CN101573557A - 面状照明装置以及使用了该面状照明装置的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面状照明装置及使用了该面状照明装置的液晶显示装置。包括光源单元(1)、导光体(12)和导光板(3)，该光源单元(1)射出直线偏光的激光，该导光体(12)为在长方体的一主面上具有镜子列(12c)的形状，该镜子列(12c)为以阶梯状设置台阶形成有多个反射面的构造，该多个反射面使从与一主表面垂直的入射面(12a)入射的激光全反射，并从与一主表面垂直的射出面(12b)射出，该导光板(3)使从导光体(12)射出的激光自入射面(3a)入射，并自射出面(3b)射出。

Description

面状照明装置以及使用了该面状照明装置的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及将激光用作光源的面状照明装置、以及使用了该面状照明装置的液晶显示装置。

背景技术

至今为止，在使用液晶显示面板的液晶显示装置中普遍使用利用冷阴极荧光管的背照灯照明。近年来，为了再现更鲜明且自然的色调，使用红色光、绿色光及蓝色光这3种颜色的发光二极管(LED元件)的背照灯照明的开发正在不断发展。

在这些背照灯照明中，对于要求大型且高辉度的背照灯照明，使用将阴极荧光管或LED元件排列为平面状的直下型照明装置。而对于较小型的背照灯照明，使用从导光板侧表面(入射面)入射来自光源的光，并从导光板的一主表面(射出面)射出来自光源的光，来进行照明的、一般被称为边缘照明的侧方光源型面状照明装置。

可以预见今后对于液晶显示装置，实现挂壁式电视机等薄型大画面化的要求将会越来越强烈。但是，在直下型照明装置中存在有与边缘照明方式相比难以实现薄型化的问题，在边缘照明方式中存在有如果想实现大画面化，就不能充分确保辉度的问题。

于是，目前正在探讨在边缘照明方式中，将辉度较高且适于高输出化的激光元件用在光源中，来实现薄型大画面的液晶显示装置的方法。

在将高输出激光元件用在光源中时，与LED元件相比，能够大幅度减少元件数目。而在将元件排列在导光板侧表面的单纯结构中，由于元件数目较少，因此会产生辉度不均匀的现象。故而，在将激光元件用在光源中时，需要使激光以线状扩散，均匀地照射在导光板侧表面的光学系统。

作为实现该线状照明的方法，例如，有公开在专利文献1中的方法，其中提出了将LED元件配置在棒状导光体(导光棒)的端面来实现线状照明的结构。可以认为该结构也有用于将LED元件置换为激光元件时。

在液晶显示装置中，既能实现薄型大画面，又能实现高辉度或低耗电是非常重要的，尤其是占去大部分耗电的背照灯装置的省电化是非常重要的课题。

作为该省电化的方法，例如，有公开在专利文献2中的方法。一般情况下，由于从背照灯射出无偏光的光，因此一半光都被液晶显示面板的入射侧的偏光板除掉了。在专利文献2中，提出了通过让LED元件具有偏光各向异性，背照灯照明具有偏光性这样的结构，来提高光利用效率。由于激光元件具有较高的偏光性，因此可以认为利用偏光的方法还有效于激光元件。

专利文献1：日本特开2000-11723号公报

专利文献2：日本特开2006-40639号公报

但是，即使仅仅通过将公开在这些专利文献中的结构的光源从LED元件置换成激光元件，能够构成薄型且大画面的显示器，也不能充分改善光利用效率或辉度不均匀。

首先，在专利文献1的结构中，没有考虑光源的偏光，一般在这样的结构中，从光源入射到导光棒的光一边在导光棒内朝着各个方向反射一边进行传输，在从导光棒射出时偏光紊乱。因此，仅仅将偏光性较高的激光元件用在专利文献1的光源中，是不能充分改善利用偏光效率的。

专利文献2为将多个光源排列在导光板侧表面的结构。因此，在将偏光性较高的激光元件用在专利文献2的光源中时，若为几个，则辉度不均匀会成为问题，若为许多，则部件成本的增大又会成为问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种在将激光元件用在光源的照明装置中时，光利用效率较高、低耗电、高辉度且不会产生色彩不均匀的面状照明装置以及使用了该面状照明装置的液晶显示装置。

