(57)【要約】【課題】偏光を考慮した導光方式であっても輝度の均一性を確保することができ、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に好適な液晶バックライト装置を提供すること。【解決手段】液晶バックライト装置１００は、直線偏光の光を発生するレーザ光源１０と、入射光をＳ波偏光とＰ波偏光とに分離する偏光ビームスプリッタ２１ｂ〜２７ｂ、３１ｂ〜５５ｂと、入射する直線偏光の偏光面を光軸まわりに所定量だけ回転させる１／２波長板２１ａ〜２７ａ、３１ａ〜５５ａと、偏光ビームスプリッタと偏光ビームスプリッタの入射側に配置した１／２波長板とを一組とし、入射する直線偏光を１／２波長板による偏光面の回転量に応じた比率でＳ波偏光とＰ波偏光とに分離する任意比率ビームスプリッタとを有する。【選択図】図１
2009175637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に用いられる液晶バックライト装置であって、
直線偏光の光を発生するレーザ光源と、
入射光をＳ波偏光とＰ波偏光とに分離する偏光ビームスプリッタと、
入射する直線偏光の偏光面を光軸まわりに所定量だけ回転させる１／２波長板と、
前記偏光ビームスプリッタと前記偏光ビームスプリッタの入射側に配置した前記１／２波長板とを一組とし、入射する直線偏光を前記１／２波長板による偏光面の回転量に応じた比率でＳ波偏光とＰ波偏光とに分離する任意比率ビームスプリッタと、
を有する液晶バックライト装置。
【請求項２】
前記レーザ光源から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の前記任意比率ビームスプリッタによって２次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる一次分岐手段と、
前記一次分岐手段から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の前記任意比率ビームスプリッタによって前記放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段と、
をさらに有する請求項１記載の液晶バックライト装置。
【請求項３】
前記一次分岐手段における任意比率ビームスプリッタの分岐比は、その任意比率ビームスプリッタの２つの分岐先にそれぞれ接続される前記二次分岐手段の任意比率ビームスプリッタの総数をそれぞれｎ（ｎは非負の整数）、ｍ（ｍは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光のｎ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｎ個の二次分岐手段の任意比率ビームスプリッタがある分岐先へ送り、残りのｍ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｍ個の二次分岐手段の任意比率ビームスプリッタがある分岐先へ送るように設定される、
請求項２記載の液晶バックライト装置。
【請求項４】
前記二次分岐手段における任意比率ビームスプリッタの分岐比は、その任意比率ビームスプリッタの下流側に縦続接続される任意比率ビームスプリッタの総数をｎ（ｎは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光の１／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を前記放射面から放射させ、残りのｎ／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を下流側に縦続接続される任意比率ビームスプリッタへ送るように設定される、
請求項２記載の液晶バックライト装置。
【請求項５】
前記レーザ光源から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の前記任意比率ビームスプリッタによって２次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる分岐手段と、
前記分岐手段からのレーザ光を端面から入射させ、前記放射面に垂直な方向に放射する導光板と、
をさらに有する請求項１記載の液晶バックライト装置。
【請求項６】
前記分岐手段における任意比率ビームスプリッタの分岐比は、その任意比率ビームスプリッタの下流側に縦続接続される任意比率ビームスプリッタの総数をｎ（ｎは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光の１／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を前記放射面から放射させ、残りのｎ／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を下流側に縦続接続される任意比率ビームスプリッタへ送るように設定される、
請求項５記載の液晶バックライト装置。
【請求項７】
前記レーザ光源から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の前記任意比率ビームスプリッタによって２次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分割する分割手段と、
前記分割手段からのレーザ光を、縦続接続された複数の前記任意比率ビームスプリッタによって前記放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる一次分岐手段と、
