CN101495913B - 面状照明装置及使用该面状照明装置的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面状照明装置，包括激光光源；将从端面入射的光从第一主面射出的导光板；使从上述激光光源射出的发散光在上述导光板的厚度方向基本上平行，并向上述导光板的端面射出的光学元件；以及使射入上述导光板的光在上述导光板内的行进方向偏向的第一光偏向部。上述第一光偏向部使射入上述导光板的光基于上述第一光偏向部的偏向量的程度根据上述导光板内的位置而改变，使得从上述第一主面射出的光量在上述第一主面内达到均匀。

Description

面状照明装置及使用该面状照明装置的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及一种利用激光作为光源的面状照明装置及使用该面状照明装置的液晶显示装置。 

背景技术

以往，在使用液晶显示面板的液晶显示装置中，广泛使用利用冷阴极荧光管的背光照明。另外，近年来，为再现更鲜明、自然的色调而使用红色光、绿色光、蓝色光这三色的发光二极管(LED元件)的背光照明也受到瞩目，并致力于推进其开发。 

在这些背光照明中比较小型的设备中，使用让来自光源的光从导光板侧面(入射面)入射、从导光板的一侧的主面(出射面)射出来进行照明的、通称为边缘光方式(edge lighttype)的侧方光源型面状照明装置。 

以这种方式使用的导光板，以出射面的相反侧的主面作为光反射面，在导光板的某一主面施加有用于使出射光均匀的调光模式。 

作为调光模式已知的有如下模式：在透明导光板的反射面上通过印刷等设置多个乱反射区域，随着远离光源而提高乱反射区域的密度或者提高乱反射区域的散射度(例如，日本专利公开公报特开平1-241590号、日本专利公开公报特开平6-130365号)；在导光板的反射面上设置凹部或凸部，随着远离光源而逐步增大其深度或高度(例如，日本专利公开公报特开平6-230380号)等等。 

另外，在大型、需要高亮度的背光照明中，使用平面状地排列有阴极荧光管或者LED元件的直下型照明装置。 

可以想见，将来对壁挂TV等薄型、大画面液晶显示装置的需求会越来越强烈，但是存在一种直下型照明装置与边缘光方式相比难以实现薄型化的问题，要求薄型化的液晶显示装置的采用较为困难。另一方面，边缘光方式虽然存在如果增大画面则无法确保充分的亮度的问题，但是通过增加光源的亮度，可留有应用的余地。 

因此，作为实现薄型、大画面的液晶显示装置的方法，开始研究一种使用亮度比LED元件还高、适于高输出的激光光源的边缘光方式的面状照明装置。 

作为使用激光光源的边缘光方式的面状照明装置，例如图9A及B所示的结构予以考虑。图9A是表示使用激光光源的以往的面状照明装置的概要结构的俯视图，图9B是其侧视图。 

在图9A及B中，从高输出的激光光源10射出的发散光通过柱面透镜11而形成为至少与导光板12的厚度方向基本平行的光束后，射入导光板12。 

如该结构所示，在导光板12的厚度方向上大致平行的光入射时，会产生如下的问题。 

基本上平行地射入导光板12的激光，在导光板12的入射面附近，由于其定向性而保持着大致平行光的状态向导光板12的内部传播。因此，导致因反射或者散射而偏向的光量在导光板12的入射面侧变得最少。另一方面，以往的导光板12的调光模式12a的密度在来自激光光源10的激光的入射面侧稀疏，随着远离激光光源10而变高。因而，在将以往的导光板12的调光模式12a应用于激光光源10的情况下，在导光板12的入射面附近，通过反射或者散射而使光偏向的效果更加降低，从而导致在入射面附近大部分的光束全反射。被全反射的光束不从导光板12射出，而是向导光板12的内部传播。其结果是在入射面附近射出的光量减少，从而导致来自导光板12的出射光产生亮度不均。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种在能够实现较广的色彩再现范围和薄型大画面的、使用激光光源的结构中，在大面积内具有均匀的亮度的面状照明装置及使用该面状照明装置的液晶显示装置。 

本发明所提供的面状照明装置包括：激光光源；将从入射端面入射的所述激光从第一主面射出的导光板；使从所述激光光源射出的发散光在所述导光板的厚度方向上基本上平行，并向所述导光板的入射端面射出的光学元件；以及使射入所述导光板的光在所述导光板内的行进方向偏向，以使得该光从所述第一主面射出的多个偏向体，其中所述多个偏向体，在所述导光板的入射端面附近的分布密度高于其他部位。 

在上述的面状照明装置中，由于使射入导光板的光基于第一光偏向部的偏向量的程度根据导光板内的位置而改变，因此可以使从导光板的第一主面射出的光量在第一主面内达到均匀。从而，能够实现在大面积内具有均匀亮度的面状照明装置。 

