JP4932732B2 - 面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源としてレーザ光を使用した面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置に関する。

従来、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置には、光源として冷陰極蛍光管を利用した面状照明装置がバックライト照明として広く使用されている。これに用いられている冷陰極蛍光管は蛍光体の発光を利用しており、表示可能な色再現範囲に制約がある。このため、より鮮明で、自然な色調を再現するために様々な検討が行われている。これらの中で、赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）および青色光（Ｂ光）の３色の発光ダイオード（ＬＥＤ素子）を用いたバックライト用の面状照明装置が注目されている。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色またはさらに多色のＬＥＤ素子を用いた光源は、冷陰極蛍光管に比べて色の再現領域が広くなり、高画質を得ることができる。あるいは、フィールドシーケンシャル方式での画像表示も可能である。このため、精力的に開発が進められている。

例えば、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色のＬＥＤ素子を用いる液晶表示装置の表示用光源として、光源が複数組にグループ化され、各組ごとに表示用光源の一括点灯と一括消灯を制御する手段を備えた構成が示されている（例えば、特許文献１参照）。この構成により、フィールドシーケンシャル方式だけでなく、カラーフィルタ方式の液晶表示装置に対しても、高輝度の表示と低消費電力化が可能である。

さらに、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色のＬＥＤ素子を光ガイドの３縁部に配置し、これらの光をそれぞれの縁部から導き、液晶表示装置の各色の画素に対応する領域にそれぞれの光を射出させる構成も示されている（例えば、特許文献２参照）。この構成では、カラーフィルタを不要とすることも可能である。

また、３色の発光素子のうち少なくともいずれかの色の発光素子として、ＬＥＤ素子よりも輝度の高い高出力化に適する半導体レーザ素子を用いることで、駆動電流の増大による発熱を抑制し、特性の変動を減少させる構成も示されている。なお、この例では、赤色半導体レーザを用いることが具体的に示されている（例えば、特許文献３参照）。

特許文献３に記載の例のように、レーザを光源として用いる場合には、大面積にわたり均一な輝度を実現することが重要である。輝度のバラツキがあれば、色再現範囲が広くても表示画像は非常に劣化する。しかしながら、レーザ光源をバックライト照明に用いた例はほとんどなく、特許文献３においても均一な輝度を実現することについては何の記載も開示もされていない。

さらに、良好な画像を得るためには、スペックルノイズの抑制も要求される。レーザから出力されるレーザ光はコヒーレンシー（可干渉性）が極めて高いために、互いに干渉してランダムな強度変化が発生することにより、スペックルノイズが形成される。スペックルノイズが発生すると表示画像の画質低下を招く。しかし、バックライト用の照明装置としてレーザを光源に用いる場合に、スペックルノイズを防止する方法についても、上記特許文献１ないし３には示されていない。

なお、レーザディスプレイやレーザ露光装置等については、スペックルノイズを防止する方法についての検討が種々行われている。例えば、インテグレータレンズを用いて、スペックルノイズの発生を防止し、レーザ光の強度分布を均一化する方法において、インテグレータレンズを所定の範囲で往復移動させることが示されている（例えば、特許文献４参照）。
特開２００４−３３３５８３号公報 特開２００３−０３５９０４号公報 特開２００５−０６４１６３号公報 特開平０１−１７９９０８号公報

特許文献１および特許文献２の例は、発光ダイオードを用いる構成であり、レーザを光源として用いて大面積にわたり輝度の均一な照明を行う構成や方法については、何ら開示も示唆もされていない。

さらに、特許文献３の例においては、具体的な例として赤色の半導体レーザを用いることが記載されているが、この例においてもレーザを用いて均一な面状の照明光を得るための具体的方法についてはまったく記載されていない。

また、特許文献４の例では、インテグレータレンズを往復移動させることにより、スペックルノイズの発生を防止しているが、これに開示された構成では液晶表示装置のバックライトの照明装置として用いることができない。また、この方法では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色のレーザ光源を用いることについて、示唆も開示もされていない。

また、従来の大画面液晶ディスプレイにおいて、その光源は、個々の光源要素の輝度が小さかったため、十分な輝度を得るために多数の光源を並列に用いる必要があった。多数個の光源を用いた場合、個々の初期の輝度ムラや、経時変化による特性変化が個々に異なるため、その表示面に輝度ムラが生じるという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、レーザ光源を用いて、大面積に均一な輝度を有し、色再現範囲の広く、かつスペックルノイズの抑制も可能な面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の面状照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射する平板状の第１の導光路（第１の導光板）と、を備える構成を有する。

このような構成とすることにより、レーザ光源を用いても面内の光強度分布が均一な面状照明装置を得ることができる。なお、レーザ光がビーム走査部により走査されながら第１の導光路に導光されるので、第１の導光路に拡散板等を設ければスペックルノイズを防止できる。

また、上記構成において、さらに、ビーム走査部から出射されたレーザ光を受け、レーザ光の光路を変換して出射する光路変換部を備え、第１の導光路は、光路変換部を出射したレーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、偏向走査角度または往復運動の距離を小さくすることが可能であり、ビーム走査部を簡略な構造とすることができる。さらに、面内の光強度分布をより均一化することも容易に行える。

また、上記構成において、さらに、ビーム走査部から出射されたレーザ光を受け、レーザ光を光路変換部へ導光する平板状の第２の導光路（第２の導光板）を備え、第２の導光路は、第１の導光路の第１の主面とは異なる第２の主面に積層して設けられ、ビーム走査部および光路変換部は、第２の導光路の端面部近傍に配置され、ビーム走査部は、偏向走査したレーザ光を第２の導光路の端面部に入射し、光路変換部は、第２の導光路の端面部より出射するレーザ光を受けるようにしてもよい。

このような構成とすることにより、レーザ光源から発生したレーザ光をビーム走査部から光路変換部に光の漏れを生じさせずに伝達することができる。また、ごみ等が付着してもレーザ光が遮断されることがなく、信頼性に優れた面状照明装置を実現できる。

また、上記構成において、第１の導光路は、第１の主面に、レーザ光の進行方向を偏向する偏向用シート含んでもよい。この場合に、この偏向用シートが拡散板、レンズシートまたはプリズムシートであってもよい。

このような構成とすることにより、一方の主面の全面にわたって非常に均一な輝度を有する面状照明装置を得ることができる。さらに、拡散板やレンズシートあるいはプリズムシートにより、レーザ光の角度が変化することからスペックルノイズも防止できる。

また、上記構成において、ビーム走査部は、レーザ光を反射する反射ミラーと、反射ミラーの角度を変化させる角度調整機構とを含み、角度調整機構が反射ミラーの角度を変化させて、レーザ光を偏向走査させるようにしてもよい。

このような構成とすることにより、微小な反射ミラーを用いて偏向走査することができるので、ビーム走査部を小型にすることができる。また、第１の導光路の一方の主面から出射するレーザ光の輝度をより均一にすることもできる。さらに、ホログラム光学素子や半透過ミラー等を用いた構成も容易に設計できる。

また、上記構成において、ビーム走査部は、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つと、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つを第１の導光路の端面部と平行方向に往復運動させる往復運動機構とを含み、偏向走査は、往復運動機構の往復運動により実行されるようにしてもよい。この場合に、ビーム走査部には、レーザ光を第１の導光路の主面と平行方向に広げたビームに整形する光学素子がさらに設けられていてもよい。

このような構成とすることにより、ビーム走査部のシリンドリカルレンズまたはレンチキュラーレンズの往復運動の距離を小さくでき、ビーム走査部の構造をより簡略化できる。また、レーザ光を扁平ビームとした後に、ビーム走査部で往復運動させることにより、スペックルノイズの抑制もできる。なお、扁平ビームに整形する光学素子は、シリンドリカルレンズまたはレンチキュラーレンズの前に配置したレンズでもよい。

さらに、ビーム走査部は、第１の導光路の第１の主面に対して垂直方向にレーザ光の出射角度を振動させる垂直角度振動機構を含み、偏向走査は、垂直角度振動機構による出射角度の振動により実行されるようにしてもよい。

このような構成とすることにより、垂直方向にもレーザ光の出射角度を振動走査させることにより、スペックルノイズを抑制することができる。

また、上記構成において、さらに、光路変換部は、入射したレーザ光の進行方向を略平行化する光学素子を含んでいてもよい。

このような構成とすることにより、第１の導光路に入射するレーザ光のほぼ全てを平行光とすることができるので、ホログラム光学素子や半透過ミラーあるいは拡散板等の設計を容易に行える。

また、上記構成において、さらに、第１の導光路は、設定されたピッチで配列する複数のホログラム光学素子を含み、ホログラム光学素子は、第１の導光路に入射したレーザ光を、レーザ光の波長に基づいて回折することでレーザ光の色分離を行うようにしてもよい。この場合において、ホログラム光学素子は、第１の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第１の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光学素子の列の回折効率は、列毎に、設定した比率で変化するようにそれぞれ異ならせてもよい。

このような構成とすることにより、一方の主面から所定の発光波長の光をそれぞれ分離して取り出すことができる。また、ホログラム光学素子の回折効率を段階的に変化させることで、一方の主面の全面にわたって均一な輝度を得ることができる。

また、上記構成において、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光源を含み、レーザ光源は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ光を合波してビーム走査部に対して出射するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、ビーム走査部を１つにすることができる。なお、この場合でも、それぞれの色のレーザ光を発光させる時間を異ならせれば、第１の導光路の一方の主面から赤色、緑色および青色だけでなく、様々な色を有する照明光を取り出すことができる。

また、上記構成において、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、青色レーザ光を含む互いに相異なる波長を有するレーザ光を出射する光源を含み、ビーム走査部は、互いに相異なる波長を有するレーザ光のそれぞれを、個別的に偏向走査するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、それぞれの色の光源に対して、それぞれビーム走査部を設けているので、第１の導光路から出射させる色を自由に選択することができる。

また、上記構成において、ビーム走査部は、相異なる波長を有するレーザ光を偏向走査し、偏向走査された相異なる波長のレーザ光は、同一時刻において、第１の導光路内の互いに相異なる領域を伝播するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、第１の導光路の一方の主面から出射する色を場所ごとに選択することができる。

