the planar illumination device 1 according to the present invention is used as the backlight illumination device. Therefore, the liquid crystal display device has uniform luminance even when the display screen has a large area, and speckle noise is also suppressed. Also, since the light emission wavelengths of the R light source 12a, G light source 12b, and B light source 12c that constitute the laser light source 12 can be obtained with very good color purity, the color reproduction range of the liquid crystal display device should be greatly expanded. You can. As a result, a higher-quality display image can be obtained as compared with a liquid crystal display device employing a conventional method using a fluorescent display tube or an LED light source. In addition, since the laser light source has better luminous efficiency than the LED light source, low power consumption is possible.
  • the configuration of the beam scanning unit 16 using the cylindrical lens 16b has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • a lenticular lens may be used in place of the cylindrical lens 16b.
  • an optical element (not shown) that converts laser light into a flat beam that extends in a direction parallel to the first light guide plate 24 is placed closer to the incident side than the beam scanning unit 16.
  • it may be provided on the emission side. In either case, it is possible to help make the laser light intensity distribution uniform.
  • a high-intensity laser beam is scanned to realize a uniform planar illumination device for a large screen. Therefore, if only the intensity of the laser beam to be scanned is managed, it is possible to cope with a change in luminance of the illumination device with time.
  • the brightness can be kept good if only the intensity of the laser light combined with the plurality of laser light sources is managed. For this reason, the problems of individual brightness of individual light source elements and the change in brightness over time, which were problems with using multiple light sources, are solved by the planar illumination device using laser light according to the present invention. can do.
  • FIG. 4 (b) and FIG. 4 (b) are diagrams showing the planar lighting device 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 (b) is a plan view showing an outline of the configuration
  • Fig. 4 (b) is a schematic view of a cross section taken along the line ⁇ - ⁇ in Fig. 4 (b).
  • the planar lighting device 2 of the first embodiment is different from the first light guide plate 24 of the planar lighting device 1 of the first embodiment in the configuration of the first light guide plate 36.
  • the first light guide plate 36 includes a plurality of semi-transmissive mirrors 36a arranged at a constant pitch. These semi-transmissive mirrors 36a reflect part of the laser light incident on the first light guide plate 36 in the direction of one main surface of the first light guide plate 36 (with the diffusion plate 36b).
  • the transflective mirror 36a differs in the reflectivity of the transflective mirror 36a from the incident surface of the first light guide plate 36, that is, from the one end surface 36c side, along the propagation direction of the laser light at a set ratio. Let Therefore, it is possible to make the luminance of the laser light reflected by each transflective mirror 36a and emitted to one main surface uniform.
  • a diffusion plate 36b On one main surface side of the first light guide plate 36, a diffusion plate 36b is provided.
  • the diffuser plate 36b changes the angle of the laser beam and can suppress speckle noise.
  • it is the same as the planar illumination device 1 of the first embodiment, and the configuration used as the liquid crystal display device is also the same as the configuration shown in FIGS.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing the configuration of the planar illumination device 3 according to the third embodiment of the present invention. Even in the case where the planar lighting device 3 is illustrated, the surfaces of the housing 26 and the storage unit 18 are cut out to show the internal configuration in an easily understandable manner.
  • the beam scanning unit 38 is different from the configuration of the beam scanning unit 16 of the first embodiment. That is, the force using the cylindrical lens 16b in the beam moving part 16 of the planar illumination device 1 of the first embodiment
  • the lenticular lens Use 38b instead of the cylindrical lens 16b, the lenticular lens Use 38b.
  • the laser light is reflected by the reflecting mirror 38a of the beam scanning unit 38 and then enters the lenticular lens 38b.
  • the laser beam incident on the lenticular lens 38b spreads one-dimensionally and enters the optical path changing unit 22.
  • the intensity distribution of the laser light incident on the optical path conversion unit 22 can be made uniform and speckle noise can be suppressed.
  • the laser light be a flat beam before entering the lenticular lens 38b.
  • an optical element (not shown) for converting the laser light into a flat beam between the reflecting mirror 38a and the lenticular lens 38b.
  • an optical element (not shown) for converting the laser beam into a flat beam may be inserted between the dichroic mirror 14 and the reflecting mirror 38a.
  • the laser light emitted from the lenticular lens 38b can be expanded in a more uniform state.
  • a piezoelectric element can be used as the reciprocating mechanism 38c.
  • the other configuration is the same as that of the planar lighting device 1 of the first embodiment, and the configuration used as the liquid crystal display device is also the same as the configuration shown in Figs. 3A and 3B. Is omitted. In addition, it can also be set as the surface illumination device 2 of 2nd Embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing the configuration of the planar illumination device 4 according to the fourth embodiment of the present invention. Even in the case where the planar illumination device 4 is illustrated, the surfaces of the casing 26 and the storage portion 18 are cut out to show the internal configuration in an easily understandable manner. [0111]
  • the configuration of the beam scanning unit 40 is different from the beam scanning unit 16 of the planar illumination device 1 of the first embodiment. That is, in the planar illumination device 4 of the fourth embodiment, the beam scanning unit 40 includes a configuration including a reflection mirror 40a and an angle adjustment mechanism 40b for changing the angle of the reflection mirror 40a. .
  • the angle adjustment mechanism 40b is used to change the angle of the reflection mirror 40a, and the laser beam is deflected and scanned to the set deflection scanning angle.
  • the reflection mirror 40a is deflected and scanned at the deflection scanning angle ⁇ in order to irradiate the entire length of the optical path changing unit 22 with laser light.
  • the deflection scanning angle ⁇ is an angle formed at the reflection mirror 40a by both ends of the laser beam that is deflected and propagated by the reflection mirror 40a.
  • the laser light can be incident over the entire length direction of the optical path conversion unit 22. Therefore, the laser light can be uniformly incident on the entire surface of the first light guide plate 24 from the optical path conversion unit 22. it can. At the same time, speckle noise can be suppressed.
  • the other configuration is the same as that of the planar lighting device 1 of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the angle setting at each position of the optical path conversion unit 22 where the laser light in the first light guide plate 24 is substantially parallel light is also easily designed. can do.
  • a cylindrical Fresnel lens surface with the reflection mirror 40a as a focal point is formed, so that the laser light incident on the first light guide plate 24 becomes substantially parallel light.
  • a scattering surface is formed on the surface of the optical path changing unit 22 as in the first embodiment. It is preferable to provide it.
  • the beam scanning unit 40 can be configured with only the reflection mirror 40a and the angle adjustment mechanism 40b.
  • the reflection mirror 40a can be formed by a microelectromechanical system (MEMS) technique using a silicon substrate as described above.
  • MEMS microelectromechanical system
  • a configuration in which a deflection scanning angle and an angle adjustment mechanism 40b that generates vibration of laser light by a piezoelectric element are integrated with the reflection mirror 40a is also possible. With such a configuration, the shape of the beam scanning unit 40 can be significantly reduced.
  • the reflection mirror 40a and angle adjustment mechanism 40b include a polygon mirror and a rotation adjustment mechanism. You can use it.
  • the angle adjusting mechanism 40b further oscillates the emission angle of the laser beam in a direction perpendicular to the direction of the deflection scanning, superimposed on the change in the angle of the reflection mirror 40a.
  • An angular vibration mechanism may be added. By finely vibrating the vertical angle of the laser beam reflected by the reflection mirror 40a by the vertical angle vibration mechanism, the angle change pattern is superimposed in the direction perpendicular to the angle change direction so far. By doing so, speckle noise can be further suppressed.
  • the vertical angular vibration mechanism can also be added to the planar illumination device 1 in FIG.
  • FIG. 7A is a plan view showing a schematic configuration of a planar lighting device 5 which is a first modification of the fourth embodiment. Also in this first modified example, the surface of the casing 26 and the storage portion 18 are cut out to show the internal configuration in an easily understandable manner.
  • the planar illumination device 5 includes a laser light source 12 having the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c shown in FIG. 6, a reflection mirror 40a, an angle adjustment mechanism 40b, Two sets of storage portions 18 for integrally storing these are provided.
  • a laser light source 12 having the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c shown in FIG. 6, a reflection mirror 40a, an angle adjustment mechanism 40b, Two sets of storage portions 18 for integrally storing these are provided.
  • the length of the end surface of the first light guide plate 24 to which the beam scanning unit 40 of 1 force S laser beam must be expanded and made incident is shortened. be able to. Therefore, the distance between the beam scanning unit 40 and the end face of the first light guide plate 24 necessary for expanding the laser beam can be shortened.
  • the configuration of the liquid crystal display device using the planar illumination device 5 of the first modified example as the backlight illumination device can also be the same as the liquid crystal display device shown in Figs. 3A and 3B, and therefore will be described. Omitted.
  • planar illumination device 5 of the first modified example three or more sets of forces in which two sets of the laser light source 12, the beam scanning unit 40, and the storage unit 18 are provided may be provided. . Also, deflection scanning The speed to be changed should be changed as needed so that the illumination uniformity need not be constant.
  • FIG. 7B is a plan view showing a schematic configuration of a planar illumination device 100 which is a second modification of the fourth embodiment.
  • the second modification two sets of RGB laser light sources and beam scanning units and storage units 18 for storing them are provided, and laser light is incident from two different end surfaces of the first light guide plate 24.
  • the planar illumination device 100 has two optical path conversion units 22 because laser light is also incident on two different end surface forces. By adopting such a configuration, the radiation intensity distribution of the laser light emitted from the main surface of the first light guide plate 24 can be made uniform as compared with the case of having a pair of laser light sources and a beam scanning unit. It is possible to reduce noise.
  • a pair of RGB laser light source and beam scanning unit is used, and a force 1 RGB laser light source and this RGB laser light are distributed to two beam scanning units. It is good also as a structure. Also, four scanning units are provided so that laser light can enter from the four end faces of the first light guide plate 24.
  • FIG. 8 is a plan view showing a schematic configuration of the planar illumination device 6 according to the fifth embodiment of the present invention. Even when the planar lighting device 6 is illustrated, the surface of the housing 44 is cut out to easily show the internal configuration. Note that the storage unit for storing the laser light source 12 and the beam scanning unit 42 is not shown.
  • the beam scanning section 42 includes a reflection mirror 42a and an angle adjustment mechanism 42b.
  • the reflection mirror 42a of the beam scanning unit 42 is arranged at the corner of the first light guide plate 46, and the laser beam is deflected and scanned at the deflection scanning angle ⁇ . .
  • the laser beam is deflected and scanned in a direction parallel to the first light guide plate 46.
  • the first light guide plate 46 has a configuration using a reflective layer 24a in which a minute dod pattern is formed, similarly to the planar illumination device 1 of the first embodiment.
  • the reflective layer 24a is desirably arranged on a concentric circle with the reflective mirror 42a at the center, for example.
  • the speed at which the reflecting mirror 42a is deflected and scanned (for example, its angular speed) is not constant.
  • the direction in which the optical path of the laser beam in the first light guide plate 46 is long that is, the planar shape shown in FIG. It is desirable that the scanning is performed so that the angular velocity of the deflection scanning is minimized in the diagonal direction in the case of the illumination device 6.
  • the laser light emitted from the laser light source 12 is deflected and scanned by the reflection mirror 42a and enters the first light guide plate 46.
  • the reflection layer 24 The light is reflected by a and emitted from one main surface of the first light guide plate 46.
  • Luminance distribution of laser light emitted from one main surface of the first light guide plate 46 due to the change in the angular velocity of the deflection scanning of the reflection mirror 42a depending on the reflection direction of the laser light and the arrangement pattern of the reflection layer 24a. Can be made uniform. This eliminates the need to use an optical path changing unit, a second light guide plate, or the like. Therefore, the configuration of the planar lighting device 6 can be simplified, and low cost is possible.
  • the configuration of the liquid crystal display device using the planar illumination device 6 of the fifth embodiment as a backlight illumination device may be the same as that of the liquid crystal display device shown in FIGS. 3A and 3B, and thus the description thereof is omitted. To do.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing the configuration of the planar illumination device 7 according to the sixth embodiment of the present invention. Even in the case where the planar lighting device 7 is illustrated, the respective surfaces of the housing 26 and the storage portion 18 are cut out to show the internal configuration in an easily understandable manner.
  • the planar illumination device 7 includes reflection mirrors 48a, 48b, and 48c corresponding to the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c constituting the laser light source 12, respectively. These reflection mirrors 48a, 48b, and 48c can be deflected and scanned at a deflection scanning angle that has been preliminarily set so that the laser light associated with each of the reflecting mirrors 48a, 48b, and 48c is incident on the entire length of the optical path conversion unit 22. is there. Further, in the case of the planar lighting device 7, the laser light is directly incident on the optical path conversion unit 22 without providing the second light guide plate, and the laser light is incident on the first light guide plate 24 from the optical path conversion unit 22. To do. Since the basic configuration is otherwise the same as that of the planar lighting device 1 of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • reflection mirrors 48a, 48b, and 48c are provided for the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c that constitute the laser light source 12, respectively. Based on these deflection mirrors 48a, 48b, 48c, based on the deflection angle set by the angle adjustment mechanism 48d Scan with laser light.
  • the beam scanning unit 48 includes laser light sources 12a, 12b, and 12c, reflection mirrors 48a, 48b, 48c, and an angle adjustment mechanism 48d.
  • the reflection mirrors 48a, 48b, and 48c may be formed by forming a mirror by MEMS technology using a silicon substrate as described above.
  • a mechanism for modulating the angle by a piezoelectric element may be integrated with the reflecting mirror. From FIG. 9, the R light source 12a and the reflecting mirror 48a, the G light source 12b and the reflecting mirror 48b, and the B light source 12c and the reflecting mirror 48c are arranged on the same surface.
  • the mixed illumination light can be emitted from the first light guide plate 24 by simultaneously scanning the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c. Further, the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c can emit light with a time difference.
  • FIG. 10 shows the scanning of the R light, G light, and B light included in the laser light by using the surface illumination device 7 of the sixth embodiment for each of the R light, G light, and B light.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state in which light is emitted from different regions of one main surface of the first light guide plate 24 at the same time.
  • the beam scanning unit 48 causes the laser beams of the respective colors to be emitted from different regions of one main surface of the first light guide plate 24 at the same time for a plurality of colors emitted from the laser light source 12.
  • a control circuit (not shown) for controlling the angle adjusting mechanism 48d.
  • the R light, the G light, and the B light can be simultaneously emitted from different regions of the first light guide plate 24 at the same time.
  • each pixel of the liquid crystal display panel with R subpixels, G subpixels, and B subpixels as in the past, and different colors are displayed sequentially at different times with the same pixel.
  • a plurality of colors can be displayed with one pixel. Therefore, when this planar illumination device 7 is used as a backlight illumination device, not only the liquid crystal display device having the configuration shown in FIGS. 3A and 3B but also subpixels (for R, G, and B) are used.
  • a color image can be displayed using a liquid crystal display panel that is not provided.
  • each pixel of the liquid crystal display panel in synchronization with scanning of each laser beam emitted from the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c.
  • Such driving is performed by the control circuit and the liquid crystal display panel. It can be easily implemented if the control is performed so as to synchronize with the circuit of the network.
  • a field sequential type liquid crystal display device can be achieved by a scroll method.
  • the areas of the first light guide plate 24 that emit R light, G light, and B light are made different at the same time, and these areas are changed over time to produce a field sequential type liquid crystal.
  • a display device is realized. Note that the scroll method does not prohibit the sequential emission of the R, G, and B lights at different timings. Even in this scroll method, it is not necessary to provide R, G, and B subpixels in one pixel, and the configuration of the pixel can be greatly simplified. In addition, since a color filter is not necessary, the luminance can be increased.
  • the three colors of R light, G light, and B light are sequentially scanned in different areas at the same time, unlike the field sequential method in which single colors are lit in sequence, they are simultaneously displayed on the screen. Since three colors are displayed, the occurrence of color braking can be mitigated.
  • the planar illumination device from the first embodiment to the sixth embodiment is used as a knocklight illumination device for a liquid crystal display device
  • various configurations can be made.
  • the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c can emit the first light guide plate force by simultaneously emitting and scanning the B light source 12c.
  • the B light source 12c can be sequentially illuminated. If such illumination is performed, a field sequential type liquid crystal display device can be realized, and the configuration can be greatly simplified. In addition, since no color filter is required, it is possible to reduce the brightness.
