JP2009049008A - 面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力でコストダウンが可能で、かつ、光強度の均一性に優れた薄型の面状照明装置を提供する。
【解決手段】レーザ光源１２と一方端面１３ａが光学的に結合され、レーザ光源１２から出射されるレーザ光を一方端面１３ａから他方端面１３ｃまで伝播させる光ファイバ１３と、光ファイバ１３と接触してレーザ光を取り出す同一形状の複数の直角柱が、同じ向きで等間隔に平行配置された導光部１１ｂ、及び導光部１１ｂから取り出したレーザ光を拡散させて一方の主面から出射する面状部１１ｃを有する導光板１１とを備える。光ファイバ１３は、２回以上の折り曲げによって平行かつ不等間隔となる複数の直線部分を形成した形状であり、光ファイバ１３と導光板１１とは、複数の直線部分の各々においてレーザ光が等間隔で取り出される位置関係で配置される。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、液晶テレビ等の非自発光型表示装置に用いられるレーザ光源を使用した高輝度の面状照明装置、及びそれを用いた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、液晶分子の配向による電気光学効果を利用して背面から照射される光の透過量を制御することにより、画像を表示する方式である。よって、液晶表示装置は、一般的に蛍光表示管等により構成されるバックライトユニットと呼ばれる面状の照明装置を必要とする。近年、このような液晶表示装置は大画面化が進み、５０型サイズ以上のテレビジョン用のディスプレイ装置まで実用化されている。

しかしながら、大型化に伴い消費電力も増加してきていることから、低消費電力化を実現する技術開発が望まれている。また、同時に画像品質の向上を目的とした明暗のコントラストのアップや、コストダウンを目的とした構成の簡単化や量産の容易さ等も、望まれている。

このような要望のうち低消費電力化に関しては、発光効率の良い発光ダイオードやレーザを光源として使用することが検討され、発光ダイオードを光源とする面状照明装置はすでに実用化もされている。

例えば、特許文献１には、連続した管状の導光体を基板の表面全体に配置した導光シートを用いて、この導光体から光を射出させる複数の光射出口の形成場所を工夫して、基板の表面全体から射出される光強度をほぼ一定にする面状照明装置が記載されている。光源から出射される光は、管状の導光体の端部から入射して導光体内を多重反射して伝播し、導光体の表面に形成された複数の光射出口から出射される。複数の光射出口は、配置密度又は光射出口面積割合が端部からの距離が長くなるに従って高くなるように、形成されている。この構成により、特許文献１では、低消費電力で均一な光強度を実現している。

また、特許文献２には、導光板に接触して配置された複数に折り曲げられた光導波路を用いて、導光板から射出される光強度をほぼ一定にする面状照明装置が記載されている。光源からの光は、光導波路の端部から入力され、光導波路内を多重反射して伝播し、光導波路内の反射面により反射されて、接触する導光板に出射する。この構成により、特許文献２では、低消費電力で均一な光強度を実現している。
特開２００４−２２６７０９号公報 特開２００６−１３４７２０号公報

上記特許文献１に記載された従来の面状照明装置では、出射される光強度を均一にするために、端部からの距離が長くなるほど光射出口の間隔を狭くする工夫をしている。
また、上述した特許文献２に記載された従来の面状照明装置では、出射される光強度を均一にするために、管状の光導波路を伝播する光を反射面で反射して射出する等の工夫をしている。

しかしながら、上述した工夫を用いた構造は、導光体及び光導波路の設計を複雑にし、導光体及び光導波路を製作する上でコストアップの要因となるという課題がある。

それ故に、本発明の目的は、簡単な構造を用いるだけで、低消費電力かつ低コストと、光強度の均一性とを両立させた面状照明装置、及びこれを用いた液晶表示装置を提供することである。

