JP5323274B2 - 面光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、面状の発光面を有する面光源装置、及び、面光源装置と液晶パネルとを有する液晶表示装置に関するものである。

近年、液晶表示装置のバックライトユニットとして、光源からの光を薄板状の面発光導光板の側面（光入射面）に入射させ、拡散した光を面発光導光板の前面（発光面）から液晶表示素子（液晶パネル）の背面の全域に向けて出射するサイドライト方式の面光源装置が広く用いられている。しかし、薄板状の面発光導光板の側面という狭い面に対向させて大光量の光源（例えば、ＬＥＤ）を多数設置することは困難であるため、サイドライト方式の面光源装置では、輝度を十分に向上させることが困難であるという問題があった。

この問題の対策として、面光源装置の厚み方向に配列された複数の光源（複数の発光素子列）と、面発光導光板と、複数の光源からの光を面発光導光板の側面（光入射面）に導く光路変更部材（例えば、光反射ミラーなど）を有する面光源装置の提案がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２５００２０号公報（段落００１０〜００２３、図１〜図８）

ところで、液晶表示装置においては、色再現範囲の広域化による画質の向上を目的として、光源にレーザ発光素子を採用することが望まれている。レーザ発光素子は、非常に純度の高い光を放射するため、光源としてレーザ発光素子を用いた液晶表示装置では、色再現範囲の広い色鮮やかな画像を提供することが可能になる。

一方で、レーザ発光素子から放射される光は、高い指向性を有する。そのため、サイドライト方式の面光源装置にレーザ発光素子を採用した場合、光の利用効率、すなわち、
面発光導光板に入射する光の量に対する、面発光導光板から液晶パネルに向けて放射される光の量の割合が低下するという課題がある。

また、レーザ発光素子から成る光源と、レーザ発光素子から放射される光の角度強度分布と異なる角度強度分布を有する光源との両方を用いて、共通の面発光導光板を利用して面状の光を生成する場合には、角度強度分布の違いが面内の色むらを生じさせるという課題もある。一般的に、液晶表示装置の光源として採用される光源は、角度強度分布の広いものが多い。例えば、ＬＥＤから放射される光の角度強度分布は、略ランバート分布であり、レーザ発光素子から放射される光の角度強度分布と比べ非常に広い。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光源に指向性の高い光源を採用した場合においても、光の利用効率の低下及び色むらを抑制することができる面光源装置及び液晶表示装置を提供することにある。

本発明に係る面光源装置は、第１の面、該第１の面の反対側の第２の面、及び前記第１の面の辺と前記第２の面の辺とを繋ぐ第３の面を有する板状の面発光導光板と、第１の光線を出射する第１の光源と、前記面発光導光板の前記第３の面に入射する第２の光線を出射する第２の光源とを有し、前記第２の光源から前記第２の光線が出射された直後における前記第２の光線の角度強度分布は、前記第１の光源から前記第１の光線が出射された直後における前記第１の光線の角度強度分布よりも広く、前記面発光導光板は、前記第３の面から入射した前記第１の光線及び前記第２の光線を伝播させながら該第１の光線の角度強度分布を広くする第１の領域と、前記角度強度分布が広くされた前記第１の光線及び前記第２の光線を前記第１の面から面状の光として出射させる第２の領域とを有することを特徴としている。

本発明に係る液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に面状の光を照射する前記面光源装置とを備えたことを特徴としている。

本発明に係る面光源装置及び液晶表示装置によれば、光源に指向性の高い光源を採用した場合においても、光の利用効率の低下及び色むらを抑制可能な面光源装置及び液晶表示装置を提供することができる。

実施の形態１に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の一例の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態１に係る面光源装置の光路変更部材の構成を概略的に示す斜視図である。 実施の形態１に係る面光源装置を液晶パネル側から見た概略的な平面図である。 実施の形態１に係る面光源装置を液晶表示装置の背面側から見た概略的な背面図である。 実施の形態１に係る面光源装置の面発光導光板の他の例を示す概略的な背面図である。 実施の形態１に係る第１の光線の面発光導光板内での挙動を示す概略的な説明図である。 実施の形態１に係る第１の光線の面発光導光板内における角度強度分布を示す特性図である。 実施の形態１に係る第１の光線及び第２の光線の面発光導光板内における角度強度分布を示す特性図である。 実施の形態１に係る液晶表示装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態２に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の一例の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態２に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の他の例の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態３に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の一例の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態３に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の他の例の構成を概略的に示す断面図である。 実施の形態３に係る液晶表示装置（面光源装置を含む）の更に他の例の構成を概略的に示す断面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る液晶表示装置１（面光源装置１００を含む）の一例の構成を概略的に示す断面図である。また、図２は、図１に示される面光源装置１００の光反射部材としてのシリンドリカルミラー１０２の構成を概略的に示す斜視図である。図３は、図１に示される面光源装置１００を液晶パネル１１側から見た概略的な平面図であり、図４は、図１に示される面光源装置１００を液晶表示装置１の背面側から見た概略的な背面図である。

液晶表示装置１は、矩形の表示面１１ａ及びその反対側の背面１１ｂを持つ液晶表示素子（以下「液晶パネル」ともいう。）１１を備えた透過型の液晶表示装置１である。説明を容易にするために、各図中に、ｘｙｚ直交座標系の座標軸を示す。以下の説明において、液晶パネル１１の表示面１１ａの短辺方向をｙ軸方向（図１が描かれている紙面に垂直な方向）とし、液晶パネル１１の表示面１１ａの長辺方向をｘ軸方向（図１において左右方向）とし、ｘｙ平面に垂直な方向をｚ軸方向（図１における上下方向）とする。また、図１において、左から右に向かう方向を、ｘ軸の正方向（＋ｘ軸方向）とし、その反対方向を、ｘ軸の負方向（−ｘ軸方向）とする。また、図１が描かれている紙面の手前から紙面に向かう方向を、ｙ軸の正方向（＋ｙ軸方向）とし、その反対方向を、ｙ軸の負方向（−ｙ軸方向）とする。さらに、図１において、下から上に向かう方向を、ｚ軸の正方向（＋ｚ軸方向）とし、その反対方向を、ｚ軸の負方向（−ｚ軸方向）とする。

図１に示されるように、実施の形態１に係る液晶表示装置１は、透過型の液晶パネル１１、第１の光学シート１２、第２の光学シート１３及びバックライトユニット１００を有している。バックライトユニット１００は、第２の光学シート１３及び第１の光学シート１２を通して液晶パネル１１の背面１１ｂに光を照射する面光源装置である。これらの構成要素１１，１２，１３，１００は、−ｚ軸方向に順に配列されている。

液晶パネル１１の表示面１１ａは、ｘｙ平面に平行な面である。液晶パネル１１の液晶層は、ｘｙ平面に平行な方向に広がる面状の構造を有している。液晶パネル１１の表示面１１ａは、通常、矩形であり、表示面１１ａの隣接する２辺（実施の形態１においては、ｙ軸方向の短辺とｘ軸方向の長辺）は、直交している。ただし、表示面１１ａの形状は、他の形状であってもよい。

図１に示されるように、面光源装置１００は、薄板状の面発光導光板１５、光反射シート１７、第２の光源１８、第１の光源１０１及びシリンドリカルミラー１０２を有している。シリンドリカルミラー１０２は、光路変更部材としての機能を有している。ここで、第２の光源１８及び第１の光源１０１は、第２の光源１８から第２の光線が出射された直後における第２の光線の角度強度分布は、第１の光源１０１から第１の光線が出射された直後における第１の光線の角度強度分布よりも広くなるように選ばれる。

第２の光源１８の第２の光線Ｌ１１を出射する発光部は、面発光導光板１５の光入射面（側面）１５ｃに対向配置されている。第２の光源１８は、１つ以上、望ましくは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）素子をｙ軸方向に等間隔で配列した光源装置である。第２の光源１８は、光入射面１５ｃ（第３の面）のｚ軸方向の長さの範囲内に配置されている。すなわち、第２の光源１８は、面発光導光板１５の厚みの範囲内に配置されることが望ましい。図１には、第２の光源１８から出射した第２の光線Ｌ１１が、直接、面発光導光板１５の光入射面１５ｃに入射する場合が示されている。しかし、レンズなどの他の光学素子を介して第２の光線Ｌ１１を光入射面１５ｃに入射させてもよい。なお、出射とは、ある方向に向けて光を発することである。

第１の光源１０１は、面発光導光板１５の表面１５ａの反対側である背面１５ｂ側（−ｚ軸方向）に配置されている。第１の光源１０１は、１つ以上、望ましくは、複数のレーザ発光素子をｙ軸方向に等間隔で配列した光源装置である。第１の光源１０１の第１の光線Ｌ１２を出射する発光部は、シリンドリカルミラー１０２の光反射面１０２ａに対向配置されている。

シリンドリカルミラー１０２の光反射面１０２ａは、面発光導光板１５の光入射面１５ｃとも対向して配置されている。図１及び図２に示したように、光反射面１０２ａをｘｚ平面で切断した場合の断面形状は、光入射面１５ｃ側に凹形の円弧形状である。また、光反射面１０２ａをｘｙ平面で切断され場合の断面形状は、ｙ軸方向に延びる直線状である。なお、光反射面１０２ａは、シリンドリカルミラー１０２の光反射面である。光入射面１５ｃは、面発光導光板１５の端面である。また、シリンドリカルミラー１０２は、第１の光反射部材である。

図１及び図２に示した例では、実施の形態１におけるシリンドリカルミラー１０２は、離心率０．４７の楕円の４分の１筒形状である。その楕円の長軸は、ｘ軸と平行である。また、シリンドリカルミラー１０２は、その凹面側を光反射面１０２ａとしている。光反射面１０２ａは、円筒又は楕円筒を、その軸（ｙ軸と平行な軸）を通る平面でｎ個に分割したｎ分の１円筒形状（ｎは、１より大きい数）とすることができる。

シリンドリカルミラー１０２の光反射面１０２ａには、例えば、光を反射する金属膜の層が設けられている。光反射面１０２ａの接線の方向は、各位置に応じて異なる。そのため、光束（光線の束であり、大きさを有する光線）が光反射面１０２ａに入射すると、各光線は、入射位置に応じて異なる出射角度で反射する。

シリンドリカルミラー１０２の基材は、アクリル樹脂（例えば、ＰＭＭＡ）である。光反射面１０２ａは、例えば、アルミニウムを蒸着した面である。ただし、シリンドリカルミラー１０２を構成する材料及び形状は、この例に限定されない。例えば、基材に加工性に優れた他の樹脂や金属を採用してもよい。また、光反射面１０２ａに蒸着する金属膜に、銀又は金などの反射率の高い他の金属を採用してもよい。

面発光導光板１５は、表面（第１の面）１５ａ、背面１５ｂ（第２の面）及び複数の側面（第３の面）を有する板状の光学部材である。背面１５ｂは、表面１５ａと対向する面である。複数の側面は、表面１５ａの辺（端部）と背面１５ｂの辺（端部）とを繋ぐ細長い面である。面発光導光板１５は、透光性の光学部材である。また、面発光導光板１５は、背面１５ｂ上に複数の微小光学素子１６を有している。図１に示されるように、実施の形態１においては、表面１５ａと背面１５ｂとは、略平行である。また表面１５ａ及び背面１５ｂの面は、ｘｙ平面と平行である。以後、表面１５ａ及び背面１５ｂと平行な面を面発光導光板１５の基準平面と呼ぶ。