  • the present invention is not limited to this. Instead of the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c, or in addition, a light source having a different wavelength may be provided.
  • FIG. 11A and FIG. 11B show a surface illumination device 50 according to a seventh embodiment that is useful for the present invention. It is a figure which shows the structure of the liquid crystal display device used as a knocklight illuminating device.
  • the planar illumination device and the liquid crystal display device using the planar illumination device according to the seventh embodiment and the later-described eighth embodiment are a planar illumination device and a liquid crystal display device that realize a large screen display, and the light source is deteriorated. Even in this case, it is possible to maintain a uniform brightness within the surface, and it is equipped with a color separation mechanism that emits each light to the area corresponding to each color pixel of the liquid crystal display device to achieve power saving power consumption It is an illuminating device and a liquid crystal display device.
  • FIG. 1 shows the structure of the liquid crystal display device used as a knocklight illuminating device.
  • the planar illumination device and the liquid crystal display device using the planar illumination device according to the seventh embodiment and the later-described eighth embodiment are a plan
  • FIG. 11A is a plan view schematically showing the liquid crystal display device
  • FIG. 11B is a schematic cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 11A
  • FIG. 12A is an enlarged cross-sectional view showing a part of the configuration of the liquid crystal display device.
  • the housing 60 of the knocklight illuminating device and the surface of the storage unit 18 that stores the laser light source 12, the beam scanning unit 52, and the like are cut out to show the internal configuration in an easily understandable manner.
  • the configuration of the liquid crystal display device will be mainly described. Therefore, the planar illumination device 50 according to the present invention may be described as the backlight illumination device 50 below.
  • the liquid crystal display device of the seventh embodiment includes a liquid crystal display panel 62 and a backlight illumination device 50 that illuminates the liquid crystal display panel 62 from the back side.
  • the backlight illumination device 50 includes a laser light source 12, a beam scanning unit 52 that deflects and scans the laser light emitted from the laser light source 12 at a predetermined deflection scanning angle, and the laser light emitted from the beam scanning unit 52.
  • the optical path conversion unit 56 that converts the optical path of the laser beam, and the first light guide plate in the form of a plate that enters the laser beam whose optical path has been converted by the optical path conversion unit 56 from its end surface 58d and exits from one main surface 58c 58.
  • the backlight illumination device 50 may include a second light guide plate 54 that guides the laser light deflected and scanned by the beam scanning unit 52 to the optical path conversion unit 56.
  • the second light guide plate 54 may be provided by being laminated on the other main surface 58b of the first light guide plate 58.
  • the beam scanning unit 52 is disposed on one end surface 54a side of the second light guide plate 54, and the optical path conversion unit 56 is disposed on the other end surface 54b opposite to the one end surface 54a.
  • the first light guide plate 58 of the knocklight illumination device 50 includes a plurality of hologram optical elements 58a arranged at a pitch corresponding to the pixel columns of the liquid crystal display panel 62, and the first light guide plate 58 includes The incident laser beam is color-separated and diffracted by the hologram optical element 58a. The obtained red light, green light, and blue light are emitted to the R sub-pixel, G sub-pixel, and B sub-pixel constituting the column of the pixels 62d of the liquid crystal display panel 62, respectively.
  • the hologram optical element 58a of the knocklight illuminating device 50 follows the direction of propagation of laser light from the incident surface side of the first light guide plate 58, that is, from one end surface portion 58d.
  • the diffraction efficiency of the hologram optical element 58a is arranged in a stepwise manner.
  • the liquid crystal display panel 62 may be a transmissive type or a transflective type, for example, a TFT active matrix type.
  • the R sub-pixel, G sub-pixel and B sub-pixel constituting the pixel 62d are in the width direction of the liquid crystal display panel 62! / ⁇ are linearly arranged in the length direction. I prefer to use something. With such a pixel arrangement configuration, hologram optical elements arranged corresponding to the pixel columns can be easily produced and arranged in a lump.
  • a color filter is not essential for the liquid crystal display panel 62, but a configuration in which a color filter is provided will be described with reference to FIGS. 11A and 11B, and FIGS. 12A and 12B.
  • the basic configuration of the laser light source 12 and the beam scanning unit 52 of the backlight illumination device 50 of the liquid crystal display device of the seventh embodiment is the same as that of the third embodiment. This is the same as the surface illumination device 3 in FIG.
  • the laser light source 12 may also include a lens (not shown) for collimating the emitted laser light. Then, the laser light having 12 laser light sources including the R light source 12a, the G light source 12b, and the B light source 12c is multiplexed by, for example, the dichroic mirror 14.
  • the beam scanning unit 52 includes, for example, a reflection mirror 52a and an angle adjustment mechanism 52b manufactured by the technology such as MEMS described in the first embodiment. The angle adjustment mechanism 52b deflects and scans the reflection mirror 52a within a predetermined deflection scanning angle. As a result, the laser beam can be incident on the entire length direction of the optical path conversion unit 56.
  • the angle adjustment mechanism 52b may apply vibration at a minute angle in a direction perpendicular to the deflection scanning direction. As a result, speckle noise can be further suppressed.
  • the laser beam emitted from the beam scanning unit 52 is incident on one end surface portion 54a side of the second light guide plate 54, and is incident on the optical path conversion unit 56 provided in the vicinity of the other end surface portion 54b.
  • the material of the second light guide plate 54 the material described in the second light guide plate 20 of the first embodiment can be used.
  • the second light guide plate 54 is not necessarily provided.
  • the laser beam emitted from the beam scanning unit 52 may be propagated in the air and incident on the optical path changing unit 56. However, if dust or the like is present inside the housing 60, the laser beam may be blocked and a local reduction in brightness may occur. Providing the second light guide plate 54 can prevent such trouble.
  • the optical path conversion unit 56 has a concave surface and a convex surface shape so that the traveling directions of the laser beams subjected to deflection scanning are parallel.
  • the laser light propagates through the first light guide plate 58 as a substantially parallel beam.
  • the beams substantially parallel beam mixing of each color can be suppressed in the color separation of the hologram optical element 58a.
  • the hologram optical element 58a and the rising element can be easily designed.
  • the hologram optical elements 58a provided in the laser light path of the first light guide plate 58 are arranged at a pitch corresponding to the pixel column. These hologram optical elements 58a color-separate and diffract a part of the laser light propagating through the first light guide plate 58, and R light, G light, and B light from one main surface 58c of the first light guide plate 58. Emits as light. The remainder of the laser light passes through the hologram optical element 58a and enters the next hologram optical element 58a.
  • the incident laser beam is diffracted and color-separated by a part of the laser beam in the same manner as described above, thereby one main surface of the first light guide plate 58.
  • the laser light emitted from 58c and the laser light transmitted through hologram optical element 58a are separated.
  • a part is emitted from one main surface 58c of the first light guide plate 58 by color separation and diffraction, and the rest is transmitted to the next. Is incident on the hologram optical element.
  • the diffraction efficiency of the holographic optical element 58a is arranged in a stepwise manner along the propagation direction of the laser light from the incident surface side of the first light guide plate 58, that is, from one end surface portion 58d. .
  • R light, G light, and B light having uniform luminance over the entire surface of the first light guide plate 58 can be obtained.
  • the hologram optical element 58a is formed, for example, by interference exposure using laser light, A phase-type volume hologram optical element or the like in which a pattern corresponding to a pixel column having B pixel, G sub pixel, and B sub pixel forces can be used. Note that the hologram optical element 58a may not include a pattern formed in a row. A phase volume hologram element having a pattern corresponding to the pixel arrangement pattern may be used.
  • the first light guide plate 58 and the liquid crystal display panel 62 are the R light, G, and R subpixels, G subpixels, and B subpixels that constitute the pixel 62d of the liquid crystal display panel 62, respectively.
  • the light and the B light are aligned and arranged so that they are incident correspondingly.
  • a liquid crystal 62b is provided between two glass substrates 62a and 62c, and a TFT for driving the liquid crystal 62b is a glass substrate 62a, Force formed on one side of 62c Not shown.
  • the liquid crystal display panel 62 preferably has a configuration in which the R subpixel, the G subpixel, and the B subpixel that constitute the pixel 62d are arranged in a power train. Other than that, a conventional liquid crystal display panel can be used without particular limitation.
  • the laser light that has propagated through the first light guide plate 58 is diffracted by the hologram optical element 58a, and is color-separated into R light, G light, and B light corresponding to the columns of the pixels 62d.
  • R light, G light, and B light can be diffracted in the respective column directions corresponding to the columns of the R subpixel, the G subpixel, and the B subpixel that constitute the column of the pixel 62d of the liquid crystal display panel 62.
  • the “column” may be in a direction perpendicular to the drawing.
  • R light, G light, and B light diffracted in three different directions are, for example, microlenses provided between one main surface 58c of the first light guide plate 58 and the glass substrate 62a of the liquid crystal display panel 62.
  • the light passes through 64 and becomes almost parallel light, and enters the corresponding R subpixel, G subpixel, and B subpixel of the liquid crystal display panel 62.
  • the laser light transmitted through the micro lens 64 may have a certain degree of angular distribution that does not necessarily need to be accurate parallel light. Further, when the color filter is provided, the micro lens 64 is not particularly required.
  • the micro lens 64 may be constituted by a prism sheet or a lens sheet.
  • each hologram optical element 58a functions as a start-up element. Guides light to one major surface 58c. Hologram optical element arranged by changing diffraction efficiency stepwise Laser light diffracted by optical element 58a and color-separated into R light, G light, and B light is made uniform over the entire display surface of liquid crystal display panel 62. Illuminate from the first major surface with brightness. Therefore, the planar illumination device 50 can illuminate the liquid crystal display panel 62 with uniform luminance. In addition, a liquid crystal display panel 62 of a liquid crystal display device using this planar illumination device 50 as a backlight illumination device receives laser light color-separated for each of the R subpixel, the G subpixel, and the B subpixel. The Therefore, it is possible to realize a high-quality liquid crystal display device with good color purity and a wide color reproduction range. Since the color filter can be eliminated, the luminance can be further increased.
  • the configuration in which the beam scanning unit 52 uses the reflection mirror 52a has been described.
  • a cylindrical lens or a lenticular lens may be used for the beam scanning unit 52.
  • FIG. 12B is a diagram showing a liquid crystal display panel according to a modification of the seventh embodiment.
  • the liquid crystal display panel shown in FIG. 12B is different from the liquid crystal display panel 62 shown in FIG. 12A in that a diffusion plate 62e is provided closer to the viewer than the pixels 62d of the liquid crystal panel.
  • a diffusion plate 62e is provided closer to the viewer than the pixels 62d of the liquid crystal panel.
  • the laser light is made substantially parallel and incident on the pixel 62d at the point of incidence on the pixel 62d.
  • the laser light is still substantially parallel light after passing through the pixel 62d, there is a problem that the viewing angle of the liquid crystal display device becomes narrow.
  • the liquid crystal display panel according to the present invention it is desirable to have a configuration for enlarging the viewing angle.
  • a diffuser plate, a lens sheet, or a prism sheet is provided on the viewer side with respect to the pixel 62d so as to widen the viewing angle.
  • a diffusion plate 62e (or a lens sheet or a prism sheet) between the liquid crystal layer constituting the liquid crystal display panel and the output side polarizing plate 62f. If the diffuser 62e (or the lens sheet or the prism sheet) is closer to the viewer than the pixel 62d, the problem arises that outside light spreads and the contrast of the light place deteriorates. However, the output side polarizing plate 62f is expanded. It is possible to improve the bright place contrast by disposing further on the viewer side than the scattering plate 62e and thus blocking outside light.
  • FIGS. 13A and 13B are diagrams showing a schematic configuration of a liquid crystal display device using the planar illumination device 70 according to the eighth embodiment of the present invention as a knocklight illumination device.
  • 13A is a plan view
  • FIG. 13B is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 13A.
  • FIG. 14 is an enlarged sectional view showing a part of the configuration in an enlarged manner.
  • the casing 86 of the knocklight illumination device and the surface of the storage unit 76 that stores the laser light source 72, the beam scanning unit 74, and the like are cut out to show the internal configuration in an easily understandable manner.
  • the configuration of the liquid crystal display device will be mainly described.
  • the planar illumination device 70 of the present invention may be described below as the backlight illumination device 70 in the following.
  • the liquid crystal display device of the eighth embodiment includes a liquid crystal display panel 90 and a backlight illumination device 70 that illuminates the liquid crystal display panel 90 also with a back side force.
  • the backlight illumination device 70 includes a laser light source 72, a beam scanning unit 74 that deflects and scans the laser light emitted from the laser light source 72 at a preset deflection scanning angle, and an optical path of the laser light emitted from the beam scanning unit 74.
  • the backlight illumination device 70 further includes a second light guide plate 78 that guides the laser beam deflected and scanned by the beam scanning unit 74 to the optical path conversion unit 80.
  • the second light guide plate 78 is provided by being laminated on the other main surface 82f of the first light guide plate 82.
  • the beam scanning unit 74 is disposed in the vicinity of one end surface part 78d side of the second light guide plate 78, and the optical path conversion unit 80 is disposed in the vicinity of the other end surface part 78e facing the one end surface part 78d. .
  • the beam scanning unit 74 of the knocklight illumination device 70 includes reflection mirrors 74a, 74b, and 74c, and the angles of the reflection mirrors 74a, 74b, and 74c are changed to change the level.
  • An angle adjustment mechanism 74d for deflecting and scanning the light with the set deflection scanning angle is provided.
  • the first light guide plate 82 of the backlight illumination device 70 emits light from each of the laser light sources.
  • a plurality of sub light guide plates (sub light guide paths) 82a, 82b, and 82c arranged in the number corresponding to the number of light sources having different wavelengths are provided.
  • These JJ light guide plates 82a, 82b, and 82c have a plurality of semi-transparent mirrors 84a, 84b, and 84c at a pitch corresponding to the column of pixels 90d (see FIG. 14) of the liquid crystal display panel 90. It is arranged.
  • these semi-transmissive mirrors 84a, 84b, and 84c reflect part of the laser light incident on the first light guide plate 82 in the direction of the one main surface 82e of the first light guide plate 82.
  • the laser light of each color is emitted as corresponding to the R sub-pixel, G sub-pixel and B sub-pixel constituting the pixel 90d of the liquid crystal display panel 90, respectively.
  • the transflective mirrors 84a, 84b, and 84c are configured so that the incident surface of the first light guide plate 82, that is, one end surface portion 82d side force also moves along the propagation direction of the laser light. , 84b, and 84c are made different in the set ratio.
  • the liquid crystal display panel 90 may be a transmissive type or a transflective type, for example, a TFT active matrix type.
  • the R subpixel, the G subpixel, and the B subpixel constituting the pixel 90d are linearly arranged in the width direction or the length direction of the liquid crystal display panel 90. It is desirable.
  • the liquid crystal display panel 90 does not have to be provided with a color filter, but FIGS. 13A, 13B, and 14 illustrate a configuration in which a color filter is provided.
  • the laser light sources 72 such as the R light source, the G light source, and the B light source do not multiplex each laser light, and each laser light is a separate reflection mirror 74a. , 74b, and 74c through the second light guide plate 78.
  • the laser light source 72 and the reflection mirrors 74a, 74b, and 74c may have the same basic configuration as the planar illumination device 7 of the sixth embodiment.
  • the second light guide plate 78 corresponds to the auxiliary light guide plates 78a, 78b, and 78c force reflecting mirrors 74a, 74b, and 74c of the second light guide plate 78.
  • the first light guide plate 82 is laminated in the thickness direction.
  • the laser light source 72 is also configured with an R light source, a G light source, and a B light source, and reflecting mirrors 74a, 74b, and 74c are arranged corresponding to the R light source, the G light source, and the B light source, respectively. Furthermore, an angle adjusting mechanism 74d for driving the reflection mirrors 74a, 74b, and 74c is provided. These The beam scanning unit 74 is configured. Since these basic configurations are the same as those of the planar illumination device 7 as described above, further explanation is omitted.
  • the laser light emitted from the laser light source 72 also having the R light source, the G light source, and the B light source power is deflected and scanned at the set deflection angle by the beam scanning unit 74, and each of the second light guide plates 78 is scanned.
  • the light enters the sub light guide plates 78a, 78b, and 78c.
