CN105527751B - 面光源装置和液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

面光源装置和液晶显示装置，本发明的目的在于，在使用简单构造的面光源装置的显示装置中进行高质量的图像显示。本发明的面光源装置具有：第1光源，其发出第1光；第1导光棒，其入射第1光并将其转换成第1线状光；第2光源，其发出具有比第1光大的发散角的第2光；以及第2导光棒，其将第2光转换成在与第1线状光相同的方向上延伸的第2线状光。此外，面光源装置具有：反射条，其与第1导光棒和第2导光棒相比配置于面状光的出射侧；以及反射部，其呈收纳第1导光棒、第2光源、第2导光棒和反射条且内壁为反射面的箱形，在面状光的出射侧的面具有开口部。第1线状光和第2线状光被反射条和反射面反射，并从开口部朝反射部的外部射出。

Description

面光源装置和液晶显示装置

技术领域

本发明涉及提高面光源装置的面内均匀性的技术。

背景技术

液晶显示装置具有的液晶显示元件自身不发光。因此，液晶显示装置在液晶显示元件的背面侧具有背光装置(面光源装置)，作为对液晶显示元件进行照明的光源。

此外，液晶显示元件具有滤色片，通过利用滤色片仅使来自以连续光谱发出白色光的荧光灯的光中的部分波长的光透过，提取红、绿和蓝的显示色来进行颜色表现。这样，在从连续光谱的光源光仅切出部分波段的光来得到显示色的情况下，如果要提高显示色的色纯度来增大颜色再现范围，则必须将液晶显示元件具有的滤色片的透过波段设定得较窄。因此，在要提高显示色的色纯度时，产生透过滤色片的光的透过光量减少从而亮度下降这样的问题。

根据荧光体的特性，通常被用作背光装置的光源的荧光灯在红色波长区域中，具有在615nm左右的过渡到橙色的波长处具有峰值的发光光谱。因此，特别在红色中，当要在作为纯红而优选的630nm～640nm的波长区域中提高色纯度时，产生透射光量极度下降，亮度显著下降这样的问题。为了将滤色片造成的光损耗抑制在最小限度并且扩大颜色再现范围，需要采用发出波长带宽较窄的光的光源。即，需要采用发出色纯度高的光的光源。

作为这种问题的改善方案，近年来，提出了具有波长带宽窄即色纯度高的单色的LED或激光器作为光源的液晶显示装置。特别是激光器具有非常优异的单色性和高发光效率，因此能够得到提供颜色再现范围宽、高亮度、高品质的图像，并且功耗低的液晶显示装置。

近年来，LED的发光效率也得到了提高，因此在液晶显示元件用的背光装置等中，还使用了如下的方法：使用分别发出作为三原色的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的光的3种LED，并将这3种LED发出的RGB光进行混色，由此得到白色光。

并且，为了提高来自光源的光的利用效率，使用了从背面对液晶显示元件直接供给光的直下型的背光装置。

在具有这样的背光装置的液晶显示装置中，期望通过简单的构造实现亮度不均和颜色不均少的高质量的面光源装置。

关于该点，例如在专利文献1中公开有如下技术：在液晶显示装置中，通过在发光二极管芯片或覆盖其周围的透镜上，安装对沿着透镜中心轴行进的光进行调整的发光二极管装置，改善亮度不均和颜色不均。

【专利文献1】日本特开2006-286906号公报

专利文献1中记载的发光二极管装置对LED的发散角进行了设计。并且，能够通过调整沿着透镜中心轴行进的光，即调整直接朝显示面方向行进的光的方向，将红、绿和蓝的LED光进行混色，得到没有不均的白色光。

但是，在显示装置的面状光源采用发散角差异较大的多种光源的情况下，各光源光由于配光分布的差异，从发光二极管装置射出后的行进方式不同，因此对于每个光源，对显示面进行照明的光的分布产生差异，从而产生亮度不均。特别是不同颜色在显示面上的分布差异成为颜色不均而被视觉辨认。

作为一例，激光的波长带宽较窄，因此通过在光源中使用激光，颜色再现性提高。但是，激光的发散角非常窄，因此即使应用与针对LED光的光学系统相同的光学系统，也难以具有与LED光同等的扩展。在显示面上激光的分布与LED光的分布不同时，成为亮度不均和颜色不均。

这样，在面光源装置中同时使用发散角不同的多种光源的情况下，需要使各光源光的扩展方式匹配，因此即使对各光源光应用同一光学系统，也难以制作出均匀的面光源。此外，在使两种光源具有用于分别制成面光源的构造时，构造变得复杂，从而导致制造成本的增加。

此外，即使在面光源装置中使用1种光源的情况下，为了进行高质量的图像显示，也要求提高光源光的面内均匀性。

发明内容

因此，本发明鉴于上述问题，目的在于在使用简单构造的面光源装置的显示装置中进行高质量的图像显示。

本发明的第1面光源装置是射出面状光的面光源装置，具有：第1光源，其发出第1光；第1导光棒，其具有入射面，从该入射面入射第1光并将其转换成第1线状光；第2光源，其发出具有比第1光大的发散角的第2光；以及第2导光棒，其具有入射面，从该入射面入射第2光并将其转换成在与第1线状光相同的方向上延伸的第2线状光，第1面光源装置具有：反射条，其与第1导光棒和第2导光棒相比配置于面状光的出射侧；以及反射部，其呈收纳第1导光棒、第2光源、第2导光棒和反射条且内壁为反射第1线状光和第2线状光的反射面的箱形，在面状光的出射侧的面具有开口部，第1线状光和第2线状光被反射条和反射面反射，并从开口部朝反射部的外部射出。

