(57)【要約】【課題】光利用効率が高く、均一で輝度ムラの無い薄型の面状照明装置およびそれを用いた液晶表示装置を提供する。【解決手段】複数の偏向ミラーを平行照射光の進行方向に対して位置をずらして配置し、平行照射光の進行方向と異なる方向に移動させて偏向ミラーを切り替えることにより、平行照射光が反射される位置をずらして走査光を形成し、導光板に入射させる。【選択図】図１
2010123257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行な光を出射する光源と
前記光源から出射した平行照射光を反射する複数の偏向ミラーと、
前記偏向ミラーで反射した光を側面から入射させ主面から出射する導光板と、を有し、
前記複数の偏向ミラーは、前記平行照射光の進行方向に対して位置をずらして配置されるとともに、前記平行照射光の進行方向と異なる方向に移動できるように構成され、
前記複数の偏向ミラーを駆動して前記平行照射光の光路上に存在する前記偏向ミラーを切り替えることにより、前記平行照射光が反射される位置をずらして前記導光板に入射する光が入射端面に沿って走査されるように構成したことを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
光の出射部が線状に構成されるとともに略平行な光を出射する線状発光部と
前記線状発光部から出射した平行照射光を反射する複数の偏向ミラーと、を有し、
前記複数の偏向ミラーは、前記平行照射光の進行方向に対して位置をずらして配置されるとともに、前記平行照射光の進行方向と異なる方向に移動できるように構成され、
前記複数の偏向ミラーを駆動して前記平行照射光の光路上に存在する前記偏向ミラーを切り替えることにより、前記平行照射光が反射される位置をずらして面状に走査されるように構成したことを特徴とする面状照明装置。
【請求項３】
前記平行照射光の光路中に前記偏向ミラーが常にＭ個存在するように前記偏向ミラーを制御するとともに、前記光源側からＮ番目の前記偏向ミラーの反射率を
１／（Ｍ−Ｎ＋１）
としたことを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
【請求項４】
回転駆動が可能な回転軸を有し、前記回転軸の周りに偏向ミラーが配置され、前記回転軸の軸方向は平行照射光の光路と平行となるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の面状照明装置。
【請求項５】
回転駆動が可能な複数の回転軸を有し、前記複数の回転軸の周りにそれぞれ少なくとも１つの偏向ミラーが配置され、前記複数の回転軸は平行に１列に並ぶように構成されるとともに、その軸方向は平行照射光の光路に対して傾斜するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の面状照明装置。
【請求項６】
回転駆動が可能な複数の回転軸を有し、前記複数の回転軸の周りにそれぞれ少なくとも１つの偏向ミラーが配置され、前記複数の回転軸は平行に１列に並ぶように構成されるとともに、その軸方向は前記平行照射光の光路と直交するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の面状照明装置。
【請求項７】
往復運動が可能な複数の振動機構を有し、前記複数の振動機構にそれぞれ少なくとも１つの偏向ミラーが配置され、前記振動機構は平行照射光の光路に沿って一列に配列されていることを特徴とする請求項３記載の面状照明装置。
【請求項８】
周回駆動が可能なループ状のベルトを有し、前記ベルト上に複数の偏向ミラーが配置され、前記ベルトの周回方向は平行照射光の光路と直交するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の面状照明装置。
【請求項９】
略平行な光を出射する光源と
前記光源から出射した平行照射光を偏向する偏向部と、
前記偏向部で偏向した光を側面から入射させ主面から出射する導光板と、を有し、
前記偏向部は、前記平行照射光の進行方向に沿って移動できるように構成され、
前記偏向部を駆動して前記平行照射光が偏向される位置をずらして前記導光板に入射する光が入射端面に沿って走査されるように構成したことを特徴とする面状照明装置。
【請求項１０】
光の出射部が線状に構成されるとともに略平行な光を出射する線状発光部と
前記線状発光部から出射した平行照射光を偏向する偏向部と、を有し、
前記偏向部は、前記平行照射光の進行方向に沿って移動できるように構成され、
前記偏向部を駆動して前記平行照射光が反射される位置をずらして面状に走査されるように構成したことを特徴とする面状照明装置。
【請求項１１】
偏向部が偏向ミラーで構成され、平行照射光の光路中に前記偏向ミラーが常にＭ個存在するように前記偏向ミラーを制御するとともに、光源側からＮ番目の前記偏向ミラーの反射率を
１／（Ｍ−Ｎ＋１）
としたことを特徴とする請求項９記載の面状照明装置。
【請求項１２】
周回駆動が可能なループ状のベルトを有し、前記ベルト上に偏向ミラーで構成された偏向部が配置され、前記ベルトの周回経路の一部が平行照射光の光路と平行となるように構成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の面状照明装置。
【請求項１３】
ループ上のベルトの内側に等間隔に配置された磁石と、前記ベルトの内側に一列に配置された複数の電磁石を有し、前記ベルトを空気浮上あるいは磁気浮上させるとともに、前記ベルトを前記電磁石を用いて非接触で駆動することを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１４】
Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する偏光ミラーと、前記偏光ミラーを透過した光の光路中に配置された１／２波長板を有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の面状照明装置。
【請求項１５】
