JP5940157B2 - 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バックライト装置を備えている。液晶表示素子は、バックライト装置の発する光を入射して画像光を出射する。「画像光」とは、画像情報を有する光のことである。近年では、青色発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）という。）の性能が飛躍的に向上したことに伴い、光源に青色ＬＥＤを利用したバックライト装置が広く採用されている。

この青色ＬＥＤを利用した光源は、青色のＬＥＤ及び青色ＬＥＤから発せられる光を吸収し青色の補色となる光を発光する蛍光体を有する。このようなＬＥＤを白色ＬＥＤと呼ぶ。青色の補色は、緑色及び赤色を含む色の黄色である。

白色ＬＥＤは、電気−光変換効率が高く、低消費電力化に有効である。「電気−光変換」とは、電気から光に変換することである。しかしながら、一方で、白色ＬＥＤはその波長帯域幅が広く、色再現範囲が狭いという問題を有する。液晶表示装置は、その液晶表示素子の内部にカラーフィルタを備えている。液晶表示装置は、このカラーフィルタによって赤色、緑色および青色のスペクトル範囲だけを取り出して、色表現を行っている。白色ＬＥＤのように波長帯域幅の広い連続スペクトルを有する光源は、色再現範囲を広げるために、カラーフィルタの表示色の色純度を高める必要がある。つまり、カラーフィルタを透過する波長帯域は狭く設定される。しかし、カラーフィルタを透過する波長帯域を狭く設定すると、光の利用効率が低下する。なぜなら、液晶表示素子の画像表示に用いられない不要な光の量が多くなるからである。

カラーフィルタによる光損失を最小限に抑制しながらも、色再現範囲を広げるためには、波長帯域幅の狭い光を発する光源を採用する必要がある。すなわち、色純度の高い光を発する光源を採用する必要がある。

つまり、色再現範囲が広く高輝度な画像を実現するために、近年では波長幅の狭い単色のＬＥＤ又はレーザー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。特にレーザーは、非常に優れた単色性を有する。また、レーザーは、高い発光効率を有する。このため、レーザー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、特にレーザーは、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。

バックライト装置は、液晶表示素子を面内において均一な強度で照明する面光源となる必要がある。「面内」とは、液晶表示装置の表示面の範囲内のことである。また、「面光源」とは、面状の光を発する光源のことである。レーザーは、非常に高い指向性を持つ点光源である。「点光源」とは、一つの点より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、レーザーを光源に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１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、レーザーを光源に用い、導光板と複数のレンズで構成された照明光学系とを備えることで、面光源を実現する技術が開示されている。

特開２００８−６６１６２

しかしながら、上述した特許文献１のバックライト装置は、複数のレンズによって構成された照明光学系を備えることで、光学系が大きくなる。つまり、特許文献１のバックライト装置は、装置の小型化が困難である。近年、表示画面のまわりを囲う枠状のキャビネットの部分を細くするデザインが好まれている。この枠状のキャビネットの部分は、「ベゼル」と呼ばれる。特許文献１に記載されている大きな光学系は、ベゼル部分に配置されるため、ベゼル部分を細くすることは困難である。なお、この細いベゼルを「狭ベゼル」という。

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、表示面の周辺に配置される光学系を小さくすることで、面光源装置及び液晶表示装置の小型化を実現する。

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、第１の光線を発する第１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有し、前記第１の光線を前記光入射面から入射して線状の光に変換する導光棒と、前記第１の光線よりも広い発散角を有する第２の光線を発する第２の光源と、底板部、前記底板部に接続する側板部及び前記底板部に対向する開口部を有する箱形状を成し、前記底板部及び前記側板部の内側の面が反射面である反射部と、前記反射部の箱形状の内側に配置され、前記導光棒から出射された第１の光線の進行方向を変更する光路変更部とを備え、前記導光棒は、前記反射面に囲まれた位置に複数配置され、前記導光棒から出射した光は前記反射面で反射されて前記開口部から出射され、前記第２の光源から出射され前記底板部側から前記反射部の内部に広がる前記第２の光線は前記反射部内で反射されて前記開口部から出射され、前記光路変更部は、複数の第１の光路変更面を有する第１の光路変更部材を備え、前記複数の第１の光路変更面の各々は、複数の前記導光棒の各々に対応して前記開口部側に配置され、前記導光棒から出射された第１の光線を透過する際に、当該第１の光線の光路を変更する。

本発明は、レーザー光源を用いた場合においても、表示面の周辺に配置される光学系を小さくすることで、面光源装置及び液晶表示装置の小型化を実現する。

本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置（面光源装置を含む）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の面光源装置の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明に係る実施の形態１の導光棒の構成を概略的に示す模式図である。 本発明に係る実施の形態１の導光棒の構成を概略的に示す模式図である。 本発明に係る実施の形態１の導光棒およびレーザー光源の配置を概略的に示す模式図である。 本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置（面光源装置を含む）の構成の一例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の液晶表示装置（面光源装置を含む）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の液晶表示装置（面光源装置を含む）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２の液晶表示装置（面光源装置を含む）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２の面光源装置の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態における液晶表示素子および光源の駆動方法を示すブロック図である。 本発明に係る実施の形態２の液晶表示装置（面光源装置を含む）の構成の一例を概略的に示す構成図である。 本発明に係る実施の形態２の液晶表示装置（面光源装置を含む）の構成の一例を概略的に示す構成図である。 本発明に係る実施の形態２の液晶表示装置（面光源装置を含む）の構成の一例を概略的に示す構成図である。 本発明に係る実施の形態３の導光棒から出射される光の拡散性をより高めるための構成を概略的に示す図である。 本発明に係る実施の形態３の導光棒から出射される光の拡散性をより高めるための構成を概略的に示す図である。 本発明に係る実施の形態３の反射部に取り付けられた導光棒に対してプリズムシートを適用した図である。 本発明に係る実施の形態３の反射部に取り付けられた導光棒に対して拡散シートを適用した図である。 本発明に係る実施の形態３の導光棒から出射される光の拡散性をより高めるための構成を概略的に示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置１００（面光源装置２００を含む）の構成を概略的に示す構成図である。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、液晶表示素子（液晶パネル）１の表示面１ａの短辺方向をｘ軸方向とする。ｘ軸方向は、図１において左右方向である。また、ｘ軸方向は、液晶表示装置１００の上下方向である。液晶表示素子１の表示面１ａの長辺方向をｙ軸方向とする。ｙ軸方向は、図１が描かれている紙面に垂直な方向である。また、ｙ軸方向は、液晶表示装置１００の左右方向である。ｘ−ｙ平面に垂直な方向をｚ軸方向とする。ｘ−ｙ平面は、ｘ軸及びｙ軸を含む平面である。ｚ方向は、図１における上下方向である。また、ｚ方向は、表示面１ａに向かって液晶表示装置１００の前後方向である。また、液晶表示装置１００の下から上に向かう方向を、ｘ軸の正方向（＋ｘ軸方向）とする。その反対方向を、ｘ軸の負方向（−ｘ軸方向）とする。また、表示面１ａに向かって液晶表示装置１００の右から左に向かう方向を、ｙ軸の正方向（＋ｙ軸方向）とする。その反対方向を、ｙ軸の負方向（−ｙ軸方向）とする。さらに、液晶表示装置１００の背面１ｂ側から表示面１ａ側に向かう方向を、ｚ軸の正方向（＋ｚ軸方向）とする。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１００は、透過型の液晶表示素子１および面光源装置２００を有している。また、液晶表示装置１００は、光学シート２を有することができる。面光源装置２００は、拡散板３を通して液晶表示素子１の背面１ｂに光を照射している。また、液晶表示装置１００が、光学シート２を有する場合には、面光源装置２００の発する光は、光学シート２を通して液晶表示素子１の背面１ｂに光を照射される。これらの構成要素１，２，２００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１の表示面１ａは、ｘ−ｙ平面に平行な面である。液晶表示素子１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１の表示面１ａは、通常、矩形形状である。つまり、表示面１ａの隣接する２辺は直交している。「表示面１ａの隣接する２辺」とは、ｙ軸方向の長辺とｘ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。

図１に示されるように、面光源装置２００は、導光棒４、反射部６及びレーザー光源７を有している。また、面光源装置２００は、拡散板３を有することができる。拡散板３は薄板形状をしている。反射部６は内面に反射面を有する。拡散板３は反射部６より液晶表示素子側（＋ｚ軸方向側）に配置されている。拡散板３は、開口部６６の＋ｚ軸方向に配置されている。拡散板３は、開口部６６を覆うように配置されている。

