(57)【要約】  高輝度で単色性の良い光を照射する面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置を提供する。  面状照明装置（１１）は、赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源（１２）と、レーザ光源に光学的に接続されて、レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段（１４）と、光導波手段の表面側に設けられ、光導波手段内を伝搬するレーザ光を拡げて、一方の主面（２１）から出射する面状の導光板（１５）と、導光板の他方の主面側に設けられて、光導波手段内を伝播するレーザ光を導光板に導く複数の光取り出し手段（１９）と、を有する。
2007074784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源に光学的に接続されて、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段と、
前記光導波手段の表面側に設けられ、前記光導波手段内を伝搬するレーザ光を拡げて、一方の主面から出射する面状の導光板と、
前記導光板の他方の主面側に設けられて、前記光導波手段内を伝播するレーザ光を前記導光板に導く複数の光取り出し手段と、
を有する面状照明装置。
【請求項２】
前記複数の光取り出し手段は、前記光導波手段と接触するように、前記光導波手段に対応した位置に二次元的に分布して配置された、前記導光板の他方の主面に形成された導光部であり、前記導光部は、前記光導波手段との接触部分からレーザ光を取り出す、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記導光部は、前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段と前記導光部との接触部分の数が増加するように設けられる、請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記導光部は、前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段と前記導光部との接触部分の面積が大きくなるように設けられる、請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段と前記導光部との接触部分の押し圧を強くすることにより、前記接触部分の面積を大きくすると共に、押し圧を強くすることにより接触部分の前記光導波手段の変形量を増大させて屈折率変化を増大させる、請求項４に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段との接触部分の前記導光部の形状を大きくすることにより、前記接触部分の面積を大きくする、請求項４に記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記複数の光取り出し手段は、前記光導波手段の端面から出射されるレーザ光を反射することにより、前記導光板を照射する複数の反射ミラーであり、
前記導光板は、マトリックス状に分割された複数の領域を有し、
前記光導波手段の端面は、前記領域内に露出しており、
各反射ミラーは、前記複数の領域毎に設けられる、
請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項８】
前記光取り出し手段は、前記光導波手段内を伝播するレーザ光を前記導光板に照射するように、前記光導波手段の端面を斜めに切断加工することにより形成されたミラー面であり、
前記導光板は、マトリックス状に分割された複数の領域を有し、
前記ミラー面は、前記複数の領域毎に設けられる、
請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記光導波手段は、前記レーザ光の偏波面を保持する、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項１０】
前記光導波手段は、光ファイバである、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記光ファイバは、前記導光板と平行に且つ前記導光板の両端で折り返すように配置される、請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１２】
前記導光板は、複数の領域に分割され、
前記光ファイバは、前記複数の領域にそれぞれ配置される、請求項１１に記載の面状照明装置。
【請求項１３】
前記光ファイバは、複数の線状の光ファイバである、請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１４】
前記光ファイバ内に散乱体を設ける、請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１５】
前記光ファイバを蛇腹状に折り曲げる、請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１６】
前記光ファイバの終端をミラーにする、請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１７】
前記レーザ光源と前記光ファイバとの間に、ＰＢＳと１／４波長板とを設ける、請求項１６に記載の面状照明装置。
【請求項１８】
前記光導波手段は、面状の光導波板に形成された、前記レーザ光源からのレーザ光を伝搬する線状の複数の光導波路である、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項１９】
前記光導波手段に入射するレーザ光を切り換える光路切換スイッチをさらに有する、
請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項２０】
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請求項１に記載の面状照明装置と、
を備える液晶表示装置。
【請求項２１】
前記面状照明装置は、光導波手段に入射するレーザ光を切り換える光路切換スイッチをさらに有し、
前記液晶表示装置は、前記光路切換スイッチに同期して、前記液晶表示パネルの画素を駆動する、
請求項２０に記載の液晶表示装置。
【請求項２２】
前記液晶表示パネルと前記面状照明装置との間に拡散板をさらに有する、請求項２０に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を使用する面状照明装置と、そのような面状照明装置を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、一般的に、ディスプレイパネル等のバックライト照明として、放電管や発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源を使用した面状照明装置を備えている。この面状照明装置を大型ディスプレイ等に用いる場合、高輝度で単色性の強い光と、光源からの光を均一に照射する工夫が求められる。【０００３】
特許文献１には、高輝度で単色性の強い光を得るために、赤色光のＬＥＤの代わりに赤色光の半導体レーザを使用している例が開示されている。【０００４】
また、光源からの光を均一に照射する面状照明装置として、特許文献２にファイバ光学バックライティングパネルが開示されている。このファイバ光学バックライティングパネルは、光ファイバの層と、その上に形成された気泡状の形成物からなる層とを有する。光ファイバ内を伝播する光は、光ファイバに開けられた複数の穴からその上の気泡状の層に到達すると、気泡により散乱されて、広がる。これにより、ファイバ光学バックライティングパネルは、キーボードの複数のキーパッドを均一に照明している。【０００５】
さらに光源からの光を均一に照射する面状照明装置として、光学系を工夫することにより、光源からの光を光学系で均一に広げて、液晶表示パネルを均一に照明する例が特許文献３〜特許文献５に開示されている。特許文献３は導光板を利用し、特許文献４は複数のプリズムを利用し、特許文献５は複数のミラーを利用している。
【特許文献１】特開２００５−６４１６３号公報
【特許文献２】特開平５−２１００１７号公報
【特許文献３】特開２００５−３８６４３号公報
【特許文献４】特開２００５−４３７１７号公報
【特許文献５】特開２００５−２５８０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、赤色光については輝度が高くて単色性が強い赤色半導体レーザを用いることを明示しているが、緑色光および青色光については高輝度の光源を用いることを明示していない。よって、特許文献１の面状照明装置を大型ディスプレイや高輝度ディスプレイに適用すると、光源の輝度や単色性が十分ではなかった。また、特許文献２〜５は、外部に光を散乱し、光量の浪費が多いため、光源の光を効率良く利用して均一に照射することができなかった。【０００７】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、高輝度で単色性の強い光を出力可能であり、そのような光を効率よく利用して均一に光を照射する面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の面状照明装置は、赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源に光学的に接続されて、レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段と、光導波手段の表面側に設けられ、光導波手段内を伝搬するレーザ光を拡げて、一方の主面から出射する面状の導光板と、導光板の他方の主面側に設けられて、光導波手段内を伝播するレーザ光を導光板に導く複数の光取り出し手段と、を有する。レーザ光源を用いることにより、高輝度で単色性の良好な赤色光、緑色光および青色光を出射することができる。これにより、色再現性のよい面状照明装置を実現できる。また、光取り出し手段が光導波手段内を伝播するレーザ光を導光板に導くことにより、外部に光が散乱することを防ぐことができる。これにより、光源の光を効率よく利用することができる。さらに、光取り出し手段を複数個設けることにより、光導波手段から取り出したレーザ光を面状の導光板に対して均一な輝度で導くことができる。【０００９】
複数の光取り出し手段は、光導波手段と接触するように、光導波手段に対応した位置に二次元的に分布して配置された、導光板の他方の主面に形成された導光部であり、導光部は、光導波手段との接触部分からレーザ光を取り出しても良い。導光部は、光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段と導光部との接触部分の数が増加するように設けられても良い。導光部は、光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段と導光部との接触部分の面積が大きくなるように設けられても良い。光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段と導光部との接触部分の押し圧を強くすることにより、接触部分の面積を大きくすると共に、押し圧を強くすることにより接触部分の光導波手段の変形量を増大させて屈折率変化を増大させても良い。光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段との接触部分の導光部の形状を大きくすることにより、接触部分の面積を大きくしても良い。このような構成とすることにより、レーザ光の入射側から距離が遠くなっても入射側と同一の輝度のレーザ光を取り出すことができるようになり、一方の主面から出射するレーザ光の輝度分布を均一にすることができる。【００１０】
複数の光取り出し手段は、光導波手段の端面から出射されるレーザ光を反射することにより、導光板を照射する複数の反射ミラーであっても良い。この場合に、導光板は、マトリックス状に分割された複数の領域を有し、光導波手段の端面は、領域内に露出しており、各反射ミラーは、複数の領域毎に設けられても良い。このような構成にすることにより、広い面積にわたり均一な輝度で照明することができる。【００１１】
光取り出し手段は、光導波手段内を伝播するレーザ光を導光板に照射するように、光導波手段の端面を斜めに切断加工することにより形成されたミラー面であっても良い。この場合に、導光板は、マトリックス状に分割された複数の領域を有し、ミラー面は、複数の領域毎に設けられても良い。このような構成とすることにより、広い面積にわたり均一な輝度で照明することができる。また、面状照明装置の構成を簡略化できる。【００１２】
好ましくは、光導波手段は、レーザ光の偏波面を保持する。このような構成とすることにより、レーザ光源から出射されたレーザ光は、偏波面が保持されたまま、光導波手段内を伝播して、導光板の一方の面から出射される。これにより、液晶表示装置のバックライト照明装置にこの面状照明装置を備えれば、レーザ光の入射側の偏光板を省くことができる。よって、光利用効率が高くなる。【００１３】
光導波手段は、光ファイバであっても良い。【００１４】
光ファイバは、導光板の一辺と平行に且つ導光板の両端で折り返すように配置されても良い。このとき、光導波手段を１本の連続した光ファイバで構成すれば、製造工程を簡略化できる。【００１５】
導光板は、複数の領域に分割され、光ファイバは、複数の領域にそれぞれ配置されても良い。このような構成にすることにより、複数の光ファイバから同時に照射することができる。また、複数の光ファイバごとにレーザ光源を配置することも可能となる。これにより、大画面の液晶表示装置等にも十分対応可能な面状照明装置を実現できる。また、複数の光ファイバに対して、それぞれ異なる色のレーザ光を導入することもでき、より多様な照明が可能となる。【００１６】
光ファイバは、複数の線状の光ファイバであっても良い。複数の線状の光ファイバであれば、光ファイバを１８０°折り曲げることが不要になるため、平面状に光ファイバを配置するときの全体形状を小型化することができる。【００１７】
光ファイバの長さが短い場合でも十分にレーザ光をリークさせるために、光ファイバ内に散乱体を設けても良いし、光ファイバを蛇腹状に折り曲げても良い。また、光ファイバの終端をミラーにして、ファイバの入力端と終端の輝度分布のむらを改善しても良い。レーザ光源と光ファイバとの間に、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と１／４波長板とを設けて、レーザ光がレーザ光源に戻ることを防いでも良い。【００１８】
光導波手段は、面状の光導波板に形成された、レーザ光源からのレーザ光を伝搬する線状の複数の光導波路であっても良い。【００１９】
面状照明装置は、光導波手段に入射するレーザ光を切り換える光路切換スイッチをさらに有しても良い。この光路切換スイッチを有する面状照明装置をバックライト照明装置として、液晶表示装置が用いれば、フィールドシーケンシャル方式の変形方式であるスクロール方式による表示が可能となる。【００２０】
本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを背面側から照明する上記面状照明装置と、を備える。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を実現できる。また、レーザ光源は発光効率が高いので、低消費電力化も可能となる。【００２１】