本发明的第2面光源装置是射出面状光的面光源装置，具有：光源；导光棒，其接受光源的光并将其转换成线状光；反射条，其与导光棒相比配置于面状光的出射侧；以及反射部，其呈收纳光源、导光棒和反射条且内壁为反射线状光的反射面的箱形，在面状光的出射侧的面具有开口部，线状光被反射条和反射面反射，并从开口部朝反射部的外部射出。

本发明的第1面光源装置是射出面状光的面光源装置，具有：第1光源，其发出第1光；第1导光棒，其具有入射面，从该入射面入射第1光并将其转换成第1线状光；第2光源，其发出具有比第1光大的发散角的第2光；以及第2导光棒，其具有入射面，从该入射面入射第2光并将其转换成在与第1线状光相同的方向上延伸的第2线状光，第1面光源装置具有：反射条，其与第1导光棒和第2导光棒相比配置于面状光的出射侧；以及反射部，其呈收纳第1导光棒、第2光源、第2导光棒和反射条且内壁为反射第1线状光和第2线状光的反射面的箱形，在面状光的出射侧的面具有开口部，第1线状光和第2线状光被反射条和反射面反射，并从开口部朝反射部的外部射出。因此，能够以简单的构造得到没有亮度不均和颜色不均的面状光。

本发明的第2面光源装置是射出面状光的面光源装置，具有：光源；导光棒，其接受光源的光并将其转换成线状光；反射条，其与导光棒相比配置于面状光的出射侧；以及反射部，其呈收纳光源、导光棒和反射条且内壁为反射线状光的反射面的箱形，在面状光的出射侧的面具有开口部，线状光被反射条和反射面反射，并从开口部朝反射部的外部射出。因此，能够以简单的构造得到没有亮度不均的面状光。

附图说明

图1是示出实施方式1的液晶显示装置的结构的图。

图2是示出实施方式1的面光源装置的结构的图。

图3是示出实施方式1的液晶显示装置的结构的图。

图4是示出实施方式1的LED导光棒的结构的图。

图5是示出实施方式1的液晶显示装置的结构的功能框图。

图6是示出实施方式1的变形例的面光源装置的结构的图。

图7是示出实施方式1的变形例的面光源装置的结构的图。

图8是示出实施方式1的变形例的液晶显示装置的结构的图。

图9是说明透镜的效果的图。

图10是说明透镜的效果的图。

标号说明

1：液晶面板；1a：显示面；1b：背面；2、3：光学片；4：漫射板；5：反射部；6：反射条；7：激光导光棒；8、85：LED导光棒；9：激光光源；10：LED光源；15：透镜；31：控制部；32：液晶面板驱动部；33a：LED光源驱动部；33b：激光光源驱动部；51：背部；52～55：侧部；56：开口部；71、72、81、83：入射面；82：反射面；83：微小构造；84：出射面；100、103：液晶显示装置；200～203：面光源装置；L90：激光；L100：LED光；L300：照明光。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施方式。另外，附图是示意性示出的，在不同附图中分别示出的图像尺寸以及位置的相互关系未必是准确记载的，可能被适当地变更。此外，在以下的说明中，对同样的结构要素标注相同标号来进行图示，将它们的名称和功能也设为相同。因此，有时省略对这些结构要素的详细说明。

＜A.实施方式1＞

＜A－1.结构＞

图1、图3示出实施方式1的液晶显示装置100的结构。图1是从一个方向观察到的液晶显示装置100的图，图3是从与图1的方向不同的方向观察到的液晶显示装置100的图。图2示出作为液晶显示装置100的结构要素的面光源装置200的结构。

如图1所示，液晶显示装置100具有由液晶显示元件构成的透过型的液晶面板1、光学片2、3以及面光源装置200。

图5是液晶显示装置100的功能框图。如图5所示，液晶显示装置100还具有控制部31、液晶面板驱动部32、LED光源驱动部33a以及激光光源驱动部33b。另外，将会详细叙述这些部件的结构。

面光源装置200隔着光学片2、3配置于液晶面板1的背面1b侧，穿过光学片2、3向背面1b照射光。液晶面板1的背面1b被面光源装置200的出射光照明，由此显示图像。

面光源装置200具有薄板状的漫射板4、反射条6、激光导光棒7(第1导光棒)、LED导光棒8(第2导光棒)、激光光源9(第1光源)、LED光源10(第2光源)以及反射部5。

这里，为了容易说明，以如下方式规定xyz直角坐标系，在各图中还示出xyz直角坐标系的坐标轴。将液晶面板1的显示面1a的长度方向设为x轴方向(图1中的左右方向)。并且，在图1中，将从反射部5的侧部53朝向对面的侧部52的方向(从纸面的左朝向右的方向)设为x轴的正向(+x轴方向)，将其相反方向设为x轴的负向(－x轴方向)。此外，将液晶面板1的显示面1a的宽度方向设为y轴方向(与图1的纸面垂直的方向)。并且，在图1中，将从纸面的近前朝向里侧的方向设为y轴的正向(+y轴方向)，将其相反方向设为y轴的负向(－y轴方向)。此外，将与包含x轴和y轴的x－y平面垂直的方向设为z轴方向(图1中的上下方向)。并且，在图1中，将从漫射板4朝向液晶面板1的方向(从纸面的下朝向上的方向)设为z轴的正向(+z轴方向)，将其相反方向设为z轴的负向(－z轴方向)。