また、上記構成において、第１の導光路は、少なくとも相異なる波長を有するレーザ光に含まれる波長の種類と同じ数の複数の副導光路を含み、複数の副導光路は、設定されたピッチで配列された複数の半透過ミラーを含み、複数の副導光路は、それぞれ、同一の波長を有するレーザ光のみを伝播し、半透過ミラーは、第１の導光路に入射したレーザ光の一部を反射して第１の導光路の第１の主面から出射するようにしてもよい。この場合において、半透過ミラーは、第１の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第１の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、半透過ミラーの列の反射率は、列毎に、段階的に変化するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、一方の主面から所定の色のレーザ光をそれぞれ列状に分離して取り出すことができる。また、半透過ミラーの反射率を段階的に変化させることで、一方の主面の全面にわたって均一な輝度を得ることができる。この反射率は、半透過ミラーの配置個数をもとにしてそれぞれ設計することができる。

さらに、本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト照明装置とを有する液晶表示装置であって、バックライト照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射する平板状の第１の導光路と、を備え、バックライト照明装置の第１の導光路の第１の主面と液晶表示パネルとが密接して配置され、第１の主面から出射するレーザ光は、液晶表示パネルを照明する液晶表示装置である。

このような構成とすることにより、レーザ光源を用いて大面積にわたり均一な輝度を有するバックライト照明装置を備えた液晶表示装置が得られる。さらに、レーザ光源の波長の色純度がよいので表示可能な色再現範囲が広がり、より鮮明で、自然な色調を再現することができる。また、レーザ光源は発光のための効率が高いので、低消費電力も可能である。

さらに、上記構成において、さらに、バックライト照明装置は、ビーム走査部から出射されたレーザ光を受け、レーザ光の光路を変換して出射する光路変換部を備え、第１の導光路は、光路変換部を出射したレーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、液晶表示パネルが大画面の表示面を有する場合であっても、バックライト照明装置を小型にすることができる。

さらに、上記構成において、さらに、バックライト照明装置は、ビーム走査部から出射されたレーザ光を受け、レーザ光を光路変換部へ導光する平板状の第２の導光路を備え、第２の導光路は、第１の導光路の第１の主面とは異なる第２の主面に積層して設けられ、ビーム走査部および光路変換部は、第２の導光路の端面部近傍に配置され、ビーム走査部は、偏向走査したレーザ光を第２の導光路の端面部に入射し、光路変換部は、第２の導光路の端面部より出射するレーザ光を受けるようにしてもよい。

このような構成とすることにより、レーザ光がごみ等により遮断されることがなくなるので、均一な輝度を安定して保持することができる。

さらに、上記構成において、第１の導光路は、第１の主面に、レーザ光の進行方向を偏向する偏向用シート含んでもよい。この場合に、偏向用シートは、少なくとも、拡散板、レンズシート、および、プリズムシートのいずれか１つを含んでよい。

このような構成とすることにより、走査して拡散板等に入射するレーザ光が種々の角度で光路が変化するので、スペックルノイズを低減することができる。

さらに、上記構成において、さらに、光路変換部は、入射したレーザ光の進行方向を略平行化する光学素子を含んでいてもよい。

このような構成とすることにより、第１の導光路に入射するレーザ光をほぼすべて平行光とすることができるので、ホログラム光学素子や半透過ミラーあるいは拡散板等の設計を容易に行え、バックライト照明装置から均一な輝度のレーザ光を出射させることができる。

さらに、上記構成において、バックライト照明装置の第１の導光路の第２の主面は、レーザ光を反射し、レーザ光を第１の主面から出射させる、凹凸を有する反射面を含んでもよい。

このような構成とすることにより、レーザ光の利用効率を改善することができる。

さらに、上記構成において、ビーム走査部は、レーザ光を反射する反射ミラーと、反射ミラーの角度を変化させる角度調整機構とを含み、角度調整機構が反射ミラーの角度を変化させて、レーザ光を偏向走査させるようにしてもよい。

このような構成とすることにより、反射ミラーは、例えばマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）技術を用いて非常に微小な形状で作製することが可能であり、ビーム走査部の構成を小型で、かつ簡単にすることができる。

さらに、上記構成において、さらに、ビーム走査部は、第１の導光路の第１の主面に対して垂直方向にレーザ光の出射角度を振動させる垂直角度振動機構を含み、偏向走査は、垂直角度振動機構による出射角度の振動により実行されるようにしてもよい。

このような構成とすることにより、スペックルノイズの抑制を行うことができる。

さらに、上記構成において、ビーム走査部は、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つと、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つを第１の導光路の端面部と平行方向に往復運動させる往復運動機構とを含み、偏向走査は、往復運動機構の往復運動により実行されるようにしてもよい。

このような構成とすることにより、輝度の均一化とスペックルノイズの低減ができる。

さらに、上記構成において、液晶表示パネルは、画素を備え、画素は、カラー画像を形成するために、画素毎に相異なる色を表示する複数のサブピクセルを含み、第１の導光路は、サブピクセルに対して、サブピクセルの表示する色に対応したレーザ光を、第１の主面から出射させる立上げ素子を含む構成としてもよい。この場合に、立上げ素子の構成として、さらに、第１の導光路は、液晶表示パネルに含まれる画素の列に対応したピッチで配列する複数のホログラム光学素子を含み、液晶表示パネルの画素は、赤色を表示する赤色画素部、緑色を表示する緑色画素部、および、青色を表示する青色画素部を含み、ホログラム光学素子は、第１の導光路に入射したレーザ光を、レーザ光の波長に基づいて回折することでレーザ光の色分離を行い、赤色画素部、緑色画素部、および、青色画素部のそれぞれに、相異なる波長を有するレーザ光を入射させる構成としてもよい。さらに、ホログラム光学素子は、第１の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第１の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光学素子の列の回折効率は、列毎に、設定した比率で変化するようにそれぞれ異ならせてもよい。

このような構成とすることにより、液晶表示パネルの画素列を構成する赤色画素部、緑色画素部および青色画素部に、それぞれＲ光、Ｇ光およびＢ光を照射することができるので、カラーフィルタをなくすことも可能である。カラーフィルタを除去することにより、より明るい表示を得ることもできる。

さらに、上記構成において、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光源を含み、レーザ光源は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、および、青色レーザ光を合波してビーム走査部に対して出射するようにしてもよい。あるいは、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、青色レーザ光を含む互いに相異なる波長を有するレーザ光を出射する光源を含み、ビーム走査部は、互いに相異なる波長を有するレーザ光のそれぞれを、個別的に偏向走査するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、色再現性の良好な液晶表示装置を実現できる。

さらに、上記構成において、ビーム走査部は、相異なる波長を有するレーザ光を偏向走査し、偏向走査された相異なる波長のレーザ光は、同一時刻において、第１の導光路内の互いに相異なる領域を伝播するように構成してもよい。この場合において、液晶表示パネルは、複数の画素を含み、画素は、第１の時刻において、相異なる波長を有するレーザ光に含まれる第１の波長を有するレーザ光を入射し、第２の時刻において、相異なる波長を有するレーザ光に含まれる第２の波長を有するレーザ光を入射し、一の画素が、複数の色を表示するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、例えば赤色、緑色および青色を連続的にスクロールして照明することにより、カラーフィルタなしで色再現性の良好な画像を表示することができる。

さらに、上記構成において、第１の導光路は、少なくとも相異なる波長を有するレーザ光に含まれる波長の種類と同じ数の複数の副導光路を含み、液晶パネルの画素は、赤色を表示する赤色画素部、緑色を表示する緑色画素部、および、青色を表示する青色画素部を含み、複数の副導光路は、設定されたピッチで配列された複数の半透過ミラーを含み、複数の副導光路は、それぞれ、同一の波長を有するレーザ光のみを伝播し、半透過ミラーは、第１の導光路に入射したレーザ光の一部を反射して第１の導光路の第１の主面から出射し、第１の主面から出射したレーザ光は、画素の赤色画素部、緑色画素部、および、青色画素部に入射する構成としてもよい。この場合において、半透過ミラーは、第１の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第１の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、半透過ミラーの列の反射率は、列毎に、段階的に変化するようにしてもよい。

このような構成とすることにより、液晶表示パネルの画素列を構成する赤色画素部、緑色画素部および青色画素部に、それぞれＲ光、Ｇ光およびＢ光を照射することができるので、カラーフィルタをなくすことも可能である。カラーフィルタを除去することにより、より明るい表示を得ることもできる。

さらに、上記構成において、液晶表示パネルは、画素を含み、レーザ光の進行方向に関し画素よりも下流に、少なくとも、拡散板、レンズシート、および、プリズムシートのいずれか１つを含んでよい。

このような構成とすることにより、走査されて入射したレーザ光の角度を変化させて視認することができるので、スペックルノイズを低減し、良好な画質を得ることができる。

また、本発明にかかる面状照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射する平板状の第１の導光路（第１の導光板）と、を備え、第１の導光路は、設定されたピッチで配列する複数のホログラム光学素子を含み、ホログラム光学素子は、第１の導光路に入射したレーザ光を、レーザ光の波長に基づいて回折することでレーザ光の色分離を行うようにしてもよい。この場合において、ホログラム光学素子は、第１の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第１の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光学素子の列の回折効率は、列毎に、設定した比率で変化するようにそれぞれ異ならせてもよい。

また、本発明にかかる面状照明装置の第１の導光路は、少なくとも相異なる波長を有するレーザ光に含まれる波長の種類と同じ数の複数の副導光路を含み、複数の副導光路は、設定されたピッチで配列された複数の半透過ミラーを含み、複数の副導光路は、それぞれ、同一の波長を有するレーザ光のみを伝播し、半透過ミラーは、第１の導光路に入射したレーザ光の一部を反射して第１の導光路の第１の主面から出射するようにしてもよい。この場合において、半透過ミラーは、第１の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第１の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、半透過ミラーの列の反射率は、列毎に、段階的に変化するようにしてもよい。

さらに、上記構成において、レーザ光を略平行光化して第１の導光路に入射させる光学素子を用いてもよい。レーザ光を略平行光化することにより、効率よく色分離することが可能となる。

