JP2016146296A - 面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源の放熱部材の大きさを確保すると、光源の数が限定されて面内の高輝度が困難となる。【解決手段】 面光源装置１００は、複数の光源４、複数の導光棒２及び筐体５を備える。光源４は光を発する。導光棒２は棒形状を成し、棒形状の長手方向の端部に光入射面２３を備え、光を光入射面２３から入射して線状の光に変換する。筐体５は、底板部５１、底板部５１の辺に対応する位置に配置された側板部５２，５３，５４，５５及び底板部５１に対向する開口部５６を備える箱形状である。筐体５は、箱形状の内側の面に反射面を備える。導光棒２の線状の光を発する領域は、筐体５の箱形状の内部に配置される。光源４の光の出射部４０３は、光入射面２３に対向して配置される。複数の導光棒２は、長手方向に垂直な方向に並べて配置される。隣り合って配置された光源４は、長手方向にずれて配置される。【選択図】 図２

Description

本発明は、面状の発光面を有する面光源装置に関するものである。また、面光源装置及び液晶表示素子を有する液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置が備える液晶表示素子は、自ら発光しない。このため、液晶表示装置は、液晶表示素子を照明する光源として、液晶表示素子の背面に面光源装置を備えている。この面光源装置は、バックライトユニットとも言われる。液晶表示素子は、バックライトユニットの発する光を入射して画像光を出射する。「面光源」とは、面状の光を発する光源のことである。また、「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。近年では色再現範囲が広く高輝度な画像を実現するために、波長幅の狭い単色のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子又はレーザー素子を光源に用いたバックライトユニットを有する液晶表示装置が提案されている。「波長幅の狭い」とは、すなわち色純度の高いことである。特にレーザー素子を用いた光源（以下、レーザー光源という。）は、非常に優れた単色性を有する。

また、レーザー光源は高い発光効率を有する。このためレーザー光源を用いた液晶表示装置は、色再現範囲が広く高輝度な画像の提供が可能となる。また、消費電力の低い液晶表示装置の提供が可能となる。つまり、レーザー光源は非常に優れた単色性を有するため、色再現範囲を大きく広げ、液晶表示装置の画質を大幅に向上させることができる。

バックライトユニットは、液晶表示素子の表示面の範囲内を均一な強度で照明する必要がある。

レーザー光源は、非常に高い指向性を持つ点光源である。「点光源」とは、一つの点から光が放射される光源である。ここで、「一つの点」とは、製品の性能を考慮すると光学的な計算では光源を点として扱って問題無い程度の面積を有することである。このため、レーザー光源を用いたバックライト装置は、点光源のレーザー光を面光源に変換するための光学系が必要となる。この面光源は、液晶表示素子を均一な強度で照明する光源である。

例えば、特許文献１では、複数の導光棒の光入射部に対向して配置され複数の光源を備えるバックライト装置が開示されている。

国際公開第ＷＯ２０１１／１４５３７３号

しかしながら、上述した特許文献１のバックライト装置では、面内輝度を上げて、表示面の範囲内の色分布を均一化する場合には、導光棒の数量を増やし、隣り合う導光棒の間隔を狭くする必要がある。「面内」とは、液晶表示装置の表示面の範囲内のことである。つまり、面内輝度は、表示面の範囲内での輝度のことである。

同様に、設置される光源の数も増やす必要がある。そして、光源の間隔も狭くする必要がある。光源の間隔を狭くする場合には、光源に対する温度対策が必要になる。

例えば、光源にレーザー光源を採用した場合には、レーザー光源は、光を出力すると同時に熱も発生する。レーザー光源の発熱温度は、レーザー光源のレーザー光の出力（以下、レーザー出力という。）に比例する。よって、レーザー出力を増やす程、レーザー光源自身は発熱してしまう。

また、レーザー光源の特性は温度に影響され易い。レーザー光源の温度が上昇すると、レーザー光の波長が変動する。また、レーザー光源の温度が上昇すると、レーザー光源の出力が低下する。そして、最後には、レーザー光源が破壊される場合もある。つまり、特許文献１の面光源装置では、レーザー光源の出力を増やす場合には、レーザー光源に取り付ける放熱部材を小さくする必要があるため、レーザー光源を冷却する能力が足りなくなる可能性がある。また、放熱部材の大きさを確保すると、レーザー光源の数が限定されて、面内輝度を上げることが困難となる。そして、表示面の範囲内の色分布を均一化することが困難となる。

本発明は、上記に鑑みて成されたものであって、レーザー光源を用いた場合においても、レーザー光源を高密度に配置することが可能となり、高輝度で面内の色分布の均一化な面光源装置及び液晶表示装置を実現する。

本発明は、上記に鑑みて成されたものであって、面光源装置は、光を発する複数の光源と、棒形状を成し、前記棒形状の長手方向の端部に光入射面を備え、前記光を前記光入射面から入射して線状の光に変換する複数の導光棒と、底板部、前記底板部の辺に対応する位置に配置された側板部及び前記底板部に対向する開口部を備える箱形状の筐体とを備え、前記筐体は、前記箱形状の内側の面に反射面を備え、前記導光棒の前記線状の光を発する領域は、前記筐体の前記箱形状の内部に配置され、前記光源の前記光の出射部は、前記光入射面に対向して配置され、前記複数の導光棒は、前記長手方向に対して垂直な方向に並べて配置され、隣り合って配置された光源は、前記長手方向にずれて配置される。