前記一次分岐手段から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の前記任意比率ビームスプリッタによって前記放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段と、
をさらに有する請求項１記載の液晶バックライト装置。
【請求項８】
前記分割手段における任意比率ビームスプリッタの分岐比は、その任意比率ビームスプリッタの２つの分岐先にそれぞれ接続される前記二次分岐手段の任意比率ビームスプリッタの総数をそれぞれｎ（ｎは非負の整数）、ｍ（ｍは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光のｎ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｎ個の二次分岐手段の任意比率ビームスプリッタがある分岐先へ送り、残りのｍ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｍ個の二次分岐手段の任意比率ビームスプリッタがある分岐先へ送るように設定される、
請求項７記載の液晶バックライト装置。
【請求項９】
前記一次分岐手段における任意比率ビームスプリッタの分岐比は、その任意比率ビームスプリッタの２つの分岐先にそれぞれ接続される前記二次分岐手段の任意比率ビームスプリッタの総数をそれぞれｎ（ｎは非負の整数）、ｍ（ｍは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光のｎ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｎ個の二次分岐手段の任意比率ビームスプリッタがある分岐先へ送り、残りのｍ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｍ個の二次分岐手段の任意比率ビームスプリッタがある分岐先へ送るように設定される、
請求項７記載の液晶バックライト装置。
【請求項１０】
前記二次分岐手段における任意比率ビームスプリッタの分岐比は、その任意比率ビームスプリッタの下流側に縦続接続される任意比率ビームスプリッタの総数をｎ（ｎは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光の１／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を前記放射面から放射させ、残りのｎ／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を下流側に縦続接続される任意比率ビームスプリッタへ送るように設定される、
請求項７記載の液晶バックライト装置。
【請求項１１】
請求項１記載の液晶バックライト装置と、
前記液晶バックライト装置により照明される光変調部と、
を有する液晶ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に用いられる液晶バックライト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光半導体製造技術の進展により半導体レーザの性能が向上してきている。このため、半導体レーザを高効率な光源として液晶ディスプレイ装置に用いることが可能となりつつある。半導体レーザから出射されるレーザ光の特徴の１つに偏光がある。
【０００３】
一方で、液晶ディスプレイ装置では偏光によりコントラストを作り出す。そこで、蛍光管やＬＥＤなどの無偏光の光源を液晶ディスプレイ装置に用いる場合は、偏光フィルタを用いて必要な偏光を作り出し液晶パネルに入射させる。
【０００４】
よって、半導体レーザから出射されるレーザ光が有する偏光をそのまま液晶パネルに入射させることができれば、偏光フィルタでの損失を低減することができる。すなわち、同一パワーの光源でより明るい液晶ディスプレイ装置を実現することができる。または、同じ明るさの液晶ディスプレイ装置に必要な光源パワーを下げることができるため、消費電力を抑えることができる。
【０００５】
レーザ光源は点光源であるため、半導体レーザを液晶ディスプレイ装置の光源として用いる場合は、その点光源を液晶パネルが必要とする面状の光源に変換する必要がある。しかし、蛍光管やＬＥＤなどの無偏光の光源に対して用いられる一般的な導光方式では、光源の形を面状に変換する際に光源の偏光を維持することが困難である。すなわち、一般的な導光方式では、拡散反射面での反射や、複屈折をもつ導光材料の透過によって、偏光が解消され、偏光をもった光が無偏光の光に変質してしまう。このため、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする場合、蛍光管やＬＥＤなどの無偏光の光源に対して用いられる一般的な導光方式を採用することはできない。
【０００６】
そこで、偏光を考慮した従来の導光方式として、例えば、点光源からの光を偏光分離板によりＰ偏光の光とＳ偏光の光とに分離し、そのＳ偏光の光を半波長板を介しＰ偏光の光に変換し、それら複数のＰ偏光の光を合成して線光源にし、その線光源を導光板により面光源にするものがある（特許文献１参照）。この導光方式では、輝度ムラのない液晶ディスプレイ装置を実現するために、偏光分離板および反射板の面積を光源から離れるにつれて徐々に増加させている。