本発明は、レーザ光源を用いた面状照明装置に向けられている。そして、上記目的を達成するために、本発明の面状照明装置は、レーザ光源と一方端面が光学的に結合され、レーザ光源から出射されるレーザ光を一方端面から他方端面まで伝播させる光ファイバと、光ファイバと接触してレーザ光を取り出す同一形状の複数の直角柱が、同じ向きで等間隔に平行配置された導光部、及び導光部から取り出したレーザ光を拡散させて一方主面から出射する面状部を有する導光板とを備える。光ファイバは、２回以上の折り曲げによって平行かつ不等間隔となる複数の直線部分を形成した形状であり、光ファイバと導光板とは、複数の直線部分の各々においてレーザ光が等間隔で取り出される位置関係で配置される。

好ましくは、導光部は、複数の三角柱を、いずれか１つの側面を面状部に接触させて等間隔に平行配置して構成されており、面状部に接触している側面と対向する辺と光ファイバとが交差して接触する。この面状部に接触している側面と対向する辺と光ファイバとは、直交していることが望ましい。
また、導光部は、複数の三角柱を、一方の底面を面状部に接触させて等間隔に平行配置して構成されており、当該複数の三角柱は、他方の底面と光ファイバとが接触する面積が、光強度が弱くなる他方端面に近いほど広くなる形状であってよい。さらには、導光部は、錐体状の複数の導光ユニットを二次元配置して構成されていてもよい。

また、好ましくは、光ファイバは、複数の直線部分が、連続する２つの直線部分の間隔が一方端面側が最も広く他方端面側に向かうにつれて徐々に狭くなる形状で形成されている。しかし、用途に応じて、光ファイバを、複数の直線部分が、導光板の中心に最も近い連続する２つの直線部分の間隔が最も狭くなる形状で形成することも可能である。
なお、光ファイバと導光部との間に、レーザ光が透過するコーティング膜が形成されているか、光ファイバと導光部とを、レーザ光が透過する接着剤で接着していることが好ましい。

ここで、レーザ光源を直線偏光のレーザ光を出射できる光源とし、光ファイバを偏波面保存光ファイバとすれば、導光板の面状部から偏波面の揃った直線偏光のレーザ光を出射することができる。

なお、直線部分は、光ファイバ中を伝搬するレーザ光の方向が相対する往路及び復路を１対としたものであってもよいし、レーザ光源は、赤色光を出射する光源、緑色光を出射する光源、及び青色光を出射する光源を用いて構成されてもよい。
さらに、上述した面状照明装置を、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ることで、液晶表示装置を構成することが可能である。

本発明によれば、レーザ光を効率的に利用して低消費電力で均一な光強度のレーザ光を出射することができる。また、光ファイバや導光板は、単純な形状及び構造であるので、画面サイズの大小にかかわらず光学設計や量産時のコストダウンが容易である。また、バックライト照明装置として用いた液晶表示装置は、色再現範囲が広く、高輝度で画像表示ができ薄型・低消費電力での動作を実現できる。同時に光利用効率の大幅な改善やコストダウンも実現できる。

（第１の実施形態）
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る面状照明装置１０の概略構成図である。図１Ａは、面状照明装置１０の構成全体を模式的に示す斜視図であり、図１Ｂは、１ａ矢印方向から見た面状照明装置１０の上面図であり、図１Ｃは、図１Ｂにおける１ｂ−１ｂ断面図である。この図１Ａ〜Ｃにおいて、面状照明装置１０の各構成は、理解し易くするために分離して配置されているが、実際には図示しないベースプレート上や縁枠内等に設置されて一体的に固定されている。

面状照明装置１０は、レーザ光源１２と、光ファイバ１３と、導光板１１とを備える。レーザ光源１２は、赤色レーザ光を出射するＲ光源１２Ｒ、緑色レーザ光を出射するＧ光源１２Ｇ、青色レーザ光を出射するＢ光源１２Ｂ、及び各色レーザ光をまとめる光接続部１７から構成される。Ｒ光源１２Ｒ、Ｇ光源１２Ｇ、及びＢ光源１２Ｂから出射された各色レーザ光は、光ファイバ１６を介して光接続部１７に入射される。光接続部１７は、入射する各色レーザ光をまとめて、１つの白色レーザ光として出力する。