面発光導光板１５と微小光学素子１６とは、光学部材１４を構成している。微小光学素子１６は、面発光導光板１５の光入射面１５ｃから入射した光線を、表面１５ａ側に向ける機能を有する。微小光学素子１６の占める面積が広い領域では、表面１５ａに向かう照明光Ｌ１４の量が多くなる。微小光学素子１６の占める面積が広い領域とは、例えば、１つの微小光学素子１６が広い領域（後述の図４の場合）や、微小光学素子１６の配列密度が高い領域（後述の図５の場合）のことである。このため、面発光導光板１５の光入射面１５ｃから＋ｘ方向に離れるほど、微小光学素子１６が占める面積が増加するように、微小光学素子１６の単位面積当たりの個数及び形状を決定することが望ましい。

なお、図１及び図４に示す微小光学素子１６の形状及び配置位置における個数は、一例である。図１及び図４に示す微小光学素子１６は、光入射面１５ｃから＋ｘ方向に離れるほど微小光学素子１６の形状を大きくすることで、微小光学素子１６の占める面積を大きくしている。図５に示す微小光学素子１６は、微小光学素子１６の大きさは、同じで、光入射面１５ｃから＋ｘ方向に離れるほど微小光学素子１６の配列密度（単位面積当たりの個数）を高くしている。これらように、微小光学素子１６の占める面積は、微小光学素子１６の単位面積当たりの個数及び形状により変えることができる。

面発光導光板１５の表面１５ａは、液晶パネル１１の表示面１１ａに対して平行に配置されている。面発光導光板１５は、光入射面１５ｃから面発光導光板１５の中心に向けて所定の長さの角度強度分布整形領域１５ｅ（第１の領域）を備えている。例えば、角度強度分布整形領域１５ｅは、光入射面１５ｃから＋ｘ軸方向に２０ｍｍの領域である。角度強度分布整形領域１５ｅにおいて、面発光導光板１５は、表面１５ａ及び背面１５ｂともに微小光学素子１６のような光学構造を有さず、空気層に面している。光入射面１５ｃから角度強度分布整形領域１５ｅに入射した光は、空気層との界面で全反射しながら＋ｘ軸方向に進む（伝播する）。空気層とは、光学部材を取り巻く空気のことである。空気層との界面とは、空気層と接している表面１５ａ、背面１５ｂなどである。面発光導光板１５の角度強度分布整形領域１５ｅは、光入射面１５ｃから入射した第１の光線を伝播させながら第１の光線の角度強度分布を広くする領域である。面発光導光板１５は、面発光導光板１５の角度強度分布整形領域１５ｅを通過した直後における第１の光線の角度強度分布と、角度強度分布整形領域１５ｅを通過した直後における第２の光線の角度強度分布とが略等しくなるように構成されることが望ましい。

面発光導光板１５は、領域１５ｆ（第２の領域）の背面１５ｂに微小光学素子１６を有している。領域１５ｆは、角度強度分布整形領域１５ｅの＋ｘ軸方向に隣接する領域である。したがって、角度強度分布整形領域１５ｅは、光入射面１５ｃと領域１５ｆとの間に配置される。背面１５ｂは、液晶パネル１１に対して反対側の面である。微小光学素子１６は、混合光線Ｌ１３を照明光Ｌ１４に変える機能を有する。混合光線Ｌ１３は、面発光導光板１５の内部を伝播する第２の光線Ｌ１１と第１の光線Ｌ１２とが混合した光線である。照明光Ｌ１４は、略＋ｚ軸方向に向けて出射する光である。照明光Ｌ１４は、液晶パネル１１の背面１１ｂに向けて面発光導光板１５から出射する。

面発光導光板１５は、透明材料で作製された部品である。例えば、ｚ軸方向の厚みが４ｍｍの薄板状の部材である。図４に示されるように、面発光導光板１５の背面１５ｂには、複数の微小光学素子１６が備えられている。微小光学素子１６は、−ｚ軸方向に突出した半球状の凸レンズ形状の素子である。

なお、面発光導光板１５及び微小光学素子１６の材質は、例えば、ＰＭＭＡなどのようなアクリル樹脂とすることができる。ただし、面発光導光板１５及び微小光学素子１６の材料は、アクリル樹脂に限定されない。面発光導光板１５及び微小光学素子１６の材料としては、光透過率が良く、成形加工性に優れた材料が採用され得る。例えば、アクリル樹脂に代えて、ポリカーボネート樹脂などの別の樹脂材料を採用できる。あるいは、面発光導光板１５及び微小光学素子１６の材質は、ガラス材料を採用できる。また、面発光導光板１５の厚みは、４ｍｍに限定されるものではなく、液晶表示装置１の薄型化及び軽量化を考慮すると、厚みの薄い面発光導光板１５を採用することが望ましい。

また、微小光学素子１６の形状は、凸レンズ状に限定されず、微小光学素子１６が混合光線Ｌ１３を略＋ｚ軸方向に反射して混合光線Ｌ１３が液晶パネル１１の背面１１ｂに向けて出射する機能を持つ部材であればよい。混合光線Ｌ１３は、面発光導光板１５の内部を＋ｘ軸方向に進行する光である。この機能を有すれば、微小光学素子１６の形状は、他の形状であってもよい。例えば、微小光学素子１６は、プリズム形状又はランダムな凹凸パターンなどであってもよい。

混合光線Ｌ１３は、面発光導光板１５と空気層との界面で全反射する。そして、混合光線Ｌ１３は、面発光導光板１５の内部を伝播する。混合光線Ｌ１３は、反射をしながら＋ｘ軸方向に進む。しかし、混合光線Ｌ１３が微小光学素子１６に入射すると、微小光学素子１６の曲面で反射して進行方向を変える。混合光線Ｌ１３の進行方向が変化すると、混合光線Ｌ１３の中には、面発光導光板１５の表面と空気層との界面での全反射条件を満たさなくなる光線が生じる。光線が全反射条件を満たさなくなると、光線は、面発光導光板１５の発光面１５ａから液晶パネル１１の背面１１ｂに向かって出射する。

微小光学素子１６の配置密度は、面発光導光板１５の上のｘｙ平面内の位置で変化している。配置密度とは、単位面積当たりの微小光学素子１６の数、又は、単位面積当たりの微小光学素子１６の占める面積（大きさ）である。微小光学素子１６の配置密度の変化により、照明光Ｌ１４の面内輝度分布を制御することができる。照明光Ｌ１４は、面発光導光板１５から出射する光である。なお、面内輝度分布とは、任意の平面において、２次元で表される位置に対する輝度の高低を示す分布である。ここでの面内とは、表面１５ａ又は表示面１１ａのことである。

面発光導光板１５の光入射面１５ｃには、第２の光源１８から第２の光線Ｌ１１が入射し、第１の光源１０１から第１の光線Ｌ１２が入射する。第２の光線Ｌ１１の軸（すなわち、第２の光線Ｌ１１の中心軸）は、第２の光源１８から光入射面１５ｃに向けて略＋ｘ軸方向（図１における右方向）に向いている。このとき、光線の軸（例えば、「第２の光線Ｌ１１の軸」）は、面発光導光板１５の基準平面（図１のｘｙ平面）と平行である。ここで、第２の光線Ｌ１１の軸とは、光線の任意の平面における角度強度分布の加重平均となる角度方向の軸を指す。加重平均となる角度は、各角度に光の強度の重みづけをして平均することで求められる。光強度のピーク位置が角度強度分布の中心からずれている場合、光線の軸は、光強度のピーク位置の角度とはならない。光線の軸は、角度強度分布の面積の中の重心位置の角度となる。

第１の光線Ｌ１２の軸は、第１の光源１０１から略＋ｚ軸方向（図１における上方向）に向いている。第１の光線Ｌ１２は、第２の光線Ｌ１１よりも狭い角度強度分布を有する。第１の光線Ｌ１２の軸は、シリンドリカルミラー１０２により略＋ｘ軸方向に変換され、光入射面１５ｃに向く。シリンドリカルミラー１０２は、光路変更部材としての機能を有する。

シリンドリカルミラー１０２は、次に示す２つの機能を有する。第１の機能は、第１の光線Ｌ１２の軸を面発光導光板１５の基準平面に対し任意の角度に傾ける機能である。基準平面は、図１のｘｙ平面である。第２の機能は、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布がｚｘ平面と平行な面で任意の形状となるように、第１の光線Ｌ１２の進行方向及び角度強度分布を変える機能である。ｚｘ平面は、面発光導光板１５の基準平面と直交する平面である。以下、ｚｘ平面と平行な面を面発光導光板１５の厚み方向の平面と呼ぶ。

実施の形態１に係る面光源装置１００は、第２の光源１８としてＬＥＤ素子を用いている。ＬＥＤ素子は、一般に広い角度強度分布を有している。第２の光源１８から出射する第２の光線Ｌ１１は、面発光導光板１５の厚み方向の平面（図１のｚ−ｘ平面）において、全角が１２０度の略ランバート分布の角度強度分布を有する。第２の光線Ｌ１１は、角度強度分布を変えることなく入射面１５ｃから面発光導光板１５に入射する。

一方、実施の形態１に係る面光源装置１００は、第１の光源１０１としてレーザ発光素子を用いている。レーザ発光素子は、一般に狭い角度強度分布を有している。第１の光源１０１から出射する第１の光線Ｌ１２は、面発光導光板１５の厚み方向の平面（図１のｚｘ平面）において、全角が７度の略ガウシアン分布の角度強度分布を有する。第１の光線Ｌ１２は、シリンドリカルミラー１０２を介すことにより、面発光導光板１５の厚み方向の平面（図１のｚｘ平面）においての全角が広げられる。このため、シリンドリカルミラー１０２は、角度強度分布を整形部材としての機能も有する。ここで、角度強度分布の全角とは、光強度が最高強度の５０％になる方向の角度（全角）を指す。

図１に示されるように、実施の形態１の面光源装置１００において、第１の光源１０１は、第１の光線Ｌ１２がｚ軸に対して傾斜するように配置されている。また、シリンドリカルミラー１０２の光反射面１０２ａは、面発光導光板１５の光入射面１５ｃに対してｙ軸回りに傾いて配置されている。このように第１の光源１０１及び光反射面１０２ａを配置する理由は、次の３つである。第１の理由は、シリンドリカルミラー１０２に対し光線Ｌ１２が効率良く入射することである。第２の理由は、第１の光線Ｌ１２が効率良く面発光導光板１５内に入射することである。第３の理由は、第１の光線Ｌ１２の軸が面発光導光板１５の基準平面に対して任意の角度を有し、また、第１の光線Ｌ１２が任意の角度強度分布を有することである。

第１の光源１０１と光反射面１０２ａとの位置関係及び配置角度は、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布、第１の光線Ｌ１２の大きさ（直径）、シリンドリカルミラー１０２の曲率及び面発光導光板１５の厚みなどに応じて設定される。また、シリンドリカルミラー１０２と面発光導光板１５との位置関係及び配置角度は、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布、第１の光線Ｌ１２の大きさ（直径）、シリンドリカルミラー１０２の曲率及び面発光導光板１５の厚みなどに応じて設定される。したがって、各条件が異なる場合は、各部材の位置関係及び配置角度を最適化する必要がある。