  • each of the auxiliary light guide plates 78a, 78b, and 78c is separated into R light, G light, and B light (without being combined) to the optical path changing unit 80. Incident.
  • Each laser beam is deflected by 180 degrees in the optical path conversion unit 80 and is incident on the sub light guide plates 82a, 82b, and 82c of the first light guide plate 82. That is, the R light incident on the sub light guide plate 78a of the second light guide plate 78 is deflected by the optical path conversion unit 80a and enters the sub light guide plate 82a of the first light guide plate 82.
  • the G light incident on the sub light guide plate 78b of the second light guide plate 78 is deflected by the optical path conversion unit 80b and enters the sub light guide plate 82b of the first light guide plate 82.
  • the B light incident on the sub light guide plate 82c of the second light guide plate 78 is deflected by the optical path conversion unit 80c and enters the sub light guide plate 82c of the first light guide plate 82.
  • the sub light guide plates 82a, 82b, and 82c of the first light guide plate 82 are semi-transmissive corresponding to the R sub pixel, the G sub pixel, and the B sub pixel constituting the pixel 90d of the liquid crystal display panel 90.
  • Overmirror 84a, 84b, and 84c forces are provided in rows.
  • the transflective mirrors 84a, 84b, and 84c are one of the R light, G light, and B light that have propagated through the ij light guide plates 82a, 82b, and 82c of the first light guide plate 82, respectively. Reflects the part and transmits the rest. The transmitted laser light is incident on the next semi-transmissive mirror, and in the same manner, a part of the laser light is reflected and the rest is transmitted. The reflected R light, G light, and B light are incident on the liquid crystal display panel 90 from one main surface 82e of the first light guide plate 82.
  • R sub-pixels, G sub-pixels, and B sub-pixels constituting the pixel 90d of the liquid crystal display panel 90, and transflective mirrors 84a, 84b, and 84c are arranged in rows at corresponding pitches. Therefore, the R light, G light, and B light reflected by these transflective mirrors 84a, 84b, and 84c enter the corresponding R subpixel, G subpixel, and B subpixel, respectively. As a result, a liquid crystal display device with good color purity and color reproduction range and high image quality can be realized.
  • a diffusion plate may be disposed on either the viewer side of the liquid crystal display panel 90 or the one main surface 82e side of the first light guide plate 82. If the diffusion plate is arranged in this way, speckle noise can be suppressed.
  • the transflective mirrors 84a, 84b, and 84c are provided on the inclined surface of about 45 degrees provided in the sub light guide plates 82a, 82b, and 82c of the first light guide plate 82, for example, with a dielectric. It can be manufactured by providing a multilayer film in which film materials are stacked. Specifically, for example, it can be produced as follows. First, by using a transparent resin such as acrylic, a triangular prism having a right-angled isosceles triangle having a length corresponding to each sub-pixel of the liquid crystal display panel 90 is formed. Next, the multilayer film is formed on the surface of the long side portion of the triangular prism.
  • the long side portions of the multilayer film-formed triangular prism formed with the multilayer film and the triangular prism having the same shape as the multilayer film-formed triangular prism are joined together by an adhesive having the same material force such as acrylic.
  • an adhesive having the same material force such as acrylic.
  • the beam scanning unit 52 may use a force cylindrical lens, a lenticular lens, or the like described in the case of using the reflection mirrors 74a, 74b, and 74c.
  • the R light source 12a As the laser light source 12, the R light source 12a, G
  • the power described in the case of using three colors of the light source 12b and the B light source 12c The present invention is not limited to this. Further, a light source having a wavelength different from these may be arranged.
  • the hologram optical element and the sub-light guide plate and the semi-transparent are used as start-up elements that guide the laser beams of the respective colors to the sub-pixels and emit main surface forces.
  • start-up elements that guide the laser beams of the respective colors to the sub-pixels and emit main surface forces.
  • sub-light guide plates and prism surfaces formed on the respective light guide plates can be used.
  • the present invention is not limited to the configurations from the first embodiment to the eighth embodiment, and can have various configurations.
  • a reflective layer having irregularities for emitting laser light toward one main surface may be provided on the other main surface side of the first light guide plate.
  • a reflective layer having irregularities for emitting laser light toward one main surface.
  • planar illumination device and the liquid crystal display device using the same according to the present invention prevent the generation of speckle noise by temporally deflecting and scanning the laser light at the set deflection scanning angle.
  • a liquid crystal display device with high brightness and high image quality can be realized. Therefore, the present invention is useful in the display field.

Landscapes

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Abstract

　本発明は、レーザ光源を用いて、大面積に均一な輝度を有し、色再現範囲の広く、かつスペックルノイズの抑制も可能な面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置を提供する。本発明の面状照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射する平板状の第１の導光路とを備える。また、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、上記面状照明装置とを有し、当該面状照明装置は、本液晶表示装置において、液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト照明装置として用いられる。

Description

明 細 書
面状照明装置とそれを用レ、た液晶表示装置
技術分野
[0001] 本発明は、光源としてレーザ光を使用した面状照明装置とそれを用いた液晶表示 装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置には、光源として冷陰極蛍光管を利 用した面状照明装置力バックライト照明として広く使用されている。これに用いられて いる冷陰極蛍光管は蛍光体の発光を利用しており、表示可能な色再現範囲に制約 がある。このため、より鮮明で、自然な色調を再現するために様々な検討が行われて いる。これらの中で、赤色光 (R光）、緑色光 (G光）および青色光 (B光）の 3色の発光 ダイオード (LED素子)を用いたバックライト用の面状照明装置が注目されている。 R 光、 G光、 B光の 3色またはさらに多色の LED素子を用いた光源は、冷陰極蛍光管 に比べて色の再現領域が広くなり、高画質を得ることができる。あるいは、フィールド シーケンシャル方式での画像表示も可能である。このため、精力的に開発が進めら れている。
[0003] 例えば、 R光、 G光、 B光の 3色の LED素子を用いる液晶表示装置の表示用光源と して、光源が複数組にグループ化され、各組ごとに表示用光源の一括点灯と一括消 灯を制御する手段を備えた構成が示されている (例えば、特許文献 1参照)。この構 成により、フィールドシーケンシャル方式だけでなぐカラーフィルタ方式の液晶表示 装置に対しても、高輝度の表示と低消費電力化が可能である。
[0004] さらに、 R光、 G光、 B光の 3色の LED素子を光ガイドの 3縁部に配置し、これらの光 をそれぞれの縁部から導き、液晶表示装置の各色の画素に対応する領域にそれぞ れの光を射出させる構成も示されている（例えば、特許文献 2参照)。この構成では、 カラーフィルタを不要とすることも可能である。
[0005] また、 3色の発光素子のうち少なくともいずれかの色の発光素子として、 LED素子よ りも輝度の高い高出力化に適する半導体レーザ素子を用いることで、駆動電流の増 大による発熱を抑制し、特性の変動を減少させる構成も示されている。なお、この例 では、赤色半導体レーザを用いることが具体的に示されている（例えば、特許文献 3 参照)。
[0006] 特許文献 3に記載の例のように、レーザを光源として用いる場合には、大面積にわ たり均一な輝度を実現することが重要である。輝度のバラツキがあれば、色再現範囲 が広くても表示画像は非常に劣化する。し力しながら、レーザ光源をバックライト照明 に用いた例はほとんどなぐ特許文献 3においても均一な輝度を実現することについ ては何の記載も開示もされて ヽな 、。
[0007] さらに、良好な画像を得るためには、スペックルノイズの抑制も要求される。レーザ から出力されるレーザ光はコヒーレンシ一（可干渉性）が極めて高 、ために、互いに 干渉してランダムな強度変化が発生することにより、スペックルノイズが形成される。ス ペックルノイズが発生すると表示画像の画質低下を招く。しかし、バックライト用の照 明装置としてレーザを光源に用いる場合に、スペックルノイズを防止する方法につい ても、上記特許文献 1な 、し 3には示されて 、な 、。
[0008] なお、レーザディスプレイやレーザ露光装置等につ!、ては、スペックルノイズを防止 する方法についての検討が種々行われている。例えば、インテグレータレンズを用い て、スペックルノイズの発生を防止し、レーザ光の強度分布を均一化する方法におい て、インテグレータレンズを所定の範囲で往復移動させることが示されている（例えば 、特許文献 4参照)。
特許文献 1：特開 2004— 333583号公報
特許文献 2 :特開 2003— 035904号公報
特許文献 3 :特開 2005— 064163号公報
特許文献 4:特開平 01— 179908号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 特許文献 1および特許文献 2の例は、発光ダイオードを用いる構成であり、レーザ を光源として用いて大面積にわたり輝度の均一な照明を行う構成や方法については 、何ら開示も示唆もされていない。 [0010] さらに、特許文献 3の例においては、具体的な例として赤色の半導体レーザを用い ることが記載されている力 この例においてもレーザを用いて均一な面状の照明光を 得るための具体的方法にっ 、てはまったく記載されて 、な!/、。
[0011] また、特許文献 4の例では、インテグレータレンズを往復移動させることにより、スぺ ックルノイズの発生を防止して 、るが、これに開示された構成では液晶表示装置のバ ックライトの照明装置として用いることができない。また、この方法では、 R光、 G光、 B 光の 3色のレーザ光源を用いることにつ 、て、示唆も開示もされて ヽな 、。
[0012] また、従来の大画面液晶ディスプレイにおいて、その光源は、個々の光源要素の輝 度が小さ力 たため、十分な輝度を得るために多数の光源を並列に用いる必要があ つた。多数個の光源を用いた場合、個々の初期の輝度ムラや、経時変化による特性 変化が個々に異なるため、その表示面に輝度ムラが生じるという課題があった。
[0013] 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、レーザ光源を用いて、大面 積に均一な輝度を有し、色再現範囲の広ぐかつスペックルノイズの抑制も可能な面 状照明装置とそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0014] 上記課題を解決するために、本発明の面状照明装置は、レーザ光を出射するレー ザ光源と、レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、ビーム走査部によって偏向走 查されたレーザ光を端面部力 入射し、第 1の主面力 出射する平板状の第 1の導 光路 (第 1の導光板)と、を備える構成を有する。
