CN101346582B - 面状照明装置和使用此装置的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种面状照明装置(1)及使用此面状照明装置(1)作为背光照明装置的液晶显示装置(3)，其中，该面状照明装置(1)包括：激光光源(12)，射出直线偏振的激光；光学部件(13)，入射激光、并使该激光成为平行光，从而射出平行激光；平板状的第1光导(20)，使平行激光从端面部(20d)入射、从第1主面(20b)射出；第1光导包含光学元件(20a)，接受在第1光导内传播的直线偏振的平行激光，使其至少一部分向着与第1主面大致垂直的方向射出。

Description

面状照明装置和使用此装置的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种使用激光作为光源的面状照明装置和使用此装置的液晶显示装置。 

背景技术

近年来，在使用液晶显示面板的液晶显示装置中，作为背光照明正广泛使用着利用冷阴极荧光管作为光源的面状照明装置。在此使用的冷阴极荧光管利用荧光体的发光，在可显示的颜色再现范围内存在制约。为此，为了更鲜明地再现自然的色调正进行各种各样的研讨。在这些当中，使用红色光(R光)、绿色光(G光)及蓝色光(B光)的三色发光二极管(LED元件)的背光用的面状照明装置被关注。使用R光、G光、B光的三色或更多色的LED元件的光源，与冷阴极荧光管相比，颜色的再现区域变广，能够得到高画质。再有，通过场序方式的图像显示也是可能的。为此，竭尽全力地推进研发。 

此外，还示出了这样的结构，作为三色的发光元件中至少任意一种颜色的发光元件，由于使用适合于比LED元件辉度更高的高输出化的半导体激光元件，就抑制了因驱动电流的增大而导致的发热，使特性的变化减少。再有，在此例中，具体地示出了使用红色半导体激光器的情形(例如，参照专利文献1)。 

如专利文献1所述的例子那样，使用激光器作为光源的情况下，整个大面积的实现均匀的辉度是重要的。如果有辉度偏差的话，即使颜色再现范围广，显示图像也非常劣化。但是，在背光照明中使用激光光源的例子几乎没有，即使在专利文献1中也没有公开有关实现均匀的辉度的任何记载。 

另一方面，现有的液晶显示装置通常在液晶显示面板的前后具备2片偏振片以便在其间插入液晶显示面板。配置2片偏振片，以使它们彼此大 致平行，并且各个偏振轴彼此成规定的交差角度。在此，“交差角度”是从相对于其主面垂直的方向看2片大致平行地配置的偏振片时，2片偏振片的偏振轴彼此所成的角度。为此，在现有的液晶显示装置中，存在会损失来自背光照明装置的LED和冷阴极荧光管的自然照明光的50％以上，光利用效率极低这样大的课题。针对此课题，例如如果能够省略液晶显示装置中的液晶显示面板的背面侧的偏振片的话，就能够大幅度地提高其光的利用效率。但是，到目前为止，没有发表公开在使用面状照明装置作为背光照明装置的液晶显示装置中，以实现光利用效率的提高为目的，具有可省略液晶显示面板的背面侧的偏振片的结构的液晶显示装置的文献 

专利文献1：特开2005-064163号公报 

发明内容

专利文献1的例子具体公开了作为发光元件之一使用红色半导体激光器的结构。但是，专利文献1对于使用红色光、绿色光及蓝色光的三色激光光源作为发光元件，用于实现具有一般要求程度的均匀辉度的面状照明装置作为液晶显示装置的背光照明装置的具体的方法，没有进行任何的公开。 

此外，如上所述，有关在使用面状照明装置作为背光照明的液晶显示装置中，可省略液晶显示面板的背面侧的偏振片的技术，没有进行任何的公开。为此，上述的光利用效率的下降成为对液晶显示装置的省电力化的制约。 

为了解决上述课题进行本发明。本发明提供一种使用激光光源作为发光元件、颜色再现范围广、且具有均匀的辉度的面状照明装置。此外，本发明提供一种使用本发明相关的面状照明装置作为背光照明装置、可以省略在过去是必需的液晶显示面板的背面侧的偏振片、并改善光利用效率的液晶显示装置。 

为了解决上述课题，本发明在其一种方式中，提供一种面状照明装置，包括：激光光源，射出直线偏振的激光；光学部件，使该激光成为平行光，射出平行激光；和平板状的第1光导；平板状的第1光导具有第1主面、和与第1主面大致垂直的端面部；平板状的第1光导被配置为，使从激光光源射出并入射到光学部件、并且从光学部件射出的直线偏振的平行激 光，在端面部以相对于端面部大致垂直的角度入射；平板状的第1光导包括光学元件，该光学元件使以相对于端面部大致垂直的角度从端面部入射的直线偏振的平行激光的至少一部分维持偏振状态不变从第1主面向相对于第1主面大致垂直的方向射出。 

通过构成这样的结构，能够得到一种面状照明装置，使用射出直线偏振光的激光的激光光源，保持直线偏振光的状态，以面状地均匀的辉度从第1(一侧的)主面射出入射的平行化的激光，进行照明。 

在本发明的一种方式中，优选激光光源至少能够射出红色激光、绿色激光及蓝色激光。 

由此，能够得到至少射出红色、绿色及蓝色的直线偏振激光、且颜色再现范围广的面状照明装置。 

在本发明的一种方式中，优选光学元件是全息图(hologram)层；多个息图层，沿在第1光导内传播的上述平行激光的传播方向，以设定的间距断续进行配置；多个全息图层的每一个，分别使上述平行激光的至少一部分衍射，并向与上述第1主面大致垂直的方向射出。在此情况下，全息图层可以是相位调制体积型全息图。此外，全息图层还可以是相位调制平面型计算机合成全息图。 

通过构成这样的结构，利用全息图层，维持偏振光不变，使一部分衍射，能够从一个主面侧射出规定的发光波长的直线偏振光的激光。 

在本发明的一种方式中，优选多个全息图层的每一个，分别以大致直线状向相对于平行激光的传播方向垂直的方向延伸；以大致直线状延伸的全息图层，沿平行激光的传播方向，以设定的间距断续地进行配置；从端面部沿平行激光的传播方向，全息图层的衍射效率单调增加。 

通过构成这样的结构，使全息图层的衍射效率向激光的传播方向变化，就能够得到通过一个主面的整面具有均匀的辉度、且射出直线偏振光的激光的面状照明装置。 

在本发明的一种方式中，优选光学元件是半透射镜；多个半透射镜，沿在第1光导内传播的平行激光的传播方向，以设定的间距进行配置；多个半透射镜的每一个，分别使平行激光的至少一部分反射，并向与第1主面大致垂直的方向射出。 

通过构成这样的结构，利用半透射镜维持偏振光不变，使其一部分反射，能够从一个主面方向射出直线偏振光的激光。 

在本发明的一种方式中，优选多个半透射镜的每一个，分别以大致直线状向相对于平行激光的传播方向垂直的方向延伸；以大致直线状延伸的半透射镜，沿平行激光的传播方向，以设定的间距进行配置；从端面部沿平行激光的传播方向，半透射镜的反射效率单调增加。 

通过构成这样的结构，使半透射镜的反射效率向激光的传播方向变化，就能够得到通过一个主面的整面具有均匀的辉度、且射出直线偏振光的激光的面状照明装置。 

在本发明的一种方式中，优选光学部件包含转换激光的光路并射出的光路转换部；光路转换部接受激光，折返其光路，使平行激光射入端面部。 

通过构成这样的结构，能够使面状照明装置的整体形状小型化。并且，由于能够使固定方向的平行光射入第1导光板的光学元件，就容易进行全息图层和半透射镜等的设计，能够使平面内的光强度分布更均匀化。 

在本发明的一种方式中，进一步优选，还具有第2光导(第2导光板)，接受激光，将激光导向光路转换部；第2光导，平行地靠近设置在与第1光导的第1主面不同的主面处；激光光源及光路转换部被配置在第2光导的端面部附近。 

通过构成这样的结构，能够使从激光光源产生的激光通过第2导光板不发生光的泄漏地传播到光路转换部。此外，即便附着灰尘等也不遮挡激光，能够实现可靠性优良的面状照明装置。 