図６は、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布整形領域１５ｅにおける挙動について説明する模式図である。なお、第１の光線Ｌ１２の挙動を明確にするため、図６においては、第２の光源１８から出射する第２の光線Ｌ１１は、省略する。

第１の光線Ｌ１２の軸は、面発光導光板１５の基準平面に対し任意の角度の傾きを有している。このため、第１の光線Ｌ１２は、傾きを持って角度強度分布整形領域１５ｅに入射する。これにより、面発光導光板１５に入射した第１の光線Ｌ１２は、角度強度分布整形領域１５ｅの表面１５ａ及び背面１５ｂで反射を繰り返しながら＋ｘ軸方向に伝播する。このとき、第１の光線Ｌ１２は、自らの発散角により発散しながら伝播する。このため、第１の光線Ｌ１２は、面発光導光板１５の厚み方向の平面（図６のｚｘ平面）において、面発光導光板１５の表面１５ａ及び背面１５ｂで折り返され、面発光導光板１５の厚みと同等の大きさの光径に重ね合わせられる。これにより、角度強度分布整形領域１５ｅから領域１５ｆに出射する第１の光線Ｌ１２の角度強度分布は、角度強度分布整形領域１５ｅに入射した際の第１の光線Ｌ１２の角度強度分布とこれを面発光導光板１５の基準平面に対して対称に折り返した角度強度分布とを足し合わせた分布形状となる。

図７及び図８は、実施の形態１における第１の光線Ｌ１２の角度強度分布の変化を示す図である。図７及び図８において、縦軸は、光強度（任意単位（ａ．ｕ．））を示し、横軸は、角度（度）を示す。なお、角度を示す横軸方向の０度は、面発光導光板１５の基準平面と平行な方向とする。

第１の光源１０１から出射した際、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布の全角は、７度である。第１の光線Ｌ１２は、シリンドリカルミラー１０２で反射する。このことにより、第１の光線Ｌ１２の軸は、面発光導光板１５の基準平面に対し傾きを持つ。また、第１の光線Ｌ１２は、シリンドリカルミラー１０２により角度強度分布を広げられた後、面発光導光板１５に入射する。

図７の角度強度分布５００ａ（細線）は、角度強度分布整形領域１５ｅに入射した直後の第１の光線Ｌ１２の角度強度分布を示す。図７に角度強度分布５００ａ（細線）として示されるように、角度強度分布整形領域１５ｅに入射した第１の光線Ｌ１２は、光線の軸が面発光導光板１５の基準平面から１１度の傾きを有し、全角が略４５度の角度強度分布を有する。ここで、光線の軸とは、任意の平面における角度強度分布の加重平均となる角度方向の軸を指す。また、全角とは、最高強度の５０％の強度における角度（全角）を指す。

第１の光線Ｌ１２は、反射を繰り返して角度強度分布整形領域１５ｅを伝播することにより面発光導光板１５の表面１５ａ及び背面１５ｂで折り返され、面発光導光板１５の厚みと同等の大きさの光径に重ね合わせられる。これにより、角度強度分布整形領域１５ｅから出射する第１の光線Ｌ１２の角度強度分布は、角度強度分布５００ａ（細線）と角度強度分布５００ｂ（破線）とを足し合わせた角度強度分布５１０（太線）となる。ここで、角度強度分布５００ｂ（破線）は、５００ａ（細線）を面発光導光板１５の基準平面に対して対称に折り返した分布である。

図８は、面発光導光板１５の領域１５ｆに入射したＬＥＤ素子の光とレーザ発光素子の光の角度強度分布を比較した図である。第２の光源１８から出射した全角略１２０度のランバート分布の角度強度分布を有する第２の光線Ｌ１１は、角度強度分布を変えることなく面発光導光板１５に入射する。第２の光線Ｌ１１は、面発光導光板１５の光入射面１５ｃにおいて屈折されるため、面発光導光板１５に入射した第２の光線Ｌ１１の角度強度分布は、図８の角度強度分布５２０（白丸印「○印」）で示すように、全角が略８０度の広い角度強度分布を有する。

一方、第１の光源１０１から出射した第１の光線Ｌ１２は、第２の光線Ｌ１１と比較して狭い角度強度分布を有する。第１の光源１０１から出射される第１の光線Ｌ１２の角度強度分布の全角は、略７度である。第１の光線Ｌ１２が、第２の光線Ｌ１１と同様に、直接面発光導光板１５に入射した場合、面発光導光板１５に入射した第１の光線Ｌ１２の角度強度分布は、図８の角度強度分布５０（黒四角印「■印」）のように全角が略６度の非常に狭い角度強度分布を有する。

このように、第２の光線Ｌ１１と第１の光線Ｌ１２との角度強度分布の差は、大きい。しかしながら、実施の形態１の面光源装置１００においては、第１の光線Ｌ１２は、シリンドリカルレンズ１０２及び角度強度分布整形領域１５ｅを介すことにより、その角度強度分布を図８の角度強度分布５１０（黒三角印▲印）に示す形状に整形される。これにより、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布５１０は、第２の光線Ｌ１１の角度強度分布５２０に略等しい形状となる。

第２の光線Ｌ１１は、例えば、青緑色の光線である。第１の光線Ｌ１２は、例えば、赤色の光線である。第２の光線Ｌ１１及び第１の光線Ｌ１２の両方は、面発光導光板１５の光入射面１５ｃから面発光導光板１５に入射する。角度強度分布整形領域１５ｅは、面発光導光板１５の光入射面１５ｃの近傍に配置されている。角度強度分布整形領域１５ｅは、第２の光線Ｌ１１及び第１の光線Ｌ１２を混合する機能も有する。第２の光線Ｌ１１及び第１の光線Ｌ１２は、角度強度分布整形領域１５ｅを伝播することにより混合され、混合光線（例えば、白色の光線）Ｌ１３となる。

混合光線Ｌ１３は、面発光導光板１５の背面１５ｂに備えられた微小光学素子１６により照明光Ｌ１４に変換される。照明光Ｌ１４は、略＋ｚ軸方向に進行し、液晶パネル１１の背面１１ｂに向けて進む。照明光Ｌ１４は、第２の光学シート１３及び第１の光学シート１２を透過して液晶パネル１１の背面１１ｂを照射する。第１の光学シート１２は、面発光導光板１５の表面１５ａから出射した照明光Ｌ１４を、液晶パネル１１の背面１１ｂに向ける機能を持つ。第２の光学シート１３は、照明光Ｌ１４による細かな照明むらなどの光学的な影響を抑制する機能を持つ。

微小光学素子１６は、面発光導光板１５の背面１５ｂのうちの、領域１５ｆに配置されている。領域１５ｆは、光入射面１５ｃから任意の長さだけ離れた位置から側面１５ｄまでの領域である。任意の長さとは、角度強度分布整形領域１５ｅの長さである。微小光学素子１６が配置された領域１５ｆの面積は、液晶パネル１１の有効画像表示領域の面積と略同じである。しかし、液晶パネル１１の有効画像表示領域の面積より幾分大きいことが好ましい。領域１５ｆの中心位置は、液晶パネル１１の有効画像表示領域（ｘｙ平面に平行な領域）の中心位置と同じであることが望ましい。また、領域１５ｆの中心位置は、液晶パネル１１の有効画像表示領域の中心位置の近傍に位置しても構わない。

このような構成により、面発光導光板１５の表面１５ａから出射した照明光Ｌ１４は、液晶パネル１１の有効画像表示領域の全域に照明する。したがって、液晶パネル１１の表示面１１ａの周辺部が暗くなることを回避することができる。

面光源装置１００は、光反射シート１７を有している。光反射シート１７は、面発光導光板１５の背面１５ｂと対向している。面発光導光板１５の背面１５ｂから出射した光は、光反射シート１７で反射され、背面１５ｂから面発光導光板１５に入射し、面発光導光板１５の表面１５ａから出射して、照明光Ｌ１４として液晶パネル１１の背面１１ｂを照明する。光反射シート１７としては、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用いることができる。また、光反射シート１７としては、基板の表面に金属を蒸着した光反射シートを用いてもよい。

図９は、実施の形態１に係る液晶表示装置１の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。図９に示されるように、液晶表示装置１は、液晶パネル１１、液晶パネル駆動部２２、第２の光源１８、第１の光源１０１、光源駆動部２３及び制御部２１を有している。液晶パネル駆動部２２は、液晶パネル１１を駆動する。液晶パネル駆動部２２は、液晶パネル制御信号に基づいて液晶パネル１１を駆動し、液晶パネル１１に映像を表示させる。光源駆動部２３は、第２の光源１８及び第１の光源１０１を駆動する。光源駆動部２３は、光源制御信号に基づいて第２の光源１８及び第１の光源１０１を駆動して、液晶パネル１１に表示される映像の輝度を調整する。制御部２１は、液晶パネル駆動部２２の動作及び光源駆動部２３の動作を制御する。制御部２１は、入力された映像信号に画像処理を施し、入力された映像信号に基づく液晶パネル制御信号及び光源制御信号を生成する。制御部２１は、液晶パネル制御信号を液晶パネル駆動部２２に供給し、光源制御信号を光源駆動部２３に供給する。

液晶パネル駆動部２２は、制御部２１から受け取った液晶パネル制御信号に基づいて、液晶パネル１１の液晶層の光透過率を画素単位で変化させる。液晶パネル１１の各画素は、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３つの副画素（第１から第３の副画素）から構成されている。第１の副画素は、赤色の光のみを透過するカラーフィルタを有し、第２の副画素は、緑色の光のみを透過するカラーフィルタを有し、第３の副画素は、青色の光のみを透過するカラーフィルタを有している。

制御部２１は、液晶パネル駆動部２２に、液晶パネル１１の各副画素の光透過率を制御させることで、液晶パネル１１にカラー画像を表示させる。言い換えれば、液晶パネル１１は、面発光導光板１５から入射した照明光Ｌ１４を空間的に変調することで画像光を作り出して、画像光を表示面１１ａから出射する。ここで、画像光とは、画像情報を有する光のことである。

面発光導光板１５は、角度強度分布の異なる光線Ｌ１１，Ｌ１２を入射し、表面１５ａから出射する。この場合、第２の光線Ｌ１１及び第１の光線Ｌ１２の角度強度分布の違いは、面内輝度分布の輝度むらの原因となる。また、第２の光源１８及び第１の光源１０１が、それぞれ異なる色の光を発することから、この場合、面内輝度分布の輝度むらは、色むらとなって表示面１１ａに現れてしまう。

しかし、実施の形態１に係る面発光導光板１５は、シリンドリカルミラー１０２と角度強度分布整形領域１５ｅとを用いて、レーザ発光素子から出射する第１の光線Ｌ１２の非常に狭い角度強度分布を、ＬＥＤ素子から出射する第２の光線Ｌ１１の角度強度分布と略等しくなるように整形する。これにより、面発光導光板１５は、表示面１１ａにおける色むらの発生を抑制している。