本发明面向于面状照明装置、以及包括将该面状照明装置用在照明中的液晶显示面板的液晶显示装置。为了达到上述目的，本发明的面状照明装置包括：光源单元，射出直线偏光的激光；导光体，为在长方体的至少一主表面上具有镜子列的形状，该镜子列为形成有多个反射面的结构，该多个反射面使从与该至少一主表面垂直的入射面入射的激光全反射，并且从与该至少一主表面垂直或相对的射出面射出；以及导光板，使从导光体射出的激光从入射面入射，并从射出面射出。从光源单元射出的激光，以激光的偏光与导光体的入射面的长边及短边垂直或水平的状态入射到导光体。

最好导光体为在长方体的一主表面上具有镜子列的形状，该镜子列为形成有多个反射面的结构，该多个反射面使从入射面入射的激光全反射，并且从与该一主表面相对的射出面射出。也可以是导光体为在长方体的一个或相对的两个主表面上具有镜子列的形状，该镜子列为以阶梯状设置台阶的方式形成有多个反射面的结构，该多个反射面使从入射面入射的激光全反射，并且从与该一个或相对的两个主表面垂直的射出面射出，或者为以设置距入射面越远，面积就越大的槽的方式形成有多个反射面的结构。

最好导光板在与入射面垂直的一主表面上具有与入射面平行的多个偏向槽，该多个偏向槽形成为让从入射面入射的激光全反射到与该一主表面相对的另一主表面的形状。并且，只要镜子列的多个反射面以45度的角度使从入射面入射的激光全反射即可。导光体的入射面或反射面也可以是使入射的激光在一维方向发散或扩散的形状。另外，也可以将导光体和导光板形成为一体。

也可以由激光光源；光纤，传输从激光光源射出的激光；以及偏光束分离器，对经由光纤传输来的激光进行偏光分离来构成光源单元。导光体将从偏光束分离器入射的一偏向光从导光板的第一入射面入射并从射出面射出，将从偏光束分离器入射的另一偏向光从与导光板的第一入射面垂直的第二入射面入射并从射出面射出。

该面状照明装置也可以还包括连接单元，该连接单元使从导光板的射出面射出的激光以180度折回之后入射到第二导光板。该面状照明装置也可以在导光体与导光板之间还包括导光单元，该导光单元在改变从导光体射出的激光的路径之后，入射到导光板。能够改变导光板的光量分布。最好该导光单元由可调整位置或角度的多个板状反射构件构成，反射构件的端面部分的厚度薄于中央部分的厚度。另外，导光板也可以由在多个板状反射构件的位置上分开的多个导光体构成。

该面状照明装置还可以包括调整导光单元的控制单元。控制单元在对与画面长宽比不同的图像进行显示时，调整导光单元，以使光量分布集中在导光板的中央。控制单元也可以通过用户的命令来调整导光单元。并且，也可以进一步加入检测用户的视听位置的传感器，控制单元按照传感器所检测出的显示画面与用户之间的距离来调整导光单元。此时，最好控制单元在显示画面与用户之间的距离较短时，调整导光单元，以使光量分布集中在导光板的中央。并且，也可以进一步加入检测入射到导光板的光量分布的多个受光元件，控制单元按照用多个受光元件所检测出的受光量来调整导光单元。

使用上述本发明，能够通过将激光元件用在光源中，来实现较广范围的色彩再现性和薄型大画面，同时，获得由光利用效率的提高而带来的使耗电减少的效果。即使是大画面，仍能够实现辉度不均匀较少的面状照明装置。