本発明は、面光源装置にレーザー光源を使用した場合においても、レーザー光源の冷却能力の低下を抑えながら、レーザー光源の配置密度を高めることができる。

本発明に係る実施の形態１の面光源装置を概略的に示す外観図である。 本発明に係る実施の形態１の面光源装置の構成部品を概略的に示す分解図である。 本発明に係る実施の形態１の面光源装置の光源の保持状態を示すｚ軸方向の断面図である。 本発明に係る実施の形態１の面光源装置に使用するホルダーの斜視図である。 本発明に係る実施の形態１の面光源装置に使用するホルダーのｚ軸方向の拡大断面図である。 本発明に係る実施の形態１の面光源装置の導光棒及び光源の保持状態を示すｚ軸方向の断面詳細図である。 本発明に係る実施の形態１の面光源装置に使用されるホルダーの構成を概略的に示す構成図である。 本発明に係る実施の形態１の面光源装置に使用される半導体レーザーの概略的に示す断面図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置を概略的に示す構成図である。

実施の形態１
図１は、本発明に係る実施の形態１の面光源装置１００の構成を概略的に示す外観図である。図２は、本発明に係る実施の形態１の面光源装置１００の構成部品を概略的に示す分解図である。図３は、本発明に係る実施の形態１の面光源装置１００の光源４の保持状態を示すｚ軸方向の断面図である。

説明を容易にするために、図中にｘｙｚ直交座標系の座標軸を示す。面光源装置は、特に上下方向及び左右方向を特定できないため、ここでは、仮に液晶表示装置に取り付けた場合を例にしてｘｙｚ座標を規定する。

以下の説明において、面光源装置１００の長手方向をｘ軸とし、短手方向をｙ軸とする。またｘ−ｙ平面に垂直な方向をｚ軸とする。z軸方向は面光源装置の厚み方向である。＋ｘ軸方向を、面光源装置１００を液晶表示装置に取り付けた場合の表示面側から見て右側とする。−ｘ軸方向を、面光源装置１００を液晶表示装置に取り付けた場合の表示面側から見て左側とする。＋ｙ軸方向を、面光源装置１００を液晶表示装置に取り付けた場合の上方向とする。−ｙ軸方向は、面光源装置１００を液晶表示装置に取り付けた場合の下方向とする。＋ｚ軸方向は、面光源装置１００の光を出射する方向（表面方向）である。−ｚ軸方向は、面光源装置１００の裏面方向である。

図１に示す実施の形態１に係る面光源装置１００は、レーザー光源４、導光棒２及び筐体５を備える。また、面光源装置１００は、拡散板１又はホルダー３１，３２を備えることができる。また、面光源装置１００は、図示しない光学シートなどを備えることができる。

図１及び図２に示される面光源装置１００は、例えば、拡散板１、導光棒２、ホルダー３１，３２、光源４１，４２、及び筐体５を備えている。

＜面光源装置１００の構成要素＞
拡散板１は、筐体５の開口部５６から出射する光を拡散する。拡散板１は、光を透過する際に、光を拡散する。

拡散板１は、光透過型の板である。拡散板１は薄板形状をしている。

拡散板１は、筐体５の＋ｚ軸方向に配置されている。拡散板１は、筐体５の開口部５６に配置されている。図１では、拡散板１は、筐体５の開口部５６を覆うように配置されている。

拡散板１は、筐体５の開口部５６に対応した形状をしている。図２では、開口部５６は矩形形状をしている。そのため、拡散板１も、矩形形状をしている。

拡散板１は、表面１ａ及び裏面１ｂを備える。表面１ａは、拡散板１の＋ｚ軸方向側の面である。表面１ｂは、拡散板１の−ｚ軸方向側の面である。

拡散板１は、ｘ−ｙ平面に平行に配置されている。拡散板１の表面１ａは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。拡散板１の裏面１ｂは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。

拡散板１の表示面１ａは、図１では、矩形形状である。つまり、表面１ａを形成する隣接する２辺は直交している。「表示面１ａの隣接する２辺」とは、ｘ軸方向の長辺とｙ軸方向の短辺とである。ただし、表示面１ａの形状は他の形状であってもよい。

拡散板１の背面１ｂには、光源１から出射した光が照射される。

導光棒２は、光源４から出射される光を線状の光に変換する。

導光棒２は、例えば、中実棒の形状をしている。導光棒２は、図２では、例えば、円柱状の棒である。導光棒２は、例えば、直径３〜５ｍｍ程度の棒形状である。

導光棒２は、透明な部材である。ここで透明材料とは、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などである。

導光棒２は、透明材料と拡散材とを備えている。拡散材は、透明材料よりも屈折率の高い物質である。導光棒２の中を進行する光は、拡散材を透過する際に屈折して、進行方向を変更する。

