CN101743510B - 液晶背光装置以及液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制光量损失、使辉度均匀的液晶背光装置以及液晶显示器。液晶背光装置(101)包括：射出激光的激光光源(1)；以及将来自激光光源(1)的激光转换为线状并将转换为线状的激光转换为面状而射出的导光板(3)，导光板(3)具有通过由沿着被转换为线状的激光的入射方向形成的多个反射面反射激光将激光转换为面状的第三侧面(6)。

Description

液晶背光装置以及液晶显示器
技术领域
本发明涉及一种主要使用R(红)、G(绿)和B(蓝)三色的光源的液晶背光装置，以及使用该液晶背光装置的液晶显示器。
背景技术
显示装置包括有机发光显示装置和等离子显示装置等可以自身发光的发光型显示装置，以及液晶显示装置等不能自身发光而需要其他光源的受光型显示装置。
普通的液晶显示装置包括具备电场生成电极的两个显示板以及位于其间的具有介电常数各向异性(dielectric constant anisotropy)的液晶层。在这种液晶显示装置中，通过对电场生成电极施加电压而在液晶层产生电场，并通过改变电压来调节该电场的强度从而形成光阀(light valve)，调节通过液晶层的光的透射率而得到所希望的图像。此时所使用的光一般采用另外备置的人工背光光源发出的光。
作为液晶显示装置用的背光光源，多数情况使用诸如冷阴极管荧光灯(CCFL)这样的荧光灯作为在液晶面板的后面对整个液晶面板均匀地照射光的光源。通常，作为背光光源，一般采用边缘光型背光光源或直下型背光光源，边缘光型背光光源是将从导光板侧面射入的CCFL的光经由导光板前面作为大致均匀的光从后面照射液晶面板，直下型背光光源是在液晶面板背面排列多条CCFL，通过扩散板直接照射液晶面板。
但是，近年来，从环境保护或节省电能的观点出发，作为不使用水银、功耗更低的光源，利用发光二极管(LED)或激光的图像显示装置的开发取得了进展。特别是激光，不但功耗低，而且在作为图像显示装置用光源使用时，从色彩再现范围的宽广度等画质方面的观点来看，也可以说是最适合于图像显示装置的光源。
另一方面，为了简便而又薄型地构成液晶电视，一般使用灯箱(light box)或导光板。作为这种使用灯箱或导光板的背光装置，提出有如日本专利公开公报特开2002-169480号(以下称作“专利文献1”)和特开2006-202703号(以下称作“专利文献2”)中所举出的结构。
例如专利文献1中提出了一种利用激光的单色性、偏振和直进性，通过用全息镜(hologram mirror)线状反射激光而使激光射入灯箱内，并通过半反射镜阵列(half mirrorarray)进行平面状照射的系统。另外，专利文献2中提出了一种在导光板左右阵列状地配置光源，通过在导光板底面设置的三角形状的沟，平面状地照射光的系统。这些系统的优点在于，当使用偏振方向对齐的激光为光源时，可通过维持偏振构成光利用效率较无偏振时更高的背光。
但是，专利文献1所举出的使用全息镜反射激光的系统中，在作为激光光源使用例如R(红)、G(绿)和B(蓝)这三色时，由于每种颜色被全息镜反射的反射方向不同，最终从导光板射出的光的分布有可能会产生色彩不均。另外，被平面的全息镜反射的激光的光量分布，会直接地反映激光的轮廓(profile)。例如，如果是具有高斯形状的光量分布的激光，则导致导光板中央部的辉度上升，只能获得不均匀的辉度，情况较差。
而且，一般，全息镜的反射率根据波长会有较低的衍射效率，无论如何都会发生光量损失。此外，由于使用半反射镜将激光二维地立起的结构，因此半反射镜的反射率误差会被反映在辉度分布中。另外，在被各半反射镜反射的激光的分布中也原封不动地反映出光源的光量分布，由于半反射镜的间距而导致产生光源轮廓的辉度不均。另外，薄型地照射大面积时需要透射特性略有不同的许多半反射镜，制造非常困难且成本高等课题堆积成山，极其缺乏现实性。
另外，在专利文献2所举出的在导光板侧面阵列状地配置光源的系统中仍会将光源的轮廓原封不动地反映到导光板内，导致产生如同多个光源的轮廓被叠合那样的辉度不均。另外，在使用激光作为专利文献2的光源时，由于其直进性，射入导光板的激光会原封不动地到达与射入侧的导光板侧面相反的一侧的侧面，从该侧面透过而造成损失。或者，即使被反射部件等折返(反射)，水平传播的激光也会一边原封不动地被反射一边继续长距离传播，因导光板的吸收而造成光量损失。而如果在导光板入口附近扩散射入，会使入口附近的辉度上升，造成辉度不均等，因此在这个系统中也存在很多问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够抑制光量损失、使辉度均匀的液晶背光装置以及液晶显示器。
本发明所涉及的液晶背光装置，包括射出激光的激光光源、以及将来自所述激光光源的激光转换为线状，并将转换为线状的激光转换为面状而射出的导光部，所述导光部包括具有通过将所述激光由沿着转换为线状的激光的入射方向形成的多个反射面反射而将所述激光转换为面状的面状反射面的导光板。
本发明所涉及的液晶显示器，包括上述的液晶背光装置，以及对通过所述液晶背光装置照射的光的光强度进行二维调制的二维空间调制元件。
根据本发明，通过由设置在导光板上的面状反射面反射射入的线状激光，将激光转换为面状，因此能够抑制光量损失、使辉度均匀。
通过以下的详细说明和附图，本发明的目的、特征和优点更加明确。
附图说明
图1是表示本发明实施例1中的液晶背光装置的结构的正视图。
图2是表示本发明实施例1中的液晶背光装置的结构的侧视图。
图3是本发明实施例1中的液晶背光装置的导光板的第二侧面的部分放大图。
图4是本发明实施例1中的液晶背光装置的导光板的第三侧面的部分放大图。
图5是表示本发明实施例1中的液晶背光装置中使用光纤光源的例子的图。
图6是本发明实施例1的变形例中的液晶背光装置的导光板的剖视图。
图7是本发明实施例1的变形例中的液晶背光装置的导光板的第三侧面的部分放大图。
图8是本发明实施例1中的液晶背光装置的导光板的第三侧面的进一步放大图。
图9是本发明实施例1中的液晶背光装置的导光板的第二侧面的进一步放大图。
图10是用于说明本发明实施例1中的扩散板的配置的图。
图11是用于说明本发明实施例1的去除散斑杂讯的第1方法的概念图。
图12是用于说明本发明实施例1的去除散斑杂讯的第2方法的概念图。
图13是用于说明本发明实施例1的去除散斑杂讯的第3方法的概念图。
图14是用于说明本发明实施例1的去除散斑杂讯的第4方法的概念图。
图15是表示本发明实施例2中的液晶背光装置的结构的正视图。
图16是表示本发明实施例2中的液晶背光装置的结构的侧视图。
图17是表示本发明实施例2的变形例中的液晶背光装置的导光棒的结构的图。
图18是表示本发明实施例2的另一变形例中的液晶背光装置的结构的正视图。
图19是表示本发明实施例2的另一变形例中的液晶背光装置的结构的侧视图。
图20是本发明实施例2的又一变形例中的导光棒的激光反射面的放大图。
图21是用于说明本发明实施例2的去除散斑杂讯的方法的概念图。
图22是表示本发明实施例3中的液晶背光装置的结构的正视图。
图23是表示本发明实施例3中的液晶背光装置的结构的侧视图。
图24是用于说明本发明实施例3中的自由曲面镜的图。
图25是用于说明本发明实施例3中的棱镜阵列的概念图。
图26是表示本发明实施例3的变形例中的液晶背光装置的导光板的结构的图。
图27是用于说明本发明实施例3中的棱镜阵列的间距的图。
图28是表示本发明实施例3的另一变形例中的液晶背光装置的结构的图。
图29是表示本发明实施例4中的液晶显示器的结构的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明实施例进行说明。此外，以下实施例是将本发明具体化的一个例子，并不限定本发明的技术范围。
(实施例1)
图1是表示本发明实施例1中的液晶背光装置的结构的正视图，图2是表示本发明实施例1中的液晶背光装置的结构的侧视图。此外，图2是从激光光源一侧观察图1所示的液晶背光装置的图。本实施例1中的液晶背光装置101仅包括激光光源1、准直透镜2和导光板3这三个部件。
这里，对本实施例1中的液晶背光装置101的动作结构进行说明。从激光光源1射出的激光首先通过准直透镜2而被转换为大致平行光。转换为大致平行的激光从导光板3的第一侧面4射入导光板3的内部。激光从导光板3的第一侧面4的端部射入导光板3的内部。射入导光板3的内部的激光到达与第一侧面4邻接的第二侧面5。第二侧面5在指定的曲线上构成三角棱镜阵列。
图3是本发明实施例1中的液晶背光装置101的导光板3的第二侧面5的部分放大图。设三角棱镜阵列的间距为P1，各三角棱镜的第一侧面4一侧的斜面5a与光轴5b形成的角度为θ1。当角度θ1设为45°时，到达各三角棱镜的激光被所到达的各三角棱镜的斜面依次以90°的角度反射，转换为线状。各三角棱镜的顶点5c的位置，以最接近第一侧面4与第二侧面5的交点的三角棱镜的顶点作为原点，根据所使用的激光光源的轮廓，在2次项以上的多项式(1)的线上表示。即，连接构成第二侧面5的三角棱镜阵列的各三角棱镜的导光板3一侧的顶点5c的点列由下述的(1)式所示的2次以上的多项式表示。
Σ n = 0 n ≥ 2 An × X n · · · · · · ( 1 )
这里，n为多项式的次数，An为各次的系数，将以第一侧面4与第二侧面5的交点作为原点时的激光的行进方向作为X轴。通过输入取决于光源轮廓的适当的数值作为该多项式的系数An，能够使通过三角棱镜反射而成为线状的激光的轮廓大致均匀。
一般地，在n＝1的一次式中，第二侧面5不是曲面而是直线。此时，为了均匀地转换为线状，射入第一侧面4的激光必须是均匀的礼帽(top hat)形状。然而，理想的礼帽形状难以获得，另外，行进了一定程度的距离的激光由于衍射导致两端具有流畅的形状，因此无法继续维持理想的礼帽形状。因此，第二侧面5的轮廓形状，即，连接第二侧面5的各三角棱镜的顶点的线的形状如果是一次式则不够充分，需要是2次式以上的多项式。
