JPWO2008029892A1 - レーザ光源、面光源及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、高周波を重畳した駆動電流により発光素子１０１を駆動し、その出射光を波長依存性を有する偏光素子１０２に入射させるものである。偏光素子１０２は入射されたレーザ光出力を波長毎に異なる方向に出射するので、偏光素子を射出するときのレーザ光の広がり角を変化させることができ、スペックルを減少させることができる。

Description

本発明は、液晶プロジェクターや液晶ディスプレイ等の液晶表示装置の液晶パネルをその背面から照明するバックライト用のレーザ光源に関する。

液晶プロジェクターの光源として、メタルハライドランプや水銀ランプが主として使われている。また、液晶パネルの背面にはバックライトが配置される。表示パネルに出力された画像は、このバックライトからの光によって視認できるようになる。バックライトは、インバータによって駆動される冷陰極線管（ＣＣＦＴ：Cold Cathode Fluorescent Tube）が広く使われている。

より色再現領域を広げ、起動時間を短縮し、高効率な光源として、近年、白色ＬＥＤ（light emitting diode）やレーザが使われるようになってきた。

レーザは、偏光方向が揃っており、電光変換効率などの基本性能も高いため、小さな領域から大きな光出力を取り出すことが可能である。また、ＬＥＤよりも色再現性が高い。レーザは、効率が良く高品質なシステムが構築できるため、理想的な点光源である。

しかし、レーザの光は、光子の位相とエネルギーが揃っていることから、干渉性が強く、レーザで照明された領域（以下「照明領域」という）を観察すると明るさにムラが発生してしまう。この現象はスペックル（speckle）と呼ばれる。

スペックルを減少させる方法として、レーザを含む光学系を機械的に振動させる方法が知られている。特許文献１には、入射光を散乱させる散乱板をレーザ光の光路上に配置し、散乱板を振動させることにより、光路を変動させる露光照明装置が開示されている。これにより、照明領域の光強度分布を変動させ、スペックルを減少させる。
特開平０７−２９７１１１号公報

しかしながら、このような従来の散乱板を機械的に振動させる装置にあっては、装置が大きくなるという問題がある。また、振動する部分の疲労を考えると寿命の問題もある。

機械的な振動に依らなくても、レーザ光の経路を変化させることができればスペックルを減少させることができる。

本発明の目的は、機械的な振動に依らずにスペックルを減少させることができるレーザ光源、面光源、及び液晶表示装置を提供することである。

本発明のレーザ光源は、レーザ光を発光する発光素子と、前記発光素子から射出するレーザ光を波長に応じて異なる角度で屈折もしくは反射させる波長依存性を有する偏向素子と、直流電流に高周波を重畳した駆動電流により前記発光素子を駆動する駆動回路とを備える構成を採る。

本発明の面光源は、上記レーザ光源と、偏向素子から出射するレーザ光を入射して面状の光を出射する導光板とを備える構成を採る。

本発明の液晶表示装置は、上記面光源と、面光源により背面から照明される液晶パネルとを備える構成を採る。

本発明によれば、高周波を重畳した駆動電流によりレーザ光の発光素子を駆動し、偏向素子は入射されたレーザ光出力を異なる方向に出射するので、偏向素子を射出するときのレーザ光の広がり角を変化させることができ、レーザ光が振動しているような効果を与えることができる。したがって、散乱板等を機械的に振動させることなく、スペックルを減少させることができる。

本発明の実施の形態１に係るレーザ光源の構成を示す図 本実施の形態に係るレーザ光源の半導体レーザ及びレーザ駆動回路の具体的構成を示す回路図 本実施の形態に係るレーザ光源のレーザ素子の光出力分布を示す図 本実施の形態に係るレーザ光源の半導体レーザの光出力分布を示す縦モード波形図 本実施の形態に係るレーザ光源のレーザ駆動回路が発生する直流電流を用いた駆動波形を示す図 本実施の形態に係るレーザ光源の直流電流の駆動波形で半導体レーザを駆動したときの半導体レーザからのレーザ光の波長分布を示す概念図 本実施の形態に係るレーザ光源の半導体レーザから射出したレーザ光が回折素子で屈折する様子を示す図 本実施の形態に係るレーザ光源のレーザ駆動回路が発生する高周波重畳した駆動波形を示す図 図８に示す駆動波形で半導体レーザを駆動したときの半導体レーザからのレーザ光の波長分布を示す概念図 図９の波長分布のレーザ光が回折素子に入射したときの、回折素子から射出されるレーザ光の角度分布を示す図 本発明の実施の形態２に係るレーザ光源のレーザ駆動回路が発生する高周波重畳した駆動波形を示す図 本発明の実施の形態３に係る面光源の構成を示す図 本実施の形態に係るレーザ光源の面光源を使用する液晶表示装置の構成を示す図