導光棒２は、図２では、棒の長手方向をｘ軸と平行にして配置されている。そして、複数の導光棒２が、ｙ軸方向に並べて配置されている。

導光棒２は、入射したレーザー光が、ｘ軸方向の強度分布が均一な線状の光として側面から出射されるように設計されている。導光棒２中の拡散材の分布等を工夫することで、側面から出射される光の量を一定にしている。レーザー光は、導光棒４の長さ方向において、強度分布が均一な線状の光となる。

ホルダー３は、光源４を保持している。また、ホルダー３は、導光棒２に接続されている。

ホルダー３は、筐体５の外側に配置されている。図３では、ホルダー３１は筐体５の＋ｘ軸方向の端部に配置されている。つまり、ホルダー３１は側板部５５の＋ｘ軸方向側に配置されている。また、ホルダー３２は筐体５の−ｘ軸方向の端部に配置されている。つまり、ホルダー３２は側板部５４の−ｘ軸方向側に配置されている。

ホルダー３は、導光棒２の端部に接続されている。ホルダー３１は、導光棒２の＋ｘ軸方向の端部に接続されている。ホルダー３２は、導光棒２の−ｘ軸方向の端部に接続されている。ホルダー３１及びホルダー３２をまとめて、ホルダー３として表わす。

ホルダー３１は、＋ｘ軸側の面に、光源４１を保持するための取り付け穴３３を備えている。ホルダー３１は、−ｘ軸側の面に、導光棒２１に接続するための取り付け穴３４を備えている。取り付け穴３３と取り付け穴３４とは、貫通している。このため、光源４１から出射されたレーザー光は、導光棒２１の＋ｘ軸方向の端部から、導光棒２１の内部に入射する。

ホルダー３２は、−ｘ軸側の面に、光源４２を保持するための取り付け穴３３を備えている。ホルダー３２は、＋ｘ軸側の面に、導光棒２２に接続するための取り付け穴３４を備えている。取り付け穴３３と取り付け穴３４とは、貫通している。このため、光源４２から出射されたレーザー光は、導光棒２２の−ｘ軸方向の端部から、導光棒２２の内部に入射する。

ホルダー３１は、複数の光源４１に対応するように、複数の取り付け穴３３を備えている。また、ホルダー３１は、複数の導光棒２１に対応するように、複数の取り付け穴３４を備えている。ホルダー３２は、複数の光源４２に対応するように、複数の取り付け穴３３を備えている。また、ホルダー３２は、複数の導光棒２２に対応するように、複数の取り付け穴３４を備えている。

ホルダー３１，３２は、複数の導光棒２１，２２を接続するために、取り付け穴３４をｙ軸方向に並べて配置している。また、ホルダー３１，３２は、複数の光源４１，４２を保持するために、取り付け穴３３をｙ軸方向に並べて配置している。

ホルダー３１，３２は、光源４が発生する熱を放熱する機能を有する。

筐体５は、導光棒２から出射された線状の光を面状の光に変換する。

筐体５は開口部５６を有する箱型の形状をしている。筐体５は、底板部５１、側板部５２，５３，５４，５５及び開口部５６を備えている。

図２では、底板部５１は、ｘ−ｙ平面に平行に配置されている。底板部５１は、ｘ−ｙ平面に平行な板状の部分である。図２では、例えば、底板部５１は長方形形状をしている。

底板部５１は、図２では、拡散板１と同じ大きさとしている。しかし、底板部５１は、拡散板１よりも小さい大きさでも構わない。この場合には、側板部５２，５３，５４，５５は、内側の面を＋ｚ軸方向に向けるように傾斜した配置される。そして、開口部５６の大きさは、底板部５１よりも大きくなる。

底板部５１の長辺の位置には、側板部５２，５３が配置されている。側板部５２は、底板部５１の＋ｙ軸方向側の辺の位置に配置されている。側板部５３は、底板部５１の−ｙ軸方向側の辺の位置に配置されている。図２では、例えば、側板部５２，５３は、底板部５１の長辺に接続されている。

側板部５２，５３は、ｚ−ｘ平面に平行に配置されている。側板部５２，５３は、ｘ−ｚ平面に平行な板状の部分である。側板部５２は、側板部５３と対向して配置されている。

底板部５１の短辺の位置には、側板部５４，５５が配置されている。側板部５４は、底板部５１の−ｘ方向側の辺の位置に配置されている。側板部５５は、底板部５１の＋ｘ軸方向側の辺の位置に配置されている。図２では、例えば、側板部５４，５５は、底板部５１の短辺に接続されている。

側板部５４，５５は、ｙ−ｚ平面に平行に配置されている。側板部５４，５５は、ｙ−ｚ平面に平行な板状の部分である。側板部５４は、側板部５５と対向して配置されている。

筐体５の開口部５６は、底板部５１に対向する位置に形成されている。開口部５６は、底板部５１の法線方向に設けられている。開口部５６は、例えば、図２では、側板部５２，５３，５４，５５の＋ｚ軸方向側の辺によって形成されている。