在本发明的一种方式中，优选光学元件，实质上使直线偏振的平行激光中仅具有朝向规定方向的偏振轴的平行激光向着与第1主面大致垂直的方向射出。 

通过这样的结构，能够得到从一个主面方向以面状射出偏振度更优良的直线偏振光的激光的面状照明装置。 

本发明在另一种方式中，提供一种液晶显示装置，其特征在于，具有在显示面侧具备偏振片的液晶显示面板；和从作为显示面侧的相反侧的背面侧对液晶显示面板进行照明的背光照明装置；背光照明装置包括：激光光源，射出直线偏振的激光；光学部件，使该激光成为平行光，射出平行激光；和平板状的第1光导；平板状的第1光导具有第1主面、和与第1主面大致垂直的端面部；平板状的第1光导被配置为，使从激光光源射出并入射到光学部件、并且从光学部件射出的直线偏振的平行激光，在端面部以相对于端面部大致垂直的角度入射；平板状的第1光导包括光学元件， 该光学元件使以相对于端面部大致垂直的角度从端面部入射的直线偏振的平行激光的至少一部分维持偏振状态不变从第1主面向相对于第1主面大致垂直的方向射出；配置液晶显示面板，以使液晶显示面板的背面侧和第1光导的第1主面密接；从第1主面射出的激光，其偏振轴相对于偏振片的偏振轴方向成设定的交差角度，射入液晶显示面板的背面侧。在此情况下，优选激光源至少能够射出红色激光、绿色激光及蓝色激光。 

通过构成这样的结构，由于用从一个主面方向以面状射出直线偏振光的激光的背光照明装置进行照明，就可以不需要液晶显示面板的背面侧的偏振片，能够大幅度地改善光利用效率。并且，由于激光光源的波长的色纯度好，所以可显示的颜色再现范围广，能够更鲜明地进行再现自然的色调的全色显示。此外，由于激光光源的发光效率高，所以低消耗电力化是可能的。 

在本发明的一种方式中，优选光学元件是全息图(hologram)层；多个全息图层，沿在第1光导内传播的平行激光的传播方向，以设定的间距断续地进行配置；多个全息图层的每一个，分别使平行激光的至少一部分衍射，并向与第1主面大致垂直的方向射出。 

在本发明的一种方式下，优选全息图层是相位调制体积型全息图。相位调制体积型全息图可以是至少对应红色光、绿色光及蓝色光的三种的波长的三波长多重全息图。此外，相位调制体积型全息图还可以包含分别对应红色光的波长、绿色光的波长及蓝色光、以规定的间距形成的三种单波长全息图。 

在本发明的一种方式中，优选全息图层是相位调制平面型计算机合成全息图。在此情况下，第1光导包括对应激光光源射出的激光的波长的副光导；在副光导中，形成对应在副光导内传播的平行激光的波长的相位调制平面型计算机合成全息图。 

通过构成这样的结构，由于维持偏振光并进行衍射，从一个主面侧用规定的发光波长的直线偏振光的激光进行照明，就可以不需要液晶显示面板背面侧的偏振片。因此，能够大幅度地改善光利用效率，并且能够实现高辉度、颜色再现范围广的液晶显示装置。 

在本发明的一种方式中，优选多个全息图层的每一个，分别以大致直线状向相对于平行激光的传播方向垂直的方向延伸；以大致直线状延伸的全息图层，沿平行激光的传播方向，以设定的间距断续地进行配置；从端面部沿平行激光的传播方向，全息图层的衍射效率单调增加。 

通过构成这样的结构，由于用射出通过一个主面的整面具有均匀的辉度的直线偏振光的激光的背光照明装置进行照明，就能够得到在平面内具有均匀的辉度的液晶显示装置。 

在本发明的一种方式中，优选光学元件是半透射镜；多个半透射镜，沿在第1光导内传播的平行激光的传播方向，以设定的间距进行配置；多个半透射镜的每一个，分别使平行激光的至少一部分反射，向与第1主面大致垂直的方向射出。 

通过构成这样的结构，就能够一面维持偏振光，一面利用半透射镜使一部分反射，从一个主面方向射出规定的发光波长的直线偏振光的激光进行照明。因此，就可以不需要液晶显示面板的背面侧的偏振片，在大幅度地改善光利用效率的同时，能够实现高辉度、颜色再现范围广的液晶显示装置。 

在本发明的一种方式中，优选多个半透射镜的每一个，分别以大致直线状向相对于平行激光的传播方向垂直的方向延伸；以大致直线状延伸的半透射镜，沿平行激光的传播方向，以设定的间距进行配置；从端面部沿平行激光的传播方向，半透射镜的反射效率单调增加。 

通过构成这样的结构，由于用射出通过一个主面的整面具有均匀的辉度的直线偏振光的激光的背光照明装置进行照明，就能够得到在平面内具有均匀的辉度的液晶显示装置。 

在本发明的一种方式中，优选背光照明装置的光学部件包含转换激光的光路并射出的光路转换部；光路转换部接受激光，折返其光路，使平行激光射入端面部。 

通过构成这样的结构，由于能够使背光照明装置小型化，所以就能够使液晶显示装置整体小型化。并且，由于光路转换部使激光成为平行光射入第1导光板的一个端面部，就容易进行全息图层和半透射镜等的光学元件的设计，能够使平面内光强度分布更均匀化。由此能够得到具有更均匀的辉度的液晶显示装置。 

在本发明的一种方式中，优选背光照明装置，还包括第2光导，该第 2光导接受激光将激光导向光路转换部；第2光导，平行地靠近设置在与第1光导的第1主面不同的主面处；激光光源及光路转换部配置在第2光导的端面部附近。 

通过构成这样的结构，能够使激光通过第2导光板不发生光的泄漏地传播到光路转换部。此外，由于在激光光源的光路上没有附着灰尘等，所以就不会遮挡激光。因此，能够实现高品质的液晶显示装置。 

在本发明的一种方式中，优选液晶显示面板包括像素的列；像素包含红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部；平行激光以至少分离为红色激光、绿色激光及蓝色激光的状态从第1主面射出；将第1光导的光学元件与像素的列对应配置，以使得红色激光射入红色像素部，绿色激光射入绿色像素部，蓝色激光射入蓝色像素部。 

通过构成这样的结构，由于能够对构成液晶显示面板的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部照射红色、绿色及蓝色的光，所以没有滤色片是可能的。通过去除滤色片就能够得到更鲜明的显示。 

在本发明的一种方式中，优选背光照明装置，在第1光导的第1主面上还包括偏向片；偏向片使从第1主面射出的激光的前进方向偏向。在此情况下，偏向片可包含扩散板、透镜片或棱镜片。 

在本发明的一种方式中，光学元件通过使入射的激光的至少一部分衍射或反射，在将平行激光保持为直线偏振光的状态下，使其向着与第1主面大致垂直的方向射出。 

在本发明的一种方式中，光学元件通过使入射的激光的至少一部分衍射或反射，在将平行激光保持为直线偏振光的状态下，使其向着与第1主面大致垂直的方向射出。 

通过构成这样的结构，由于直线偏振光的激光从背光照明装置的一个主面全面向斜的方向均匀地扩展，所以能够得到在广视野下均匀显示的液晶显示装置。 

发明效果 

本发明相关的面状照明装置，当作为液晶显示装置的背光照明装置使用时，具有充分的辉度均匀度。此外，使用本发明相关的面状照明装置作为背光照明装置的本发明相关的液晶显示装置，与使用现有型的面状照明装置作为背光照明的现有型的液晶显示装置相比，能够进行更广的颜色再现范围的影像显示。并且，按照本发明相关的面状照明装置的作用，在本发明相关的液晶显示装置中，可省略液晶显示面板的背面侧的偏振片，因此，能够提高光利用效率，进一步降低功耗。 

附图说明

图1A是表示本发明相关的第1实施方式的面状照明装置的结构的概括的平面图。 

图1B是表示沿图1A的线A-A的剖面的概括的剖面图。 

图2A是表示作为第1实施方式的面状照明装置的全息图层，配置有相位调制体积型全息图的第1导光板结构的概括斜视图。 

图2B是表示作为第1实施方式的面状照明装置的全息图层，配置有相位调制体积型全息图的第1导光板结构的概括斜视图。 

图3是表示作为第1实施方式的面状照明装置的全息图层，配置有相位调制体积型全息图的第1导光板结构的另一例的概括斜视图。 

图4A是表示第1实施方式的面状照明装置的变化例结构的概括剖面图。 

图4B是相位调制平面型计算机合成全息图的部分放大图。 

图4C是断续的形成了重复的凹凸图形的相位调制平面型计算机合成全息图的概括的部分剖面图。 

图5A是表示使用第1实施方式的面状照明装置作为背光照明装置的液晶显示装置的结构的概括平面图。 

图5B是表示沿图5A的线B-B的剖面的概括剖面图。 

图6A是表示本发明相关的第2实施方式的面状照明装置的结构的概括平面图。 

图6B是表示沿图6A的线C-C的剖面的概括剖面图。 

图7A是表示第2实施方式的面状照明装置的、配置了半透射镜的第1导光板的结构的概括剖面图。 

图7B是表示第2实施方式的面状照明装置的、配置了半透射镜的第1导光板的结构的概括剖面图。 

图8是表示第2实施方式的面状照明装置的变化例的结构的概括剖面图。 

图9A是表示使用第2实施方式的面状照明装置作为背光照明装置的液晶显示装置的结构的概括平面图。 

图9B是表示沿图9A的线D-D的剖面的概括剖面图。 

图10A是表示使用第3实施方式的面状照明装置作为背光照明装置的液晶显示装置的结构的概括平面图。 

图10B是表示沿图10A的线E-E的剖面的概括剖面图。 

图11A是表示使用第3实施方式的面状照明装置作为背光照明装置的液晶显示装置的结构的概括平面图。 

图11B是表示沿图11A的线F-F的剖面的概括剖面图。 

图12A是表示本发明相关的第4实施方式的面状照明装置的结构的概括平面图。 

图12B是表示沿图12A的线G-G的剖面的概括剖面图。 

符号说明 

1、2、4、5、50、70  面状照明装置(背光照明装置) 