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るレーザ光源の構成を示す図である。本実施の形態は、レーザ光源の発光素子として、半導体レーザに適用した例である。

図１において、レーザ光源１００は、半導体レーザ１０１と、半導体レーザ１０１から出力されるレーザ光の光路上に所定角度を持って配置された回折素子１０２と、半導体レーザ１０１を電流により駆動するレーザ駆動回路１０３と、を備えて構成される。

半導体レーザ１０１は、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを使用し、方向、位相及び波長の揃ったレーザ光を射出する。半導体レーザ１０１は、駆動電流に対して直線的に増加し、駆動電流が臨界値（しきい値電流）を超えるとレーザ作用が始まり、電流が増加するにつれて光の出力が急速に増加する。

回折素子１０２は、微細な平行スリット又は平行溝を配列した光学素子であり、半導体レーザ１０１から入射するレーザ光を回折の効果により屈折させて透過する。回折素子１０２は、半導体レーザ１０１から入射されるレーザ光の波長が異なる場合には、入射されるレーザ光を波長ごとに異なる角度で屈折させる。回折素子１０２は、後述する高周波重畳によって半導体レーザ１０１の光の波長域が広がっているとき、半導体レーザ１０１からの光の各波長ごとに異なる角度で屈折して光の進行方向を分散させる。なお、回折素子１０２は、入射したレーザ光を屈折させて透過する透過型回折素子を用いているが、透過型に限定されるものではなく、反射型回折素子で構成してもよい。

レーザ駆動回路１０３は、直流電流に高周波の交流電流を重畳した電流を半導体レーザ１０１に供給して、半導体レーザ１０１を駆動する。半導体レーザ１０１の駆動電流に高周波を重ね合わせることを高周波重畳（ＨＦＣＳ：high frequency current superpose）と呼ぶ。本実施の形態では、２００〜４００ＭＨｚ程度の高周波を重畳する。詳細については後述する。

図２は、上記半導体レーザ１０１及びレーザ駆動回路１０３の具体的構成を示す回路図である。

図２において、半導体レーザ１０１は、レーザ光を発光して射出するレーザ素子１１１と、レーザ素子１１１の光出力を検出するバックモニター受光素子１１２とから構成される。

レーザ素子１１１は、光パルス出力が例えば５０Ｗ（パルス幅１００ｎｓ）のレーザダイオードを用いる。バックモニター受光素子１１２は、レーザ素子１１１と同一パッケージ内に設置され、レーザ素子１１１の光出力を検出する。

レーザ駆動回路１０３は、ＡＰＣ（Automatic Power Control）回路１３１、ＡＣカット用インダクタ１３２、電源１３３、発振回路１３４、及びインピーダンス整合回路１３５を備えて構成される。

ＡＰＣ回路１３１は、レーザ素子１１１に直流電流Ｉｏｐを供給する。ＡＰＣ回路１３１は、バックモニター受光素子１１２の検出信号に基づいて、レーザ素子１１１の光出力が一定となるように直流電流Ｉｏｐを制御する。

ＡＣカット用インダクタ１３２は、ＡＰＣ回路１３１から出力される直流電流Ｉｏｐの交流成分をカットする。

発振回路１３４は、電源１３３からの電源供給を受けて、直流電流Ｉｏｐに重畳させる高周波信号を発生する。

インピーダンス整合回路１３５は、発振回路１３４により発生した高周波から直流成分をカットするとともに、発振回路１３４の出力インピーダンスを半導体レーザ１０１のインピーダンスに変換する。インピーダンス整合回路１３５は、発振回路１３４により発生した高周波信号から直流カットした交流電流Ｉｏｕｔを、ＡＰＣ回路１３１の直流電流Ｉｏｐに出力する。