附图说明

图1是表示本发明实施例1的面状照明装置的概要结构的示意图，图1A是其俯视图，图1B是其侧视图。 

图2是表示本发明实施例2的面状照明装置的概要结构的示意图，图2A是其俯视图，图2B是其侧视图。 

图3是表示本发明实施例3的面状照明装置的概要结构的示意图，图3A是其俯视图，图3B是其侧视图。 

图4是表示本发明实施例4的面状照明装置的概要结构的示意图，图4A是其俯视图，图4B是其侧视图。 

图5是表示本发明实施例5的面状照明装置的概要结构的示意图，图5A是其俯视图，图5B是其侧视图。 

图6是表示本发明实施例6的面状照明装置的概要结构的示意图，图6A是其俯视图，图6B是其侧视图。 

图7是用于说明本发明实施例7的面状照明装置所使用的导光板的示意图，图7A是表示该导光板的概要结构的侧视图，图7B是表示形成在该导光板的反射面上的突起部及射入该突起部的激光的入射角的图，图7C是表示形成在该导光板的反射面上的突起部及射入该突起部的激光的其他的入射角的图。 

图8是表示本发明实施例8的面状照明装置的概要结构的俯视图。 

图9A是表示使用激光光源的以往的面状照明装置的概要结构的俯视图，图9B是其侧视图。 

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，对相同要素标注相同的符号，有时省略其说明。 

(实施例1) 

图1A及B是表示本发明实施例1的面状照明装置的概要结构的示意图，图1A是其俯视图，图1B是其侧视图。 

在图1A及B中，本实施例的面状照明装置包括：将来自发出红色光、绿色光、蓝色光这三原色的三个激光光源的光进行合成而射出的光源部1；使来自光源部1的光成为大致平行光的准直透镜2；偏向扫描来自光源部1的光的转动多面镜3；被配置成使转动多面镜3的反射面成为焦点的柱面透镜4；以及使来自柱面透镜4的出射光从一侧的端面(入 射面)5a入射、从一侧的主面(出射面)5b射出的导光板5。在本实施例中，是将转动多面镜3作为对导光板5扫描来自光源部1的光的装置来使用，但是也可以取代转动多面镜3而利用衍射元件、导光棒、散射体等公知技术，使来自光源部1的光相对于导光板5而衍射或者散射、发散。 

在本实施例的导光板5的反射面5c上设有多个以平行于入射面5a的线状而形成的突起部6，通过反射射入导光板5的光而使该光偏向并指向出射面5b。突起部6形成在反射面5c的全面，如图1A及B所示，在入射面5a附近形成得较多。此外，在图1A中，为简化附图用虚线表示突起部6。突起部6是通过反射、散射、折射、衍射等光学现象改变射入导光板5的来自光源部1的激光的行进方向的偏向体的一例。在此，如上所述，激光的行进方向通过突起部6的反射而改变。另外，突起部6通常是在导光板5的反射面5c上通过激光加工等而形成的沟、或者是在导光板5成型的同时一体成型的沟，但是当然也并不限于此。偏向体也可以通过使导光板5的内部含有由热固化树脂、热可塑性树脂构成的散射粒子、或者使导光板5的内部产生气泡等而实现。另外，设突起部6在入射面5a附近形成得较多，但是也可以在入射面5a附近增加突起部6的大小、也就是沟的深度。当然，并不限于沟的深度，只要偏向体的三维形状较大即可。并且，也可以取代偏向体的三维形状的大小，而将偏向体分布成使偏向体的散射程度或衍射效率在入射面5a附近增大。由此，可以增加入射面5a附近的激光的散射程度。 

在本实施例的面状照明装置中，从光源部1射出的发散光通过准直透镜2被转换为大致平行的光束，在转动多面镜3被偏向扫描，通过柱面透镜(cylindrical lens)4再次被偏向使得指向导光板5的入射角成为固定的角，然后被导入导光板5。即，来自柱面透镜4的光在导光板5的厚度方向基本平行地入射。从入射面5a入射的光通过设在导光板5的反射面5c上的突起部6而被反射、偏向，当达到导光板5的临界角以下时从出射面5b射出。 

在此，当采用如图9A及B所示的导光板12那样，突起部等偏向体的密度随着远离入射面而变高的结构时，在入射面附近被反射、偏向的光量较小，导致以大致平行光束入射的光的大部分在导光板12内部反复全反射而在导光板12的内部传播。因此，在导光板12的入射面附近，由于没有光射出而变暗。 

另一方面，本实施例的导光板5，由于其突起部6在入射面5a附近高密度地配置，因此，可以提高从入射面5a附近的出射面5b射出的光的亮度，使导光板5整体的亮度均匀。 

另外，根据本实施例，由于采用让来自具有偏振光已基本上一致(aligned polarization)的激光光源的光源部1的光以相同的入射角射入导光板5，并且采用使由平行于入射面5a 的线状的突起部6反射的角度不散乱的结构，因此能得到消光比较高的、从导光板射出的出射光，液晶显示面板的偏光板处的透射率提高。 

如上所述，根据本实施例的面状照明装置，通过使用发光效率较高、色纯度较好的激光光源，能够实现薄型大画面、并且色彩的再现性良好的高画质的液晶显示装置，并且，通过配合使激光以大致平行光入射的结构来构成导光板的调光模式，能够在大面积内实现均匀的亮度。并且，由于通过该调光模式可维持射入导光板的激光的偏振光，并从导光板射出偏振光已基本上一致(aligned)的光，因此，也能够提高液晶显示面板的透射率，从而实现低功耗的液晶显示装置。 