本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネルと、液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト照明装置とを有する液晶表示装置であって、バックライト照明装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射する平板状の第１の導光路と、を備え、バックライト照明装置の第１の導光路の第１の主面と液晶表示パネルとが密接して配置され、第１の主面から出射するレーザ光は、液晶表示パネルを照明する液晶表示装置である。液晶表示パネルは、画素を備え、画素は、カラー画像を形成するために、画素毎に相異なる色を表示する複数のサブピクセルを含み、第１の導光路は、サブピクセルに対して、サブピクセルの表示する色に対応したレーザ光を、第１の主面から出射させる立上げ素子を含む構成とする。この場合に、立上げ素子の構成として、さらに、第１の導光路は、液晶表示パネルに含まれる画素の列に対応したピッチで配列する複数のホログラム光学素子を含み、液晶表示パネルの画素は、赤色を表示する赤色画素部、緑色を表示する緑色画素部、および、青色を表示する青色画素部を含み、ホログラム光学素子は、第１の導光路に入射したレーザ光を、レーザ光の波長に基づいて回折することでレーザ光の色分離を行い、赤色画素部、緑色画素部、および、青色画素部のそれぞれに、相異なる波長を有するレーザ光を入射させる構成としてもよい。さらに、ホログラム光学素子は、第１の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第１の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光学素子の列の回折効率は、列毎に、設定した比率で変化するようにそれぞれ異ならせてもよい。

さらに、上記構成において、第１の導光路は、少なくとも相異なる波長を有するレーザ光に含まれる波長の種類と同じ数の複数の副導光路を含み、液晶パネルの画素は、赤色を表示する赤色画素部、緑色を表示する緑色画素部、および、青色を表示する青色画素部を含み、複数の副導光路は、設定されたピッチで配列された複数の半透過ミラーを含み、複数の副導光路は、それぞれ、同一の波長を有するレーザ光のみを伝播し、半透過ミラーは、第１の導光路に入射したレーザ光の一部を反射して第１の導光路の第１の主面から出射し、第１の主面から出射したレーザ光は、画素の赤色画素部、緑色画素部、および、青色画素部に入射する構成としてもよい。この場合において、半透過ミラーは、第１の導光路内のレーザ光の伝播方向に対して垂直な方向に延びた複数個の列を構成し、第１の導光路内のレーザ光の伝搬方向に沿って、半透過ミラーの列の反射率は、列毎に、段階的に変化するようにしてもよい。

さらに、上記構成において、レーザ光を略平行光化して第１の導光路に入射させる光学素子を用いてもよい。レーザ光を略平行光化することにより、効率よく色分離することが可能となる。

本発明の面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置によれば、レーザ光を設定した偏向走査角度に偏向走査するので、大面積にわたり均一な輝度を有し、しかもスペックルノイズの低減も可能である。さらに、レーザ光源は色純度がよいことから、色の再現性が良好で、高画質の液晶表示装置を実現することができる。さらに、レーザの発光効率が高いので、全体として低消費電力化も可能であり、液晶表示装置のさらなる高画質化と低消費電力化を実現できるという大きな効果を奏する。

また、大画面ディスプレイを実現する本発明の面状照明装置および液晶表示装置は、光源が劣化しても面内で均一な輝度を保つことができ、液晶表示装置の各色の画素に対応する領域にそれぞれの光を射出させる色分離機構を備えることで消費電力の省電力化を達成する。

本発明は、光源としてレーザ光源を用い、大面積の表示面に均一な輝度を有し、色再現範囲の広く、かつスペックルノイズの抑制も可能な面状照明装置であり、もって、その面状照明装置を用いた液晶表示装置を提供する。

本発明の面状照明装置は、非常に大きな輝度を有するレーザ光源を光源として用いる。そのため、レーザ光源は、極めて少ない数の光源を含む。
そのため、レーザ光源が経時的に劣化しても、表示面内で均一な輝度を保つことができる。

また、レーザ光を光源として用いた場合に生じるスペックルノイズ等の課題は、後述のビーム走査部、および、第１の導光路の少なくともいずれか１つの作用により、レーザ光に十分な位相差（光路のバリエーション）が与えられることで、解決される。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。また、図面は、理解しやすくするために面状照明装置を拡大して示しており、液晶表示パネルと面状照明装置との寸法等については必ずしも正確な表示ではない。

（第１の実施形態）
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。

図１Ａに示すように、第１の実施形態の面状照明装置１は、以下の構成からなる。面状光源装置１は、レーザ光源１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃを有する。レーザ光源１２は、赤色光（Ｒ光）源１２ａ、緑色光（Ｇ光）源１２ｂおよび青色光（Ｂ光）源１２ｃの３原色を発光する３つの光源を有する。
また、図１Ｂを参照すれば、面状照明装置１は、このレーザ光源１２ａ〜ｃから出射されるレーザ光を一方の端面部２４ｄから入射し、一方の主面から出射する平板状の第１の導光板（第１の導光路）２４を備える。図１Ａを再び参照すれば、第１の導光板２４と平行方向であって、あらかじめ設定した往復運動によりレーザ光を偏向走査するビーム走査部１６を備える。ビーム走査部１６は、所定のＮＡを有するシリンドリカルレンズ１６ｂを備えることができる。

さらに、図１Ａを参照すれば、面状照明装置１は、ビーム走査部１６から出射したレーザ光の光路を変換する光路変換部２２と、ビーム走査部１６で偏向走査したレーザ光を光路変換部２２に導光する第２の導光板（第２の導光路）２０を備える。この第２の導光板２０は、第１の導光板２４の他方の主面に積層して設けられることが望ましい。ビーム走査部１６は第２の導光板２０の一方の端面部２０ａ側近傍に配置され、一方の端面部２０ａに対向する他方の端面部２０ｂに光路変換部２２が配置されることが望ましい。

また、第１の導光板２４の一方の主面に、レーザ光の進行方向を偏向する偏向用シートとして拡散板２４ｃが配置されている。さらに、第１の実施形態では、第１の導光板２４の他方の主面には、入射したレーザ光を均一に拡散、反射して一方の主面に入射させるために、例えば微小なドットパターン（凹凸形状）を形成した反射層２４ａを設ける。
さらに、導光板の他方の主面には、プリズムパターンや散乱面を設けることが好ましい。一方の主面からの均一な出射を可能とするとともに、一方の主面の偏向面と協働して、拡散パターンをよりランダムにし、スペックルノイズをさらに低減する。

光路変換部２２は、例えばリフレクタや三角プリズム等を用いることができる。さらに、この光路変換部２２は、第１の導光板２４にレーザ光を漏れなく入射させ、かつより均一な面状照明光を得るために、ビーム走査部１６で走査された入射角度に応じて角度の調整や、あるいは散乱して入射するように、その内側表面に微小な凹凸形状を設けてもよい。このような加工を施すことにより、第１の導光板２４に入射するレーザ光をほぼ平行光とすることや、均一な照明を可能とする。
第１の実施形態では、第１の導光板２４に入射するレーザ光をほぼ平行光とするため、ビーム走査部１６のシリンドリカルレンズのＮＡと同じＮＡを有するシリンドリカルフレネルレンズ面を光路変換部２２に設ける。また均一化とスペックルノイズ低減のため、光路変換部２２の別の面には微小な凹凸パターンからなる散乱面が設けられる。

Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃからなるレーザ光源１２からのレーザ光は、コリメートされ、例えばダイクロイックミラー１４により合波された後に、ビーム走査部１６に入射する。なお、第１の実施形態では、ビーム走査部１６には、レーザ光源１２から出射されるレーザ光を扁平ビームに整形する光学素子（図示せず）がさらに設けられており、シリンドリカルレンズ１６ｂに入射するレーザ光は、扁平ビーム化される。

また、ビーム走査部１６は、反射ミラー１６ａ、シリンドリカルレンズ１６ｂおよびシリンドリカルレンズ１６ｂを第１の導光板２４の一方の端面部２４ｄと平行方向に往復運動させる往復運動機構１６ｃとを有している。この往復運動機構１６ｃを用いて、シリンドリカルレンズ１６ｂを往復運動させ、第１の導光板２４中に均一な光強度でレーザ光を入射させることができる。さらに、この往復運動によりスペックルノイズの抑制もできる。このような往復運動は単純な動作であるので、例えば圧電素子等を用いれば容易にできる。また、ボイスコイルを用いるような一般的な構成としてもよい。

なお、第１の実施形態では、レーザ光源１２、ダイクロイックミラー１４およびビーム走査部１６は、収納部１８にまとめて収納されているが、収納部１８は特に設けなくてもよい。また、レーザ光源１２や第１の導光板２４等は、筐体２６に収納されているが、図１Ａでは筐体２６の表面および収納部１８の表面をそれぞれ切り取って示している。

これにより、レーザ光は光路変換部２２の長さ方向の全体にわたって均一な光強度で入射する。また、シリンドリカルレンズ１６ｂによりレーザ光を拡散させるとともに往復運動させることで、スペックルノイズの抑制もできる。この結果、第１の導光板２４の一方の主面内で均一な光強度を有し、かつスペックルノイズを抑制した面状照明装置１を得ることができる。

なお、第１の導光板２４および第２の導光板２０は、透明で、光学特性や成形性に優れた樹脂材料を用いることができる。特に、複屈折が少ないアクリル樹脂やポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましく、また、薄いフィルム状としてよいし、あるいは、空洞（空気）としてもよい。さらに、第１の導光板２４の一方の主面側に設けられている拡散板２４ｃは、第１の導光板２４の一方の主面側から、より均一な面状照明光を出射させるために設けられている。また、拡散板２４ｃの表面に、さらにプリズムシートやレンズシートを設けてもよい。また、このようなプリズムシートやレンズシートの面上に、さらに別の拡散板を設けてもよい。

これらの拡散板やレンズシートを用いることにより、均一な明るさの照明が可能となるとともに、偏向走査されたレーザ光が各々の走査位置（角度）に対し、異なる角度分布をもつビームであって異なる位相分布を有するビームとして面状照明装置１の照明方向から出射するようにできる。
これより、拡散板２４ｃの表面に、レンズシート２８を設けた場合のレーザ光の角度変化を説明する。図２は、上記内容を説明する図である。図２で示すように、例えばレンズシート２８に対し、入射レーザ光３０が走査されながら入射する。入射レーザ光３０に対して、出射レーザ光３２は走査位置（角度）に対し、異なる角度（位相）分布をもつ。したがって、照明の輝度の均一化に加えて、スペックルノイズの抑制も可能となる。