面状照明装置は、光導波手段に入射するレーザ光を切り換える光路切換スイッチをさらに有し、液晶表示装置は、光路切換スイッチに同期して、液晶表示パネルの画素を駆動しても良い。レーザ光を照射している領域に対応して液晶表示パネルの画素を駆動することにより、従来にない多様な液晶表示装置を実現できる。例えば、１つの画面を複数の領域に分割し、赤色光、緑色光および青色光のレーザ光を順次切り替えながら複数の領域を照明すれば、フィールドシーケンシャル方式の変形方式となるスクロール方式で画像表示を行うことができる。この構成により、カラーフィルタを使用することなく、カラーの画像表示を行うことができ、光利用効率を大幅に改善することができる。【００２２】
液晶表示パネルと面状照明装置との間に拡散板をさらに有しても良い。このような構成とすることにより、大画面であってもさらに均一な輝度を有する液晶表示装置を実現できる。【００２３】
本発明の他の構成の面状照明装置は、赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源に光学的に接続されて、レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段と、光導波手段の表面側に設けられ、光導波手段内を伝搬するレーザ光を取り出して、主面から出射する導光板と、を有し、光導波手段は、レーザ光の偏波面を保持することを特徴としても良い。レーザ光源を用いることにより、高輝度で単色性の良好な赤色光、緑色光および青色光を出射することができる。これにより、色再現性のよい面状照明装置を実現できる。また、光導波手段は、レーザ光の偏波面を保持することにより、レーザ光源から出射されたレーザ光は、偏波面が保持されたまま、光導波手段内を伝播して、導光板の主面から出射される。これにより、液晶表示装置のバックライト照明装置にこの面状照明装置を備えれば、レーザ光の入射側の偏光板を省くことができる。よって、光利用効率が高くなる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の面状照明装置及びその面状照明装置を備えた液晶表示装置によれば、高輝度で単色性の強い光を出力可能であり、そのような光を効率よく利用して均一に光を照射することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態の面状照明装置の模式的な構成の概要を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施形態の面状照明装置を備えた液晶表示装置の構成の模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）の液晶表示装置を背面からみた場合の模式的な構成図
【図３】（ａ）は導光部と光ファイバとの接触部分の押し圧を変化させる場合の面状照明装置の側面図、（ｂ）は光ファイバとの接触部分における導光部の形状を変化させる場合の面状照明装置の側面図
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図５】（ａ）は本発明の第３の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図６】本発明の第３の実施形態の面状照明装置を備えた液晶表示装置の構成の模式的な断面図
【図７】（ａ）は本発明の第４の実施形態の面状照明装置が備える光導波板の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ｃ−Ｃ´に沿って切断した概略的な断面図
【図８】（ａ）は本発明の第４の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図９】（ａ）は、本発明の第５の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図１０】（ａ）は本発明の第６の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図１１】（ａ）は本発明の第７の実施形態において光ファイバの端面を斜めに切断した例を示す側面図、（ｂ）は本発明の第７の実施形態において光導波路の端面を斜めに切断加工した例を示す側面図
【符号の説明】
【００２６】
１１，３４，３９，４８，５０，５６    面状照明装置
１２    レーザ光源
１２ａ    赤色光源
１２ｂ    緑色光源
１２ｃ    青色光源
１３，１４，３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ，３６ｆ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ    光ファイバ
１５，５２    導光板
１６    下辺
１７    上辺
１８    接触部分
１９    導光部
２０，３０，５５，６０，６２    レーザ光
２１    出射面
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ    間隔
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ    押し圧
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ    接触面
２５，２６    ガラス基板
２７    液晶
２８    電極
２９    偏光板
３１    液晶板
３２，４３    液晶表示装置
３３    液晶表示パネル
３８    光路切換スイッチ
４４，５８    光導波板
４５    基板
４６，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，５７，５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，５７ｅ，５７ｆ    光導波路
４７    クラッド層
４９，５９    光接続部
５３    反射ミラー
５４，６１    ミラー面
６４    カラーフィルタ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。【００２８】
（第１の実施形態）
［面状照明装置の構成］
図１（ａ）（ｂ）に、本発明の第１の実施形態の面状照明装置を示す。図１（ａ）は、本実施形態の面状照明装置１１の構成の概要を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面図である。【００２９】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の面状照明装置１１は、レーザ光源１２と、レーザ光源１２に接続された接続用光ファイバ１３と、接続用光ファイバ１３を介してレーザ光源１２に一方の端面が光学的に接続されて、レーザ光源１２からの光を伝搬する光ファイバ１４と、光ファイバ１４からレーザ光を取り出して一方の主面から出射する導光板１５とを備えている。図１（ａ）においては、光ファイバ１４の配置を明示するために、導光板１５の詳細な構造については省略している。【００３０】
レーザ光源１２は、赤色光源（Ｒ光源）１２ａ、緑色光源（Ｇ光源）１２ｂおよび青色光源（Ｂ光源）１２ｃの３つの光源からなり、３原色のレーザ光を発光する。赤色光源１２ａ、緑色光源１２ｂおよび青色光源１２ｃは接続用光ファイバ１３にそれぞれ接続されており、この接続用光ファイバ１３が１本に結合されて光ファイバ１４に接続される。【００３１】
光ファイバ１４は、導光板１５の背面側で平面状に配置されている。本実施形態において、光ファイバ１４は１本の光ファイバであり、導光板１５の一辺と平行に且つ導光板１５の両端で折り返しながら、導光板１５の下辺１６側から上辺１７側に向かうように配置されている。【００３２】
光ファイバ１４と接続用光ファイバ１３は偏波面保存ファイバである。レーザ光源１２から出射された偏光面の揃ったレーザ光は、偏光面が保存された状態で光ファイバ１３，１４中を伝播する。【００３３】
図１（ｂ）に示すように、導光板１５は、光ファイバ１４からレーザ光を取り出すために、光ファイバ１４に対応した位置に二次元的に分布して配置された複数個の導光部１９と、導光部１９から取り出したレーザ光を拡げて出射する面状の出射面２１とを備えている。導光板１５の一方の主面に導光部１９が配置され、他方の主面に出射面２１が設けられる。【００３４】
本実施形態において、導光部１９は三角形状を有し、複数の導光部１９の三角形状の先端がそれぞれ接触部分１８で光ファイバ１４と接触している。光ファイバ１４は、接触部分１８において被覆のない状態で、クラッド層が導光部１９と接触する。これにより、導光部１９と光ファイバ１４とは光学的に結合される。導光部１９は、導光部１９と光ファイバ１４との接触部分１８から光ファイバ１４の中を伝播するレーザ光の一部を取り出す。マトリックス状の接触部分１８から取り出されたレーザ光２０は、導光板１５内で均一に拡げられる。偏光面が揃った一様な光強度のレーザ光が、出射面２１から出射される。【００３５】
光ファイバ１４を伝播するレーザ光の光強度は、レーザ光源１２から離れるほどに小さくなる。すなわち、導光板１５の面上では、レーザ光源１２に近い左辺６よりも遠い右辺７側へ行くほど、及びレーザ光源１２に近い下辺１６よりも遠い上辺１７側へ行くほど、光強度は小さくなる。そのため、接触部分１８で光ファイバ１４から導光部１９に、例えば等間隔でレーザ光２０を取り出していくと、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定とならない。そこで、本実施形態では、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度を一定にするために、接触部分１８がレーザ光源１２から離れるに従って、隣り合う接触部分１８の間隔が短くなるように導光部１９を配置している。接触部分１８の間隔２２ａをαとした場合、レーザ光源１２から離れていく位置にある間隔２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄは、それぞれα−Δα、α−２Δαおよびα−３Δαとする。このときのΔα／αは、例えば１／１００００以下に設定するが、具体的な設定値は光ファイバ１４と導光部１９の接触部分１８の全体の数により適宜決まる。【００３６】
［液晶表示装置の構成］
図２（ａ）（ｂ）に、図１に示す面状照明装置１１を液晶表示パネル３３のバックライト照明として用いた液晶表示装置３２の構成を示す。図２（ａ）は液晶表示装置３２の断面図であり、図２（ｂ）は液晶表示装置３２を背面側からみた場合の構成図である。【００３７】
液晶表示装置３２は、面状照明装置１１と、面状照明装置１１から出射されるレーザ光２０を利用して画像表示を行う液晶表示パネル３３と、を有する。液晶表示パネル３３は、面状照明装置１１の導光板１５の表面側に設けられた液晶板３１と、液晶板３１の表面側に設けられた偏光板２９とを含む。【００３８】
レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、光ファイバ１４に入射して、その中を伝播し、光ファイバ１４と接触する接触部分１８から導光部１９に導かれて、導光板１５に入射し、導光板１５により拡散されて液晶板３１に入射する。レーザ光源１２は、偏光面の揃ったレーザ光２０を出射し、偏波面保存ファイバである光ファイバ１４は、レーザ光源１２からの光をそのまま伝播するため、偏光面の揃ったレーザ光２０が導光板１５に入射され、導光板１５から液晶板３１に出射される。【００３９】
液晶板３１は、ガラス基板２５、２６と、ガラス基板２５、２６の間に設けられた液晶２７、電極２８及びカラーフィルタ６４とを有する。電極２８は液晶２７の表面側に取り付けられ、さらに電極２８の表面側に、赤色、青色及び緑色の各フィルタ６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂからなるカラーフィルタ６４が設けられる。面状照明装置１１から出射されたレーザ光２０は、ガラス基板２５、液晶２７、及び電極２８を透過した後に、カラーフィルタ６４を通過する。【００４０】
液晶板３１は複数の画素（ピクセル）を含む。１ピクセルはＲ，Ｇ，Ｂのサブピクセルで構成される。Ｒサブピクセル、Ｇサブピクセル、およびＢサブピクセルは、各フィルタ６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂに対応するように設けられている電極２８により、形成される。例えば、電極２８が駆動されることにより、カラーフィルタ６４のフィルタ６４Ｒを通過したレーザ光は赤色となり、Ｒサブピクセルを形成する。カラーフィルタ６４を通過したＲＧＢのレーザ光３０は、ガラス基板２６及び偏光板２９を通過して、画像表示される。本実施形態において、液晶表示パネル３３は、透過型または半透過型構成で、ＴＦＴアクティブマトリックス型の液晶表示パネルである。電極２８を駆動するためのＴＦＴ（図示せず）は、ガラス基板２５、２６のいずれか一方に形成される。【００４１】
［作用効果］
本実施形態の面状照明装置１１は、赤色、青色、緑色を発光するレーザ光源１２を備えているため、高輝度で単色性の良い光を出力することができる。これにより、本実施形態の面状照明装置１１は、大型ディスプレイや高輝度ディスプレイに適用できる。また、レーザ光源１２を構成する赤色光源１２ａ、緑色光源１２ｂおよび青色光源１２ｃの発光波長は非常に色純度がよいため、色再現範囲を大幅に拡大することができる。本実施形態の面状照明装置１１は、従来の冷陰極管やＬＥＤ光源を使用する方式に比べて、高画質の画像表示を得ることができる。また、レーザ光源はＬＥＤ光源に比べて発光効率が良好であることから、低消費電力化が可能となる。バックライト照明装置として本実施形態の面状照明装置１１を備える液晶表示装置３２は、上記効果を有する。【００４２】
複数の導光部１９を光ファイバ１４の位置に対応させて設けており、導光部１９から直接レーザ光を取り出している。これにより、外部に光が散乱することを防ぐことができ、光源の光を効率良く利用することができる。また、本実施形態の面状照明装置１１は、光ファイバ１４を平面状に、面状の導光板１５の背面側に配置すると共に、複数の導光部１９を導光板１５の一面に設けているため、広い面積を均一な輝度で照明することができる。よって、本実施形態の面状照明装置１１は、光源の光を効率良く利用して、均一な輝度で広い面積を照明することができる。【００４３】
さらに、本実施形態の面状照明装置１１は、光ファイバ１４と導光部１９との接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くしている。これにより、光ファイバ１４中を伝播するレーザ光から順次接触部分１８を介して一定の割合の出力強度のレーザ光を取り出していくときに、レーザ光が伝播する距離が増加して伝播するレーザ光の出力強度が減少しても、レーザ光源１２から遠ざかるにつれて接触部分１８の数が増加することにより、レーザ光の出力強度を補うことができる。これにより、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定になり、面状の導光板１５の全体にわたりレーザ光をさらに均一な輝度で出射させることができる。よって、本実施形態の面状照明装置１１を備えた液晶表示装置３２は、大面積でも均一な高輝度を有する。【００４４】