筐体５の内側の面は、光を反射する反射面を備えている。例えば、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂を基材とした光反射シートを、筐体５の内面に備えることができる。また、この反射面は、筐体５の内側の面に金属を蒸着した面としてもよい。筐体５及び拡散板１は、反射面と拡散面とを備える中空の箱形形状を形成する。

＜面光源装置１００の構成＞

導光棒２の線状の光を発する領域は、筐体５の中空の箱の内部に配置されている。つまり、導光棒２の線状の光を発する領域は、底板部５１および側板部５２，５３，５４，５５で囲まれた部分に配置されている。導光棒２は、筐体５の反射面に囲まれた部分に配置されている。

一方、導光棒２の端部は、穴５７を通して、筐体５の外側に出されている。導光棒２の端部は、光入射面２３を備える部分である。

図２では、側板部５４，５５には、導光棒２の端部と同等の大きさの穴５７が複数設けられている。導光棒２は、側板部５４，５５に設けられた穴５７に通されて筐体５に取り付けられる。

例えば、導光棒２の一方の端部は、光入射面２３になっている。導光棒２１では、＋ｘ軸方向の端部が光入射面２３になっている。導光棒２２では、−ｘ軸方向の端部が光入射面２３になっている。導光棒２は、その光入射面２３からレーザー光を入射する。

他方の端部２４は、光入射面２３から入射されたレーザー光が漏れないように、表面処理されている。他方の端部２４は、例えば、光を反射する反射端部である。なお、他方の端部２４も光入射面２３とすることができる。つまり、導光棒２の両端からレーザー光を入射することもできる。

導光棒２に入射したレーザー光は、導光棒２の側面と空気層との界面で全反射しながら、導光棒２の内部を進行する。図２では、レーザー光は、ｘ軸方向に進行する。しかし、導光棒２の側面と空気層との界面での全反射条件を満たさなくなったレーザー光は、導光棒２の内部から導光棒２の外部に出射される。例えば、拡散材に入射したレーザー光又は拡散材で反射されたレーザー光等である。これらのレーザー光は、進行方向が変更されて、導光棒２の側面に対する入射角が変更される。

図３は、本発明に係る実施の形態１の面光源装置１００の導光棒２及び光源４の保持状態を示すｚ軸方向断面図である。図３は、断面を＋ｚ軸方向から見た図である。

図３に示す通り、複数の導光棒２１，２２は、ｘ-ｚ平面に平行に配置されている。また、複数の導光棒２１，２２は、ｙ軸方向に一定の間隔で並べて配置されている。

導光棒２１の光入射面２３は、ホルダー３１側に配置される。図３では、導光棒２１の光入射面２３は、面光源装置１００の＋ｘ軸方向側に配置される。例えば、導光棒２１の光入射面２３は、ホルダー３１にある光源４１の光出射面４０３側に配置される。

導光棒２２の光入射面２３は、ホルダー３２側に配置される。図３では、導光棒２２の光入射面２３は、面光源装置１００の−ｘ軸方向側に配置される。例えば、導光棒２２の光入射面２３は、ホルダー３２にある光源４２の光出射面４０３側に配置される。

なお、光源４の光出射面は、例えば、図８に示す窓部４０３に相当する。このため、説明を分かり易くするために、光源４の光出射面は、符号４０３で説明する。この様に、導光棒２１，２２は、交互に配置されている。

図３に示すように、導光棒２１と導光棒２２とは、ｙ軸方向に、交互に配置されている。つまり、隣り合う２つの光源４１の間には、導光棒２２の＋ｘ軸方向側の端部が配置されている。同様に、隣り合う２つの光源４２の間には、導光棒２１の−ｘ軸方向側の端部が配置されている。これにより、取り付け部３５のｙ軸方向の長さを長くすることができる。

また、隣り合う光源４は、ｘ軸方向にずらして配置されている。これにより、隣り合う取り付け部３５の間には、ブリッジ部３６が設けられている。ブリッジ部３６は、隣り合う取り付け部３５を接続している。

また、取り付け部３５及びブリッジ部３６の−ｚ軸方向側には、ベース部３７が配置されている。取り付け部３５及びブリッジ部３６の−ｚ軸方向側の端部は、ベース部３７の＋ｚ軸方向側の面に接続されている。

これらの構成により、放熱部の領域を確保しながら、複数の光源４及び複数の導光棒２をｘ−ｙ平面に平行に並べて配置することができる。実施の形態１では、ホルダー３の放熱部の領域は、取り付け部３５、ブリッジ部３６及びベース部３７である。

なお、ホルダー３１，３２は、取り付け穴３３，３４の位置をｚ軸方向にずらすことで、複数の光源４及び複数の導光棒２をｚ軸方向にずらして配置することもできる。

複数の光源４は、ｙ軸方向に並べて配置されている。

実施の形態１では、筐体５の側板部５５，５４の２箇所に光源４を配置している。しかし、１箇所に光源４を配置する場合には、筐体５の側板部５４又は側板部５４の位置にホルダー４を配置すれば良い。