3、6、60  液晶显示装置 

12  激光光源 

12a  R光源(红色光源) 

12b  G光源(绿色光源) 

12c  B光源(蓝色光源) 

13、13a、13b  光学部件 

14  分色镜 

16  框体 

18  存放部 

20、30、40、50、58  第1导光板 

20a、40a、58a  光学元件 

20b、30b、40b、50b、58b  一个主面 

20c、40c、50c、58c  另一个主面 

20d、30d、40d、54d、58d  一个端面部 

25a、25b、25c、45、55  偏向片 

34  液晶显示面板 

52  光束扫描部 

52a  反射镜 

52b  角度调整机构 

54  第2导光板 

54b  另一个端面部 

56  光路转换部 

251、351、581  全息图层 

251a、251b、251c  相位调制体积型全息图 

301、302、302、511、512、513  副导光板 

311  沟 

341  偏振片 

351a、351b、351c  相位调制平面型计算机合成全息图 

401  倾斜面 

402  介质多层膜 

403  透明树脂 

451、551  半透射镜 

具体实施方式

本发明是使用激光光源作为光源，在大面积的显示面上具有均匀的辉度、且颜色再现范围广的面状照明装置。因此，本发明提供一种使用面状照明装置的液晶显示装置。 

以下，参照附图说明本发明的实施方式。再有，对于相同的要素赋予相同的符号，有省略说明的情形。附图，为了便于理解，放大显示面状照明装置(背光照明装置)，而没有准确地显示液晶显示面板和面状照明装置的尺寸等。 

(第1实施方式) 

图1A及图1B是表示本发明相关的第1实施方式的面状照明装置的图。图1A是表示结构的概况的平面图，图1B是沿图1A的A-A线截断的剖面的概况图。再有，在图1A中，分别截取框体16及存放部18的表面，容易清楚地表示内部结构。此外，在本实施方式中，如后所述，对于使用全息图层作为光学元件的例子进行说明。 

如图1A所示，第1实施方式的面状照明装置1由以下结构构成。面 状照明装置1具有激光光源12(12a、12b、12c)，激光光源12至少具有3个分别为红色光(R光)源12a、绿色光(G光)源12b及蓝色光(B光)源12c的发出3原色的直线偏振光的光源。分色镜14将激光光源12a、12b及12c射出的激光聚合，从同一部位射出。从分色镜14射出的激光，例如被称为柱面透镜的光学部件13a放大，射入光学部件13b。在本实施方式中，光学部件13(13a及13b)具有使从分色镜14射出的激光成为光学的平行的激光射出的功能，由例如按具有这样的功能进行设计的透镜组构成。在本实施方式中，光学部件13a是使射入此的激光向图纸平面内横方向扩大、射出的双凸透镜(lenticular lens)。而且，光学部件13b是在受上述放大作用的状态下，接受从光学部件13a射出的激光，使该激光成为平行光，作为平行激光射出的柱面菲涅耳透镜(cylindrical Fresnel lens)。像这样，通过由双凸透镜及柱面菲涅耳透镜的组合构成光学部件13，光学部件13，就能够将射入此的激光转换成关于横向截断其传播方向的一方向具有大致均匀的光强度的平行激光，是方便的。第1导光板20(第1光导)，从一个端面部20d入射由激光光源12射出的、直线偏振光且成为平行光的激光，从一个主面20b(参照图1B)射出。在第1导光板20的内部，设置光学元件20a(参照图1B)，通过光学元件20a，使入射的激光的至少一部分衍射或反射，以直线偏振光向大致垂直一个主面20b的方向射出。再有，在第1导光板20的另一个主面20c侧配置框体16。 

此外，优选第1导光板20使用透明、光学特性优良的树脂材料，特别优选双折射小的丙烯酸树脂和聚烯类树脂。 

在本实施方式中，光学元件20a具有全息图层。下面说明光学元件20a为全息图层151的情形。全息图层251，沿从一个端面部20d射入、传播的激光的传播方向以设定的间距进行配置；全息图层251，衍射激光的至少一部分，使其从一个主面20b射出。 

全息图层251在第1导光板20平面内的各部位，使各色的激光的至少一部分维持其偏振光状态不变而衍射，由垂直一个主面20b的方向射出，使剩余的光透过。透过的激光在传播方向上，射入下一全息图层251。再有，此全息图层251在第1导光板内20既可以连续的形成，或者也可以不连续的、断续的形成。 

图2A是说明作为第1实施方式的面状照明装置1的全息图层251，配置有相位调制体积型全息图情况中的第1导光板20的结构的概括的斜视图。例如，这样的全息图层251，在约100μm厚的光聚合物膜上，作为在其平面内按平行主面的方向，以几μm～20μm宽的带状或点状形成的相位调制体积型全息图层251a，通过干涉曝光来形成。再有，图2A所示相位调制体积型全息图251a，是通过至少使用红色、绿色及蓝色的光源对第1导光板20内的相同的部分进行多重曝光(三波长多重曝光)形成的相位调制体积型全息图。如此这样构成的相位调制体积型全息图251a，使在全息图251a中传播的红色、绿色及蓝色的各色激光的至少一部分衍射，成为相对应的颜色的直线偏振激光，向着与一个主面20b大致垂直的方向射出。 

图2B是在第1导光板20的内部以点状配置相位调制体积型全息图层251c的例子。相位调制体积型全息图251c中，在光的传播方向(图2B的横方向)具有几～20μm宽的全息图，如图所示，在第1导光板20的内部散布，衍射从一个端面部20d(参照图1A)入射的激光的至少一部分，使其从一个主面20b射出。散布的全息图的大小，其1边可为几～几百μm的大小。在增大衍射效率的情况下，可以使每个全息图的块的大小增大。此外，全息图的块彼此间的间隔优选为10mm以下。间隔比10mm大时，从一个主面20b射出的光束间的间隔变大，平面内分布无法均匀化。优选全息图251c的宽度，相对于光的传播方向为20μm以下，以便不加强全息图的选择性。当为20μm以上时，入射的光的角度允许幅度变小，就会对导光板的组装工序要求过度的精度。 

图2B示出的点状的全息图251c，也可以为RGB的3波长的波长多重全息图。或者还可以制成光栅以便在每个点衍射不同的波长的光。利用使用的激光波长和掩膜，通过对光聚合物进行干涉曝光就能够制成全息图的光栅。 

图3是说明作为本实施方式的面状照明装置1的全息图层251，配置再另一结构的相位调制体积型全息图251b的情况中的第1导光板20的结构的概括的斜视图。如图3所示，此情况下，在第1导光板20内以设定的间距至少形成红色、绿色及蓝色的各波长用的相位调制体积型全息图 251b(单波长全息图)。像这样，通过构成相位调制型全息图251b作为对应各颜色的单波长全息图的结构，利用按各波长用形成的相位调制体积型全息图251b，使在第1导光板20传播的各色的激光的至少一部分，向大致垂直一个主面20b的方向衍射，成为相对应的颜色的直线偏振光，由一个主面20b射出。 

再有，使用此种全息图层251(251a、251b、251c)的情况下，从第1导光板20的一个端面20d(参照图1A等)，沿激光的传播方向，全息图层251的衍射效率可以按设定的比率变化。优选从一个端面20d(激光入射一侧的端部)，沿激光的传播方向，全息图层251的衍射效率按规定的比率(固定的比率或变化率沿激光传播方向变化的可变的比率)变高，如此构成全息图251。优选衍射效率，从端面20d侧沿激光的传播方向单调增加地变化。像这样，通过构成全息图层251，来补偿激光的强度的衰减，能够使得向大致垂直一个主面20b的方向射出的直线偏振激光的强度，在一个主面20b全体上均匀化，能够实现均匀的辉度。 