図２は、反射部６の内部を説明する斜視図である。反射部６は、底板部６１、側板部６２，６３，６４，６５及び開口部６６を有する。反射部６は、箱型の形状をしている。底板部６１は、ｘ−ｙ平面に平行な板状の部分である。側板部６２，６３は、ｙ−ｚ平面に平行な板状の部分である。側板部６２は、側板部６３と対向している。側板部６４，６５は、ｚ−ｘ平面に平行な板状の部分である。側板部６４は、側板部６５と対向している。開口部６６は、底板部６１の法線方向に設けられた開口部分である。開口部６６は、底板部６１と対向している。

底板部６１は、液晶表示素子１の表示面１ａと同じ大きさの平面又は表示面１ａの大きさより小さい平面である。側板部６２は、底板部６１の＋ｘ軸方向の端部に配置されている。側板部６３は、底板部６１の−ｘ軸方向の端部に配置されている。側板部６４は、底板部６１の＋ｙ軸方向の端部に配置されている。側板部６５は、底板部６１の−ｙ軸方向の端部に配置されている。

反射部６の内側の面は光反射面である。「内側の面」とは、反射部６の箱形状の内側の面である。つまり、反射面は、底板部６１の＋ｚ軸方向の面、側板部６２の−ｘ軸方向の面、側板部６３の＋ｘ軸方向の面、側板部６４の−ｙ軸方向の面及び側板部６５の＋ｙ軸方向の面である。この反射面は、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反射板内面に備えることができる。また、この反射面は、反射部６の内部の表面に金属を蒸着した光反射面としてもよい。

反射部６の＋ｚ軸側には拡散板３が配置されている。拡散板３は、開口部６６の＋ｚ軸方向に配置されている。拡散板３は、開口部６６を覆うように配置されている。反射部６および拡散板３は、反射面と拡散面とから成る中空の箱形状を構成する。

導光棒４は、この中空の箱内をｘ軸方向に貫いて配置されている。導光棒４は、底板部６１および側板部６２，６３，６４，６５で囲まれた部分に配置されている。つまり、導光棒４は、反射面に囲まれた部分に配置されている。具体的には、側板部６２，６３に導光棒４のｘ軸方向の端部と同じ大きさの穴が設けられている。側板部６２と側板部６３とに設けられた導光棒４を通す穴の位置は、ｙ−ｚ平面状で同じ座標位置である。導光棒４は、側板部６２と側板部６３とに設けられた穴に通されて反射部６に取り付けられる。導光棒４の光入射面４１は、側板部６３より−ｘ軸方向側に配置される。また、光入射面４１に対向する面４２は、側板部６２より＋ｘ軸方向側に配置される。

レーザー光源７は、側板部６３の−ｘ軸方向に配置されている。レーザー光源７は、光入射面４１に対向して配置されている。レーザー光源７は、＋ｘ軸方向に発光部を向け配置されている。つまり、レーザー光源７は、＋ｘ軸方向にレーザー光を出射する。レーザー光源７は、複数のレーザー発光素子１７をｙ軸方向に一列に配置している。また、レーザー光源７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発光素子１７で構成されている。レーザー光源７は、面光源装置２００の下方端に配置されている。つまり、レーザー光源７は、液晶表示装置１００の下方に配置されている。レーザー発光素子１７の符号１７は、レーザー発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂをまとめて示す際に使用している。

本実施の形態１は、赤色、緑色及び青色の単色光を出射するレーザー発光素子１７を有している。レーザー発光素子１７は、赤色のレーザー発光素子１７Ｒ、緑色のレーザー発光素子１７Ｇおよび青色のレーザー発光素子１７Ｂである。３種類のレーザー発光素子１７は、ｙ軸方向に沿って等間隔に配置されている。３種類のレーザー発光素子１７は、例えば各色が赤色、緑色、青色の順番に配置されている。

図２のように、各々のレーザー発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂは、専用の導光棒４を備えている。レーザー発光素子１７の発光部は、導光棒４の光入射面４１に対向して配置されている。レーザー発光素子１７から＋ｘ軸方向へ出射されたレーザー光７１は、導光棒４の光入射面４１から導光棒４の中に入射する。レーザー光７１は、導光棒４と空気層との界面で全反射しながら＋ｘ軸方向へ伝播する。つまり、レーザー光７１は、導光棒４の内部を面４２へ向かう。面４２は、光入射面４１に対向する面である。面４２に到達したレーザー光７１は、反射端部５によって反射され、−ｘ軸方向に向かって導光棒４と空気層との界面で全反射しながら伝播する。反射端部５は、面４２に取り付けられた反射面である。

例えば、導光棒４は拡散材１０を含んでいる。また、例えば、導光棒４は５ｍｍ角程度の四角柱状の棒である。レーザー光７１は、導光棒４と空気層との界面で全反射しながら、導光棒４の内部を＋ｘ軸方向に進行する。しかし、レーザー光７１が拡散材１０に入射すると、レーザー光７１は拡散材１０によって拡散反射され進行方向を変える。レーザー光７１の進行方向が変化すると、レーザー光７１の中には、導光棒４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でてくる。全反射条件を満たさなくなったレーザー光７１は、導光棒４から導光棒４の外部に出射される。

導光棒４は、透明材料とその透明材料よりも屈折率の高い物質（拡散材１０）を有している。導光棒４は、導光棒４から出射したレーザー光のｘ軸方向の強度分布が均一な線状の光となるように設計されている。つまり、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。

図３は、導光棒４の構成を概略的に示す模式図である。図３（Ａ）の導光棒４は、導光棒４の内部に同じ大きさの拡散材１０が均等に配置されている。図３（Ｂ）の導光棒４は、導光棒４の内部に大きさの異なる拡散材１０が配置されている。拡散材１０の大きさは、光入射面４１側では小さく、面４２側では大きい。図３（Ｃ）の導光棒４は、導光棒４の内部に同じ大きさの拡散材１０が単位体積当たりの数を変えて配置されている。拡散材１０の単位体積当たりの数は、光入射面４１側では少なく、面４２側では多い。図３（Ｄ）の導光棒４は、導光棒４の内部に同じ大きさの拡散材１０が均等に配置されている。しかし、図３（Ｄ）の導光棒４は、光入射面４１側の断面積が大きく、面４２側の断面積が小さくなっている。

例えば、図３（Ａ）のように個々の拡散材１０の大きさを調整することで均一な線状の光を得ることが出来る。また、拡散材１０の量を調整することでも均一な線状の光を得ることが出来る。つまり、図３（Ａ）の場合には、導光棒４の単位体積当たりの拡散材１０の濃度を所定の値とする。ここで「濃度」とは、単位体積当たりの拡散材１０の占める割合のことである。「濃度が濃い」とは、単位体積当たりの拡散材１０の占める割合が大きいことである。また、「濃度が薄い」とは、単位体積当たりの拡散材１０の占める割合が小さいことである。レーザー光７１が導光棒４のｘ軸方向で均一になる濃度に設定される。つまり、導光棒４のｘ軸方向の位置において拡散材１０の濃度を変化させる必要は無い。例えば、拡散材１０の濃度を濃くするとレーザー光７１の光入射面４１の付近が明るくなる。一方、拡散材１０の濃度を薄くするとレーザー光７１の面４２の付近が明るくなる。これらより、拡散材１０の濃度を所定の値とすることで、レーザー光７１が導光棒４のｘ軸方向で均一になることがわかる。

例えば、図３（Ｂ）のように拡散材１０の大きさを導光棒４のｘ軸方向の位置で変化させることで均一な線状の光を得ることが出来る。この場合には、−ｘ軸方向から＋ｘ軸方向に向かって拡散材１０の大きさは大きくなる。

また、図３（Ｃ）のように拡散材１０の量を導光棒４のｘ軸方向の位置で変化させることで均一な線状の光を得ることが出来る。この場合には、−ｘ軸方向から＋ｘ軸方向に向かって拡散材１０の量は多くなる。ここで「量」とは、単位体積当たりの数のことである。

また、例えば、図３（Ｄ）のように、導光棒４を、光入射面４１から面４２に向かうにつれ細くなるような形としてもよい。面４２は、光入射面４１に対向する面である。図３（Ｄ）では、同じ大きさの拡散材１０が均等に配置されているが、図３（Ｂ）と同様に大きさの異なる拡散材１０を配置しても良い。また、図３（Ｃ）と同様に単位体積当たりの数を変えて拡散材１０を配置しても良い。

