(57)【要約】面状照明装置（１０）は、レーザ光を出射するレーザ光源（１１）と、一方の端面部がレーザ光源（１１）に光学的に接続された光源側バンドルファイバ（１２）と、平板状の導光板（１３）と、導光板（１３）の側面側に平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバ（１６）と、光源側バンドルファイバ（１２）からのレーザ光を複数の接続側ファイバ（１６）へ導く導光ファイバ（１４）とを備え、導光板（１３）は、複数のファイバコリメータ（１７）を介して、複数の接続側ファイバ（１６）からのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射する。
2009031289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
一方の端面部が前記レーザ光源に光学的に接続された光源側バンドルファイバと、
平板状の導光板と、
前記導光板の側面側に平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバと、
前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を前記複数の接続側ファイバへ導く導光部材とを備え、
前記導光板は、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光源、緑色レーザ光源及び青色レーザ光源を含み、
前記赤色レーザ光源、前記緑色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、それぞれのレーザ光を前記光源側バンドルファイバの前記一方の端面部から入射させることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記光源側バンドルファイバは、複数の光ファイバを含み、
前記複数の光ファイバは、色ごとに軸対称にバンドルされていることを特徴とする請求項２記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記赤色レーザ光源は、半導体レーザであり、
前記光源側バンドルファイバは、コア径の異なる複数の光ファイバからなり、
前記赤色レーザ光源から出射したレーザ光が入射する光ファイバのコア径は、他のレーザ光源から出射したレーザ光が入射する光ファイバのコア径よりも大きい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】
前記光源側バンドルファイバは、
前記赤色レーザ光源からの赤色レーザ光を導光する複数の光ファイバと、
前記青色レーザ光源からの青色レーザ光を導光する複数の光ファイバと、
前記緑色レーザ光源からの緑色レーザ光を導光する一つの光ファイバとからなることを特徴とする請求項４記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、
前記導光部材は、前記導光板の側面に対向して配置され、前記光源側バンドルファイバと前記接続側ファイバとを光学的に接続し、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を分配して前記複数の接続側ファイバへ出射する導光ファイバを含み、
前記導光板は、前記複数のファイバコリメータを介して、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記複数の接続側ファイバの各々は、テーパ形状に形成された接触部を一方の端部に有し、
前記導光ファイバは、前記複数の接続側ファイバに前記接触部の先端の接触部分で光学的に接続され、
前記レーザ光は、前記導光ファイバから前記接触部分を通過して前記複数の接続側ファイバに入射して前記導光板に導かれることを特徴とする請求項６に記載の面状照明装置。
【請求項８】
前記導光ファイバは、複数の分岐導光ファイバを含み、
前記複数の分岐導光ファイバ及び前記光源側バンドルファイバが両側に光学的に接続された光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子を制御する制御部とをさらに備え、
前記スイッチ素子は、前記複数の分岐導光ファイバのうち少なくとも１つを選択して前記光源側バンドルファイバから入射するレーザ光を出射することにより、選択した分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバにのみ前記レーザ光を入射させることを特徴とする請求項６または７に記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記導光ファイバは、複数の分岐導光ファイバを含み、
前記レーザ光源及び前記光源側バンドルファイバは、前記複数の分岐導光ファイバに対して光学的に接続された複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を含み、
前記複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源のうち少なくとも一組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を選択して動作させ、選択した光源側バンドルファイバに接続された分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバにのみ前記レーザ光を入射させるように前記複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項６または７に記載の面状照明装置。
【請求項１０】
前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、
前記導光部材は、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を走査して前記複数の接続側ファイバの一方の端部に走査光を連続して入射させるポリゴンミラーを含み、
前記導光板は、前記複数のファイバコリメータを介して、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記複数の接続側ファイバの前記一方の端部は、前記ポリゴンミラーから所定の距離に連続して配置され、
前記ポリゴンミラーは、前記走査光が前記一方の端部の上を一定の走査速度で走査するようにレーザ光を走査することを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１２】
前記導光部材は、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光をランダムに走査して前記複数の接続側ファイバの一方の端部に走査光をランダムに入射可能な光走査部材を含み、
前記光走査部材を制御する制御部と、
前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、
前記制御部は、前記光走査部材を制御し、前記複数の接続側ファイバのうち選択した接続側ファイバの一方の端部に前記走査光を順次入射させ、
前記導光板は、前記ファイバコリメータを介して、選択された接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１３】
前記導光板の一方の主面は、対向する一対の短辺及び長辺により囲まれ、
前記ファイバコリメータは、前記導光板の側面のうち前記短辺に沿った側面に光学的に接続され、
前記レーザ光は、前記導光板中を前記長辺に沿って進行することを特徴とする請求項６〜１２のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１４】
前記導光板は、前記導光板の内側で前記一方の主面に対向する他方の主面上に、前記複数の接続側ファイバが接続された前記導光板の側面に対して平行に整列されたバー状の複数のミラーを有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１５】
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１〜１４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、液晶テレビジョンなど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と、それを用いた液晶表示装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
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り、一般的には、蛍光表示管など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の大画面化が進み、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きている。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とともに、設置する室内での占有空間をできるだけ少なくするために薄型化も強く望まれている。【０００３】
このような要望のうちの低消費電力化に対応するために、発光効率の良い光源として発光ダイオードやレーザ光源を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。【０００４】
また、例えば、ライトパイプと呼ばれる、光を散乱させる散乱中心を有する導光板の側面に光ファイバを接続して、この光ファイバを介してレーザ光源からのレーザ光を導いて導光板に入射させ、そして、散乱中心によりレーザ光を散乱させて導光板の主面から出力光を出射させることにより、バックライトユニットとして動作させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようにすることにより、放熱の観点で最適な位置にレーザ光源を配置することができるので、低消費電力で薄型の面状照明装置を実現しようとしている。【０００５】
また、透明シートを用いて、この透明シートの一端側に複数の切込を入れて分断し、かつ、それらを積層して短冊状導光部として、この短冊状導光部にＬＥＤ光源からの光を入射させて透明シートに導光し、そして、シート内部を伝播する光を散乱させることにより、この導光シートの表面から出力光を出射させることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。このようにすることにより、照度分布が均一で軽量のシート状の面状照明装置を実現しようとしている。【０００６】
しかしながら、上記で説明した従来技術においては、面状照明装置の薄型化を実現する提案がなされているものの、導光板に接続されている光ファイバ及び短冊状導光部の接続本数が十分ではなく、導光板と接続する構造が工夫されていないため、導光板の一方の主面からの出力光の均一性が十分に高精度に実現できないという課題がある。
【特許文献１】特開２００７−４２６４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３４０１６０号公報
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的は、出力光のスペックルノイズを低減することができるとともに、高精度に均一化された出力光を低消費電力で出射することができる薄型の面状照明装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供するものである。
【０００８】
本発明の一局面に従う面状照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、一方の端面部が前記レーザ光源に光学的に接続された光源側バンドルファイバと、平板状の導光板と、前記導光板の側面側に平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバと、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を前記複数の接続側ファイバへ導く導光部材とを備え、前記導光板は、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射する。
【０００９】
この面状照明装置においては、レーザ光源からのレーザ光が光源側バンドルファイバ、導光部材及び複数の接続側ファイバを介してほとんどロスがなく導光板に伝達され、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを低減することができるとともに、高精度に均一化された出力光を低消費電力で出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の構成全体を模式的に示す平面図である。
【図２】図１における１Ｂ−１Ｂ線から見た面状照明装置の断面図である。
【図３】図１に示すレーザ光源の構成例について示す模式図である。
【図４】図１における１Ｄ−１Ｄ線から見た光源側バンドルファイバの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の導光ファイバと接続側ファイバとが接触している接触部分及び接続側ファイバの一部を拡大して示した概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る面状照明装置に使用可能な導光ファイバ及び接続側ファイバの他の構成例において、導光ファイバと接続側ファイバとが接触している接触部分及び接続側ファイバの一部を拡大して示した概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る面状照明装置に使用可能な導光ファイバ及び接続側ファイバのさらに他の構成例において、導光ファイバと接続側ファイバとが接触している接触部分及び接続側ファイバの一部を拡大して示した概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る面状照明装置の構成全体を模式的に示す平面図である。
【図９】図８における２Ｂ−２Ｂ線から見た面状照明装置の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態８に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態９に係る液晶表示装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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がある。【００１２】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る面状照明装置１０の概略構成図であり、図１は、面状照明装置１０の構成全体を模式的に示す平面図であり、図２は、図１における１Ｂ−１Ｂ線から見た面状照明装置１０の断面図である。また、図３は、面状照明装置１０のレーザ光源１１の構成例について示す模式図であり、図４は、図１における１Ｄ−１Ｄ線から見た面状照明装置１０の光源側バンドルファイバ１２の断面図である。なお、図１において、面状照明装置１０の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。【００１３】
図１及び図２に示すように、本実施の形態の面状照明装置１０は、レーザ光源１１と、レーザ光源１１に一方の端面部１２ａが光学的に接続された光源側バンドルファイバ１２と、導光板１３と、導光ファイバ１４と、少なくともレーザ光源１１を制御する制御部１５と、複数の接続側ファイバ１６と、複数のファイバコリメータ１７と、混合ファイバ１８ａとを備えている。【００１４】
図１に示すように、レーザ光源１１は、少なくとも赤色レーザ光源（Ｒ光源）１１Ｒ、緑色レーザ光源（Ｇ光源）１１Ｇ及び青色レーザ光源（Ｂ光源）１１ＢからなるＲＧＢ光源であり、このＲＧＢ光源１１からのそれぞれのレーザ光（図示せず）を光源側バンドルファイバ１２の一方の端面部１２ａから入射させている。【００１５】
光源側バンドルファイバ１２は、混合ファイバ１８ａを介して導光ファイバ１４と接続されている。これは、後述するように光源側バンドルファイバ１２内をレーザ光がその波長ごとに個別のファイバで導光される場合に、混合ファイバ１８ａにおいて各波長のレーザ光が均一に混ざり合うようにした後に、導光ファイバ１４に入射するようにしたものである。【００１６】
また、導光ファイバ１４は、光源側バンドルファイバ１２と複数の接続側ファイバ１６とを光学的に接続するものであり、導光板１３の導光板側面１３ａに対向して配置されている。ここで、複数の接続側ファイバ１６は、導光板１３の導光板側面１３ａ側に平面状に並行して一列に配置され、複数のファイバコリメータ１７は、複数の接続側ファイバ１６に対応して平面状に並行して一列に配置されている。また、複数の接続側ファイバ１６は、複数のファイバコリメータ１７を介して光学的に導光板１３の導光板側面１３ａに接続されている。【００１７】
ここで、複数の接続側ファイバ１６及び複数のファイバコリメータ１７は、密に近接して配置されることが好ましく、例えば、数十本以上であることが好ましく、数百本以上であることがより好ましく、面状照明装置１０がバックライト照明装置として使用される液晶表示装置の画素数に対応することがさらに好ましい。なお、複数の接続側ファイバ１６及び複数のファイバコリメータ１７の配置構成は、上記の例に特に限定されず、２列以上に重ねて配置したり、所定間隔を空けて配置したり、千鳥状に配置したりする等の種々の変更が可能である。【００１８】
そして、導光ファイバ１４は、レーザ光源１１から出射したレーザ光（図示せず）を光源側バンドルファイバ１２から入射して、レーザ光１１ａを複数の接続側ファイバ１６に分配して出射することにより、レーザ光１１ａが複数のファイバコリメータ１７を介して導光板１３に入射され、導光板１３の一方の主面１３ｂから出射される出力光１９が均一に出射されている。【００１９】
さらに、図２に示すように、複数の接続側ファイバ１６の各々は、一方の端部１６ａにその断面がテーパ形状に形成された接触部１６ｂを有し、導光ファイバ１４は、複数の接続側ファイバ１６と接触部１６ｂの先端の接触部分１６ｃで光学的に接続されている。そして、レーザ光１１ａは、導光ファイバ１４から接触部分１６ｃを通過して複数の接続側ファイバ１６に入射し、ファイバコリメータ１７により平行化された後に、導光板１３に導かれている。【００２０】