附图说明

图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。

图2为导光体2及导光板3的俯视图。

图3为表示本发明的第二实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。

图4为导光体12的俯视图及侧视图。

图5为表示本发明的第三实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。

图6为导光体22的俯视图及侧视图。

图7A为表示第二实施方式的面状照明装置的其他结构的立体图。

图7B为表示导光体12的其他结构的俯视图。

图7C为表示导光体12的其他结构的侧视图。

图8为表示第三实施方式的面状照明装置的其他结构的立体图。

图9为表示本发明的第四实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。

图10为表示形成在导光板33的镜子列38的例子的图。

图11为表示将第四实施方式所涉及的液晶显示装置应用于笔记本型PC中的结构例的图。

图12为表示本发明的第五实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。

图13为表示第五实施方式的面状照明装置的结构的侧视图。

图14为表示本发明的第六实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。

图15为表示第六实施方式的面状照明装置的结构的侧视图及侧视图。

图16为表示通过导光单元66前后的光量分布的图。

图17A为表示导光板3的其他结构的俯视图及侧视图。

图17B为表示导光板3的其他结构的俯视图及侧视图。

图18为表示光源单元1及导光体2的其他结构的俯视图。

图19为表示光源单元1及导光体2的其他结构的俯视图。

图20为表示光源单元1及导光体2的其他结构的俯视图。

图21为表示图20的结构中通过导光单元66前的光量分布的图。

图22为表示本发明的其他实施方式所涉及的面状照明装置的结构的俯视图。

图23为表示本发明的第七实施方式的面状照明装置的结构的立体图。

图24为表示第七实施方式的面状照明装置的结构的俯视图。

图25为表示光源单元1的其他结构例的图。

符号说明

1、41-光源单元；1R-红色激光光源；1G-绿色激光光源；1G-蓝色激光光源；2、12、22、32a、32b、52-导光体；2a、3a、12a、22a、33a、33b、52a-入射面；2b、3b、12b、22b、33c、52b-射出面；2c、3c、12c、22c、38、52c-镜子列；3、13、23、33、50-导光板；4-液晶显示面板；5、6-分色镜；34-聚光透镜；35、42、43-光纤；36、44、45-准直仪透镜；37、48、49-偏光束分离器；38a、38b-反射面；46、47-镜子；55-连接单元；55a、55b-侧表面；66、86-导光单元；66a～66h-引导板；71～76-受光元件。

具体实施方式

(第一实施方式)

图1为表示本发明的第一实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。第一实施方式所涉及的液晶显示装置由包括光源单元1、导光体2及导光板3的面状照明装置和液晶显示面板4构成。图2为从上方来看导光体2及导光板3的俯视图。

首先，对第一实施方式所涉及的液晶显示装置的各个结构的概要进行说明。

光源单元1由红色激光光源1R、绿色激光光源1G、蓝色激光光源1B和分色镜5及6构成。从红色激光光源1R、绿色激光光源1G及蓝色激光光源1B射出的3种基色的准直光被分色镜5及6反射，汇集为略微发散射出的1条激光(RGB光)。这3种基色的准直光的偏光面预先被调整为所有的偏光方向一致。在图1的例子中，如曲线箭头所示，调整为射出Z方向偏光的光。另外，也可以通过在后述的入射面2a或反射面设置使光在一维方向上扩散的凹凸或曲率来使RGB光略微发散。

导光体2为在长方体的一主面设置有镜子列2c的形状。该导光体2将从光源单元1射出的RGB光从为一侧表面的入射面2a入射，利用镜子列2c的反射，从为另一主面的射出面2b射出。设置在导光体2的镜子列2c为以等间隔在Y方向上形成有多个相对于入射面2a大约为45°的反射面的形状。能够自由设计多个反射面的间隔。图2中的虚线表示光线。

导光板3也与导光体2一样，为在长方体的一主面形成有镜子列3c的形状。该导光板3将从导光体2射出的RGB光从为一侧表面的入射面3a入射，利用镜子列3c的反射，从为另一主面的射出面3b射出。形成在导光板3的镜子列3c在Y方向上平行地形成有相对于入射面3a大约为45°的反射面。

液晶显示面板4为在玻璃基板和玻璃基板之间被封入透明电极及液晶分子，在光的入射侧和射出侧分别配置有透过轴不同的偏光板的结构。该液晶显示面板4构成为导光板3侧的偏光板的透过轴为X方向。

其次，对上述结构的液晶显示装置中的RGB光的传输状态进行说明。

从光源单元1以Z方向的偏光射出的略微发散的RGB光入射到导光体2。此时，以使RGB光的偏光方向与入射面2a的长边及短边垂直或水平的方式，决定光源单元1与导光体2之间的位置关系。从入射面2a入射的光的一部分在上表面、下表面及射出面2b全反射，在导光体2的内部传输，一部分在镜子列2c的多个被配置的反射面分别反射，以大约90°偏向之后，从射出面2b射出，剩下的在Y方向上传输。因此，在Y方向上延伸的线状光从射出面2b相对于射出面2b几乎垂直射出。

这里，由于上述光源单元1与导光体2之间的位置关系，使得在导光体2内部传输的光的偏光方向位于包含光的进行方向和导光体2的上下表面的法线向量的面内，因此即使在上表面及下表面全反射，偏光面也不会改变。并且，由于该偏光方向与包含光的进行方向和射出面2b及镜子列2c的反射面的法线向量的面正交，因此在射出面2b全反射或者在镜子列2c反射时，偏光方向也不会改变。所以，大部分光以Z方向的偏光从导光体2射出。

从导光体2射出的光入射到导光板3。几乎垂直于入射面3a入射的光的一部分在射出面3b全反射，在导光板3的内部传输，剩下的在镜子列3c反射且偏向之后从射出面3b射出。由于在该导光板3中，传输的光的一部分一边在镜子列3c反射，从射出面3b射出，光一边被传输，因此射出面3b以面状发光。