上記電源１３３、発振回路１３４、及びインピーダンス整合回路１３５は、直流電流Ｉｏｐをレーザ素子１１１に供給するＡＰＣ回路１３１と並列に、高周波交流電流Ｉｏｕｔをレーザ素子１１１に供給する高周波重畳回路を構成する。

以上の構成において、ＡＰＣ回路１３１からの直流電流Ｉｏｐに発振回路１３４からの高周波交流電流Ｉｏｕｔを重畳し、高周波重畳された駆動電流で半導体レーザ１０１のレーザ素子１１１を駆動する。レーザ素子１１１の光出力は、バックモニター受光素子１１２により検出され、検出信号はＡＰＣ回路１３１フィードバックされる。ＡＰＣ回路１３１は、レーザ素子１１１の光出力を一定になるように制御する。

半導体レーザ１０１は、駆動電流がしきい値電流を上回るとき、駆動電流の大きさに応じた強度で光を出力する。半導体レーザ１０１は、直流電流が供給されるとき、単一モードの状態で発振するシングルモードとなり、駆動電流に高周波が重ね合わされた高周波重畳の駆動電流が供給されるとき、複数のモードで発振するマルチモードとなる。なお、レーザ出力は、スペクトル領域にわたっていくつかの非常に接近した離散的な周波数成分（すなわち、非常に狭いスペクトル線）を持ち、この離散的な成分はモード（mode）と呼ばれる。軸モード（axial mode）又は縦モード（longitudinal mode）と呼ぶこともある。

以下、上述のように構成されたレーザ光源１００の動作について説明する。

まず、半導体レーザ１０１の特性について説明する。

図３は、レーザ素子１１１の光出力分布を示す図であり、横軸にレーザ光の波長、縦軸にレーザ光出力を示した縦モード波形である。

図３Ａに示す縦モード波形は、単一の波長モードでレーザ光出力が観測されるシングルモード、図３Ｂに示す縦モード波形は、多数の波長モードでレーザ光出力が観測されるマルチモードである。モードが立つ波長間隔は、レーザ素子１１１のサイズと、光出力の得られる波長（発振波長）で決まる。例えば、発振波長６５０ｎｍでモード間隔は０．１ｎｍである。

レーザ素子１１１のシングルモードをマルチモードにする方法には、レーザダイオードをストライプ構造とする方法、レーザ光出力の過渡特性を利用して光出力のパルス発振を発生させる自励パルセーション発生方法、高周波重畳による方法がある。前二方法は、いずれもレーザダイオードを構成的に工夫するものである。高周波重畳による方法は、レーザ光出力の過渡特性を利用する点では自励パルセーション発生方法と同様であるが、レーザ素子１１１には汎用のレーザダイオードを使用し、発振器を用いて高周波電流でレーザダイオードを駆動することでマルチモード特性を得る。

本実施の形態では、高周波重畳によるレーザ光出力の過渡特性を利用して半導体レーザ１０１のシングルモードをマルチモードにする方法を採る。

次に、高周波重畳によるレーザ光出力のマルチモード化について説明する。

前記図２において、ＡＰＣ回路１３１は、半導体レーザ１０１のレーザ素子１１１に直流電流Ｉｏｐを供給する。ＡＰＣ回路１３１からの直流電流Ｉｏｐをセロから徐々に上げていくと、半導体レーザ１０１の光出力は、発振開始電流Ｉｔｈ（図示略）から急に上昇し、直流電流Ｉｏｐの増加に対して直線的に増加する。

一方、発振回路１３４は、電源１３３からの電源供給を受けて、直流電流Ｉｏｐに重畳させる高周波信号を発生する。例えば、発振回路１３４により発生させる高周波交流電流Ｉｏｕｔの周波数を１ＧＨｚ、２５０ＭＨｚ、１００ＭＨｚの正弦波とし、ＡＰＣ回路１３１からの直流電流Ｉｏｐを発振開始電流Ｉｔｈに合わせて一定とする。