また、光源４は、白色光をつくりだすために、異なる色の光を出射する複数の種類のレーザー光源を含んでいる。本実施の形態１では、例えば、光源４は、赤色、緑色及び青色の単色光を出射するレーザー光源を含んでいる。

光源４は、ホルダー３に設けられている光源４を固定するための取り付け穴３３に挿入される。赤色の光源４_Ｒ、緑色の光源４_Ｇ、青色の光源４_Ｂは、それぞれホルダー３の指定された場所に挿入される。光源４は、例えば、光源４_Ｒ、光源４_Ｇそして光源４_Ｂの順番で、繰り返して配置することができる。

ホルダー３１の光源４の取り付け穴３３と、向かい合うホルダー３２の光源４の取り付け穴３３とは、ｙ軸方向に隣り合う導光棒２の間隔だけずれている。つまり、図３に示すように、ホルダー３１に組み立てられている光源４１に対する、ホルダー３２に組み立てられている光源４２の位置は、＋ｙ軸方向に隣り合う導光棒２の間隔だけずれた位置にある。隣り合う導光棒２の間隔は、ホルダー３１，３２の取り付け穴３３の間隔の半分である。

ホルダー３１，３２に取り付けられる光源４１，４２と導光棒２１，２２とは、それぞれペアになっている。光源４１の光出射面４０３と導光棒２１の光入射面２３とは、それぞれが向き合うように配置されている。

よって、ホルダー３１に装着された光源４１は、−ｘ方向に向かって光が出射される。ホルダー３２に装着された光源４２は、＋ｘ方向に向かって光が出射される。したがって、ｙ軸方向に並ぶ複数の導光棒２１，２２の光の入射方向は、１本置きに１８０°反転している。

図４は、本発明に係る実施の形態１の面光源装置１００に使用するホルダー３１の斜視図である。ホルダー３１は、導光棒２１と光源４１とを保持して両者を光学的に接続する。ホルダー３１には、複数の光源４１が固定されるための、複数の取り付け穴３３が設けられている。また、ホルダー３１には、導光棒２１の光入射面２３側の端部を保持するための取り付け穴３４が設けられている。取り付け穴３４は、取り付け穴３３と繋がっている。つまり、取り付け穴３３，３４は貫通している。

図４は、取り付け穴３３側から見たホルダー３１の斜視図である。ホルダー３１に設けられる取り付け穴３３は、ｙ軸方向に等間隔に配置されている。また、取り付け穴３３は、隣り合う光源同士が重ならない様に、ｘ軸方向にずらして配置されている。たとえば、取り付け穴３３ｂは、隣り合う取り付け穴３３ａに対して、−ｘ方向にずらした位置に配置されている。また、取り付け穴３３ｃは、取り付け穴３３ｂに対して、−ｘ方向にずらした位置に配置される。

図５は、本発明に係る実施の形態１のホルダー３１の一部分のｚ軸方向の拡大断面図である。図５に示す通り、取り付け穴３３ａ、取り付け穴３３ｂ及び取り付け穴３３ｃは、光源４を保持するための穴である。取り付け穴３３ａ，３３ｂ，穴３３ｃのｘ軸方向の反対側には、導光棒２を挿入するための取り付け穴３４ａ、取り付け穴３４ｂ及び取り付け穴３４ｃが空いている。取り付け穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃ及び取り付け穴３４ａ，３４ｂ，３４ｃの中心軸は、それぞれ軸ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３上に位置している。図５下側の矢印の方向は、レーザー光線が出射される方向を示している。レーザー光は、図５の右から左に向かって出射される。つまり、レーザー光は、−ｘ軸方向に向かって出射される。

取り付け穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの形状は、光源４の外形部分より若干大きな形状になっている。また、取り付け穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの形状は、光源４が取り付け穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの奥まで挿入されると、光源４のケース部分が、取り付け穴３３ａ，３３ｂ，３３ｃの内面に多く接触するように決められている。例えば、ケース部分は、図８に示すステム部４０１及びパッケージ４０４である。このように、実施の形態１のホルダー３１に光源４を挿入するだけで、ｙ軸方向には、光源４を等間隔に配置することができる。また、ｘ軸方向には、隣り合う光源４を一定の間隔だけずらして配置することができる。

図６は、実施の形態１の面光源装置１００の拡大断面図である。図６は、導光棒２及び光源４の保持状態を示す。図６は、面光源装置１００を＋ｚ軸方向から見た図である。光源４１_Ｒは、赤色のレーザー光源を示す。光源４１_Ｇは、緑色のレーザー光源を示す。光源４１_Ｂは、青色のレーザー光源を示す。導光棒２１_Ｒは、光源４１_Ｒから出射されたレーザー光線を導光する。導光棒２１_Ｇは、光源４１_Ｇから出射されたレーザー光線を導光する。導光棒２１_Ｂは、光源４１_Ｂから出射されたレーザー光線を導光する。