ここで、透明材料とは、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）などが使用される。また、例えば、拡散材１０の種類を導光棒４のｘ軸方向の位置で変化させることもできる。この場合には、−ｘ軸方向から＋ｘ軸方向に向かって拡散材１０は低反射のものから高反射のものに変わる。つまり、光入射面４１から面４２に向かって拡散材１０は低反射のものから高反射のものに変わる。

導光棒４の内部で拡散反射されたレーザー光７１は、反射部６の内部に広がっていく。また、底板部６１および側板部６２，６３，６４，６５に達したレーザー光７１は、底板部６１の反射面および側板部６２，６３，６４，６５の反射面で反射される。レーザー光７１は、進行方向を変えながら反射部６の内部を進む。同様に、隣接する導光棒４から出射したレーザー光７１も反射部６の内部を進む。このとき、各々の導光棒４から出射したレーザー光７１は反射部６の内部を進む中で空間的に重なり合う。なお、底板部６１の反射面および側板部６２，６３，６４，６５の反射面は、鏡面の反射面でも良いが、拡散反射面でも良い。拡散反射面の場合には、レーザー光７１が反射される際に、拡散されて、レーザー光７１の空間的な重なり合いが促進される。

本実施の形態１では、レーザー光源７は、赤色のレーザー発光素子１７Ｒ、緑色のレーザー発光素子１７Ｇおよび青色のレーザー発光素子１７Ｂが順番に配列されている。各々のレーザー発光素子１７には各々導光棒４が設けられている。つまり、反射部６の内部で導光棒４から出射されたレーザー光７１は、赤色の線状の光、緑色の線状の光及び青色の線状の光となる。各々の導光棒４から出射されたレーザー光７１が反射部６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７１は、反射部６の底板部６１および側板部６２，６３，６４，６５で反射した後に、＋ｚ軸方向へ進み拡散板３で拡散される。拡散板３で拡散されて面光源装置２００から出射されたレーザー光７１は、赤色の光、緑色の光、青色の光が混ざり合った白色光となる。

拡散板３から出射されたレーザー光７１は、光学シート２を透過して液晶表示素子１の背面１ｂを照射する。光学シート２は、レーザー光７１を、液晶表示素子１の背面１ｂの方向（＋ｚ軸方向）に向ける機能を持つ。

レーザー光源７を構成するレーザー発光素子１７は、例えば、半導体レーザーが使用される。半導体レーザーはその構造から、発散角が大きい速軸方向と発散角が小さい遅軸方向とがある。遅軸方向は、速軸方向と直交する方向である。本実施の形態１のレーザー発光素子１７の配列においては、速軸方向がレーザー発光素子１７の配列方向（ｙ軸方向）と平行となる。また、遅軸方向が反射部６の厚み方向（ｚ軸方向）と平行となる。

速軸方向がレーザー発光素子１７の配列方向（ｙ軸方向）と平行となるようにレーザー発光素子１７が配置されることで、導光棒４から出射されたレーザー光７１は、ｙ軸方向により大きく広がる。このため、レーザー光７１は、隣接する導光棒４から出射されたレーザー光７１と反射部６の内部で混ざり合い易い。また、反射部６の厚み（ｚ軸方向）を薄くすることが出来る。ただし、レーザー発光素子１７の配置方向はこれに限定されるものではない。

本実施の形態１のレーザー光源７は、液晶表示素子１の下側（−ｘ軸方向側）に配置されている。レーザー光源７は、発光する際に熱を発する。レーザー光源７の発光によって発生した熱は、光源の周辺の空気を暖める。そして、暖められた空気は液晶表示素子１の上部方向（＋ｘ軸方向）へ上昇する。レーザー素子１７は温度によって出射される光の光量及び光の波長が変化しやすい。そのため、レーザー光源７を液晶表示素子１の下側に配列することで、レーザー光源７の周辺の温度上昇を抑制することが出来る。なぜなら、レーザー光源７の周辺の暖められた空気は上昇するため、その場に留まらないからである。そして、周辺から、温度の低い空気がレーザー光源７の周辺に流れ込むからである。また、レーザー光源７を液晶表示装置１００の下側（−ｘ軸方向側）に一列に配列することによって、レーザー光源７を構成するレーザー発光素子１７の間に温度差が生じることを防ぐことができる。このため、各々のレーザー発光素子１７の温度上昇による発光のばらつきを抑制できる。

また、本実施の形態１では、導光棒４は、透明材料と拡散材１０とを有する構成とした。しかし、本実施の形態はこれに限るものではない。図４は、導光棒４の構成を概略的に示す模式図である。図４に示す導光棒４は、プリズム形状１１を有している。プリズム形状１１は、ｘ軸方向に配列されている。例えば、図４に示すように、透明材料のみによって構成された四角柱の棒に、プリズム形状１１を設けることができる。図４では、プリズム形状１１は、−ｚ軸方向の面に設けられている。しかし、プリズム形状１１は、光入射面４１及び面４２以外の面に設ける構成としても良い。面４２は、光入射面４１に対向する面である。プリズム形状１１の間隔は、光入射面４１側で広く、面４２側で狭い。プリズム形状１１の配置密度を−ｘ軸方向から＋ｘ軸方向に向けて、疎から密になるように調整することで均一な線状の光を得ることが出来る。

また、導光棒４は、光入射面４１が５ｍｍ角程度の四角柱状の棒であるとした。しかし、これに限るものではない。例えば、導光棒４は、光入射面４１が円形の円柱形状でも良い。また、光入射面４１が長方形や楕円形の棒でも良い。ただし、光入射面４１が長方形又は楕円形の形状の場合には、長方形の長辺及び楕円の長軸がレーザーの速軸方向と平行に配置されることが望ましい。

導光棒４及びレーザー光源７は、ｙ軸方向に等間隔で配置した。しかし、本実施の形態１はこれに限るものではない。図５は、導光棒４およびレーザー光源７の配置を概略的に示す模式図である。例えば、図５のように表示面１ａの中心部付近の導光棒４及びレーザー発光素子１７を、表示面１ａの端の部分よりも密に配置してもよい。図５において、「端の部分」は、ｙ軸方向の端の部分である。このように配置することで、液晶表示装置１００においては表示面１ａの中央部分の輝度を高くすることができる。

また、本実施の形態１では、レーザー光源７は、赤色のレーザー発光素子１７Ｒ、緑色のレーザー発光素子１７Ｇおよび青色のレーザー発光素子１７Ｂが順番に配列されている。そして、各々のレーザー発光素子１７には各々導光棒４が設けられているとした。しかし、これに限るものではない。１つの導光棒４に赤色のレーザー光、緑色のレーザー光及び青色のレーザー光を入射させてもよい。このように構成することで、導光棒４を伝播するうちに各色のレーザー光７１が混色されて、線状の白色光を得ることが出来る。

また、図６のように反射部６の底板部６１のｘ軸方向の長さを開口部６６のｘ軸方向の長さより短くしてもよい。図６は、液晶表示装置１００の構成の一例を概略的に示す構成図である。この場合には、側板部６２，６３は、ｘ−ｙ平面に対して傾斜する構成となる。図６では、底板部６１のｘ軸方向の長さは、開口部６６のｘ軸方向の長さよりも短くなっている。側板部６２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。側板部６３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。このようにすることで、傾斜した側板部６２，６３に入射したレーザー光は、開口部６６の方向（＋ｚ軸方向）へ反射される。

このため、表示面１ａ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６２，６３を設けることで、図６のようにレーザー光源７を拡散板３の背面側（−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。「レーザー光源７を拡散板３の背面に配置する」とは、レーザー光源７が拡散板３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、レーザー光源７が拡散板３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。

また、図７のように反射部６の底板部６１のｙ軸方向の長さを開口部６６のｙ軸方向の長さより短くしてもよい。図７は、液晶表示装置１００の構成の一例を概略的に示す構成図である。この場合には、側板部６４，６５は、ｘ−ｙ平面に対して傾斜する構成となる。側板部６４は、−ｘ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。側板部６５は、−ｘ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。このようにすることで、傾斜した側板部６４，６５に入射したレーザー光７１は開口部６６の方向（＋ｚ軸方向）へ反射される。このため、表示面１ａの周辺部分を明るくすることができる。これにより、液晶表示素子１の周辺部分の輝度を向上させることができる。

