(57)【要約】【課題】  レーザー光を用いて、色むらが少なく、精密なローカルディミングに対応するカラー対応のバックライトを実現できる光源装置、及びその光源装置を有する表示装置を提供する。【解決手段】  光源装置としてのバックライト２は、Ｒ，Ｇ，Ｂを主波長とするレーザー光のそれぞれを導光し、屈曲部より光を漏出させる複数の光ファイバからなる導光体を有する。この複数の光ファイバは、相対的に短い波長の光を導光する光ファイバの屈曲部の曲率半径が、相対的に長い波長の光を導光する光ファイバの屈曲部の曲率半径より小さい。【選択図】  図８
2019032973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長の複数の光波のそれぞれを導光し、屈曲部より前記光波を漏出させる複数の導光体を有する光源装置において、
前記複数の導光体は、相対的に短い波長の光波を導光する導光体の屈曲部の曲率半径が、相対的に長い波長の光波を導光する導光体の屈曲部の曲率半径より小さいことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記異なる波長は、赤色波長域を主波長とする第１の波長、緑色波長域を主波長とする第２の波長、青色波長域を主波長とする第３の波長からなり、前記第１の波長の光波を導光する導光体の屈曲部の曲率半径Ｒｒと、前記第２の波長の光波を導光する導光体の屈曲部の曲率半径Ｒｇと、前記第３の波長の光波を導光する導光体の屈曲部の曲率半径Ｒｂは、Ｒｒ＞Ｒｇ＞Ｒｂの関係を有することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記複数の導光体の屈曲部を格納する発光制御単位を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記発光制御単位を、個別に制御可能に複数有することを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
前記複数の導光体の屈曲部は、前記複数の発光制御単位の内部において、同心円状の巻線形状を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記同心円状の巻線形状は、前記複数の発光制御単位の照射方向を軸とすることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記同心円状の巻線形状は、前記複数の発光制御単位の照射方向に対して直交する平面内に軸を持つことを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項８】
前記複数の導光体の屈曲部は、前記複数の発光制御単位の内部において、折り返し形状を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の光源装置。
【請求項９】
前記複数の導光体の先端射出光は入射光の１５％未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記複数の導光体の屈曲部における曲げ漏れ光による照明強度ムラは±２０％以内であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
該導光体は光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の光源装置を有する表示装置であって、前記光源装置で照明される空間光変調素子を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、及びその光源装置を有する表示装置、特に、導光体を用いた光源装置と、この光源装置と空間光変調素子とが組み合わされて構成される表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
写真、映画、テレビジョンなど、映像情報を用いるコミュニケーションは現代社会の不可欠のバックボーンであり、近年ますます高度化してきている。かかるコミュニケーションに用いられる映像情報システムは大きく言って、撮像、保存／伝送、表示の３機能によって構成されている。これら３機能はそれぞれに目覚ましい技術革新を遂げ、システム全体としてより精細で忠実度の高い映像情報を取り扱えるようになってきている。
【０００３】
映像情報のうち、色に関する情報の忠実度に関しては、基準とする三原色をいかに純度の高い原色に設定することができるかによって、再現できる色の範囲（色域）の広さが決定される。従来は、表示機能を担う表示装置の多くが蛍光体の発色を基本にした陰極線管（ＣＲＴ）装置であったため、蛍光体の発光特性をもとに設定された三原色を基本としたＢＴ．７０９等の規格に基づいて映像情報システムが設計されていた。