如图1所示，在液晶显示装置100中，朝z轴的负向，依次配置有液晶面板1、光学片2、光学片3以及面光源装置200。光学片3具有使透过漫射板4的面光源装置200的照明光L300朝向液晶面板1的背面1b的方向的功能。光学片2具有抑制照明光L300的细小的照明不均等光学影响的功能。

液晶面板1具有显示面1a、背面1b以及液晶层(省略图示)。显示面1a设置于液晶面板1的+z轴侧的端面，背面1b设置于液晶面板1的－z轴侧的端面，液晶层设置于液晶面板1中的显示面1a与背面1b之间。

液晶面板1的显示面1a与x－y平面平行。液晶面板1的液晶层具有与x－y平面平行的面构造。显示面1a通常是矩形的，其相邻的2边(x轴方向的长边和y轴方向的短边)垂直。另外，在本实施方式中，将液晶面板1的显示面1a设为矩形来进行说明，但是，液晶面板1的显示面1a的形状不限于此，也可以是其它形状。

如图1和图3所示，反射部5呈收纳激光导光棒7、LED光源10、LED导光棒8以及反射条6的箱形。具体而言，反射部5具有与x－y平面平行的背部51、4个侧部52、53、54、55以及开口部56。另外，图3是从+x轴方向侧观察到的图1的液晶显示装置100的概略图。

侧部52配置于背部51的+x轴方向的端部，侧部53配置于背部51的－x轴方向的端部。侧部54配置于背部51的+y轴方向的端部，侧部55配置于背部51的－y轴方向的端部。背部51的主面(内侧和外侧的面)是比液晶面板1的显示面1a小的平面。因此，4个侧部52、53、54、55越朝向背部51，越朝内侧倾斜。开口部56设置在背部51的法线方向，且设置在反射部5的出射侧的面上。

反射部5的内侧的面是反射面(未图示)，该反射面具有反射并且漫射光的功能。这里，反射部5的内侧的面是指反射部5的箱形的内侧的面即内壁。换言之，反射部5的反射面是背部51的+z轴方向的面、侧部52的－x轴方向的面、侧部53的+x轴方向的面、侧部54的－y轴方向的面、侧部55的+y轴方向的面。该反射面例如能够通过将光反射片配置到反射部5内侧的整个面而构成，光反射片将苯二甲酸乙二醇酯等树脂作为基材。此外，也可以通过在反射部5内侧的整个面蒸镀金属而构成反射面。

在反射部5的+z轴方向侧配置有漫射板4。漫射板4以覆盖开口部56的方式配置在开口部56的+z轴方向上。以上叙述了反射部5是箱形的，但也可以说通过反射部5和漫射板4，构成具有漫射面(漫射板4的－z轴方向的面)和反射面的中空的箱形。

激光导光棒7配置成沿x轴方向在该中空的箱形内贯穿。这里，x轴方向包含+x轴方向和－x轴方向这两个方向，对于y轴方向和z轴方向，也同样如此。LED导光棒8在反射部5内，配置于激光导光棒7的－z轴方向侧。LED光源10配置在背部51的+z轴方向的面(反射面)上。此外，反射条6在反射部5内，配置于激光导光棒7的+z轴方向侧。即，面光源装置200构成为在由反射部5和漫射板4构成的中空的箱形内，从z轴的正向朝负向，依次具有反射条6、激光导光棒7、LED导光棒8以及LED光源10。

如图1至图3所示，LED光源10、LED导光棒8、激光导光棒7以及反射条6沿z轴方向配置。并且，沿z轴方向配置的LED光源10、LED导光棒8、激光导光棒7以及反射条6的组在y轴方向上配置有多个。

激光导光棒7配置成贯穿反射部5的侧部52、53。即，激光导光棒7以其端部朝反射部5的外部突出的状态被反射部5保持。具体而言，在侧部52、53的y－z平面坐标相同的位置处，设置有与激光导光棒7的x轴方向的端面相同或比其大的孔，将激光导光棒7穿过该孔而安装于反射部5。因此，激光导光棒7的入射面71配置于侧部52的+x轴方向侧，入射面72配置于侧部53的－x轴方向侧。即，入射面71、72配置于反射部5的外侧。

激光光源9分别配置于与入射面71、72相对的位置处，一个处于侧部52的+x轴方向侧，另一个处于侧部53的－x轴方向侧。即，激光光源9配置于反射部5的外部。激光光源9具有发光部(省略图示)。与入射面71相对的激光光源9的发光部朝－x轴方向配置，从而朝－x轴方向射出激光。此外，与入射面72相对的激光光源9的发光部朝+x轴方向配置，从而朝+x轴方向射出激光。

透镜15被配置在激光导光棒7的入射面71和与其相对的激光光源9之间、以及入射面72和与其相对的激光光源9之间。即，激光光源9、透镜15以及激光导光棒7沿着x轴方向配置在一条直线上。

＜A－2.光源＞

白色LED输出具有从蓝色到红色的宽光谱的白色光。并且，发光效率高，对低功耗化有效。因此，近年来，采用白色LED作为多数液晶显示装置的背光单元的光源。

液晶显示装置的液晶显示元件通过滤色片，从白色光中提取红色、绿色以及蓝色的各波长的光来进行表现颜色。在使用如白色LED那样具有波长带宽较宽的连续光谱的光源的情况下，为了扩大颜色再现范围，需要将滤色片的透过光的波段设定得较窄，以提高显示色的色纯度。但是，在将滤色片的透过光的波段设定得较窄时，不需要的光的量增多，从而液晶显示元件中的光的利用效率下降。这会引起液晶显示元件的显示面的亮度下降，进而引起液晶显示装置的功耗增大。