発振回路１３４からの高周波交流電流Ｉｏｕｔは、ＡＰＣ回路１３１からの直流電流Ｉｏｐに重畳する形となり、高周波交流電流Ｉｏｕｔの振幅は、直流電流Ｉｏｐを基準にプラスマイナスに振れる。このため、半導体レーザ１０１の光出力は、デューティ５０％でオン／オフすることとなり、そのときの高周波の周波数ｆに依存する本数の縦モードが発生する。すなわち、動作点である発振開始電流Ｉｔｈにおいて、駆動電流に高周波パルスが重畳されると、多数の縦モードが発生する。この縦モードの本数は、重畳される高周波の周波数ｆに依存する。ここで着目する高周波の周波数ｆは、半導体レーザ１０１のレーザ光出力の過渡特性のうち、特に光出力立上がり時に、半導体レーザ１０１から連続して光が出力される時間（以下「オン時間」という）である。このオン時間が高周波の周波数ｆにより決定され、高周波の周波数ｆはまた、縦モード波形を決める。縦モードの中心波長とモードが立つ波長間隔は、温度変動を除くとレーザ素子１１１の組成とサイズで決まる。したがって、ある特性のレーザ素子１１１を用いたとすると、温度変動を無視すれば、高周波重畳による縦モード波形は、用いるレーザ素子１１１ごとに固有の形をとる。その縦モードの本数は、オン時間（周波数ｆ）が短いほど多数となり、オン時間が長いとシングルモード（単一の波長モード）に近づくものの、縦モード波形の波長間隔が変わるものではない。このことから、ある特性のレーザ素子１１１において、最も多数の縦モードを発生させるオン時間、すなわち高周波重畳させる高周波の周波数ｆには最適な値があり、高周波重畳波形が最適なオン時間（周波数ｆ）からずれるだけ縦モードの本数が減り、マルチモード化の実効が図れなくなる。

図２では、発振回路１３４は、発振開始電流Ｉｔｈを動作点として、デューティ５０％で駆動しているので、発振回路１３４からの高周波の周波数ｆからオン時間が決定される。

図４は、半導体レーザ１０１の光出力分布を示す縦モード波形図であり、横軸にレーザ光の波長、縦軸にレーザ光出力をとる。

図４Ａは、オン時間が０．５ｎｓ（ｆ＝１ＧＨｚ）の縦モード波形、図４Ｂは、オン時間が２ｎｓ（ｆ＝２５０ＭＨｚ）の縦モード波形、図４Ｃは、オン時間が５ｎｓ（ｆ＝１００ＭＨｚ）の縦モード波形を示す。

図４に示すように、オン時間が０．５ｎｓのとき、１４本の縦モードが現れていたのが、オン時間が長くなるほど、縦モードの本数も減少し、オン時間５ｎｓではほとんどシングルモードとなっている。また、シングルモードは、オン時間５ｎｓ以上では継続される。この現象は、半導体レーザ１０１の光出力立ち上がり時の過渡特性であり、シングルモードの半導体レーザ１０１でも立ち上がり初期はマルチモードで発振し、縦モード波形も本来のシングルモードに収束する。したがって、半導体レーザ１０１の立ち上がり初期の状態を連続させることができれば、シングルモードの半導体レーザ１０１をマルチモード化させることができる。本実施の形態では、図２の発振回路１３４の高周波の周波数を数百ＭＨｚにして、ＡＰＣ回路１３１の直流電流Ｉｏｐに重畳することで、半導体レーザ１０１の光出力立ち上がり時に、発振開始電流Ｉｔｈを動作点として直流電流Ｉｏｐを高周波重畳によりプラスマイナスに振り、光出力立ち上がり時の過渡特性によりマルチモードを継続する。

次に、レーザ駆動回路１０３が発生する駆動波形と半導体レーザ１０１から発生する光の波長分布と回折素子１０２から射出するレーザ光の角度分布について説明する。

図５は、レーザ駆動回路１０３が発生する直流電流を用いた駆動波形を示す図である。この直流電流は、半導体レーザ１０１のしきい値電流よりも高い直流電流である。図２の回路構成では、ＡＰＣ回路１３１が、半導体レーザ１０１のレーザ素子１１１に直流電流Ｉｏｐを供給する。