由于在该导光板3的内部传输的光的偏光方向也位于包含光的进行方向和射出面3b及镜子列3c的反射面的法线向量的面内，因此即使在射出面3b全反射或在镜子列3c反射，偏光面也不会改变。所以，大部分的光以X方向的偏光从导光板3射出。

由于从导光板3射出的光的大部分透过在X方向上具有透过轴的液晶显示面板4的入射侧偏光板，因此与使用射出以往的无偏光的光的照明装置时相比，显示在液晶显示面板4的前表面的图像更明亮。

如上所述，根据本发明的第一实施方式，能够通过将激光元件用在光源中，来实现适于薄型的边缘照明方式的面状照明装置的大型化以及具有较广的色彩再现性的液晶显示装置。并且，由于从面状照明装置射出具有偏光性的光，因此能够降低液晶显示面板的偏光板带来的损失，能够实现较高的光利用效率、高辉度及低耗电。尤其是在使导光体的折射率为1.5左右时，由于导光体的侧表面及镜子列的反射满足全反射条件，效率较高且不需要镜子涂层，因此能够以廉价制造。

另外，也可以使导光体2与导光板3光学粘结在一起。不过，由于必须使传输光在导光体2的射出面2b全反射，因此只要将折射率小于导光体2的树脂用于光学粘结的粘结剂即可。

(第二实施方式)

图3为表示本发明的第二实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。第二实施方式所涉及的液晶显示装置由包括光源单元1、导光体12及导光板3的面状照明装置和液晶显示面板4构成。该第二实施方式与上述第一实施方式的不同之处在于：导光体12的结构。

以下，对于不同的导光体12进行说明，由于其他结构与第一实施方式标注同一参照符号，因此在此对其说明进行省略。图4(a)为从上方来看导光体12的俯视图，图4(b)为从导光板3来看导光体12的侧面图。图4中的虚线表示光线。

导光体12为在长方体上表面设置有镜子列12c的形状。该导光体12将从光源单元1射出的RGB光从为一侧表面的入射面12a入射，利用镜子列12c的反射，从为另一主面的射出面12b射出。设置在导光体12的镜子列12c为在Y方向上以等间隔且相同台阶的阶梯状形成有多个相对于入射面12a大约为45°的反射面的形状。导光体12例如由丙烯构成，构成为光在反射面全反射。具体地说，由于丙烯的折射率大约为1.49，临界角大约为42度，因此各个反射面构成为入射角度相对于入射光在42度以上。另外，反射面也可以具有曲率。

从光源单元1以Z方向的偏光射出的略微发散的RGB光入射到导光体12。此时，以使RGB光的偏光方向与入射面12a的长边及短边垂直或水平的方式，决定光源单元1和导光体12的位置关系。从入射面12a入射的光在镜子列12c的以阶梯状配置的多个反射面分别反射，在大约偏向90°之后从射出面12b射出。因此，在Y方向延伸的线状光从射出面12b相对于射出面12b几乎垂直射出。

这里，由于因上述光源单元1与导光体12的位置关系，使得从入射面12a入射的光的偏光方向与包含光的进行方向和镜子列12c的反射面的法线向量的面正交，因此即使在镜子列12c反射，偏光方向也不会改变。所以，大部分的光以Z方向偏光从导光体12射出。从该导光体12射出的光入射到导光板3。

如上所述，根据本发明的第二实施方式，能够通过将激光元件使用在光源中，来实现适于薄型的边缘照明方式的面状照明装置的大型化、以及具有较广的色彩再现性的液晶显示装置。并且，由于能够通过在导光体的上表面设置镜子列，来形成较大的反射面，因此能够使形状精度较高，抑制导光体射出光的角度偏差。故而，能够减少从导光板射出的光的偏光不同，进一步提高效率。

另外，第二实施方式的导光体12不必使传输光在射出面12b全反射。这样一来，由于如图7A所示的部件13那样，能够用同一部材将导光体12与导光板3制作为一体，因此能够削减部件数目和制造工序。

在上述说明中，示出了在Y方向上以等间隔形成有镜子列12c的多个反射面的例子，但由于光的传输距离越长，扩散越广，因此当在入射面附近光束较细且随着距离入射面变远，光束变得较粗时，也可以以距离入射面12a越远，就使反射面的间隔越大的方式来形成(图7B)。

当入射到导光体12的入射面12a的RGB光的光量分布不均匀时(例如，参照图21)，由于使光量较多的反射面的光反射得较少，而使光量较少的反射面的光反射得较多，因此也可以使反射面的宽度(台阶)不同(图7C)。