[0015] このような構成とすることにより、レーザ光源を用いても面内の光強度分布が均一な 面状照明装置を得ることができる。なお、レーザ光がビーム走査部により走査されな 力 Sら第 1の導光路に導光されるので、第 1の導光路に拡散板等を設ければスペックル ノイズを防止できる。
[0016] また、上記構成において、さらに、ビーム走査部から出射されたレーザ光を受け、レ 一ザ光の光路を変換して出射する光路変換部を備え、第 1の導光路は、光路変換部 を出射したレーザ光を端面部から入射し、第 1の主面から出射するようにしてもょ 、。
[0017] このような構成とすることにより、偏向走査角度または往復運動の距離を小さくする ことが可能であり、ビーム走査部を簡略な構造とすることができる。さらに、面内の光 強度分布をより均一化することも容易に行える。
[0018] また、上記構成において、さらに、ビーム走査部から出射されたレーザ光を受け、レ 一ザ光を光路変換部へ導光する平板状の第 2の導光路 (第 2の導光板)を備え、第 2 の導光路は、第 1の導光路の第 1の主面とは異なる第 2の主面に積層して設けられ、 ビーム走査部および光路変換部は、第 2の導光路の端面部近傍に配置され、ビーム 走査部は、偏向走査したレーザ光を第 2の導光路の端面部に入射し、光路変換部は 、第 2の導光路の端面部より出射するレーザ光を受けるようにしてもよ!/、。
[0019] このような構成とすることにより、レーザ光源から発生したレーザ光をビーム走査部 力も光路変換部に光の漏れを生じさせずに伝達することができる。また、ごみ等が付 着してもレーザ光が遮断されることがなぐ信頼性に優れた面状照明装置を実現でき る。
[0020] また、上記構成において、第 1の導光路は、第 1の主面に、レーザ光の進行方向を 偏向する偏向用シート含んでもよい。この場合に、この偏向用シートが拡散板、レン ズシートまたはプリズムシートであってもよ！/、。
[0021] このような構成とすることにより、一方の主面の全面にわたって非常に均一な輝度を 有する面状照明装置を得ることができる。さらに、拡散板やレンズシートあるいはプリ ズムシートにより、レーザ光の角度が変化することからスペックルノイズも防止できる。
[0022] また、上記構成において、ビーム走査部は、レーザ光を反射する反射ミラーと、反 射ミラーの角度を変化させる角度調整機構とを含み、角度調整機構が反射ミラーの 角度を変化させて、レーザ光を偏向走査させるようにしてもょ 、。
[0023] このような構成とすることにより、微小な反射ミラーを用いて偏向走査することができ るので、ビーム走査部を小型にすることができる。また、第 1の導光路の一方の主面 力も出射するレーザ光の輝度をより均一にすることもできる。さらに、ホログラム光学 素子や半透過ミラー等を用 ヽた構成も容易に設計できる。
[0024] また、上記構成にぉ 、て、ビーム走査部は、少なくともシリンドリカルレンズおよびレ ンチキユラ一レンズのいずれか 1つと、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュ ラーレンズのいずれか 1つを第 1の導光路の端面部と平行方向に往復運動させる往 復運動機構とを含み、偏向走査は、往復運動機構の往復運動により実行されるよう にしてもよい。この場合に、ビーム走査部には、レーザ光を第 1の導光路の主面と平 行方向に広げたビームに整形する光学素子がさらに設けられて 、てもよ 、。
[0025] このような構成とすることにより、ビーム走査部のシリンドリカルレンズまたはレンチキ ユラ一レンズの往復運動の距離を小さくでき、ビーム走査部の構造をより簡略ィ匕でき る。また、レーザ光を扁平ビームとした後に、ビーム走査部で往復運動させることによ り、スペックルノイズの抑制もできる。なお、扁平ビームに整形する光学素子は、シリン ドリカルレンズまたはレンチキュラーレンズの前に配置したレンズでもよい。
[0026] さらに、ビーム走査部は、第 1の導光路の第 1の主面に対して垂直方向にレーザ光 の出射角度を振動させる垂直角度振動機構を含み、偏向走査は、垂直角度振動機 構による出射角度の振動により実行されるようにしてもよい。
[0027] このような構成とすることにより、垂直方向にもレーザ光の出射角度を振動走査させ ることにより、スペックルノイズを抑制することができる。
[0028] また、上記構成において、さらに、光路変換部は、入射したレーザ光の進行方向を 略平行化する光学素子を含んで 、てもよ 、。
[0029] このような構成とすることにより、第 1の導光路に入射するレーザ光のほぼ全てを平 行光とすることができるので、ホログラム光学素子や半透過ミラーあるいは拡散板等 の設計を容易に行える。
[0030] また、上記構成において、さらに、第 1の導光路は、設定されたピッチで配列する複 数のホログラム光学素子を含み、ホログラム光学素子は、第 1の導光路に入射したレ 一ザ光を、レーザ光の波長に基づいて回折することでレーザ光の色分離を行うように してもよい。この場合において、ホログラム光学素子は、第 1の導光路内のレーザ光 の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第 1の導光路内のレ 一ザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光学素子の列の回折効率は、列毎に、設定 した比率で変化するようにそれぞれ異ならせてもよ 、。
[0031] このような構成とすることにより、一方の主面から所定の発光波長の光をそれぞれ分 離して取り出すことができる。また、ホログラム光学素子の回折効率を段階的に変化 させることで、一方の主面の全面にわたって均一な輝度を得ることができる。
[0032] また、上記構成において、レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光、緑色レーザ光、 および、青色レーザ光を出射する光源を含み、レーザ光源は、赤色レーザ光、緑色 レーザ光、および、青色レーザ光を合波してビーム走査部に対して出射するようにし てもよい。
[0033] このような構成とすることにより、ビーム走査部を 1つにすることができる。なお、この 場合でも、それぞれの色のレーザ光を発光させる時間を異ならせれば、第 1の導光 路の一方の主面から赤色、緑色および青色だけでなぐ様々な色を有する照明光を 取り出すことができる。
[0034] また、上記構成において、レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光、緑色レーザ光、 および、青色レーザ光を含む互いに相異なる波長を有するレーザ光を出射する光源 を含み、ビーム走査部は、互いに相異なる波長を有するレーザ光のそれぞれを、個 別的に偏向走査するようにしてもょ 、。
[0035] このような構成とすることにより、それぞれの色の光源に対して、それぞれビーム走 查部を設けているので、第 1の導光路力 出射させる色を自由に選択することができ る。
[0036] また、上記構成において、ビーム走査部は、相異なる波長を有するレーザ光を偏向 走査し、偏向走査された相異なる波長のレーザ光は、同一時刻において、第 1の導 光路内の互 ヽに相異なる領域を伝播するようにしてもょ 、。
[0037] このような構成とすることにより、第 1の導光路の一方の主面から出射する色を場所 ごとに選択することができる。
[0038] また、上記構成において、第 1の導光路は、少なくとも相異なる波長を有するレーザ 光に含まれる波長の種類と同じ数の複数の副導光路を含み、複数の副導光路は、 設定されたピッチで配列された複数の半透過ミラーを含み、複数の副導光路は、そ れぞれ、同一の波長を有するレーザ光のみを伝播し、半透過ミラーは、第 1の導光路 に入射したレーザ光の一部を反射して第 1の導光路の第 1の主面から出射するように してもよい。この場合において、半透過ミラーは、第 1の導光路内のレーザ光の伝播 方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第 1の導光路内のレーザ光 の伝搬方向に沿って、半透過ミラーの列の反射率は、列毎に、段階的に変化するよ うにしてもよい。 [0039] このような構成とすることにより、一方の主面から所定の色のレーザ光をそれぞれ列 状に分離して取り出すことができる。また、半透過ミラーの反射率を段階的に変化さ せることで、一方の主面の全面にわたって均一な輝度を得ることができる。この反射 率は、半透過ミラーの配置個数をもとにしてそれぞれ設計することができる。
[0040] さらに、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを背面側 力も照明するバックライト照明装置とを有する液晶表示装置であって、バックライト照 明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を偏向走査するビーム走査 部と、ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部力 入射し、第 1の主 面から出射する平板状の第 1の導光路と、を備え、バックライト照明装置の第 1の導光 路の第 1の主面と液晶表示パネルとが密接して配置され、第 1の主面から出射するレ 一ザ光は、液晶表示パネルを照明する液晶表示装置である。
[0041] このような構成とすることにより、レーザ光源を用いて大面積にわたり均一な輝度を 有するバックライト照明装置を備えた液晶表示装置が得られる。さらに、レーザ光源 の波長の色純度がよいので表示可能な色再現範囲が広がり、より鮮明で、自然な色 調を再現することができる。また、レーザ光源は発光のための効率が高いので、低消 費電力も可能である。
[0042] さらに、上記構成において、さらに、ノ ックライト照明装置は、ビーム走査部から出 射されたレーザ光を受け、レーザ光の光路を変換して出射する光路変換部を備え、 第 1の導光路は、光路変換部を出射したレーザ光を端面部力 入射し、第 1の主面 力ら出射するようにしてもょ 、。
[0043] このような構成とすることにより、液晶表示パネルが大画面の表示面を有する場合 であっても、バックライト照明装置を小型にすることができる。
[0044] さらに、上記構成において、さらに、ノ ックライト照明装置は、ビーム走査部から出 射されたレーザ光を受け、レーザ光を光路変換部へ導光する平板状の第 2の導光路 を備え、第 2の導光路は、第 1の導光路の第 1の主面とは異なる第 2の主面に積層し て設けられ、ビーム走査部および光路変換部は、第 2の導光路の端面部近傍に配置 され、ビーム走査部は、偏向走査したレーザ光を第 2の導光路の端面部に入射し、 光路変換部は、第 2の導光路の端面部より出射するレーザ光を受けるようにしてもよ い。
[0045] このような構成とすることにより、レーザ光がごみ等により遮断されることがなくなるの で、均一な輝度を安定して保持することができる。
[0046] さらに、上記構成において、第 1の導光路は、第 1の主面に、レーザ光の進行方向 を偏向する偏向用シート含んでもよい。この場合に、偏向用シートは、少なくとも、拡 散板、レンズシート、および、プリズムシートのいずれ力 1つを含んでよい。
[0047] このような構成とすることにより、走査して拡散板等に入射するレーザ光が種々の角 度で光路が変化するので、スペックルノイズを低減することができる。
[0048] さらに、上記構成において、さらに、光路変換部は、入射したレーザ光の進行方向 を略平行化する光学素子を含んで 、てもよ 、。
[0049] このような構成とすることにより、第 1の導光路に入射するレーザ光をほぼすベて平 行光とすることができるので、ホログラム光学素子や半透過ミラーあるいは拡散板等 の設計を容易に行え、バックライト照明装置力 均一な輝度のレーザ光を出射させる ことができる。
[0050] さらに、上記構成において、ノ ックライト照明装置の第 1の導光路の第 2の主面は、 レーザ光を反射し、レーザ光を第 1の主面力も出射させる、凹凸を有する反射面を含 んでもよい。
[0051] このような構成とすることにより、レーザ光の利用効率を改善することができる。
[0052] さらに、上記構成において、ビーム走査部は、レーザ光を反射する反射ミラーと、反 射ミラーの角度を変化させる角度調整機構とを含み、角度調整機構が反射ミラーの 角度を変化させて、レーザ光を偏向走査させるようにしてもょ 、。
[0053] このような構成とすることにより、反射ミラーは、例えばマイクロエレクトロメ力-カルシ ステム (MEMS)技術を用いて非常に微小な形状で作製することが可能であり、ビー ム走査部の構成を小型で、かつ簡単にすることができる。
[0054] さらに、上記構成において、さらに、ビーム走査部は、第 1の導光路の第 1の主面に 対して垂直方向にレーザ光の出射角度を振動させる垂直角度振動機構を含み、偏 向走査は、垂直角度振動機構による出射角度の振動により実行されるようにしてもよ い。 [0055] このような構成とすることにより、スペックルノイズの抑制を行うことができる。
[0056] さらに、上記構成において、ビーム走査部は、少なくともシリンドリカルレンズおよび レンチキュラーレンズのいずれか 1つと、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチ キュラーレンズのいずれか 1つを第 1の導光路の端面部と平行方向に往復運動させ る往復運動機構とを含み、偏向走査は、往復運動機構の往復運動により実行される ようにしてもよい。
[0057] このような構成とすることにより、輝度の均一化とスペックルノイズの低減ができる。
[0058] さらに、上記構成において、液晶表示パネルは、画素を備え、画素は、カラー画像 を形成するために、画素毎に相異なる色を表示する複数のサブピクセルを含み、第 1 の導光路は、サブピクセルに対して、サブピクセルの表示する色に対応したレーザ光 を、第 1の主面力も出射させる立上げ素子を含む構成としてもよい。この場合に、立 上げ素子の構成として、さらに、第 1の導光路は、液晶表示パネルに含まれる画素の 列に対応したピッチで配列する複数のホログラム光学素子を含み、液晶表示パネル の画素は、赤色を表示する赤色画素部、緑色を表示する緑色画素部、および、青色 を表示する青色画素部を含み、ホログラム光学素子は、第 1の導光路に入射したレ 一ザ光を、レーザ光の波長に基づいて回折することでレーザ光の色分離を行い、赤 色画素部、緑色画素部、および、青色画素部のそれぞれに、相異なる波長を有する レーザ光を入射させる構成としてもよい。さらに、ホログラム光学素子は、第 1の導光 路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第 1 の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光学素子の列の回折効率 は、列毎に、設定した比率で変化するようにそれぞれ異ならせてもよい。
[0059] このような構成とすることにより、液晶表示パネルの画素列を構成する赤色画素部、 緑色画素部および青色画素部に、それぞれ R光、 G光および B光を照射することがで きるので、カラーフィルタをなくすことも可能である。カラーフィルタを除去することによ り、より明るい表示を得ることもできる。
[0060] さらに、上記構成において、レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光、緑色レーザ光 、および、青色レーザ光を出射する光源を含み、レーザ光源は、赤色レーザ光、緑色 レーザ光、および、青色レーザ光を合波してビーム走査部に対して出射するようにし てもよい。あるいは、レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光、緑色レーザ光、および 、青色レーザ光を含む互いに相異なる波長を有するレーザ光を出射する光源を含み 、ビーム走査部は、互いに相異なる波長を有するレーザ光のそれぞれを、個別的に 偏向走査するようにしてもょ ヽ。
[0061] このような構成とすることにより、色再現性の良好な液晶表示装置を実現できる。
[0062] さらに、上記構成において、ビーム走査部は、相異なる波長を有するレーザ光を偏 向走査し、偏向走査された相異なる波長のレーザ光は、同一時刻において、第 1の 導光路内の互いに相異なる領域を伝播するように構成してもよ 、。この場合にお!/、て 、液晶表示パネルは、複数の画素を含み、画素は、第 1の時刻において、相異なる 波長を有するレーザ光に含まれる第 1の波長を有するレーザ光を入射し、第 2の時刻 にお 、て、相異なる波長を有するレーザ光に含まれる第 2の波長を有するレーザ光 を入射し、一の画素が、複数の色を表示するようにしてもよい。
[0063] このような構成とすることにより、例えば赤色、緑色および青色を連続的にスクロー ルして照明することにより、カラーフィルタなしで色再現性の良好な画像を表示するこ とがでさる。
[0064] さらに、上記構成において、第 1の導光路は、少なくとも相異なる波長を有するレー ザ光に含まれる波長の種類と同じ数の複数の副導光路を含み、液晶パネルの画素 は、赤色を表示する赤色画素部、緑色を表示する緑色画素部、および、青色を表示 する青色画素部を含み、複数の副導光路は、設定されたピッチで配列された複数の 半透過ミラーを含み、複数の副導光路は、それぞれ、同一の波長を有するレーザ光 のみを伝播し、半透過ミラーは、第 1の導光路に入射したレーザ光の一部を反射して 第 1の導光路の第 1の主面から出射し、第 1の主面力 出射したレーザ光は、画素の 赤色画素部、緑色画素部、および、青色画素部に入射する構成としてもよい。この場 合において、半透過ミラーは、第 1の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直 な方向に延びた複数個の列を構成し、第 1の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿 つて、半透過ミラーの列の反射率は、列毎に、段階的に変化するようにしてもよい。
[0065] このような構成とすることにより、液晶表示パネルの画素列を構成する赤色画素部、 緑色画素部および青色画素部に、それぞれ R光、 G光および B光を照射することがで きるので、カラーフィルタをなくすことも可能である。カラーフィルタを除去することによ り、より明るい表示を得ることもできる。
[0066] さらに、上記構成において、液晶表示パネルは、画素を含み、レーザ光の進行方 向に関し画素よりも下流に、少なくとも、拡散板、レンズシート、および、プリズムシート の!、ずれか 1つを含んでよ!、。
[0067] このような構成とすることにより、走査されて入射したレーザ光の角度を変化させて 視認することができるので、スペックルノイズを低減し、良好な画質を得ることができる