本実施の形態１は、液晶表示素子１の下端部分にレーザー光源７を配置した。「下端部分」とは、−ｘ軸方向の端部である。しかし、図８のように、液晶表示素子１の下端部と上端部との両方にレーザー光源７を配置しても良い。図８は、液晶表示装置１００の構成の一例を概略的に示す構成図である。レーザー光源７は、導光棒４の光入射面４１に対向して配置される。また、面４２も光入射面とされるため、レーザー光源７は、導光棒４の面４２に対向して配置される。面４１，４２は、ｙ−ｚ平面に平行な面である。これにより、液晶表示素子１の輝度を向上させることができる。

本実施の形態１の面光源装置２００は、点光源であるレーザー光を線状の光にするために導光棒４を有する。そのため、面光源装置２００は、従来の複数の光学部材を備えた構成に比べ、光入射面や光出射面で発生する光の損失は低減され、高い光利用効率を実現できる。

以上より、本実施の形態１の面光源装置２００によれば、光源にレーザーを採用しながらも、簡易な構成で、光利用効率が高く、空間光強度分布の均一性が高い面状の光を得ることが可能となる。この面光源装置２００を備えた液晶表示装置１００は、色再現範囲が広く輝度むらを抑えた高品質な画像を提供することが可能となる。

本実施の形態１においては、導光棒４が反射部６の光出射面（開口部６６）の範囲内に配置さすることにより、狭ベゼル化を実現できる。導光棒４は、点光源であるレーザー光７１を均一な線状の光にするための光学部材である。反射部６は、液晶表示素子１の背面側（−ｚ軸方向側）に配置されている。

面光源装置２００は、レーザー光源７、導光棒４及び反射部６を備える。レーザー光源７は、レーザー光７１を発する。導光棒４は、棒形状を有し、棒形状の長手方向の端部に光入射面４１を有し、レーザー光７１を光入射面４１から入射して線状の光に変換する。反射部６は、底板部６１、底板部６１に接続する側板部６２，６３，６４，６５及び底板部６１に対向する開口部６６を有する箱形状を有し、底板部６１及び側板部６２，６３，６４，６５の内側の面が反射面である。導光棒４は、底板部６１の反射面及び側板部６２，６３，６４，６５の反射面に囲まれた位置に配置されている。導光棒４から出射した線状の光は底板部６１の反射面及び側板部６２，６３，６４，６５の反射面で反射され、開口部６６から出射される。

レーザー光源７は、反射部６の下方端に配置されている。

実施の形態２．
図９は、本発明に係る実施の形態２の液晶表示装置１０１（面光源装置２０１を含む）の構成を概略的に示す構成図である。また、図１０は、反射部６の内部を説明する斜視図である。本実施の形態２の面光源装置２０１は、実施の形態１の面光源装置２００にＬＥＤ光源８を加えた構成である。ＬＥＤ光源８は、ＬＥＤ８１及びレンズ８２で構成されている。つまり、面光源装置２０１は、レーザー光源７とＬＥＤ光源８との異なる２種類の光源を有する点で面光源装置２００と異なる。

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、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。同一又は対応する構成要素とは、液晶表示素子１、光学シート２、拡散板３、導光棒４、反射端部５、レーザー光源７およびＬＥＤ光源８が取り付けられている点以外の反射部６の構成である。つまり、実施の形態１で説明した同一又は対応する構成要素は、実施の形態２でも採用される。

現在、液晶表示装置の光源として白色ＬＥＤが用いられている。白色ＬＥＤは、青色から赤色までの広いスペクトルを有した白色光を生成する。この白色ＬＥＤは、発光効率が高く低消費電力化に有効である。このため、液晶表示装置のバックライトユニットの光源として広く用いられている。

液晶表示装置の液晶表示素子は、カラーフィルタを備えている。液晶表示装置は、このカラーフィルタによって赤色、緑色および青色の各波長範囲だけを取り出して色表現を行っている。白色ＬＥＤのように、波長帯域幅の広い連続スペクトルを有する光源の場合、色再現範囲を広げるためには、カラーフィルタを透過する光の透過波長帯域を狭く設定し、表示色の色純度を高める必要がある。しかし、カラーフィルタを透過する光の波長帯域を狭く設定することで、不要となる光の量が多くなる。つまり、液晶表示素子において、光の利用効率が非常に悪くなる。これは、液晶表示素子の表示面の輝度の低下を引き起こす。さらには、液晶表示装置の消費電力の増大を引き起こす。

本実施の形態２は、広い色再現範囲と低消費電力とを共に兼ね備えた液晶表示装置１０１を得る。このため、光源は、ＬＥＤ光源８とレーザー光源７とを有している。ＬＥＤ光源８は、青色ＬＥＤと蛍光体とを有している。具体的には、ＬＥＤ光源８は、青色の光を発する青色ＬＥＤチップを備えたパッケージに、この青色の光を吸収して緑色の光を発する緑色蛍光体を充填した光源である。さらに、ＬＥＤ光源８は、青緑色を発するＬＥＤ８１とレンズ８２とを有している。ＬＥＤ８１が、青色の光を発する青色ＬＥＤチップを備えたパッケージに、この青色の光を吸収して緑色の光を発する緑色蛍光体を充填したものである。レンズ８２は、ＬＥＤ８１が発する光の発散角を広げる。「発散角」とは、光の広がる角度である。また、レーザー光源７は、赤色の光を発するレーザー発光素子１７Ｒを有している。

ＬＥＤ８１は、青色の単色ＬＥＤと青色の光を吸収して緑色を発光する蛍光体とを備えた青緑色のＬＥＤを採用している。これは、ディスプレイに適用できる小型の緑色の光を発する単色ＬＥＤやレーザーは、青緑色ＬＥＤより低消費電力の点及び高出力の点で劣るためである。

人間は、赤色の色差に対する感度が高い。そのため、赤色における波長帯域幅の差は、人間の視覚にはより顕著な差となって感じられる。ここで、波長帯域幅の差は色純度の差である。従来、液晶表示装置に光源として使用されている白色ＬＥＤは、特に６００ｎｍから７００ｎｍまでの帯域の赤色のスペクトルのエネルギー量が少ない。つまり、波長帯域幅の狭いカラーフィルタを用いて、純粋の赤色として好ましい６３０ｎｍから６４０ｎｍまでの波長領域で色純度を高めようとすると、極めて透過光量が減少し、光の利用効率が低下する。従って、著しく輝度が低下するという問題が発生する。

一方で、レーザー発光素子１７は波長帯域幅が狭く、光の損失を抑えて高い色純度の光が得られる。３原色の色の中でも特に、赤色の光を単色性の高いレーザー発光素子１７とすると、低消費電力化に対する効果および色純度向上に対する効果は高くなる。そこで、本実施の形態２の液晶表示装置１０１においては、レーザー光源７は赤色の光を発する光源を採用する。

図１０のように、青緑色のＬＥＤ光源８は、反射部６のｘ−ｙ平面に平行な底板部６１上に二次元的に配列される。つまり、ＬＥＤ光源８は、反射部６の箱形状の内側に配置されている。青緑色のＬＥＤ光８３は、隣接するＬＥＤ光８３と反射部６の内部で空間的に重なり合う。さらに、ＬＥＤ光８３は、導光棒４から出射される線状のレーザー光７１とも反射部６の内部で混色される。ＬＥＤ光８３は、線状のレーザー光７１と混色されて白色光となる。さらに、この混色された白色光は、拡散板３で拡散されて、ｘ−ｙ平面において均一な強度分布をもつ面状の光として、液晶表示素子１の背面１ｂに向けて照射される。

ＬＥＤ光源８の発光量とレーザー光源７の発光量とを個別に制御することにより、消費電力を低減することが可能である。図１１は、液晶表示素子１、ＬＥＤ光源８およびレーザー光源７の駆動方法を示すブロック図である。液晶表示素子駆動部３２は、液晶表示素子１を駆動する。ＬＥＤ光源駆動部３３ａは、ＬＥＤ光源８を駆動する。レーザー光源駆動部３３ｂは、レーザー光源７を駆動する。制御部３１は、液晶表示素子駆動部３２、ＬＥＤ光源駆動部３３ａおよびレーザー光源駆動部３３ｂを制御する。制御部３１は、映像信号３４を受け取る。そして、制御部３１は、液晶表示素子駆動部３２に対して液晶表示素子制御信号３５を送る。また、制御部３１は、ＬＥＤ光源駆動部３３ａに対してＬＥＤ光源制御信号３６ａを送る。また、制御部３１は、レーザー光源駆動部３３ｂに対してレーザー光源制御信号３６ｂを送る。