また、面状照明装置１１の光ファイバ１４及び接続用光ファイバ１３に、偏波面保存ファイバを使用しているため、レーザ光源１２から出射された偏光面の揃ったレーザ光２０は偏光面が保存された状態で光ファイバ１４中を伝播し、導光板１４に入射され、導光板１５から液晶板３１に出射される。よって、従来の液晶表示パネルでは、直交した偏光方向の光を透過する２枚の偏光板が液晶板を間に挟む構成を有していたが、本実施形態の液晶表示装置３２では、液晶板３１の入射側の偏光板を１枚省くことができる。偏光板を不要とすることにより、光利用効率を大幅に改善することができ、液晶表示装置３２の低消費電力化が実現できる。【００４５】
また、レーザ光源１２の赤色光源１２ａ、緑色光源１２ｂおよび青色光源１２ｃから光ファイバ１４に入射するＲＧＢのレーザ光を時間的に切り換えることにより、フィールドシーケンシャル方式による表示が可能となる。【００４６】
なお、本実施形態においては、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出す光出力強度を一定にするために、接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くしたが、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度を一定にするための方法は本実施形態に限定されない。例えば、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示すように、接触部分１８の面積をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて増加するようにしても良い。これについては、以降の実施形態についても同様である。図３（ａ）及び（ｂ）は、図１（ａ）において矢印Ａの方向からみた側面図であり、（ａ）は接触部分１８の押し圧を変化させることにより、接触部分１８の面積を変化させる場合の側面図、（ｂ）は接触部分１８における導光部１９の形状を変えることにより、接触部分１８の面積を変化させる場合の側面図である。【００４７】
図３（ａ）においては、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定となるように、接触部分１８がレーザ光源１２から離れるに従って、接触部分１８の押し圧２３ａ〜２３ｄが順次強くなるように設定される。例えば、押し圧２３ａをβとした場合、レーザ光源１２から離れていく位置にある接触部分１８の押し圧２３ｂ、２３ｃおよび２３ｄは、それぞれβ＋Δβ、β＋２Δβおよびβ＋３Δβとする。このときのΔβ／βは、例えば、１／１００００以下に設定するが、具体的な設定値は光ファイバ１４と導光部１９の接触部分１８の全体の数により決める。押し圧を強くすることで、光ファイバ１４と導光板１５との接触部分１８の面積が増大すると共に、接触部分１８の光ファイバ１４の変形量が増大することにより光ファイバ１４の屈折率変化が増大するため、光学的な結合を密にすることができる。よって、接触部分１８からは、より多くのレーザ光を取り出すことができる。これにより、レーザ光が伝播する距離が増加して伝播するレーザ光の出力強度が減少しても、減少する分の出力強度を接触部分１８の増大した面積と増大した屈折率変化により補うことができ、導光部１９の接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すことができる。よって、面状の導光板１５の全体にわたり、均一な輝度のレーザ光を出射することができる。【００４８】
また、図３（ｂ）においては、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定となるように、接触部分１８の導光部１９の形状を光ファイバ１４がレーザ光源１２から離れるに従って、順次大きくなるように形成している。例えば、接触部分１８の接触面２４ａの面積をγとした場合、レーザ光源１２から離れていく位置にある接触部分１８の接触面２４ｂおよび２４ｃの面積をそれぞれγ＋Δγおよびγ＋２Δγとする。このときのΔγ／γは、例えば、１／１００００以下に設定するが、具体的な設定値は光ファイバ１４と導光板１５との間の接触部分１８の全体の数により決める。単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定となるように光ファイバ１４と導光板１５との接触部分１８の面積が増大するように、導光部１９の接触部分１８の形状を変えることで、面積の広い接触部分１８からは、より多くのレーザ光を取り出すことができる。これにより、レーザ光が伝播する距離が増加して伝播するレーザ光の出力強度が減少しても、減少する分の出力強度を接触部分１８の増大した面積により補うことができ、導光部１９の接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すことができる。よって、面状の導光板１５の全体にわたり、均一な輝度のレーザ光を出射することができる。【００４９】
なお、本実施形態において、導光部１９は図１（ａ）の矢印Ａの方向からみたときに三角形状であったが、導光部１９の形状は三角形状に限定されない。光ファイバ１４と接触して、接触部分１８からレーザ光を取り出せる形状であれば良い。【００５０】
なお、本実施形態の導光板１５は、透明で且つ光学特性や成形性に優れた樹脂材料により形成される。特に、複屈折が少ないアクリル樹脂やポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。また、導光板１５を空洞にしてもよい。なお、導光部１９を形成する材料は、光ファイバ１４との反射等による光量の損失を避けるために、光ファイバ１４とほぼ同じ屈折率の材料が用いることが望ましい。【００５１】
導光板１５と液晶板３１との間に、拡散板を挿入してもよい。これにより、輝度の均一化やスペックルノイズの抑制効果が図れる。なお、拡散板の材料は、導光板１５の材料と同じ樹脂材料を用いることができる。特に、複屈折が少ないアクリル樹脂やポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。また、拡散板を空洞にしてもよい。また、導光板１５に拡散板のように光を拡散させる拡散効果を持たせてもよい。【００５２】
さらに、導光板１５や拡散板の樹脂材料の中に、これらの樹脂材料とは異なる屈折率を有する樹脂ビーズを分散させることで、レーザ光を拡散する拡散領域を形成してもよい。このようにすることで、本実施形態の面状照明装置１１および液晶表示装置３２から出射されるレーザ光の輝度をさらに均一化するとともに、レーザ光を拡散することでスペックルノイズを抑制することができる。【００５３】
また、上記のレーザ光の拡散効果を増すために、導光板１５の導光部１９の側面等に微小な凹凸を設けてもよい。【００５４】
なお、光出力強度を高めるために、光ファイバ１４のコア内にビーズのような散乱体を分散させても良い。これにより、光ファイバ１４が短い場合でもレーザ光を十分にリークさせることができ、レーザ光を取り出すやすくなる。このとき、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度を一定にするために、レーザ光源１２から遠ざかるにつれて、散乱体の密度が密になるように散乱体を分散させると良い。また、光ファイバ１４が短い場合でもレーザ光を十分にリークさせるために、光ファイバ１４を蛇腹状に折り曲げ加工しても良い。光ファイバ１４の折り曲がった箇所は光が漏れ出しやすいため、光出力強度を高めることができる。【００５５】
さらに、光ファイバ１４の外周の一部（例えば外周の半分）を反射コーティングしても良い。光ファイバ１４のコアから漏れだした光を反射コーティングにより反射して、一方向に光を出射することにより、効率良く照射することができる。【００５６】
また、図１（ａ）における光ファイバ１４の終端１０１をミラーにして、終端１０１部分でレーザ光を光ファイバ１４内に戻すようにしても良い。これにより、レーザ光を入力する側の光ファイバ１４の入力端と、終端１０１との輝度分布のむらを改善することができる。【００５７】
また、レーザ光がレーザ光源１２に戻ることを防ぐための手段を設けても良い。例えば、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と１／４波長板とを、レーザ光源１２と光ファイバ１４との間に設けても良い。【００５８】
（第２の実施形態）
図４に、本発明の第２の実施形態の面状照明装置３４の構成を示す。図４（ａ）は本実施形態の面状照明装置３４の概略的な平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印Ａの方向からみた場合の側面図である。ただし、図４（ａ）においては、光ファイバ３６ａ〜３６ｆの配置を明示するために、導光板１５の詳細な構造については図示を省略している。【００５９】
本実施形態の面状照明装置３４において、導光板１５は複数の領域３５ａ〜３５ｆを有し、複数の光ファイバ３６ａ〜３６ｆはそれぞれ複数の領域３５ａ〜３５ｆに対応させて設けられている。光ファイバ３６ａ〜３６ｆは平面状に配置されており、それぞれの領域３５ａ〜３５ｆ内で、第１の実施形態と同様に導光板１５の両端で折り返す構成を有する。【００６０】
図４（ｂ）に示すように、光ファイバ３６ａ〜３６ｆはそれぞれ、各領域３５ａ〜３５ｆ内で、第１の実施形態と同様に導光板１５の導光部１９と接触部分１８で接触している。導光板１５は、接触部分１８から取り出したレーザ光２０を出射面２１から出射する。【００６１】
光ファイバ３６ａ〜３６ｆの一方の端面は、３本の接続用光ファイバ３７ａ，３７ｂおよび３７ｃのいずれかに接続される。図４（ａ）においては、光ファイバ３６ａと３６ｄが接続用光ファイバ３７ａに接続され、光ファイバ３６ｂと３６ｅが接続用光ファイバ３７ｂに接続され、光ファイバ３６ｃと３６ｆが接続用光ファイバ３７ｃに接続されている。これにより、光ファイバ３６ａ〜３６ｆは、接続用光ファイバ３７ａ，３７および３７ｃのいずれかを介して、一方の端面が光学的にレーザ光源１２に接続される。【００６２】
本実施形態において、接続用光ファイバ３７ａ〜３７ｃと光ファイバ３６ａ〜３６ｆとは、偏波面保存ファイバである。【００６３】
本実施形態の面状照明装置３４は、赤色光源１２ａ、緑色光源１２ｂおよび青色光源１２ｃからのレーザ光を切り換えて接続用光ファイバ３７ａ，３７ｂおよび３７ｃに出力する光路切換スイッチ３８をさらに有する。例えば、光路切換スイッチ３８は、赤、緑、青のレーザ光が３本の接続用光ファイバ３７ａ〜３７ｃのいずれかにそれぞれ同時に入射して、時間の経過と共に３本の接続用光ファイバ３７ａ〜３７ｃに入射するレーザ光の色がＲＧＢの順にスクロールするように、各光源１２ａ〜１２ｃと接続用光ファイバ３７ａ〜３７ｃとの接続を切り換える。【００６４】
上記構成により、本実施形態の面状照明装置３４は、第１の実施形態と同様の効果を有する。また、本実施形態の面状照明装置３４を用いて液晶表示装置を構成した場合、第１の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、色再現範囲が広く、大面積でも均一な高輝度を有し、かつ偏光板を不要とすることにより、光利用効率を大幅に改善することができる。【００６５】
さらに、本実施形態の面状照明装置３４は、導光板１５の各領域３５ａ〜３５ｆに光ファイバ３６ａ〜３６ｆをそれぞれ設けているため、光路切換スイッチ３８により、ファイバ３６ａ〜３６ｆに入射するレーザ光を切り換えることにより、異なる複数の領域を異なる色のレーザ光で同じ時間に照明し、そのレーザ光をスクロールすることができる。よって、液晶表示装置が本実施形態の面状照明装置３４を備えれば、導光板１５の各領域３５ａ〜３５ｆから出射するＲＧＢのレーザ光に同期させて、図２（ａ）に示す電極２８を駆動することにより、液晶表示パネル３３の画素を駆動することができる。これにより、図２（ａ）に示すカラーフィルタ６４を省略することができる。光路切換スイッチ３８に同期させた液晶表示パネル３３の画素の駆動は、例えば、光路切換スイッチ３８と電極２８を駆動する駆動回路とが同期するように、駆動回路を制御すれば、容易に実施できる。本実施形態の面状照明装置３４は、カラーフィルタ６４を用いないフィールドシーケンシャルタイプの液晶表示装置に適している。カラーフィルタ６４を用いずに液晶表示装置を構成すると、光利用効率が高くなり、輝度をさらに大きくすることができると共に、液晶表示装置を薄型化することができる。また、画素の構成を大幅に簡略化することができる。よって、本実施形態の面状照明装置３４を備えた液晶表示装置は、色再現範囲を大幅に拡大することができ、さらに高輝度・高画質の画像表示を得ることができ、低消費電力化が可能となる。なお、光路切換スイッチ３８を第１の実施形態の面状照明装置１１に用いても良い。【００６６】
なお、本実施形態の光ファイバ３６ａ〜３６ｆと導光部１９との接触部分１８については、接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すために、第１の実施形態と同様に、接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くするようにするようにしているが、図３（ａ）（ｂ）に示すように、接触部分１８の光ファイバ３６ａ〜３６ｆの屈折率変化や接触部分１８の面積をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて増大するようにしても良い。【００６７】
なお、本実施形態の面状照明装置３４は１つの面状の導光板１５を用いたが、図４（ａ）の各領域３５ａ〜３５ｆにそれぞれ対応する複数の導光板を用いても良い。【００６８】
（第３の実施形態）
図５に、本発明の第３の実施形態の面状照明装置３９の構成を示す。図５（ａ）は、本実施形態の面状照明装置３９の概略的な平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面図である。ただし、図５（ａ）においては、光ファイバ４０の配置を明示するために、導光板１５の詳細な構造については省略している。【００６９】
本実施形態の面状照明装置３９において、複数個の線状の光ファイバ４０が、導光板１５の背面側に平面状に配置されている。複数個の線状の光ファイバ４０は、それぞれ一方の端面が接続用光ファイバ４２ａ〜４２ｃのいずれかの端面に接続されている。接続用光ファイバ４２ａ〜４２ｃの他方の端面は、光路切換スイッチ３８に接続される。光ファイバ４０と接続用光ファイバ４２ａ〜４２ｃとは、偏波面保存ファイバである。本実施形態において、光ファイバ４０が線状であること以外は、第１の実施形態と同様であり、図５（ｂ）に示すように、光ファイバ４０は接触部分１８で導光板１５の導光部１９と接触している。導光板１５は、接触部分１８からレーザ光２０を取り出して、レーザ光２０を出射面２１から出射する。この構成により、本実施形態の面状照明装置３９は、第１の実施形態と同様の効果を有する。【００７０】
図６に、本実施形態の液晶表示装置４３を示す。図６は、図５（ａ）の矢印Ｂの方向から見た場合の液晶表示装置４３の側面図である。本実施形態の液晶表示装置４３は、図５に示す面状照明装置３９をバックライト照明装置として用いる。液晶表示装置４３は、面状照明装置３９から出射されるレーザ光２０を利用して画像表示を行うための液晶表示パネル３３を備える。液晶表示パネル３３については、図２と同じである。【００７１】