【特許文献１】特開２００３−３３１６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の従来の導光方式にあっては、輝度の均一性を確保することが困難である。理由は、次のとおりである。光源が発生する光の発散角や強度分布は一様でないため、偏光分離板および反射板へ入射する光の強さは光源からの距離のみによって決まるものではない。よって、この従来の導光方式において偏光分離板および反射板の最適な面積を決定することは容易でない。さらに、温度などの環境要因や、経時変化などの要因で光の発散角や強度分布はたやすく変化するため、仮に初期状態でそれらの面積を決めることができたとしても、偏光分離板および反射板の性能をそのまま維持することは難しい。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、偏光を考慮した導光方式であっても輝度の均一性を確保することができ、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に好適な液晶バックライト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の液晶バックライト装置は、レーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に用いられる液晶バックライト装置であって、直線偏光の光を発生するレーザ光源と、入射光をＳ波偏光とＰ波偏光とに分離する偏光ビームスプリッタと、入射する直線偏光の偏光面を光軸まわりに所定量だけ回転させる１／２波長板と、前記偏光ビームスプリッタと前記偏光ビームスプリッタの入射側に配置した前記１／２波長板とを一組とし、入射する直線偏光を前記１／２波長板による偏光面の回転量に応じた比率でＳ波偏光とＰ波偏光とに分離する任意比率ビームスプリッタと、を有する構成を採る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、偏光を考慮した導光方式であっても輝度の均一性を確保することができ、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に好適である液晶バックライト装置を提供することができる。
【００１１】
すなわち、本発明によれば、レーザを光源として用いるため、電気から光への変換効率がよい。
【００１２】
また、レーザ光源の偏光をそのまま液晶パネルが必要とする偏光として利用できるため、光の利用効率が高い。よって、省電力な液晶ディスプレイ装置を実現できる。
【００１３】
さらに、光の分岐比を１／２波長板の偏光面の回転角度によって正確に決めることができるため、明るさの均一性に優れた液晶ディスプレイ装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る液晶バックライト装置の構成を示す模式図である。図１に示す液晶バックライト装置１００は、例えば、レーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に用いられる。
【００１６】
図１において、レーザ光源１０は、コリメートされた直線偏光のレーザ光を液晶バックライトの光源光として発生する。レーザ光源１０が発生するレーザ光の偏光面は、図１に示すように、基板２０に対して平行な向きである。
【００１７】
基板２０には、レーザ光源１０が発生する光源光を分配するために、複数の１／２波長板と複数の偏光ビームスプリッタとが取り付けられている。複数の１／２波長板は、それぞれ、入射する直線偏光の偏光面を光軸まわりに所定量だけ回転させる。また、複数の偏光ビームスプリッタは、それぞれ、入射光をＳ波偏光とＰ波偏光とに分離する。よって、偏光ビームスプリッタと偏光ビームスプリッタの入射側に配置した１／２波長板とを一組として、入射する直線偏光を１／２波長板での回転量に応じた比率でＳ波偏光とＰ波偏光とに分離する任意比率ビームスプリッタを構成する。
【００１８】
本実施の形態では、液晶バックライト装置１００は、レーザ光源１０から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって２次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる一次分岐手段と、この一次分岐手段から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって上記放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段とを有する。ここで、「接続」とは、光でつながることをいう。また、「縦続接続」とは、一次分岐手段として用いるかまたは二次分岐手段として用いるかといった用途が同じ複数の任意比率ビームスプリッタを直列につなぐことをいう。
【００１９】
以下、便宜上、偏光面が基板２０に対して平行な偏光を水平偏光、偏光面が基板２０に対して垂直な偏光を垂直偏光とそれぞれ表現する。また、図１において、水平偏光の光軸を破線で示し、垂直偏光の光軸を一点鎖線で示す。
【００２０】
レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、１／２波長板２１ａに入射し、１／２波長板２１ａによってその偏光面を光軸まわりに所定量だけ回転させられた後、偏光ビームスプリッタ２１ｂに入射する。
【００２１】
偏光ビームスプリッタ２１ｂに入射した光は、偏光ビームスプリッタ２１ｂによってＰ波偏光とＳ波偏光とに分離される。図１において、偏光ビームスプリッタ２１ｂでのＰ波偏光は水平偏光であって、このＰ波偏光は偏光ビームスプリッタ２１ｂをそのまま右方向に通過する。一方、偏光ビームスプリッタ２１ｂでのＳ波偏光は垂直偏光であって、このＳ波偏光は偏光ビームスプリッタ２１ｂによって反射され、その進行方向が９０度曲げられて図１の上方向に進む。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ２１ｂによって分離され図１の右方向に進む水平偏光は、次いで１／２波長板２２ａおよび偏光ビームスプリッタ２２ｂに入射し、上記と同様にして、入射光が右方向に進む水平偏光と、上方向に進む垂直偏光とに分離される。