在本实施例中，偏向体为设在导光板5的反射面5c上的突起部6，但是也可以取代突起部6而为由设在反射面5c上的沟等形成的凹凸形状、或者通过印刷等设在反射面5c上的散射体。另外，即使取代设在反射面5c上的突起部6等而使用设在出射面5b上的凹凸形状、设在导光板5内部的散射体，也能得到同样的效果。 

在本实施例中，是通过使用柱面透镜4让射入导光板5的入射角基本上一致，用以线状配置的突起部6反射，从而使来自导光板5的出射光的偏振光基本上一致，但是也可以不使用柱面透镜4，而让来自转动多面镜3的反射光直接射入导光板5。在这种情况下，光以放射状射入导光板5，但是通过配合放射状的光将突起部6配置成抛物线状(inparabolas)，则能够使从出射面5b射出的光的偏振光基本上一致。 

在本实施例中，是在入射面5a附近高密度地配置突起部6，但是在导光板5比较大、从导光板5的入射面5a到另一侧的端面的透射率较差的情况下，需要在入射面5a附近和另一侧的端面一侧提高突起部6的密度进行配置。 

在本实施例中，采用考虑作为使用激光光源时的课题的光谱对策以及激光的扩展方向(与激光的行进方向垂直的方向)的均匀化、利用转动多面镜3扫描激光的结构，但是也可以采用使用柱面透镜等，使光束向平行于出射面5b的方向扩散地射入导光板5的结构。 

在本实施例中，光源部1是一个，但是也可以是多个，激光射入的导光板5的入射面也可以是多个。 

在本实施例中，虽然使用柱面透镜4使射向导光板5的入射角基本上一致(aligned)，但是也可以在导光板5的入射面5a上形成具有柱面透镜效果的菲涅耳透镜(Fresnel lens)形状。在这种情况下，不需要柱面透镜4，从而可实现面状照明装置自身的小型化。 

(实施例2) 

接下来，对本发明的实施例2进行说明。在上述的实施例1中，通过转动多面镜而被偏向扫描的光，在通过柱面透镜使入射角已基本上一致后，射入导光板。另一方面，在本实施例中，使由转动多面镜反射的反射光直接射入导光板。根据本实施例，不需要柱面透镜，从而能够实现面状照明装置自身的小型化。图2A及B是表示本发明实施例2的面状照明装置的概要结构的示意图，图2A是其俯视图，图2B是其侧视图。 

在本实施例的面状照明装置中，如图2A及B所示，来自准直透镜2的光通过转动多面镜3在导光板5内的去路、即从入射面5a到另一侧的端面5d的路径中被偏向扫描。然后，由另一侧的端面5d反射该被偏向扫描的光，使得该被偏向扫描的光向导光板5的传播行进方向基本上一致。从转动多面镜3射入导光板5的光在导光板5内、在从入射面5a向另一侧的端面5d的去路上不被突起部6反射地传播到另一侧的端面5d，由另一侧的端面5d折回反射，在导光板5内的归路中被导向反射面5c。 

本实施例的导光板5的端面5d具有使由转动多面镜3偏向扫描的光在与导光板5的厚度方向垂直的方向聚光或者发散的透镜功能，通过该透镜功能使入射光的传播方向一致并反射到反射面5c侧。 

根据本实施例，不用减小导光板5的厚度等尺寸就可以实现面状照明装置自身的小型化。 

(实施例3) 

接下来，对本发明的实施例3进行说明。在上述的实施例1及2中，通过突起部等偏向体的配置结构来抑制来自导光板的出射面的光的亮度不均。而在本实施例中，取代突起部等偏向体的配置结构，通过在出射面内改变从导光板的出射面射出的光的透射率来抑制从出射面射出的光的亮度不均。图3A及B是表示本发明实施例3的面状照明装置的概要结构的示意图，图3A是其俯视图，图3B是其侧视图。 

在本实施例的面状照明装置中，如图3A及B所示，与上述的实施例1及2不同，在反射面5c内均匀地配置突起部6。另一方面，在出射面5b上设置有例如通过高折射率材料与低折射率材料的多层层叠而形成的半透射膜5e。半透射膜5e具有根据在出射面5b内的位置其透射率不同的透射率分布。半透射膜5e的透射率分布被设定为在入射面5a附件的出射面5b上的透射率较高，随着向另一侧的端面行进而变低。 

在本实施例中，在反射面5c内均匀地配置突起部6，但是也可以与上述的实施例1同样，在入射面5a附近高密度地配置突起部6。由此，能够进一步提高从入射面5a附近的出射面5b射出的光的亮度，从而提高导光板5整体的亮度均匀程度。 

根据本实施例，与上述的实施例1及2同样，可以在导光板5的整个面内实现均匀的亮度。 

此外，本实施例的半透射膜也可以采用按波长改变透射率分布的结构。根据这种结构，由于能够对每个颜色调整亮度，因此可以减少颜色不均。 

(实施例4) 

