JP4881321B2 - 面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
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Description
図1Aおよび図1Bは、本発明の第1の実施形態にかかる面状照明装置を示す図である。図1Aは構成の概要を示す平面図、図1Bは図1AのA−A線に沿って切断した断面の概略図である。なお、図1Aにおいては、筐体16および収納部18の表面のそれぞれを切り取り、内部構成をわかりやすく示す。また、本実施形態においては、後述するように、光学素子として、ホログラム層を用いた例について説明する。
図6Aおよび図6Bは、本発明の第2の実施形態にかかる面状照明装置4を示す図である。図6Aは構成の概要を示す平面図、図6Bは図6AのC−C線に沿って切断した断面の概略図である。この面状照明装置4を図示する場合においても、筐体16および収納部18の表面のそれぞれを切り取り、内部構成をわかりやすく示す。本実施形態の面状照明装置4は、第1の実施形態の面状照明装置1との比較において、第1の導光板40の光学素子40aが半透過ミラー451である点において異なる。半透過ミラー451は、第1の導光板40内を伝播するレーザ光の伝播方向に沿って設定されたピッチで配列され、レーザ光の少なくとも一部は半透過ミラーで反射され、一方の主面40bに略垂直な方向へ伝播し、一方の主面40bから出射するように構成される。なお、第1の導光板40の他方の主面40c側には、筐体16が配置されている。
図10Aおよび図10Bは、本発明の第3の実施形態にかかる面状照明装置50を示す図である。図10Aは構成の概要を示す平面図、図10Bは、図10AのE−E線に沿って切断した断面の概略図である。この面状照明装置50を図示する場合において、筐体16および収納部18の表面のそれぞれを切り取り、内部構成をわかりやすく示す。
図12Aおよび図12Bは、本発明の第4の実施形態にかかる面状照明装置70を示す図である。図12Aは構成の概要を示す平面図、図12Bは、図12AのG−G線に沿って切断した断面の概略図である。この面状照明装置70を図示する場合において、筐体16および収納部18の表面のそれぞれを切り取り、内部構成をわかりやすく示す。
3、6、60 液晶表示装置
12 レーザ光源
12a R光源(赤色光源)
12b G光源(緑色光源)
12c B光源(青色光源)
13、13a、13b 光学部材
14 ダイクロイックミラー
16 筐体
18 収納部
20、30、40、50、58 第1の導光板
20a、40a、58a 光学素子
20b、30b、40b、50b、58b 一方の主面
20c、40c、50c、58c 他方の主面
20d、30d、40d、54a、58d 一方の端面部
25a、25b、25c、45、55 偏向用シート
34 液晶表示パネル
52 ビーム走査部
52a 反射ミラー
52b 角度調整機構
54 第2の導光板
54b 他方の端面部
56 光路変換部
251、351、581 ホログラム層
251a、251b、251c 位相変調体積型ホログラム
301、302、302、511、512、513 副導光板
311 溝
341 偏光板
351a、351b、351c 位相変調平面型計算機合成ホログラム
401 傾斜面
402 誘電体多層膜
403 透明樹脂
451、551 半透過ミラー
Claims (29)
- 直線偏光のレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を平行光化し、平行レーザ光を出射する光学部材と、
前記平行レーザ光を端面部から入射し、前記平行レーザ光の少なくとも一部を出射する第1の主面を備える平板状の第1の導光路とを有し、
前記光学部材から出射された前記平行レーザ光は、その伝播方向が前記端面部および前記端面部と対向する面以外の前記平板状の第1の導光路を構成する面に対して略平行な方向となるように、前記端面部から前記第1の導光路へ入射され、
前記第1の導光路は、前記第1の導光路内を伝播する直線偏光の前記平行レーザ光を受けてその少なくとも一部を前記第1の主面と略垂直な方向に出射させる光学素子を含む面状照明装置。 - 前記レーザ光源は、少なくとも、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ光を出射することができる請求項1に記載の面状照明装置。
- 前記光学素子は、ホログラム層であり、