图4A是表示本实施方式的变化例的面状照明装置2的结构的剖面图。此变化例的面状照明装置2的情况下，作为光学元件具有全息图层351，此全息图层351具有配置有相位调制平面型计算机合成全息图(CGH)351a、351b、351c的结构。即，第1导光板30包含激光光源12的各个颜色的光源、即按仅对应R光源12a、G光源12b、B光源12c的数配置的副导光板301、302、303，在副导光板301、302、303中，分别设置相位调制平面型计算机合成全息图351a、351b、351c。通过在副导光板301、302、303的表面利用出射成型，分别形成使用计算机求出的相位调制图形作为沟部311，就能够制作这些相位调制平面型计算机合成全息图351a、351b、351c。而且，如图4A所示，向各个副导光板301、302、303的一个端面部30d，分别射入各色的激光。 

这样构成的相位调制平面型计算机合成全息图351a、351b、351c，靠沟部311按直角方向一部分衍射作为平行光的各个颜色的激光，使衍射的直线偏振激光从一个主面30b侧射出。再有，在此相位调制平面型计算机合成全息图351a、351b、351c中，通过从第1导光板30的入射面侧(一个端面部30d侧)沿激光的传播方向使沟部311的高度h(参照图4B)变 化，就能够沿激光的传播方向以预定的比率使全息图层351(351a、351b、351c)的衍射效率变化。特别地，优选沿传播激光的方向，形成全息图层351，以使全息图层351的衍射效率依次变高。优选衍射效率，从入射面侧沿激光的传播方向单调增加地变化。通过像这样构成全息图层351，补偿激光的强度的衰减，就能够使向大致垂直一个主面30b的方向射出的直线偏振激光的强度在整个一个主面30b上均匀化，能够实现均匀的辉度。 

在图4B中示出了作为相位调制平面型计算机合成全息图的例子的相位调制平面型计算机合成全息图351a的部分放大图。全息图的衍射效率能够根据以沟状形成的凹凸图形(沟部311)的高度h和凹凸图形的重复长度L来设定。由于衍射效率与h的2次方、还有L的1次方成比例，所以在想提高衍射效率的情况下，增大h及/或加长L即可。此外，激光的衍射方向由沟部311的凹凸周期Λ和激光波长决定。在本发明中，凹凸周期Λ可以是能够设定衍射方向以便使衍射光从30b的主面向大致垂直的方向射出的周期长。 

图4C是断续的形成了凹凸图形的重复的、从各个部位自主面射出所希望的光量的情况下的相位调制平面型计算机合成全息图351a的例子。根据重复的长度L，来控制衍射效率。 

如图4C所示，通过使形成凹凸图形的重复的部分局部化，就能够设置从一个主面射出的衍射激光的强度特别强的部分和相反的特别弱的部分。如果在图4A所示的面状照明装置2中使用进行了这种设计的相位调制平面型计算机合成全息图，就能够以分离R、G及B的各色的激光的状态，使它们从一个主面30b射出。 

再有，在利用相位调制平面型计算机合成全息图351a、351b、351c产生-一次光的情况下，也可以在一个主面30b的相反侧的主面上配置反射层(未图示)，使-一次光反射，从一个主面30b射出。此外，副导光板301、302、303可以用比这些副导光板301、302、303折射率低的透明树脂来粘接。由此，就能够无光学障碍地构成一体化的第1导光板30。 

如此这样，使激光成为平行光射入第1导光板30，利用光学元件即相位调制平面型计算机合成全息图351a、351b、351c，维持偏振光状态，使一部分向着与传播方向为直角的方向射出，由此就能够得到从一个主面 30b方向能够面状地以均匀的辉度射出直线偏振激光的面状照明装置2。 

由此，使用激光光源能够得到均匀地、颜色再现范围广、且不需要液晶显示面板背面侧的偏振片的面状照明装置2。 

此外，在面状照明装置1及变化例的面状照明装置2中，设置在第1导光板20、30中的光学元件，仅使在第1导光板20、30内传播的激光中、具有朝向规定的方向的偏振轴的直线偏振激光衍射，使其一部分向着与一个主面20b、30b大致垂直的方向射出也是可以的。由此，进一步提高从一个主面大致垂直地射出的激光的偏振度，能够得到以面状射出具有优良的直线偏振性的激光的面状照明装置1、2。 

优选在本实施方式中说明的全息图251、351是相位调制型全息图。但是，在本实施方式中，也可以使用振幅调制型全息图。再有，第1导光板20可以是中空型的光导。此情况下，第1导光板20可以为沿平行激光的传播方向设置多个使从一个端面部20d射入的平行激光向着与一个主面20b大致垂直的方向衍射的全息图元件(例如表面起伏型全息图)的结构。 

图5A及图5B是表示使用本实施方式相关的面状照明装置1作为背光照明装置的液晶显示装置3的结构的图。图5A是表示结构的概况的平面图，图5B是沿图5A的B-B线截断的剖面的概况图。再有，在图示此液晶显示装置3的情况下，分别截取框体16及存放部18的表面而显示，容易清楚地看到内部结构。 

本实施方式的液晶显示装置3，包括作为背光照明装置1的本实施方式的面上照明装置1，还包括液晶显示面板34。液晶显示面板34是仅在显示面侧即仅在观察者侧配置有偏振片341的液晶显示面板34。 

作为背光照明装置的面状照明装置1包括：激光光源12，和将从激光光源12射出的激光从一个端面部20d射入、从一个主面20b以面状射出的平板状的第1导光板20。第1导光板20，利用设置在其内部的光学元件20a，使从一个端面部20d，以直线偏振光且成为大致平行光入射的激光衍射，向大致垂直一个主面20b的方向以直线偏振光射出。几乎密接地配置面状照明装置1的第1导光板20的一个主面20b、偏向片25、液晶显示面板34。而且，构成为使得从一个主面20b射出，射入液晶显示面板34的直线偏振激光的偏振轴，和液晶显示面板34的偏振片341的偏振轴， 成设定的交差角度。 

并且，面状照明装置1的激光光源12具有上述那样的至少分别射出红色、绿色及蓝色的光源。此外，在本实施方式的液晶显示装置3中，在第1导光板20的一个主面20b上，配置偏向激光的前进方向，扩大液晶显示画面的视角的偏向片25a。此偏向片25a，例如可使用由透明的丙烯酸类树脂和聚烯类树脂材料等制成的扩散板、透镜片或棱镜片等。由此，由于直线偏振光的激光从一个主面20b整面均匀地向斜方向扩展，所以就能够得到以广视角、均匀的辉度显示的液晶装置3。 

本发明的液晶显示装置3优选在射出导光板的激光的主面侧设置偏向激光的前进方向的偏向片25a、25b及/或25c。利用偏向片25a、25b及/或25c，还能够使向大致垂直主面的方向射出的激光朝向大致垂直以外的方向，因此，对于从各个角度鉴赏液晶显示装置的观众，能够鲜明地显示图像。特别地，优选在偏向片25a、25b及25c中，使用双折射低的丙烯酸类和聚烯类的树脂材料。由于使用这样的材料，能够一面保持激光的直线偏振性，一面控制光束的前进的角度及强度分布。 

此外，优选在偏向片25a、25b及25c中，使用增大激光的发散角的扩散薄膜、透镜片、棱镜片。透镜片和棱镜片由反复形成透镜和棱镜的图形构成，使激光发散。扩散薄膜，由于在表面上具有凹凸图形，或使扩散剂混入内部，而使激光发散。像这样，通过使用带发散角的偏向片25a、25b及25c，就能够扩展液晶显示装置的视角。在本发明中，使激光向主面方向射出后，使光束发散，由此兼顾视角的确保和激光的直线偏振性的确保。 

特别地，在本发明中，优选在液晶面板34的观众侧也设置赋予上述激光发散角的偏向片25b及/或25c。通过与上述导光板主面上的偏向片25a一起使用，就能够得到更广的视角。在想要单独用偏向片25a来确保所希望的视角的情况下，即便是在入射液晶面板34前过度地扩大激光的光束，产生光束损失这样的情形，如果在液晶面板34前后使用偏向片25a以及25b及/或25c的话，就能够在液晶面板34的前后分担光束的扩大，因此，能够一面最低限度地抑制光束损失一面进行所希望的视角和正面辉度的设定。 