【００２３】
以下、１／２波長板２３ａおよび偏光ビームスプリッタ２３ｂ、１／２波長板２４ａおよび偏光ビームスプリッタ２４ｂ、１／２波長板２５ａおよび偏光ビームスプリッタ２５ｂ、ならびに１／２波長板２６ａおよび偏光ビームスプリッタ２６ｂにおいても、上記と同様にして、入射光が水平偏光と垂直偏光とに分離され、垂直偏光は上方向に進む。すなわち、偏光ビームスプリッタ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ、２７ｂによって、レーザ光源１０から出射されるレーザ光を２次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる一次分岐手段が構成される。
【００２４】
１／２波長板２７ａおよび偏光ビームスプリッタ２７ｂでは、入射する水平偏光のすべてが垂直偏光に変換され、上方向に進む。
【００２５】
一方、偏光ビームスプリッタ２１ｂから上方向に出射される垂直偏光は、１／２波長板３１ａに入射し、続いて偏光ビームスプリッタ３１ｂに入射する。偏光ビームスプリッタ３１ｂの取付角度は、偏光ビームスプリッタ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ、２７ｂの取付角度と異なる。偏光ビームスプリッタ３１ｂは、垂直偏光をＰ波偏光として通過させて上方向に出射するとともに、水平偏光をＳ波偏光として反射して基板２０に対して垂直方向に出射する。
【００２６】
偏光ビームスプリッタ３２ｂ、３３ｂ、３５ｂ、３６ｂ、３８ｂ、３９ｂ、４０ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂ、４９ｂ、５０ｂ、５２ｂ、５３ｂ、５４ｂの取付角度は、すべて、偏光ビームスプリッタ３１ｂの取付角度と同じであって、これらの偏光ビームスプリッタは、垂直偏光をＰ波偏光として通過させて上方向に出射するとともに、水平偏光をＳ波偏光として反射して基板２０に対して垂直方向に出射する。また、偏光ビームスプリッタ３４ｂ、３７ｂ、４１ｂ、４４ｂ、４８ｂ、５１ｂ、５５ｂは、入射する垂直偏光をすべて水平偏光に変換して基板２０に対して垂直方向に出射する。すなわち、偏光ビームスプリッタ３１ｂ〜５５ｂによって、一次分岐手段から出射されるレーザ光を２次元状の放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段が構成される。
【００２７】
以上のようにして、レーザ光源１０が発生する光源光は、１／２波長板と偏光ビームスプリッタとの組み合わせによって基板２０の全体に分配され、最終的に基板２０に対して垂直方向に出射される。この出射される光の偏光はすべて基板２０の面と平行で、かつ、レーザ光源１０の光軸に平行な水平偏光である。よって、この出射光の偏光軸を液晶パネルの入射側偏光フィルタの偏光軸と一致させることによって、その偏光フィルタで吸収される光の量を減少させることができる。
【００２８】
また、１／２波長板および偏光ビームスプリッタの分岐比は、その偏光ビームスプリッタの下流側に連なる、基板２０に対して垂直な方向に光を出射する偏光ビームスプリッタ（以下「垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタ」という）の数によって決定される。
【００２９】
例えば、１／２波長板２２ａおよび偏光ビームスプリッタ２２ｂに着目すると、垂直偏光側の下流側には、垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタが３個あり、水平偏光側の下流側には、偏光ビームスプリッタは全部で２３個あるが、そのうち二次分岐手段として用いられる垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタが１８個ある。よって、１／２波長板２２ａおよび偏光ビームスプリッタ２２ｂの分岐比を３：１８とすればよい。
【００３０】
換言すれば、一次分岐手段における各分岐比は、２つの分岐先にそれぞれ接続される垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタの総数をそれぞれｎ（ｎは非負の整数）、ｍ（ｍは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光のｎ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｎ個の垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタがある分岐先へ送り、残りのｍ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｍ個の垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタがある分岐先へ送るように設定するとよい。
【００３１】
また、例えば、１／２波長板４２ａおよび偏光ビームスプリッタ４２ｂに着目すると、その下流側にはさらに２個の偏光ビームスプリッタ４３ｂ、４４ｂがあるので、基板２０に対して垂直方向に出射する光の量を１としたとき、１／２波長板４２ａおよび偏光ビームスプリッタ４２ｂの分岐比を１：２とすればよい。
【００３２】