また、図２に示すように、導光板１３の内側には、一方の主面１３ｂに対向した他方の主面１３ｃ上に、複数の接続側ファイバ１６がファイバコリメータ１７を介して接続された導光板側面１３ａに対して平行に、例えば、バー状の複数のミラー２０が整列させて形成されている。このようにすることにより、例えば、レーザ光１１ａのビームウェスト（導光板１３中のレーザ光の径が最も小さい部分）が導光板側面１３ａに位置するようにして、レーザ光１１ａを導光板１３に入射すると、レーザ光１１ｂは、図２に示すように導光板１３内をやや拡がりながら進行していく。【００２１】
この結果、レーザ光１１ｂは、バー状に整列したミラー２０により上方に立ち上げられて導光板１３の一方の主面１３ｂから出力光１９として均一に出射される。なお、レーザ光１１ｂは、図２に示すように、導光板１３の左側から右側へ進行し、表示が行われることになる。また、導光板１３の構成は、ミラー２０を用いた上記の例に特に限定されず、一方の主面１３ｂから出力光１９として均一に出射することができれば、種々の構成を採用することができる。【００２２】
また、レーザ光源１１及び導光板１３は、配線１５ａ及び配線１５ｂにより電気的に制御部１５に接続され、制御部１５により制御されている。導光板１３については、所定の場所に受光素子（図示せず）を配置してレーザ光１１ｂの光量を測定し、この光量の大小によりレーザ光源１１において出射するレーザ光（図示せず）の光量を調整することができる。【００２３】
このような構成とすることにより、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを、光ファイバ（光源側バンドルファイバ１２、混合ファイバ１８ａ、導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６）によりほとんどロスがなく導光板１３に伝達することができるので、レーザ光１１ａを効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置１０を実現することができる。【００２４】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させ、位相の揃っていない出力光１９として出射するので、出力光１９のスペックルノイズを十分に低減することができる。【００２５】
さらに、後述する図５〜図７に示すように、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを導光板１３に入射させるための導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６などを接続する構造を工夫しているので、導光板側面１３ａに沿った方向に均一性が高精度に実現されたレーザ光１１ａを導光板側面１３ａから入射させることができる。その結果として、導光板１３の一方の主面１３ｂから出力光１９を高均一に出射することができる。【００２６】
なお、Ｒ光源１１Ｒ、Ｇ光源１１Ｇ及びＢ光源１１Ｂは、複数のレーザ光源で構成されていてもよい。例えば、Ｒ光源１１Ｒは、図３に示されるように、複数の赤色半導体レーザ素子（Ｒ素子）１１ｒと、光ファイバ１１ｆと、複数の赤色半導体レーザ素子１１ｒを光ファイバ１１ｆに光学的に結合するための対物レンズ１１ｍとから構成されてもよい。また、Ｇ光源１１Ｇ及びＢ光源１１Ｂも同様に複数のレーザ光源から構成されていてもよい。【００２７】
そして、図１における１Ｄ−１Ｄ線から見た光源側バンドルファイバ１２の断面図を図４に示す。光源側バンドルファイバ１２は、Ｒ光源１１Ｒ、Ｇ光源１１Ｇ及びＢ光源１１Ｂからの複数の光ファイバ１１ｆが図１に示すファイバ集結部１１Ｘにおいてまとめられて図４に示す断面図となっている。図４に示すように、面状照明装置１０の光源として必要な、Ｒ光は、例えば、４本のＲ光ファイバＲｆにより、Ｇ光は、例えば、１本のＧ光ファイバＧｆにより、Ｂ光は、例えば、４本のＢ光ファイバＢｆにより、導光板１３の方に導波されていく。なお、Ｒ光ファイバＲｆ、Ｇ光ファイバＧｆ及びＢ光ファイバＢｆの本数は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能である。【００２８】
ここでは、ファイバ集結部１１Ｘにより複数の光ファイバが束ねられるものの、例えば、Ｒ素子１１ｒからのＲ光を導光板１３に導波する光ファイバ１１ｆは、途中で繋ぎ変えられることなく、連続した状態で光源側バンドルファイバ１２の中に束ねられている。Ｇ光ファイバＧｆ及びＢ光ファイバＢｆも同様である。【００２９】
また、Ｒ光源１１Ｒ及びＢ光源１１Ｂは、高出力化の為には、それぞれ複数の赤色半導体レーザ及び青色半導体レーザで構成することができるが、Ｇ光源１１Ｇについては、半導体レーザ励起の固体レーザから出射したレーザ光のＳＨＧ（Second Harmonic Generation)光を用いることにより、高出力化が可能である。このため、図４に示すように、Ｇ光ファイバＧｆを光源側バンドルファイバ１２の中心に１本配置し、Ｒ光ファイバＲｆ、Ｂ光ファイバＢｆをその周囲に複数配置することが好ましい。この場合、高出力の白色照明が得られる。【００３０】
さらに、図４に示すように、光源側バンドルファイバ１２では、各色の光ファイバが色ごとに軸対称になるように、ＲＧＢ光源１１に対して複数の光ファイバをバンドルすることにより、混合ファイバ１８ａから出射光量の角度分布及び面内均一性の良い白色光を得ることができる。【００３１】
また、高出力の赤色半導体レーザは、ワイドストライプ型半導体レーザであり、ストライプ幅は１５０μｍ程度と大きいが、青色半導体レーザや緑色レーザ光源の発光領域は小さい。このため、Ｒ光ファイバＲｆのコア径は、Ｇ光ファイバＧｆ及びＢ光ファイバＢｆのコア径より大きいことが好ましい。例えば、Ｒ光ファイバＲｆのコア径を２００μｍ、Ｇ光ファイバＧｆ及びＢ光ファイバＢｆのコア径を８０μｍとすることで、レーザ光源１１と各光ファイバとの結合効率を損なうことなく、光源側バンドルファイバ１２の直径を小さくすることができた。さらに、半導体レーザの波長にはばらつきがあるため、半導体レーザを複数個組み合わせることにより、高出力化と同時にレーザ光の干渉が少なくなるので、スペックルノイズを低減できるという効果も得られた。【００３２】
このような構成とすることにより、この面状照明装置１０を液晶表示装置のバックライト照明装置として用いれば、色再現範囲が広く、高画質を得ることができる。【００３３】
次に、図１及び図２に示す導光ファイバ１４と接続側ファイバ１６との接続構造について詳細に説明する。図５は、本実施の形態の面状照明装置１０の導光ファイバ１４と接続側ファイバ１６とが接触している接触部分１６ｃ及び接続側ファイバ１６の一部を拡大して示した概略断面図である。【００３４】
図５において、導光ファイバ１４は、中心部のコア１４ｆと、コア１４ｆの外周部を覆うクラッド１４ｇとから構成されている。ここで、導光ファイバ１４としては、例えば、コア１４ｆの直径Ｄｃが１００μｍ、クラッド１４ｇの厚さＤｒが１２．５μｍのものを使用している。接続側ファイバ１６は、円柱形状の本体部１６ｅと、断面がテーパ形状を有する円錐形状の接触部１６ｂとから構成され、本体部１６ｅの一端に接触部１６ｂが一体に形成され、複数の接続側ファイバ１６が密着して並列に配置されている。なお、接触部１６ｂの形状は、上記の例に特に限定されず、断面がテーパ形状を有する尖頭形状であれば、角錐形状等の他の形状を用いてもよい。【００３５】
図５に示すように、伝播するレーザ光１１ａがコア１４ｆに閉じ込められ、接触部１６ｂが導光ファイバ１４のクラッド１４ｇの外周部に接触した場合に、レーザ光１１ａの一部が導光ファイバ１４から接触部分１６ｃを経由して接触部１６ｂへ取り出される。このように、コア１４ｆを伝播してきたレーザ光１１ａの一部は、接触部分１６ｃにおいて接触部１６ｂの方へ導かれていることがわかる。【００３６】
このような構成とすることにより、図２に示すように、導光ファイバ１４を伝播するレーザ光１１ａを、接続側ファイバ１６及びファイバコリメータ１７を介して、ロスなく効率的に導光板１３に取り出すことができ、導光板１３の一方の主面１３ｂ全体から均一な光強度の出力光１９を出射することができる。【００３７】
次に、上記の接触部分１６ｃを経由してロスなく効率的にレーザ光１１ａを導光ファイバ１４から接続側ファイバ１６の接触部１６ｂに導くための他の構成例を図６及び図７に模式的に示す。【００３８】
まず、図６に示す例では、導光ファイバ１４と接続側ファイバ１６の接触部分１６ｃとの間に、レーザ光１１ａを透過するコーティング膜２１が形成されている。このコーティング膜２１の屈折率を、例えば、導光ファイバ１４のクラッド１４ｇの屈折率より高くすることにより、レーザ光１１ａを接触部分１６ｃに集中させて接触部１６ｂに取り出しやすくすることができる。また、コーティング膜２１は、接触部１６ｂを形成している材料よりも柔らかい、例えば、有機系の光学材料から構成されることにより、接触部分１６ｃでの導光ファイバ１４と接触部１６ｂとの密着性を上げて空間が残りにくくすることができる。このことにより、レーザ光１１ａをロスなく効率的に接続側ファイバ１６の接触部１６ｂに導くことができる。【００３９】
このような構成とすることにより、図２に示すように、導光ファイバ１４を伝播するレーザ光１１ａを、コーティング膜２１を介してロスなく効率的に接続側ファイバ１６に伝搬させ、さらに、接続側ファイバ１６及びファイバコリメータ１７を介してロスなく効率的に導光板１３に取り出すことができ、導光板１３の一方の主面１３ｂ全体から均一な光強度の出力光１９を出射することができる。なお、コーティング膜２１は、接触部１６ｂの接触部分１６ｃにのみ形成しているが、接続側ファイバ１６の接触部１６ｂ全面に形成してもよい。【００４０】
次に、図７に示す例では、導光ファイバ１４と接触部１６ｂの接触部分１６ｃとの間をレーザ光１１ａが透過する接着剤２２により接着している。この接着剤２２の屈折率を、例えば、導光ファイバ１４のクラッド１４ｇの屈折率より高くすることにより、レーザ光１１ａを接触部分１６ｃに集中させて接触部１６ｂに取り出しやすくすることができる。また、接着剤２２は、接触部分１６ｃでの導光ファイバ１４と接触部１６ｂとの間に生じた空間を埋め、導光ファイバ１４と接触部１６ｂとの密着性を上げて空間が残りにくくすることができる。このことにより、レーザ光１１ａをロスなく効率的に接触部１６ｂに導くことができる。【００４１】
このような構成とすることにより、図２に示すように、導光ファイバ１４を伝播するレーザ光１１ａが接着剤２２を介してロスなく効率的に接続側ファイバ１６及びファイバコリメータ１７を介して導光板１３に取り出すことができ、導光板１３の一方の主面１３ｂ全体から均一な光強度の出力光１９を出射することができる。【００４２】
なお、接着剤２２は、接触部１６ｂの接触部分１６ｃにのみ塗布しているが、接続側ファイバ１６の接触部１６ｂ全面に塗布してもよい。また、混合ファイバ１８ａと接続側ファイバ１６との間に導光ファイバ１４を別途設けなくとも、混合ファイバ１８ａが、光源側バンドルファイバ１２と接続側ファイバ１６との間で導光ファイバとしての作用を果たしてもよい。その場合には、接続側ファイバ１６をバンドルしたファイバと混合ファイバ１８ａとを接続することで光を伝達することができる。【００４３】
（実施の形態２）
図８及び図９は、本発明の実施の形態２に係る面状照明装置３０の概略構成図であり、図８は、面状照明装置３０の構成全体を模式的に示す平面図であり、図９は、図８における２Ｂ−２Ｂ線から見た面状照明装置３０の断面図を示す。なお、図８において、面状照明装置３０の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。【００４４】
図８及び図９に示すように、本実施の形態の面状照明装置３０では、導光板１３の一方の主面１３ｂが、対向する一対の短辺３１ａ及び長辺３１ｂにより囲まれ、導光板側面１３ａ、１３ｄのうち短辺３１ａに沿った導光板側面１３ｄに接続側ファイバ１６及びファイバコリメータ１７が光学的に接続されている点が実施の形態１の面状照明装置１０と異なる。そして、レーザ光１１ａは、短辺３１ａに沿った導光板側面１３ｄから導光板１３に入射するので、導光板１３中を長辺３１ｂに沿って進行している。【００４５】
このような構成とすることにより、導光板１３中を長辺３１ｂの方向に沿って一方向に進行しているレーザ光１１ａが、出力光１９として、導光板１３の一方の主面１３ｂから出射される。また、図１に示す面状照明装置１０と同様に、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａが、光ファイバ（光源側バンドルファイバ１２、混合ファイバ１８ａ、導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６）によりほとんどロスがなく導光板１３に伝達することができるので、レーザ光１１ａを効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置３０を実現できる。【００４６】
また、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを導光板１３に入射させるための導光ファイバ１４と接続側ファイバ１６などを接続する構造を実施の形態１と同様に工夫しているので、導光板側面１３ｄに沿った方向に均一性が高精度に実現されたレーザ光１１ａを導光板側面１３ｄから入射させることができる。その結果として、導光板１３の一方の主面１３ｂから出力光１９を高均一に出射することができる。【００４７】
さらに、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させ、位相の揃っていない出力光１９として出射するので、出力光１９のスペックルノイズを十分に低減することができる。【００４８】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る面状照明装置４０の概略構成を示す平面図である。なお、図１０においても、導光板１３などの面状照明装置４０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。【００４９】
図１０に示す本実施の形態に係る面状照明装置４０は、実施の形態１、２で説明した面状照明装置１０、３０とはレーザ光源１１、導光ファイバ４１及び接続側ファイバ１６の構成が異なる。すなわち、導光ファイバ４１は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄからなり、本実施の形態の面状照明装置４０は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ及び光源側バンドルファイバ１２が両側に光学的に接続された光スイッチ素子４３をさらに備えている。【００５０】
光スイッチ素子４３は、例えば、図１０に示すように、光源側バンドルファイバ１２からの１つの入力であるレーザ光４３ａを４つの分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに分岐して出力できる１×４の光スイッチ素子である。すなわち、光スイッチ素子４３は、制御部１５と配線１５ｃを介して電気的に接続され、制御部１５は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうち少なくとも１つを選択するように光スイッチ素子４３のスイッチング動作を制御する。この制御に従い、光スイッチ素子４３は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうち少なくとも１つを選択し、光源側バンドルファイバ１２から入射するレーザ光４３ａを、選択した分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバ１６にのみ入射させている。【００５１】
ここで、分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと接続側ファイバ１６との接続形態としては、図１０に示すように、各分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが上から順に接続側ファイバ１６に接続され、例えば、分岐導光ファイバ１４ａには上から１番目、５番目、９番目、…の接続側ファイバ１６が接続され、分岐導光ファイバ１４ｂには上から２番目、６番目、１０番目、…の接続側ファイバ１６が接続され、分岐導光ファイバ１４ｃには上から３番目、７番目、１１番目、…の接続側ファイバ１６が接続され、分岐導光ファイバ１４ｄには上から４番目、８番目、１２番目、…の接続側ファイバ１６が接続されている。【００５２】
例えば、制御部１５が分岐導光ファイバ１４ｄを選択するように光スイッチ素子４３を制御する場合、光スイッチ素子４３は、レーザ光４３ａを分岐導光ファイバ１４ｄに出射する。そして、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに対して分割されて接続された接続側ファイバ１６のうち、選択された分岐導光ファイバ１４ｄに接続された接続側ファイバ１６にのみレーザ光４３ａを入射させている。【００５３】
なお、分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと接続側ファイバ１６との接続形態は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能である。また、分岐導光ファイバの本数も上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能である。【００５４】
このような構成とすることにより、導光ファイバ４１から複数の接続側ファイバ１６を介してレーザ光４３ａの光量をロスすることなく効率的に導光板１３に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光（図示せず）が高精度に均一化された面状照明装置４０を実現することができる。【００５５】
また、光スイッチ素子４３によりレーザ光４３ａを複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄへ選択的に入射させ、さらに、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光４３ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させ、位相の揃っていない出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず、人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。【００５６】