光ファイバ１３は、レーザ光源１２と一方端面１３ａが光学的に結合されており、光接続部１７から出射されるレーザ光１４ｂを一方端面１３ａから入射し、他方端面１３ｃまで伝播させる。この光ファイバ１３は、図１Ｂに示すように、１本の光ファイバを２回以上折り曲げて、２次元平面上に複数の直線部分を平行に並べた構造であり、かつ、連続する２つの直線部分の間隔（１５ａ〜１５ｆ）は、白色レーザ光１４ｂを入射する一方端面１３ａ側が最も広く、他方端面１３ｃ側に向かうにつれて徐々に狭くなる構造である（１５ａ＞１５ｂ＞１５ｃ＞１５ｄ＞１５ｅ＞１５ｆ）。

導光板１１は、光ファイバ１３と接触してレーザ光１４ｂを取り出す導光部１１ｂと、導光部１１ｂから取り出したレーザ光１４ｂを拡散させて一方主面１１ａから出射する面状部１１ｃとを有する。導光部１１ｂは、同一形状の複数の直角柱が、同じ向きに等間隔Ｄで平行配置された構造である。この第１の実施形態に係る面状照明装置１０では、直角柱として三角柱を用い、いずれか１つの側面を面状部１１ｃに接触させて等間隔に平行配置している。この導光部１１ｂは、各三角柱の面状部１１ｃに接触している側面と対向する辺が接触部１１ｅとなり、接触部１１ｅと光ファイバ１３とが直交して接触することでレーザ光１４ｂを取り出す。従って、光ファイバ１３の複数の直線部分のそれぞれにおいては、等間隔Ｄでレーザ光１４ｂが取り出されることとなる。

光ファイバ１３中を伝播するレーザ光１４ｂは、図１Ｃに示すように、一方端面１３ａから他方端面１３ｃへ伝播していく過程で、その一部が接触部１１ｅの接触箇所１１ｄからレーザ光１４ａとして導光部１１ｂを介して導光板１１に導かれる。すなわち、レーザ光１４ｂは、各接触箇所１１ｄからレーザ光１４ａを面状部１１ｃに分配していくことで徐々に光強度を弱めながら光ファイバ１３中を伝播し、光ファイバ１３の他方端面１３ｃでは光強度がほぼゼロになる。

第１の実施形態に係る面状照明装置１０では、光ファイバ１３の形状を、光強度が高い一方端面１３ａ側から光強度が低い他方端面１３ｃ側にかけて、段階的に直線部分の間隔１５ａ〜１５ｆを狭くした構造を用いている。この構造により、導光板１１の一方主面１１ａからは、面全体で均一な光強度のレーザ光１４ｃを出射することができる。

次に、光ファイバ１３と接触してレーザ光１４ｂを取り出す導光部１１ｂの構造を説明する。図２Ａ〜図２Ｃは、面状照明装置１０の導光部１１ｂと光ファイバ１３とが接触している接触部分１１ｄの一部を拡大して示した概略断面図である。

図２Ａにおいて、光ファイバ１３は、レーザ光１４ｂを伝播するコア１３ｆと、レーザ光１４ｂをコア１３ｆに閉じ込めるクラッド１３ｇとで構成されている。このクラッド１３ｇに導光部１１ｂを接触させることで、レーザ光１４ｂの一部をレーザ光１４ａとして導光部１１ｂに取り出すことができる。光ファイバ１３の例としては、コア１３ｆの直径Ｄｃが１００μｍで、クラッド１３ｇの厚さＤｒが１２．５μｍである。