一部にしわが形成された反射シートを有し、偏向部は前記反射シートのしわの斜面で形成され、前記反射シートのしわを移動させることにより光を走査するように構成したことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の面状照明装置。
【請求項１６】
反射シート裏面に等間隔に配置された磁石と、一列に配置された複数の電磁石を有し、
前記電磁石は、前記反射シートの一部を引きつけ、一部を引き離すことにより前記反射シートにしわを形成し、電流を流す電磁石および方向を制御することにより前記しわを移動させることを特徴とする請求項１５記載の面状照明装置。
【請求項１７】
一部にしわが形成された柔軟性のある導光シートを有し、偏向部は前記導光シートのしわの斜面で形成され、前記導光シートのしわを移動させることにより光を走査するように構成したことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の面状照明装置。
【請求項１８】
導光シート裏面に等間隔に配置された磁石と、一列に配置された複数の電磁石を有し、
前記電磁石は、前記導光シートの一部を引きつけ、一部を引き離すことにより前記導光シートにしわを形成し、電流を流す電磁石および方向を制御することにより前記しわを移動させることを特徴とする請求項１７記載の面状照明装置。
【請求項１９】
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が請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載の面状照明装置を用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
ディスプレイパネル等に用いられる液晶表示装置には、バックライト照明として一般的に放電管や発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源が使用された面状照明装置が用いられる。これらの面状照明装置を大型ディスプレイ等に用いるときには、高輝度で単色性の強い光が求められるため、近年ではレーザ光源を用いた構成も検討が始められている。
【０００３】
このようなディスプレイパネルは、ディスプレイパネル面全体での輝度ムラをなくして輝度を均一化する工夫や、光利用効率を向上させて消費電力を低減する工夫が求められる。また、近年、大型化とともに、壁掛けＴＶ等の用途にむけて薄型化への要望も高まっている。
【０００４】
光利用効率が高く、輝度ムラの少ない構成としては、ディスプレイパネルを背面から直接照明する、いわゆる直下型配置が知られており、光源にレーザを用いた構成も提案されている。例えば、特許文献１には、赤色光、緑色光、および青色光の３つのレーザ光を１本のレーザ光に合成した後、ポリゴンミラーで走査し、平板反射ミラーで反射させる構成が示されている。
【０００５】
また、レーザ光を走査する別の構成例として、例えば特許文献２には、回転軸の周りに螺旋状にミラーを配置した構成が提案されている。
【特許文献１】特開平６−１４８６３５号公報
【特許文献２】特開平６−２９４９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１ではディスプレイパネル面全体を走査するために、平板反射ミラーとディスプレイパネルとの距離を大きく離す必要があり、薄型化が困難であるという課題がある。
【０００７】
また、特許文献２に示された構成も、螺旋状のミラーが配置された円筒面を展開するとほぼ正方形であるため、走査範囲が長くなるほど、螺旋状ミラーの配置された円筒面の半径が大きくなるため、薄型化は困難である。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、高輝度で輝度ムラがなく、装置の薄型化も可能な面状照明装置および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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の面状照明装置は、略平行な光を出射する光源と、上記光源から出射した平行照射光を反射する複数の偏向ミラーと、上記偏向ミラーで反射した光を側面から入射させ主面から出射する導光板と、を有し、上記複数の偏向ミラーは、上記平行照射光の進行方向に対して位置をずらして配置されるとともに、上記平行照射光の進行方向と異なる方向に移動できるように構成され、上記複数の偏向ミラーを駆動して上記平行照射光の光路上に存在する前記偏向ミラーを切り替えることにより、上記平行照射光が反射される位置をずらして上記導光板に入射する光が入射端面に沿って走査されるように構成する。
【００１０】
この構成により、均一な走査光を導光板入射させることができるので、均一な輝度分布を実現することができる。
【００１１】
または、光の出射部が線状に構成されるとともに略平行な光を出射する線状発光部と、上記線状発光部から出射した平行照射光を反射する複数の偏向ミラーと、を有し、上記複数の偏向ミラーは、上記平行照射光の進行方向に対して位置をずらして配置されるとともに、上記平行照射光の進行方向と異なる方向に移動できるように構成され、上記複数の偏向ミラーを駆動して上記平行照射光の光路上に存在する上記偏向ミラーを切り替えることにより、上記平行照射光が反射される位置をずらして面状に走査されるように構成する。
【００１２】
この構成により面状に走査されるので、均一な輝度分布を実現することができる。
【００１３】
このとき、上記平行照射光の光路中に上記偏向ミラーが常にＭ個存在するように上記偏向ミラーを制御するとともに、上記光源側からＮ番目の前記偏向ミラーの反射率を１／（Ｍ−Ｎ＋１）とするのが望ましい。
【００１４】
このように構成すると、複数の光で走査するため、各偏向ミラーの走査距離が短くなり走査周波数が向上するとともに、均一性も向上する。
【００１５】
また、回転駆動が可能な回転軸を有し、上記回転軸の周りに偏向ミラーが配置され、上記回転軸の軸方向は平行照射光の光路と平行となるように構成するのが望ましい。
【００１６】
このように構成すると、回転軸が一つの簡単な構成で薄型の走査光学系が実現できる。
【００１７】