導光棒２２_Ｒ，２２_Ｂ，２２_Ｇは、図６には示さないが、光源４２_Ｒ，４２_Ｂ，４２_Ｇから出射された光線を導光する。光源４２_Ｒ，４２_Ｂ，４２_Ｇは、導光棒２２_Ｒ，２２_Ｂ，２２_Ｇの−ｘ軸方向に設置されている。光源４２_Ｒ，４２_Ｂ，４２_Ｇは、レーザー光源４１_Ｒ，４１_Ｂ，４１_Ｇと対向するように配置されている。つまり、光源４２_Ｒ，４２_Ｂ，４２_Ｇは、＋ｘ軸方向にレーザー光を出射する。

軸ｘ_１は、光源４１_Ｒの光軸を示す軸である。軸ｘ_２は、光源４１_Ｇの光軸を示す軸である。軸ｘ_３は、光源４１_Ｂの光軸を示す軸である。

光源４１_Ｒと導光棒２１_Ｒとは、軸ｘ_１上に配置されている。同様に、光源４１_Ｇと導光棒２１_Ｇとは、軸ｘ_２上に配置されている。光源４１_Ｂと導光棒２１_Ｂとは、軸ｘ_３上に配置されている。

例えば、光源４のｘ軸方向の取り付け位置の基準は、＋ｙ軸方向の端部に配置された光源４１_Ｒの位置とする。この光源４１_Ｒの−ｙ軸方向側の隣には、光源４１_Ｇが配置されている。この光源４１_Ｇは、例えば、光源４１_Ｒに対して、−ｘ軸方向に、光源４の大きさ一つ分だけずらした位置に配置されている。同様に、この光源４１_Ｇの−ｙ軸方向側の隣には、光源４１_Ｂが配置されている。この光源４１_Ｂは、例えば、光源４１_Ｇに対して、−ｘ軸方向に、光源４の大きさ一つ分だけずらした位置に配置されている。

光源４１_Ｒと光源４１_Ｇとの取り付け部３５は、ブリッジ部３６で接続されている。ブリッジ部３６のｙ軸方向の幅は、細く設定されている。同様に、光源４１_Ｇと光源４１_Ｂとの取り付け部３５も、ブリッジ部３６で接続されている。

光源４１_Ｒ，４１_Ｇ，４１_Ｂは、レーザー光を出力する際に自ら発熱する。その温度は、レーザー光の出力に比例して高くなる。光源４１_Ｒ，４１_Ｇ，４１_Ｂで発熱した熱は、光源４１_Ｒ，４１_Ｇ，４１_Ｂと接触しているホルダー３１に伝達される。ホルダー３１は、自身が放熱部材の役割をする。

光源４から出射したレーザー光は、導光棒２の内部の拡散材で拡散反射される。そして、拡散反射されたレーザー光は、導光棒２の外部に出射される。導光棒２の外部に出射されたレーザー光は、筐体５の内部に広がっていく。

底板部５１に達したレーザー光は、底板部５１の反射面で反射される。側板部５２，５３，５４，５５に達したレーザー光は、側板部５２，５３，５４，５５の反射面で反射される。

レーザー光は、反射面で進行方向を変えながら筐体５の内部を進む。同様に、他の導光棒２から出射されたレーザー光も筐体５の内部を進む。このとき、各々の導光棒２から出射されたレーザー光は、筐体５の内部を進む間に、空間的に重なり合う。

本実施の形態１では、各々の光源４には個々に対応する導光棒２が設けられている。つまり、筐体５の内部で導光棒２から出射されるレーザー光は、赤色の線状の光、緑色の線状の光、又は青色の線状の光として出射される。

各々の導光棒２から出射されたレーザー光は、筐体５の内部を進行するうちに空間的に重なり合う。これにより、赤色の光、緑色の光および青色の光が混ざり合う。

さらに、レーザー光は、筐体５の底板部５１又は側板部５２，５３，５４，５５で反射した後に、＋ｚ軸方向へ進み、拡散板１で拡散される。面光源装置１００から出射されたレーザー光は、拡散板１で拡散されて、赤色の光、緑色の光及び青色の光の混ざり合った白色光となる。

実施の形態１の面光源装置１００は、ホルダー３１，３２を筐体５の側板部５５，５４の外側部分に設置している。ホルダー３１は、筐体５の側板部５５の外側に設置されている。ホルダー３２は、筐体５の側板部５４の外側に設置されている。そして、面光源装置１００は、導光棒２以外の部分が、筐体５の内面に露出しない様な構造になっている。

図７は、ホルダー３１，３２の構成を示す構成図である。図７は、ホルダー３１，３２のｙ軸方向の位置関係を説明する概略的に示す図である。両者のｘ軸方向の間隔は、導光棒２の長さよりも短くなっている。これは、導光棒２の光入射面２３側の端部が、取り付け穴３４に挿入されているからである。ホルダー３２は、ホルダー３１と同形状である。ホルダー３２は、ホルダー３１に対して、ｚ軸を回転軸として、１８０°回転させた状態で配置されている。

ホルダー３１の取り付け穴３３及び取り付け穴３４の中心軸は、軸ｘ_１，ｘ_２，ｘ_３である。ホルダー３２の取り付け穴３３及び取り付け穴３４の中心軸は、軸ｘ_４，ｘ_５，ｘ_６である。