通常人对红色色差的灵敏度较高，因此，人能将红色的波长带宽的差感觉成比其它颜色的波长带宽的差更显著的差。此处，“波长带宽的差”是色纯度的差。在以往的液晶显示装置中作为光源使用的白色LED中，特别是600nm～700nm的波段的红色光谱的能量的量较少。因此，在为了提高作为纯红而优选的630nm～640nm的波长区域的色纯度而使用波长带宽较窄的滤色片时，透过光量减少，光的利用效率下降，从而导致亮度下降。

与此相对，利用波长带宽比白色LED窄的激光发光元件，能够得到色纯度高的光。此外，能够抑制滤色片中的光量损耗，提高光的利用效率。

因此，在面光源装置200中，使用由激光发光元件构成的激光光源9，特别地，由单色性高的激光光源9发出光的三原色中的红色光。由此，与使激光光源发出其它颜色的光的情况相比，起到功耗下降和色纯度提高显著的效果。

此外，LED光源10采用蓝绿色LED元件。蓝绿色LED元件是在具有发出蓝色光的单色LED元件的封装中，填充吸收蓝色光而发出绿色光的绿色荧光体而得到的结构，发出蓝绿色光。由蓝绿色LED元件构成的LED光源10是能够应用于显示器的简单且小型的LED光源，与发出绿色光的单色LED光源或发出绿色光的激光光源相比，功耗小且具有高输出。

因此，通过一并使用由蓝绿色LED元件构成的LED光源10和由红色激光发光元件构成的激光光源9，能够实现兼具比以往宽的颜色再现范围和低功耗性的液晶显示装置。另外，LED光源10不限于蓝绿色LED元件，例如也可以具有发出蓝色光的蓝色LED元件和绿色LED元件。但是，该情况下，与LED光源10采用蓝绿色LED元件的情况相比，节电效果差。

白色LED光中的红色光的波长带宽比红色激光的波长带宽要宽。并且，透过绿色滤色片的光的光谱与红色光的光谱相邻。因此，在光源采用白色LED的以往的液晶显示装置中，红色光的一部分透过绿色滤色片，由此绿色的色纯度下降。与此相对，在面光源装置200中，使用由红色激光发光元件构成的激光光源9，由此红色的色纯度提高。此外，透过绿色滤色片的红色光量减少，因此绿色的色纯度也提高。

在以上叙述中，LED光源10采用蓝绿色LED元件，激光光源9采用红色激光发光元件，但本发明的结构不限于此。例如，LED光源10也可以采用蓝色LED元件和绿色LED元件。但是，与采用蓝绿色LED元件的情况相比，节电效果差。此外，也可以是，LED光源10采用绿色LED元件，激光光源9采用红色激光发光元件和蓝色激光发光元件。该情况下，例如在y轴方向上交替配置红色激光发光元件和蓝色激光发光元件。此外，例如还可以是，LED光源10采用红色LED元件和绿色LED元件，激光光源9采用蓝色激光发光元件。该情况下，例如在y轴方向上交替配置红色LED元件和绿色LED元件。但是，激光光源9采用红色激光发光元件时，与采用蓝色激光发光元件的情况相比，能够得到功耗下降和色纯度提高的效果。

＜A－3.导光棒＞

如图2、图3所示，激光导光棒7配置成将x轴方向作为其长度方向，且在y轴方向上隔开规定的间隔配置有多个。对于各激光导光棒7的长度方向的两端面，+x轴侧是入射面71(第1入射面)，－x轴侧是入射面72(第2入射面)。激光光源9(更具体而言，是激光光源9的发光部)分别配置在隔着透镜15而与入射面71、72相对的位置处。从激光光源9射出的激光L90(第1光)从入射面71、72入射到激光导光棒7的内部。

激光L90一边在激光导光棒7与空气层的界面处进行全反射，一边朝与所入射的入射面相反侧的入射面传播。即，在图1中，从激光导光棒7的－x轴侧的入射面72入射的激光L90在激光导光棒7的内部朝向+x轴方向。此外，从激光导光棒7的+x轴侧的入射面71入射的激光L90在激光导光棒7的内部朝向－x轴方向。

激光导光棒7例如由透明材料和折射率比该透明材料高的物质(漫射材料)构成。此外，激光导光棒7例如是直径3mm左右的圆柱状部件。激光L90一边在激光导光棒7与空气层的界面处进行全反射，一边在激光导光棒7的内部传播，但在入射到漫射材料时被漫反射而改变行进方向。在行进方向发生变化的激光L90中，存在不满足激光导光棒7的表面与空气层的界面处的全反射条件的光，这些光从激光导光棒7朝各个方向射出。

在激光导光棒7中，以从激光导光棒7射出的激光L90成为x轴方向的强度分布均匀的线状光的方式，调整透明材料中包含的漫射材料的浓度。这里，作为透明材料，采用例如丙烯树脂(Polymethyl methacrylate：PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯)等。激光L90被激光导光棒7转换成在x轴方向上延伸的线状光(第1线状光)。