接下来，对本发明的实施例4进行说明。在上述的实施例1及2中，在导光板内配置作为偏向体的突起部，通过改变其分布来抑制来自导光板的出射面的出射光的亮度不均。而在本实施例中，取替改变偏向体的分布的结构，通过在导光板的入射面自身上设置偏向体，来实现与上述实施例1及2同样的效果。图4A及B是表示本发明实施例4的面状照明装置的概要结构的示意图，图4A是其俯视图，图4B是其侧视图。在本实施例中，与实施例1不同的仅是导光板7，由于其他要素与实施例1相同，因此省略说明。此外，在图4A及B中，为了简化附图，省略在导光板内均匀分布的突起部等偏向体的配置。 

在本实施例的导光板7的入射面7a上，如图4B所示，在导光板7的厚度方向上设有使射入导光板7的光衍射、折射、或者散射的凹凸形状。该凹凸形状是通过反射、散射、折射、衍射等光学现象改变射入导光板7的、来自光源部1的激光的行进方向的偏向体的一例。 

在本实施例的面状照明装置中，从光源部1射出的发散光通过准直透镜2转换为大致平行的光束，在转动多面镜3被偏向扫描，通过柱面透镜4再次偏向以使得射向导光板7的入射角成为固定的角，并被导向导光板7的入射面7a。射入导光板7的光在通过入射面7a时，因入射面7a的凹凸形状而向导光板7的厚度方向扩散，并被导入导光板7内。射入导光板7的光一边在导光板7的一侧的主面(出射面)7b和另一侧的主面之间反复反射，一边由偏向体偏向而渐渐从出射面7b射出。 

此时，由于射入导光板7的光成为在导光板7的厚度方向上扩散的光，因此，即使在入射面7a附近也有充分的光量被偏向，从入射面7a附近的出射面7b射出的光的亮度得以提高。因此，与在导光板7的厚度方向上平行的光束入射的情况相比，即使在入射面7a附近也能得到充分的亮度，从而可使导光板7整体的亮度均匀。 

在本实施例中，由于在入射面7a使入射光仅在导光板7的厚度方向上扩散，因此可维持通过入射面7a时的入射光的偏振光，能得到消光比较高的出射光，从而提高液晶显示面板的偏光板的透射率。 

如上所述，在本实施例中，也能够在大面积内实现均匀的亮度。另外，还能够提高液晶显示面板的透射率，实现低功耗的液晶显示装置。 

本实施例的入射面7a的凹凸形状也可以是在导光板7的厚度方向上具有曲率的具有柱面透镜效果的面。另外，将入射面7a的凹凸形状设成一方的倾斜角为布儒斯特角(Brewster angle)的锯齿状，通过将入射偏振光设为P偏振光，能够提高入射面7a处的效率。 

另外，在本实施例中，是在导光板7的入射面7a上设置凹凸形状，但也可以在靠近入射面7a的前面设置棱镜阵列或衍射栅。此时，棱镜阵列或者衍射栅的间距可以是等间距，也可以是不等间距。另外，也可以在靠近入射面7a的前面设置在导光板7的厚度方向上具有曲率的柱面透镜，在入射面7a附近进行聚光。此时，也由于在入射面7a附近被聚光的光在导光板7内扩散，因此能够得到与在导光板7的入射面7a上设置凹凸形状时同样的效果。 

在本实施例中，不利用上述的实施例1的突起部6的分布的变化，而是通过并用突起部6的调光模式，可以进一步提高均匀性。 

(实施例5) 

接下来，对本发明的实施例5进行说明。在上述的实施例4中，是在通过柱面透镜使由转动多面镜偏向扫描的光的入射角已基本上一致后，射入导光板。而在本实施例中，使由转动多面镜反射的反射光直接射入导光板。根据本实施例，不需要柱面透镜，从而能够实现面状照明装置自身的小型化。图5A及B是表示本发明实施例5的面状照明装置的概要结构的示意图，图5A是其俯视图，图5B是其侧视图。 

在本实施例的面状照明装置中，如图5A及B所示，来自准直透镜2的光通过转动多面镜3在导光板7内的去路、即从入射面7a到另一侧的端面7c的路径中被偏向扫描。然后，由另一侧的端面7c反射该被偏向扫描的光，使得该被偏向扫描的光向导光板7的传播方向基本上一致。在该反射时，反射光因端面7c的凹凸形状而向导光板7内扩散，再次被导入导光板7内。射入导光板7的光一边在导光板7的一侧的主面(出射面)7b和另一侧的主面之间反复反射，一边由偏向体偏向而渐渐从出射面7b射出。 

本实施例的导光板7的端面7c具有使由转动多面镜3偏向扫描的光在与导光板7的厚度方向垂直的方向聚光或发散的透镜功能，通过该透镜功能使入射光的传播方向一致地反射。并且，在导光板7的厚度方向上设有反射射入导光板7的光的凹凸形状。该凹凸形状是通过反射、散射、折射、衍射等光学现象改变射入导光板7的、来自光源部1的激光的行进方向的偏向体的一例。 

根据本实施例，不用减小导光板7的厚度等尺寸就可以实现面状照明装置自身的小型化。 

(实施例6) 