【０００４】
また近年は、蛍光体よりも色純度の高い、すなわち、蛍光体より再現できる色域が広域であるＬＥＤ、量子ドット、レーザーなどの発光体が実用化されてきている。このため、これらの発光体の中でも最も高純度の３原色を作ることができるレーザーを表示装置の光源として想定して作られたＢＴ．２０２０規格が、いよいよ実用域に入ってきており、これに対応できる光源装置の開発が競われている。
【０００５】
一方、上記３機能のうちの表示機能は、多くの場合、電子式の表示装置が担っている。特に、電子的に光透過率を制御できる液晶パネルと、この液晶パネルを裏面から照明する光源装置としてのバックライトを組み合わせた液晶ディスプレイ装置は、高品質な画像表示を実現できることから、広く用いられている。よって、上記ＢＴ．２０２０規格に対応する光源装置の開発の中でも特に、このような液晶ディスプレイ装置に利用できるレーザーを光源とするバックライトの開発が重要となる。
【０００６】
しかし、レーザーは、蛍光体やＬＥＤなどの他の発光体に比べて、発光の指向性が非常に鋭いという特徴がある。この特徴は、レーザーを光源として、均一に広がった光で液晶パネルを照明する必要のあるバックライトを構成するためには、不都合な面がある。
【０００７】
ここで、レーザーの発光を拡散させる方法として、導光体からの漏れ光を利用する方法が知られている。具体的には、棒状の透明ロッド内に微粒子を分散させた拡散型導光体を用いる方法（例えば、非特許文献１参照）や、通常の光ファイバの屈曲部からの曲げ漏れ光を利用する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【０００８】
また、細かいローカルディミングに対応できる構造としては、微粒子を分散させた拡散型光ファイバからなる制御ブロック（発光部）を複数備え、各発光部に対応するレーザーからなる光源の点滅を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
特許文献２では、光源から各制御ブロックまで光を導く途中では光漏れは望ましくないので通常の光ファイバが用いられている。このため、通常の光ファイバと拡散光ファイバと２種類の光ファイバを要し、かつそれを精密に接合する必要があり、困難がある。但し、かかる困難性は、特許文献１，２の方法を組み合わせれば、ずなわち、各制御ブロックも通常の光ファイバで構成するようにすれば回避できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
新倉栄二、ＩＴＵジャーナル、ｖｏｌ．４８、Ｎｏ２、３２−３５（２０１６）
ＲＧＢレーザーバックライト液晶ディスプレイ
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１５−２１５９４９号公報
【特許文献２】特開２０１２−６９５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１、特許文献２は共に、バックライトをカラー対応にする場合については考慮されていない。このような場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を光ファイバに導き、光漏れさせなければならないが、光ファイバには光漏れの特性に波長依存性があるため、曲げ漏れ光の漏れ率はＲ、Ｇ、Ｂによって異なる。これにより、各制御ブロックにおけるＲ、Ｇ、Ｂの照明強度分布が著しく異なってしまい、その結果、液晶パネル裏面での照明の色むらが大きくなり、画質が低下してしまう。また、このようにＲ、Ｇ、Ｂの照明強度分布が著しく異なる制御ブロックでは精密なローカルディミングには対応できないという問題も生じる。
【００１３】
このような課題を鑑みて本発明は、レーザー光を用いて、色むらが少なく、精密なローカルディミングに対応するカラー対応のバックライトを実現できる光源装置、及びその光源装置を有する表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る光源装置は、異なる波長の複数の光波のそれぞれを導光し、屈曲部より前記光波を漏出させる複数の導光体を有する光源装置において、前記複数の導光体は、相対的に短い波長の光波を導光する導光体の屈曲部の曲率半径が、相対的に長い波長の光波を導光する導光体の屈曲部の曲率半径より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、本発明によれば、レーザー光を用いて、色むらが少なく且つ精密なローカルディミングに対応するカラー対応のバックライトを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１に係る表示装置の構成を示す図である。