なお、拡散板２４ｃやレンズシート２８の材料も透明で、光学特性や成形性に優れた樹脂材料を用いることができる。特に、複屈折が少ないアクリル樹脂やポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。
なお、これらの拡散板２４ｃやレンズシート２８は、第１の導光板２４の表面に直接設けられることが好ましい。そうすることで、略平行化されたレーザ光の、第１の導光板２４の主面からの出射を促し、主面に垂直に近い角度でレーザ光を直接出射させることができる。

なお、拡散板２４ｃを設けずに、あるいは拡散板２４ｃに加えて、第１の導光板２４に含まれるプラスチック樹脂材料中に、このプラスチック樹脂材料とは異なる屈折率を有する樹脂ビーズを分散させることで、レーザ光を拡散する拡散領域を形成してもよい。この拡散領域は、レーザ光の一部を透過させ、一部を拡散させる。そのため、第１の導光板２４の一方の主面からより均一な面状照明光を得ることができる。

このような構成とすることにより、レーザ光源を用いた場合に課題となるスペックルノイズの発生を防止し、干渉光強度ムラがなく、面内で均一な光強度分布を有する面状照明装置を実現することができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、第１の実施形態にかかる面状照明装置１をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の構成を示す図である。図３Ａは、液晶表示装置の断面概略図であり、図３Ｂは、図３Ａの一部を拡大して示す断面概略図である。

第１の実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネル３４と、この液晶表示パネル３４を背面側から照明するバックライト照明装置とを備えており、このバックライト照明装置が、上述した面状照明装置１を含む。面状照明装置１の第１の導光板２４の一方の主面と液晶表示パネル３４とは密接して配置されてよい。第１の実施形態では、第１の導光板２４の一方の主面と液晶表示パネル３４との間に、拡散板２４ｃが配置される。

液晶表示パネル３４は、透過型または半透過型構成で、例えばＴＦＴアクティブマトリクス型の液晶表示パネルである。その表示領域には図３Ｂに示すように赤色画素部（Ｒサブピクセル）、緑色画素部（Ｇサブピクセル）および青色画素部（Ｂサブピクセル）を含んだ画素３４ｄが多数設けられて、ＴＦＴにより駆動される。そして、２枚のガラス基板３４ａ、および、３４ｃの間に、液晶３４ｂが設けられ、この液晶３４ｂを駆動するＴＦＴ（図示せず）が、ガラス基板３４ａ、および、３４ｃの一方に形成される。液晶表示パネル３４は、従来から使用されているものを用いることができるため、詳細な説明は省略する。

第１の実施形態の液晶表示装置では、バックライト照明装置として本発明にかかる面状照明装置１を用いる。そのため、液晶表示装置は、表示画面が大面積であっても均一な輝度を有し、さらに、スペックルノイズも抑制される。また、レーザ光源１２を構成するＲ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃの発光波長は非常に色純度のよいものが得られることから、液晶表示装置の色再現範囲を大幅に拡大することができる。この結果、従来の蛍光表示管やＬＥＤ光源を使用する方式を採用する液晶表示装置に比べ、より高画質の表示画像を得ることができる。また、レーザ光源はＬＥＤ光源に比べて発光効率が良好であるため、低消費電力化も可能である。

なお、第１の実施形態においては、シリンドリカルレンズ１６ｂを用いたビーム走査部１６の構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。例えば、シリンドリカルレンズ１６ｂに代えてレンチキュラーレンズを用いてもよい。

なお、第１の実施形態においてはレーザ光を、第１の導光板２４と平行方向に広がる扁平ビーム化する光学素子（図示せず）をビーム走査部１６よりも入射側に設けた構成としたが、出射側に設けてもよい。どちらの場合もレーザ光強度分布の均一化を補助することができる。

本発明においては、大輝度のレーザ光を走査し、大画面用の均一面状照明装置を実現する。そのため、走査するレーザ光の強度のみを管理すれば、照明装置の輝度の経時的な変化に対応することができる。また複数個のレーザ光源からの光を走査した場合においても、複数個のレーザ光源を合波したレーザ光の強度のみを管理すれば、輝度を良好に保つことができる。このため多数個光源を用いた課題であった個々の光源要素の輝度の個体差、および経時的の輝度の変化という問題を、本発明にかかるレーザ光を用いた面状照明装置により解決することができる。

（第２の実施形態）
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明にかかる第２の実施形態による面状照明装置２を示す図である。図４Ａは、構成の概要を示す平面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＢ−Ｂ線に沿って切断した断面の概略図である。

第１の実施形態の面状照明装置２は、第１の導光板３６の構成が第１の実施形態の面状照明装置１の第１の導光板２４と異なる。すなわち、第２の実施形態では、第１の導光板３６は、その内部に一定のピッチで複数の半透過ミラー３６ａが配列される。そして、これらの半透過ミラー３６ａは、第１の導光板３６に入射したレーザ光の一部を、第１の導光板３６の一方の主面（拡散板３６ｂのある）方向に反射する。なお、半透過ミラー３６ａは、第１の導光板３６の入射面、すなわち一方の端面部３６ｃ側からレーザ光の伝搬方向に沿って、半透過ミラー３６ａの反射率を、設定した比率で異ならせている。したがって、それぞれの半透過ミラー３６ａで反射して一方の主面に出射するレーザ光の輝度を均一にすることができる。

第１の導光板３６の一方の主面側には、拡散板３６ｂが設けられる。拡散板３６ｂにより、レーザ光の角度が変化し、スペックルノイズを抑制することができる。これ以外については、第１の実施形態の面状照明装置１と同じであり、液晶表示装置として使用する構成についても図３Ａおよび図３Ｂに示す構成と同じであるので説明を省略する。

（第３の実施形態）
図５は、本発明にかかる第３の実施形態による面状照明装置３の構成を示す概略平面図である。この面状照明装置３を図示する場合においても、筐体２６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している。

第３の実施形態の面状照明装置３は、ビーム走査部３８が第１の実施形態のビーム走査部１６の構成と異なる。すなわち、第１の実施形態の面状照明装置１のビーム走査部１６ではシリンドリカルレンズ１６ｂを用いたが、第３の実施形態の面状照明装置３では、シリンドリカルレンズ１６ｂの代わりに、レンチキュラーレンズ３８ｂを用いる。レーザ光は、ビーム走査部３８の反射ミラー３８ａにより反射された後、レンチキュラーレンズ３８ｂに入射する。レンチキュラーレンズ３８ｂに入射したレーザ光は１次元的に拡がり、光路変換部２２に入射する。この場合に、往復運動機構３８ｃによりレンチキュラーレンズ３８ｂを一定の距離で往復運動させることで、光路変換部２２に入射するレーザ光の強度分布を均一化でき、かつスペックルノイズの抑制も行える。

第３の実施形態の場合、レンチキュラーレンズ３８ｂに入射する前にレーザ光を扁平ビームとしておくことが望ましい。このために、反射ミラー３８ａとレンチキュラーレンズ３８ｂとの間にレーザ光を扁平ビーム化する光学素子（図示せず）を挿入することが望まれる。あるいは、ダイクロイックミラー１４と反射ミラー３８ａとの間に、レーザ光を扁平ビーム化する光学素子（図示せず）を挿入してもよい。このように、第３の実施形態では、レンチキュラーレンズ３８ｂを用いることで、レンチキュラーレンズ３８ｂを出射するレーザ光をより均一な状態で拡げることができる。なお、往復運動機構３８ｃとしては、例えば圧電素子を用いることができる。

その他の構成については、第１の実施形態の面状照明装置１と同じであり、液晶表示装置として使用する構成についても図３Ａおよび図３Ｂに示す構成と同じであるので説明を省略する。なお、第２の実施形態の面状照明装置２のような構成とすることもできる。

（第４の実施形態）
図６は、本発明にかかる第４の実施形態による面状照明装置４の構成を示す概略平面図である。この面状照明装置４を図示する場合においても、筐体２６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している。

第４の実施形態の面状照明装置４は、ビーム走査部４０の構成が、第１の実施形態の面状照明装置１のビーム走査部１６と異なる。すなわち、第４の実施形態の面状照明装置４では、ビーム走査部４０は、反射ミラー４０ａと、この反射ミラー４０ａの角度を変化させるための角度調整機構４０ｂとを含む構成を備える。そして、この角度調整機構４０ｂを用いて反射ミラー４０ａの角度を変化させ、レーザ光を設定した偏向走査角度に偏向走査させる。これにより、図６に示すように、反射ミラー４０ａは光路変換部２２の長さ方向の全面にレーザ光を照射させるために偏向走査角度θで偏向走査される。図６に示すように、偏向走査角度θは、反射ミラー４０ａで偏向されて伝播するレーザ光の両端が、反射ミラー４０ａにおいて成す角度である。

これにより、光路変換部２２の長さ方向の全体にわたりレーザ光が入射可能となるので、光路変換部２２から第１の導光板２４の全面に均一にレーザ光を入射させることができる。同時にスペックルノイズの抑制も可能となる。

その他の構成については、第１の実施形態の面状照明装置１と同じであるので、説明を省略する。なお、第４の実施形態の面状照明装置４の場合、第１の導光板２４中のレーザ光をほぼ平行光とする、光路変換部２２のそれぞれの位置における角度の設定も、容易に設計することができる。
光路変換部２２では、反射ミラー４０ａを焦点とするシリンドリカルフレネルレンズ面が形成され、そうすることで、第１の導光板２４に入射するレーザ光は、ほぼ平行光となる。またレーザ光強度の均一化とスペックル除去のため、レーザ光が第１の導光板２４へ入射する前に、例えば、第１の実施の形態と同様に光路変換部２２の面に散乱面を設けることが好ましい。

面状照明装置４の場合、反射ミラー４０ａと角度調整機構４０ｂのみでビーム走査部４０を構成することができる。この反射ミラー４０ａは、上述したようにシリコン基板を用いてマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）技術により形成することができる。同じくＭＥＭＳ技術を用い、例えば圧電素子により偏向走査角度およびレーザ光の振動を生じさせる角度調整機構４０ｂを反射ミラー４０ａと一体化した構成も可能である。このような構成とすれば、ビーム走査部４０の形状を大幅に小型化することもできる。
また反射ミラー４０ａおよび角度調整機構４０ｂとして、ポリゴンミラーと回転調整機構を用いることもできる。