青緑色の第２の光線Ｌ１１及び赤色の第１の光線Ｌ１２は、面発光導光板１５の光入射面１５ｃに入射する。光線Ｌ１１，Ｌ１２は、面発光導光板１５の光入射面１５ｃ近傍に設けられた角度強度分布整形領域１５ｅを伝播することにより混ざり合って白色の混合光線Ｌ１３となる。その後、混合光線Ｌ１３は、微小光学素子１６により液晶パネル１１に向けて面発光導光板１５から出射する。

実施の形態１に係る面発光導光板１５では、各色の光線Ｌ１１，Ｌ１２は、同等の角度強度分布で微小光学素子１６を備えた領域１５ｆに入射する。したがって、面発光導光板１５から出射する照明光Ｌ１４は、ｘｙ平面において、色むらのない白色の面状の光を出射する。なお、制御部２１が光源駆動部２３を制御して、第２の光線Ｌ１１の輝度と第１の光線Ｌ１２の輝度との割合を調整することができる。

液晶表示装置１は、表示色の色純度を高めることで、色再現範囲を広げることができる。この場合、液晶表示装置１は、液晶パネル１１のカラーフィルタの透過波長帯域の幅を狭く設定しなければならない。しかし、透過波長帯域の幅を狭く設定すると、カラーフィルタを透過する光の透過光量は、減少する。このため、表示色の色純度を高めようとする場合、カラーフィルタを透過する光の透過光量の減少によって輝度が落ちるという問題が発生する。さらに、従来使用されていた蛍光ランプは、赤色領域の発光スペクトルのピークがオレンジ色の波長領域にある。同様に、黄色蛍光体を利用した白色のＬＥＤも、赤色領域の発光スペクトルのピークがオレンジ色の波長領域にある。すなわち、赤色領域の波長のピークは、赤色領域からずれたオレンジ色の領域にある。特に、赤色において色純度を高めようとすると、極めて透過光量が落ち、著しく輝度が低下してしまう。

実施の形態１に係る液晶表示装置１においては、第２の光源１８は、青緑色の第２の光線Ｌ１１を出射するＬＥＤ素子を有している。青緑色の第２の光線Ｌ１１は、青色と緑色の光とを混ぜている。また、第１の光源１０１は、赤色の第１の光線Ｌ１２を出射する単色のレーザ発光素子を有している。第１の光線Ｌ１２のスペクトルは、例えば、６４０ｎｍ付近にピークを有する。また、第１の光線Ｌ１２の波長幅は、半値全幅で１ｎｍと非常に狭く、色純度が高い。このように、第１の光源１０１が、赤色のレーザ発光素子を用いることにより、赤色の色純度を向上させることができる。すなわち、液晶表示装置１は、表示色の色再現範囲を広げることができる。

なお、実施の形態１においては、第１の光源１０１が６４０ｎｍ付近にピークを有するレーザ発光素子を有する場合を説明したが、本発明は、これに限定されない。第１の光源１０１が、より短波長側の赤色レーザ発光素子を使用することにより、波長に対する視感度が上がるため、輝度／投入電力の比を向上することが可能となり、より消費電力低減効果が得られる。また、より長波長側の赤色レーザ発光素子を使用することにより、色再現範囲を広げ色鮮やかな画像を提供することが可能となる。

スペクトル幅が非常に狭く色純度を向上させることが可能なレーザ発光素子は、非常に狭い角度強度分布を有する。このレーザ発光素子と広い角度強度分布を有するＬＥＤ素子とから白色の面光源を生成する面光源装置においては、レーザ光の狭い角度強度分布のため、色むらが問題となる。

しかし、実施の形態１における液晶表示装置１の面光源装置１００は、レーザ第１の光源１０１から出射した第１の光線Ｌ１２がシリンドリカルミラー１０２及び角度強度分布整形領域１５ｅを介すことにより、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布がＬＥＤ素子から出射する第２の光線Ｌ１１の角度強度分布と同等の形状に整形される。このため、面光源装置１００は、色むらの無い白色の面状の光を得ることができる。

なお、照明光Ｌ１４は、第１の光学シート１２及び第２光学シート１３などで反射して−ｚ軸方向に進行する場合がある。照明光Ｌ１４は、面発光導光板１５から液晶パネル１１に向けて出射した光である。高輝度化及び低消費電力化を実現するためには、それらの反射光を再び液晶パネル１１の照明光として利用する必要がある。実施の形態１に係る液晶表示装置１は、面発光導光板１５の−ｚ軸方向側に光反射シート１７を備えている。光反射シート１７は、−ｚ軸方向に進む光を＋ｚ軸方向に向ける。これにより、液晶表示装置１は、効率的に光を利用することができる。

以上に説明したように、実施の形態１に係る面光源装置１００は、面発光導光板１５、第２の光源１８、第１の光源１０１及びシリンドリカルミラー１０２を備えている。第２の光源１８は、面発光導光板１５の光入射面（側面）１５ｃに対向する位置に配置されている。第１の光源１０１は、面発光導光板１５の光入射面１５ｃより背面１５ｂ側の位置に配置されている。シリンドリカルミラー１０２は、第１の光線Ｌ１２を光入射面１５ｃに導く光路変更部材としての機能を有している。このように、実施の形態１に係る面光源装置１００は、シリンドリカルミラー１０２を用いて第１の光線Ｌ１２の進行方向を面発光導光板１５の光入射面１５ｃの方向に変えている。このため、面発光導光板１５の厚み方向に並ぶ２種類の光源を面発光導光板１５の光入射面１５ｃに対向して配置させた従来の構成と比べて、面発光導光板１５の厚みを薄くすることができる。

また、実施の形態１に係る面光源装置１００は、シリンドリカルミラー１０２及び角度強度分布整形領域１５ｅを備えている。そして、シリンドリカルミラー１０２は、第１の光線Ｌ１２の進行方向及び角度強度分布を変える光路変更部材としての機能を有している。このため、面光源装置１００は、領域１５ｆに入射する直前の第１の光線Ｌ１２の角度強度分布を、領域１５ｆに入射する直前の第２の光線Ｌ１１の角度強度分布に近付けることができる。領域１５ｆは、面発光導光板１５の背面１５ｂ側に微小光学素子１６を備えている。

このように、面光源装置１００は、シリンドリカルミラー１０２及び角度強度分布整形領域１５ｅを用いて、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布を第２の光線Ｌ１１の角度強度分布に近付けている。これにより、第２の光線Ｌ１１が作り出す照明光Ｌ１４の面内輝度分布と、第１の光線Ｌ１２が作り出す照明光Ｌ１４の面内輝度分布との差が抑制される。そして、面光源装置１００は、照明光Ｌ１４の色むらを低減することができる。照明光Ｌ１４は、面発光導光板１５の表面１５ａから出射する面状の光である。また、照明光Ｌ１４は、第２の光線Ｌ１１と第１の光線Ｌ１２とを足し合わせた白色の光である。

また、実施の形態１に係る面光源装置１００を有する液晶表示装置１は、面発光導光板１５の厚みが薄くなるので、薄型化を実現できる。また、液晶表示装置１は、面光源装置１００の色むらを低減することができるので、液晶パネル１１の表示面１１ａの色むらを低減し画質の向上を実現できる。

実施の形態１に係る面光源装置１００によれば、制御部２１は、光源駆動部２３に、第１の光線Ｌ１２の輝度及び第２の光線Ｌ１１の輝度を調整させる。制御部２１は、映像信号に基づいて各光源Ｌ１１，Ｌ１２の発光量を調整する。これにより、液晶表示装置１は、消費電力を低減できる。

また、液晶表示装置１は、光源に少なくとも１種類のレーザ発光素子を採用している。このことにより、液晶表示装置１は、色再現領域を広げ色鮮やかでかつ色むらの無い画像を提供することが可能となる。

さらに、面光源装置１００は、第２の光源１８を面発光導光板１５の側面（光入射面１５ｃ）に配置し、第１の光源１０１を面発光導光板１５の背面１５ｂ側に配置している。このように光源１８，１０１を離して配置することで、面光源装置１００は、それぞれの光源１８，１０１が発する熱による局所的な温度上昇を緩和できる。これにより、面光源装置１００は、周囲温度の上昇による光源１８，１０１の発光効率の低下を抑制できる。

上記の説明では、実施の形態１に係る面光源装置１００は、光線Ｌ１１，Ｌ１２が面発光導光板１５の短辺の側面（光入射面１５ｃ）から入射する構成を採用している。しかし、面発光装置１００は、面光源導光板１５の長辺の側面を光入射面とすることも可能である。これは、光源１８，１０１の配列、シリンドリカルミラー１０２の位置、微小光学素子１６の配列及び微小光学素子１６の形状などを適切に変更することによって可能となる。

また、上記の説明では、実施の形態１に係る面光源装置１００は、光線Ｌ１１，Ｌ１２が面発光導光板１５の１つの側面（光入射面１５ｃ）から入射する構成を採用している。しかし、面光源装置１００は、面発光導光板１５の対向する２つの側面（例えば、光入射面１５ｃとそれに対向する面１５ｄ）を光入射面とすることも可能である。これは、光源１８，１０１の配列、シリンドリカルミラー１０２の位置、微小光学素子１６の配列及び微小光学素子１６の形状などを適切に変更することによって可能となる。

また、実施の形態１に係る面光源装置１００の光源駆動部２３は、画像信号に基づいて第２の光源１８の出力及び第１の光源１０１の出力を個別に制御している。このため、面光源装置１００は、消費電力を低減できる。また、面光源装置１００は、迷光を低減してコントラストを向上させることができる。なぜなら、余分な光を低減することで、迷光を低減することができるからである。なお、迷光とは、光学機器内で、正規の光路以外をたどる光のことで、希望する用途に有害な光である。

実施の形態１に係る液晶表示装置１は、第２の光源１８に青緑色のＬＥＤ素子を採用し、第１の光源１０１に赤色のレーザ発光素子を採用する構成とした。しかし、本発明は、これに限るものではない。例えば、複数の異なる光源を備える液晶表示装置において、広い角度強度分布を有する光源と狭い角度強度分布とを有する光源とを備える場合に、本発明を適用できる。

例えば、第２の光源１８に青緑色の光を放射する蛍光ランプを採用し、第１の光源１０１に赤色のレーザ発光素子を採用する構成でも本発明を適用できる。この場合、蛍光ランプとレーザ発光素子とにより白色の光を生成することができる。また、第２の光源１８に青色のＬＥＤ素子と赤色のＬＥＤ素子とを採用し、第１の光源１０１に緑色のレーザ発光素子を採用する構成でも本発明を適用できる。この場合、ＬＥＤ素子とレーザ発光素子とにより白色の光を生成することができる。さらに、第２の光源１８に緑色のＬＥＤ素子を採用し、第１の光源１０１に青色のレーザ発光素子と赤色のレーザ発光素子とを採用することもできる。

また、実施の形態１に係る面光源装置１００は、シリンドリカルミラー１０２を光路変更部材として採用した。しかし、本発明は、これに限るものではない。光路変更部材は、次の２つの機能を有すれば他の素子を採用してもよい。第１の機能は、第１の光線Ｌ１２の軸を面発光導光板１５の基準平面に対して任意の角度に傾ける機能である。第２の機能は、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布を任意の角度に広げる機能である。