なお、本実施形態の面状照明装置３９は、第２の実施形態と同様の光路切換スイッチ３８を有するため、接続用光ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃに入射するレーザ光の色をＲＧＢの順にスクロールするように切り換えることができる。例えば、上辺１７に最も近い光ファイバ４０から下辺１６に近い光ファイバ４０に対して、ＲＧＢの順を時間と共にスクロールさせることができる。これにより、液晶表示装置４３のカラーフィルタ６４を省略することができる。よって、光利用効率を向上させ、輝度をさらに大きくすることができる。また、画素の構成を大幅に簡略化することができる。【００７２】
なお、本実施形態の複数の線状の光ファイバ４０と導光部１９との接触部分１８については、接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すために、第１の実施形態と同様に、接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くするようにするようにしているが、図３（ａ）（ｂ）に示すように、接触部分１８の光ファイバ４０の屈折率変化や接触部分１８の面積をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて増大するようにしても良い。１本の光ファイバ４０の接触部分１８での間隔の比α／Δα、押し圧の比β／Δβ、又は面積の比γ／Δγは、例えば１／１０から１／１００以下に設定することが望ましい。【００７３】
（第４の実施形態）
本実施形態では、光ファイバの代わりに光導波板を用いた例を説明する。図７に、レーザ光を伝搬する光導波板４４を示す。図７（ａ）は本実施形態の光導波板４４の概略的な平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿って切断した場合の概略的な断面図である。【００７４】
光導波板４４は、基板４５上に、レーザ光を伝搬する複数の線状の光導波路４６を有する。複数の光導波路４６を有する光導波板４４は、様々な材料や方法で作成することができる。本実施形態においては、樹脂材料を使ってスタンパ法により作製する。具体的には、まず、スタンパ法により、樹脂材料で形成される基板４５に矩形状の空洞の溝を成型する。次に、この矩形状の空洞の溝を基板４５の樹脂材料よりも屈折率の高い材料で埋めることにより、レーザ光が伝播するコア部となる光導波路４６を形成する。本実施形態においては、光導波路４６は幅５ミクロン、厚さ１ミクロンの形状で形成され、この形状により偏光面が保存されて伝播可能なようにしている。さらに、光導波路４６の上に光導波路４６の材料よりも屈折率が低く、基板４５の材料とほぼ同じ屈折率からなる樹脂材料でクラッド層４７を約１ミクロンの厚さで形成する。この構成により、本実施形態の光導波路４６は、偏光面を保存した状態でレーザ光を伝搬することができる。【００７５】
図８に、本実施形態の光導波板４４を備えた面状照明装置４８を示す。図８（ａ）は、本実施形態の面状照明装置４８の構成の概要を示す平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面の模式図である。ただし、図８（ａ）においては、光導波路４６の配置を明示するために、光導波板４４および導光板１５の詳細な構造については省略している。【００７６】
本実施形態の面状照明装置４８は、光導波板４４を面状の導光板１５の背面側に設ける。光導波板４４に設けられている光導波路４６は、光接続部４９により、接続用光ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの一端のいずれかに接続され、レーザ光を入射される。導光板１５の導光部１９は、光導波板４４のクラッド層４７と接触部分１８において接触しており、接触部分１８に対応する光導波路４６の位置から、レーザ光を取り出す。【００７７】
本実施形態において、図５の線状の光ファイバ４０の代わりに、線状の光導波路４６を有する光導波板４４を導光板１５の背面側に設けること以外は、第３の実施形態の構成と同一であり、本実施形態の面状照明装置４８及び本実施形態の面状照明装置４８を有する液晶表示装置は、第３の実施形態と同様の効果を有する。【００７８】
また、本実施形態の光導波路４６は、導波構造が偏光面を保存するように作製されているため、液晶表示装置が本実施形態の面状照明装置４８を備えれば、偏波面保存ファイバのときと同様に、入射側の偏光板を省くことができる。【００７９】
なお、本実施形態の複数の線状の光導波路４６と導光部１９との接触部分１８については、接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すために、第１の実施形態と同様に、接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くするようにするようにしているが、図３（ａ）（ｂ）に示すように、接触部分１８の光導波路４６の屈折率変化や接触部分１８の面積をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて増大するようにしても良い。【００８０】
（第５の実施形態）
図９に、本実施形態の面状照明装置５０の構成を示す。図９（ａ）は本実施形態の面状照明装置５０の平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面図である。ただし、図９（ａ）においては、光ファイバ５１の配置を明示するために、導光板５２の詳細な構造については省略している。【００８１】
図９（ａ）に示すように、本実施形態の面状照明装置５０は、マトリックス状に配置された複数の分割領域７０を有する導光板５２を備える。図９（ａ）においては、分割領域７０の数は、１８個（＝３×６）である。複数の分割領域７０には、それぞれレーザ光を反射する反射ミラー５３が設けられる。複数の線状の光ファイバ５１は平面状に配置され、導光板５２の背面側に設けられる。また、各光ファイバ５１は、一方の端面が分割領域７０に露出し、他方の端面が接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃのいずれかに接続される。反射ミラー５３と光ファイバ５１の露出側の端面は、各分割領域７０内のほぼ中央に配置される。接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃと複数の光ファイバ５１は、偏波面保存ファイバである。接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃが、光路切換スイッチ３８を介して光学的にレーザ光源１２に接続される構成については、第３及び第４の実施形態と同じである。【００８２】
図９（ｂ）に示すように、レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、光ファイバ５１の一方の端面に入射され、分割領域７０に露出した他方の端面から出射し、反射ミラー５３のミラー面５４により反射されて、面状の導光板５２に入射される。導光板５２は、レーザ光を拡げて出射する。【００８３】
光ファイバ５１から出射されるレーザ光は、光ファイバ５１の直径１ミクロン程度のコアから出射されるため、回折作用により拡がりながら反射ミラー５３のミラー面５４で反射される。そのため、反射ミラー５３により反射されたレーザ光５５は、さらに拡がりながら、導光板５２に導入される。よって、導光板５２は、偏光面の揃った均一な輝度のレーザ光を出射することができる。【００８４】
本実施形態の面状照明装置５０は、反射ミラー５３を複数の分割領域７０に対応させて複数個設けることにより、光ファイバ５１から取り出したレーザ光を導光板５２に均一に照射することができる。また、反射ミラー５３がレーザ光を導光板５２に対して全反射することにより、外部に光が散乱することを防ぐことができる。これにより、効率よくレーザ光を導光板５２に導くことができる。また、本実施形態の面状照明装置５０は、第１の実施形態〜第４の実施形態と同様に、レーザ光源１２を有し、接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃと複数の光ファイバ５１とに偏波面保存ファイバを用い、光路切換スイッチ３８により接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃへのレーザ光の切り換えを行うことができるため、上記実施形態と同様の効果が得られる。よって、本実施形態の面状照明装置５６をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置は、色再現範囲を大幅に拡大し、高輝度・高画質の画像表示を得ることができる。また、低消費電力化も実現できる。【００８５】
（第６の実施形態）
図１０に、本実施形態の面状照明装置５６の構成を示す。図１０（ａ）に、本実施形態の面状照明装置５６の平面図を示し、図１０（ｂ）に、図１０（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面図を示す。ただし、図１０（ａ）においては、光導波路５７の配置を明示するために、導光板５２の詳細な構造については省略している。本実施形態の面状照明装置５６は、図９の線状の光ファイバ５１に代えて、線状の光導波路５７を有する光導波板５８を導光板５２の背面側に備える。それ以外の構成については、本実施形態は、第５の実施形態と同じである。【００８６】
図１０（ａ）に示すように、光導波板５８に設けられた複数の光導波路５７は、一方の端面が分割領域７０内で露出し、他方の端面が光接続部５９により接続用光ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃのいずれかに接続される。光導波路５７の露出側の端面とミラー５３は、各分割領域７０のほぼ中央に配置される。光導波板５８に光導波路５７を形成する方法は、第４の実施形態と同様であり、光導波路５７は伝播するレーザ光の偏光面を保持する。【００８７】
図１０（ｂ）に示すように、レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、光導波路５７の一方の端面に入射され、分割領域７０内で露出した光導波路５７の他方の端面から出射し、反射ミラー５３のミラー面５４により反射されて、導光板５２に導入される。【００８８】
光導波路５７から出射されるレーザ光は、光導波路５７の直径１ミクロン程度のコアから出射されるため、回折作用により拡がりながら、反射ミラー５３のミラー面５４で反射され、反射されたレーザ光５５は、さらに拡がりながら導光板５２に導入される。よって、導光板５２は、偏光面の揃った均一な輝度のレーザ光を出射することができる。【００８９】
本実施形態の面状照明装置５６は、第５の実施形態と同様の効果を有する。【００９０】
（第７の実施形態）
本実施形態では、図９及び図１０に示した反射ミラー５３を用いる代わりに、光ファイバ５１または光導波路５７のレーザ光を出射する側の端面を斜めに切断して、その切断面を介して、レーザ光を導光板５２に照射する構成を説明する。図１１（ａ）に、光ファイバ５１の端面を斜めに切断した場合の面状照明装置の側面図を示し、図１１（ｂ）に、光導波路５７を斜めに切断加工した場合の面状照明装置の側面図を示す。【００９１】
本実施形態において、レーザ光を出射する側の光ファイバ５１の端面と光導波路５７を有する光導波板５８の端面は４５度に切断されており、切断面には、レーザ光を全反射するミラー面６１が形成される。ミラー面６１は、例えば、金属薄膜を蒸着したり、誘電体多層膜を蒸着することにより、形成される。光ファイバ５１又は光導波路５７中を伝播するレーザ光６０は、ミラー面６１で反射されて、導光板５２に入射する。導光板５２は、レーザ光をさらに拡げて出射する。【００９２】
本実施形態によれば、図９及び図１０に示した反射ミラー５３を省くことができるため、面状照明装置の構成をさらに簡単にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の面状照明装置は、高輝度、広い色再現範囲、均一な輝度、及び光利用効率の改善等を実現できるという効果を有し、大型ディスプレイや高輝度ディスプレイ等の液晶表示装置に有用である。
【図１】
2007074784.tif 000003
【図２】
2007074784.tif 000004
【図３】
2007074784.tif 000005
【図４】
2007074784.tif 000006
【図５】
2007074784.tif 000007
【図６】
2007074784.tif 000008
【図７】
2007074784.tif 000009
【図８】
2007074784.tif 000010
【図９】
2007074784.tif 000011
【図１０】
2007074784.tif 000012
【図１１】
2007074784.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月22日(2007.10.22)
【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】
赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源に光学的に接続されて、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段と、
前記光導波手段とは別体であって、前記光導波手段の表面側に設けられ、前記光導波手段内を伝搬するレーザ光を拡げて、一方の主面から出射する面状の導光板と、
前記導光板の他方の主面側に前記導光板に一体的に二次元的に分布して形成され、前記光導波手段と接触する部分から前記光導波手段内を伝播するレーザ光を前記導光板に導く複数の光取り出し手段と、
を有する面状照明装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記光取り出し手段は、前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段と前記光取り出し手段との接触部分の数が増加するように設けられる、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記光取り出し手段は、前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段と前記光取り出し手段との接触部分の面積が大きくなるように設けられる、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段と前記光取り出し手段との接触部分の押し圧を強くすることにより、前記接触部分の面積を大きくすると共に、押し圧を強くすることにより接触部分の前記光導波手段の変形量を増大させて屈折率変化を増大させる、請求項４に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段との接触部分の前記光取り出し手段の形状を大きくすることにより、前記接触部分の面積を大きくする、請求項４に記載の面状照明装置。
【請求項７】