例えば、制御部３１がＬＥＤ光源駆動部３３ａおよびレーザー光源駆動部３３ｂを個別に制御する。これにより、制御部３１は、ＬＥＤ光源８から出射される青緑色の光の光量とレーザー光源７から出射される赤色の光の光量との割合を調整することが可能である。映像信号３４により、必要となる各色の光強度の割合は異なる。制御部３１が映像信号３４に対応して各光源の発光量を調整することにより、低消費電力化を実現することが可能である。

実施の形態１の図６と同様に、本実施の形態２においても、図１２のように反射部６の側板部６２，６３がｘ−ｙ平面に対して傾斜する構成としてもよい。図１２は、液晶表示装置１０１の構成の一例を概略的に示す構成図である。底板部６１のｘ軸方向の長さは、開口部６６のｘ軸方向の長さより短い。これにより、レーザー光源７を拡散板３の背面側（−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。また、液晶表示素子１の周辺部分の輝度を向上させることができる。「レーザー光源７を拡散板３の背面に配置する」とは、レーザー光源７が拡散板３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、レーザー光源７が拡散板３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。

また、実施の形態１の図７と同様に、本実施の形態２においても、図１３のように反射部６の側板部６４，６５がｘ−ｙ平面に対して傾斜する構成としてもよい。図１３は、液晶表示装置１０１の構成の一例を概略的に示す構成図である。底板部６１のｙ軸方向の長さは、開口部６６のｘ軸方向の長さより短い。これにより、液晶表示素子１の周辺部分の輝度を向上させることができる。なお、図１３では、ｙ軸方向で導光棒４の間にＬＥＤ光源８を配置している。しかし、本発明はこれに限られない。導光棒４の−ｚ軸方向側にＬＥＤ光源８を配置しても良い。つまり、ｙ軸方向で導光棒４とＬＥＤ光源８とが、＋ｚ軸方向から見て重なるように配置しても良い。導光棒４の−ｚ軸方向側にＬＥＤ光源８を配置した場合には、後述する実施の形態３で示しているプリズムシート９１又は拡散シート９２を用いた際には、ＬＥＤ光８３とレーザー光７１との混色を容易にできる。

また、実施の形態１の図８と同様に、本実施の形態２においても、図１４のように液晶表示素子１の下端部と上端部とにレーザー光源７を配置しても良い。図１４は、液晶表示装置１０１の構成の一例を概略的に示す構成図である。レーザー光源７は、導光棒４の光入射面４１に対向して配置される。また、面４２も光入射面とされるため、レーザー光源７は、導光棒４の面４２に対向して配置される。面４１，４２は、ｙ−ｚ平面に平行な面である。これにより、液晶表示素子１の輝度を向上させることができる。上述のこれらの構成とすることで、実施の形態１で説明した効果と同等の効果を得られる。

本実施の形態２は、赤色の光を発するレーザー光源７と青緑色の光を発するＬＥＤ光源８とにより構成した。しかし、本発明はこれに限るものではない。例えば、レーザー光源７を赤色の光と青色の光とを各々発するレーザー素子により構成し、ＬＥＤ光源８を緑色の光を発するＬＥＤ素子により構成することも可能である。また、例えば、レーザー光源７を青色の光を発するレーザー素子により構成し、ＬＥＤ光源８を赤色の光と緑色の光とを各々発するＬＥＤ素子により構成することも可能である。ただし、青色のレーザー光源のみを採用するよりも、赤色のレーザー光源のみを採用する方が、従来の液晶表示装置との顕著な差を示すことが可能である。なぜなら、上述のように、人間は、赤色の色差に対する感度が高いからである。

以上より、本実施の形態２の面光源装置２０１によれば、光源にレーザーを採用しながらも、簡易な構成で、光利用効率が高く、空間光強度分布の均一性の高い面状の光を得ることが可能となる。この面光源装置２０１を備えた液晶表示装置１０１は、色再現範囲が広く、輝度むらを抑えた高品質な画像を提供することが可能となる。本実施の形態２においては、導光棒４及びＬＥＤ光源８は、液晶表示素子１の背面側（−ｚ軸方向側）の反射部６の内部に配置されている。このため、ベゼルの狭化（狭ベゼル化）を可能にする。さらに、赤色をレーザー素子で構成し、青緑色をＬＥＤ素子で構成することにより、従来の液晶表示装置の課題となっていた色再現範囲と低消費電力とを両立し、量産性の高い液晶表示装置を提供することが可能となる。

面光源装置２０１は、レーザー光源７、導光棒４及び反射部６を備える。レーザー光源７は、レーザー光７１を発する。導光棒４は、棒形状を有し、棒形状の長手方向の端部に光入射面４１を有し、レーザー光７１を光入射面４１から入射して線状の光に変換する。反射部６は、底板部６１、底板部６１に接続する側板部６２，６３，６４，６５及び底板部６１に対向する開口部６６を有する箱形状を有し、底板部６１及び側板部６２，６３，６４，６５の内側の面が反射面である。導光棒４は、底板部６１の反射面及び側板部６２，６３，６４，６５の反射面に囲まれた位置に配置されている。導光棒４から出射した線状の光は底板部６１の反射面及び側板部６２，６３，６４，６５の反射面で反射され、開口部６６から出射される。

レーザー光源７は、反射部６の下方端に配置されている。

面光源装置２０１は、レーザー光７１よりも広い発散角を有するＬＥＤ光８３を発するＬＥＤ光源８をさらに備える。ＬＥＤ光源８は、底板部６１の内側の面上に配置されている。ＬＥＤ光源８から出射されたＬＥＤ光８３は、反射部６内で反射されて、開口部６６から出射される。

実施の形態３．
図１５及び図１６は、本発明に係る実施の形態１および２に示された導光棒４から出射される光の拡散性をより高めるための構成を概略的に示す図である。本構成を実施の形態１の面光源装置２００および実施の形態２の面光源装置２０１の導光棒４に追加することができる。本構成の採用により、導光棒４から出射される光の拡散性を高めることが可能となる。そして、隣接する導光棒４の間に発生する輝度むらを簡易な構成で抑制することができる。これにより、面光源装置２００，２０１は、均一な強度分布を持つ面状の光を得やすくなる。

実施の形態１または２に示された構成要素には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の形態３で説明する実施の形態１または２と同一構成要素とは、導光棒４および反射部６である。また、レーザー光源７及びレーザー光７１も実施の形態１または２と同様である。つまり、実施の形態１で説明した同一の構成要素は、実施の形態３でも採用される。

また、上述のように、本実施の形態３は、実施の形態１または２に示す面光源装置２００，２０１に、プリズムシート９１、拡散シート９２または反射シート９３を追加するものであるので、実施の形態１または２で示した全ての形態に適用できる。プリズムシート９１、拡散シート９２及び反射シート９３は、光路変更部材である。

導光棒４は、入射したレーザー光を線状の光に変換する。しかし、導光棒４の配置される間隔及び導光棒４から拡散板３までの距離によっては、隣接する導光棒との間に輝度むらが発生する。

具体的には、拡散板３上において、導光棒４の配置された位置に対応する部分が明るくなる。「導光棒４の配置された位置に対応する部分」とは、導光棒４の＋ｚ軸側の部分である。また、拡散板３上において、導光棒４と隣接する導光棒４との間の部分は暗くなる。これらにより、面状の光は周期的な輝度むらを生じる。

この輝度むらは、導光棒４の配置される間隔を狭くすることにより抑えられる。また、この輝度むらは、導光棒４から拡散板３までの距離を長くすることにより抑えられる。しかしながら、導光棒４の配置される間隔を狭くすると、導光棒４の数及びレーザー光源の数が増加する。このため、部品点数の増加により組立性が悪くなり、コストアップが生じる。また、近年では、薄型テレビが普及している。導光棒４から拡散板３までの距離を長くすることで、面光源装置２００，２０１の厚みが増す。このため、液晶表示装置のデザイン上好ましくない。ここで、「テレビ」とは、液晶表示装置の一形態である。