例えば、光路変更部材は、凸面形状のシリンドリカルミラーを採用することができる。また、光路変更部材は、断面が多角形状の光反射ミラーを採用することができる。また、光路変更部材は、表面にランダムな凹凸形状を有する反射膜を有した部材を採用することができる。

なお、第１の機能及び第２の機能は、第１の光線Ｌ１２が角度強度分布整形領域１５ｅを伝播した後に、第１の光線Ｌ１２の角度強度分布が第２の光線Ｌ１１の角度強度分布と近似するために必要な機能である。つまり、任意の角度強度分布形状とは、第１の光線Ｌ１２が、角度強度分布整形領域１５ｅを通った後に、第２の光線Ｌ１１の角度強度分布と近似するために必要な、光路変更部材を出射した後の第１の光線Ｌ１２の角度強度分布形状である。また、任意の傾き角とは、第１の光線Ｌ１２が、角度強度分布整形領域１５ｅを通った後に、第２の光線Ｌ１１の角度強度分布と近似するために必要な、光路変更部材を出射した後の第１の光線Ｌ１２の傾き角である。

また、上記の説明では、面光源装置１００を液晶表示装置１のバックライトユニットとして用いた場合について説明したが、面光源装置を照明用などの他の用途に用いてもよい。

実施の形態２．
図１０は、実施の形態２に係る液晶表示装置２（面光源装置２００を含む）の一例の構成を概略的に示す断面図である。また、図１１は、実施の形態２に係る液晶表示装置３（面光源装置３００を含む）の他の例の構成を概略的に示す断面図である。図１０及び図１１において、図１（実施の形態１）で示された構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じの符号を付す。実施の形態２に係る面光源装置２００及び３００は、光源用導光部材２１０を備える点において、実施の形態１に係る面光源装置１００と異なる。

図１０に示されるように、実施の形態２に係る液晶表示装置２及び３は、液晶パネル１１、第１の光学シート１２、第２の光学シート１３、面発光導光板１５、光反射シート１７、第２の光源１８、第１の光源２０１、光源用導光部材２１０、及びシリンドリカルミラー２０２を有している。面発光導光板１５は、実施の形態１と同様に、背面１５ｂに微小光学素子１６を有している。これらの構成要素１１，１２，１３，１５，１７，２１０は、液晶表示装置２及び３の厚み方向（ｚ軸方向）に順に配列している。

第２の光源１８は、実施の形態１における第２の光源１８と同様に、面発光導光板１５の光入射面（側面）１５ｃのｚ軸方向の長さ（すなわち、面発光導光板１５の厚み）の範囲内に配置されている。第２の光源１８から出射した第２の光線Ｌ２１は、広い角度強度分布を有している。実施の形態２の第２の光源１８から出射する第２の光線Ｌ２１の角度強度分布は、全角が１２０度の略ランバート分布である。第２の光源１８から出射した第２の光線Ｌ２１は、面発光導光板１５の光入射面１５ｃに向けて（略＋ｘ軸方向に）進行し、光入射面１５ｃから面発光導光板１５に入射する。第２の光源１８は、例えば、複数のＬＥＤ素子を直線上に等間隔で並べた光源装置である。ただし、第２の光源１８の構成は、直線上や等間隔などの構成に限定されず、他の構成をとることもできる。

第１の光源２０１から出射する第１の光線Ｌ２２は、第２の光線Ｌ２１に対し狭い角度強度分布を有する。実施の形態２の第１の光源２０１から出射する第１の光線Ｌ２２の角度強度分布は、全角が略６度の略ガウシアン分布である。第１の光源２０１は、実施の形態１における第１の光源１０１と同様に、複数のレーザ発光素子を直線上に等間隔で並べた光源装置である。ただし、第１の光源２０１の構成は、直線上や等間隔などの構成に限定されず、他の構成をとることもできる。第１の光源２０１は、光反射シート１７の背面１５ｂ側（−ｚ軸方向）に配置されている。また、第１の光源２０１は、光源用導光部材２１０の光入射面２１０ａに対向して配置されている。

光源用導光部材２１０は、ｘｙ平面に平行に配置された直方体の板状部２１１と、ｘｙ平面に対して約４５度の傾斜を持った傾斜面２１０ｂを有する光折返し部２１２とから構成されている。傾斜面２１０ｂは、ｙ軸を通りｘ−ｙ平面に対して略４５度の傾斜を持つ平面に対して平行である。光源用導光部材２１０は、例えば、厚み１ｍｍの板状の部材である。光源用導光部材２１０は、例えば、ＰＭＭＡなどのアクリル樹脂からなる透明材料で作製されている。

第１の光源から出射される第１の光線Ｌ２２は、全角が略６度の角度強度分布を有する。第１の光線Ｌ２２は、光源用導光部材２１０に入射することにより全角が略５度の角度強度分布の光となる。第１の光線Ｌ２２の全てが、光源用導光部材２１０の傾斜面２１０ｂで全反射するように、傾斜面２１０ｂに対する第１の光線Ｌ２２の入射角を調整する。これにより、光源用導光部材２１０における光損失は、抑制される。

例えば、屈折率１．４９のアクリル樹脂部材から屈折率１．００の空気層に光線が入射する場合には、全反射条件を満足する臨界角θｔは、スネルの法則から、次に示す数式（１）で表される。
θｔ＝ｓｉｎ^−１（１．００／１．４９）≒４２．１６° ・・・（１）

第１の光線Ｌ２２の角度強度分布の全角が５度（半角は、２．５度）の場合、傾斜面２１０ｂに対する第１の光線Ｌ２２の入射角は、（θｔ＋２．５）度以上が望ましい。臨界角θｔが約４２．１６度となるため、傾斜面２１０ｂに対する第１の光線Ｌ２２の入射角は、４４．７度以上が望ましい。

図１０に示されるように、光源用導光部材２１０は、光入射面２１０ａ、傾斜面２１０ｂ及び光出射面２１０ｃを有している。光出射面２１０ｃは、シリンドリカルミラー２０２の光反射面２０２ａに対向している。傾斜面２１０ｂは、ｘｙ平面に対して略４５度の角度で傾斜している。傾斜面２１０ｂは、第１の光線Ｌ２２の進行方向を−ｘ軸方向から略＋ｚ軸方向に変更する。すなわち、第１の光線Ｌ２２は、傾斜面２１０ｂで反射し、進行方向を略＋ｚ軸方向に変える。第１の光線Ｌ２２の屈折は、光源用導光部材２１０と空気層との界面における屈折率差により生じる。

第１の光線Ｌ２２は、第１の光源２０１から出射する。第１の光線Ｌ２２は、光源用導光部材２１０の光入射面２１０ａから光源用導光部材２１０に入射する。第１の光線Ｌ２２は、光源用導光部材２１０と空気層との界面で全反射して、光源用導光部材２１０内を−ｘ軸方向に進行する。第１の光線Ｌ２２は、傾斜面２１０ｂに達し、傾斜面２１０ｂで反射して略＋ｚ軸方向に進行方向を変える。進行方向を変えた第１の光線Ｌ２２は、光出射面２１０ｃから出射した後に、シリンドリカルミラー２０２で反射して光入射面１５ｃから面発光導光板１５に入射する。シリンドリカルミラー２０２は、光路変更部材としての機能を有する。

シリンドリカルミラー２０２の光反射面２０２ａは、図１に示されるシリンドリカルミラー１０２の光反射面１０２ａと同様の形状及び機能を持つ。光出射面２１０ｃから出射した第１の光線Ｌ２２は、シリンドリカルミラー２０２の光反射面２０２ａに向かって進む。光源用導光部材２１０を全反射しながら伝播する第１の光線Ｌ２２の角度強度分布は、保存される。このため、光出射面２１０ｃから出射した第１の光線Ｌ２２の角度強度分布は、全角が略６度である。つまり、第１の光源２０１から出射した直後の第１の光線Ｌ２２の角度強度分布と同じである。シリンドリカルミラー２０２に入射した第１の光線Ｌ２２は、光反射面２０２ａで反射し、進行方向を面発光導光板１５の光入射面１５ｃに向ける（略＋ｘ軸方向に向ける）。

第２の光源１８から出射する第２の光線Ｌ２１は、光入射面１５ｃから面発光導光板１５に入射する。同様に、第１の光源２０１から出射する第１の光線Ｌ２２は、光入射面１５ｃから面発光導光板１５に入射する。第２の光線Ｌ２１は、第２の光源１８から略＋ｘ軸方向（図１０における右方向）に、光入射面１５ｃに向けて出射する。このとき、第２の光線Ｌ２１の軸は、面発光導光板１５の基準平面（図１０のｘｙ平面）と略平行である。

第１の光線Ｌ２２は、光源用導光部材２１０の中を伝播し、シリンドリカルミラー２０２の光反射面２０２ａで反射して面発光導光板１５の光入射面１５ｃに向けて出射する。このとき、シリンドリカルミラー２０２は、次に示す２つの機能を有する。第１の機能は、第１の光線Ｌ２２の軸を面発光導光板１５の基準平面に対し任意の角度に傾ける機能である。基準平面は、図１０のｘｙ平面である。第２の機能は、第１の光線Ｌ２２の角度強度分布がｚｘ平面と平行な面で任意の形状となるように、第１の光線Ｌ２２の進行方向及び角度強度分布を変える機能である。ｚｘ平面は、面発光導光板１５の基準平面と直交する平面である。以下、ｚｘ平面と平行な面を面発光導光板１５の厚み方向の平面と呼ぶ。ここで、光線の軸とは、光線の任意の平面における角度強度分布の加重平均となる角度方向の軸を指す。加重平均となる角度は、各角度に光の強度の重みづけをして平均することで求められる。光強度のピーク位置が角度強度分布の中心からずれている場合、光線の軸は、光強度のピーク位置の角度とはならない。光線の軸は、角度強度分布の面積の中の重心位置の角度となる。

第１の光線Ｌ２２は、角度強度分布整形領域１５ｅにおいて、実施の形態１の第１の光線Ｌ１２と同様に振舞う。第１の光線Ｌ２２は、シリンドリカルミラー２０２で反射した後、面発光導光板１５に入射する。第１の光線Ｌ２２の軸は、面発光導光板１５の基準平面に対し任意の角度で傾いている。第１の光線Ｌ２２は、この角度を有しながら角度強度分布整形領域１５ｅの中を＋ｘ軸方向に伝播する。

第１の光線Ｌ２２は、角度強度分布整形領域１５ｅの表面１５ａと背面１５ｂとで反射を繰り返しながら伝播する。このとき、第１の光線Ｌ２２は、自らの発散角により発散しながら伝播する。このため、第１の光線Ｌ２２は、面発光導光体１５の厚み方向の平面（図１０のｚｘ平面）において多重に折り畳まれる。つまり、角度強度分布整形領域１５ｅの表面１５ａと背面１５ｂとで折り返され、面発光導光板１５の厚みと同等の大きさの光径に重ね合わせられる。これにより、角度強度分布整形領域１５ｅから領域１５ｆに出射する第１の光線Ｌ２２の角度強度分布は、角度強度分布整形領域１５ｅに入射した際の第１の光線Ｌ２２の角度強度分布とこれを面発光導光板１５の基準平面に対して対称に折り返した角度強度分布とを足し合わせた分布形状となる。