複数の前記ホログラム層が、前記第1の導光路内を伝播する前記平行レーザ光の伝播方向に沿って、設定されたピッチで間欠的に配列され、
前記複数のホログラム層のそれぞれは、前記平行レーザ光の少なくとも一部を、回折させ、前記第1の主面に略垂直な方向に出射させる請求項1に記載の面状照明装置。 - 前記ホログラム層は、位相変調体積型ホログラムである請求項3に記載の面状照明装置。
- 前記ホログラム層は、位相変調平面型計算機合成ホログラムである請求項3に記載の面状照明装置。
- 前記複数のホログラム層のそれぞれは、前記平行レーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に略直線状に延び、
前記略直線状に延びたホログラム層は、前記平行レーザ光の伝播方向に沿って、設定されたピッチで間欠的に配列され、
前記端面部から前記平行レーザ光の伝搬方向に沿って、前記ホログラム層の回折効率が、単調増加する請求項3に記載の面状照明装置。 - 前記光学素子は半透過ミラーであり、
複数の前記半透過ミラーは、前記第1の導光路内を伝播する前記平行レーザ光の伝播方向に沿って、設定されたピッチで配列され、
前記複数の半透過ミラーのそれぞれは、前記平行レーザ光の少なくとも一部を、反射させ、前記第1の主面に略垂直な方向に出射させる請求項1に記載の面状照明装置。 - 前記複数の半透過ミラーのそれぞれは、前記平行レーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に略直線状に延び、
前記略直線状に延びた半透過ミラーは、前記平行レーザ光の伝播方向に沿って、設定されたピッチで配列され、
前記端面部から前記平行レーザ光の伝搬方向に沿って、前記半透過ミラーの反射率が、単調増加する請求項7に記載の面状照明装置。 - 前記光学部材は、前記レーザ光の光路を変換して出射する光路変換部を含み、
前記光路変換部は、前記レーザ光を受け、その光路を折り返して、前記端面部に前記平行レーザ光を入射させる請求項1に記載の面状照明装置。 - さらに、前記レーザ光を受けて前記光路変換部に前記レーザ光を導光する第2の導光路をさらに有し、
前記第2の導光路は、前記第1の導光路の前記第1の主面とは異なる主面に、平行に、近接して設けられ、
前記レーザ光源および前記光路変換部は、前記第2の導光路の端面部近傍に配置される請求項9に記載の面状照明装置。 - 前記光学素子は、実質的に、前記直線偏光の平行レーザ光のうち、所定の方向を向いた偏光軸を有する前記平行レーザ光のみを、前記第1の主面と略垂直な方向に出射させる請求項1に記載の面状照明装置。
- 表示面側に偏光板が備えられた液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルを、前記表示面側の反対側である背面側から照明するバックライト照明装置とを有し、
前記バックライト照明装置は、直線偏光のレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を平行光化して該平行レーザ光を出射する光学部材と、前記平行レーザ光を端面部から入射して前記平行レーザ光の少なくとも一部を出射する第1の主面を備える平板状の第1の導光路とを有し、
前記光学部材から出射された前記平行レーザ光は、その伝播方向が前記端面部および前記端面部と対向する面以外の前記平板状の第1の導光路を構成する面に対して略平行な方向となるように、前記端面部から前記第1の導光路へ入射され、
前記第1の導光路は、前記第1の導光路内を伝播する直線偏光の前記平行レーザ光を受けてその少なくとも一部を前記第1の主面と略垂直な方向に出射させる光学素子を含み、
前記液晶表示パネルは、前記液晶表示パネルの背面側と前記第1の導光路の前記第1の主面とが密接するように配置され、
前記第1の主面から出射されるレーザ光は、その偏光軸が前記偏光板の偏光軸方向に対し設定された交差角度を成して、前記液晶表示パネルの前記背面側に入射することを特徴とする液晶表示装置。 - 前記レーザ光源は、少なくとも、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ光を出射することができる請求項12に記載の液晶表示装置。
- 前記光学素子は、ホログラム層であり、
複数の前記ホログラム層が、前記第1の導光路内を伝播する前記平行レーザ光の伝播方向に沿って、設定されたピッチで間欠的に配列され、