さらに、導光板１３を照明する領域を複数の分割領域に分割し、分岐導光ファイバ毎に分割領域を割り当ててやると、導光板１３の照明領域を順次スクロールすることができる。この結果、面状照明装置４０を液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に、黒画像の挿入と同期して、バックライトの一部を順次点滅させ、動画のブレを大幅に低減するバックライトスキャンニング技術を使用して、動画ボケを低減することができる。【００５７】
例えば、接続側ファイバ１６を導光板１３の上から順に第１〜第４のグループに分割し、第１のグループの接続側ファイバ１６を分岐導光ファイバ１４ａに接続し、第２のグループの接続側ファイバ１６を分岐導光ファイバ１４ｂに接続し、第３のグループの接続側ファイバ１６を分岐導光ファイバ１４ｃに接続し、第４のグループの接続側ファイバ１６を分岐導光ファイバ１４ｄに接続し、光スイッチ素子４３がレーザ光４３ａを分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの順に入射することにより、導光板１３の照明領域を上から下へ順次スクロールすることができる。【００５８】
（実施の形態４）
図１１に本発明の実施の形態４に係る面状照明装置５０の概略構成を示す平面図を示す。なお、図１１において、面状照明装置５０の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。【００５９】
図１１に示す面状照明装置５０において、導光ファイバ４１は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄからなり、この複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに対して光学的に接続された複数組のレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２をさらに備え、各分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ異なるレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２からレーザ光を入射される。【００６０】
そして、制御部１５は、複数組のレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２の動作を制御し、制御部１５が動作させるレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２を選択することにより、選択されたレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２からレーザ光が出射される。接続側ファイバ１６は、実施の形態３と同様に、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに対して分割されて接続され、選択されたレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２に接続された分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバ１６にのみレーザ光１１ａが入射される。【００６１】
このような構成とすることにより、低消費電力で出力光（図示せず）が高精度に均一化された面状照明装置５０を実現することができるとともに、複数のレーザ光源１１を交互に効率よく長寿命で動作させることができる。さらに、導光板１３を照明する領域を複数の分割領域に分割し、レーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２毎に分割領域を割り当ててやると、導光板１３の照明領域を順次スクロールすることができる。この結果、面状照明装置５０を液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に、動画ボケを低減することができる。【００６２】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させ、位相の揃っていない出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。【００６３】
（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態５に係る面状照明装置６０の概略構成を示す平面図である。なお、図１２においても、導光板１３などの面状照明装置６０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。【００６４】
図１２に示す本実施の形態に係る面状照明装置６０は、レーザ光源１１と、このレーザ光源１１に一方の端面部１２ａが光学的に接続された光源側バンドルファイバ１２と、一方の端部１６ａが円弧状に配置され、他方の端部が平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバ１６と、複数の接続側ファイバ１６に対応して平面状に並行して配置された複数のファイバコリメータ１７と、複数の接続側ファイバ１６が複数のファイバコリメータ１７を介して光学的に導光板側面１３ｄに接続された導光板１３と、光源側バンドルファイバ１２と接続側ファイバ１６とを光学的に接続するポリゴンミラー６１と、少なくともレーザ光源１１及びポリゴンミラー６１を制御する制御部１５とを備えている。【００６５】
なお、図１２の面状照明装置６０において、構成をわかりやすくするために、複数の接続側ファイバ１６は、間隔をあけて配置されているように示しているが、実際の構成は、個々のファイバコリメータ１７に対応して密に配置されている。そして、レーザ光源１１から出射されたレーザ光（図示せず）は、光源側バンドルファイバ１２から出射されてコリメータレンズ６２により平行なレーザ光６３として出射される。レーザ光６３は、ポリゴンミラー６１に入射して走査光６３ａとして走査され、複数の接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａに連続して入射される。【００６６】
また、図１２に示すように、複数の接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａは、ポリゴンミラー６１から所定の距離に連続して配置されている。そして、ポリゴンミラー６１は、走査光６３ａが連続して配置された一方の端部１６ａの上を一定の走査速度で走査されているように動作を行う。【００６７】
このときに図示していないが、接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａには、走査光６３ａのビーム径に対応した径のコリメータを接続している。なお、ポリゴンミラー６１は、配線１５ｄを介して制御部１５と電気的に接続された駆動部６１ａにより駆動されて矢印６４の方向に回転するので、導光板１３にはレーザ光１１ａが上部から下部に走査されるように入射することができる。【００６８】
なお、コリメータレンズ６２に代えて、光源側バンドルファイバ１２のレーザ光６３を出射する出射端部１２ｂにファイバコリメータ（図示せず）などを接続し、光源側バンドルファイバ１２の径にほぼ対応した径の平行なレーザ光６３を出射するようにしてもよい。このことにより、レーザ光６３は、ポリゴンミラー６１で走査されて走査光６３ａとして接続側ファイバ１６に連続してほとんどロスがなく入射することができる。【００６９】
このような構成とすることにより、空間を有効に利用して、レーザ光６３を走査して複数の接続側ファイバ１６を介してレーザ光１１ａを効率的に導光板１３に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光（図示せず）が高精度に均一化された面状照明装置６０を実現することができる。また、複数の接続側ファイバ１６により走査光６３ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させて位相の揃っていない出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。さらに、ポリゴンミラー６１によりレーザ光１１ａを導光板１３の上部から下部へ走査し、導光板１３の照明領域を順次スクロールすることで、液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に動画ボケを低減することができる。【００７０】
（実施の形態６）
図１３は、本発明の実施の形態６に係る面状照明装置７０の概略構成を示す平面図である。なお、図１３においても、導光板１３などの面状照明装置７０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。【００７１】
図１３に示す本実施の形態に係る面状照明装置７０は、レーザ光源１１と、このレーザ光源１１に一方の端面部１２ａが光学的に接続された光源側バンドルファイバ１２と、出射端部１６ｄが平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバ１６と、複数の接続側ファイバ１６に対応して平面状に並行して配置された複数のファイバコリメータ１７と、複数の接続側ファイバ１６が複数のファイバコリメータ１７を介して光学的に導光板側面１３ｄに接続された導光板１３と、光源側バンドルファイバ１２と複数の接続側ファイバ１６とを光学的に接続し、レーザ光をランダムに走査可能な音響光学素子７１（または電気光学素子７２）と、少なくとも音響光学素子７１（または電気光学素子７２）及びレーザ光源１１を制御する制御部１５とを備えている。【００７２】
なお、図１３の面状照明装置７０において、構成をわかりやすくするために複数の接続側ファイバ１６は、間隔をあけて配置されているように示しているが、実際の構成は、個々のファイバコリメータ１７に対応して密に配置されている。【００７３】
そして、レーザ光源１１から出射されたレーザ光（図示せず）は、図１３に示すように、光源側バンドルファイバ１２の出射端部１２ｂに接続された音響光学素子７１または電気光学素子７２により走査光７３（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ）として走査される。走査光７３（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ）は、複数の接続側ファイバ１６のうち制御部１５により選択された接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａに順次入射されている。【００７４】
このときに、複数の接続側ファイバ１６の中間部は、被覆部７４により束ねられている。また、複数の接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａが、走査光７３の入射側となり、複数の接続側ファイバ１６の出射端部１６ｄから出射するレーザ光１１ａが、ファイバコリメータ１７を介して導光板１３に入射することとなる。なお、音響光学素子７１または電気光学素子７２は、配線１５ｅにより制御部１５に接続されて制御されている。【００７５】
このような構成とすることにより、複数の接続側ファイバ１６から導光板１３に均一性良くレーザ光１１ａを入射させることができ、低消費電力で出力光（図示せず）が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。【００７６】
このときに、複数の接続側ファイバ１６は、その複数の接続側ファイバ１６の入射側である一方の端部１６ａと出射端部１６ｄとが同じ並び方の順序で並んでいなくとも、制御部１５によりこれらの並び方の順序が把握されていれば、音響光学素子７１または電気光学素子７２による走査光７３の走査を制御することにより、入射光としてのレーザ光１１ａが導光板側面１３ｄのどの位置からどの順序で入射するかを制御することができる。したがって、接続側ファイバ１６を構成する複数の光ファイバを整列させる必要がないので、整列用の余分な部材や調整の手間が省け、接続側ファイバ１６として低コストな接続側バンドルファイバを使用することができるという効果が得られる。【００７７】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させて位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。さらに、音響光学素子７１または電気光学素子７２によりレーザ光７３を走査し、導光板１３の照明領域を順次スクロールすることで、液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に動画ボケを低減することができる。【００７８】
（実施の形態７）
図１４は、本発明の実施の形態７に係る面状照明装置８０の概略構成を示す平面図である。なお、図１４においても、導光板１３ｅなどの面状照明装置８０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。【００７９】
図１４に示す面状照明装置８０が図１に示す面状照明装置１０と異なる点は、ファイバコリメータ１７が省略され、レーザ光１１ａが接続側ファイバ１６から導光板１３ｅの導光板側面１３ａへ直接入射され、導光板１３ｅの内部の拡散粒子１３ｆに拡散されて導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出射される点である。その他の点は、図１に示す面状照明装置１０と同様であるので、詳細な説明を省略する。【００８０】
図１４に示す面状照明装置８０では、複数の接続側ファイバ１６の各々は、一方の端部１６ａにテーパ形状に形成された接触部１６ｂを有し、導光ファイバ１４は、複数の接続側ファイバ１６と接触部１６ｂの先端の接触部分１６ｃで光学的に接続されている。そして、レーザ光１１ａは、導光ファイバ１４から接触部分１６ｃを通過して複数の接続側ファイバ１６に入射し、複数の接続側ファイバ１６からレーザ光１１ａが拡がりながら導光板１３ｅの内部に導かれる。導光板１３ｅの内部には、複数の拡散粒子１３ｆが分散されて混在し、一方の主面１３ｂに対向した他方の主面、及び導光板側面１３ａを除く他の側面には、レーザ光１１ａを反射する反射膜が形成されている。【００８１】
本実施の形態では、レーザ光１１ａが拡がりながら導光板１３ｅの内部に伝搬するので、レーザ光１１ａが複数の拡散粒子１３ｆにより効率よく散乱され、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光１９として均一に出射される。【００８２】
このような構成とすることにより、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを、光ファイバ（光源側バンドルファイバ１２、混合ファイバ１８ａ、導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６）によりほとんどロスがなく導光板１３ｅに直接的に伝達することができるので、レーザ光１１ａを効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置８０を実現することができる。【００８３】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３ｅに入射させるとともに、レーザ光１１ａが拡散粒子１３ｆにより散乱され、位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。【００８４】
さらに、実施の形態１と同様に、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを導光板１３ｅに入射させるための導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６などを接続する構造を工夫しているので、導光板側面１３ａに沿った方向に均一性が高精度に実現されたレーザ光１１ａを導光板側面１３ａから入射させることができる。その結果として、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光を高均一に出射することができる。【００８５】
（実施の形態８）
図１５は、本発明の実施の形態８に係る面状照明装置９０の概略構成を示す平面図である。なお、図１５においても、導光板１３ｅなどの面状照明装置９０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。【００８６】
図１５に示す面状照明装置９０が図１に示す面状照明装置１０と異なる点は、導光ファイバ１４、ファイバコリメータ１７及び混合ファイバ１８ａが省略され、光源側バンドルファイバ１２と接続側ファイバ１６とがライトパイプ１４ｅを介して光学的に接続され、レーザ光１１ａが接続側ファイバ１６から導光板１３ｅの導光板側面１３ａへ直接入射され、導光板１３ｅの内部の拡散粒子１３ｆに拡散されて導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出射される点である。その他の点は、図１に示す面状照明装置１０と同様であるので、詳細な説明を省略する。【００８７】
図１５に示す面状照明装置９０では、ライトパイプ１４ｅは、直方体を有する中実のガラスから構成され、光源側バンドルファイバ１２からのレーザ光は、ライトパイプ１４ｅの内部で全反射を繰り返しながら、各波長のレーザ光が均一に混ざり合った状態で複数の接続側ファイバ１６に入射される。なお、ライトパイプの構成は、上記の例に特に限定されず、円柱形状等の他の形状のものを用いたり、四面の反射ミラーから構成される中空のライトパイプ等を用いてもよい。また、ライトパイプに代えて、コア径が数百μｍ〜数ｍｍの大口径ファイバを用いてもよい。【００８８】
複数の接続側ファイバ１６は、例えば、円柱形状の光ファイバから構成され、レーザ光１１ａが複数の接続側ファイバ１６から拡がりながら導光板１３ｅの内部に導かれる。導光板１３ｅの内部には、複数の拡散粒子１３ｆが分散されて混在し、一方の主面１３ｂに対向した他方の主面、及び導光板側面１３ａを除く他の側面には、レーザ光１１ａを反射する反射膜が形成されている。【００８９】
本実施の形態でも、レーザ光１１ａが拡がりながら導光板１３ｅの内部に伝搬するので、レーザ光１１ａが複数の拡散粒子１３ｆにより散乱され、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光１９として均一に出射される。【００９０】