通过第二侧面5全反射的激光的一部分一边被导光板表面7全反射一边沿长度方向在导光板3中大致平行地传播，并通过与第一侧面4和第二侧面5邻接的第三侧面6全反射而从导光板表面7大致垂直地射出。第三侧面6也从指定的位置开始在指定的曲线上构成三角棱镜阵列。
图4是本发明实施例1中的液晶背光装置101的导光板3的第三侧面6的部分放大图。设三角棱镜阵列的间距为P2，各三角棱镜的第二侧面5一侧的斜面6a与光轴6b形成的角度为θ2。当角度θ2设为45°时，到达各三角棱镜的激光被所到达的各三角棱镜的斜面依次以90°的角度反射，转换为面状。各三角棱镜的顶点6c的位置，以在第三侧面6内最接近第二侧面5的一侧的三角棱镜的顶点作为原点，在2次项以上的多项式(2)的线上表示以使激光从导光板表面7均匀地射出。即，连接构成第三侧面6的三角棱镜阵列的各三角棱镜的导光板3一侧的顶点6c的点列由下述(2)式所示的2次以上的多项式表示。
Σ n = 0 n ≥ 2 Bn × Y n · · · · · · ( 2 )
这里，n为多项式的次数，Bn为各次的系数，将以在第三侧面6内最接近第二侧面5一侧的三角棱镜的顶点作为原点时的激光的行进方向作为Y轴。通过输入取决于光源轮廓的适当的数值作为该多项式的系数Bn，能够使通过三角棱镜反射而成为面状的激光的轮廓大致均匀。第三侧面6的轮廓形状，即连接第二侧面5的各三角棱镜的顶点的线的形状，也出于与第二侧面5的轮廓形状相同的理由，需要2次式以上的多项式。
此外，线状的激光是指从光源射出的激光被扩大至所要照明的二维区域的纵向和横向的其中之一的大小的激光，面状的激光是指扩大为线状的激光进一步沿指定的方向扩大而被扩大至所要照明的二维区域的激光。
另外，本实施例中，第三侧面6相当于面状反射面的一例，导光板表面7相当于导光板的出射面的一例，第一侧面4相当于导光板的入射面的一例，第二侧面5相当于导光板的线状反射面的一例。
此外，在本实施例中，导光板3相当于导光部的一例。导光板3具有：让激光入射的第一侧面4(入射面)；与第一侧面4邻接，通过反射从第一侧面4射入的激光而将激光转换为线状的第二侧面5(线状反射面)；与第一侧面4和第二侧面5邻接，通过由多个反射面反射被第二侧面5转换为线状的激光而将激光转换为面状的第三侧面6(面状反射面)；以及射出被第三侧面6转换为面状的激光的导光板表面7(出射面)。
作为激光光源1例如使用半导体激光器时，从激光光源1射出的激光的偏振方向对齐(aligned)。但是，作为激光光源1，例如使用通过光纤对由远方的光源发出的激光进行导光的光纤光源时，从光纤射出的激光的偏振方向变为随机。
图5是表示本发明实施例1中的液晶背光装置中使用光纤光源的例子的图。此时，例如图5所示，取代图1的激光光源1和准直透镜2，液晶背光装置包括光纤光源8、准直透镜9、偏极化分光镜10、1/2波长板11、镜12和缩径器(reducer)13。
从光纤光源8射出的激光通过准直透镜9被转换为大致平行光，通过偏极化分光镜(PBS)10而分离为P偏振光和S偏振光。偏极化分光镜10反射入射激光的P(应为S)偏振光成分，而让S(应为P)偏振光成分透过。然后，通过偏极化分光镜10反射的S偏振光成分被镜12折返，而透过偏极化分光镜10的P偏振光成分通过1/2波长板11其偏振方向旋转90°。在使分离的激光的偏振方向相同的状态下，通过缩径器13缩小束径。由此，即使光源使用光纤光源也能够获得偏振方向对齐(polarization direction is aligned)的大致平行的激光。
作为采用本实施例1的液晶背光装置101的效果可以例举出如下。第一点是构成部件非常少，光利用效率高且廉价。最少构成部件是激光光源1、准直透镜2和导光板3这三个部件。通过使用激光光源作为光源以及使导光板3的第二侧面5具有线状反射功能，虽然是单一光源，但不需要如专利文献1中所示的那样具有全息镜，因此能够提高光利用效率，且廉价地构成。
如果像专利文献1中所示的那样使反射体具有全息镜，则由于全息镜中的衍射效率会产生光量损失。然而，在本实施例1中，光量损失仅为在导光板3的入口(第一侧面4)与出口(导光板表面7)处的表面反射以及导光板3内部的吸收，与专利文献1中的全息镜的反射损失或各半反射镜中的透射损失相比特别小。
本实施例1中的系统作为使用导光板的系统，可认为是光量损失仅为在导光板的入口和出口处的表面反射、以及导光板内部的吸收这样最能抑制光量损失的系统之一。表面反射通常每一面大约有3.5％的光量损失，而通过施加涂层，能够降低至大约1％。另外，内部吸收造成的光量损失也由于使用激光为光源，而且使激光大致平行入射，因此基本消除由于其直进性造成的导光板内部的多重反射等，即使长距离传播，其传播距离也为导光板表面7的长边与短边的和以下。因此，本实施例1实现了内部吸收造成的光量损失最少的系统。
另外，在本实施例1中，自激光从第一侧面4射入导光板3开始到从导光板表面7射出为止，基本上只有90°的反射，因此，作为光源使用偏振方向对齐的激光时，可以维持着其偏振方向从导光板表面7射出。因此，液晶面板中的光量损失极少，实现光利用效率更高的系统。
第二点在于，如果是射出大致平行的光并具有常见的高斯等轮廓的光源，若对上述(1)式和(2)式的系数An和系数Bn指定适当的数值，则能够维持高的光利用效率，并积极地让其具有均匀的面状辉度分布。通常，为了使二维辉度分布均匀化，如专利文献1那样使用多个半反射镜，或者如专利文献2那样通过在导光板内漫反射来实现均匀化。
在如专利文献1那样使用多枚半透过镜时，如前所述，被各半反射镜反射的激光的光量分布中也会原封不动地反映光源的光量分布，由于半反射镜的间距导致产生光源轮廓的色彩不均。如专利文献2那样，虽然在导光板内漫反射后，结果会变得均匀，但是在使用激光作为光源时，由于其直进性会导致射入导光板的激光原封不动地到达与入射侧的导光板侧面相反的一侧端，透过而造成损失。或者，即使通过反射部件等折返时，水平传播的激光也会一边原封不动地被反射一边继续长距离传播，从而会因导光板的内部吸收而造成大量的光量损失。
在本实施例1中，由于通过从端部开始按顺序反射在导光板内导光的光来实现均匀化，因此原理上不会产生与光源轮廓对应的光量不均，并且由于到达导光板的端部的光不会反射很多次，因此能够获得吸收损耗最少的系统。即，具有能够积极确保均匀的辉度的同时最低限度地抑制光量损失这一显著特征。
第三点在于，由于是难以产生色彩不均的系统因而可实现高画质。在专利文献1中，由于使用全息镜，因此当使用R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)各色为光源时，R、G和B的衍射角各不相同，因此会产生色彩不均。而在本实施例1中，进行折射的仅为准直透镜2，准直透镜2以后均为反射或垂直入射，因此几乎不会产生波长依赖性，从而能够构筑色彩不均极少的光学系统。
另外，不用说，由于使用导光板，因此能够构成极薄型的液晶背光装置。
此外，第二侧面5和第三侧面6中的三角棱镜的排列形状依据顶点的坐标而规定，当然也可以依据三角棱镜的顶点以外的底边两端的任意一个底角来规定。此时的数式也可以与上述(1)式和(2)式同样加以规定。
此外，本实施例1中，以第二侧面5和第三侧面6中的棱镜阵列的棱镜形状为三角棱镜的情况进行了说明，但不用说，梯形棱镜也能够获得同样的效果，这里省略重新说明。以下使用三角棱镜进行说明时也同样。
接下来，对本实施例1所涉及的导光板的其他形状进行说明。图6是本发明实施例1的变形例中的液晶背光装置的导光板的剖视图。在图6所示的导光板14中，到导光板14的第二侧面15为止经由与图1所示的导光板3相同的光路，但在导光板14，被第二侧面15反射的激光的一部分通过第三侧面16反射，其他部分到达第四侧面17。第四侧面17向下倾斜角度Φ，被施加有反射激光的涂层。由此能够使到达第四侧面17的激光朝着第三侧面16反射，被第四侧面17反射而到达第三侧面16的激光通过第三侧面16的第四侧面17一侧的斜面全反射，并从导光板表面18射出。此外，本实施例的变形例中的第四侧面17相当于导光板的反射面的一例。
图7是本发明实施例1的变形例中的液晶背光装置的导光板14的第三侧面16的部分放大图。图7中，将第三侧面16的各三角棱镜的第四侧面17一侧的斜面16a与光轴方向16b形成的角度设为θ3。
此时，如图7所示，当设第四侧面17的倾角(第四侧面17与垂直于光轴的平面所形成的角度)为Φ时，第三侧面16的第四侧面17一侧的角度θ3则为(45-Φ)度，因此能够使激光从导光板表面18大致垂直地射出。但是，如果倾斜角度Φ过大，会出现第三侧面16不满足全反射条件的情况，因此需要在满足全反射条件的条件下选择倾斜角度Φ。或者，也可以在第三侧面16的表面设置反射涂层来实现反射。另外，各三角棱镜的顶点16c的位置由上述(2)式所示的2次项以上的多项式表示，如果也参考来自第四侧面17的反射光的部分来确定多项式的系数Bn，则能够与上述同样获得均匀的二维辉度分布。
根据该结构，具有导光板14的加工更加简便的优点。即，通过射出成形(injectionmolding)来形成导光板时，由于面内的厚度偏差较小且没有极薄的地方，因此能够使加工简便并降低制造成本。另外，通过像导光板14那样使第四侧面17倾斜以反射激光的一部分，且使第三侧面16的形状最优化，能够防止激光返回到导光板14的第二侧面15一侧而造成激光的泄漏引起的光量损失，当然也能够均匀地保持二维的辉度分布。
另外，图6中，第四侧面17向着第三侧面16向下倾斜，但也可以向着导光板表面18一侧向上倾斜。此时，被第四侧面17反射的激光通过导光板表面18全反射，最终到达第三侧面16，通过被第三侧面16全反射，能够从导光板表面18射出。此时，如果第四侧面17的倾斜角度Φ取负值，第三侧面16的三角棱镜的第四侧面17一侧的角度θ3设为(45+Φ)度时，则能够使激光从导光板表面18大致垂直地射出。