前記光取り出し手段は、前記導光板に設けられた錐体状突起であ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８】
（削除）
【請求項９】
（削除）
【請求項１０】
前記光導波手段は、光ファイバである、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記光ファイバは、前記導光板と平行に且つ前記導光板の両端で折り返すように配置される、請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
前記光ファイバは、複数の線状の光ファイバである、請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１４】
前記光ファイバ内に、前記レーザ光源から遠ざかるにつれて密度が高くなるように、散乱体を設ける、請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１５】
前記光ファイバを蛇腹状に折り曲げる、請求項１０に記載の面状照明装置。
【請求項１６】
（削除）
【請求項１７】
（削除）
【請求項１８】
前記光導波手段は、面状の光導波板に形成された、前記レーザ光源からのレーザ光を伝搬する線状の複数の光導波路である、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項１９】
（削除）
【請求項２０】
（削除）
【請求項２１】
（削除）
【請求項２２】
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請求項１に記載の面状照明装置と、
前記液晶表示パネルと前記面状照明装置との間に設けられた拡散板と、を有する、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】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００６］
特許文献１は、赤色光については輝度が高くて単色性が強い赤色半導体レーザを用いることを明示しているが、緑色光および青色光については高輝度の光源を用いることを明示していない。よって、特許文献１の面状照明装置を大型ディスプレイや高輝度ディスプレイに適用すると、光源の輝度や単色性が十分ではなかった。また、特許文献２〜５は、外部に光を散乱し、光量の浪費が多いため、光源の光を効率良く利用して均一に照射することができなかった。
［０００７］
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、高輝度で単色性の強い光を出力可能であり、そのような光を効率よく利用して均一に光を照射する面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
本発明の面状照明装置は、赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源に光学的に接続されて、レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段と、光導波手段とは別体であって、光導波手段の表面側に設けられ、光導波手段内を伝搬するレーザ光を拡げて、一方の主面から出射する面状の導光板と、導光板の他方の主面側に導光板に一体的に二次元的に分布して形成され、光導波手段と接触する部分から光導波手段内を伝播するレーザ光を導光板に導く複数の光取り出し手段と、を有する。レーザ光源を用いることにより、高輝度で単色性の良好な赤色光、緑色光および青色光を出射することができる。これにより、色再現性のよい面状照明装置を実現できる。また、光取り出し手段が光導波手段内を伝播するレーザ光を導光板に導くことにより、外部に光が散乱することを防ぐことができる。これにより、光源の光を効率よく利用することができる。さらに、光取り出し手段を複数個設けることにより、光導波手段から取り出したレーザ光を面状の導光板に対して均一な輝度で導くことができる。
［０００９］
光取り出し手段は、実施形態の「導光部」に相当する。導光部は、光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
導波手段と導光部との接触部分の数が増加するように設けられても良い。導光部は、光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段と導光部との接触部分の面積が大きくなるように設けられても良い。光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段と導光部との接触部分の押し圧を強くすることにより、接触部分の面積を大きくすると共に、押し圧を強くすることにより接触部分の光導波手段の変形量を増大させて屈折率変化を増大させても良い。光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段との接触部分の導光部の形状を大きくすることにより、接触部分の面積を大きくしても良い。このような構成とすることにより、レーザ光の入射側から距離が遠くなっても入射側と同一の輝度のレーザ光を取り出すことができるようになり、一方の主面から出射するレーザ光の輝度分布を均一にすることができる。
［００１０］
光取り出し手段は、導光板に設けられた錐体状突起であっても良い。
［００１１］
［００１２］
［００１３］
光導波手段は、光ファイバであっても良い。
［００１４］
光ファイバは、導光板の一辺と平行に且つ導光板の両端で折り返すように配置されても良い。このとき、光導波手段を１本の連続した光ファイバで構成すれば、製造工程を簡略化できる。
［００１５］
［００１６］
光ファイバは、複数の線状の光ファイバであっても良い。複数の線状の光ファイバであれば、光ファイバを１８０°折り曲げることが不要になるため、平面状に光ファイバを配置するときの全体形状を小型化することができる。
［００１７］
光ファイバの長さが短い場合でも十分にレーザ光をリークさせるために、光ファイバ内にレーザ光源から遠ざかるにつれて密度が高くなるように散乱体を設けても良いし、光ファイバを蛇腹状に折り曲げても良い。
［００１８］
光導波手段は、面状の光導波板に形成された、レーザ光源からのレーザ光を伝搬する線状の複数の光導波路であっても良い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
［００１９］
［００２０］
本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを背面側から照明する上記面状照明装置と、液晶表示パネルと面状照明装置との間に設けられた拡散板と、を備える。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を実現できる。また、レーザ光源は発光効率が高いので、低消費電力化も可能となる。
［００２１］
［００２２］
拡散板を有することにより、大画面であってもさらに均一な輝度を有する液晶表示装置を実現できる。
［００２３］
本発明の他の構成の面状照明装置は、赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源に光学的に接続されて、レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段と、光導波手段の表面側に設けられ、光導波手段内を伝搬するレーザ光を取り出して、主面から出射する導光板と、を有し、光導波手段は、レーザ光の偏波面を保持することを特徴としても良い。レーザ光源を用いることにより、高輝度で単色性の良好な赤色光、緑色光および青色光を出射することができる。これにより、色再現性のよい面状照明装置を実現できる。また、光導波手段は、レーザ光の偏波面を保持することにより、レーザ光源から出射されたレーザ光は、偏波面が保持されたまま、光導波手段内を伝播して、導光板の主面から出射される。これにより、液晶表示装置のバックライト照明装置にこの面状照明装置を備えれば、レーザ光の入射側の偏光板を省くことができる。よって、光利用効率が高くなる。
発明の効果
［００２４］
本発明の面状照明装置及びその面状照明装置を備えた液晶表示装置によれば、高輝度で単色性の強い光を出力可能であり、そのような光を効率よく利用して均一に光を照射することができるという効果が得られる。
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月15日(2008.8.15)
【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】
赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源に光学的に接続されて、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段と、
前記光導波手段とは別体であって、前記光導波手段の表面側に設けられ、前記光導波手段内を伝搬するレーザ光を拡げて、一方の主面から出射する面状の導光板と、
前記導光板の他方の主面側に前記導光板に一体的に二次元的に分布して形成され、前記光導波手段と接触する部分から前記光導波手段内を伝播するレーザ光を前記導光板に導く複数の光取り出し手段と、
を有する面状照明装置。
【請求項２】
前記光取り出し手段は、前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段と前記光取り出し手段との接触部分の数が増加するように設けられる、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記光取り出し手段は、前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段と前記光取り出し手段との接触部分の面積が大きくなるように設けられる、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段と前記光取り出し手段との接触部分の押し圧を強くすることにより、前記接触部分の面積を大きくすると共に、押し圧を強くすることにより接触部分の前記光導波手段の変形量を増大させて屈折率変化を増大させる、請求項３に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記光導波手段により前記レーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、前記光導波手段との接触部分の前記光取り出し手段の形状を大きくすることにより、前記接触部分の面積を大きくする、請求項３に記載の面状照明装置。
【請求項６】
前記光取り出し手段は、前記導光板に設けられた錐体状突起であ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７】
前記光導波手段は、光ファイバである、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項８】
前記光ファイバは、前記導光板と平行に且つ前記導光板の両端で折り返すように配置される、請求項７に記載の面状照明装置。
【請求項９】
前記光ファイバは、複数の線状の光ファイバである、請求項７に記載の面状照明装置。
【請求項１０】
前記光ファイバ内に、前記レーザ光源から遠ざかるにつれて密度が高くなるように、散乱体を設ける、請求項７に記載の面状照明装置。
【請求項１１】
前記光ファイバを蛇腹状に折り曲げる、請求項７に記載の面状照明装置。
【請求項１２】
前記光導波手段は、面状の光導波板に形成された、前記レーザ光源からのレーザ光を伝搬する線状の複数の光導波路である、請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項１３】
液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを背面側から照明する請求項１に記載の面状照明装置と、
前記液晶表示パネルと前記面状照明装置との間に設けられた拡散板と、を有する、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、レーザ光を使用する面状照明装置と、そのような面状照明装置を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、一般的に、ディスプレイパネル等のバックライト照明として、放電管や発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源を使用した面状照明装置を備えている。この面状照明装置を大型ディスプレイ等に用いる場合、高輝度で単色性の強い光と、光源からの光を均一に照射する工夫が求められる。
【０００３】
特許文献１には、高輝度で単色性の強い光を得るために、赤色光のＬＥＤの代わりに赤色光の半導体レーザを使用している例が開示されている。
【０００４】
また、光源からの光を均一に照射する面状照明装置として、特許文献２にファイバ光学バックライティングパネルが開示されている。このファイバ光学バックライティングパネルは、光ファイバの層と、その上に形成された気泡状の形成物からなる層とを有する。光ファイバ内を伝播する光は、光ファイバに開けられた複数の穴からその上の気泡状の層に到達すると、気泡により散乱されて、広がる。これにより、ファイバ光学バックライティングパネルは、キーボードの複数のキーパッドを均一に照明している。
【０００５】
さらに光源からの光を均一に照射する面状照明装置として、光学系を工夫することにより、光源からの光を光学系で均一に広げて、液晶表示パネルを均一に照明する例が特許文献３〜特許文献５に開示されている。特許文献３は導光板を利用し、特許文献４は複数のプリズムを利用し、特許文献５は複数のミラーを利用している。
【特許文献１】特開２００５−６４１６３号公報
【特許文献２】特開平５−２１００１７号公報
【特許文献３】特開２００５−３８６４３号公報
【特許文献４】特開２００５−４３７１７号公報
【特許文献５】特開２００５−２５８０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１は、赤色光については輝度が高くて単色性が強い赤色半導体レーザを用いることを明示しているが、緑色光および青色光については高輝度の光源を用いることを明示していない。よって、特許文献１の面状照明装置を大型ディスプレイや高輝度ディスプレイに適用すると、光源の輝度や単色性が十分ではなかった。また、特許文献２〜５は、外部に光を散乱し、光量の浪費が多いため、光源の光を効率良く利用して均一に照射することができなかった。