第２の光源１８から出射した第２の光線Ｌ２１は、角度強度分布を変えることなく面発光導光板１５に入射する。このため、面発光導光板１５内に入射した直後の第２の光線Ｌ２１は、広い角度強度分布を有する。一方、第１の光源２０１から出射した第１の光線Ｌ２２は、第２の光線Ｌ２１に対し狭い角度強度分布を有する。狭い角度強度分布の第１の光線Ｌ２２が、面発光導光板１５に入射すると、面発光導光板１５内で２種類の光線Ｌ２１，Ｌ２２の角度強度分布の差が大きくなる。しかしながら、実施の形態２の面光源装置２００は、シリンドリカルミラー２０２及び角度強度分布整形領域１５ｅを用いて、第１の光線Ｌ２２の角度強度分布を第２の光線Ｌ２１の角度強度分布に略等しい形状とすることができる。

第２の光源１８から出射する第２の光線Ｌ２１は、例えば、青緑色の光線である。第１の光源２０１から出射する第１の光線Ｌ２２は、例えば、赤色の光線である。第２の光線Ｌ２１は、光入射面１５ｃから面発光導光板１５に入射する。また、第１の光線Ｌ２２は、光入射面１５ｃから面発光導光板１５に入射する。角度強度分布整形領域１５ｅは、第２の光線Ｌ２１と第１の光線Ｌ２２とを混合する機能も有する。２種類の光線Ｌ２１，Ｌ２２は、角度強度分布整形領域１５ｅを伝播することにより混合され、混合光線Ｌ２３となる。混合光線Ｌ２３は、例えば、白色の光線である。なお、角度強度分布整形領域１５ｅは、光入射面１５ｃの近傍に配置されている。

混合光線Ｌ２３は、面発光導光板１５の背面１５ｂに備えられた微小光学素子１６により照明光Ｌ２４に変換される。照明光Ｌ２４は、略＋ｚ軸方向に進行し、液晶パネル１１の背面１１ｂに向けて進む。照明光Ｌ２４は、第２の光学シート１３及び第１の光学シート１２を透過して液晶パネル１１の背面１１ｂを照射する。第１の光学シート１２は、面発光導光板１５の発光面１５ａから出射された照明光Ｌ２４を、液晶パネル１１の背面１１ｂに向ける機能を持つ。第２の光学シート１３は、照明光Ｌ２４による細かな照明むらなどの光学的影響を抑制する機能を持つ。

光反射シート１７は、面発光導光板１５の背面１５ｂに対向配置されている。混合光線Ｌ２３のうちの面発光導光板１５の背面１５ｂから出射した光は、光反射シート１７で反射して折り返され、面発光導光板１５の背面１５ｂに向けて進む。その後、その光は、面発光導光板１５を通過して、発光面１５ａから液晶パネル１１の背面１１ｂに向けて照明光Ｌ２４として出射される。また、混合光線Ｌ２３のうち、微小光学素子１６に入射した光線も、照明光Ｌ２４として出射される。

なお、上記の説明では、光源用導光部材２１０の傾斜面２１０ｂは、ｘｙ平面に対して略４５度の角度で傾斜しているが、本発明は、これに限られるものではない。傾斜面２１０ｂに対する第１の光線Ｌ２２の入射角は、上述の臨界角θｔ及び第１の光線Ｌ２２の角度強度分布の半角から求められる全反射の条件から設定できる。また、第１の光線Ｌ２２の最適な光路を作るために、光出射面２１０ｃ、シリンドリカルミラー２０２及び面発光導光板１５などの構成要素と傾斜面２１０ｂとの位置関係によって傾斜面２１０ｂの傾斜角を変更してもよい。また、第１の光線Ｌ２２の最適な光路を作るために、傾斜面２１０ｂの傾斜角に代えてシリンドリカルミラー２０２の配置位置及び形状を変更してもよい。

傾斜面２１０ｂの傾斜角やシリンドリカルミラー２０２の配置位置などの調整は、次の３つの目的のために行う。第１の目的は、第１の光線Ｌ２２をシリンドリカルミラー２０２及び面発光導光板１５に効率良く入射させるためである。第２の目的は、面発光導光板１５に入射した直後の第１の光線Ｌ２２の軸が、面発光導光板１５の基準平面に対して任意の角度で傾くことである。第３の目的は、面発光導光板１５に入射した直後の第１の光線Ｌ２２が、任意の角度強度分布を有することである。

第１の光源２０１とシリンドリカルミラー２０２との位置関係などは、第１の光線Ｌ２２の角度強度分布、第１の光線Ｌ２２の光束の大きさ（直径）、シリンドリカルミラー２０２の曲率及び面発光導光板１５の厚みなどに応じて設定される。また、シリンドリカルミラー２０２と面発光導光板１５との位置関係などは、第１の光線Ｌ２２の角度強度分布、第１の光線Ｌ２２の光束の大きさ（直径）、シリンドリカルミラー２０２の曲率及び面発光導光板１５の厚みなどに応じて設定される。したがって、各条件が異なる場合は、各部材の位置関係などを最適化する必要がある。位置関係などとは、各構成要素の配置位置及び光反射面の傾きなどで、光線の光路を決める各構成要素どうしの関係である。

また、図１０において、光源用導光部材２１０は、面発光導光板１５と平行に配置されている。また、第１の光線Ｌ２２は、第１の光源２０１から面発光導光板１５と平行な方向に出射されている。しかし、本発明は、これに限るものではない。

例えば、図１１に示す面光源装置３００においては、光源用導光部材２１０の光入射面２１０ａは、光反射シート１７からより離れるように配置されている。つまり、光源用導光部材２１０は、ｘｙ平面に対して傾斜している。これにより、第１の光源２０１やその周辺の部材が大きい場合でも、光源用導光部材２１０の光出射端２１０ｃの位置をシリンドリカルミラー２０２に近接させて配置できる。このため、光出射端２１０ｃから出射した第１の光線Ｌ２２がシリンドリカルミラー２０２に入射するまでの間に生じる得る光損失を抑制することができる。第１の光源２０１の周辺の部材とは、例えば第１の光源２０１の保持部材などである。

なお、光源用導光部材２１０を面発光導光板１５に対し傾けて配置する場合、第１の光源２０１は、第１の光線Ｌ２２の軸が光源用導光部材２１０と平行となるように配置される。このことにより、光折返し部２１２における光反射角度の制御が容易となる。なお、第１の光源２０１は、光源用導光部材２１０の光入射面２１０ａと対向して配置されている。

また、傾斜面２１０ｂの傾斜角は、次に示す３つの要件を考慮して決められる。第１の要件は、光折返し部２１２に入射する第１の光線Ｌ２２の軸の方向に対する光折返し部２１２から出射する第１の光線Ｌ２２の軸の方向である。第２の要件は、シリンドリカルミラー２０２に入射する第１の光線Ｌ２２の軸の方向に対するシリンドリカルミラー２０２から出射する第１の光線Ｌ２２の軸の方向である。第３の要件は、傾斜面２１０ｂに入射する第１の光線Ｌ２２が傾斜面２１０ｂで全反射の条件を満たすことである。これらの３要件を満たして第１の光線Ｌ２２の軸と傾斜面２１０ｂとの角度を設定することで、傾斜面２１０ｂにおける光損失を抑制することが可能となる。

また、実施の形態２における光源用導光部材２１０の薄型化は、シリンドリカルミラー２０２の小型化につながる。これは、傾斜面２１０ｂから出射する線状の光の厚みが薄くなるためである。すなわち、ｘ軸方向における光線の径が小さくなるためである。また、光源用導光部材２１０の薄型化は、面発光導光板１５の薄型化にもつながる。これは、シリンドリカルミラー２０２のｚ軸方向の寸法が小さくなるためである。そのため、厚みの薄い光源用導光部材２１０を用いることが望ましい。しかし、厚みを薄くすると光源用導光部材２１０の剛性が低下するため、光源用導光部材２１０の剛性が低下しすぎない範囲で薄型化することが望ましい。

光源用導光部材２１０からシリンドリカルミラー２０２に向けて出射される第１の光線Ｌ２２は、光源用導光部材２１０を進行することにより、ｚｘ平面において光源用導光部材２１０の厚みと同じ厚みの線状の光となる。また、第１の光線Ｌ２２は、光源用導光部材２１０を進行する際、光出射面２１０ｃ及び光出射面２１０ｃと対向する面２１０ｆで反射しながら−ｘ軸方向に進む。このため、光出射端２１０ｃから出射する第１の光線Ｌ２２は、第１の光源２０１から出射した直後の角度強度分布とほぼ同じ角度強度分布を持つ光線となる。つまり、光出射端２１０ｃから出射する第１の光線Ｌ２２は、光源用導光部材２１０から出射する２次光源とみなすことができる。

一方、シリンドリカルミラー２０２の光反射面２０２ａのｚｘ平面による断面は、凹の円弧形状をしている。この場合、この光反射面２０２ａの円弧形状の接線と第１の光線Ｌ２２の光束を構成する各光線との成す角度は、一定の幅を持つ値となる。つまり、光反射面２０２ａは、平行光を広げる効果を有する。したがって、実施の形態２の面光源装置２００，３００は、シリンドリカルミラー２０２によって第１の光線Ｌ２２の角度強度分布の全角を広げることが可能となる。

なお、光源用導光部材２１０は、透明部材に限定されない。光源用導光部材２１０の機能は、第１の光線Ｌ２２をシリンドリカルミラー２０２に導くことである。この機能を持つ構成であれば、光源用導光部材２１０は、別の構成としていてもよい。例えば、傾斜面２１０ｂにアルミ蒸着などを施し、傾斜面２１０ｂを光反射ミラーとしてもよい。また、光折返し部２１２の代わりの平面ミラーを用いて、光源用導光部材２１０を、導光部２１１と平面ミラーで構成してもよい。また、光源用導光部材２１０を導光部２１１のみの構成とし、導光部２１１から出射した第１の光線Ｌ２２が直接シリンドリカルミラー２０２に入射する構成としてもよい。また、光源用導光部材２１０を、導光部２１１と光折返し部２１２の代わりの平面ミラーで構成してもよい。

また、実施の形態２では、光源用導光部材２１０の直後に光路変更部材としてのシリンドリカルミラー２０２を備える構成としたが、本発明は、これに限るものではない。光路変更部材は、次の２つの機能を有すれば他の素子を採用してもよい。第１の機能は、第１の光線Ｌ２２の軸を面発光導光板１５の基準平面に対して任意の角度に傾ける機能である。第２の機能は、第１の光線Ｌ２２の角度強度分布を任意の角度に広げる機能である。

例えば、光路変更部材は、凸面形状のシリンドリカルミラーを採用することができる。また、光路変更部材は、断面が多角形状の光反射ミラーを採用することができる。また、光路変更部材は、表面にランダムな凹凸形状を有する反射膜を有した部材を採用することができる。

なお、第１の機能及び第２の機能は、第１の光線Ｌ２２が角度強度分布整形領域１５ｅを伝播した後に、第１の光線Ｌ２２の角度強度分布が第２の光線Ｌ２１の角度強度分布と近似するために必要な機能である。つまり、任意の角度強度分布形状とは、第１の光線Ｌ２２が、角度強度分布整形領域１５ｅを通った後に、第２の光線Ｌ２１の角度強度分布と近似するために必要な、光路変更部材を出射した後の第１の光線Ｌ２２の角度強度分布形状である。また、任意の傾き角とは、第１の光線Ｌ２２が、角度強度分布整形領域１５ｅを通った後に、第２の光線Ｌ２１の角度強度分布と近似するために必要な、光路変更部材を出射した後の第１の光線Ｌ２２の傾き角である。