从入射面71、72入射到激光导光棒7且朝+z轴方向射出的激光L90被反射条6朝－z轴方向反射。朝－z轴方向行进的激光L90到达反射部5的背部51，由反射面进行漫反射，从而朝y轴方向扩展。由于朝y轴方向扩展，激光L90与从相邻的激光导光棒7射出的激光L90在空间上重合。此外，朝不到达反射条6的方向射出的激光L90在反射部5的内部扩展的同时到达背部51或侧部52、53、54、55时，由反射面进行漫反射。

如上所述，激光L90通过激光导光棒7而成为在激光导光棒7的长度方向(x轴方向)上延伸的线状光。然后，线状光通过反射条6在激光导光棒7的排列方向(y轴方向)上扩展，而与从相邻的激光导光棒7射出的线状光重合，由此成为对液晶面板1的背面1b进行照明的面状光。

作为激光光源9，例如采用半导体激光器。半导体激光器根据其构造，具有发散角大的快轴方向和发散角小的慢轴方向。慢轴方向是与快轴方向垂直的方向。即，从激光光源9的发光点发出在一个方向上较大程度地扩展的光。

透镜15将从激光光源9发出的激光会聚成平行光。以激光光源9的发光点位于透镜15的焦距附近的方式，将透镜15配置于激光导光棒7的入射面71、72与激光光源9之间。

使用图9、图10说明透镜15的效果。图9示出作为比较例的、在不使用透镜15的情况下使激光L90入射到激光导光棒7的情形。为了使从激光光源9发出的扩展后的光高效入射到激光导光棒7，需要将激光导光棒7的入射面71、72配置成接近激光光源9。但是，激光导光棒7存在温度增高时伸长，温度降低时收缩的趋势，因此激光导光棒7与激光光源9的间隔根据温度而发生变化。特别是在激光导光棒7的材料使用塑料材料的情况下，长度不仅根据温度而且根据湿度而较大程度地发生变化。即，存在湿度增高时伸长的趋势。对于激光导光棒7的长度，需要考虑到对面的激光光源9的配置间隔和由于温度和湿度而伸长时，设计成激光光源9与激光导光棒7不发生干涉(图9的(a))，在低温下激光导光棒7收缩时，入射面71、72从激光光源9远离，产生未被取入到入射面的成分而成为损耗(图9的(b))。

图10示出使用透镜15使激光L90入射到激光导光棒7的情形。图10的(a)示出通常时的状态，图10的(b)示出激光导光棒7收缩后的状态。激光L90通过透镜15而成为平行光，因此即使激光导光棒7的入射面71、72的位置发生变化，也能够没有损耗地入射到导光棒。即，即使激光导光棒7的长度由于温度和湿度发生变化，也能够使强度始终恒定的激光L90入射到激光导光棒7。另外，使得激光光源9的发光点位于透镜15的焦距附近，并将从透镜15发出的光平行化，但在考虑到公差时，相比发散趋势更理想的是，从透镜15发出的光为收敛趋势，因此理想的是，激光光源9的发光点相比透镜15的焦点位置，位于更远处。

接着，使用图1、图3和图4说明LED导光棒8。图4是概略地示出LED导光棒8的构造的示意图。LED导光棒8例如由丙烯树脂(PMMA)等透明材料和折射率比透明材料高的物质(漫射材料)构成。此外，LED导光棒8例如在5mm见方左右的棱柱状的棒上具有入射面81(第3入射面)、反射面82、微小构造83以及出射面84。

LED导光棒8以接近激光导光棒7的方式配置于激光导光棒7的－z轴侧。更具体而言，LED导光棒8配置成朝向x轴方向，且配置成在y轴方向上隔开规定的间隔排列有多个。此外，相对于各激光导光棒7，在x轴方向上分别隔开规定的间隔配置有3个LED导光棒8。

在图3中，示出从反射部5的出射侧即面状光的出射侧俯视时，与激光导光棒7重叠配置LED导光棒8的情形，但两者未必重叠，也可以并列排列。但是，该情况下，为了使来自激光导光棒7和LED导光棒8的光在反射条6的同一面上进行反射并混色，必须使反射条6的宽度增大激光导光棒7与LED导光棒8的间隔变宽的量。并且，当反射条6的宽度增大时，难以使LED光和激光分布于反射条6的上表面(开口部56侧)，因此该部分成为阴影并被投影，从而可能产生亮度不均。为了防止该情况，需要尽可能接近地配置导光棒7和LED导光棒8，即使在并列排列的情况下，其间隔也期望处于3mm以内。

入射面81是沿着各个LED导光棒8的长度方向(x轴方向)形成，且在反射部5的出射侧的相反侧形成的面。更具体而言，入射面81设置于LED导光棒8的－z轴方向侧的面。与其同样，微小构造83也设置于LED导光棒8的－z轴方向侧的面。此外，反射面82和出射面84设置于LED导光棒8的+z轴方向侧的面。

LED光源10配置在LED导光棒8的－z轴方向且反射部5的背部51上。LED光源10(更具体而言，LED光源10的发光部)配置在－z轴方向上接近LED导光棒8的入射面81的位置处。从LED导光棒8的入射面81入射的LED光L100在+z轴方向上传播，被反射面82分成在+x轴方向和－x轴方向上传播的光。

LED光L100一边在LED导光棒8与空气层的界面处进行全反射，一边朝+x轴方向或－x轴方向传播。朝+x轴方向或－x轴方向行进的光中的、入射到微小构造83的光被改变行进方向。在行进方向发生变化的LED光L100中，存在不满足LED导光棒8的表面与空气层的界面处的全反射条件的光，这些光从LED导光棒8的出射面84朝+z轴方向射出。