レーザ光１４ａをロスなく効率的に光ファイバ１３から取り出すため、図２Ｂに示すように、光ファイバ１３と導光部１１ｂの接触箇所１１ｄとの間に、レーザ光１４ａを透過するコーティング膜１８を形成してもよい。このコーティング膜１８の屈折率を、クラッド１３ｇの屈折率より高くすれば、レーザ光１４ａが接触箇所１１ｄに集中して取り出し易くなる。また、コーティング膜１８に、導光部１１ｂの材料よりも柔らかい、例えば有機系の光学材料を用いることにより、接触箇所１１ｄにおける光ファイバ１３と導光部１１ｂとの空間を無くして密着性を向上させることができる。なお、コーティング膜１８は、接触箇所１１ｄだけでなく、導光部１１ｂの全面に形成してもよい。

また、図２Ｃにおいて、光ファイバ１３と導光部１１ｂの接触箇所１１ｄとの間をレーザ光１４ａが透過する接着剤１９で接着してもよい。この接着剤１９の屈折率を、クラッド１３ｇの屈折率より高くすれば、レーザ光１４ａが接触箇所１１ｄに集中して取り出し易くなる。また、接着剤１９は、接触箇所１１ｄにおける光ファイバ１３と導光部１１ｂとの空間を無くして密着性を向上させることができる。なお、接着剤１９は、接触箇所１１ｄだけではなく、導光部１１ｂの全面に塗布してもよい。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係る面状照明装置１０によれば、導光板１１の一方主面１１ａから均一な光強度のレーザ光１４ｃを出射することができる。また、光ファイバ１３や導光板１１は、単純な形状及び構造であるので、製作や配置を容易にすることができ、画面サイズの大小にかかわらず光学設計や量産時のコストダウンを図ることができる。

なお、レーザ光源１２に直線偏光のレーザ光を出射できる光源を使用し、光ファイバ１３及び１６に偏波面保存光ファイバを使用することが好ましい。例えば、屈折率導波構造の赤色及び青色の半導体レーザとＳＨＧグリーンレーザとを、レーザ光源１２として使用する。この場合、レーザ光源１２から出射される直線偏光のレーザ光１４ａは、偏波面保存光ファイバ１３の中で直線偏光を保ったままで伝播するので、偏波面保存光ファイバ１３と導光部１１ｂとの接触箇所１１ｄからも偏波面の揃った直線偏光のレーザ光１４ａが取り出される。これにより、導光板１１の一方主面１１ａからは、光強度が均一化され、かつ偏波面の揃った直線偏光のレーザ光１４ｃを出射することができる。

このように、導光板１１の一方主面１１ａから偏波面の揃った直線偏光のレーザ光１４ｃを出射できれば、この面状照明装置１０を液晶表示パネルに適用する場合に、入射側の偏光板が不要となり、出射光もそのままの偏光で使用することができる。従って、光利用効率が改善されて、液晶表示装置における消費電力が低減及びコストダウンを図ることができる。

また、上述した一方端面１３ａ側から他方端面１３ｃ側にかけて段階的に直線部分の間隔１５ａ〜１５ｆを狭くした光ファイバ１３の構造、及び光ファイバ１３と導光部１１ｂとが直交配置された構造、という条件を満足していれば、図３Ａに示すように、光ファイバ１３をスパイラル状に構成してもよい。この構成によれば、光ファイバ１３の折り曲げ部分の曲率半径を大きくすることができ曲応力を低減できる。従って、曲げによる光漏れを少なくすることができる。また、図３Ｂに示すように、光ファイバ１３及び導光板１１の導光部１１ｂをそれぞれ斜め構成にしてもよい。

なお、光ファイバ１３と導光部１１ｂとが直交配置された構造ではないが、光ファイバ１３の複数の直線部分のそれぞれにおいて等間隔Ｄでレーザ光１４ｂが取り出される条件を満足する構成として、図３Ｃ〜図３Ｅに示すような構成も考えられる。この構成によれば、導光部１１ｂの縦方向又は横方向のいずれかにおいて接触箇所１１ｄの分布がランダムとなるため、導光板１１の一方主面１１ａから出射されるレーザ光１４ｃの光量分布の均一性を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る面状照明装置２０の概略構成を模式的に示す上面図である。この面状照明装置２０の基本構造は、面状照明装置１０と同じであるが、光ファイバ２３の折り曲げ方が異なる。面状照明装置２０における光ファイバ２３以外の構成は、面状照明装置１０と同様であるので同一の参照符号を付して説明を省略する。