あるいは、回転駆動が可能な複数の回転軸を有し、上記複数の回転軸の周りにそれぞれ少なくとも１つの偏向ミラーが配置され、上記複数の回転軸は平行に１列に並ぶように構成されるとともに、その軸方向は平行照射光の光路に対して傾斜するように構成する。
【００１８】
このように構成しても薄型に構成できる。
【００１９】
あるいは、回転駆動が可能な複数の回転軸を有し、上記複数の回転軸の周りにそれぞれ少なくとも１つの偏向ミラーが配置され、上記複数の回転軸は平行に１列に並ぶように構成されるとともに、その軸方向は上記平行照射光の光路と直交するように構成する。
【００２０】
このように構成すると、さらに薄く構成できるとともに、回転軸の数も減らすことができる。
【００２１】
あるいは、往復運動が可能な複数の振動機構を有し、上記複数の振動機構にそれぞれ少なくとも１つの偏向ミラーが配置され、上記振動機構は平行照射光の光路に沿って一列に配列するのが望ましい。
【００２２】
このように構成しても薄型にできる。また、各偏向ミラーが光路上に存在する時間を個別に設定できるので、導光板に入射させる輝度分布を調節でき、所望の輝度分布とすることができる。
【００２３】
あるいは、周回駆動が可能なループ状のベルトを有し、前記ベルト上に複数の偏向ミラーが配置され、前記ベルトの周回方向は平行照射光の光路と直交するように構成する。
【００２４】
このように構成すると、薄型に構成できるとともに、線状の光源と組み合わせれば面状の走査も可能となる。
【００２５】
または、略平行な光を出射する光源と、上記光源から出射した平行照射光を偏向する偏向部と、上記偏向部で偏向した光を側面から入射させ主面から出射する導光板と、を有し、上記偏向部は、上記平行照射光の進行方向に沿って移動できるように構成され、上記偏向部を駆動して上記平行照射光が偏向される位置をずらして上記導光板に入射する光が入射端面に沿って走査されるように構成する。
【００２６】
この構成により、連続的に走査した均一な走査光を導光板入射させることができるので、より均一な輝度分布を実現することができる。
【００２７】
または、光の出射部が線状に構成されるとともに略平行な光を出射する線状発光部と、上記線状発光部から出射した平行照射光を偏向する偏向部と、を有し、上記偏向部は、上記平行照射光の進行方向に沿って移動できるように構成され、上記偏向部を駆動して上記平行照射光が反射される位置をずらして面状に走査されるように構成する。
【００２８】
この構成により、面状に走査されるとともに連続的に走査できるので、より均一な輝度分布を実現することができる。
【００２９】
このとき、偏向部が偏向ミラーで構成され、平行照射光の光路中に上記偏向ミラーが常にＭ個存在するように上記偏向ミラーを制御するとともに、光源側からＮ番目の前記偏向ミラーの反射率を１／（Ｍ−Ｎ＋１）とするのが望ましい。
【００３０】
このように構成すると、複数の光で走査するため、走査距離が短くなり走査周波数が向上するとともに、均一性も向上する。
【００３１】
また、周回駆動が可能なループ状のベルトを有し、上記ベルト上に偏向ミラーで構成された偏向部が配置され、上記ベルトの周回経路の一部が平行照射光の光路と平行となるように構成する。
【００３２】
このように構成すると、薄型に構成できるとともに、線状の光源と組み合わせれば面状の走査も可能となる。
【００３３】
このとき、ループ上のベルトの内側に等間隔に配置された磁石と、上記ベルトの内側に一列に配置された複数の電磁石を有し、上記ベルトを空気浮上あるいは磁気浮上させるとともに、上記ベルトを上記電磁石を用いて非接触で駆動する。
【００３４】
このように構成すると、接触抵抗を減らせるので、高速にベルトが駆動でき、走査速度が向上する。
【００３５】
また、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する偏光ミラーと、上記偏光ミラーを透過した光の光路中に配置された１／２波長板を有するのが望ましい。
【００３６】
このように構成すると、走査光の偏光をそろえることができるので、液晶表示パネルと組み合わせた時に光利用効率が向上する。
【００３７】
あるいは、一部にしわが形成された反射シートを有し、偏向部は前記反射シートのしわの斜面で形成され、上記反射シートのしわを移動させることにより光を走査するようにする。
【００３８】
このとき、反射シート裏面に等間隔に配置された磁石と、一列に配置された複数の電磁石を有し、上記電磁石は、上記反射シートの一部を引きつけ、一部を引き離すことにより上記反射シートにしわを形成し、電流を流す電磁石および方向を制御するのが望ましい。
【００３９】
このように構成すると、面状走査が可能で、かつ、薄型に構成できる。
【００４０】
あるいは、一部にしわが形成された柔軟性のある導光シートを有し、偏向部は前記導光シートのしわの斜面で形成され、上記導光シートのしわを移動させることにより光を走査するように構成する。
【００４１】
このとき、導光シート裏面に等間隔に配置された磁石と、一列に配置された複数の電磁石を有し、上記電磁石は、上記導光シートの一部を引きつけ、一部を引き離すことにより上記導光シートにしわを形成し、電流を流す電磁石および方向を制御することにより上記しわを移動させるのが望ましい。
【００４２】
このように構成しても、面状走査が可能で、かつ、薄型に構成できる。
【００４３】
また、上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、上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、上記バックライト照明装置が上記で説明したいずれかの面状照明装置を用いた構成からなる。
【００４４】
この構成により、高輝度で輝度ムラが少ない薄型の液晶表示装置が実現できる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、高輝度で輝度ムラの無い薄型の面状照明装置が実現でき、この面状照明装置をバックライト照明装置として用いることにより、大面積で高画質の薄型ディスプレイ装置が実現できるという大きな効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の実施の形態について、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もある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、形状等については正確な表示ではない。