上記の説明では、実施の形態２に係る面光源装置２００，３００は、光線Ｌ２１，Ｌ２２が面発光導光板１５の短辺の側面（光入射面１５ｃ）から入射する構成を採用している。しかし、面光源装置２００は、面発光導光板１５の長辺の側面を光入射面とすることも可能である。これは、光源１８，２０１の配列、シリンドリカルミラー２０２の位置、微小光学素子１６の配列及び微小光学素子１６の形状などを適切に変更することによって可能となる。

また、上記の説明では、実施の形態２に係る面光源装置２００，３００は、光線Ｌ２１，Ｌ２２が面発光導光板１５の１つの側面（光入射面１５ｃ）から入射する構成を採用している。しかし、面光源装置２００は、面発光導光板１５の対向する２つの側面（例えば、光入射面１５ｃとそれに対向する面１５ｄ）を光入射面とすることも可能である。これは、光源１８，２０１の配列、シリンドリカルミラー２０２の位置、光源用導光部材２１０、微小光学素子１６の配列及び微小光学素子１６の形状などを適切に変更することによって可能となる。

以上に説明したように、実施の形態２に係る面光源装置２００，３００は、光源用導光部材２１０、第２の光源１８、第１の光源２０１、光源用導光部材２１０及びシリンドリカルミラー２０２を備えている。そして、第２の光源１８は、面発光導光板１５の光入射面（側面）１５ｃに対向する位置に配置されている。第１の光源２０１は、面発光導光板１５の背面１５ｂ側の位置に配置されている。光源用導光部材２１０は、第１の光線Ｌ２２を光入射面１５ｃに導く光路変更部材としての機能を有する。

このように、実施の形態２に係る面光源装置２００，３００は、光路変更部材によって第１の光線Ｌ２２の進行方向を面発光導光板１５の光入射面１５ｃに向かう方向に変えている。このため、面発光導光板の厚み方向に並ぶ２種類の光源を面発光導光板の光入射面に対向配置させた従来の構成に比べ、面発光導光板１５の厚みを薄くすることができる。

また、実施の形態２に係る面光源装置２００，３００は、シリンドリカルミラー２０２及び角度強度分布整形領域１５ｅを備えている。これにより、実施の形態２に係る面光源装置２００，３００は、領域１５ｆに入射する直前の第１の光線Ｌ２２の角度強度分布を、領域１５ｆに入射する直前の第２の光線Ｌ２１の角度強度分布に近付けることができる。なお、シリンドリカルミラー２０２は、第１の光線Ｌ２２の進行方向及び角度強度分布を変える機能を有する。領域１５ｆは、面発光導光板１５の背面１５ｂに微小光学素子１６を備える領域である。

このように、面光源装置２００，３００は、シリンドリカルミラー２０２及び角度強度分布整形領域１５ｅを用いて、第１の光線Ｌ２２の角度強度分布を第２の光線Ｌ２１の角度強度分布に近付けている。これにより、第２の光線Ｌ２１が作り出す照明光Ｌ２４の面内輝度分布と、第１の光線Ｌ２２が作り出す照明光Ｌ２４の面内輝度分布との差が抑制される。そして、面光源装置２００，３００は、照明光Ｌ２４の色むらを低減することができる。照明光Ｌ２４は、面発光導光板１５の表面１５ａから出射されて成る面状の光である。また、照明光Ｌ２４は、第２の光線Ｌ２１と第１の光線Ｌ２２とを足し合わせた白色の光である。

特に、実施の形態２のように、種類の異なる光源として、ＬＥＤ光源とレーザ光源とを採用する場合、一般的に光の広がりを制御する際に用いられるレンズ素子や拡散板などの素子では、それらの角度強度分布を近似させることが困難である。その困難な理由として下記の２点が挙げられる。第１の理由は、ＬＥＤ光源とレーザ光源との角度強度分布の全角の差が大きいことである。第２の理由は、ＬＥＤ光源の角度強度分布とレーザ光源の角度強度分布とが異なる形状をしていることである。ＬＥＤの角度強度分布は、最高強度の角度を中心として、その周辺の角度になるにつれ緩やかに強度が減少する略ランバート分布である。一方、レーザ光源の角度強度分布は、最高強度の角度を中心としその周辺の角度になるにつれ急激に強度が減少する略ガウシアン分布である。

しかしながら、実施の形態２の面光源装置２００，３００は、次の３つの機能を有している。第１の機能は、シリンドリカルミラー２０２が、レーザ光源からの光線の軸を、面発光導光板１５の基準平面に対して任意の角度に傾ける機能である。ここで、ＬＥＤ光源からの光線の軸は、面発光導光板１５の基準平面と平行である。第２の機能は、シリンドリカルミラー２０２が、レーザ光源の光を全角が広い角度強度分布を有する光に変換する機能である。第３の機能は、角度強度分布整形領域１５ｅが、レーザ光源の光の角度強度分布を、ＬＥＤ光源の光の角度強度分布と略等しい角度強度分布に変換する機能である。

第３の機能は、次のようにして実現される。第１の機能により、レーザ光源からの光線の軸は、面発光導光板１５の基準平面に対して傾斜して面発光導光板１５に入射する。面発光導光板１５に入射したレーザ光源の光は、角度強度分布整形領域１５ｅで反射を繰り返すことで、基準平面に対して対称な角度強度分布を有する光を発生する。これらの基準平面に対して対称な角度強度分布を有する光を足し合わせることにより、ＬＥＤ光源と略等しい角度強度分布形状の光を生成する。

また、実施の形態２によると、主に、第１の光線Ｌ２２は、面発光導光板１５に入射した後に、第２の光線と同等の広い角度強度分布に変換される。すなわち、面発光導光板１５に入射する直前の第１の光線Ｌ２２の角度強度分布は、第２の光線と比較して狭い角度強度分布を有する。したがって、シリンドリカルミラー２０２から面発光導光板１５の光入射面１５ｃに向かって出射される第１の光線Ｌ２２の内、光入射面１５ｃに到達しない光の量を抑制することができ、光損失の少ない構成とすることが可能である。

また、面発光導光板１５の厚みが薄くなるので、面光源装置２００，３００は、薄型化を実現できる。このため、面光源装置２００，３００を有する実施の形態２に係る液晶表示装置２及び３は、薄型化を実現できる。また、面光源装置２００，３００は、色むらを低減することができる。このため、面光源装置２００，３００を有する実施の形態２に係る液晶表示装置２及び３は、液晶パネル１１の表示面１１ａの色むらを低減し画質の向上を実現できる。

さらに、実施の形態２に係る面光源装置２００，３００は、光源用導光部材２１０を備えている。このため、２種類の光源１８，２０１を離れた位置に配置することが可能となる。一般に、光源に採用される発光素子は、電気−光変換効率が１０％から５０％までである。光に変換されないエネルギーは、熱となる。ここで、発光素子とは、ＬＥＤ素子及びレーザ発光素子である。

２種類の光源１８，２０１が近くに配置される場合、熱源が狭い領域に集中するため、放熱が困難となる。放熱能力の不足により、２種類の光源１８，２０１の周囲温度が上昇する。一般的に、これらの光源１８，２０１は、周囲温度が上昇するにつれ発光効率が低下する。このため、放熱能力を向上させることが必要である。実施の形態２に係る液晶表示装置２及び３は、２種類の光源１８，２０１が離れて配置されるため、熱源が分散し光源１８，２０１の温度調節が容易になる。

また、特に、レーザ発光素子は、温度変化に対する発光効率の低下が大きい。また、レーザ発光素子は、温度変化に対するスペクトルのシフト量が大きい。このため、レーザ発光素子を他の熱源と離して一箇所に配置することにより、冷却機構などを効率良く備えることも可能となる。

前述のように、２種類の光源１８，２０１を離れた位置に配置する場合には、実施の形態２の光源用導光部材２１０を採用することが有効である。このとき、実施の形態２のように、光源用導光部材２１０を面発光導光板１５の背面側に備えることで、面発光導光板１５の厚みの増加を抑制することが可能となる。

面光源装置２００，３００においては、第１の光線Ｌ２２をシリンドリカルミラー２０２へ導くために、光源用導光部材２１０は、光折返し部２１２を備えている。ここで、第１の光源２０１は、光源用導光部材２１０とともに面発光導光板１５の背面側に配置されている。また、シリンドリカルミラー２０２は、光路変更部材としての機能を有している。光折返し部２１２として最も簡易な構成は、光源用導光部材２１０に傾斜面２１０ｂを設けることである。この傾斜面２１０ｂで空気層との界面において光を全反射させ、第１の光線Ｌ２２の進行方向を変更する。

面光源装置２００，３００においては、傾斜面２１０ｂに入射する光が全反射条件を満たさず傾斜面２１０ｂを透過する場合がある。つまり、全反射条件を満たさないことによる光損失を抑制する必要がある。実施の形態２に係る面光源装置２００，３００においては、第１の光源２０１に角度強度分布の狭いレーザ発光素子を採用している。また、光源用導光部材２１０を進行し傾斜面２１０ｂに入射するまでの間、第１の光線Ｌ２２の入射角度強度分布は、保存されている。これは、ｚｘ平面上で見て、光源用導光部材２１０内を伝播する第１の光線Ｌ２２は、光出射面２１０ｃと光出射面２１０ｃと対向し且つ平行を成す面２１０ｆとで反射しながら−ｘ軸方向に伝播し、また第１の光線Ｌ２２の軸がそれらの面に平行であるためである。このため、第１の光線Ｌ２２が傾斜面２１０ｂに入射する角度を制御し易い。したがって、第１の光線Ｌ２２の傾斜面２１０ｂにおける光損失を抑制することが可能となり、２種類の光源を離して配置する場合においても、光損失の少ない構成とすることが可能となる。

また、実施の形態２に係る面光源装置２００，３００おいては、光源駆動部２３は、２種類の光源１８，２０１を別々に制御している。これは、光源駆動部２３が、画像信号に基づいて２種類の光源１８，２０１の出力を個別に制御することができ、消費電力を低減できる。また、迷光となる可能性のある余分な光線の量を抑えるため、迷光を低減してコントラストを向上させることができるからである。

上述のように、実施の形態２に係る液晶表示装置２及び３は、複数の異なる種類の光源を備える場合においても、液晶表示装置２及び３の厚みの増加を抑えて光源の数を増やすことを可能にしている。このため、液晶表示装置２及び３は、高輝度と薄型化とを両立すること容易にする。また、異なる種類の光源の光を面状の光にする面発光導光板１５を共通化しているため、複数の面発光導光板を重ねて配置することによる装置の大型化や、大型化に伴う重量の増大を抑制できる。また、複数の面発光導光板を重ねて配置する構成により、部品点数の増加を抑え、併せて組み立て工数の低減とコストの低減を実現できる。