接下来，对本发明的实施例6进行说明。本实施例是在上述的实施例1中将导光板的入射面倾斜成与入射光的光轴构成布儒斯特角。图6A及B是表示本发明实施例6的面状照明装置的概要结构的示意图，图6A是其俯视图，图6B是其侧视图。在本实施例中，与实施例1不同的仅是导光板8，由于其他要素与实施例1相同，因此省略说明。 

本实施例的导光板8的入射面8a，如图6A及B所示，相对于导光板8的出射面8b倾斜，该倾斜与入射的激光的光轴构成布儒斯特角。 

在本实施例的导光板8的反射面8c上，与实施例1相同，设有多个以平行于入射面8a的线状而形成的突起部9，通过反射射入导光板8的光而使该光偏向并指向出射面8b。突起部9形成在整个反射面8c，如图6B所示，在入射面8a附近形成得较多。 

本实施例的光源部1具有能够输出P偏振光的激光的激光光源。在本实施例中，通过使从光源部1输出的P偏振光的激光以布儒斯特角射入导光板8的入射面8a，来减少在入射面8a的激光的反射。 

如上所述，根据本实施例的面状照明装置，从光源部1射出的发散光通过准直透镜2转换为大致平行的光束，在转动多面镜3被偏向扫描，通过柱面透镜4再次偏向以使得指向导光板8的入射角成为固定的角，以布儒斯特角射入导光板8的入射面8a。此时，由于是以P偏振光入射，因此在入射面8a几乎不反射地射入导光板8，通过设置在导光板8的反射面8c上的突起部9而反射、偏向，并从出射面8b射出。 

此时，由于大致平行光射入导光板8，是相对于出射面8b倾斜地入射，并且在入射面8a附近较多地配置有使光向出射面8b反射的突起部9，因此能够确保入射面8a附近的亮度。除此此外，还在入射面8a附近以外，通过均衡地配置突起部9来实现导光板8整体的亮度的均匀。 

如上所述，在本实施例中，除了在大面积内得到均匀的亮度的效果外，导光板8的入射面8a处的效率也得以提高。 

此外，在本实施例中，是倾斜导光板8的入射面8a，但倾斜射入导光板8的光的入射角度也能得到同样的效果。 

并且，通过倾斜导光板8的入射面8a和入射光的入射角度，能够维持入射面8a面积原封不变而实现导光板8的薄型化、轻量化。 

(实施例7) 

接下来，对本发明的实施例7进行说明。在上述的实施例1至6中，通过准直透镜将从光源部输出的激光从发散光转换为平行光，使与导光板的厚度方向基本上平行的激光射入导光板。在本实施例中，具体说明基于该大致平行的激光的入射所实现的导光板的光利用效率的提高。图7A至C是用于说明本发明实施例7的面状照明装置所使用的导光板的示意图，图7A是表示该导光板的概要结构的侧视图，图7B是表示形成在该导光板的反射面上的突起部及射入该突起部的激光的入射角的图，图7C是表示形成在该导光板的反射面上的突起部及射入该突起部的激光的其他的入射角的图。 

如图7A所示，本实施例的导光板15包括一侧的端面即入射面15a、一侧的主面即出射面15b、另一侧的主面即反射面15c以及形成在反射面15c上的突起部16。在导光板15的厚度方向基本上平行、即与导光板15的出射面15b基本上平行的激光17从入射面15a射入导光板15，从入射面15a入射的光通过设在导光板15的反射面15c上的突起部16的反射而向出射面15b偏向，当达到导光板15的临界角以下时从出射面15b射出。 

如图7A所示，本实施例的突起部16是形成在导光板15的反射面15c上的沟，其反射面16a被形成与导光板15的出射面15b成指定的角度θ1。由于突起部16是形成在导光板15上的沟，因此突起部16的反射面16a具有与导光板15相同的临界角。因而，如果激光17以临界角以下射入反射面16a则透过反射面16a(图7C的情况)，如果以临界角以上入射则不透过反射面16a而被全反射(图7B的情况)。 

如图7B及C所示，激光17与反射面16a的法线方向(图中的点划线)成指定的角度(入射角)θ2而射入突起部16的反射面16a。下面，以用丙烯树脂构成导光板15的材质的情况为例进行说明。 

当导光板15为丙烯时，丙烯的折射率约为1.49，临界角约为42°。因而，通过使激光17以临界角以上射入突起部16的反射面16a来实现在反射面16a上的全反射。因此， 在本实施例中，将反射面16a与导光板15的出射面15b所形成的角度θ1设定为大约45°。由此，与导光板15的出射面15b基本平行地射入导光板15的激光17，如图7B所示以临界角以上的入射角度θ2射入突起部16的反射面16a。射入导光板15的激光17与出射面15b形成的角度在±3°以下为宜。此时，激光17的所有光束可以由突起部16的反射面16a全反射而偏向，并从出射面15b射出，从而可以进一步提高导光板15的光利用率。 