この面状照明装置４をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の構成は、図３Ａおよび図３Ｂに示す液晶表示装置と同じであるので説明を省略する。

面状照明装置４においては、さらに、角度調整機構４０ｂが、反射ミラー４０ａの角度の変化に重畳して偏向走査の方向に対して垂直方向にレーザ光の出射角度を振動させる、垂直角度振動機構を付加してもよい。垂直角度振動機構で、反射ミラー４０ａで反射されるレーザ光の垂直方向の角度を微振動させることにより、これまでの角度変化の方向と垂直な方向に角度変化のパターンが重畳される。そうすることで、さらにスペックルノイズを抑制することができる。また垂直角度振動機構は、図１の面状照明装置１にも付加することができる。

図７Ａは、第４の実施形態の第１の変形例である面状照明装置５の構成概略を示す平面図である。この第１の変形例においても、筐体２６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している。

第１の変形例による面状照明装置５は、図６に示したＲ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃを有するレーザ光源１２と、反射ミラー４０ａと、角度調整機構４０ｂと、これらを一体的に収納する収納部１８とを、２組設けている。このような構成とすることにより、大画面の液晶表示装置の場合でも均一な輝度を有する面状照明装置５を得ることができる。それ以外の構成については、第４の実施形態の面状照明装置４と同じであるので説明を省略する。
レーザ光源１２、および、ビーム走査部４０を２組設けることで、１のビーム走査部４０がレーザ光を拡げて入射させなければならない第１の導光板２４の端面の長さを短くすることができる。よって、レーザ光を拡げるために必要な、ビーム走査部４０と第１の導光板２４の端面までの距離を短くすることができる。

第１の変形例の面状照明装置５をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の構成についても、図３Ａおよび図３Ｂに示す液晶表示装置と同じとすることができるので説明を省略する。

なお、第１の変形例の面状照明装置５では、レーザ光源１２、ビーム走査部４０、および、収納部１８を、２組設けた構成としたが、３組以上設けてもよい。また、偏向走査させる速度は、一定速度である必要はなく、照明の均一性が得られるように適宜変化させてもよい。

図７Ｂは、第４の実施形態の第２の変形例である面状照明装置１００の構成概略を示す平面図である。第２の変形例は、ＲＧＢのレーザ光源およびビーム走査部、ならびに、それらを収納する収納部１８を２組設け、第１の導光板２４の２つの相異なる端面部からレーザ光を入射させる。面状照明装置１００は２つの相異なる端面からレーザ光を入射するため、光路変換部２２を２つ有する。このような構成とすることにより、１組のレーザ光源およびビーム走査部を有する場合よりも第１の導光板２４の主面から出射するレーザ光の放射強度分布を均一化することができ、スペックルノイズを低減させることができる。
なおこの第２の変形例では、ＲＧＢのレーザ光源とビーム走査部の組を２組用いたが、１のＲＧＢのレーザ光源と、このＲＧＢのレーザ光を２つのビーム走査部に分配するような構成としてもよい。また走査部を４つ設け、第１の導光板２４の４つの端面からレーザ光を入射させる構成としてもよい。

（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態の面状照明装置６の構成概略を示す平面図である。この面状照明装置６を図示する場合においても、筐体４４の表面を切り取り、内部構成をわかりやすく示している。なお、レーザ光源１２とビーム走査部４２とを収納する収納部は図示していない。また、ビーム走査部４２は、反射ミラー４２ａと角度調整機構４２ｂとを含み構成されている。

第５の実施形態の面状照明装置６は、ビーム走査部４２の反射ミラー４２ａを第１の導光板４６の角部に配置して、レーザ光を偏向走査角度θで偏向走査する。レーザ光は、第１の導光板４６と平行な方向に偏向走査される。さらに、第１の導光板４６は、第１の実施形態の面状照明装置１と同様に微小なドッドパターンを形成した反射層２４ａを用いた構成としている。反射層２４ａは、例えば、反射ミラー４２ａを中心とした同心円上に配置されることが望ましい。第５の実施形態の面状照明装置６においては、反射ミラー４２ａを偏向走査させる速度（例えば、その角速度）は一定でないことが望ましい。第１の導光板４６内におけるレーザ光の光路が長い方向、つまり、図８に示す面状照明装置６の場合の対角線方向で、偏向走査の角速度が最も小さくなるように走査されることが望ましい。

このような構成とすることにより、レーザ光源１２から出射したレーザ光は、反射ミラー４２ａにより偏向走査されて第１の導光板４６に入射し、第１の導光板４６では反射層２４ａにより反射されて第１の導光板４６の一方の主面から出射する。レーザ光の反射方向によって反射ミラー４２ａの偏向走査の角速度が変化すること、および、反射層２４ａの配置パターンによって、第１の導光板４６の一方の主面から出射するレーザ光の輝度分布を均一にすることができる。これにより、光路変換部や第２の導光板等を用いる必要がなくなる。そのため、面状照明装置６の構成を簡略化でき、低コスト化が可能である。

第５の実施形態の面状照明装置６をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の構成は、図３Ａおよび図３Ｂに示す液晶表示装置と同じでよいため、その説明を省略する。

（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態の面状照明装置７の構成を示す概略の平面図である。この面状照明装置７を図示する場合においても、筐体２６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している。

面状照明装置７は、レーザ光源１２を構成するＲ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃのそれぞれに対応した反射ミラー４８ａ、４８ｂ、および、４８ｃを有する。これら反射ミラー４８ａ、４８ｂ、および、４８ｃは、それぞれに対応付けられたレーザ光が光路変換部２２の長さ全体に入射するように、あらかじめ設定した偏向走査角度で偏向走査可能である。また、この面状照明装置７の場合には、第２の導光板を設けずに直接光路変換部２２にレーザ光を入射させ、光路変換部２２から第１の導光板２４にレーザ光が入射する。これら以外の構成については、第１の実施形態の面状照明装置１と基本的な構成は同じであるので説明を省略する。

面状照明装置７の場合、レーザ光源１２を構成するそれぞれのＲ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃに対し、それぞれ反射ミラー４８ａ、４８ｂ、４８ｃを設ける。これら反射ミラー４８ａ、４８ｂ、４８ｃにより、角度調整機構４８ｄが設定した偏向角度に基づきレーザ光を走査する。ビーム走査部４８は、レーザ光源１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃ、反射ミラー４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、ならびに、角度調整機構４８ｄを含む。なお、反射ミラー４８ａ、４８ｂ、４８ｃは、上述したようにシリコン基板を用いてＭＥＭＳ技術によりミラー形成を行い、形成してよい。さらに、例えば圧電体素子により角度を変調させる機構も反射ミラーと一体化した構成としてもよい。図９より、Ｒ光源１２ａと反射ミラー４８ａ、Ｇ光源１２ｂと反射ミラー４８ｂ、およびＢ光源１２ｃと反射ミラー４８ｃは、それぞれが同一の面上に配置されている。

以上のような構成により、Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃを同時に発光させて走査することで混合された照明光を第１の導光板２４から出射させることができる。さらに、Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃの発光に時間的な差を設けてそれぞれ発光させることも可能である。

図１０は、第６の実施形態の面状照明装置７を用い、レーザ光に含まれるＲ光、Ｇ光およびＢ光に対するビーム走査を、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光のそれぞれに対して、同一時刻において第１の導光板２４の一方の主面の異なる領域から出射させるように、行っている状態を示す図である。このとき、ビーム走査部４８は、レーザ光源１２から出射される複数の色に対し、それぞれの色のレーザ光が同一時刻に第１の導光板２４の一方の主面の異なる領域から出射させるように角度調整機構４８ｄを制御する制御回路（図示せず）をさらに有する。このような制御回路を付加すれば、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光のそれぞれについて、同一の時刻に、第１の導光板２４の異なる領域から同時に出射させることができる。これにより、例えば従来のように、液晶表示パネルの各画素を、Ｒサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルで構成する必要がなくなり、同一の画素で、順次、異なる時刻に異なる色を表示させることにより、一の画素で複数の色を表示することができる。したがって、この面状照明装置７をバックライト照明装置として用いる場合、図３Ａおよび図３Ｂに示すような構成の液晶表示装置のみならず、（Ｒ、Ｇ、および、Ｂ用の）サブピクセルを設けない液晶表示パネルを用いてカラー画像を表示することができる。このとき、液晶表示パネルの各画素の駆動を、Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃから出射するそれぞれのレーザ光の走査に同期させて行うことが必要である。このような駆動は、上記の制御回路と液晶表示パネルの回路とを同期させるように制御すれば容易に実施できる。

このように同一時刻に、第１の導光板２４の異なる領域を照明するように走査をさせれば、スクロール方式で、フィールドシーケンシャルタイプの液晶表示装置が可能となる。この例（スクロール方式）では、第１の導光板２４におけるＲ光、Ｇ光、および、Ｂ光を発光する領域を同一時刻において異ならせ、それら領域を時間的に推移させてフィールドシーケンシャルタイプの液晶表示装置を実現する。なお、スクロール方式は、Ｒ光、Ｇ光、および、Ｂ光の発光のタイミングを、時間的にずらして順次発光させることを禁止するものではない。このスクロール方式においても、一の画素にＲ用、Ｇ用、Ｂ用のサブピクセルを設ける必要がなくなり、画素の構成を大幅に簡略化することができる。また、カラーフィルタも不要となるので、輝度を大きくすることもできる。特に、本発明のように、同じ時刻にＲ光、Ｇ光およびＢ光の３色を別々の領域で順次走査させれば、単色が順次点灯するフィールドシーケンシャル方式とは異なり、画面上に同時に３色が表示されることになるため、カラーブレーキングの発生を緩和することができる。

なお、第１の実施形態から第６の実施形態までの面状照明装置を液晶表示装置のバックライト照明装置として用いる場合には、さらに種々の形態での構成が可能である。例えば、Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃを同時に発光させて走査することで、混合した照明光を第１の導光板から出射させることができるだけでなく、Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃを順次照明することもできる。このような照明を行えば、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置が可能となり、その構成を大幅に簡略化することができる。また、カラーフィルタも不要となるので、輝度を大きくすることもできる。