本実施の形態３では、簡素な構成を追加することでこれらの問題を改善することができる。図１５（Ａ）は、導光棒４の開口部６６側（拡散板３の方向）をプリズムシート９１で覆った図である。図１７は、反射部６に取り付けられた導光棒４に対して図１５（Ａ）で示したプリズムシート９１を適用した斜視図である。なお、図１７は導光棒４を３本並べた構成であるが、これに限るものではない。図１５（Ａ）のプリズムシート９１は、プリズム面を導光棒４側に向けて配置されている。図１５（Ａ）のプリズムシート９１は、Ｙ軸方向にプリズムの稜線が延びるように配置されている。

導光棒４に入射したレーザー光７１は、導光棒４の内部をｘ軸方向に進行しながら拡散材１０によって拡散される。レーザー光は直進性の高い光である。そのため、拡散材１０又はプリズム形状１１で拡散されたレーザー光７１の多くは、導光棒４から出射した後もｘ軸方向へ進む。この点が、後述するように冷陰極管との相違点である。冷陰極管は、発光した時点で均一な強度の線状の光を発する。またその光は、拡散された光で、あらゆる方向に進行する。一方、導光棒４を用いたレーザー光源７は、拡散材１０又はプリズム形状１１を用いて、レーザー光７１を導光棒４の外部に出射させている。しかし、拡散材１０又はプリズム形状１１だけでは、レーザー光７１をあらゆる方向に出射させることは難しい。このために、プリズムシート９１、拡散シート９２及び反射シート９３などの光路変更部材が必要となる。

導光棒４から出射したレーザー光７１はプリズムシート９１によって、ｙ軸方向へ屈折される。プリズムシート９１で屈折されたレーザー光７１は、プリズムシート９１を透過して反射部６の内部を進行する。このように、プリズムシート９１によって、ｘ軸方向に進行するレーザー光７１をｙ軸方向へ屈折させることで、導光棒４から出射した線状の光を拡散させることができる。図１５（Ａ）に示すプリズムシート９１は、導光棒４の中心軸の＋ｚ軸方向でｘ軸に平行な線で折り曲げられている。プリズムシート９１のｙ軸方向の端部は、折り曲げ位置よりも−ｚ軸方向に位置している。図１７では、プリズムシート９１のｙ軸方向の端部は、底板部６１の内側の面に接している。この形状は、導光棒４をプリズムシート９１で覆う最も簡単な形状である。

図１５（Ｂ）は、導光棒４の開口部６６側（拡散板３の方向）を拡散シート９２で覆った図である。導光棒４から出射した光は、拡散シート９２を透過する際に、拡散シート９２により拡散され、ｘ−ｙ平面において拡がった光となる。図１５（Ｂ）に示す拡散シート９２は、導光棒４の中心軸の＋ｚ軸方向でｘ軸に平行な線で折り曲げられている。拡散シート９２のｙ軸方向の端部は、折り曲げ位置よりも−ｚ軸方向に位置している。拡散シート９２も、図１７で示されたプリズムシート９１と同様に、ｙ軸方向の端部を底板部６１の内側の面に接するように配置することができる。この形状は、導光棒４を拡散シート９２で覆う最も簡単な形状である。

プリズムシート９１及び拡散シート９２は、導光棒４を囲うように配置されることが望ましい。これにより、導光棒４から出射されるレーザー光７１の進行方向を、導光棒４の軸に対して垂直な方向に向けることができる。また、拡散シート９２の場合には、レーザー光７１の拡散性も向上される。そして、そのレーザー光７１が反射部６の内部で反射を繰り返すことで、面光源装置の光の均一性を向上することができる。しかし、開口部６６側から出射されたレーザー光７１は、底板部６１の反射面及び側板部６２，６３，６４，６５の反射面で反射され難く、開口部６６から直接出射される場合が多い。このことから、プリズムシート９１及び拡散シート９２は、少なくとも導光棒４の開口部６６側に配置されることが望ましい。そして、開口部６６に向かうレーザー光７１の進行方向を拡散板３に対して垂直（ｚ軸方向）とすることで、面状の光の均一性を向上することができる。また、拡散シート９２の場合には、レーザー光７１の拡散性も向上して、面状の光の均一性を向上することができる。

図１６は、導光棒４の部分を切り抜いた反射シート９３をｘ軸方向に一定間隔で配置した例である。また、図１８は、反射部６に取り付けられた導光棒４に対して図１６で示した反射シート９３を適用した斜視図である。反射シート９３は、ｙ−ｚ平面に平行に配置されている。反射シート９３は、底板部６１に対して垂直に配置されている。反射シート９３が底板部６１に対して垂直に配置されることで、反射部６の内部に影ができず、均一な面状の光の生成を容易にする。また、複数の反射シート９３は、ｘ軸方向に並べて配置されている。反射シート９３の−ｚ軸方向の端部は、導光棒４を通すための切欠き部９４を有する。切欠き部９４は、ｙ軸方向の中心位置に形成されている。図１６及び図１８では、切欠き部９４は、−ｚ軸方向に開口した部分を有するＵ字形状となっている。

なお、図１６、図１８及び図１９では、反射シート９３に切欠き部９４を設けて、導光棒４を通しているが、反射シート９３に穴を設けて導光棒４を通しても良い。また、図１６、図１８及び図１９では、切欠き部９４と導光棒４との間に、隙間を設けているが、隙間を設けないような構成としても良い。隙間を設けない構成の方が、導光棒４から出射したレーザー光７１の進行方向を、直ちに変更することができる。

また、図１８では、各導光棒４の反射シート９３は、隣り合う導光棒４の反射シート９３と別部品で構成されている。これは、反射シート９３で進行方向を変更された光が、反射部６の内部に広く広がるようにするためである。このため、反射シート９３は、必ずしも別部品で構成する必要はなく、光が導光棒４の軸方向に進行できるような開口を有することでも同様の効果を有する。ここで、隙間及び開口をまとめて「開口」とよぶ。「隙間」とは、物と物との間の少しあいているところである。ここでは、反射シート９３が別部品で作製されて、隣り合う反射シート９３の間にあいているところがあることである。「開口」とは、穴が開いていることである。ここでは、隣り合う反射シート９３が一つの部品で作製されていて、隣り合う導光棒４の間の位置に穴が開けられていることである。図１８に破線で示されている開口９５は、反射シート９３間の隙間である。

導光棒４から出射したレーザー光７１は、ｘ軸方向に進み、反射シート９３で反射される。前述の通り、レーザー光は直進性が高く、導光棒４から出射されたレーザー光の多くはｘ軸方向へ進む。これらのｘ軸方向へ進む光は、反射シート９３によって反射されｙ軸方向又はｚ軸方向へと進む。このような反射シート９３を配置することで、導光棒４から出射された線状の光を反射部６の内部に均一に広げることが容易となる。そして、隣接する導光棒４との間の明暗の差（輝度むら）を緩和できる。つまり、隣接する導光棒４との間の輝度むらを緩和できる。「導光棒４から出射された光を広げる」とは、導光棒４から出射された光を偏りなく進行させることである。つまり、導光棒４から出射された光を反射部６の内部に偏りなく行きわたらせることである。

さらに、図１９のように、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）または図１６のうちの２つ以上の構成を組み合わせた構成としてもよい。図１９は、導光棒４から出射される光の拡散性をより高めるための構成を概略的に示す図である。図１９（Ａ）は、プリズムシート９１及び反射シート９３を組み合わせた構成を示している。図１９（Ｂ）は、拡散シート９２及び反射シート９３を組み合わせた構成を示している。これらのように、複数の光路変更部材（プリズムシート９１、拡散シート９２又は反射シート９３）を組み合わせた構成をまとめて光路変更部とよぶ。なお、１種類の光路変更部材を有する場合には、光路変更部材が光路変更部となる。

例えば、ある光の進む方向を変える際には、その光を屈折させるよりも反射させたほうが曲がる角度は大きくなる。つまり、屈折に比べ反射の方が光の進む方向を大きく変えることが出来る。レーザー光は発散角が小さいため、導光棒４の光入射面４１の付近から出射された光は広がり難い。

ここで、「出射した光の広がり」とは、導光棒４の軸に対する出射した光の進行方向の角度を意味する。この角度が大きい場合には、広がりが大きく、この角度が小さい場合には、広がりは小さい。つまり、この角度が大きい場合には、広がり易く、この角度が小さい場合には、広がり難い。