此时，三角棱镜的顶点的位置由上述(2)式所示的2次项以上的多项式表示，如果与前述同样也考虑来自第四侧面17的反射光的部分来确定多项式的系数Bn，则能够与上述同样获得均匀的二维辉度分布。另外，通过使第四侧面17向着导光板表面18一侧向上倾斜，第四侧面17的倾斜也可以兼作为射出成形时的出模角，因此能够进一步非常简便地成形导光板14，并同时具有廉价地抑制成本的优点。
接下来，对实施例1中的构成第三侧面6的三角棱镜阵列的间距进行详细说明。图8是本发明实施例1中的液晶背光装置101的导光板3的第三侧面6的进一步放大图。
一般地，通过成形制作树脂制品时，首先制作用于转印所希望的形状的金属模具。通过模具制作图8所示的三角棱镜形状时，用前端尖锐的金刚石刃具等切削模具形成三角棱镜的顶点。但是，虽然说金刚石刃具前端尖锐但也具有亚微米的曲率，此外在长距离切削的过程中金刚石刃具的前端也会变圆数微米。因此，被转印的树脂的形状也会在顶点处具有数微米的曲率，具体而言如图8所示，曲率R1为数微米的曲率。当激光照射到该部分时，激光不能被垂直立起而是向倾斜于反射前的行进方向的方向反射。
另一方面，由于三角棱镜的斜面垂直立起大致平行的激光，因此如果邻接的三角棱镜阵列的间距P2狭窄，则每一个棱镜中垂直反射激光的区域S1变得狭窄，整体而言垂直反射的成分减少。因此，间距P2最好尽可能宽。
具体而言，将导光板3的第三侧面6的面状照明的区域在被第二侧面5反射的激光传播的方向的长度设为L1(mm)，将导光板3的第一侧面4与第二侧面5所构成的棱线的长度、即第一侧面4或者第二侧面5的短边方向的长度设为L2(mm)时(参照图2)，三角棱镜阵列的间距P2为(0.01×L1÷L2)mm以上。此时，由三角棱镜的顶点反射的比例能够减小到可忽视的范围内，因此能够实现光利用效率更高的导光板。例如L1＝700mm，L2＝10mm时，要求三角棱镜阵列的间距P2为0.7mm以上。此时，被第三侧面6向垂直方向反射的比例为整体的97％以上，因此光利用效率的损失被控制在几乎可忽视的范围内。
同样的情况也可适用于第二侧面5。图9是本发明实施例1中的液晶背光装置101的导光板3的第二侧面5的进一步放大图。
如图9所示，构成第二侧面5的三角棱镜的顶点的曲率R2为数微米的曲率。当激光照射到该部分时，激光不能被垂直立起而是向倾斜于反射前的行进方向的方向反射。另一方面，由于三角棱镜的斜面垂直立起大致平行的激光，因此如果邻接的三角棱镜阵列的间距P1狭窄，则每一个棱镜中垂直反射激光的区域S2变得狭窄，整体而言垂直反射的成分减少。因此，间距P1最好尽可能宽。
在第三侧面6的面状照明区域，相当于被第二侧面5反射的激光的传播方向的长度L1的长度为第二侧面5与第三侧面6所构成的棱线的长度，即，第二侧面5的长边方向的长度L3(mm)，相当于第一侧面4和第二侧面5所构成的棱线的长度L2的长度为入射至第一侧面4的激光的束径，即，FWHM(Full Width at Half Maximum)的两倍的直径D(mm)(参照图1)。
此时，可以规定形成图9所示的第二侧面5的三角棱镜阵列的间距P1为(0.01×L3÷D)mm以上。例如L3＝400mm，D＝10mm时，要求三角棱镜阵列的间距P1为0.4mm以上。此时，被第二侧面5垂直反射的比例同样为整体的97％以上，因此光利用效率的损失被控制在几乎可忽视的范围内。如此，将三角棱镜阵列的间距P1、P2设定为指定值以上时，能够实现无光量损失的系统。
此外，在发现间距P1、P2的条纹时、或者进一步扩大视野角度时，也可以插入扩散板。图10是用于说明本发明实施例1中的扩散板的配置的图。如图10所示，在导光板表面7之上插入第一扩散板19，以使从导光板表面7射出的激光扩散。另外，通过在距离第一扩散板19某一间隔k的位置配置第二扩散板20，能够进一步使辉度均匀且使画面整体具有视野角度。此时，如果将第一扩散板19的扩散角设为α，则确定间隔k以使离开间距P2的位置的激光能够可靠的重叠。
即，如果间隔k为{(0.01×L1÷L2)÷tanα}mm和{(0.01×L3÷D)÷tanα}mm的其中一个较大的值以上，则能够使条纹的间距重叠，从而获得更加良好的图像。此外，L1表示导光板3的第三侧面6的面状照明的区域的被第二侧面5反射的激光传播的方向的长度(参照图2)，L2表示导光板3的第一侧面4与第二侧面5所构成的棱线的长度、即第一侧面4或者第二侧面5的短边方向的长度(参照图2)，L3表示第二侧面5与第三侧面6所构成的棱线的长度、即第二侧面5的长边方向的长度，D表示入射第一侧面4的激光的束径。
例如，若扩散角α＝30°，则第一扩散板19与第二扩散板20之间可以有1.2mm以上的空隙。此外，本结构对导光板3进行了说明，但不用说，对于导光板14也可以构筑同样的系统。此外，这里扩散角α用使透过第一扩散板19后沿光轴方向行进的激光的光密度为1/e2的角度来定义。
接下来，对使用导光板3的系统中的散斑杂讯(speckle noise)对策进行说明。图11是用于说明本发明实施例1的去除散斑杂讯的第1方法的概念图。
一般而言，使用激光作为光源时，由于其单色性会产生被称为散斑杂讯的干涉所导致的光亮刺眼，对液晶显示器而言造成观赏方面的问题。对于此，例如图11所示，通过使准直透镜2在第一侧面4的面内长边方向(图11中的箭头Y1所示的方向)振动，能够使入射第一侧面4的激光在与光轴垂直的方向上振动。由此，导致从导光板表面7射出的激光振动，散斑图案可按时序发生变动，从而散斑杂讯得以去除。此时，对于第二侧面5的形状，可以选择多项式的系数An以使经过准直透镜2振动后的来自第二侧面5的照射图案变得均匀。由此，能够确保均匀性并简便地去除散斑杂讯。
另外，通过图11所示的结构，即使对于光源轮廓的偏差或变动也具有均匀性不易变动的优点。即，从激光光源1射出的激光的扩散角的个体偏差或变动所造成的从准直透镜2射出的束径的偏差或变动、激光光源1的光源尺寸的个体偏差或变动所造成的从准直透镜2射出的光束的扩散角的偏差或变动、以及准直透镜2的焦距的个体偏差所造成的从准直透镜2射出的束径的偏差等因素影响从导光板表面7射出的激光的均匀度。但是，通过图11所示的结构，由于光源轮廓得到平均化，所以均匀度不易恶化。另外，此时，液晶背光装置101还包括使准直透镜2在第一侧面4的长边方向振动的驱动部。
接下来，对本发明实施例1的去除散斑杂讯的第2方法进行说明。图12是用于说明本发明实施例1的去除散斑杂讯的第2方法的概念图。图12所示的液晶背光装置包括：激光光源1、准直透镜2、导光板3和三角棱镜21。
图12中，从准直透镜2射出的激光射入三角棱镜21。三角棱镜21将射入的激光弯折90°，并将弯折后的激光向导光板3射出。此时，通过使三角棱镜21在与第一侧面4垂直的方向(图12中的箭头Y2的方向)振动，能够使入射导光板3的激光的入射位置振动。这样做与图11同样也能够抑制散斑杂讯，构筑光源轮廓的偏差或变动不易影响激光的均匀度的系统。此时，对于第二侧面5的形状，也可以选择多项式的系数An以使经过三角棱镜21振动后的来自第二侧面5的出射图案变得均匀。
接着，对本发明实施例1的去除散斑杂讯的第3方法进行说明。图13是用于说明本发明实施例1的去除散斑杂讯的第3方法的概念图。图13所示的液晶背光装置包括：激光光源1、准直透镜2、导光板3和镜22a、22b。
图13中，从准直透镜2射出的激光射入镜22b。镜22b将射入的激光弯折90°，并将弯折后的激光向镜22a射出。镜22a将射入的激光弯折90°，并将弯折后的激光向导光板3射出。此时，通过使镜22a、22b在第一侧面4的面内长边方向(图13中的箭头Y3所示的方向)同步振动，能够使入射导光板3的激光的入射位置振动。由此也与图11和图12同样能够抑制散斑杂讯，构筑光源轮廓的偏差或变动难以影响激光的均匀度的系统。此时，对于第二侧面5的形状，也可以选择多项式的系数An以使经过镜22a、22b振动后的来自第二侧面5的出射图案变得均匀。此外，这里是使镜22a、22b两者同步振动，但也可以仅使其中一个振动。
接下来，对本发明实施例1的去除散斑杂讯的第4方法进行说明。图14是用于说明本发明实施例1的去除散斑杂讯的第4方法的概念图。
作为去除散斑杂讯的第4方法，如图14所示，通过使扩散从导光板表面7射出的激光的第一扩散板19和第二扩散板20的至少其中之一在面内振动，能够可靠地去除散斑杂讯。另外，此时，液晶背光装置101还包括使第一扩散板19和第二扩散板20的至少其中之一在面内振动的驱动部。此外，本结构对导光板3进行了说明，但不用说，对导光板14也可以构筑同样的系统。
(实施例2)
图15是表示本发明实施例2中的液晶背光装置的结构的正视图，图16是表示本发明实施例2中的液晶背光装置的结构的侧视图。此外，图16是从激光光源一侧观察图15所示的液晶背光装置的图。本实施例2中的液晶背光装置201仅包括激光光源31、准直透镜32、导光板33和导光棒34这四个部件。
这里，对本实施例2中的液晶背光装置201的动作结构进行说明。从激光光源31射出的激光首先通过准直透镜32被转换为大致平行光。转换为大致平行的激光从导光棒34的激光入射面35射入导光棒34的内部。射入导光棒34内部的激光的一部分被导光棒34的激光出射面37全反射，并到达与激光入射面35邻接的激光反射面36。
激光反射面36与实施例1中的第二侧面5同样，在指定的曲线上构成三角棱镜阵列。构成三角棱镜阵列的各三角棱镜在激光入射面35一侧的斜面与光轴形成的角度被设为45°时，与图3所示的实施例1同样，到达各三角棱镜的激光，被所到达的各三角棱镜的斜面基于入射各斜面的角度依次以90°前后的角度反射，而转换为线状。转换为线状的激光从导光棒34的激光出射面37射出。从导光棒34射出的激光，原封不动地直接射入导光板33的激光入射面41，之后与实施例1同样，通过导光板33的激光反射面38被大致垂直地全反射，从激光出射面39垂直射出。
此时，导光棒34的激光反射面36的形状可以与实施例1的第二侧面5同样的方法加以确定。即，三角棱镜的顶点的位置，以最接近激光入射面35与激光反射面36的交点的三角棱镜的顶点作为原点，根据所使用的激光光源的轮廓，在2次项以上的多项式(3)的线上表示。只要确定2次项以上的多项式(3)的系数An以使从导光棒34的激光出射面37射出的线状激光的轮廓达到大致均匀即可。