換言すれば、二次分岐手段における各分岐比は、下流側に縦続接続される偏光ビームスプリッタの総数をｎ（ｎは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光の１／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を２次元状の放射面から放射させ、残りのｎ／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を下流側に縦続接続される偏光ビームスプリッタへ送るように設定するとよい。
【００３３】
同様にしてすべての偏光ビームスプリッタの分岐比を決定することができる。
【００３４】
図２は、任意比率ビームスプリッタの動作原理を示す模式図である。
【００３５】
図２（Ａ）に示すように、１／２波長板２１ａの角度を、入射するＰ波偏光に合わせると、出射する偏光はＰ波偏光になる。
【００３６】
また、図２（Ｂ）に示すように、１／２波長板２１ａを４５度傾けてＰ波偏光を入射させると、偏光面が９０度回転させられて、出射する偏光はＳ波偏光になる。
【００３７】
すなわち、図２（Ｃ）に示すように、入射するＰ波偏光と１／２波長板２１ａとがなす角をθとすると、出射する偏光は、図２（Ｃ）に示すＳ波偏光とＰ波偏光とが合成されたものになり、Ｓ波偏光の大きさは角度θの２倍の正弦に比例し、Ｐ波偏光の大きさは角度θの２倍の余弦に比例する。
【００３８】
よって、入射する偏光に対する１／２波長板２１ａの角度を決定することによって、出射するＰ波偏光の大きさと、出射するＳ波偏光の大きさの比率を０：１から１：０の間で自由自在に決めることができる。
【００３９】
一方、偏光ビームスプリッタ２１ｂは、上記のように、Ｐ波偏光をそのまま通過し（図２（Ｄ）参照）、Ｓ波偏光を反射してＳ波偏光の進行方向を垂直方向に変化させる（図２（Ｅ）参照）。よって、Ｐ波偏光とＳ波偏光とが混在した偏光が偏光ビームスプリッタ２１ｂに入射すると、その偏光をＳ波偏光とＰ波偏光とに分離することができる（図２（Ｆ）参照）。
【００４０】
よって、図２（Ｇ）に示すように、１／２波長板２１ａと偏光ビームスプリッタ２１ｂとを組み合わせ、入射するＰ波偏光に対して角度θをもつ１／２波長板２１ａによって、θに応じた比率のＰ波偏光とＳ波偏光とに変換し、これらを偏光ビームスプリッタ２１ｂによって分離することで、入射する光を任意の比率で分岐させることができる。すなわち、１／２波長板２１ａと偏光ビームスプリッタ２１ｂとを一組にすることで、１つの任意比率ビームスプリッタを構成することができる。同様に、１／２波長板２２ａと偏光ビームスプリッタ２２ｂとを一組にすることで１つの任意比率ビームスプリッタを構成することができ、また、１／２波長板３１ａと偏光ビームスプリッタ３１ｂとを一組にすることで１つの任意比率ビームスプリッタを構成することができる。図１の他の１／２波長板および偏光ビームスプリッタの各組合せにおいても同様である。
【００４１】
図１に示す各偏光ビームスプリッタでの分岐比は、入射する光の偏光のみに依存するため、温度変化や経時変化によって入射する光の直径や発散角が変化してもその変化の影響を受けることはない。
【００４２】
このように、本実施の形態によれば、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に用いられる液晶バックライト装置において、光の分岐比を１／２波長板の偏光面の回転角度によって正確に決めることができるため、明るさの均一性に優れた液晶ディスプレイ装置を実現することができる。すなわち、本実施の形態によれば、偏光を考慮した導光方式であっても輝度の均一性を確保することができ、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に好適な液晶バックライト装置を提供することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る液晶バックライト装置の構成を示す模式図である。なお、図３において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
本実施の形態では、液晶バックライト装置は、レーザ光源１０から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって２次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる分岐手段と、この分岐手段からのレーザ光を端面から入射させ、上記放射面に垂直な方向に放射する導光板とを有する。
【００４５】
図３に示す液晶バックライト装置２００において、導光板６０は、下端面から入射する水平偏光の光を、基板２０に対して垂直な方向、つまり、２次元状の放射面に垂直な方向に放射する。
【００４６】
導光板６０の内部において偏光解消が発生すると導光板６０から放射される光は偏光を失う。よって、導光板６０は、その材質に複屈折が少なく、その面上では拡散反射を起こさず、その内部では光の散乱が起こらないといった条件を満足する必要がある。
【００４７】
複屈折を抑えることは、導光板６０の製作を、材料の異方性の原因となる複雑な流動条件が発生する成型加工によって行うのではなく、異方性が少ない材料から切削加工によって行うことによって可能となる。また、面上での拡散反射の防止は、すべての面を鏡面仕上げとし、基板２０に対して垂直方向への放射を得るためにプリズム加工を行うことによって可能となる。また、導光板６０内部での光の散乱を抑えるには、透明な材質を選べばよい。
【００４８】
また、図３において、偏光ビームスプリッタ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ、２７ｂによって、レーザ光源１０から出射されるレーザ光を２次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる分岐手段が構成される。