【図２】図１の表示装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１における発光制御単位の内部構造を示す図である。
【図４】光ファイバの曲率半径とその曲げ漏れ光の関係を示す図である。
【図５】同一構造の光ファイバが同一曲率半径で巻かれている場合のＲ、Ｇ、Ｂ毎の漏れ光率、透過光率を示す表である。
【図６】図５に示す曲率半径を有する図３の漏光部にそれぞれ半導体レーザーからのＲ、Ｇ、Ｂの光が導光された場合の発光制御単位に対する照明強度分布の概念図である。
【図７】同一構造の光ファイバが実施例１に係る曲率半径で巻かれている場合のＲ、Ｇ、Ｂ毎の漏れ光率、透過光率を示す表である。
【図８】図７に示す曲率半径を有する図３の漏光部にそれぞれ半導体レーザーからのＲ、Ｇ、Ｂの光が導光された場合の発光制御単位に対する照明強度分布の概念図である。
【図９】図７に示す曲率半径を有する図３の漏光部にそれぞれ半導体レーザーからのＲ、Ｇの光をそれぞれ導光した場合の発光制御単位に対する照明強度分布の概念図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る発光制御単位の内部構造を示す図である。
【図１１】図１０の照射方向から眺めた個別拡散構造内部の漏光部を構成する光ファイバの屈曲形状を示す図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る、個別拡散構造内部の漏光部を構成する光ファイバの屈曲形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されてもよい。また、各実施の形態を適宜組み合せることも可能である。また、以下の説明において、光と光波は同義のものとして使用する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る表示装置１００の構成を示す図である。
【００１９】
図中、１は電子的に光透過率を制御できる空間光変調素子としての液晶パネル、２は光源装置としてのバックライトである。すなわち、バックライト２は、液晶パネル１と組み合わされて表示装置１００を構成する。
【００２０】
バックライト２は、個別に発光制御可能な発光制御単位２−２を複数有しており、それぞれの発光制御単位２−２は半導体レーザー２−４に光ファイバからなる導光部２−３にて繋がれている。発光制御単位２−２に導入されたレーザー光は、発光制御単位２−２の中で拡散され、その表面から射出する。さらに、この射出されたレーザー光は、拡散板２−１でその指向性がランダム化された状態で液晶パネル１を裏面から照明する。
【００２１】
拡散板２−１は、バックライト２全体の表面を覆っており、発光制御単位２−２は、バックライト２の内部に複数設置され、その内部にはそれぞれ３本の光ファイバが屈曲された状態で格納される。半導体レーザー２−４は、個別に発光制御可能な光源として表示装置１００に設けられる。導光部２−３は、上記３本の光ファイバの各発光制御単位２−２の外部にある部分を発光制御単位２−２毎に光ファイババンドルとしたものであり、各発光制御単位２−２へ、これに対応する半導体レーザー２−４からの光を導く。
【００２２】
半導体レーザー２−４は、対応する発光制御単位２−２毎に設けられる、発光主波長が赤色波長域にあるＲレーザー、緑色波長域にあるＧレーザー、及び青色波長域にあるＢレーザーから構成される。ここで、赤色波長域とは波長６００ｎｍ〜７００ｎｍ、緑色波長域とは波長５００ｎｍ〜６００ｎｍ、青色波長域とは波長４００ｎｍ〜５００ｎｍを指す。
【００２３】
導光部２−３を構成する光ファイババンドルは、Ｒレーザー、Ｇレーザー、及びＢレーザーそれぞれからの光を異なる光ファイバにより導く。以下、Ｒレーザーと繋がっている光ファイバをＲ用ファイバ、Ｇレーザーと繋がっている光ファイバをＧ用ファイバ、Ｂレーザーと繋がっている光ファイバをＢ用ファイバという。
【００２４】
さらに、表示装置１００は、図２において後述する制御装置３を備えており、半導体レーザー２−４及び液晶パネル１はこの制御装置３により制御される。
【００２５】
図２は、図１の表示装置１００の制御装置３の構成を示すブロック図である。
【００２６】
制御装置３は、統計量取得部３−１、バックライト制御値決定部３−２、液晶パネル制御値決定部３−３を備える。
【００２７】
統計量取得部３−１は、制御装置３に入力された画像信号から、各発光制御単位２−２に対応する画像領域ごとにその信号値の平均値や最大値などの統計値を取得する。
【００２８】
バックライト制御値決定部３−２は、この統計値を基に、バックライト２の各発光制御単位２−２に対応する半導体レーザー２−４毎にバックライト制御値を決定する。
【００２９】