Σ n = 0 n ≥ 2 An × X n · · · · · · ( 3 )
这里，n为多项式的次数，An为n次的系数，将以激光入射面35与激光反射面36的交点作为原点时的激光的行进方向作为X轴。另外，导光板33的激光反射面38的形状与实施例1同样，只要确定系数Bn即可，因此这里省略说明。
实施例1中，是使实施例2的导光板33和导光棒34一体成形，但在实施例2中分体成形。例如在使用如图5所示的光纤光源作为激光光源31时，特别是芯径接近1mm这样的粗的多模光纤时，通过准直透镜32准直后的激光并不平行，而是以取决于准直透镜32的焦距和光纤的数值孔径的角度一边发散一边传播。此时，使导光板33和导光棒34分体能够进一步实现小型化。
另外，在本实施例2中，实施例1中所说明的高的光利用效率、廉价、辉度均匀性以及无色彩不均等特性均与实施例1同样，可以明确的是这些特性在本实施例2中也几乎不会丧失。通常，为了将激光转换为线状，如专利文献1所示，通过全息镜等反射，但如前所述，从衍射效率的观点来看，R、G和B三色均以较高的光利用效率反射较为困难。但是，本实施例2中，虽然也使用导光棒34，但激光从进入导光棒34到出来，尽管一部分被导光棒34的激光出射面37全反射，最长也仅传播导光棒34的长边方向的距离。因此，能够将导光板内部的吸收损耗控制在最低限度，而表面反射也仅发生在导光棒34的激光入射面35和导光棒34的激光出射面37这两处。表面反射在未涂层的情况下导致的光量损失较小各面约为3.5％，进而通过施加涂层还能够降低至各面约为1％，因此能够在维持高的光利用效率的状态下加以构成。
此外，本实施例中，激光入射面35相当于导光棒的入射面的一例，激光反射面36相当于导光棒的线状反射面的一例，激光出射面37相当于导光棒的出射面的一例，激光入射面41相当于导光板的入射面的一例，激光反射面38相当于导光板的面状反射面的一例，激光出射面39相当于导光板的出射面的一例。
此外，本实施例中，导光棒34和导光板33相当于导光部的一例。导光棒34具有：让来自激光光源的激光入射的激光入射面35(入射面)；与激光入射面35邻接，通过反射从激光入射面35射入的激光而将激光转换为线状的激光反射面36(线状反射面)；以及与激光入射面35邻接并与激光反射面36对置，射出由激光反射面36转换为线状的激光的激光出射面37(出射面)。导光板33具有：让从导光棒34的激光出射面37射出的线状的激光入射的激光入射面41(入射面)；与激光入射面41邻接，通过由多个反射面反射从激光入射面41射入的线状的激光而将激光转换为面状的激光反射面38(面状反射面)；以及射出由激光反射面38转换为面状的激光的激光出射面39(出射面)。
导光板3相当于导光部的一例，该导光板3具有：让激光入射的第一侧面4(入射面)；与第一侧面4邻接，通过反射从第一侧面4射入的激光而将激光转换为线状的第二侧面5(线状反射面)；通过由沿着转换为线状的激光的入射方向形成的多个反射面反射激光而将激光转换为面状的第三侧面6(面状反射面)；以及射出由第三侧面6转换为面状的激光的导光板表面7(出射面)。
接下来，用图17对导光棒34可采取的其他结构进行描述。图17是表示本发明实施例2的变形例中的液晶背光装置的导光棒的结构的图。在实施例1的图6中，设置第四侧面17，将到达第四侧面17的激光朝着第三侧面6反射，提高导光板3的加工合理性。导光棒34也能够适用与此同样的结构。即，实施例2的变形例中的导光棒34在与激光入射面35对置的位置还具备反射面40。反射面40相对于与光轴垂直的平面以指定的角度倾斜。此外，本实施例中，反射面40相当于导光棒的反射面的一例。
从激光光源31射出的激光经由准直透镜32从导光棒34的激光入射面35射入，一部分通过导光棒34的激光出射面37被全反射并到达反射面40。反射面40被施加有反射涂层，将射入的激光朝着激光反射面36一侧反射。从反射面40到达激光反射面36的激光，通过三角棱镜的反射面40一侧的斜面被大致垂直地朝着导光棒34的激光出射面37反射。
由此，与实施例1的导光板14同样，导光棒34的厚度偏差得到降低，因此加工简便，进而能够降低制造成本。另外，在图17中，反射面40向着激光反射面36一侧倾斜，但也可以向着导光棒34的激光出射面37一侧倾斜。此时，被反射面40反射的激光通过导光棒34的激光出射面37全反射，接着到达激光反射面36，通过由激光反射面36全反射，能够从激光出射面37射出。此时，三角棱镜的顶点的位置由上述(3)式所示的2次项以上的多项式表示，如果也考虑来自反射面40的反射光的部分来确定多项式的系数An，则能够与上述同样获得均匀的辉度分布。
另外，通过使反射面40向着激光出射面37一侧倾斜，反射面40的倾斜也可以兼作为射出成形时的出模角，因此能够非常简便地成形导光棒34，同样也同时具有廉价抑制成本的优点。另外，该系统中，虽然也使用导光棒34，但激光从进入导光棒34到出来，尽管一部分被激光出射面37全反射，最长也仅传播导光棒34的长边方向的约两倍的距离。因此，能够以维持较高光利用效率的状态构成反射面40。此外，本实施例2中，显然对于导光板33也能够使其具有与实施例1的导光板14的第四侧面17相同的形状，因此省略在实施例2中的再次说明。
接下来，对构成激光反射面36的三角棱镜阵列的间距进行说明。与实施例1同样，由于加工方面的制约，三角棱镜的顶点具有一定的曲率半径。实施例1中，第二侧面5的三角棱镜阵列的间距P1用入射第一侧面4的激光的束径(FWHM的两倍的径)D以及第二侧面5与第三侧面6所构成的棱线的长度L3来规定。对此，在本实施例2中，导光棒34的激光入射面35的宽度W1与实施例1的束径D相当，激光反射面36的长边方向的长度L3′与实施例1的长度L3相当。即，导光棒34的激光反射面36的间距P3可规定为(0.01×L3′÷W1)mm以上。此时，与实施例1同样，通过激光反射面36被垂直反射的比例同样为整体的97％以上，因此光利用效率的损失被控制在可忽视的范围内，从而能维持高的光利用效率。
此外，显然本实施例2中也能够适用实施例1中的第一扩散板19和第二扩散板20，并与实施例1同样地设定扩散角α和间隔k，采取散斑杂讯对策，因此省略在实施例2中的再次说明。另外，显然在本实施例2中也同样能够实现由实施例1的准直透镜2、三角棱镜21或镜22a、22b的振动带来的散斑杂讯的抑制、或者光源轮廓的变动偏差造成的对激光的均匀度的影响的降低，所以省略在实施例2中的再次说明。
另外，如图18所示，在实施例2中，即使不使用第一扩散板19和第二扩散板20的其中之一或者两者，通过在导光棒34的激光出射面37或者导光板33的激光入射面41和激光出射面39上构筑柱面透镜阵列(cylindrical lens array)，也能够实现视野角度的提高和辉度的进一步均匀化。
图18是表示本发明实施例2的另一变形例中的液晶背光装置的结构的正视图，图19是表示本发明实施例2的另一变形例中的液晶背光装置的结构的侧视图。此外，图19是从激光光源一侧观察图18所示的液晶背光装置的图。
在图18所示的液晶背光装置202中，导光板33的激光入射面41采用使激光沿激光入射面41的长边方向扩大的柱面透镜阵列，导光板33的激光出射面39采用球面透镜阵列。
此外，在本实施例2中，是用球面透镜阵列构成导光板33的激光出射面39，但本发明并不特别限定于此，也可以用柱面透镜阵列构成导光板33的激光出射面39。
例如，图18中，通过导光棒34的激光反射面36线状反射并从激光出射面37射出的激光，通过在导光板33的激光入射面41形成的柱面透镜阵列而在面内扩散。通过柱面透镜阵列扩散的激光的一部分，一边被导光板33的侧面全反射一边在导光板33内传播，并通过激光反射面38反射从激光出射面39大致垂直地射出。此时，激光通过设置在激光入射面41的柱面透镜阵列沿导光板33的长边方向扩散，能够具有与第一扩散板19的指定方向的扩散相同的效果。
另外，被激光反射面38面状反射的激光，通过形成于导光板33的激光出射面39的球面透镜阵列而在面内扩散，通过球面透镜阵列扩散的激光从导光板33射出。此外，如果在导光板33的激光入射面41设置柱面透镜阵列，并且在导光板33的激光出射面39设置球面透镜阵列，则无需设置第一扩散板19和第二扩散板20。
另外，在导光板33的激光入射面41设置柱面透镜阵列，不在导光板33的激光出射面39设置球面透镜阵列时，仅配置第一扩散板19和第二扩散板20的其中之一，就能够进一步使辉度均匀且使画面整体具有视野角度。由此，能够消除激光透过一枚扩散板时产生的光量损失(主要是表面反射，约为7％)，在确保辉度的均匀性以及广视野角度的同时，能够实现光利用效率的更高效率化。
此外，在图18中，也可以将设置在导光板33的激光入射面41的柱面透镜阵列设置在导光棒34的激光出射面37。另外，不在导光板33的激光入射面41或者导光棒34的激光出射面37配置柱面透镜阵列，而仅在导光板33的激光出射面39上配置球面透镜阵列也可以期待同样的效果。此外，也可以不在导光板33的激光出射面39配置球面透镜阵列，而在导光板33的激光入射面41和导光棒34的激光出射面37的其中之一配置柱面透镜阵列。
此外，除了在导光板33的激光入射面41或者激光出射面39配置透镜阵列以外，通过将导光棒34的激光反射面36的三角棱镜的顶点或者导光板33的激光反射面38的顶点设成曲面，也能够扩大激光的出射角。图20是本发明实施例2的又一变形例中的导光棒的激光反射面的放大图。如图20所示，在导光棒34的激光反射面36的三角棱镜的顶点附近形成曲面部42。由此，入射曲面部42的激光一边扩散一边反射。此外，虽然没有图示，但也可以在导光板33的激光反射面38的三角棱镜的顶点附近形成曲面部。
接下来，用图21对本实施例2中的散斑杂讯对策进行说明。图21是用于说明本发明实施例2的去除散斑杂讯的方法的概念图。区域S3是构成激光反射面36的某一处三角棱镜的反射激光的区域。若使导光棒34沿图15中的导光棒34的长边方向移动间距P3，则导致被区域S3反射的激光的位置位移间距P3。即，通过使导光棒34在图15中的导光棒34的激光出射面37的长边方向以间距P3的振幅振动，可让激光水平移动地扫描幅度为各三角棱镜的间距P3的微小区域。另外，此时，液晶背光装置201还包括使导光棒34在导光棒34的激光出射面37的长边方向以间距P3的振幅振动的驱动部。