并且，也可以将导光体12的阶梯状镜子列设置在长方体形状的上表面和下表面两方。

(第三实施方式)

图5为表示本发明的第三实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。第三实施方式所涉及的液晶显示装置由包括光源单元1、导光体22及导光板3的面状照明装置和液晶显示面板4构成。该第三实施方式与上述第一实施方式的不同之处在于：导光体22的结构。

以下，对于不同的导光体22进行说明，由于其他结构与第一实施方式标注同一参照符号，因此在此对其说明进行省略。图6(a)为从上方来看导光体22的俯视图，图6(b)为从导光板3来看导光体22的侧面图。图6中的虚线表示光线。

导光体22为在长方体的上表面及下表面设置有镜子列22c的形状。该导光体22将从光源单元1射出的RGB光从为一侧表面的入射面22a入射，利用镜子列22c的反射，从为另一主面的射出面22b射出。设置在导光体22的镜子列22c为在Y方向上以上下表面交替等间隔形成有多个相对于入射面22a大约为45°的反射面的形状。多个反射面形成为距离入射面22a越远，面积就越大。

从光源单元1以Z方向的偏光射出的略微发散的RGB光入射到导光体22。此时，以使RGB光的偏光方向与入射面22a的长边及短边垂直或水平的方式，决定光源单元1和导光体22的位置关系。从入射面22a入射的光在镜子列22c的上下表面所配置的多个反射面分别反射，在大约偏向90°之后从射出面22b射出。因此，在Y方向延伸的线状光从射出面22b相对于射出面22b几乎垂直射出。

这里，由于上述光源单元1与导光体22的位置关系，使得从入射面22a入射的光的偏光方向与包含光的进行方向和镜子列22c的反射面的法线向量的面正交，因此即使在镜子列22c反射，偏光方向也不会改变。所以，大部分的光以Z方向的偏光从导光体22射出。从该导光体22射出的光入射到导光板3。

如上所述，根据本发明的第三实施方式，能够通过将激光元件使用在光源中，来实现适于薄型的边缘照明方式的面状照明装置的大型化、以及具有较广的色彩再现性的液晶显示装置。并且，由于能够通过在导光体的上下表面设置镜子列，来形成较大的反射面，因此能够使形状精度较高，抑制导光体射出光的角度偏差。故而，能够减少从导光板射出的光的偏光不同，能够进一步提高效率。

另外，第三实施方式的导光体22不必使传输光在射出面22b全反射。这样一来，由于如图8所示的部件23那样，能够用同一部材将导光体22与导光板3制作为一体，因此能够削减部件数目和制造步骤。

(第四实施方式)

图9为表示本发明的第四实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。第4实施方式所涉及的液晶显示装置由包括光源单元1、聚光透镜34、光纤35、准直仪透镜36、偏光束分离器37、导光体32a及32b和导光板33的面状照明装置和液晶显示面板4构成。第四实施方式的导光体32a及32b与上述第三实施方式所述的导光体32具有同一结构。

聚光透镜34对从光源单元1射出的光进行聚光。准直仪透镜36对入射的光进行照准。偏光束分离器37使入射光中P偏光透过，使S偏光反射。

导光板33为在长方体的一主面形成有镜子列38(图10)的形状。该导光板33将从导光体32a及32b射出的RGB光从为一侧表面的入射面33a及33b入射，利用镜子列38的反射，从为另一主面的射出面33c射出。如图10所示，形成在导光板33的镜子列38具有反射面38a和反射面38b，该反射面38a具有与Y轴正交的法线向量，该反射面38b具有与X轴正交的法线向量。

其次，对上述结构的液晶显示装置中的RGB光的传输状态进行说明。

从光源单元1射出的RGB光在聚光透镜34聚光，通过光纤35，在准直仪透镜36被照准之后，入射到偏光束分离器37中。偏光束分离器37入射通过光纤35偏光紊乱的RGB光，使P偏光透过，入射到导光体32b的入射面32ba，使S偏光反射，入射到导光体32a的入射面32aa。

如上所述，在导光体32a，入射到入射面32aa的大部分S偏光(Z方向的偏光)在原偏光方向下朝着导光板33的入射面33a从射出面32ab射出。在导光体32b，入射到入射面32ba的大部分P偏光(X方向的偏光)在原偏光方向下朝着导光板33的入射面33b从射出面32bb射出。

从入射面33a入射的Z方向偏光的光，在导光板33的内部传输，在镜子列38的反射面38a反射且偏向，以X方向的偏光从射出面33b射出。从入射面33b入射的X方向偏光的光，在导光板33的内部传输，在镜子列38的反射面38b反射且偏向，以X方向的偏光从射出面33b射出。