液晶パネル制御値決定部３−３は、バックライト２がこのバックライト制御値に基づき発光すると同時に、このバックライト制御値をもとに、液晶パネル１の下面の照明強度分布を計算する。さらに、この照明強度分布と入力された画像信号から液晶パネル制御値を決定し、液晶パネル１に適用する。
【００３０】
このようにして、液晶パネル１が単独で表示可能なコントラストよりも高く、かつ入力された画像信号に忠実な画像が表示装置１００において表示される。
【００３１】
図３は、図１における発光制御単位２−２の内部構造を示す図である。
【００３２】
図中、２−２は発光制御単位、２−３は光ファイバ導光部、２−４はＲレーザー、Ｇレーザー、Ｂレーザーの３つを１組とする半導体レーザーである。２−２−１は発光制御単位２−２毎に持っている拡散板、２−２−２は発光制御単位２−２の本体を成す個別拡散構造、２−２−３は個別拡散構造２−２−２内部に収められた光ファイバ漏光部である。
【００３３】
光ファイバ漏光部２−２−３は、Ｒ用ファイバからなる漏光部２−２−３−Ｒ、Ｇ用ファイバからなる漏光部２−２−３−Ｇ、及びＢ用ファイバからなる漏光部２−２−３−Ｂにより構成される。尚、図３以降の図面において、漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂのそれぞれからの漏光は、順に一点鎖線、実線、破線で示す。
【００３４】
発光制御単位２−２は上部の拡散板２−２−１と下部の個別拡散構造２−２−２とからなる。また、個別拡散構造２−２−２の内部には半導体レーザー２−４と繋がった導光部２−３のＲ用ファイバ、Ｇ用ファイバ、Ｂ用ファイバの各先端部が光ファイバ漏光部２−２−３の漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂとして導入されている。漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂを構成する各光ファイバは、導光部２−３のように光ファイババンドルとしてではなく、その被覆が除かれ、かつ、個別拡散構造２−２−２の中で異なる曲率半径で個別に巻かれて保持される。かかる構成により、漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂからは内部を伝搬する光が漏れだす。個別拡散構造２−２−２の内面は光ファイバ漏光部２−２−３から漏れ出した光を散乱し、なるべく均一化するように、光拡散性の高い白色塗料が塗布されている。
【００３５】
実施例１では、図３に示すように、発光制御単位２−２からの光が拡散板２−２−１を通して射出される照射方向を軸とし、それに対して、直交する平面内に広がった同心円状の巻線形状になっている。
【００３６】
図４は、光ファイバの曲率半径とその曲げ漏れ光の関係を示す図である。
【００３７】
一般に、光ファイバは、その内部に散乱剤などの意図的な漏光構造がなくとも、図４に示すように、小さな曲率半径で曲げられれば光を漏らす性質を持つ。
【００３８】
図中、Ｐｉは入射光、Ｐｏは先端射出光、ΔＰは光ファイバ屈曲部（以下、単に屈曲部という）からの曲げ漏れ光、Ｒは屈曲部の曲率半径、Ｌは屈曲部の曲げ部長さ、である。
【００３９】
屈曲部からの曲げ漏れ光ΔＰは、屈曲部の曲率半径Ｒ、曲げ部長さＬ、及び光ファイバの内部を導光する光の波長λ等に依存する。理論的には、例えば下記の式で計算できることが知られている（例えば、Ｄ．Ｍａｒｃｕｓｅ，  Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．  Ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．３，２１６−２２０（１９７６）参照）。
【００４０】
【数１】
2019032973.tif 000003
【００４１】
式１に示すように、入射光Ｐｏに対し、屈曲部からの漏れ光により、屈曲部の長さＬが長くなるほど先端射出光Ｐｉは減衰していく。この減衰定数２αが、曲率半径Ｒや波長λに依存して変わる。また、式２に示すように、曲げ漏れ光ΔＰはＰｉとＰｏの差で与えられる。
【００４２】
屈曲部を有する光ファイバがステップインデックスのシングルモードファイバの場合、２αは、下記の式で与えられる。
【００４３】
【数２】
2019032973.tif 000004
【００４４】
ここで、式３に示す、Ｋν−１およびＫν＋１はそれぞれν−１次、ν＋１次の変形ベッセル関数である。以下では、ν＝０のモードについて説明する。
【００４５】
図５は、同一構造の光ファイバが同一曲率半径で巻かれている場合のＲ、Ｇ、Ｂ毎の漏れ光率、透過光率を示す表である。
【００４６】