由此，由于照明区域按时序发生变动，散斑图案按时序变动，因此能够消除散斑杂讯。在使用梯形棱镜代替三角棱镜时也同样可实现该效果。
(实施例3)
图22是表示本发明实施例3中的液晶背光装置的结构的正视图，图23是表示本发明实施例3中的液晶背光装置的结构的侧视图。此外，图23是从激光光源一侧观察图22所示的液晶背光装置的图。本实施例3中的液晶背光装置301包括激光光源50、准直透镜51、自由曲面镜52和导光板54，在导光板54的激光入射面541设有棱镜阵列53。
这里，对本实施例3中的液晶背光装置301的动作结构进行说明。从激光光源50射出的激光首先通过准直透镜51被转换为大致平行光。转换为大致平行的激光入射自由曲面镜52。自由曲面镜52的反射面的形状被如此确定，使得被反射的激光在导光板54的自由曲面镜52一侧的侧面形成的棱镜阵列53上具有大致均匀的线状的光量分布。
棱镜阵列53将通过自由曲面镜52反射的激光远心(telecentric)转换。被棱镜阵列53远心转换的激光射入导光板54，与实施例1、2同样，通过在导光板54的激光反射面55形成的三角棱镜阵列全反射并从导光板54的激光出射面56大致垂直地射出。
此外，在本实施例中，激光入射面541相当于导光板的入射面的一例，棱镜阵列53相当于转换光学系统的一例，激光反射面55相当于导光板的面状反射面的一例，激光出射面56相当于导光板的出射面的一例。
另外，在本实施例中，自由曲面镜52和导光板54相当于导光部的一例。自由曲面镜52通过扩散反射来自激光光源50的激光，将激光转换为线状。导光板54具有：形成有让被自由曲面镜52转换为线状的激光入射，并将射入的激光远心转换的转换光学系统的激光入射面541(入射面)；与激光入射面541邻接，通过由多个反射面反射被激光入射面541远心转换的线状的激光而将激光转换为面状的激光反射面55(面状反射面)；以及射出被激光反射面55转换为面状的激光的激光出射面56(出射面)。
图24是用于说明本发明实施例3中的自由曲面镜的图。这里，自由曲面镜52的反射面以图24的O点作为原点，如下述(4)式所示可以用8次以上的多项式表示。
Σ n = 0 n ≥ 8 Cn × X n · · · · · · ( 4 )
这里，n为多项式的次数，Cn为n次的系数，对于Y方向，将与入射自由曲面镜52的激光的入射方向正交的方向作为Y轴，朝着导光板54的方向作为Y轴的正方向。此外，以7次以下的多项式无法获得大致均匀的光量分布。
作为采用本结构的效果，可以举出的是，即使与导光板分体地设置进行线状转换的元件，也能实现较高的光利用效率并且廉价。通常，为了通过镜的反射而将激光转换为线状，如专利文献1所示，是通过全息镜等反射，但从衍射效率的观点来看，让R、G和B三色均以较高的光利用效率反射较为困难。而在本实施例3中，由于镜不形成全息而仅以镜的形状来确保均匀性，因此具有通过在自由曲面镜52的表面施加HR(High Reflectance)涂层，几乎不会产生反射损失的特征。
另外，与实施例1、2相同，激光进入导光板54内之后，基本上只传播导光板54的激光传播方向的长度，因此不会看到专利文献2中出现的那样因多重反射引起的传播距离的长距离化而造成的吸收损耗的增大。除此之外，与实施例1、2同样可确保辉度分布的均匀化、偏振方向的保持所带来的光利用效率的高效率化、以及色彩不均基本上不会产生。
接下来，用图25对在导光板54的自由曲面镜52一侧的侧面形成的棱镜阵列53进行说明。图25是用于说明本发明实施例3中的棱镜阵列的概念图。棱镜阵列53中，一个一个的棱镜由激光光源50一侧的斜面53a和自由曲面镜52一侧的斜面53b形成，各斜面53a、53b相对于入射面53c分别倾斜角度θa、θb。此外，角度θa、θb也可以因棱镜而异。
通过自由曲面镜52反射的激光透过各棱镜的斜面53b而射入，并被斜面53a全反射，从各棱镜在导光板54内远心传播。此时，自由曲面镜52与导光板54之间的距离理论上只要不干涉从准直透镜51向自由曲面镜52传播的激光就可以尽可能地接近，从而能够使本实施例3的光学系统的结构极其小型化。通常，为了将激光远心转换多使用菲涅耳透镜，而菲涅耳透镜需要间隔其焦距来使用，从而造成光学系统的大型化。然而，通过如本实施例3这样使用棱镜阵列，能够构成极其小型的液晶背光装置。
图26是表示本发明实施例3的变形例中的液晶背光装置的导光板的结构的图。如图26所示，导光板54，可以由菲涅耳透镜构成图26中的区域531那部分，由棱镜阵列构成图26中的区域532那部分。即，在导光板54的激光入射面，可以由菲涅耳透镜构成自由曲面镜52一侧的区域531，由棱镜阵列构成激光光源50一侧的区域532。根据该结构，能够使自由曲面镜52接近激光光源50侧，进一步实现小型化。
即，通过自由曲面镜52以规定以上的接近垂直的角度反射的激光，无法通过图26中的区域532的棱镜阵列而被远心转换，但如果是图26中的区域531的菲涅耳透镜则能够通过折射而被远心转换。另外，以规定以上的接近水平方向的角度反射的激光，无法通过菲涅耳透镜折射为远心，但如果是图26中的区域532的棱镜阵列则能够远心转换。即，通过灵活运用菲涅耳透镜与棱镜阵列各自的长处，能够实现仅由任意一方不可能实现的更紧凑的结构。
接下来，对实施例3中的棱镜阵列的间距进行说明。图27是用于说明本发明实施例3中的棱镜阵列的间距的图。如图27所示，以与实施例1的导光板3或实施例2的导光棒34等的棱镜阵列同样的理由，棱镜阵列53的各棱镜的顶点也会产生约数微米的加工引起的曲率。由于射入具有曲率的那部分的激光向棱镜内的透射率会降低，因此希望尽可能减少曲率部分的比例。因此，理想的是棱镜阵列53的间距P5为(0.1×L4÷L5)mm以上。这里，L4为导光板54的棱镜阵列53一侧的长度，即导光板54的激光入射面的长边方向的长度，L5为从自由曲面镜52到棱镜阵列53的距离，即从自由曲面镜52的中心(射入自由曲面镜52的激光的光轴)到导光板54的激光入射面的长度(参照图26)。由此，能够将激光从棱镜阵列53进入导光板54时的光量损失减少到可忽视的范围内。
接下来，用图28对本实施例3中的散斑杂讯对策进行说明。图28是表示本发明实施例3的另一变形例中的液晶背光装置的结构的图。图28所示的液晶背光装置302包括激光光源50、准直透镜51、自由曲面镜52、棱镜阵列57和导光板58。图22所示的液晶背光装置301是棱镜阵列53和导光板54被设成一体，而图28所示的液晶背光装置302是棱镜阵列57和导光板58被分体设置。
从激光光源50射出的激光首先通过准直透镜51而被转换为大致平行光。转换为大致平行的激光入射自由曲面镜52。自由曲面镜52的反射面的形状被如此确定，使得反射的激光在导光板54的自由曲面镜52一侧的侧面形成的棱镜阵列57上具有大致均匀的线状的光量分布。
棱镜阵列57将通过自由曲面镜52反射的激光远心转换。被棱镜阵列57远心转换的激光射入导光板58的激光入射面581，通过在导光板58的激光反射面形成的三角棱镜阵列全反射并从导光板58的激光出射面大致垂直地射出。此外，导光板58的激光反射面和激光出射面与图23中的导光板54的激光反射面55和激光出射面56的结构相同。另外，在本实施例的另一变形例中，棱镜阵列57相当于转换光学系统的一例，激光入射面581相当于导光板的入射面的一例。
另外，在本实施例的另一变形例中，自由曲面镜52、棱镜阵列57和导光板58相当于导光部的一例。自由曲面镜52通过使来自激光光源50的激光扩散反射，将激光转换为线状。棱镜阵列57将被自由曲面镜52转换为线状的激光远心转换。导光板58具有：让通过棱镜阵列57而被远心转换的线状的激光入射的激光入射面581(入射面)；与激光入射面581邻接，通过由多个反射面反射从激光入射面581射入的线状的激光而将激光转换为面状的激光反射面55(面状反射面)；以及射出被激光反射面55转换为面状的激光的激光出射面56(出射面)。
作为第一种散斑杂讯的去除方法，是将棱镜阵列57与导光板58分体，通过使棱镜阵列57在棱镜阵列57的长边方向(图28的箭头Y4所示的方向)以棱镜阵列57的间距P5以上的间隔振动，能够降低散斑杂讯。
如前所述，棱镜阵列57的各棱镜以间距P5的间隔配置。因此，通过使棱镜阵列57在长边方向以间距P5以上振动，可与实施例2的导光棒34相同，让透过棱镜阵列57的激光水平移动地扫描幅度为棱镜阵列57的间距P5的微小区域。由此，散斑图案按时序变动，因此能够消除散斑杂讯，并同时实现辉度的进一步均匀化。另外，此时，液晶背光装置302还包括使棱镜阵列57在长边方向以间距P5以上振动的驱动部。
作为另一种散斑杂讯的去除方法，是通过使自由曲面镜52在与入射自由曲面镜52的激光的入射方向(光轴)垂直的方向(图28的箭头Y5所示的方向)上在激光的传播平面内振动，能够降低散斑杂讯。通过使自由曲面镜52在与光轴垂直的方向振动，能够使由自由曲面镜52反射的方向变动。由此，由于导光板58内的激光的传播方向按时序变动，散斑图案按时序变动，因此不会看到散斑杂讯。另外，此时，液晶背光装置302还包括使自由曲面镜52在与光轴垂直的方向振动的驱动部。当然，即使不将棱镜阵列57分开另设，该散斑杂讯去除方法也具有效果。
此外，本实施例3中，导光板54的激光反射面55的顶点的位置、以及形成激光反射面55的三角棱镜阵列的间距与实施例1和2同样，所以省略本实施例3中的再次说明。
此外，不用说，在本实施例3中，也可以通过使导光板54或者58具有与实施例1的导光板14的第四侧面17相同的形状，以期待与实施例1同样的效果。即，对于导光板54或者58，也可以在与导光板54或者58的激光入射面相对置的位置设置向激光反射面55一侧或者激光出射面56一侧倾斜表面的反射面。