LED导光棒8的入射面81和反射面82具有用于将LED光L100在LED导光棒8的内部分成在+x轴方向和－x轴方向上传播的光的构造。此外，以从出射面84射出的LED光L100作为线状光而成为其x轴方向的强度分布均匀的线状光的方式，确定微小构造83的形状、配置位置和配置密度。例如，入射面81、反射面82和微小构造83的形状是在y轴方向上延伸的棱镜构造。LED光L100被LED导光棒8转换成在x轴方向上延伸的线状光(第2线状光)。另外，入射面81、反射面82和微小构造83的形状不限于棱镜构造，只要是能够发挥上述功能的形状即可。

从LED导光棒8的出射面84朝+z轴方向射出的LED光L100如图3所示被反射条6朝－z轴方向反射。朝－z轴方向行进的LED光L100到达反射部5的背部51，由背部51进行漫反射，从而朝y轴方向扩展。LED光L100由于朝y轴方向扩展，除了与从相邻的LED导光棒8射出的LED光L100在空间上重合以外，还与从相邻的激光导光棒7射出的激光L90在空间上重合，从而从开口部56射出而成为对液晶面板1的背面1b进行照明的面状光。

如上所述，反射条6具有以下作用：使通过激光导光棒7和LED导光棒8而成为在x轴方向上延伸的线状光的激光L90和LED光L100在y轴方向上扩展。并且，反射条6以接近激光导光棒7的方式配置于其正面，激光L90和LED光L100被同一反射条6反射。通过以接近激光导光棒7的+z轴侧的方式配置反射条6，并以接近其－z轴侧的方式配置LED导光棒8，针对从激光导光棒7射出的红色的激光L90和从LED导光棒8射出的蓝绿色的LED光L100，能够在通过各个光源具有的发散角扩展之前，将它们混色而得到白色光。

此外，通过使反射条6接近激光导光棒7，能够将反射条6在y轴方向的宽度设为最小限度。反射条6在y轴方向的宽度根据从反射条6到激光光源9或LED光源10在y轴方向的距离和从背部51到开口部56的距离，被设计成在液晶面板1的显示面1a中，激光L90和LED光L100成为相同的强度分布。另外，理想的是，反射条6是光反射片或反射镜那样的高反射率的部件。

接着，使用图5，说明液晶显示装置100的控制系统。图5是液晶显示装置100的框图。能够通过独立地控制LED光源10的发光量和激光光源9的发光量，减少功耗。液晶面板驱动部32驱动液晶面板1。LED光源驱动部33a驱动LED光源10。激光光源驱动部33b驱动激光光源9。控制部31控制液晶面板驱动部32、LED光源驱动部33a以及激光光源驱动部33b。

例如，控制部31能够独立地控制LED光源驱动部33a和激光光源驱动部33b，从而调整从LED光源10射出的蓝绿色光的光量与从激光光源9射出的红色光的光量的比例。根据输入到控制部31的视频信号，所需的各色的光强度的比例不同。与视频信号对应地调整各光源的发光量，由此能够实现低功耗化。

LED元件和激光发光元件是具有不同特性的光源。特别是两者的输出光的发散角(角度强度分布)差异较大。具体而言，LED光具有比激光大的发散角。即，激光与LED光相比，发散角小且直线传播性强。因此，激光L90能够以较少的损耗入射到激光导光棒7。在本实施方式中，在反射部5的外侧配置有激光光源9和激光导光棒7的入射面71、72，但发散角小的激光能够以较少的损耗入射到激光导光棒7内，因此能够将大量光用于显示。

此外，LED元件和激光发光元件相对于热(温度)的发光效率是不同的。特别是激光发光元件的出射光量和波长容易根据温度发生变化。因此，例如在如通常的直下型液晶显示装置那样在显示面的背面侧同样地排列配置LED元件和激光发光元件时，LED元件发出的热对激光发光元件的发光造成影响。因此，理想的是，不在激光发光元件的附近配置热源。关于这点，在本实施方式中，LED光源10配置于反射部5的背部51的内侧，激光光源9配置于反射部5的侧部52、53的外侧。通过这样隔开配置LED光源10和激光光源9，成为不易受到彼此的热影响的构造。

此外，将激光导光棒7设为直径3mm左右的圆柱状部件进行了说明，但是不限于此。例如，也可以是端面为四边形的棱柱状部件。此外，还可以是端面为长方形或椭圆形的棒状部件。但是，在端面是长方形或椭圆形的情况下，理想的是，将长方形的长边或椭圆的长轴配置成与激光发光元件的快轴方向平行。

此外，在反射部5中构成为侧部52、53、54、55从与背部51垂直的方向倾斜，背部51与x－y平面平行。通过这样构成，入射到倾斜的侧部52、53、54、55的激光L90和LED光L100朝+z轴方向进行反射，因此能够使液晶面板1的显示面1a的周边部分变得明亮。此外，通过使侧部52、53这样倾斜，能够如图1所示将激光光源9配置在漫射板4的背面侧(－z轴方向侧)。由此，能够实现窄边框化。这里，将激光光源9配置在漫射板4的背面侧是指激光光源9不向漫射板4的x轴方向的端面外侧突出或者仅一部分突出。