此外，优选将液晶34的观众侧的偏向片25b及/或25c，设置在液晶面板34和出射侧偏振片341之间(图中的偏向片25b)。偏向片使观众侧的照明光扩散反射，导致亮处对比度的劣化；但通过在从观众侧看偏振片341的背后侧配置偏向片25b，利用偏振片遮住照明光的扩散，就能够抑制亮处对比度的劣化。 

在图5A及图5B所示的液晶显示装置3的情况下，例示出作为图1A及图1B所示的光学元件20a的全息图层251使用相位调制体积型全息图251a的面状照明装置1。即，全息图层251，由在图2所示的第1导光板20相同的部位上，以固定间距配置至少使用红色、绿色、蓝色光源，通过多重曝光(三波长多重曝光)形成的相位调制体积型全息图251a的结构形成。 

从一个主面20b射出的激光的偏振轴的方向和液晶显示面板34的显示面侧的偏振片341的偏振轴的方向所成的交差角度，例如如果是扭曲向列型(twist nematic)液晶显示面板，就可以设定在0度或90度，如果是垂直型(homeotropic)液晶显示面板，就可以设定为0度。如果这样的话，就能够在液晶显示面板34的背面侧省略偏振片(偏光镜)。 

液晶显示面板34为透过型或半透过型结构，例如是薄膜晶体管驱动(TFT)有源矩阵型液晶显示面板；在显示区域中以红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部为1个像素单位，设置多个像素，通过薄膜晶体管(TFT)来驱动。而且，在2片玻璃基板之间按规定的方向取向设置液晶层。此外，在玻璃基板的一侧形成用于驱动此液晶层的TFT，但这些没有图示出。此液晶显示面板34，除了不需要面板背面侧的偏振片外，由于能够使用到现在一直使用的部件，所以省略进一步的说明。 

在本实施方式的液晶显示装置3中，利用作为背光照明装置的、使用激光光源通过相位调制体积型全息图层251a使得激光向着与一个主面20b大致垂直的方向衍射并射出激光的面状照明装置1，从其背面侧用直线偏振激光对液晶显示面板34进行照明。 

从液晶显示面板背面侧入射的直线偏振光的激光，根据工作的液晶层的液晶分子取向的变化而改变折射率各向异性，在旋光或偏振光状态中接受变化后，接受通过配置在显示面侧、即观察者侧的某一显示面侧的偏振 片341(偏光镜)进行偏振控制的光强度调制。而且，通过使受过光强度调制的激光向显示面侧射出，进行高画质的图像显示。这对于各色的激光而言，作用也完全相同，能够实现全色显示。由此，由于不需要液晶面板34背面侧的偏振片，相比于现有的在背面侧具有偏振片的液晶显示装置，提高约50％光利用率，能够实现高辉度显示的液晶显示装置3。 

此外，构成激光光源12的R光源12a、G光源12b及B光源12c的发光波长，由于可得到非常好的色纯度，就能够大幅度地扩大颜色再现范围。其结果，与现有的使用荧光显示管和LED光源的方式相比，能够得到更高画质的图像显示。此外，激光光源与LED光源相比，由于发光效率良好，所以能够低耗电化。 

再有，也可以，作为第1导光板20的光学元件20a使用全息图层251，使用此全息图层251如图3所示以固定间距进行配置相位调制体积型全息图251b的结构的面状照明装置1作为背光照明装置。或者，可以使用面状照明装置2作为背光照明装置，该面状照明装置2使用一体化形成图4A所示的相位调制平面型计算机合成全息图351a、351b、351c的副导光板301、302、303构成的第1导光板30。 

再有，在上述中，背光照明装置利用维持偏振光的状态从一个主面方向射出的各色激光，直接照明液晶显示面板背面侧，但本发明不限于此。例如，也可以为将设置在第1导光板20的光学元件20a即全息图层251配置在对应液晶显示面板34的像素列的位置，从一个主面20b使至少分离成红色、绿色及蓝色的激光分别射入构成液晶显示面板34的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部的结构。由此，由于能够单独地对构成液晶显示面板34的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部分别照射分离成红色、绿色及蓝色的激光，就可以不用滤色片。由于去除滤色片，就能够得到更鲜明的显示。 

(第2实施方式) 

图6A及图6B是表示本发明第2实施方式相关的面状照明装置4的图。图6A是表示结构的概况的平面图，图6B是表示沿图6A的C-C线截断的剖面的概括图。在图示此面状照明装置4的情况下，分别截取框体16及存放部18的表面，容易清楚地表示内部结构。本实施方式的面状照明 装置14，在与第1实施方式的面状照明装置1的比较中，在第1导光板40的光学元件40a是半透射镜451这点上不同。半透射镜451，结构为，沿在第1导光板40内传播的激光的传播方向以设定的间距进行配置；激光的至少一部分被半透射镜反射，向大致垂直一个主面40b的方向传播，从一个主面40b射出。再有，在第1导光板40的另一个主面40c侧配置框体16。 

如图6B所示，本实施方式的面状照明装置4使用半透射镜451作为设置在第1导光板40的光学元件40a。下面，设光学元件40a为半透射镜451进行说明。 

使激光成为平行光从第1导光板40的一个端面部40d入射。在此，半透射镜451，分别向相当于激光的传播方向垂直的方向延伸，沿传播方向以设定的间距并列配置。利用半透射镜451，在第1导光板40内的各部位，使直线偏振激光的至少一部分反射到大致垂直一个主面40b的方向，剩余的直线偏振激光，沿传播方向向下一半透射镜451透过。再有，在发生漏光的情况下，可以在第1导光板40的另一个主面40c侧配置反射层(未图示)。 

图7A及图7B是表示在本实施方式的面状照明装置4的第1导光板40设置的半透射镜451的结构的概括的剖面图。首先，如图7A(a)所示，第1导光板40的半透射镜451可以具有例如在以设定的间距形成的带状倾斜面401的表面上层叠介质多层膜402，形成在透明的树脂基板上的结构。再有，优选改变折射率和膜厚而层叠介质多层膜402。 

再有，如图7B所示，也可以在按设定的间距形成的带状倾斜面401的表面上层叠介质多层膜402后，用透明树脂403填埋倾斜面401如此来形成。通过构成这些的结构，利用半透射镜451，就能够使红色、绿色及蓝色的直线偏振光的激光从一个主面40b射出。 

此外，半透射镜451以大致直线状向相对于激光的传播方向垂直地延伸，沿传播方向按设定的间距以列状并列配置。从第1导光板40的入射面侧，沿激光的传播方向，使半透射镜451的反射率阶梯的变化来形成。希望反射率从入射面侧沿传播方向单调增加地变化。由此，能够得到通过在一个主面40b的整面以均匀的辉度射出直线偏振激光的面状照明装置 4。 

图8是表示本实施方式的变化例的面状照明装置5的结构的概括的剖面图。如图8所示，在此变化例的面状照明装置5中，第1导光板50包括对应激光光源12的每个颜色的光源配置的副导光板511、512、513。在这些副导光板511、512、523上设置半透射镜551。这些副导光板511、512、513，在按各自设定的间距形成的倾斜面的表面层叠介质多层膜，设置用透明树脂填埋倾斜面而成的半透射镜551。即副导光板511、512、513的结构与图7B所示的导光板基本相同。由此，利用各个副导光板511、512、513的每个半透射镜551，分别使红色、绿色及蓝色的激光，至少一部分反射，从一个主面50b射出。再有，在另一个主面50c侧配置框体16。 

通过构成这样的结构，使用激光光源作为光源，能够得到可从一个主面50b以面状射出直线偏振激光的面状照明装置5。此外，使用面状照明装置5作为背光照明装置的液晶显示装置，由于使用激光光源作为光源，所以颜色再现范围广，并且可以省略液晶显示面板背面侧的偏振片。 

并且，在使用此变化例的面状照明装置5作为液晶显示装置的背光照明装置的情况下，能够配置半透射镜551，以使红色、绿色及蓝色的各激光从一个主面50b射出的位置与构成液晶显示面板的像素的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部相对应。像这样，通过构成半透射镜551，就能够使从一个主面50b射出的红色激光射入红色像素部，绿色激光射入绿色像素部，此外，蓝色激光射入蓝色像素部。此情况下，可从液晶显示面板的像素中去掉滤色片。 

此外，在上述说明中，设置在第1导光板50的光学元件，也可以使在第1导光板50内传播的激光中，仅具有朝向规定的方向的偏振轴的直线偏振激光反射，使其一部分向着与一个主面50b大致垂直的方向射出。由此，使从一个主面大致垂直地射出的激光的偏振度进一步提高，能够得到面状地射出具有优良的直线偏振性的激光的面状照明装置5。 