[0068] また、本発明にかかる面状照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ 光を端面部から入射し、第 1の主面から出射する平板状の第 1の導光路 (第 1の導光 板)と、を備え、第 1の導光路は、設定されたピッチで配列する複数のホログラム光学 素子を含み、ホログラム光学素子は、第 1の導光路に入射したレーザ光を、レーザ光 の波長に基づ 、て回折することでレーザ光の色分離を行うようにしてもょ 、。この場 合において、ホログラム光学素子は、第 1の導光路内のレーザ光の伝播方向に対し て垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第 1の導光路内のレーザ光の伝搬方 向に沿って、ホログラム光学素子の列の回折効率は、列毎に、設定した比率で変化 するようにそれぞれ異ならせてもよ ヽ。
[0069] また、本発明にかかる面状照明装置の第 1の導光路は、少なくとも相異なる波長を 有するレーザ光に含まれる波長の種類と同じ数の複数の副導光路を含み、複数の副 導光路は、設定されたピッチで配列された複数の半透過ミラーを含み、複数の副導 光路は、それぞれ、同一の波長を有するレーザ光のみを伝播し、半透過ミラーは、第 1の導光路に入射したレーザ光の一部を反射して第 1の導光路の第 1の主面力 出 射するようにしてもよい。この場合において、半透過ミラーは、第 1の導光路内のレー ザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第 1の導光路 内のレーザ光の伝搬方向に沿って、半透過ミラーの列の反射率は、列毎に、段階的 に変化するようにしてもよい。
[0070] さらに、上記構成において、レーザ光を略平行光化して第 1の導光路に入射させる 光学素子を用いてもよい。レーザ光を略平行光化することにより、効率よく色分離す ることが可能となる。
[0071] 本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを背面側力 照明 するバックライト照明装置とを有する液晶表示装置であって、バックライト照明装置は 、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を端面部から入射し、第 1の主面から 出射する平板状の第 1の導光路と、を備え、バックライト照明装置の第 1の導光路の 第 1の主面と液晶表示パネルとが密接して配置され、第 1の主面から出射するレーザ 光は、液晶表示パネルを照明する液晶表示装置である。液晶表示パネルは、画素を 備え、画素は、カラー画像を形成するために、画素毎に相異なる色を表示する複数 のサブピクセルを含み、第 1の導光路は、サブピクセルに対して、サブピクセルの表 示する色に対応したレーザ光を、第 1の主面力 出射させる立上げ素子を含む構成 とする。この場合に、立上げ素子の構成として、さらに、第 1の導光路は、液晶表示パ ネルに含まれる画素の列に対応したピッチで配列する複数のホログラム光学素子を 含み、液晶表示パネルの画素は、赤色を表示する赤色画素部、緑色を表示する緑 色画素部、および、青色を表示する青色画素部を含み、ホログラム光学素子は、第 1 の導光路に入射したレーザ光を、レーザ光の波長に基づいて回折することでレーザ 光の色分離を行い、赤色画素部、緑色画素部、および、青色画素部のそれぞれに、 相異なる波長を有するレーザ光を入射させる構成としてもよい。さらに、ホログラム光 学素子は、第 1の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複 数個の列を構成し、第 1の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光 学素子の列の回折効率は、列毎に、設定した比率で変化するようにそれぞれ異なら せてもよい。
[0072] さらに、上記構成において、第 1の導光路は、少なくとも相異なる波長を有するレー ザ光に含まれる波長の種類と同じ数の複数の副導光路を含み、液晶パネルの画素 は、赤色を表示する赤色画素部、緑色を表示する緑色画素部、および、青色を表示 する青色画素部を含み、複数の副導光路は、設定されたピッチで配列された複数の 半透過ミラーを含み、複数の副導光路は、それぞれ、同一の波長を有するレーザ光 のみを伝播し、半透過ミラーは、第 1の導光路に入射したレーザ光の一部を反射して 第 1の導光路の第 1の主面から出射し、第 1の主面力 出射したレーザ光は、画素の 赤色画素部、緑色画素部、および、青色画素部に入射する構成としてもよい。この場 合において、半透過ミラーは、第 1の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直 な方向に延びた複数個の列を構成し、第 1の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿 つて、半透過ミラーの列の反射率は、列毎に、段階的に変化するようにしてもよい。
[0073] さらに、上記構成において、レーザ光を略平行光化して第 1の導光路に入射させる 光学素子を用いてもよい。レーザ光を略平行光化することにより、効率よく色分離す ることが可能となる。
発明の効果
[0074] 本発明の面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置によれば、レーザ光を設定し た偏向走査角度に偏向走査するので、大面積にわたり均一な輝度を有し、しかもス ペックルノイズの低減も可能である。さらに、レーザ光源は色純度がよいことから、色 の再現性が良好で、高画質の液晶表示装置を実現することができる。さらに、レーザ の発光効率が高いので、全体として低消費電力ィ匕も可能であり、液晶表示装置のさ らなる高画質化と低消費電力化を実現できるという大きな効果を奏する。
[0075] また、大画面ディスプレイを実現する本発明の面状照明装置および液晶表示装置 は、光源が劣化しても面内で均一な輝度を保つことができ、液晶表示装置の各色の 画素に対応する領域にそれぞれの光を射出させる色分離機構を備えることで消費電 力の省電力化を達成する。
図面の簡単な説明
[0076] [図 1A]本発明にかかる第 1の実施形態による面状照明装置を示す平面図
[図 1B]図 1Aの A— A線に沿って切断した断面の概略図
[図 2]本発明にかかる第 1の実施形態による面状照明装置において、レンズシートを 用いた場合のレーザ光の角度変化を説明する図
[図 3A]本発明にかかる第 1の実施形態による面状照明装置をバックライト照明装置と して用いた液晶表示装置の構成を示す断面概略図
[図 3B]図 3Aの一部拡大断面概略図
[図 4A]本発明にかかる第 2の実施形態による面状照明装置の構成の概要を示す平 面図 [図 4B]図 4Aの B— B線に沿って切断した断面の概略図
圆 5]本発明にかかる第 3の実施形態による面状照明装置の構成を示す概略の平面 図
圆 6]本発明にかかる第 4の実施形態による面状照明装置の構成を示す概略の平面 図
圆 7A]本発明にかかる第 4の実施形態の変形例の面状照明装置の構成を示す概略 の平面図
圆 7B]本発明にかかる第 4の実施形態のさらなる変形例の面状照明装置の構成を示 す概略の平面図
圆 8]本発明にかかる第 5の実施形態による面状照明装置の構成を示す概略の平面 図
圆 9]本発明にかかる第 6の実施形態による面状照明装置の構成を示す概略の平面 図
圆 10]本発明にかかる第 6の実施形態による面状照明装置を用い、レーザ光のビー ムの走査を R光、 G光および B光のそれぞれに対して行い、各色光が同じ時間に第 1 の導光板の主面の異なる領域から出射する状態を説明する図
圆 11A]本発明にかかる第 7の実施形態による面状照明装置をバックライト照明装置 として用いた液晶表示装置の構成を概念的に示す平面図
[図 11B]図 11Aの C C線に沿って切断した断面の概略図
[図 12A]本発明にかかる第 7の実施形態による液晶表示装置における部分断面図 圆 12B]本発明にかかる第 7の実施形態による液晶表示装置の変形例における、部 分断面図
圆 13A]本発明にかかる第 8の実施形態による面状照明装置をバックライト照明装置 として用いた液晶表示装置の概略構成を示す平面図
[図 13B]図 13Aの D— D線に沿って切断した断面の概略図
圆 14]本発明にかかる第 8の実施形態による液晶表示装置における部分断面図 符号の説明
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 50, 70 面状照明装置 (バックライト照明装置） , 72 レーザ光源
a R光源
b G光源
c B光源
タ、、ィクロイツクミラー
, 38, 40, 42, 48, 52, 74 ビーム走査部
a, 38a, 40a, 42a, 48a, 48b, 48c, 52a, 74a, 74b, 74c 反射ミラーb シリンドリカノレレンズ
c, 38c 往復運動機構
b, 42b, 48d, 52b, 74d 角度調整機構
， 76 収納部
, 54, 78 第 2の導光板
a, 24d, 36c, 54a, 58d, 78d, 82d 一方の端面部
b, 54b, 78e 他方の端面部
, 56, 80, 80a, 80b, 80c 光路変換部
, 36, 46, 58, 82 第 1の導光板
a 反射層
c, 36b 拡散板
, 44, 60, 86 筐体
レンズシート
, 32 レーザ光
, 62, 90 液晶表示パネル
a, 34c, 62a, 62c ガラス基板
b, 62b 液晶
d, 62d, 90d 画素
a, 84a, 84b, 84c 半透過ミラー
b, 58c, 82e 一方の主面
b レンチキュラーレンズ 58a ホログラム光学素子
58b, 82f 他方の主面
64 微小レンズ
78a, 78b, 78c, 82a, 82b, 82c 畐 ij導光板
発明を実施するための最良の形態
[0078] 本発明は、光源としてレーザ光源を用い、大面積の表示面に均一な輝度を有し、 色再現範囲の広ぐかつスペックルノイズの抑制も可能な面状照明装置であり、もつ て、その面状照明装置を用いた液晶表示装置を提供する。
[0079] 本発明の面状照明装置は、非常に大きな輝度を有するレーザ光源を光源として用 いる。そのため、レーザ光源は、極めて少ない数の光源を含む。
そのため、レーザ光源が経時的に劣化しても、表示面内で均一な輝度を保つことが できる。
[0080] また、レーザ光を光源として用いた場合に生じるスペックルノイズ等の課題は、後述 のビーム走査部、および、第 1の導光路の少なくともいずれ力 1つの作用により、レー ザ光に十分な位相差 (光路のノリエーシヨン)が与えられることで、解決される。
[0081] 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素 には同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。また、図面は、理解しやすく するために面状照明装置を拡大して示しており、液晶表示パネルと面状照明装置と の寸法等につ!、ては必ずしも正確な表示ではな!/、。
[0082] (第 1の実施形態）
図 1Aおよび図 1Bは、本発明の第 1の実施形態に力かる面状照明装置を示す図で ある。図 1Aは構成の概要を示す平面図、図 1Bは、図 1 Aの A— A線に沿って切断し た断面の概略図である。
[0083] 図 1Aに示すように、第 1の実施形態の面状照明装置 1は、以下の構成力もなる。面 状光源装置 1は、レーザ光源 12a、 12b、および、 12cを有する。レーザ光源 12は、 赤色光 (R光)源 12a、緑色光（G光)源 12bおよび青色光（B光)源 12cの 3原色を発 光する 3つの光源を有する。
また、図 1Bを参照すれば、面状照明装置 1は、このレーザ光源 12a〜cから出射さ れるレーザ光を一方の端面部 24dから入射し、一方の主面から出射する平板状の第 1の導光板 (第 1の導光路） 24を備える。図 1Aを再び参照すれば、第 1の導光板 24 と平行方向であって、あら力じめ設定した往復運動によりレーザ光を偏向走査するビ ーム走査部 16を備える。ビーム走査部 16は、所定の NAを有するシリンドリカルレン ズ 16bを備えることができる。
[0084] さらに、図 1Aを参照すれば、面状照明装置 1は、ビーム走査部 16から出射したレ 一ザ光の光路を変換する光路変換部 22と、ビーム走査部 16で偏向走査したレーザ 光を光路変換部 22に導光する第 2の導光板 (第 2の導光路） 20を備える。この第 2の 導光板 20は、第 1の導光板 24の他方の主面に積層して設けられることが望ましい。 ビーム走査部 16は第 2の導光板 20の一方の端面部 20a側近傍に配置され、一方の 端面部 20aに対向する他方の端面部 20bに光路変換部 22が配置されることが望まし い。
[0085] また、第 1の導光板 24の一方の主面に、レーザ光の進行方向を偏向する偏向用シ ートとして拡散板 24cが配置されている。さらに、第 1の実施形態では、第 1の導光板 24の他方の主面には、入射したレーザ光を均一に拡散、反射して一方の主面に入 射させるために、例えば微小なドットパターン（凹凸形状)を形成した反射層 24aを設 ける。
さらに、導光板の他方の主面には、プリズムパターンや散乱面を設けることが好まし い。一方の主面力 の均一な出射を可能とするとともに、一方の主面の偏向面と協働 して、拡散パターンをよりランダムにし、スペックルノイズをさらに低減する。
[0086] 光路変換部 22は、例えばリフレクタや三角プリズム等を用いることができる。さらに、 この光路変換部 22は、第 1の導光板 24にレーザ光を漏れなく入射させ、かつより均 一な面状照明光を得るために、ビーム走査部 16で走査された入射角度に応じて角 度の調整や、あるいは散乱して入射するように、その内側表面に微小な凹凸形状を 設けてもよい。このような加工を施すことにより、第 1の導光板 24に入射するレーザ光 をほぼ平行光とすることや、均一な照明を可能とする。
第 1の実施形態では、第 1の導光板 24に入射するレーザ光をほぼ平行光とするた め、ビーム走査部 16のシリンドリカルレンズの NAと同じ NAを有するシリンドリカルフ レネルレンズ面を光路変換部 22に設ける。また均一化とスペックルノイズ低減のため 、光路変換部 22の別の面には微小な凹凸パターン力 なる散乱面が設けられる。
[0087] R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cからなるレーザ光源 12からのレーザ光は 、コリメートされ、例えばダイクロイツクミラー 14により合波された後に、ビーム走査部 1 6に入射する。なお、第 1の実施形態では、ビーム走査部 16には、レーザ光源 12か ら出射されるレーザ光を扁平ビームに整形する光学素子（図示せず)がさらに設けら れており、シリンドリカルレンズ 16bに入射するレーザ光は、扁平ビーム化される。
[0088] また、ビーム走査部 16は、反射ミラー 16a、シリンドリカルレンズ 16bおよびシリンドリ カルレンズ 16bを第 1の導光板 24の一方の端面部 24dと平行方向に往復運動させる 往復運動機構 16cとを有している。この往復運動機構 16cを用いて、シリンドリカルレ ンズ 16bを往復運動させ、第 1の導光板 24中に均一な光強度でレーザ光を入射させ ることができる。さらに、この往復運動によりスペックルノイズの抑制もできる。このよう な往復運動は単純な動作であるので、例えば圧電素子等を用いれば容易にできる。 また、ボイスコイルを用いるような一般的な構成としてもょ ヽ。
[0089] なお、第 1の実施形態では、レーザ光源 12、ダイクロイツクミラー 14およびビーム走 查部 16は、収納部 18にまとめて収納されている力 収納部 18は特に設けなくてもよ い。また、レーザ光源 12や第 1の導光板 24等は、筐体 26に収納されているが、図 1 Aでは筐体 26の表面および収納部 18の表面をそれぞれ切り取って示している。
[0090] これにより、レーザ光は光路変換部 22の長さ方向の全体にわたって均一な光強度 で入射する。また、シリンドリカルレンズ 16bによりレーザ光を拡散させるとともに往復 運動させることで、スペックルノイズの抑制もできる。この結果、第 1の導光板 24の一 方の主面内で均一な光強度を有し、かつスペックルノイズを抑制した面状照明装置 1 を得ることができる。
[0091] なお、第 1の導光板 24および第 2の導光板 20は、透明で、光学特性や成形性に優 れた榭脂材料を用いることができる。特に、複屈折が少ないアクリル榭脂ゃポリオレフ イン系榭脂を用いることが好ましぐまた、薄いフィルム状としてよいし、あるいは、空 洞（空気）としてもよい。さらに、第 1の導光板 24の一方の主面側に設けられている拡 散板 24cは、第 1の導光板 24の一方の主面側から、より均一な面状照明光を出射さ せるために設けられている。また、拡散板 24cの表面に、さらにプリズムシートやレン ズシートを設けてもよい。また、このようなプリズムシートやレンズシートの面上に、さら に別の拡散板を設けてもょ 、。
[0092] これらの拡散板やレンズシートを用いることにより、均一な明るさの照明が可能とな るとともに、偏向走査されたレーザ光が各々の走査位置 (角度）に対し、異なる角度 分布をもつビームであって異なる位相分布を有するビームとして面状照明装置 1の照 明方向から出射するようにできる。
これより、拡散板 24cの表面に、レンズシート 28を設けた場合のレーザ光の角度変 化を説明する。図 2は、上記内容を説明する図である。図 2で示すように、例えばレン ズシート 28に対し、入射レーザ光 30が走査されながら入射する。入射レーザ光 30に 対して、出射レーザ光 32は走査位置 (角度）に対し、異なる角度 (位相）分布をもつ。 したがって、照明の輝度の均一化に加えて、スペックルノイズの抑制も可能となる。
[0093] なお、拡散板 24cやレンズシート 28の材料も透明で、光学特性や成形性に優れた 榭脂材料を用いることができる。特に、複屈折が少ないアクリル榭脂ゃポリオレフイン 系榭脂を用いることが好まし 、。
なお、これらの拡散板 24cやレンズシート 28は、第 1の導光板 24の表面に直接設 けられることが好ましい。そうすることで、略平行化されたレーザ光の、第 1の導光板 2 4の主面からの出射を促し、主面に垂直に近い角度でレーザ光を直接出射させるこ とがでさる。
[0094] なお、拡散板 24cを設けずに、あるいは拡散板 24cに加えて、第 1の導光板 24に含 まれるプラスチック榭脂材料中に、このプラスチック榭脂材料とは異なる屈折率を有 する榭脂ビーズを分散させることで、レーザ光を拡散する拡散領域を形成してもよ ヽ 。この拡散領域は、レーザ光の一部を透過させ、一部を拡散させる。そのため、第 1 の導光板 24の一方の主面力もより均一な面状照明光を得ることができる。
[0095] このような構成とすることにより、レーザ光源を用いた場合に課題となるスペックルノ ィズの発生を防止し、干渉光強度ムラがなぐ面内で均一な光強度分布を有する面 状照明装置を実現することができる。
[0096] 図 3Aおよび図 3Bは、第 1の実施形態に力かる面状照明装置 1をバックライト照明 装置として用いた液晶表示装置の構成を示す図である。図 3Aは、液晶表示装置の 断面概略図であり、図 3Bは、図 3Aの一部を拡大して示す断面概略図である。