図６を参照すると、軸ｘ_１は、導光棒２１_Ｒの軸である。軸ｘ_２は、導光棒２１_Ｇの軸である。軸ｘ_３は、導光棒２１_Ｂの軸である。軸ｘ_４は、導光棒２２_Ｇの軸である。軸ｘ_５は、導光棒２２_Ｂの軸である。軸ｘ_６は、導光棒２２_Ｒの軸である。

軸ｘ_４と軸ｘ_５との中間位置に、軸ｘ_１が配置されている。軸ｘ_１と軸ｘ_２との中間位置に、軸ｘ_５が配置されている。軸ｘ_５と軸ｘ_６との中間位置に、軸ｘ_２が配置されている。

距離６１，６２，６３は、ホルダー３１とホルダー３２の距離を表している。図６を参照すると、距離６１は、導光棒２１_Ｒ，２２_Ｇの配置される部分の長さである。距離６２は、導光棒２１_Ｇ，２２_Ｂの配置される部分の長さである。距離６３は、導光棒２１_Ｂ，２２_Ｒの配置される部分の長さである。距離６１，６２，６３は、同じ長さである。

以上より、導光棒２は、すべて同じ長さとすることが出来る。このため、導光棒２を共通化できるため、組立工程を簡素化できる。

光源４には、例えば、半導体レーザーが使用される。図８は、半導体レーザーの概略的な断面図である。

レーザー光線は、内部にあるチップ部４０２から放射される。放射されたレーザー光線は、前方にある缶パッケージ４０４に設けられている窓部４０３を通過して外部に出射される。ここで、「前方」とは、レーザー光線が放射された方向である。図８では、−ｘ軸方向である。

チップ部４０２は、ステム部４０１に固定されている。ステム部４０１は、チップ部４０２の＋電極端子と−電極端子とを封止している。ステム部４０１は、金属製の基盤である。

チップ部４０２は、レーザー光線を照射する。チップ部４０２は、レーザー光線の出力に伴い、光源４の中で最も高温になる。チップ部４０２の熱は、ステム部４０１に伝達される。このため、光源４の外部に露出している部分では、ステム部４０１が最も高温になっている。

また、半導体レーザーの特性は、温度の影響を受け易い。温度が上昇すると、半導体レーザーの波長の変動又は出力の低下等が生じる。そして、最後には半導体レーザー自身の破壊等が発生する。

つまり、光源４の温度が一定以上に上がらないように、光源４を冷却する必要がある。これにより、レーザー光の波長を本来の波長に保つ。そして、光源４の破壊を防ぐ。

また、最近の面光源装置では、高輝度化及び光強度分布の均一化に対する要望がある。そのため、例えば、光源４に使用する電流量を増加させる。また、光源４の数量を増やす。本実施の形態１では、面光源装置１００のｘ軸方向の両端に光源４を配置して、光源４の数量を増やしている。また、導光棒２の間隔を狭くして、高輝度化及び光強度分布の均一化に対応している。

しかし、光源４に使用する電流量を増やしたり、光源４の間隔を狭くしたりすると、光源４同士が、互いに加熱することになり、光源４の冷却が難しくなる。

本実施の形態１の面光源装置１００に使用されるホルダー３は、隣り合う光源４のステム部４０１がｘ軸方向にずらして配置されている。これにより、光源４同士のｙ軸方向の間隔を狭くしても、光源４同士の間隔を確保することができる。つまり、光源４同士の間隔は、ｘ軸方向に確保されている。そして、光源４の数量を増やすことができる。

また、取り付け部３５の間には、ブリッジ部３６が設けられている。これにより、ホルダー３の放熱部分を増すことができ、放熱効果を上げることができる。また、ブリッジ部３６を細くすることで、光源４の熱が隣の光源４の取り付け部３５に伝わることを抑えることができる。つまり、個々の光源４の熱は、主にｚ軸方向に移動する。そして、光源４の熱は、ベース部３７に伝わって放熱される。

また、上述のように、ブリッジ部３６により、光源４同士の間隔をあけることができる。このため、放熱構造を形成し易くなる。また、発熱する空間を大きくできるので、放熱に有利な構造とできる。

図９は、液晶表示装置２００を概略的に示す構成図である。

液晶表示装置２００は、透過型の液晶表示素子９１および面光源装置１００を備えている。また、液晶表示装置２００は、光学シート９２を備えることができる。面光源装置１００は、拡散板１を通して液晶表示素子９１の裏面に光を照射している。また、液晶表示装置２００が、光学シート９２を備える場合には、面光源装置１００の発する光は、光学シート９２を通して液晶表示素子９１の裏面に照射される。これらの構成要素９１，９２，１００は、＋ｚ軸方向から−ｚ軸方向に向けて順に配列されている。「配列」とは、並べることである。ここでは、板状の部材を層状に並べることである。