【００４７】
（実施の形態１）
図１に本実施の形態における面状照明装置１０の概略構成を示す。図１（ａ）は面状照明装置の概略構成図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した多段ヘリカルミラー１５の展開図を示している。
【００４８】
図１（ａ）において、１１は赤色光、緑色光、青色光を出射するレーザ光源を内蔵し、内部で３色光を合波して出射するレーザ光源、１２はレーザ光源１１から出射する光を伝達させる光ファイバ、１３は光ファイバ１２から出射したレーザ光１４をコリメートするコリメートレンズ、１５は偏向ミラー１５ａ、１５ｂ、１５ｃが回転軸１５ｄの周りに螺旋状に配置された多段ヘリカルミラー、１６は端面１６ａから入射した光を主面１６ｂから出射する導光板、１７は導光板１６から出射する照射光を示している。
【００４９】
図１（ｂ）は多段ヘリカルミラー１５の外周面を展開した図を示している。この図において、多段ヘリカルミラー１５が回転すると、レーザ光１４は図面上で平行に上下に移動するが、この際レーザ光１４は常に３枚の偏向ミラーで分岐されるとともに、多段ヘリカルミラー１５の回転により反射位置は左右（長手方向）にずれるように構成されている。また、偏向ミラー１５ａは１／３が反射し、２／３が透過するように構成され、偏向ミラー１５ｂは１／２が反射し、１／２が透過するように構成され、偏向ミラー１５ｃはすべて反射するように構成されている。
【００５０】
なお、図１（ａ）で示したＤは多段ヘリカルミラー１５の直径を示しており、図１（ｂ）で示したＬは、多段ヘリカルミラー１５の円周の長さを示している。
【００５１】
また、導光板１６は主面１６ｂの反対側の面に入射した光を主面１６ｂに向けて偏向する溝が形成され、この偏向溝は端面１６ａと平行になるように構成されている。
【００５２】
次に、このように構成された面状照明装置１０の動作について説明する。図１（ａ）でレーザ光源１１を出射した光は、光ファイバ１２で伝達され、コリメートレンズ１３により平行光となり、レーザ光１４として多段ヘリカルミラー１５に向けて出射される。
【００５３】
多段ヘリカルミラー１５に入射したレーザ光１４は、偏向ミラー１５ａ、１５ｂ、１５ｃでそれぞれ１／３ずつの光が反射されて導光板１６に向かうとともに、多段ヘリカルミラー１５が回転軸１５ｄの周りに回転することにより、反射光は導光板１６の端面１６ａに沿って走査される。端面１６ａに沿って走査された光は導光板１６に入射し、主面１６から照射光１７として出射する。
【００５４】
このように構成された面状照明装置は、多段ヘリカルミラー１５によって走査された均一な光を導光板１６の端面１６ａに入射させることにより、均一な輝度分布を実現することができる。
【００５５】
さらに、従来の走査型の構成と比べて非常に薄型に構成することができる。例えば、従来のヘリカルミラーは一巻きの螺旋状の偏向ミラーで構成されるため、展開すると長手方向の長さと周方向の長さＬがほぼ等しくなるが、本実施の形態では、３段の偏向ミラー構成としているため、周方向の長さＬは１／３となり、したがって直径Ｄも１／３となる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、多段ヘリカルミラーの偏向ミラーを３段としたが、これは２段でも良いし、４段以上であってもよい。例えば、レーザ光１４の光路上に並ぶ偏向ミラーの数をＭ個となるように構成すれば、ヘリカルミラーの直径は１／Ｍに構成することができ、このとき、光源からＮ番目の偏向ミラーの反射率を１／（Ｍ−Ｎ＋１）とすれば、偏向ミラーでそれぞれ１／Ｍの光が反射し、均一に走査できる。
【００５７】
図２は、図１の面状照明装置１０をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置３０の概略構成を示しており、面状照明装置１０の側面図に液晶表示パネル２０の概略断面図を付加して示している。液晶表示装置３０は、液晶表示パネル２０と、図１に示した面状照明装置１０とから構成されており、面上照明装置１０は図１と同じであるので説明を省略する。
【００５８】
図２において、２１は偏光板、２２はガラス板、２３は液晶、２４はＲＧＢ画素、２５はカラーフィルター、２６はガラス板、２７は偏光板を示している。
【００５９】
このように構成された液晶表示装置３０において、面状照明装置１０から出射した照射光１７は液晶表示パネル２０の偏光板２１およびガラス板２２を通過して液晶２３およびＲＧＢ画素２４で変調され、カラーフィルター２５、ガラス板２６および偏光板２７を通過して液晶表示装置３０の画像として表示される。
【００６０】
以上のように構成された本実施の形態の液晶表示装置は、薄型で輝度ムラが無く均一なバックライト照明により、薄型で高画質な液晶表示装置が実現できる。
【００６１】
なお、本実施の形態の導光板１６は、主面１６ｂに対して水平あるいは垂直な偏光の光を端面１６ａに対して垂直に入射させると、照射光１７として偏光の揃った光を出射させることができる。本実施の形態では、光ファイバ１２を通すことにより、レーザ光１４は偏光性を失っているが、光ファイバ１２を用いないで構成する、あるいは、光ファイバ出射後に偏光ビームスプリッタと１／２波長板などを用いて偏光を揃えてから多段ヘリカルミラー１５に入射する構成とすることにより、導光板１６に入射する光の偏光を揃えることが可能であり、この時、照射光１７は偏光性を持つため、この偏光方向と液晶表示パネル２０の偏光板２１の透過軸の方向を合わせることにより、液晶表示パネルの透過率を向上させ、輝度を向上させることができる。
【００６２】
あるいは、多段ヘリカルミラーの偏向ミラーに偏光特性を有するものを用いても、光利用効率を向上させることができる。
【００６３】