[0097] 第 1の実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネル 34と、この液晶表示パネル 3 4を背面側から照明するバックライト照明装置とを備えており、このバックライト照明装 置が、上述した面状照明装置 1を含む。面状照明装置 1の第 1の導光板 24の一方の 主面と液晶表示パネル 34とは密接して配置されてよい。第 1の実施形態では、第 1の 導光板 24の一方の主面と液晶表示パネル 34との間に、拡散板 24cが配置される。
[0098] 液晶表示パネル 34は、透過型または半透過型構成で、例えば TFTアクティブマト リクス型の液晶表示パネルである。その表示領域には図 3Bに示すように赤色画素部 (Rサブピクセル）、緑色画素部（Gサブピクセル）および青色画素部（Bサブピクセル） を含んだ画素 34dが多数設けられて、 TFTにより駆動される。そして、 2枚のガラス基 板 34a、および、 34cの間に、液晶 34bが設けられ、この液晶 34bを駆動する TFT( 図示せず）が、ガラス基板 34a、および、 34cの一方に形成される。液晶表示パネル 3 4は、従来力 使用されているものを用いることができるため、詳細な説明は省略する
[0099] 第 1の実施形態の液晶表示装置では、バックライト照明装置として本発明にかかる 面状照明装置 1を用いる。そのため、液晶表示装置は、表示画面が大面積であって も均一な輝度を有し、さらに、スペックルノイズも抑制される。また、レーザ光源 12を 構成する R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cの発光波長は非常に色純度のよ いものが得られることから、液晶表示装置の色再現範囲を大幅に拡大することができ る。この結果、従来の蛍光表示管や LED光源を使用する方式を採用する液晶表示 装置に比べ、より高画質の表示画像を得ることができる。また、レーザ光源は LED光 源に比べて発光効率が良好であるため、低消費電力ィ匕も可能である。
[0100] なお、第 1の実施形態においては、シリンドリカルレンズ 16bを用いたビーム走査部 16の構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、 シリンドリカルレンズ 16bに代えてレンチキュラーレンズを用いてもよい。
[0101] なお、第 1の実施形態においてはレーザ光を、第 1の導光板 24と平行方向に広が る扁平ビーム化する光学素子（図示せず)をビーム走査部 16よりも入射側に設けた 構成としたが、出射側に設けてもよい。どちらの場合もレーザ光強度分布の均一化を ネ ΐ助することができる。
[0102] 本発明においては、大輝度のレーザ光を走査し、大画面用の均一面状照明装置を 実現する。そのため、走査するレーザ光の強度のみを管理すれば、照明装置の輝度 の経時的な変化に対応することができる。また複数個のレーザ光源力もの光を走査し た場合においても、複数個のレーザ光源を合波したレーザ光の強度のみを管理すれ ば、輝度を良好に保つことができる。このため多数個光源を用いた課題であった個々 の光源要素の輝度の個体差、および経時的の輝度の変化という問題を、本発明にか 力るレーザ光を用いた面状照明装置により解決することができる。
[0103] (第 2の実施形態）
図 4Αおよび図 4Βは、本発明にかかる第 2の実施形態による面状照明装置 2を示 す図である。図 4Αは、構成の概要を示す平面図であり、図 4Βは、図 4Αの Β— Β線 に沿って切断した断面の概略図である。
[0104] 第 1の実施形態の面状照明装置 2は、第 1の導光板 36の構成が第 1の実施形態の 面状照明装置 1の第 1の導光板 24と異なる。すなわち、第 2の実施形態では、第 1の 導光板 36は、その内部に一定のピッチで複数の半透過ミラー 36aが配列される。そ して、これらの半透過ミラー 36aは、第 1の導光板 36に入射したレーザ光の一部を、 第 1の導光板 36の一方の主面 (拡散板 36bのある）方向に反射する。なお、半透過ミ ラー 36aは、第 1の導光板 36の入射面、すなわち一方の端面部 36c側からレーザ光 の伝搬方向に沿って、半透過ミラー 36aの反射率を、設定した比率で異ならせている 。したがって、それぞれの半透過ミラー 36aで反射して一方の主面に出射するレーザ 光の輝度を均一にすることができる。
[0105] 第 1の導光板 36の一方の主面側には、拡散板 36bが設けられる。拡散板 36bによ り、レーザ光の角度が変化し、スペックルノイズを抑制することができる。これ以外に ついては、第 1の実施形態の面状照明装置 1と同じであり、液晶表示装置として使用 する構成についても図 3Aおよび図 3Bに示す構成と同じであるので説明を省略する
[0106] (第 3の実施形態） 図 5は、本発明にかかる第 3の実施形態による面状照明装置 3の構成を示す概略 平面図である。この面状照明装置 3を図示する場合においても、筐体 26および収納 部 18の表面のそれぞれを切り取り、内部構成をわ力りやすく示している。
[0107] 第 3の実施形態の面状照明装置 3は、ビーム走査部 38が第 1の実施形態のビーム 走査部 16の構成と異なる。すなわち、第 1の実施形態の面状照明装置 1のビーム走 查部 16ではシリンドリカルレンズ 16bを用いた力 第 3の実施形態の面状照明装置 3 では、シリンドリカルレンズ 16bの代わり〖こ、レンチキュラーレンズ 38bを用いる。レー ザ光は、ビーム走査部 38の反射ミラー 38aにより反射された後、レンチキュラーレン ズ 38bに入射する。レンチキュラーレンズ 38bに入射したレーザ光は 1次元的に拡が り、光路変換部 22に入射する。この場合に、往復運動機構 38cによりレンチキュラー レンズ 38bを一定の距離で往復運動させることで、光路変換部 22に入射するレーザ 光の強度分布を均一化でき、かつスペックルノイズの抑制も行える。
[0108] 第 3の実施形態の場合、レンチキュラーレンズ 38bに入射する前にレーザ光を扁平 ビームとしておくことが望ましい。このために、反射ミラー 38aとレンチキュラーレンズ 3 8bとの間にレーザ光を扁平ビーム化する光学素子（図示せず)を挿入することが望ま れる。あるいは、ダイクロイツクミラー 14と反射ミラー 38aとの間に、レーザ光を扁平ビ ーム化する光学素子（図示せず)を挿入してもよい。このように、第 3の実施形態では 、レンチキュラーレンズ 38bを用いることで、レンチキュラーレンズ 38bを出射するレー ザ光をより均一な状態で拡げることができる。なお、往復運動機構 38cとしては、例え ば圧電素子を用いることができる。
[0109] その他の構成については、第 1の実施形態の面状照明装置 1と同じであり、液晶表 示装置として使用する構成についても図 3Aおよび図 3Bに示す構成と同じであるの で説明を省略する。なお、第 2の実施形態の面状照明装置 2のような構成とすることも できる。
[0110] (第 4の実施形態）
図 6は、本発明にかかる第 4の実施形態による面状照明装置 4の構成を示す概略 平面図である。この面状照明装置 4を図示する場合においても、筐体 26および収納 部 18の表面のそれぞれを切り取り、内部構成をわ力りやすく示している。 [0111] 第 4の実施形態の面状照明装置 4は、ビーム走査部 40の構成が、第 1の実施形態 の面状照明装置 1のビーム走査部 16と異なる。すなわち、第 4の実施形態の面状照 明装置 4では、ビーム走査部 40は、反射ミラー 40aと、この反射ミラー 40aの角度を変 ィ匕させるための角度調整機構 40bとを含む構成を備える。そして、この角度調整機構 40bを用いて反射ミラー 40aの角度を変化させ、レーザ光を設定した偏向走査角度 に偏向走査させる。これにより、図 6に示すように、反射ミラー 40aは光路変換部 22の 長さ方向の全面にレーザ光を照射させるために偏向走査角度 Θで偏向走査される。 図 6に示すように、偏向走査角度 Θは、反射ミラー 40aで偏向されて伝播するレーザ 光の両端が、反射ミラー 40aにおいて成す角度である。
[0112] これにより、光路変換部 22の長さ方向の全体にわたりレーザ光が入射可能となるの で、光路変換部 22から第 1の導光板 24の全面に均一にレーザ光を入射させることが できる。同時にスペックルノイズの抑制も可能となる。
[0113] その他の構成については、第 1の実施形態の面状照明装置 1と同じであるので、説 明を省略する。なお、第 4の実施形態の面状照明装置 4の場合、第 1の導光板 24中 のレーザ光をほぼ平行光とする、光路変換部 22のそれぞれの位置における角度の 設定も、容易に設計することができる。
光路変換部 22では、反射ミラー 40aを焦点とするシリンドリカルフレネルレンズ面が 形成され、そうすることで、第 1の導光板 24に入射するレーザ光は、ほぼ平行光とな る。またレーザ光強度の均一化とスペックル除去のため、レーザ光が第 1の導光板 24 へ入射する前に、例えば、第 1の実施の形態と同様に光路変換部 22の面に散乱面 を設けることが好ましい。
[0114] 面状照明装置 4の場合、反射ミラー 40aと角度調整機構 40bのみでビーム走査部 4 0を構成することができる。この反射ミラー 40aは、上述したようにシリコン基板を用い てマイクロエレクトロメ力-カルシステム（MEMS)技術により形成することができる。 同じく MEMS技術を用い、例えば圧電素子により偏向走査角度およびレーザ光の 振動を生じさせる角度調整機構 40bを反射ミラー 40aと一体化した構成も可能である 。このような構成とすれば、ビーム走査部 40の形状を大幅に小型化することもできる。 また反射ミラー 40aおよび角度調整機構 40bとして、ポリゴンミラーと回転調整機構 を用いることちでさる。
[0115] この面状照明装置 4をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の構成は、 図 3Aおよび図 3Bに示す液晶表示装置と同じであるので説明を省略する。
[0116] 面状照明装置 4においては、さらに、角度調整機構 40bが、反射ミラー 40aの角度 の変化に重畳して偏向走査の方向に対して垂直方向にレーザ光の出射角度を振動 させる、垂直角度振動機構を付加してもよい。垂直角度振動機構で、反射ミラー 40a で反射されるレーザ光の垂直方向の角度を微振動させることにより、これまでの角度 変化の方向と垂直な方向に角度変化のパターンが重畳される。そうすることで、さら にスペックルノイズを抑制することができる。また垂直角度振動機構は、図 1の面状照 明装置 1にも付加することができる。
[0117] 図 7Aは、第 4の実施形態の第 1の変形例である面状照明装置 5の構成概略を示す 平面図である。この第 1の変形例においても、筐体 26および収納部 18の表面のそれ ぞれを切り取り、内部構成をわ力りやすく示している。
[0118] 第 1の変形例による面状照明装置 5は、図 6に示した R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cを有するレーザ光源 12と、反射ミラー 40aと、角度調整機構 40bと、これら を一体的に収納する収納部 18とを、 2組設けている。このような構成とすることにより、 大画面の液晶表示装置の場合でも均一な輝度を有する面状照明装置 5を得ることが できる。それ以外の構成については、第 4の実施形態の面状照明装置 4と同じである ので説明を省略する。
レーザ光源 12、および、ビーム走査部 40を 2糸且設けることで、 1のビーム走査部 40 力 Sレーザ光を拡げて入射させなければならない第 1の導光板 24の端面の長さを短く することができる。よって、レーザ光を拡げるために必要な、ビーム走査部 40と第 1の 導光板 24の端面までの距離を短くすることができる。
[0119] 第 1の変形例の面状照明装置 5をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置 の構成についても、図 3Aおよび図 3Bに示す液晶表示装置と同じとすることができる ので説明を省略する。
[0120] なお、第 1の変形例の面状照明装置 5では、レーザ光源 12、ビーム走査部 40、お よび、収納部 18を、 2組設けた構成とした力 3組以上設けてもよい。また、偏向走査 させる速度は、一定速度である必要はなぐ照明の均一性が得られるように適宜変化 させてちょい。
[0121] 図 7Bは、第 4の実施形態の第 2の変形例である面状照明装置 100の構成概略を 示す平面図である。第 2の変形例は、 RGBのレーザ光源およびビーム走査部、なら びに、それらを収納する収納部 18を 2組設け、第 1の導光板 24の 2つの相異なる端 面部からレーザ光を入射させる。面状照明装置 100は 2つの相異なる端面力もレー ザ光を入射するため、光路変換部 22を 2つ有する。このような構成とすることにより、 1 組のレーザ光源およびビーム走査部を有する場合よりも第 1の導光板 24の主面から 出射するレーザ光の放射強度分布を均一化することができ、スペックルノイズを低減 させることがでさる。
なおこの第 2の変形例では、 RGBのレーザ光源とビーム走査部の組を 2組用いた 力 1の RGBのレーザ光源と、この RGBのレーザ光を 2つのビーム走査部に分配す るような構成としてもよい。また走査部を 4つ設け、第 1の導光板 24の 4つの端面から レーザ光を入射させる構成としてもょ 、。
[0122] (第 5の実施形態）
図 8は、本発明の第 5の実施形態の面状照明装置 6の構成概略を示す平面図であ る。この面状照明装置 6を図示する場合においても、筐体 44の表面を切り取り、内部 構成をわ力りやすく示している。なお、レーザ光源 12とビーム走査部 42とを収納する 収納部は図示していない。また、ビーム走査部 42は、反射ミラー 42aと角度調整機構 42bとを含み構成されて 、る。
[0123] 第 5の実施形態の面状照明装置 6は、ビーム走査部 42の反射ミラー 42aを第 1の導 光板 46の角部に配置して、レーザ光を偏向走査角度 Θで偏向走査する。レーザ光 は、第 1の導光板 46と平行な方向に偏向走査される。さらに、第 1の導光板 46は、第 1の実施形態の面状照明装置 1と同様に微小なドッドパターンを形成した反射層 24a を用いた構成としている。反射層 24aは、例えば、反射ミラー 42aを中心とした同心円 上に配置されることが望ましい。第 5の実施形態の面状照明装置 6においては、反射 ミラー 42aを偏向走査させる速度 (例えば、その角速度）は一定でないことが望ましい 。第 1の導光板 46内におけるレーザ光の光路が長い方向、つまり、図 8に示す面状 照明装置 6の場合の対角線方向で、偏向走査の角速度が最も小さくなるように走査 されることが望ましい。
[0124] このような構成とすることにより、レーザ光源 12から出射したレーザ光は、反射ミラー 42aにより偏向走査されて第 1の導光板 46に入射し、第 1の導光板 46では反射層 24 aにより反射されて第 1の導光板 46の一方の主面から出射する。レーザ光の反射方 向によって反射ミラー 42aの偏向走査の角速度が変化すること、および、反射層 24a の配置パターンによって、第 1の導光板 46の一方の主面から出射するレーザ光の輝 度分布を均一にすることができる。これにより、光路変換部や第 2の導光板等を用い る必要がなくなる。そのため、面状照明装置 6の構成を簡略化でき、低コストィ匕が可 能である。
[0125] 第 5の実施形態の面状照明装置 6をバックライト照明装置として用いた液晶表示装 置の構成は、図 3Aおよび図 3Bに示す液晶表示装置と同じでよいため、その説明を 省略する。
[0126] (第 6の実施形態）
図 9は、本発明の第 6の実施形態の面状照明装置 7の構成を示す概略の平面図で ある。この面状照明装置 7を図示する場合においても、筐体 26および収納部 18の表 面のそれぞれを切り取り、内部構成をわ力りやすく示している。
[0127] 面状照明装置 7は、レーザ光源 12を構成する R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cのそれぞれに対応した反射ミラー 48a、 48b、および、 48cを有する。これら反射 ミラー 48a、 48b、および、 48cは、それぞれに対応付けられたレーザ光が光路変換 部 22の長さ全体に入射するように、あら力じめ設定した偏向走査角度で偏向走査可 能である。また、この面状照明装置 7の場合には、第 2の導光板を設けずに直接光路 変換部 22にレーザ光を入射させ、光路変換部 22から第 1の導光板 24にレーザ光が 入射する。これら以外の構成については、第 1の実施形態の面状照明装置 1と基本 的な構成は同じであるので説明を省略する。
[0128] 面状照明装置 7の場合、レーザ光源 12を構成するそれぞれの R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cに対し、それぞれ反射ミラー 48a、 48b、 48cを設ける。これら 反射ミラー 48a、 48b、 48cにより、角度調整機構 48dが設定した偏向角度に基づき レーザ光を走査する。ビーム走査部 48は、レーザ光源 12a、 12b、および、 12c、反 射ミラー 48a、 48b、 48c、ならびに、角度調整機構 48dを含む。なお、反射ミラー 48 a、 48b、 48cは、上述したようにシリコン基板を用いて MEMS技術によりミラー形成 を行い、形成してよい。さら〖こ、例えば圧電体素子により角度を変調させる機構も反 射ミラーと一体ィ匕した構成としてもよい。図 9より、 R光源 12aと反射ミラー 48a、 G光源 12bと反射ミラー 48b、および B光源 12cと反射ミラー 48cは、それぞれが同一の面上 に配置されている。
[0129] 以上のような構成により、 R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cを同時に発光さ せて走査することで混合された照明光を第 1の導光板 24から出射させることができる 。さらに、 R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cの発光に時間的な差を設けてそ れぞれ発光させることも可能である。
[0130] 図 10は、第 6の実施形態の面状照明装置 7を用い、レーザ光に含まれる R光、 G光 および B光に対するビーム走査を、 R光、 G光および B光のそれぞれに対して、同一 時刻において第 1の導光板 24の一方の主面の異なる領域から出射させるように、行 つている状態を示す図である。このとき、ビーム走査部 48は、レーザ光源 12から出射 される複数の色に対し、それぞれの色のレーザ光が同一時刻に第 1の導光板 24の 一方の主面の異なる領域から出射させるように角度調整機構 48dを制御する制御回 路（図示せず)をさらに有する。このような制御回路を付加すれば、 R光、 G光および B光のそれぞれについて、同一の時刻に、第 1の導光板 24の異なる領域から同時に 出射させることができる。これにより、例えば従来のように、液晶表示パネルの各画素 を、 Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピクセルで構成する必要がなくなり、 同一の画素で、順次、異なる時刻に異なる色を表示させることにより、一の画素で複 数の色を表示することができる。したがって、この面状照明装置 7をバックライト照明 装置として用いる場合、図 3Aおよび図 3Bに示すような構成の液晶表示装置のみな らず、（R、 G、および、 B用の）サブピクセルを設けない液晶表示パネルを用いてカラ 一画像を表示することができる。このとき、液晶表示パネルの各画素の駆動を、 R光 源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cから出射するそれぞれのレーザ光の走査に同 期させて行うことが必要である。このような駆動は、上記の制御回路と液晶表示パネ ルの回路とを同期させるように制御すれば容易に実施できる。