图9A及图9B是表示使用本实施方式相关的面状照明装置4作为背光照明装置的液晶显示装置6的结构的图。图9A是表示结构的概况的平面图，图9B是沿图9A的D-D线截断的剖面的概况图。在图示此液晶显 示装置6的情况下，分别截取框体16及存放部18的表面，容易清楚地表示内部结构。比较图9A及图9B所示的本实施方式的液晶显示装置6，在与图5A及图5B所示的第1实施方式的液晶显示装置3，在作为背光照明装置的面状照明装置4的第1导光板40的光学元件40a是半透射镜451这点上不同。 

如图9B所示，本实施方式的液晶显示装置6包括在显示面侧即观察者侧具有偏振片341的液晶显示面板34，和从背面侧对液晶显示面板34进行照明的背光照明装置。此背光照明装置是上述的面状照明装置4。 

再有，在本实施方式的液晶显示装置6中，在第1导光板40的一个主面40b上配置使激光的前进方向偏向、扩大液晶显示画面的视角的偏向片45。此偏向片45能够使用例如由透明的丙烯酸类树脂和聚烯类树脂材料等制成的扩散板、透镜片或棱镜片。由此，由于激光从背光照明装置的一个主面40b的整面向斜方向均匀地扩展，所以能够得到广视野、均匀显示的液晶显示装置6。 

此外，第1导光板40的半透射镜451以大致直线状向垂直激光的传播方向的方向延伸，沿激光的传播方向，并列地配置。从第1导光板40的入射面侧(一个端面40d侧)，沿激光的传播方向，使其反射率阶梯的变化来设置各半透射镜451。如此这样，就能够从一个主面40b射出在整面具有均匀的辉度的直线偏振激光，能够得到在平面内具有均匀的辉度的液晶显示装置6。 

与第1实施方式的液晶显示装置3相同，液晶显示面板34的显示面侧的偏振片341的偏振轴方向，和从面状照明装置4射出的直线偏振激光的偏振轴所成的角与预先设定的交差角度一致。即，在液晶显示装置6中，具有利用偏振轴的方向与液晶显示面板34的显示侧的偏振片341的偏振轴方向成设定的交差角度的一个主面40b射出的直线偏振激光，对液晶显示面板34从其背面侧进行照明的结构。例如，如果是扭曲向列型液晶显示面板，交差角度就可设定在0度或90度，如果是垂直型液晶显示面板，交差角度就可设定为0度。在具有这样的结构的液晶显示装置6中，就不需要在液晶显示面板34的背面侧设置偏振片。再有，几乎密接地配置面状照明装置4的第1导光板40的一个主面40b、偏向片45、液晶显示面 板34。 

液晶显示面板34是透过型或半透过型结构、例如是TFT有源矩阵型的液晶显示面板，在显示区域中设置以红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部为1个像素的多个像素，通过TFT来驱动。而且，在2片玻璃基板之间按规定的方向取向设置液晶层。此外，在玻璃基板的一侧形成用于驱动此液晶层的TFT，但这些没有图示出。此液晶显示面板34，除了能够省略面板背面侧的偏振片这点外，与现有使用的相同。 

在本实施方式的液晶显示装置6中，作为背光照明装置，使用用光学元件40a即半透射镜451反射一部分激光、使其从一个主面40b射出的面状照明装置4，从面板背面侧用直线偏振光的高输出的激光进行照明。统一了偏振轴从背面侧射入的激光，根据工作的液晶层的液晶分子取向的变化，使折射率各向异性变化，在旋光或偏振状态下接受变化后，接受用前面侧的偏振片(检偏镜)341进行偏振控制的光强度调制。然后，使受过光强度调制的激光向显示面侧、即观察者侧射出，形成图像。此机构对于各色的激光而言，作用完全相同，因此，能够实现全色的图像显示。 

如上所述，在本实施方式的液晶显示装置6中，由于能够省略背面侧的偏振片，所以相比于现有的在背面侧具有偏振片的液晶显示装置，能够提高约50％光利用率。此外，在激光光源12中，由于能够得到与发光波长有关的非常好的色纯度，就能够大幅度地扩大颜色再现范围。其结果，与现有的使用荧光显示管和LED光源的照明方式相比，能够进行更高画质的图像显示。 

此外，在本实施方式的液晶显示装置6中，背光照明装置为使用从一个主面方向，维持其偏振光的状态射出的各色激光，直接对液晶显示面板的背面侧进行照明的结构，但本发明不限于此。例如，作为背光照明装置也可以使用图8所示的面状照明装置5。此情况下，也可以为从一个主面50b至少射出分离为红色、绿色及蓝色的激光，对应构成液晶显示面板34的各像素的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部分别射入各色激光的结构。 

根据这样的结构，由于能够单独地对构成液晶显示面板34的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部分别照射红色、绿色及蓝色的激 光，就可以省略滤色片。由于去除滤色片，就能够实现更鲜明的图像显示。再有，为了构成这样的结构，构成液晶显示面板34的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部与半透射镜551对应以列状并列配置，只要让红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部，对应被半透射镜551反射的各色激光的出射的位置即可。 

(第3实施方式) 

图10A及图10B是表示本发明的第3实施方式相关的面状照明装置50的图。图10A是表示结构的概况的平面图，图10B是沿图10A的E-E线截断的剖面的概况图。在图示此面状照明装置50的情况下，分别截取框体16及存放部18的表面，容易清楚地表示内部结构。 

下面说明图10A及图10B所示的面状照明装置50和第1实施方式的面状照明装置1的不同点。首先，第1，面状照明装置50在包括转换从激光光源12射出的激光的光路的光路转换部56这点上与面状照明装置1不同。面状照明装置50的光路转换部56，具有将射入光路转换部56的激光转换成平行激光，使其射入第1导光板58的一个端面部58d的功能。第2，面状照明装置50在还包括将从激光光源12射出的激光导向光路转换部56的第2导光板54(第2光导)的这点与面状照明装置1不同。面状照明装置50的第2导光板54，层叠设置在第1导光板58的另一个主面58c上，在第2导光板54的一个端面部54a侧配置激光光源12，在第2导光板54的另一个端面部54b侧配置光路转换部56。 

此外，如图10A所示，激光光源12至少具有R光源12a、G光源12b、B光源12c发出3原色光的3个光源。此外，虽然未图示，也可以设置用于使从激光光源12射出的激光成为扁平光束，均匀地射入光路转换部56的光学部件。 

例如，光路转换部56可以使用反射镜和三角棱镜等。而且，此光路转换部56，为了得到使激光不泄漏地射入第1导光板58、且更均匀的面状照明光，也可以在其内侧表面设置微小的凹凸形状(省略图示)以便根据入射角度进行角度的调整。再有，也可通过按规定的曲率使光路转换部56弯曲，来使激光成为平行光向第1导光板58的平面内的规定的方向射入。通过对光路转换部56实施这种形状的加工，就能够使射入第1导光 板58的激光几乎成为平行光。因此，全息图层和半透射镜等的设计变容易，能够使平面内的光强度分布进一步均匀化。 

再有，第1导光板58及第2导光板54，能够使用透明、光学特性和成型性优良的树脂材料。特别地优选使用双折射少的丙烯酸树脂和聚烯类树脂。 

此外，在本实施方式中，第1导光板58的光学元件58a，使用与第1实施方式中的全息图层251相同结构的全息图层581，例如设置相位调制体积型全息图或相位调制平面型计算机合成全息图。 

本实施方式的面状照明装置50与前面的实施方式的面状照明装置相比，装置整体能够更小型化。此外，通过设置第2导光板54，能够使从激光光源12产生的激光通过第2导光板54，不产生光泄漏的传递到光路转换部56。此外，即使在面状照明装置50上附着或混入灰尘等，由于激光没有被遮挡，也能够提高面状照明装置50的可靠性。 

再有，在本实施方式的面状照明装置50中，说明了使用全息图层581作为第1导光板58中的光学元件58a的情形，但本发明不限于此。例如，也可构成使用在第2实施方式的面状照明装置4中说明的半透射镜451的第1导光板40的结构。 

此外，在本实施方式的面状照明装置50中，说明了包括第2导光板54的结构，但本发明不限于此。例如，也可以为从激光光源12通过空间(空气层)入射到光路转换部56的结构。 