図３は偏光特性を有するミラーを用いた多段のヘリカルミラー１８と光源部を示している。図３において、１８ａ〜１８ｃは偏光特性を有する偏向ミラーを示しており、それぞれ、Ｓ偏光成分が１／３反射、１／２反射、全反射し、Ｐ偏光成分は透過するように構成されている。また、偏光ミラー１８ｄ〜１８ｆは偏光性の無い偏向ミラーでそれぞれ１／３反射、１／２反射、全反射するように構成され、偏向ミラー１８ｃと１８ｄの間にＰ偏光をＳ偏光に変える１／２波長板が配置されている。
【００６４】
このように構成された多段ヘリカルミラー１８に光ファイバ１２を経由して偏光性を失ったレーザ光１４を入射させると、偏向ミラー１８ａ、１８ｂ、１８ｃによりＳ偏光成分が均等に１／３ずつ反射されるとともに、偏向ミラー１８ａ、１８ｂ、１８ｃを透過したＰ偏光成分は１／２波長板１９でＳ偏光成分に変換され、偏向ミラー１８ｄ、１８ｅ、１８ｆで均等に１／３ずつ反射されるので、偏光の揃った均一な走査光が得られる。
【００６５】
したがって、このような多段ヘリカルミラーを用いれば、導光板から出射する照射光が偏光性を持つため、光利用効率を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施の形態では、多段ヘリカルミラーの偏向ミラーは螺旋状に配置されているとしたが、レーザ光１４の光路上に配置されたＭ個の偏向ミラー（本実施の形態ではＭ＝３）からなるミラー列が、ヘリカルミラーの回転により反射位置が長手方向にずれるように構成されていれば同様の効果が得られる。
【００６７】
図４は偏向ミラーの反射面が螺旋状に連続していない場合の多段ヘリカルミラー２８の展開図を示している。図４に示すように、多段ヘリカルミラー２８の外周面を展開した時、偏向ミラー２８ａ、２８ｂ、２８ｃがそれぞれ不連続な面で構成されていても、図１（ｂ）に示した構成と同様の効果が得られる。加えて、この構成にすると、偏向ミラーを組み立てる際にミラー同士が近接していないので、組み立て易く、ミラー形状の多少のばらつきも容認できる。
【００６８】
なお、本実施の形態の多段ヘリカルミラーは１本の回転軸の周りに偏向ミラーが回転する簡単な構成としたが、回転軸の異なる複数の回転ミラーを用いることもできる。
【００６９】
図５は多段ヘリカルミラーの代わりに、複数の回転ミラーを傾斜させて配列した構成を示しており、図５（ａ）は模式図、図５（ｂ）は導光板１６側からみた回転ミラーを示している。図５（ａ）（ｂ）において、３１は傾斜回転ミラー列、３１ａ〜３１ｈは回転ミラー、３２ａおよび３２ｂは回転ミラー３１ａに含まれる偏向ミラーを示している。
【００７０】
図５に示した構成において、各回転ミラーに含まれる偏向ミラーがタイミングをずらしてレーザ光１４の光路に進入するように制御を行えば、本実施の形態と同様の効果が得られる。さらにそれぞれの回転軸が独立しているので、例えば両側の回転ミラー３１ａ、３１ｈを停止させて残りの回転ミラーで光源光量を均等に分岐して反射させることもできる。これによりアスペクト比の異なる画像を表示する際等、画面にバックライト照明が不要な部分がある場合には、必要な部分のみを照明することにより消費電力を低減することができる。
【００７１】
また、図６は複数の回転ミラーを回転軸がレーザ光１４と直交するように配列した場合の模式図を示しており、３３は水平回転ミラー列、３３ａ〜３３ｈは端部に偏向ミラーが配置された回転ミラー、３４はシリンドリカルレンズアレイを示している。
【００７２】
図６に示した構成では、それぞれの回転ミラーで角度走査されるため、シリンドリカルレンズアレイ３４を用いて平行光に変換してから導光板１６に入射させる構成としている。
【００７３】
図６に示した構成においても、各偏向ミラーがタイミングをずらしてレーザ光１４の光路に進入するように制御を行えば、本実施の形態と同様の効果が得られるとともに、図５の構成と同様に消費電力を低減することもできる。さらに、回転ミラー３３ａ〜３３ｈとシリンドリカルレンズアレイ３４の距離を離せば回転ミラーの間隔を広げることができるので、同じ走査範囲でも図５の構成より回転ミラーの数を減らして構成することができる。
【００７４】
（実施の形態２）
図７に本発明の実施の形態２における面状照明装置４０を示す。図７（ａ）は面状照明装置４０の概略構成図、図７（ｂ）は図７（ａ）の振動ミラー列４１を構成する振動ミラーの構成の模式図を示している。
【００７５】
図７（ａ）において、図１（ａ）と異なるのは振動ミラー列４１のみであり、その他の構成要素は同じであるので、同じ符号を付し説明を省略する。
【００７６】
図７（ａ）において、４１は図中の上下方向にミラーが振動するように構成された振動ミラー列であり、振動ミラー群４１ａ、４１ｂ、４１ｃから構成されている。各ミラー群を構成する振動ミラーは、それぞれ異なる位相で振動し、レーザ光１４の光路上にタイミングをずらして出入りするように構成されている。また、ミラー群４１ａは１／３が反射し、２／３が透過するように構成され、ミラー群４１ｂは１／２が反射し、１／２が透過するように構成され、ミラー群４１ｃはすべて反射するように構成されている。
【００７７】
図７（ｂ）は振動ミラー列４１を構成する振動ミラーを示している。この図において、４２は偏向ミラー、４３はミラー支持部材、４４はミラー支持部材４３の側面に配置されたコイル、４５はバネ、４６は磁石であり、例えば４６ａがＮ極、４６ｂがＳ極で図中の矢印の方向に磁力線が向くように構成されている。
【００７８】
次に、このように構成された面状照明装置４０の動作について説明する。図７（ａ）でレーザ光源１１を出射した光は、光ファイバ１２で伝達され、コリメートレンズ１３により平行光となり、レーザ光１４として振動ミラー列４１に向けて出射される。
【００７９】
振動ミラー列４１に入射したレーザ光１４は、光路上に進入した偏向ミラーにより偏向されて導光板１６に向かう。このときレーザ光１４の光路上に進入している偏向ミラーは、各ミラー群につき１つずつの計３つであり、時間とともに光路に進入する偏向ミラーが変わるので、反射光は導光板１６の端面１６ａに沿って走査される。端面１６ａに沿って走査された光は導光板１６に入射し、主面１６から照射光１７として出射する。
【００８０】