図５の表において、波長は光ファイバ内を伝搬する光の真空中での波長であり、曲率半径は光ファイバの屈曲部の曲率半径、長さは光ファイバの屈曲部の長さであり、曲げ漏れ光は屈曲部側面から漏光する光の量の、屈曲部に入射する光の量に対する比である。また、曲げ漏れ光による照明強度ムラは、曲げ漏れ光が屈曲部全体にわたって均一でないために液晶パネルの下面に生じる照明強度ムラであり、先端射出光は、屈曲部の先端から射出する光の量の、屈曲部に入射する光の量に対する比である。
【００４７】
使用されるＲ用ファイバ、Ｇ用ファイバ、Ｂ用ファイバは、コア径が８ｎｍ、コア屈折率が１．４６、ファイバのＮＡが０．１２である同一構造のシングルモードファイバであって、その長さが共に１００ｍｍである。
【００４８】
また、Ｒ用ファイバ、Ｇ用ファイバ、Ｂ用ファイバとも同一の曲率半径２．２８ｍｍで巻かれている。
【００４９】
このような場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎の漏れ光率、透過光率は、式１〜式７により図５に示すように算出される。
【００５０】
Ｇ用ファイバにおいて、入射光のほとんど（９９％）がファイバ側面からの曲げ漏れ光となり、ファイバの先端射出光がほとんど無視できるぐらいに小さい（１％）状態になる曲率半径を求めると、２．２８ｍｍとなる。しかし、その同じ曲率半径をＲ用ファイバ、Ｂ用ファイバに適用すると、Ｂ用ファイバではファイバ側面からの曲げ漏れ光はＧ用ファイバの場合より少なくなり、その分、ファイバの先端射出光が無視できないほど大きくなってしまう。また、Ｒ用ファイバでは、逆にファイバ側面からの曲げ漏れ光はＧ用ファイバの場合より多くなって、伝搬の早い段階でほとんど漏れ出てしまう。このため、巻かれたＲ用ファイバの、導光部２−３との境界からのファイバ内の伝搬の光路長が大きい部分と小さい部分で曲げ漏れ光の光量の差が大きくなり、均一に分散することができず、曲げ漏れ光による照明強度ムラが大きくなってしまう。
【００５１】
光ファイバ漏光部２−２−３において、図５に示すＲ用ファイバが漏光部２−２−３−Ｒに用いられた場合、曲げ漏れ光による照明強度ムラが大きいため、液晶パネル１に適用する液晶パネル制御値を調整してこのムラを打ち消さなければならない。しかしながら、このように液晶パネル制御値を調整すると、本来の入力画像の表現に用いることのできる液晶パネル１のダイナミックレンジが削減されてしまい、諧調性が粗く、あるいはコントラストが低くなり、画質が低下してしまう。このような問題を生じさせないようにするためには、曲げ漏れ光による照明強度ムラは±２０％以内に抑えることが望ましい。しかし、図５に示すＲ用ファイバは、その曲げ漏れ光による照明強度ムラが±４６％と非常に大きな値になっており、望ましくない。また、図５に示すＢ用ファイバは、その曲げ漏れ光による照明強度ムラは±７％と小さな値になっているが、先端射出光が入射光の１５％にのぼる。このため、結果として、Ｂ用ファイバの先端部周辺から射出される光が局在し、トータルでは大きな照明強度ムラが生じてしまう。よって、先端射出光は入射光の１５％未満に抑えることが望ましい。
【００５２】
図６は、図５に示す曲率半径を有する図３の漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂにそれぞれ半導体レーザー２−４からのＲ、Ｇ、Ｂの光が導光された場合の発光制御単位に対する照明強度分布の概念図である。
【００５３】
図６（ａ）は、図３の照射方向から眺めた個別拡散構造２−２−２内部の漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂを構成する各光ファイバの屈曲形状を示す。また、図６（ｂ）は、発光制御単位２−２により照明された液晶パネル１の下面の照明強度分布のイメージを示す。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、個別拡散構造２−２−２内部に収められた光ファイバ漏光部２−２−３は、Ｒ用ファイバからなる漏光部２−２−３−Ｒ、Ｇ用ファイバからなる漏光部２−２−３−Ｇ、及びＢ用ファイバからなる漏光部２−２−３−Ｂより構成される。また、個別拡散構造２−２−２には半導体レーザー２−４を構成するＲ，Ｇ，Ｂレーザーからの光が導光部２−３を介して導かれる。
【００５５】
また、図６（ｂ）に示す３つの正方形枠のうち、その上部に「Ｒ」が付された枠はＲレーザーより発する光による液晶パネル１の下面の照明強度分布（以下、Ｒの照明強度分布という）を示す。同様に、その上部に「Ｇ」が付された枠はＧレーザーより発する光による液晶パネル１の下面の照明強度分布（以下、Ｇの照明強度分布という）を示す。また、その上部に「Ｂ」が付された枠はＢレーザーより発する光による液晶パネル１の下面の照明強度分布（以下、Ｂの照明強度分布という）を示す。一つの発光制御単位２−２より放射された光束は、液晶パネル１の下面に到達するまでの間に広がるので、液晶パネル１の下面は発光制御単位２−２よりも広い範囲が照明される。参考のため、発光制御単位２−２の大きさを破線で示した。