此外，不用说，在本实施例3中，也能够适用实施例1中的第一扩散板19和第二扩散板20，与实施例1同样设定扩散角α和间隔k，以解决散斑杂讯。
此外，在本实施例3中，也可以如在实施例2的导光板33的激光入射面41形成的柱面透镜阵列那样，通过在导光板58的激光入射面581形成柱面透镜阵列，以减少扩散板的枚数。另外，还可以如在实施例2中的导光板33的激光出射面39形成的柱面透镜阵列或者球面透镜阵列那样，通过在导光板54或者58的激光出射面541(应为56)形成柱面透镜阵列或者球面透镜阵列，以减少扩散板的枚数。
(实施例4)
图29是表示本发明实施例4中的液晶显示器的的结构的图。本实施例4中的液晶显示器包括液晶背光装置401、液晶面板59、第一偏振滤光器60、彩色滤光器64以及第二偏振滤光器63。液晶背光装置401包括激光光源61、光纤62、准直透镜2、导光板3、第一扩散板19以及第二扩散板20。液晶背光装置401除了包括激光光源61和光纤62以取代激光光源1以外，与实施例1的液晶背光装置101的结构相同。
这里，对本实施例4中的液晶显示器的动作结构进行说明。从激光光源61射出的激光与光纤62耦合，被导光至导光板3附近。此外，激光光源61射出R、G和B各色激光混合的激光。从光纤62射出的激光通过准直透镜2被转换为大致平行光。被转换为大致平行光的激光，在通过未示出的偏极化分光镜、1/2波长板和缩径器而使其偏振方向对齐后射入导光板3。射入导光板3的激光，如在实施例1中的说明所示，通过第二侧面5和第三侧面6反射而被转换为二维后射出。
从导光板3射出的激光透过第一扩散板19和第二扩散板20之后，透过第一偏振滤光器60。第一偏振滤光器60仅让指定的偏振方向的光透过。然后，透过第一偏振滤光器60的激光透过液晶面板59之后，透过彩色滤光器64。液晶面板59让入射的激光在每个像素以指定的光量透过。液晶面板59是对激光的光强度进行二维调制的二维空间调制元件的一例。彩色滤光器64让射入的激光的R、G和B各色分别透过各自相应的部位。透过彩色滤光器64的激光透过与第一偏振滤光器60以正交尼科耳方式配置的第二偏振滤光器63。由此获得所希望的图像。
本液晶显示器使用实施例1中说明的液晶背光装置，能够减少部件个数，实现极其轻薄的结构。因此，通过如本实施例4这样将激光光源61与液晶显示器主体分体设置，由于液晶显示器自身能够实现非常轻量，因此还具有可将液晶显示器挂在墙壁上的便利性。
此外，本实施例4中的液晶显示器包括实施例1中的液晶背光装置，但本发明并不特别限定于此，也可以包括实施例2或实施例3中的液晶背光装置。
此外，上述的具体实施例主要包括具有以下结构的发明。
本发明所涉及的液晶背光装置包括：射出激光的激光光源；和将来自所述激光光源的激光转换为线状并将转换为线状的激光转换为面状而射出的导光部，其中，所述导光部包括具有面状反射面的导光板，该面状反射面通过由沿着转换为线状的激光的入射方向形成的多个反射面反射所述激光，将所述激光转换为面状。
根据该结构，通过导光部将来自激光光源的激光转换为线状，并将转换为线状的激光转换为面状射出。而且，由设置在导光板中的面状反射面，通过由沿着转换为线状的激光的入射方向形成的多个反射面反射激光，将激光转换为面状，因此能够抑制光量损失，使辉度均匀。
此外，面状反射面也可以通过由沿着转换为线状的激光的入射方向形成的多个反射面全反射激光。另外，面状反射面在沿着垂直于转换为线状的激光的入射方向的方向将所述激光分割为多束时，也可以通过多个反射面反射被分割的各激光。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光部包括导光板，该导光板具有让所述激光入射的入射面、与所述入射面邻接，通过反射从所述入射面射入的所述激光而将所述激光转换为线状的线状反射面、所述面状反射面、以及射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，其中，所述面状反射面与所述入射面和所述线状反射面邻接，通过由所述多个反射面反射被所述线状反射面转换为线状的所述激光而将所述激光转换为面状。
根据该结构，来自激光光源的激光入射导光板的入射面。从入射面射入的激光通过与入射面邻接的线状反射面被转换为线状，被线状反射面转换为线状的激光通过与入射面和线状反射面邻接的面状反射面而被转换为面状。而且，通过面状反射面转换为面状的激光从出射面射出。
因此，能够将光量损失控制在入射面和出射面处的表面反射和导光板内的吸收。另外，由于不是通过多个半反射镜反射，而是通过面状反射面反射线状的激光，因此能够使辉度均匀。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光部包括导光棒和导光板，该导光棒具有让来自所述激光光源的激光入射的入射面、与所述入射面邻接，通过反射从所述入射面射入的所述激光将所述激光转换为线状的线状反射面、以及与所述入射面邻接并与所述线状反射面对置，射出被所述线状反射面转换为线状的所述激光的出射面，该导光板具有让从所述导光棒的所述出射面射出的线状的所述激光入射的入射面、所述面状反射面、以及射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，其中，所述面状反射面与所述入射面邻接，通过由所述多个反射面反射从所述入射面射入的线状的所述激光，将所述激光转换为面状。
根据该结构，来自激光光源的激光射入导光棒的入射面。而且，从入射面射入的激光通过与入射面邻接的线状反射面而被转换为线状，被转换为线状的激光从与入射面邻接并与线状反射面对置的出射面射出。然后，从导光棒的出射面射出的线状的激光射入导光板的入射面。而且，对于所述面状反射面，从入射面射入的线状的激光通过与入射面邻接的面状反射面而被转换为面状。然后，被面状反射面转换为面状的激光从出射面射出。
因此，能够将从射入导光棒到射出为止的激光的光量损失控制在导光棒的入射面和导光棒的出射面处的表面反射以及在导光棒内的吸收，能够将从射入导光板到射出为止的激光的光量损失控制在导光板的入射面和导光板的出射面处的表面反射以及在导光板内的吸收。另外，由于不是通过多个半反射镜反射，而是通过面状反射面反射线状的激光，因此能够使辉度均匀。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光部包括：通过扩散反射来自所述激光光源的激光而将所述激光转换为线状的自由曲面镜以及导光板，该导光板具有让通过所述自由曲面镜而被转换为线状的所述激光射入，并形成有将射入的所述激光远心转换的转换光学系统的入射面、所述面状反射面、以及射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，其中，所述面状反射面与所述入射面邻接，通过由所述多个反射面反射被所述入射面远心转换的线状的所述激光将所述激光转换为面状。
根据该结构，来自激光光源的激光通过扩散反射光的自由曲面镜而被转换为线状。然后，被自由曲面镜转换为线状的激光射入形成有将激光远心转换的转换光学系统的导光板的入射面。通过入射面远心转换的线状激光通过与入射面邻接的面状反射面而被转换为面状。然后，被面状反射面转换为面状的激光从出射面射出。
因此，能够将激光的光量损失控制在自由曲面镜处的表面反射、导光板的入射面和导光板的出射面处的表面反射以及在导光板内的吸收。另外，由于不是通过多个半反射镜反射，而是通过面状反射面反射线状的激光，因此能够使辉度均匀。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光部包括：通过扩散反射来自所述激光光源的激光而将所述激光转换为线状的自由曲面镜；将通过所述自由曲面镜而被转换为线状的所述激光远心转换的转换光学系统；以及导光板，该导光板具有让被所述转换光学系统远心转换的线状的所述激光入射的入射面、所述面状反射面、以及射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，其中，所述面状反射面与所述入射面邻接，通过由所述多个反射面反射从所述入射面射入的线状的所述激光而将所述激光转换为面状。
根据该结构，来自激光光源的激光通过扩散反射光的自由曲面镜而被转换为线状。然后，被自由曲面镜转换为线状的激光通过转换光学系统被远心转换。通过转换光学系统远心转换的线状的激光射入导光板的入射面。从入射面射入的线状的激光通过与入射面邻接的面状反射面被转换为面状。然后，被面状反射面转换为面状的激光从出射面射出。
因此，能够将激光的光量损失控制在自由曲面镜处的表面反射、转换光学系统的入射面和转换光学系统的出射面处的表面反射、在转换光学系统内的吸收、导光板的入射面和导光板的出射面处的表面反射以及在导光板内的吸收。另外，由于不是通过多个半反射镜反射，而是通过面状反射面反射线状的激光，因此能够使辉度均匀。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光板还具有与所述面状反射面对置，射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面、以及将射入的线状的激光朝着所述面状反射面或者所述出射面反射的反射面。根据该结构，通过在导光板中设置将射入的线状的激光朝着面状反射面或者出射面反射的反射面，能够使导光板的成形变得容易，并以低成本制造。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，入射所述导光板的所述激光在与光轴垂直的方向振动。根据该结构，由于入射导光板的入射面的激光在与光轴垂直的方向振动，因此能够降低散斑杂讯，容易获得良好的画质。另外，即使激光光源的直径或出射角出现偏差或变动，也能够减轻对转换为面状的激光的轮廓的均匀度造成的影响。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述面状反射面采用三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列，连接所述三角棱镜阵列或者所述梯形棱镜阵列的各三角棱镜或者各梯形棱镜的顶点的至少其中之一顶点的点列由2次以上的多项式表示。