ここで、偏向ミラーの往復運動は、図７（ｂ）に示すように、磁力線を横切るコイル４４に電流を流して上向き、あるいは下向きの力を発生させて行う。また、電流を流すタイミングおよび向きの制御により、各偏向ミラーの振動の位相制御が行われる。
【００８１】
このように構成された面状照明装置は、振動ミラー列４１によって走査された均一な光を導光板１６の端面１６ａに入射させることにより、均一な輝度分布を実現することができ、また振動ミラー列４１の厚み方向の幅は偏向ミラーの幅と同程度でよいため、第１の実施の形態と比べてさらに薄型化できる。加えて、各偏向ミラーが独立に駆動できるため、図５および図６に示した構成と同様に消費電力を低減させることもできる。さらに図５および図６に示した回転ミラーと異なり、周波数に加えて振幅も可変であるので、各偏向ミラーがレーザ光１４の光路上に存在する時間を細かく制御することができ、導光板に入射させる輝度分布を調節して所望の輝度分布とすることができる。
【００８２】
なお、本実施の形態では偏向ミラーを振動させる方法として電磁力を用いる構成としたが、例えばカム機構等の高速で往復運動が可能な別の方法を用いてもよい。
【００８３】
また、本実施の形態では、振動ミラー列は３つのミラー群から構成されるとしたが、ミラー群は２つでも良いし、４つ以上であってもよい。
【００８４】
また、本実施の形態も第１の実施の形態と同様に光ファイバ１２を用いた構成で説明したが、振動ミラー列４１に偏光を揃えてレーザ光を入射させることにより、液晶表示パネルと組み合わせた時の光利用効率を向上させることができる。
【００８５】
あるいは、図３に示した構成と同様に偏光性を有する偏向ミラーと１／２波長板を用いて光利用効率を向上させることも可能である。
【００８６】
（実施の形態３）
図８に本発明の実施の形態３における面状照明装置５０の概略構成図を示す。図８において、図１（ａ）と異なるのは可動偏向ミラー５１のみであり、その他の構成要素は同じであるので、同じ符号を付し説明を省略する。
【００８７】
図８において、５１は図中の左右方向にミラーが移動するように構成された可動偏光ミラー、５２は回転ベルト、５３ａ、５３ｂはローラー、５４ａ、５４ｂは偏向ミラーであり、ローラー５３ａ、５３ｂを駆動して回転ベルト５２を回転させることにより、回転ベルト５２上に設けられた偏向ミラー５４ａ、５４ｂを駆動するように構成されている。
【００８８】
次に、このように構成された面状照明装置５０の動作について説明する。図８でレーザ光源１１を出射した光は、光ファイバ１２で伝達され、コリメートレンズ１３により平行光となり、レーザ光１４として可動偏向ミラー５１に向けて出射される。
【００８９】
可動偏向ミラー５１に入射したレーザ光１４は、光路上に進入した偏向ミラーにより偏向されて導光板１６に向かう。このときレーザ光１４の光路上に進入している偏向ミラーは、偏向ミラー５４ａ、５４ｂの一方のみであり、この偏向ミラーの移動により反射光は導光板１６の端面１６ａに沿って走査される。端面１６ａに沿って走査された光は導光板１６に入射し、主面１６から照射光１７として出射する。
【００９０】
このように構成された面状照明装置は、第２の実施の形態と同様に薄型化が可能であるとともに、偏向ミラーごとの反射率ばらつきに影響されず一定光量で連続的に走査できるので、非常に均一性を高めることができる。
【００９１】
なお、図８に示した構成をテレビ用途として考えると、偏向ミラーが走査する周波数は、フレーム周波数以上必要であるので、最低でも６０Ｈｚ必要であり、好ましくは、その数倍の周波数で走査するのが望ましい。したがって、画面が大型化し、走査距離が増えるにつれて、非常に高速の走査が必要となる。
【００９２】
図９に高速走査が可能な可動偏向ミラー６１の構成例を示す。図９において６２は回転ベルト、６３ａ、６３ｂは偏向ミラー、６４は回転ベルト６１の内側に等間隔で配置された磁石であり、回転ベルト６１の内側に向かってＮ極とＳ極が交互に並ぶように構成されている。また、７５〜７８は電磁石を示しており、高速でＮ極とＳ極が反転するように構成されるとともに、隣り合う電磁石の図中の上側あるいは下側に発生する磁界は、常にＮ極とＳ極が交互に並ぶように制御される。
【００９３】
このように構成された可動偏向ミラー６１において、例えば磁石６４ａ、６４ｃ、６４ｅがＮ極、６４ｂ、６４ｄがＳ極であり、電磁石６６、６８の下側はＮ極、電磁石６５、６７の下側はＳ極であるとすると、Ｎ極どうし、Ｓ極どうしが反発する力と、Ｎ極とＳ極が引きあう力により磁石６４ａ〜６４ｅは右向きの力が発生する。このとき、磁石６４ａ〜６４ｅがそれぞれ電磁石６５〜６８の下を通過した時点で電磁石のＮ極とＳ極を反転すれば、再び磁石６４ａ〜６４ｅに右向きの力が働くので、このように電磁石のＮ極とＳ極の反転を高速で繰り返せば、回転ベルト６２を連続的に回転させることができる。
【００９４】
したがって、回転ベルト６２を磁気浮上、あるいは、エア浮上させて非接触で駆動することができるので、接触抵抗を無くして高速に回転させることができる。
【００９５】
また、図８に示した本実施の形態では、偏向ミラー５４ａあるいは５４ｂにおいて、１カ所で偏向させる構成としているが、図１０に示すように半透過ミラーを用いてレーザ光１４の光路中に複数の偏光ミラーを配置する構成としても良い。
【００９６】
図１０（ａ）は可動偏向ミラーを直列に並べた構成例の模式図であり、５５〜５７は可動偏向ミラー、５５ａ、５５ｂは反射率１／３の偏向ミラー、５６ａ、５６ｂは反射率１／２の偏向ミラー、５７ａ、５７ｂは全反射の偏向ミラーを示している。このように構成すると同時に３本の反射光で走査できるので、各偏向ミラーの走査距離が短くなり走査周波数を向上させることができる。
【００９７】
あるいは、図１０（ｂ）に示すように偏向ミラーがレーザ光１４の光路と直交する方向に移動するように構成しても良い。この図において５８〜６０は可動偏向ミラー、６０ａ〜６０ｄは可動偏向ミラー６０のベルト上に配置された偏向ミラーを示している。このように構成しても同様に走査周波数を向上させることができ、図１０（ａ）の構成よりも走査光の継ぎ目を小さくすることができる。
【００９８】
なお、図１０（ａ）（ｂ）の構成では、３つの可動偏向ミラーで構成されるとしたが、可動偏向ミラーは２つでも良いし、４つ以上であってもよい。