このような構成とすることにより、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを、光源側バンドルファイバ１２からライトパイプ１４ｅを介して複数の接続側ファイバ１６へ伝搬させることにより、ほとんどロスがなく導光板１３ｅに直接的に伝達することができるので、レーザ光１１ａを効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置９０を実現することができるとともに、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光を高均一に出射することができる。【００９１】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３ｅに入射させるとともに、レーザ光１１ａが拡散粒子１３ｆにより散乱され、位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができるとともに、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光を高均一に出射することができる。【００９２】
（実施の形態９）
図１６は、本発明の実施の形態９に係る液晶表示装置を示す概略断面図であり、実施の形態１〜８のいずれかに係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図である。ここでは、例えば、面状照明装置１０を使用した液晶表示装置１００について説明する。【００９３】
図１６に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１０１と、この液晶表示パネル１０１を背面側から照明するためのバックライト照明装置としての面状照明装置１０とを備えている。【００９４】
ここで、液晶表示パネル１０１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構成からなり、表示領域には、図１６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。【００９５】
そして、２枚のガラス基板１０２、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、１０４の一方に形成されているが、図示していない。１０６は出射側偏光フィルムを示し、１０７は入射側偏光フィルムを示す。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。【００９６】
ところで、面状照明装置１０（バックライト照明装置）の導光板１３の一方の主面１３ｂから出射する出力光１９は、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を合波した光である。また、液晶表示パネル１０１の入射側偏光フィルム１０７を透過した出力光１９は、直線偏光となり、液晶層１０３は、ＴＦＴにより駆動され、出力光１９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、出力光１９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。【００９７】
したがって、このような構成とすることにより、色再現範囲が広く、高輝度で、かつ高画質の液晶表示装置１００を実現できる。また、レーザ光源１１の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１１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、面状照明装置１０側の入射側偏光フィルム１０７を不要にすることもできるので、コストダウンが図れるとともに、光利用効率を大幅に改善することができる。【００９８】
なお、図１６の液晶表示装置１００において、出力光１９を拡散して表示視野角を広げるために、拡散板１０８を液晶表示パネル１０１の出射側偏光フィルム１０６に隣接して設けている。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。【００９９】
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あるいは液晶表示パネル１０１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１３の一方の主面１３ｂ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。【０１００】
上記の各実施の形態から本発明について要約すると、以下のようになる。すなわち、本発明に係る面状照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、一方の端面部が前記レーザ光源に光学的に接続された光源側バンドルファイバと、平板状の導光板と、前記導光板の側面側に平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバと、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を前記複数の接続側ファイバへ導く導光部材とを備え、前記導光板は、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射する。【０１０１】
この面状照明装置においては、レーザ光源からのレーザ光が光源側バンドルファイバ、導光部材及び複数の接続側ファイバを介してほとんどロスがなく導光板に伝達され、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを低減することができるとともに、高精度に均一化された出力光を低消費電力で出射することができる。【０１０２】
前記レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光源、緑色レーザ光源及び青色レーザ光源を含み、前記赤色レーザ光源、前記緑色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、それぞれのレーザ光を前記光源側バンドルファイバの前記一方の端面部から入射させることが好ましい。【０１０３】
この場合、面状照明装置を液晶表示装置のバックライト照明装置として用いれば、色再現範囲が広く、高画質を得ることができる。【０１０４】
前記光源側バンドルファイバは、複数の光ファイバを含み、前記複数の光ファイバは、色ごとに軸対称にバンドルされていることが好ましい。【０１０５】
この場合、光源側バンドルファイバからの各色のレーザ光を混合し、出射光量の角度分布及び面内均一性の良い白色光を得ることができる。【０１０６】
前記赤色レーザ光源は、半導体レーザであり、前記光源側バンドルファイバは、コア径の異なる複数の光ファイバからなり、前記赤色レーザ光源から出射したレーザ光が入射する光ファイバのコア径は、他のレーザ光源から出射したレーザ光が入射する光ファイバのコア径よりも大きいことが好ましい。【０１０７】
この場合、例えば、ストライプ幅が１５０μｍ程度と大きいワイドストライプの高出力赤色半導体レーザと、発光領域の小さい青色半導体レーザ及び緑色レーザ光源とを用いて、各レーザ光源に適したコア径の光ファイバをバンドルすることができるので、各レーザ光源と各光ファイバとの結合効率を損なうことなく、光源側バンドルファイバの直径を小さくすることができる。【０１０８】
前記光源側バンドルファイバは、前記赤色レーザ光源からの赤色レーザ光を導光する複数の光ファイバと、前記青色レーザ光源からの青色レーザ光を導光する複数の光ファイバと、前記緑色レーザ光源からの緑色レーザ光を導光する一つの光ファイバとからなることが好ましい。【０１０９】
この場合、複数の赤色半導体レーザ及び青色半導体レーザと、半導体レーザ励起の固体レーザから出射したレーザ光のＳＨＧ光を用いる一つの緑色レーザ光源とを用いて、小型で高出力な白色照明を得ることができる。【０１１０】
上記面状照明装置は、前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、前記導光部材は、前記導光板の側面に対向して配置され、前記光源側バンドルファイバと前記接続側ファイバとを光学的に接続し、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を分配して前記複数の接続側ファイバへ出射する導光ファイバを含み、前記導光板は、前記複数のファイバコリメータを介して、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することが好ましい。【０１１１】
この場合、レーザ光源からのレーザ光が光源側バンドルファイバ、導光ファイバ、接続側ファイバ及びファイバコリメータによりほとんどロスがなく導光板に伝達することができるので、レーザ光を効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置を実現できる。また、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。例えば、レーザ光源として、ＲＧＢ３色のレーザ光源を用いることにより、白色照明を得ることも可能であるし、同一色の複数のレーザ光源を用いれば、高出力化が可能である。さらに、両者を合わせて、３原色の複数のレーザ光源を用いれば、高出力で明るい白色照明を得ることができる。【０１１２】
前記複数の接続側ファイバの各々は、テーパ形状に形成された接触部を一方の端部に有し、前記導光ファイバは、前記複数の接続側ファイバに前記接触部の先端の接触部分で光学的に接続され、前記レーザ光は、前記導光ファイバから前記接触部分を通過して前記複数の接続側ファイバに入射して前記導光板に導かれることが好ましい。【０１１３】
この場合、導光板側面から導光板側面に沿った方向に均一性が高精度に実現されたレーザ光を入射させることができるので、導光ファイバから複数の接続側ファイバを介してレーザ光の光量をロスすることなく効率的に導光板に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。また、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させ、位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。【０１１４】
前記導光ファイバは、複数の分岐導光ファイバを含み、上記面状照明装置は、前記複数の分岐導光ファイバ及び前記光源側バンドルファイバが両側に光学的に接続された光スイッチ素子と、前記光スイッチ素子を制御する制御部とをさらに備え、前記スイッチ素子は、前記複数の分岐導光ファイバのうち少なくとも１つを選択して前記光源側バンドルファイバから入射するレーザ光を出射することにより、選択した分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバにのみ前記レーザ光を入射させることが好ましい。【０１１５】
この場合、複数の分岐導光ファイバから複数の接続側ファイバを介してレーザ光の光量をロスすることなく効率的に導光板に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。また、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて位相の揃っていない出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わり、人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。また、導光板の照明領域を順次スクロールすることで、液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に動画ボケを低減することができる。【０１１６】
前記導光ファイバは、複数の分岐導光ファイバを含み、前記レーザ光源及び前記光源側バンドルファイバは、前記複数の分岐導光ファイバに対して光学的に接続された複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を含み、上記面状照明装置は、前記複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源のうち少なくとも一組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を選択して動作させ、選択した光源側バンドルファイバに接続された分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバにのみ前記レーザ光を入射させるように前記複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を制御する制御部をさらに備えることが好ましい。【０１１７】
この場合、複数のレーザ光源を効率よく長寿命で動作させることができる。また、複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源により導光板を照明する領域を割り当ててやるとスクロール照明やスキャンニングバックライトを適用することもできる。【０１１８】
前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、前記導光部材は、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を走査して前記複数の接続側ファイバの一方の端部に走査光を連続して入射させるポリゴンミラーを含み、前記導光板は、前記複数のファイバコリメータを介して、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することが好ましい。【０１１９】
この場合、空間を有効に利用し、レーザ光を走査して複数の接続側ファイバを介してレーザ光を効率的に導光板に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。また、複数の接続ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。また、導光板の照明領域を順次スクロールすることで、液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に動画ボケを低減することができる。【０１２０】
前記複数の接続側ファイバの前記一方の端部は、前記ポリゴンミラーから所定の距離に連続して配置され、前記ポリゴンミラーは、前記走査光が前記一方の端部の上を一定の走査速度で走査するようにレーザ光を走査することが好ましい。【０１２１】
この場合、ポリゴンミラーが等角速度で回転していても、接続側ファイバに対して等速度で光が走査されるので、導光板から出射する出力光の一方の主面上での均一性がより向上する。【０１２２】
前記導光部材は、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光をランダムに走査して前記複数の接続側ファイバの一方の端部に走査光をランダムに入射可能な光走査部材を含み、上記面状照明装置は、前記光走査部材を制御する制御部と、前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、前記制御部は、前記光走査部材を制御し、前記複数の接続側ファイバのうち選択した接続側ファイバの一方の端部に前記走査光を順次入射させ、前記導光板は、前記ファイバコリメータを介して、選択された接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射されることが好ましい。【０１２３】
この場合、複数の接続側ファイバから導光板側面に均一性良くレーザ光を入射させることができ、低消費電力で出力光が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。また、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。また、光をランダム走査できるので、複数の接続側ファイバを任意に照明できるという効果が得られる。ランダム走査可能な光走査部材としては、例えば、音響光学素子または電気光学素子が好適である。【０１２４】
前記導光板の一方の主面は、対向する一対の短辺及び長辺により囲まれ、前記ファイバコリメータは、前記導光板の側面のうち前記短辺に沿った側面に光学的に接続され、前記レーザ光は、前記導光板中を前記長辺に沿って進行することが好ましい。【０１２５】
この場合、導光板の一方の主面から出射される出力光が長辺に沿って進行し、出力光を導光板の照明領域に対して一方向にスクロールすることができる。したがって、例えば、複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源により、導光板を照明する領域を割り当ててやると、スクロール照明やスキャンニングバックライトを適用することもできる。【０１２６】
前記導光板は、前記導光板の内側で前記一方の主面に対向する他方の主面上に、前記複数の接続側ファイバが接続された前記導光板の側面に対して平行に整列されたバー状の複数のミラーを有することが好ましい。【０１２７】
この場合、導光板の一方の主面から出力光を高精度に均一化して出射することができる。【０１２８】
また、本発明に係る液晶表示装置は、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上記いずれかの面状照明装置を用いたものである。【０１２９】
この液晶表示装置においては、色再現範囲が広く、高輝度で、かつ高画質の薄型の液晶表示装置を実現できる。さらに、レーザ光を効率的に利用することができるので、低消費電力で動作でき、出力光を高均一に出射することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明の面状照明装置は、薄型でレーザ光を効率的に利用することができるとともに、低消費電力で動作することができ、また、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は、色再現範囲が広くて高輝度の画像表示ができ、低消費電力での動作が実現できるので、薄型の液晶表示装置に有用である。
【図１】
2009031289.tif 000003
【図２】
2009031289.tif 000004
【図３】
2009031289.tif 000005
【図４】
2009031289.tif 000006
【図５】
2009031289.tif 000007
【図６】