図６は、図５に示す直流電流の駆動波形で半導体レーザ１０１を駆動したときの半導体レーザ１０１からのレーザ光の波長分布を示す概念図である。

図６に示すように、駆動電流が直流電流の場合、単一の波長（λ０）のみが半導体レーザ１０１より射出される。発振波長λ０は、例えば６５０ｎｍである。

図７は、半導体レーザ１０１から射出したレーザ光が回折素子１０２で屈折する様子を示す図である。

半導体レーザ１０１の光出力の射出側には、半導体レーザ１０１の光出力の光軸と所定の角度をなすように回折素子１０２が設置されている。回折素子１０２は、半導体レーザ１０１から入射するレーザ光を回折の効果により屈折させ、半導体レーザ１０１の光出力の光路を変化させる。回折素子１０２による屈折の角度は、入射されるレーザ光の波長に依存し、入射されるレーザ光の波長により屈折の角度が定まる。

半導体レーザ１０１から射出されるレーザ光が、図６に示す単一の波長（λ０）の場合、回折素子１０２は、波長（λ０）により決定される屈折の角度で、入射される半導体レーザ１０１の光出力の光路を変える。この場合、半導体レーザ１０１は、単一の波長（λ０）のレーザ光を射出しているので、回折素子１０２は、入射した単一の波長のレーザ光を曲げて一定の方向に出射する。

図８は、レーザ駆動回路１０３が発生する高周波重畳した駆動波形を示す図である。図５に示す直流電流に高周波交流電流を重畳した駆動電流を示す。図２の回路構成では、ＡＰＣ回路１３１からの直流電流Ｉｏｐに発振回路１３４からの高周波交流電流Ｉｏｕｔを重畳し、高周波重畳された駆動電流で半導体レーザ１０１のレーザ素子１１１を駆動する。

図９は、図８に示す駆動波形で半導体レーザ１０１を駆動したときの半導体レーザ１０１からのレーザ光の波長分布を示す概念図である。

図９に示すように、高周波重畳により半導体レーザ１０１をマルチモード化することで、波長（λ０）を中心に他の波長（λ−４〜λ−１，λ１〜λ４）のレーザ光も半導体レーザ１０１から射出される。マルチモード化した場合、発振波長は例えば中心波長（λ０）に対してモード間隔が０．１ｎｍの波長（λ−４〜λ−１，λ１〜λ４）を射出する。

図１０は、図９の波長分布のレーザ光が回折素子１０２に入射したときの、回折素子１０２から射出されるレーザ光の角度分布を示す図である。

回折素子１０２は、半導体レーザ１０１から入射するレーザ光を回折の効果により屈折させる。回折素子１０２は、半導体レーザ１０１から入射されるレーザ光の波長が異なる場合には、入射されるレーザ光を波長ごとに異なる角度で屈折させる。

半導体レーザ１０１から入射されるレーザ光は、マルチモード化によって波長（λ０）を中心に波長（λ−４〜λ−１，λ１〜λ４）の縦モード波形を有する。回折素子１０２は、半導体レーザ１０１から入射されるレーザ光を、各波長（λ−４〜λ−１，λ０，λ１〜λ４）ごとに異なる角度で屈折し、異なる方向に出射する。したがって、半導体レーザ１０１からの光出力は、波長λ−４〜λ４ごとの、異なる角度分布で回折素子１０２から射出される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、半導体レーザ１０１の光出力の射出側に、入射されるレーザ光を波長ごとに異なる角度で屈折させる回折素子１０２を設置し、半導体レーザ１０１を、高周波を重畳した駆動電流により駆動して、レーザ光出力を多数の波長モードで回折素子１０２に入射するので、入射されたレーザ光出力を回折素子１０２から異なる方向に出射することができる。これにより、多数の波長モードを有する波長に幅を持ったレーザ光出力を、回折素子１０２通過後は回折素子１０２の射出角に幅を持ったレーザ光にすることができ、レーザ光の経路を分散することで、スペックルを減少させることができる。スペックルは、照明領域の光強度分布の分散により減少させることができる。このとき、高周波重畳と非重畳とを時間的に変化させる、又は高周波重畳の仕様を変えることによりスペックルをより一層減少させることができる。