【００４９】
ここで、例えば、１／２波長板２１ａおよび偏光ビームスプリッタ２１ｂに着目すると、その下流側にはさらに６個の偏光ビームスプリッタ２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ、２７ｂがあるため、導光板６０へ出射する光の量を１としたとき、１／２波長板２１ａおよび偏光ビームスプリッタ２１ｂの分岐比を１：６とすればよい。
【００５０】
換言すれば、分岐手段における各分岐比は、下流側に縦続接続される偏光ビームスプリッタの総数をｎ（ｎは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光の１／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を２次元状の放射面から放射させ、残りのｎ／（ｎ＋１）に相当する強さのレーザ光を下流側に縦続接続される偏光ビームスプリッタへ送るように設定するとよい。
【００５１】
このように、本実施の形態によれば、導光板６０を用いて液晶バックライト装置を構成するため、実施の形態１よりも簡易な構成によって、偏光を考慮した導光方式であっても輝度の均一性を確保することができ、偏光をもつレーザ光を出射するレーザを光源とする液晶ディスプレイ装置に好適な液晶バックライト装置を提供することができる。
【００５２】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る液晶バックライト装置の構成を示す模式図である。なお、図４において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態では、液晶バックライト装置は、レーザ光源１０から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって２次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分割する分割手段と、この分割手段からのレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって上記放射面に平行な複数のレーザ光に分岐させる一次分岐手段と、この一次分岐手段から出射されるレーザ光を、縦続接続された複数の任意比率ビームスプリッタによって上記放射面に垂直な複数のレーザ光に分岐させる二次分岐手段とを有する。
【００５４】
図４に示す液晶バックライト装置３００において、１／２波長板７３ａおよび偏光ビームスプリッタ７３ｂは、レーザ光源１０からの光を大きく２つに分割する。
【００５５】
１／２波長板７３ａおよび偏光ビームスプリッタ７３ｂから上方向に出射する垂直偏光は、全反射プリズム７１を経て、１／２波長板２１ａおよび偏光ビームスプリッタ２１ｂに入射する。
【００５６】
一方、１／２波長板７３ａおよび偏光ビームスプリッタ７３ｂから右方向に出射する水平偏光は、１／２波長板７４ａおよび偏光ビームスプリッタ７４ｂに入射してすべて垂直偏光に変換される。そして、その垂直偏光は、全反射プリズム７２を経て、１／２波長板２５ａおよび偏光ビームスプリッタ２５ｂに入射する。
【００５７】
よって、本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ７３ｂ、７４ｂによって、レーザ光源１０から出射されるレーザ光を２次元状の放射面に平行な複数のレーザ光に分割する分割手段が構成される。
【００５８】
なお、１／２波長板２１ａおよび偏光ビームスプリッタ２１ｂに入射した垂直偏光は、一次分岐手段としての偏光ビームスプリッタ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂおよび二次分岐手段としての偏光ビームスプリッタ３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、３７ｂ、３８ｂ、３９ｂ、４０ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂによって、２次元状の放射面に平行なレーザ光および垂直なレーザ光の複数のレーザ光に分岐されることにより、基板２０の一部領域に分配され、最終的に基板２０に対して垂直方向に出射される。この部分の基本構成は、一次分岐手段と二次分岐手段を用いる実施の形態１の構成と同様である。
【００５９】
また、１／２波長板２５ａおよび偏光ビームスプリッタ２５ｂに入射した垂直偏光は、一次分岐手段としての偏光ビームスプリッタ２５ｂ、２６ｂ、２７ｂおよび二次分岐手段としての偏光ビームスプリッタ４５ｂ、４６ｂ、４７ｂ、４８ｂ、４９ｂ、５０ｂ、５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ、５４ｂ、５５ｂによって、２次元状の放射面に平行なレーザ光および垂直なレーザ光の複数のレーザ光に分岐されることにより、基板２０の残りの領域に分配され、最終的に基板２０に対して垂直方向に出射される。この部分の基本構成も、一次分岐手段と二次分岐手段を用いる実施の形態１の構成と同様である。
【００６０】
よって、両者を組み合わせることによって、レーザ光源１０からの光源光は基板２０の全体に分配され、最終的に基板２０に対して垂直方向に出射される。これは、分割手段によって分割された複数（ここでは２つ）のレーザ光をそれぞれ実施の形態１の構成によって、つまり、いわば同様の構成が適宜枝分かれした樹状接続によって分配するものである。
【００６１】