并且，根据本实施例，由于光基本上垂直地从导光板15射出，因此不需要将亮度集中于正面的视野角度调整用的棱镜板。此时，虽然需要用于扩大视野角度的扩散板，但由于可以不用像棱镜板那样在与导光板15之间进行多重反射，因此仅使用扩散板在效率方面也是有利的。 

在本实施例中，若对导光板15的反射面15c设置倾斜，则可以减少从入射面15a的相反侧的端面泄漏的光，因此在光利用效率这点上是有效果的。 

另外，在本实施例中，如果将突起部16的反射面16a与出射面15b所形成的角度设为约40°，则即使射入导光板15的激光17与出射面15b所形成的角度具有约±8°的偏差也可以获得较高的光利用效率。 

(实施例8) 

接下来，对本发明的实施例8进行说明。上述的实施例1至7的光源部是在一个光源部上装载发出红色光、绿色光、蓝色光这三原色的三个激光光源，使来自三个激光光源的光射入导光板的同一入射面。而在本实施例中，是准备多个光源部，使从各光源部射出的不同颜色的激光射入导光板的不同的入射面。图8是表示本发明实施例8的面状照明装置的概要结构的俯视图。 

如图8所示，本实施例的面状照明装置包括：将来自发出红色光和绿色光的两个激光光源的光进行合成并射出的光源部1a；使来自光源部1a的光成为大致平行光的准直透镜2a；偏向扫描来自光源部1a的光的转动多面镜3a；以转动多面镜3a的反射面为焦点而加以配置的柱面透镜4a；从一侧的入射面入射并从出射面射出来自柱面透镜4a的出射光的导光板14；射出来自发出蓝色光的激光光源的光的光源部1b；使来自光源部1b的光成为大致平行光的准直透镜2b；偏向扫描来自光源部1b的光的转动多面镜3b；以及以转动多面镜3b的反射面为焦点而加以配置的柱面透镜4b。并且，来自柱面透镜4b的出射光从导光板14的另一侧的入射面14b入射。当然，本实施例并不限定于光源部1a射出红色光和绿色光、光源部1b射出蓝色光，也可以是其他的组合。 

在本实施例的导光板14的反射面上，在整个反射面内均匀地形成有反射散乱体(Reflecting/scattering elements)，例如通过散射而使从导光板14的入射面14a和入射面14b入射的各光双方偏向并指向出射面，在导光板的出射面上形成有波长选择性的半透射膜。 

该波长选择性的半透射膜，例如与上述的实施例3相同，仅相对蓝色光具有透射率的分布，将该透射率分布设定成在入射面14b附近的透射率较高、随着向另一侧的端面行进而变低。 

另一方面，在导光板14的入射面4a上，例如与上述的实施例4同样，设有在导光板14的厚度方向上衍射、折射、或者散射射入导光板14的光的凹凸形状。因此，可以根据从入射面14a入射的激光和从入射面14b入射的激光的各自的特性，分别独立地调节从出射面射出的光的亮度。因而，根据本实施例，能够进一步提高各色激光从导光板14射出时的亮度的均匀化。 

如上所述，根据本发明的实施例1至8的面状照明装置以及使用该面状照明装置的液晶显示装置，通过使用色彩纯度较高、发光效率较高的激光光源，能够实现较广的色彩再现性、薄型大画面以及低功耗。并且，能够在大面积内实现均匀的亮度，获得高画质这一重大的效果。 

从上述的各实施例将本发明归纳为如下。即，本发明所提供的面状照明装置包括：激光光源；将从端面入射的光从第一主面射出的导光板；使从上述激光光源射出的发散光在上述导光板的厚度方向上基本上平行，并向上述导光板的端面射出的光学元件；以及使射入上述导光板的光在上述导光板内的行进方向偏向的第一光偏向部，其中，上述第一光偏向部使射入上述导光板的光基于上述第一光偏向部的偏向量的程度根据上述导光板内的位置而改变，使得从上述第一主面射出的光量在上述第一主面内达到均匀。 

在上述的面状照明装置中，由于使射入导光板的光基于第一光偏向部的偏向量的程度根据导光板内的位置而改变，因此可以使从导光板的第一主面射出的光量在第一主面内达到均匀。因此，能够实现在大面积内具有均匀亮度的面状照明装置。 

较为理想的是，上述导光板中被射入从上述光学元件射出的大致平行光，上述第一光偏向部是配置在上述导光板内的、通过包含反射、散射、折射以及衍射的至少其中之一的光学现象而使上述大致平行光偏向的多个偏向体，上述多个偏向体疏密地分布以使基于上述多个偏向体的偏向量的程度根据上述导光板内的位置而改变。 

在这种情况下，由于通过多个偏向体的疏密分布能够改变大致平行光被偏向的程度，因此可以高精度地改变导光板内的大致平行光的偏向量的程度。 

较为理想的是，上述多个偏向体是配置在上述导光板的第一主面或与上述第一主面相对置的第二主面上的多个反射散乱体，上述多个反射散乱体在上述导光板的端面附近高密度地分布。 

在这种情况下，通过将多个反射散乱体配置在第一主面或第二主面上，能够容易地改变大致平行光被偏向的频度。 

较为理想的是，上述多个偏向体是形成在上述导光板的第一主面或与上述第一主面相对置的第二主面上的多个凹凸形状部，上述多个凹凸形状部在上述导光板的端面附近高密度地分布。 