2009031289.tif 000008
【図７】
2009031289.tif 000009
【図８】
2009031289.tif 000010
【図９】
2009031289.tif 000011
【図１０】
2009031289.tif 000012
【図１１】
2009031289.tif 000013
【図１２】
2009031289.tif 000014
【図１３】
2009031289.tif 000015
【図１４】
2009031289.tif 000016
【図１５】
2009031289.tif 000017
【図１６】
2009031289.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月24日(2009.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
一方の端面部が前記レーザ光源に光学的に接続された光源側バンドルファイバと、
平板状の導光板と、
前記導光板の側面側に平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバと、
前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を前記複数の接続側ファイバへ導く導光部材とを備え、
前記導光板は、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
前記レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光源、緑色レーザ光源及び青色レーザ光源を含み、
前記赤色レーザ光源、前記緑色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、それぞれのレーザ光を前記光源側バンドルファイバの前記一方の端面部から入射させることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記光源側バンドルファイバは、複数の光ファイバを含み、
前記複数の光ファイバは、色ごとに軸対称にバンドルされていることを特徴とする請求項２記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記赤色レーザ光源は、半導体レーザであり、
前記光源側バンドルファイバは、コア径の異なる複数の光ファイバからなり、
前記赤色レーザ光源から出射したレーザ光が入射する光ファイバのコア径は、他のレーザ光源から出射したレーザ光が入射する光ファイバのコア径よりも大きい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】
前記光源側バンドルファイバは、
前記赤色レーザ光源からの赤色レーザ光を導光する複数の光ファイバと、
前記青色レーザ光源からの青色レーザ光を導光する複数の光ファイバと、
前記緑色レーザ光源からの緑色レーザ光を導光する一つの光ファイバとからなることを特徴とする請求項４記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、
前記導光部材は、前記導光板の側面に対向して配置され、前記光源側バンドルファイバと前記接続側ファイバとを光学的に接続し、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を分配して前記複数の接続側ファイバへ出射する導光ファイバを含み、
前記導光板は、前記複数のファイバコリメータを介して、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記複数の接続側ファイバの各々は、テーパ形状に形成された接触部を一方の端部に有し、
前記導光ファイバは、前記複数の接続側ファイバに前記接触部の先端の接触部分で光学的に接続され、
前記レーザ光は、前記導光ファイバから前記接触部分を通過して前記複数の接続側ファイバに入射して前記導光板に導かれることを特徴とする請求項６に記載の面状照明装置。
【請求項８】
前記導光ファイバは、複数の分岐導光ファイバを含み、
前記複数の分岐導光ファイバ及び前記光源側バンドルファイバが両側に光学的に接続された光スイッチ素子と、
前記光スイッチ素子を制御する制御部とをさらに備え、
前記光スイッチ素子は、前記複数の分岐導光ファイバのうち少なくとも１つを選択して前記光源側バンドルファイバから入射するレーザ光を出射することにより、選択した分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバにのみ前記レーザ光を入射させることを特徴とする請求項６または７に記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記導光ファイバは、複数の分岐導光ファイバを含み、
前記レーザ光源及び前記光源側バンドルファイバは、前記複数の分岐導光ファイバに対して光学的に接続された複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を含み、
前記複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源のうち少なくとも一組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を選択して動作させ、選択した光源側バンドルファイバに接続された分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバにのみ前記レーザ光を入射させるように前記複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項６または７に記載の面状照明装置。
【請求項１０】
前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、
前記導光部材は、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を走査して前記複数の接続側ファイバの一方の端部に走査光を連続して入射させるポリゴンミラーを含み、
前記導光板は、前記複数のファイバコリメータを介して、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記複数の接続側ファイバの前記一方の端部は、前記ポリゴンミラーから所定の距離に連続して配置され、
前記ポリゴンミラーは、前記走査光が前記一方の端部の上を一定の走査速度で走査するようにレーザ光を走査することを特徴とする請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１２】
前記導光部材は、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光をランダムに走査して前記複数の接続側ファイバの一方の端部に走査光をランダムに入射可能な光走査部材を含み、
前記光走査部材を制御する制御部と、
前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、
前記制御部は、前記光走査部材を制御し、前記複数の接続側ファイバのうち選択した接続側ファイバの一方の端部に前記走査光を順次入射させ、
前記導光板は、前記ファイバコリメータを介して、選択された接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１３】
前記導光板の一方の主面は、対向する一対の短辺及び長辺により囲まれ、
前記ファイバコリメータは、前記導光板の側面のうち前記短辺に沿った側面に光学的に接続され、
前記レーザ光は、前記導光板中を前記長辺に沿って進行することを特徴とする請求項６〜１２のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１４】
前記導光板は、前記導光板の内側で前記一方の主面に対向する他方の主面上に、前記複数の接続側ファイバが接続された前記導光板の側面に対して平行に整列されたバー状の複数のミラーを有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
【請求項１５】
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１〜１４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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶テレビジョンなど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と、それを用いた液晶表示装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
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り、一般的には、蛍光表示管など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の大画面化が進み、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きている。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とともに、設置する室内での占有空間をできるだけ少なくするために薄型化も強く望まれている。
【０００３】
このような要望のうちの低消費電力化に対応するために、発光効率の良い光源として発光ダイオードやレーザ光源を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。
【０００４】
また、例えば、ライトパイプと呼ばれる、光を散乱させる散乱中心を有する導光板の側面に光ファイバを接続して、この光ファイバを介してレーザ光源からのレーザ光を導いて導光板に入射させ、そして、散乱中心によりレーザ光を散乱させて導光板の主面から出力光を出射させることにより、バックライトユニットとして動作させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようにすることにより、放熱の観点で最適な位置にレーザ光源を配置することができるので、低消費電力で薄型の面状照明装置を実現しようとしている。
【０００５】
また、透明シートを用いて、この透明シートの一端側に複数の切込を入れて分断し、かつ、それらを積層して短冊状導光部として、この短冊状導光部にＬＥＤ光源からの光を入射させて透明シートに導光し、そして、シート内部を伝播する光を散乱させることにより、この導光シートの表面から出力光を出射させることも提案されている（例えば、特許文献２参照）。このようにすることにより、照度分布が均一で軽量のシート状の面状照明装置を実現しようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−４２６４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３４０１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記で説明した従来技術においては、面状照明装置の薄型化を実現する提案がなされているものの、導光板に接続されている光ファイバ及び短冊状導光部の接続本数が十分ではなく、導光板と接続する構造が工夫されていないため、導光板の一方の主面からの出力光の均一性が十分に高精度に実現できないという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、出力光のスペックルノイズを低減することができるとともに、高精度に均一化された出力光を低消費電力で出射することができる薄型の面状照明装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一局面に従う面状照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、一方の端面部が前記レーザ光源に光学的に接続された光源側バンドルファイバと、平板状の導光板と、前記導光板の側面側に平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバと、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を前記複数の接続側ファイバへ導く導光部材とを備え、前記導光板は、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射する。
【発明の効果】
【００１０】
この面状照明装置においては、レーザ光源からのレーザ光が光源側バンドルファイバ、導光部材及び複数の接続側ファイバを介してほとんどロスがなく導光板に伝達され、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを低減することができるとともに、高精度に均一化された出力光を低消費電力で出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の構成全体を模式的に示す平面図である。
【図２】図１における１Ｂ−１Ｂ線から見た面状照明装置の断面図である。
【図３】図１に示すレーザ光源の構成例について示す模式図である。
【図４】図１における１Ｄ−１Ｄ線から見た光源側バンドルファイバの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る面状照明装置の導光ファイバと接続側ファイバとが接触している接触部分及び接続側ファイバの一部を拡大して示した概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る面状照明装置に使用可能な導光ファイバ及び接続側ファイバの他の構成例において、導光ファイバと接続側ファイバとが接触している接触部分及び接続側ファイバの一部を拡大して示した概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る面状照明装置に使用可能な導光ファイバ及び接続側ファイバのさらに他の構成例において、導光ファイバと接続側ファイバとが接触している接触部分及び接続側ファイバの一部を拡大して示した概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る面状照明装置の構成全体を模式的に示す平面図である。
【図９】図８における２Ｂ−２Ｂ線から見た面状照明装置の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態７に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態８に係る面状照明装置の概略構成を示す平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態９に係る液晶表示装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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がある。
【００１３】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る面状照明装置１０の概略構成図であり、図１は、面状照明装置１０の構成全体を模式的に示す平面図であり、図２は、図１における１Ｂ−１Ｂ線から見た面状照明装置１０の断面図である。また、図３は、面状照明装置１０のレーザ光源１１の構成例について示す模式図であり、図４は、図１における１Ｄ−１Ｄ線から見た面状照明装置１０の光源側バンドルファイバ１２の断面図である。なお、図１において、面状照明装置１０の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本実施の形態の面状照明装置１０は、レーザ光源１１と、レーザ光源１１に一方の端面部１２ａが光学的に接続された光源側バンドルファイバ１２と、導光板１３と、導光ファイバ１４と、少なくともレーザ光源１１を制御する制御部１５と、複数の接続側ファイバ１６と、複数のファイバコリメータ１７と、混合ファイバ１８ａとを備えている。
【００１５】
図１に示すように、レーザ光源１１は、少なくとも赤色レーザ光源（Ｒ光源）１１Ｒ、緑色レーザ光源（Ｇ光源）１１Ｇ及び青色レーザ光源（Ｂ光源）１１ＢからなるＲＧＢ光源であり、このＲＧＢ光源１１からのそれぞれのレーザ光（図示せず）を光源側バンドルファイバ１２の一方の端面部１２ａから入射させている。
【００１６】
光源側バンドルファイバ１２は、混合ファイバ１８ａを介して導光ファイバ１４と接続されている。これは、後述するように光源側バンドルファイバ１２内をレーザ光がその波長ごとに個別のファイバで導光される場合に、混合ファイバ１８ａにおいて各波長のレーザ光が均一に混ざり合うようにした後に、導光ファイバ１４に入射するようにしたものである。
【００１７】
また、導光ファイバ１４は、光源側バンドルファイバ１２と複数の接続側ファイバ１６とを光学的に接続するものであり、導光板１３の導光板側面１３ａに対向して配置されている。ここで、複数の接続側ファイバ１６は、導光板１３の導光板側面１３ａ側に平面状に並行して一列に配置され、複数のファイバコリメータ１７は、複数の接続側ファイバ１６に対応して平面状に並行して一列に配置されている。また、複数の接続側ファイバ１６は、複数のファイバコリメータ１７を介して光学的に導光板１３の導光板側面１３ａに接続されている。
【００１８】
ここで、複数の接続側ファイバ１６及び複数のファイバコリメータ１７は、密に近接して配置されることが好ましく、例えば、数十本以上であることが好ましく、数百本以上であることがより好ましく、面状照明装置１０がバックライト照明装置として使用される液晶表示装置の画素数に対応することがさらに好ましい。なお、複数の接続側ファイバ１６及び複数のファイバコリメータ１７の配置構成は、上記の例に特に限定されず、２列以上に重ねて配置したり、所定間隔を空けて配置したり、千鳥状に配置したりする等の種々の変更が可能である。
【００１９】
そして、導光ファイバ１４は、レーザ光源１１から出射したレーザ光（図示せず）を光源側バンドルファイバ１２から入射して、レーザ光１１ａを複数の接続側ファイバ１６に分配して出射することにより、レーザ光１１ａが複数のファイバコリメータ１７を介して導光板１３に入射され、導光板１３の一方の主面１３ｂから出射される出力光１９が均一に出射されている。
【００２０】