[0131] このように同一時刻に、第 1の導光板 24の異なる領域を照明するように走査をさせ れば、スクロール方式で、フィールドシーケンシャルタイプの液晶表示装置が可能と なる。この例 (スクロール方式)では、第 1の導光板 24における R光、 G光、および、 B 光を発光する領域を同一時刻において異ならせ、それら領域を時間的に推移させて フィールドシーケンシャルタイプの液晶表示装置を実現する。なお、スクロール方式 は、 R光、 G光、および、 B光の発光のタイミングを、時間的にずらして順次発光させる ことを禁止するものではない。このスクロール方式においても、一の画素に R用、 G用 、 B用のサブピクセルを設ける必要がなくなり、画素の構成を大幅に簡略ィ匕することが できる。また、カラーフィルタも不要となるので、輝度を大きくすることもできる。特に、 本発明のように、同じ時刻に R光、 G光および B光の 3色を別々の領域で順次走査さ せれば、単色が順次点灯するフィールドシーケンシャル方式とは異なり、画面上に同 時に 3色が表示されることになるため、カラーブレーキングの発生を緩和することがで きる。
[0132] なお、第 1の実施形態から第 6の実施形態までの面状照明装置を液晶表示装置の ノ ックライト照明装置として用いる場合には、さらに種々の形態での構成が可能であ る。例えば、 R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cを同時に発光させて走査する ことで、混合した照明光を第 1の導光板力 出射させることができるだけでなぐ R光 源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cを順次照明することもできる。このような照明を 行えば、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置が可能となり、その構成を大 幅に簡略ィ匕することができる。また、カラーフィルタも不要となるので、輝度を大きくす ることちでさる。
[0133] なお、第 1の実施形態から第 6の実施形態までにおいては、レーザ光源 12として、 R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cの 3色を用 、る場合にっ 、て説明したが、 本発明はこれに限定されない。 R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cに代えて、 あるいは、さらに、これらとは異なる波長の光源をカ卩えてもよい。
[0134] (第 7の実施形態）
図 11Aおよび図 11Bは、本発明に力かる第 7の実施形態による面状照明装置 50を ノ ックライト照明装置として用いた液晶表示装置の構成を示す図である。第 7の実施 形態および後述の第 8の実施形態による面状照明装置およびこれを用いた液晶表 示装置は、大画面ディスプレイを実現する面状照明装置および液晶表示装置であつ て、光源が劣化しても面内で均一な輝度を保つことができ、液晶表示装置の各色の 画素に対応する領域にそれぞれの光を射出させる色分離機構を備えて消費電力の 省電力化を達成する面状照明装置および液晶表示装置である。図 11Aは、液晶表 示装置の概略を示す平面図であり、図 11Bは、図 11Aの C C線に沿って切断した 断面の概略的な断面図である。また、図 12Aは、液晶表示装置の構成の一部を拡大 して示す拡大断面図である。なお、図 11Aにおいては、ノ ックライト照明装置の筐体 60およびレーザ光源 12やビーム走査部 52等を収納する収納部 18の表面のそれぞ れを切り取り、内部構成をわ力りやすく示している。また、第 7の実施形態では、液晶 表示装置の構成を主に説明する。そのため、本発明にかかる面状照明装置 50を、 以下ではバックライト照明装置 50と称して説明することがある。
[0135] 第 7の実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネル 62と、液晶表示パネル 62を 背面側から照明するバックライト照明装置 50とを備える。バックライト照明装置 50は、 レーザ光源 12と、レーザ光源 12から出射されるレーザ光をあら力じめ設定した偏向 走査角度で偏向走査するビーム走査部 52と、ビーム走査部 52から出射したレーザ 光の光路を変換する光路変換部 56と、光路変換部 56により光路を変換されたレー ザ光を、その端面部 58dから入射し、一方の主面 58cから出射する平板状の第 1の 導光板 58とを備える。
[0136] さらに、このバックライト照明装置 50は、ビーム走査部 52で偏向走査したレーザ光 を光路変換部 56に導光する第 2の導光板 54を備えてよい。そして、この第 2の導光 板 54は第 1の導光板 58の他方の主面 58bに積層して設けられてよい。また、ビーム 走査部 52は第 2の導光板 54の一方の端面部 54a側に配置され、一方の端面部 54a に対向する他方の端面部 54bに光路変換部 56が配置される。
[0137] ノ ックライト照明装置 50の第 1の導光板 58は、液晶表示パネル 62の画素列に対応 するピッチで配列された複数のホログラム光学素子 58aを含み、かつ、第 1の導光板 58に入射したレーザ光をホログラム光学素子 58aにより色分離して回折し、回折して 得られた赤色光、緑色光および青色光を液晶表示パネル 62の画素 62dの列を構成 する Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピクセルに、それぞれ出射する構成 としている。
[0138] さらに、第 7の実施形態では、ノ ックライト照明装置 50のホログラム光学素子 58aは 、第 1の導光板 58の入射面側、すなわち一方の端面部 58dからレーザ光の伝搬方 向に沿って、ホログラム光学素子 58aの回折効率を段階的に変化させて配置してい る。
[0139] 液晶表示パネル 62は、透過型または半透過型でよぐ例えば TFTアクティブマトリ タス型でよい。第 7の実施形態の液晶表示パネル 62は、画素 62dを構成する Rサブ ピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピクセルが液晶表示パネル 62の幅方向ある!/ヽ は長さ方向に直線的に配列されて 、るものを用いることが好ま 、。このような画素配 置構成であれば、画素列に対応して配置するホログラム光学素子を一括して作製し 、配置することが容易に行える。また、第 7の実施形態の液晶表示装置では、液晶表 示パネル 62にカラーフィルタは必須ではないが、図 11Aおよび図 11Bならびに図 1 2Aおよび図 12Bではカラーフィルタを設けた構成について説明する。
[0140] 図 11Aおよび図 11Bに示すように、第 7の実施形態の液晶表示装置のバックライト 照明装置 50のレーザ光源 12およびビーム走査部 52等の基本的構成は、第 3の実 施形態の面状照明装置 3と同じである。
[0141] レーザ光源 12には、出射するレーザ光をコリメートするレンズ（図示せず)も配置さ れてよい。そして、 R光源 12a、 G光源 12bおよび B光源 12cからなるレーザ光源 12 力ものレーザ光を、例えばダイクロイツクミラー 14で合波する。ビーム走査部 52は、例 えば第 1の実施形態で説明した MEMS等の技術により作製された反射ミラー 52aと 角度調整機構 52bを含む。この角度調整機構 52bにより反射ミラー 52aを所定の偏 向走査角度内で偏向走査する。これにより、光路変換部 56の長さ方向全体にわたつ てレーザ光を入射させることができる。なお、スペックルノイズの抑制のため、第 1の導 光板 58の一方の主面 58c側に拡散板を配置することが好ましい。さらに、角度調整 機構 52bにより、偏向走査方向に対して垂直な方向にも微小角度で振動を加えても よい。これによりスペックノレノイズをさらに抑制することもできる。 [0142] ビーム走査部 52から出射したレーザ光は、第 2の導光板 54の一方の端面部 54a側 カゝら入射し、他方の端面部 54b近傍に設けた光路変換部 56に入射する。第 2の導光 板 54の素材には、第 1の実施形態の第 2の導光板 20で説明した材料を用いることが できる。なお、この第 2の導光板 54は、必ずしも設けなくてもよい。すなわち、ビーム 走査部 52から出射するレーザ光を、空気中を伝播させて光路変換部 56に入射させ てもよい。しかし、筐体 60内部でごみ等が存在するとレーザ光が遮断されて局部的 な輝度の低下を生じる可能性がある。第 2の導光板 54を設けることで、このようなトラ ブルを防止できる。
[0143] 光路変換部 56は、偏向走査されたレーザ光の進行方向を平行ィ匕するように凹面お よび凸面の形状を有している。光路変換部 56により、レーザ光は第 1の導光板 58を 略平行ィ匕されたビームとなって伝播する。略平行ィ匕することによって、ホログラム光学 素子 58aの色分離において、各色のビーム混合を抑制することができる。またホログ ラム光学素子 58aと 、つた立上げ素子の設計を容易に行うことができる。
[0144] 図 12Aに示すように、第 1の導光板 58のレーザ光路中に設けるホログラム光学素 子 58aは、画素列に対応するピッチで配列される。これらのホログラム光学素子 58a は、第 1の導光板 58を伝搬するレーザ光の一部を色分離して回折し、第 1の導光板 58の一方の主面 58cから R光、 G光および B光として出射する。そして、レーザ光の 残りは、ホログラム光学素子 58aを透過し、次のホログラム光学素子 58aに入射する。 次にレーザ光が入射したホログラム光学素子 58aにおいても、入射レーザ光は、上 記と同様にレーザ光の一部を回折して色分離することによって、第 1の導光板 58の 一方の主面 58cから出射するレーザ光と、ホログラム光学素子 58aを透過するレーザ 光とに分離される。このように光路変換部 56に最も近 ヽホログラム光学素子カゝら順番 に、一部は色分離と回折により第 1の導光板 58の一方の主面 58cから出射し、残りは 透過して次のホログラム光学素子に入射する。このために、第 1の導光板 58の入射 面側、すなわち一方の端面部 58dからレーザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光 学素子 58aの回折効率を段階的に変化させて配置している。これにより、第 1の導光 板 58の全面にわたり均一な輝度を有する R光、 G光および B光を得ることができる。
[0145] ホログラム光学素子 58aは、例えばレーザ光を用いた干渉露光により形成し、 Rサ ブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピクセル力もなる画素列に対応したパターン を形成した位相型体積ホログラム光学素子等を用いることができる。なお、ホログラム 光学素子 58aは、列状に形成するパターンを備えなくてもよい。画素の配列パターン に対応したパターンを備えた位相型体積ホログラム素子でよい。
[0146] また、第 1の導光板 58と液晶表示パネル 62とは、液晶表示パネル 62の画素 62dを 構成する Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピクセルに対して、上記の R光 、 G光および B光が、それぞれ対応して入射するように、位置合わせされて配置され る。
[0147] 一方、第 7の実施形態の液晶表示パネル 62は、 2枚のガラス基板 62a、 62cの間に 液晶 62bが設けられており、この液晶 62bを駆動するための TFTはガラス基板 62a、 62cの一方に形成されている力 図示していない。この液晶表示パネル 62は、画素 6 2dを構成する Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピクセル力 列状に配置 されている構成を有することが望ましい。その他については特に限定することなぐ従 来構成の液晶表示パネルを用いることができる。
[0148] 第 1の導光板 58を伝搬してきたレーザ光は、ホログラム光学素子 58aにより回折さ れて、画素 62dの列に対応して R光、 G光および B光にそれぞれ色分離される。この とき、液晶表示パネル 62の画素 62dの列を構成する Rサブピクセル、 Gサブピクセル および Bサブピクセルの列に対応する、それぞれの列方向に R光、 G光および B光を 回折させることが望ましい。ここで、「列」は、図面に垂直な方向でよい。相異なる 3方 向に回折した R光、 G光および B光は、第 1の導光板 58の一方の主面 58cと液晶表 示パネル 62のガラス基板 62aとの間に設けた、例えば微小レンズ 64を透過すること でほぼ平行光となり、液晶表示パネル 62のそれぞれ対応する Rサブピクセル、 Gサ ブピクセルおよび Bサブピクセルに入射する。
[0149] なお、微小レンズ 64を透過するレーザ光は、必ずしも正確な平行光である必要は なぐある程度の角度分布を有していてもよい。さらに、カラーフィルタを設けている場 合には、微小レンズ 64は特に設けなくてもよい。この微小レンズ 64は、プリズムシート やレンズシートにより構成すればよい。
[0150] 上記の構成により、各ホログラム光学素子 58aは立上げ素子として機能し、レーザ 光を一方の主面 58cに導く。回折効率を段階的に変化させて配置しているホログラム 光学素子 58aにおいて回折されて R光、 G光および B光に色分離されたレーザ光は、 を液晶表示パネル 62の表示面全体を均一な輝度で第 1の主面から照明する。よって 、面状照明装置 50は、液晶表示パネル 62を均一な輝度で照明することができる。さ らに、この面状照明装置 50をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の液晶 表示パネル 62には、 Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピクセルごとに色 分離したレーザ光が入射される。そのため、色純度がよぐかつ色再現範囲の広い高 画質の液晶表示装置を実現できる。なお、カラーフィルタをなくすこともできるので、さ らに輝度を大きくすることもできる。
[0151] なお、第 7の実施形態においては、ビーム走査部 52は、反射ミラー 52aを用いる構 成について説明した。し力しながら、ビーム走査部 52に、シリンドリカルレンズやレン チキユラ一レンズ等を用いてもよ 、。
[0152] 図 12Bは、第 7の実施形態の変形例による液晶表示パネルを示す図である。図 12 Bに示す液晶表示パネルは、図 12Aに示した液晶表示パネル 62と、液晶パネルの 画素 62dよりも鑑賞者側に、拡散板 62eを設けた点で相違する。本発明にかかるバッ クライト照明装置を用いる場合において、画素 62dに入射するレーザ光がある一定角 以上の発散角を有すると、そのレーザ光と異なる色のサブピクセルにレーザ光が入 射し、損失となる。そのため、画素 62dに入射する時点において、レーザ光は、略平 行光化され、画素 62dに入射されることが望まれる。し力しながら、画素 62dを透過し た後の時点において、レーザ光が、なお略平行光のままであっては、液晶表示装置 の視野角が狭くなるという課題が生じる。このため、本発明にかかる液晶表示パネル においては、視野角を拡大するための構成を備えることが望まれる。図 12Bに示す 液晶表示パネル変形例においては、画素 62dよりも鑑賞者側に、拡散板、レンズシ ート、または、プリズムシートを設け、視野角を拡げる構成とする。特に、液晶表示パ ネルを構成する、液晶層と出射側偏光板 62fの間に、拡散板 62e (、または、レンズシ ート、もしくは、プリズムシート）を設けることが好ましい。拡散板 62e (、または、レンズ シート、もしくは、プリズムシート）が、画素 62dよりも鑑賞者側にあると、外光をひろつ てしまい、明所コントラストが劣化する課題が生じる。しかし、出射側偏光板 62fを拡 散板 62eよりも鑑賞者側にさらに配置し、よって外光を遮ることで、明所コントラストを 改善することができる。
[0153] (第 8の実施形態）
図 13Aおよび図 13Bは、本発明にかかる第 8の実施形態による面状照明装置 70を ノ ックライト照明装置として用いた液晶表示装置の概略構成を示す図ある。図 13A は平面図であり、図 13Bは、図 13Aの D— D線に沿った断面図である。また、図 14は 、その構成の一部を拡大して示す拡大断面図である。なお、図 13Aにおいては、ノ ックライト照明装置の筐体 86およびレーザ光源 72やビーム走査部 74等を収納する 収納部 76の表面のそれぞれを切り取り、内部構成をわ力りやすく示している。また、 第 8の実施形態では、液晶表示装置の構成を主体に説明する。本発明の面状照明 装置 70を、以下ではバックライト照明装置 70と称して説明する場合もある。
[0154] 第 8の実施形態の液晶表示装置は、第 7の実施形態の液晶表示装置と同様、液晶 表示パネル 90と、液晶表示パネル 90を背面側力も照明するバックライト照明装置 70 とを備える。バックライト照明装置 70は、レーザ光源 72と、レーザ光源 72から出射さ れるレーザ光をあらかじめ設定した偏向走査角度で偏向走査するビーム走査部 74と 、ビーム走査部 74から出射したレーザ光の光路を変換する光路変換部 80と、光路 変換部 80により光路を変換されたレーザ光を一方の端面部 82dから入射して一方の 主面 82eから出射する平板状の第 1の導光板 82とを備える。
[0155] また、バックライト照明装置 70は、ビーム走査部 74で偏向走査したレーザ光を光路 変換部 80に導光する第 2の導光板 78をさらに備える。第 2の導光板 78は、第 1の導 光板 82の他方の主面 82fに積層して設けられる。そして、ビーム走査部 74は、第 2の 導光板 78の一方の端面部 78d側近傍に配置され、一方の端面部 78dに対向する他 方の端面部 78e近傍に光路変換部 80が配置される。
[0156] さらに、ノ ックライト照明装置 70のビーム走査部 74は、反射ミラー 74a、 74b、およ び、 74cを有し、反射ミラー 74a、 74b、および、 74cの角度をそれぞれ変化させてレ 一ザ光を設定した偏向走査角度で偏向走査するための角度調整機構 74dを備えて いる。