在这种情况下，通过在第一主面或第二主面上形成多个凹凸形状部，能够容易地改变大致平行光被偏向的频度。 

较为理想的是，上述多个偏向体是分散在上述导光板内的多个散射体，上述多个散射体在上述导光板的端面附近高密度地分布。 

在这种情况下，通过让多个散射体分散在导光板内，能够容易地改变大致平行光被偏向的频度。 

上述面状照明装置较为理想的是，还包括半透射膜，该半透射膜被配置在上述导光板的第一主面上，使从上述第一主面射出的光透过的半透射膜，上述半透射膜的透射率在上述导光板的端面附近变高。 

在这种情况下，由于半透射膜的透射率在导光板的端面附近变高，可以进一步提高从导光板的端面附近射出的光量，因此能够使在第一主面内的亮度分布更加均匀。 

上述面状照明装置较为理想的是，还包括光学透镜，该光学透镜被配置在上述光学元件和上述导光板的之间，使从上述光学元件射出的大致平行光在与上述导光板的厚度方向垂直的方向上基本上平行，上述多个偏向体被配置在与射入上述导光板的大致平行光垂直的多条直线上。 

在这种情况下，从光学透镜射入导光板的光，维持着其偏振光而从第一主面射出。因此，在从第一主面射出的光照射液晶显示面板时，能够提高液晶显示面板的透射率。 

较为理想的是，从上述光学元件射出的大致平行光以放射状射入上述导光板，上述多个偏向体被配置成在以上述放射状入射的大致平行光的入射方向上具有凸部的抛物线状。 

在这种情况下，通过多个偏向体可以使射入导光板的大致平行光的偏振光基本上一致，在从第一主面射出的光照射液晶显示面板时，能够实现光学系统的小型化并且提高液晶显示面板的透射率。 

较为理想的是，上述导光板具有反射面，该反射面与上述导光板的端面相对置，将从上述端面入射的大致平行光反射到上述导光板的端面，并使射向上述端面的反射光在与上述导光板的厚度方向垂直的方向上基本上平行，上述多个偏向体在上述导光板的反射面附近高密度地分布。 

在这种情况下，可以在导光板内使射入导光板的光的偏振光基本上一致。因此，能够实现导光板的入射光学系统的小型化。 

较为理想的是，上述导光板具有第二光偏向部，该第二光偏向部被配置在上述端面上，通过包含反射、散射、折射以及衍射的至少其中之一的光学现象，使射入上述导光板的光向上述导光板的厚度方向偏向，上述第二光偏向部是多个凹凸形状部。 

在这种情况下，通过在导光板的端面上形成多个凹凸形状，能够高效率地改变射入导光板的光的偏向程度。 

较为理想的是，上述多个凹凸形状部使射入上述导光板的光在与上述导光板的厚度方向垂直的方向上基本上平行。 

在这种情况下，能够有效率地增加指向导光板的端面附近的第一主面方向的光量。 

较为理想的是，上述多个凹凸形状部具有锯齿形状，该锯齿形状具有与从上述光学元件射出的大致平行光构成布儒斯特角的倾斜面。 

在这种情况下，可以不让射向导光板的入射光反射，而高效率的射入导光板内，从而提高光利用效率。 

上述面状照明装置较为理想的是，还包括第三光偏向部，该第三光偏向部被配置在上述光学元件与上述导光板之间的光路上，通过包含反射、散射、折射以及衍射的至少其中之一的光学现象，使射入上述导光板的光向上述导光板的厚度方向偏向，上述第三光偏向部具有向上述导光板的端面聚光的透镜效果。 

在这种情况下，由于光在导光板的端面附近扩散，因此可以高效率地增加指向导光板的端面附近的第一主面方向的光量。 

较为理想的是，上述导光板具有反射面，该反射面与上述端面相对置，将从上述端面入射的大致平行光反射到上述导光板的端面，并使射向上述导光板的端面方向的反射光在与上述导光板的厚度方向垂直的方向上基本上平行，上述第一光偏向部为多个凹凸形状部，形成在上述导光板的反射面上，通过包含反射、散射、折射以及衍射从上述导光板的端面入射的大致平行光的光学现象，使上述大致平行光射向上述端面的入射方向向上述导光板的厚度方向偏向。 