さらに、図２に示すように、複数の接続側ファイバ１６の各々は、一方の端部１６ａにその断面がテーパ形状に形成された接触部１６ｂを有し、導光ファイバ１４は、複数の接続側ファイバ１６と接触部１６ｂの先端の接触部分１６ｃで光学的に接続されている。そして、レーザ光１１ａは、導光ファイバ１４から接触部分１６ｃを通過して複数の接続側ファイバ１６に入射し、ファイバコリメータ１７により平行化された後に、導光板１３に導かれている。
【００２１】
また、図２に示すように、導光板１３の内側には、一方の主面１３ｂに対向した他方の主面１３ｃ上に、複数の接続側ファイバ１６がファイバコリメータ１７を介して接続された導光板側面１３ａに対して平行に、例えば、バー状の複数のミラー２０が整列させて形成されている。このようにすることにより、例えば、レーザ光１１ａのビームウェスト（導光板１３中のレーザ光の径が最も小さい部分）が導光板側面１３ａに位置するようにして、レーザ光１１ａを導光板１３に入射すると、レーザ光１１ｂは、図２に示すように導光板１３内をやや拡がりながら進行していく。
【００２２】
この結果、レーザ光１１ｂは、バー状に整列したミラー２０により上方に立ち上げられて導光板１３の一方の主面１３ｂから出力光１９として均一に出射される。なお、レーザ光１１ｂは、図２に示すように、導光板１３の左側から右側へ進行し、表示が行われることになる。また、導光板１３の構成は、ミラー２０を用いた上記の例に特に限定されず、一方の主面１３ｂから出力光１９として均一に出射することができれば、種々の構成を採用することができる。
【００２３】
また、レーザ光源１１及び導光板１３は、配線１５ａ及び配線１５ｂにより電気的に制御部１５に接続され、制御部１５により制御されている。導光板１３については、所定の場所に受光素子（図示せず）を配置してレーザ光１１ｂの光量を測定し、この光量の大小によりレーザ光源１１において出射するレーザ光（図示せず）の光量を調整することができる。
【００２４】
このような構成とすることにより、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを、光ファイバ（光源側バンドルファイバ１２、混合ファイバ１８ａ、導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６）によりほとんどロスがなく導光板１３に伝達することができるので、レーザ光１１ａを効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置１０を実現することができる。
【００２５】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させ、位相の揃っていない出力光１９として出射するので、出力光１９のスペックルノイズを十分に低減することができる。
【００２６】
さらに、後述する図５〜図７に示すように、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを導光板１３に入射させるための導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６などを接続する構造を工夫しているので、導光板側面１３ａに沿った方向に均一性が高精度に実現されたレーザ光１１ａを導光板側面１３ａから入射させることができる。その結果として、導光板１３の一方の主面１３ｂから出力光１９を高均一に出射することができる。
【００２７】
なお、Ｒ光源１１Ｒ、Ｇ光源１１Ｇ及びＢ光源１１Ｂは、複数のレーザ光源で構成されていてもよい。例えば、Ｒ光源１１Ｒは、図３に示されるように、複数の赤色半導体レーザ素子（Ｒ素子）１１ｒと、光ファイバ１１ｆと、複数の赤色半導体レーザ素子１１ｒを光ファイバ１１ｆに光学的に結合するための対物レンズ１１ｍとから構成されてもよい。また、Ｇ光源１１Ｇ及びＢ光源１１Ｂも同様に複数のレーザ光源から構成されていてもよい。
【００２８】
そして、図１における１Ｄ−１Ｄ線から見た光源側バンドルファイバ１２の断面図を図４に示す。光源側バンドルファイバ１２は、Ｒ光源１１Ｒ、Ｇ光源１１Ｇ及びＢ光源１１Ｂからの複数の光ファイバ１１ｆが図１に示すファイバ集結部１１Ｘにおいてまとめられて図４に示す断面図となっている。図４に示すように、面状照明装置１０の光源として必要な、Ｒ光は、例えば、４本のＲ光ファイバＲｆにより、Ｇ光は、例えば、１本のＧ光ファイバＧｆにより、Ｂ光は、例えば、４本のＢ光ファイバＢｆにより、導光板１３の方に導波されていく。なお、Ｒ光ファイバＲｆ、Ｇ光ファイバＧｆ及びＢ光ファイバＢｆの本数は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能である。
【００２９】
ここでは、ファイバ集結部１１Ｘにより複数の光ファイバが束ねられるものの、例えば、Ｒ素子１１ｒからのＲ光を導光板１３に導波する光ファイバ１１ｆは、途中で繋ぎ変えられることなく、連続した状態で光源側バンドルファイバ１２の中に束ねられている。Ｇ光ファイバＧｆ及びＢ光ファイバＢｆも同様である。
【００３０】
また、Ｒ光源１１Ｒ及びＢ光源１１Ｂは、高出力化の為には、それぞれ複数の赤色半導体レーザ及び青色半導体レーザで構成することができるが、Ｇ光源１１Ｇについては、半導体レーザ励起の固体レーザから出射したレーザ光のＳＨＧ（Second Harmonic Generation)光を用いることにより、高出力化が可能である。このため、図４に示すように、Ｇ光ファイバＧｆを光源側バンドルファイバ１２の中心に１本配置し、Ｒ光ファイバＲｆ、Ｂ光ファイバＢｆをその周囲に複数配置することが好ましい。この場合、高出力の白色照明が得られる。
【００３１】
さらに、図４に示すように、光源側バンドルファイバ１２では、各色の光ファイバが色ごとに軸対称になるように、ＲＧＢ光源１１に対して複数の光ファイバをバンドルすることにより、混合ファイバ１８ａから出射光量の角度分布及び面内均一性の良い白色光を得ることができる。
【００３２】
また、高出力の赤色半導体レーザは、ワイドストライプ型半導体レーザであり、ストライプ幅は１５０μｍ程度と大きいが、青色半導体レーザや緑色レーザ光源の発光領域は小さい。このため、Ｒ光ファイバＲｆのコア径は、Ｇ光ファイバＧｆ及びＢ光ファイバＢｆのコア径より大きいことが好ましい。例えば、Ｒ光ファイバＲｆのコア径を２００μｍ、Ｇ光ファイバＧｆ及びＢ光ファイバＢｆのコア径を８０μｍとすることで、レーザ光源１１と各光ファイバとの結合効率を損なうことなく、光源側バンドルファイバ１２の直径を小さくすることができた。さらに、半導体レーザの波長にはばらつきがあるため、半導体レーザを複数個組み合わせることにより、高出力化と同時にレーザ光の干渉が少なくなるので、スペックルノイズを低減できるという効果も得られた。
【００３３】
このような構成とすることにより、この面状照明装置１０を液晶表示装置のバックライト照明装置として用いれば、色再現範囲が広く、高画質を得ることができる。
【００３４】
次に、図１及び図２に示す導光ファイバ１４と接続側ファイバ１６との接続構造について詳細に説明する。図５は、本実施の形態の面状照明装置１０の導光ファイバ１４と接続側ファイバ１６とが接触している接触部分１６ｃ及び接続側ファイバ１６の一部を拡大して示した概略断面図である。
【００３５】
図５において、導光ファイバ１４は、中心部のコア１４ｆと、コア１４ｆの外周部を覆うクラッド１４ｇとから構成されている。ここで、導光ファイバ１４としては、例えば、コア１４ｆの直径Ｄｃが１００μｍ、クラッド１４ｇの厚さＤｒが１２．５μｍのものを使用している。接続側ファイバ１６は、円柱形状の本体部１６ｅと、断面がテーパ形状を有する円錐形状の接触部１６ｂとから構成され、本体部１６ｅの一端に接触部１６ｂが一体に形成され、複数の接続側ファイバ１６が密着して並列に配置されている。なお、接触部１６ｂの形状は、上記の例に特に限定されず、断面がテーパ形状を有する尖頭形状であれば、角錐形状等の他の形状を用いてもよい。
【００３６】
図５に示すように、伝播するレーザ光１１ａがコア１４ｆに閉じ込められ、接触部１６ｂが導光ファイバ１４のクラッド１４ｇの外周部に接触した場合に、レーザ光１１ａの一部が導光ファイバ１４から接触部分１６ｃを経由して接触部１６ｂへ取り出される。このように、コア１４ｆを伝播してきたレーザ光１１ａの一部は、接触部分１６ｃにおいて接触部１６ｂの方へ導かれていることがわかる。
【００３７】
このような構成とすることにより、図２に示すように、導光ファイバ１４を伝播するレーザ光１１ａを、接続側ファイバ１６及びファイバコリメータ１７を介して、ロスなく効率的に導光板１３に取り出すことができ、導光板１３の一方の主面１３ｂ全体から均一な光強度の出力光１９を出射することができる。
【００３８】
次に、上記の接触部分１６ｃを経由してロスなく効率的にレーザ光１１ａを導光ファイバ１４から接続側ファイバ１６の接触部１６ｂに導くための他の構成例を図６及び図７に模式的に示す。
【００３９】
まず、図６に示す例では、導光ファイバ１４と接続側ファイバ１６の接触部分１６ｃとの間に、レーザ光１１ａを透過するコーティング膜２１が形成されている。このコーティング膜２１の屈折率を、例えば、導光ファイバ１４のクラッド１４ｇの屈折率より高くすることにより、レーザ光１１ａを接触部分１６ｃに集中させて接触部１６ｂに取り出しやすくすることができる。また、コーティング膜２１は、接触部１６ｂを形成している材料よりも柔らかい、例えば、有機系の光学材料から構成されることにより、接触部分１６ｃでの導光ファイバ１４と接触部１６ｂとの密着性を上げて空間が残りにくくすることができる。このことにより、レーザ光１１ａをロスなく効率的に接続側ファイバ１６の接触部１６ｂに導くことができる。
【００４０】
このような構成とすることにより、図２に示すように、導光ファイバ１４を伝播するレーザ光１１ａを、コーティング膜２１を介してロスなく効率的に接続側ファイバ１６に伝搬させ、さらに、接続側ファイバ１６及びファイバコリメータ１７を介してロスなく効率的に導光板１３に取り出すことができ、導光板１３の一方の主面１３ｂ全体から均一な光強度の出力光１９を出射することができる。なお、コーティング膜２１は、接触部１６ｂの接触部分１６ｃにのみ形成しているが、接続側ファイバ１６の接触部１６ｂ全面に形成してもよい。
【００４１】
次に、図７に示す例では、導光ファイバ１４と接触部１６ｂの接触部分１６ｃとの間をレーザ光１１ａが透過する接着剤２２により接着している。この接着剤２２の屈折率を、例えば、導光ファイバ１４のクラッド１４ｇの屈折率より高くすることにより、レーザ光１１ａを接触部分１６ｃに集中させて接触部１６ｂに取り出しやすくすることができる。また、接着剤２２は、接触部分１６ｃでの導光ファイバ１４と接触部１６ｂとの間に生じた空間を埋め、導光ファイバ１４と接触部１６ｂとの密着性を上げて空間が残りにくくすることができる。このことにより、レーザ光１１ａをロスなく効率的に接触部１６ｂに導くことができる。
【００４２】
このような構成とすることにより、図２に示すように、導光ファイバ１４を伝播するレーザ光１１ａが接着剤２２を介してロスなく効率的に接続側ファイバ１６及びファイバコリメータ１７を介して導光板１３に取り出すことができ、導光板１３の一方の主面１３ｂ全体から均一な光強度の出力光１９を出射することができる。
【００４３】
なお、接着剤２２は、接触部１６ｂの接触部分１６ｃにのみ塗布しているが、接続側ファイバ１６の接触部１６ｂ全面に塗布してもよい。また、混合ファイバ１８ａと接続側ファイバ１６との間に導光ファイバ１４を別途設けなくとも、混合ファイバ１８ａが、光源側バンドルファイバ１２と接続側ファイバ１６との間で導光ファイバとしての作用を果たしてもよい。その場合には、接続側ファイバ１６をバンドルしたファイバと混合ファイバ１８ａとを接続することで光を伝達することができる。
【００４４】
（実施の形態２）
図８及び図９は、本発明の実施の形態２に係る面状照明装置３０の概略構成図であり、図８は、面状照明装置３０の構成全体を模式的に示す平面図であり、図９は、図８における２Ｂ−２Ｂ線から見た面状照明装置３０の断面図を示す。なお、図８において、面状照明装置３０の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。
【００４５】
図８及び図９に示すように、本実施の形態の面状照明装置３０では、導光板１３の一方の主面１３ｂが、対向する一対の短辺３１ａ及び長辺３１ｂにより囲まれ、導光板側面１３ａ、１３ｄのうち短辺３１ａに沿った導光板側面１３ｄに接続側ファイバ１６及びファイバコリメータ１７が光学的に接続されている点が実施の形態１の面状照明装置１０と異なる。そして、レーザ光１１ａは、短辺３１ａに沿った導光板側面１３ｄから導光板１３に入射するので、導光板１３中を長辺３１ｂに沿って進行している。
【００４６】
このような構成とすることにより、導光板１３中を長辺３１ｂの方向に沿って一方向に進行しているレーザ光１１ａが、出力光１９として、導光板１３の一方の主面１３ｂから出射される。また、図１に示す面状照明装置１０と同様に、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａが、光ファイバ（光源側バンドルファイバ１２、混合ファイバ１８ａ、導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６）によりほとんどロスがなく導光板１３に伝達することができるので、レーザ光１１ａを効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置３０を実現できる。
【００４７】
また、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを導光板１３に入射させるための導光ファイバ１４と接続側ファイバ１６などを接続する構造を実施の形態１と同様に工夫しているので、導光板側面１３ｄに沿った方向に均一性が高精度に実現されたレーザ光１１ａを導光板側面１３ｄから入射させることができる。その結果として、導光板１３の一方の主面１３ｂから出力光１９を高均一に出射することができる。
【００４８】
さらに、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させ、位相の揃っていない出力光１９として出射するので、出力光１９のスペックルノイズを十分に低減することができる。
【００４９】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る面状照明装置４０の概略構成を示す平面図である。なお、図１０においても、導光板１３などの面状照明装置４０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。
【００５０】
図１０に示す本実施の形態に係る面状照明装置４０は、実施の形態１、２で説明した面状照明装置１０、３０とはレーザ光源１１、導光ファイバ４１及び接続側ファイバ１６の構成が異なる。すなわち、導光ファイバ４１は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄからなり、本実施の形態の面状照明装置４０は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ及び光源側バンドルファイバ１２が両側に光学的に接続された光スイッチ素子４３をさらに備えている。
【００５１】
光スイッチ素子４３は、例えば、図１０に示すように、光源側バンドルファイバ１２からの１つの入力であるレーザ光４３ａを４つの分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに分岐して出力できる１×４の光スイッチ素子である。すなわち、光スイッチ素子４３は、制御部１５と配線１５ｃを介して電気的に接続され、制御部１５は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうち少なくとも１つを選択するように光スイッチ素子４３のスイッチング動作を制御する。この制御に従い、光スイッチ素子４３は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうち少なくとも１つを選択し、光源側バンドルファイバ１２から入射するレーザ光４３ａを、選択した分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバ１６にのみ入射させている。
【００５２】
ここで、分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと接続側ファイバ１６との接続形態としては、図１０に示すように、各分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが上から順に接続側ファイバ１６に接続され、例えば、分岐導光ファイバ１４ａには上から１番目、５番目、９番目、…の接続側ファイバ１６が接続され、分岐導光ファイバ１４ｂには上から２番目、６番目、１０番目、…の接続側ファイバ１６が接続され、分岐導光ファイバ１４ｃには上から３番目、７番目、１１番目、…の接続側ファイバ１６が接続され、分岐導光ファイバ１４ｄには上から４番目、８番目、１２番目、…の接続側ファイバ１６が接続されている。
【００５３】
例えば、制御部１５が分岐導光ファイバ１４ｄを選択するように光スイッチ素子４３を制御する場合、光スイッチ素子４３は、レーザ光４３ａを分岐導光ファイバ１４ｄに出射する。そして、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに対して分割されて接続された接続側ファイバ１６のうち、選択された分岐導光ファイバ１４ｄに接続された接続側ファイバ１６にのみレーザ光４３ａを入射させている。
【００５４】
なお、分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと接続側ファイバ１６との接続形態は、上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能である。また、分岐導光ファイバの本数も上記の例に特に限定されず、種々の変更が可能である。
【００５５】
このような構成とすることにより、導光ファイバ４１から複数の接続側ファイバ１６を介してレーザ光４３ａの光量をロスすることなく効率的に導光板１３に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光（図示せず）が高精度に均一化された面状照明装置４０を実現することができる。
【００５６】