また、異なる種類の光源が互いに異なる角度強度分布を有する場合においても、面光源装置２００，３００は、異なる種類の角度強度分布をほぼ一致させることができる。面光源装置２００，３００は、狭い角度強度分布を有する光源の角度強度分布を、広い角度強度分布を有する光源の角度強度分布にほぼ一致させている。このため、異なる種類の光源から生成される面状の光の面内輝度分布の差を抑制することができる。異なる種類の光源が異なるスペクトルを有する場合、角度強度分布をほぼ一致させないと色むらが発生する。面光源装置２００，３００は、色むらを抑制することができる。

面光源装置は、色再現範囲を拡大するために、単一色性の高い光源を少なくとも１種類用いて白色光を生成する場合がある。この場合、面光源装置は、異なる角度強度分布を有する複数の光源を採用することになる。レーザ発光素子は、単一色性の高い光源として非常に優れている。しかし、レーザ発光素子は、指向性が高い。本実施の形態に係る面光源装置２００，３００は、色再現範囲を広げる構成としても有効である。

実施の形態３．
図１２は、実施の形態３に係る液晶表示装置４（面光源装置４００を含む）の一例の構成を概略的に示す断面図である。図１２において、図１（実施の形態１）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。実施の形態３に係る面光源装置４００は、光源として第１の光源３０１のみを備える点において、光源として第２の光源８と第１の光源１０１とを備えた実施の形態１に係る面光源装置１００と、異なる。

図１２に示されるように、実施の形態３に係る液晶表示装置４は、液晶パネル１１、第１の光学シート１２、第２の光学シート１３、及び面光源装置４００を有している。これらの構成要素１１，１２，１３，４００は、液晶表示装置４の厚み方向（−ｚ軸方向）に順に配列されている。

面光源装置４００は、薄板状の面発光導光板１５、光反射シート１７、第１の光源３０１、及びシリンドリカルミラー１０２を有している。シリンドリカルミラー１０２は、光路変更部材としての機能を有している。面発光導光板１５は、実施の形態１と同様に背面１５ｂに、微小光学素子１６を有している。

第１の光源３０１は、面発光導光板１５の背面１５ｂ側（−ｚ軸方向）に配置されている。第１の光源３０１は、複数のレーザ発光素子をｙ軸方向に等間隔で配列した光源装置である。第１の光源３０１の第１の光線Ｌ３２を出射する発光部は、シリンドリカルミラー１０２の光反射面１０２ａに対向配置されている。

レーザ発光素子から出射されるレーザ光は、単一色性に優れた光である。従って、液晶表示装置４の光源としてレーザ発光素子を採用することにより、色再現範囲の広い、色鮮やかな画像を写し出す液晶表示装置４を提供することが可能となる。

レーザ発光素子は、高い指向性を有する。例えば、実施の形態３における第１の光源３０１から出射する第１の光線Ｌ３２は、面発光導光板１５の厚み方向に広がる平面（図１２における、ｚｘ平面）において、全角が７度であり略ガウシアン分布の角度強度分布を有する。一般に、レーザ光が有する高い指向性は、面発光導光板内における多重反射を利用して面状の光を生成する面光源装置（すなわち、サイドライト方式の面光源装置）において、光の利用効率（すなわち、面発光導光板の光入射面（第３の面）に入射した光の光量に対する、光出射面（第１の面）から液晶パネルに向けて放射される光の量の割合）の低下を招くといった課題を有する。そこで、サイドライト方式の面光源装置の光源として、レーザ発光素子を採用する場合には、レーザ光の指向性を下げる、すなわち、配光分布を広げることが望ましい。

実施の形態３に係る面光源装置４００に備えられるシリンドリカルミラー１０２は、次に示す２つの機能を有する。第１の機能は、第１の光線Ｌ３２の光線軸を面発光導光板１５の第１の面１５ａに平行な基準平面に対して所望の角度に傾ける機能である。この所望の角度は、シリンドリカルミラー１０２の光反射面１０２ａの形状及び配置を適切に選択することによって、任意の角度に設定することができる。なお、基準平面は、図１２におけるｘｙ平面である。第２の機能は、第１の光線Ｌ３２の角度強度分布がｚｘ平面と平行な面で所望の形状となるように、第１の光線Ｌ３２の進行方向及び角度強度分布を変える機能である。角度強度分布を所望の形状にするためには、シリンドリカルミラー１０２の光反射面１０２ａの形状及び配置を適切に選択することによって、任意の形状に設定することができる。なお、ｚｘ平面は、面発光導光板１５の基準平面と直交する平面である。

また、実施の形態３に備えられる面発光導光板１５は、光入射面１５ｃから面発光導光板１５の中心に向けて所定の長さの角度強度分布整形領域１５ｅ（第１の領域）を備えている。

実施の形態３に係る面光源装置４００においては、光源３０１から出射される高い指向性を有する光線Ｌ３２を、光路変更部材であるシリンドリカルミラー１０２と角度強度分布整形領域１５ｅとを介すことにより、広い角度強度分布を有する光に変換することが可能である。シリンドリカルミラー１０２と角度強度分布整形領域１５ｅを透過する第１の光線Ｌ３２の詳細な挙動は、実施の形態１で説明した通りである。

上記のように、第１の光源３０１から出射される第１の光線Ｌ３２は、光路変更部材であるシリンドリカルミラー１０２と角度強度分布整形領域１５ｅを透過することにより角度強度分布を広げられる。従って、角度強度分布整形領域１５ｅから出射される光線Ｌ３３は、広い角度強度分布を有し、面発光導光板１５の面状の光を生成する領域（第２の領域）に入射する。

故に、面発光導光板内での多重反射を利用し面状の光を生成する面光源装置において光源にレーザ発光素子を採用した場合でも、光の利用効率の低下を抑制することが可能となる。従って、面光源装置４００を備える液晶表示装置４は、光源にレーザ発光素子を採用し色鮮やかな画像を提供し且つ低消費電力な液晶表示装置を実現することを可能にする。

例えば、実施の形態３における第１の光源３０１として、赤、緑、青色の光を出射するレーザ発光素子を備えることにより、非常に色再現範囲の広い白色の面状光を生成可能な面光源装置を提供することが可能となる。

また、第１の光源３０１として、ＬＥＤ素子にレンズを備えて成る指向性の高い光源を備える構成としても良い。例えば、赤、緑、青色の光を出射する単色のＬＥＤ素子を備えることにより、色再現範囲の広い白色の面状光を生成可能な面光源装置を提供することが可能となる。しかしながら、より広い色再現範囲を得るためには、より単色性に優れたレーザ発光素子を採用することが望ましい。

実施の形態３に係る面光源装置４００は、シリンドリカルミラー１０２を光路変更部材として採用した。しかし、本発明は、これに限るものではない。光路変更部材は、次の２つの機能を有すれば、他の素子を採用してもよい。第１の機能は、第１の光線Ｌ３２の光線軸を面発光導光板１５の基準平面に対して任意の角度に傾ける機能である。第２の機能は、第１の光線Ｌ３２の角度強度分布を任意の角度に広げる機能である。

また、実施の形態３に係る面光源装置４００は、実施の形態２に係る面光源装置２００又は３００のように、第１の光源と光路変更部材との間に、光源用導光部材を備える構成としても良い。より詳細に言えば、図１２に示される面光源装置４００に代えて、図１３に示されるような光源用導光部材２１０を備える面光源装置４１０、又は、図１４に示されるような光源用導光部材２１０を備える面光源装置４２０を採用してもよい。

また、上述の各実施の形態においては、「平行」や「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。また、略正方形、略９０度及び略平行など「略」又は「ほぼ」などの用語をつけた表現を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。例えば、「略−ｚ軸方向」も、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを含む用語である。このため、請求の範囲に例え「略」を記載しない場合であっても製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むものである。また、請求の範囲に「略」を記載した場合は、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを示している。

１，２，３，４，５，６ 液晶表示装置、 １１ 液晶パネル、 １１ａ 表示面、 １１ｂ 背面、 １２ 第１の光学シート、 １３ 第２の光学シート、 １４ 光学部材、 １５ 面発光導光板、 １５ａ 表面（第１の面）、 １５ｂ 背面（第２の面）、 １５ｃ 光入射面（第３の面）、 １５ｅ 角度強度分布整形領域（第１の領域）、 １５ｆ 領域（第２の領域）、 １６ 微小光学素子、 １７ 光反射シート、 １８ 第２の光源、 １０２，２０２ シリンドリカルミラー、 １０２ａ，２０２ａ 光反射面、 １００，２００，３００，４００，４１０，４２０ 面光源装置、 １０１，２０１，３０１ 第１の光源、 ２１０ 光源用導光部材、 ２１０ａ 光入射面、 ２１０ｂ 傾斜面、 ２１０ｃ 光出射面、 ２１０ｆ 面、 ２１１ 板状部、 ２１２ 光折返し部、 Ｌ１１，Ｌ２１ 第２の光線、 Ｌ１２，Ｌ２２，Ｌ３２，Ｌ３３ 第１の光線、 Ｌ１３，Ｌ２３ 混合光線、 Ｌ１４ 照明光、 ５００ａ，５００ｂ，５１０ 角度強度分布。

Claims (10)

1. 第１の面、該第１の面の反対側の第２の面、及び前記第１の面の辺と前記第２の面の辺とを繋ぐ第３の面を有する板状の面発光導光板と、
   第１の光線を出射する第１の光源と、
   前記面発光導光板の前記第３の面に入射する第２の光線を出射する第２の光源とを有し、
   前記第２の光源から前記第２の光線が出射された直後における前記第２の光線の角度強度分布は、前記第１の光源から前記第１の光線が出射された直後における前記第１の光線の角度強度分布よりも広く、
   前記面発光導光板は、
   前記第３の面から入射した前記第１の光線及び前記第２の光線を伝播させながら該第１の光線の角度強度分布を広くする第１の領域と、
   前記角度強度分布が広くされた前記第１の光線及び前記第２の光線を前記第１の面から面状の光として出射させる第２の領域とを有する
   ことを特徴とする面光源装置。
2. 前記第１の領域は、前記第３の面と前記第２の領域との間に配置される角度強度分布整形領域であることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記第１の領域は、前記第３の面から入射した前記第１の光線及び前記第２の光線を、前記第１の面と前記第２の面とで反射させる領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面光源装置。
4. 前記第３の面に入射する直前の前記第１の光線の進行方向は、前記第１の面と略平行な基準平面に対して傾斜する方向であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の面光源装置。
5. 前記第３の面と対向配置された光路変更部材をさらに有し、
   前記光路変更部材は、前記第１の光線の進行方向を前記第３の面に向け、前記第１の光線の角度強度分布を広げる光反射面を有する
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の面光源装置。
6. 前記第１の光線の中心光線の進行方向を前記光路変更部材の前記光反射面に向ける光源用導光部材をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の面光源装置。
7. 前記第１の光源は、１個以上のレーザ発光素子を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の面光源装置。
8. 前記面発光導光板は、前記面発光導光板の前記第１の領域を通過した直後における前記第１の光線の角度強度分布と、前記第１の領域を通過した直後における前記第２の光線の角度強度分布とが略等しくなるように構成されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の面光源装置。
9. 前記第２の光源は、１個以上のＬＥＤ素子を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の面光源装置。
10. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルの背面に面状の光を照射する請求項１から９までのいずれか１項に記載の面光源装置と
    を備えたことを特徴とする液晶表示装置。

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