そこで、図１９に示すように、出射した光の広がりが小さい光入射面４１の付近に反射シート９３を配置し、出射した光を反射させることで、光の進行方向を大きく変えて、光を広げる。つまり、反射シート９３を光入射面４１の付近に配置して、光入射面４１から離れた位置にプリズムシート９１または拡散シート９２を配置する。

光入射面４１から離れた位置で、比較的出射した光の広がりが大きくなった位置では、拡散シート９２またはプリズムシート９１を用いて光を広げる。つまり、光入射面４１から離れた位置では、出射した光を屈折させる構成で、導光棒４から出射した光を均一な強度で広げることが可能となる。

また、図１９では、反射シート９３は、ｙ−ｚ平面に対して平行に配置されていない。つまり、反射シート９３は、底板部６１の内側の面（ｘ−ｙ平面）に対して、垂直に配置されていない。また、反射シート９３は、導光棒４の軸に対して、垂直に配置されていない。反射シート９３は、＋ｘ軸方向に倒されて配置されている。つまり、反射シート９３は、出射した光の進行方向に向けて傾斜するように配置されている。

上述のように、導光棒４の光入射面４１の付近から出射された光は、導光棒４の軸に対する光の進行方向の角度が小さい。このような位置で、反射シート９３をｙ−ｚ平面に平行に配置すると、出射した光は、−ｘ軸方向に進み、広がらない。

反射シート９３が出射した光の進行方向に向けて傾斜するように配置されることで、出射した光は、導光棒４の軸に対して大きい角度で進行する。つまり、出射した光の広がりを大きくすることができる。

また、反射シート９３をＵ字形状に曲げることもできる。「Ｕ字形状に曲げる」ことは、シートの中心を湾曲させて、シートの両端部を近づけることで実現できる。反射シート９３のｙ軸方向の両端部を、Ｕ字形状の開口した部分の端部に対応させた形状である。反射シート９３のＵ字形状の開口した部分は、＋ｘ軸側に配置される。つまり、＋ｚ軸方向から見て、反射シート９３のＵ字形状は、開口した部分が＋ｘ軸側にある。＋ｚ軸方向から見て、反射シート９３のＵ字形状は、曲げ部が−ｘ軸側にある。これにより、導光棒４のｙ軸方向側から出射したレーザー光７１に対しても、上述の反射シート９３の傾斜と同様の効果を得ることができる。また、Ｕ字形状の反射シート９３を上述のように傾斜させることもできる。なお、図１９では、反射シート９３を傾斜させる構成で示したが、図１８で説明してように、傾斜させない構成とすることもできる。

上述のように、例えば、冷陰極管のような線光源は、発光した時点で均一な強度の線状の光である。しかし、レーザーは、発散角をもつ点光源である。このため、実施の形態１または２に示すように、導光棒４を用いて線状の光に変換している。しかし、これらのように構成した場合でも、導光棒４から出射する光は、冷陰極管のように均一な方向に出射しない。

このため、プリズムシート９１または拡散シート９２は、拡散板３の位置ではなく、反射部６の内部に配置されている。この配置により、プリズムシート９１または拡散シート９２で進行方向を変更された光は、反射部６の内部に偏りを抑えて広がることができる。そして、拡散板３に入射する光の均一性を向上することができる。

また、反射シート９３は、反射シート９３により進行方向を変更された光を反射部６の内部に偏りを抑えて広げる役割を有する。このため、反射シート９３は、導光棒４の周辺にのみ配置されることで高い効果を得られる。つまり、隣り合う導光棒４の反射シート９３の間には、導光棒４の軸方向（ｘ軸方向）に光が進行できる開口９５（隙間または開口）が形成されている。これにより、反射シート９３で進行方向を変更された光は、反射部６の内部に偏りを抑えて広がることができる。

また、反射シート９３は、図１９に示したように、導光棒４の軸方向に傾斜して配置することができる。これにより、反射シート９３で進行方向を変更された光は、反射部６の内部に偏りを抑えて広がることができる。

また、レーザー光は、自身の発散角によって広がる。つまり、レーザー光は、伝播する距離が長くなるほど広がった光となる。このため、光入射面４１の付近の反射シート９３と光入射面４１から離れた位置の反射シート９３とで傾斜角度を変えることができる。光入射面４１の付近の反射シート９３は、傾斜角度を大きくして、光入射面４１から離れた位置の反射シート９３は、傾斜角度を小さくできる。この傾斜角度の変化は、連続的に変化できる。また、この傾斜角度の変化は、段階的に変化できる。「傾斜角度」は、ｘ−ｙ平面に垂直に立った状態からの傾き角である。つまり、導光棒４の軸に垂直な平面に対する角度である。

また、この傾斜角度の変化は、上述のＵ字形状の反射シート９３にも適用できる。このようなに曲面の場合には、光入射面４１の付近の反射シート９３と光入射面４１から離れた位置の反射シート９３とで広がり度合いを変えることができる。光入射面４１の付近の反射シート９３は、広がり度合いを小さくして、光入射面４１から離れた位置の反射シート９３は、広がり度合いを大きくできる。

ここで「広がり度合い」とは、例えば、円弧形状では、曲率半径の大きさとなる。曲率半径の小さい方が広がり度合いが小さくなり、曲率半径の大きい方が広がり度合いが大きくなる。

また、例えば、原点を通る放物線（Ｙ＝ａＸ^２）の場合には、Ｙの値が同じとすると、Ｘの値の小さい方が「広がり度合い」が小さく、Ｘの値の大きい方が「広がり度合い」が大きいことになる。

つまり、導光棒４の軸と反射シート９３の曲面とが交わる位置から、導光棒４の軸上を一定の距離だけ離れた位置で軸に垂直な平面を考えたときに、この平面と曲面とが交わる位置が軸から近い方が「広がり度合い」が小さく、軸から遠い方が「広がり度合い」が大きいことになる。

これらにより、反射シート９３で進行方向を変更された光は、反射部６の内部に偏りを抑えて広がることができる。

つまり、光入射面４１の付近では、導光棒４から出射する光の進行方向と導光棒４とのなす角度が小さい。このため、光を導光棒４の軸に垂直な方向に反射するためには、反射シート９３の傾斜角度は大きく設定して、反射シート９３の広がり度合いは小さく設定する。

また、光入射面４１から離れた位置では、導光棒４から出射する光の進行方向と導光棒４とのなす角度が大きい。このため、光を導光棒４の軸に垂直な方向に反射するためには、反射シート９３の傾斜角度は小さく設定して、反射シート９３の広がり度合いは大きく設定する。

また、図１９に示す反射シート９３は、反射面を開口部６６側に向けて傾斜している。これは、導光棒４から出射したレーザー光７１が反射シート９３で反射した際に、レーザー光７１の進行方向が、開口部６６側に向くからである。しかし、反射面を底板部６１側に向けて傾斜させることもできる。なぜなら、導光棒４から出射したレーザー光７１が底板部６１に向けて進行しても、底板部６１で反射した後に開口部６６から出射するからである。また、反射シート９３は、シートの両面を反射面とすることができる。両面を反射面とすることで、より、光を反射部６内で拡散させ、均一な面状の光を得やすくなる。

面光源装置２００，２０１は、レーザー光７１の進行方向を変更する光路変更部９１，９２，９３をさらに有することができる。光路変更部９１，９２，９３は、箱形状６の内側に配置されている。

光路変更部は、光路変更面を有する光路変更部材９１，９２を備える。光路変更面は、導光棒４の開口部６６側に配置されている。また、光路変更面は、レーザー光７１を透過する際に、レーザー光７１の光路を変更する。ここで、光路変更面は、例えば、プリズム面または拡散面である。

光路変更部は、反射面を有する反射シート９３を備える。反射面は、反射面上に設けられた切欠き又は穴を有し、導光棒４を切欠き又は穴に通すことで、導光棒４の軸に交差するように配置される。

隣り合う導光棒４の反射シート９３の反射面は、各反射面の間に開口を有する。

反射面は、導光棒４の軸に対して傾斜している。

導光棒４の軸に垂直な面に対する角度を傾斜角度とすると、反射面が平面である場合には、反射面の傾斜角度は、レーザー光源７の位置からレーザー光７１の進行方向に向けて、大きい角度から小さい角度へと変化する。

反射面が曲面である場合には、導光棒４の軸に対する広がり度合いがレーザー光源７の位置からレーザー光７１の進行方向に向けて、小さい広がり度合いから大きい広がり度合いへと変化する。