如上所述，根据本发明的第四实施方式，即使是通过光纤传输的无偏光的光，也能够在使偏光一致的情况下使光从导光板射出。故而，能够提高液晶显示面板的透射率，实现耗电较低的液晶显示装置，同时，由于能够使用光纤，因此还提高了配置光源的自由度。

图11示出了应用于笔记本型PC的液晶显示装置的结构，作为表示配置光源的自由度的一个例子。由于能够象这样将光源单元1和导光板33配置在不同的筐体，因此能够使液晶显示单元的结构非常薄。并且，由于直到偏光束分离器37为止都无偏光，因此还能够使图11中的A-A轴在中心折叠。

(第五实施方式)

图12为表示本发明的第五实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。第五实施方式所涉及的液晶显示装置由包括光源单元1、导光体52、连接单元55及导光板3的面状照明装置和液晶显示面板4构成。该第五实施方式为将第二实施方式所涉及的液晶显示装置的结构进行变形之后的例子，与上述第二实施方式的不同之处在于：导光体52及连接单元55的结构。

以下，对不同的导光体52及连接单元55进行说明，由于其他结构与第二实施方式标注同一参照编号，因此省略说明。图13(a)为从箭头B方向来看图12的面状照明装置的图，图13(b)为从箭头C方向来看图12的面状照明装置的图。

导光体52为使射出面12b为接触面，第二实施方式的导光体12与规定形状的长方体形成为一体的结构。连接单元55由玻璃或丙烯等树脂构成，侧表面55a及55b构成为进行全反射或利用反射涂层让入射光偏光。

入射到导光体52的从光源单元1以Z方向的偏光射出的RGB光分别在导光体52的镜子列52c的反射面反射，在大约以90°偏向之后，从射出面52b射出。因此，在Y方向延伸的线状光均以Z方向的偏光从射出面52b相对于射出面52b几乎垂直射出。

从导光体52射出的光入射到连接单元55，在侧表面55a及55b分别以直角偏向折回之后，从连接单元18射出。这里，若将导光体52的厚度设为厚度朝着连接单元55增加的锥形，则由于能够缩小从导光体52射出的光的进行方向的不同，因此还能够为在侧表面55a及55b全反射的结构。此时，能够不需要反射涂层，谋求低成本化。并且，从该连接单元55射出的光从入射面3a入射到导光板3。

如上所述，根据本发明的第五实施方式，能够通过将激光用在光源中，来实现色彩再现性较广的薄型液晶显示装置。并且，由于后照灯照明的偏光一致，因此能够减少后照灯侧的偏光板的损失，实现高辉度、低耗电，能够通过辉度均匀的后照灯照明，实现高画质的液晶显示装置。

另外，也可以将连接单元55、导光体52及导光板3光学粘结在一起，也可以用树脂使它们形成为一体。由此，能够降低入射面及射出面的光透过损失，谋求光利用效率的进一步提高及低成本化。

(第六实施方式)

在上述第一～第五实施方式中，对于利用本发明特有的导光体结构，来降低从导光板射出的光的辉度不均匀，提高利用效率的液晶显示装置进行说明。

其次，在以下的第六及第七实施方式中，对于将可控制辉度不均匀的导光单元追加到上述实施方式中，可进一步降低辉度不均匀或控制辉度不均匀的生成的液晶显示装置进行说明。

图14为表示本发明的第六实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。第六实施方式所涉及的液晶显示装置由包括光源单元1、导光体2、导光单元66及导光板3的面状照明装置和液晶显示面板4构成。该第六实施方式为在上述第一实施方式中追加了导光单元66的结构。

以下，对该导光单元66进行说明，由于其他结构与第一实施方式标注同一参照编号，因此省略说明。图15(a)为从箭头D方向来看图14的面状照明装置的图，图15(b)为从箭头E方向来看图12的面状照明装置的图。

导光单元66由多个引导板66a～66h构成。各个引导板66a～66h为在Z方向具有旋转轴且对光进行反射的可动平板。另外，引导板66a～66h的形状并不限于平板，能够使用剖面为圆、椭圆、流线型等各种形状。若能够除去引导板的角的话，则能够使光更均匀地入射、射出，能够降低在引导板的端面因散乱损失而造成的光量损失。