また、光スイッチ素子４３によりレーザ光４３ａを複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄへ選択的に入射させ、さらに、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光４３ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させ、位相の揃っていない出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず、人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。
【００５７】
さらに、導光板１３を照明する領域を複数の分割領域に分割し、分岐導光ファイバ毎に分割領域を割り当ててやると、導光板１３の照明領域を順次スクロールすることができる。この結果、面状照明装置４０を液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に、黒画像の挿入と同期して、バックライトの一部を順次点滅させ、動画のブレを大幅に低減するバックライトスキャンニング技術を使用して、動画ボケを低減することができる。
【００５８】
例えば、接続側ファイバ１６を導光板１３の上から順に第１〜第４のグループに分割し、第１のグループの接続側ファイバ１６を分岐導光ファイバ１４ａに接続し、第２のグループの接続側ファイバ１６を分岐導光ファイバ１４ｂに接続し、第３のグループの接続側ファイバ１６を分岐導光ファイバ１４ｃに接続し、第４のグループの接続側ファイバ１６を分岐導光ファイバ１４ｄに接続し、光スイッチ素子４３がレーザ光４３ａを分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの順に入射することにより、導光板１３の照明領域を上から下へ順次スクロールすることができる。
【００５９】
（実施の形態４）
図１１に本発明の実施の形態４に係る面状照明装置５０の概略構成を示す平面図を示す。なお、図１１において、面状照明装置５０の各部分は、それぞれの構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。
【００６０】
図１１に示す面状照明装置５０において、導光ファイバ４１は、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄからなり、この複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに対して光学的に接続された複数組のレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２をさらに備え、各分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ異なるレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２からレーザ光を入射される。
【００６１】
そして、制御部１５は、複数組のレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２の動作を制御し、制御部１５が動作させるレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２を選択することにより、選択されたレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２からレーザ光が出射される。接続側ファイバ１６は、実施の形態３と同様に、複数の分岐導光ファイバ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに対して分割されて接続され、選択されたレーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２に接続された分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバ１６にのみレーザ光１１ａが入射される。
【００６２】
このような構成とすることにより、低消費電力で出力光（図示せず）が高精度に均一化された面状照明装置５０を実現することができるとともに、複数のレーザ光源１１を交互に効率よく長寿命で動作させることができる。さらに、導光板１３を照明する領域を複数の分割領域に分割し、レーザ光源１１及び光源側バンドルファイバ１２毎に分割領域を割り当ててやると、導光板１３の照明領域を順次スクロールすることができる。この結果、面状照明装置５０を液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に、動画ボケを低減することができる。
【００６３】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させ、位相の揃っていない出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。
【００６４】
（実施の形態５）
図１２は、本発明の実施の形態５に係る面状照明装置６０の概略構成を示す平面図である。なお、図１２においても、導光板１３などの面状照明装置６０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。
【００６５】
図１２に示す本実施の形態に係る面状照明装置６０は、レーザ光源１１と、このレーザ光源１１に一方の端面部１２ａが光学的に接続された光源側バンドルファイバ１２と、一方の端部１６ａが円弧状に配置され、他方の端部が平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバ１６と、複数の接続側ファイバ１６に対応して平面状に並行して配置された複数のファイバコリメータ１７と、複数の接続側ファイバ１６が複数のファイバコリメータ１７を介して光学的に導光板側面１３ｄに接続された導光板１３と、光源側バンドルファイバ１２と接続側ファイバ１６とを光学的に接続するポリゴンミラー６１と、少なくともレーザ光源１１及びポリゴンミラー６１を制御する制御部１５とを備えている。
【００６６】
なお、図１２の面状照明装置６０において、構成をわかりやすくするために、複数の接続側ファイバ１６は、間隔をあけて配置されているように示しているが、実際の構成は、個々のファイバコリメータ１７に対応して密に配置されている。そして、レーザ光源１１から出射されたレーザ光（図示せず）は、光源側バンドルファイバ１２から出射されてコリメータレンズ６２により平行なレーザ光６３として出射される。レーザ光６３は、ポリゴンミラー６１に入射して走査光６３ａとして走査され、複数の接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａに連続して入射される。
【００６７】
また、図１２に示すように、複数の接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａは、ポリゴンミラー６１から所定の距離に連続して配置されている。そして、ポリゴンミラー６１は、走査光６３ａが連続して配置された一方の端部１６ａの上を一定の走査速度で走査されているように動作を行う。
【００６８】
このときに図示していないが、接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａには、走査光６３ａのビーム径に対応した径のコリメータを接続している。なお、ポリゴンミラー６１は、配線１５ｄを介して制御部１５と電気的に接続された駆動部６１ａにより駆動されて矢印６４の方向に回転するので、導光板１３にはレーザ光１１ａが上部から下部に走査されるように入射することができる。
【００６９】
なお、コリメータレンズ６２に代えて、光源側バンドルファイバ１２のレーザ光６３を出射する出射端部１２ｂにファイバコリメータ（図示せず）などを接続し、光源側バンドルファイバ１２の径にほぼ対応した径の平行なレーザ光６３を出射するようにしてもよい。このことにより、レーザ光６３は、ポリゴンミラー６１で走査されて走査光６３ａとして接続側ファイバ１６に連続してほとんどロスがなく入射することができる。
【００７０】
このような構成とすることにより、空間を有効に利用して、レーザ光６３を走査して複数の接続側ファイバ１６を介してレーザ光１１ａを効率的に導光板１３に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光（図示せず）が高精度に均一化された面状照明装置６０を実現することができる。また、複数の接続側ファイバ１６により走査光６３ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させて位相の揃っていない出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。さらに、ポリゴンミラー６１によりレーザ光１１ａを導光板１３の上部から下部へ走査し、導光板１３の照明領域を順次スクロールすることで、液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に動画ボケを低減することができる。
【００７１】
（実施の形態６）
図１３は、本発明の実施の形態６に係る面状照明装置７０の概略構成を示す平面図である。なお、図１３においても、導光板１３などの面状照明装置７０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。
【００７２】
図１３に示す本実施の形態に係る面状照明装置７０は、レーザ光源１１と、このレーザ光源１１に一方の端面部１２ａが光学的に接続された光源側バンドルファイバ１２と、出射端部１６ｄが平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバ１６と、複数の接続側ファイバ１６に対応して平面状に並行して配置された複数のファイバコリメータ１７と、複数の接続側ファイバ１６が複数のファイバコリメータ１７を介して光学的に導光板側面１３ｄに接続された導光板１３と、光源側バンドルファイバ１２と複数の接続側ファイバ１６とを光学的に接続し、レーザ光をランダムに走査可能な音響光学素子７１（または電気光学素子７２）と、少なくとも音響光学素子７１（または電気光学素子７２）及びレーザ光源１１を制御する制御部１５とを備えている。
【００７３】
なお、図１３の面状照明装置７０において、構成をわかりやすくするために複数の接続側ファイバ１６は、間隔をあけて配置されているように示しているが、実際の構成は、個々のファイバコリメータ１７に対応して密に配置されている。
【００７４】
そして、レーザ光源１１から出射されたレーザ光（図示せず）は、図１３に示すように、光源側バンドルファイバ１２の出射端部１２ｂに接続された音響光学素子７１または電気光学素子７２により走査光７３（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ）として走査される。走査光７３（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ）は、複数の接続側ファイバ１６のうち制御部１５により選択された接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａに順次入射されている。
【００７５】
このときに、複数の接続側ファイバ１６の中間部は、被覆部７４により束ねられている。また、複数の接続側ファイバ１６の一方の端部１６ａが、走査光７３の入射側となり、複数の接続側ファイバ１６の出射端部１６ｄから出射するレーザ光１１ａが、ファイバコリメータ１７を介して導光板１３に入射することとなる。なお、音響光学素子７１または電気光学素子７２は、配線１５ｅにより制御部１５に接続されて制御されている。
【００７６】
このような構成とすることにより、複数の接続側ファイバ１６から導光板１３に均一性良くレーザ光１１ａを入射させることができ、低消費電力で出力光（図示せず）が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。
【００７７】
このときに、複数の接続側ファイバ１６は、その複数の接続側ファイバ１６の入射側である一方の端部１６ａと出射端部１６ｄとが同じ並び方の順序で並んでいなくとも、制御部１５によりこれらの並び方の順序が把握されていれば、音響光学素子７１または電気光学素子７２による走査光７３の走査を制御することにより、入射光としてのレーザ光１１ａが導光板側面１３ｄのどの位置からどの順序で入射するかを制御することができる。したがって、接続側ファイバ１６を構成する複数の光ファイバを整列させる必要がないので、整列用の余分な部材や調整の手間が省け、接続側ファイバ１６として低コストな接続側バンドルファイバを使用することができるという効果が得られる。
【００７８】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３に入射させて位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。さらに、音響光学素子７１または電気光学素子７２によりレーザ光７３を走査し、導光板１３の照明領域を順次スクロールすることで、液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に動画ボケを低減することができる。
【００７９】
（実施の形態７）
図１４は、本発明の実施の形態７に係る面状照明装置８０の概略構成を示す平面図である。なお、図１４においても、導光板１３ｅなどの面状照明装置８０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。
【００８０】
図１４に示す面状照明装置８０が図１に示す面状照明装置１０と異なる点は、ファイバコリメータ１７が省略され、レーザ光１１ａが接続側ファイバ１６から導光板１３ｅの導光板側面１３ａへ直接入射され、導光板１３ｅの内部の拡散粒子１３ｆに拡散されて導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出射される点である。その他の点は、図１に示す面状照明装置１０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００８１】
図１４に示す面状照明装置８０では、複数の接続側ファイバ１６の各々は、一方の端部１６ａにテーパ形状に形成された接触部１６ｂを有し、導光ファイバ１４は、複数の接続側ファイバ１６と接触部１６ｂの先端の接触部分１６ｃで光学的に接続されている。そして、レーザ光１１ａは、導光ファイバ１４から接触部分１６ｃを通過して複数の接続側ファイバ１６に入射し、複数の接続側ファイバ１６からレーザ光１１ａが拡がりながら導光板１３ｅの内部に導かれる。導光板１３ｅの内部には、複数の拡散粒子１３ｆが分散されて混在し、一方の主面１３ｂに対向した他方の主面、及び導光板側面１３ａを除く他の側面には、レーザ光１１ａを反射する反射膜が形成されている。
【００８２】
本実施の形態では、レーザ光１１ａが拡がりながら導光板１３ｅの内部に伝搬するので、レーザ光１１ａが複数の拡散粒子１３ｆにより効率よく散乱され、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光１９として均一に出射される。
【００８３】
このような構成とすることにより、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを、光ファイバ（光源側バンドルファイバ１２、混合ファイバ１８ａ、導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６）によりほとんどロスがなく導光板１３ｅに直接的に伝達することができるので、レーザ光１１ａを効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置８０を実現することができる。
【００８４】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３ｅに入射させるとともに、レーザ光１１ａが拡散粒子１３ｆにより散乱され、位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。
【００８５】
さらに、実施の形態１と同様に、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを導光板１３ｅに入射させるための導光ファイバ１４及び接続側ファイバ１６などを接続する構造を工夫しているので、導光板側面１３ａに沿った方向に均一性が高精度に実現されたレーザ光１１ａを導光板側面１３ａから入射させることができる。その結果として、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光を高均一に出射することができる。
【００８６】
（実施の形態８）
図１５は、本発明の実施の形態８に係る面状照明装置９０の概略構成を示す平面図である。なお、図１５においても、導光板１３ｅなどの面状照明装置９０の各部分は、それぞれの形状及び構成を理解しやすくするために分離して配置しているように示しているが、実際の構成においては、図示しないベースプレート上や縁枠内などに設置して全体を一体的に固定している。
【００８７】
図１５に示す面状照明装置９０が図１に示す面状照明装置１０と異なる点は、導光ファイバ１４、ファイバコリメータ１７及び混合ファイバ１８ａが省略され、光源側バンドルファイバ１２と接続側ファイバ１６とがライトパイプ１４ｅを介して光学的に接続され、レーザ光１１ａが接続側ファイバ１６から導光板１３ｅの導光板側面１３ａへ直接入射され、導光板１３ｅの内部の拡散粒子１３ｆに拡散されて導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出射される点である。その他の点は、図１に示す面状照明装置１０と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００８８】
図１５に示す面状照明装置９０では、ライトパイプ１４ｅは、直方体を有する中実のガラスから構成され、光源側バンドルファイバ１２からのレーザ光は、ライトパイプ１４ｅの内部で全反射を繰り返しながら、各波長のレーザ光が均一に混ざり合った状態で複数の接続側ファイバ１６に入射される。なお、ライトパイプの構成は、上記の例に特に限定されず、円柱形状等の他の形状のものを用いたり、四面の反射ミラーから構成される中空のライトパイプ等を用いてもよい。また、ライトパイプに代えて、コア径が数百μｍ〜数ｍｍの大口径ファイバを用いてもよい。
【００８９】
複数の接続側ファイバ１６は、例えば、円柱形状の光ファイバから構成され、レーザ光１１ａが複数の接続側ファイバ１６から拡がりながら導光板１３ｅの内部に導かれる。導光板１３ｅの内部には、複数の拡散粒子１３ｆが分散されて混在し、一方の主面１３ｂに対向した他方の主面、及び導光板側面１３ａを除く他の側面には、レーザ光１１ａを反射する反射膜が形成されている。