以上の各実施の形態で、光入射面４１は、ｙ−ｚ平面に平行な面として説明した。しかし、例えば、ｘ−ｙ平面に平行な面として、反射面等により入射したレーザー光７１を折り返す構成としても良い。また、面４２を光入射面とした場合にも同様である。この場合には、レーザー光源７を駆動する基板を反射部６の裏面側（−ｚ軸側）に配置し易くなり、狭ベゼル化を容易にする。

なお、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。

２００，２０１ 面光源装置、 １００，１０１ 液晶表示装置、 １ 液晶表示素子、 １ａ 表示面、 １ｂ 背面、 ２ 光学シート、 ３ 拡散板、 ４ 導光棒、 ４１ 光入射面、 ４２ 面、 ５ 反射端部、 ６ 反射部、 ６１ 底板部、 ６２，６３，６４，６５ 側板部、 ６６ 開口部、 ７ レーザー光源、 １７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ レーザー発光素子、 ７１ レーザー光、 ８ ＬＥＤ光源、 ８１ ＬＥＤ、 ８２ レンズ、 ８３ ＬＥＤ光、 １０ 拡散材、 １１ プリズム形状、 ３２ 液晶表示素子駆動部、 ３３ａ ＬＥＤ光源駆動部、 ３３ｂ レーザー光源駆動部、 ３４ 映像信号、 ３５ 液晶表示素子制御信号、 ３６ａ ＬＥＤ光源制御信号、 ３６ｂ レーザー光源制御信号、 ９１ プリズムシート、 ９２ 拡散シート、 ９３ 反射シート、 ９４ 切欠き部、 ９５ 開口。

Claims (10)

1. 第１の光線を発する第１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有し、前記第１の光線を前記光入射面から入射して線状の光に変換する導光棒と、
   前記第１の光線よりも広い発散角を有する第２の光線を発する第２の光源と、
   底板部、前記底板部に接続する側板部及び前記底板部に対向する開口部を有する箱形状を成し、前記底板部及び前記側板部の内側の面が反射面である反射部と、
   前記反射部の箱形状の内側に配置され、前記導光棒から出射された第１の光線の進行方向を変更する光路変更部と
   を備え、
   前記導光棒は、前記反射面に囲まれた位置に複数配置され、
   前記導光棒から出射した光は前記反射面で反射されて前記開口部から出射され、
   前記第２の光源から出射され前記底板部側から前記反射部の内部に広がる前記第２の光線は前記反射部内で反射されて前記開口部から出射され、
   前記光路変更部は、複数の第１の光路変更面を有する第１の光路変更部材を備え、
   前記複数の第１の光路変更面の各々は、複数の前記導光棒の各々に対応して前記開口部側に配置され、前記導光棒から出射された第１の光線を透過する際に、当該第１の光線の光路を変更する面光源装置。
2. 前記複数の第１の光路変更面の各々は、
   前記導光棒の軸と平行な線で曲げられており、
   前記第１の光路変更面の曲げられた部分よりも前記底板部側に、前記導光棒の軸と直角な方向の端部を有する請求項１に記載の面光源装置。
3. 第１の光線を発する第１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有し、前記第１の光線を前記光入射面から入射して線状の光に変換する導光棒と、
   前記第１の光線よりも広い発散角を有する第２の光線を発する第２の光源と、
   底板部、前記底板部に接続する側板部及び前記底板部に対向する開口部を有する箱形状を成し、前記底板部及び前記側板部の内側の面が反射面である反射部と、
   前記反射部の箱形状の内側に配置され、前記導光棒から出射された第１の光線の進行方向を変更する光路変更部と
   を備え、
   前記導光棒は、前記反射面に囲まれた位置に配置され、
   前記導光棒から出射した光は前記反射面で反射されて前記開口部から出射され、
   前記第２の光源から出射され前記底板部側から前記反射部の内部に広がる前記第２の光線は前記反射部内で反射されて前記開口部から出射され、
   前記光路変更部は、第１の光路変更面を有する第１の光路変更部材を備え、
   前記第１の光路変更面には、プリズムが形成されており、前記プリズムの稜線の方向は、前記導光棒の軸に直交する方向に平行であり、
   前記第１の光路変更面は、前記導光棒の前記開口部側に配置され、前記導光棒から出射された第１の光線を透過する際に、当該第１の光線の光路を変更する面光源装置。
4. 前記プリズムは、前記導光棒と対向するように形成されている請求項３に記載の面光源装置。
5. 第１の光線を発する第１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有し、前記第１の光線を前記光入射面から入射して線状の光に変換する導光棒と、
   前記第１の光線よりも広い発散角を有する第２の光線を発する第２の光源と、
   底板部、前記底板部に接続する側板部及び前記底板部に対向する開口部を有する箱形状を成し、前記底板部及び前記側板部の内側の面が反射面である反射部と、
   前記反射部の箱形状の内側に配置され、前記導光棒から出射された第１の光線の進行方向を変更する光路変更部と
   を備え、
   前記導光棒は、前記反射面に囲まれた位置に配置され、
   前記導光棒から出射した光は前記反射面で反射されて前記開口部から出射され、
   前記第２の光源から出射され前記底板部側から前記反射部の内部に広がる前記第２の光線は前記反射部内で反射されて前記開口部から出射され、
   前記光路変更部は、第２の光路変更面を有する第２の光路変更部材を備え、
   前記第２の光路変更面は、当該第２の光路変更面上に設けられた切欠き又は穴を有し、
   前記導光棒を前記切欠き又は前記穴に通すことで、前記導光棒の軸に交差するように配置され
   前記第２の光路変更面は、前記導光棒の軸に対して傾斜し、
   前記第２の光路変更面は、平面であり、複数備えられ、
   前記導光棒の軸に垂直な面に対する角度を傾斜角度とし、
   複数の前記第２の光路変更面の傾斜角度は、前記第１の光源の位置から離れた位置にあるほど小さい面光源装置。
6. 第１の光線を発する第１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有し、前記第１の光線を前記光入射面から入射して線状の光に変換する導光棒と、
   前記第１の光線よりも広い発散角を有する第２の光線を発する第２の光源と、
   底板部、前記底板部に接続する側板部及び前記底板部に対向する開口部を有する箱形状を成し、前記底板部及び前記側板部の内側の面が反射面である反射部と、
   前記反射部の箱形状の内側に配置され、前記導光棒から出射された第１の光線の進行方向を変更する光路変更部と
   を備え、
   前記導光棒は、前記反射面に囲まれた位置に配置され、
   前記導光棒から出射した光は前記反射面で反射されて前記開口部から出射され、
   前記第２の光源から出射され前記底板部側から前記反射部の内部に広がる前記第２の光線は前記反射部内で反射されて前記開口部から出射され、
   前記光路変更部は、第２の光路変更面を有する第２の光路変更部材を備え、
   前記第２の光路変更面は、当該第２の光路変更面上に設けられた切欠き又は穴を有し、
   前記導光棒を前記切欠き又は前記穴に通すことで、前記導光棒の軸に交差するように配置され
   前記第２の光路変更面は、前記導光棒の軸に対して傾斜し、
   前記第２の光路変更面は、曲面であり、複数備えられ、
   複数の前記第２の光路変更面の前記導光棒の軸に対する広がり度合いは、前記第１の光源の位置から離れた位置にあるほど大きい面光源装置。
7. 隣り合う前記導光棒の前記第２の光路変更面は、前記隣り合う導光棒の間に開口を有する請求項５又は６に記載の面光源装置。
8. 第１の光線を発する第１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有し、前記第１の光線を前記光入射面から入射して線状の光に変換する導光棒と、
   前記第１の光線よりも広い発散角を有する第２の光線を発する第２の光源と、
   底板部、前記底板部に接続する側板部及び前記底板部に対向する開口部を有する箱形状を成し、前記底板部及び前記側板部の内側の面が反射面である反射部と
   を備え、
   前記導光棒は、前記反射面に囲まれた位置に複数並べて配置され、
   前記導光棒から出射した光は前記反射面で反射されて前記開口部から出射され、
   前記第２の光源から出射され前記底板部側から前記反射部の内部に広がる前記第２の光線は前記反射部内で反射されて前記開口部から出射され、
   複数の前記導光棒の間隔は、前記反射部の端よりも中央の方が狭い面光源装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置の発する光を入射して画像光を出射する液晶表示素子と
   を備える液晶表示装置。
10. 前記第１の光源は前記反射部の下方端に配置される請求項９に記載の液晶表示装置。

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