【００５６】
Ｇの照明強度分布は、全体に著しい照明強度ムラのない、発光制御単位２−２の真ん中を中心とするなだらかな円分布となっている。Ｂの照明強度分布は、ファイバ側面からは徐々にファイバ先端から射出するためバックグラウンドは均一だが、先端から射出する透過光が多いためにスポット状に高強度の部分を作ってしまい、その照明強度分布をいびつなものにしている。Ｒの照明強度分布は、ファイバ側面からの漏れ光が多くなって、伝搬の早い段階でほとんど漏れ出てしまう。このため、巻かれたＲ用ファイバの、導光部２−３との境界からのファイバ内の伝搬の光路長が小さい、図上、上半分の部分と、同光路長が大きい、図上、下半分の部分とで、漏れ光量の差が大きくなり、大きな照明強度ムラが生じている。
【００５７】
このような問題を解決した、本実施例の結果を図７に示す。
【００５８】
図７は、同一構造の光ファイバが本実施例に係る曲率半径で巻かれている場合のＲ、Ｇ、Ｂ毎の漏れ光率、透過光率を示す表である。
【００５９】
図７に示すように、本実施例における曲率半径と図５に示す曲率半径とを比較すると、Ｇ用ファイバの巻き方の曲率半径は同一だが、Ｒ用ファイバの曲率半径をより大きく、Ｂ用ファイバの曲率半径をより小さい。
【００６０】
具体的には、Ｇ用ファイバの巻き方の曲率半径ファイバの曲率半径Ｒｇが２．２８ｍｍであるのに対し、Ｒ用ファイバの曲率半径Ｒｒをより大きく２．５１ｍｍとし、Ｂ用ファイバの曲率半径Ｒｂをより小さく２．１５ｍｍとしている。これにより、巻かれたＲ用ファイバ及びＢ用ファイバのファイバ側面からの漏れ光を適正化する。すなわち、巻かれたＲ用ファイバについてはその導光部２−３との境界からのファイバ内の伝搬の光路長が大きい部分と小さい部分で漏れ光量の差に起因する輝度ムラを小さくする。また、巻かれたＢ用ファイバについてはその先端から射出する透過光によるスポット状の高輝度部分に起因する照明強度分布のいびつさを低減する。これにより、Ｒ、Ｇ、Ｂファイバのいずれも、曲げ漏れ光による照明強度ムラを±２０％以内に抑えることができ、かつ先端射出光を１％程度と少なくすることができる。ひいては、発光制御単位２−２毎の精密なローカルディミングに対応することができる。
【００６１】
図８は、図７に示す曲率半径を有する図３の漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂにそれぞれ半導体レーザー２−４からのＲ、Ｇ、Ｂの光が導光された場合の発光制御単位２−２に対する照明強度分布の概念図である。
【００６２】
図８（ａ）は、照射方向から眺めた発光制御単位２−２内の漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂを構成する各光ファイバの屈曲形状を示す。また、図８（ｂ）は、発光制御単位２−２により照明された液晶パネル１の下面の照明強度分布のイメージを示す。
【００６３】
図８（ａ）に示すように、個別拡散構造２−２−２内部に収められた光ファイバ漏光部２−２−３は、Ｒ用ファイバからなる漏光部２−２−３−Ｒ、Ｇ用ファイバからなる漏光部２−２−３−Ｇ、及びＢ用ファイバからなる漏光部２−２−３−Ｂより構成される。また、個別拡散構造２−２−２には半導体レーザー２−４を構成するＲ，Ｇ，Ｂレーザーからの光が導光部２−３を介して導かれる。
【００６４】
また、図８（ｂ）に示す３つの正方形枠のうち、その上部に「Ｒ」が付された枠はＲレーザーより発する光による液晶パネル１の下面の照明強度分布（Ｒの照明強度分布）を示す。同様に、その上部に「Ｇ」が付された枠はＧレーザーより発する光による液晶パネル１の下面の照明強度分布（Ｇの照明強度分布）を示す。また、その上部に「Ｂ」が付された枠はＢレーザーより発する光による液晶パネル１の下面の照明強度分布（Ｂの照明強度分布）を示す。一つの発光制御単位２−２より放射された光束は、液晶パネル１の下面に到達するまでの間に広がるので、液晶パネル１の下面は発光制御単位２−２よりも広い範囲が照明される。参考のため、発光制御単位２−２の大きさを破線で示した。
【００６５】
このように、Ｒ、Ｇ、Ｂレーザーの各主波長λｒ、λｇ、λｂがλｒ＞λｇ＞λｂとなっているのに応じて、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの光を導光する光ファイバの曲率半径Ｒｒ、Ｒｇ、ＲｂをＲｒ＞Ｒｇ＞Ｒｂとする。これにより、光ファイバ漏光部２−２−３を構成する各ファイバ側面からの漏れ光を適正化することができる。
【００６６】