根据该结构，由于连接三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列的各三角棱镜或者各梯形棱镜的顶点的至少其中之一顶点的点列由2次以上的多项式表示，因此面状反射面的轮廓不是直线状而呈曲线状，能够使激光的轮廓均匀，使辉度均匀。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光板还具有与所述面状反射面对置，射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，当设射入所述面状反射面的所述激光在传播的方向的长度为L1，所述面状反射面与所述出射面之间的长度为L2时，构成所述面状反射面的所述三角棱镜阵列或者所述梯形棱镜阵列的间距为0.01×L1÷L2毫米以上。
根据该结构，通过使构成面状反射面的三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列的间距为0.01×L1÷L2毫米以上，能够扩大各三角棱镜或者各梯形棱镜中激光垂直反射的区域，从而提高光利用效率。
另外，较为理想的是，上述液晶背光装置还包括在所述导光板的所述出射面附近配置的至少两枚扩散板，当设最接近所述导光板的第1扩散板的扩散角为α时，所述第1扩散板与次于所述第1扩散板接近所述导光板的第2扩散板的间隔为0.01×L1÷L2÷tanα毫米以上。
根据该结构，在导光板的出射面附近配置有至少两枚扩散板。而且，通过使最接近导光板的第1扩散板与次于第1扩散板接近导光板的第2扩散板的间隔为0.01×L1÷L2÷tanα毫米以上，能够可靠地使被各三角棱镜或者各梯形棱镜反射的激光重叠，从而获得更加良好的图像。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述线状反射面采用三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列，连接所述三角棱镜阵列或者所述梯形棱镜阵列的各三角棱镜或者各梯形棱镜的顶点的至少其中之一顶点的点列由2次以上的多项式表示。
根据该结构，由于连接三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列的各三角棱镜或者各梯形棱镜的顶点的至少其中之一顶点的点列由2次以上的多项式表示，因此线状反射面的轮廓不是直线状而呈曲线状，能够使激光的轮廓均匀，使辉度均匀。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，当设所述线状反射面的长边方向的长度为L3，射入所述入射面的激光的直径为D时，构成所述线状反射面的所述三角棱镜阵列或者所述梯形棱镜阵列的间距为0.01×L3÷D毫米以上。
根据该结构，通过使构成线状反射面的三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列的间距为0.01×L3÷D毫米以上，能够扩大各三角棱镜或者各梯形棱镜中激光垂直反射的区域，从而提高光利用效率。
另外，较为理想的是，上述液晶背光装置还包括在所述导光板的所述出射面附近配置的至少两枚扩散板，当设最接近所述导光板的第1扩散板的扩散角为α时，所述第1扩散板与次于所述第1扩散板接近所述导光板的第2扩散板的间隔为0.01×L3÷D÷tanα毫米以上。
根据该结构，在导光板的出射面附近配置有至少两枚扩散板。而且，通过将最接近导光板的第1扩散板与次于第1扩散板接近导光板的第2扩散板的间隔设为0.01×L3÷D÷tanα毫米以上，能够可靠地使被各三角棱镜或者各梯形棱镜反射的激光重叠，从而获得更加良好的图像。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述至少两枚扩散板的至少其中之一扩散板在所述扩散板的面内振动。根据该结构，由于从扩散板射出的激光在与光轴垂直的方向振动，因此能够降低散斑杂讯，容易获得良好的画质。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光棒还包括将从所述入射面射入的激光朝着所述线状反射面或者所述出射面反射的反射面。
根据该结构，通过在导光棒上设置将射入的激光朝着线状反射面或者出射面反射的反射面，能使导光棒的成形变得容易，并以低成本制造。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述线状反射面采用三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列，当设所述线状反射面的长边方向的长度为L3，所述导光棒的所述入射面的所述激光传播面内的幅度为W1时，构成所述线状反射面的三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列的间距为0.01×L3÷W1毫米以上。
根据该结构，通过使构成线状反射面的三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列的间距为0.01×L3÷W1毫米以上，能够扩大各三角棱镜或者各梯形棱镜中激光垂直反射的区域，从而提高光利用效率。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光棒在长边方向以0.01×L3÷W1毫米以上的振幅振动。根据该结构，由于水平扫描其幅度为三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列的间距的微小区域，因此能够降低散斑杂讯，容易获得良好的画质。
另外，较为理想的是，上述液晶背光装置还包括在所述导光板的所述出射面附近配置的至少两枚扩散板，当设最接近所述导光板的第1扩散板的扩散角为α时，所述第1扩散板与次于所述第1扩散板接近所述导光板的第2扩散板的间隔为0.01×L3÷W1÷tanα毫米以上。
根据该结构，在导光板的出射面附近配置有至少两枚扩散板。而且，通过使最接近导光板的第1扩散板与次于第1扩散板接近导光板的第2扩散板的间隔为0.01×L3÷W1÷tanα毫米以上，能够可靠地使被各三角棱镜或者各梯形棱镜反射的激光重叠，从而获得更加良好的图像。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光板还具有射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的反射面，所述导光棒的所述出射面和所述导光板的所述入射面的其中之一采用柱面透镜阵列。
根据该结构，由于通过柱面透镜阵列扩散激光，因此能够减少在导光板的出射面附近配置的扩散板的数目，从而提高光利用效率。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光板的所述出射面采用柱面透镜阵列或者球面透镜阵列。
根据该结构，由于通过柱面透镜阵列或者球面透镜阵列扩散激光，因此能够减少在导光板的出射面附近配置的扩散板的数目，从而提高光利用效率。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述自由曲面镜的反射面由8次以上的多项式表示。根据该结构，由于自由曲面镜的反射面由8次以上的多项式表示，因此能够使激光的轮廓均匀，使辉度均匀。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述自由曲面镜在与入射所述自由曲面镜的激光的光轴方向垂直的方向振动。根据该结构，由于入射导光板的激光在与光轴垂直的方向振动，因此能够降低散斑杂讯，容易获得良好的画质。
另外，在上述的液晶背光装置中，较为理想的是，所述转换光学系统采用三角棱镜阵列。根据该结构，能够缩短自由曲面镜与转换光学系统的距离，实现液晶背光装置的小型化。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述转换光学系统采用三角棱镜阵列与菲涅耳透镜的复合体。根据该结构，能够进一步缩短自由曲面镜与转换光学系统的距离，实现液晶背光装置的进一步小型化。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，当设所述导光板的所述入射面的长边方向的长度为L4，从所述自由曲面镜到所述转换光学系统的距离为L5时，构成所述转换光学系统的所述三角棱镜阵列的间距为0.1×L4÷L5毫米以上。
根据该结构，通过使构成转换光学系统的三角棱镜阵列的间距为0.1×L4÷L5毫米以上，能够扩大各三角棱镜中激光垂直反射的区域，从而提高光利用效率。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述转换光学系统在所述转换光学系统的长边方向振动。
根据该结构，由于通过使转换光学系统在长边方向振动，从导光板射出的激光可在与光轴垂直的方向振动，因此能够降低散斑杂讯，容易获得良好的画质。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，当设所述导光板的所述入射面的长边方向的长度为L4，从所述自由曲面镜到所述转换光学系统的距离为L5时，所述转换光学系统在所述转换光学系统的一维长边方向以0.1×L4÷L5毫米以上的振幅振动。
根据该结构，由于水平扫描幅度为三角棱镜阵列的间距的微小区域，因此能够降低散斑杂讯，容易获得良好的画质。
另外，较为理想的是，上述液晶背光装置还包括在所述导光板的所述出射面附近配置的至少两枚扩散板，当设最接近所述导光板的第1扩散板的扩散角为α时，所述第1扩散板与次于所述第1扩散板接近所述导光板的第2扩散板的间隔为0.01×L4÷L5÷tanα毫米以上。