ここで、例えば、１／２波長板７３ａおよび偏光ビームスプリッタ７３ｂに着目すると、垂直偏光側の下流側には、垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタが１４個あり、水平偏光側の下流側には、垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタが１１個ある。よって、１／２波長板７３ａおよび偏光ビームスプリッタ７３ｂの分岐比を１４：１１とすればよい。
【００６２】
換言すれば、分割手段における各分岐比は、２つの分岐先にそれぞれ接続される垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタの総数をそれぞれｎ（ｎは非負の整数）、ｍ（ｍは非負の整数）とするとき、入射するレーザ光のｎ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｎ個の垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタがある分岐先へ送り、残りのｍ／（ｎ＋ｍ）に相当する強さのレーザ光をｍ個の垂直方向光出射用の偏光ビームスプリッタがある分岐先へ送るように設定するとよい。
【００６３】
このように、本実施の形態によれば、１／２波長板７３ａおよび偏光ビームスプリッタ７３ｂから分配しているように、同様の構成が適宜枝分かれした樹状接続で光を分配することができる。すなわち、本発明は、図１に示す実施の形態１における構成に限らず、図４に示す本実施の形態における樹状接続で光を分配する構成によっても実施することが可能である。これにより、例えば、本実施の形態の場合では、偏光ビームスプリッタ５５ｂまで到達する間に通過する１／２波長板および偏光ビームスプリッタの数が、実施の形態１よりも少なくなり、通過の間に生じるロスを小さくすることができる。
【００６４】
なお、上記各実施の形態では、単一の光源を用いる場合について説明した。しかし、自然色の表示を行うために、光の３原色のそれぞれに対し本発明を適用することも可能である。また、３原色を合成してコリメートされた白色光に対し本発明を適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明では、高効率なレーザ光源が発する直線偏光の光源光を、偏光ビームスプリッタによってＳ波偏光とＰ波偏光とに分離しながら２次元平面上で分配するため、点光源を液晶パネルに必要な面状の光源に変換することができる。
【００６６】
そして、レーザ光源が本来もつ偏光の性質を面状の光源への変換過程において失うことなくレーザ光を液晶パネルに導光することができるため、液晶パネルの入射面側に設けられた偏光フィルタにおける光の損失を減らすことができる。
【００６７】
また、光の分岐において、その分岐比を１／２波長板の角度のみによって決定することができるため、入射光の太さやビーム発散角に関わらず分岐比を正確に決め、かつ、安定させることができる。
【００６８】
よって、上記の作用により、本発明によれば、輝度の均一性が高い高効率の液晶バックライト装置を実現することができる。
【００６９】
例えば、本発明の液晶バックライト装置をポータブルの液晶ディスプレイ装置に適用すれば、少ない消費電力で必要な明るさが得られるため、バッテリの寿命を延ばすことができる。また、例えば、本発明の液晶バックライト装置を屋内で使用する液晶ディスプレイ装置に適用すれば、同じ消費電力で、より明るく、より鮮やかな映像を表示することができる。なお、いずれの液晶ディスプレイ装置も、液晶バックライト装置により照明される光変調部を有する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る液晶バックライト装置の構成を示す模式図
【図２】任意比率ビームスプリッタの動作原理を示す模式図
【図３】本発明の実施の形態２に係る液晶バックライト装置の構成を示す模式図
【図４】本発明の実施の形態３に係る液晶バックライト装置の構成を示す模式図
【符号の説明】
【００７１】
１０  レーザ光源
２０  基板
２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ、２７ａ、２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａ、３９ａ、４０ａ、４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａ、５０ａ、５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５５ａ、７３ａ、７４ａ  １／２波長板
２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２４ｂ、２５ｂ、２６ｂ、２７ｂ、２８ｂ、２９ｂ、３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、３７ｂ、３８ｂ、３９ｂ、４０ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂ、４８ｂ、４９ｂ、５０ｂ、５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ、５４ｂ、５５ｂ、７３ｂ、７４ｂ  偏光ビームスプリッタ
６０  導光板
７１、７２  全反射プリズム
１００、２００、３００  液晶バックライト装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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