この曲率半径の関係は、相対的に短い波長の光を導光する導光体（この場合は光ファイバ）の屈曲部の曲率半径が、相対的に長い波長の光を導光する導光体（この場合は光ファイバ）の屈曲部の曲率半径より小さいと表現することもできる。
【００６７】
本実施例においては、個別拡散構造２−２−２の内部に収められた漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂのそれぞれを構成する光ファイバの曲率半径が一定であったが、かかる構成に限定されない。例えば、漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂがそれぞれ複数の曲率半径の部分よりなっていても良い。その場合は、その複数の曲率半径の部分のうち主たる漏光を担う部分において、相対的に短い波長の光を導光する導光体の屈曲部の曲率半径が、相対的に長い波長の光を導光する導光体の屈曲部の曲率半径より小さければ良い。主たる漏光を担う部分とは、漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂのそれぞれにおいてその漏光の５０％以上を担う部分のことであり、導光体の長さ方向にわたって連続しても良いが、断続的な複数の部分に分かれていても良い。
【００６８】
本発明は、複数の導光体がそれぞれ異なる波長の光を導光すればよく、その異なる波長の光は本実施例のようにＲ、Ｇ、Ｂの三原色を主波長とする必要はない。それぞれ異なる波長の光を導光し、屈曲部より曲げ漏れ光を漏出する複数の導光体に関して、屈曲部の曲率半径において、相対的に長い波長の光を導光する導光体の曲率半径が、相対的に短い波長の光を導光する導光体の曲率半径より大きければよい。これにより、本発明の効果である、レーザー光を用いて、色むらが少なく、精密なローカルディミングに対応するカラー対応のバックライトを実現できる。
【００６９】
図９は、図７に示す曲率半径を有する図３の漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇにそれぞれで半導体レーザー２−４からのＲ、Ｇの光が導光された場合の発光制御単位２−２に対する照明強度分布の概念図である。図中、記号は図８と共通である。
【００７０】
図９に示すように、必ずしも、半導体レーザー２−４からのＲ、Ｇ、Ｂの三原色をそれぞれ主波長とする光を、異なる導光体において導光する必要はない。本実施例は、最低限、半導体レーザー２−４からの二つの異なる主波長の光をそれぞれ異なる導光体で導光するような構成であればよい。ただし、かかる構成であっても、より長い波長の光を導光する導光体の曲率半径を、より短い波長の光を導光する導光体の曲率半径より大きくする。これにより、本発明の効果である、レーザー光を用いて、色むらが少なく、精密なローカルディミングに対応するカラー対応のバックライトを実現できる。
【００７１】
半導体レーザー２−４から発光制御単位２−２に導光される光は、ＲとＧのそれぞれを主波長とする光の組み合わせに限らない。ＧとＢのそれぞれを主波長とする光の組み合わせであっても、ＲとＢのそれぞれを主波長とする光の組み合わせであってもかまわない。また、ＲとＧの中間のＹｅｌｌｏｗと、ＧとＢの中間のＣｙａｎのそれぞれを主波長とする光の組み合わせであってもかまわない。
【００７２】
また、実施例１では、曲げ漏れ光を漏出する漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂとしての光ファイバの屈曲形状は、図３，６に示すように、照射方向を軸とし、それに対して、直交する平面内に広がった同心円状の巻線形状になっている。しかし、本発明はこの形状に限るものではない。光を導光する導光体の屈曲部の曲率半径が効率的に漏光する程度に小さければ、屈曲形状はいろいろな形がありうる。効率的に漏光する程度の曲率半径とは、導光体の径や屈折率などにより異なるが、光ファイバの場合、一般的に３０ｍｍ程度以下、多くの場合５ｍｍ程度以下である。但し、この場合も、主たる漏光を担う部分において、相対的に短い波長の光を導光する導光体の屈曲部の曲率半径が、相対的に長い波長の光を導光する導光体の屈曲部の曲率半径より小さくする必要がある。
【００７３】
本実施例においては、異なる波長の光のそれぞれを導光し、屈曲部より漏出させる導光体として、光ファイバを用いたが、これに限定されない。例えば、透光性の素材により形成された硬さを持つ曲がった棒状の構造体を、上記導光体として用いても良い。また、基板上に形成された導光路のようなものを上記導光体として用いてもよい。
【実施例２】
【００７４】
本実施例は、光ファイバの屈曲形態に関して実施例１と異なる。
【００７５】