例如，当从导光体2的射出面2b射出的光的光量分布具有图16(a)所示的倾向时，移动各个引导板66a～66h，使从导光体2朝向导光板3的一部分或全部光的进行方向发生变化。这样一来，能够如图16(b)那样，很容易均匀调整入射到导光板3的射出面3a的光的光量分布。在该例子中，只要在图14中将引导板65a与引导板65b之间、引导板65d与引导板65e之间、以及引导板65g与引导板65h之间的宽度改变为导光板3侧比导光体2侧宽即可。

该导光单元66的基本利用方法是让在制造阶段中产生的光量分布偏差均匀化，但是也可以是根据产品的利用状态等，通过自动或手动来调整光量分布的利用方法。例如，在大画面显示器中，由于视点集中在画面中央，即使画面端部的辉度降低一点，也不会注意到，因此能够通过减少画面端部的光量来减少耗电。并且，能够考虑根据用户的视听位置来切换光量分布(当用户位于画面附近时，降低画面端部的辉度等)。此时，在结构中包括有检测用户位置的传感器、以及根据该检测结果来调整导光单元66的控制单元。

如上所述，根据本发明的第六实施方式，能够通过使用导光单元66，调整从导光体2的射出面2b射出的光的进行方向，来在导光板3中获得均匀性较高的辉度分布的光或特殊的辉度分布。

另外，第六实施方式中所述的导光板3的结构只是一个例子，例如，也可以是图17A或图17B所示的结构。图17A为镜子列3c距离光的入射面3a越远，就使反射面的间隔越窄的例子。图17B为为了吸收光的入射角度的不同，而将对应于引导板66a～66h的槽设置在导光板3的一主面及另一主面的例子。在该结构中，例如，当在长宽比16∶9的显示器上显示4∶3视频的情况下等画面两端为黑带显示时，能够通过控制单元调整导光单元66，不对画面两端提供后照灯照明。这样做，能够减少耗电。

并且，即使代替光源单元1及导光体2的结构，使用由为现有结构的LED元件及导光棒构成的结构(图18)，或使用由多个LED元件构成的结构(图19)，或使用由射出平行光的激光光源、多面镜(也可以是检流镜或一维扩散元件)以及柱面透镜构成的结构(图20)，也能够获得导光单元66所发挥的效果。在图20中，由于预先知道了光量分布的倾向如图21所示，因此还能够固定设计柱面透镜所具有的曲率或引导板的朝向等。

引导板66a～66h的变化并不只是以Z方向为轴进行旋转，也可以在Y方向上移动。

并且，也可以在与导光板3的入射面3a相对的侧表面设置多个受光元件71～76(图22)，根据在该多个受光元件71～76所接收的光量，让引导板66a～66h发生变化，来进行反馈控制。

(第七实施方式)

图23为表示本发明的第七实施方式所涉及的液晶显示装置的结构的立体图。第七实施方式所涉及的液晶显示装置由包括光源单元1、第一导光体12、导光单元86、第二导光体52、连接单元55及导光板3的面状照明装置和液晶显示面板4构成。该第七实施方式为将第五实施方式所涉及的液晶显示装置的结构进行了变形之后的例子，与上述第五实施方式的不同之处在于：第一导光体12、导光单元86及第二导光体52的结构。

以下，对该不同结构进行说明，由于其他结构与第一及第五实施方式标注同一参照编号，因此省略说明。图24为从箭头F方向来看图23的面状照明装置的图。

导光单元86由多个引导板86a～86f构成。各个引导板86a～86f为在Z方向具有旋转轴且对光进行反射的楔形可动板。由于第二导光体52将在导光单元86分割之后的光导向连接单元55，因此为台形形状。

从第一导光体12的射出面12射出的RGB光被多个引导板86a～86f分割，在进行方向被改变之后，入射到第二导光体52的入射面52a。入射到第二导光体52的光被射出到连接单元55。

如上所述，根据本发明的第七实施方式，能够通过使用导光单元86调整从导光体12的射出面12b射出的光的进行方向，来在导光板3中获得均匀性较高的辉度分布的光或特殊的辉度分布。

另外，在上述第一～第七实施方式中，使用了由红色激光光源1R、绿色激光光源1G、蓝色激光光源1B和分色镜5及6构成的光源单元1。但是，作为光源单元1，也可以使用分别让R色光、G色光及B色光入射到导光体，在导光体内部进行合波的结构(图25)。使用该结构，能够不需要分色镜，谋求低成本化。

工业实用性

本发明的面状照明装置能够用于液晶显示装置等中，尤其在提高光利用效率、降低耗电、实现高辉度且试图消除色彩不均匀的情况下等有用。

Claims (21)