液晶表示素子９１の表示面は、ｘ−ｙ平面に平行な面である。液晶表示素子９１の表示面は、液晶表示素子９１の＋ｚ軸側の面である。液晶表示素子９１の液晶層は、ｘ−ｙ平面に平行な面状の構造を有している。液晶表示素子９１の表示面は、通常、矩形形状である。つまり、表示面の隣接する２辺は直交している。「表示面の隣接する２辺」とは、ｘ軸方向の長辺とｙ軸方向の短辺とである。ただし、表示面の形状は、他の形状であってもよい。

図９の場合には、筐体５の底板部５１のｘ軸方向の長さを開口部５６のｘ軸方向の長さより短くしている。つまり、側板部５４，５５は、ｘ−ｙ平面に対して傾斜する構成となる。側板部５４は、−ｙ軸方向から見て、反時計回りに回転するように傾斜している。側板部５５は、−ｙ軸方向から見て、時計回りに回転するように傾斜している。このようにすることで、傾斜した側板部５４，５５に入射したレーザー光は、開口部５６の方向（＋ｚ軸方向）へ反射される。

このため、液晶表示素子９１の表示面の周辺部分を明るくすることができる。また、傾斜した側板部５４，５５を設けることで、図９のように光源４を拡散板１の裏面側（−ｚ軸方向側）に配置することができる。このため、狭ベゼル化が可能となる。「光源４を拡散板１の背面に配置する」とは、光源４が拡散板１のｘ軸方向の端面の外側に出ないということである。または、光源４が拡散板１のｘ軸方向の端面の外側に一部しか出ないということである。

同様に、筐体５の底板部５１のｙ軸方向の長さを開口部５６のｙ軸方向の長さより短くすることができる。つまり、側板部５２，５３は、ｘ−ｙ平面に対して傾斜する構成となる。この場合にも、液晶表示素子９１の表示面の周辺部分を明るくすることができる。また、狭ベゼル化が可能となる。

面光源装置１００は、複数の光源４、複数の導光棒２及び筐体５を備える。

光源４は、光を発する。導光棒２は、棒形状を成し、棒形状の長手方向の端部に光入射面２３を備え、光を光入射面２３から入射して線状の光に変換する。筐体５は、底板部５１、底板部５１の辺に対応する位置に配置された側板部５２，５３，５４，５５及び底板部５１に対向する開口部５６を備える箱形状をしている。

筐体５は、箱形状の内側の面に反射面を備える。導光棒２の線状の光を発する領域は、筐体５の箱形状の内部に配置される。光源４の光の出射部４０３は、光入射面２３に対向して配置される。複数の導光棒２は、長手方向に対して垂直な方向に並べて配置される。隣り合って配置された光源４は、長手方向にずれて配置される。

光入射面２３は、導光棒２の１つの端部に形成されている。隣り合って配置された導光棒２の光入射面２３は、互いに異なる端部に形成されている。

隣り合って配置された導光棒２を一組の導光棒とすると、一組の導光棒は、長さが等しい。

液晶表示装置２００は、面光源装置１００と、液晶表示素子９１とを備える。

１００ 面光源装置、 ２００ 液晶表示装置、 １ 拡散板、 １ａ 表面、 １ｂ 裏面、２，２１，２２，２１_Ｒ，２１_Ｇ，２１_Ｂ，２２_Ｒ，２２_Ｇ，２２_Ｂ， 導光棒、 ２３ 光入射面、 ２４ 他方の端部（反射端部）、 ３，３１，３２ ホルダー、 ３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 取り付け穴、 ３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ 取り付け穴、 ３５ 取り付け部、 ３６ ブリッジ部、 ３７ ベース部、 ４，４１_Ｒ，４１_Ｇ，４１_Ｂ 光源、 ４０１ ステム部、 ４０２ チップ部、 ４０３ 窓部、 ４０４ パッケージ、 ５ 筐体、 ５１ 底板部、５２，５３，５４，５５ 側板部、 ５６ 開口部、 ６１，６２，６３ 距離、 ９１ 液晶表示素子、 ９２ 光学シート。

Claims (4)

1. 光を発する複数の光源と、
   棒形状を成し、前記棒形状の長手方向の端部に光入射面を備え、前記光を前記光入射面から入射して線状の光に変換する複数の導光棒と、
   底板部、前記底板部の辺に対応する位置に配置された側板部及び前記底板部に対向する開口部を備える箱形状の筐体と
   を備え、
   前記筐体は、前記箱形状の内側の面に反射面を備え、
   前記導光棒の前記線状の光を発する領域は、前記筐体の前記箱形状の内部に配置され、
   前記光源の前記光の出射部は、前記光入射面に対向して配置され、
   前記複数の導光棒は、前記長手方向に対して垂直な方向に並べて配置され、
   隣り合って配置された光源は、前記長手方向にずれて配置される面光源装置。
2. 前記光入射面は、前記導光棒の１つの端部に形成され、
   隣り合って配置された前記導光棒の前記光入射面は、互いに異なる端部に形成されている請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記隣り合って配置された前記導光棒を一組の導光棒とすると、
   前記一組の導光棒は、長さが等しい請求項２に記載の面光源装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の面光源装置と、
   液晶表示素子と
   を備える液晶表示装置。

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