【０００７】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、高輝度で単色性の強い光を出力可能であり、そのような光を効率よく利用して均一に光を照射する面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の面状照明装置は、赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源に光学的に接続されて、レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段と、光導波手段とは別体であって、光導波手段の表面側に設けられ、光導波手段内を伝搬するレーザ光を拡げて、一方の主面から出射する面状の導光板と、導光板の他方の主面側に導光板に一体的に二次元的に分布して形成され、光導波手段と接触する部分から光導波手段内を伝播するレーザ光を導光板に導く複数の光取り出し手段と、を有する。レーザ光源を用いることにより、高輝度で単色性の良好な赤色光、緑色光および青色光を出射することができる。これにより、色再現性のよい面状照明装置を実現できる。また、光取り出し手段が光導波手段内を伝播するレーザ光を導光板に導くことにより、外部に光が散乱することを防ぐことができる。これにより、光源の光を効率よく利用することができる。さらに、光取り出し手段を複数個設けることにより、光導波手段から取り出したレーザ光を面状の導光板に対して均一な輝度で導くことができる。
【０００９】
光取り出し手段は、実施形態の「導光部」に相当する。導光部は、光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段と導光部との接触部分の数が増加するように設けられても良い。導光部は、光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段と導光部との接触部分の面積が大きくなるように設けられても良い。光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段と導光部との接触部分の押し圧を強くすることにより、接触部分の面積を大きくすると共に、押し圧を強くすることにより接触部分の光導波手段の変形量を増大させて屈折率変化を増大させても良い。光導波手段によりレーザ光源からのレーザ光が伝播される距離が増加するにつれて、光導波手段との接触部分の導光部の形状を大きくすることにより、接触部分の面積を大きくしても良い。このような構成とすることにより、レーザ光の入射側から距離が遠くなっても入射側と同一の輝度のレーザ光を取り出すことができるようになり、一方の主面から出射するレーザ光の輝度分布を均一にすることができる。
【００１０】
光取り出し手段は、導光板に設けられた錐体状突起であっても良い。
【００１１】
光導波手段は、光ファイバであっても良い。
【００１２】
光ファイバは、導光板の一辺と平行に且つ導光板の両端で折り返すように配置されても良い。このとき、光導波手段を１本の連続した光ファイバで構成すれば、製造工程を簡略化できる。
【００１３】
光ファイバは、複数の線状の光ファイバであっても良い。複数の線状の光ファイバであれば、光ファイバを１８０°折り曲げることが不要になるため、平面状に光ファイバを配置するときの全体形状を小型化することができる。
【００１４】
光ファイバの長さが短い場合でも十分にレーザ光をリークさせるために、光ファイバ内にレーザ光源から遠ざかるにつれて密度が高くなるように散乱体を設けても良いし、光ファイバを蛇腹状に折り曲げても良い。
【００１５】
光導波手段は、面状の光導波板に形成された、レーザ光源からのレーザ光を伝搬する線状の複数の光導波路であっても良い。
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを背面側から照明する上記面状照明装置と、液晶表示パネルと面状照明装置との間に設けられた拡散板と、を備える。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を実現できる。また、レーザ光源は発光効率が高いので、低消費電力化も可能となる。
【００１７】
拡散板を有することにより、大画面であってもさらに均一な輝度を有する液晶表示装置を実現できる。
【００１８】
本発明の他の構成の面状照明装置は、赤色、緑色および青色のレーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光源に光学的に接続されて、レーザ光源から出射されたレーザ光を伝搬する、平面状に配置された少なくとも１つの光導波手段と、光導波手段の表面側に設けられ、光導波手段内を伝搬するレーザ光を取り出して、主面から出射する導光板と、を有し、光導波手段は、レーザ光の偏波面を保持することを特徴としても良い。レーザ光源を用いることにより、高輝度で単色性の良好な赤色光、緑色光および青色光を出射することができる。これにより、色再現性のよい面状照明装置を実現できる。また、光導波手段は、レーザ光の偏波面を保持することにより、レーザ光源から出射されたレーザ光は、偏波面が保持されたまま、光導波手段内を伝播して、導光板の主面から出射される。これにより、液晶表示装置のバックライト照明装置にこの面状照明装置を備えれば、レーザ光の入射側の偏光板を省くことができる。よって、光利用効率が高くなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の面状照明装置及びその面状照明装置を備えた液晶表示装置によれば、高輝度で単色性の強い光を出力可能であり、そのような光を効率よく利用して均一に光を照射することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
［面状照明装置の構成］
図１（ａ）（ｂ）に、本発明の第１の実施形態の面状照明装置を示す。図１（ａ）は、本実施形態の面状照明装置１１の構成の概要を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面図である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の面状照明装置１１は、レーザ光源１２と、レーザ光源１２に接続された接続用光ファイバ１３と、接続用光ファイバ１３を介してレーザ光源１２に一方の端面が光学的に接続されて、レーザ光源１２からの光を伝搬する光ファイバ１４と、光ファイバ１４からレーザ光を取り出して一方の主面から出射する導光板１５とを備えている。図１（ａ）においては、光ファイバ１４の配置を明示するために、導光板１５の詳細な構造については省略している。
【００２３】
レーザ光源１２は、赤色光源（Ｒ光源）１２ａ、緑色光源（Ｇ光源）１２ｂおよび青色光源（Ｂ光源）１２ｃの３つの光源からなり、３原色のレーザ光を発光する。赤色光源１２ａ、緑色光源１２ｂおよび青色光源１２ｃは接続用光ファイバ１３にそれぞれ接続されており、この接続用光ファイバ１３が１本に結合されて光ファイバ１４に接続される。
【００２４】
光ファイバ１４は、導光板１５の背面側で平面状に配置されている。本実施形態において、光ファイバ１４は１本の光ファイバであり、導光板１５の一辺と平行に且つ導光板１５の両端で折り返しながら、導光板１５の下辺１６側から上辺１７側に向かうように配置されている。
【００２５】
光ファイバ１４と接続用光ファイバ１３は偏波面保存ファイバである。レーザ光源１２から出射された偏光面の揃ったレーザ光は、偏光面が保存された状態で光ファイバ１３，１４中を伝播する。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、導光板１５は、光ファイバ１４からレーザ光を取り出すために、光ファイバ１４に対応した位置に二次元的に分布して配置された複数個の導光部１９と、導光部１９から取り出したレーザ光を拡げて出射する面状の出射面２１とを備えている。導光板１５の一方の主面に導光部１９が配置され、他方の主面に出射面２１が設けられる。
【００２７】
本実施形態において、導光部１９は三角形状を有し、複数の導光部１９の三角形状の先端がそれぞれ接触部分１８で光ファイバ１４と接触している。光ファイバ１４は、接触部分１８において被覆のない状態で、クラッド層が導光部１９と接触する。これにより、導光部１９と光ファイバ１４とは光学的に結合される。導光部１９は、導光部１９と光ファイバ１４との接触部分１８から光ファイバ１４の中を伝播するレーザ光の一部を取り出す。マトリックス状の接触部分１８から取り出されたレーザ光２０は、導光板１５内で均一に拡げられる。偏光面が揃った一様な光強度のレーザ光が、出射面２１から出射される。
【００２８】
光ファイバ１４を伝播するレーザ光の光強度は、レーザ光源１２から離れるほどに小さくなる。すなわち、導光板１５の面上では、レーザ光源１２に近い左辺６よりも遠い右辺７側へ行くほど、及びレーザ光源１２に近い下辺１６よりも遠い上辺１７側へ行くほど、光強度は小さくなる。そのため、接触部分１８で光ファイバ１４から導光部１９に、例えば等間隔でレーザ光２０を取り出していくと、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定とならない。そこで、本実施形態では、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度を一定にするために、接触部分１８がレーザ光源１２から離れるに従って、隣り合う接触部分１８の間隔が短くなるように導光部１９を配置している。接触部分１８の間隔２２ａをαとした場合、レーザ光源１２から離れていく位置にある間隔２２ｂ、２２ｃおよび２２ｄは、それぞれα−Δα、α−２Δαおよびα−３Δαとする。このときのΔα／αは、例えば１／１００００以下に設定するが、具体的な設定値は光ファイバ１４と導光部１９の接触部分１８の全体の数により適宜決まる。
【００２９】
［液晶表示装置の構成］
図２（ａ）（ｂ）に、図１に示す面状照明装置１１を液晶表示パネル３３のバックライト照明として用いた液晶表示装置３２の構成を示す。図２（ａ）は液晶表示装置３２の断面図であり、図２（ｂ）は液晶表示装置３２を背面側からみた場合の構成図である。
【００３０】
液晶表示装置３２は、面状照明装置１１と、面状照明装置１１から出射されるレーザ光２０を利用して画像表示を行う液晶表示パネル３３と、を有する。液晶表示パネル３３は、面状照明装置１１の導光板１５の表面側に設けられた液晶板３１と、液晶板３１の表面側に設けられた偏光板２９とを含む。
【００３１】
レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、光ファイバ１４に入射して、その中を伝播し、光ファイバ１４と接触する接触部分１８から導光部１９に導かれて、導光板１５に入射し、導光板１５により拡散されて液晶板３１に入射する。レーザ光源１２は、偏光面の揃ったレーザ光２０を出射し、偏波面保存ファイバである光ファイバ１４は、レーザ光源１２からの光をそのまま伝播するため、偏光面の揃ったレーザ光２０が導光板１５に入射され、導光板１５から液晶板３１に出射される。
【００３２】
液晶板３１は、ガラス基板２５、２６と、ガラス基板２５、２６の間に設けられた液晶２７、電極２８及びカラーフィルタ６４とを有する。電極２８は液晶２７の表面側に取り付けられ、さらに電極２８の表面側に、赤色、青色及び緑色の各フィルタ６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂからなるカラーフィルタ６４が設けられる。面状照明装置１１から出射されたレーザ光２０は、ガラス基板２５、液晶２７、及び電極２８を透過した後に、カラーフィルタ６４を通過する。
【００３３】
液晶板３１は複数の画素（ピクセル）を含む。１ピクセルはＲ，Ｇ，Ｂのサブピクセルで構成される。Ｒサブピクセル、Ｇサブピクセル、およびＢサブピクセルは、各フィルタ６４Ｒ、６４Ｇ、６４Ｂに対応するように設けられている電極２８により、形成される。例えば、電極２８が駆動されることにより、カラーフィルタ６４のフィルタ６４Ｒを通過したレーザ光は赤色となり、Ｒサブピクセルを形成する。カラーフィルタ６４を通過したＲＧＢのレーザ光３０は、ガラス基板２６及び偏光板２９を通過して、画像表示される。本実施形態において、液晶表示パネル３３は、透過型または半透過型構成で、ＴＦＴアクティブマトリックス型の液晶表示パネルである。電極２８を駆動するためのＴＦＴ（図示せず）は、ガラス基板２５、２６のいずれか一方に形成される。
【００３４】
［作用効果］
本実施形態の面状照明装置１１は、赤色、青色、緑色を発光するレーザ光源１２を備えているため、高輝度で単色性の良い光を出力することができる。これにより、本実施形態の面状照明装置１１は、大型ディスプレイや高輝度ディスプレイに適用できる。また、レーザ光源１２を構成する赤色光源１２ａ、緑色光源１２ｂおよび青色光源１２ｃの発光波長は非常に色純度がよいため、色再現範囲を大幅に拡大することができる。本実施形態の面状照明装置１１は、従来の冷陰極管やＬＥＤ光源を使用する方式に比べて、高画質の画像表示を得ることができる。また、レーザ光源はＬＥＤ光源に比べて発光効率が良好であることから、低消費電力化が可能となる。バックライト照明装置として本実施形態の面状照明装置１１を備える液晶表示装置３２は、上記効果を有する。
【００３５】
複数の導光部１９を光ファイバ１４の位置に対応させて設けており、導光部１９から直接レーザ光を取り出している。これにより、外部に光が散乱することを防ぐことができ、光源の光を効率良く利用することができる。また、本実施形態の面状照明装置１１は、光ファイバ１４を平面状に、面状の導光板１５の背面側に配置すると共に、複数の導光部１９を導光板１５の一面に設けているため、広い面積を均一な輝度で照明することができる。よって、本実施形態の面状照明装置１１は、光源の光を効率良く利用して、均一な輝度で広い面積を照明することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態の面状照明装置１１は、光ファイバ１４と導光部１９との接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くしている。これにより、光ファイバ１４中を伝播するレーザ光から順次接触部分１８を介して一定の割合の出力強度のレーザ光を取り出していくときに、レーザ光が伝播する距離が増加して伝播するレーザ光の出力強度が減少しても、レーザ光源１２から遠ざかるにつれて接触部分１８の数が増加することにより、レーザ光の出力強度を補うことができる。これにより、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定になり、面状の導光板１５の全体にわたりレーザ光をさらに均一な輝度で出射させることができる。よって、本実施形態の面状照明装置１１を備えた液晶表示装置３２は、大面積でも均一な高輝度を有する。
【００３７】
また、面状照明装置１１の光ファイバ１４及び接続用光ファイバ１３に、偏波面保存ファイバを使用しているため、レーザ光源１２から出射された偏光面の揃ったレーザ光２０は偏光面が保存された状態で光ファイバ１４中を伝播し、導光板１４に入射され、導光板１５から液晶板３１に出射される。よって、従来の液晶表示パネルでは、直交した偏光方向の光を透過する２枚の偏光板が液晶板を間に挟む構成を有していたが、本実施形態の液晶表示装置３２では、液晶板３１の入射側の偏光板を１枚省くことができる。偏光板を不要とすることにより、光利用効率を大幅に改善することができ、液晶表示装置３２の低消費電力化が実現できる。
【００３８】