图11A及图11B是表示使用本实施方式相关的面状照明装置50作为背光照明装置的液晶显示装置60的结构的图。图11A是平面概况图，图11B是表示沿图11A的F-F线截断的剖面的概况图。在图示此液晶显示装置60的情况下，分别截取框体16及存放部18的表面，容易清楚地表示内部结构。 

本实施方式的液晶显示装置60包括：在显示面侧即观察者侧设置偏振片341的液晶显示面板34，和从背面侧对液晶显示面板34进行照明的背光照明装置。此背光照明装置是上述面状照明装置50。几乎密接地配置面状照明装置50的第1导光板58的一个主面58b、偏向片55、液晶显示面板34。 

再有，在本实施方式中，在第1导光板58的一个主面58b和液晶显示面板34的背面侧之间配置偏向片55，可使激光向斜视角方向扩展。此偏向片55能够使用扩散板、透镜片或棱镜片。 

液晶显示面板34是透过型或半透过型结构、例如是TFT有源矩阵型的液晶显示面板，在显示区域中设置以红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部为1个像素的多个像素，通过TFT来驱动。而且，由于此液晶显示面板34能够使用在第1实施方式的液晶显示装置3中说明的液晶显示面板34，所以省略进一步的说明。 

在本实施方式的液晶显示装置60中，由于作为背光照明装置，使用通过全息图层581使激光12的一部分衍射，从一个主面58b射出的面状照明装置50，所以能够从液晶显示面板34的背面侧，用直线偏振光的高输出的激光进行照明。 

统一了偏振轴从背面侧射入的激光，根据工作的液晶层的液晶分子取向的变化，使折射率各向异性变化，在旋光或偏振状态下接受变化后，接受用作为显示面侧的前面侧的偏振片(检偏镜)341进行偏振控制的光强度调制。然后，通过使受过光强度调制的激光向显示面侧射出，进行图像显示。这对于各色的激光而言，作用完全相同，能够实现全色显示。 

通过构成这样的结构，能够用维持偏振光的状态，衍射或反射一部分，从一个主面58b射出的规定的发光波长的直线偏振激光，进行均匀的照明，并且可不需要液晶显示面板34的背面侧的偏振片。因此，在大幅度地改善光利用效率的同时，高辉度、且颜色再现范围广的高画质的彩色显示成为可能。 

此外，由于还包括转换从激光光源12射出的激光的光路的光路转换部56，就能够使作为背光照明装置的面状照明装置50比前面的实施方式的面状照明装置更小型化。由此，能够使液晶显示装置更小型。并且，由于光路转换部56使激光成为平行光射入第1导光板58的一个端面部，就容易进行作为光学元件58a的全息图层581的设计，由于能够使平面内光强度分布更均匀化，所以，作为液晶显示装置60，更均匀的显示成为可能。 

此外，作为背光照明装置的面状照明装置50还包括将激光导向光路转换部56的第2导光板54。因此，能够使激光通过第2导光板54不发生 光的泄漏地传播到光路转换部56。此外，由于即便附着或混入灰尘也不会遮挡激光，所以就能够实现高品质的液晶显示装置60。 

再有，作为背光照明装置的面状照明装置50也可以为从一个主面58b使至少分离为红色、绿色及蓝色的激光，分别射入构成液晶显示面板34的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部的结构。由此，由于能够单独地对构成液晶显示面板34的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部分别照射红色、绿色及蓝色的激光，就可以不用滤色片。由于去除滤色片，就能够得到更鲜明的显示。 

再有，第1导光板58及第2导光板54，能够使用透明、光学特性和成型性优良的树脂材料。特别地优选使用双折射少的丙烯酸树脂和聚烯类树脂。 

(第4实施方式) 

图12A及图12B是表示本发明的第4实施方式相关的面状照明装置70的的图。图12A是表示结构的概况的平面图，图12B是表示沿图12A的G-G线截断的剖面的概况图。在图示此面状照明装置70的情况下，分别截取框体16及存放部18的表面，容易清楚地表示内部结构。 

图12A及图12B所示的面状照明装置70，在与第3实施方式的面状照明装置50的比较中，在偏振扫描从激光光源12射出的激光，并导向第2导光板54的一个端面部54a这点上不同。 

如图12A所示，本实施方式的面状照明装置70，校准来自由R光源12a、G光源12b及B光源12c构成的激光光源12的激光，例如用分色镜14合波后，射入光束扫描部52。光束扫描部52结构为包括反射镜52a，用于使此反射镜52a的角度变化的角度调整机构52b。而且，使用此角度调整机构52b使反射镜52a的角度高速地变化，使激光通过第2导光板54射入光路转换部56。即，如图12A所示，反射镜52a为了对光路转换部56的长度方向的整面照射激光，而按偏向扫描角度θ进行偏向扫描。如图所示，偏向扫描角度θ是由反射镜52a偏向传播的激光的两端在反射镜52a中成的角度。 

使用硅基板，利用微机电系统(MEMS(Micro Electro MechanicalSystems))技术能够形成反射镜52a。并且，使用相同的MEMS技术，还 能够一体化构成例如通过压电元件产生偏向扫描角度的角度调整机构52b。根据这样的结构，能够大幅度地小型化光束扫描部52的形状。 

由此，能够在光路转换部56的整个长度方向射入激光，从光路转换部56对第1导光板58的一个端面部58d的整体均匀地射入平行激光。例如，在光路转换部56中，形成以反射镜52a为焦点的柱面菲涅耳透镜面。由于该面的作用，使从第2导光板54的另一个端面部54b射出的激光成为平行光。 

使用本实施方式的面状照明装置70作为背光照明装置的液晶显示装置，由于与第3实施方式的液晶显示装置60结构相同，所以省略说明。 

再有，在第3实施方式及第4实施方式中，说明使用全息图层作为第1导光板的光学元件的情形，但本发明不限于此。也可以采用使用半透射镜的结构的第1导光板。此外，也可以与图8所示的结构相同，分别对应R光源12a、G光源12b及B光源12c，分别设置第1导光板、第2导光板及光路转换部。根据这样的结构，能够省略滤色片。即，可以与图8中说明的结构相同，构成为使至少分离为红色、绿色及蓝色的激光对应构成液晶显示面板的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部从一个主面分别射入的结构。 

根据这样的结构，由于能够单独地对构成液晶显示面板的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部分别照射红色、绿色及蓝色的激光，就可以不用滤色片。由于去除滤色片，就能够得到更鲜明的显示。再有，为了构成这样的结构，构成液晶显示面板的像素列的红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部分别对应全息图层或半透射镜的配置，以列状并列配置，从对应这些红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部的位置射出各色激光的结构也是可以的。 

再有，在从第1实施方式到第4实施方式中说明的射入第1导光板的平行激光，也可以稍具发散性。但是，此情形的发散角度优选为±10度以下，更优选为±5度以下。在此发散角度也可为共有光轴的平行光的情形的激光和具有发散性的激光的外缘部所成的角度。外缘部可以为具有自上述各激光中的中心部的光强度下降仅规定的比例的强度的光强度的部分。 

此外，在本发明中，在此实施方式中，举例说明为了最大限度地提高 辉度的上升效应，去除背光照明装置和液晶显示面板之间的、即液晶显示面板背面侧的偏振片的形式的液晶显示装置，但也可以为为了提高液晶显示装置的对比度在背面侧附加偏振片的结构。在背面侧使用偏振片的情况下，几乎没有如第1实施方式到第4实施方式中所说明的，不需要的即被背面侧的偏振片所遮挡的偏振成分。为此，如现有型液晶显示装置那样，用背面侧的偏振片去除的光，在本发明相关的液晶显示装置中非常少，即使是在背面侧使用偏振片的情况下，也最小限度地抑制去除的光，同样得到液晶显示的辉度的上升效果。此外，在本发明的导光板中，也可以使用中空型光导和可弯曲的由可挠性的薄膜构成的光导。再有，在本发明中，在激光光源中可包含多模光纤等。此情况下，虽然使从激光光源射出的激光的偏振光的状态随机化，但如果在本发明相关的面状照明装置(背光照明装置)中追加已有的偏振光转换元件等，使具有该随机的偏振性的激光直线偏振化，使直线偏振化的激光射入第1光导，构成这样的面状照明装置(背光照明装置)的话，即使在这样的情况下，也能够得到发挥与说明书中所例示的实施方式相同的效果的面状照明装置(背光照明装置)。 

工业上的可利用性 

本发明相关的面状照明装置和使用该装置的液晶显示装置，使用激光实现从一个主面射出直线偏振光，在平面内具有均匀的辉度的面状照明装置。使用此面状照明装置能够提高光利用效率，实现高辉度、高画质的液晶显示装置。因此，本发明可用于显示器领域。 