なお、第１の実施形態から第６の実施形態までにおいては、レーザ光源１２として、Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃの３色を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃに代えて、あるいは、さらに、これらとは異なる波長の光源を加えてもよい。

（第７の実施形態）
図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明にかかる第７の実施形態による面状照明装置５０をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の構成を示す図である。第７の実施形態および後述の第８の実施形態による面状照明装置およびこれを用いた液晶表示装置は、大画面ディスプレイを実現する面状照明装置および液晶表示装置であって、光源が劣化しても面内で均一な輝度を保つことができ、液晶表示装置の各色の画素に対応する領域にそれぞれの光を射出させる色分離機構を備えて消費電力の省電力化を達成する面状照明装置および液晶表示装置である。図１１Ａは、液晶表示装置の概略を示す平面図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのＣ−Ｃ線に沿って切断した断面の概略的な断面図である。また、図１２Ａは、液晶表示装置の構成の一部を拡大して示す拡大断面図である。なお、図１１Ａにおいては、バックライト照明装置の筐体６０およびレーザ光源１２やビーム走査部５２等を収納する収納部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している。また、第７の実施形態では、液晶表示装置の構成を主に説明する。そのため、本発明にかかる面状照明装置５０を、以下ではバックライト照明装置５０と称して説明することがある。

第７の実施形態の液晶表示装置は、液晶表示パネル６２と、液晶表示パネル６２を背面側から照明するバックライト照明装置５０とを備える。バックライト照明装置５０は、レーザ光源１２と、レーザ光源１２から出射されるレーザ光をあらかじめ設定した偏向走査角度で偏向走査するビーム走査部５２と、ビーム走査部５２から出射したレーザ光の光路を変換する光路変換部５６と、光路変換部５６により光路を変換されたレーザ光を、その端面部５８ｄから入射し、一方の主面５８ｃから出射する平板状の第１の導光板５８とを備える。

さらに、このバックライト照明装置５０は、ビーム走査部５２で偏向走査したレーザ光を光路変換部５６に導光する第２の導光板５４を備えてよい。そして、この第２の導光板５４は第１の導光板５８の他方の主面５８ｂに積層して設けられてよい。また、ビーム走査部５２は第２の導光板５４の一方の端面部５４ａ側に配置され、一方の端面部５４ａに対向する他方の端面部５４ｂに光路変換部５６が配置される。

バックライト照明装置５０の第１の導光板５８は、液晶表示パネル６２の画素列に対応するピッチで配列された複数のホログラム光学素子５８ａを含み、かつ、第１の導光板５８に入射したレーザ光をホログラム光学素子５８ａにより色分離して回折し、回折して得られた赤色光、緑色光および青色光を液晶表示パネル６２の画素６２ｄの列を構成するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルに、それぞれ出射する構成としている。

さらに、第７の実施形態では、バックライト照明装置５０のホログラム光学素子５８ａは、第１の導光板５８の入射面側、すなわち一方の端面部５８ｄからレーザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光学素子５８ａの回折効率を段階的に変化させて配置している。

液晶表示パネル６２は、透過型または半透過型でよく、例えばＴＦＴアクティブマトリクス型でよい。第７の実施形態の液晶表示パネル６２は、画素６２ｄを構成するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルが液晶表示パネル６２の幅方向あるいは長さ方向に直線的に配列されているものを用いることが好ましい。このような画素配置構成であれば、画素列に対応して配置するホログラム光学素子を一括して作製し、配置することが容易に行える。また、第７の実施形態の液晶表示装置では、液晶表示パネル６２にカラーフィルタは必須ではないが、図１１Ａおよび図１１Ｂならびに図１２Ａおよび図１２Ｂではカラーフィルタを設けた構成について説明する。

図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、第７の実施形態の液晶表示装置のバックライト照明装置５０のレーザ光源１２およびビーム走査部５２等の基本的構成は、第３の実施形態の面状照明装置３と同じである。

レーザ光源１２には、出射するレーザ光をコリメートするレンズ（図示せず）も配置されてよい。そして、Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃからなるレーザ光源１２からのレーザ光を、例えばダイクロイックミラー１４で合波する。ビーム走査部５２は、例えば第１の実施形態で説明したＭＥＭＳ等の技術により作製された反射ミラー５２ａと角度調整機構５２ｂを含む。この角度調整機構５２ｂにより反射ミラー５２ａを所定の偏向走査角度内で偏向走査する。これにより、光路変換部５６の長さ方向全体にわたってレーザ光を入射させることができる。なお、スペックルノイズの抑制のため、第１の導光板５８の一方の主面５８ｃ側に拡散板を配置することが好ましい。さらに、角度調整機構５２ｂにより、偏向走査方向に対して垂直な方向にも微小角度で振動を加えてもよい。これによりスペックルノイズをさらに抑制することもできる。

ビーム走査部５２から出射したレーザ光は、第２の導光板５４の一方の端面部５４ａ側から入射し、他方の端面部５４ｂ近傍に設けた光路変換部５６に入射する。第２の導光板５４の素材には、第１の実施形態の第２の導光板２０で説明した材料を用いることができる。なお、この第２の導光板５４は、必ずしも設けなくてもよい。すなわち、ビーム走査部５２から出射するレーザ光を、空気中を伝播させて光路変換部５６に入射させてもよい。しかし、筐体６０内部でごみ等が存在するとレーザ光が遮断されて局部的な輝度の低下を生じる可能性がある。第２の導光板５４を設けることで、このようなトラブルを防止できる。

光路変換部５６は、偏向走査されたレーザ光の進行方向を平行化するように凹面および凸面の形状を有している。光路変換部５６により、レーザ光は第１の導光板５８を略平行化されたビームとなって伝播する。略平行化することによって、ホログラム光学素子５８ａの色分離において、各色のビーム混合を抑制することができる。またホログラム光学素子５８ａといった立上げ素子の設計を容易に行うことができる。

図１２Ａに示すように、第１の導光板５８のレーザ光路中に設けるホログラム光学素子５８ａは、画素列に対応するピッチで配列される。これらのホログラム光学素子５８ａは、第１の導光板５８を伝搬するレーザ光の一部を色分離して回折し、第１の導光板５８の一方の主面５８ｃからＲ光、Ｇ光およびＢ光として出射する。そして、レーザ光の残りは、ホログラム光学素子５８ａを透過し、次のホログラム光学素子５８ａに入射する。次にレーザ光が入射したホログラム光学素子５８ａにおいても、入射レーザ光は、上記と同様にレーザ光の一部を回折して色分離することによって、第１の導光板５８の一方の主面５８ｃから出射するレーザ光と、ホログラム光学素子５８ａを透過するレーザ光とに分離される。このように光路変換部５６に最も近いホログラム光学素子から順番に、一部は色分離と回折により第１の導光板５８の一方の主面５８ｃから出射し、残りは透過して次のホログラム光学素子に入射する。このために、第１の導光板５８の入射面側、すなわち一方の端面部５８ｄからレーザ光の伝搬方向に沿って、ホログラム光学素子５８ａの回折効率を段階的に変化させて配置している。これにより、第１の導光板５８の全面にわたり均一な輝度を有するＲ光、Ｇ光およびＢ光を得ることができる。

ホログラム光学素子５８ａは、例えばレーザ光を用いた干渉露光により形成し、Ｒサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルからなる画素列に対応したパターンを形成した位相型体積ホログラム光学素子等を用いることができる。なお、ホログラム光学素子５８ａは、列状に形成するパターンを備えなくてもよい。画素の配列パターンに対応したパターンを備えた位相型体積ホログラム素子でよい。

また、第１の導光板５８と液晶表示パネル６２とは、液晶表示パネル６２の画素６２ｄを構成するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルに対して、上記のＲ光、Ｇ光およびＢ光が、それぞれ対応して入射するように、位置合わせされて配置される。

一方、第７の実施形態の液晶表示パネル６２は、２枚のガラス基板６２ａ、６２ｃの間に液晶６２ｂが設けられており、この液晶６２ｂを駆動するためのＴＦＴはガラス基板６２ａ、６２ｃの一方に形成されているが、図示していない。この液晶表示パネル６２は、画素６２ｄを構成するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルが、列状に配置されている構成を有することが望ましい。その他については特に限定することなく、従来構成の液晶表示パネルを用いることができる。

第１の導光板５８を伝搬してきたレーザ光は、ホログラム光学素子５８ａにより回折されて、画素６２ｄの列に対応してＲ光、Ｇ光およびＢ光にそれぞれ色分離される。このとき、液晶表示パネル６２の画素６２ｄの列を構成するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルの列に対応する、それぞれの列方向にＲ光、Ｇ光およびＢ光を回折させることが望ましい。ここで、「列」は、図面に垂直な方向でよい。相異なる３方向に回折したＲ光、Ｇ光およびＢ光は、第１の導光板５８の一方の主面５８ｃと液晶表示パネル６２のガラス基板６２ａとの間に設けた、例えば微小レンズ６４を透過することでほぼ平行光となり、液晶表示パネル６２のそれぞれ対応するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルに入射する。

なお、微小レンズ６４を透過するレーザ光は、必ずしも正確な平行光である必要はなく、ある程度の角度分布を有していてもよい。さらに、カラーフィルタを設けている場合には、微小レンズ６４は特に設けなくてもよい。この微小レンズ６４は、プリズムシートやレンズシートにより構成すればよい。

上記の構成により、各ホログラム光学素子５８ａは立上げ素子として機能し、レーザ光を一方の主面５８ｃに導く。回折効率を段階的に変化させて配置しているホログラム光学素子５８ａにおいて回折されてＲ光、Ｇ光およびＢ光に色分離されたレーザ光は、を液晶表示パネル６２の表示面全体を均一な輝度で第１の主面から照明する。よって、面状照明装置５０は、液晶表示パネル６２を均一な輝度で照明することができる。さらに、この面状照明装置５０をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の液晶表示パネル６２には、Ｒサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルごとに色分離したレーザ光が入射される。そのため、色純度がよく、かつ色再現範囲の広い高画質の液晶表示装置を実現できる。なお、カラーフィルタをなくすこともできるので、さらに輝度を大きくすることもできる。