また、レーザ光源１２の赤色光源１２ａ、緑色光源１２ｂおよび青色光源１２ｃから光ファイバ１４に入射するＲＧＢのレーザ光を時間的に切り換えることにより、フィールドシーケンシャル方式による表示が可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態においては、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出す光出力強度を一定にするために、接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くしたが、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度を一定にするための方法は本実施形態に限定されない。例えば、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示すように、接触部分１８の面積をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて増加するようにしても良い。これについては、以降の実施形態についても同様である。図３（ａ）及び（ｂ）は、図１（ａ）において矢印Ａの方向からみた側面図であり、（ａ）は接触部分１８の押し圧を変化させることにより、接触部分１８の面積を変化させる場合の側面図、（ｂ）は接触部分１８における導光部１９の形状を変えることにより、接触部分１８の面積を変化させる場合の側面図である。
【００４０】
図３（ａ）においては、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定となるように、接触部分１８がレーザ光源１２から離れるに従って、接触部分１８の押し圧２３ａ〜２３ｄが順次強くなるように設定される。例えば、押し圧２３ａをβとした場合、レーザ光源１２から離れていく位置にある接触部分１８の押し圧２３ｂ、２３ｃおよび２３ｄは、それぞれβ＋Δβ、β＋２Δβおよびβ＋３Δβとする。このときのΔβ／βは、例えば、１／１００００以下に設定するが、具体的な設定値は光ファイバ１４と導光部１９の接触部分１８の全体の数により決める。押し圧を強くすることで、光ファイバ１４と導光板１５との接触部分１８の面積が増大すると共に、接触部分１８の光ファイバ１４の変形量が増大することにより光ファイバ１４の屈折率変化が増大するため、光学的な結合を密にすることができる。よって、接触部分１８からは、より多くのレーザ光を取り出すことができる。これにより、レーザ光が伝播する距離が増加して伝播するレーザ光の出力強度が減少しても、減少する分の出力強度を接触部分１８の増大した面積と増大した屈折率変化により補うことができ、導光部１９の接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すことができる。よって、面状の導光板１５の全体にわたり、均一な輝度のレーザ光を出射することができる。
【００４１】
また、図３（ｂ）においては、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定となるように、接触部分１８の導光部１９の形状を光ファイバ１４がレーザ光源１２から離れるに従って、順次大きくなるように形成している。例えば、接触部分１８の接触面２４ａの面積をγとした場合、レーザ光源１２から離れていく位置にある接触部分１８の接触面２４ｂおよび２４ｃの面積をそれぞれγ＋Δγおよびγ＋２Δγとする。このときのΔγ／γは、例えば、１／１００００以下に設定するが、具体的な設定値は光ファイバ１４と導光板１５との間の接触部分１８の全体の数により決める。単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度が一定となるように光ファイバ１４と導光板１５との接触部分１８の面積が増大するように、導光部１９の接触部分１８の形状を変えることで、面積の広い接触部分１８からは、より多くのレーザ光を取り出すことができる。これにより、レーザ光が伝播する距離が増加して伝播するレーザ光の出力強度が減少しても、減少する分の出力強度を接触部分１８の増大した面積により補うことができ、導光部１９の接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すことができる。よって、面状の導光板１５の全体にわたり、均一な輝度のレーザ光を出射することができる。
【００４２】
なお、本実施形態において、導光部１９は図１（ａ）の矢印Ａの方向からみたときに三角形状であったが、導光部１９の形状は三角形状に限定されない。光ファイバ１４と接触して、接触部分１８からレーザ光を取り出せる形状であれば良い。
【００４３】
なお、本実施形態の導光板１５は、透明で且つ光学特性や成形性に優れた樹脂材料により形成される。特に、複屈折が少ないアクリル樹脂やポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。また、導光板１５を空洞にしてもよい。なお、導光部１９を形成する材料は、光ファイバ１４との反射等による光量の損失を避けるために、光ファイバ１４とほぼ同じ屈折率の材料が用いることが望ましい。
【００４４】
導光板１５と液晶板３１との間に、拡散板を挿入してもよい。これにより、輝度の均一化やスペックルノイズの抑制効果が図れる。なお、拡散板の材料は、導光板１５の材料と同じ樹脂材料を用いることができる。特に、複屈折が少ないアクリル樹脂やポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。また、拡散板を空洞にしてもよい。また、導光板１５に拡散板のように光を拡散させる拡散効果を持たせてもよい。
【００４５】
さらに、導光板１５や拡散板の樹脂材料の中に、これらの樹脂材料とは異なる屈折率を有する樹脂ビーズを分散させることで、レーザ光を拡散する拡散領域を形成してもよい。このようにすることで、本実施形態の面状照明装置１１および液晶表示装置３２から出射されるレーザ光の輝度をさらに均一化するとともに、レーザ光を拡散することでスペックルノイズを抑制することができる。
【００４６】
また、上記のレーザ光の拡散効果を増すために、導光板１５の導光部１９の側面等に微小な凹凸を設けてもよい。
【００４７】
なお、光出力強度を高めるために、光ファイバ１４のコア内にビーズのような散乱体を分散させても良い。これにより、光ファイバ１４が短い場合でもレーザ光を十分にリークさせることができ、レーザ光を取り出すやすくなる。このとき、単位長さ当りの光ファイバ１４から取り出される光出力強度を一定にするために、レーザ光源１２から遠ざかるにつれて、散乱体の密度が密になるように散乱体を分散させると良い。また、光ファイバ１４が短い場合でもレーザ光を十分にリークさせるために、光ファイバ１４を蛇腹状に折り曲げ加工しても良い。光ファイバ１４の折り曲がった箇所は光が漏れ出しやすいため、光出力強度を高めることができる。
【００４８】
さらに、光ファイバ１４の外周の一部（例えば外周の半分）を反射コーティングしても良い。光ファイバ１４のコアから漏れだした光を反射コーティングにより反射して、一方向に光を出射することにより、効率良く照射することができる。
【００４９】
また、図１（ａ）における光ファイバ１４の終端１０１をミラーにして、終端１０１部分でレーザ光を光ファイバ１４内に戻すようにしても良い。これにより、レーザ光を入力する側の光ファイバ１４の入力端と、終端１０１との輝度分布のむらを改善することができる。
【００５０】
また、レーザ光がレーザ光源１２に戻ることを防ぐための手段を設けても良い。例えば、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と１／４波長板とを、レーザ光源１２と光ファイバ１４との間に設けても良い。
【００５１】
（第２の実施形態）
図４に、本発明の第２の実施形態の面状照明装置３４の構成を示す。図４（ａ）は本実施形態の面状照明装置３４の概略的な平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の矢印Ａの方向からみた場合の側面図である。ただし、図４（ａ）においては、光ファイバ３６ａ〜３６ｆの配置を明示するために、導光板１５の詳細な構造については図示を省略している。
【００５２】
本実施形態の面状照明装置３４において、導光板１５は複数の領域３５ａ〜３５ｆを有し、複数の光ファイバ３６ａ〜３６ｆはそれぞれ複数の領域３５ａ〜３５ｆに対応させて設けられている。光ファイバ３６ａ〜３６ｆは平面状に配置されており、それぞれの領域３５ａ〜３５ｆ内で、第１の実施形態と同様に導光板１５の両端で折り返す構成を有する。
【００５３】
図４（ｂ）に示すように、光ファイバ３６ａ〜３６ｆはそれぞれ、各領域３５ａ〜３５ｆ内で、第１の実施形態と同様に導光板１５の導光部１９と接触部分１８で接触している。導光板１５は、接触部分１８から取り出したレーザ光２０を出射面２１から出射する。
【００５４】
光ファイバ３６ａ〜３６ｆの一方の端面は、３本の接続用光ファイバ３７ａ，３７ｂおよび３７ｃのいずれかに接続される。図４（ａ）においては、光ファイバ３６ａと３６ｄが接続用光ファイバ３７ａに接続され、光ファイバ３６ｂと３６ｅが接続用光ファイバ３７ｂに接続され、光ファイバ３６ｃと３６ｆが接続用光ファイバ３７ｃに接続されている。これにより、光ファイバ３６ａ〜３６ｆは、接続用光ファイバ３７ａ，３７および３７ｃのいずれかを介して、一方の端面が光学的にレーザ光源１２に接続される。
【００５５】
本実施形態において、接続用光ファイバ３７ａ〜３７ｃと光ファイバ３６ａ〜３６ｆとは、偏波面保存ファイバである。
【００５６】
本実施形態の面状照明装置３４は、赤色光源１２ａ、緑色光源１２ｂおよび青色光源１２ｃからのレーザ光を切り換えて接続用光ファイバ３７ａ，３７ｂおよび３７ｃに出力する光路切換スイッチ３８をさらに有する。例えば、光路切換スイッチ３８は、赤、緑、青のレーザ光が３本の接続用光ファイバ３７ａ〜３７ｃのいずれかにそれぞれ同時に入射して、時間の経過と共に３本の接続用光ファイバ３７ａ〜３７ｃに入射するレーザ光の色がＲＧＢの順にスクロールするように、各光源１２ａ〜１２ｃと接続用光ファイバ３７ａ〜３７ｃとの接続を切り換える。
【００５７】
上記構成により、本実施形態の面状照明装置３４は、第１の実施形態と同様の効果を有する。また、本実施形態の面状照明装置３４を用いて液晶表示装置を構成した場合、第１の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、色再現範囲が広く、大面積でも均一な高輝度を有し、かつ偏光板を不要とすることにより、光利用効率を大幅に改善することができる。
【００５８】
さらに、本実施形態の面状照明装置３４は、導光板１５の各領域３５ａ〜３５ｆに光ファイバ３６ａ〜３６ｆをそれぞれ設けているため、光路切換スイッチ３８により、ファイバ３６ａ〜３６ｆに入射するレーザ光を切り換えることにより、異なる複数の領域を異なる色のレーザ光で同じ時間に照明し、そのレーザ光をスクロールすることができる。よって、液晶表示装置が本実施形態の面状照明装置３４を備えれば、導光板１５の各領域３５ａ〜３５ｆから出射するＲＧＢのレーザ光に同期させて、図２（ａ）に示す電極２８を駆動することにより、液晶表示パネル３３の画素を駆動することができる。これにより、図２（ａ）に示すカラーフィルタ６４を省略することができる。光路切換スイッチ３８に同期させた液晶表示パネル３３の画素の駆動は、例えば、光路切換スイッチ３８と電極２８を駆動する駆動回路とが同期するように、駆動回路を制御すれば、容易に実施できる。本実施形態の面状照明装置３４は、カラーフィルタ６４を用いないフィールドシーケンシャルタイプの液晶表示装置に適している。カラーフィルタ６４を用いずに液晶表示装置を構成すると、光利用効率が高くなり、輝度をさらに大きくすることができると共に、液晶表示装置を薄型化することができる。また、画素の構成を大幅に簡略化することができる。よって、本実施形態の面状照明装置３４を備えた液晶表示装置は、色再現範囲を大幅に拡大することができ、さらに高輝度・高画質の画像表示を得ることができ、低消費電力化が可能となる。なお、光路切換スイッチ３８を第１の実施形態の面状照明装置１１に用いても良い。
【００５９】
なお、本実施形態の光ファイバ３６ａ〜３６ｆと導光部１９との接触部分１８については、接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すために、第１の実施形態と同様に、接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くするようにするようにしているが、図３（ａ）（ｂ）に示すように、接触部分１８の光ファイバ３６ａ〜３６ｆの屈折率変化や接触部分１８の面積をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて増大するようにしても良い。
【００６０】
なお、本実施形態の面状照明装置３４は１つの面状の導光板１５を用いたが、図４（ａ）の各領域３５ａ〜３５ｆにそれぞれ対応する複数の導光板を用いても良い。
【００６１】
（第３の実施形態）
図５に、本発明の第３の実施形態の面状照明装置３９の構成を示す。図５（ａ）は、本実施形態の面状照明装置３９の概略的な平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面図である。ただし、図５（ａ）においては、光ファイバ４０の配置を明示するために、導光板１５の詳細な構造については省略している。
【００６２】
本実施形態の面状照明装置３９において、複数個の線状の光ファイバ４０が、導光板１５の背面側に平面状に配置されている。複数個の線状の光ファイバ４０は、それぞれ一方の端面が接続用光ファイバ４２ａ〜４２ｃのいずれかの端面に接続されている。接続用光ファイバ４２ａ〜４２ｃの他方の端面は、光路切換スイッチ３８に接続される。光ファイバ４０と接続用光ファイバ４２ａ〜４２ｃとは、偏波面保存ファイバである。本実施形態において、光ファイバ４０が線状であること以外は、第１の実施形態と同様であり、図５（ｂ）に示すように、光ファイバ４０は接触部分１８で導光板１５の導光部１９と接触している。導光板１５は、接触部分１８からレーザ光２０を取り出して、レーザ光２０を出射面２１から出射する。この構成により、本実施形態の面状照明装置３９は、第１の実施形態と同様の効果を有する。
【００６３】
図６に、本実施形態の液晶表示装置４３を示す。図６は、図５（ａ）の矢印Ｂの方向から見た場合の液晶表示装置４３の側面図である。本実施形態の液晶表示装置４３は、図５に示す面状照明装置３９をバックライト照明装置として用いる。液晶表示装置４３は、面状照明装置３９から出射されるレーザ光２０を利用して画像表示を行うための液晶表示パネル３３を備える。液晶表示パネル３３については、図２と同じである。
【００６４】
なお、本実施形態の面状照明装置３９は、第２の実施形態と同様の光路切換スイッチ３８を有するため、接続用光ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃに入射するレーザ光の色をＲＧＢの順にスクロールするように切り換えることができる。例えば、上辺１７に最も近い光ファイバ４０から下辺１６に近い光ファイバ４０に対して、ＲＧＢの順を時間と共にスクロールさせることができる。これにより、液晶表示装置４３のカラーフィルタ６４を省略することができる。よって、光利用効率を向上させ、輝度をさらに大きくすることができる。また、画素の構成を大幅に簡略化することができる。
【００６５】
なお、本実施形態の複数の線状の光ファイバ４０と導光部１９との接触部分１８については、接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すために、第１の実施形態と同様に、接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くするようにするようにしているが、図３（ａ）（ｂ）に示すように、接触部分１８の光ファイバ４０の屈折率変化や接触部分１８の面積をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて増大するようにしても良い。１本の光ファイバ４０の接触部分１８での間隔の比α／Δα、押し圧の比β／Δβ、又は面積の比γ／Δγは、例えば１／１０から１／１００以下に設定することが望ましい。