また、部品を機械的に振動させることなく、スペックルを低減できるレーザ光が振動しているような効果を与えるので、装置の大型化や装置の劣化を招くことなく、低コスト化及び高信頼性を得ることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、高周波重畳によるレーザ光出力のマルチモード化について説明した。実施の形態２は、高周波の振幅を低周波で変調する例について説明する。

本発明の実施の形態２に係るレーザ光源のハード的構成は、図１及び図２と同様であるため説明を省略する。

図１１は、本発明の実施の形態２に係るレーザ光源のレーザ駆動回路１０３が発生する高周波重畳した駆動波形を示す図である。

本実施の形態に係るレーザ光源のレーザ駆動回路１０３は、直流電流に重畳する高周波の振幅を、低周波を用いて変調し、変調した高周波を駆動電流として直流電流に重畳する。前記図２では、発振回路１３４が、時間的に振幅が変化する高周波信号を発生し、時間的に振幅が変化する高周波信号を、ＡＰＣ回路１３１からの直流電流Ｉｏｐに駆動電流として重畳し、高周波重畳された駆動電流で半導体レーザ１０１のレーザ素子１１１を駆動する。

図１１に示すように、半導体レーザ１０１は、高周波の振幅の小さい時間帯ａ．では、前記図６に示す単一の波長（λ０）のレーザ光を射出し、高周波の振幅の大きい時間帯ｂ．では、前記図９に示す多数の縦モードの波長（λ−４〜λ−１，λ０，λ１〜λ４）のレーザ光を射出する。したがって、回折素子１０２からの光は、高周波の振幅の小さい時間帯ａ．では、前記図７に示すように一定の方向に広がことなく進行し、高周波の振幅の大きい時間帯ｂ．では、前記図１０に示すように異なる方向に広がって進行する。

このように、本実施の形態によれば、高周波の振幅を低周波を用いて変調し、変調した高周波を直流電流に重畳しているので、実施の形態１と同様の理由により、レーザ光の経路を分散することができ、スペックルを減少させることができる。本実施の形態は、このスペックルをより一層減少させる効果が期待できる。スペックルは、人間の目が干渉性の強いレーザ光による照明領域を観察することによって発生する。したがって、時間的又は空間的に干渉性の影響を拡散できれば、人間の目にとって、スペックルを減少させることができる。実施の形態１は、高周波重畳により空間的にレーザ光の経路を分散してスペックルを減少させている。ここで、高周波重畳を定常的に行うのではなく、高周波重畳に際し、適当な時間的変動を与えるようにすれば、高周波重畳を常時実施する場合よりも時間的な分散によりスペックルをより一層減少させることができる。

本実施の形態では、高周波の振幅を低周波で変調して時間的に変化させているが、上述した理由から、高周波を重畳する期間と高周波を重畳しない期間とを時間的に変化させる態様でもよく、同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
実施の形態３では、上記レーザ光源１００を用いた面光源、及びその面光源を用いた液晶表示装置について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る面光源の構成を示す図である。図１と同一構成部分には同一符号を付している。

図１２において、面光源２００は、レーザ光源１００と、レーザ光源１００の回折素子１０２から出射するレーザ光を入射して面状の光を出射する導光板２０１とを備えて構成される。

導光板２０１は、回折素子１０２から出射したレーザ光を端面２０１ａから入射し、上面２０１ｂに面状のレーザ光を出射する。導光板２０１と回折素子１０２との取付位置は、次の通りである。導光板２０１は、回折素子１０２から異なる角度分布で出射したレーザ光が、導光板２０１の端面２０１ａの厚み方向に略均等に入射する位置に配置する。

導光板２０１の端面２０１ａに入射したレーザ光は、導光板２０１内で多重反射をした後、導光板２０１内に分布配設された微小反射構造体（図示せず）等で反射され、上面２０１ｂから出射される。半導体レーザ１０１は、高周波重畳された駆動電流により駆動され、回折素子１０２は、入射されたレーザ光を、波長ごとに異なる角度で屈折して、導光板２０１の端面２０１ａに入射するので、回折素子１０２から出射するレーザ光の角度は、導光板２０１の厚み方向に異なる角度分布で入射される。導光板２０１の端面２０１ａに異なる角度分布で入射したレーザ光は、様々な光路で多重反射し、様々な微小反射構造体により反射して上面２０１ｂに出射するので、スペックルのない面光源を実現することができる。