【００９９】
また、本実施の形態も第１の実施の形態と同様に光ファイバ１２を用いた構成で説明したが、可動偏向ミラーに偏光を揃えてレーザ光を入射させることにより、液晶表示パネルと組み合わせた時の光利用効率を向上させることができる。
【０１００】
あるいは、図１０に示した複数の可動偏向ミラーを用いる構成において、図３に示した構成と同様に偏光性を有する偏向ミラーと１／２波長板を用いて光利用効率を向上させることも可能である。
【０１０１】
また、図１１に示すようにこの可動偏向ミラーは導光板の代わりに用いることもできる。図１１（ａ）は光の入射方向に平行に偏向ミラーを移動させる構成例、図１１（ｂ）は光の入射方向に垂直に偏向ミラーを移動させる構成例を示している。
【０１０２】
図１１（ａ）に示す面状照明装置７０において、７１は可動偏向ミラーを横に並べて構成した面走査偏向ミラーを示しており、図１１（ｂ）に示す面状照明装置７５において、７６は可動偏向ミラーを縦に並べて構成した面走査偏向ミラーを示している。また図１１（ａ）（ｂ）において、７２は端面から入射した光を面走査偏向ミラー側の側面から均一に出射する導光棒を示している。ここで、導光棒７２からはほぼ平行光が出射するように構成されている。
【０１０３】
図１１（ａ）（ｂ）のように構成しても、薄型で均一性が高く、光利用効率も高い面状照明装置が実現できる。加えて照射光１７の出射角がばらつかないので、例えば、各偏向ミラーを所望の出射角分布となるような曲面ミラーとすれば、出射角特性を調整するプリズムシートや拡散シート等が不要になり、より光利用効率が向上する。
【０１０４】
なお、図１１に示した構成の導光棒７２等からなる線状光原部は別の形態であってもよい。線状光源部は、例えば、シリンドリカルレンズ等のレンズ系、ポリゴンミラー等の走査系、回折素子等の一次元の拡散素子を用いてコリメート光を一次元方向に広げる構成で置き換えることができる。またこのとき、面走査偏向ミラー７１あるいは７６に入射する光の偏光が揃うように構成すれば、液晶表示パネルと組み合わせた時の光利用効率を向上させることができる。
【０１０５】
（実施の形態４）
図１２に本発明の実施の形態４における面状照明装置８０を示す。図１２（ａ）は面状照明装置８０の概略構成図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ線の断面図を示している。図１２において、図１１（ａ）に示した面状照明装置７０と異なるのは伝搬反射シート８１のみであり、その他の構成要素は同じであるので、同じ符号を付し説明を省略する。
【０１０６】
図１２（ａ）（ｂ）において、８１は導光棒７２から出射した光を主面側に偏向する伝搬反射シート、８２は一部にしわが発生するように構成された反射シート、８３は反射シート８２の裏面に配置された磁石８３ａ、８３ｂを含む多数の磁石、８４は基板、８５は基板８４の裏側に配置された電磁石であり、磁石８３は例えば、すべて基板８４側がＳ極となるように配置されている。
【０１０７】
次に、このように構成された面状照明装置８０の動作について説明する。図１２（ａ）でレーザ光源１１を出射した光は、光ファイバ１２で伝達され、コリメートレンズ１３により平行光となり、レーザ光１４として導光棒６２に向けて出射され、導光棒７２に入射したレーザ光１４は、伝搬反射シート８１に面した側面からほぼ平行な光で出射する。
【０１０８】
伝搬反射シート８１の基板８４に沿って入射した光は反射シート８２のしわで反射し、主面側に偏向され、照射光１７として出射する。
【０１０９】
ここで反射シート８２のしわは、電磁石８５ａ、８５ｂが磁石８３ａを引きつけるとともに、電磁石８５ｄ、８５ｅが磁石８３ｂを引き離すことにより形成されており、電流を流す電磁石および電流の向きを制御することにより、反射シート８２のしわを移動させて照射光１７の走査を行い、面状の照明を実現する。
【０１１０】
このように構成された面状照明装置は、伝搬反射シート８１によって面状に走査されることにより均一な輝度分布が実現できるとともに、非常に薄く構成することができる。また、可動部が少なく非接触で駆動できるため、非常に高速に走査することができ、大型ディスプレイにも対応できる。
【０１１１】
また、本実施の形態の構成は反射シートの代わりに柔軟性のある導光シートを用いることもできる。図１３にこのような柔軟性のある導光シートを用いた面状照明装置９０を示す。図１３（ａ）は面状照明装置９０の概略構成図、図１３（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図を示している。図１３において、図１２に示した面状照明装置８０と異なるのは伝搬導光シート９１のみであり、その他の構成要素は同じであるので、同じ符号を付し説明を省略する。
【０１１２】
図１３（ａ）（ｂ）において、９１は伝搬導光シート、９２は柔軟性があり、一部にしわが発生するように構成された導光シート、９３ａ、９３ｂは導光シート９２の裏面に配置された磁石、９４は基板、９５は基板９４の裏側に配置された電磁石であり、磁石９３ａ、９３ｂは例えば、すべて基板９４側がＮ極となるように配置されている。
【０１１３】
このように構成された面状照明装置９０において、導光棒１６から出射した光は伝搬導光シート９１の端面から入射し、図１３（ｂ）の点線で示すように導光シートのしわの部分から照射光１７として出射する。
【０１１４】
ここで導光シート９２のしわは、電磁石９５ａ、９５ｂ、９５ｃが磁石９３ａを引きつけるとともに、電磁石９５ｄが磁石９３ｂを引き離すことにより形成されており、電流を流す電磁石および電流の向きを制御することにより、導光シート９２のしわを移動させて照射光１７の走査を行い、面状の照明を実現する。
【０１１５】
したがって、このように構成された面状照明装置も、均一な輝度分布を実現することができるとともに、薄型化も可能である。また高速駆動も可能であること、および、光を導光シートの内部を伝搬させて、遠くまでロスなく伝搬させられることから、より大型のディスプレイにも対応できる。
【０１１６】