【００６６】
（第４の実施形態）
本実施形態では、光ファイバの代わりに光導波板を用いた例を説明する。図７に、レーザ光を伝搬する光導波板４４を示す。図７（ａ）は本実施形態の光導波板４４の概略的な平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿って切断した場合の概略的な断面図である。
【００６７】
光導波板４４は、基板４５上に、レーザ光を伝搬する複数の線状の光導波路４６を有する。複数の光導波路４６を有する光導波板４４は、様々な材料や方法で作成することができる。本実施形態においては、樹脂材料を使ってスタンパ法により作製する。具体的には、まず、スタンパ法により、樹脂材料で形成される基板４５に矩形状の空洞の溝を成型する。次に、この矩形状の空洞の溝を基板４５の樹脂材料よりも屈折率の高い材料で埋めることにより、レーザ光が伝播するコア部となる光導波路４６を形成する。本実施形態においては、光導波路４６は幅５ミクロン、厚さ１ミクロンの形状で形成され、この形状により偏光面が保存されて伝播可能なようにしている。さらに、光導波路４６の上に光導波路４６の材料よりも屈折率が低く、基板４５の材料とほぼ同じ屈折率からなる樹脂材料でクラッド層４７を約１ミクロンの厚さで形成する。この構成により、本実施形態の光導波路４６は、偏光面を保存した状態でレーザ光を伝搬することができる。
【００６８】
図８に、本実施形態の光導波板４４を備えた面状照明装置４８を示す。図８（ａ）は、本実施形態の面状照明装置４８の構成の概要を示す平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面の模式図である。ただし、図８（ａ）においては、光導波路４６の配置を明示するために、光導波板４４および導光板１５の詳細な構造については省略している。
【００６９】
本実施形態の面状照明装置４８は、光導波板４４を面状の導光板１５の背面側に設ける。光導波板４４に設けられている光導波路４６は、光接続部４９により、接続用光ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの一端のいずれかに接続され、レーザ光を入射される。導光板１５の導光部１９は、光導波板４４のクラッド層４７と接触部分１８において接触しており、接触部分１８に対応する光導波路４６の位置から、レーザ光を取り出す。
【００７０】
本実施形態において、図５の線状の光ファイバ４０の代わりに、線状の光導波路４６を有する光導波板４４を導光板１５の背面側に設けること以外は、第３の実施形態の構成と同一であり、本実施形態の面状照明装置４８及び本実施形態の面状照明装置４８を有する液晶表示装置は、第３の実施形態と同様の効果を有する。
【００７１】
また、本実施形態の光導波路４６は、導波構造が偏光面を保存するように作製されているため、液晶表示装置が本実施形態の面状照明装置４８を備えれば、偏波面保存ファイバのときと同様に、入射側の偏光板を省くことができる。
【００７２】
なお、本実施形態の複数の線状の光導波路４６と導光部１９との接触部分１８については、接触部分１８から一定の光出力強度のレーザ光を取り出すために、第１の実施形態と同様に、接触部分１８の間隔をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて狭くするようにするようにしているが、図３（ａ）（ｂ）に示すように、接触部分１８の光導波路４６の屈折率変化や接触部分１８の面積をレーザ光源１２から遠ざかるにつれて増大するようにしても良い。
【００７３】
（第５の実施形態）
図９に、本実施形態の面状照明装置５０の構成を示す。図９（ａ）は本実施形態の面状照明装置５０の平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面図である。ただし、図９（ａ）においては、光ファイバ５１の配置を明示するために、導光板５２の詳細な構造については省略している。
【００７４】
図９（ａ）に示すように、本実施形態の面状照明装置５０は、マトリックス状に配置された複数の分割領域７０を有する導光板５２を備える。図９（ａ）においては、分割領域７０の数は、１８個（＝３×６）である。複数の分割領域７０には、それぞれレーザ光を反射する反射ミラー５３が設けられる。複数の線状の光ファイバ５１は平面状に配置され、導光板５２の背面側に設けられる。また、各光ファイバ５１は、一方の端面が分割領域７０に露出し、他方の端面が接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃのいずれかに接続される。反射ミラー５３と光ファイバ５１の露出側の端面は、各分割領域７０内のほぼ中央に配置される。接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃと複数の光ファイバ５１は、偏波面保存ファイバである。接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃが、光路切換スイッチ３８を介して光学的にレーザ光源１２に接続される構成については、第３及び第４の実施形態と同じである。
【００７５】
図９（ｂ）に示すように、レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、光ファイバ５１の一方の端面に入射され、分割領域７０に露出した他方の端面から出射し、反射ミラー５３のミラー面５４により反射されて、面状の導光板５２に入射される。導光板５２は、レーザ光を拡げて出射する。
【００７６】
光ファイバ５１から出射されるレーザ光は、光ファイバ５１の直径１ミクロン程度のコアから出射されるため、回折作用により拡がりながら反射ミラー５３のミラー面５４で反射される。そのため、反射ミラー５３により反射されたレーザ光５５は、さらに拡がりながら、導光板５２に導入される。よって、導光板５２は、偏光面の揃った均一な輝度のレーザ光を出射することができる。
【００７７】
本実施形態の面状照明装置５０は、反射ミラー５３を複数の分割領域７０に対応させて複数個設けることにより、光ファイバ５１から取り出したレーザ光を導光板５２に均一に照射することができる。また、反射ミラー５３がレーザ光を導光板５２に対して全反射することにより、外部に光が散乱することを防ぐことができる。これにより、効率よくレーザ光を導光板５２に導くことができる。また、本実施形態の面状照明装置５０は、第１の実施形態〜第４の実施形態と同様に、レーザ光源１２を有し、接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃと複数の光ファイバ５１とに偏波面保存ファイバを用い、光路切換スイッチ３８により接続用ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃへのレーザ光の切り換えを行うことができるため、上記実施形態と同様の効果が得られる。よって、本実施形態の面状照明装置５６をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置は、色再現範囲を大幅に拡大し、高輝度・高画質の画像表示を得ることができる。また、低消費電力化も実現できる。
【００７８】
（第６の実施形態）
図１０に、本実施形態の面状照明装置５６の構成を示す。図１０（ａ）に、本実施形態の面状照明装置５６の平面図を示し、図１０（ｂ）に、図１０（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面図を示す。ただし、図１０（ａ）においては、光導波路５７の配置を明示するために、導光板５２の詳細な構造については省略している。本実施形態の面状照明装置５６は、図９の線状の光ファイバ５１に代えて、線状の光導波路５７を有する光導波板５８を導光板５２の背面側に備える。それ以外の構成については、本実施形態は、第５の実施形態と同じである。
【００７９】
図１０（ａ）に示すように、光導波板５８に設けられた複数の光導波路５７は、一方の端面が分割領域７０内で露出し、他方の端面が光接続部５９により接続用光ファイバ４２ａ、４２ｂ、４２ｃのいずれかに接続される。光導波路５７の露出側の端面とミラー５３は、各分割領域７０のほぼ中央に配置される。光導波板５８に光導波路５７を形成する方法は、第４の実施形態と同様であり、光導波路５７は伝播するレーザ光の偏光面を保持する。
【００８０】
図１０（ｂ）に示すように、レーザ光源１２から出射されたレーザ光は、光導波路５７の一方の端面に入射され、分割領域７０内で露出した光導波路５７の他方の端面から出射し、反射ミラー５３のミラー面５４により反射されて、導光板５２に導入される。
【００８１】
光導波路５７から出射されるレーザ光は、光導波路５７の直径１ミクロン程度のコアから出射されるため、回折作用により拡がりながら、反射ミラー５３のミラー面５４で反射され、反射されたレーザ光５５は、さらに拡がりながら導光板５２に導入される。よって、導光板５２は、偏光面の揃った均一な輝度のレーザ光を出射することができる。
【００８２】
本実施形態の面状照明装置５６は、第５の実施形態と同様の効果を有する。
【００８３】
（第７の実施形態）
本実施形態では、図９及び図１０に示した反射ミラー５３を用いる代わりに、光ファイバ５１または光導波路５７のレーザ光を出射する側の端面を斜めに切断して、その切断面を介して、レーザ光を導光板５２に照射する構成を説明する。図１１（ａ）に、光ファイバ５１の端面を斜めに切断した場合の面状照明装置の側面図を示し、図１１（ｂ）に、光導波路５７を斜めに切断加工した場合の面状照明装置の側面図を示す。
【００８４】
本実施形態において、レーザ光を出射する側の光ファイバ５１の端面と光導波路５７を有する光導波板５８の端面は４５度に切断されており、切断面には、レーザ光を全反射するミラー面６１が形成される。ミラー面６１は、例えば、金属薄膜を蒸着したり、誘電体多層膜を蒸着することにより、形成される。光ファイバ５１又は光導波路５７中を伝播するレーザ光６０は、ミラー面６１で反射されて、導光板５２に入射する。導光板５２は、レーザ光をさらに拡げて出射する。
【００８５】
本実施形態によれば、図９及び図１０に示した反射ミラー５３を省くことができるため、面状照明装置の構成をさらに簡単にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の面状照明装置は、高輝度、広い色再現範囲、均一な輝度、及び光利用効率の改善等を実現できるという効果を有し、大型ディスプレイや高輝度ディスプレイ等の液晶表示装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態の面状照明装置の模式的な構成の概要を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施形態の面状照明装置を備えた液晶表示装置の構成の模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）の液晶表示装置を背面からみた場合の模式的な構成図
【図３】（ａ）は導光部と光ファイバとの接触部分の押し圧を変化させる場合の面状照明装置の側面図、（ｂ）は光ファイバとの接触部分における導光部の形状を変化させる場合の面状照明装置の側面図
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図５】（ａ）は本発明の第３の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図６】本発明の第３の実施形態の面状照明装置を備えた液晶表示装置の構成の模式的な断面図
【図７】（ａ）は本発明の第４の実施形態の面状照明装置が備える光導波板の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の線Ｃ−Ｃ´に沿って切断した概略的な断面図
【図８】（ａ）は本発明の第４の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図９】（ａ）は、本発明の第５の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図１０】（ａ）は本発明の第６の実施形態の面状照明装置の構成の概要を示す模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａの方向からみた面状照明装置の模式的な側面図
【図１１】（ａ）は本発明の第７の実施形態において光ファイバの端面を斜めに切断した例を示す側面図、（ｂ）は本発明の第７の実施形態において光導波路の端面を斜めに切断加工した例を示す側面図
【符号の説明】
【００８８】
１１，３４，３９，４８，５０，５６    面状照明装置
１２    レーザ光源
１２ａ    赤色光源
１２ｂ    緑色光源
１２ｃ    青色光源
１３，１４，３６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ，３６ｆ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ    光ファイバ
１５，５２    導光板
１６    下辺
１７    上辺
１８    接触部分
１９    導光部
２０，３０，５５，６０，６２    レーザ光
２１    出射面
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ    間隔
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ    押し圧
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ    接触面
２５，２６    ガラス基板
２７    液晶
２８    電極
２９    偏光板
３１    液晶板
３２，４３    液晶表示装置
３３    液晶表示パネル
３８    光路切換スイッチ
４４，５８    光導波板
４５    基板
４６，４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，５７，５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，５７ｅ，５７ｆ    光導波路
４７    クラッド層
４９，５９    光接続部
５３    反射ミラー
５４，６１    ミラー面
６４    カラーフィルタ
【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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【国際調査報告】
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2007074784.tif 000026
2007074784.tif 000027
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