根据该结构，在导光板的出射面附近配置有至少两枚扩散板。而且，通过使最接近导光板的第1扩散板与次于第1扩散板接近导光板的第2扩散板的间隔为0.01×L4÷L5÷tanα毫米以上，能够可靠地使被各三角棱镜反射的激光重叠，从而获得更加良好的图像。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述导光板的所述入射面采用柱面透镜阵列。
根据该结构，由于通过柱面透镜阵列扩散激光，因此能够减少在导光板的出射面附近配置的扩散板的数目，从而提高光利用效率。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，从激光光源射出的激光在被转换为线状之前被转换为大致平行光。根据该结构，能够减少导光板内的光量损失，实现液晶背光装置的小型化。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，从所述激光光源射出的激光在被转换为线状之前其偏振方向对齐。根据该结构，通过使用偏振方向对齐的激光，能够极度减少光量损失，从而提高光利用效率。
另外，在上述液晶背光装置中，较为理想的是，所述激光光源为光纤光源。根据该结构，由于来自光源的激光通过光纤导光，因此能够与显示器分开设置光源，从而使显示器小型化。
本发明所涉及的液晶显示器包括，上述的任一液晶背光装置以及对通过所述液晶背光装置照射的光的光强度进行二维调制的二维空间调制元件。
根据该结构，由于通过由设置在导光板上的面状反射面反射射入的线状的激光，而将激光转换为面状，因此能够提供一种可抑制光量损失、使辉度均匀的液晶显示器。
产业上的利用可能性
根据本发明所涉及的液晶背光装置以及液晶显示器，能够提供一种可抑制光量损失、使辉度均匀的液晶显示器，作为主要使用R(红)、G(绿)和B(蓝)三色光源的液晶背光装置、以及使用该液晶背光装置的液晶显示器是极为有用的。另外，本发明所涉及的液晶背光装置以及液晶显示器能够利用于液晶电视等中。

Claims (22)

1.一种液晶背光装置，其特征在于包括：
激光光源，射出激光；和
导光部，通过将来自所述激光光源的激光朝实质上垂直的方向反射而将激光转换为线状，并将被转换为线状的激光转换为面状而射出，其中，
所述激光，以大致平行的光射入所述导光部，
所述导光部包括导光板，该导光板具有通过将所述激光由沿着被转换为线状的激光的入射方向而形成的多个反射面向实质垂直的方向反射，将所述激光转换为面状的面状反射面，
通过满足全反射条件的反射来进行所述激光向线状的转换以及转换成所述线状后的所述激光的向面状的转换。
2.根据权利要求1所述的液晶背光装置，其特征在于：
所述导光部包括导光板，该导光板具有让所述激光入射的入射面、与所述入射面邻接，通过反射从所述入射面射入的所述激光而将所述激光转换为线状的线状反射面、所述面状反射面、以及射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，其中，
所述面状反射面，与所述入射面和所述线状反射面邻接，通过由所述多个反射面反射被所述线状反射面转换为线状的所述激光，将所述激光转换为面状。
3.根据权利要求1所述的液晶背光装置，其特征在于，所述导光部包括：
导光棒，具有让来自所述激光光源的激光入射的入射面、与所述入射面邻接，通过反射从所述入射面射入的所述激光而将所述激光转换为线状的线状反射面、以及与所述入射面邻接并与所述线状反射面对置，射出被所述线状反射面转换为线状的所述激光的出射面；和
导光板，具有让从所述导光棒的所述出射面射出的线状的所述激光入射的入射面、所述面状反射面、以及射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，其中，
所述面状反射面与所述导光板的入射面邻接，通过由所述多个反射面反射从所述入射面射入的线状的所述激光，将所述激光转换为面状。
4.一种液晶背光装置，其特征在于包括：
激光光源，射出激光；和
导光部，将来自所述激光光源的激光转换为线状，并将被转换为线状的激光转换为面状而射出，其中，
所述导光部包括导光板，该导光板具有通过将所述激光由沿着被转换为线状的激光的入射方向而形成的多个反射面向实质垂直的方向反射，将所述激光转换为面状的面状反射面，
所述导光部包括：
自由曲面镜，通过扩散反射来自所述激光光源的激光，将所述激光转换为线状；和
导光板，具有形成有让被所述自由曲面镜转换为线状的所述激光入射，并将射入的所述激光远心转换的转换光学系统的入射面、所述面状反射面、以及射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，其中，
所述面状反射面与所述入射面邻接，通过由所述多个反射面反射被所述入射面远心转换的线状的所述激光，将所述激光转换为面状。
5.一种液晶背光装置，其特征在于包括：
激光光源，射出激光；和
导光部，将来自所述激光光源的激光转换为线状，并将被转换为线状的激光转换为面状而射出，其中，
所述导光部包括导光板，该导光板具有通过将所述激光由沿着被转换为线状的激光的入射方向而形成的多个反射面向实质垂直的方向反射，将所述激光转换为面状的面状反射面，
所述导光部包括：
自由曲面镜，通过扩散反射来自所述激光光源的激光，将所述激光转换为线状；
转换光学系统，将通过所述自由曲面镜而被转换为线状的所述激光远心转换；以及
导光板，具有让被所述转换光学系统远心转换的线状的所述激光入射的入射面、所述面状反射面、以及射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，其中，
所述面状反射面与所述入射面邻接，通过由所述多个反射面反射从所述入射面射入的线状的所述激光，将所述激光转换为面状。
6.根据权利要求1所述的液晶背光装置，其特征在于，所述导光板还包括：
与所述面状反射面对置，射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，以及
将射入的线状的激光朝着所述面状反射面或者所述出射面反射的反射面。
7.根据权利要求1所述的液晶背光装置，其特征在于：射入所述导光部的大致平行的激光在与该激光的光轴垂直的方向振动。
8.根据权利要求3所述的液晶背光装置，其特征在于：所述导光棒还包括将从所述入射面射入的激光朝着所述线状反射面或者所述导光棒的所述出射面反射的反射面。
9.根据权利要求3所述的液晶背光装置，其特征在于：
所述线状反射面采用三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列，
当设在射入所述线状反射面的所述激光的行进方向的所述线状反射面的长边方向的长度为L3毫米，所述导光棒的所述入射面的所述激光传播面内的宽度为W1毫米时，构成所述线状反射面的三角棱镜阵列或者梯形棱镜阵列的所述导光板侧的各三角棱镜或者各梯形棱镜的顶点的点的间距为0.01×L3÷W1毫米以上。
10.根据权利要求9所述的液晶背光装置，其特征在于：所述导光棒在该导光棒的长边方向以0.01×L3÷W1毫米以上的振幅振动。
11.根据权利要求9所述的液晶背光装置，其特征在于还包括：在所述导光板的所述出射面附近配置的至少两枚扩散板，其中，
当设最接近所述导光板的第1扩散板的扩散角为α时，所述第1扩散板与次于所述第1扩散板接近所述导光板的第2扩散板的间隔为0.01×L3÷W1÷tanα毫米以上，所述扩散角α用使透过所述第1扩散板后沿光轴方向行进的激光的光密度为1/e2的角度来定义。
12.根据权利要求3所述的液晶背光装置，其特征在于：所述导光棒的所述出射面和所述导光板的所述入射面的其中之一采用柱面透镜阵列。
13.根据权利要求1所述的液晶背光装置，其特征在于：所述导光板还具有射出被所述面状反射面转换为面状的所述激光的出射面，其中，
所述导光板的所述出射面采用柱面透镜阵列或者球面透镜阵列。
14.根据权利要求4或5所述的液晶背光装置，其特征在于：所述自由曲面镜在与入射所述自由曲面镜的激光的光轴方向垂直的方向振动。
15.根据权利要求4或5所述的液晶背光装置，其特征在于：所述转换光学系统采用三角棱镜阵列。
16.根据权利要求4或5所述的液晶背光装置，其特征在于：所述转换光学系统采用在所述激光光源侧形成的三角棱镜阵列和在所述自由曲面镜侧形成的菲涅耳透镜的复合体。
17.根据权利要求16所述的液晶背光装置，其特征在于：在设所述复合体为棱镜阵列的情况下，当设沿着所述激光射入所述自由曲面镜的入射方向的棱镜阵列的长边方向的长度为L4毫米，从所述自由曲面镜的中心到所述导光板的激光入射面的距离为L5毫米时，构成所述转换光学系统的所述三角棱镜阵列的导光板侧的各三角棱镜的顶点的点的间距为0.1×L4÷L5毫米以上。
18.根据权利要求5所述的液晶背光装置，其特征在于：所述转换光学系统包括棱镜阵列，且在沿着激光射入所述自由曲面镜的入射方向的该棱镜阵列的长边方向振动。
19.根据权利要求18所述的液晶背光装置，其特征在于：当设沿着所述激光射入所述自由曲面镜的入射方向的棱镜阵列的长边方向的长度为L4毫米，从所述自由曲面镜的中心到所述导光板的激光入射面的距离为L5毫米时，在所述棱镜阵列的长边方向振动的振幅为0.1×L4÷L5毫米以上。
20.根据权利要求18所述的液晶背光装置，其特征在于还包括：在所述导光板的所述出射面附近配置的至少两枚扩散板，其中，
当设最接近所述导光板的第1扩散板的扩散角为α时，所述第1扩散板与次于所述第1扩散板接近所述导光板的第2扩散板的间隔为0.01×L4÷L5÷tanα毫米以上，所述扩散角α用使透过所述第1扩散板后沿光轴方向行进的激光的光密度为1/e2的角度来定义。
21.根据权利要求5所述的液晶背光装置，其特征在于：所述导光板的所述入射面采用柱面透镜阵列。
22.一种液晶显示器，其特征在于包括：
如权利要求1、4、5中的任一项所述的液晶背光装置；和
对通过所述液晶背光装置照射的光的光强度进行二维调制的二维空间调制元件。
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