なお、本実施の形態において、導光棒７２等からなる線状光原部は別の形態であってもよい。またこのとき、伝搬反射シート８１に入射する光の偏光が揃うように構成すれば、液晶表示パネルと組み合わせた時の光利用効率を向上させることができる。
【０１１７】
また、本実施の形態２〜４で示した面状照明装置をバックライト照明装置として用いて第１の実施の形態で示した図２のような液晶表示装置を構成することができる。このように構成すると、色再現性が良く高輝度で輝度ムラが少ない、薄型の液晶表示装置が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の面状照明装置およびそれを用いた液晶表示装置は、高輝度で輝度ムラがなく、装置の薄型化も可能で大型ディスプレイや高輝度ディスプレイ等のディスプレイ分野で有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における面状照明装置の概略構成図（ｂ）（ａ）に示した多段ヘリカルミラーの展開図
【図２】本発明の実施の形態１における液晶表示装置の概略構成図
【図３】本発明の実施の形態１における多段ヘリカルミラーの別形態の概略構成図
【図４】本発明の実施の形態１における多段ヘリカルミラーの別形態の展開図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１の別形態の概略構成図（ｂ）（ａ）に示した傾斜回転ミラーの上面図
【図６】本発明の実施の形態１の別形態の概略構成図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２における面状照明装置の概略構成図（ｂ）（ａ）に示した振動ミラー列の模式図
【図８】本発明の実施の形態３における面状照明装置の概略構成図
【図９】本発明の実施の形態３における可動偏向ミラーの別形態の概略構成図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態３における可動偏向ミラーの直列配置の概略構成図（ｂ）並列配置の概略構成図
【図１１】（ａ）本発明の実施の形態３における面状照明装置の垂直方向の面走査形態の概略構成図（ｂ）水平方向の面走査形態の概略構成図
【図１２】（ａ）本発明の実施の形態４における面状照明装置の概略構成図（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線の断面図
【図１３】（ａ）本発明の実施の形態４における面状照明装置の別形態の概略構成図（ｂ）（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図
【符号の説明】
【０１２０】
１０，４０，５０，７０，７５，８０，９０    面状照明装置
１１    レーザ光源
１２    光ファイバ
１３    コリメートレンズ
１４    レーザ光
１５，１８，２８    多段ヘリカルミラー
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ    偏向ミラー
１５ｄ    回転軸
１６    導光板
１６ａ    端面
１６ｂ    主面
１７    照射光
１９    １／２波長板
２０    液晶表示パネル
２１，２７    偏光板
２２，２６    ガラス板
２３    液晶
２４    ＲＧＢ画素
２５    カラーフィルター
３０    液晶表示装置
３１    傾斜回転ミラー列
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ    回転ミラー
３２ａ，３２ｂ    偏向ミラー
３３    水平回転ミラー
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆ    回転ミラー
３４    シリンドリカルレンズアレイ
４１    振動ミラー列
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ    振動ミラー群
４２    偏向ミラー
４３    ミラー支持部材
４４    コイル
４５    バネ
４６    磁石
４６ａ    Ｎ極
４６ｂ    Ｓ極
５１，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１    可動偏向ミラー
５２，６２    回転ベルト
５３ａ，５３ｂ    ローラー
５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ，５７ａ，５７ｂ，６３ａ，６３ｂ    偏向ミラー
６４    磁石
６４ａ，６４ｃ，６４ｅ    磁石（Ｎ極）
６４ｂ，６４ｄ    磁石（Ｓ極）
６５，６６，６７，６８    電磁石
７１，７６    面走査偏向ミラー
７２    導光棒
８１    伝搬反射シート
８２    反射シート
８３，８３ａ，８３ｂ    磁石
８４    基板
８５，８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，８５ｄ，８５ｅ，８５ｆ，８５ｇ，８５ｈ    電磁石
９１    伝搬導光シート
９２    導光シート
９３ａ，９３ｂ    磁石
９４    基板
９５，９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄ，９５ｅ，９５ｆ，９５ｇ，９５ｈ    電磁石
【図１】
2010123257.tif 000003
【図２】
2010123257.tif 000004
【図３】
2010123257.tif 000005
【図４】
2010123257.tif 000006
【図５】
2010123257.tif 000007
【図６】
2010123257.tif 000008
【図７】
2010123257.tif 000009
【図８】
2010123257.tif 000010
【図９】
2010123257.tif 000011
【図１０】
2010123257.tif 000012
【図１１】
2010123257.tif 000013
【図１２】
2010123257.tif 000014
【図１３】
2010123257.tif 000015