在这种情况下，能够在导光板内使射入导光板的光的偏振光基本上一致。因此，能够实现导光板的入射光学系统的小型化。 

较为理想的是，从上述光学元件射出的大致平行光从相对于上述导光板的第一主面倾斜的方向射入上述导光板。 

在这种情况下，能够抑制射向导光板的入射光的反射，使其高效率地射入导光板内。 

较为理想的是，上述导光板的端面相对于上述导光板的第一主面倾斜。 

在这种情况下，能够抑制射向导光板的入射光的反射，使其高效率地射入导光板内。 

较为理想的是，上述导光板的端面与从上述导光板的端面入射的大致平行光的入射方向构成布儒斯特角。 

在这种情况下，可以不让射向导光板的入射光反射，而高效率的射入导光板内，进一步提高光利用效率。 

较为理想的是，从上述光学元件射出的大致平行光与上述导光板的第一主面基本上平行地入射。 

在这种情况下，能够使射入导光板的光高效率地从第一主面射出。 

较为理想的是，上述多个凹凸形状具有使上述大致平行光全反射的倾斜面。 

在这种情况下，由于能够减少透过多个凹凸形状的光，因此能够进一步提高光利用效率。 

本发明所提供的液晶显示装置包括液晶显示面板和照明上述液晶显示面板的上述的面状照明装置。 

在上述的液晶显示装置中，由于能够从面状照明装置向液晶显示面板照射具有均匀亮度的照射光，因此能够以高画质显示大面积的图像。 

产业上的利用可能性 

根据本发明的面状照明装置及使用该面状照明装置的液晶显示装置，在适用于薄型的边缘光方式中，通过使导光板的结构适应使用激光光源的情况，能够实现在面内具有均匀亮度的面状照明装置，使用它能够实现高画质、薄型大画面的液晶显示装置，因此在显示器领域中极为有用。 

Claims (16)

1.一种面状照明装置，其特征在于包括：

激光光源；

导光板，将从入射端面入射的所述激光从第一主面射出；

光学元件，使从所述激光光源射出的发散光在所述导光板的厚度方向上基本上平行，并向所述导光板的入射端面射出；以及

多个偏向体，使射入所述导光板的光在所述导光板内的行进方向偏向，以使得该光从所述第一主面射出，其中，

所述多个偏向体是：形成在所述导光板的所述第一主面或与所述第一主面相对置的第二主面上的多个凹凸形状部，或者在所述导光板内分散的多个散射体，或者设置在所述第二主面上的多个突起部，或者设置在所述第二主面上的多个散射体，

所述多个偏向体，在所述导光板的入射端面附近的分布密度高于其他部位。

2.根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于，所述多个偏向体配置在所述导光板内，利用包含反射、散射、折射以及衍射的至少其中之一的光学现象使利用所述光学元件基本上平行后的光偏向。

3.根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于，所述多个偏向体是形成在所述导光板的第一主面或与所述第一主面相对置的第二主面上的多个凹凸形状部。

4.根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于，所述多个偏向体是在所述导光板内分散的多个散射体。

5.根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于还包括：半透射膜，被配置在所述导光板的第一主面上，使从所述第一主面射出的光透过，其中，

所述半透射膜的透射率在所述导光板的入射端面附近高于其他部位。

6.根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：所述多个偏向体是多个凹凸形状部。

7.根据权利要求6所述的面状照明装置，其特征在于：

从所述光学元件射出的大致平行光，以放射状射入所述导光板，

所述多个偏向体，被配置成在以所述放射状入射的大致平行光的入射方向具有凸部的抛物线状。

8.根据权利要求6所述的面状照明装置，其特征在于：所述多个凹凸形状部使射入

所述导光板的光在与所述导光板的厚度方向垂直的方向上基本上平行。

9.根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：所述导光板的入射端面相对于所述导光板的第一主面倾斜。

10.根据权利要求9所述的面状照明装置，其特征在于：所述导光板的入射端面相对于从所述导光板的入射端面入射的激光的入射方向呈布儒斯特角。

11.一种面状照明装置，其特征在于包括：

激光光源；

导光板，将从入射端面入射的光从第一主面射出；

光学元件，使从所述激光光源射出的发散光在所述导光板的厚度方向上基本上平行，并向所述导光板的入射端面射出；以及

多个偏向体，使射入所述导光板的光在所述导光板内的行进方向偏向，以使得该光从所述第一主面射出，其中，

所述导光板具有反射面，该反射面与所述导光板的入射端面相对置，将从所述入射端面入射的大致平行光反射到所述导光板的入射端面侧，并使射向所述入射端面侧的反射光在与所述第一主面相对置的第二主面侧基本上平行并进行反射，

所述多个偏向体是：形成在所述导光板的所述第一主面或所述第二主面上的多个凹凸形状部，或者在所述导光板内分散的多个散射体，或者设置在所述第二主面上的多个突起部，或者设置在所述第二主面上的多个散射体，

所述多个偏向体，在所述导光板的反射面附近的分布密度高于其他部位。

12.根据权利要求11所述的面状照明装置，其特征在于，所述多个偏向体，利用包含反射、散射、折射以及衍射的至少其中之一的光学现象而使所述光向所述导光板的厚度方向偏向。

13.根据权利要求11所述的面状照明装置，其特征在于：所述多个偏向体是形成在所述导光板的第一主面或与所述第一主面相对置的第二主面上的多个凹凸形状部。

14.根据权利要求11所述的面状照明装置，其特征在于：所述光相对于所述导光板的第一主面，基本上平行地入射。

15.根据权利要求13所述的面状照明装置，其特征在于：所述多个凹凸形状具有使所述大致平行光全反射的倾斜面。

16.一种液晶显示装置，其特征在于包括：

液晶显示面板；以及

照明所述液晶显示面板的如权利要求1～15中的任一项所述的面状照明装置。

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