＜A－4.变形例＞

图6是本实施方式的变形例1的面光源装置201的结构图。在图1、图2所示的面光源装置200中，是以分别与激光导光棒7的入射面71、72相对的方式配置透镜15。与此相对，在面光源装置201中，虽然在激光导光棒7的入射面72与激光光源9之间配置透镜15，但在入射面71侧未配置透镜15，激光光源9的输出光直接入射到入射面71。该情况下，以入射面71与激光光源9的间隔不根据温度和湿度而发生变化的方式，进行固定和接近配置。另一方面，在具有透镜15的入射面72侧，构成为激光导光棒7的长度能够根据温度和湿度而发生变化。由此，能够将透镜15的个数减半来构成面光源装置200。

图7是本实施方式的变形例2的面光源装置202的结构图。在如面光源装置201那样，仅对一个入射面72设置透镜15时，根据透镜15的透射率，分别从入射面71、72入射的激光L90产生强度差。因此，在面光源装置202中，如针对某个激光导光棒7仅在入射面71侧设置透镜15，针对与该激光导光棒7相邻的激光导光棒7仅在入射面72侧设置透镜15那样，沿着y轴方向，在入射面71侧和入射面72侧相互交替地配置透镜15。由此，能够在面光源装置202的整个面内得到均匀的强度分布。

图8是本实施方式的变形例3的面光源装置203和包含该面光源装置203的液晶显示装置103的结构图。在图1所示的面光源装置200中，相对于一个激光导光棒7，在x轴方向上分别隔开规定的间隔配置3个LED导光棒8，一个LED导光棒8具有一个入射面81。但是，在面光源装置203中，替代LED导光棒8而具有具备多个入射面81的LED导光棒85。相对于一个激光导光棒7，在x轴方向上配置1个LED导光棒85。

在本实施方式中，说明了由发出红色光的激光发光元件构成激光光源9，由发出蓝绿色光的LED元件构成LED光源10。但是，不限于此，例如也可以由发出绿色光的LED元件构成LED光源10，由发出红色光的激光发光元件和发出蓝色光的激光发光元件构成激光光源9。此外，还可以由发出红色光的LED元件和发出绿色光的LED元件构成LED光源10，由发出蓝色光的激光发光元件构成激光光源9。

另外，在由发出红色光的激光发光元件构成激光光源9的情况下，与采用发出蓝色光的激光发光元件的情况相比，在功耗的下降和颜色纯度的提高方面，能够表现出与以往的液晶显示装置的显著差异。

此外，在面光源装置201～203中，使用激光光源9和LED光源10作为发散角不同的光源，但本发明还能够应用于使用1种光源的情况。例如，从面光源装置201的结构中排除LED光源10和LED导光棒8，激光光源9采用红色、蓝色和绿色的激光发光元件。即使是这样的结构，也以与激光导光棒7接近的方式在出射侧(+z轴方向)设置反射条6，因此从激光导光棒7射出的线状光在反射条6与反射部5的反射面之间进行反射，在y轴方向上扩展，并与来自相邻的激光导光棒7的出射光混合。由此，能够得到出射光的优异的面内均匀性。另外，在从面光源装置201的结构中排除激光光源9和激光导光棒7，LED光源10采用红色、蓝色和绿色的LED发光元件的情况下，也能够得到相同的效果。

＜A－5.效果＞

射出面状光的面光源装置200～203具有：激光光源9(第1光源)，其发出激光L90(第1光)；激光导光棒7(第1导光棒)，其具有入射面71、72，从入射面71、72入射第1光并将其转换成第1线状光；LED光源10(第2光源)，其发出具有比激光L90大的发散角的LED光L100(第2光)；以及LED导光棒8(第2导光棒)，其具有入射面81，从入射面81入射LED光L100并将其转换成在与第1线状光相同的方向上延伸的第2线状光。此外，面光源装置200具有：反射条6，其与激光导光棒7和LED导光棒8相比配置于面状光的出射侧；以及反射部5，其收纳激光导光棒7、LED光源10、LED导光棒8和反射条6。反射部5呈内壁为反射第1线状光和第2线状光的反射面的箱形，且在面状光的出射侧的面具有开口部56。根据这样的结构，第1线状光和第2线状光除了通过被反射条6和反射面反射而进行混合以外，还与相邻的激光导光棒7和LED导光棒8的线状光混合，因此能够将没有颜色不均和亮度不均的均匀的面状光从开口部56朝反射部5的外部射出。

此外，激光导光棒7(第1导光棒)的入射面是作为激光导光棒7的长度方向的端面的入射面71(第1入射面)和入射面72(第2入射面)，激光光源9是分别设置于与入射面71、72相对的位置处的一对光源。因此，激光导光棒7中的第1线状光在长度方向的亮度均匀性提高。

此外，激光导光棒7的包含入射面71、72的端部朝反射部5的外部突出，激光光源9配置于反射部5的外部，LED光源10和LED导光棒8配置于反射部5的内侧。通过这样的配置，激光光源9与LED光源10隔开，因此能够避免输出特性由于对方光源的热而发生变化。

此外，LED导光棒8的入射面81是沿着LED导光棒8的长度方向形成于出射侧的相反侧的第3入射面，LED光源10配置于与第3入射面相对的位置处。通过这样配置LED光源10，激光光源9与LED光源10隔开，因此能够避免输出特性由于对方光源的热而发生变化。

此外，面光源装置200～203具有会聚激光L90的透镜15。并且，透镜15配置于入射面71和与其相对的激光光源9之间、以及入射面72和与其相对的激光光源9之间中的至少任意一方。由此，即使第1导光棒由于温度和湿度发生伸缩，从而入射面与第1光源的间隔发生变化，也能够通过由透镜15将第1光设为平行光，使激光L90没有泄漏地入射到第1导光棒，能够避免光效率的下降，并且得到稳定的强度分布。