光ファイバ２３は、レーザ光源１２と一方端面２３ａが光学的に結合されており、光接続部１７から出射されるレーザ光１４ｂを一方端面２３ａから入射し、他方端面２３ｃまで伝播させる。この光ファイバ２３は、図４に示すように、１本の光ファイバを２回以上折り曲げて、２次元平面上に複数の直線部分を平行に並べた構造であるが、１回折り曲げることで１往復する２つの直線部分を近接させて直線対Ｐとし、この直線対Ｐを複数形成した構造である。そして、連続する２つの直線対Ｐの間隔（２５ａ〜２５ｆ）は、白色レーザ光１４ｂを入射する一方端面２３ａ側が最も広く、他方端面２３ｃ側に向かうにつれて徐々に狭くなる構造である（２５ａ＞２５ｂ＞２５ｃ＞２５ｄ＞２５ｅ＞２５ｆ）。

このような直線対Ｐを設ける理由を説明する。上述したように、レーザ光１４ｂは、一方端面２３ａから他方端面２３ｃへ徐々に光強度を弱めながら光ファイバ２３中を伝播する。よって、面状照明装置１０のように（図１Ｂを参照）、レーザ光が左から右へ流れる直線部分と、レーザ光が右から左へ流れる直線部分とが、広い間隔（１５ａ〜１５ｆ）で交互に配置される構造であると、導光板１１の一方主面１１ａから出射されるレーザ光１４ｃの光量分布にムラが生じるおそれがある。

そこで、面状照明装置２０では、レーザ光が左から右へ流れる直線部分（往路）とレーザ光が右から左へ流れる直線部分（復路）とを近接させて、往路及び復路の各接触箇所１１ｄから取り出す光量をそれぞれ合わせることで、光量分布のムラをなくしている。図５は、直線対Ｐの往路及び復路から出射する光量を導光板１１の位置によって模式的に示したグラフである。

以上のように、本発明の第２の実施形態に係る面状照明装置２０によれば、導光板１１の一方主面１１ａからさらに均一な光強度のレーザ光１４ｃを出射することができる。また、光ファイバ２３や導光板１１は、単純な形状及び構造であるので、製作や配置を容易にすることができ、画面サイズの大小にかかわらず光学設計や量産時のコストダウンを図ることができる。

（第３の実施形態）
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の第３の実施形態に係る面状照明装置３０の概略構成図である。図６Ａは、面状照明装置３０の構成全体を模式的に示す上面図であり、図６Ｂは、導光板３１の形状を示す斜視図である。この面状照明装置３０の基本構造は、面状照明装置１０と同じであるが、導光板３１の導光部３１ｂの形状が異なる。面状照明装置３０における導光部３１ｂ以外の構成は、面状照明装置１０と同様であるので同一の参照符号を付して説明を省略する。

導光板３１は、光ファイバ１３と接触してレーザ光１４ｂを取り出す導光部３１ｂと、導光部３１ｂから取り出したレーザ光１４ｂを拡散させて一方主面１１ａから出射する面状部１１ｃとを有する。この導光部３１ｂの形状は、上述した導光部１１ｂのうち光ファイバ１３と接触している接触箇所１１ｄだけを、導光ユニット３１ｈとして残した形状である。図６Ｂでは、導光ユニット３１ｈは、四角錐で構成されている。このように、導光ユニット３１ｈを、錐体状に形成することにより、導光されるレーザ光１４ｄの発散角度は錐体の頂角内に制限されることとなる。従って、導光板３１の一方主面１１ａから出射するレーザ光１４ｃの光強度を、一方主面１１ａに垂直な方向には強く、一方主面１１ａに平行な方向には弱くすることで、光強度の角度分布を制御できる。なお、導光ユニット３１ｈの形状は、三角柱であってもよい。