前記複数のホログラム層のそれぞれは、前記平行レーザ光の少なくとも一部を、回折させ、前記第1の主面に略垂直な方向に出射させる請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記ホログラム層は、位相変調体積型ホログラムである請求項14に記載の液晶表示装置。
- 前記位相変調体積型ホログラムは、少なくとも、赤色光、緑色光、および、青色光に対応する三種の波長による三波長多重ホログラムである請求項15に記載の液晶表示装置。
- 前記位相変調体積型ホログラムは、赤色光の波長、緑色光の波長、および、青色光のそれぞれに対応する、所定のピッチで形成された三種の単波長ホログラムを含む請求項15に記載の液晶表示装置。
- 前記ホログラム層は、位相変調平面型計算機合成ホログラムである請求項15に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の導光路は、前記レーザ光源の出射する前記レーザ光の波長に対応した副導光路を備え、
前記副導光路には、前記副導光路内を伝播する前記平行レーザ光の波長に対応した前記位相変調平面型計算機合成ホログラムが形成されている請求項18に記載の液晶表示装置。 - 前記複数のホログラム層のそれぞれは、前記平行レーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に略直線状に延び、
前記略直線状に延びたホログラム層は、前記平行レーザ光の伝播方向に沿って、設定されたピッチで間欠的に配列され、
前記端面部から前記平行レーザ光の伝搬方向に沿って、前記ホログラム層の回折効率が、単調増加する請求項14に記載の液晶表示装置。 - 前記光学素子は半透過ミラーであり、
複数の前記半透過ミラーは、前記第1の導光路内を伝播する前記平行レーザ光の伝播方向に沿って、設定されたピッチで配列され、
前記複数の半透過ミラーのそれぞれは、前記平行レーザ光の少なくとも一部を、反射させ、前記第1の主面に略垂直な方向に出射させる請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記複数の半透過ミラーのそれぞれは、前記平行レーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に略直線状に延び、
前記略直線状に延びた半透過ミラーは、前記平行レーザ光の伝播方向に沿って、設定されたピッチで配列され、
前記端面部から前記平行レーザ光の伝搬方向に沿って、前記半透過ミラーの反射率が、単調増加する請求項21に記載の液晶表示装置。 - 前記バックライト照明装置の前記光学部材は、前記レーザ光の光路を変換して出射する光路変換部を含み、
前記光路変換部は、前記レーザ光を受け、その光路を折り返して、前記端面部に前記平行レーザ光を入射させる請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記バックライト照明装置は、さらに、前記レーザ光を受けて前記光路変換部に前記レーザ光を導光する第2の導光路をさらに備え、
前記第2の導光路は、前記第1の導光路の前記第1の主面とは異なる主面に、平行に、近接して設けられ、
前記レーザ光源および前記光路変換部は、前記第2の導光路の端面部近傍に配置される請求項23に記載の液晶表示装置。 - 前記液晶表示パネルは、画素の列を備え、
前記画素は、赤色画素部、緑色画素部、および、青色画素部を含み、
前記平行レーザ光は、少なくとも、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ光に分離された状態で前記第1の主面から出射され、前記赤色レーザ光が前記赤色画素部に入射し、前記緑色レーザ光が前記緑色画素部に入射し、前記青色レーザ光が前記青色画素部に入射するように、前記第1の導光路の前記光学素子が前記画素の列に対応付けられて配置される請求項13に記載の液晶表示装置。 - 前記バックライト照明装置は、さらに、前記第1の導光路の前記第1の主面に偏向用シートを備え、
前記偏向用シートが、前記第1の主面から出射されたレーザ光の進行方向を偏向させる請求項12に記載の液晶表示装置。 - 前記偏向用シートは、拡散板、レンズシート、または、プリズムシートを含む請求項26に記載の液晶表示装置。
- 前記光学素子は、前記平行レーザ光を直線偏光に保った状態で前記第1の主面と略垂直な方向に出射させる、請求項1に記載の面状照明装置。
- 前記光学素子は、前記平行レーザ光を直線偏光に保った状態で前記第1の主面と略垂直な方向に出射させる、請求項12に記載の液晶表示装置。
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