[发明专利]面状照明装置及图像显示装置

说明书

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将该面状照明装置用作背光的图像显示装置。

背景技术

图像显示装置大致可以分为像CRT(Cathode Ray Tube)或PDP(Plasma DisplayPanel)这样的自发光型显示器、以及像使用液晶面板的LCD(Liquid Crystal Display)这样的改变光的透射率来显示图像的非自发光型显示器。非自发光型显示器一般在背面具有作为背光的面状照明装置，使从面状照明装置发出的照明光的透射量在各像素发生改变，来显示图像。因此，在非自发光型显示器中，面状照明装置给图像显示装置的功耗、画质及尺寸等带来很大影响。

近年来，开发了将LED(发光二极管)用于背光的LCD。通过使用LED，与以往的冷阴极管方式相比，可以实现电-光转换效率更高、而且色彩纯度更高的LCD。另外，还认为，通过将激光光源用于背光，可以获得与LED相比电-光转换效率更高、且色彩纯度更高的图像显示装置。这是因为激光与LED相比电-光转换效率更高、且谱宽更小，所以色彩再现性更为优异。

在LCD中，液晶面板控制从面状照明装置发出的照明光的偏振状态，并改变各像素的透射光的量。因此，一般地，LCD中照明光所具有的偏振，通过偏振滤光器(Polarizationfilter)等在一个方向取得基本一致，在一个方向上偏振的光、即直线偏振的光射入液晶面板。

与此相对，激光一般是直线偏振的光。因此，通过使用激光作为LCD的照明光，可以去掉LCD的偏振滤光器，从而提高LCD的光利用效率。而且，由于激光的时间响应与冷阴极管相比非常快，所以能够高速调制。因此，去掉以往用于液晶面板的各像素的色彩分割而使用的彩色滤光器，也可以实现时间分割各色的画面进行点亮的彩色场序(colorfield sequential)方式。在采用彩色场序方式时，由于没有LCD的彩色滤光器的光损失，因此能够进一步提高LCD的光利用效率。

使用了激光光源的面状照明装置大致可以分为两种，一种是从导光板的侧面入射激光得到面状的照明光的导光板方式，一种是通过使用镜(mirror)或透镜(lens)将激光直接转换为面状的照明光的直接投射方式。一般地，在导光板方式中，从导光板的侧面入射激光，光在导光板内被扩散，光以面状从导光板射出。使用了导光板的面状照明装置，由例如日本专利公开公报特开2002-184225号提出。

而在直接投射方式中，如投影机那样，光以面状投射。在直接投射方式中，由于光基本上从空气中通过，所以与光通过导光板的内部的导光板方式相比，光的透射损失小，可以实现较高的光利用效率。使用了直接投射方式的光学系统的图像显示装置，例如有背投式图像显示装置。

近年来，图像显示装置的薄型化取得进展，LCD也不例外。在使LCD薄型化时，必需使作为背光的面状照明装置薄型化。另外，为了同时实现LCD的低功耗化，也希望作为背光的面状照明装置具有较高的光利用效率。

在直接投射方式的面状照明装置中，由于光通过的光路的大部分是空气，所以光在光路中损失较小，具有较高的光利用效率。另外，一般来说，直接投射方式无需使用像具有使光扩散的功能的导光板那样的、散乱偏振的光学元件，因此易于得到原封不动保持直线偏振的光的面状照明光。

作为直接投射方式的图像显示装置的例子，举出将图像直接投射于屏幕的背投式图像显示装置的普通的光学系统。图26是表示普通的背投式图像显示装置的概要结构的剖视图。从光学引擎部100射出的光，由图像显示元件101调制，由投射光学系统102扩大，由背面镜103反射后，投影于屏幕104。然而，在以往的背投式图像显示装置中，存在由于通过了投射光学系统102的光被扩大为长方形，因此导致装置整体的尺寸较大的课题。

发明内容

本发明为了解决上述课题，其目的在于提供一种既能够薄型化又能够实现较高的光利用效率的面状照明装置及图像显示装置。

本发明的一个技术方案的面状照明装置，包括：激光光源；将从上述激光光源射出的射束转换为第一实质上平行的光的第一转换部；将通过上述第一转换部被转换为第一实质上平行的光的射束在第一方向扩散成直线状的一维光扩散元件；将通过上述一维光扩散元件在上述第一方向被扩散的射束转换为第二实质上平行的光的第二转换部；以及具有由自由曲面形成的反射面，将通过上述第二转换部被转换为上述第二实质上平行的光的射束在与上述第一方向正交的第二方向扩散成面状的自由曲面镜。