（第４の実施形態）
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の第４の実施形態に係る面状照明装置４０の概略構成図である。図７Ａは、面状照明装置４０の構成全体を模式的に示す上面図であり、図７Ｂは、導光板４１の形状を示す斜視図である。この面状照明装置４０の基本構造は、面状照明装置１０と同じであるが、導光板４１の導光部４１ｂの形状が異なる。面状照明装置４０における導光部４１ｂ以外の構成は、面状照明装置１０と同様であるので同一の参照符号を付して説明を省略する。

導光板４１は、光ファイバ１３と接触してレーザ光１４ｂを取り出す導光部４１ｂと、導光部４１ｂから取り出したレーザ光１４ｂを拡散させて一方主面１１ａから出射する面状部１１ｃとを有する。この導光部４１ｂは、同一形状の複数の直角柱が、同じ向きに等間隔Ｄで平行配置された構造である。この第４の実施形態に係る面状照明装置４０では、直角柱として三角柱を用い、一方の底面を面状部１１ｃに接触させて等間隔に平行配置している。この導光部４１ｂは、面状部１１ｃに接触していない他方の底面が接触部１１ｅとなり、接触部１１ｅと光ファイバ１３とが直交して面で接触することでレーザ光１４ｂを取り出す。このとき、三角柱は、接触部１１ｅと光ファイバ１３とが接触する面積が、光強度が弱くなる他方端面１３ｃに近いほど広くなる形状にすることが好ましい。

図７Ｃは、図７Ａにおける４ｂ−４ｂ断面図である。図７Ｄは、図７Ａにおける４ｃ−４ｃ断面図である。レーザ光源１２から近い直線部分においては、光ファイバ１３の中を伝播するレーザ光１４ｂの光強度は強いが、接触部分１１ｄの面積は小さい（図７Ｃ）。一方、レーザ光源１２から遠い直線部分においては、光ファイバ１３の中を伝播するレーザ光１４ｂの光強度は弱いが、接触部分１１ｄの面積は大きい（図７Ｄ）。

従って、光ファイバ１３の連続する２つの直線部分の間隔（１５ａ〜１５ｆ）と、導光部４１ｂの形状を適切に設定すれば、導光板４１の一方主面１１ａからさらに均一な光強度のレーザ光１４ｃを出射することができる。また、光ファイバ１３は、導光部４１ｂと面で接触するため、線又は点で接触する上記面状照明装置１０〜３０と比べて、光ファイバ１３への負荷を軽減できる。

（その他の実施形態）
上記第１〜第４の実施形態では、導光板の一方主面から均一な光強度のレーザ光を出射することを目的として、光ファイバ及び導光板の形状及び配置を決定していた。しかし、このことを言い換えれば、光ファイバ及び導光板の形状及び配置を工夫すれば、導光体における光量分布を自由に調整できることになる。

そこで、今後省エネ対策として採用される可能性が高い、導光体の中心付近を最も明るくした面状照明装置の構造を考案した。図８及び図９は、その一例である。
図８の面状照明装置５０では、光ファイバ５３の連続する２つの直線部分の間隔を、導光体１１の中心部を最も狭くし、導光体１１の外側に向けて徐々に広くしている。図９の面状照明装置６０では、レーザ光１４ｂが一方端面１３ａから他方端面１３ｃへ徐々に光強度を弱めながら光ファイバ６３中を伝播することを利用し、レーザ光１４ｂを導光体１１の中心から入力し、導光体１１の外側に向けて交互に光ファイバ６３を配置している。

（面状照明装置を用いた液晶表示装置の構成例）
図１０は、本発明の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１００の概略構成を示す断面図である。この液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１０１と、液晶表示パネル１０１を背面側から照明するためのバックライト照明装置１０２とを備える。