【００９０】
本実施の形態でも、レーザ光１１ａが拡がりながら導光板１３ｅの内部に伝搬するので、レーザ光１１ａが複数の拡散粒子１３ｆにより散乱され、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光１９として均一に出射される。
【００９１】
このような構成とすることにより、レーザ光源１１からのレーザ光１１ａを、光源側バンドルファイバ１２からライトパイプ１４ｅを介して複数の接続側ファイバ１６へ伝搬させることにより、ほとんどロスがなく導光板１３ｅに直接的に伝達することができるので、レーザ光１１ａを効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置９０を実現することができるとともに、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光を高均一に出射することができる。
【００９２】
また、複数の接続側ファイバ１６によりレーザ光１１ａを多数に分岐させて導光板１３ｅに入射させるとともに、レーザ光１１ａが拡散粒子１３ｆにより散乱され、位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができるとともに、導光板１３ｅの一方の主面１３ｂから出力光を高均一に出射することができる。
【００９３】
（実施の形態９）
図１６は、本発明の実施の形態９に係る液晶表示装置を示す概略断面図であり、実施の形態１〜８のいずれかに係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図である。ここでは、例えば、面状照明装置１０を使用した液晶表示装置１００について説明する。
【００９４】
図１６に示すように、本実施の形態の液晶表示装置１００は、液晶表示パネル１０１と、この液晶表示パネル１０１を背面側から照明するためのバックライト照明装置としての面状照明装置１０とを備えている。
【００９５】
ここで、液晶表示パネル１０１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構成からなり、表示領域には、図１６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。
【００９６】
そして、２枚のガラス基板１０２、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、１０４の一方に形成されているが、図示していない。１０６は出射側偏光フィルムを示し、１０７は入射側偏光フィルムを示す。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。
【００９７】
ところで、面状照明装置１０（バックライト照明装置）の導光板１３の一方の主面１３ｂから出射する出力光１９は、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を合波した光である。また、液晶表示パネル１０１の入射側偏光フィルム１０７を透過した出力光１９は、直線偏光となり、液晶層１０３は、ＴＦＴにより駆動され、出力光１９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、出力光１９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。
【００９８】
したがって、このような構成とすることにより、色再現範囲が広く、高輝度で、かつ高画質の液晶表示装置１００を実現できる。また、レーザ光源１１の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１１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、面状照明装置１０側の入射側偏光フィルム１０７を不要にすることもできるので、コストダウンが図れるとともに、光利用効率を大幅に改善することができる。
【００９９】
なお、図１６の液晶表示装置１００において、出力光１９を拡散して表示視野角を広げるために、拡散板１０８を液晶表示パネル１０１の出射側偏光フィルム１０６に隣接して設けている。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。
【０１００】
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あるいは液晶表示パネル１０１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１３の一方の主面１３ｂ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。
【０１０１】
上記の各実施の形態から本発明について要約すると、以下のようになる。すなわち、本発明に係る面状照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、一方の端面部が前記レーザ光源に光学的に接続された光源側バンドルファイバと、平板状の導光板と、前記導光板の側面側に平面状に並行して配置された複数の接続側ファイバと、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を前記複数の接続側ファイバへ導く導光部材とを備え、前記導光板は、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射する。
【０１０２】
この面状照明装置においては、レーザ光源からのレーザ光が光源側バンドルファイバ、導光部材及び複数の接続側ファイバを介してほとんどロスがなく導光板に伝達され、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを低減することができるとともに、高精度に均一化された出力光を低消費電力で出射することができる。
【０１０３】
前記レーザ光源は、少なくとも赤色レーザ光源、緑色レーザ光源及び青色レーザ光源を含み、前記赤色レーザ光源、前記緑色レーザ光源及び前記青色レーザ光源は、それぞれのレーザ光を前記光源側バンドルファイバの前記一方の端面部から入射させることが好ましい。
【０１０４】
この場合、面状照明装置を液晶表示装置のバックライト照明装置として用いれば、色再現範囲が広く、高画質を得ることができる。
【０１０５】
前記光源側バンドルファイバは、複数の光ファイバを含み、前記複数の光ファイバは、色ごとに軸対称にバンドルされていることが好ましい。
【０１０６】
この場合、光源側バンドルファイバからの各色のレーザ光を混合し、出射光量の角度分布及び面内均一性の良い白色光を得ることができる。
【０１０７】
前記赤色レーザ光源は、半導体レーザであり、前記光源側バンドルファイバは、コア径の異なる複数の光ファイバからなり、前記赤色レーザ光源から出射したレーザ光が入射する光ファイバのコア径は、他のレーザ光源から出射したレーザ光が入射する光ファイバのコア径よりも大きいことが好ましい。
【０１０８】
この場合、例えば、ストライプ幅が１５０μｍ程度と大きいワイドストライプの高出力赤色半導体レーザと、発光領域の小さい青色半導体レーザ及び緑色レーザ光源とを用いて、各レーザ光源に適したコア径の光ファイバをバンドルすることができるので、各レーザ光源と各光ファイバとの結合効率を損なうことなく、光源側バンドルファイバの直径を小さくすることができる。
【０１０９】
前記光源側バンドルファイバは、前記赤色レーザ光源からの赤色レーザ光を導光する複数の光ファイバと、前記青色レーザ光源からの青色レーザ光を導光する複数の光ファイバと、前記緑色レーザ光源からの緑色レーザ光を導光する一つの光ファイバとからなることが好ましい。
【０１１０】
この場合、複数の赤色半導体レーザ及び青色半導体レーザと、半導体レーザ励起の固体レーザから出射したレーザ光のＳＨＧ光を用いる一つの緑色レーザ光源とを用いて、小型で高出力な白色照明を得ることができる。
【０１１１】
上記面状照明装置は、前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、前記導光部材は、前記導光板の側面に対向して配置され、前記光源側バンドルファイバと前記接続側ファイバとを光学的に接続し、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を分配して前記複数の接続側ファイバへ出射する導光ファイバを含み、前記導光板は、前記複数のファイバコリメータを介して、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することが好ましい。
【０１１２】
この場合、レーザ光源からのレーザ光が光源側バンドルファイバ、導光ファイバ、接続側ファイバ及びファイバコリメータによりほとんどロスがなく導光板に伝達することができるので、レーザ光を効率的に利用することができ、低消費電力で動作できる薄型の面状照明装置を実現できる。また、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。例えば、レーザ光源として、ＲＧＢ３色のレーザ光源を用いることにより、白色照明を得ることも可能であるし、同一色の複数のレーザ光源を用いれば、高出力化が可能である。さらに、両者を合わせて、３原色の複数のレーザ光源を用いれば、高出力で明るい白色照明を得ることができる。
【０１１３】
前記複数の接続側ファイバの各々は、テーパ形状に形成された接触部を一方の端部に有し、前記導光ファイバは、前記複数の接続側ファイバに前記接触部の先端の接触部分で光学的に接続され、前記レーザ光は、前記導光ファイバから前記接触部分を通過して前記複数の接続側ファイバに入射して前記導光板に導かれることが好ましい。
【０１１４】
この場合、導光板側面から導光板側面に沿った方向に均一性が高精度に実現されたレーザ光を入射させることができるので、導光ファイバから複数の接続側ファイバを介してレーザ光の光量をロスすることなく効率的に導光板に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。また、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させ、位相の揃っていない出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。
【０１１５】
前記導光ファイバは、複数の分岐導光ファイバを含み、上記面状照明装置は、前記複数の分岐導光ファイバ及び前記光源側バンドルファイバが両側に光学的に接続された光スイッチ素子と、前記光スイッチ素子を制御する制御部とをさらに備え、前記光スイッチ素子は、前記複数の分岐導光ファイバのうち少なくとも１つを選択して前記光源側バンドルファイバから入射するレーザ光を出射することにより、選択した分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバにのみ前記レーザ光を入射させることが好ましい。
【０１１６】
この場合、複数の分岐導光ファイバから複数の接続側ファイバを介してレーザ光の光量をロスすることなく効率的に導光板に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。また、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて位相の揃っていない出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わり、人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。また、導光板の照明領域を順次スクロールすることで、液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に動画ボケを低減することができる。
【０１１７】
前記導光ファイバは、複数の分岐導光ファイバを含み、前記レーザ光源及び前記光源側バンドルファイバは、前記複数の分岐導光ファイバに対して光学的に接続された複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を含み、上記面状照明装置は、前記複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源のうち少なくとも一組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を選択して動作させ、選択した光源側バンドルファイバに接続された分岐導光ファイバに接続された接続側ファイバにのみ前記レーザ光を入射させるように前記複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源を制御する制御部をさらに備えることが好ましい。
【０１１８】
この場合、複数のレーザ光源を効率よく長寿命で動作させることができる。また、複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源により導光板を照明する領域を割り当ててやるとスクロール照明やスキャンニングバックライトを適用することもできる。
【０１１９】
前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、前記導光部材は、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光を走査して前記複数の接続側ファイバの一方の端部に走査光を連続して入射させるポリゴンミラーを含み、前記導光板は、前記複数のファイバコリメータを介して、前記複数の接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射され、一方の主面から出力光を均一に出射することが好ましい。
【０１２０】
この場合、空間を有効に利用し、レーザ光を走査して複数の接続側ファイバを介してレーザ光を効率的に導光板に入射させることができる。このことにより、低消費電力で出力光が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。また、複数の接続ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて出力光として出力するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。この低減効果は、スペックルノイズが短時間に切り替わるにもかかわらず人間の眼の積分作用によりスペックルノイズが平均化されるからである。また、導光板の照明領域を順次スクロールすることで、液晶ＴＶのスキャンニングバックライトとして用いた時に動画ボケを低減することができる。
【０１２１】
前記複数の接続側ファイバの前記一方の端部は、前記ポリゴンミラーから所定の距離に連続して配置され、前記ポリゴンミラーは、前記走査光が前記一方の端部の上を一定の走査速度で走査するようにレーザ光を走査することが好ましい。
【０１２２】
この場合、ポリゴンミラーが等角速度で回転していても、接続側ファイバに対して等速度で光が走査されるので、導光板から出射する出力光の一方の主面上での均一性がより向上する。
【０１２３】
前記導光部材は、前記光源側バンドルファイバからのレーザ光をランダムに走査して前記複数の接続側ファイバの一方の端部に走査光をランダムに入射可能な光走査部材を含み、上記面状照明装置は、前記光走査部材を制御する制御部と、前記複数の接続側ファイバに対応して並行して配置され、前記導光板の側面に光学的に接続された複数のファイバコリメータをさらに備え、前記制御部は、前記光走査部材を制御し、前記複数の接続側ファイバのうち選択した接続側ファイバの一方の端部に前記走査光を順次入射させ、前記導光板は、前記ファイバコリメータを介して、選択された接続側ファイバからのレーザ光を側面から入射されることが好ましい。
【０１２４】
この場合、複数の接続側ファイバから導光板側面に均一性良くレーザ光を入射させることができ、低消費電力で出力光が高精度に均一化された面状照明装置を実現することができる。また、複数の接続側ファイバによりレーザ光を多数に分岐させて導光板に入射させて出力光として出射するので、出力光のスペックルノイズを十分に低減することができる。また、光をランダム走査できるので、複数の接続側ファイバを任意に照明できるという効果が得られる。ランダム走査可能な光走査部材としては、例えば、音響光学素子または電気光学素子が好適である。
【０１２５】
前記導光板の一方の主面は、対向する一対の短辺及び長辺により囲まれ、前記ファイバコリメータは、前記導光板の側面のうち前記短辺に沿った側面に光学的に接続され、前記レーザ光は、前記導光板中を前記長辺に沿って進行することが好ましい。
【０１２６】
この場合、導光板の一方の主面から出射される出力光が長辺に沿って進行し、出力光を導光板の照明領域に対して一方向にスクロールすることができる。したがって、例えば、複数組の光源側バンドルファイバ及びレーザ光源により、導光板を照明する領域を割り当ててやると、スクロール照明やスキャンニングバックライトを適用することもできる。
【０１２７】
前記導光板は、前記導光板の内側で前記一方の主面に対向する他方の主面上に、前記複数の接続側ファイバが接続された前記導光板の側面に対して平行に整列されたバー状の複数のミラーを有することが好ましい。
【０１２８】
この場合、導光板の一方の主面から出力光を高精度に均一化して出射することができる。
【０１２９】
また、本発明に係る液晶表示装置は、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上記いずれかの面状照明装置を用いたものである。
【０１３０】
この液晶表示装置においては、色再現範囲が広く、高輝度で、かつ高画質の薄型の液晶表示装置を実現できる。さらに、レーザ光を効率的に利用することができるので、低消費電力で動作でき、出力光を高均一に出射することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明の面状照明装置は、薄型でレーザ光を効率的に利用することができるとともに、低消費電力で動作することができ、また、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は、色再現範囲が広くて高輝度の画像表示ができ、低消費電力での動作が実現できるので、薄型の液晶表示装置に有用である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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