図１０は、本実施例に係る発光制御単位２−２ａの内部構造を示す図である。以下、図１と同一の構成については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００７６】
図１０の発光制御単位２−２ａにおいて、個別拡散構造２−２−２ａの厚さが実施例１の図２の個別拡散構造２−２−２よりも厚くなっている。発光制御単位２−２ａからの光が拡散板２−２−１を通して射出される照射方向に対して直交する平面内に軸を持ち、照射方向に高さを持ったらせん状の巻線形状になっている。
【００７７】
図１１は、図１０の照射方向から眺めた個別拡散構造２−２−２ａ内部の漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂを構成する各光ファイバの屈曲形状を示す図である。
【００７８】
図１１に示すように、個別拡散構造２−２−２ａ内部に収められた光ファイバ漏光部２−２−３は、Ｒ用ファイバの漏光部２−２−３−Ｒ、Ｇ用ファイバの漏光部２−２−３−Ｇ、及びＢ用ファイバの漏光部２−２−３−Ｂより構成される。また、個別拡散構造２−２−２ａには半導体レーザー２−４を構成するＲ，Ｇ，Ｂレーザーからの光が導光部２−３を介して導かれる。
【００７９】
漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂのそれぞれの巻線の形状が、発光制御単位２−２ａからの光が拡散板２−２−１を通して射出される照射方向に対して直交する平面内に軸を持つ。すなわち、照射方向に高さを持ったらせん状の巻線形状になっている。このため、照射方向から眺めた場合、図１１に示すような形に見える。
【００８０】
光を導光する導光体としての漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂを構成する光ファイバの屈曲形状は、本実施例のような形であっても良い。
【実施例３】
【００８１】
本実施例は、光ファイバの屈曲形態に関して実施例１、実施例２と異なる。
【００８２】
図１２は、本実施例に係る個別拡散構造２−２−２ｂ内部の漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂを構成する各光ファイバの屈曲形状を示す図である。以下、図１と同一の構成については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００８３】
図１２に示すように、個別拡散構造２−２−２ｂの内部に収められた光ファイバ漏光部２−２−３は、Ｒ用ファイバの漏光部２−２−３−Ｒ、Ｇ用ファイバの漏光部２−２−３−Ｇ、及びＢ用ファイバの漏光部２−２−３−Ｂより構成される。また、個別拡散構造２−２−２ｂには半導体レーザー２−４を構成するＲ，Ｇ，Ｂレーザーからの光が導光部２−３を介して導かれる。かかる個別拡散構造２−２−２ｂを有する不図示の発光制御単位２−２ｂから、光が拡散板２−２−１を通して射出される。
【００８４】
図１２において、漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂのそれぞれの形状は、発光制御単位２−２ｂからの光が射出される照射方向を軸とし、それに対して、直交する平面内に広がった屈曲形状をしているのは実施例１と同じである。但し、漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂのそれぞれの形状は、同心円状の巻線形状にはなっておらず、屈曲しながら蛇行する折り返し形状を有する。
【００８５】
光を導光する導光体としての漏光部２−２−３−Ｒ，２−２−３−Ｇ，２−２−３−Ｂを構成する光ファイバの屈曲形状は、本実施例のような形であっても良い。
【００８６】
以上、述べたように、本発明によれば、相対的に短い波長の光を導光する導光体の屈曲部の曲率半径を、相対的に長い波長の光を導光する導光体の屈曲部の曲率半径より小さくする。これにより、本発明の効果である、レーザー光を用いて、色むらが少なく、精密なローカルディミングに対応するカラー対応のバックライトを実現できる。
【符号の説明】
【００８７】
１  液晶パネル
２  バックライト
２−１，２−２−１  拡散板
２−２  発光制御単位
２−２−２  個別拡散構造
２−２−３  光ファイバ漏光部
２−２−３−Ｒ  Ｒ用ファイバの漏光部
２−２−３−Ｇ  Ｇ用ファイバの漏光部
２−２−３−Ｂ  Ｂ用ファイバの漏光部
２−３  導光部
２−４  半導体レーザー
３  制御装置
３−１  統計量取得部
３−２  バックライト制御値決定部
３−３  液晶パネル制御値決定部
【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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