ここで、液晶表示パネル１０１は、透過型又は半透過型構成、例えばＴＦＴアクティブマトリクス型構成を採用する。表示領域には、図１０に示すように赤色画素部（Ｒサブピクセル）１０５Ｒ、緑色画素部（Ｇサブピクセル）１０５Ｇ、及び青色画素部（Ｂサブピクセル）１０５Ｂを１つの画素１０５とする多数の画素が設けられており、ＴＦＴにより駆動される。そして、２枚のガラス基板１０２及び１０４の間に液晶層１０３が設けられており、この液晶層１０３を駆動するためのＴＦＴはガラス基板１０２及び１０４の一方に形成されている（図示せず）。出射側偏光フィルム１０６であり、は入射側偏光フィルム１０７である。この液晶表示パネル１０１は従来から使用されている構成であるので、さらなる構成についての説明は省略する。

ところで、バックライト照明装置１０２が出射するレーザ光１４ｃは、ＲＧＢを合波した白色光である。液晶表示パネル１０１の入射側偏光フィルム１０７を透過したレーザ光１４ｃは、直線偏光となる。液晶層１０３はＴＦＴにより駆動され、レーザ光１４ｃの偏光面を切り替えて画素１０５から出射する光のスイッチングを行う。このとき、レーザ光１４ｃの走査に応じて画素１０５のＴＦＴの動作を同期して行うことにより、所望の画像を表示することができる。

従って、この構成により、色再現範囲が広く、高輝度で、かつ高画質の液晶表示装置を実現できる。また、レーザ光源は発光効率が高いので、低消費電力化も可能である。さらに、直線偏光のレーザ光を出射するレーザ光源と偏波面保存光ファイバとを使用してレーザ光の偏光面を保存する構成とすれば、入射側偏光フィルム１０７が不要となるので、コストダウンが図れると共に光利用効率を大幅に改善することができる。

なお、図１０の液晶表示装置１００では、レーザ光１４ｃを拡散して表示視野角を広げるために、液晶表示パネル１０１の出射側偏光フィルム１０６に隣接して拡散板１０８を設けている。拡散板１０８は、好ましくは前方光散乱が大きく後方光散乱が小さい拡散板であることが望ましい。これにより、レーザ光を拡散板１０８で前方向に大きく広げて光散乱するので表示の視野角が大きくなり斜め周囲方向から視認できることにより、液晶表示装置１００の画像表示品質が向上できる。なお、視野角拡大のために、少なくとも画素単位のマイクロレンズの列を画素列の直後近傍又は液晶表示パネルの偏光フィルムに隣接して設けてもよい。これにより、導光板１１の一方主面１１ａから直進して液晶表示パネル１０１の画素１０５で制御されて出射されたレーザ光を、マイクロレンズで四方に拡散することができ、画像表示の視野角を拡げることができる。

本発明の面状照明装置は、液晶表示装置のバックライト照明等として利用可能であり、特にレーザ光を効率的に利用して低消費電力で均一な光強度のレーザ光を出射したい場合等に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る面状照明装置１０の斜視図 本発明の第１の実施形態に係る面状照明装置１０の上面図 本発明の第１の実施形態に係る面状照明装置１０の断面図 接触部分１１ｄの一部を拡大して示した概略断面図 接触部分１１ｄの一部を拡大して示した概略断面図 接触部分１１ｄの一部を拡大して示した概略断面図 本発明の第１の実施形態に係る他の面状照明装置の上面図 本発明の第１の実施形態に係る他の面状照明装置の上面図 本発明の第１の実施形態に係る他の面状照明装置の上面図 本発明の第１の実施形態に係る他の面状照明装置の上面図 本発明の第１の実施形態に係る他の面状照明装置の上面図 本発明の第２の実施形態に係る面状照明装置２０の上面図 面状照明装置２０の光ファイバ１３から漏れ出す光量を模式的に示す図 本発明の第３の実施形態に係る面状照明装置３０の上面図 導光板３１の形状を示す斜視図 本発明の第４の実施形態に係る面状照明装置４０の上面図 導光板４１の形状を示す斜視図 本発明の第４の実施形態に係る面状照明装置４０の断面図 本発明の第４の実施形態に係る面状照明装置４０の断面図 本発明の他の実施形態に係る面状照明装置５０の上面図 本発明の他の実施形態に係る面状照明装置６０の上面図 本発明の面状照明装置を用いた液晶表示装置の構成例を示す図