1、一种面状照明装置，其特征在于：

该面状照明装置包括：

光源单元，射出直线偏光的激光，

导光体，为在长方体的至少一个主表面上具有镜子列的形状，该镜子列为形成有多个反射面的构造，该多个反射面使从与该至少一个主表面垂直的入射面入射的激光全反射，并从与该至少一个主表面垂直或相对的射出面射出，以及

导光板，使从上述导光体射出的激光自入射面入射，并自射出面射出；

从上述光源单元射出的激光，以激光的偏光与上述导光体的入射面的长边及短边垂直或水平的状态入射到上述导光体。

2、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

上述导光体为在长方体的一个主表面上具有镜子列的形状，该镜子列为形成有多个反射面的结构，该多个反射面使从上述入射面入射的激光全反射，并从与该一个主表面相对的射出面射出。

3、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

上述导光体为在长方体的一个或相对的两个主表面上具有镜子列的形状，该镜子列为以阶梯状设置台阶的方式形成有多个反射面的结构，该多个反射面使从上述入射面入射的激光全反射，并从与该一个或相对的两个主表面垂直的射出面射出。

4、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

上述导光体为在长方体的一个或相对的两个主表面上具有镜子列的形状，该镜子列为以设置距离上述入射面越远，面积就越大的槽的方式形成有多个反射面的结构，该多个反射面使从该入射面入射的激光全反射，并从与该一个或相对的两个主表面垂直的射出面射出。

5、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

上述导光板在与入射面垂直的一主表面上具有与入射面平行的多个偏向槽，该多个偏向槽形成为让从入射面入射的激光全反射到与该一主表面相对的另一主表面的形状。

6、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

上述镜子列的多个反射面以45度的角度使从入射面入射的激光全反射。

7、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

上述导光体的入射面使入射的激光在一维方向发散或扩散。

8、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

上述导光体的反射面使全反射的激光在一维方向发散或扩散。

9、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

上述导光体与上述导光板形成为一体。

10、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

上述光源单元包括：

激光光源，

光纤，传输从上述激光光源射出的激光，以及

偏光束分离器，对经由上述光纤传输来的激光进行偏光分离；

上述导光体，将从上述偏光束分离器入射的一偏向光自上述导光板的第一入射面入射并自上述射出面射出，将从上述偏光束分离器入射的另一偏向光自与上述导光板的第一入射面垂直的第二入射面入射并自上述射出面射出。

11、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

该面状照明装置还包括连接单元，该连接单元使从上述导光板的射出面射出的激光以180度折回之后入射到第二导光板。

12、根据权利要求1所述的面状照明装置，其特征在于：

该面状照明装置在上述导光体与上述导光板之间还包括导光单元，该导光单元在改变从上述导光体射出的激光的路径之后，使其入射到上述导光板；

能够改变上述导光板的光量分布。

13、根据权利要求12所述的面状照明装置，其特征在于：

上述导光单元由可调整位置或角度的多个板状反射构件构成。

14、根据权利要求12所述的面状照明装置，其特征在于：

上述反射构件的端面部分的厚度薄于中央部分的厚度。

15、根据权利要求13所述的面状照明装置，其特征在于：

上述导光板由在上述多个板状反射构件的位置上分开的多个导光体构成。

16、根据权利要求12所述的面状照明装置，其特征在于：

该面状照明装置还包括调整上述导光单元的控制单元；

上述控制单元在对与画面长宽比不同的图像进行显示时，调整上述导光单元，以使光量分布集中在上述导光板的中央。

17、根据权利要求12所述的面状照明装置，其特征在于：

上述控制单元通过用户的命令来调整上述导光单元。

18、根据权利要求12所述的面状照明装置，其特征在于：

该面状照明装置还包括：

传感器，检测用户的视听位置，以及

控制单元，调整上述导光单元；

上述控制单元按照上述传感器所检测出的显示画面与用户之间的距离来调整上述导光单元。

19、根据权利要求18所述的面状照明装置，其特征在于：

上述控制单元在上述显示画面与用户之间的距离较短时，调整上述导光单元，以使光量分布集中在上述导光板的中央。

20、根据权利要求12所述的面状照明装置，其特征在于：

该面状照明装置还包括：

多个受光元件，检测入射到上述导光板的光量分布，以及

控制单元，调整上述导光单元；

上述控制单元按照用上述多个受光元件所检测出的受光量来调整上述导光单元。

21、一种液晶显示装置，其特征在于：

该液晶显示装置包括：

液晶显示面板，以及

从背面对上述液晶显示面板进行照明的权利要求1至20中的任一项所述的面状照明装置。

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