[0157] また、バックライト照明装置 70の第 1の導光板 82は、レーザ光源のそれぞれの発光 波長の異なる光源の数に対応する個数だけ配置した複数の副導光板 (副導光路) 8 2a、 82b、および、 82cを備えている。これらの畐 'J導光板 82a、 82b、および、 82cに は、液晶表示パネル 90の画素 90d (図 14参照。）の列に対応するピッチで複数の半 透過ミラー 84a、 84b、および、 84cが配列されている。そして、これらの半透過ミラー 84a、 84b、および、 84cは、第 1の導光板 82に入射したレーザ光の一部を、第 1の 導光板 82の一方の主面 82e方向に反射する。この場合に、それぞれの色のレーザ 光を、液晶表示パネル 90の画素 90dを構成する Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよ び Bサブピクセルに対応して、それぞれ出射する構成として!/、る。
[0158] なお、半透過ミラー 84a、 84b、および、 84cは、第 1の導光板 82の入射面、すなわ ち一方の端面部 82d側力もレーザ光の伝搬方向に沿って、半透過ミラー 84a、 84b、 および、 84cの反射率を、設定した比率で異ならせている。
[0159] 液晶表示パネル 90は、透過型または半透過型でよぐ例えば TFTアクティブマトリ タス型であってもよい。ただし、第 8の実施形態の液晶表示パネル 90は、画素 90dを 構成する Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピクセルが液晶表示パネル 90 の幅方向あるいは長さ方向に直線的に配列されていることが望ましい。また、第 8の 実施形態の液晶表示装置では、液晶表示パネル 90にはカラーフィルタを設けなくて もよいが、図 13Aおよび図 13Bならびに図 14ではカラーフィルタを設けた構成につ いて説明する。
[0160] 第 8の実施形態では、 R光源、 G光源および B光源カゝらなるレーザ光源 72は、それ ぞれのレーザ光を合波せず、各レーザ光は、それぞれ別々の反射ミラー 74a、 74b、 および、 74cを介して第 2の導光板 78に入射される。レーザ光源 72と反射ミラー 74a 、 74b、および、 74cとは、第 6の実施形態の面状照明装置 7と基本的な構成は同じ でよい。ただし、第 8の実施形態では、第 2の導光板 78は、第 2の導光板 78の副導 光板 78a、 78b、および、 78c力 反射ミラー 74a、 74b、および、 74cに対応するよう に、第 1の導光板 82の厚み方向に積層して配置されている。レーザ光源 72は、 R光 源、 G光源および B光源力も構成されており、これらの R光源、 G光源および B光源に 対応して、それぞれ反射ミラー 74a、 74b、および、 74cが配置される。さらに、反射ミ ラー 74a、 74b、および、 74cを駆動する角度調整機構 74dが設けられる。これらによ りビーム走査部 74を構成している。これらの基本構成は、上述したように面状照明装 置 7と同じであるので、これ以上の説明は省略する。
[0161] R光源、 G光源および B光源力もなるレーザ光源 72から出射したレーザ光は、ビー ム走査部 74により、設定した偏向角度に偏向走査されて第 2の導光板 78のそれぞ れの副導光板 78a、 78b、および、 78cに入射する。
[0162] それぞれの副導光板 78a、 78b、および、 78cに入射したレーザ光は、 R光、 G光お よび B光に分離された状態で (合波されずに、）光路変換部 80に入射する。各レーザ 光は、光路変換部 80で 180度だけ偏向され、第 1の導光板 82の副導光板 82a、 82b 、および、 82cに入射する。つまり、第 2の導光板 78の副導光板 78aに入射した R光 は、光路変換部 80aにより偏向され、第 1の導光板 82の副導光板 82aに入射する。ま た、第 2の導光板 78の副導光板 78bに入射した G光は、光路変換部 80bにより偏向 され、第 1の導光板 82の副導光板 82bに入射する。同様に、第 2の導光板 78の副導 光板 82cに入射した B光は、光路変換部 80cにより偏向され、第 1の導光板 82の副 導光板 82cに入射する。
[0163] 第 1の導光板 82の副導光板 82a、 82b、および、 82cには、液晶表示パネル 90の 画素 90dを構成する Rサブピクセル、 Gサブピクセル、 Bサブピクセルに対応して半透 過ミラー 84a、 84b、および、 84c力 それぞれ列状に設けられている。
[0164] この半透過ミラー 84a、 84b、および、 84cは、第 1の導光板 82の畐 ij導光板 82a、 82 b、および、 82cをそれぞれ伝播してきた R光、 G光および B光の一部を反射し、残り を透過させる。透過したレーザ光は、次の半透過ミラーに入射し、同様に一部を反射 し、残りを透過させる。反射した R光、 G光および B光は、第 1の導光板 82の一方の主 面 82eから液晶表示パネル 90に入射する。
[0165] 液晶表示パネル 90の画素 90dを構成する Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび B サブピクセルと、それぞれ対応するピッチで列状に半透過ミラー 84a、 84b、 84cが配 列されている。したがって、これらの半透過ミラー 84a、 84b、および、 84cにより反射 した R光、 G光および B光は、対応する Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブ ピクセルに、それぞれ入射する。これにより、色純度と色再現範囲が良好で、高画質 の液晶表示装置を実現できる。 [0166] なお、第 8の実施形態の場合には、 Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピ クセルとするためのカラーフィルタを設けなくてもよい。だ力 カラーフィルタを設ける ことにより、隣接間のサブピクセルに漏れた光をそれぞれ遮断することができるので、 より色純度を改善することが可能である。
[0167] また、液晶表示パネル 90の鑑賞者側あるいは第 1の導光板 82の一方の主面 82e 側のいずれかの面上に拡散板を配置してもよい。このように拡散板を配置すれば、ス ペックルノイズを抑制することもできる。
[0168] なお、半透過ミラー 84a、 84b、および、 84cは、第 1の導光板 82の副導光板 82a、 82b、および、 82c中に設けた約 45度の傾斜面上に、例えば誘電体膜材料を積層し た多層膜を設けることにより作製することができる。具体的には、例えば以下のように して作製することができる。まず、アクリル等の透明榭脂を用いて、断面が液晶表示 パネル 90のそれぞれのサブピクセルに対応する長さを有する直角 2等辺三角形の 三角柱を形成する。次に、この三角柱の長辺部の表面に、上記の多層膜を形成する 。その後、この多層膜が形成された多層膜形成三角柱と、この多層膜形成三角柱と 同じ形状の三角柱との長辺部同士を、アクリル等の同一の材料力もなる接着剤により 接合する。これを繰り返せば、サブピクセルに対応する位置に半透過ミラーが配置さ れた平板状の第 1の導光板 82を得ることができる。ただし、上記した作製方法は一例 であって、さらに別の方法で作製してもよい。
[0169] 上記の構成とすることにより、レーザ光源を光源として用いつつ、スペックルノイズの 発生を防止することができる。よって、干渉強度ムラのない、 R光、 G光および B光を、 それぞれ、 Rサブピクセル、 Gサブピクセルおよび Bサブピクセルに入射させて画像を 形成することができる。したがって、光利用効率が高ぐ色純度がよぐかつ色再現範 囲の広い高画質の液晶表示装置を実現できる。なお、カラーフィルタをなくすこともで きるので、さらに輝度を大きくすることもできる。
[0170] なお、第 8の実施形態においては、ビーム走査部 52は反射ミラー 74a、 74b、およ び、 74cを用いる場合について説明した力 シリンドリカルレンズやレンチキュラーレ ンズ等を用いることもできる。
[0171] なお、第 7および第 8の実施形態においては、レーザ光源 12として、 R光源 12a、 G 光源 12bおよび B光源 12cの 3色を用いる場合について説明した力 本発明はこれ に限定されない。さらに、これらとは異なる波長の光源をカ卩えてもよい。
[0172] なお、第 7および第 8の実施形態ではサブピクセルに対し、各色のレーザ光を導!ヽ て主面力 射出する立上げ素子として、ホログラム光学素子、および、副導光板と半 透過ミラーを用いた構成で説明したが、他の構成をとることもできる。
例えば、副導光板とそれぞれの導光板に形成したプリズム面などを用いることもで きる。
[0173] また、本発明は第 1の実施形態ないし第 8の実施形態までの構成に限定されること はなぐさらに種々の構成とすることができる。
[0174] 例えば、第 1の導光板の他方の主面側には、レーザ光を一方の主面に向けて出射 させる凹凸を有する反射層を設けてもよい。このような反射層を設けることにより、一 方の主面から出射するレーザ光の輝度分布をより均一にすることができる。
産業上の利用可能性
[0175] 本発明にかかる面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置は、レーザ光を、設定 した偏向走査角度で時間的に偏向走査することにより、スペックルノイズの発生を防 止し、かつ面内で均一な輝度を有する面状照明装置を実現できる。これを用いれば 高輝度で、高画質の液晶表示装置を実現できる。よって、本発明は、ディスプレイ分 野において有用である。

Claims

請求の範囲
[1] レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、
前記ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部力も入射し、第 1の主 面から出射する平板状の第 1の導光路と、を備える面状照明装置。
[2] さらに、前記ビーム走査部から出射された前記レーザ光を受け、前記レーザ光の光 路を変換して出射する光路変換部を備え、
前記第 1の導光路は、前記光路変換部を出射した前記レーザ光を前記端面部から 入射し、前記第 1の主面から出射する請求項 1に記載の面状照明装置。
[3] さらに、前記ビーム走査部から出射された前記レーザ光を受け、前記レーザ光を前 記光路変換部へ導光する平板状の第 2の導光路を備え、
前記第 2の導光路は、前記第 1の導光路の前記第 1の主面とは異なる第 2の主面に 積層して設けられ、
前記ビーム走査部および前記光路変換部は、前記第 2の導光路の端面部近傍に 配置され、
前記ビーム走査部は、偏向走査した前記レーザ光を前記第 2の導光路の端面部に 入射し、
前記光路変換部は、前記第 2の導光路の端面部より出射する前記レーザ光を受け る請求項 2に記載の面状照明装置。
[4] 前記第 1の導光路は、前記第 1の主面に、前記レーザ光の進行方向を偏向する偏 向用シート含む請求項 1に記載の面状照明装置。
[5] 前記偏向用シートは、少なくとも、拡散板、レンズシート、および、プリズムシートの いずれか 1つを含む請求項 4に記載の面状照明装置。
[6] 前記ビーム走査部は、前記レーザ光を反射する反射ミラーと、前記反射ミラーの角 度を変化させる角度調整機構とを含み、
前記角度調整機構が前記反射ミラーの角度を変化させて、前記レーザ光を偏向走 查させる請求項 1に記載の面状照明装置。
[7] 前記ビーム走査部は、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズの いずれか 1つと、前記少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのい ずれか 1つを前記第 1の導光路の前記端面部と平行方向に往復運動させる往復運 動機構とを含み、
前記偏向走査は、前記往復運動機構の前記往復運動により実行される請求項 1に 記載の面状照明装置。
[8] さらに、前記ビーム走査部は、前記レーザ光を前記第 1の導光路の前記第 1の主面 と平行方向に広げる光学素子を含む請求項 1に記載の面状照明装置。
[9] さらに、前記ビーム走査部は、前記第 1の導光路の前記第 1の主面に対して垂直方 向に前記レーザ光の出射角度を振動させる垂直角度振動機構を含み、
前記偏向走査は、前記垂直角度振動機構による出射角度の振動により実行される 請求項 1に記載の面状照明装置。
[10] さらに、前記光路変換部は、入射した前記レーザ光の進行方向を略平行化する光 学素子を含む請求項 2に記載の面状照明装置。
[11] 前記レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ 光を出射する光源を含み、
前記レーザ光源は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ光を合波し て前記ビーム走査部に対して出射する請求項 1に記載の面状照明装置。
[12] 前記レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ 光を含む互いに相異なる波長を有するレーザ光を出射する光源を含み、
前記ビーム走査部は、前記互いに相異なる波長を有するレーザ光のそれぞれを、 個別的に偏向走査する請求項 1に記載の面状照明装置。
[13] 前記ビーム走査部は、前記相異なる波長を有するレーザ光を偏向走査し、
偏向走査された前記相異なる波長のレーザ光は、同一時刻において、前記第 1の 導光路内の互いに相異なる領域を伝播する請求項 12に記載の面状照明装置。
[14] 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを背面側力も照明するバックライト照明装 置とを有する液晶表示装置であって、
前記バックライト照明装置は、
レーザ光を出射するレーザ光源と、 前記レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、
前記ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部から入射し、第 1の主 面力 出射する平板状の第 1の導光路と、を備え、
前記バックライト照明装置の前記第 1の導光路の前記第 1の主面と前記液晶表示 パネルとが密接して配置され、
前記第 1の主面から出射する前記レーザ光は、前記液晶表示パネルを照明する液 晶表示装置。
[15] さらに、前記バックライト照明装置は、前記ビーム走査部から出射された前記レーザ 光を受け、前記レーザ光の光路を変換して出射する光路変換部を備え、
前記第 1の導光路は、前記光路変換部を出射した前記レーザ光を前記端面部から 入射し、前記第 1の主面から出射する請求項 14に記載の液晶表示装置。
[16] さらに、前記バックライト照明装置は、前記ビーム走査部から出射された前記レーザ 光を受け、前記レーザ光を前記光路変換部へ導光する平板状の第 2の導光路を備 え、
前記第 2の導光路は、前記第 1の導光路の前記第 1の主面とは異なる第 2の主面に 積層して設けられ、
前記ビーム走査部および前記光路変換部は、前記第 2の導光路の端面部近傍に 配置され、
前記ビーム走査部は、偏向走査した前記レーザ光を前記第 2の導光路の端面部に 入射し、
前記光路変換部は、前記第 2の導光路の端面部より出射する前記レーザ光を受け る請求項 15に記載の液晶表示装置。
[17] 前記第 1の導光路は、前記第 1の主面に、前記レーザ光の進行方向を偏向する偏 向用シート含む請求項 14に記載の液晶表示装置。
[18] 前記偏向用シートは、少なくとも、拡散板、レンズシート、および、プリズムシートの いずれか 1つを含む請求項 17に記載の液晶表示装置。
[19] さらに、前記光路変換部は、入射した前記レーザ光の進行方向を略平行化する光 学素子を含む請求項 15に記載の液晶表示装置。
[20] 前記バックライト照明装置の前記第 1の導光路の第 2の主面は、前記レーザ光を反 射し、前記レーザ光を前記第 1の主面から出射させる、凹凸を有する反射面を含む 請求項 14に記載の液晶表示装置。
[21] 前記ビーム走査部は、前記レーザ光を反射する反射ミラーと、前記反射ミラーの角 度を変化させる角度調整機構とを含み、
前記角度調整機構が前記反射ミラーの角度を変化させて、前記レーザ光を偏向走 查させる請求項 14に記載の液晶表示装置。
[22] さらに、前記ビーム走査部は、前記第 1の導光路の前記第 1の主面に対して垂直方 向に前記レーザ光の出射角度を振動させる垂直角度振動機構を含み、
前記偏向走査は、前記垂直角度振動機構による出射角度の振動により実行される 請求項 14に記載の液晶表示装置。
[23] 前記ビーム走査部は、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズの いずれか 1つと、前記少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのい ずれか 1つを前記第 1の導光路の前記端面部と平行方向に往復運動させる往復運 動機構とを含み、
前記偏向走査は、前記往復運動機構の前記往復運動により実行される請求項 14 に記載の液晶表示装置。
[24] 前記液晶表示パネルは、画素を備え、
前記画素は、カラー画像を形成するために、前記画素毎に相異なる色を表示する 複数のサブピクセルを含み、
前記第 1の導光路は、前記サブピクセルに対して、前記サブピクセルの表示する色 に対応したレーザ光を、前記第 1の主面力も出射させる立上げ素子を含む請求項 14 に記載の液晶表示装置。
[25] 前記レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ 光を出射する光源を含み、
前記レーザ光源は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ光を合波し て前記ビーム走査部に対して出射する請求項 14に記載の液晶表示装置。
[26] 前記レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ 光を含む互いに相異なる波長を有するレーザ光を出射する光源を含み、 前記ビーム走査部は、前記互いに相異なる波長を有するレーザ光のそれぞれを、 個別的に偏向走査する請求項 14に記載の液晶表示装置。
[27] 前記ビーム走査部は、前記相異なる波長を有するレーザ光を偏向走査し、
偏向走査された前記相異なる波長のレーザ光は、同一時刻において、前記第 1の 導光路内の互いに相異なる領域を伝播する請求項 26に記載の液晶表示装置。
[28] 前記液晶表示パネルは、複数の画素を含み、
前記画素は、第 1の時刻において、前記相異なる波長を有するレーザ光に含まれ る第 1の波長を有するレーザ光を入射し、第 2の時刻において、前記相異なる波長を 有するレーザ光に含まれる第 2の波長を有するレーザ光を入射し、
一の前記画素が、複数の色を表示する請求項 27に記載の液晶表示装置。
[29] 前記液晶表示パネルは、画素を含み、前記レーザ光の進行方向に関し前記画素よ りも下流に、少なくとも、拡散板、レンズシート、および、プリズムシートのいずれか 1つ を含む請求項 14に記載の液晶表示装置。
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