なお、第７の実施形態においては、ビーム走査部５２は、反射ミラー５２ａを用いる構成について説明した。しかしながら、ビーム走査部５２に、シリンドリカルレンズやレンチキュラーレンズ等を用いてもよい。

図１２Ｂは、第７の実施形態の変形例による液晶表示パネルを示す図である。図１２Ｂに示す液晶表示パネルは、図１２Ａに示した液晶表示パネル６２と、液晶パネルの画素６２ｄよりも鑑賞者側に、拡散板６２ｅを設けた点で相違する。本発明にかかるバックライト照明装置を用いる場合において、画素６２ｄに入射するレーザ光がある一定角以上の発散角を有すると、そのレーザ光と異なる色のサブピクセルにレーザ光が入射し、損失となる。そのため、画素６２ｄに入射する時点において、レーザ光は、略平行光化され、画素６２ｄに入射されることが望まれる。しかしながら、画素６２ｄを透過した後の時点において、レーザ光が、なお略平行光のままであっては、液晶表示装置の視野角が狭くなるという課題が生じる。このため、本発明にかかる液晶表示パネルにおいては、視野角を拡大するための構成を備えることが望まれる。図１２Ｂに示す液晶表示パネル変形例においては、画素６２ｄよりも鑑賞者側に、拡散板、レンズシート、または、プリズムシートを設け、視野角を拡げる構成とする。特に、液晶表示パネルを構成する、液晶層と出射側偏光板６２ｆの間に、拡散板６２ｅ（、または、レンズシート、もしくは、プリズムシート）を設けることが好ましい。拡散板６２ｅ（、または、レンズシート、もしくは、プリズムシート）が、画素６２ｄよりも鑑賞者側にあると、外光をひろってしまい、明所コントラストが劣化する課題が生じる。しかし、出射側偏光板６２ｆを拡散板６２ｅよりも鑑賞者側にさらに配置し、よって外光を遮ることで、明所コントラストを改善することができる。

（第８の実施形態）
図１３Ａおよび図１３Ｂは、本発明にかかる第８の実施形態による面状照明装置７０をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の概略構成を示す図ある。図１３Ａは平面図であり、図１３Ｂは、図１３ＡのＤ−Ｄ線に沿った断面図である。また、図１４は、その構成の一部を拡大して示す拡大断面図である。なお、図１３Ａにおいては、バックライト照明装置の筐体８６およびレーザ光源７２やビーム走査部７４等を収納する収納部７６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している。また、第８の実施形態では、液晶表示装置の構成を主体に説明する。本発明の面状照明装置７０を、以下ではバックライト照明装置７０と称して説明する場合もある。

第８の実施形態の液晶表示装置は、第７の実施形態の液晶表示装置と同様、液晶表示パネル９０と、液晶表示パネル９０を背面側から照明するバックライト照明装置７０とを備える。バックライト照明装置７０は、レーザ光源７２と、レーザ光源７２から出射されるレーザ光をあらかじめ設定した偏向走査角度で偏向走査するビーム走査部７４と、ビーム走査部７４から出射したレーザ光の光路を変換する光路変換部８０と、光路変換部８０により光路を変換されたレーザ光を一方の端面部８２ｄから入射して一方の主面８２ｅから出射する平板状の第１の導光板８２とを備える。

また、バックライト照明装置７０は、ビーム走査部７４で偏向走査したレーザ光を光路変換部８０に導光する第２の導光板７８をさらに備える。第２の導光板７８は、第１の導光板８２の他方の主面８２ｆに積層して設けられる。そして、ビーム走査部７４は、第２の導光板７８の一方の端面部７８ｄ側近傍に配置され、一方の端面部７８ｄに対向する他方の端面部７８ｅ近傍に光路変換部８０が配置される。

さらに、バックライト照明装置７０のビーム走査部７４は、反射ミラー７４ａ、７４ｂ、および、７４ｃを有し、反射ミラー７４ａ、７４ｂ、および、７４ｃの角度をそれぞれ変化させてレーザ光を設定した偏向走査角度で偏向走査するための角度調整機構７４ｄを備えている。

また、バックライト照明装置７０の第１の導光板８２は、レーザ光源のそれぞれの発光波長の異なる光源の数に対応する個数だけ配置した複数の副導光板（副導光路）８２ａ、８２ｂ、および、８２ｃを備えている。これらの副導光板８２ａ、８２ｂ、および、８２ｃには、液晶表示パネル９０の画素９０ｄ（図１４参照。）の列に対応するピッチで複数の半透過ミラー８４ａ、８４ｂ、および、８４ｃが配列されている。そして、これらの半透過ミラー８４ａ、８４ｂ、および、８４ｃは、第１の導光板８２に入射したレーザ光の一部を、第１の導光板８２の一方の主面８２ｅ方向に反射する。この場合に、それぞれの色のレーザ光を、液晶表示パネル９０の画素９０ｄを構成するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルに対応して、それぞれ出射する構成としている。

なお、半透過ミラー８４ａ、８４ｂ、および、８４ｃは、第１の導光板８２の入射面、すなわち一方の端面部８２ｄ側からレーザ光の伝搬方向に沿って、半透過ミラー８４ａ、８４ｂ、および、８４ｃの反射率を、設定した比率で異ならせている。

液晶表示パネル９０は、透過型または半透過型でよく、例えばＴＦＴアクティブマトリクス型であってもよい。ただし、第８の実施形態の液晶表示パネル９０は、画素９０ｄを構成するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルが液晶表示パネル９０の幅方向あるいは長さ方向に直線的に配列されていることが望ましい。また、第８の実施形態の液晶表示装置では、液晶表示パネル９０にはカラーフィルタを設けなくてもよいが、図１３Ａおよび図１３Ｂならびに図１４ではカラーフィルタを設けた構成について説明する。

第８の実施形態では、Ｒ光源、Ｇ光源およびＢ光源からなるレーザ光源７２は、それぞれのレーザ光を合波せず、各レーザ光は、それぞれ別々の反射ミラー７４ａ、７４ｂ、および、７４ｃを介して第２の導光板７８に入射される。レーザ光源７２と反射ミラー７４ａ、７４ｂ、および、７４ｃとは、第６の実施形態の面状照明装置７と基本的な構成は同じでよい。ただし、第８の実施形態では、第２の導光板７８は、第２の導光板７８の副導光板７８ａ、７８ｂ、および、７８ｃが、反射ミラー７４ａ、７４ｂ、および、７４ｃに対応するように、第１の導光板８２の厚み方向に積層して配置されている。レーザ光源７２は、Ｒ光源、Ｇ光源およびＢ光源から構成されており、これらのＲ光源、Ｇ光源およびＢ光源に対応して、それぞれ反射ミラー７４ａ、７４ｂ、および、７４ｃが配置される。さらに、反射ミラー７４ａ、７４ｂ、および、７４ｃを駆動する角度調整機構７４ｄが設けられる。これらによりビーム走査部７４を構成している。これらの基本構成は、上述したように面状照明装置７と同じであるので、これ以上の説明は省略する。

Ｒ光源、Ｇ光源およびＢ光源からなるレーザ光源７２から出射したレーザ光は、ビーム走査部７４により、設定した偏向角度に偏向走査されて第２の導光板７８のそれぞれの副導光板７８ａ、７８ｂ、および、７８ｃに入射する。

それぞれの副導光板７８ａ、７８ｂ、および、７８ｃに入射したレーザ光は、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光に分離された状態で（合波されずに、）光路変換部８０に入射する。各レーザ光は、光路変換部８０で１８０度だけ偏向され、第１の導光板８２の副導光板８２ａ、８２ｂ、および、８２ｃに入射する。つまり、第２の導光板７８の副導光板７８ａに入射したＲ光は、光路変換部８０ａにより偏向され、第１の導光板８２の副導光板８２ａに入射する。また、第２の導光板７８の副導光板７８ｂに入射したＧ光は、光路変換部８０ｂにより偏向され、第１の導光板８２の副導光板８２ｂに入射する。同様に、第２の導光板７８の副導光板８２ｃに入射したＢ光は、光路変換部８０ｃにより偏向され、第１の導光板８２の副導光板８２ｃに入射する。

第１の導光板８２の副導光板８２ａ、８２ｂ、および、８２ｃには、液晶表示パネル９０の画素９０ｄを構成するＲサブピクセル、Ｇサブピクセル、Ｂサブピクセルに対応して半透過ミラー８４ａ、８４ｂ、および、８４ｃが、それぞれ列状に設けられている。

この半透過ミラー８４ａ、８４ｂ、および、８４ｃは、第１の導光板８２の副導光板８２ａ、８２ｂ、および、８２ｃをそれぞれ伝播してきたＲ光、Ｇ光およびＢ光の一部を反射し、残りを透過させる。透過したレーザ光は、次の半透過ミラーに入射し、同様に一部を反射し、残りを透過させる。反射したＲ光、Ｇ光およびＢ光は、第１の導光板８２の一方の主面８２ｅから液晶表示パネル９０に入射する。

液晶表示パネル９０の画素９０ｄを構成するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルと、それぞれ対応するピッチで列状に半透過ミラー８４ａ、８４ｂ、８４ｃが配列されている。したがって、これらの半透過ミラー８４ａ、８４ｂ、および、８４ｃにより反射したＲ光、Ｇ光およびＢ光は、対応するＲサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルに、それぞれ入射する。これにより、色純度と色再現範囲が良好で、高画質の液晶表示装置を実現できる。

なお、第８の実施形態の場合には、Ｒサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルとするためのカラーフィルタを設けなくてもよい。だが、カラーフィルタを設けることにより、隣接間のサブピクセルに漏れた光をそれぞれ遮断することができるので、より色純度を改善することが可能である。

また、液晶表示パネル９０の鑑賞者側あるいは第１の導光板８２の一方の主面８２ｅ側のいずれかの面上に拡散板を配置してもよい。このように拡散板を配置すれば、スペックルノイズを抑制することもできる。