此外，激光导光棒7与LED导光棒8相比配置于开口部56侧。在面光源装置200～203中，LED光源10作为直下型配置而被配置于壳体的背部51，因此通过将LED导光棒8配置于激光导光棒7的背部51侧(开口部56的相反侧)，能够防止LED光在传播到LED导光棒8之前受到激光导光棒7的影响而漫射的情况。此外，通过使LED光源10与LED导光棒8之间的距离接近，能够使光线高效传播到LED导光棒8内，从而光线的控制变得容易。因此，容易进一步减轻颜色不均、亮度不均。

此外，激光导光棒7使用透明材料和折射率比透明材料的高的漫射材料构成，因此入射到激光导光棒7的激光L90被漫射材料漫反射，在激光导光棒7的长度方向上扩展而被转换成线状光。并且，激光L90通过被反射条6和反射部5的反射面反射而与从相邻的激光导光棒7射出的激光L90混合，从而能够得到均匀的面状光。

此外，在面状光源装置200～203中，使用激光光源9作为第1光源。激光与LED光相比，发散角小且直线传播性强，因此即使在将激光导光棒7的长度方向的端面设为激光的入射面的情况下，也能够以较少的损耗入射到激光导光棒7。此外，激光光源相比白色LED光源，能够得到波长带宽窄且色纯度高的光，因此能够得到较宽的颜色再现范围。能够抑制滤色片中的光量损耗，提高光的利用效率。在使用例如由红色激光发光元件构成的激光光源9的情况下，红色的色纯度提高，透过绿色滤色片的红色的光量减少，因此绿色的色纯度也提高。

此外，在面状光源装置200～203中，使用LED光源10作为第2光源。例如，在使用由红色激光发光元件构成的激光光源9作为第1光源的情况下，使用由蓝绿色LED元件构成的LED光源10作为第2光源，由此能够通过第1线状光和第2线状光的重合而得到白色光。特别是在采用蓝绿色LED光源的情况下，与发出绿色光的单色LED光源或发出绿色光的激光光源相比，功耗小且能够得到高输出。

此外，也可以对使用1种光源的面光源装置应用本发明。那样的面光源装置是射出面状光的面光源装置，具有：光源；导光棒，其接受光源的光并将其转换成线状光；反射条6，其与导光棒相比配置于面状光的出射侧；以及反射部，其呈收纳光源、导光棒和反射条6且内壁为反射线状光的反射面的箱形，在面状光的出射侧的面具有开口部56。并且，该线状光被反射条6和反射面反射，并从开口部56朝反射部的外部射出。在这样的结构中，从导光棒射出的线状光在反射条6与反射部5的反射面之间进行反射并扩展，由此与来自相邻的导光棒的出射光混合。因此，能够得到具有优异的面内均匀性的出射光。

此外，本实施方式的液晶显示装置具有：面光源装置200～203；以及液晶面板1，其被来自面光源装置200～203的光照明而显示图像。因此，能够进行没有颜色不均和亮度不均的显示。

另外，本发明在其发明的范围内，可以对实施方式适当地进行变形、省略。

Claims (8)

1.一种面光源装置，其射出面状光，该面光源装置具有：

第1光源，其发出第1光；

第1导光棒，其具有入射面，从该入射面入射所述第1光并将其转换成第1线状光；

第2光源，其发出具有比所述第1光大的发散角的第2光；以及

第2导光棒，其具有入射面，从该入射面入射所述第2光并将其转换成在与所述第1线状光相同的方向上延伸的第2线状光，

所述面光源装置具有：

反射条，其与所述第1导光棒和所述第2导光棒相比配置于所述面状光的出射侧；以及

反射部，其呈收纳所述第1导光棒、所述第2光源、所述第2导光棒和所述反射条且内壁为反射所述第1线状光和第2线状光的反射面的箱形，在所述面状光的出射侧的面具有开口部，

所述第1线状光和第2线状光被所述反射条和所述反射面反射，并从所述开口部朝所述反射部的外部射出；

所述第1导光棒的入射面是作为所述第1导光棒的长度方向的端面的第1入射面和第2入射面，

所述第1光源是分别设置于与所述第1入射面和第2入射面相对的位置处的一对光源；

所述面光源装置还具有会聚所述第1光的透镜，

所述透镜配置于所述第1入射面和与其相对的所述第1光源之间、以及所述第2入射面和与其相对的所述第1光源之间中的至少任意一方。

2.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，

所述第1导光棒的包含所述第1入射面和第2入射面的端部朝所述反射部的外部突出，

所述第1光源配置于所述反射部的外部，

所述第2光源和所述第2导光棒配置于所述反射部的内侧。

3.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，

所述第2导光棒的入射面是沿着所述第2导光棒的长度方向形成在所述出射侧的相反侧的第3入射面，

所述第2光源配置于与所述第3入射面相对的位置处。

4.根据权利要求3所述的面光源装置，其中，

所述第1导光棒与所述第2导光棒相比配置于所述开口部侧。

5.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，

所述第1导光棒使用透明材料和折射率比所述透明材料高的漫射材料构成，对所入射的所述第1光进行漫反射而射出。

6.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，

所述第1光源是激光光源。

7.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，

所述第2光源是LED光源。

8.一种液晶显示装置，其中，该液晶显示装置具有：

权利要求1～7中的任意一项所述的面光源装置；以及

液晶面板，其被来自所述面光源装置的光照明而显示图像。