Claims (29)

1.一种面状照明装置，包括：

激光光源，射出直线偏振的激光；

光学部件，使上述激光成为平行光，射出平行激光；和平板状的第1光导，

上述平板状的第1光导具有第1主面、和与上述第1主面大致垂直的端面部，

上述平板状的第1光导被配置为，使从上述激光光源射出并入射到上述光学部件、并且从上述光学部件射出的直线偏振的平行激光，在上述端面部以相对于上述端面部大致垂直的角度入射，

上述平板状的第1光导包括光学元件，该光学元件使以相对于上述端面部大致垂直的角度从上述端面部入射的上述直线偏振的平行激光的至少一部分维持偏振状态不变从上述第1主面向相对于上述第1主面大致垂直的方向射出。

2.根据权利要求1所述的面状照明装置，上述激光光源至少能够射出红色激光、绿色激光及蓝色激光。

3.根据权利要求1所述的面状照明装置，

上述光学元件是全息图层；

多个上述全息图层，沿在上述第1光导内传播的上述平行激光的传播方向，以设定的间距断续进行配置；

上述多个全息图层的每一个，分别使上述平行激光的至少一部分衍射，并向与上述第1主面大致垂直的方向射出。

4.根据权利要求3所述的面状照明装置，上述全息图层是相位调制体积型全息图。

5.根据权利要求3所述的面状照明装置，上述全息图层是相位调制平面型计算机合成全息图。

6.根据权利要求3所述的面状照明装置，

上述多个全息图层的每一个，分别以大致直线状向相对于上述平行激光的传播方向垂直的方向延伸；

上述以大致直线状延伸的全息图层，沿上述平行激光的传播方向，以设定的间距断续地进行配置；

从上述端面部沿上述平行激光的传播方向，上述全息图层的衍射效率单调增加。

7.根据权利要求1所述的面状照明装置，

上述光学元件是半透射镜；

多个上述半透射镜，沿在上述第1光导内传播的上述平行激光的传播方向，以设定的间距进行配置；

上述多个半透射镜的每一个，分别使上述平行激光的至少一部分反射，并向与上述第1主面大致垂直的方向射出。

8.根据权利要求7所述的面状照明装置，

上述多个半透射镜的每一个，分别以大致直线状向相对于上述平行激光的传播方向垂直的方向延伸；

以上述大致直线状延伸的半透射镜，沿上述平行激光的传播方向，以设定的间距进行配置；

从上述端面部沿上述平行激光的传播方向，上述半透射镜的反射效率单调增加。

9.根据权利要求1所述的面状照明装置，

上述光学部件包含转换上述激光的光路并射出的光路转换部；

上述光路转换部接受上述激光，折返其光路，使上述平行激光射入上述端面部。

10.根据权利要求9所述的面状照明装置，还包括：

第2光导，接受上述激光，将上述激光导向上述光路转换部；

上述第2光导，平行地靠近设置在与上述第1光导的上述第1主面不同的主面处；

上述激光光源及上述光路转换部被配置在上述第2光导的端面部附近。

11.根据权利要求1所述的面状照明装置，

上述光学元件，实质上使上述直线偏振的平行激光中仅具有朝向规定方向的偏振轴的上述平行激光向着与上述第1主面大致垂直的方向射出。

12.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：

在显示面侧具备偏振片的液晶显示面板；和

从作为上述显示面侧的相反侧的背面侧对上述液晶显示面板进行照明的背光照明装置；

上述背光照明装置包括：激光光源，射出直线偏振的激光；光学部件，使上述激光成为平行光，射出平行激光；和平板状的第1光导；

上述平板状的第1光导具有第1主面、和与上述第1主面大致垂直的端面部，

上述平板状的第1光导被配置为，使从上述激光光源射出并入射到上述光学部件、并且从上述光学部件射出的直线偏振的平行激光，在上述端面部以相对于上述端面部大致垂直的角度入射，

上述平板状的第1光导包括光学元件，该光学元件使以相对于上述端面部大致垂直的角度从上述端面部入射的上述直线偏振的平行激光的至少一部分维持偏振状态不变从上述第1主面向相对于上述第1主面大致垂直的方向射出；

配置上述液晶显示面板，以使上述液晶显示面板的背面侧和上述第1光导的上述第1主面密接；

从上述第1主面射出的激光，其偏振轴相对于上述偏振片的偏振轴方向成设定的交差角度，射入上述液晶显示面板的上述背面侧。

13.根据权利要求12所述的液晶显示装置，

上述激光光源至少能够射出红色激光、绿色激光及蓝色激光。

14.根据权利要求12所述的液晶显示装置，

上述光学元件是全息图层；

多个上述全息图层，沿在上述第1光导内传播的上述平行激光的传播方向，以设定的间距断续地进行配置；

上述多个全息图层的每一个，分别使上述平行激光的至少一部分衍射，并向与上述第1主面大致垂直的方向射出。

15.根据权利要求14所述的液晶显示装置，上述全息图层是相位调制体积型全息图。

16.根据权利要求15所述的液晶显示装置，

上述相位调制体积型全息图是至少对应红色光、绿色光及蓝色光的三种的波长的三波长多重全息图。

17.根据权利要求15所述的液晶显示装置，

上述相位调制体积型全息图包含分别对应红色光的波长、绿色光的波长及蓝色光、以规定的间距形成的三种单波长全息图。

18.根据权利要求15所述的液晶显示装置，

上述全息图层是相位调制平面型计算机合成全息图。

19.根据权利要求18所述的液晶显示装置，

上述第1光导包括对应上述激光光源射出的上述激光的波长的副光导；

在上述副光导中，形成对应在上述副光导内传播的上述平行激光的波长的上述相位调制平面型计算机合成全息图。

20.根据权利要求14所述的液晶显示装置，

上述多个全息图层的每一个，分别以大致直线状向相对于上述平行激光的传播方向垂直的方向延伸；

上述以大致直线状延伸的全息图层，沿上述平行激光的传播方向，以设定的间距断续地进行配置；

从上述端面部沿上述平行激光的传播方向，上述全息图层的衍射效率单调增加。

21.根据权利要求12所述的液晶显示装置，

上述光学元件是半透射镜；

多个上述半透射镜，沿在上述第1光导内传播的上述平行激光的传播方向，以设定的间距进行配置；

上述多个半透射镜的每一个，分别使上述平行激光的至少一部分反射，向与上述第1主面大致垂直的方向射出。

22.根据权利要求21所述的液晶显示装置，

上述多个半透射镜的每一个，分别以大致直线状向相对于上述平行激光的传播方向垂直的方向延伸；

上述以大致直线状延伸的半透射镜，沿上述平行激光的传播方向，以设定的间距进行配置；

从上述端面部沿上述平行激光的传播方向，上述半透射镜的反射效率单调增加。

23.根据权利要求12所述的液晶显示装置，

上述背光照明装置的上述光学部件包含转换上述激光的光路并射出的光路转换部；

上述光路转换部接受上述激光，折返其光路，使上述平行激光射入上述端面部。

24.根据权利要求23所述的液晶显示装置，

上述背光照明装置，还包括第2光导，该第2光导接受上述激光将上述激光导向上述光路转换部；

上述第2光导，平行地靠近设置在与上述第1光导的上述第1主面不同的主面处；

上述激光光源及上述光路转换部配置在上述第2光导的端面部附近。

25.根据权利要求13所述的液晶显示装置，

上述液晶显示面板包括像素的列；

上述像素包含红色像素部、绿色像素部及蓝色像素部；

上述平行激光以至少分离为红色激光、绿色激光及蓝色激光的状态从上述第1主面射出；将上述第1光导的上述光学元件与上述像素的列对应配置，以使得上述红色激光射入上述红色像素部，上述绿色激光射入上述绿色像素部，上述蓝色激光射入上述蓝色像素部。

26.根据权利要求12所述的液晶显示装置，

上述背光照明装置，在上述第1光导的上述第1主面上还包括偏向片；

上述偏向片使从上述第1主面射出的激光的前进方向偏向。

27.根据权利要求26所述的液晶显示装置，

上述偏向片包含扩散板、透镜片或棱镜片。

28.根据权利要求1所述的面状照明装置，

上述光学元件通过使入射的激光的至少一部分衍射或反射，在将上述平行激光保持为直线偏振光的状态下，使其向着与上述第1主面大致垂直的方向射出。

29.根据权利要求12所述的液晶显示装置，

上述光学元件通过使入射的激光的至少一部分衍射或反射，在将上述平行激光保持为直线偏振光的状态下，使其向着与上述第1主面大致垂直的方向射出。

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