符号の説明

１０、２０、３０、４０、５０、６０ 面状照明装置
１１、３１、４１ 導光板
１１ａ 主面
１１ｂ、３１ｂ、４１ｂ 導光部
１１ｃ 面状部
１１ｄ 接触箇所
１１ｅ 接触部
１２、１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ レーザ光源
１３、１６、２３、５３、６３ 光ファイバ
１３ｆ コア
１３ｇ クラッド
１４ａ〜１４ｃ レーザ光
１７ 光接続部
１８ コーティング膜
１９ 接着剤
３１ｈ 導光ユニット
１００ 液晶表示装置
１０１ 液晶表示パネル
１０２、１０４ ガラス基板
１０３ 液晶層
１０５ 画素
１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５Ｂ サブピクセル
１０６、１０７ 偏光フィルム
１０８ 拡散板

Claims (13)

1. レーザ光源を用いた面状照明装置であって、
   前記レーザ光源と一方端面が光学的に結合され、前記レーザ光源から出射されるレーザ光を一方端面から他方端面まで伝播させる光ファイバと、
   前記光ファイバと接触してレーザ光を取り出す同一形状の複数の直角柱が、同じ向きで等間隔に平行配置された導光部、及び当該導光部から取り出したレーザ光を拡散させて一方主面から出射する面状部を有する導光板とを備え、
   前記光ファイバは、２回以上の折り曲げによって平行かつ不等間隔となる複数の直線部分を形成した形状であり、
   前記光ファイバと前記導光板とは、前記複数の直線部分の各々においてレーザ光が等間隔で取り出される位置関係で配置される、面状照明装置。
2. 前記導光部は、複数の三角柱を、いずれか１つの側面を前記面状部に接触させて等間隔に平行配置して構成されており、前記面状部に接触している側面と対向する辺と前記光ファイバとが交差して接触する、請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記面状部に接触している側面と対向する辺と前記光ファイバとが直交している、請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記導光部は、複数の三角柱を、一方の底面を前記面状部に接触させて等間隔に平行配置して構成されており、当該複数の三角柱は、他方の底面と前記光ファイバとが接触する面積が、光強度が弱くなる他方端面に近いほど広くなる形状である、請求項１に記載の面状照明装置。
5. 前記導光部は、錐体状の複数の導光ユニットを二次元配置して構成されている、請求項１に記載の面状照明装置。
6. 前記光ファイバは、前記複数の直線部分が、連続する２つの直線部分の間隔が前記一方端面側が最も広く他方端面側に向かうにつれて徐々に狭くなる形状で形成されている、請求項１に記載の面状照明装置。
7. 前記光ファイバは、前記複数の直線部分が、前記導光板の中心に最も近い連続する２つの直線部分の間隔が最も狭くなる形状で形成されている、請求項１に記載の面状照明装置。
8. 前記光ファイバと前記導光部との間に、前記レーザ光が透過するコーティング膜が形成されている、請求項１に記載の面状照明装置。
9. 前記光ファイバと前記導光部とを、前記レーザ光が透過する接着剤で接着している、請求項１に記載の面状照明装置。
10. 前記レーザ光源は、直線偏光のレーザ光を出射できる光源であり、
    前記光ファイバは、偏波面保存光ファイバであり、
    前記導光板の前記面状部から偏波面の揃った直線偏光のレーザ光が出射される、請求項１に記載の面状照明装置。
11. 前記直線部分は、光ファイバ中を伝搬するレーザ光の方向が相対する往路及び復路を１対としたものである、請求項１に記載の面状照明装置。
12. 前記レーザ光源は、赤色光を出射する光源、緑色光を出射する光源、及び青色光を出射する光源を用いて構成される、請求項１に記載の面状照明装置。
13. 液晶表示パネルと、
    前記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を備え、
    前記バックライト照明装置として請求項１に記載の面状照明装置を用いた、液晶表示装置。

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