なお、半透過ミラー８４ａ、８４ｂ、および、８４ｃは、第１の導光板８２の副導光板８２ａ、８２ｂ、および、８２ｃ中に設けた約４５度の傾斜面上に、例えば誘電体膜材料を積層した多層膜を設けることにより作製することができる。具体的には、例えば以下のようにして作製することができる。まず、アクリル等の透明樹脂を用いて、断面が液晶表示パネル９０のそれぞれのサブピクセルに対応する長さを有する直角２等辺三角形の三角柱を形成する。次に、この三角柱の長辺部の表面に、上記の多層膜を形成する。その後、この多層膜が形成された多層膜形成三角柱と、この多層膜形成三角柱と同じ形状の三角柱との長辺部同士を、アクリル等の同一の材料からなる接着剤により接合する。これを繰り返せば、サブピクセルに対応する位置に半透過ミラーが配置された平板状の第１の導光板８２を得ることができる。ただし、上記した作製方法は一例であって、さらに別の方法で作製してもよい。

上記の構成とすることにより、レーザ光源を光源として用いつつ、スペックルノイズの発生を防止することができる。よって、干渉強度ムラのない、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光を、それぞれ、Ｒサブピクセル、ＧサブピクセルおよびＢサブピクセルに入射させて画像を形成することができる。したがって、光利用効率が高く、色純度がよく、かつ色再現範囲の広い高画質の液晶表示装置を実現できる。なお、カラーフィルタをなくすこともできるので、さらに輝度を大きくすることもできる。

なお、第８の実施形態においては、ビーム走査部５２は反射ミラー７４ａ、７４ｂ、および、７４ｃを用いる場合について説明したが、シリンドリカルレンズやレンチキュラーレンズ等を用いることもできる。

なお、第７および第８の実施形態においては、レーザ光源１２として、Ｒ光源１２ａ、Ｇ光源１２ｂおよびＢ光源１２ｃの３色を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。さらに、これらとは異なる波長の光源を加えてもよい。

なお、第７および第８の実施形態ではサブピクセルに対し、各色のレーザ光を導いて主面から射出する立上げ素子として、ホログラム光学素子、および、副導光板と半透過ミラーを用いた構成で説明したが、他の構成をとることもできる。
例えば、副導光板とそれぞれの導光板に形成したプリズム面などを用いることもできる。

また、本発明は第１の実施形態ないし第８の実施形態までの構成に限定されることはなく、さらに種々の構成とすることができる。

例えば、第１の導光板の他方の主面側には、レーザ光を一方の主面に向けて出射させる凹凸を有する反射層を設けてもよい。このような反射層を設けることにより、一方の主面から出射するレーザ光の輝度分布をより均一にすることができる。

本発明にかかる面状照明装置とそれを用いた液晶表示装置は、レーザ光を、設定した偏向走査角度で時間的に偏向走査することにより、スペックルノイズの発生を防止し、かつ面内で均一な輝度を有する面状照明装置を実現できる。これを用いれば高輝度で、高画質の液晶表示装置を実現できる。よって、本発明は、ディスプレイ分野において有用である。

本発明にかかる第１の実施形態による面状照明装置を示す平面図 図１ＡのＡ−Ａ線に沿って切断した断面の概略図 本発明にかかる第１の実施形態による面状照明装置において、レンズシートを用いた場合のレーザ光の角度変化を説明する図 本発明にかかる第１の実施形態による面状照明装置をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の構成を示す断面概略図 図３Ａの一部拡大断面概略図 本発明にかかる第２の実施形態による面状照明装置の構成の概要を示す平面図 図４ＡのＢ−Ｂ線に沿って切断した断面の概略図 本発明にかかる第３の実施形態による面状照明装置の構成を示す概略の平面図 本発明にかかる第４の実施形態による面状照明装置の構成を示す概略の平面図 本発明にかかる第４の実施形態の変形例の面状照明装置の構成を示す概略の平面図 本発明にかかる第４の実施形態のさらなる変形例の面状照明装置の構成を示す概略の平面図 本発明にかかる第５の実施形態による面状照明装置の構成を示す概略の平面図 本発明にかかる第６の実施形態による面状照明装置の構成を示す概略の平面図 本発明にかかる第６の実施形態による面状照明装置を用い、レーザ光のビームの走査をＲ光、Ｇ光およびＢ光のそれぞれに対して行い、各色光が同じ時間に第１の導光板の主面の異なる領域から出射する状態を説明する図 本発明にかかる第７の実施形態による面状照明装置をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の構成を概念的に示す平面図 図１１ＡのＣ−Ｃ線に沿って切断した断面の概略図 本発明にかかる第７の実施形態による液晶表示装置における部分断面図 本発明にかかる第７の実施形態による液晶表示装置の変形例における、部分断面図 本発明にかかる第８の実施形態による面状照明装置をバックライト照明装置として用いた液晶表示装置の概略構成を示す平面図 図１３ＡのＤ−Ｄ線に沿って切断した断面の概略図 本発明にかかる第８の実施形態による液晶表示装置における部分断面図

符号の説明

１，２，３，４，５，６，７，５０，７０ 面状照明装置（バックライト照明装置）
１２，７２ レーザ光源
１２ａ Ｒ光源
１２ｂ Ｇ光源
１２ｃ Ｂ光源
１４ ダイクロイックミラー
１６，３８，４０，４２，４８，５２，７４ ビーム走査部
１６ａ，３８ａ，４０ａ，４２ａ，４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，５２ａ，７４ａ，７４ｂ，７４ｃ 反射ミラー
１６ｂ シリンドリカルレンズ
１６ｃ，３８ｃ 往復運動機構
４０ｂ，４２ｂ，４８ｄ，５２ｂ，７４ｄ 角度調整機構
１８，７６ 収納部
２０，５４，７８ 第２の導光板
２０ａ，２４ｄ，３６ｃ，５４ａ，５８ｄ，７８ｄ，８２ｄ 一方の端面部
２０ｂ，５４ｂ，７８ｅ 他方の端面部
２２，５６，８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ 光路変換部
２４，３６，４６，５８，８２ 第１の導光板
２４ａ 反射層
２４ｃ，３６ｂ 拡散板
２６，４４，６０，８６ 筐体
２８ レンズシート
３０，３２ レーザ光
３４，６２，９０ 液晶表示パネル
３４ａ，３４ｃ，６２ａ，６２ｃ ガラス基板
３４ｂ，６２ｂ 液晶
３４ｄ，６２ｄ，９０ｄ 画素
３６ａ，８４ａ，８４ｂ，８４ｃ 半透過ミラー
３６ｂ，５８ｃ，８２ｅ 一方の主面
３８ｂ レンチキュラーレンズ
５８ａ ホログラム光学素子
５８ｂ，８２ｆ 他方の主面
６４ 微小レンズ
７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，８２ａ，８２ｂ，８２ｃ 副導光板

Claims (7)

1. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、
   前記ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射する平板状の第１の導光路と、を備え、
   前記ビーム走査部は、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つと、前記少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つを前記第１の導光路の前記端面部と平行方向に往復運動させる往復運動機構とを含み、
   前記偏向走査は、前記往復運動機構による前記少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つの往復運動により実行され、
   前記少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つは、前記往復運動により、前記レーザ光の偏向方向を時間的に変化させ、前記レーザ光の強度分布を均一にする、面状照明装置。
2. レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、
   前記ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射する平板状の第１の導光路と、を備え、
   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、青色レーザ光を含む互いに相異なる波長を有するレーザ光を出射する光源を含み、
   前記ビーム走査部は、前記互いに相異なる波長を有するレーザ光のそれぞれを、個別的に偏向走査する、面状照明装置。
3. 前記ビーム走査部は、さらに、ビーム走査部の前記個別的偏向走査を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記相異なる波長のレーザ光が、同一時刻において、前記第１の導光路内の互いに相異なる領域を伝播し、かつ、前記相異なる波長のレーザ光が、相異なる時刻において、前記第１の導光路内の同一の領域を伝播するように前記個別的偏向走査を制御する請求項２に記載の面状照明装置。
4. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト照明装置とを有する液晶表示装置であって、
   前記バックライト照明装置は、
   レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、
   前記ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射する平板状の第１の導光路と、を備え、
   前記バックライト照明装置の前記第１の導光路の前記第１の主面と前記液晶表示パネルとが密接して配置され、
   前記第１の主面から出射する前記レーザ光は、前記液晶表示パネルを照明し、
   前記ビーム走査部は、少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つと、前記少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つを前記第１の導光路の前記端面部と平行方向に往復運動させる往復運動機構とを含み、
   前記偏向走査は、前記往復運動機構による前記少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つの前記往復運動により実行され、
   前記少なくともシリンドリカルレンズおよびレンチキュラーレンズのいずれか１つは、前記往復運動により、前記レーザ光の偏向方向を時間的に変化させ、前記レーザ光の強度分布を均一にする、液晶表示装置。
5. 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルを背面側から照明するバックライト照明装置とを有する液晶表示装置であって、
   前記バックライト照明装置は、
   レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光を偏向走査するビーム走査部と、
   前記ビーム走査部によって偏向走査されたレーザ光を端面部から入射し、第１の主面から出射する平板状の第１の導光路と、を備え、
   前記バックライト照明装置の前記第１の導光路の前記第１の主面と前記液晶表示パネルとが密接して配置され、
   前記第１の主面から出射する前記レーザ光は、前記液晶表示パネルを照明し、
   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、青色レーザ光を含む互いに相異なる波長を有するレーザ光を出射する光源を含み、
   前記ビーム走査部は、前記互いに相異なる波長を有するレーザ光のそれぞれを、個別的に偏向走査する、液晶表示装置。
6. 前記ビーム走査部は、さらに、ビーム走査部の前記個別的偏向走査を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記相異なる波長を有するレーザ光が、同一時刻において、前記第１の導光路内の互いに相異なる領域を伝播し、かつ、前記相異なる波長のレーザ光が、相異なる時刻において、前記第１の導光路内の同一の領域を伝播するように前記個別的偏向走査を制御する請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記液晶表示パネルは、複数の画素を含み、
   前記画素は、第１の時刻において、前記相異なる波長を有するレーザ光に含まれる第１の波長を有するレーザ光を入射し、第２の時刻において、前記相異なる波長を有するレーザ光に含まれる第２の波長を有するレーザ光を入射し、
   一の前記画素が、複数の色を表示する請求項６に記載の液晶表示装置。

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