また、実施の形態２で述べたように、高周波重畳を時間的に変化するようにすれば、より一層スペックルのない面光源を実現することができる。

なお、光の進行方向を導光板２０１の幅方向に拡散させるには、例えば、レーザ光の幅方向に対して反射面を斜めに配置したミラーでレーザ光を反射させてレーザ光の幅を拡大し、端面に入射させればよい。

図１３は、上記面光源２００を使用する液晶表示装置の構成を示す図である。

図１３において、液晶表示装置３００は、面光源２００と、面光源２００をバックライトにする液晶パネル３０１とを備えて構成される。

液晶パネル３０１は、その背面を導光板２０１の出射光で照明される。この照明光は、レーザ光を使用しているため、偏光方向が揃っており、効率がよいだけでなく、小さな領域から大きな光出力を取り出すことができる。しかも、上述の通り、スペックルがないため、色再現性の良い液晶表示装置が実現できる。

したがって、大画面ディスプレイ用途においてコンパクトなバックライトを形成することができるとともに、バックライトの省電力化を図ることができる。しかも、上述の通り、スペックルが無いため、色再現性の良い液晶表示装置が実現できる。

本発明のレーザ光源は、レーザと、レーザから射出する光線を波長に応じて異なる角度で屈折させるための回折素子と、レーザを駆動する駆動回路とを備えたレーザ光源であって、駆動回路がレーザを駆動する駆動電流に、高周波が重畳されたものである。

このようにすることで、波長に幅を持ったレーザからの光を、回折素子を通過後の射出角に幅を持った光線にすることができ、スペックルを減少できる。

また、本発明のレーザ光源は、駆動電流に重畳された高周波の振幅が、より低周波で変調されるものである。

このようにすることでレーザから射出する光線の中心波長は同じであるが、波長に比較的大きな幅を持った広帯域の光線と、波長に比較的小さな幅を持った狭帯域の光線が時間的に変化することで、さらにスペックルを減少できる。

本発明のレーザ光源は、レーザと、回折素子と、レーザの駆動回路を備え、駆動回路は高周波が重畳され、高周波の振幅がより低周波で変調されるので、回折素子を射出するときの光線の広がり角が変化し、光線が振動しているような効果を与えることで、スペックルを減少することができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

例えば、半導体レーザに代えて、他のレーザであってもよく、同様の効果を得ることができる。また、実施の形態では回折素子を追加した例を示したが、これに限られない。レンズ素子や位相段差素子など、レーザ光を波長に応じて異なる角度で屈折もしくは反射させる波長依存性（分散特性）を有する偏向素子を、回折素子に置き換えて用いることが可能である。

また、本実施の形態では、レーザ光源、面光源、及び液晶表示装置という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、面状光源装置、及びバックライト等であってもよいことは勿論である。

２００６年９月７日出願の特願２００６−２４２４３９の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明のレーザ光源、面光源、及び液晶表示装置は、レーザからスペックルの無い光を取り出すという効果を有し、液晶モニターや特に色再現性が要求される液晶テレビなどに有用である。

Claims (6)

1. レーザ光を発光する発光素子と、
   前記発光素子から射出するレーザ光を波長に応じて異なる角度で屈折もしくは反射させる波長依存性を有する偏向素子と、
   直流電流に高周波を重畳した駆動電流により前記発光素子を駆動する駆動回路と
   を備えるレーザ光源。
2. 前記駆動回路は、前記高周波の振幅を低周波を用いて変調し、前記変調した高周波を重畳する請求項１記載のレーザ光源。
3. 前記駆動回路は、前記高周波を重畳する期間と前記高周波を重畳しない期間とを有する駆動電流を用いる請求項１記載のレーザ光源。
4. 請求項１に記載のレーザ光源と、
   前記偏向素子から出射するレーザ光を入射して面状の光を出射する導光板と
   を備える面光源。
5. 前記偏向素子は、
   前記発光素子から射出するレーザ光の前記導光板への入射方向を、前記導光板の厚み方向に変化させる
   請求項４に記載の面光源。
6. 請求項４に記載の面光源と、
   前記面光源により背面から照明される液晶パネルと
   を備える液晶表示装置。
   

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